1 控制變量法:這個(gè)應(yīng)該是最常見的實(shí)驗(yàn)方法。
例如,在“探究壓強(qiáng)與哪些因素有關(guān)”、“探究電流與電阻的關(guān)系”、“研究弦樂器的音調(diào)與弦的松緊、長短和粗細(xì)的關(guān)系”等實(shí)驗(yàn)中都用到了該實(shí)驗(yàn)方法。
2 類比法:例如,在學(xué)習(xí)電流時(shí),為了更好地理解,與生活中熟悉的水流作類比。
實(shí)驗(yàn)+推理法:有些理論只有在理想空間里才能通過實(shí)驗(yàn)得出,此時(shí),我們可以在現(xiàn)實(shí)條件實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出來這些理論。
例如,在初二我們學(xué)過牛頓第一定律:一切物體在沒有受到力的作用時(shí),總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。我們知道,物體在運(yùn)動(dòng)過程中必定會(huì)受到阻力作用,但是我們通過多次實(shí)驗(yàn),可以推出這一結(jié)論。
3 描述法:例如,在生活中是不存在光線的,我們?yōu)榱烁玫貙W(xué)習(xí)光,才引進(jìn)了“光線”這一詞。
4 轉(zhuǎn)換法:例如,我們?cè)趯W(xué)習(xí)“聲音是振動(dòng)產(chǎn)生的”這一知識(shí)時(shí),我們把音叉的微小振動(dòng)轉(zhuǎn)換為乒乓球的擺動(dòng)。使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更為明顯。
5 模型法:我們?cè)趯W(xué)習(xí)原子結(jié)構(gòu)時(shí),為了更好地認(rèn)識(shí)原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu),用太陽系模型代表原子結(jié)構(gòu)。
擴(kuò)展資料:
物理實(shí)驗(yàn)是初高中階段物理課程中包含的相關(guān)實(shí)驗(yàn),包括電學(xué)實(shí)驗(yàn)、力學(xué)實(shí)驗(yàn)、熱學(xué)實(shí)驗(yàn)、光學(xué)實(shí)驗(yàn)等等,常用于驗(yàn)證物理學(xué)科的定理定律。
實(shí)驗(yàn)物理是相對(duì)于理論物理而言,理論物理是從理論上探索自然界未知的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、相互作用和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律的學(xué)科。
理論物理的研究領(lǐng)域涉及粒子物理與原子核物理、統(tǒng)計(jì)物理、凝聚態(tài)物理、宇宙學(xué)等,幾乎包括物理學(xué)所有分支的基本理論問題。而實(shí)驗(yàn)物理主要是從實(shí)驗(yàn)上來探索物質(zhì)世界和自然規(guī)律。
實(shí)驗(yàn)室使用守則
1、為保護(hù)實(shí)驗(yàn)儀器和保持環(huán)境衛(wèi)生,學(xué)生必須脫鞋進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。
2、實(shí)驗(yàn)室是全校師生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研活動(dòng)的場(chǎng)所,學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后要保持肅靜,遵守紀(jì)律。
3、做實(shí)驗(yàn)前,認(rèn)真聽教師講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、步驟、儀器的性能操作、方法和注意事項(xiàng),認(rèn)真檢查所需儀器設(shè)備是否完好齊全,如有缺損要及時(shí)向教師報(bào)告。
4、實(shí)驗(yàn)時(shí)要遵守操作規(guī)程,按照實(shí)驗(yàn)步驟認(rèn)真操作。
5、實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意安全,防止意外發(fā)生。
6、愛護(hù)實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備。
7、實(shí)驗(yàn)完畢要認(rèn)真清理儀器設(shè)備,關(guān)閉水源電源。
性質(zhì)
1.真理性:物理學(xué)的理論和實(shí)驗(yàn)揭示了自然界的奧秘,反映出物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的客觀規(guī)律。
2.和諧統(tǒng)一性:神秘的太空中天體的運(yùn)動(dòng),在開普勒三定律的描繪下,顯出多么的和諧有序。物理學(xué)上的幾次大統(tǒng)一,也顯示出美的感覺。牛頓用三大定律和萬有引力定律把天上和地上所有宏觀物體統(tǒng)一了。
麥克斯韋電磁理論的建立,又使電和磁實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一。愛因斯坦質(zhì)能方程又把質(zhì)量和能量建立了統(tǒng)一。光的波粒二象性理論把粒子性、波動(dòng)性實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一。愛因斯坦的相對(duì)論又把時(shí)間、空間統(tǒng)一了。
3.簡(jiǎn)潔性:物理規(guī)律的數(shù)學(xué)語言,體現(xiàn)了物理的簡(jiǎn)潔明快性。如:牛頓第二定律,愛因斯坦的質(zhì)能方程,法拉第電磁感應(yīng)定律。
4.對(duì)稱性:對(duì)稱一般指物體形狀的對(duì)稱性,深層次的對(duì)稱表現(xiàn)為事物發(fā)展變化或客觀規(guī)律的對(duì)稱性。如:物理學(xué)中各種晶體的空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)具有高度的對(duì)稱性。豎直上拋運(yùn)動(dòng)、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)、波動(dòng)鏡像對(duì)稱、磁電對(duì)稱、作用力與反作用力對(duì)稱、正粒子和反粒子、正物質(zhì)和反物質(zhì)、正電和負(fù)電等。
5.預(yù)測(cè)性:正確的物理理論,不僅能解釋當(dāng)時(shí)已發(fā)現(xiàn)的物理現(xiàn)象,更能預(yù)測(cè)當(dāng)時(shí)無法探測(cè)到的物理現(xiàn)象。例如麥克斯韋電磁理論預(yù)測(cè)電磁波存在,盧瑟福預(yù)言中子的存在,菲涅爾的衍射理論預(yù)言圓盤衍射中央有泊松亮斑,狄拉克預(yù)言電子的存在。
6.精巧性:物理實(shí)驗(yàn)具有精巧性,設(shè)計(jì)方法的巧妙,使得物理現(xiàn)象更加明顯。
參考資料:搜狗百科——物理實(shí)驗(yàn)
物理方法既是科學(xué)家研究問題的方法,也是學(xué)生在學(xué)習(xí)物理中常用的方法,新課標(biāo)也要求學(xué)生掌握一些探究問題的物理方法。
常見的物理方法
模型法 即將抽象的物理現(xiàn)象用簡(jiǎn)單易懂的具體模型表示。如用太陽系模型代表原子結(jié)構(gòu),用簡(jiǎn)單的線條代表杠桿等。
疊加法 物理學(xué)中常常把微小的、不易測(cè)量的同一物理量疊加起來,測(cè)量后求平均值的方法俗稱“疊加法”如用厘米刻度尺一張紙的厚度、銅絲的直徑等。
控制變量法 自然界發(fā)生的各種現(xiàn)象,往往是錯(cuò)綜復(fù)雜的。決定某一個(gè)現(xiàn)象的產(chǎn)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(guī)律,必須設(shè)法把其中的一個(gè)或幾個(gè)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(gè)變量之間的關(guān)系,這種研究問題的科學(xué)方法就是“控制變量法”。初中物理實(shí)驗(yàn)大多都用到了這種方法,如通過導(dǎo)體的電流I受到導(dǎo)體電阻R和它兩端電壓U的影響,在研究電流I與電阻R的關(guān)系時(shí),需要保持電壓U不變;在研究電流I與電壓U的關(guān)系時(shí),需要保持電阻R不變。
實(shí)驗(yàn)+推理法 有一些物理現(xiàn)象,由于受實(shí)驗(yàn)條件所限,無法直接驗(yàn)證,需要我們先進(jìn)行實(shí)驗(yàn),再進(jìn)行合理推理得出正確結(jié)論,這也是一種常用的科學(xué)方法。如將一只鬧鐘放在密封的玻璃罩內(nèi),當(dāng)罩內(nèi)空氣被抽走時(shí),鐘聲變小,由此推理出:真空不能傳聲;再如牛頓第一定律推導(dǎo)
轉(zhuǎn)換法 一些看不見,摸不著的物理現(xiàn)象,不好直接認(rèn)識(shí)它,我們常根據(jù)它們表現(xiàn)出來的看的見、摸的著的現(xiàn)象來間接認(rèn)識(shí)它們。如根據(jù)電流的熱效應(yīng)來認(rèn)識(shí)電流大小,根據(jù)磁場(chǎng)對(duì)磁體有力的作用來認(rèn)識(shí)磁場(chǎng)等。
等效法 在研究物理問題時(shí),有時(shí)為了使問題簡(jiǎn)化,常用一個(gè)物理量來代替其他所有物理量,但不會(huì)改變物理效果。如用合力替代各個(gè)分力,用總電阻替代各部分電阻,浮力替代液體對(duì)物體的各個(gè)壓力等。
描述法 為了研究問題的方便,我們常用線條等手段來描述各種看不見的現(xiàn)象。如用光線來描述光,用磁感線來描述磁場(chǎng),用力的圖示描述力等。
類比法 在認(rèn)識(shí)一些物理概念時(shí),我們常將它與生活中熟悉且有共同特點(diǎn)的現(xiàn)象進(jìn)行類比,以幫助我們理解它。如認(rèn)識(shí)電流大小時(shí),用水流進(jìn)行類比。認(rèn)識(shí)電壓時(shí),用水壓進(jìn)行類比。
一、比較法將待測(cè)物理量與選做標(biāo)準(zhǔn)單位的物理量進(jìn)行比較的方法叫比較法。
如測(cè)量物體長度,用天平稱量質(zhì)量,用電橋測(cè)電阻等。有時(shí)光有標(biāo)準(zhǔn)量具還不夠,還需要配置比較系統(tǒng),使被測(cè)量量與標(biāo)準(zhǔn)量實(shí)現(xiàn)比較。
如:測(cè)量金屬在某溫度下的比熱容。因?yàn)榻饘俚谋葻崛蓦S溫度的升高而變大,可以找一個(gè)在該溫度下比熱容的金屬材料,用比較法測(cè),把兩者做成形狀相同的樣品,加熱到一定溫度讓其自然冷卻,作降溫曲線(T-t曲線)由牛頓冷卻定律即可得解。
比較法是物理實(shí)驗(yàn)中最普通、最基本的實(shí)驗(yàn)方法,也是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。二、替代法用已知的標(biāo)準(zhǔn)量去代替未知的待測(cè)量,以保持狀態(tài)和效果相同,從而推出待測(cè)量的方法叫替代法。
如用合力替代各個(gè)分力,用總電阻替代各部分電阻,浮力替代液體對(duì)物體的各個(gè)壓力等。三、累積法又稱疊加法。
將微小量累積后測(cè)量求平均的方法,能減小相對(duì)誤差。實(shí)驗(yàn)中也經(jīng)常涉及這一方法。
如在《用單擺測(cè)定重力加速度》實(shí)驗(yàn)中,需要測(cè)定單擺周期,用秒表測(cè)一次全振動(dòng)的時(shí)間誤差很大,于是采用測(cè)定30-50次全振動(dòng)的時(shí)間T,從而求出單擺的周期T=t/n(n為全振動(dòng)次數(shù))。四、控制法在中學(xué)許多物理實(shí)驗(yàn)中,往往存在著多種變化的因素,為了研究它們之間的關(guān)系可以先控制一些量不變,依次研究某一個(gè)因素的影響。
如通過導(dǎo)體的電流I受到導(dǎo)體電阻R和它兩端電壓U的影響,在研究電流I與電阻R的關(guān)系時(shí),需要保持電壓U不變;在研究電流I與電壓U的關(guān)系時(shí),需要保持電阻R不變。五、留跡法有些物理現(xiàn)象瞬間即逝,如運(yùn)動(dòng)物體所處的位置、軌跡或圖像等,用留跡法記錄下來,以便從容地測(cè)量、比較和研究。
如在《測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度》、《驗(yàn)證牛頓第不運(yùn)動(dòng)定律》、《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》等實(shí)驗(yàn)中,就是通過紙帶上打出的點(diǎn)記錄下小車(或重物)在不同時(shí)刻的位置(位移)及所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻,從而可從容計(jì)算小車在各個(gè)位置或時(shí)刻的速度并求出速度;對(duì)于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),則是通過擺動(dòng)的漏斗漏出的細(xì)沙落在勻速拉動(dòng)的硬紙板上而記錄下各個(gè)時(shí)刻擺的位置,從而很方便地研究簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像;利用閃光照相記錄自由落體運(yùn)動(dòng)的軌跡等實(shí)驗(yàn)都采用了留跡法。六、放大法在現(xiàn)象、變化、待測(cè)物理量十分微小的情況下,往往采用放大法。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)的性質(zhì)和放大對(duì)象的不同,放大所使用的物理方法也各異。例如:在《測(cè)定金屬電阻率》實(shí)驗(yàn)中所使用的螺旋測(cè)微器:主尺上前進(jìn)(或后退)0.5毫米,對(duì)應(yīng)副尺上有5n個(gè)等分,實(shí)際上是對(duì)長度的機(jī)械放大;許多電表如電流表、電壓表是利用一根較長的指針把通電后線圈的偏轉(zhuǎn)角顯示出來。
七、補(bǔ)償法補(bǔ)償法是找一種效應(yīng)與之相抵消,從而對(duì)被測(cè)物理量進(jìn)行測(cè)量的方法。由于被測(cè)量的作用在測(cè)量中被抵消,故表示標(biāo)準(zhǔn)量與被測(cè)量作用之差的儀表示數(shù)為0,所以又稱零示法。
八、轉(zhuǎn)換法某些物理量不容易直接測(cè)量,或某些現(xiàn)象直接顯示有困難,可以采取把所要觀測(cè)的變量轉(zhuǎn)換成其它變量(力、熱、聲、光、電等物理量的相互轉(zhuǎn)換)進(jìn)行間接觀察和測(cè)量,這就是轉(zhuǎn)換法。如卡文迪許《利用扭秤裝置測(cè)定萬有引力恒量實(shí)驗(yàn)》:其基本的思維方法便是等效轉(zhuǎn)換。
卡文迪許扭秤發(fā)生扭轉(zhuǎn)后,引力對(duì)T形架的扭轉(zhuǎn)力矩與石英絲由于彈性形變產(chǎn)主的扭轉(zhuǎn)力矩這就是等效轉(zhuǎn)換,間接地達(dá)到了無法達(dá)到的目的。又如轉(zhuǎn)換法還應(yīng)用于石英絲扭轉(zhuǎn)角度的測(cè)量、根據(jù)電流的熱效應(yīng)來認(rèn)識(shí)電流大小、根據(jù)磁場(chǎng)對(duì)磁體有力的作用來認(rèn)識(shí)磁場(chǎng)等上。
轉(zhuǎn)換法是一種較高層次的思維方法,是對(duì)事物本質(zhì)深刻認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上才產(chǎn)生的一種飛躍。九、理想化法影響物理現(xiàn)象的因素往往復(fù)雜多變,實(shí)驗(yàn)中??刹捎煤雎阅承┐我蛩鼗蚣僭O(shè)一些理想條件的辦法,以突出現(xiàn)象的本質(zhì)因素,便于深入研究,從而取得實(shí)際情況下合理的近似結(jié)果。
如在《用單擺測(cè)定重力加速度》的實(shí)驗(yàn)中(假設(shè)懸線不可伸長)懸點(diǎn)的摩擦和小球在擺動(dòng)過程的空氣阻力不計(jì),在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中把電壓表變成內(nèi)阻是無窮大的理想電壓表,電流表變成內(nèi)阻等于0的理想電流表等實(shí)驗(yàn)都采用了理想化法。十、模型法有時(shí)受客觀條件限制,不能對(duì)某些物理現(xiàn)象進(jìn)行直接實(shí)驗(yàn)和測(cè)量,于是就人為地創(chuàng)造一定的模型,在模型的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
但要求模型和原型必須具有一定的相似性。如在《電場(chǎng)中等勢(shì)線的描繪》實(shí)驗(yàn)中,因?yàn)閷?duì)靜電場(chǎng)直接測(cè)量很“困難”,故采用易測(cè)量的電流場(chǎng)來模擬。
又如在確定磁場(chǎng)中磁感線的分布,因?yàn)榇鸥芯€實(shí)際不存在。我們就用鐵屑的分布來模擬磁感線的存在。
如用太陽系模型代表原子結(jié)構(gòu),用簡(jiǎn)單的線條代表杠桿等。以上僅是中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中常用的方法,有時(shí)在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中同時(shí)會(huì)用到多種方法。
同時(shí),具體用運(yùn)中還會(huì)遇到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理方法等。
累積法:因?yàn)槲矬w太薄或太細(xì)測(cè)量不準(zhǔn)確,所以把n個(gè)同樣的物體累積在一起,再測(cè)量,測(cè)出的結(jié)果再除以物體的個(gè)數(shù),n。
對(duì)比法:把兩個(gè)或多個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較,得出結(jié)論。
控制變量法:固定實(shí)驗(yàn)中的一些條件不變,改變一個(gè)條件,進(jìn)行試驗(yàn)。(一般控制變量法經(jīng)常與對(duì)比法連用)
等效替代法:當(dāng)一個(gè)物體在實(shí)驗(yàn)時(shí),變化的量不明顯,或變化的量無法測(cè)量出來。所以用力一個(gè)物體的變化代替這個(gè)物體的變化。例如在測(cè)量不規(guī)則物體的體積時(shí),就用量筒中的水的體積來代替不規(guī)則物體的體積。(注意分清等效替代法和轉(zhuǎn)換法,這兩個(gè)容易搞混)
控制變量法 探究電阻大小與材料、長度、粗細(xì)的關(guān)系;探究琴弦音調(diào)的高低與弦的材料、長度、粗細(xì)、松緊的關(guān)系。
轉(zhuǎn)換法 通過燈光的亮、暗判斷電流的大小 通過乒乓球被彈起的幅度判斷音叉振幅的大小
等效替換法 曹沖稱象 用電阻箱測(cè)未知電阻阻值
類比法 用水流來研究電流
注:轉(zhuǎn)換法與等效替換法的區(qū)別,轉(zhuǎn)換法是用一個(gè)物理量的現(xiàn)象來判斷另一個(gè)物理量,如亮暗判斷電流;而等效替換法相互替換的是同一個(gè)物理量,石塊的浮力替換象的浮力
類比法與轉(zhuǎn)換法的區(qū)別:轉(zhuǎn)換法有因果關(guān)系,即電流大,燈泡亮;而類比法之間沒有因果聯(lián)系,如水流的大小與電流的大小沒有關(guān)系。
1.長度:刻度尺(直尺、卷尺)(特殊測(cè)量方法:棉線、滾輪、刻度尺間接測(cè)量)
2.液體或固體體積:量筒、量杯,規(guī)則固體可用刻度尺
3.質(zhì)量:天平(實(shí)驗(yàn)室)、電子秤、桿秤、磅秤(日常生活),彈簧測(cè)力計(jì)間接測(cè)量
4.時(shí)間:秒表、鐘
5.速度:速度計(jì)(汽車上),平均速度:尺(皮尺)、鐘表(秒表)
6.溫度:液體溫度計(jì)(實(shí)驗(yàn)室用);體溫計(jì)(測(cè)體溫);寒暑表(測(cè)氣溫)
7.力(重力、拉力、摩擦力、浮力):彈簧測(cè)力計(jì)
8.液體的密度:密度計(jì);天平、量筒;或彈簧測(cè)力計(jì)、量筒
9.固體的密度:天平、量筒;或彈簧測(cè)力計(jì)、量筒
10.液體的壓強(qiáng):壓強(qiáng)計(jì) 大氣壓:氣壓計(jì)(水銀氣壓計(jì)即托里拆利實(shí)驗(yàn)和無液氣壓計(jì))
11.電流:電流表 電壓:電壓表 電阻:電流表和電壓表(伏安法)或歐姆表。
電功:電能表 電功率:伏安法或 電能表、秒表
12.直接測(cè)量型實(shí)驗(yàn)有10種基本儀器、儀表:鐘表(或停表)、刻度尺、溫度計(jì)、天平、量筒、彈簧測(cè)力計(jì)、電流表、電壓表、變阻器、電能表.要求學(xué)生會(huì)根據(jù)測(cè)量范圍選合適量程和根據(jù)精確程度先最小分度值,會(huì)正確操作與讀數(shù),能判斷哪些是錯(cuò)誤的操作.每種儀器測(cè)量前:都要認(rèn)真觀察所使用的儀器零刻度線的位置(調(diào)零)、最小分度值和測(cè)量范圍等。
13.掌握四個(gè)重要實(shí)驗(yàn):
①.測(cè)密度:原理ρ=m/V,器材:托盤天平、量筒,注意實(shí)驗(yàn)步驟的先后次序盡量減小誤差。
②.測(cè)機(jī)械效率:原理:η=W有/W總,器材:一套簡(jiǎn)單機(jī)械裝置(如滑輪組、斜面等)、彈簧測(cè)力計(jì)、細(xì)繩,測(cè)量時(shí),注意要?jiǎng)蛩儇Q直拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì),影響機(jī)械效率的因素有動(dòng)滑輪的重、摩擦和物體本身的重.同一滑輪組,所提升物體越重機(jī)械效率越高。
③.伏安法測(cè)小燈泡電阻和功率:原理:電阻R=U/I,電功率P=UI;器材:電源、導(dǎo)線、開關(guān)、小燈泡、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器。要求會(huì)畫電路圖,會(huì)連接實(shí)物,會(huì)選擇電壓表、電流表量程,小燈泡不亮?xí)r,能根據(jù)電壓表、電流表示數(shù)分析電路故障,知道燈泡在不同的電壓下,測(cè)出的電阻值不相等是因?yàn)闇囟茸兓?知道測(cè)小燈泡電功率與測(cè)定值電阻阻值都要求多次測(cè)量意義有什么不同,知道兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器的作用有什么不同。如果只有一個(gè)電流表或電壓表時(shí)(缺少測(cè)量工具),如何利用定值電阻或電阻箱測(cè)電阻。
與人體有關(guān)的物理量(初中學(xué)生)
1、質(zhì)量約:50kg 2、重力約:500N 3、密度約:1*103 kg/m3
4、體積約:0.05 m3 5、身高約:160-170cm 6、電阻約:幾千歐
7、手臂長約:50——60cm 8、手掌面積約:100-120cm2 9、腳掌面積約:200-250 cm2
10、對(duì)地壓強(qiáng):行走時(shí)約:2*104Pa 站立時(shí)約:1*104Pa
11、步長約:50-70cm 12、步速約:1.5m/s
13、騎自行車速度約:4m/s 14、騎自行車時(shí)受到的阻力約:20N
15、大拇指指甲寬約:1cm;手掌寬約:1dm 16、脈搏跳動(dòng)頻率約:70-75次/min(1.2Hz)
17、正常血壓約:收縮壓<130 mmHg,舒張壓<85 mmHg 18、人體正常體溫約:36.5℃(37℃)
19、100米短跑時(shí)間約:13-14s 速度約:7.5m/s
一、比較法將待測(cè)物理量與選做標(biāo)準(zhǔn)單位的物理量進(jìn)行比較的方法叫比較法。
如測(cè)量物體長度,用天平稱量質(zhì)量,用電橋測(cè)電阻等。有時(shí)光有標(biāo)準(zhǔn)量具還不夠,還需要配置比較系統(tǒng),使被測(cè)量量與標(biāo)準(zhǔn)量實(shí)現(xiàn)比較。
如:測(cè)量金屬在某溫度下的比熱容。因?yàn)榻饘俚谋葻崛蓦S溫度的升高而變大,可以找一個(gè)在該溫度下比熱容的金屬材料,用比較法測(cè),把兩者做成形狀相同的樣品,加熱到一定溫度讓其自然冷卻,作降溫曲線(T-t曲線)由牛頓冷卻定律即可得解。
比較法是物理實(shí)驗(yàn)中最普通、最基本的實(shí)驗(yàn)方法,也是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。二、替代法用已知的標(biāo)準(zhǔn)量去代替未知的待測(cè)量,以保持狀態(tài)和效果相同,從而推出待測(cè)量的方法叫替代法。
如用合力替代各個(gè)分力,用總電阻替代各部分電阻,浮力替代液體對(duì)物體的各個(gè)壓力等。三、累積法又稱疊加法。
將微小量累積后測(cè)量求平均的方法,能減小相對(duì)誤差。實(shí)驗(yàn)中也經(jīng)常涉及這一方法。
如在《用單擺測(cè)定重力加速度》實(shí)驗(yàn)中,需要測(cè)定單擺周期,用秒表測(cè)一次全振動(dòng)的時(shí)間誤差很大,于是采用測(cè)定30-50次全振動(dòng)的時(shí)間T,從而求出單擺的周期T=t/n(n為全振動(dòng)次數(shù))。四、控制法在中學(xué)許多物理實(shí)驗(yàn)中,往往存在著多種變化的因素,為了研究它們之間的關(guān)系可以先控制一些量不變,依次研究某一個(gè)因素的影響。
如通過導(dǎo)體的電流I受到導(dǎo)體電阻R和它兩端電壓U的影響,在研究電流I與電阻R的關(guān)系時(shí),需要保持電壓U不變;在研究電流I與電壓U的關(guān)系時(shí),需要保持電阻R不變。五、留跡法有些物理現(xiàn)象瞬間即逝,如運(yùn)動(dòng)物體所處的位置、軌跡或圖像等,用留跡法記錄下來,以便從容地測(cè)量、比較和研究。
如在《測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度》、《驗(yàn)證牛頓第不運(yùn)動(dòng)定律》、《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》等實(shí)驗(yàn)中,就是通過紙帶上打出的點(diǎn)記錄下小車(或重物)在不同時(shí)刻的位置(位移)及所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻,從而可從容計(jì)算小車在各個(gè)位置或時(shí)刻的速度并求出速度;對(duì)于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),則是通過擺動(dòng)的漏斗漏出的細(xì)沙落在勻速拉動(dòng)的硬紙板上而記錄下各個(gè)時(shí)刻擺的位置,從而很方便地研究簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像;利用閃光照相記錄自由落體運(yùn)動(dòng)的軌跡等實(shí)驗(yàn)都采用了留跡法。六、放大法在現(xiàn)象、變化、待測(cè)物理量十分微小的情況下,往往采用放大法。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)的性質(zhì)和放大對(duì)象的不同,放大所使用的物理方法也各異。例如:在《測(cè)定金屬電阻率》實(shí)驗(yàn)中所使用的螺旋測(cè)微器:主尺上前進(jìn)(或后退)0.5毫米,對(duì)應(yīng)副尺上有5n個(gè)等分,實(shí)際上是對(duì)長度的機(jī)械放大;許多電表如電流表、電壓表是利用一根較長的指針把通電后線圈的偏轉(zhuǎn)角顯示出來。
七、補(bǔ)償法補(bǔ)償法是找一種效應(yīng)與之相抵消,從而對(duì)被測(cè)物理量進(jìn)行測(cè)量的方法。由于被測(cè)量的作用在測(cè)量中被抵消,故表示標(biāo)準(zhǔn)量與被測(cè)量作用之差的儀表示數(shù)為0,所以又稱零示法。
八、轉(zhuǎn)換法某些物理量不容易直接測(cè)量,或某些現(xiàn)象直接顯示有困難,可以采取把所要觀測(cè)的變量轉(zhuǎn)換成其它變量(力、熱、聲、光、電等物理量的相互轉(zhuǎn)換)進(jìn)行間接觀察和測(cè)量,這就是轉(zhuǎn)換法。如卡文迪許《利用扭秤裝置測(cè)定萬有引力恒量實(shí)驗(yàn)》:其基本的思維方法便是等效轉(zhuǎn)換。
卡文迪許扭秤發(fā)生扭轉(zhuǎn)后,引力對(duì)T形架的扭轉(zhuǎn)力矩與石英絲由于彈性形變產(chǎn)主的扭轉(zhuǎn)力矩這就是等效轉(zhuǎn)換,間接地達(dá)到了無法達(dá)到的目的。又如轉(zhuǎn)換法還應(yīng)用于石英絲扭轉(zhuǎn)角度的測(cè)量、根據(jù)電流的熱效應(yīng)來認(rèn)識(shí)電流大小、根據(jù)磁場(chǎng)對(duì)磁體有力的作用來認(rèn)識(shí)磁場(chǎng)等上。
轉(zhuǎn)換法是一種較高層次的思維方法,是對(duì)事物本質(zhì)深刻認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上才產(chǎn)生的一種飛躍。九、理想化法影響物理現(xiàn)象的因素往往復(fù)雜多變,實(shí)驗(yàn)中??刹捎煤雎阅承┐我蛩鼗蚣僭O(shè)一些理想條件的辦法,以突出現(xiàn)象的本質(zhì)因素,便于深入研究,從而取得實(shí)際情況下合理的近似結(jié)果。
如在《用單擺測(cè)定重力加速度》的實(shí)驗(yàn)中(假設(shè)懸線不可伸長)懸點(diǎn)的摩擦和小球在擺動(dòng)過程的空氣阻力不計(jì),在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中把電壓表變成內(nèi)阻是無窮大的理想電壓表,電流表變成內(nèi)阻等于0的理想電流表等實(shí)驗(yàn)都采用了理想化法。十、模型法有時(shí)受客觀條件限制,不能對(duì)某些物理現(xiàn)象進(jìn)行直接實(shí)驗(yàn)和測(cè)量,于是就人為地創(chuàng)造一定的模型,在模型的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
但要求模型和原型必須具有一定的相似性。如在《電場(chǎng)中等勢(shì)線的描繪》實(shí)驗(yàn)中,因?yàn)閷?duì)靜電場(chǎng)直接測(cè)量很“困難”,故采用易測(cè)量的電流場(chǎng)來模擬。
又如在確定磁場(chǎng)中磁感線。
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