高考物理實(shí)驗(yàn)方法思想十一個(gè)
高考物理實(shí)驗(yàn)方法思想十一個(gè)
物理實(shí)驗(yàn)是高考的主要內(nèi)容之一.《考試大綱》就高考物理實(shí)驗(yàn)共列出19個(gè)考點(diǎn),其中力學(xué)8個(gè)、熱學(xué)1個(gè)、電學(xué)8個(gè)、光學(xué)2個(gè)。小編整理了物理學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容,希望能幫助到您。
高中物理實(shí)驗(yàn)的思想方法總結(jié)
一、直接比較法
高中物理的某些實(shí)驗(yàn),只需定性地確定物理量間的關(guān)系,或?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值相比較,就可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的,這即是直接比較法。如在“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實(shí)驗(yàn)中,可在觀察記錄的基礎(chǔ)上,經(jīng)過(guò)比較和推理,得出產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件和判定感應(yīng)電流的方向的方法。
二、等效替代法
等效替代法是科學(xué)研究中常用的一種思維方法。對(duì)一些復(fù)雜問(wèn)題采用等效方法,將其變換成理想的、簡(jiǎn)單的、已知規(guī)律的過(guò)程來(lái)處理,??墒箚?wèn)題的解決得以簡(jiǎn)化。因此,等效法也是物理實(shí)驗(yàn)中常用的方法。如在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中,要求用一個(gè)彈簧秤單獨(dú)拉橡皮條時(shí),要與用兩個(gè)彈簧秤互成角度同時(shí)拉橡皮條產(chǎn)生的效果相同——使結(jié)點(diǎn)到達(dá)同一位置O,即要在合力與分力等效的條件下,才能找出它們之間合成與分解時(shí)所遵守的關(guān)系——平行四邊形定則;在“碰撞中的動(dòng)量守恒”實(shí)驗(yàn)中,用小球的水平位移代替小球的水平速度;畫(huà)電場(chǎng)中等勢(shì)線分布時(shí)用電流場(chǎng)模擬靜電場(chǎng);驗(yàn)證牛頓第二定律時(shí)調(diào)節(jié)木板傾角,用重力的分力抵消摩擦力的影響,等效于小車不受阻力等等。
三、控制變量法
控制變量法即在多因素的實(shí)驗(yàn)中,可以先控制一些物理量不變,依次研究某一個(gè)因素的影響。如牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)中可以先保持質(zhì)量一定,研究加速度和力的關(guān)系;再保持力一定,研究加速度和質(zhì)量的關(guān)系。在研究歐姆定律的實(shí)驗(yàn)中,先控制電阻一定,研究電流與電壓的關(guān)系,再控制電壓一定,研究電流和電阻的關(guān)系。
四、累積法
把某些用常規(guī)儀器難以直接準(zhǔn)確測(cè)量的微小量累積將小量變大量測(cè)量,以提高測(cè)量的準(zhǔn)確度減小誤差。如在缺乏高精密度的測(cè)量?jī)x器的情況下測(cè)細(xì)金屬絲的直徑,常把細(xì)金屬絲繞在圓柱體上測(cè)若干匝的總長(zhǎng)度,然后除以匝數(shù)可求細(xì)金屬絲的直徑;測(cè)一張薄紙的厚度時(shí),常先測(cè)量若干頁(yè)紙的總厚度,再除以被測(cè)頁(yè)數(shù)而求每頁(yè)紙的厚度;在“用單擺測(cè)重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中,單擺周期的測(cè)定就是通過(guò)測(cè)單擺完成多次全振動(dòng)的總時(shí)間除以全振動(dòng)的次數(shù),以減少個(gè)人反應(yīng)時(shí)間造成的誤差影響。
五、模擬法
有時(shí)受客觀條件的限制,不能對(duì)某些物理現(xiàn)象進(jìn)行直接實(shí)驗(yàn)和測(cè)量,于是就人為地創(chuàng)造一定的模擬條件,在這樣模擬的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。模擬法是一種間接實(shí)驗(yàn)的方法,它是通過(guò)與原型相似的模型,來(lái)說(shuō)明原型的規(guī)律性。模擬法在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中的典型應(yīng)用是“電場(chǎng)中等勢(shì)線的描繪”這一實(shí)驗(yàn)。由于直接描繪靜電場(chǎng)的等勢(shì)線很困難,而恒定電流的電場(chǎng)與靜電場(chǎng)相似,所以用恒定電流的電場(chǎng)模擬靜電場(chǎng)中等勢(shì)線的分布情況。
六、留跡法
留跡法即是利用某些特殊的手段,把一些瞬間即逝的現(xiàn)象(如位置、軌跡圖象等)記錄下來(lái),以便對(duì)其進(jìn)行仔細(xì)的研究。如用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上的點(diǎn)跡記錄小車的位移與時(shí)間的關(guān)系;用頻閃照相機(jī)拍攝平拋運(yùn)動(dòng)中小球的位置、軌跡;用沙擺顯示振動(dòng)的圖象;在測(cè)定玻璃的折射率的實(shí)驗(yàn)中,用大頭針的插孔顯示入射光線和出射光線的方位;在電場(chǎng)中等勢(shì)線的描繪的實(shí)驗(yàn)中,用探針通過(guò)復(fù)寫(xiě)紙?jiān)诎准埳狭粝碌暮圹E記錄等勢(shì)點(diǎn)的位置,都是留跡法在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。
七、轉(zhuǎn)換法
將某些不易顯示、不易直接測(cè)量的物理量轉(zhuǎn)化為易于顯示、易于直接測(cè)量的物理量的方法稱為轉(zhuǎn)換法(間接測(cè)量法)。轉(zhuǎn)換法是物理實(shí)驗(yàn)中常用的方法。例如,測(cè)力計(jì)是把力的大小轉(zhuǎn)化為彈簧的伸長(zhǎng)量;打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是把流逝的時(shí)間轉(zhuǎn)換成振針的周期性振動(dòng);電流表是利用電流在磁場(chǎng)中受力,把電流轉(zhuǎn)換成指針的偏轉(zhuǎn)角;還有一些物理量不能由儀器直接測(cè)量,這時(shí)可利用待測(cè)量和可直接測(cè)量的基本物理量之間的關(guān)系,將待測(cè)量物理量的測(cè)量轉(zhuǎn)換為基本物理量的測(cè)量。
八、外推法
有些物理量可以局部觀察或測(cè)量,但作為它的極端狀態(tài)是無(wú)法直接觀測(cè)的,但把這些局部觀察、測(cè)量得到的規(guī)律通過(guò)圖象或思維運(yùn)用外推到極端情況,即可以達(dá)到目的。例如在測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中,無(wú)法直接測(cè)量斷路(I=0)時(shí)的路端電壓和短路(U=0)時(shí)的電流,通過(guò)一系列U、I值對(duì)應(yīng)點(diǎn)畫(huà)出直線并向兩方延伸,交U軸點(diǎn)為電動(dòng)勢(shì),交I軸點(diǎn)為短路電流I短。
九、放大法
在現(xiàn)象、變化、待測(cè)物理量十分微小的情況下,往往采用放大法。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的性質(zhì)和放大對(duì)象的不同,放大所使用的物理方法也各異。如游標(biāo)卡尺、放大鏡、顯微鏡、示波器等儀器都是按放大原理制成的。許多電表如電流表、電壓表是利用一根較長(zhǎng)的指針把通電后線圈的偏轉(zhuǎn)角顯示出來(lái);又比如在《卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn)》,其測(cè)定引力常量的思路最后轉(zhuǎn)移到光點(diǎn)的移動(dòng),跟庫(kù)侖靜電力扭秤實(shí)驗(yàn)一樣,都是將微小形變放大的具體應(yīng)用。
十、理想模型法
影響物理現(xiàn)象的因素往往復(fù)雜多變,實(shí)驗(yàn)中??刹捎煤雎阅承┐我蛩鼗蚣俣ㄒ恍├硐霔l件的辦法,以突出現(xiàn)象的本質(zhì)因素,便于深入研究,從而取得實(shí)際情況下合理的近似結(jié)果(通俗地說(shuō)就是抓大放小)。例如在“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中,假定懸線不可伸長(zhǎng),懸點(diǎn)的摩擦和小球在擺動(dòng)過(guò)程的空氣阻力不計(jì);在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中把電壓表變成內(nèi)阻無(wú)窮大的理想電壓表,電流表變成內(nèi)阻等于0的理想電流表;質(zhì)點(diǎn)、點(diǎn)電荷、等等,實(shí)際都采用了理想模型法。
十一、微元法
微元法是分析、解決物理問(wèn)題中的常用方法,也是從部分到整體的思維方法。用該方法可以使一些復(fù)雜的物理過(guò)程用我們熟悉的物理規(guī)律迅速地加以解決,使所求的問(wèn)題簡(jiǎn)單化。在使用微元法處理問(wèn)題時(shí),需將其分解為眾多微小的“元過(guò)程”,而且每個(gè)“元過(guò)程”所遵循的規(guī)律是相同的,這樣,我們只需分析這些“元過(guò)程”,然后再將“元過(guò)程”進(jìn)行必要的數(shù)學(xué)方法或物理思想處理,進(jìn)而使問(wèn)題求解。使用此方法會(huì)加強(qiáng)我們對(duì)已知規(guī)律的再思考,從而引起鞏固知識(shí)、加深認(rèn)識(shí)和提高能力的作用。比如:V-t圖像求位移,F(xiàn)-X圖像求功,瞬時(shí)速度等等
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法
1.列表法
在記錄和處理數(shù)據(jù)時(shí),常常將數(shù)據(jù)列成表格.數(shù)據(jù)列表可以簡(jiǎn)單而又明確地表示出有關(guān)物理量之間的關(guān)系,有助于找出物理量之間聯(lián)系的規(guī)律性.
列表的要求:
(1)寫(xiě)明表的標(biāo)題或加上必要的說(shuō)明;
(2)必須交代清楚表中各符號(hào)所表示的物理量的意義,并寫(xiě)明單位;
(3)表中數(shù)據(jù)應(yīng)是正確反映測(cè)量結(jié)果的有效數(shù)字.
2.平均值法
現(xiàn)行教材中只介紹了算術(shù)平均值,即把測(cè)定的數(shù)據(jù)相加求和,然后除以測(cè)量的次數(shù).必須注意的是,求平均值時(shí)應(yīng)該按測(cè)量?jī)x器的精確度決定應(yīng)保留的有效數(shù)字的位數(shù).
3.圖象法
圖象法是物理實(shí)驗(yàn)中廣泛應(yīng)用的處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法.圖象法的最大優(yōu)點(diǎn)是直觀、簡(jiǎn)便.在探索物理量之間的關(guān)系時(shí),由圖象可以直觀地看出物理量之間的函數(shù)關(guān)系或變化趨勢(shì),由此建立經(jīng)驗(yàn)公式.
作圖的規(guī)則:
(1)作圖一定要用坐標(biāo)紙,坐標(biāo)紙的大小要根據(jù)有效數(shù)字的位數(shù)和結(jié)果的需要來(lái)定;
(2)要標(biāo)明軸名、單位,在軸上每隔一定的間距按有效數(shù)字的位數(shù)標(biāo)明數(shù)值;
(3)圖上的連線不一定通過(guò)所有的數(shù)據(jù)點(diǎn),而應(yīng)盡量使數(shù)據(jù)點(diǎn)合理地分布在線的兩側(cè);
(4)作圖時(shí)常通過(guò)選取適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)軸使圖線線性化,即“變曲為直”.
雖然圖象法有許多優(yōu)點(diǎn),但在圖紙上連線時(shí)有較大的主觀任意性,另外連線的粗細(xì)、圖紙的大小、圖紙本身的均勻程度等,都對(duì)結(jié)果的準(zhǔn)確性有影響.