高中物理实验中方法
高中物理实验测量磁感应强度的方法

高中物理实验测量磁感应强度的方法磁感应强度是指磁场对单位面积垂直于磁场方向的力的大小,是物理学中的重要概念之一。
在高中物理实验中,常常需要测量磁感应强度。
为了准确测量磁感应强度,我们需要选择合适的方法和仪器。
本文将介绍几种常见的测量磁感应强度的方法,并对其原理进行简要说明。
一、霍尔效应法霍尔效应法是测量磁感应强度常用的方法之一。
其基本原理是利用霍尔电压与磁感应强度之间的线性关系,通过测量霍尔电压来确定磁感应强度的大小。
使用霍尔效应法测量磁感应强度的步骤如下:1. 将磁场传感器(Hall元件)固定在磁场方向上;2. 使用恒流源将电流引入霍尔元件,使霍尔元件内产生一个电势差(霍尔电压);3. 改变磁场强度,测量霍尔电压的变化;4. 根据霍尔电压与磁感应强度之间的线性关系,计算出磁感应强度。
通过霍尔效应法测量磁感应强度的优点是测量结果准确且稳定,适用于不同磁场强度范围的测量。
但需要注意的是,在实验过程中应避免霍尔元件受热、霍尔电流过大等因素导致实验误差。
二、法拉第感应法法拉第感应法是测量磁感应强度的另一种常用方法,其基本原理是利用法拉第电磁感应定律,通过测量感应电动势来确定磁感应强度的大小。
使用法拉第感应法测量磁感应强度的步骤如下:1. 将线圈放置在待测磁场中;2. 改变磁场的强度或线圈的位置,观察并记录感应电流的变化;3. 根据法拉第电磁感应定律,计算出磁感应强度。
使用法拉第感应法测量磁感应强度的优点是实验操作简便,只需要一个线圈和一个测量电荷流动的仪器,适用于实验室和教室等场所。
但需要注意的是,在实验过程中应保持线圈与磁场垂直,防止其他干扰因素对实验结果的影响。
三、挠率法挠率法是一种间接测量磁感应强度的方法,通过测量磁场对金属杆或线的挠度来确定磁感应强度的大小。
使用挠率法测量磁感应强度的步骤如下:1. 在磁场中放置一根细长的金属杆或线;2. 观察金属杆或线在磁场中的挠度,并记录其最大挠度;3. 根据杨氏模量和杆或线的几何参数,计算出磁感应强度。
高中物理中常用的一些科学的思维方法

高中物理中常用的一些科学的思维方法一、观察法观察法是物理实验中最基本的科学思维方法之一。
通过仔细观察物体或现象,收集相关信息,揭示事物的规律性。
例如,在学习光的折射现象时,我们可以通过观察折射光线的方向变化来推断光在不同介质中传播的规律。
二、实验法实验法是物理研究中常用的科学思维方法之一。
通过设计和进行实验,收集数据并进行分析,验证或推翻假设,得出科学结论。
例如,在学习牛顿第二定律时,我们可以设计实验,测量不同质量物体的加速度,验证F=ma的关系。
三、假设法假设法是物理研究中常用的科学思维方法之一。
根据已有的知识和观察结果,提出一个合理的假设,然后通过实验证实或推翻这个假设。
例如,在学习电阻的研究时,我们可以假设电阻与导线的材料、长度和截面积有关系,然后通过实验来验证这个假设。
四、归纳法归纳法是物理研究中常用的科学思维方法之一。
通过观察和实验,总结出一般规律或者推理出普遍性的结论。
例如,在学习万有引力定律时,我们可以通过观察多个物体间的引力作用,归纳出引力与物体质量和距离的关系。
五、演绎法演绎法是物理研究中常用的科学思维方法之一。
根据已有的理论知识和规律,通过逻辑推理,推导出具体的结论。
例如,在学习光的干涉现象时,我们可以通过波动理论和光的干涉条件,演绎出干涉条纹的形成原理。
六、数学方法数学方法是物理研究中不可或缺的科学思维方法之一。
通过运用数学工具,进行定量分析和计算,解决物理问题。
例如,在学习力学中的运动学问题时,我们可以通过运用速度、加速度、位移等数学概念和公式,解决运动物体的相关问题。
七、模型建立模型建立是物理研究中常用的科学思维方法之一。
通过建立适当的物理模型,简化复杂的现象,便于理解和分析。
例如,在学习电路中的电阻、电容和电感的组合时,我们可以通过建立等效电路模型,简化电路分析的复杂性。
八、对比分析对比分析是物理研究中常用的科学思维方法之一。
通过对不同现象或不同理论的比较和分析,找出相同点和差异,深入理解物理问题的本质。
高中物理力学实验大全

高中物理力学实验大全力学实验是高中物理实验的一个重要分支。
在力学实验中,主要研究物体运动的规律,探讨物体的运动状态,包括速度、加速度、力和能量等方面的变化。
本文将介绍十种高中物理力学实验的操作方法及实验结果。
1. 用动量定理验证牛顿第二定律实验目的:通过测量不同质量的小车在经过一定距离后达到的速度,验证牛顿第二定律。
实验器材:小车、导轨、时间计、尺子、重物、电子秤、数据采集器。
实验步骤:1) 在导轨的一端放置重物,使导轨处于倾斜状态。
2) 将小车放在导轨上,对小车进行称重,并记录下小车的质量。
3) 预先将电子秤放在小车所经过的终点,记录下电子秤显示的重量。
4) 启动计时器,放开小车,记录下小车经过一定距离后的时间t及对应的速度v。
5) 重复实验三次,并取平均值。
实验结果及分析:根据动量定理,p=mv,小车在倾斜导轨上的势能转化为动能,在对称点转化为最大动能,此处动能等于摩擦力的负功。
通过实验测量得到小车的速度和质量,可以计算出小车的动能和动量,进而验证牛顿第二定律。
实验结果表明,小车的速度与质量成正比,即v∝m,验证了牛顿第二定律的结论 F=ma。
2. 利用物体自由落体实验验证重力加速度的大小实验目的:通过测量不同高度的物体下落时间,验证物体自由落体时的加速度大小。
实验器材:计时器、绳、微型摆锤、质量块、电子秤、天平。
实验步骤:1) 在实验室地面下方放置微型摆锤,在与微型摆锤对称的另一侧放置重物。
2) 用绳把重物绑定在摆锤上方,让重物自由下落。
3) 同时启动计时器和下落状态的重物,记录下重物在不同高度下落所需的时间t。
4) 重复实验三次,并取平均值。
5) 根据公式s=1/2gt²计算出在不同高度下落的时间t 和自由落体加速度g。
实验结果及分析:通过实验结果计算可得,物体自由落体时的加速度大小为9.8 m/s²,验证了该定值的正确性。
由此还可以推导出万有引力常数 G 和地球质量 M 的数值。
高中物理实验七种主要方法

高中物理实验七种主要方法1、控制变量法在实验中或实际问题中,常有多个因素在变化,造成规律不易表现出来,这时可以先控制一些物理量不变,依次研究某一个因素的影响和利用。
如气体的性质,压强、体积和温度通常是同时变化的,我们可以分别控制一个状态参量不变,寻找另外两个参量的关系,最后再进行统一。
欧姆定律、牛顿第二定律等都是用这种方法研究的。
2、等效替代法某些物理量不直观或不易测量,可以用较直观、较易测量而且又有等效效果的量代替,从而简化问题。
如在验证动量守恒实验中,发生碰撞的两个小球的速度不易直接测量,可用水平位移代替水平速度研究;在描绘电场中的等势线时,用电流场来模拟电场等都用了等效思想。
3、累积法把某些难以用常规仪器直接准确测量的物理量用累积的方法,将小量变大量,不仅可以便于测量,而且还可以提高测量的准确程度,减小误差。
如测量均匀细金属丝直径时,可以采用密绕多匝的方法;测量单摆的周期时,可测30-50个全振动的时间;分析打点计时器打出的纸带时,可隔几个点找出计数点分析等。
4、留迹法有些物理过程是瞬息即逝的,我们需要将其记录下来研究,如同摄像机一样拍摄下来分析。
如用沙摆描绘单摆的振动曲线;用打点计时器记录物体位置;用频闪照相机拍摄平抛的小球位置;用示波器观察交流信号的波形等。
5、外推法有些物理量可以局部观察或测量,作为它的极端情况,不易直观观测,如果把这局部观察测量得到的规律外推到极端,可以达到目的。
例如在测电源电动势和内电阻的实验中,无法直接测量I=0(断路)时的路端电压(电动势)和短路(U=0)时的电流强度,通过一系列U、I对应值点画出直线并向两方延伸,交U轴点为电动势,交I轴点为短路电流。
6、近似法在复杂的物理现象和物体运动中,影响物理量的因素较多,有时为了突出主要矛盾,可以有意识的设计实验条件、忽略次要因素的影响,用近似量当成真实量进行测量。
7、放大法对于物理实验中微小量或小变化的观察,可采用放大的方法。
高中物理的实验方法总结介绍

高中物理的实验方法总结介绍1.控制变量法:所谓控制变量,就是在研究某一问题的过程中,对影响实验结果的某一因素和条件加以人为控制,而不改变其它条件。
若某两次实验只有某一条件不同,导致更后结果不同,则说明此条件影响了这次的实验结果。
控制变量可以说的上存在于我们每一个物理实验中,掌握控制变量法更是我们做实验的基础。
比如物理力学中在推导动能定理时,通过控制变量法证明了物体的能量在质量相同的情况下,与速度呈正比。
在做物理实验的时候,同学们一定要搞清楚哪些是变量,哪些是定量。
3.等效替代法:在高中的物理实验中,我们常常为了问题简化,就用一个物理量来代替另一个物理量,但不改变实验结果。
比如在电学实验中,当我们需要一个大电阻但手边没有的时候就可以用多个电阻代替。
等效替代法中更重要的就是等效二字,等效指的是同一个实验中,它们产生的效果是相同的。
如果同学们能熟练运用等效替代法就意味着已经对这个实验有了一定理解。
2、常规实验题:主要考查课本实验,几年来考查比较多的是试验器材、原理、步骤、读数、注意问题、数据处理和误差分析,解答常规实验题时,这种题目考得比较细,要在细、实、全上下足功夫。
3、设计型实验重在考查实验的原理。
要求同学们能审清题意,明确实验目的,应用迁移能力,联想相关实验原理。
一定要强调四性(科学性、安全性、准确性、简便性),如在设计电学实验时,要把安全性放在第一位,同时还要尽可能减小实验的误差,避免出现大量程测量小数值的情况。
选择题一般考查学生对基本知识和基本规律的理解及应用这些知识进行一些定性推理和定量计算。
解答选择题时,要注意以下几个问题:1、每一选项都要认真研究,选出最佳答案,当某一选项不敢确定时,宁可少选也不错选。
2、注意题干要求,让你选择的是不正确的、可能的还是一定的。
3、相信第一判断:凡已做出判断的题目,要做改动时,请十二分小心,只有当你检查时发现第一次判断肯定错了,另一个百分之百是正确答案时,才能做出改动,而当你拿不定主意时千万不要改。
高中物理的8大教学方法

高中物理的8大教学方法1. 演示实验法演示实验是物理教学中非常重要的方法之一。
通过展示具体的实验现象,可以帮助学生更直观地理解物理原理。
教师可以通过演示实验,让学生亲身体验实验过程,观察实验现象,并帮助他们分析实验结果,从而提高他们的实验观察和分析能力。
2. 讲解法讲解法是物理教学中常用的方法之一。
通过教师对物理知识的讲解,可以帮助学生系统地研究物理概念和理论,并理解其中的内在逻辑和关联。
教师在讲解过程中应注重启发性提问,引导学生思考,增强他们的研究兴趣和主动性。
3. 互动讨论法互动讨论法可以激发学生的思维,培养他们的合作能力和逻辑思维能力。
教师可以在教学过程中引入问题讨论和小组讨论等形式,让学生发表自己的观点和思考,促进他们对物理知识的深入理解和探索。
4. 探究实践法探究实践法是一种基于实践活动的物理教学方法。
通过设计实践活动,例如实地考察、实验设计和模拟实验等,可以帮助学生主动参与研究,培养他们的动手能力和实践能力。
教师应鼓励学生提出问题、寻找解决方法,并进行实际操作和观察,从而深入理解和应用物理原理。
5. 多媒体辅助法多媒体辅助法是利用电脑、投影仪等多媒体设备,结合图像、动画和声音等手段进行教学的方法。
通过多媒体展示物理实验、示意图和模拟过程,可以更生动地向学生展示物理现象和原理,加强他们的理解和记忆。
6. 实践应用法实践应用法是将研究的物理知识应用到实际生活中的方法。
教师可以引导学生分析和解决实际问题,例如通过设计和构建物理模型、参与科学实验和工程项目等,培养学生的实际应用能力和创新意识。
7. 小组合作法小组合作法可以提高学生的合作能力和沟通能力,培养他们的团队意识和分工合作能力。
教师可以组织学生进行小组活动,例如小组讨论、小组实验和小组报告等,通过共同合作完成任务,增强学生的研究效果。
8. 案例分析法案例分析法是通过分析实际案例来研究和应用物理知识的方法。
教师可以选取与学生生活和实际情境相关的案例,让学生通过分析和解决案例问题,掌握物理原理和方法。
高中物理常用的研究方法汇总

高中物理常用的研究方法汇总一、理想模型法实际中的事物都是错综复杂的,在用物理的规律对实际中的事物进行研究时,常需要对它们进行必要的简化,忽略次要因素,以突出主要矛盾;用这种理想化的方法将实际中的事物进行简化,便可得到一系列的物理模型;有实体模型:质点、点电荷、轻杆、轻绳、轻弹簧、理想变压器、3-3液片、理想气体、3-4弹簧振子,单摆等;过程模型:匀速直线运动、匀变速直线运动、匀变速曲线运动、匀速圆周运动等;采用模型方法对学习和研究起到了简化和纯化的作用;但简化后的模型一定要表现出原型所反映出的特点、知识;每种模型有限定的运用条件和运用的范围; 二、控制变量法就是把一个多因素影响某一物理量的问题,通过控制某几个因素不变,只让其中一个因素改变,从而转化为多个单一因素影响某一物理量的问题的研究方法;这种方法在实验数据的表格上的反映为:某两次试验只有一个条件不相同,若两次试验结果不同,则与该条件有关,否则无关;反过来,若要研究的问题是物理量与某一因素是否有关,则应只使该因素不同,而其他因素均应相同;控制变量法是中学物理中最常用的方法;滑动摩擦力的大小与哪些因素有关;探究加速度、力和质量的关系牛顿第二定律;导体的电阻与哪些因素有关电阻定律;电流的热效应与哪些因素有关焦耳定律;研究安培力大小跟哪些因素有关;研究理想气体状态变化理想气体状态方程等均应用了这种科学方法;三、理想实验法又称想象创新法,思想实验法是在实验基础上经过概括、抽象、推理得出规律的一种研究问题的方法;但得出的规律却又不能用实验直接验证,是科学家们为了解决科学理论中的某些难题,以原有的理论知识如原理、定理、定律等作为思想实验的"材料",提出解决这些难题的设想作为理想实验的目标,并在想象中给出这些实验"材料"产生"相互作用"所需要的条件,然后,按照严格的逻辑思维操作方法去"处理"这些思想实验的"材料",从而得出一系列反映客观物质规律的新原理,新定律,使科学难题得到解决,推动科学的发展;又称推理法;伽利略斜面实验、推导出声音不能在真空中传播、推导出牛顿第一定律等; 四、微量放大法物理实验中常遇到一些微小物理量的测量;为提高测量精度,常需要采用合适的放大方法,选用相应的测量装置将被测量进行放大后再进行测量;常用的放大法有累计放大法、形变放大法、光学放大法等; 1累计放大法:在被测物理量能够简单重叠的条件下,将它展延若干倍再进行测量的方法,称为累计放大法叠加放大法;如测量纸的厚度、金属丝的直径等,常用这种方法进行测量;累计放大法的优点是在不改变测量性质的情况下,将被测量扩展若干倍后再进行测量,从而增加测量结果的有效数字位数,减小测量的相对误差;2形变放大法:形变是力作用的效果,在力学中形变的基本表现形式为体积、长度、角度的改变;而显示形变的方法可用力学的方法,也可用电学、光学的方法,如:体积的变化:由液柱的长度的变化显示;热膨胀:杠杆放大法显示;3光学放大法:常用的光学放大法有两种,一种是使被测物通过光学装置放大视角形成放大像,便于观察判别,从而提高测量精度;例如放大镜、显微镜、望远镜等;另一种是使用光学装置将待测微小物理量进行间接放大,通过测量放大了的物理量来获得微小物理量;例如测量微小长度和微小角度变化的光杠杆镜尺法,就是一种常用的光学放大法;卡文迪许通过扭秤装置测量引力常量就采用了多种放大方法;五、模拟法模拟法和类比法很近似;它是在实验室里先设计出于某被研究现象或过程即原型相似的模型,然后通过模型,间接的研究原型规律性的实验方法;先依照原型的主要特征,创设一个相似的模型,然后通过模型来间接研究原型的一种形容方法;根据模型和原型之间的相似关系,模拟法可分为物理模拟和数学模拟两种;如在描绘电场中等势线实验中用直流电流场模拟静电场;六、类比与归纳所谓类比,是根据两个或两类对象之间在某些方面的相同或相似而推出它们在其他方面也可能相同或相似的一种逻辑思维;如万有引力公式和库仑力公式从形式上很相似;七、等效替代效法等效法是常用的科学思维方法;等效是指不同的物理现象、模型、过程等在物理意义、作用效果或物理规律方面是相同的;它们之间可以相互替代,而保证结论不变;等效的方法是指面对一个较为复杂的问题,提出一个简单的方案或设想,而使它们的效果完全相同,从而将问题化难为易,求得解决;例如我们学过的等效电路、等效电阻、电压表等效为电流表、电流表等效为电压表、测电阻中的替代法、分力与合力等效、分运动与合运动等效、环形电流与小磁体的等效、通电螺线管与条形磁铁的等效等等;八、比值定义法比值定义法,就是在定义一个物理量的时候采取比值的形式定义;用比值法定义的物理概念在物理学中占有相当大的比例,比如如速度、加速度、密度、压强、功率、电场强度、电势、电势差、磁感应强度、电阻、电容等等;加速度a=Δv/Δt ;电场强度E=F/q ;电容C=Q/U ;电阻R=U/I ;电流I=q/t ;电动势,ε=W/q;电势差U=W/q;磁感应强度B=F/IL或B=F/qv或B=Φ/S;一"比值法"的特点:1、比值法适用于物质属性或特征、物体运动特征的定义;应用比值法定义物理量,往往需要一定的条件;一是客观上需要,二是间接反映特征属性的的两个物理量可测,三是两个物理量的比值必须是一个定值;2.两类比值法及特点一类是用比值法定义物质或物体属性特征的物理量,如:电场强度E、磁感应强度B、电容C、电阻R等;它们的共同特征是;属性由本身所决定;定义时,需要选择一个能反映某种性质的检验实体来研究;比如:定义电场强度E,需要选择检验电荷q,观测其检验电荷在场中的电场力F,采用比值F/q就可以定义;另一类是对一些描述物体运动状态特征的物理量的定义,如速度v、加速度a、角速度ω等;这些物理量是通过简单的运动引入的,比如匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动;这些物理量定义的共同特征是:相等时间内,某物理量的变化量相等,用变化量与所用的时间之比就可以表示变化快慢的特征;二"比值法"的理解1.理解要注重物理量的来龙去脉;为什么要研究这个问题从而引入比值法来定义物理量包括问题是怎样提出来的,怎样进行研究包括有哪些主要的物理现象、事实,运用了什么手段和方法等,通过研究得到怎样的结论包括物理量是怎样定义的,数学表达式怎样,物理量的物理意义是什么包括反映了怎样的本质属性,适用的条件和范围是什么和这个物理量有什么重要的应用;2.理解要展开类比与想象,进行逻辑推理;所有的比值法定义的物理量有相同的特点,通过展开类比与想象,进行逻辑推理、抽象思维等活动,从而引起思维的飞跃,知识的迁移,在类比中加深理解;如在重力场、电场、磁场的教学中,相同的是都需要选择一个检验场性质的实体,用检验实体的受力与检验实体的有关物理量的比来定义;但也存在区别,重力场的比值中,分母是质量最简单,电场定义时,要考虑电荷的电性,而磁场定义最复杂,不仅与考虑电流元I,而且要考虑电流元的放置方位与有效长度;3.不能将比值法的公式纯粹的数学化;在建立物理量的时候,交代物理思想和方法,搞清概念表达的属性,从这些量度公式中理解它们的物理过程与物理符号的真实内容,切忌被数学符号形式化,忽视了物理量的丰富内容,一定要从量度公式中揭示所定义的概念与有关概念的真实依存关系和物理过程,防止死记硬背和乱用;另一方面,在数学形式上用比例表示的式子,不一定就应用比值法;如公式a=F/m,只是数学形式上象比值法,实际上不具备比值法的其它特点;所以不能把比值法与数学形式简单的联系在一起;九、微元法微元法是分析、解决物理问题中的常用方法,也是从部分到整体的思维方法;用该方法可以使一些复杂的物理过程用我们熟悉的物理规律迅速地加以解决,使所求的问题简单化;在使用微元法处理问题时,需将其分解为众多微小的"元过程",而且每个"元过程"所遵循的规律是相同的,这样,我们只需分析这些"元过程",然后再将"元过程"进行必要的数学方法或物理思想处理,进而使问题求解;使用此方法会加强我们对已知规律的再思考,从而引起巩固知识、加深认识和提高能力的作用; 在高中物理中,由于数学学习上的局限,对于高等数学中可以使用积分来进行计算的一些问题,在高中很难加以解决;例如对于求变力所做的功或者对于物体做曲线运动时某恒力所做的功的计算;又如求做曲线运动的某质点运动的路程,这些问题对于中学生来讲,成为一大难题;但是如果应用积分的思想,化整为零,化曲为直,采用"微元法",可以很好的解决这类问题;"微元法"通俗地说就是把研究对象分为无限多个无限小的部分,取出有代表性的极小的一部分进行分析处理,再从局部到全体综合起来加以考虑的科学思维方法,在这个方法里充分的体现了积分的思想;十、极限法极限法是把某个物理量推向极端,即极大和极小或极左和极右,并依此做出科学的推理分析,从而给出判断或导出一般结论;1.由平均值得瞬时值用到极限法一般由比值定义式定义出的物理量均为平均值,如,当取趋近于零时的平均速度可看做瞬时速度2.极限法在进行某些物理过程分析时,具有独特作用,恰当应用极限法能提高解题效率,使问题化难为易,化繁为简,思路灵活,判断准确;因此要求解题者,不仅具有严谨的逻辑推理能力,而且具有丰富的想象能力,从而得到事半功倍的效果;。
高中物理实验测量加速度的方法

高中物理实验测量加速度的方法在高中物理实验中,测量加速度是非常重要且常见的任务。
加速度是物体在单位时间内速度变化的量度,是许多力学问题的核心参数。
下面将介绍几种测量加速度的常用实验方法。
一、小球自由下落法小球自由下落法是一种简单且有效的测量加速度的方法。
实验中,我们首先准备一个光滑的竖直运动轨道,轨道上有两个固定的刻度标尺,标尺之间的距离为L。
然后,我们用一个计时器记录小球自由下落的时间t,从而可以测量出小球下落的平均速度v。
根据物理学中的公式,我们知道自由下落的加速度a等于2L/t²。
二、动态平衡法动态平衡法是一种常用的测量加速度的方法。
实验中,我们将一个适当质量的小球放置在一个水平运动的平衡轨道上,然后运用质量块、弹簧等装置,使小球保持在一个动态平衡状态。
在这种状态下,小球受到的重力和弹力等力的平衡所产生的加速度可以通过测量弹簧的伸长量或者质量块的位移来计算得出。
三、受力表面法受力表面法是一种常见的测量加速度的方法。
实验中,我们需要准备一个平滑的倾斜面,并在其上放置一个物体。
通过调整倾斜角度和测量物体在不同角度下的运动时间,可以计算得出物体在倾斜面上的加速度。
根据斜面倾角和物体的运动时间,我们可以应用运动学公式推导得出加速度的数值。
四、旋转实验法旋转实验法是测量加速度的一种特殊方法,适用于某些特殊的物理实验。
在旋转实验中,我们通过将物体固定在转速恒定的转盘上,然后观察物体所受到的向心加速度来测量加速度。
通过调整转速和测量物体的运动半径,可以计算出所需的加速度。
总结在高中物理实验中,测量加速度的方法多种多样。
无论是小球自由下落法、动态平衡法、受力表面法还是旋转实验法,都有其各自的适用场景和操作要点。
通过实验的设计和数据分析,我们可以准确测量出物体的加速度,并进一步应用于力学和动力学的研究中。
需要注意的是,在进行任何实验之前,我们应该保证实验环境的安全,正确使用实验器材,并严格遵守实验操作规程。
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高中物理实验中的研究方法
摘要:实验,是自然科学研究的重要方法,也是自然学科教学的重要手段,实验能力是高考物理学科要考核的五个能力之一。
关键词:高中物理实验方法能力
实验,是自然科学研究的重要方法,也是自然学科教学的重要手段,实验能力是高考物理学科要考核的五个能力之一。
因此,搞好高中物理实验的复习,摸清实验中的研究方法也就至关重要。
结合大纲,物理实验教学中有以下八条实验中的研究方法。
1.理想化法:影响物理现象的因素往往复杂多变,实验中常可采用忽略某些次要因素或假设一些理想条件的办法,以突出现象的本质因素,便于深入研究,从而取得实际情况下合理的近似结果(通俗他说就是抓大放小)。
例如在《用单摆测定重力加速度》的实验中,假设悬线不可伸长,悬点的摩擦和小球在摆动过程的空气阻力不计;在电学实验中把电压表变成内阻是无穷大的理想电压表,电流表变成内阻等于0的理想电流表等等,实际都采用了理想化法。
2.平衡法:物理学中常常利用一个量的作用与另一个(或几个)量的作用相同、相当或相反来设计实验,制作仪器,进行测量。
例如测量中的基本工具弹簧秤的设计是利用了力的平衡,天平的设计是根据力矩的平衡;温度计是利用了热的平衡。
3.放大法:在现象、变化、待测物理量十分微小的情况下,往往采用放大法。
根据实验的性质和放大对象的不同,放大所使用的物理方法也各异。
例如:在《测定金属电阻率》实验中所便用的螺
旋测微器:主尺上前进(或后退)0.5毫米,对应副尺上有5n个等分,实际上是对长度的机械放大;许多电表如电流表、电压表是利用一根较长的指针把通电后线圈的偏转角显示出来。
又比如在《卡文迪许扭实验》,其测定万有引力恒量的思路最后转移到光点的移动(跟库仑静电力扭枰实验一样),都是将微小形变放大方法的具体应用。
4.累积法:将微小量累积后测量求平均的方法,能减小相对误差。
实验中也经常涉及这一方法。
例如,在《用单摆测定重力加速度》实验中,需要测定单摆周期,用秒表测一次全振动的时间误差很大,于是采用测量30~50次全振动的时间t,从而求出单摆的周期t=t/n(n为全振动次数)。
5.转换法:某些物理量不容易直接测量,或某些现象直接显示有困难,可以采取把所要观测的变量转换成其它变量(力、热、声、光、电等物理量)的相互转换进行间接观察和测量,这就是转换法,还是以卡文迪许《利用扭秤装置测定万有引力恒量实验》为例:其基本的思维方法便是等效转换。
卡文迪许扭秤发生扭转后,引力对t形架的扭转力矩与石英丝由于弹性形变产主的扭转力矩这就是等效转换,间接地达到了无法达到的目的。
本实验中转换法还应用于石英丝扭转角度的测量上,这个角度不是直接测出的,而是利用平面镜反射光在刻度尺上移动的距离间接测出的。
转换法是一种较高层次的思维方法,是对事物本质深刻认识的基础上才产生的一种飞跃。
如变曲为直实际上就是该方法的应用。
6.控制变量法:在高中物理中的许多实验,往往存在着多种变化的因素,为了研究它们之间的关系可以先控制一些量不变,依次研究某一个因素的影响。
最典型的例子是《验证牛顿第二运动定律》的实验,我们研究的方法是:先保持物体的质量一定,研究加速度与力的关系;再保持力不变研究加速度与质量的关系,最后综合得出物体的加速度与它受到的合外力及物体质量之间的关系。
当然本实验还涉及到各种系统误差的产生,限于篇幅不再赘述。
7.留迹法:有些物理现象瞬间即逝,如运动物体所处的位置、轨迹或图像等,设法记录下
来,以便从容地测量、比较和研究。
例如:在《测定匀变速直线运动的加速度》、《验证牛顿第二运动定律》、《验证机械能守恒定律》等实验中,就是通过纸带上打出的点记录下小车(或重物)在不同时刻的位置(位移)及所对应的时刻,从而可从容计算小车在各个位置或时刻的速度并求出加速度;对于简谐运动,则是通过摆动的漏斗漏出的细沙落在匀速拉动的硬纸板上而记录下各个时刻摆的位置,从而很方便地研究简谐运动的图像;又如利用闪光照相记录自由落体运动的轨迹等,实际都采用了留迹法。
8.模拟法:有时受客观条件限制,不能对某些物理现象进行直接实验和测量,于是就人为地创造一定的模拟条件,在这样模拟的条件下进行实验。
例如在《电场中等势线的描绘》实验中,因为对静电场直接测量很困难,故采用易测量的电流场来模拟。
又如在确
定磁场中磁感线的分布,因为磁感线实际不存在。
我们就用铁屑的分布来模拟磁感线的存在。
此外在高中物理实验中还有比较法、替代法、补偿法等。
由于高考内容日趋拓宽求深,知识交叉部分(特别实行理综考试)越来越多,能力要求也就更加突出。
所以迫切需要摒弃“实验无关紧要”、“讲比做好”等错误观念,认真领悟实验中的思想方法,只有这样,才能切实抓好实验教学工作。