關(guān)于物理實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法介紹
1.積累法
某些微小量的測(cè)量，在現(xiàn)有儀器的準(zhǔn)確度內(nèi)難以測(cè)準(zhǔn)確，若采用將這些微小量積累后求平均的方法能減小誤差。如要測(cè)一面書(shū)紙的厚度，可測(cè)全部書(shū)紙的總厚度，然后除以紙張數(shù)；在用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)中，需要測(cè)定單擺的周期，用秒表去測(cè)一次全振動(dòng)的時(shí)間誤差很大，但可以測(cè)30—50次振動(dòng)的時(shí)間t，從而求出單擺的周期T=t/n（n為全振動(dòng)次數(shù)）。
2.控制法
在一些實(shí)驗(yàn)中，往往存在多種變化因素，為了研究某些量之間的關(guān)系，可以先控制一些量不變，依次研究某一個(gè)因素的影響。例如，在驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中，為了驗(yàn)證加速度a與合外力 F及物體質(zhì)量m三者的關(guān)系，可以先保持m不變，研究a與F的關(guān)系，研究a與m的關(guān)系再保持F不變，驗(yàn)證a與m的關(guān)系。又如研究導(dǎo)體中的電流強(qiáng)度I與導(dǎo)體的'電阻R和導(dǎo)體兩端電壓u的關(guān)系，可以先保持R不變，研究I與U的關(guān)系，再保持u不變，研究I與R的關(guān)系，從而得到導(dǎo)體的電流強(qiáng)度與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，與導(dǎo)體的電阻成反比的結(jié)論。
3.放大法
在現(xiàn)象、變化、待測(cè)量很微小的情況下，可采用“放大”的方法。根據(jù)放大對(duì)象的不同，放大的方法也各異。螺旋測(cè)微計(jì)、游標(biāo)卡尺是對(duì)“長(zhǎng)度”的“機(jī)械放大”；望遠(yuǎn)鏡，顯微鏡是利用透鏡來(lái)進(jìn)行“光放大”；喇叭，蜂嗚器是對(duì)聲的放大；用晶體三極管可對(duì)電信號(hào)進(jìn)行“電放大”；投影式是表、教具借助投影儀來(lái)放大。
物理課本上介紹的卡文迪許設(shè)計(jì)的測(cè)量萬(wàn)有引力的著名扭秤裝置，該實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是要測(cè)量出由于小球m受到大球m′的吸引時(shí)，石英絲被扭轉(zhuǎn)的角度。但是小球m和大球m′之間的引力非常微弱，因而石英絲扭轉(zhuǎn)的角度也極為微小，不進(jìn)行放大無(wú)法觀測(cè)�？ㄎ牡显S正是巧妙地運(yùn)用了光點(diǎn)反射放大法，借助從小平面鏡M的反射光在刻度尺上移動(dòng)的距離來(lái)求出扭轉(zhuǎn)角，再根據(jù)扭轉(zhuǎn)角就可以算出m與m′的引力F。
光點(diǎn)反射放大法是物理實(shí)驗(yàn)中常用的放大方法，它是使光的反射角的微小變化，通過(guò)反射線投射到遠(yuǎn)處光屏上的光點(diǎn)的移位來(lái)顯示，其變化的顯著程度取決于反射鏡至光點(diǎn)投射之間的距離；另外，杠桿放大法也是較常用的放大方法，它是利用有固定轉(zhuǎn)軸的指針，微小變化作用于指針杠桿的短臂，而觀察點(diǎn)則在長(zhǎng)臂的頂端，觀察的顯著程度取決于長(zhǎng)臂與短臂的比值。
4.轉(zhuǎn)換法
某些物理量不容易直接測(cè)量，或某些現(xiàn)象直接顯示有困難，可以采取把所要觀測(cè)的變量轉(zhuǎn)換成其他變量進(jìn)行間接觀察和測(cè)量，這就是轉(zhuǎn)換法。
如玻璃瓶的微小形變難以直接觀察，但用插在瓶塞上的毛細(xì)管里液柱的高低來(lái)顯示，則現(xiàn)象明顯；雙金屬片熱脹冷縮時(shí)的彎曲，不用投影儀是不容易看清楚的，但利用它的彎曲來(lái)接通電路，則效果更好。
5.平衡法
物理學(xué)中常利用一個(gè)量的作用與另一個(gè)（或幾個(gè)）量的作用相同，相當(dāng)或相反來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，制作儀器，進(jìn)行測(cè)量，這就是所謂的平衡法。如彈簧秤的設(shè)計(jì)是利用了力的平衡，天平的設(shè)計(jì)是根據(jù)力矩的平衡，溫度計(jì)的設(shè)計(jì)思想是熱的平衡等。
6.比較法
比較法是在一定的條件下找出研究對(duì)象之間的同一性和差異性。在物理學(xué)中由于研究對(duì)象的廣泛性和多樣性，比較的形式也是靈活多樣的，可以是比較某物理現(xiàn)象在實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)前后的變化情況，可以是同時(shí)對(duì)幾類物理對(duì)象的現(xiàn)象，變化過(guò)程的比較，也可以是比較同一對(duì)象中不同條件下的變化情況等。如通路自感實(shí)驗(yàn)，就是通過(guò)電感支路和電阻支路在通電時(shí)兩燈泡發(fā)亮的先后比較，來(lái)說(shuō)明線圈在通過(guò)自身的電流發(fā)生變化時(shí)會(huì)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)，阻礙電流的變化。在研究透鏡成像的實(shí)驗(yàn)中，就是比較物體在u＞2f，f＜u＜2f和u＜f三種不同情況下通過(guò)透鏡所成像的不同，從而總結(jié)出凸透鏡成像的規(guī)律和特點(diǎn)的。
7.留跡法
在物理實(shí)驗(yàn)中，有些物理現(xiàn)象瞬息即逝，如運(yùn)動(dòng)物體所處的位置、軌跡或圖像等，用一定的方法記錄下來(lái)，然后通過(guò)測(cè)量或觀察來(lái)進(jìn)行研究，就是留跡法。如測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度的實(shí)驗(yàn)，就是通過(guò)紙帶上打出的點(diǎn)記錄小車的位移和運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，從而計(jì)算小車在各個(gè)位置或時(shí)刻的速度，并求出加速度；對(duì)簡(jiǎn)諧振動(dòng)則是通過(guò)擺動(dòng)漏斗漏出的細(xì)沙落在勻速拉動(dòng)的硬紙板上而記錄下各個(gè)時(shí)刻擺的位置，從而能很方便地研究諧振動(dòng)的圖像；用閃光照相法記錄自由落體運(yùn)動(dòng)的軌跡；用示波器顯示變化的波形等，都是用留跡法進(jìn)行研究的。
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