1、談幾種常見的研究方法謝光鳳一、控制變量法當研究對象與多種因素有關或由多種因素共同決定其變化時，若要弄清研究對象與它們各自的關系或變化規律，就必須人為地控制一個或幾個因素保持不變，這種研究方法就是控制變量法。力學中象速度、密度、壓強等概念的形成過程都是采用控制變量法進行研究的，這是一種用得最多的研究方法。近幾年的中考試題中出現了很多考查控制變量法的試題。例1. （2005年遼寧沈陽）小明在探究滑動摩擦力的大小與哪些因素有關的實驗中，實驗過程如圖1所示。圖1（1）比較_兩圖能說明滑動摩擦力的大小與壓力的大小有關；比較_兩圖能說明滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度有關。（2）在此基礎上小明又猜想滑動

2、摩擦力大小是否會與物體運動速度的大小有關？請你利用圖中已有器材驗證小明的猜想，寫出你的做法。分析：（1）小題體現對科學實驗法控制變量法的考查；（2）小題要設計實驗，探究滑動摩擦力是否與運動速度有關時，在操作上必須控制對水平面的壓力以及接觸面的粗糙程度相同，然后以不同的速度拉著木塊做勻速直線運動，再觀察測力計的示數是否相同。這樣的方案才是科學合理的。本題考查了同學們對實驗方法的理解和應用及靈活運用知識的能力。答案：（1）甲、乙；甲、丙；（2）利用甲（乙、丙）圖的器材，用彈簧測力計分別以不同的速度勻速拉動木塊；觀察測力計的示數是否相同。示數相同，說明滑動摩擦力的大小與物體運動速度無關；示數不同，說

3、明與物體運動速度有關。二、等效法這是一種利用作用效果相同的原理來研究問題的方法。它把實際的、復雜的物理過程或現象變換成理想的、簡單的過程或現象來研究，從而達到化繁為簡、化難為易的目的。如在研究物體受幾個力時，用一個力代替幾個力，但力的作用效果仍然不變，這個力就是我們所說的合力；曹沖稱象是采取分次測量石塊代測難以一次測量的大象等是等效法的具體應用。例2. （2004年北京海淀）利用圖2所示的裝置探究同一條直線上二力合成的規律。首先將彈簧的B端固定，再用兩個彈簧測力計沿相反的方向拉A端，使A端到達某一點O并記下該點的位置，然后在表格中記下兩個拉力的大小和方向。再用一個測力計拉彈簧A端，仍將A拉伸到

4、O點，記錄下此時的拉力的大小和方向。圖2施力情況大小方向用兩個測力計F12.5N向右F2 1N向左用一個測力計F1.5N向右（1）從上表的記錄中你能得到的關于同一直線上合力與分力的大小關系是_。（用字母表示）（2）實驗中用一個測力計拉彈簧時，為什么仍要將彈簧A端拉伸到O點再讀數？分析：題中第一次用兩個測力計拉，使彈簧A端拉伸到O點；第二次用一個測力計拉，仍使彈簧A端拉伸到O點，目的是使兩次拉力的作用效果相同，才能保證第二次的拉力等于第一次兩個拉力的合力。答案：（1）FF1F2（2）保證F1和F2兩個力共同作用效果與一個力的作用效果相同。三、假說法所謂假說法，是指在人類由于現有的認識水平、實驗儀

5、器等條件的限制下無法直接去認知、驗證某些物理特性和物理規律時，就在已有的相關的實驗事實的基礎上，進行邏輯推理和猜測，提出新的物理預見和理論。牛頓第一運動定律的得出就是成功運用假說研究的典型例子。假說與主觀臆測不同，它必須以一定的實驗事實為基礎，然后經過嚴密的推理得出結論。它是一種科學的研究方法。例3. （2004年吉林）使小球以相同的速度先后沿不同水平面開始滾動：（1）在泥土路面上，小球滾動一段距離；（2）在水泥路面上，小球滾動較長的距離；（3）在冰面上小球滾動更長的距離。根據以上敘述，你將得出什么樣的結論？（寫出一條即可）分析：在以上三個實驗的基礎上，我們會發現水平面的摩擦越小，小球越不容易

6、停下來，通過的距離就越遠，我們就可在此基礎上得出一個推論：假如水平面沒有摩擦，運動的小球將保持勻速直線運動狀態。或者說：運動的物體不受外力作用時，將保持勻速直線運動狀態。當然，本題又是結論開放性試題，還有其他的答案。答案：（1）小球不受阻力，將保持勻速直線運動；（2）摩擦力越大，小球運動的距離越短（或摩擦力越小，小球運動的距離越長）；（3）摩擦力的大小和接觸面的粗糙程度有關；（4）一切物體在不受外力（或只受平衡力）作用時，總保持靜止狀態或勻速直線運動狀態；（5）力可以改變物體的運動狀態；（6）慣性是維持物體運動狀態的原因。四、轉換法有些物理量由于實驗條件等的限制而不能直接測量或研究時，可以先直

7、接測量出與之相關聯的另一物理量，再找出兩者之間的關系（如平衡或等量關系）求出研究對象的大小，這種研究方法叫做轉換法。如壓強內容中的托里拆利實驗測大氣壓時就采用了這種方法。大氣壓不能直接測量，但可通過大氣壓能支持起的一段水銀柱來測，因大氣壓和水銀柱產生的壓強相等，只要測出水銀柱的壓強就等于測出了大氣壓。例4. （2005年遼寧錦州）王新同學在學校測完石塊密度后，想到這樣一個問題：石塊和鐵塊誰的密度大？放學回到家中，他想粗略地測定鐵塊密度，但家里沒有量筒、天平等器材，于是想到利用浮力知識完成實驗。他從家中找來以下器材：茶杯、水、小鐵塊、細線和彈簧秤。（1）請簡要寫出他的實驗步驟，并用字母表示所測的物理量。步驟：_；_；_。（2）鐵塊密度的表達式_。解析：如果按常規思維，只知用天平、量筒去測密度，那本題就無法求解了。因為本題中并沒有提供這些常規儀器，但只要我們能拓展思路，就一定能想出巧妙的方法。經分析題意發現所給的器材有彈簧測力計、水且鐵塊的密度大于水，我們應馬上反應過來：用二次稱重法來測固體密度！即，而，由這兩式可得：，可見，測鐵塊的密度就轉換成只要測出鐵塊在空氣中的重量以及測出鐵塊浸沒水中時