物理實驗的基本思想方法
1.等效法
等效法是科學研究中常用的一種思維方法.對一些複雜問題採用等效法,可將其變換成理想的、簡單的、已知規律的過程來處理,常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,要與用兩個互成角度的彈簧秤同時拉橡皮條時產生的效果相同使結點到達同一位置O,即要在合力與兩分力等效的條件下,才能找出它們之間合成與分解時所遵循的關係平行四邊形定則.又如在驗證動量守恆定律的實驗中,用小球的水平位移代替小球的水平速度;在驗證牛頓第二定律的實驗中,通過調節木板的傾斜度使重力的分力抵消摩擦力而等效於物體不受摩擦力作用.還有,電學實驗中電流表的改裝、用替換法測電阻等,都是等效法的應用.
2.轉換法
將某些不易顯示、不易直接測量的物理量轉化為易於顯示、易於測量的物理量的方法稱為轉換法(間接測量法).轉換法是物理實驗常用的'方法.如:彈簧測力計是把力的大小轉換為彈簧的伸長量;打點計時器是把流逝的時間轉換成振針的週期性振動;電流表是利用電流在磁場中受力,把電流轉化為指針的偏轉角;用單擺測定重力加速度g是通過公式T=2把g的測量轉換為T和L的測量,等等.
3.留跡法
留跡法是利用某些特殊的手段,把一些瞬間即逝的現象(如位置、軌跡等)記錄下來,以便於此後對其進行仔細研究的一種方法.留跡法也是物理實驗中常用的方法.如:用打點計時器打在紙帶上的點跡記錄小車的位移與時間之間的關係;用描跡法描繪平拋運動的軌跡;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;在描繪電場中等勢線的實驗中,用探針通過複寫紙在白紙上留下的痕跡記錄等勢點的位置等等,都是留跡法在實驗中的應用.
4.累積法
累積法是把某些難以直接準確測量的微小量累積後測量,以提高測量的準確度的一種實驗方法.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,然後除以匝數就可求出細金屬絲的直徑;測一張薄紙的厚度時,常先測出若干頁紙的總厚度,再除以被測頁數即所求每頁紙的厚度;在用單擺測定重力加速度的實驗中,單擺週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,以減小個人反應時間造成的誤差影響等.
5.模擬法
模擬法是一種間接實驗方法,它是通過與原型相似的模型來説明原型的規律性的.模擬法在中學物理實驗中的典型應用是用描跡法畫出電場中平面上的等勢線這一實驗,由於直接描繪靜電場的等勢線很困難,而恆定電流的電場與靜電場相似,所以用恆定電流的電場來模擬靜電場,通過它來了解靜電場中等勢線的分佈情況.
6.控制變量法
在多因素的實驗中,可以先控制一些量不變,依次研究某一個因素的影響.如在驗證牛頓第二定律的實驗中,可以先保持質量一定,研究加速度和力的關係;再保持力一定,研究加速度和質量的關係;最後綜合得出加速度與質量、力的關係.
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