“千里河山一日還”——“參照物”讓我們對生活中的運動現(xiàn)象有更深刻的認識;
自從接觸物理之后,大家不僅要了解生活中的各種物理概念,讓我們對生活有更加理性的認識,還要接觸各種物理實驗,學(xué)會如何進行科學(xué)實驗。 也許這就是物理和數(shù)學(xué)最大的區(qū)別吧! 那么,歸根結(jié)底,物理學(xué)中最常見的實驗方法有哪些呢? 這些是什么? 各種方法如何使用? 您有這樣的疑問嗎?
今天的文章致力于總結(jié)物理學(xué)的實驗方法。 大家搬好板凳,聽我的解釋。
1. 物理實驗方法概述
事實上,各種物理實驗方法都不是一成不變的,也不是從一開始就有的。 這些方法是無數(shù)科學(xué)家經(jīng)過潛心科學(xué)研究總結(jié)和總結(jié)出來的。
這些科學(xué)家在科學(xué)研究和實驗過程中,不斷改進和修正實驗方法,最終形成了我們現(xiàn)代物理實驗方法體系。
正如偉大的數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家牛頓所說:“如果說我比別人看得更遠,那是因為我站在巨人的肩膀上。”
中學(xué)物理常用的實驗方法有以下幾種:
理想法則
模型法
等價替代法
控制變量
2.理想的方法
理想的方法,顧名思義,就是一種相對理想的情況。 也就是我們在得出結(jié)論之前考慮最少因素的情況。 從物理角度來說,就是說我們在做實驗的時候,無論硬件技術(shù)多么先進,我們還是無法滿足實驗所需要的條件,或者說我們地球上根本就沒有實驗條件。 這時,我們就得排除掉必要的因素來推導(dǎo)出實驗結(jié)論。 我們稱這種實驗方法為理想方法。
讓我們舉幾個例子來說明理想的方法:
1.聲音不能在真空中傳播
不知道你還記得這個實驗嗎?
我?guī)湍慊貞浺幌拢覀兪侨绾蔚贸鲞@樣的物理結(jié)論的? 首先,我們將一個電鈴放在一個密封的玻璃罩中,讓它不斷振動以發(fā)出聲音。 同時,我們用抽氣機將密封玻璃蓋內(nèi)的空氣盡可能地“抽出”。
我們會發(fā)現(xiàn),隨著抽氣機不斷工作(不斷抽出玻璃罩內(nèi)的空氣,使得玻璃罩內(nèi)的空氣越來越稀薄),我們在外面聽到的電鈴發(fā)出的聲音越來越小。
不過,至少在地球上,玻璃罩里面的空氣是無法抽干凈的,所以這個時候,我們就得用理想的方法來推測。 當空氣真正被抽干凈時,我們就不會聽到鈴聲了。 此時,玻璃蓋內(nèi)部形成真空環(huán)境。
于是,我們用理想的方法得出了一個物理結(jié)論:真空不能傳播聲音。
2.牛頓第一定律的推導(dǎo)
牛頓第一定律指出,任何物體,在沒有任何外力的作用下,將始終保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)。
另一種說法是:任何物體都具有保持靜止或勻速直線運動的性質(zhì),直到受到外力迫使它改變這種狀態(tài)。
顧名思義,牛頓第一定律最關(guān)鍵的方面是物體是否受到外力的作用。 其實仔細想想,牛頓第一定律是不可能驗證的,至少在地球上是不可能的。 因為地球上的物體至少會受到重力的影響。 因此,牛頓第一定律的第一階段就是伽利略的理想斜面實驗。
因此,牛頓第一定律也采用理想的方法推導(dǎo)。 它是在理想情況下通過推理得到的。
3.模型方法
模型法,顧名思義,就是用模型來代替難以觀察或操作的物理現(xiàn)象或物理步驟。 所使用的模型的性質(zhì)或特征必須與原始模型相同或相似,以便容易得出相同的物理結(jié)論。
所選機型的特點還應(yīng)是方便、簡單、易于操作。
我們舉幾個例子來說明模型方法:
1. 光沿直線傳播
在探索“光沿直線傳播”的小實驗中,我們用直線模型來代替光,這樣光可以更直觀,我們的理解也可以更深入。
2.光的反射定律
在探索“光的反射”規(guī)律的實驗中,由于我們已經(jīng)知道光是沿直線傳播的,所以為了方便起見,我們在玻璃板上畫了直線,仍然用直線模型來代替光。
事實上高中物理實驗方法,模型法和等價替代法是相輔相成的。 利用模型方法進行物理實驗的本質(zhì)是等價替代。 為了讓我們研究的問題變得更簡單,也是為了讓我們更直觀地理解物理實驗。 。
4、等價替代法
等價替換法就是將我們研究的問題簡化,用與對象具有相同屬性、相同效果的更有效的東西來代替。 這種實驗方法是物理研究中非常常見的方法。 而且,等價替代法和模型法是互為補充的。
例如,我們用直線代替光線;
在平面鏡成像實驗中,我們用一根與原蠟燭一模一樣的蠟燭來代替蠟燭在平面鏡中的虛像。
ETC。
5.控制變量法
控制變量法,顧名思義,就是當我們研究的問題同時存在多個不同的變量時,當我們研究其中一個變量時,我們要控制其他變量相同,從而可以消除其他變量。 變量對實驗結(jié)果的影響,從而得出正確的實驗結(jié)論。 受控變量法是物理研究中非常重要的方法,也是最常見、最常用的方法。
以后我們在各種物理中都會經(jīng)常遇到控制變量法。
例如高中物理實驗方法,在探索“滑動摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)”的實驗中,我們采用了控制變量法。
在探究壓力對其的影響時,我們控制速度和接觸面的粗糙度相同;
在探討速度對其的影響時,我們控制壓力和接觸面的粗糙度相同;
在探究接觸面粗糙度對其的影響時,我們控制速度和壓力相同。
好了,今天的物理實驗方法就講到這里了。 如果有什么不明白或者不知道的地方,或者有什么好的意見或者建議,請留言或者私信,謝謝!