高中物理分组实验方法分类论文

高中物理分组实验方法分类

摘要：本文针对刚刚从事教学工作的物理教师。物理实验是中学物理教学的重要基础、重要内容、重要方法和重要手段。本文主要是从物理实验的分类、方法、目标、等方面对物理实验基本技能进行分析与研究。

关键字：实验分类方法操作

刚刚走出学校的大门师范大学生，掌握基本的实验方法，是从事教学工作的基本要求。实践证明：只有通过实验教学的训练，才能使他们形成良好的科学素养。本文针对高中物理学生分组实验做分类分析。

一、物理实验的分类

高中物理实验可分为两类：演示实验和分组实验。分组实验是学生必须了解和掌握的实验内容，在高考中占有一定比例，历来是教学中的重要部分。

（一）从实验目的可以分为：

1、验证性实验；

验证性实验就是现有条件下重现科学发现的过程。高中阶段，需要掌握一些精度不高、能展示物理规律的内容。包括：探究弹性形变与弹力的关系、描绘小灯泡的伏安特性曲线、互成角度的两个力的合成、研究机械能守恒定律、研究平抛物体的运动、描迹法画出电场中平面上的等势线、研究正碰现象中动量守恒关系、研究闭合电路欧姆定律、探究功与物体速度变化的关系。

2、测量实验；

在学生有一定的测量基础之后，能够运用某种物理方法实验并能够进行误差计算。这样的测量有实验测定玻璃的折射率、用单摆测定重力加速度、用油膜法估测分子的大小、测定金属的电阻率、测定电源电动势和内电阻、用双缝干涉测光的波长

二、物理实验常用测量方法的认识

物理学是一门以实验为基础的学科。研究物理问题时，需要利用各种实验设备来进行物理实验。高中学生实验中归纳有放大法、等效法、电磁测量法、追踪法或描迹法、图象法。

（一）放大法

在物理实验中常常测量一些微小物理量。为提高被测物理量精度，常选用特殊的测量装置将被测物理量放大后再进行测量。

我们把提高测量精度、使物理量的数值变大、作用时间延长、作用空间扩展的方法叫做物理量的放大法。物理实验中，有五种放大法的思想：积累放大、机械放大、光放大、电流放大法。

1、积累放大法

单摆测定重力加速度实验，如果只测量几个周期，得到重力加速度的实验值会产生很大的误差。如果每次测量几十个周期，则误差会减小，随着测量周期数的增加，实验的系统误差将会减小。

2、机械放大法

其中游标卡尺、螺旋测微器（又叫千分尺）和天平，它们的实验原理用到的方法可以称为机械放大法。

2．1游标卡尺是最具代表性的仪器。为了提高米尺的测量精度，通常在米尺（主尺）上附带一个可以沿尺身移动的小尺（游标）。游标上的分度值x与主尺分度值y之间有一定关系，一般使游标上p个分度格的长度与主尺上（p-1）个分度格的长度相等。

px＝（p-1）y

主尺与游标上每个最小分格之差

δx为δx =y-x=y/p

差值δx称为游标尺的精度，它表示了游标尺能读准的最小值，也就是游标的最小分度值。根据适当情况可以选择10格、20格等不同的游标卡尺来提高测量精度。

2、2螺旋测微计、读数显微镜和迈克耳逊干涉仪等的测量系统的机械部分都是采用螺旋测微装置进行测量的。

测量原理为尺上的固定刻度的最小分度值为0、5mm，螺旋尺即可动刻度共有50个分度，当可动刻度旋转一周时，它在主尺上前进或后退一个刻度0、5mm，则可动刻度每转过一个分格时，可动小砧前进或后退0、01，所以它测量的长度可达到精度为0、01mm、光放大方法

显微镜，放大镜和望远镜就是采用放大视角的方法。测量微小长度和微小角度变化的光杠杆镜尺法，是使用光学装置将待测微小物理量进行间接放大的方法，它是一种物理实验中常用的光学放大法。

光杠杆测量原理：它由一面装在一个三脚金属架上的平面镜构

成，配合望远镜尺组来测变化极微小的长度。使用时，将光杠杆的面前脚放在一个固定位置，后脚放在被测量的点上，使镜面垂直于地面，望远镜尺组放在镜面的正前方，当物体为原长时，由望远镜中可以看清楚标尺l0点在小镜中的反射像，当后脚向下降落一个位移面δl时，镜面m使转动一个角度θ，这时在望远镜中所观察到的像由l0点变为l1点，设若镜面m与标尺间的距离为d，根据反射定律可知：

式中，δl＝l1- l0，可由标尺上读出，由于材料形变很小，相应θ也很小，所以有 tg2θ≈2θ，tgθ≈θ，因此，θ=δl/2d=δl/a，所以有：

当满足δl ＜＜ a，δl＜＜ d时，不难看出，小位移δl被放大成能观测的大位移δl，其作用像杠杆的作用一样，所以光杠杆的方法是一种放大的方法。

等效法

以效果相同来设计实验的方法称为等效法。在具体的实验操作中，就是要找到每一个操作环节上效果相同的标志，在操作时标记某一个特征量。

在验证平行四边形的实验中，是将一个力的分解为等效的两个力的合成，或将多个力合成为一个力的效果。平抛运动的分解中平抛运动可等效为水平直线匀速运动，和自由下落运动来处理。更常见的，所有曲线复杂运动可以等效为运动的合成。

而实际上也确实是处理问题就是所谓级数近似进行展开，零级一

级二级分析，也是体现着等效原理。

在等势线的描绘中用稳恒电流的电场“等效替代”静电场，也不失为一个好方法，把理想情况变为了现实存在的情况。

描迹法或追踪法

平抛运动实验、描绘静电场中的等势线、描绘小灯泡的伏安特性曲线中都体现了描迹法。在描绘等势线时描迹法严格说来不可以使用电流表，因为不够灵敏，容易造成误差，主要使用的是电流计与电压表。

使用电流计，将一指针放在导电纸上，移动另一指针至电流计示数为零，则两点等电势。

使用电压表，一指针在电极处，移动另一指针至某点，记下电压表示数，后继续移动该指针至电压表示数与之前示数一致，这两点电势相同。

实验中除了实验操作方法还包括实验数据处理，数据处理在高中阶段要求不高，常常用到的是图像法。

（四）图象法

图像法在探究两个物理量间的线性规律时有其他法无法比拟的优点。

所谓图像法，就是在实验操作采集实验数据之后，用做图像的方法来研究实验的结果的一种办法，这是一种应用得很广泛的处理实验数据的方法。而实质上图象法就是一种特殊形象的数学语言工具，可以表达各种现象的过程和规律。