物理常用三大科學(xué)方法介紹

　　對于一些微觀的或看不見摸不著的物理現(xiàn)象、概念和規(guī)律，僅憑教師的講解、描述和學(xué)生的想象是很難達(dá)到理想效果的。若教師在指導(dǎo)學(xué)生研究這些抽象物理現(xiàn)象、概念或規(guī)律時注意引導(dǎo)他們，有意識地嘗試運(yùn)用相應(yīng)的科學(xué)方法去認(rèn)識和理解，不僅會大大提高學(xué)生對這些物理現(xiàn)象、概念或規(guī)律的認(rèn)識和理解能力，而且對培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維方法和習(xí)慣，提高科學(xué)素質(zhì)會大有裨益，從而達(dá)到促進(jìn)學(xué)生知識學(xué)習(xí)、培養(yǎng)能力和提高科學(xué)素質(zhì)的目的。下面，筆者介紹研究物理現(xiàn)象常用的幾種科學(xué)方法，供大家參考。

　　物理常用科學(xué)方法

　　一、轉(zhuǎn)換法：

　　對于一些看不見、摸不著的物質(zhì)或物理問題我們往往要拋開事物本身，通過觀察和研究它們在自然界中表現(xiàn)出來的外顯特性、現(xiàn)象或產(chǎn)生的效應(yīng)等去認(rèn)識事物的方法，在物理學(xué)上稱作轉(zhuǎn)換法。它是幫助我們認(rèn)識抽象物理現(xiàn)象的一種常用的科學(xué)方法。如：我們在認(rèn)識和研究分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動理論時，由于分子是微觀的，不能直接用肉眼看到，因此，我們可以通過能直接觀察或感覺到的擴(kuò)散現(xiàn)象去認(rèn)識和理解它；電流看不見、摸不著，我們可以通過各種電流的效應(yīng)來判斷它在存在；磁場看不見摸不著，我們可以通過小磁針指向或偏轉(zhuǎn)以及與其它一些磁場的效應(yīng)來判斷它的存在；同理，在研究物體是否帶電，我們也不能直接看到物體是否帶電，但我們可以通過觀察驗(yàn)電器上錫箔片的開合來判斷物體是否帶電；在研究空氣的存在和大氣壓強(qiáng)時，我們可以通過感覺空氣的流動及現(xiàn)實(shí)生活中對大氣壓強(qiáng)的各種應(yīng)用來證明空氣和大氣壓強(qiáng)的存在。

　　隨便說一下，很多儀器的制造也利用了轉(zhuǎn)換法。如將看不見、摸不著的溫度轉(zhuǎn)換成液柱的升降制成了溫度計(jì)。將看不見、摸不著的液體壓強(qiáng)轉(zhuǎn)換成兩液面的高度差制成了壓強(qiáng)計(jì)等。

　　二、類比法：

　　類比法是指由一類事物所具有的屬性，可以推出與其類似事物也具有這種屬性的思考和處理問題的方法。認(rèn)識和研究物理現(xiàn)象、概念和規(guī)律時，將它與生活中熟悉且有共同特點(diǎn)的現(xiàn)象進(jìn)行靈活、合理的類比，將有助于學(xué)生的理解。如在認(rèn)識電流、電壓的概念、研究電源的作用和影響電阻大小的因素等概念或規(guī)律時，與水流水壓模擬實(shí)驗(yàn)、抽水機(jī)的作用和水渠對水流的影響等物理現(xiàn)象進(jìn)行類比，會使學(xué)生理解和掌握這些抽象的物理概念或規(guī)律產(chǎn)生其他方法無法替代的作用。

　　三、理想化法：

　　理想化法是指根據(jù)所研究問題（一般都十分復(fù)雜，涉及諸多因素）的需要和具體情況，確定研究對象的主要因素和次要因素，保留主要因素，忽略次要因素，排除無關(guān)干擾，從而簡明扼要地揭示事物的本質(zhì)。理想化法是一種科學(xué)抽象，是研究物理學(xué)的重要方法。理想化方法包括理想實(shí)驗(yàn)法和理想模型法。

　　物理常用科學(xué)方法

　　實(shí)驗(yàn)法

　�、傧扔�1根條形磁鐵快速插入或拔出螺線管，電流表指針偏轉(zhuǎn)，但角度較小；再用2根條形磁鐵快速插入或拔出螺線管，電流表也偏轉(zhuǎn)，此時的角度比1根時大得多。為什么會這樣？這是因?yàn)楫?dāng)線圈的匝數(shù)一定時，兩次都快速插入或拔出，可以認(rèn)為兩次的時間都相等；而第二次用兩根磁鐵，則可以認(rèn)為磁感應(yīng)強(qiáng)度B增加了，φ=BS，磁通量φ增加了，這說明了感應(yīng)電動勢的大小與磁通量有直接的關(guān)系。

　�、谖覀兪冀K用1根條形磁鐵。實(shí)驗(yàn)時，我們先將條形磁鐵緩慢插入螺線管中，看到電流表指針偏轉(zhuǎn)，角度較�。辉儆孟嗤�的條形磁鐵快速插入螺線管中，我們發(fā)現(xiàn)此時電流表指針的偏轉(zhuǎn)角度比慢速插入時更大。當(dāng)其它條件都相同時，快插入時間短，慢插入時間長。這就說明了時間T也是直接影響了感應(yīng)電動勢大小的因素。

　　因此，通過這個實(shí)驗(yàn)我們很容易地歸納總結(jié)得出結(jié)論：電路中感應(yīng)電動勢的大小跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。這就是法拉第電磁感應(yīng)定律。

　　實(shí)驗(yàn)法 實(shí)驗(yàn)法就是利用有關(guān)的器材或設(shè)備，通過仔細(xì)的觀察，收集相關(guān)的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的處理，得出正確的結(jié)論或答案。我們科學(xué)研究，特別是物理研究的一種最基本的方法。很多偉大的發(fā)明和發(fā)現(xiàn)都是在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的。例如，影響感應(yīng)電動勢大小的因素，就是通過實(shí)驗(yàn)去探究。我們用條形磁鐵、螺線管、電流表、導(dǎo)線等器材。實(shí)驗(yàn)時我們將兩導(dǎo)線和螺線管兩接線柱相連接，另一端與電流表接線柱連接。實(shí)驗(yàn)中先固定其中一個變量，觀察另外一個變量，看看感應(yīng)電動勢的大小如何變化。

　　分析法

　　物理對象的分析出現(xiàn)在以下情況：若研究對象是由幾個相互聯(lián)系的物體組成，則可以將其中的一個或幾個物體劃分出來，單獨(dú)研究。例如，靜力學(xué)中研究一個物體的受力情況時，先將物體假想與周圍物體隔離開來，按重力、彈力、摩擦力、電場力、分子力或磁場力的順序分析受力；在動力學(xué)問題中，先分析受力后，列出ΣF=ma再求出a或其中某個力；在較為復(fù)雜的運(yùn)動中使用動能定理或動量定理時，先將物體隔離，分析出每個力的做功或沖量。

　　分析法就是研究者用眼睛仔細(xì)觀察物體的運(yùn)動情況、狀態(tài)和過程等表面現(xiàn)象，通過運(yùn)用大腦的抽象思維能力、邏輯推理能力等，深入揭示物體間，各部分之間內(nèi)在的、本質(zhì)的必然的聯(lián)系，即規(guī)律性。并通過定律、定理等，找到解決問題的一種方法。物理學(xué)上的分析包括物理量的分析、物理對象的分析和物理過程的分析。

　　觀察法:

　　物理是一門以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。許多物理知識都是通過觀察和實(shí)驗(yàn)認(rèn)真總結(jié)和思索出來的。

　　我們在學(xué)習(xí)長度、時間、溫度、質(zhì)量、密度、力、電流、電壓、電功等物理量的測量時，就要認(rèn)真觀察測量工具，了解它的構(gòu)造、量程和分度值，為測量做好充分的準(zhǔn)備。

　　我們在學(xué)習(xí)聲音的產(chǎn)生、光的反射、光的折射、平面鏡成像的特點(diǎn)、凸透鏡成像的規(guī)律、擴(kuò)散等知識時，就要認(rèn)真觀察，觀察發(fā)生的現(xiàn)象，探尋其產(chǎn)生的原因和規(guī)律。

　　總之，學(xué)習(xí)物理必須進(jìn)行規(guī)范地實(shí)驗(yàn)操作，認(rèn)真細(xì)致地進(jìn)行觀察，才能得到準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，培養(yǎng)扎實(shí)的實(shí)驗(yàn)技能。

　　物理常用科學(xué)方法

　　轉(zhuǎn)換法:

　　一些比較抽象的、看不見、摸不著的微觀物理現(xiàn)象，要研究它們的運(yùn)動等規(guī)律，使之轉(zhuǎn)化為熟知的、看得見摸得著的宏觀物理現(xiàn)象來認(rèn)識它們，這種方法在科學(xué)上叫做轉(zhuǎn)換法。

　　1、空氣看不見、摸不到，我們可以根據(jù)空氣流動形成的風(fēng)來認(rèn)識它。

　　2、分子看不見、摸不到，不好研究，我們可以通過研究墨水的擴(kuò)散現(xiàn)象去認(rèn)識它。

　　3、電流看不見、摸不到，判斷電路中是否有電流時，我們可以根據(jù)電流產(chǎn)生的效應(yīng)來認(rèn)識它。

　　4、磁場看不見、摸不到，我們可以根據(jù)它產(chǎn)生的作用來認(rèn)識它。

　　其實(shí)還有很多地方用到轉(zhuǎn)換法，比如:

　　1、壓力的作用效果可以轉(zhuǎn)化為海綿的凹陷程度。

　　2、物體動能的大小可以轉(zhuǎn)化為木塊在水平面運(yùn)動距離的遠(yuǎn)近。

　　3、物質(zhì)吸收熱量的多少可以轉(zhuǎn)化為加熱時間的長短。

　　4、電流的大小、實(shí)際功率的大小可以轉(zhuǎn)化為燈泡的亮度。

　　對比法:

　　當(dāng)你想尋找兩件事物的相同和不同之處時，就需要用到對比法�？梢赃M(jìn)行比較的事物和物理量很多，對不同或有聯(lián)系的兩個對象進(jìn)行比較，我們主要從中尋找它們的不同點(diǎn)和相同點(diǎn)，從而進(jìn)一步揭示事物的本質(zhì)屬性。

　　1、比較蒸發(fā)和沸騰的異同。

　　2、比較汽油機(jī)和柴油機(jī)的異同。

　　3、比較電壓表和電流表使用方法的異同。

　　4、比較發(fā)電機(jī)和電動機(jī)的異同

　　利用比較法不僅加深了對它們的理解和區(qū)別，使同學(xué)們很快地記住它們，還能發(fā)現(xiàn)一些有趣的東西。

　　歸納法:

　　通過樣本信息來推斷總體信息的方法就是歸納法。要做出正確的歸納，就要從總體中選出樣本，而且樣本必須足夠大且具有代表性。比如:力的概念就用到了歸納法。

　　首先收集素材:人推車、人提物、運(yùn)動員舉杠鈴、手按圖釘、磁體吸引鐵等等。

　　然后歸納共同點(diǎn):都有兩個物體，都有一個動作。

　　最后得出力的概念:力是一個物體對另一個物體的作用。

　　物理常用科學(xué)方法

　　放大法:

　　有些實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象我們是能夠看到的，但是很不容易觀察。我們就將它產(chǎn)生的效果進(jìn)行放大，再進(jìn)行研究，這種方法就是放大法。

　　1、音叉的振動很不容易觀察，我們利用乒乓球?qū)⑵洮F(xiàn)象放大，便于觀察。

　　2、觀察壓力對玻璃瓶的作用效果時，我們將玻璃瓶密閉、裝水、插上一根小玻璃管，將玻璃瓶的形變引起的液面變化放大成小玻璃管內(nèi)液面的變化。

　　等效替代法:

　　某些物理量由于受到實(shí)驗(yàn)本身的特殊限制或因?qū)嶒?yàn)器材的條件限制，不可以或很難直接進(jìn)行測量，可以通過測量與之有相同效果的物理量來進(jìn)行研究，從而得出相同的結(jié)論，這種研究問題的方法就是等效替代法。等效替代法可以使要研究的問題簡單化、直觀化、易于理解、便于操作。

　　1、在著名的曹沖稱象故事中，大象的質(zhì)量太大，在當(dāng)時的條件下不便于直接測量，可以測量與之效果相同的石塊的總質(zhì)量，從而得出大象的質(zhì)量。石頭的質(zhì)量等效于大象的質(zhì)量。

　　2、在電路中，一個電阻可以等效于幾個電阻，幾個電阻也可以等效于一個電阻。串聯(lián)電路的總電阻、并聯(lián)電路的總電阻都是利用了等效替代的思想。

　　3、在平面鏡成像的實(shí)驗(yàn)中，我們利用兩根完全相同的蠟燭，驗(yàn)證像與物大小相同，因?yàn)槲覀儫o法真正的測出像與物的大小關(guān)系，所以我們利用完全相同的另一根蠟燭來等效替代物體的大小。

　　4、在研究同一直線上二力的合成時，我們引進(jìn)了合力這個概念，也是等效替代的思想。

　　累積法:

　　在測量微小量的時候，我們常常將微小的量積累成一個比較大的量。比如:在測量一張紙的厚度的時候，我們先測量100張紙的厚度，再將結(jié)果除以100，這樣使測量的結(jié)果更接近真實(shí)值，這就是累積法。

　　測量一張郵票的質(zhì)量、測量心跳一次的時間，測量細(xì)銅絲的直徑等等，均采用累積法來進(jìn)行。

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