时间：2023-07-16 08:29:59
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方法一、等效替代法：
等效替代法是指在研究某一个物理现象和规律时，因实验本身的特殊限制或因实验器材等限制，不可以或很难直接揭示物理本质，而采取与之相似或有共同特征的等效现象来替代的方法。这种方法若运用恰当，不仅能顺利得出结论，而且容易被学生接受和理解。在探究平面镜成像规律的实验中，用玻璃板替代了平面镜，因两者在成像特征上有共同之处，容易使学生接受，而玻璃板又是透明的，能通过它观察到玻璃板后面的蜡烛，便于研究像的特点。
比如在学习伏安法测电阻之后，要求学生设计一个实验，在上述实验中缺少电压表或电流表，其它器材不变，另有电阻箱供选用，要求测出未知电阻，应该怎么办？学生就可以用等效替代的思想进行设计了。
例：现有两节电池，三个开关，若干导线，还有电流表、滑动变阻器、电阻箱各一个，请用以上器材设计一个实验方案测出未知电阻Rx的值（电阻箱的最大阻值大于Rx）。
解析：（1）按图1连接好实物电路，将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大值。
图一 图二
（2）闭合开关S1、S2，调节滑动变阻器R1的电阻，使电流表的示数为某一合适的数值并记为I0。
（3）断开开关S2，闭合开关S3并调节电阻箱R2的阻值，使电流表的数值仍为I0，则Rx的阻值就等于此时电阻箱R2的阻值。
点评：这里用电阻箱R2（已知阻值电阻）等效替代了待测电阻Rx，电路中的电流仍为I0，所以Rx=R2。测量方法突破常规思维，非常独特、新颖。
若在此实验中，将电流表改为电压表，其他器材不变，试用上述等效替代法测出未知电阻Rx的阻值。测量方法和操作步骤与上题大同小异，它的电路图如图2所示，只需调节R2知道两次电压表读数相同，此时R2的读数九等于Rx的阻值。
方法二、控制变量法：
所谓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。这种方法在整个初中物理实验中的应用比较普遍。
在初中物理中，探究影响液体的蒸发快慢的因素、影响滑动摩擦力大小、影响导体电阻大小的因素、电流跟电压电阻的关系、影响电热功率大小的因素、影响电磁铁磁性强弱的因素的因素、决定压力作用效果的因素等实验，都运用了控制变量法。
例：（10·镇江）小凡同学在4块相同的玻璃板上各滴一滴质量相同的水，进行如图所示的实验探究，得出水蒸发快慢与水的温度、水的表面积和水面上方空气流动快慢有关。
（1）通过A、B两图的对比，可以得出水蒸发快慢与水的 有关。
（2）通过 两图的对比，可以得出水蒸发快慢与水的温度有关。
（3）小凡同学猜想水蒸发快慢还可能与水的质量有关，于是继续进行了如下探究：在相同环境下的两块相同的玻璃板上分别滴上一滴和两滴水（如图4）.结果发现甲图中水先蒸发完，于是他得出结论：水蒸发快慢与水的质量有关，水的质量越小蒸发越快。从实验设计环节看，他没有控制水的 （选填“质量”或“表面积”）相同；从得出结论环节看， “根据谁先蒸发完，判断谁蒸发快”是否正确？ （选填“正确”或“不正确”），理由是 。
关键词：高中；物理教学；替代法
教学改革的实施，要求给予学生活动的空间、思维的空间。解决这一问题，在很大程度上还是在课堂上进行，怎样在有限的课时中解决此种矛盾，其中一个途径就是让学生多体会物理思想和提高物理思维能力。
学生怎样提高物理思维能力，从看似复杂的物理情景中提炼出一个个物理模型，从物理现象中洞察物理的本质，从而跨越思维障碍，高效解决物理问题，促进其创造性思维能力的发展，以实现由知识到能力的质的飞跃，是非常重要的。本文着重介绍高中常用的一种科学思维方法——替代法。
一、什么是替代法
替代法指的是通过相应的物理转换，用熟知的、简单的物理量、状态、结构、过程等去替代那些陌生繁杂且难于求解的物理量、状态、结构及过程，以间接获取问题的解决方法。它是将复杂的物理现象和过程转化为简易的物理现象和过程来研究处理的科学思维方法。
二、替代法在高中物理教学中应用的必要性
替代法在高中物理教学中的应用不但可以使问题化繁为简、化难为易，甚至变未知为已知，更重要的是通过应用替代法可在一定程度上培养学生的科学思维方法。掌握替代法及应用，体会物理等效思维的内涵，有助于提高学生的科学素养。初步形成科学的世界观和方法论，为终身的学习、研究和发展奠定良好基础。
三、替代法在高中物理教学中的应用
在高中物理教学中，替代法是一种重要的科学思想方法。替代法在物理解题中起着重要作用，也有广泛的实际应用，将此法渗透到对教学过程分析中，可以使我们对物理问题的分析和解答变得简捷。替代法可以分为等值替代和等效替代。
（一）等值替代
等值替代是根据相关物理量间具有数值上相等的关系，通过计算一些物理量的数值，从而间接求出另一些物理量数值的方法。具体常见的有：用理想模型替代真实体、用状态替代过程、用过程替代过程等。
1.用理想模型替代真实体
用理想模型替代真实体，理想模型集中地突出了某一类实际对象的主要特征，忽略其次要特征，使得事物的主要特点变得简单、清晰，研究事物现象的方法更简捷，对客观事物本质的认识更深刻、全面。
案例1：半径为R的导体球壳不带电，现将一带电量为q的点电荷放在球壳内距球心为■处，如右图所示，求达到静电平衡后，球壳上感应电荷在球心处产生的场强。
本题如果直接取感应电荷为研究对象来求解它在O处产生的场强，由于不知感应电荷的分布规律而无法求解。考虑到壳内电场是点电荷与感应电荷产生的电场叠加，且静电平衡时壳内场强为0，因此感应电荷在壳内任意点产生的电场的场强均与点电荷在这一点产生的电场的场强等值反向。所以感应电荷在球壳内产生的场强大小可以用点电荷——理想模型在这一点的场强大小来替代，即感应电荷在球心处产生的场强大小，E=■=■，方向水平向右。
在应用等效思想方法的同时再引入物理模型，可在抓住主要的物理条件、过程和方法的基础上，找出解决物理问题的切入点，把实际问题加以简化。又如有质点概念、重心概念、求球体内挖去部分形状规则物体后受到的引力等均用到了理想模型替代真实体方法。
2.用状态替代过程
在一些较为复杂物理现象、物理状态中，利用物理量作用效果上的相似性进行等效处理，可以将复杂多样的物理现象、物理状态得以简化，方便问题的处理。
案例2：一个小球从距地面h=2 m高处由静止开始下落（不计空气阻力），假设每次与地面碰撞后都能弹起本次下落高度的3/4，问小球静止前通过的总路程是多少？
这道题有两种常用思路，一是用演绎归纳的方法，即用数学等比数列求和方式，对小球往复运动过程逐一求解，出总路程的变化规律，这种方法肯定很复杂；二是由于初态与末态清楚，因此外力做功（过程量）使物体动能的变化（状态量）很容易求出，根据动能定理，外力做功在数值上等于物体动能的变化量，用物体动能的变化量来替代外力所做的功，继而求出物体所通过的路程。
等效思维利用了物理现象、物理状态的相似性，把一些复杂的相对较陌生的物理现象、物理状态，回归等效至学生感觉较为熟悉的物理状态，很大层面上也降低了题目的难度，同时也使得学生的知识迁移能力和对知识的应用能力得到有效提高。
3.物理过程等效思维
在建立模型、处理物理过程中，依据题目情景，转换角度思考问题，可降低思维梯度，易于解答一些难度较高的问题。
案例3：如下图所示，在水平地面上有一段光滑圆弧形槽，弧的半径是R，所对圆心角小于10°，现在圆弧的右侧边缘M处放一个小球A，使其由静止下滑，则球由M至O的过程中所需时间t为多少？
■
审题过程中要抓住圆弧光滑且圆心角小于10°这个条件，隐含条件是小球的运动可等效为单摆，即球在圆弧上做简谐运动，从而利用简谐运动的周期性和对称性解决问题。由单摆的周期公式T=2π■，可知球A的运动周期为T=2π■，所以tA0=■T=■■。
我们往往将不可直接测量的物理量用可直接测量的物理量来替代，从而使问题迎刃而解。解题中利用等效物理模型不仅能起到事半功倍的效果，还能培养学生分析、概括问题和推理的能力。
（二）等效替代
如果物理量（物体）经替代后产生的效果相同，则称这种替代为等效替代。等效替代思维是用较熟悉的思维形式来替代相对生疏、复杂的思维形式。运用它不但可以使问题化繁为简、化难为易，甚至变未知为已知，更重要的是通过等效思维应用可在一定程度上培养学生的科学思维方法。
1.力的等效替代
合力与分力的等效替代关系，由于在作用效果上是相同的，依题目条件可以合理选用替代途径。如求力的合成与分解过程。
力的等效替代在效果相同、类似模型相互替代常用到，如用等效重力法求单摆在不同条件下作简谐振动周期的程序。
2.分解与合成替代
用平均速度将变速直线运动等效变换为匀速直线运动；合运动与分运动；平抛、斜抛曲线运动等效为两个直线运动等。这些都是根据等效概念引入的，利用等效替代的思维方法让学生理解所学物理概念。
3.运动的等效替代
圆周运动的等效最高、低点，单摆的等效摆长。从另一个角度去分析，案例2中小球的运动过程也可等效为与地面碰撞无能量损失而受恒定的空气阻力作用的过程。这样用另一过程替代复杂的运动过程使解题难度也得以降低。虽然看问题角度不同，但两种较快解题的思维都是根据等效思想引入的。
四、替代法存在的不足之处
替代法的应用使得学生对物理现象到本质、物理规律理解更为透彻。用替代法简化了繁杂的计算过程，也会消除如伏安法测电阻的系统误差等等，对学生提高自主学习能力和科学思维能力的培养大有好处。当然在实际操作过程中也存在着一些不足之处，如由于对定义本身理解不透，学生易把一些不能等效的物理模型进行等效替代处理；也有一些在审题时忽略了相应条件，凭已有经验进行过程替代处理导致出错。针对诸多此类问题，也同时对教师提出了更高要求，要正确辨析替代内在关联和可替代条件，以防弄巧成拙。
总之，替代法在高中物理教学中的普遍应用有助于学生跨越思维障碍，提高物理思维能力、综合分析推理能力，高效解决物理问题，促进其创造性思维能力的发展，以实现由知识到能力的质的飞跃。科学方法的教育更需要长期的熏陶，在学习中有意识地训练，并要持之以恒，对促进素质教育，贯策新课程理念，提高教育教学质量都是大有裨益的。
参考文献：
［1］赵长青.大学物理教学中如何培养等效思维.物理通报，2010（3）.
［2］赵宁.等效思维方法在初中物理教学中的应用.中学物理，2000（1）.
［3］阎金铎.中学物理教材教法.北京师范大学出版社，1984.
［4］戴立军.方法导引与解题技巧.湖南师范大学出版社，1999.
[关键词] 物理学 研究方法 科学
现在大力提倡素质教育,掌握科学的研究方法是中学生必备的素质。我认为,掌握科学的研究方法比单纯的记住一个现象、一种结果、一项规律更重要,对学生的可持续发展尤为重要。这就要求教师在教学过程中注重对学生科学研究方法的指导,现就初中物理教学中常用的科学研究方法及实例归类总结。物理学的研究方法有许多种,如控制变量法、转化法、实验推理法、等效替代法、理想模型法、归纳法、类比法、比较法、图像法等。
一、控制变量法
在研究物理问题时,某一物理量往往受到多种因素的影响,为了确定其中一个因素对被研究对象的影响情况,首先,要控制其它因素不变,也就是排除其它干扰因素,只改变这一因素,观察该因素的变化对被研究对象的影响情况,找出内在的规律,这就是控制变量法。控制变量法是探究性实验中最常用的方法。初中物理应用实例:
研究压力的作用效果(压强)与压力和受力面积的关系;
研究物体的动能与质量和速度的关系;
研究电流与电阻和电压之间的关系即欧姆定律;
研究电磁铁磁性的强弱与线圈匝数和电流大小的关系。
二、转化法
有些物质的形态通常是看不见的,可以通过该物质产生的各种效应来研究,也就是通过间接的方法来研究该物质。例如,风是看不见的,我们可以通过观察风产生的效应如被风刮起的尘土、树叶、烟、旗面、水波来判断风向、风速。这种研究问题方法就是转化法。初中物理应用实例:大气压是看不见、摸不着的,我们可以通过研究大气压产生的现象来认识它;电流是看不见、摸不着的,我们可以通过观察电路中的灯泡是否发光、发光亮度来判断电路中是否有电流以及电流的大小;磁场是看不见、摸不着的,我们可以通过观察其中的小磁针的北极所指的方向来判断磁场方向;在磁体周围撒一些铁屑来判断磁体周围的磁场分布情况;判断电磁铁的磁性强弱时,我们可以通过观察电磁铁能够吸引大头针的多少来确定;音叉发声时的振动不易观察,我们可以把正在发声的音叉接触水面,通过观察水面的振动来判断,也可以把正在发声的音叉靠近并接触用细线吊起的乒乓球,通过乒乓球的振动来判断。在研究响度与振幅的关系时,可以在鼓面上放一些塑料泡沫颗粒,用大小不同的力敲击鼓面时通过观察塑料泡沫颗粒的振动的高度来判断鼓面的振幅。
三、实验推理法
有些特定实验条件不易达到或不能达到,我们可以通过使现有的实验条件逐渐接近要达到的特定实验条件,通过现有的实验规律进行科学推理,得出特定条件下的结论。这种研究问题的方法就是实验推理法。初中物理应用实例:在研究牛顿第一定律时,通过大量实验得出,在水平面上运动的小车,如果受到的摩擦阻力逐渐减小,小车的运动速度变化会逐渐减少,据此可以推理得出:假如在水平面上运动的小车不受摩擦阻力,小车的运动速度将保持不变,小车将做匀速直线运动;在研究真空能否传声时,把正在发声的电铃放入玻璃罩内,用抽气机把玻璃罩内的空气逐渐抽出,听到的铃声逐渐减小,根据这一规律可以推理得出:假如玻璃罩内被抽成真空,在周围的人将听不到铃声,据此得出“真空不能传声”的结论。
四、等效替代法
某些物体的物理量由于受到实验本身的特殊限制或因实验器材的条件限制,不可以或很难直接进行测量,可以通过测量与之有相同效果的物体的物理量来进行研究,从而得出相同的结论,这种研究问题的方法就是等效替代法,这种方法可以使要研究的问题简单化、直观化,易于理解,便于操作。初中物理应用实例:在著名的“曹冲称象”故事中,大象的质量太大,在当时的条件下不便于直接测量,可以测量与之效果相同的石块的总质量,从而得出大象的质量;在电路中,一个电阻可以等效于几个电阻,几个电阻也可以等效于一个电阻,如串联电路的总电阻、并联电路的总电阻都是利用了等效的思想;在力的合成与分解中,若干个分力可以等效于一个合力,一个力也可以分解为作用效果相同的若干个分力。
五、理想模型法
理想模型法就是指把复杂的问题简单化,摒弃次要因素,抓住主要因素,对实际问题进行理想化处理,构成理想化的物理模型。这是一种重要的物理研究方法,有时为了更加形象的描述所要研究的物理现象、物理问题,还需要引入一些虚拟的内容,借此来形象、直观地表述物理情景。初中物理应用实例:光线、磁感线都是虚拟假定出来的,但却能形象、直观地表述物理情景与事实,方便地解决问题,通过磁感线研究磁场的分布,通过光线研究光传播的路径和方向;洪水季节,江河中的水有时会透过大坝的底层从大坝外的地面冒出来,形成“管涌”,“管涌”的物理模型就是连通器;杠杆是一种理想模型,杠杆在实际使用时,都会发生形变,这个形变可以忽略不计。因此,我们就把杠杆理想化,认为它无形变视为一个硬棒,从而使学生在研究时不被细枝末节的因素影响,顺利地得出杠杆平衡原理。
六、归纳法
在研究某一现象的规律时,不可能也没有必要把与之有关的所有现象都列举出来,而是通过大量与某一现象有关的事实,从中找出共同的规律,这种研究问题的方法就是归纳法。初中物理应用实例:声音是由物体振动产生的;光在同一中均匀介质中沿直线传播;光的反射规律;光的折射规律;平面镜成像特点;凸透镜成像规律;分子运动论;晶体的熔化特点;液体的沸腾特点;牛顿第一定律,阿基米德原理;液体压强规律;杠杆的平衡条件;功的原理;欧姆定律;焦耳定律,磁极间的相互作用规律;电磁感应;能量守恒定律。
七、类比法
有些物理现象、概念比较抽象,对学生来说比较陌生、难于理解和记忆,我们可以通过学生熟知的事物来类比,找出类似的规律,类比的对象要有相同或相似之处,这种研究问题的方法就是类比法。初中物理应用实例:用水流类比电流;用水压类比电压;用抽水机类比电源;用速度类比功率。
八、比较法
比较法就是找出事物之间的相同点和不同点,便于理解、记忆和区别。初中物理应用实例:比较汽油机和柴油机的构造和工作原理;比较晶体和非晶体的熔化和凝固特点;比较蒸发和沸腾的条件、剧烈程度、特点、吸热;比较乐音和噪声;比较电动机和发动机的构造、工作原理、工作过程、能量转化;比较火电站、水电站、风电站、核电站,太阳能电站的工作原理、工作过程、能量转化、以及对环境的污染和可持续发展情况。
所谓等效替代法，是指我们探究物理现象和规律时，为了使较复杂的问题简化，变得直观，或者因实验本身的限制，或者因实验器材的限制，不能直接观察、揭示其规律的，常用一个与之相似或有共同特征的、等效的直观的现象来代替的方法.
下面我就用具体的实例谈谈这种方法的作用以及如何用这种方法解决实际问题.
1.化“虚”为“实”
例1在探究平面镜成像特点的实验中，如何确定像的位置，如何探究像与物的大小关系、它们到镜面的距离关系等等.苏科版八年级物理课本上的实验是利用玻璃板作为平面镜，这个实验中把棋子A放在玻璃板前作为物体，向镜子里面观察，可以看到它在平面镜后面所成的像，然后用另一棋子B在平面镜的另一侧来回移动，直至与A的像重合，从而替代棋子A的像，根据棋子B的位置来确定棋子A的像所在的位置.通过观察该棋子B能否与棋子A的像重合，来比较像与物的大小，所以要求这两个棋子必须，这种方法就是物理学中常用的方法，叫.
分析在平面镜成像的实验中我们利用两个相同的棋子，验证物与像的大小相同，因为我们无法真正测出物与像的大小关系，所以我们利用了完全相同的另一个棋子来替代物体的像.通过这样的等效替代，使原来只能被看见而不能在光屏上呈现的虚像变成了实实在在的物体展现在同学们面前，同学们可以通过自己的测量得出结论，对平面镜成像规律的理解程度自然加深了.
答案相同、等效替代法
2.化“定性”为“定量”
例2笔芯软硬程度不同的铅笔其用途不同，例如作图用6B软铅笔、写字用软硬适中的HB铅笔、制图用6H硬铅笔.铅笔芯是导体，张华同学猜想铅笔芯电阻大小可能与其软硬程度有关.他决定选择干电池、软硬程度不同的铅笔芯、小灯泡、开关、导线，设计实验对此进行探究.
（1）若图1乙中铅笔芯的硬度比图1甲中大，根据开关闭合后，张华观察到灯泡的亮度情况（甲图灯比较亮），可确定图1乙中铅笔芯的电阻（选填“大”或“小”），说明铅笔芯的电阻与软硬程度
（选填“有关”或“无关”）；
（2）张华想借助电阻箱，用“替代法”较准确的测出铅笔芯的电阻.除了上述的器材和电阻箱外，还需必备的器材是：；张华的做法是：用电阻箱替代图中的铅笔芯，调节电阻箱的电阻值，使的大小与原来接铅笔芯时的大小相同，则电阻箱接入电路的阻值就是铅笔芯的电阻值.
分析实验（1）是不能直接知道铅笔芯电阻的阻值，只能通过小灯泡的亮暗来定性的显示电阻大小，在电压一定时，灯越亮电流越大电阻越小.而等效替代法就能直接读出电阻的阻值，用电阻箱替代铅笔芯，电阻箱的读数就是铅笔芯的阻值.这样就能从“定性”具体到“定量”.
答案大、有关、电压表或电流表、电压或电流.
3.化“细微”为“显著”
例3在演示声音是由物体的振动发生的实验中，如图2所示，将正在发声的音叉紧靠悬线下的泡沫塑料球，球被多次弹开.在此实验中，泡沫塑料球的作用是（）.
A.使音叉的振动尽快停下来
B.使音叉的振动时间延长
C.将音叉的微小振动放大，便于观察
D.使声波多次反射，形成回声
分析初中物理中有许多实验现象并不是十分明显的，特别是一些在课堂上的演示实验对实验现象的明显程度要求就更高了，这就要求我们用容易观测的物理现象来替代原来的不容易观察的物理现象.本题中音叉的振动使泡沫塑料球被弹起，泡沫塑料球弹起的越高说明音叉的振幅越大.题中用泡沫塑料球的跳动替代了音叉的振动，借助轻小物体将发声体的振动“放大”，便于直观研究.
答案应选C.
4.化“不可测量”为“直接测量”
例4如图3所示，是探究“物体的动能与哪些因素有关”的实验装置.让同一小球两次分别从同一滑轨的不同高度A处和B处自由滚下，撞击处于水平面上同一位置的纸盒：此实验中，通过观察什么来比较小球的动能大小？答：；因此，从
处滚下的小球到达平面上动能较大.
分析对于同学们而言，理解动能是有一定难度，动能的大小也是无法进行测量的，但课本上有明确的表述：物体能对外做的功越大，则具有的能就越多；另一方面，同学们对长度的测量是驾轻就熟的.物体被撞的越远做的功就越多具有的能越大.通过比较被撞击长度得出动能的大小.
答案纸盒被撞击的远近、A.
5.化“繁琐”为“简洁”
例52010年5月7日，在第四届广东省中学物理教师创新实验能力展示交流活动中，来自潮州的黄杰华老师设计了一个“巧妙测出不规则固体密度”的实验（如图4所示）.该实验的主要步骤如下（取g=10N／kg）：
①将两个已调好零刻度的弹簧测力计悬挂在铁架台下，将一溢水杯和另一空杯用细线拴在测力计下，向溢水杯中加入一定量的水，使水满过溢水口流入空杯中；
②当水不再流出时，读出弹簧测力计的读数G1和G2；
③将一不溶于水的小石块用细线拴住并慢慢放入溢水杯中（小石块全部浸没），此时溢出的水全部流入另一杯中，当水不再流出时，读出弹簧测力计的读数G3和G4；
④根据以上数据，通过计算得出小石块密度？
（1）上述实验中，他测得G1=0.94N，G2
=0.40N.G3和G4的读数如上图（b）所示，则G3
=N，G4=N；（2）实验中，小石块排开水的重量是N，小石块的体积是m3；（3）小石块的重量是N；（4）通过以上数据，他得出小石块的密度是kg／m3.
分析初中物理课本中测密度是重要的知识，通常有两种方法：①根据密度的定义，测体积和质量来求解；②利用浮力的知识来求解.这两种方法的综合性较强.本设计中仅仅测量几次重力，利用溢出水的体积替代石块的体积；增加的总重替代石块的重，直接运用公式求出石块的密度，只用到了重力知识就解决了较繁琐的问题，理解起来干净利落同时又培养了创新性思维.
答案1.20、0.50、0.10、10-5、0.26、2.6×103
例6某研究小组要测量一只阻值约为100Ω的电阻R，所提供的器材有：①干电池两节，②学生用电流表（0～0.6A、0～3A）一只，③学生用电压表（0～3V、0～15V）一只，④滑动变阻器（100Ω2A0）一只，⑤电阻箱（0
～9999Ω5A，符号为）一只，⑥开关或导线若干.请你帮助该小组完成下列（1）（2）两项步骤，要求在电表读数时，指针偏转超过最大刻度值的1／3.
（1）你选择的实验器材是：（填序号）；
（2）根据所选器材，在虚线框内画出能反映测量方法的电路图.
分析（1）从所给的器材中知道，待测电阻的阻值约为100Ω，两节干电池的电压为3V，通过电阻的最大电流为0.03A左右，根据题目要求，电表指针偏转应超过最大刻度的■，而使用电流表的0～0.6A挡时，0.03A的指针位置小于满刻度的■，因此电流表不能使用.同学们在实验设计的过程中，器材只能在①②③④⑤⑥中选择.
（2）下列两个电路图均能反应测量方法：
图5中，把变阻箱与Rx串联.先用电压表测出Rx两端电压，再将电压表接在电阻箱两端，调节电阻箱使电压表的读数与先前相等，则电阻箱的读数即为Rx的阻值.
图6中，把度阻箱与Rx并联.闭合S、S1，调节滑动变阻器，使电压表指针位置大于满刻度的■，记下电压表的示数为U.断开S1，闭合S和S2，滑动变阻器的滑片不能移动，只能调节电阻箱，使电压表的指针重新恢复到值为U的刻度处，此时读出电阻箱的电阻值即为待测电阻的阻值.
答案一
（1）①③⑤⑥
（2）电路图如图5所示.
（以上方法用滑动变阻器代替电阻箱也可以）
答案二
（1）①③④⑤⑥
（2）电路图如图6所示.
值得提示的一个注意事项：同学们应仔细阅读题设中的每一个条件，如要求电表指针偏转应超过最大刻度的■，经过分析，不能使用电流表，否则将会错误地设计出用常规的伏安法测量电阻的方法.
小结用等效替代法解决实际问题，对初中生而言，不必过分苛求物理知识的严密性，要根据初中生的实际，只要抓住问题的本质，确保“等效”，也就是说，这种思想方法的准则只有一条，那就是保持效果相等.在“等效”的基础上进行迁移，这样得到结论的方法直接、明了，大大降低了初中学生对物理知识的理解难度，对培养他们的思维能力和激发学习物理的兴趣有一定的作用.
自主练习
1.先在溢水杯中装满水（水面与溢水口齐平），水深为10cm，水的质量为5kg，再放入一块重3N的木块，溢出的水全部用小烧杯接住（如图7所示）.则水溢出后溢水杯底受到水的压强是Pa，小烧杯中水的重力等于N.（g取10N／kg）
2.一种电工工具由一个小灯泡L和一个定值电阻R并联而成，通过L、R的电流跟其两端电压的关系如图8所示.由图可得定值电阻R的阻值为Ω；当把这个工具接在电压为2V的电路两端，L、R并联的总电阻是Ω.
3.小刚同学在河里拾到一块精美的小石头，他想知道这块石头浸没在水中受到的浮力和石头的密度，于是他设计以下的实验方案.
（1）实验器材：小石头、细线、溢水杯、水、小烧杯、量筒.
（2）实验步骤：
A.在溢水杯中装满水；
B.用细线拴住小石头，把小石头浸没在溢水杯中，同时用小烧杯接住溢出的水；
C.用量筒测量的体积V；
D.计算小石头受到的浮力，F浮=.
（3）小刚完成该实验后从溢水杯中取出小石头直接放在已调好的天平上测出质量，求出了小石头的密度.你认为小刚这样做，测得的石头密度值与实际密度相比偏
（选填“大”或“小”）了，原因是.
自主练习答案
1.100032.102.5
一、控制变量法
在多个因素同时存在的物理实验中，先考察其中一个因素对研究问题的影响，而保持其他因素不变的实验方法叫控制变量法。控制变量法是最常用的实验方法之一，在对多个因素同时起作用的实验探究过程中，我们都要用到控制变量法。
例如，在著名的“欧姆定律”实验中。欧姆虽然事先知道：电压和电阻的变化都会影响到电流的变化。但如果电路中的电流发生了变化，到底是由电压变化引起的还是由电阻变化引起的呢？欧姆认为：如果能控制电压不变，那么电流的变化就是由电阻的变化引起的；如果能控制电阻不变，那么电流的变化就是由电压的变化引起的。他的实验思路是控制变量法应用于实验探究的一个典型范例。正因为欧姆选择了正确的实验方法，再加上他十年的不懈努力，才最终在电学方面做出了巨大的贡献，电阻的单位也用他的名字来命名。
又如，探究“降落伞在空中滞留的时间”“压力的作用效果与哪些因素有关”“影响电阻大小的因素”等实验都应用了控制变量法。
二、 等效替代法
在保证某种效果相同的前提下，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处理的方法叫做等效替代法。
等效替代法能将复杂的问题简单化，是物理学中常用的一种实验方法。在“曹冲称象”故事中，聪明的小曹冲就是利用了等效替代法，才解决了其他文武大臣都无法解决的难题，从而千古留芳。
又如，在现代电子技术中，在分析一些复杂的电路时，人们常常只关注整个电路（或电路中的某一部分）的输入、输出关系（即电流和电压的变化关系）。这样我们就可以用一个简单的电路来代替复杂的电路，使问题得到简化，这个简单电路就是复杂电路的“等效电路”。另外在研究“合力”“等效电阻”等实验中均应用了等效替代法。
三、类比法
在认识和研究一些比较抽象的物理概念和规律时，我们常将它与生活中熟悉且有共同特点的现象进行类比。这种化抽象为具体、化难为易的方法叫做类比法。
类比法对物理学的发展，对学生学习物理有着巨大的作用。例如，在研究“电流与电压的规律”实验中，我们先把“电流”和“水流”、“电压”和“水压”进行类比，然后根据“水流”和“水压”的特点提出种种猜想来研究“电流”和“电压”的规律，从而使问题得到解决。
在教学实践中我曾有利用“类比法”成功突破实验难点的一个案例，供大家参考：
内容：九年级上册第一章第三节《比热容》。
实验课题：比较不同物质的吸热能力。
实验现象：相同质量的水和沙吸收了相同的热量后，水的温度上升得少而沙的温度上升得多。
思考问题：水和沙相比哪种物质的吸热能力更强？
由于“吸热能力”这一物理现象比较抽象，同时学生受“温度高的物体吸收热量多”这种思维定势的影响，几乎所有学生都误认为是沙子的吸热能力更强。
为了突破这个难点，我把“两种物质的吸热能力（比热容）”与“两个人的喝酒能力（酒量）”进行了类比，并提出这样一个问题：“质量相同的两个人，都喝下了一瓶相同的啤酒。其中一人面不改色，体温上升得少；另一人面红耳赤，体温上升得多。请问：谁的喝酒能力更强（酒量更好）？”
学生们笑呵呵地回答：“面不改色，体温上升得少的人喝酒能力强。”当我再次问到：“在我们刚才的实验中，水和沙哪种物质的吸热能力更强”时，所有学生都答出了正确的答案：“水的吸热能力更强。”教学难点得到了突破，“比热容”这个复杂概念的教学也就迎刃面解了。
四、建模法
即将抽象的物理现象用简单易懂的具体模型来表示。
如卢瑟福提出用“原子核式结构模型”来表示“原子的结构”。物理学中用“磁感线”来表示“磁场的分布”规律，用“力的图示”来表示“力挫群雄的大小”、“方向”和“作用点”等，都用到了建模法。
五、转换法
即对一些看不见、摸不着的物理现象，或不易测量的物理量，把它转换成看得见、摸得着的现象或物理量，来间接认识或间接测量的实验方法。如根据“磁场对磁体有力的作用”来认识“磁场的规律”，利用“液体的热胀冷缩的”性质来“测量温度”等，都用到了转换法。
六、实验+推理法
如“牛顿第一定律”和“真空不能传声”两个实验用的都是这种方法。
七、其他方法
一、控制变量法
控制变量法是初中物理实验中常用的探索问题和分析解决问题的科学方法之一。所谓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他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，最后综合起来得出规律的方法。这种方法在整个初中物理实验中的应用比较普遍。例如在人教版实验教科书《物理》（八年级上册）第一章第一节关于探究声是怎样传播的实验中，就开始渗透控制变量的思想。因为固体、液体和气体都是传声的介质，我们逐一研究它们分别可以传声时，就必须控制其它两个因素。如果在进行该实验时就给予学生恰当点拨，提出：“把两张课桌紧紧地挨在一起，一个同学轻敲桌面，另一个同学把耳朵贴在另一张桌子上，听到的敲击声为什么就能认为是桌子传来而不是空气传来的？”引导学生去分析比较，就能使学生体验到控制变量的思想。在接着的探究影响音调、响度等因素的实验中，把控制变量的思想对学生给予简要的介绍，就会使学生逐步领悟到控制变量法的实质要领，为以后的探究实验做好方法上的准备。
在初中物理中，探究影响导体电阻大小的因素、电流跟电压电阻的关系、影响电热功率大小的因素、影响电磁铁磁性强弱的因素、影响滑动摩擦力大小的因素、决定压力作用效果的因素等实验，都运用了控制变量法。
二、等效替代法
等效替代法是指在研究某一个物理现象和规律中，因实验本身的特殊限制或因实验器材等限制，不可以或很难直接揭示物理本质，而采取与之相似或有共同特征的等效现象来替代的方法。这种方法若运用恰当，不仅能顺利得出结论，而且容易被学生接受和理解。例如，在探究平面镜成像规律的实验中，用玻璃板替代了平面镜，因两者在成像特征上有共同之处，容易使学生接受，而玻璃板又是透明的，能通过它观察到玻璃板后面的蜡烛，便于研究像的特点，揭示出规律。在学生亲历实验过程的基础上，教师应注重引导学生进行方法的总结，使他们在思维方式上受到启发，这样当他们以后遇到有关的实验设计时，就会自觉地加以运用。比如在学习伏安法测电阻之后，要求学生设计一个实验：在上述实验中缺少电压表或电流表，其他器材不变，另有一个已知阻值的定值电阻供选用，要求测出未知电阻，应该怎么办？学生此时就可以用等效替代的思想进行设计。
三、转换法
有的物理量不便于直接测量，有的物理现象不便于直接观察，通过转换为容易测量到与之相等或与之相关联的物理现象，从而获得结论的方法。譬如，在研究电热的功率与电阻关系的实验中，电流通过阻值不等的两根电阻丝产生的热量无法直接观测和比较，而我们通过转换为让煤油吸热，观察煤油温度变化情况，从而推导出哪个电阻放热多。教学时不妨设计一问：为什么研究电热的功率与电阻大小的关系时，还用到似乎与实验无关的煤油呢？引发学生的思考和讨论，在小结出该实验中煤油的作用的基础上，进而再问：该实验能否不用煤油而改用其他方式来观察电阻通电后的发热情况？这样促使学生思维得以发散，转换的思维方法得到训练，设计实验的能力也随着提高了。
关键词：中考试题；初中物理；研究方法
一、控制变量法
所谓控制变量法就是指一个物理量受到多个物理因素的影响和制约。那么在讨论这个物理量与其中某个因素的关系时，只让这个因素发生变化，需要先控制其他几个因素不变，确定相关物理量之间的关系，这种方法叫控制变量法。比如在“探究影响电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关”的实验活动中。学生猜想：①可能跟电流大小有关；②可能跟线圈匝数多少有关。要验证猜想①跟电流大小有关，只改变通过电磁铁线圈中电流的大小，要控制线圈的匝数不变；要验证猜想②可能跟线圈匝数多少有关，就应该只改变电磁铁线圈的匝数，而要控制通过电磁铁线圈电流大小不变。最后我们利用电磁铁吸引大头针的数量来分析判断出它们之间的关系。
初中物理涉及的实验主要有：
1.探究影响液体蒸发快慢的因素有哪些；
2.探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关；
3.探究压力的作用效果与哪些因素有关；
4.探究液体内部的压强与哪些因素有关；
5.探究液体浮力的大小与哪些因素有关；
6.探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关；
7.探究动能、重力势能大小与哪些因素有关；
8.探究物体温度升高（或降低）时，吸收（或放出）的热量与哪些因素有关；
9.探究研究通过导体的电流与导体两端的电压以及导体电阻的关系；
10.探究探究影响导体电阻大小的因素；
11.探究研究电流做功的多少跟哪些因素有关；
12.探究探究电流的热效应与哪些因素有关。
二、转换法
在物理学中对一些不易观察的物理现象或不易直接测量的物理量，通常用一些较直观、易观察的现象去认识，或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法。在初中物理概念、规律学习和实验中经常应用这种方法。比如说电流看不见、摸不着，不易研究它的大小，但是我们可以通过电流通过导体产生的三大效应（热效应、磁效应、化学效应）来研究它的存在及大小；磁场看不见、摸不着，我们可以通过观察放入其中的小磁针的偏转情况来判断磁场的存在；空气看不见、摸不着，我们可以根据空气流动所产生的作用效果来认识它。
三、类比法
从两类不同事物之间找出某些相同或相似的量的思维方法，为了把要表述的物理事物说得清楚明白，往往用具体的、易理解的、人们所熟知的事物来类比那些抽象的、不易理解的、陌生的事物。比如在物理教材中用水流来类比电流；用水压来类比电压；用抽水机类比电源；用速度概念类比机械功率及电功率概念等。
四、等效替代法
等效替代法简称“等效法”，所谓“等效法”就是在特定的某种意义上，在保证效果相同的前提下，将陌生的、复杂的、难处理的问题转换成熟悉的、容易的、易处理的一种方法。初中物理教材中，在二力的合成中用合力等效代替分力；研究串、并联电路中电阻关系时引入等效电阻的概念；在电路分析中可以把不易分析的复杂电路简化成较为简单的等效电路。
五、建立理想模型法
为了研究的需要，把物理实体或物理过程经过科学抽象转化为一定的模型，这种转化忽略了一些次要因素，突出主要因素，它使物理教学简单化、形象直观化，易于学生理解。如：磁场是客观存在的一种特殊物质，而“磁感线”并不存在，为了描述磁场而引入的“磁感线”是假想的物理模型；光是客观存在的，为了研究光的传播路径和方向而引入“光线”，也是“假想模型法”；用图示的方法表示力；电路图是实物电路的模型；“管涌”是连通器模型；杠杆模型；轮轴模型；斜面模型等等。
六、科学推理法
有些物理实验结论或规律单凭物理实验是无法完成的，它需要大量可靠事实为基础，以真实的实验为原形，通过大胆、科学、合理的推理得出结论，深刻地解释物理规律的本质，是物理学研究的一种重要的思想方法。例如在进行牛顿第一定律的实验时，根据把物体放在越光滑的平面上就运动的越远的知识，我们可以推理出：如果平面绝对光滑且不受其他摩擦阻力，物体将永远做匀速直线运动；在做真空是否能传声的实验时，当我们发现装置中空气越少，传出的声音就越小时，我们可以推理出：真空是不能传声的。
其实物理研究方法不仅仅是以上所谈，还有观察法、实验法、归纳法、累积法、微小放大法、比较法、比值法、图像法等等。
学生在进行科学探究、学习物理知识的过程中，逐渐拓宽视野，初步感受科学研究方法带来的思维灵感火花，能够从中领略物理学科的奥妙，从而感受“另类思维”给他们带来“柳暗花明又一村”的效果。
参考文献：
[1]陈兵.初中物理学习方法浅析[J].新课程，2010（12）.
[2]许万国.浅析初中物理学习方法[J].中国校外教育，2011（3）.
一、趣味课堂，从兴趣中引导思维
1.联系实际，从生活出发
很多物理思维都是从生活中的现象开始的，通过将现实与理论相结合，不但可以加强学生对于理论知识的理解，而且能在很大程度上引发他们的兴趣，对于学生的思维开发起到非常好的作用.
例如学习《光的直线传播》的时候，教师可以从生活中的很多现象出发，如影子、日食、月食的形成原因，引发学生困惑，留下疑惑，通过课堂学习之后，让学生运用课堂的知识进行解释与释疑.同时，也可以让学生试着发现生活中其它与光的直线传播有关的现象，举一反三，加强思维拓展.
2.化虚为实，巧用多媒体设备
随着教育设备的发展，如今的物理课堂早已不单单局限在一支粉笔一块黑板的教学时代了，许多的多媒体设备为物理学习提供生动的解释.作为教育工作者，笔者认为应该更好的将现代技术融入到教学教育中，帮助拓展学生的思维，更好的理解所学的知识.例如学习磁场的相关内容时，由于内容比较抽象，单靠教师的叙述很难使学生形成思维构图，此时可结合多媒体设备，给学生展示磁场的相关内容，化抽象为具体，更好的帮助学生理解和掌握该内容.
二、躬亲实践，从实验中拓展思维
物理是一门以实验为基础的学科，许多的理论知识都是在实验的基础上总结出来的，在初中物理的学习过程中，教师可以让学生亲自动手进行实验，通过实验来发现和验证理论知识，并且可以在掌握了理论知识的基础上，通过一些变形题来拓展学生思维.下面就以测量物质的密度为例进行一些讨论.
（1）基础实验.测量石头的密度，利用天平与量筒分别测量出石头的质量与体积，从而利用密度公式计算出石头的密度.通过实验，使学生复习了天平的使用操作，掌握了量筒的使用方法，并能正确的测量物质的密度.
（2）实验拓展与变形.在上述测量物质的密度的实验中，若只给出天平或者量筒其中一样，那么应该如何测出物质的密度呢？
思考讨论.首先让学生进行一段时间的独立思考，之后再与周围的同学讨论，交换意见，让他们了解自己的长处与不足，整合思维，得出最后的结论，同时老师可以给予一定的提示，开发思维.
课堂释疑.教师提示学生可以通过等量替代法（等体积替代法，等质量代替法，悬浮法）、观察比较法等进行密度的测量.可以举一个例子进行详细解答，例如介绍一下等体积替代法，然后让学生再试着用上述提示的其它方法来进行实验，观察掌握情况.
通过实验的变形，培养学生的创造性思维，让学生的思维不仅仅停留在常规的基础实验上，而是能面对更灵活多变的情况.
三、寓教于乐，从独立中培养思维
传统的初中物理的学习，往往以教师教课、学生听课为主，学生处在被动学习的情况下，这样的学习方式对于学生思维的培养非常不利，学生的思维往往局限在教师的思维中，很难有所突破.
因此，要使得学生的思维有进一步的发展，课堂教学的主体必须交还给学生，让他们形成一个独立思考的学习方式，从独立中培养思维.当然，学生的学习能力有限，单靠自己的力量在学习过程中必定会遇到很多的问题，这时教师在其中充当一个引导与协助的角色，对学生的学习起到一个中间力量的作用.
例如学习杠杆原理时，可以让同学分组进行实验，通过自己动手了解不同情况下杠杆受力情况，从而验证杠杆原理和区分省力及费力杠杆.同时，教师可以在课堂上观察学生的实验情况，给予指导.课堂结束时，可以请学生总结该堂的知识，然后再进行适当补充.若只直接由教师进行实验的演示或者直接记忆实验结果，便只以应试做题为目的，缺少自己思考动手的环节，违背了物理学习对于思维培养的初衷.
此外，课堂的学习毕竟十分有限，物理来源于生活，寓理论于实践，课外物理教学的发展对于激发学生的物理学习兴趣、开发思维有着非常好的效果.教师可以带领学生参加一些课外的物理科技活动，让学生自主思考，在玩中学，学中玩，寓教于乐，在蓝天大地下拓展学生的思维与眼界.
一、累积法（或叫测多算少法）
用一般的刻度尺是不能直接测量出一些尺寸很小的物体的长度或厚度的，但如果把很多这样相同尺寸的物体累积起来，用刻度尺就能够测量出累积起来后的总量，再用总量除以累积的个数，就能够得到每一个物体原来的长度或厚度.
例1 某同学用最小刻度是毫米的刻度尺测量物理课本一张纸的厚度，请您帮他设计一个实验，写出实验步骤.
解析： 一张纸的厚度很小，直接用毫米刻度尺无法测量出，因此必须采用“累积法”.
实验步骤：（1） 取物理课本第1到第160页，用力压紧（排除纸张间的空隙）.
（2） 用毫米刻度尺量出总厚度.
（3） 用测量的总厚度除以纸的张数80（注意，一张纸有两页），就可以得到一张纸的厚度.
例2 有甲、乙两种细铜丝，甲的直径已知为a，乙的直径未知，请不用刻度尺只借助身边的学习用品测出乙的直径.
解析： 细铜丝的直径较小，且没有刻度尺测量，这时应该想到采用等量代换，让两种铜丝在铅笔上缠绕相同的长度，分别数出圈数再计算即可.
具体方法：用两种铜丝分别在两支相同的铅笔上紧密（不留空隙）排绕（互相不重叠）若干圈，使它们在铅笔上的长度相等.分别数出缠绕的圈数，设甲为m，乙为n，则乙的直径为a(m/n).
二、替代法
用替代法可以比较方便地测量出一些曲线的长度.常用的替代法有用棉线的“化曲为直法”和用轮子或硬币的“轮滚法”.
例3 利用中国地图测量出南京到北京铁路线的实际长度.
解析： 由于铁路线是弯曲的，是不规则的曲线，较难用刻度尺直接进行准确的测量，应用等效替代法进行测量.
方法1：用棉线采用化曲为直法.用一条弹性不大的棉线重叠在中国地图南京到北京的铁路曲线上，在两端点处做上记号，然后将棉线拉直，用刻度尺量出两标记间的长度，再除以地图上标记的比例，即可求得南京到北京的铁路线的实际长度.
方法2：用硬币采用轮滚法.先将硬币顺直线滚一周，用刻度尺测量出其滚动的起点和终点间的长度，即为硬币的周长.再用该硬币沿中国地图上的南京到北京的铁路线滚过，记下滚过的圈数，则铁路线的长度=硬币的周长×滚过的圈数，最后再除以地图上标记的比例，即可求得南京到北京的铁路线的实际长度.
例4?摇请只用一把量程为10 m的刻度尺较准确且较方便地测出从你家门口到学校门口的距离.
解析： 家门口到学校门口的距离较长，用所给刻度尺无法直接测量，可考虑采用“轮滚法”或“步测法”.
方法1：轮滚法.先测出自行车前轮的周长，再数出从家门口到学校门口前轮滚过的圈数，则总距离=前轮的周长×滚过的圈数.
方法2：步测法.先测出该同学正常步行20步的距离，算出一步的长度，再数出从家门口到学校门口共步行的步数，则总距离=一步的长度×步数.
三、等值平移法
