上海市2020年中考物理备考复习资料汇编专题14物理科学方法

专题14初中物理常用研究方法+练习题

一、初中物理常用研究方法

1、控制变量法

控制变量法是指为了研究物理量同影响它的多个因素中的一个因素的关系，可将除了这个因素以外的其它因素人为地控制起来，使其保持不变，再比较、研究该物理量与该因素之间的关系得出结论，然后再综合起来得出规律的方法。

例如在“探究电流和电压的关系”实验中，我们可以先将电阻人为的控制（即不变），改变其两端电压的大小，再测出各个电压值所对应的电流的大小，从而可以得出：电阻一定时（同一导体），通过的电流和电压成正比。

2、等效替代法

等效替代法是在保证某种效果（特性和关系）相同的前提下，将实际的、陌生的、复杂的物理问题和物理过程用等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程代替来研究和处理的方法。

等效替代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。

在探究平面镜成像规律的实验中，有两处用了等效替代法。第一处用玻璃板替代了平面镜。为什么这样替代呢？因为用平面镜不便于确定虚像的位置，我们用玻璃板替代平面镜是为了获得视觉上的等效。因两者在成像特征上有共同之处——都能成像，不同之处是玻璃板是透明的，能通过它观察到玻璃板后面的蜡烛，便于研究像的特点，揭示规律。第二处用一根没有点燃的蜡烛放在成像点，来替代所成的像。

3、建立物理模型法

所谓物理模型，是人们为了研究物理问题的方便和探讨物理事物的本身而对研究对象所作的一种简化描述，是以观察和实验为基础，采用理想化的办法所创造的，能再现事物本质和内在特性的一种简化模型。

实际物体在某些特定条件下往往可抽象为理想的研究对象，即物理对象模型。物理中常见物理对象的理想模型有：质点、单摆、光线、磁感线、薄透镜、点光源、汤姆逊模型、卢瑟福模型等。

4、类比法

类比法，是一种最古老的认知思维与推测的方法，是对未知或不确定的对象与已知的对象进行归类比较，进而对未知或不确定对象提出猜测。对电流的形成过程，人们通常用水流的形成过程来类比。

5、比值定义法

就是在定义一个物理量的时候采取比值的形式定义。用比值法定义的物理概念在物理学中占有相当大的比例，比如速度、密度、压强、功率、比热容等等。

6、转换法

在物理实验中，很多物理量由于其属性关系无法用仪器直接测量，或不易测量，或难以准确测量，因此常将这些物理量转换为其他物理量进行测量，然后再反过来求出待测物理量，这种方法称为转换法。

马德堡半球实验可证明大气压的存在；影子的形成可以证明光沿直线传播；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存在着磁场；指南针指南北可证明地磁场的存在；铅块实验可证明分子间存在着引力；运动的物体能对外做功可证明它具有能；可以通过电磁铁吸引铁钉的多少来显示电磁铁的磁性强弱；可以通过敲动音叉所引起的乒乓球的弹开来说明一切发声体都在振动等。

7、科学推理法

科学推理法，即理想实验法（实验推理法）。物理学中，常常有难以达到条件的时候，这时，我们常常需要借助将实验想象为理想情况下来达到我们的目的，在实验基础上经过概括、抽象、推理得出规律，这种研究问题的方法就叫科学推理法。斜面实验、推导出声音不能在真空中传播、推导出牛顿第一定律、推导出电荷的种类等。

8、图像法

利用图象这种特殊且形象的数学语言工具，来表达各种现象的过程和规律，这种方法称为图象法。

二、区分“物理现象”与“物理规律”

物理现象中蕴含着物理规律,它是按照一定的物理规律而存在的,物理规律是根据众多物理现象被人总结出来的,具有通用性和普遍性，反过来可以被用来解释物理现象,并且利用它得到想要的物理现象，他们的关系可以看作是实际和理论。

1．请按要求将以下四项分类：（1）同种液体内部的压强随液体深度的增加而增大；（2）通过旗杆顶端的定滑轮，向下拉绳可以使旗帜升起；（3）斜插在水中的筷子，在水中的部分看起来向上弯折；（4）电流周围存在磁场。

其中，为物理规律，____________为物理现象。（均填序号）

【答案】（1）（4）；（2）（3）。

2．请按要求将以下四项分类：（1）静止的汽车突然启动，车上乘客的身体会后仰；（2）重力的方向总是竖直向下的；（3）平面镜所成的像与物体的大小相等；（4）家庭电路中，两盏电灯的亮度不同。其中，_____________为物理现象，_____________为物理规律。（均填序号）

【答案】（1）（4）；（2）（3）。

三、练习题

1．物理学研究中经常用到“等效替代法”、“类比法”等科学方法。在下列研究实例中，采用了“类比法”的是____________和____________。（均填序号）

（1）研究串联、并联电路时，引入“总电阻”。（2）研究磁体的磁场时，引入“磁感线”。（3）研究电流时与水流进行对比。（4）研究功率时与速度进行对比。

【答案】（3）（4）

2．以下有六个选项，请按要求分类选填。⑴用U形管观察液体的压强；⑵“光线”的引入；⑶定滑轮和动滑轮特点的研究；⑷“密度”的定义方法；⑸“磁感线”的引入；⑹“比热”的定义方法。分类要求:①用理想模型来研究物理现象的是；②用几个物理量的比值来定义一个新的物理量是。③用转换法研究物理现象的是。（均选填序号）

【答案】①（2）（5）；②（4）（6）；③（1）

3．电流是看不见的，但我们可以通过电流的效应去了解它。如：电熨斗中是否有电流通过，可以用电熨斗是否发热来判断，这是科学研究中常用的一种方法—转换法。下列几个物理学研究实例中，同样采用这种研究方法的是___________（选填序号）。

（1）研究电流与电压关系时，保持导体的电阻不变；

（2）温度变化是看不见的，判断物体的温度是否发生变化时，可以利用温度计中液体的体积是否发生变化；

（3）学习机械运动时，先从匀速直线运动入手；

（4）磁场是看不见的，研究磁场时，引入“磁感线”的概念。

（5）研究声音产生的原因时，可将发生的音叉靠近水面可观察到水波产生。

【答案】（2）（5）。

4．英国物理学家牛顿总结了伽利略等人的研究成果，概括出一条重要的物理定律：一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持静止或匀速直线运动状态。为了纪念他作出的杰出贡献，人们以他的名字命名为______的单位。这个重要的力学定律是在______的基础上，经过进一步______而得出来的。

【答案】力；实验；推理。

5．伏安法测电阻时，必须要把电压表、电流表组合起来使用，这里体现的科学方法是

　　法。

【答案】间接测量法。

6．（2019崇明一模）物理学习中不但要学会物理知识，还要学会科学研究方法．例如：研究电流时与水流进行对比，这属于运用了　　法；研究串联、并联电路时，引入“总电阻”，这属于运用了　　法；研究导体的电流与电压关系时，需要运用法．（以上三格均选填“理想实验”、“类比”、“建立模型”、“等效替代”、“控制变量”）

【答案】研究电流时与水流进行对比，是类比法；研究串联、并联电路时，引入“总电阻”，是用一个电阻等效替代原来的几个电阻，属于“等效替代”；研究导体的电流与电压关系时，保持同一导体不变，研究电流与电压的关系，为“控制变量”法。

7．（2019奉贤一模）下述事例中，运用相同科学方法的是

①用水压类比电压 ②探究力的合成引入合力的概念

③探究串联电路特点引入“总电阻”的概念④探究物质质量与体积的关系

A．①和②  B．②和④  C．②和③   D．③和④

【答案】C

①用水压类比电压是类比法；②探究力的合成引入合力的概念，是用一个力等效替代两个力的作用效果，属于等效替代；③探究串联电路特点引入“总电阻”的概念是用一个电阻等效替代两个电阻对电流的阻碍效果，属于等效替代；④探究物质质量与体积的关系是控制变量法。因此选C。

8. （2020杨浦一模）下列实验中主要的科学方法相同的是

（1）探究液体内部压强与液体密度的关系（2）测定物质的密度

（3）探究串联电路中电阻的规律（4）探究物质质量与体积的关系

A．（1）与（3）  B．（1）与（4）  C．（2）与（4）  D．（3）与（4）

【答案】B

9．（2020长宁一模）以下活动中，主要运用“控制变量”科学方法的是
A．学习电路时，引入“总电阻”概念  B．探究物质的质量与体积的关系
C．用量筒和水测量不规则固体的体积  D．学习电流时，用水流类比电流

【答案】B

10．（2019黄浦一模）导体接通电源后，导体中会形成电流。因为电源能提供导体中的自由电荷定向移动所需的动力，这就像水管中的水需要水压才能流动一样，导体中的自由电荷需要电压才能做定向移动。

水管中水流的形成是由于水管两端存在水压差，如图5所示。当阀门打开时，容器甲、乙和水管AB构成了一个（17），甲、乙中水面高度不同，从而使水轮机两侧的（18）不同，由于压力差，水管中就形成从（19）的水流（选填“A→B”或“B→A”）。

【答案】（17）连通器；（18）液体压强（水的压强、水压、压力等正确均可）；（19）A→B。

11．（2019黄浦二模）在电路中导体接通电源后，自由电荷在导体中定向移动形成电流。对电流的形成过程，人们通常用图4（a）所示水流的形成过程来类比。

图4（a）中阀门打开后，水轮机两侧水压不同，在此压力作用下，水流形成，水轮机转动。请类比分析图4（b）中电流形成，小灯发光的过程。

电键闭合电源接通，小灯两端形成电压，在电压作用下导体中的自由电荷定向移动，这些定向移动的自由电荷便在导体中形成电流，小灯发光。

【答案】电键闭合电源接通，小灯两端形成电压，在电压作用下导体中的自由电荷定向移动，这些定向移动的自由电荷便在导体中形成电流，小灯发光。

12．（2020长宁一模）电流、电压和电阻，是电路学习中三个重要的物理量，如图6所示情境粗略却形象地反映了这三者之间的关系。

①图中丙与甲的关系反映了的关系，丙与乙的关系反映了的关系。

②图中信息还反映出导体的电阻与导体的有关，它们的关系可归纳为：相同条件下，。

【答案】①电流与电压；电流与电阻；②横截面积，导体的电阻随导体横截面积的减小而增大。

13．（2019浦东新区一模）下列实验与“探究物质质量与体积的关系”实验所采用的主要科学方法相同的是

A．测定物质的密度B．测定小灯泡的电功率

C．探究电流与电压的关系D．探究并联电路中电阻的规律

【答案】C

14．（2019松江区一模）以下事例中所用科学方法相同的是

（1）串联电路的总电阻概念；

（2）探究浮力大小与物体排开液体体积的关系；

（3）探究液体内部压强与深度的关系；

（4）把电流与水流做比较；

（5）探究串联电路中电流的规律。

A．（1）与（3） B．（2）与（3）C．（2）与（4） D．（1）与（3）与（5）

【答案】B

15．（2019长宁区一模）下列事例中，运用了相同科学研究方法的是

 曹冲称象  阿基米德测出王冠的体积

 探究物质质量与体积的关系 探究串联电路中电阻的规律

 A．①②③ B．②③④ C．①②④ D．①③④

【答案】C

16．（2020奉贤一模）下述事例中，能运用图像法处理数据的是

①探究物质质量与体积的关系②探究并联电路电阻的特点

③用电流表、电压表测电阻④探究导体中电流与电压的关系

A．①和②       B．①和④        C．②和③      D．③和④

【答案】B

17．请按物理研究的方法将以下四项归类：

（1）两个电阻并联时，可用并联的总电阻来代替两个电阻；

（2）将撬棒抽象为绕某一固定点转动的硬棒；

（3）在研究光的传播时，用光线表示光的传播；

（4）在研究物体受到几个力作用的情况时，引入“合力”的概念。

其中，属于“等效替代”法；属于“建立模型”法。（均选填序号）。

【答案】（1）（4）；（2）（3）。

18．在学习物理过程中，我们做了许多实验。例如：

（1）液体内部压强规律；（2）测小灯泡的功率；

（3）欧姆定律；（4）杠杆平衡条件。

在做以上实验过程中，采用“控制变量法”进行研究的是（）

A （1）与（4）。　 B （1）与（2）。    C （2）与（3）。    D （1）与（3）。

【答案】D。

四、有关初中物理实验中的方法及目的

1．在物理实验中，经常要做多次实验才能得到结果，例如：(1)“研究凸透镜成像”实验时要多次改变物距找像；(2)“测量液体密度”实验要多次测量液体质量和体积；(3)“研究杠杆平衡条件”实验要多次改变钩码个数或移动钩码的位置；(4)“伏安法测电阻”时要多次移动滑动变阻器滑片，多次测量电压和电流。其中，属于从不同情况下得到普遍规律的多次实验是__________；属于提高多次测量取平均值减小误差的多次实验是________（填序号）。

【答案】（1）（3）；（2）（4）

2．同一物理实验中，经常需要测多组数据。以下四个实验中：

①探究串联电路中的电流规律 ②伏安法测定值电阻的阻值

③探究杠杆平衡的条件④探究使用定滑轮的特点

其中测多组数据目的相同的实验有______（选填序号），理由是。

【答案】①③④；获取具有普遍性的物理结论。

3.物理实验中，经常需要多次实验，才能得到结果，下列实验中多次实验是为了得出普遍规律的是

A. 用电流表、电压表测电阻实验         B. 测小灯额定功率实验

C. 测物质的密度实验                   D. 探究平面镜成像特点实验

【答案】D

五、综合练习

1．（2018闵行二模）下列运用相同科学方法研究的是

（1）同一直线上力的合成（2）用水流比作电流

（3）用磁感线描述磁场（4）串联电路的总电阻

A（1）与（3）  B（2）与（4）    C（2）与（3） D（1）与（4）

【答案】D

2．（2018虹口二模）某同学在复习过程中，对质量、速度、密度、功率、比热容、电阻和电功率等物理量按一定的特征进行分类，并得出了右表，他使用的科学方法是

A．类比法  B．控制变量法C．等效替代法   D．理想模型法

【答案】A

3．（2018静安二模）在人类关于“运动和力的关系”探索的历程中，有三位科学家提出过相应的认识，如右表所示。

①请对三位科学家提出认识，按历史时间的先后排序。________（填序号）

②伽利略是通过理想实验提出观点。伽利略的设想是：如图6所示，小球从第一个斜面AB上滑下并能滑上第二个斜面BC的等高处。

该设想能成立的条件是下列选项中的：_________。（选填序号）

a小球的质量足够大；b小球的速度足够大；c斜面绝对光滑；d斜面的倾角α足够大。

③上述“运动和力的关系”的探索过程告诉我们：人类对科学本质的认识是不断深入的。请你从物理学中再举一例说明。___________________

【答案】①cba。②c。③对原子结构的认识：从葡萄干蛋糕模型、行星轨道模式到电子云。

4．（2018黄浦二模）15．如图7所示是理论推导液体内部压强公式的示意图。

①如图7（a）所示，研究A点受到的液体压强大小，在A点所处位置沿水平方向假想出一个受力面S，如图7（b）所示。可用受力面S受到的液体压强大小代替A点受到的液体压强大小，其依据是。

②然后在受力面S上方假想出一段液柱，如图7（c）所示，即可用压强定义式p=F/S推导出p=ρgh。这种运用假想液柱研究问题的思想方法被称为。（选填“控制变量法”、“等效替代法”或“建立理想模型法”）

③小明猜想液体压强公式也可以用来计算大气压强。他主要是依据气体与液体具有相似性：

A．都具有流动性；B．。

④小明在用公式p=ρgh计算大气压强的过程中也发现了困难，其困难在于。（请至少写出两条）

【答案】①同种液体在同一深度向各个方向的压强相等；②建立理想模型法；③都受重力；④气体的密度不均匀；重力系数g会随海拔高度的改变而改变；深度h不好确定。

【解答】

①如图（b）所示，用受力面S受到的液体压强大小代替A点受到的液体压强大小，其依据是：同种液体在同一深度向各个方向的压强相等；

②液柱对受力面S的压力F=G，

所以，液柱对受力面S的压强p=F/S=G/S=ρVg/s=ρsgh/S=ρgh，

这种运用假想液柱研究问题的思想方法被称为建立理想模型法；

③液体和气体类似，都受重力的作用，所以都会压在物体上，对物体有向下压强；

液体和气体都具有流动性，所以对容器侧壁或物体侧壁也有压强。

据此可猜想液体压强公式也可以用来计算大气压强，即他主要是依据气体与液体具有相似性：

A、都具有流动性；B、都受重力；

④在用公式p=ρgh计算大气压强的过程中，其困难在于：气体的密度不均匀；重力系数g会随海拔高度的改变而改变；深度h不好确定。

5．请按要求将下列三项进行分类：（1）沙发垫做得宽大且柔软，人坐着感觉舒服。（2）相同质量的不同物质，密度较小的物体体积较大。（3）用力反复地弯折一段铁丝，铁丝的温度会升高。其中，__________属于物理现象，___________属于物理规律（均选填序号）。

【答案】（1）（3）；（2）。

6．请按物理研究的方法将以下四项归类：

A、研究串联电路时，引进“总电阻”的概念。

B、在研究光的传播时，用光线表示光的传播。

C、在研究磁场时，引入磁感线。

D、在研究物体受到几个力作用的情况时，引入“合力”的概念。

其中，_____________属于“等效替代”法；_____________属于“建立模型”法。

【答案】A 、D；B 、C

7．请按要求将以下几项分类：⑴研究滑动摩擦力与压力大小关系时，保持接触面的粗糙程度不变；⑵将撬棒抽象为绕某一固定点转动的硬棒；⑶两个电阻并联时，可用并联的总电阻来代替两个电阻；⑷研究机械运动时，引入“匀速直线运动”。

其中，____________为等效替代法，____________为模型法。（均选填序号）

【答案】（3）；（2）（3）

8．（2019静安二模）小明在复习物理时，对六个知识点进行分类整理，如表一所示。请你尝试从其他角度对这六个知识点进行分类，并将分类结果和理由填写在表二中。（按实际分类的情况填写，不一定填满表格）。

【答案】答案合理均可得分。

4．（2019松江二模）下列有关物理学家和他对物理学的贡献，配对正确的是

A．伽利略→摆的等时性     B．瓦特→光的色散现象

C．牛顿→杠杆原理      D．欧姆→电流的磁效应

【答案】D

9．为研究光现象，引入“光线”用到的科学方法是

A  控制变量法  B  类比法   C  建模法  D  等效替代法

【答案】C

10．关于对磁感线的认识，下列说法中不正确的是

A．磁感线是为描述磁场而画的一种假想的曲线

B．磁体周围越接近磁极的地方磁感线越密，表示磁性越强

C．磁体周围存在一条条曲线，这一条条曲线叫磁感线

D．磁感线与放不放铁屑无关

【答案】C

11．以下物理规律在探究的过程中所用实验方法相同的是

①同一直线上二力合成②牛顿第一定律

③串联电路电阻关系④液体内部压强规律

A．①与②B．③与④　C．①与③D．②与④

【答案】A

12．在实验事实的基础上，通过科学假设和推理得出的物理规律是

A．欧姆定律 B．牛顿第一定律

C．光的反射定律 D．凸透镜成像规律

【答案】B

13．下列各物理量中，表示物质特性的是

 A．热量。       B．比热容。      C．温度。         D．内能。

【答案】B

14．两容器中分别装有水和盐水，为区分它们，下列方法中最合适的方法是

A．看颜色 B．称质量  C．测体积  D．测密度

【答案】D

15．不同的物理量具有不同的意义，下列物理量中能反映物质特性的是

A．内能  B．比热容 C．热量   D．温度

【答案】B

16．下列各物理量中，其大小与质量无关的是

A．重力 B.密度C.动能  D.惯性

【答案】B

17．如图1为同一密封的小包袋装食品的两张照片，（a）图摄于海拔200米的地方，（b）图摄于海拔3200米的地方。小包袋装食品袋内气体不变的是

①质量②惯性③密度④体积

A．①与②    B．③与④C．①与④    D．②与③

【答案】A

18．某同学比较“测物质密度”和“探究物质质量与体积关系”两个实验后，认为：①所测的物理量相同；②测量的工具相同；③需多次测量的目的不同。他的判断正确的是

A①和② B ②和③ C①和③ D①、②和③

【答案】D

19．以下事例中所用科学方法相同的是

（1）串联电路的总电阻概念；

（2）探究浮力大小与物体排开液体体积的关系；

（3）探究液体内部压强与深度的关系；

（4）把电流与水流做比较；

（5）探究串联电路中电流的规律。

A．（1）与（3）     B．（2）与（3）

C．（2）与（4）     D．（1）与（3）与（5）

【答案】B

20．下列事例中，运用了相同科学研究方法的是

曹冲称象 阿基米德测出王冠的体积

探究物质质量与体积的关系探究串联电路中电阻的规律

A．①②③ B．②③④ C．①②④ D．①③④

【答案】C