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。 据对90 ~97 年高考试题统计,八年实验总分平均占14。25%,略高于考纲的规定。近年来高考对学生的实验能力提出了更高层次的要求:对实验的考查己从简单的背诵实验转向考查对实验的思想、方法和原理的理解以及应用的层次。特别是“3+X”考试科目设置改革,其测试重点是考查学生对所学知识的理解、掌握和运用,因此实验题对实验能力考核要求更高,设计性实验也在所难免。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)。又如在《测定金属电阻率》的实验中,若没有螺旋测微器时,也可把金属在铅笔上密绕若干圈,由线圈总长度来测出金属丝的直径、”
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