物理的实验方法有那些

物理的实验方法有那些
物理的实验方法有那些

物理的实验方法有那些
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.物理学是一门实验科学,物理实验方法既是科学家研究问题的方法,也是学生在学习物理中常用的方法,新课标也要求学生掌握一些探究问题的物理方法.作者就中学物理中基本的实验方法予以归纳,以供大家参考.
一、比较法
将待测物理量与选做标准单位的物理量进行比较的方法叫比较法.如测量物体长度,用天平称量质量,用电桥测电阻等.有时光有标准量具还不够,还需要配置比较系统,使被测量量与标准量实现比较.如：测量金属在某温度下的比热容.因为金属的比热容随温度的升高而变大,可以找一个在该温度下比热容的金属材料,用比较法测,把两者做成形状相同的样品,加热到一定温度让其自然冷却,作降温曲线（T-t曲线）由牛顿冷却定律即可得解.比较法是物理实验中最普通、最基本的实验方法,也是实验设计中设计对照实验的基础.
二、替代法
用已知的标准量去代替未知的待测量,以保持状态和效果相同,从而推出待测量的方法叫替代法.如用合力替代各个分力,用总电阻替代各部分电阻,浮力替代液体对物体的各个压力等.
三、累积法
又称叠加法.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.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,于是采用测定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）.
四、控制法
在中学许多物理实验中,往往存在着多种变化的因素,为了研究它们之间的关系可以先控制一些量不变,依次研究某一个因素的影响.如通过导体的电流I受到导体电阻R和它两端电压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与电压U的关系时,需要保持电阻R不变.
五、留迹法
有些物理现象瞬间即逝,如运动物体所处的位置、轨迹或图像等,用留迹法记录下来,以便从容地测量、比较和研究.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,就是通过纸带上打出的点记录下小车（或重物）在不同时刻的位置（位移）及所对应的时刻,从而可从容计算小车在各个位置或时刻的速度并求出速度；对于简谐运动,则是通过摆动的漏斗漏出的细沙落在匀速拉动的硬纸板上而记录下各个时刻摆的位置,从而很方便地研究简谐运动的图像；利用闪光照相记录自由落体运动的轨迹等实验都采用了留迹法.
六、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》实验中所使用的螺旋测微器：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.
七、补偿法
补偿法是找一种效应与之相抵消,从而对被测物理量进行测量的方法.由于被测量的作用在测量中被抵消,故表示标准量与被测量作用之差的仪表示数为0,所以又称零示法.
八、转换法
某些物理量不容易直接测量,或某些现象直接显示有困难,可以采取把所要观测的变量转换成其它变量（力、热、声、光、电等物理量的相互转换）进行间接观察和测量,这就是转换法.如卡文迪许《利用扭秤装置测定万有引力恒量实验》：其基本的思维方法便是等效转换.卡文迪许扭秤发生扭转后,引力对T形架的扭转力矩与石英丝由于弹性形变产主的扭转力矩这就是等效转换,间接地达到了无法达到的目的.又如转换法还应用于石英丝扭转角度的测量、根据电流的热效应来认识电流大小、根据磁场对磁体有力的作用来认识磁场等上.转换法是一种较高层次的思维方法,是对事物本质深刻认识的基础上才产生的一种飞跃.
九、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.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的理想电流表等实验都采用了理想化法.
十、模型法
有时受客观条件限制,不能对某些物理现象进行直接实验和测量,于是就人为地创造一定的模型,在模型的条件下进行实验.但要求模型和原型必须具有一定的相似性.如在《电场中等势线的描绘》实验中,因为对静电场直接测量很“困难”,故采用易测量的电流场来模拟.又如在确定磁场中磁感线的分布,因为磁感线实际不存在.我们就用铁屑的分布来模拟磁感线的存在.如用太阳系模型代表原子结构,用简单的线条代表杠杆等.以上仅是中学物理实验中常用的方法,有时在一个实验中同时会用到多种方法.同时,具体用运中还会遇到实验设计的方法、实验结果的处理方法等,在此不再赘述.参考资料：中学物理实验基本方法浅谈