科学探究方法的类型和应用专题

科学探究方法的类型和应用专题科学探究方法的类型及其简单描述：1、 控制变量法：所谓控制变量法就是在研究和解决问题的过成中,对影响事物变化规律的因素和条件加以人为控制,只改变某个变量的大小,而保证其它的变量不变,最终解决所研究的问题。2、 对照法是人们在认识和分析各种事物时，根据一定的标准，把彼此有某种联系的事物加以对照，从它们的异同之处来分析、判断和处理一种认识方法。（生物和化学中常用的多）3、 理想模型法：通过模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法称为模型法。模型法借助于与原型相似的物质模型或抽象反映原型本质的思想模型,间接地研究客体原形的性质和规律。在初中物理课本中,应用这种方法的有：（1）光线(光线是看不见的,我们使用一条看得见的实线来表示,就将问题简化利用了理想化模型)（2）磁感线 （3）电路图是实物电路的模型（4）力的示意图或力的图示是实际物体和作用力的模型。（5）实验室常用手摇交流发电机及挂图来研究交流发电机的原理和工作过程（6）研究肉眼观察不到的原子结构时，建立原子核式结构模型。4、 等效替代法：在物理实验中有许多物理特征、过程和物理量要想直接观察和测量很困难，这时往往把所需观测的变量换成其它间接的可观察和测量的变量进行研究，这种研究方法就是等效法。等效替代法是常用的科学思维方法。等效是指不同的物理现象、模型、过程等在物理意义、作用效果或物理规律方面是相同的。它们之间可以相互替代，而保证结论不变。等效的方法是指面对一个较为复杂的问题，提出一个简单的方案或设想，而使它们的效果完全相同，从而将问题化难为易，求得解决。例如我们学过的等效电路、等效电阻、分力与合力等效5、转换法：对于不易研究或不好直接研究的物理问题，而是通过研究其表现出来的现象、效应、作用效果间接研究问题的方法。初中物理在研究概念、规律和实验中多处应用了这种方法。（1）研究物体内能与温度的关系(我们无法直接感知内能的变化,只能转换成测出温度的改变来说明内能的变化)；（2）在研究电热与电流电阻的因素时，将电热的多少转换成液柱上升的高度；（3）我们在研究电功与什么因素有关的时候，将电功转换成砝码上升的高度；（4）在我们回答动能与什么因素有关时，我们将动能转化为小木块在平面上被推动的距离，距离越远则动能越大。注意：等效法与转换法很相似，有什么区别呢？请观察：转换法：电流大小-灯泡亮度； 磁场-小磁针偏转等效替代法：分力 -合力； 小石块体积-排开水的体积;小结：“等效替代法”中相互替代的两个量种类相同，大小相等，而“转换法”中的两个物理量有因果关系,并且性质往往发生了改变。6、 类比法：在我们学习一些十分抽象地看不见、摸不着的物理量时，由于不易理解，我们就拿出一个大家能看见的且与之很相似的量来进行对照学习。如电流的形成和电压的作用是通过以熟悉的水流的形成和水压是水管中形成了水流进行类比，从而得出电压是形成电流的原因的结论。再如：学习分子的动能时，将它与物体的动能进行类比；学习功率时，将它与速度进行类比。注意事项：类比和对比的区别：类比都是引用和自身比较相同的，有共同性的，对比时引用有明显不同的，可以显出差别的。 7、 科学推理法：推理法是根据已知物理现象和规律，通过想象和推理对未知的现象做出科学的推理和预见。推理法是在观察实验的基础上，忽略次要因素，进行合理的推理，得出结论，达到认识事物本质的目的。理想实验是研究物理规律的一种重要的思想方法。它以大量的可靠的事实为基础。以真实的实验为原形。通过合理的推理得出物理规律。如牛顿第一运动定律的得出。8、图象法：利用图象这种特殊且形象的数学语言工具，来表达各种物理现象的过程和规律，这种方法叫图像法。物理图象不仅可以使抽象的概念直观形象，动态变化过程清晰，物理量之间的关系明确，还能表示出用语言难以表达的内涵。9、放大法：就是在观察某些微小变化的物理实验现象时，往往另辟蹊径，转换思路，对微小变化现象进行放大观察，使之效果明显，更加有利于得出结论。如把一杯水放到桌面上，观察桌面受到杯子压力时发生的形变，我们很难直接察觉，为此就需要用到放大法。再如将音叉的震动传递到乒乓球上，将振幅放大，便于观察。10、模型法有关练习题一、选择题（每空2分，共40分。）1某科学兴趣小组为探究蚂蚁寻找到食物后是如何回家的，进行了以下实验。他们选择两只正要回家的蚂蚁，用剪刀剪掉其中一只蚂蚁的左右侧触角，另一只蚂蚁不作任何处理，然后把它们放回原地，观察它们的运动情况，下列叙述错误的是 （ )A此实验的假设是蚂蚁是靠触角找到回家的路的B实验时应把剪掉触角的蚂蚁放在离蚂蚁窝较近的地方C如果发现两只蚂蚁都回家了，则这个结果不支持本实验的假设D本实验存在的缺陷是蚂蚁数量太少，实验存在着偶然性2如图所示，在做“探究二力平衡条件”实验时，选用质量较小的卡片，目的是忽略小卡片的重力对实验的影响这种突出问题的主要方面，忽略次要因素，是物理学中经常采用的一种科学研究方法以下四个实例中所用研究方法与此相同的是（）A 选用质量相同的物体探究重力势能与高度的关系B 选用小磁针探究磁体周围的磁场C 选用轻绳探究使用定滑轮的特点D 选用2和8两个电阻串联代替10的电阻3、用托盘天平测量物体的质量，测量过程中向右移动游码的作用相当于（ ）等 A.向左调节平衡螺母 B.向右调节平衡螺母 C.往右盘增加砝码 D.往右盘减少砝码4下列同一选项中，采用的主要研究方法不同的是（）A用光线来描述光的传播用磁感线来描述磁场B研究牛顿第一定律研究影响导体电阻大小的因素C研究种子萌发的条件研究影响液体蒸发快慢的因素D通过亮度来判断灯泡实际功率的大小通过吸引大头针的数目来判断磁性强弱5、我们在学习科学过程中经常会采用很多研究方法。在探究“空气能传声”时，逐渐将真空罩内的空气抽出，根据听到罩内闹钟的声音逐渐变弱，通过实验加推理的方法得到“真空不能传声”的探究结论。研究以下科学问题所采用的研究方法与探究“真空不能传声”相同的是 （    ）A用磁感线描述磁场         B通过墨水的扩散现象研究分子的运动C探究动能跟哪些因素有关    D牛顿得出牛顿第一运动定律6下列各种重要科学理论，不是建立在实验基础上的是（）A哥白尼的日心说 B原子核式结构理论 C牛顿第一定律 D质量守恒定律7、根据作用效果相同的原理，作用在同一物体的两个力，我们可以用一个合力来代替它。这种“等效替代法”是物理学中常用的研究方法之一，它可使我们将研究的问题得到简化。以下几种情况中，属于这种“等效替代法”的是（ ） A、在研究磁现象时，用磁感线来描述看不见，摸不着的磁场 B、在研究电现象时，用电流产生的效应来研究看不见，摸不着的电流 C、两个电阻并联时，可用并联的总电阻来代替两个电阻 D、在研究电流的变化规律时，用水压和水流来类比电压和电流8、如图所示，在水平桌面上铺粗糙程度不同的物体（毛巾、棉布等），让小车从同一高度滑下后，通过观察小车在不同表面运动距离的长短，就可知道阻力对物体运动的影响。我们称这种研究问题的方法为“转换法”。探究下列问题的过程中没有用到这种方法的是（ ）A探究液体蒸发的快慢与哪些因素有关 B探究压力的作用效果与哪些因素有关 C探究电流产生热量的多少与哪些因素有关 D探究电磁铁磁性的强弱与哪些因素有关9在科学探究中，常把直接测量有困难的量转换成便于测量的量来研究这种方法称之为转换法例如在探究物质吸热升温的属性时，沙子和水吸收热量的多少不便直接测量，可以通过测量加热时间的长短来比较吸热的多少下述实验中采用了转换法的是（）A在探究影响动能大小的因素时，动能大小的比较方法B在探究阻力对物体运动的影响时，推理出物体不受阻力时的运动状态C在探究串联电路电流特点时，换用不同灯泡及改变电源电压，多次实验D在探究压力对滑动摩擦力的影响时，保持接触面粗糙程度不变，改变压力10有些物理量的大小不易直接观察，但变化时引起的其他量的变化却易直接观察，用易观察的量显示不易观察的量，是制作测量仪器的一种思路（转换法）。下列测量仪器中不是利用这种思路制作的是（）A温度计 B压强计 C弹簧测力计 D量筒11力是看不见的，但是我们可以通过力的作用效果去认识它，这是在科学研究中常用的方法。下面四个研究实例中，同样采用这种研究方法的是（ ）A. 研究电流与电压、电阻的关系时，先使电阻不变去研究电流与电压的关系，再让电压不变去研究电流与电阻的关系B. 温度的高低是看不见的，我们可以通过液体体积的变化去认识它C. 研究牛顿第一定律时，在实验的基础上经过推理，得出运动物体不受力将做匀速直线运动D. 在学习蒸发与沸腾时，通过比较得出蒸发与沸腾的异同点12、用易于观察的科学现象来显示不易观察的科学事实是科学研究中常用的一种方法。下列不属于这种方法的是（ ）A将枝条插入红墨水中来显示水在茎中的运输 B用物体发生的形状变化来显示力的存在C在经过褪色处理的叶片上滴加碘液来显示光合作用产生淀粉D用磁感线箭头表示的方向来显示磁场中各点的磁场方向13为了研究问题的方便，物理学家创造性地引入了一系列科学概念，比如：在研究光的传播时引入了“光线”； 在研究物质结构时引入了“原子”；在研究物质导电性时引入了“绝缘体”； 在研究磁场时引入了“磁感线”；在研究人类听觉范围时引入了“超声”。其中属于科学假想而实际并不存在的是（ ）A B C D14下列运用科学方法的实例中，属于“缺点列举法”的是（）A根据增大摩擦的方法想到减小摩擦的方法 B为了研究磁场引入磁感线C制作变阻器时发现导线太长而采取缠绕方式D将光的反射分为镜面反射和漫反射15人类在探索自然规律的过程中，总结出了许多科学研究方法，如：“控制变量法”、“等效替代法”、“类比法”、“理想模型法”等。下面是初中物理中的几个研究实例：研究电流时，把电流比作水流；研究磁场时，引入“磁感线”；研究动能与速度的关系时，让物体的质量保持不变；研究光的传播时，引入“光线”。其中，采用了相同研究方法的是（）A和 B和 C和 D和17在研究和学习物理学的过程中，方法是不可缺少的。比值法是对与多个因素有密切关系的某个物理量进行测量的思想和方法。我们学习过的速度和密度概念都是通过比值法建立起来的。下列物理量不是用这种方法建立起来的有（）A热值 B功率 C功 D比热容18通过直接感知的现象，推测无法直接感知的事实，是常用的物理方法。下列根据现象所作出的推测不符合事实的是（）A扩散现象 推测 分子是运动的B电路中的灯泡发光 推测 电路中有电流C小磁针放在磁体旁受力偏转 推测 磁体周围有磁场D街边的路灯同时亮、灭 推测 路灯是串联的19