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物理中的实验方法有哪些
1.比较法。将待测量的物理量与选定为标准单位的物理量进行比较,称为比较法。比如测量物体的长度,用天平称质量,用电桥测电阻。有时候仅仅有一个标准的测量工具是不够的。有必要配置一个比较系统,将测量量与标准量进行比较。比如测量金属在一定温度下的比热容。因为金属的比热容随着温度的升高而增加,我们可以找到一种在这个温度下具有比热容的金属材料,用比较法测量,做成形状相同的样品,加热到一定温度让其自然冷却,并做一个冷却曲线(T-t曲线),可以用牛顿冷却定律求解。比较法是物理实验中最常见、最基本的实验方法,也是实验设计中设计控制实验的基础。
2.替代法。用已知的标准量代替未知的待测量,使状态和效果保持不变,因而将待测方法称为替代法。比如用总力代替各分力,用总阻力代替各部分阻力,用浮力代替液体对物体的各种压力等。
3.累积法。又称叠加法。相对误差可以通过对累积测量值求平均值来减小。这种方法经常涉及实验。比如在《用单摆测定重力加速度》实验中,需要测量单摆的周期,用秒表测量一次满振的时间误差很大,所以采用测量30-50次满振的时间t,单摆的周期t计算为t/n (n为满振次数)。
4.控制方法。在许多中学物理实验中,经常有许多变化因素。为了研究它们之间的关系,可以先控制一些量不变,再依次研究某个因素的影响。如果流经导体的电流I受到导体电阻R及其两端电压U的影响,在研究电流I与电阻R的关系时,需要保持电压U不变;在研究电流I和电压U的关系时,需要保持电阻R不变。
5.剩余方法。有些物理现象稍纵即逝,如运动物体的位置、轨迹或图像,可以用示踪法记录下来,便于测量、比较和研究。比如在《测定匀变速直线运动的加速度》、《验证牛顿第不运动定律》、《验证机械能守恒定律》等实验中。通过在纸带上打孔的点,记录小车(或重物)在不同时间的位置(位移)和对应的时间,从而可以从容地计算出小车在每个位置或时间的速度;对于简谐运动,从摆动漏斗漏出的细沙落在匀速拉动的纸板上,记录下每一瞬间的摆动位置,便于研究简谐运动的图像;示踪法用于实验,如用闪光摄影记录自由落体的轨迹。
6.放大方法。当要测量的现象、变化和物理量很小时,经常使用放大法。根据实验的性质和扩增对象的不同,用于扩增的物理方法也不同。比如《测定金属电阻率》实验中使用的螺旋千分尺:主尺向前(或向后)移动0.5 mm,对应的副尺上有5n个等分,其实是长度的机械放大;许多电表,如电流表和电压表,通电后用长指针显示线圈的偏转角度。
有哪些试验方法应用在物理中