科学探究方法
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(共33张PPT)
—解题指导
1、控制变量法：科学中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题。每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。
例如：①蒸发的快慢与哪些因素有关；②滑动摩擦力的大小与哪些因素有关；③液体压强的大小与哪些因素有关；④浮力的大小与哪些因素有关；⑤压力的作用效果与哪些因素有关；⑥滑轮组的机械效率与哪些因素有关；⑦动能的大小与哪些因素有关；⑧重力势能的大小与哪些因素有关；⑨导体的电阻与哪些因素有关；⑩探究电流与电压的关系；⑾探究电流与电阻的关系；⑿探究电流做功的多少与哪些因素有关；⒀探究电流的热效应与哪些因素有关；⒁探究电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关等。
控制变量法实验设计策略：
１、明确实验过程中的变量
２、确定实验过程中的需变量和控制不变量
３、如果研究对象是生物，则控制的不变量应确保生物的正常生活。
对于实验中的变量无法单独存在的实验设计，通常可用归纳法或排除法。
１．在探究动能大小与质量的关系时，如何控制物体的运动速度相同？
让质量不同的球从同一斜面的同一高度由静止滚下．
２．在探究不同物体下表面的粗糙程度时，在探究压力的作用效果与受力面积的关系时(大小不同的同种材料的圆柱体)，如何控制压力相同？
让两个不等重的物体相互叠放压在受力面上．
书本有关控制变量的几个典型例子：
３．在探究电流与电阻的关系时，如何控制定值电阻两端的电压相同？
调节滑动变阻器．(若定值电阻由小阻值换成大阻值，则应调节滑动变阻器，使变阻器接入电路的电阻变大）
４．在探究电流做功的大小与电压的关系时，如何控制电流相同？在探究电流做功的大小与电流的关系量，如何控制电压相同？
用电器串联，电流相同；用电器并联，电压相同．
a
可行
电流表能测出电路中的电流大小可反映出溶液的导电性能
如果小灯泡亮度发生变化，说明溶液的导电性与溶液的温度有关，否则无关。
探究电流与电压、电阻的关系等（合理均可得分）
金属片插入溶液中的深度（或金属片与溶液中的接触面积等）
4.0
液体的密度
0.35
控制变量
0.40
0.50
2、转换法：主要是指在保证效果相同的前提下，将不可见、不易见的现象转换成可见、易见的现象；将陌生、复杂的问题转换成熟悉、简单的问题；将难以测量或测准的物理量转换为能够测量或测准的物理量的方法。
例如：物体发生形变或运动状态改变可证明一些物体受到力的作用；马德堡半球实验可证明大气压的存在；雾的出现可以证明空气中含有水蒸气；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；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存在着引力；运动的物体能对外做功可证明它具有能等。
电流表示数的大小
电压一定，电流越大，电阻越小（或欧姆定律）
粗细相同 长度相同
匀速直线运动
控制变量法
压力大小（或砝码的个数）
在水平面上移动的距离的大小（或S的大小）
3、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、复杂的物理问题和物理过程转化为等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程来研究和处理的方法。
例如：在研究串并联电路的总电阻时，也用到了这种方法；在平面镜成像的实验中，我们利用两个完全相同的蜡烛，验证物与像的大小相同，因为我们无法真正的测量物与像的关系，所以我们利用了一个完全相同的另一根蜡烛来等效替代物体的大小 ；用浮力替代液体对物体的各个方向的压力。
确定像的位置和大小
不变
比较像与物的大小
不会
虚
未知电阻RX
电压表示数U
电阻箱
电阻箱
电压表示数仍为U
电阻箱示数
C
4、推理法：推理法是在实验基础上经过概括、抽象、推理得出规律的一种研究问题的方法，但得出的某些规律却又不能用实验直接验证，又称理想实验法
理想化法 。
例如：研究真空能否传声； 研究牛顿第一定律
让小车到达斜面底端的初速速度相同
惯性
D
远
非平衡力
以恒定的速度永远运动下去（或做匀速直线运动）
运动状态
①探究摩擦力的大小与什么因素有关；②探究动能的大小与什么因素有关（或探究二力平衡的条件）。
5、图像法：图像法是根据题意把抽象复杂的物理过程有针对性地表示成物理图像，将物理量间的代数关系转变为几何关系，运用图像直观、形象、简明的特点，来分析解决物理问题，由此达到化难为易，化繁为简的目的，图像法在处理某些运动问题，变力做功问题时是一种非常有效的方法。
秒表
98
4.2×103
增大
水蒸气 液化
例8.某兴趣小组，用相同的塑料小桶分别装满已知密度的四种不同液体，用弹簧秤称它们的重，记录了下表中的数据．
（1）密度与弹簧秤示数之间有一定规律,能反映这一规律的图象是( )
(2)若小桶中盛满某种液体时弹簧秤的示数为2.3N，
则该液体的密度是 g/cm3
(3)根据这规律，可将实验时所用的弹簧秤和小桶改装
成了一个液体密度计，只要在小桶中盛满待测液体，
就可从弹簧秤直接读出密度值。
请在图上标出密度计的零刻度线和最大刻度值。
B
1.5
0
4.2
例9、向100gCu(NO3)2和硝酸的混合溶液中
滴加16%的NaOH溶液，测得生成的沉淀与
加入的NaOH溶液的质量关系如图，求原混
合溶液中Cu(NO3)2的质量分数。
0 25 75 125 NaOH溶液质量（g）
沉淀质量（g）
解：读图可知，当加入75克NaOH溶液时，混合溶液中的硝酸恰好反应完， 当加入125克NaOH溶液时，溶液中的Cu(NO3)2恰好反应完，则与Cu(NO3)2反应的NaOH溶液质量为125克－ 75克=50克。
设：原混合溶液中Cu(NO3)2的质量分数为x
Cu(NO3)2 ＋ 2NaOH =2NaNO3 ＋ Cu(OH) 2
188 80
100克 ·x 50克×16%
188 ：80= 100克 ·x ：50克×16% x=18.8%
答：求原混合溶液中Cu(NO3)2的质量分数为18.8% .
100
90
80
70
62
54
47
41
36
31
26
23
19
例10、如图，表示大气压随高度变化的情况，由图可
获得大气压随高度变化的信息有：
(1)______________________________
(2)______________________________
(3)_______________________________
大气压随高度增加而减小
离地面越高，大气压随高度变化越小
在海拔3千米内，每升高1千米，大气压减小约10千帕
6、归纳分析演绎法：归纳是指从个别的东西，推导出一般的东西，是从大量的个别事实形成一般性的理论认识的方法；而演绎则是指从一般的东西出发引出个别的东西，是从某个一般性的理论认识引出个别性的结论的方法。
2、4、5、7、10
7.建立模型法
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。
例如：光线(光线是看不见的,我们使用一条看得见的实线来表示)；磁感线(为了研究磁场,我们引入一条线将研究的问题简化,其实这条线并不存在)；研究肉眼观察不到的原子结构时，建立原子核式结构模型；电路图是实物电路的模型；力的示意图或力的图示是实际物体和作用力的模型；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（柴油机、汽油机模型等）
B
8.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。
实验组：是接受实验变量处理的一组。
对照组：对实验假设而言，是不接受实验变量处理的一组。
回答技巧：实验现象：两组的现象都要回答 实验结论：实验变量处理造成的结果
实验设计时，要为比较的事物提供 “等量”、“等同”条件，从而来表现事物差异性的结果。
例13.为验证光是植物生长发育的必要条件，设计如下实验：选择生长状况一致的小麦幼苗200株，随机均分为实验组和对照组；分别处理并预期结果。下面是关于实验的处理方法和预期结果的几种组合，其中正确的是（ ）
①实验组 ②对照组 ③黑暗中培养
④在光下培养 ⑤生长良好 ⑥生长不良
A．②③⑤ B．①③⑥
C．①④⑤ D．②④⑥
B
9.微量放大法 物理实验中常遇到一些微小物理量的测量。为提高测量精度，常需要采用合适的放大方法，选用相应的测量装置将被测量进行放大后再进行测量。常用的放大法有累计放大法、形变放大法、光学放大法等。
例如：物体的振动产生声音；力能使桌面发生形变；
例14．某物理兴趣小组的同学设计了如图所示的实验装置，当用力挤压装满水的玻璃瓶时，会看到细玻璃管内的水面明显上升，这是利用细玻璃管内水面的变化来放大玻璃瓶的微小形变。下列做法中也用到这种放大思想的是（ ）
A．将发声的音叉靠近乒乓球，通过乒乓球被弹开说明音叉在振动
B．在探究电阻中的电流跟其两端电压的关系时，保持电阻不变来研究电流和电压的关系
C．在研究电阻的串联时，为了使研究更方便，我们通常用一个电阻来替代多个电阻
D．用磁感线来描述磁体的磁场
A
10.假说法 是指在人类由于现有的认识水平、实验仪器等条件的限制下无法直接去认知、验证某些物理特性和物理规律时，就在已有的相关的实验事实的基础上，进行逻辑推理和猜测，提出新的物理预见和理论。假说与主观臆测不同，它必须以一定的实验事实为基础，然后经过严密的推理得出结论。它是一种科学的研究方法。
例如：宇宙的演化---大爆炸宇宙论；太阳系的形成---星云说；地球的板块构造说等
当你坚持不住的时候，再坚持一下，这就是成功。专注于眼下的每一件事，争取在自己能力范围内做到最好！加油！
一定要坚持下去，相信自己，坚持就是胜利！不怕苦，不怕累，超越自己，挑战极限！谨记：学如逆水行舟，不进则退！
同学们，一举一动都系前程，一分一秒都关命运。放弃者永不会胜利，有志者绝不会放弃！
兴趣是良师，方法是益友。
如果一路有他们相伴，
我们将会体验到学习的快乐，
从而快乐的学习；
—解题指导
1、控制变量法：科学中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题。每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。
例如：①蒸发的快慢与哪些因素有关；②滑动摩擦力的大小与哪些因素有关；③液体压强的大小与哪些因素有关；④浮力的大小与哪些因素有关；⑤压力的作用效果与哪些因素有关；⑥滑轮组的机械效率与哪些因素有关；⑦动能的大小与哪些因素有关；⑧重力势能的大小与哪些因素有关；⑨导体的电阻与哪些因素有关；⑩探究电流与电压的关系；⑾探究电流与电阻的关系；⑿探究电流做功的多少与哪些因素有关；⒀探究电流的热效应与哪些因素有关；⒁探究电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关等。
控制变量法实验设计策略：
１、明确实验过程中的变量
２、确定实验过程中的需变量和控制不变量
３、如果研究对象是生物，则控制的不变量应确保生物的正常生活。
对于实验中的变量无法单独存在的实验设计，通常可用归纳法或排除法。
１．在探究动能大小与质量的关系时，如何控制物体的运动速度相同？
让质量不同的球从同一斜面的同一高度由静止滚下．
２．在探究不同物体下表面的粗糙程度时，在探究压力的作用效果与受力面积的关系时(大小不同的同种材料的圆柱体)，如何控制压力相同？
让两个不等重的物体相互叠放压在受力面上．
书本有关控制变量的几个典型例子：
３．在探究电流与电阻的关系时，如何控制定值电阻两端的电压相同？
调节滑动变阻器．(若定值电阻由小阻值换成大阻值，则应调节滑动变阻器，使变阻器接入电路的电阻变大）
４．在探究电流做功的大小与电压的关系时，如何控制电流相同？在探究电流做功的大小与电流的关系量，如何控制电压相同？
用电器串联，电流相同；用电器并联，电压相同．
a
可行
电流表能测出电路中的电流大小可反映出溶液的导电性能
如果小灯泡亮度发生变化，说明溶液的导电性与溶液的温度有关，否则无关。
探究电流与电压、电阻的关系等（合理均可得分）
金属片插入溶液中的深度（或金属片与溶液中的接触面积等）
4.0
液体的密度
0.35
控制变量
0.40
0.50
2、转换法：主要是指在保证效果相同的前提下，将不可见、不易见的现象转换成可见、易见的现象；将陌生、复杂的问题转换成熟悉、简单的问题；将难以测量或测准的物理量转换为能够测量或测准的物理量的方法。
例如：物体发生形变或运动状态改变可证明一些物体受到力的作用；马德堡半球实验可证明大气压的存在；雾的出现可以证明空气中含有水蒸气；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；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存在着引力；运动的物体能对外做功可证明它具有能等。
电流表示数的大小
电压一定，电流越大，电阻越小（或欧姆定律）
粗细相同 长度相同
匀速直线运动
控制变量法
压力大小（或砝码的个数）
在水平面上移动的距离的大小（或S的大小）
3、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、复杂的物理问题和物理过程转化为等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程来研究和处理的方法。
例如：在研究串并联电路的总电阻时，也用到了这种方法；在平面镜成像的实验中，我们利用两个完全相同的蜡烛，验证物与像的大小相同，因为我们无法真正的测量物与像的关系，所以我们利用了一个完全相同的另一根蜡烛来等效替代物体的大小 ；用浮力替代液体对物体的各个方向的压力。
确定像的位置和大小
不变
比较像与物的大小
不会
虚
未知电阻RX
电压表示数U
电阻箱
电阻箱
电压表示数仍为U
电阻箱示数
C
4、推理法：推理法是在实验基础上经过概括、抽象、推理得出规律的一种研究问题的方法，但得出的某些规律却又不能用实验直接验证，又称理想实验法
理想化法 。
例如：研究真空能否传声； 研究牛顿第一定律
让小车到达斜面底端的初速速度相同
惯性
D
远
非平衡力
以恒定的速度永远运动下去（或做匀速直线运动）
运动状态
①探究摩擦力的大小与什么因素有关；②探究动能的大小与什么因素有关（或探究二力平衡的条件）。
5、图像法：图像法是根据题意把抽象复杂的物理过程有针对性地表示成物理图像，将物理量间的代数关系转变为几何关系，运用图像直观、形象、简明的特点，来分析解决物理问题，由此达到化难为易，化繁为简的目的，图像法在处理某些运动问题，变力做功问题时是一种非常有效的方法。
秒表
98
4.2×103
增大
水蒸气 液化
例8.某兴趣小组，用相同的塑料小桶分别装满已知密度的四种不同液体，用弹簧秤称它们的重，记录了下表中的数据．
（1）密度与弹簧秤示数之间有一定规律,能反映这一规律的图象是( )
(2)若小桶中盛满某种液体时弹簧秤的示数为2.3N，
则该液体的密度是 g/cm3
(3)根据这规律，可将实验时所用的弹簧秤和小桶改装
成了一个液体密度计，只要在小桶中盛满待测液体，
就可从弹簧秤直接读出密度值。
请在图上标出密度计的零刻度线和最大刻度值。
B
1.5
0
4.2
例9、向100gCu(NO3)2和硝酸的混合溶液中
滴加16%的NaOH溶液，测得生成的沉淀与
加入的NaOH溶液的质量关系如图，求原混
合溶液中Cu(NO3)2的质量分数。
0 25 75 125 NaOH溶液质量（g）
沉淀质量（g）
解：读图可知，当加入75克NaOH溶液时，混合溶液中的硝酸恰好反应完， 当加入125克NaOH溶液时，溶液中的Cu(NO3)2恰好反应完，则与Cu(NO3)2反应的NaOH溶液质量为125克－ 75克=50克。
设：原混合溶液中Cu(NO3)2的质量分数为x
Cu(NO3)2 ＋ 2NaOH =2NaNO3 ＋ Cu(OH) 2
188 80
100克 ·x 50克×16%
188 ：80= 100克 ·x ：50克×16% x=18.8%
答：求原混合溶液中Cu(NO3)2的质量分数为18.8% .
100
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80
70
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41
36
31
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19
例10、如图，表示大气压随高度变化的情况，由图可
获得大气压随高度变化的信息有：
(1)______________________________
(2)______________________________
(3)_______________________________
大气压随高度增加而减小
离地面越高，大气压随高度变化越小
在海拔3千米内，每升高1千米，大气压减小约10千帕
6、归纳分析演绎法：归纳是指从个别的东西，推导出一般的东西，是从大量的个别事实形成一般性的理论认识的方法；而演绎则是指从一般的东西出发引出个别的东西，是从某个一般性的理论认识引出个别性的结论的方法。
2、4、5、7、10
7.建立模型法
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。
例如：光线(光线是看不见的,我们使用一条看得见的实线来表示)；磁感线(为了研究磁场,我们引入一条线将研究的问题简化,其实这条线并不存在)；研究肉眼观察不到的原子结构时，建立原子核式结构模型；电路图是实物电路的模型；力的示意图或力的图示是实际物体和作用力的模型；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（柴油机、汽油机模型等）
B
8.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。
实验组：是接受实验变量处理的一组。
对照组：对实验假设而言，是不接受实验变量处理的一组。
回答技巧：实验现象：两组的现象都要回答 实验结论：实验变量处理造成的结果
实验设计时，要为比较的事物提供 “等量”、“等同”条件，从而来表现事物差异性的结果。
例13.为验证光是植物生长发育的必要条件，设计如下实验：选择生长状况一致的小麦幼苗200株，随机均分为实验组和对照组；分别处理并预期结果。下面是关于实验的处理方法和预期结果的几种组合，其中正确的是（ ）
①实验组 ②对照组 ③黑暗中培养
④在光下培养 ⑤生长良好 ⑥生长不良
A．②③⑤ B．①③⑥
C．①④⑤ D．②④⑥
B
9.微量放大法 物理实验中常遇到一些微小物理量的测量。为提高测量精度，常需要采用合适的放大方法，选用相应的测量装置将被测量进行放大后再进行测量。常用的放大法有累计放大法、形变放大法、光学放大法等。
例如：物体的振动产生声音；力能使桌面发生形变；
例14．某物理兴趣小组的同学设计了如图所示的实验装置，当用力挤压装满水的玻璃瓶时，会看到细玻璃管内的水面明显上升，这是利用细玻璃管内水面的变化来放大玻璃瓶的微小形变。下列做法中也用到这种放大思想的是（ ）
A．将发声的音叉靠近乒乓球，通过乒乓球被弹开说明音叉在振动
B．在探究电阻中的电流跟其两端电压的关系时，保持电阻不变来研究电流和电压的关系
C．在研究电阻的串联时，为了使研究更方便，我们通常用一个电阻来替代多个电阻
D．用磁感线来描述磁体的磁场
A
10.假说法 是指在人类由于现有的认识水平、实验仪器等条件的限制下无法直接去认知、验证某些物理特性和物理规律时，就在已有的相关的实验事实的基础上，进行逻辑推理和猜测，提出新的物理预见和理论。假说与主观臆测不同，它必须以一定的实验事实为基础，然后经过严密的推理得出结论。它是一种科学的研究方法。
例如：宇宙的演化---大爆炸宇宙论；太阳系的形成---星云说；地球的板块构造说等
当你坚持不住的时候，再坚持一下，这就是成功。专注于眼下的每一件事，争取在自己能力范围内做到最好！加油！
一定要坚持下去，相信自己，坚持就是胜利！不怕苦，不怕累，超越自己，挑战极限！谨记：学如逆水行舟，不进则退！
同学们，一举一动都系前程，一分一秒都关命运。放弃者永不会胜利，有志者绝不会放弃！
兴趣是良师，方法是益友。
如果一路有他们相伴，
我们将会体验到学习的快乐，
从而快乐的学习；
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