理想實驗

物理學習中常用的方法

1.轉換法：

對于一些看不見、摸不著的物質或物理問題我們往往要拋開事物本身，通過

觀察和研究它們在自然界中表現出來的外顯特性、現象或產生的效應等去認識事

物的方法，在物理學上稱作轉換法。它是幫助我們認識抽象物理現象的一種常用

的科學方法．如：我們在認識和研究“分子在永不停息地做無規則運動”理論時，

由于分子是微觀的，不能直接用肉眼看到，因此，我們可以通過能直接觀察或感

覺到的擴散現象去認識和理解它；電流看不見、摸不著，我們可以通過各種電流

的效應來判斷它在存在；磁場看不見摸不著，我們可以通過小磁針指向或偏轉以

及與其它一些磁場的效應來判斷它的存在；同理，在研究物體是否帶電，我們也

不能直接看到物體是否帶電，但我們可以通過觀察驗電器上錫箔片的開合來判斷

物體是否帶電；在研究空氣的存在和大氣壓強時，我們可以通過感覺空氣的流動

及現實生活中對大氣壓強的各種應用來證明空氣和大氣壓強的存在。

隨便說一下，很多儀器的制造也利用了轉換法。如將看不見、摸不著的溫度

轉換成液柱的升降制成了溫度計。將看不見、摸不著的液體壓強轉換成兩液面的

高度差制成了壓強計等。

2.類比法：

類比法是指由一類事物所具有的屬性，可以推出與其類似事物也具有這種屬

性的思考和處理問題的方法．認識和研究物理現象、概念和規律時，將它與生活

中熟悉且有共同特點的現象進行靈活、合理的類比，將有助于學生的理解。如在

認識電流、電壓的概念、研究電源的作用和影響電阻大小的因素等概念或規律時，

與水流水壓模擬實驗、抽水機的作用和水渠對水流的影響等物理現象進行類比，

會使學生理解和掌握這些抽象的物理概念或規律產生其他方法無法替代的作用。

3.理想化法：

理想化法是指根據所研究問題（一般都十分復雜，涉及諸多因素）的需要和

具體情況，確定研究對象的主要因素和次要因素，保留主要因素，忽略次要因素，

排除無關干擾，從而簡明扼要地揭示事物的本質。理想化法是一種科學抽象，是

研究物理學的重要方法。理想化方法包括理想實驗法和理想模型法。

1、理想實驗：

理想實驗又叫做假想實驗或思想上的實驗，它是人們在思想中塑造的一種理

想實驗，是邏輯推理的一種特殊形式，在實際中并不能進行。理想實驗在物理學

的理論研究中有重要的作用。伽里略論證慣性定律所設想的實驗——在無磨擦情

況下，從斜槽滾下的小球將以恒定的速度在無限長的水平面上永遠不停地運動下

去，就是物理學史上著名的理想實驗。再如將一只鬧鐘放在密封的玻璃罩內，當

罩內空氣被抽走時，鐘聲變小，由此推理出：真空不能傳聲。顯然上述實驗是人

們在思維中進行的理想過程，與實際實驗相比，理想實驗能更大程度地突出實驗

中的主要因素，忽略次要因素，得出更本質的結論。

2.理想模型：

理想模型可分為對象模型、條件模型和過程模型三類。

①對象模型：

用來代替研究對象實體的理想化模型叫做對象模型。如視為點光源較小發光

體，表示光的直線傳播的光線，描述磁場的磁感線，描述力的圖示、示意圖等都

屬于對象模型。另外，推導液體壓強公式時選取的“液柱”、分析連通器原理和托

里拆利實驗原理使取的“液片”也屬于對象模型。

②條件模型：把研究對象所處的外部條件理想化建立的模型叫做條件模型。

如光滑表面、輕桿、輕繩、均勻介質都屬于條件模型。電學實驗中把電壓表變成

內阻是無窮大的理想電壓表，電流表變成內阻等于0的理想電流表等也屬于條件

模型。

③過程模型：實際的物理過程都是諸多因素作用的結果，忽略次要因素的作

用，只考慮主要因素引起的變化過程叫做過程模型.例如：在空氣中自由下落

的物體，空氣阻力的作用與重力相比較忽略不計時，可抽象為自由落體運動，另

外勻速直線運動也屬于過程模型。

4.等效替代法：

在物理學中，我們研究某物體或物理現象的作用效果時，有時為了使問題簡

化，常用一個物理量來代替其他所有物理量，但不會改變物理效果。這種研究問

題的方法給問題的闡釋或解答帶來極大方便，我們稱這種研究問題的方法為等效

替代法．如用合力替代各個分力，用總電阻替代串聯、并聯的部分電阻，用浮力

替代液體對物體的各個方向的壓力等。

5.控制變量法：

自然界發生的各種現象，往往是錯綜復雜的。決定某一個現象的產生和變化

的因素常常也很多。為了弄清事物變化的原因和規律，必須設法把其中的一個或

幾個因素用人為的方法控制起來，使它保持不變，然后來比較、研究其他兩個變

量之間的關系，這種研究問題的科學方法就是控制變量法。很多物理實驗都用到

了這種方法。如通過導體的電流I受導體的電阻R和它兩端電壓U的影響，在

研究電流I與電阻R的關系時，需要保持電壓U不變；在研究電流I與電壓U

的關系時，需要保持電阻R不變。

6.歸納推理，又稱歸納法：

從一般性較小的前提出發，推出一般性較大的結論的推理方法叫歸納法。在

科學研究中，歸納法發揮著重要的作用，許多物理概念、定律及規律的獲得都是

借助了歸納法的力量，由實驗（演示實驗或學生實驗）歸納獲得的。因而歸納法

的教學是中學教學中的一個重要方面。

以上是初中物理教學中常用的幾種研究方法。在指導學生研究物理現象、概

念和規律時，潛移默化地滲透科學研究方法，長此以往不但加深對物理現象、概

念或規律的認識和理解，而且培養學生了科學思維習慣，提高了科學素養。對學

生今后的發展終身受益。