㈠ 物理學的研究方法有哪些
一、控制變數法:通過固定某幾個因素轉化為多個單因素影響某一量大小的問題.
二、等效法:將一個物理量,一種物理裝置或一個物理狀態(過程),用另一個相應量來替代,得到同樣的結論的方法.
三、模型法:以理想化的辦法再現原型的本質聯系和內在特性的一種簡化模型.
四、轉換法(間接推斷法)把不能觀察到的效應(現象)通過自身的積累成為可觀測的宏觀物或宏觀效應.
五、類比法:根據兩個對象之間在某些方面的相似或相同,把其中某一對象的有關知識、結論推移到另一個對象中去的一種邏輯方法.
六、比較法:找出研究對象之間的相同點或相異點的一種邏輯方法.
七、歸納法:從一系列個別現象的判斷概括出一般性判斷的邏輯的方法.
(1)物理實驗的思想方法有哪些擴展閱讀:
物理學的本質:物理學並不研究自然界現象的機制(或者根本不能研究),我們只能在某些現象中感受自然界的規則,並試圖以這些規則來解釋自然界所發生任何的事情。我們有限的智力總試圖在理解自然,並試圖改變自然,這是物理學,甚至是所有自然科學共同追求的目標。
六大性質
1.真理性:物理學的理論和實驗揭示了自然界的奧秘,反映出物質運動的客觀規律。
2.和諧統一性:神秘的太空中天體的運動,在開普勒三定律的描繪下,顯出多麼的和諧有序。物理學上的幾次大統一,也顯示出美的感覺。
牛頓用三大定律和萬有引力定律把天上和地上所有宏觀物體統一了。麥克斯韋電磁理論的建立,又使電和磁實現了統一。愛因斯坦質能方程又把質量和能量建立了統一。光的波粒二象性理論把粒子性、波動性實現了統一。愛因斯坦的相對論又把時間、空間統一了。
3.簡潔性:物理規律的數學語言,體現了物理的簡潔明快性。如:牛頓第二定律,愛因斯坦的質能方程,法拉第電磁感應定律。
4.對稱性:對稱一般指物體形狀的對稱性,深層次的對稱表現為事物發展變化或客觀規律的對稱性。如:物理學中各種晶體的空間點陣結構具有高度的對稱性。豎直上拋運動、簡諧運動、波動鏡像對稱、磁電對稱、作用力與反作用力對稱、正粒子和反粒子、正物質和反物質、正電和負電等。
5.預測性:正確的物理理論,不僅能解釋當時已發現的物理現象,更能預測當時無法探測到的物理現象。例如麥克斯韋電磁理論預測電磁波存在,盧瑟福預言中子的存在,菲涅爾的衍射理論預言圓盤衍射中央有泊松亮斑,狄拉克預言電子的存在。
6.精巧性:物理實驗具有精巧性,設計方法的巧妙,使得物理現象更加明顯。
對於物理學理論和實驗來說,物理量的定義和測量的假設選擇,理論的數學展開,理論與實驗的比較是與實驗定律一致,是物理學理論的唯一目標。
人們能通過這樣的結合解決問題,就是預言指導科學實踐這不是大唯物主義思想,其實是物理學理論的目的和結構。
在不斷反思形而上學而產生的非經驗主義的客觀原理的基礎上,物理學理論可以用它自身的科學術語來判斷。而不用依賴於它們可能從屬於哲學學派的主張。在著手描述的物理性質中選擇簡單的性質,其它性質則是群聚的想像和組合。
通過恰當的測量方法和數學技巧從而進一步認知事物的本來性質。實驗選擇後的數量存在某種對應關系。一種關系可以有多數實驗與其對應,但一個實驗不能對應多種關系。也就是說,一個規律可以體現在多個實驗中,但多個實驗不一定只反映一個規律。
㈡ 物理實驗的方法有哪些
1 控制變數法:這個應該是最常見的實驗方法。
例如,在「探究壓強與哪些因素有關」、「探究電流與電阻的關系」、「研究弦樂器的音調與弦的松緊、長短和粗細的關系」等實驗中都用到了該實驗方法。
2 類比法:例如,在學習電流時,為了更好地理解,與生活中熟悉的水流作類比。
實驗+推理法:有些理論只有在理想空間里才能通過實驗得出,此時,我們可以在現實條件實驗的基礎上推導出來這些理論。
例如,在初二我們學過牛頓第一定律:一切物體在沒有受到力的作用時,總保持靜止狀態或勻速直線運動狀態。我們知道,物體在運動過程中必定會受到阻力作用,但是我們通過多次實驗,可以推出這一結論。
3 描述法:例如,在生活中是不存在光線的,我們為了更好地學習光,才引進了「光線」這一詞。
4 轉換法:例如,我們在學習「聲音是振動產生的」這一知識時,我們把音叉的微小振動轉換為乒乓球的擺動。使實驗現象更為明顯。
5 模型法:我們在學習原子結構時,為了更好地認識原子的內部結構,用太陽系模型代表原子結構。
(2)物理實驗的思想方法有哪些擴展閱讀:
物理實驗是初高中階段物理課程中包含的相關實驗,包括電學實驗、力學實驗、熱學實驗、光學實驗等等,常用於驗證物理學科的定理定律。
實驗物理是相對於理論物理而言,理論物理是從理論上探索自然界未知的物質結構、相互作用和物質運動的基本規律的學科。
理論物理的研究領域涉及粒子物理與原子核物理、統計物理、凝聚態物理、宇宙學等,幾乎包括物理學所有分支的基本理論問題。而實驗物理主要是從實驗上來探索物質世界和自然規律。
實驗室使用守則
1、為保護實驗儀器和保持環境衛生,學生必須脫鞋進入實驗室。
2、實驗室是全校師生進行實驗教學和科研活動的場所,學生進入實驗室後要保持肅靜,遵守紀律。
3、做實驗前,認真聽教師講解實驗目的、步驟、儀器的性能操作、方法和注意事項,認真檢查所需儀器設備是否完好齊全,如有缺損要及時向教師報告。
4、實驗時要遵守操作規程,按照實驗步驟認真操作。
5、實驗時要注意安全,防止意外發生。
6、愛護實驗室儀器設備。
7、實驗完畢要認真清理儀器設備,關閉水源電源。
性質
1.真理性:物理學的理論和實驗揭示了自然界的奧秘,反映出物質運動的客觀規律。
2.和諧統一性:神秘的太空中天體的運動,在開普勒三定律的描繪下,顯出多麼的和諧有序。物理學上的幾次大統一,也顯示出美的感覺。牛頓用三大定律和萬有引力定律把天上和地上所有宏觀物體統一了。
麥克斯韋電磁理論的建立,又使電和磁實現了統一。愛因斯坦質能方程又把質量和能量建立了統一。光的波粒二象性理論把粒子性、波動性實現了統一。愛因斯坦的相對論又把時間、空間統一了。
3.簡潔性:物理規律的數學語言,體現了物理的簡潔明快性。如:牛頓第二定律,愛因斯坦的質能方程,法拉第電磁感應定律。
4.對稱性:對稱一般指物體形狀的對稱性,深層次的對稱表現為事物發展變化或客觀規律的對稱性。如:物理學中各種晶體的空間點陣結構具有高度的對稱性。豎直上拋運動、簡諧運動、波動鏡像對稱、磁電對稱、作用力與反作用力對稱、正粒子和反粒子、正物質和反物質、正電和負電等。
5.預測性:正確的物理理論,不僅能解釋當時已發現的物理現象,更能預測當時無法探測到的物理現象。例如麥克斯韋電磁理論預測電磁波存在,盧瑟福預言中子的存在,菲涅爾的衍射理論預言圓盤衍射中央有泊松亮斑,狄拉克預言電子的存在。
6.精巧性:物理實驗具有精巧性,設計方法的巧妙,使得物理現象更加明顯。
㈢ 物理實驗方法有哪幾種
1、控制變數法
例:研究電流跟電壓、電阻的關系。
2、等效替換法
例:研究平面鏡成像規律時,物與像分別用兩根等長的蠟燭。
3、模型法
例:光線、磁感線。
4、類比法
例:電流與水流類比。
5、實驗驗證法:這是一種推理,判斷在前,實驗驗證在後的研究方法(即演繹法)物理學家們常常在己知
的物理推論或者哲學思想的基礎上,經過推理,作出假設和預言,通過實驗檢驗它的真理性,最後肯定或否定論斷,得出可靠的結論。
6、歸納法
例:吹笛子,是管子里的空氣柱振動發聲;人說話是聲帶振動發聲......所以一切發聲的物體都在振動。
7、轉換法
例:研究電流產生的熱量跟電流、電阻、通電時間的關系的實驗。
電阻絲產生電熱的多少無法直接測量和比較,利用電流產生的熱量加熱煤油,觀察煤油在插入密封燒瓶里的玻璃管中上升的高度,這樣就將電阻絲放熱的多少的比較轉化成了煤油上升高度的比較。
將看不見、摸不到的東西或不易直接觀測的問題(如本題中產生熱的多少),可以通過它對其他物體的作用而轉化成可以直接觀測的現象(如煤油在玻璃管內上升的高度)。
㈣ 物理中探究實驗的方法有那些
1、控制變數法:就是把一個多因素影響某一物理量的問題,通過控制某幾個因素不變,只讓其中一個因素改變,從而轉化為單一因素影響某一物理量問題的研究方法。
2、轉換法(放大法):對於一些看不見,摸不著的物理現象,或不易直接測量的物理量,用一些非常直觀的現象去認識或用容易測量的物理量間接測量的方法。
3、等效替代法(等效法):在研究物理問題時,有時為了使問題簡化,常用一個物理量來代替其他所有物理量,但不會改變物理效果。
4、理想模型法(抽象法、描述法):把復雜問題簡單化,將抽象的物理現象用簡單易懂的具體模型表示。
5、實驗推理法(科學推理法、理想實驗法):有一些物理現象,由於受實驗條件所限,無法直接驗證,需要我們先進行實驗,再進行合理推理得出正確結論,這也是一種常用的科學方法。
(4)物理實驗的思想方法有哪些擴展閱讀
物理學中對於多因素(多變數)的問題,常常採用控制因素(變數)的方法,把多因素的問題變成多個單因素的問題。每一次只改變其中的某一個因素,而控制其餘幾個因素不變,從而研究被改變的這個因素對事物的影響,分別加以研究,最後再綜合解決。
它是科學探究中的重要思想方法,廣泛地運用在各種科學探索和科學實驗研究之中。
1、獨立變數,即一個量改變不會引起除因變數以外的其他量的改變。只有將某物理量由獨立變數來表達,由它給出的函數關系才是正確的。
2、非獨立變數,一個量改變會引起除因變數以外的其他量改變。把非獨立變數看做是獨立變數,是確定物理量間關系的一大忌。
正確確定物理表達式中的物理量是常量還是變數,是獨立變數還是非獨立變數,不但是正確解答有關問題的前提和保障,而且還可以簡化解答過程。
㈤ 物理實驗方法有哪些
1、等效替代法
簡介:在物理學中,在保證某種效果相同的前提下,將一個物理量、物理狀態或過程用另一個物理量、物理狀態或過程來替代,得到同樣的結論,這種研究問題的方法叫做等效替代法。
舉例應用:
(1)在「曹沖稱象」中,用石塊等效替代大象,效果相同。
(2)平面鏡成像實驗中利用兩個完全相同的蠟燭,驗證像與物的大小相同。
(3)在力的合成中,用一個合力可以等效替代幾個力的共同作用的效果。
2、建立理想模型法
簡介:把復雜的問題簡單化,摒棄次要因素,抓住主要因素,對實際問題進行理想化處理,構建理想化的物理模型,這是一種重要的物理思想。
舉例應用:
(1)勻速直線運動是一種理想模型,在生活實際中,嚴格的勻速直線運動並不存在。
(2)在研究連通器的原理時,理想液片是一種理想模型。
(3)光線是引入的模型,直觀、形象地描述了物理情景與事實。
3、控制變數法
簡介:在研究物理問題時,某一物理量往往受到幾個不同因素的影響,為了確定該物理量與各個不同因素之間的關系,就需要控制某些因素,使其固定不變,只研究其中一個因素,看所研究的因素與該物理量之間的關系,這種研究方法叫做控制變數法。
舉例應用:
(1)研究弦樂器的音調與弦的材料、長度和橫截面積的關系。
(2)研究蒸發快慢與液體溫度、表面積和空氣流速的關系。
(3)研究力的作用效果與力的大小、方向和作用點的關系。
(4)研究滑動摩擦力與物體間的壓力和接觸面粗糙程度的關系。
(5)研究浮力與液體密度和物體排開液體體積的關系。
(6)研究液體壓強與液體密度和深度的關系。
(7)研究物體的動能與物體質量、速度的關系。
(8)研究物體的重力勢能與物體質量、被舉高度的關系。
4、實驗推理法
簡介:實驗推理法是以大量可靠的事實為基礎,以真實的實驗為原型,通過合理的推理得到結論,深刻地揭示出物理規律的本質,是物理學研究問題的一種重要的思想方法。
舉例應用:
(1)將鬧鍾放在鍾罩中,不斷抽去罩內空氣,聽到鈴聲越來越弱,由此推理出真空不能傳聲。
(2)研究力和運動的關系,推理出牛頓第一定律。
5、轉換法
簡介:在物理學習中,有時需要研究看不見的物質(如電流、分子、力、磁場)或不易直接測量的物理量,這時就必須將研究的方向轉化到由該物質產生的學生熟知的各種可見的效應、效果上,由此來分析、研究該物質的存在、大小等情況,這種研究方法稱為轉換法。
舉例應用:
(1)研究聲音是由振動產生時,用乒乓球的可視的振動認識音叉的振動。
(2)研究壓力的作用效果時,用海綿的凹陷程度來表示。
(3)測量滑動摩擦力時轉換成測拉力的大小。
㈥ 物理研究方法有哪些
物理研究主要方法如下所示。
1、控制變數法。控制變數法是指在研究幾個物理量的關系時,每次只改變一個物理量,保持其他一些物理量不變,探究這一物理量與研究對象之間的關系。這是物理研究最常用的一種方法,幾乎貫穿物理學習的始終。
2、物理模型法。物理模型法是一種高度抽象的理想客體和形態,便於想像、思考和研究問題。研究物理的過程就是建立物理模型的過程。
3、等效替代法。在保證效果相同的前提下,將陌生復雜的問題變換成熟悉簡單的模型進行分析和研究的方法。
4、類比法。簡言之,相同或相似的東西放在一起進行比較,以達到舉一反三的效果。它是根據兩個或兩類對象之間在某些方面的相同或相似而推出他們在其他方面也可能相同或相似的一種邏輯思維。
5、轉換法。物理學中有的物理現象不便於直接觀察和直接測量,通常用一些非常直觀的現象去認識或用易測量的物理量進行間接測量,這種研究問題的方法叫轉換法。
6、實驗推理法。這種方法主要利用理想實驗,理想實驗又叫假想實驗,抽象的實驗或思想上實驗它是人們在思想中塑造的實驗過程,是一種邏輯推理的理論研究方法。
7、圖像法。圖像法是數學方法在物理研究領域的運用。它是描述物理過程、揭示物理規律、解決物理問題的重要方法之一,它具有形象、直觀、動態變化過程清晰等特點,能把物理問題簡化明了,有效、簡捷地解決問題。
8、比較法。比較法是確定研究對象之間的差異點和共同點的物理研究方法,各種物理現象和過程都可以通過比較確定它們的差異點和共同點。
9、歸納法。在大量經驗、實驗、現象的基礎上,從具體事物中抽象出共同本質,概括出一般物理規律的推理方法。
㈦ 物理思想方法有哪些
物理思想方法
§1.圖形/圖象圖解法
圖形/圖象圖解法就是將物理現象或過程用圖形/圖象表徵出後,再據圖形表徵的特點或圖象斜率、截距、面積所表述的物理意義來求解的方法。尤其是圖象法對於一些定性問題的求解獨到好處。
§2 極限思維方法
極限思維方法是將問題推向極端狀態的過程中,著眼一些物理量在連續變化過程中的變化趨勢及一般規律在極限值下的表現或者說極限值下一般規律的表現,從而對問題進行分析和推理的一種思維辦法。
§3 平均思想方法
物理學中,有些物理量是某個物理量對另一物理量的積累,若某個物理量是變化的,則在求解積累量時,可把變化的這個物理量在整個積累過程看作是恆定的一個值---------平均值,從而通過求積的方法來求積累量。這種方法叫平均思想方法。
物理學中典型的平均值有:平均速度、平均加速度、平均功率、平均力、平均電流等。對於線性變化情況,平均值=(初值+終值)/2。由於平均值只與初值和終值有關,不涉及中間過程,所以在求解問題時有很大的妙用.
§4 等效轉換(化)法
等效法,就是在保證效果相同的前提下,將一個復雜的物理問題轉換成較簡單問題的思維方法。其基本特徵為等效替代。
物理學中等效法的應用較多。合力與分力;合運動與分運動;總電阻與分電阻;交流電的有效值等。除這些等效等效概念之外,還有等效電路、等效電源、等效模型、等效過程等。
§5 猜想與假設法
猜想與假設法,是在研究對象的物理過程不明了或物理狀態不清楚的情況下,根據猜想,假設出一種過程或一種狀態,再據題設所給條件通過分析計算結果與實際情況比較作出判斷的一種方法,或是人為地改變原題所給條件,產生出與原題相悖的結論,從而使原題得以更清晰方便地求解的一種方法。
§6 整體法和隔離法
整體法是在確定研究對象或研究過程時,把多個物體看作為一個整體或多個過程看作整個過程的方法;隔離法是把單個物體作為研究對象或只研究一個孤立過程的方法.
整體法與隔離法,二者認識問題的觸角截然不同.整體法,是大的方面或者是從整的方面來認識問題,宏觀上來揭示事物的本質和規律.而隔離法則是從小的方面來認識問題,然後再通過各個問題的關系來聯系,從而揭示出事物的本質和規律。因而在解題方面,整體法不需事無巨細地去分析研究,顯的簡捷巧妙,但在初涉者來說在理解上有一定難度;隔離法逐個過程、逐個物體來研究,雖在求解上繁點,但對初涉者來說,在理解上較容易。熟知隔離法者應提升到整體法上。最佳狀態是能對二者應用自如。
§7 臨界問題分析法
臨界問題,是指一種物理過程轉變為另一種物理過程,或一種物理狀態轉變為另一種物理狀態時,處於兩種過程或兩種狀態的分界處的問題,叫臨界問題。處於臨界狀的物理量的值叫臨界值。
物理量處於臨界值時:
①物理現象的變化面臨突變性。
②對於連續變化問題,物理量的變化出現拐點,呈現出兩性,即能同時反映出兩種過程和兩種現象的特點。
解決臨界問題,關鍵是找出臨界條件。一般有兩種基本方法:①以定理、定律為依據,首先求出所研究問題的一般規律和一般解,然後分析、討論其特殊規律和特殊解②直接分析、討論臨界狀態和相應的臨界值,求解出研究問題的規律和解。
§8 對稱法
物理問題中有一些物理過程或是物理圖形是具有對稱性的。利用物理問題的這一特點求解,可使問題簡單化。要認識到一個物理過程,一旦對稱,則相當一部分物理量(如時間、速度、位移、加速度等)是對稱的。
§9 尋找守恆量法
守恆,說穿意思是研究數量時總量不變的一種現象。物理學中的守恆,是指在物理變化過程或物質的轉化遷移過程中一些物理量的總量不變的現象或事實。
守恆,已是物理學中最基本的規律(有動量守恆、能量守恆、電荷守恆、質量守恆),也是一種解決物理問題的基本思想方法。並且應用起來簡練、快捷。
從運算角度來說,守恆是加減法運算,總和不變。
從物理角度來講,那就與所述量表徵的意義有關,重在理解了。理解所述量及所述量守恆事實的內在實質和外在表現。
如動量,描述的是物體的運動量,大小為mV,方向為速度的方向。動量守恆,就是物體作用前總的運動量是動的時,且方向是向某一方向的,那作用後,總的運動量還是動的,方向還是向著這一方向。
§10 構建物理模型法
物理學很大程度上,可以說是一門模型課.無論是所研究的實際物體,還是物理過程或是物理情境,大都是理想化模型.
如 實體模型有:質點、點電荷、點光源、輕繩輕桿、彈簧振子、平行玻璃磚、……
物理過程有:勻速運動、勻變速、簡諧運動、共振、彈性碰撞、圓周運動……
物理情境有:人船模型、子彈打木塊、平拋、臨界問題……
求解物理問題,很重要的一點就是迅速把所研究的問題歸宿到學過的物理模型上來,即所謂的建模。尤其是對新情境問題,這一點就顯得更突出。
㈧ 高中物理實驗的主要思想方法都有哪些
(1)等效法
等效法是物理學研究中的重要方法,也是物理實驗中常用的方法。如在「驗證動量守恆定律」的實驗中,用小球的水平位移代替小球的水平速度;在畫電場中等勢線的分布時,用電流場模擬靜電場等等。
(2)累積法
累積法是把某些難以直接准確測量的微小量累積後測量,以提高測量的精確程度。如測單擺振動的周期時,常採用測量單擺多次全振動的時間除以全振動次數的辦法,以減小個人反應時間對實驗結果的過大影響,減小測量誤差。
(3)控制變數法
在多因素的實驗中,可以先控制一些量不變,依次研究某一個因素的影響。如在「驗證牛頓第二定律」的實驗中,可以先保持質量一定,研究加速度和力的關系;再保持力一定,研究加速度和質量的關系;最後綜合得出加速度與質量、力的關系。
(4)留跡法
它是一種把轉瞬即逝的現象(位置、軌跡等)記錄下來的方法。如通過紙帶上打出的小點記錄小車的位置;用描跡法畫出平拋物體的運動軌協;用沙擺品
㈨ 常見物理實驗方法
一、控制變數法
控制變數法就是把一個多因素影響某一物理量的問題,通過控制某幾個因素不變,只讓其中一個因素改變,從而轉化為多個單一因素影響某一物理量的問題的研究方法。這種方法在實驗數據的表格上的反映為:某兩次實驗只有一個條件不相同,若兩次實驗結果不同,則與該條件有關,否則無關。反過來,若要研究的問題是物理量與某一因素是否有關,則應只使該因素不同,而其他因素均應相同。控制變數法是中考物理實驗方法中的陳獨秀同學,最常用,最常考,沒有之一。
二、理想實驗法
理想實驗法又叫實驗推理法或科學推理法,它是人們在思想中塑造的一種理想實驗,是邏輯推理的一種特殊形式。它是在觀察實驗的基礎上,忽略次要因素,進行合理的推想,得出結論,達到認識事物本質的目的。它既要以實驗事實作基礎,又必須結合科學推理才能得到正確結論。理想實驗法在物理學的理論研究中有重要的作用。
三、轉換法
物理學中有的物理現象不便於直接觀察,有的物理量不便於直接測量,通過轉換為容易觀察或測量的與之相等或與之相關聯的物理現象,從而獲得結論的研究方法叫轉換法。轉換法中被轉換的對象很多,可以是物理模型、研究對象和研究方法,也可以是某個圖形、某個物理量初中物理在研究概念、規律和實驗中多處應用了這種方法。
有的物理現象不便於直接觀察,如分子、電流、磁場看不見、摸不到,我們可分別通過墨水的擴散現象、電流產生的效應、磁場中小磁針的偏轉來認識並研究它們。
有的物理量不便於直接測量,如電阻、電功率等量不易直接測量,我們可轉化成用電壓表、電流表分別測出電壓U和電流I,然後分別由公式R=U/I、P=UI計算出電阻和電功率。
四、模型法
把復雜問題簡單化,摒棄次要因素,抓住主要因素,對實際問題進行理想化處理,構建理想化的物理模型,這是一種重要的物理思想。在建立起理想化模型的基礎上,有時為了更加形象地描述所要研究的物理現象、物理問題,還需要引入一此虛擬的內容,藉此來形象、直觀地表述物理情景。理想化模型可分為對象模型、條件模型和過程模型三類。例如,勻速直線運動就是一種理想模型。在生活實際中嚴格的勻速直線運動是無法找到的,但有很多的運動情形都近似於勻速直線運動,按勻速直線運動來處理,大大簡化了難度。