中考物理学习方法(3)比较法

中考物理学习方法(3)比较法

湖北 谭建华 http://

［方法概述］

《物理课程标准》要求，在突出科学探究内容的同时，重视研究方法的指导，使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，初步领悟到科学研究方法的真谛。因此，考查研究物理问题的方法，成为当前和今后中考的热点。在物理学中，有许多的研究方法供我们选用。如控制变量法、模型法、等效法、替代法等。在解决物理问题时，如能恰当运用科学方法进行分析，确实能起到提高解题速度与准确率的良好效果。更为重要的是，通过这些方法的运用，使学生对如何应用这些科学方法去分析、解决问题作了有益的尝试，这就为学生灵活应用这一科学方法解决问题提供了保证。本专题里单就比较法作一介绍。

方法特点：比较法是物理学研究中一种常用的思维方法。其实质就是通过观察、分析，辨析物理现象、概念、规律的同中之异，异中之同，以把握其本质属性。它是认识事物的一种基本方法。比较的过程就是使人在思想上确定事物（现象）之间异同关系的思维过程。由于比较法很适合于初中生学习物理知识，所以教材中很多概念，如速度、惯性、比热、密度、压强等等，都是用比较法引出的，在研究某些物理量间的关系时，也常用到比较法。

［典例精析］

例1 有一个体积是40cm3的钢球，它的质量是316g，这个铜球是空心的还是实心的？ 解析：可以求出这个球的密度，把它与铜的密度进行比较，如果相等是实心的，如果我们的计算结果是小于铜的密度，那么是空心的。我们先假设它是实心的，计算一下它的质量应当是多大，把计算出的值与球的实际质量进行比较，如果大于球的实际质量，那么原球是空心的。根据给出的铜球的质量，计算一下它的体积是多少，如果小于已知球的体积，那么是空心的。由此可以看出，我们可以采用比较法，即密度比较法、质量比较法、体积比较法来判断这个球是空心还是实心。

解法一：密度比较法

m316g?球?球??7.9g/cm3?8.9g/cm3 3V球40cm因?球??铜，所以球为空心。

解法二：质量比较法

m铜??铜V球?8.9g/cm3?40cm3?356g?316g 因m铜?m球，所以铜球为空心。

解法三：体积比较法

m316g33V铜?球??35.5cm?40cm

?铜8.9g/cm3因V铜?V球，所以铜球是空心的。

例2 小玲，小红和小丽在操场上玩荡秋千，如图1所示，小丽把小玲、小红分别轻轻推了一下，细心的小丽发现，她俩往返摆动一次的时间几乎一样，那么，秋千往返摆动一次的时间与哪些因素有关呢？三人对此问题进行研究，提出了以下猜想：

①猜想1：秋千往返摆动一次所用的时间可能与人的质量有关； ②猜想2：秋千往返摆动一次所用的时间可能与秋千的绳长有关；

③猜想3：秋千往返摆动一次所用的时间可能与秋千摆动时离开中心线的最大距离有关。

为了验证上述猜想，她们来到实验室，找来刻度尺、秒表、细线、小球，依照物理学习中的科学方法，按右图进行实验，得到下表中的数据。 实验序号 1 2 3 4 5 小球质量m/g 20 20 20 30 30 从O点到小球中心的距离l/m 0.8 1.0 1.2 1.0 1.0 小球摆动距中心线最大距离s/m 0.10 0.14 0.10 0.14 0.10 小球往返摆动10次所用时间t/s 18.0 20.0 22.0 20.0 20.0 小球往返摆动1次所用时间t0/s 1.80 2.00 2.20 2.00 2.00 请你通过分析回答下列问题： （1）为验证猜想1，应选用序号为 两组实验进行对比分析； （2）为验证猜想2，应选用序号为 两组实验进行对比分析； （3）为验证猜想3，应选用序号为 两组实验进行对比分析； （4）实验结论：小球往返摆动一次所用的时间与 有关，与 无关。

解析：在科学探究过程中对采集数据进行比较、分析和处理；并注意区分主要因素、次要因素和无关因素；并进行简单的因果推理，即可归纳出科学规律。

答案：（1）2与4；（2）1与3；（3）4与5；（4）从O点到小球中心的距离，小球质量和小球摆动距中心线的最大距离。

例3 在探究“滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关”的过程中，一些同学作出了以下猜想： 猜想A：滑动摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关； 猜想B：滑动摩擦力的大小可能与接触面间的压力大小有关；

猜想C：滑动摩擦力的大小可能与产生摩擦力的两物体间接触面积的大小有关。 为了检验上述有关猜想是否正确，某同学选用了一块底面与各个侧面粗糙程度均相同的长方体木块，并设计了以下实验方案：

步骤1：把长方体木块平放在水平的长木板上，用弹簧测力计水平拉木块沿直线匀速滑动，读出这时弹簧测力计的读数（如图2甲）；

步骤2：在长方体木块上放上砝码（如图2乙），用弹簧测力计水平拉木块，使砝码与木块一起沿直线匀速运动，比较“步骤2”与“步骤1”中弹簧测力计读数的大小；

步骤3：在水平长木板上铺上一层棉布，把木块平放在棉布上（不加砝码），用弹簧测力计水平拉木块沿直线匀速滑动（如图2丙），比较“步骤3”与“步骤1”中弹簧测力计读数的大小。

（1）当用弹簧测力计水平拉木块沿直线匀速滑动时，滑动摩擦力的大小就等于弹簧测力计的读数。为什么？

（2）“步骤2”的设计目的，是为了检验上述猜想（A、B、C）中哪一个的正确与否（ ） （3）为了检验“猜想C”是否正确，可在上述实验基础上再增加一个步骤，写出你所设计的这一实验步骤。

（4）在“步骤2”中，若木块上方砝码的重为0.5N，当用弹簧测力计水平拉木块沿直线匀速滑动时，则砝码与木块间摩擦力的大小（ ）

A. 大于0.5N B. 大于零且小于0.5N C. 等于0.5N D. 等于零

解析：这是一道探究性实验题，可以考查学生观察、思维、分析能力，了解学生能否巩固和深化所学物理知识；同时也是研究方法问题，在运用控制变量法的同时，也集中体现了比较法的研究功能。

答案：（1）由于用弹簧测力计水平拉木块沿直线匀速滑动时，弹簧测力计对木块的拉力与木块受到的滑动摩擦力是一对平衡力，所以滑动摩擦力的大小就等于弹簧测力计的读数；

（2）“步骤2”的设计目的，是为了检验猜想B的正确与否；

（3）步骤4：我们可以把长方体木块侧放或竖放在水平的长木板上，用弹簧测力计水平拉木块沿直线匀速滑动，比较“步骤4”与“步骤1”中弹簧测力计读数的大小；

（4）砝码与木块间摩擦力的大小为零。

例4 如图3所示为汽油机工作时各冲程的示意图，其中表示做功冲程的是（ ）

解析：通过比较活塞的上、下运动情况以及两阀门的开闭情况，来区分四个冲程的不同点：若有一气阀打开，则该冲程为吸气冲程或排气冲程，对于这两个冲程的进一步区分，要观察活塞的运动方向，若活塞向上运动，则为排气冲程；若活塞向下运动则为吸气冲程。若两个气阀均关闭，活塞向上运动则为压缩冲程，活塞向下运动，则为做功冲程。据以上分析可知，D表示做功冲程。

答案：D。