高中物理 28 物理学中常见科学方法

观察法

定义：通过对物理现象和物理过程的有目的、有计划的观察，获取相关信息和数据的方法。

应用：例如在研究自由落体运动时，伽利略通过对不同物体在不同高度下落的观察，发现物体下落的速度越来越快，且与物体的重量无关，从而为进一步研究自由落体运动规律奠定了基础。

定义：根据研究目的，利用仪器设备，人为地控制或模拟物理现象和过程，排除次要因素，突出主要因素，在最有利的条件下研究物理规律的方法。

应用：如在探究加速度与力、质量的关系实验中，通过控制变量法分别研究加速度与力、加速度与质量的关系，利用打点计时器记录物体的运动信息，分析数据得出相关结论。

定义：确定研究对象之间差异点和共同点的思维过程和方法。通过比较可以建立物理概念，总结物理规律。

应用：在学习电场和磁场时，可以将电场力和磁场力进行比较，发现它们都是场力，但电场力对放入其中的电荷有力的作用，而磁场力对运动电荷有力的作用，且二者的方向判断方法等也有所不同，从而更清晰地理解两种场的性质和特点。

定义：根据两个或两类对象之间在某些方面的相似或相同，推出它们在其他方面也可能相似或相同的一种逻辑思维方法。

应用：将电流类比为水流，电压类比为水压，电阻类比为水管的阻力，帮助理解电流、电压、电阻之间的关系以及电路的相关知识；将电场线类比为磁感线，形象地描述电场和磁场的分布情况等。

定义：在研究物理问题时，有时为了使问题简化，常用一个物理量来代替其他所有物理量，但不会改变物理效果。

应用：在曹冲称象的故事中，用许多石头的重量等效替代大象的重量；在力的合成与分解中，用一个合力等效替代几个分力的共同作用，或用几个分力等效替代一个合力的作用等。

定义：当研究多个因素之间的关系时，每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，最后再综合解决问题。

应用：在探究导体电阻与哪些因素有关的实验中，分别控制导体的材料、长度、横截面积等因素中的一个不变，研究其他因素对电阻的影响，从而得出电阻与材料、长度、横截面积等因素的关系。

定义：把复杂的问题简单化，将研究对象的一些次要因素舍去，抓住主要因素，对实际问题进行理想化处理，构建理想化的物理模型。

应用：质点就是一种理想模型，当物体的大小和形状对研究问题的影响可忽略不计时，可将物体视为质点，如研究地球绕太阳公转时，可将地球视为质点；点电荷也是一种理想模型，当带电体的形状、大小及电荷分布状况对所研究问题的影响可忽略时，可将带电体视为点电荷。

定义：在观察实验的基础上，忽略次要因素，进行合理的推想，得出结论，达到认识事物本质的目的。

应用：牛顿第一定律就是在大量经验事实的基础上，通过科学推理而概括出来的。因为在实际中，物体不受力的情况是不存在的，但伽利略通过理想斜面实验，让小球在水平面上运动，逐渐减小水平面的粗糙程度，发现小球运动的距离越来越远，进而推理得出如果物体不受力，将保持匀速直线运动状态或静止状态。