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等效替代法:科学研究与物理实验中的简化思维方法

更新时间:2024-05-28 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

初中物理实验方法总结:等效替代法WM1物理好资源网(原物理ok网)

等效代换法是科学研究中常用的一种思维方法。用等效方法处理一些复杂问题,将其转化为理想的、简便的、已知的规律的过程,往往能使问题的解决变得简单。因此,等效方法也是物理实验中常用的方法。例如在“验证力的平行四边形定律”实验中,要求当用一根弹簧尺单独拉动橡皮条时,用两根互成一定角度的弹簧尺拉动橡皮条所产生的效果应相同——使节点到达同一位置O,即在合力与分力相等的条件下,可以找出它们合成与分解时的关系——平行四边形定律;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;在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,调整木板的倾斜度,利用重力的分力来抵消摩擦力的影响,相当于车子不受阻力等等。WM1物理好资源网(原物理ok网)

初中物理实验方法总结:控制变量法WM1物理好资源网(原物理ok网)

控制变量法是指在多因素实验中,控制某些物理量保持不变,然后依次研究某一因素的影响。例如,在牛顿第二定律的实验中,可以先保持质量不变,研究加速度与力的关系;然后保持力不变,研究加速度与质量的关系。在研究欧姆定律的实验中,可以先控制电阻不变,研究电流与电压的关系,然后控制电压不变,研究电流与电阻的关系。WM1物理好资源网(原物理ok网)

初中物理实验方法总结:积累法WM1物理好资源网(原物理ok网)

将一些难以用常规仪器直接准确测量的微小量进行累加,以增加测量的准确性,减少误差。例如,在缺乏高精度测量仪器的情况下初中物理小车,测量一根细金属丝的直径时,常将细金属丝绕在圆柱体上,测出几圈的总长度,再除以圈数,即可求出细金属丝的直径;测量一张薄纸的厚度时,常先测出几页纸的总厚度,再除以所测的页数,即可求出每页纸的厚度;在“用单摆测重力加速度”实验中,单摆周期的测定,是测出单摆完成多次全振的总时间,再除以全振次数,以减少个人反应时间带来的误差。WM1物理好资源网(原物理ok网)

初中物理实验方法总结:模拟法WM1物理好资源网(原物理ok网)

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有时由于客观条件的限制,对某些物理现象无法进行直接的实验和测量,所以我们就人为地创造一定的模拟条件,在这种模拟条件下进行实验。模拟法是一种间接的实验方法,用与原型相似的模型来说明原型的规律。模拟法在中学物理实验中的典型应用是“描绘电场中的等势线”实验。由于静电场的等势线很难直接描绘出来,而恒定电流的电场与静电场相似,所以用恒定电流的电场来模拟静电场中等势线的分布。WM1物理好资源网(原物理ok网)

初中物理实验方法总结:迹线法WM1物理好资源网(原物理ok网)

迹线法就是用一些特殊的手段把一些稍纵即逝的现象(如位置、轨迹图像等)记录下来,以便进行仔细的研究。例如,用点计时器在纸带上留下的点迹线来记录小车的位移与时间的关系;用频闪照相机拍摄小球在水平抛射运动中的位置和轨迹;用沙摆显示振动图像;在测玻璃折射率的实验中,用针座显示入射光和出射光的方向;在描绘电场中等势线的实验中,用探针隔着复写纸在白纸上留下的迹线来记录等势点的位置。这些都是迹线法在实验中的应用。WM1物理好资源网(原物理ok网)

初中物理实验方法总结:换算法WM1物理好资源网(原物理ok网)

把一些难以直接显示和测量的物理量转换成易于直接显示和测量的物理量的方法称为换算方法(间接测量方法)。换算方法是物理实验中常用的方法。例如,测力计把力的大小换算成弹簧的伸长量;打点计时器把经过的时间换算成振针的周期性振动量;电流表利用电流在磁场中受到的力,把电流换算成指针的偏转角度;还有一些物理量,是不能用仪器直接测量的。在这种情况下,可以利用被测物理量与可直接测量的基本物理量之间的关系,把被测物理量的测量换算成基本物理量的测量。WM1物理好资源网(原物理ok网)

初中物理实验方法总结:外推法WM1物理好资源网(原物理ok网)

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有些物理量可以在局部观察或测量,但其极端状态却不能直接观测到。然而,把从这些局部观察和测量中得到的规律,通过表象或思维,外推到极端情况,便可以达到目的。例如,在测电源电动势和内阻的实验中,无法直接测得电路开路(I=0)时该电路端部的电压和电路短路(U=0)时的电流。可通过一系列U、I值对应点作一条直线,向两边延伸英语作文,它与U轴的交点即为电动势,与I轴的交点即为短路电流I short。WM1物理好资源网(原物理ok网)

初中物理实验方法总结:放大法WM1物理好资源网(原物理ok网)

当所要测量的现象、变化或物理量非常小时,常采用放大法。视实验性质和放大的对象不同,所采用的放大物理方法也不同。游标卡尺、放大镜、显微镜、示波器等仪器,都是根据放大原理制成的。许多电工仪表,如电流表、电压表,都是用较长的指针来显示通电后线圈的偏转角度;例如在“卡文迪许扭秤实验”中,把确定万有引力常数的思路,最后转移到光点的运动上初中物理小车,这与库仑静电力扭秤实验是一样的,都是把微小变形放大的具体应用。WM1物理好资源网(原物理ok网)

初中物理实验方法总结:理想化方法WM1物理好资源网(原物理ok网)

影响物理现象的因素往往复杂多变。在实验中,我们往往可以忽略一些次要因素,或假设一些理想情况,以突出现象的本质因素,便于深入研究,从而得到实际条件下合理的近似结果(通俗地说,就是大而无小)。例如在“用单摆测定重力加速度”实验中,假设吊线不能伸长,忽略吊点的摩擦力和球在摆动过程中的空气阻力;在电学实验中,把电压表变成内阻无穷大的理想电压表,把电流表变成内阻等于0的理想电流表等等,其实都是用到了理想化的方法。WM1物理好资源网(原物理ok网)

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