資源簡介

高中物理實驗的十種思想方法
《物理教學考試大綱》中在“實驗能力”中要求會“運用學過的實驗方法”。以下對高中物理涉及的幾種重要實驗方法加以論述：
?? 一、直接比較法
?? 高中物理的某些實驗，只需定性地確定物理量間的關系，或將實驗結果與標準值相比較，就可得出實驗結論的，這即是直接比較法。如在“研究電磁感應現象”的實驗中，可在觀察記錄的基礎上，經過比較和推理，得出產生感應電流的條件和判定感應電流的方向的方法。
?? 二、等效替代法
?? 等效替代法是科學研究中常用的一種思維方法。對一些復雜問題采用等效方法，將其變換成理想的、簡單的、已知規律的過程來處理，常可使問題的解決得以簡化。因此，等效法也是物理實驗中常用的方法。如在“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中，要求用一個彈簧秤單獨拉橡皮條時，要與用兩個彈簧秤互成角度同時拉橡皮條產生的效果相同——使結點到達同一位置O，即要在合力與分力等效的條件下，才能找出它們之間合成與分解時所遵守的關系——平行四邊形定則；在“碰撞中的動量守恒”實驗中，用小球的水平位移代替小球的水平速度；畫電場中等勢線分布時用電流場模擬靜電場；驗證牛頓第二定律時調節木板傾角，用重力的分力抵消摩擦力的影響，等效于小車不受阻力等等。
?? 三、控制變量法
?? 控制變量法即在多因素的實驗中，可以先控制一些物理量不變，依次研究某一個因素的影響。如牛頓第二定律實驗中可以先保持質量一定，研究加速度和力的關系；再保持力一定，研究加速度和質量的關系。在研究歐姆定律的實驗中，先控制電阻一定，研究電流與電壓的關系，再控制電壓一定，研究電流和電阻的關系。
?? 四、累積法
?? 把某些用常規儀器難以直接準確測量的微小量累積將小量變大量測量，以提高測量的準確度減小誤差。如在缺乏高精密度的測量儀器的情況下測細金屬絲的直徑，常把細金屬絲繞在圓柱體上測若干匝的總長度，然后除以匝數可求細金屬絲的直徑；測一張薄紙的厚度時，常先測量若干頁紙的總厚度，再除以被測頁數而求每頁紙的厚度；在“用單擺測重力加速度”的實驗中，單擺周期的測定就是通過測單擺完成多次全振動的總時間除以全振動的次數，以減少個人反應時間造成的誤差影響。
?? 五、模擬法
?? 有時受客觀條件的限制，不能對某些物理現象進行直接實驗和測量，于是就人為地創造一定的模擬條件，在這樣模擬的條件下進行實驗。模擬法是一種間接實驗的方法，它是通過與原型相似的模型，來說明原型的規律性。模擬法在中學物理實驗中的典型應用是“電場中等勢線的描繪”這一實驗。由于直接描繪靜電場的等勢線很困難，而恒定電流的電場與靜電場相似，所以用恒定電流的電場模擬靜電場中等勢線的分布情況。
?? 六、留跡法
?? 留跡法即是利用某些特殊的手段，把一些瞬間即逝的現象（如位置、軌跡圖象等）記錄下來，以便對其進行仔細的研究。如用打點計時器打出的紙帶上的點跡記錄小車的位移與時間的關系；用頻閃照相機拍攝平拋運動中小球的位置、軌跡；用沙擺顯示振動的圖象；在測定玻璃的折射率的實驗中，用大頭針的插孔顯示入射光線和出射光線的方位；在電場中等勢線的描繪的實驗中，用探針通過復寫紙在白紙上留下的痕跡記錄等勢點的位置，都是留跡法在實驗中的應用。
?? 七、轉換法
?? 將某些不易顯示、不易直接測量的物理量轉化為易于顯示、易于直接測量的物理量的方法稱為轉換法（間接測量法）。轉換法是物理實驗中常用的方法。例如，測力計是把力的大小轉化為彈簧的伸長量；打點計時器是把流逝的時間轉換成振針的周期性振動；電流表是利用電流在磁場中受力，把電流轉換成指針的偏轉角；還有一些物理量不能由儀器直接測量，這時可利用待測量和可直接測量的基本物理量之間的關系，將待測量物理量的測量轉換為基本物理量的測量。
?? 八、外推法
?? 有些物理量可以局部觀察或測量，但作為它的極端狀態是無法直接觀測的，但把這些局部觀察、測量得到的規律通過圖象或思維運用外推到極端情況，即可以達到目的。例如在測電源電動勢和內電阻的實驗中，無法直接測量斷路（I=0）時的路端電壓和短路（U=0）時的電流，通過一系列U、I值對應點畫出直線并向兩方延伸，交U軸點為電動勢，交I軸點為短路電流I短。
?? 九、放大法
?? 在現象、變化、待測物理量十分微小的情況下，往往采用放大法。根據實驗的性質和放大對象的不同，放大所使用的物理方法也各異。如游標卡尺、放大鏡、顯微鏡、示波器等儀器都是按放大原理制成的。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角顯示出來；又比如在《卡文迪許扭秤實驗》，其測定引力常量的思路最后轉移到光點的移動，跟庫侖靜電力扭秤實驗一樣，都是將微小形變放大的具體應用。
?? 十、理想化法
?? 影響物理現象的因素往往復雜多變，實驗中常可采用忽略某些次要因素或假定一些理想條件的辦法，以突出現象的本質因素，便于深入研究，從而取得實際情況下合理的近似結果（通俗地說就是抓大放小）。例如在“用單擺測定重力加速度”的實驗中，假定懸線不可伸長，懸點的摩擦和小球在擺動過程的空氣阻力不計；在電學實驗中把電壓表變成內阻無窮大的理想電壓表，電流表變成內阻等于0的理想電流表等等，實際都采用了理想化法

展開更多......

收起↑