一、比較法 將待測物理量與選做標(biāo)準(zhǔn)單位的物理量進(jìn)行比較的方法叫比較法。
如測量物體長度,用天平稱量質(zhì)量,用電橋測電阻等。有時光有標(biāo)準(zhǔn)量具還不夠,還需要配置比較系統(tǒng),使被測量量與標(biāo)準(zhǔn)量實(shí)現(xiàn)比較。
如:測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,可以找一個在該溫度下比熱容的金屬材料,用比較法測,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)計中設(shè)計對照實(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量,以保持狀態(tài)和效果相同,從而推出待測量的方法叫替代法。
如用合力替代各個分力,用總電阻替代各部分電阻,浮力替代液體對物體的各個壓力等。 三、累積法 又稱疊加法。
將微小量累積后測量求平均的方法,能減小相對誤差。實(shí)驗(yàn)中也經(jīng)常涉及這一方法。
如在《用單擺測定重力加速度》實(shí)驗(yàn)中,需要測定單擺周期,用秒表測一次全振動的時間誤差很大,于是采用測定30-50次全振動的時間T,從而求出單擺的周期T=t/n(n為全振動次數(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,需要保持電壓U不變;在研究電流I與電壓U的關(guān)系時,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,以便從容地測量、比較和研究。
如在《測定勻變速直線運(yùn)動的加速度》、《驗(yàn)證牛頓第不運(yùn)動定律》、《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)在不同時刻的位置(位移)及所對應(yīng)的時刻,從而可從容計算小車在各個位置或時刻的速度并求出速度;對于簡諧運(yùn)動,則是通過擺動的漏斗漏出的細(xì)沙落在勻速拉動的硬紙板上而記錄下各個時刻擺的位置,從而很方便地研究簡諧運(yùn)動的圖像;利用閃光照相記錄自由落體運(yùn)動的軌跡等實(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)和放大對象的不同,放大所使用的物理方法也各異。例如:在《測定金屬電阻率》實(shí)驗(yàn)中所使用的螺旋測微器:主尺上前進(jìn)(或后退)0.5毫米,對應(yīng)副尺上有5n個等分,實(shí)際上是對長度的機(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,從而對被測物理量進(jìn)行測量的方法。由于被測量的作用在測量中被抵消,故表示標(biāo)準(zhǔn)量與被測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量,或某些現(xiàn)象直接顯示有困難,可以采取把所要觀測的變量轉(zhuǎn)換成其它變量(力、熱、聲、光、電等物理量的相互轉(zhuǎn)換)進(jìn)行間接觀察和測量,這就是轉(zhuǎn)換法。如卡文迪許《利用扭秤裝置測定萬有引力恒量實(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)角度的測量、根據(jù)電流的熱效應(yīng)來認(rèn)識電流大小、根據(jù)磁場對磁體有力的作用來認(rèn)識磁場等上。
轉(zhuǎn)換法是一種較高層次的思維方法,是對事物本質(zhì)深刻認(rèn)識的基礎(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過程的空氣阻力不計,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 有時受客觀條件限制,不能對某些物理現(xiàn)象進(jìn)行直接實(shí)驗(yàn)和測量,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《電場中等勢線的描繪》實(shí)驗(yàn)中,因?yàn)閷o電場直接測量很“困難”,故采用易測量的電流場來模擬。
又如在確定磁場中磁感線的分布,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,有時在一個實(shí)驗(yàn)中同時會用到多種方法。
同時,具體用運(yùn)中還會遇到實(shí)驗(yàn)設(shè)計的方法、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理方法等,在此不再贅述。
1 控制變量法:這個應(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,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,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,總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)。我們知道,物體在運(yùn)動過程中必定會受到阻力作用,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,我們在學(xué)習(xí)“聲音是振動產(chǎn)生的”這一知識時,我們把音叉的微小振動轉(zhuǎn)換為乒乓球的擺動。使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更為明顯。
5 模型法:我們在學(xué)習(xí)原子結(jié)構(gòu)時,為了更好地認(rèn)識原子的內(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)和科研活動的場所,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,如有缺損要及時向教師報告。
4、實(shí)驗(yàn)時要遵守操作規(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,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、波動性實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一。愛因斯坦的相對論又把時間、空間統(tǒng)一了。
3.簡潔性:物理規(guī)律的數(shù)學(xué)語言,體現(xiàn)了物理的簡潔明快性。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.對稱性:對稱一般指物體形狀的對稱性,深層次的對稱表現(xiàn)為事物發(fā)展變化或客觀規(guī)律的對稱性。如:物理學(xué)中各種晶體的空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)具有高度的對稱性。豎直上拋運(yùn)動、簡諧運(yùn)動、波動鏡像對稱、磁電對稱、作用力與反作用力對稱、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)測性:正確的物理理論,不僅能解釋當(dāng)時已發(fā)現(xiàn)的物理現(xiàn)象,更能預(yù)測當(dāng)時無法探測到的物理現(xiàn)象。例如麥克斯韋電磁理論預(yù)測電磁波存在,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)
模型法 即將抽象的物理現(xiàn)象用簡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、不易測量的同一物理量疊加起來,測量后求平均值的方法俗稱“疊加法”。
控制變量法 自然界發(fā)生的各種現(xiàn)象,往往是錯綜復(fù)雜的。決定某一個現(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(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,需要保持電壓U不變;在研究電流I與電壓U的關(guān)系時,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,鐘聲變小,由此推理出:真空不能傳聲。
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)識它們。如根據(jù)電流的熱效應(yīng)來認(rèn)識電流大小,根據(jù)磁場對磁體有力的作用來認(rèn)識磁場等。
等效法 在研究物理問題時,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。如用合力替代各個分力,用總電阻替代各部分電阻,浮力替代液體對物體的各個壓力等。
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,用力的圖示描述力等。
類比法 在認(rèn)識一些物理概念時,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)識電流大小時,用水流進(jìn)行類比。認(rèn)識電壓時,用水壓進(jìn)行類比。
1、控制變量法:比如“實(shí)驗(yàn)探究擺鐘擺動的快慢跟哪些因素有關(guān)”
2、轉(zhuǎn)換法:比如“探究滑動摩擦力的大小跟哪些因素有關(guān)”
3、等效替代法:在高中用得較多
4、科學(xué)實(shí)驗(yàn)法:簡稱實(shí)驗(yàn)法,比如“伏安法測電阻”或“伏安法測小燈泡的大功率”
5、理想實(shí)驗(yàn)法:牛頓第一定律的得出(伽利略的理想實(shí)驗(yàn))
6、歸納法:比如“探究杠桿平衡的條件”
7、類比法:比如“對電流(或電壓)的認(rèn)識”(用水流類比電流、用水壓類比電壓)
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