理想实验

物理学习中常用的方法

1.转换法：

对于一些看不见、摸不着的物质或物理问题我们往往要抛开事物本身，通过

观察和研究它们在自然界中表现出来的外显特性、现象或产生的效应等去认识事

物的方法，在物理学上称作转换法。它是帮助我们认识抽象物理现象的一种常用

的科学方法．如：我们在认识和研究“分子在永不停息地做无规则运动”理论时，

由于分子是微观的，不能直接用肉眼看到，因此，我们可以通过能直接观察或感

觉到的扩散现象去认识和理解它；电流看不见、摸不着，我们可以通过各种电流

的效应来判断它在存在；磁场看不见摸不着，我们可以通过小磁针指向或偏转以

及与其它一些磁场的效应来判断它的存在；同理，在研究物体是否带电，我们也

不能直接看到物体是否带电，但我们可以通过观察验电器上锡箔片的开合来判断

物体是否带电；在研究空气的存在和大气压强时，我们可以通过感觉空气的流动

及现实生活中对大气压强的各种应用来证明空气和大气压强的存在。

随便说一下，很多仪器的制造也利用了转换法。如将看不见、摸不着的温度

转换成液柱的升降制成了温度计。将看不见、摸不着的液体压强转换成两液面的

高度差制成了压强计等。

2.类比法：

类比法是指由一类事物所具有的属性，可以推出与其类似事物也具有这种属

性的思考和处理问题的方法．认识和研究物理现象、概念和规律时，将它与生活

中熟悉且有共同特点的现象进行灵活、合理的类比，将有助于学生的理解。如在

认识电流、电压的概念、研究电源的作用和影响电阻大小的因素等概念或规律时，

与水流水压模拟实验、抽水机的作用和水渠对水流的影响等物理现象进行类比，

会使学生理解和掌握这些抽象的物理概念或规律产生其他方法无法替代的作用。

3.理想化法：

理想化法是指根据所研究问题（一般都十分复杂，涉及诸多因素）的需要和

具体情况，确定研究对象的主要因素和次要因素，保留主要因素，忽略次要因素，

排除无关干扰，从而简明扼要地揭示事物的本质。理想化法是一种科学抽象，是

研究物理学的重要方法。理想化方法包括理想实验法和理想模型法。

1、理想实验：

理想实验又叫做假想实验或思想上的实验，它是人们在思想中塑造的一种理

想实验，是逻辑推理的一种特殊形式，在实际中并不能进行。理想实验在物理学

的理论研究中有重要的作用。伽里略论证惯性定律所设想的实验——在无磨擦情

况下，从斜槽滚下的小球将以恒定的速度在无限长的水平面上永远不停地运动下

去，就是物理学史上著名的理想实验。再如将一只闹钟放在密封的玻璃罩内，当

罩内空气被抽走时，钟声变小，由此推理出：真空不能传声。显然上述实验是人

们在思维中进行的理想过程，与实际实验相比，理想实验能更大程度地突出实验

中的主要因素，忽略次要因素，得出更本质的结论。

2.理想模型：

理想模型可分为对象模型、条件模型和过程模型三类。

①对象模型：

用来代替研究对象实体的理想化模型叫做对象模型。如视为点光源较小发光

体，表示光的直线传播的光线，描述磁场的磁感线，描述力的图示、示意图等都

属于对象模型。另外，推导液体压强公式时选取的“液柱”、分析连通器原理和托

里拆利实验原理使取的“液片”也属于对象模型。

②条件模型：把研究对象所处的外部条件理想化建立的模型叫做条件模型。

如光滑表面、轻杆、轻绳、均匀介质都属于条件模型。电学实验中把电压表变成

内阻是无穷大的理想电压表，电流表变成内阻等于0的理想电流表等也属于条件

模型。

③过程模型：实际的物理过程都是诸多因素作用的结果，忽略次要因素的作

用，只考虑主要因素引起的变化过程叫做过程模型.例如：在空气中自由下落

的物体，空气阻力的作用与重力相比较忽略不计时，可抽象为自由落体运动，另

外匀速直线运动也属于过程模型。

4.等效替代法：

在物理学中，我们研究某物体或物理现象的作用效果时，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。这种研究问

题的方法给问题的阐释或解答带来极大方便，我们称这种研究问题的方法为等效

替代法．如用合力替代各个分力，用总电阻替代串联、并联的部分电阻，用浮力

替代液体对物体的各个方向的压力等。

5.控制变量法：

自然界发生的各种现象，往往是错综复杂的。决定某一个现象的产生和变化

的因素常常也很多。为了弄清事物变化的原因和规律，必须设法把其中的一个或

几个因素用人为的方法控制起来，使它保持不变，然后来比较、研究其他两个变

量之间的关系，这种研究问题的科学方法就是控制变量法。很多物理实验都用到

了这种方法。如通过导体的电流I受导体的电阻R和它两端电压U的影响，在

研究电流I与电阻R的关系时，需要保持电压U不变；在研究电流I与电压U

的关系时，需要保持电阻R不变。

6.归纳推理，又称归纳法：

从一般性较小的前提出发，推出一般性较大的结论的推理方法叫归纳法。在

科学研究中，归纳法发挥着重要的作用，许多物理概念、定律及规律的获得都是

借助了归纳法的力量，由实验（演示实验或学生实验）归纳获得的。因而归纳法

的教学是中学教学中的一个重要方面。

以上是初中物理教学中常用的几种研究方法。在指导学生研究物理现象、概

念和规律时，潜移默化地渗透科学研究方法，长此以往不但加深对物理现象、概

念或规律的认识和理解，而且培养学生了科学思维习惯，提高了科学素养。对学

生今后的发展终身受益。