初中物理教材中的科学研究方法

初中物理教材的各个章节都有意识、有步骤地渗透了物理学的科学研究方法，让学生在学习物理知识的同时受到科学方法的熏陶和训练，逐步地掌握最基本、最主要的科学方法，达到促进知识学习、培养能力和提高科学素质目的.现把教材中运用的主要科学研究方法归纳如下.

1 控制变量法

在研究物理问题时，某一物理量往往受几个不同物理量的影响，为了确定各个不同物理量之间的关系，就需要控制某些量，使其固定不变，只改变某一个量，看所研究的物理量与该物理量之间的关系.在教材中运用控制变量法有11处：

（1）研究弦乐器的音调与弦的松紧、长短和粗细的关系.

（2）研究蒸发快慢与液体温度、液体的表面积和液体上方空气的流动快慢的关系.

（3）研究导体电阻大小跟导体的材料、长度、横截面积的关系.

（4）研究电流与电阻、电压之间的关系即欧姆定律.

（5）研究电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系.

（6）研究电磁铁的磁性与线圈的匝数和电流的大小的关系.

（7）研究滑动摩擦力与压力和接触面之间粗糙程度的关系.

（8）研究压力的作用效果（压强）与压力和受力面积的关系.

（9）研究液体的压强与液体的密度和深度的关系.

（10）研究物体的动能与质量和速度的关系.

（11）研究物体的重力势能与质量和高度的关系.

要注意在很多探究性实验中经常用到此法.

2 建立理想模型法

把复杂问题简单化，摒弃次要因素，抓住主要因素，对实际问题进行理想化处理，构建理想化的物理模型，这是一种重要的物理思想.在教材中运用建立理想模型法有4处：

(1)匀速直线运动，就是一种理想模型.在生活实际中严格的匀速直线运动是无法找到的，但有很多的运动情形都近似于匀速直线运动，按匀速直线运动来处理，大大简化了难度，得出的结果又具有极高的精度，在允许的误差范围内与实际相吻合.

(2)杠杆也是一种理想模型，杠杆在实际使用时，由于受力的作用，都会引起或大或小的形变，可忽略不计，因此，我们就把杠杆理想化，认为它无形变.

(3)汛期，江河中的水有时会透过大坝下的底层从坝外的地面冒出来，形成“管涌”，“管涌”的物理模型是连通器.

(4)光线、磁感线都是虚拟假定出来的，但它们却直观、形象地表述物理情境与事实，方便地解决问题.通过磁感线研究磁场的分布，通过光线研究光的传播路径和方向.

理想模型分为：对象模型，如杠杆、连通器和光线；过程模型，如匀速直线运动，匀速圆周运动；另外还有环境模型，如匀强磁场.

3 等效（替代）法

在物理学中，将一个或多个物理量、一种物理装置、一个物理状态或过程用另一个物理量、一种物理装置、一个物理状态或过程来替代，得到同样的结论，这样的方法称为等效（替代）法，运用这样的方法可以使所要研究的问题得到方便地解决.在教材中的运用等效（替代）法有4处：

(1)在力的合成中，若干个共同作用的分力就可以等同于作用效果相同的一个合力；相反，一个力也可以分解为作用效果相同的若干分力.

(2)在电路中，若干个电阻，可以等效为一个合适的电阻；反之亦可，如串联电路的总电阻、并联电路的总电阻都利用了等效的思想.

(3)在“曹冲称象”中用石子等效替换大象，效果相同.

(4)在研究平面镜成像实验中，用两根完全相同的蜡烛.

4 转换法

有些物理现象和物理量，不便于直接观察和测量，通过转换为其他方式来确定和认识所研究的问题.在教材中运用转换法有5处：

(1)电流看不见、摸不着，判断电路中是否有电流时，我们可以通过电路中的灯泡是否发光去确定.即根据电流产生的效应来判断.

(2)分子运动看不见、摸不着，不好研究，但可以通过研究扩散现象认识它.

(3)磁场运动看不见、摸不着，判断磁场是否存在时，用小磁针放在其中看是否转动来确定.

(4)判断电磁铁的磁性强弱时，用电磁铁吸引大头针的多少来确定.

(5)用手捏一个厚玻璃瓶，判断玻璃瓶发生弹性形变，就是瓶中灌满水，把细玻璃管通过带孔的橡皮塞插入玻璃瓶中，用手轻捏厚玻璃瓶，观察细管中水面的高度变化，就能知道厚玻璃瓶是否发生了形变.

5 类比法

为了把要表述的物理问题说得清楚明白，往往用具体的、有形的、人们所熟知的事物来类比那些抽象的、无形的、陌生的事物.通过类比，使人们对所要揭示的事物有一个直接的、具体的形象的认识，再逐步达到从理论上认识的高度.在教材中运用类比法有3处：

(1)研究电流时用水流类比作电流.

(2)用“水压”类比“电压”.

(3)用抽水机类比电源.

要注意类比的两个或两类对象要有相同或相似处.

6 实验推理法

实验推理法是以大量的可靠的事实为基础，以真实的实验为原形，通过合理的推理得出结论，深刻地揭示物理规律的本质，是物理学研究的一种重要的思想方法.在教材中运用实验推理法有3处：

(1)研究牛顿第一定律.

(2)研究真空中能否传声.

(3)“自然界中只存在两种电荷”这一重要结论，是在实验的基础上进行推理得出来的.

在初中物理教材各个章节渗透的科学研究方法有的是隐性的，不是显性的，各种方法并不是孤立存在的，而是处在密切的相互联系之中.即使是某一类方法，其中也必定包括了其他一些方法，只不过这一方法起主导作用罢了.例如实验方法，在根据实验目的进行设计、操作以及对实验结果进行分析时，同时要用到观察、比较、分析、综合、归纳等各种各样的思维方法.还涉及到其它的一些具体方法有：猜想法、观察法、实验法、分析法、综合法、归纳法、分类法、隔离法、假设法、比较法等研究物理问题的方法.