研究动能时常用的两种物理研究方法

研究动能时常用的两种物理研究方法

江苏丰县广宇中英文学校　刘庆贺

　　在研究和解决问题的过程中，不仅需要相应的知识，还要注意运用科学方法。《物理课程标准》要求，在突出科学探究内容的同时，重视研究方法的指导，使学生在进行科学探究、学习物理知识的过程中，逐渐拓宽视野，初步领悟到科学研究方法的真谛。因此，注意考察研究物理问题的方法，成为当前和今后中考的热点。在初中阶段，需要掌握的科学研究方法主要有：控制变量法、理想实验法、转换法、物理模型法、类比法、归纳法等。现结合研究动能的实验谈谈控制变量法和转换法的应用。

　　例(2007年河南省中考试题)小明总结两年来所做的探究实验发现：

　　(1)当要研究的物理量不易直接测量时，都需要想办法把它们的大小间接显示出来。

　　例如：图1实验中动能的大小是通过______________________间接反映出来的。

　　(2)当要研究的物理量与多个因素有关时，都要采取一定措施，控制变量。

　　例如：要研究动能跟质量的关系，就要改变质量，同时控制速度不变。具体办法是：换用______________________并让它们从_______________________________由静止滑下。

　　分析：(1)要研究动能的大小与哪些因素有关，首先就要知道怎样“看出”动能的大小。物体具有动能的大小是无法直接“看出”的。怎么办呢?我们可以利用能量与做功的关系，把物体具有能量的大小转换为它能够对外做功的大小反应出来。这就用到了转换法。

　　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。初中物理在研究概念、规律和实验中多处应用了这种方法。特别是对那些抽象的难以理解的物理知识，这种方法很有效。

　　生活中你也用到过转换法，只是未注意罢了。空气是看不见摸不着的，但我们可以根据空气流动(风)所产生的作用来认识它，如红旗飘动，树叶摇晃等。想一想，物理中还有哪些地方用到了转换法?

　　(2)物体具有动能的大小与物体的质量和速度都有关系。具体关系怎样呢，就需要通过实验进行研究。怎样研究呢?让质量和速度同时改变，看动能怎样变，如何?这样我们仍然看不出动能与质量和速度的关系。我们可以这样：要研究动能跟质量的关系，就要改变质量，同时控制速度不变;要研究动能跟速度的关系，就要改变速度，同时控制质量不变。以上两个关系研究好了，动能与质量、速度的关系也就出来了。这里就应用了控制变量法。

　　当要研究的一个物理量与另外几个物理量都有关系时，为简化和方便，先研究与其中一个量的关系，而要控制其余几个量不变，这种研究问题的方法叫控制变量法。这种方法在实验数据的表格上的反映为：某两次试验只有一个条件不相同，若两次试验结果不同，则与该条件有关，否则无关。反过来，若要研究的问题是物理量与某一因素是否有关，则应只使该因素不同，而其他因素均应相同。控制变量法是中学物理中最常用的方法。想一想，物理中还有哪些地方用到了控制变量法?

　　还有两个问题：如何控制物体的速度不变?这里最科学的方法是：使物体从同一斜面的同一高度滚下，则到达斜面底端时速度大小相同。如何改变物体的速度：使物体从同一斜面的不同高度滚下(或改变斜面的倾斜角度)。

　　答案：(1)木块被球撞击后运动的距离。

　　(2)质量不同的球 同一斜面的同一高度。

　　转换法的例子有：

　　·物体发生形变或运动状态改变可证明此物受到力的作用;

　　·苹果落地可证明重力存在;

　　·马得堡半球实验可证明大气压的存在;

　　·雾的出现可证明空气中含有水蒸气;

　　·影的形成 光沿直线传播;

　　·月食现象可证明月亮不是光源;

　　·奥斯特实验可证明电流周围有磁场;

　　·指南针指南北可证明地磁场的存在;

　　·用手机能打电话可证明电磁波的存在;

　　·扩散现象可证明分子做无规则运动;

　　·铅块实验可证明分子间引力的存在;

　　·运动的物体能对外做功可证明它具有能。

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　　控制变量法的例子有：

　　·研究影响力的作用效果的因素;

　　·研究滑动摩檫力与哪些因素有关;

　　研究液体内部的压强;

　　研究琴弦发声的音调与弦粗细、松紧、长短的关系;

　　研究影响液体蒸发快慢的因素;

　　研究物体吸热与物质种类、质量、温度的关系;

　　研究影响电阻大小的因素;

　　研究电流与电压、电阻的关系;

　　研究电功或电热与哪些因素有关;

　　研究通电导体在磁场中的受力与哪些因素有关;

　　研究影响感应电流的方向因素;

　　研究动能(或重力势能)与哪些因素有关。

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