中學(xué)物理基本實(shí)驗(yàn)方法總結(jié)
中學(xué)物理基本實(shí)驗(yàn)方法總結(jié)
物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，物理實(shí)驗(yàn)方法既是科學(xué)家研究問(wèn)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(wèn)題的物理方法。小編在這里整理了相關(guān)資料，希望能幫助到您。
中學(xué)物理基本實(shí)驗(yàn)方法總結(jié)
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(zhǎng)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(guò)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(lái)，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(guò)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(guò)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(zhǎng)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(zhǎng)的指針把通電后線圈的偏轉(zhuǎn)角顯示出來(lái)。
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(wàn)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(wú)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(lái)認(rèn)識(shí)電流大小、根據(jù)磁場(chǎng)對(duì)磁體有力的作用來(lái)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(zhǎng))懸點(diǎn)的摩擦和小球在擺動(dòng)過(guò)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(wú)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(lái)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(lái)模擬磁感線的存在。如用太陽(yáng)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，在此不再贅述。
善于觀察，于觀察的過(guò)程中學(xué)習(xí)物理
物理學(xué)是研究自然界中物理現(xiàn)象的科學(xué)。這些現(xiàn)象包括力現(xiàn)象，聲音現(xiàn)象，熱現(xiàn)象，電和磁現(xiàn)象，光現(xiàn)象，原子和原子核的運(yùn)動(dòng)變化等現(xiàn)象。學(xué)習(xí)物理的主要任務(wù)就要研究這些現(xiàn)象，找出其中的規(guī)律,了解產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因，并使同學(xué)們知道和掌握，以更好地為生產(chǎn)和生活服務(wù)。我們知道，我們周圍的世界就是由物質(zhì)構(gòu)成的，許多生產(chǎn)和生活現(xiàn)象都是物理現(xiàn)象，要學(xué)好物理，就要認(rèn)真觀察周圍存在的各種物理現(xiàn)象。
觀察首先要廣泛，全面。物理學(xué)得比較好的同學(xué)，大多是勤于觀察，善于觀察的。因而，這些同學(xué)往往興趣廣泛，求知欲強(qiáng)，眼界開闊，見多識(shí)廣，具有很強(qiáng)的好奇心。他們?cè)趯W(xué)習(xí)物理時(shí)，往往實(shí)物感較強(qiáng)，思路較寬，比較容易掌握物理現(xiàn)象和物理過(guò)程，從而進(jìn)行正確的分析。例如，看到彩虹，不是單純地好奇于她五彩斑斕的色彩，而應(yīng)注意觀察里面有幾種顏色?為什么有這幾種顏色?這幾種顏色是如何排列的?為什么會(huì)是著這樣排列的;打開收音機(jī)，不應(yīng)只是單純地聽一聽美妙的音樂(lè)，而是看一看里面有哪些元件?這些元件是怎樣組和的?為什么通過(guò)這些元件可以聽到電臺(tái)廣播?電臺(tái)廣播是如何發(fā)送的......。勤于觀察，善于提出問(wèn)題必將使自己對(duì)物理產(chǎn)生濃厚的興趣，推動(dòng)自己去看書，去研究，去探索。這樣有的放矢，必將打消畏懼物理的心理，對(duì)物理真正產(chǎn)生興趣。
觀察要有針對(duì)性。同學(xué)們?cè)趶V泛觀察的基礎(chǔ)上，應(yīng)該重視觀察與已學(xué)的知識(shí)有關(guān)的物理現(xiàn)象。例如：初中學(xué)習(xí)了"壓強(qiáng)"這個(gè)物理概念，我們就要注意觀察物體間相互作用時(shí)產(chǎn)生的壓強(qiáng)與作用力和受力面積的關(guān)系。象載重拖拉機(jī)的履帶;載重汽車的后輪變成四個(gè);刀磨快了才好切東西;以及釘圖釘、縫衣服、在沙地上行走等等。都應(yīng)該注意這些日?，F(xiàn)象，并能將這些現(xiàn)象與"壓強(qiáng)"這一概聯(lián)系起來(lái)。久而久之，腦中必然積蓄了大量的物理現(xiàn)象以及與之有關(guān)的物理知識(shí)。
觀察還必須目的明確。俗說(shuō)"外行看熱鬧，內(nèi)行看門道"，對(duì)于看到的現(xiàn)象，不應(yīng)專注它的好看與新奇，而是應(yīng)當(dāng)找出這些現(xiàn)象后所隱藏的物理原因、物理規(guī)律。例如：紡錘型的圓錐滾輪沿V形軌道向上滾。我們不應(yīng)被其表面現(xiàn)象所迷惑，滾輪放在斜軌下端是不會(huì)自動(dòng)向上滾的。我們只要知道滾輪向上滾時(shí)，重心是不斷下降的，那么滾輪上坡的道理就會(huì)一下子明白了。另外，看到硬幣浮在水面上，應(yīng)該與液體的表面張力聯(lián)系起來(lái);看到肥皂泡上五顏六色的花紋，應(yīng)該與廣的干涉聯(lián)系起來(lái)......，只有這樣，我們觀察的目的才算達(dá)到了。
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