物理實(shí)驗(yàn)探究的八種方法
實(shí)驗(yàn)是自然科學(xué)研究的重要方法，也是自然學(xué)科教學(xué)的重要手段，下面是小編收集整理的物理實(shí)驗(yàn)探究的八種方法，希望大家喜歡。
一、觀察法
觀察法是人們?yōu)榱苏J(rèn)識(shí)事物的本質(zhì)和規(guī)律有目的有計(jì)劃的對(duì)自然發(fā)生條件下所顯現(xiàn)的有關(guān)事物進(jìn)行考察的一種方法，是人們收集獲取記載和描述感性材料的常用方法之一，是最基本最直接的研究方法。簡(jiǎn)單的講觀察法就是看仔細(xì)地看。但它和一般的看不同，觀察是人的眼睛在大腦的指導(dǎo)下進(jìn)行有意識(shí)的組織的感知活動(dòng)。因此，亦稱科學(xué)觀察。
實(shí)例：水的沸騰：在使用溫度計(jì)前，應(yīng)該先觀察它的量程，認(rèn)清它的刻度值。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要注意觀察水沸騰前和沸騰時(shí)水中氣泡上升過(guò)程的兩種情況，溫度計(jì)在沸騰前和沸騰時(shí)的示數(shù)變化；在學(xué)習(xí)聲音的產(chǎn)生時(shí)可讓學(xué)生觀察小紙片在揚(yáng)聲器中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，觀察正在發(fā)聲的音叉插入水中激起水花，觀察蟋蟀知了鳴叫是的情況，就會(huì)發(fā)現(xiàn)發(fā)出聲音的物體都在振動(dòng)；除此之外還有光的反射規(guī)律；光的折射規(guī)律；凸透鏡成像；滑動(dòng)摩察力與哪些因素有關(guān)等。
二、比較法
比較法是確定研究對(duì)象之間的差異點(diǎn)和共同點(diǎn)的思維過(guò)程和方法，各種物理現(xiàn)象和過(guò)程都可以通過(guò)比較確定它們的差異點(diǎn)和共同點(diǎn)。比較是抽象與概括的前提，通過(guò)比較可以建立物理概念總結(jié)物理規(guī)律。利用比較又可以進(jìn)行鑒別和測(cè)量。因此，比較法是物理現(xiàn)象研究中經(jīng)常運(yùn)用的最基本的方法。比較法有三種類型：1異中求同的比較。即比較兩個(gè)或兩個(gè)以上的對(duì)象而找出其相同點(diǎn)。2同中求異的比較。即指比較兩個(gè)或兩個(gè)以上的對(duì)象而找出其相異點(diǎn)。3同異綜合比較。即比較兩個(gè)或兩個(gè)以上的對(duì)象的相同點(diǎn)相異點(diǎn)。
實(shí)例：象汽車輪船火車飛機(jī)它們的發(fā)動(dòng)機(jī)各不相同但都是把燃料燃燒時(shí)釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能裝置。而汽油機(jī)和柴油機(jī)雖然都是內(nèi)燃機(jī)但是從它們的構(gòu)造、吸入的氣體、點(diǎn)火方式、使用范圍等方面都有不同。再如蒸發(fā)與沸騰的比較兩者的相同點(diǎn)都是汽化過(guò)程。不同點(diǎn)從發(fā)生時(shí)液體的溫度、發(fā)生所在的部位及現(xiàn)象都不同。還可以用比較法來(lái)研究質(zhì)量與體積的關(guān)系；重力與質(zhì)量的關(guān)系；重力與壓力；電功與電功率等。
三、控制變量法
控制變量法是指討論多個(gè)物理量的關(guān)系時(shí)通過(guò)控制其幾個(gè)物理不變，只改變其中一個(gè)物理量從而轉(zhuǎn)化為多個(gè)單一物理量影響某一個(gè)物理量的問(wèn)題的研究方法。這種方法在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格上的反映為某兩次試驗(yàn)只有一個(gè)條件不同，若兩次試驗(yàn)結(jié)果不同則與該條件有關(guān)。否則無(wú)關(guān)。反之，若要研究的問(wèn)題是物理量與某一因素是否有關(guān)則應(yīng)只使該因素不同，而其他因素均應(yīng)相同。
實(shí)例：在研究導(dǎo)體的電阻跟哪些因素有關(guān)時(shí)，為了研究方便采用控制變量法。即每次須挑選兩根合適的導(dǎo)線，測(cè)出它們的電阻，然后比較，最后得出結(jié)論。為了研究導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體長(zhǎng)度的關(guān)系，應(yīng)選用材料橫截面相同的導(dǎo)線，為了研究導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體材料的關(guān)系，應(yīng)選用長(zhǎng)度和橫截面相同的導(dǎo)線，為了研究導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體橫截面的關(guān)系，應(yīng)選用材料和長(zhǎng)度相同的導(dǎo)線。`研究影響力的作用效果的因素；研究液體蒸發(fā)快慢的因素；研究液體內(nèi)部壓強(qiáng)；研究動(dòng)能勢(shì)能大小與哪些因素有關(guān)；研究琴弦發(fā)聲的音調(diào)與弦粗細(xì)、松緊、長(zhǎng)短的關(guān)系；研究物體吸收的熱量與物質(zhì)的種類質(zhì)量溫度的變化的關(guān)系；研究電流與電壓電阻的關(guān)系；研究電功或電熱與哪些因素有關(guān)；研究通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力與哪些因素有關(guān)；研究影響感應(yīng)電流的方向的因素采用此法。
四、等效替代法
所謂等效替代法是在保證效果相同的前提下，將陌生復(fù)雜的問(wèn)題變換成熟悉簡(jiǎn)單的模型進(jìn)行分析和研究的思維方法，它在物理學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用。
實(shí)例：研究串聯(lián)并聯(lián)電路關(guān)系時(shí)引入總電阻（等效電阻）的概念，在串聯(lián)電路中把幾個(gè)電阻串聯(lián)起來(lái)，相當(dāng)于增加了導(dǎo)體的長(zhǎng)度，所以總電阻比任何一個(gè)串聯(lián)電阻都大，把總電阻稱為串聯(lián)電路的等效電阻。在并聯(lián)電路中把幾個(gè)電阻并聯(lián)起來(lái)，相當(dāng)于增加了導(dǎo)體的橫截面積，所以總電阻比任何一個(gè)并聯(lián)電阻都小，把總電阻稱為并聯(lián)電路的等效電阻；在電路分析中可以把不易分析的復(fù)雜電路簡(jiǎn)化成為較為簡(jiǎn)單的等效電路；在研究同一直線上的二力的關(guān)系時(shí)引入合力的概念也是運(yùn)用了等效替代法。
五、轉(zhuǎn)換法
物理學(xué)中對(duì)于一些看不見(jiàn)摸不著的現(xiàn)象或不易直接測(cè)量的物理量，通常用一些非常直觀的現(xiàn)象去認(rèn)識(shí)或用易測(cè)量的物理量間接測(cè)量，這種研究問(wèn)題的方法叫轉(zhuǎn)換法。初中物理在研究概念規(guī)律和實(shí)驗(yàn)中多處應(yīng)用了這種方法。
實(shí)例：物體發(fā)生形變或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變可證明一些物體受到力的作用；馬德堡半球?qū)嶒?yàn)可證明大氣壓的存在；霧的出現(xiàn)可以證明空氣中含有水蒸氣；影子的形成可以證明光沿直線傳播；月食現(xiàn)象可證明月亮不是光源；奧斯特實(shí)驗(yàn)可證明電流周圍存在著磁場(chǎng)；指南針指南北可證明地磁場(chǎng)的存在；擴(kuò)散現(xiàn)象可證明分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)；鉛塊實(shí)驗(yàn)可證明分子間存在著引力；運(yùn)動(dòng)的物體能對(duì)外做功可證明它具有能等。
六、類比法
所謂類比就是“觸類旁通”“舉一反三”實(shí)際上是一種從特殊到特殊，從一般到一般的推理，它是根據(jù)兩個(gè)或兩類對(duì)象之間在某些方面的相同或相似而推出他們?cè)谄渌矫嬉部赡芟嗤蛳嗨频囊环N邏輯思維。從而可以幫助我們理解較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)和較難的物理知識(shí)。類比是一種推理方法，不同事物在屬性、數(shù)學(xué)形式及其他量描述上有相同或相似的地方就可以來(lái)用類比推理。類比法是提出科學(xué)假說(shuō)做出科學(xué)預(yù)言的重要途徑，物理學(xué)發(fā)展史上的許多假說(shuō)是運(yùn)用類比方法創(chuàng)立的，開普勒也曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“我們珍惜類比推理勝于任何別的東西”。
實(shí)例：電壓與水壓；電流與水流；內(nèi)能與機(jī)械能；原子結(jié)構(gòu)與太陽(yáng)系；水波與電磁波；通信與鴿子傳遞信件；功率概念與速度概念的形成。在物理學(xué)中運(yùn)用類比方法可以引導(dǎo)學(xué)生自己獲取知識(shí)，有助于提出假說(shuō)進(jìn)行推測(cè)，有助于提出問(wèn)題并設(shè)想解決問(wèn)題的方向。類比可激發(fā)學(xué)生探索的意向，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探索使學(xué)生成為自覺(jué)積極的活動(dòng)，發(fā)展學(xué)生的思維能力。
類比是科學(xué)家最常運(yùn)用的一種思維方法，由這種方法得出的結(jié)論雖然不一定可靠，但是，在邏輯中卻富有創(chuàng)造性。
類比的事例很多這就需要平時(shí)多留心不斷地總結(jié)找到比較恰當(dāng)?shù)氖吕鲱惐取?/p>
七、建立模型法
建立模型法是一種高度抽象的理想客體和形態(tài)用物理模型，用物理模型可以使抽象的假說(shuō)理論加以形象化，便于想象和思考研究問(wèn)題。物理學(xué)的發(fā)展過(guò)程可以說(shuō)就是一個(gè)不斷建立物理模型和用新的物理模型代替舊的或不完善的物理模型的過(guò)程。
實(shí)例：研究肉眼觀察不到的原子結(jié)構(gòu)時(shí)，建立原子核式結(jié)構(gòu)模型；研究光現(xiàn)象時(shí)用到光線模型；研究磁現(xiàn)象是用到磁感線模型；力的示意圖或力的圖示是實(shí)際物體和作用力的模型；電路圖是實(shí)物電路的模型；研究發(fā)電機(jī)的原理和工作過(guò)程用掛圖及手搖發(fā)電機(jī)模型；研究?jī)?nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理用掛圖及汽油機(jī)柴油模型。
八 、理想實(shí)驗(yàn)
所謂理想實(shí)驗(yàn)又叫“假想實(shí)驗(yàn)”“抽象的實(shí)驗(yàn)”或“思想上實(shí)驗(yàn)”它是人們?cè)谒枷胫兴茉斓睦硐脒^(guò)程，是一種邏輯推理的思維過(guò)程和理論研究的重要方法。理想實(shí)驗(yàn)雖然也叫實(shí)驗(yàn)，但它同所說(shuō)的真實(shí)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)是有原則區(qū)別的，真實(shí)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)是一種實(shí)踐活動(dòng)，而理想實(shí)驗(yàn)則是一種思維的活動(dòng)，前者是可以將設(shè)計(jì)通過(guò)物理過(guò)程而實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)，后者則是由人們?cè)诔橄笏季S中設(shè)想出來(lái)而實(shí)際上無(wú)法做到的實(shí)驗(yàn)。
但是，理想實(shí)驗(yàn)并不是脫離實(shí)際的主觀臆想。首先，理想實(shí)驗(yàn)是以實(shí)踐為基礎(chǔ)的，所謂的.理想實(shí)驗(yàn)就是在真實(shí)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，抓住主要矛盾忽略次要矛盾對(duì)實(shí)際過(guò)程做出更深入一層的抽象分析。其次，理想實(shí)驗(yàn)的推廣過(guò)程是以一定的邏輯法則為根據(jù)的，而這些邏輯法則都是從長(zhǎng)期的社會(huì)實(shí)踐中總結(jié)出來(lái)的并為實(shí)踐所證實(shí)了的。
理想實(shí)驗(yàn)在自然科學(xué)的理想研究中有著重要的作用。但是，理想實(shí)驗(yàn)的方法也有其一定的局限性，理想實(shí)驗(yàn)只是一種邏輯推理的思維過(guò)程，它的作用只限于邏輯上的證明與反駁，而不能用來(lái)作為檢驗(yàn)正確與否的標(biāo)準(zhǔn)。相反，由理想實(shí)驗(yàn)所得出的任何推論都必然由觀察實(shí)驗(yàn)的結(jié)果來(lái)檢驗(yàn)。
拓展
一、控制變量法
當(dāng)研究的一個(gè)物理量與2個(gè)或2個(gè)以上的其它物理量有關(guān)時(shí)，常采用只改變一個(gè)物理量，而使其余物理量保持不變，從而得出被研究物理量和改變量的關(guān)系。
如研究蒸發(fā)快慢決定因素；摩擦力大小決定因素；研究壓強(qiáng)和壓力、受力面積的關(guān)系；液體壓強(qiáng)和液體密度、深度的關(guān)系；浮力大小的決定因素。動(dòng)能大小和物體質(zhì)量、速度的關(guān)系；重力勢(shì)能大小和質(zhì)量、舉高高度的關(guān)系；物體吸熱多少和物質(zhì)種類、質(zhì)量、升高溫度三者之間的關(guān)系；電流和電壓及電阻之間的關(guān)系；電功和電流、電壓、及通電時(shí)間的關(guān)系。
二、等效替代法
根據(jù)作用效果相同的原理，作用在同一物體上的兩個(gè)力，我們可以用一個(gè)合力來(lái)代替它。這種“等效方法”是物理學(xué)中常用的研究方法之一，它可使我們將研究的問(wèn)題得到簡(jiǎn)化。
三、對(duì)比（比較法）：
尋找?guī)讉�(gè)事物共同點(diǎn)或不同點(diǎn)的研究方法叫對(duì)比，這是一種常用的研究方法。
例研究不同光混合及不同顏料混合；研究蒸發(fā)和沸騰的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)；研究凸透鏡和凹透鏡的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。在研究蒸發(fā)快慢的決定因素時(shí)，在應(yīng)用控制變量的同時(shí)，也采用了對(duì)比的方法，比較哪一個(gè)蒸發(fā)快。
四、實(shí)驗(yàn)推理法（理想化實(shí)驗(yàn)）
人們常用推理的方法研究物理問(wèn)題。在研究物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與力的關(guān)系時(shí)，伽利略通過(guò)實(shí)驗(yàn)和對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的推理得到如下結(jié)論：運(yùn)動(dòng)著的物體，如果不受外力作
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