1、蔡颂 高中物理实验的十种思想方法 物理教学考试大纲中在“实验能力”中 要求学生会“运用学过的实验方法”以下对高 中物理涉及的几种重要实验方法加以论述 一、直接比较法 高中物理的某些实验，只需定性地确定物 理量间的关系，或将实验结果与标准值相比较， 就可得出实验结论的，这即是直接比较法如在 “研究电磁感应现象”的实验中，可在观察记录 的基础上，经过比较和推理，得出产生感应电流 的条件和判定感应电流方向的方法 二、等效替代法 等效替代法是科学研究中常用的一种思维 方法对一些复杂问题采用等效方法，将其变换 成理想的、简单的、已知规律的过程来处理，常 可使问题的解决得以简化因此，等效法也是物 理实验中
2、常用的方法如在“验证力的平行四 边形定则”的实验中，要求用一个弹簧秤单独 拉橡皮条时，要与用两个弹簧秤互成角度同时 拉橡皮条产生的效果相同使结点到达同 一位置0，即要在合力与分力等效的条件下，才 能找出它们之间合成与分解时所遵守的关系 平行四边形定则；在“碰撞中的动量守恒” 实验中，用小球的水平位移代替小球的水平速 度；画“电场中等势线”分布时用电流场模拟静 电场；“验证牛顿第二定律”时调节木板倾角， 用重力的分力抵消摩擦力的影响，等效于小车 不受阻力等等 三、控制变量法 控制变量法即在多因素的实验中，可以先 控制一些物理量不变，依次研究某一个因素的 影响如牛顿第二定律实验中可以先保持质量 一
3、定，研究加速度和力的关系；再保持力一定， 研究加速度和质量的关系 在研究欧姆定律的实验中，先控制电阻一 定，研究电流与电压的关系；再控制电压一定， 研究电流和电阻的关系 四、累积法 把某些用常规仪器难以直接准确测量的微 小量累积将小量变大量测量，以提高测量的准 确度减小误差如在缺乏高精密度的测量仪器 的情况下测细金属丝的直径，常把细金属丝绕 在圆柱体上测若干匝的总长度，然后除以匝数 可求细金属丝的直径；测一张薄纸的厚度时，常 先测量若干页纸的总厚度，再除以被测页数而 求每页纸的厚度；在“用单摆测重力加速度”的 实验中，单摆周期的测定就是通过测单摆完成 多次全振动的总时间除以全振动的次数，以减
4、少个人反应时间造成的误差影响 五、模拟法 有时受客观条件的限制，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 验模拟法是一种间接实验的方法，它是通过与 原型相似的模型，来说明原型的规律性模拟法 在中学物理实验中的典型应用是“电场中等势 线的描绘”这一实验，由于直接描绘静电场的 等势线很困难，而恒定电流的电场与静电场相 似，所以用恒定电流的电场模拟静电场中等势 线的分布情况 六、留迹法 留迹法即是利用某些特殊的手段，把一些 瞬间即逝的现象(如位置、轨迹图象等)记录下 来，以便对其进行仔细的研究如用打点计时器 打出的纸带上的点迹记录小车的位移与
5、时间的 关系；用频闪照相机拍摄平抛运动中小球的位 置、轨迹；用沙摆显示振动的图象；在“测定玻 25 璃的折射率”的实验中，用大头针的插孔显示 入射光线和出射光线的方位；在“电场中等势 线的描绘的实验”中，用探针通过复写纸在白 纸上留下的痕迹记录等势点的位置，这些都是 留迹法在实验中的应用 七、转换法 将某些不易显示、不易直接涣0量的物理量 转化为易于显示、易于直接测量的物理量的方 法称为转换法(间接测量法)转换法是物理实 验中常用的方法例如，测力计是把力的大小转 化为弹簧的伸长量；打点计时器是把流逝的时 间转换成振针的周期性振动；电流表是利用电 流在磁场中受力，把电流转换成指针的偏转角； 还有
6、一些物理量不能由仪器直接i见4量，这时可 利用待测量和可直接测量的基本物理量之间的 关系，将待测量物理量的测量转换为基本物理 量的测量 八、外推法 有些物理量可以局部观察或测量，但作为 它的极端状态是无法直接观测的，但把这些局 部观察、测量得到的规律通过图象或思维运用 外推到极端情况，即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 量断路(I=0)时的路端电压和短路(U=0) 时的电流，通过一系列 、，值对应点画出直线 并向两方延伸，交U轴点为电动势E，交，轴点 马树奇 妙趣横 为短路电流，蜻 九、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
7、性质和放大对 象的不同，放大所使用的物理方法也各异如游 标卡尺、放大镜、显微镜、示波器等仪器都是按 放大原理制成的许多电表如电流表、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秤实验中，其测定 引力常量的思路最后转移到光点的移动，跟库 仑静电力扭秤实验一样，都是将微小形变放大 的具体应用 十、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定一些理想 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 (通俗地说就是抓大放小)例如在“用单摆测 定重力加速度”的实验中，假定悬线不可伸长， 悬点的摩擦和
8、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 l 00 生源于“图“ 根据物理情景作出有价值的图形、图象， 不但可以拔开解题云雾，使问题的解法绝处逢 生，重见天日，而且可以起到化难为易及事半功 倍之效更有甚者，还能演绎解题的方法和激 情下面举例说明，以飨读者 26 一、巧构相似。妙解问题 例1 甲、乙两人分别以一定的速度同时 运动，甲自西向正东方向运动，乙自南向正北方 向运动，乙在甲的正东方向且距甲3 m当甲的 路程为5 m时，乙发现自己所在位置与甲的行 程间的张角恰为45。求甲、乙的速度大小之
