专题02 科学方法问题
在初中学习阶段，学过的常用物理方法有控制变量法、理想模型法、转换法、等效替代法、类比法、比较法、实验推理法、比值定义法、归纳法、估测法、图像法、放大法、分类法、观察法、多因式乘积法、逆向思维法、思维导图法等。对研究方法的学习和考查体现着一种新的教学理念，它有利于培养学生的科学探究精神、实践能力、和创新意识。随着新课程改革的深入，研究方法题是今后中考命题的热点，应引起教师的高度重视。
1. 控制变量法：当某一物理量受到几个不同物理量的影响，为了确定各个不同物理量的影响，要控制某些量，使其固定不变，改变某一个量，看所研究的物理量与该物理量之间的关系。如：研究液体的压强与液体密度和深度的关系。
2. 理想模型法：在用物理规律研究问题时，常需要对它们进行必要的简化，忽略次要因素，以突出主要矛盾。用这种理想化的方法将实际中的事物进行简化，便可得到一系列的物理模型。如：电路图是实物电路的模型；力的示意图或力的图示是实际物体和作用力的模型。
3. 转换法：物理学中对于一些看不见、摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识，或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法。如：奥斯特实验可证明电流周围有磁场；扩散现象可证明分子做无规则运动。
4. 等效替代法：等效的方法是指面对一个较为复杂的问题，提出一个简单的方案或设想，而使它们的效果完全相同，将问题化难为易，求得解决。例如：在曹冲称象中用石块等效替换大象，效果相同。
5. 类比法：根据两个（或两类）对象之间在某些方面的相同或相似而推出它们在其他方面也可能相同或相似的一种逻辑思维。如: 用抽水机类比电源。
6. 比较法：通过观察，分析，找出研究对象的相同点和不同点，它是认识事物的一种基本方法。如：比较发电机和电动机工作原理的异同。
7. 实验推理法：是在观察实验的基础上，忽略次要因素，进行合理的推想，得出结论，达到认识事物本质的目的。如：研究物体运动状态与力的关系实验；研究声音的传播实验等。
8. 比值定义法：就是用两个基本的物理量的“比”来定义一个新的物理量的方法。其特点是被定义的物理量往往是反映物质的最本质的属性，它不随定义所用的物理量的大小取舍而改变。如：速度、密度、压强、功率、比热容、热值等概念公式采取的都是这样的方法。
9. 归纳法：从一般性较小的前提出发，推出一般性较大的结论的推理方法叫归纳法。如;验证杠杆的平衡条
件，反复做了三次实验来验证F1 L1＝ F2 L2
10.估测法：根据题目给定的条件或数量关系，可以不精确计算，而经分析、推理或进行简单的心算就能找出答案的一种解题方法。它的最大优点是不需要精确计算，只要对数据进行粗略估计或模糊计算，就能使问题迎刃而解。（1）解答时应了解一些常用的物理数据：家庭照明电压值220V、每层楼高3m左右、一个鸡蛋的质量约50g、成人身高约1.60～1.80m、人体的密度约为1.0×103kg/m3、人的心跳约1秒70～80次、人体电阻约为几千～几百千欧、人正常步行的速度1.4m/s、自行车一般行驶速度约5m/s、一本物理课本的质量约230g、一张报纸平铺在桌面产生的压强约0.5Pa等。 (2)记住一些重要的物理常数：光在真空中的传播速度、声音在空气中的传播速度、水的密度、水的比热容等。
11.图像法：在物理学中，常采用数学中的函数图像，将物理量之间的关系表示出来。因此图像实际上反映了物理过程（如熔化图线等）和物理量的关系（如电阻的伏安特性曲线等）。运用图像知识来解物理试题的方法，叫“图像法”。运用此方法时应做到：(1)识别或认定图像横坐标和纵坐标所表示的物理量，弄清情景所描述的物理过程及其有关的因素和控制条件；(2) 分析图像的变化趋势或规律，弄清图像所表达的物理意义；(3)根据图像的变化情况确定两个物理量之间的关系，并给以正确描述或做出正确判断。
12.放大法：把测量量按一定的规律放大后再进行测量的方法，称为放大法。在有些实验中，实验的现象我们是能看到的，但是不容易观察。我们就将产生的效果进行放大再进行研究。比如音叉的振动很不容易观察，所以我们利用小泡沫球将其现象放大。观察压力对玻璃瓶的作用效果时我们将玻璃瓶密闭，装水，插上一个小玻璃管，将玻璃瓶的形变引起的液面变化放大成小玻璃管液面的变化。在测量微小量的时候，我们常常将微小的量积累成一个比较大的量、比如在测量一张纸的厚度的时候，我们先测量100张纸的厚度在将结果除以100，这样使测量的结果更接近真实的值就是采取的累积放大法。要测量出一张邮票的质量、测量出心跳一下的时间，测量出导线的直径，均可用积累法来完成。
13.分类法：分类法是指把大量的事物按照一定的“标准”，将其划分为不同的种类的方法。其一般步骤为:(l)确定分类依据;(2)选择分类方法;(3)正确进行分类. 如把固体分为晶体和非晶体两类、导体和绝缘体。机械运动分为直线运动和曲线运动等。
14.观察法：物理是一门以观察、实验为基础的学科。人们的许多物理知识是通过观察和实验认真地总结和思索得来的。著名的马德堡半球实验，证明了大气压强的存在。在教学中，可以根据教材中的实验，如长度、时间、温度、质量、密度、力、电流、电压等物理量的测量实验中，要求学生认真细致的观察，进行规范的实验操作，得到准确的实验结果，养成良好的实验习惯，培养实验技能。大部分均利用的是观察法。 15.多因式乘积法：用两个或者两个以上物理量的乘积定义一个新的物理量，这种方法叫做乘积法。例：电功、电热、热量等概念公式采取的都是这样的方法。
16.逆向思维法：逆向思维是指与一般思维方向相反的思维方式，也称反向思维逆向思维也叫求异思维，它是对司空见惯的似乎已成定论的事物或观点反过来思考的一种思维方式。敢于“反其道而思之”，让思维向对立面的方向发展，从问题的相反面深入地进行探索，树立新思想，创立新形象。当大家都朝着一个固定的思维方向思考问题时，而你却独自朝相反的方向思索，这样的思维方式就叫逆向思维。例：由电生磁想到磁生电。通过熔化过程想象凝固过程；由汽化吸热想到液化放热，加快蒸发想到减慢蒸发；由升华吸热想到凝华放热。
17.思维导图法：是英国著名教育专家东尼·博赞创造的一种学习方法。在学习科学过程中，以思维导图的形式将科学知识自主建构串联成网，可直观显现知识脉络，深刻领会知识间的内在联系。
【例题1】（2024?天津）将玻璃瓶、两端开口的细玻璃管和橡皮塞组成如图所示的装置。装置内加入适量的液体，可完成如下四个实验：在这些实验的设计中，把微小变化放大以利于观察的是（ ） ①验证力使物体发生形变；②观察大气压随高度的变化 ③观察液体的热胀冷缩：④模拟潜水艇的浮沉。
A．①②③ 【答案】A
【解析】物理变化非常不明显，但是确实发生了微小变化，这种把微小量放大有利于观察的方法在物理学里称为“微小量放大法”。
力可以使物体发生形变；当细玻璃管内液柱高度发生变化时，可以反应大气压的变化；物体具有热胀冷缩的性质，温度发生变化时，物体体积会发生变化。
①用力挤压瓶子，瓶子可以发生形变，利用该装置可以验证：力可以使固体发生微小形变； ②当大气压变化时，细管中液柱的高度会发生变化，利用该装置可以验证大气压随高度的变化； ③物体具有热胀冷缩的性质，当液体温度变化时体积会发生变化，利用该装置可以观察液体的热胀冷缩； ④将瓶子放在水中，通过玻璃管向瓶内吹气，可以看到瓶子上浮；通过玻璃管向外抽气，可以看到瓶子下沉。通过此实验可以直接模拟潜水艇的沉浮，不需要把微小变化放大。
B．②③④
C．①③④
D．①②④
【例题2】如图所示，在做“探究二力平衡条件”实验时，选用质量较小的卡片，目的是忽略小卡片的重力对实验的影响。这种突出问题的主要方面，忽略次要因素，是物理学中经常采用的一种科学研究方法。以下四个实例中所用研究方法与此相同的是（ ）
A.选用质量相同的物体探究重力势能与高度的关系 B.选用小磁针探究磁体周围的磁场 C.选用轻绳探究使用定滑轮的特点
D.选用2Ω和8Ω两个电阻串联代替10Ω的电阻 【答案】C
【解析】选用质量相同的物体探究重力势能与高度的关系，是控制变量法；选用小磁针探究磁体周围的磁场，是转换法；探究使用定滑轮的特点的实验中，由于绳的重力对该实验有影响，所以可选用轻绳，以便忽略其影响；选用2Ω和8Ω两个电阻串联代替10Ω的电阻，是等效替代法。故选C。
【例题3】为了描述物体运动的快慢，我们将物体运动的路程与所用时间的比值定义为速度，这种方法是物理学中常用的比值定义法．我们在学习下列物理概念时：①温度，②热量，③功，④重力，⑤压强，⑥功率．其中用到比值定义法的是（ ） A．⑤⑥ B．③④ 【答案】A
【解析】比值定义法，就是在定义一个物理量的时候采取比值的形式定义；用比值法定义的物理概念在物理学中占有相当大的比例，比如速度、压强、功率、比热容、热值等等． ①温度指物体的冷热程度，不是比值定义法；
②热量是热传递过程中物体改变内能的多少，不是比值定义法；
③功知作用在物体上的力与物体在力的方向上通过距离的乘积，采用的是乘积定义法，不是比值定义法； ④重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，不是比值定义法； ⑤压强是压力与受力面积的比值，即p=F/S，是采用的比值定义法；
C．①②
D．③⑥
⑥功率是功与做功时间的比值，即P=W/t，是采用的比值定义法． 所以采用比值定义法的是⑤⑥．故选A．
【例题4】我们在学习物理知识中，学到很多物理学的研究方法，下面用到转换法的是（ ） A．探究电阻大小跟材料的关系时，控制了导体的长度、温度和横截面积相同 B．探究物体的动能跟哪些因素有关时，通过木块被撞的远近来判断钢球动能的大小 C．为了描述物体运动的快慢，我们把路程与时间之比叫做速度 D．计算火车从泰安到杭州的平均速度时，忽略火车的长度 【答案】B．
【解析】“转换法”指在保证效果相同的前提下，将不可见、不易见的现象转换成可见、易见的现象；将陌生、 复杂的问题转换成熟悉、简单的问题；将难以测量或测准的物理量转换为能够测量或测准的物理量的方法．A.电阻与多个因素有关，在研究电阻大小跟材料的关系时，控制了导体的长度、温度和横截面积相同，采用的是控制变量法．
B.动能多少不能直接观察，在探究物体的动能跟哪些因素有关时，通过木块被撞的远近来判断钢球动能的大小，采用的是转换法．
C.速度是描述物体运动快慢的物理量．在物理学中，速度等于路程与时间之比，采用的是比值定义法． D.在计算火车从泰安到杭州的平均速度时，忽略火车的长度，将火车看成一个“质点”，采用的是模型法． 【例题5】研究物理问题时常常用到“控制变量法”、“等效替代法”、“模型法”、“类比法”等方法，下面是初中物理中的几个研究实例：①用总电阻表示同一段电路上串联的两个电阻；②弹簧形变时具有势能，互相吸引或排斥的分子也具有势能；③研究电流时把它与水流相比；④利用磁感线来描述磁场。上述几个实例中，采用了相同研究方法的是 （填数字序号）。 【答案】②③
【解析】本题考查研究物理问题的方法。研究物理问题常用的方法有：等效替代法、类比法、控制变量法、模型法等等。①用总电阻表示同一段电路上串联的两个电阻，采用的是等效替代法；②弹簧形变时具有势能，互相吸引或排斥的分子也具有势能，采用的是类比法；③研究电流时把它与水流相比，采用的是类比法；④利用磁感线来描述磁场，采用的是模型法，故采用了相同研究方法的是②③。
【例题6】如图甲所示，滑轮组在竖直向上的拉力F作用下，将重为105N的物体匀速提起，在5s时间内绳子自由端移动的距离为s=3m．图乙是滑轮组工作时的拉力F与绳自由端移动距离s的关系图．
2024年核心素养中考物理特色专题02 科学方法问题（解析版）
