4基本实验方法

基本实验方法

命题趋势

要求考生“能根据要求灵活使用已学过的自然科学理论、实验方法和仪器，设计简单的实验方案并处理相关的实验问题”。具体体现在：①在给定的条件下，实行实验设计；②给出测量数据，选择数据处理的方法；③给定原理和器材，设计实验方案；④给出实验过程和情景，判断过程和方法的合理性等。如2001年理综考试中的实验题，就是要求考生灵活使用“伏安法”测定电阻。

关于实验方法的考查，预计是两种形式：一是以学过的分组或演示实验为背景，考查对实验方法的领悟情况；二是考查灵活使用学过的实验方法设计新的实验。

因为当前设计型实验是高考实验题的热点，而掌握一些有普遍意义的实验方法又是设计实验的基础，所以在复习已学过的实验时，有意识的、积极的提取、积累一些有价值的方法是很有意义的。

知识概要

围绕实验的设计原理、误差控制、数据处理三个环节，都有它们自己的一些有普遍意义的方法，在中学阶段涉及的主要是以下一些方法：

1．设计实验原理

（1）控制变量法。如：在“验证牛顿第二定律的实验”中，加速度、力和质量的关系控制。在“研究单摆的周期”中，摆长、偏角和摆球质量的关系控制。

（2）近似替代法。用伏安法测电阻时，选择了合适的内外接方法，一般就忽略电表的非理想性。

（3）等效替代法。某些量不易测量，能够用较易测量的量替代，从而简化实验。在“验证碰撞中的动量守恒”的实验中，两球碰撞后的速度不易直接测量，在将整个平抛时间定为时间单位后，速度的测量就转化为对水平位移的测量了。

（4）模拟法。当实验情景不易或根本无法创设时，能够用物理模型或数学模型等效的情景代替，即使两个情景的本质可能根本不同。“描绘电场中的等势线”的实验就是用电流场模拟静电场。

（5）微小量放大法。微小量不易测量，勉强测量误差也较大，实验时常采用各种方法加以放大。卡文迪许测定万有引力恒量，采用光路放大了金属丝的微小扭转；在观察玻璃瓶受力后的微小形变时，使液体沿细玻璃管上升来放大瓶内液面的上升。

2．控制实验误差

（1）多次测量法。多次测量法减小偶然误差，这是所有实验必须采取的办法，也是做实验应具有的基本思想。

（2）积累法。一些小量直接测量误差较大，能够累积起来测量，以减小误差。“用单摆测定重力加速度”的实验中，为了减小周期的测量误差，不是测量完成一次全振动的时间，而是测量完成30~50次全振动的时间。

3．数据处理

（1）逐差法。这就是用打点计时器打出的纸带计算加速度时用到的方法，这种方法充分利用了测量数据，具有较好的取平均的效果。

（2）图象法。能从图象清楚看出物理量间的关系，在“描绘小灯泡伏安特性曲线”的实验中，采用了这种方法得出电阻与温度相关的结论；可用图象法求物理量的值，在“测定电源电动势和内阻”的实验中用图象法来求E和r不但有取平均的效果，还能够剔除个别有错误的测量数据。