物理研究方法专题

武力方法既是科学家研究问题的方法，也是学生在学习物理中常用的方法，新课标也要求学生掌握一些探究问题的物理方法。常见的物理方法有以下几种：

一、控制变量法

在研究物理问题时，当一个物理量与多个因素有关时，为了确定这个物理量与某个因素的关系，就需要控制其它因素不变只改变这个因素，看所研究的物理量与这个因素的变化关系，这种方法就叫做"控制变量法"。如：研究滑动摩擦力与压力的大小和接触面的粗糙程度的关系；研究液体蒸发的快慢与哪些因素有关；研究导体电阻大小跟导体的材料、长度、横截面积的关系；

二、理想模型法

"理想模型"是物理学中的一个重要的研究方法，运用这种方法的目的，就是为了摒弃次要条件，突出主要因素，对实际问题进行理想化处理，从而方便对物理本质的研究。在物理学中，常常把实际研究对象或实际过程抽象成为"理想模型"。如：杠杆在实际应用时，由于受力的作用会发生形变，但都忽略不计；在研究光的传播路径和方向时，引入光线；在研究磁场的分布时，引入磁感线；在研究原子的组成时，引入原子核式结构模型。

三、等效替代法：将某个物理量、物理装置、物理状态（或过程），用另外一个物理量、物理装置、物理状态（或过程）来替代，得到同样的结论，这种方法叫"等效替代法"。如："曹冲称象"的故事中，用石块的重量等效大象的重量；测量摩擦力的大小时，用二力平衡的原理测得拉力，从而得知摩擦力的大小；在研究平面镜成像实验中，用两根完全相同的蜡烛，其中一根等效另一根的像；某位置的瞬时速度用无限逼近该位置附近的位移内的平均速度代替；

四、转换法

在研究看不见的物质或现象时，可以通过研究该物质或现象所产生的可见的作用效果，由此进一步分析物质或现象，这种方法叫转换法。注意："等效替代法"虽然也包涵有转换法的思想，但其研究主体已发生转移，而转换法则是通过研究主体所产生的效果来上朔其原因的一种研究方法。

五、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。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。又如：用激光笔和平面镜研究桌面的微小形变；卡文迪许扭秤实验；库仑扭秤实验。

六、实验＋推理法（理想实验法）

有一些物理现象，由于受实验条件所限，无法直接验证，需要我们先进行实验，再进行合理推理得出正确结论，这也是一种常用的科学方法。如将一只闹钟放在密封的玻璃罩内，当罩内空气被抽走时，钟声变小，由此推理出：真空不能传声。伽利略的"理想斜面实验"和"研究自由落体运动"

七、类比法

类比就是根据两个不同对象的部分特性相似而推出其他性质也可能相似的一种推理方法。在认识一些物理概念时，我们常将它与生活中熟悉且有共同特点的现象进行类比，以帮助我们理解它。如认识电流大小时，用水流进行类比。认识电压时，用水压进行类比。又如将库仑力与万有引力进行类比；电势能与重力势能、电势差与高度差；电场和磁场，电路的串联和并联。单位物理量的物理量的形式（如单位体积的质量、单位面积的压力）等的比较。比如数学中曲线的斜率在物理图象里表示的物理意义是不同的，应学会比较，有比较才能有区别。用小刚珠连续掉落在磅秤的托盘上产生持续压力的演示实验，类比气体分子无规则运动、频繁碰撞器壁产生压强的情景，可以使我们理解气体压强的实质和特点。

八、极限法：如：某位置的瞬时速度，用无限逼近该位置附近的位移内的平均速度；某时刻的瞬时加速度，用无限逼近该时刻附近的时间内的平均加速度。

九、比值定义法

比值法就是应用两个物理量的比值来定量研究第三个物理量。它适用于物质属性或特征、物体运动特征的定义。由于它们在与外界接触作用时会显示出一些性质，这就给我们提供了利用外界因素来表示其特征的间接方式，往往借助实验寻求一个只与物质或物体的某种属性特征有关的两个或多个可以测量的物理量的比值，就能确定一个表征此种属性特征的新物理量。应用比值法定义物理量，往往需要一定的条件；一是客观上需要，二是间接反映特征属性的的两个物理量可测，三是两个物理量的比值必须是一个定值。

一类是用比值法定义物质或物体属性特征的物理量，如：电场强度E、磁感应强度B、电容C、电阻R等。它们的共同特征是；属性由本身所决定。定义时，需要选择一个能反映某种性质的检验实体来研究。比如：定义电场强度E，需要选择检验电荷q，观测其检验电荷在场中的电场力F，采用比值F/q就可以定义。

另一类是对一些描述物体运动状态特征的物理量的定义，如速度v、加速度a、角速度ω等。这些物理量是通过简单的运动引入的，比如匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动。这些物理量定义的共同特征是：相等时间内，某物理量的变化量相等，用变化量与所用的时间之比就可以表示变化快慢的特征。

十、微元法

微元法的最基本的思想渗透在我们日常生活的方方面面。例如：用一把剪刀一小段一小段剪下去，许许多多的小直线剪口将可以连接成各种曲折圆滑的轮廓；用细丝线锈制工艺品，每一次走针只是完成一小段直线，千针万线却积累出优美的画面...

微元法的思路是无限分割与逼近，取微元即对整体对象作无限分割，分割的对象可以是一段时间、一个过程，得到"时间元"、"过程元"；也可以对各种物理量进行分割，得到如"元电荷"、"元功"、"元电流"等，这些微元可视为无限分割后的很小很小的量，通过求取极限，达到向精确描述的逼近。如：用v-t图像法推导初速为零的匀加速直线运动的位移公式。

物理思想和方法，在物理学习中很重要，在学习的过程要不断的思考和总结，物理才能越学越简单越学越清楚。