初中物理实验研究方法省优一等奖课件.ppt

1、专题复习专题复习初中物理常用的主要实验方法：初中物理常用的主要实验方法：1.控制变量法控制变量法3.等效替代法等效替代法4.建立建立理想模型法理想模型法2.转换法转换法5.5.实验推理法（实验推理法（理想实验法理想实验法）6.6.类比法类比法(一一)、什么时候用、什么时候用“控制变量法控制变量法”？当研究的物理量可能与几个因素有关，而单独研究当研究的物理量可能与几个因素有关，而单独研究 与其中一个因素时。与其中一个因素时。（二）、如何来设计实验？（二）、如何来设计实验？1、控制：其它因素不变；、控制：其它因素不变；2、改变：所要研究的因素；、改变：所要研究的因素；3、观察：改变的因素对所研究的

2、物理、观察：改变的因素对所研究的物理 量的影响。量的影响。（三）、如何进行结论的描述？（三）、如何进行结论的描述？注意前提注意前提“其它因素一定其它因素一定”一、控制变量法一、控制变量法实验设计：控制接触面的设计：控制接触面的粗糙程度相同粗糙程度相同时，时，改变压力大小改变压力大小，比较滑动摩擦力大小，比较滑动摩擦力大小滑动摩擦力与压力、粗糙程度的关系滑动摩擦力与压力、粗糙程度的关系探究滑动摩擦力与压力大小的关系：探究滑动摩擦力与压力大小的关系：结论：结论：接触面粗糙程度相同时接触面粗糙程度相同时，压力，压力越大，滑动摩擦力越大。越大，滑动摩擦力越大。练一练：练一练：探究两只不同品牌的运动探究

3、两只不同品牌的运动鞋底面的粗糙程度；鞋底面的粗糙程度；某同学的方案：分别将两只运动鞋放在某同学的方案：分别将两只运动鞋放在相同的水平桌面上，用弹簧测力计水平相同的水平桌面上，用弹簧测力计水平匀速拉动运动鞋，再分别记下相应的测匀速拉动运动鞋，再分别记下相应的测力计的示数，最后进行比较得出结论。力计的示数，最后进行比较得出结论。请问该方案可行吗？并说出理由。请问该方案可行吗？并说出理由。不可行，因为实验中没有控制两只运不可行，因为实验中没有控制两只运动鞋对桌面的压力相同。动鞋对桌面的压力相同。1.探究物体运动的快慢；2.探究滑动摩擦力与压力大小和接触面粗糙程度的关系；3.探究物体的动能大小与质量和

4、速度的关系；4.探究压力的作用效果与压力的大小和受力面积的关系；5.探究液体的压强与液体的密度和深度的关系；6.探究液体蒸发的快慢与哪些因素有关；7.探究电磁铁磁性与线圈的匝数和电流大小的关系；8.探究导体电阻大小跟导体材料、长度、横截面积关系；9.探究电流与电压和电阻的关系（即欧姆定律）。10.探究电流产生的热量与电流、电阻的关系课本上使用控制变量法的实验课本上使用控制变量法的实验 中学物理课本中中学物理课本中:1、蒸发的快慢与哪些因素的有关；、蒸发的快慢与哪些因素的有关；2、滑动摩擦力的大小与哪些因素有关；、滑动摩擦力的大小与哪些因素有关；3、液体压强与哪些因素有关；、液体压强与哪些因素有

5、关；4、研究浮力大小与哪些因素有关；、研究浮力大小与哪些因素有关；5、压力的作用效果与哪些因素有关；、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；、滑轮组的机械效率与哪些因素有关；7、动能、重力势能大小与哪些因素有关；、动能、重力势能大小与哪些因素有关；8、导体的电阻与哪些因素有关；、导体的电阻与哪些因素有关；9、研究电阻一定、电流与电压的关系；、研究电阻一定、电流与电压的关系；10、研究电压一定、电流和电阻的关系；、研究电压一定、电流和电阻的关系；11、研究电流做功的多少跟哪些因素有关系；、研究电流做功的多少跟哪些因素有关系；12、电流的热效应与哪些因素有关；、电流的热

6、效应与哪些因素有关；13、研究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关系、研究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关系 对于一些对于一些看不见、摸不看不见、摸不着的现象着的现象或或不易直接测量不易直接测量的的物理量，通常用一些物理量，通常用一些非常直非常直观观的现象去认识，或用的现象去认识，或用易测易测量量的物理量间接测量，这种的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法。研究问题的方法叫转换法。不易见的现象不易见的现象易见的现象易见的现象鼓面的振动鼓面的振动分子的热运动分子的热运动光的传播路径光的传播路径磁场的存在磁场的存在现象转换：现象转换：纸屑的跳动纸屑的跳动红墨水的扩散现象红墨水的扩散现象光在烟雾中的传

7、播路径光在烟雾中的传播路径小磁针的偏转小磁针的偏转测量转换：测量转换：用弹簧测力计用弹簧测力计水平水平拉着木块拉着木块匀速匀速滑动滑动时，滑动摩擦力的大小时，滑动摩擦力的大小转换转换成了弹簧测力计的示数。成了弹簧测力计的示数。fF拉fF拉=转换法（效应法）有两个大小相同、外表涂有相同防护漆的实有两个大小相同、外表涂有相同防护漆的实心立方体，已知其中一个是铁块，另一个是心立方体，已知其中一个是铁块，另一个是木块，你能在不损坏防护漆的前提下鉴别出木块，你能在不损坏防护漆的前提下鉴别出它们吗它们吗?请你写出两种鉴别方法。请你写出两种鉴别方法。方法一：方法一：；方法二：方法二：。方法一：用磁铁分别靠近

8、它们，能够被吸引的是铁块，不能够被吸引的是木块；方法二：把它们都放入水中，上浮的是木块，下沉的是铁块(其他方法合理即可)，W电电=探究电功与什么因素有关的实验探究电功与什么因素有关的实验中中,如何比较电流做功的多少如何比较电流做功的多少?用用到了什么方法到了什么方法?练一练练一练:不计热量损失不计热量损失Q放放=Q吸吸=cmt1、利用小球的振动来判断发声体在振动；、利用小球的振动来判断发声体在振动；2、根据苹果落地的现象证明重力的存在；、根据苹果落地的现象证明重力的存在；3、利用小桌陷入海绵的深度判断压力的作用效果；、利用小桌陷入海绵的深度判断压力的作用效果；4、根据小球将木块推动的远近来判断

9、小球动能的大小；、根据小球将木块推动的远近来判断小球动能的大小；5 5、利用纸片的飘动来判断气体压强的变化；、利用纸片的飘动来判断气体压强的变化；6、根据马德堡半球实验的现象证明大气压的存在；、根据马德堡半球实验的现象证明大气压的存在；7、通过扩散现象研究分子的热运动；、通过扩散现象研究分子的热运动；8、判断电路中是否有电流时，可通过电路中的灯泡是否、判断电路中是否有电流时，可通过电路中的灯泡是否 发光去确定；发光去确定；9、判断磁场是否存在时，可用小磁针放在其中看是否转、判断磁场是否存在时，可用小磁针放在其中看是否转 动来判断；动来判断；10、电磁铁的磁性强弱通过它吸引大头针的多少来确定。、

10、电磁铁的磁性强弱通过它吸引大头针的多少来确定。课本上转换法的实验课本上转换法的实验转换法 物体发生形变或运动状态的改变可以证明此物受到力的作用；马德堡半球实验可以证明大气压的存在；影的形成可以证明光沿直线传播；奥斯特实验可证明电流周围存在磁场；扩散现象可以证明分子做无规则运动；指南针指示南北可证明地磁场存在；铅块实验能证明分子间引力的存在；物体能对外做功说明它具有能；等效法是指不同的物理现等效法是指不同的物理现象、模型、过程等在象、模型、过程等在物理物理意义、作用效果或物理规意义、作用效果或物理规律律方面是方面是相同相同的。它们之的。它们之间可以相互替代，而保证间可以相互替代，而保证结论不变。

11、结论不变。“曹冲称象曹冲称象”的故事流传至今，最为人称道的是的故事流传至今，最为人称道的是曹冲采用的方法，他把船上的大象换成成石头，曹冲采用的方法，他把船上的大象换成成石头，而其他条件保持不变，使两次的效果（船体浸入而其他条件保持不变，使两次的效果（船体浸入水中的深度）相同，于是得出大象的重就等于石水中的深度）相同，于是得出大象的重就等于石头的重。人们把这种方法叫头的重。人们把这种方法叫“等效替代法等效替代法”。请。请尝试利用尝试利用“等效替代法等效替代法”解决下面的问题。解决下面的问题。【探究目的探究目的】粗略测量待测电阻粗略测量待测电阻R RX X的值的值5 5用如图用如图1717一甲所示

12、的电路可以测量一个未知电阻的阻值，其一甲所示的电路可以测量一个未知电阻的阻值，其中中RxRx为待测电阻，为待测电阻，R R为电阻箱为电阻箱 (符号为符号为)，s s为单刀双掷开关，为单刀双掷开关，R R。为定值电阻某同学用该电路进行实验，主要步骤有：。为定值电阻某同学用该电路进行实验，主要步骤有：A A把开关把开关S S接接b b点，调节电阻箱，使电流表的示数为点，调节电阻箱，使电流表的示数为I,BI,B读出读出电阻箱的示数电阻箱的示数R RC C把开关把开关S S接接a a点，读出电流表的示数为点，读出电流表的示数为I ID D根据电路图，连接实物，将电阻箱的阻值调至最大根据电路图，连接实物

13、，将电阻箱的阻值调至最大(1)(1)上述步骤的合理顺序是上述步骤的合理顺序是_(_(只需填写序号只需填写序号)(2)(2)步骤步骤A A中电阻箱调节好后示数如图所示，则它的示数为中电阻箱调节好后示数如图所示，则它的示数为_ _ 若已知若已知R R。的阻值为。的阻值为1O1O，则待测电阻的阻值为，则待测电阻的阻值为 (3)(3)本实验所采用的物理思想方法可称为本实验所采用的物理思想方法可称为_(_(选填选填“控制变量法控制变量法”或或“等效替代法等效替代法”)DCAB4747等效替代法等效替代法【典例典例2 2】探究平面镜成像规律时探究平面镜成像规律时，要想研究玻璃板成像大小的特点和要想研究玻璃

14、板成像大小的特点和设法确定像的位置，实验时具体的设法确定像的位置，实验时具体的做法是做法是 _。我们这样确定像的位置，凭借的是我们这样确定像的位置，凭借的是视觉效果的相同，因而可以说是采视觉效果的相同，因而可以说是采用了用了_的科学方法。的科学方法。拿一只相同蜡烛在玻璃板后拿一只相同蜡烛在玻璃板后面移动，直到跟像完全重合面移动，直到跟像完全重合等效替代等效替代【典例典例1】研究研究各分力各分力的作用效果时的作用效果时引入了引入了“合力合力”的概念的概念；等效替代等效替代1 1、测量不规则小块固体的体积时，用它排开水、测量不规则小块固体的体积时，用它排开水 的体积等效固体的体积；的体积等效固体的

15、体积；2 2、测量摩擦力的大小时，用二力平衡的原理测、测量摩擦力的大小时，用二力平衡的原理测 得拉力，从而得知摩擦力的大小；得拉力，从而得知摩擦力的大小；3 3、托里拆利实验中，利用水银柱产生的压强与、托里拆利实验中，利用水银柱产生的压强与 大气压等效的方法测定大气压的数值；大气压等效的方法测定大气压的数值；4 4、在研究平面镜成像实验中，用两根完全相同、在研究平面镜成像实验中，用两根完全相同 的蜡烛，其中一根等效另一根的像；的蜡烛，其中一根等效另一根的像；5、求多个用电器组成的串、并联电路的总电阻。、求多个用电器组成的串、并联电路的总电阻。课本上等效替代法的实验课本上等效替代法的实验 对复杂

16、事物进行研究时，对复杂事物进行研究时，常需要对它们进行必要的简化，常需要对它们进行必要的简化，忽略次要因素，以突出主要矛忽略次要因素，以突出主要矛盾盾。用这种理想化的方法将实。用这种理想化的方法将实际中的事物进行简化，便可得际中的事物进行简化，便可得到一系列的到一系列的物理模型物理模型。光线光线光路图光路图磁感线磁感线电路图电路图力的示意图力的示意图fF拉1 1、光线光线_在研究光的传播路径和方向时，引入光线；在研究光的传播路径和方向时，引入光线；2 2、磁感线磁感线-在研究磁场的分布时，引入磁感线；在研究磁场的分布时，引入磁感线；3 3、原子结构原子结构-在研究原子的组成时，引入原子核式在研

17、究原子的组成时，引入原子核式结构模型。结构模型。建立理想模型法的例子建立理想模型法的例子如图为丽水市区新建的紫金大桥.(3)如图为丽水市区新建的紫金大桥。“桥塔为什么要造这么高？”小强对此进行了研究：他将大桥的结构进行简化，抽象成图乙所示的模型，又画了桥塔高低不同的两幅图丙和丁。小强通过比较发现：适当增加塔的高度，可 （填“增大”或“减小”）力臂，从而减小斜拉索的拉力。推理法：是在推理法：是在观察实验观察实验的基础上的基础上，忽略次要因，忽略次要因素，进行素，进行合理的推理合理的推理，得出结论，达到认识事得出结论，达到认识事物本质的目的。物本质的目的。实例一实例一：“牛顿第一定律牛顿第一定律”

18、的斜面实验的斜面实验光滑光滑程度程度滑行的滑行的距离距离摩擦力摩擦力大小大小速度的速度的变化变化1 毛巾毛巾表面表面较近较近较大较大较大较大2 木板木板表面表面较远较远较小较小较小较小3 玻璃玻璃表面表面更远更远更小更小更小更小4实验基础实验基础推理推理光滑光滑表面表面无限远无限远 没有没有不变不变一切物体在不受力时，总保持匀速一切物体在不受力时，总保持匀速直线运动状态或静止状态。直线运动状态或静止状态。实例二：实例二：“声音传播条件声音传播条件”的真空铃实验的真空铃实验实验加推理法实验加推理法课本上的例子课本上的例子1.1.真空不能传声实验（因为我们真空不能传声实验（因为我们不能得到绝对的真

19、空）不能得到绝对的真空）2.2.牛顿第一定律实验（因为不牛顿第一定律实验（因为不存在不受力的物体）存在不受力的物体）类比法：根据两个或两类对象之间在某些方面的相同或类比法：根据两个或两类对象之间在某些方面的相同或相似而推出他们在其他方面也可能相同或相似的一种逻辑思相似而推出他们在其他方面也可能相同或相似的一种逻辑思维。维。使用类比法的例子使用类比法的例子1.1.用水波类比声波用水波类比声波2.2.用水流类比电流用水流类比电流 用水压类比电压用水压类比电压3.3.在研究分子的作用力时，用在研究分子的作用力时，用 弹簧的作用力进行类比弹簧的作用力进行类比累积法累积法：测金属丝的直径，将它密绕在铅笔

20、上，：测金属丝的直径，将它密绕在铅笔上，测一定匝数的长度，再除以匝数测一定匝数的长度，再除以匝数比较法比较法：比较蒸发和沸腾的异同点；比较汽油机：比较蒸发和沸腾的异同点；比较汽油机和柴油机的异同点；和柴油机的异同点；电动机和热机；电压表和电电动机和热机；电压表和电流表的使用。流表的使用。观察法观察法：观察水的沸腾、晶体熔化和凝固的实验等：观察水的沸腾、晶体熔化和凝固的实验等图像法图像法：路程时间图像求速度；电压、电流图像中可以求：路程时间图像求速度；电压、电流图像中可以求出电阻，并可比较电阻的大小。出电阻，并可比较电阻的大小。七、其他研究方法七、其他研究方法 图92244如图1所示的电路中，电

21、源电压保持不变，闭合开关S后，滑动变阻器的滑片P由a端移动到b端时，测得电阻R两端的电压U与通过电阻R的电流I的变化关系如图2所示则(1)电源的电压为_V，(2)R的阻值为_，(3)变阻器的最大阻值是_(4)电压表V1示数的变化范围是_ 如图所示，向右作直线运动的小车，通过如图所示，向右作直线运动的小车，通过ABAB、BCBC、CDCD三段路程所用的时间都是三段路程所用的时间都是0.4s0.4s，则小车做的是，则小车做的是 运运动（选填动（选填“匀速匀速”、“加速加速”或或“减速减速”）；它从）；它从A A点运点运动到动到D D点的平均速度是点的平均速度是 _m/sm/s；在此过程中小车；在此

22、过程中小车的牵引力的牵引力 阻力（填阻力（填“大于大于”、“等于等于”或或“小小于于”）。）。加速加速大于大于灯泡L的额定电压为6V、小明通过实验测得电流随电压变化的曲线如图。由图可知，当灯泡L正常发光时，通过其灯丝的电流是A，此时灯泡L的电阻是；通过调节滑动变阻器，使灯泡L两端的电压为3V，则此时灯泡L消耗的实际功率为W。18题 实验测得小灯泡L、定值电阻R的电流与两端电压的关系如图16所示。若将它们并联后接入1.5V的电源，则通过电源的电流是 A；若将它们串联后接入4.0V的电源，则小灯泡消耗的电功率是 W。01.02.03.00.100.200.304.0I/AU/VLR图16标有“6V

23、 1.5W”的小灯泡，通过它的电流随两端电压变化的关系如图6所示，若把这样的三只灯泡串联起来，接在12V的电源两端，灯泡的电阻及实际功率约为()A24 0.67W B20 0.8W C24 0.96W D20 0.67W1 1、研究多个电阻组成的电路时，为了求出电路总电阻，、研究多个电阻组成的电路时，为了求出电路总电阻，用一个电阻产生的效果来代替原来电路中所有电阻产生用一个电阻产生的效果来代替原来电路中所有电阻产生的总效果是运用了的总效果是运用了 的方法的方法等效替代法等效替代法2 2、根据吸引的大头针的多少，来判断电磁铁磁性的强、根据吸引的大头针的多少，来判断电磁铁磁性的强弱，这是运用了弱，

24、这是运用了 转换法转换法3 3、用水压引出电压，用水流引出电流，运用、用水压引出电压，用水流引出电流，运用 法法类比类比4 4、研究电流与电压的大小关系时，保持电阻大小不、研究电流与电压的大小关系时，保持电阻大小不变，改变电阻两端的电压值，观察电流如何随电压变变，改变电阻两端的电压值，观察电流如何随电压变化而变化化而变化，使用了 法控制变量法控制变量法5 5、探究光现象，将光认识成一条带箭头的直线，使用、探究光现象，将光认识成一条带箭头的直线，使用了了 法法 理想模型法理想模型法6 6、逐渐抽出真空罩中的空气，发现闹钟的声音逐渐变、逐渐抽出真空罩中的空气，发现闹钟的声音逐渐变小，由此得到真空不

25、能传声，使用了小，由此得到真空不能传声，使用了 法法实验推理实验推理7 7将一个滑动变阻器接在电源上，消耗的功率为将一个滑动变阻器接在电源上，消耗的功率为P P。要使其消耗的功率变为原来的一半，可以采取的措要使其消耗的功率变为原来的一半，可以采取的措施是施是 ()()A A电源电压不变，阻值变为原来的二倍电源电压不变，阻值变为原来的二倍B B电源电压不变，阻值变为原来的一半电源电压不变，阻值变为原来的一半C C电源电压和阻值均变为原来的一半电源电压和阻值均变为原来的一半D D电源电压变为原来的一半，阻值变为原来的二电源电压变为原来的一半，阻值变为原来的二倍倍8 8如图如图7 7所示，闭合开关所

26、示，闭合开关S S时，灯泡时，灯泡L1L1、L2L2都不亮。都不亮。用一段导线的两端接触用一段导线的两端接触a a、b b两点时，两灯都不亮；两点时，两灯都不亮；接触接触b b、c c两点时，两灯都不亮；接触两点时，两灯都不亮；接触C C、d d两点时，两点时，两灯都亮。则两灯都亮。则 ()()A A灯灯L1L1断路断路 B B灯灯L2L2断路断路 C C灯灯L2L2短路短路 D D开关开关S S断路断路人体包含许多物理知识(1)人体是 (填“导体”或“绝缘体”)，人体的安全电压不高于 V；(2)正常人的心脏推动血液流动的功率约为15 W，那么在10 s内心脏做的功是 J，这些功可把一个1kg

27、的物体匀速举高 m(g取10Nkg)6、一个电阻两端加4V的电压时，通过导体的电流是04A，如果将它两端的电压升高到8V，则通过它的电流为 A，这个电阻的阻值为 若安全使用标有“6V 1W”字样的电灯，则把它接在9V的电路上正常发光，需要串联一个 的电阻，该电阻消耗的电功率为 W如图甲所示，额定电压为20V的灯泡L与滑动变阻器R串联接入点路,电源电压为24V灯泡L的IU图象如图乙所示，当灯泡正常发光时，求：（1）通过灯泡的电流和灯泡所消耗的电功率（2）滑动变阻器接入电路的阻值牌电烤箱牌电烤箱额定电压220V额定功率高温挡1100W低温挡440W电源频率50Hz下表为一台电烤箱的铭牌，其内部简化

28、电路如图所示，R1和R2均为电热丝求：（1）电烤箱在高温挡正常工作10min所消耗的电能；（2）电路中R1的阻值；（3）电烤箱在低温挡正常工作时，电路中的电流和R1的功率如图11所示是一种节能型家用电饭煲及简化的电路图。当S1、S2都闭合时，R1、R2两个发热体同时给锅加热，处于高温加热状态；当只闭合S1时，处于低温保温状态已知家庭电路电压为220V，R2工作时的阻值为88，电饭煲低温保温状态时的功率为40W。求：（1）高温加热状态时，通过R2的电流是多少A？（2）R1的阻值是多少？（3）如果煮一次米饭（高温加热状态）用15min。则电饭锅要消耗多少电能？图15是一电动机通过动滑轮提升重物的装

29、置示意图。假设电源电压380V保持不变，电动机线圈电阻为1，不考虑电动机各处摩擦。当电动机将540kg重物匀速提升16m的过程中，电路中的电流为20A，动滑轮的机械效率为80%（g=10Nkg）。则：（1）电动机所施加的拉力F做的功是多少？（2）电动机所施加的拉力F是多少？（3）电动机线圈电阻的发热功率是多少？（4）试从能量转化和守恒的角度，求电动机提升重物所用的时间。解：（1）拉力做的有用功 W有用=Gh=mgh=540kg10N/kg16m=8.64104J 拉力所做的功 W=W有用/=8.64104J/80%=1.08105J （2）拉力为 因为W=Fs F=W/s=W/2h=1.08105J/16m2=3375N （3）电动机线圈电阻的发热功率 P热=I2R=(20A)21=400W （4）因能量守恒，电动机的拉力做功的功率为：P=P总-P热=20A380V-400W=7.2103W 又因为：P=W/t 所以电动机提升货物所用的时间：t=W/P=1.08105J/7.2103W=15s