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高中物理的实验方法 具体到一些著名实验

发布日期:2019-07-12 13:05   来源:未知   阅读:

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  在实验中或实际问题中,常有多个因素在变化,造成规律不易表现出来,这时可以先控制一些物理量不变,依次研究某一个因素的影响和利用。

  如气体的性质,压强、体积和温度通常是同时变化的,我们可以分别控制一个状态参量不变,寻找另外两个参量的关系,最后再进行统一。欧姆定律、牛顿第二定律等都是用这种方法研究的。

  某些物理量不直观或不易测量,可以用较直观、较易测量而且又有等效效果的量代替,从而简化问题。

  如在验证动量守恒实验中,发生碰撞的两个小球的速度不易直接测量,可用水平位移代替水平速度研究;在描绘电场中的等势线时,用电流场来模拟电场等都用了等效思想。

  把某些难以用常规仪器直接准确测量的物理量用累积的方法,将小量变大量,不仅可以便于测量,而且还可以提高测量的准确程度,减小误差。

  如测量均匀细金属丝直径时,可以采用密绕多匝的方法;测量单摆的周期时,可测30-50个全振动的时间;分析打点计时器打出的纸带时,可隔几个点找出计数点分析等。

  有些物理过程是瞬息即逝的,我们需要将其记录下来研究,如同摄像机一样拍摄下来分析。

  如用沙摆描绘单摆的振动曲线;用打点计时器记录物体位置;用频闪照相机拍摄平抛的小球位置;用示波器观察交流信号的波形等。

  有些物理量可以局部观察或测量,作为它的极端情况,不易直观观测,如果把这局部观察测量得到的规律外推到极端,可以达到目的。

  例如在测电源电动势和内电阻的实验中,无法直接测量I=0(断路)时的路端电压(电动势)和短路(U=0)时的电流强度,通过一系列U、I对应值点画出直线并向两方延伸,交U轴点为电动势,交I轴点为短路电流。

  在复杂的物理现象和物体运动中,影响物理量的因素较多,有时为了突出主要矛盾,可以有意识的设计实验条件、忽略次要因素的影响,用近似量当成线、放

  对于物理实验中微小量或小变化的观察,可采用放大的方法。例如游标卡尺、放大镜、显微镜等仪器都是按放大原理制成的。

  展开全部1控制变量法在实验中或实际问题中,常有多个因素在变化,造成规律不易表现出来,这时可以先控制一些物理量不变,依次研究某一个因素的影响和利用。如气体的性质,压强、体积和温度通常是同时变化的,我们可以分别控制一个状态参量不变,寻找另外两个参量的关系,最后再进行统一。欧姆定律、牛顿第二定律等都是用这种方法研究的。

  某些物理量不直观或不易测量,可以用较直观、较易测量而且又有等效效果的量代替,从而简化问题。

  如在验证动量守恒实验中,发生碰撞的两个小球的速度不易直接测量,可用水平位移代替水平速度研究;在描绘电场中的等势线时,用电流场来模拟电场等都用了等效思想。

  把某些难以用常规仪器直接准确测量的物理量用累积的方法,将小量变大量,不仅可以便于测量,而且还可以提高测量的准确程度,减小误差。

  如测量均匀细金属丝直径时,可以采用密绕多匝的方法;测量单摆的周期时,可测30-50个全振动的时间;分析打点计时器打出的纸带时,可隔几个点找出计数点分析等。

  有些物理过程是瞬息即逝的,我们需要将其记录下来研究,如同摄像机一样拍摄下来分析。

  如用沙摆描绘单摆的振动曲线;用打点计时器记录物体位置;用频闪照相机拍摄平抛的小球位置;用示波器观察交流信号的波形等。

  有些物理量可以局部观察或测量,作为它的极端情况,不易直观观测,如果把这局部观察测量得到的规律外推到极端,可以达到目的。

  例如在测电源电动势和内电阻的实验中,无法直接测量I=0(断路)时的路端电压(电动势)和短路(U=0)时的电流强度,通过一系列U、I对应值点画出直线并向两方延伸,交U轴点为电动势,交I轴点为短路电流。

  在复杂的物理现象和物体运动中,影响物理量的因素较多,有时为了突出主要矛盾,可以有意识的设计实验条件、忽略次要因素的影响,用近似量当成线、放

  对于物理实验中微小量或小变化的观察,可采用放大的方法。例如游标卡尺、放大镜、显微镜等仪器都是按放大原理制成的。 收起

  古埃及有一现名为阿斯旺的小镇。在这里,夏日正午的太阳悬在头顶:物体没有影子,阳光直射入深水井中。埃拉托色尼是公元前3世纪亚历山大图书馆的馆长,他意识到这一信息可以帮助他估计地球的周长,在以后几年的时间里的同一天、同一时间,他在亚历山大测量了同一地点的物体的影子。发现太阳光线有轻微的倾斜,在垂直方向偏离了大约7度角。 剩下的就是几何学的问题了。假设地球是球状

  展开全部1.埃拉托色尼测量地球的周长古埃及有一现名为阿斯旺的小镇。在这里,夏日正午的太阳悬在头顶:物体没有影子,阳光直射入深水井中。埃拉托色尼是公元前3世纪亚历山大图书馆的馆长,他意识到这一信息可以帮助他估计地球的周长,在以后几年的时间里的同一天、同一时间,他在亚历山大测量了同一地点的物体的影子。发现太阳光线有轻微的倾斜,在垂直方向偏离了大约7度角。 剩下的就是几何学的问题了。假设地球是球状,那么它的圆周应该跨越360度。如果两座城市成7度角,就是7/360的圆周,就是当时5000个希腊运动场的距离。因此地球的周长就应该是25万个希腊运动场。今天,通过航迹测算,我们知道埃拉托色尼的测量误差仅在5%以内。2. 伽利略的自由落体实验在16世纪末,人人都认为重量大的物体比重量小的物体下落的快,因为伟大的亚里士多德已经这么说了。伽利略,当时在比萨大学数学系任职,他大胆的向公众的观点挑战。著名的比萨斜塔实验已经成为科学中的一个故事:他从斜塔上同时扔下一轻一重的物体,让大家看到两个物体同时落地。伽利略挑战亚里士多德的代价也许是他失去工作,但他展示的是自然界的本质,而不是人类的权威,科学作出了最后的裁决。

  伽利略继续提炼他有关物体运动的观点。他做了一个6米多长、3米多宽的光滑直木槽。再把这个木板的斜槽固定住,让铜球从木槽顶端沿斜面滑下,并用水钟测量铜球每次下滑的时间,研究它们之间的关系。亚里士多德曾预言滚动球的速度是均匀不变的;铜球滚动两倍的时间就走出两倍的路程。伽利略却证明铜球滚动的路程和时间的平方成 正比:两倍的时间里,铜球滚动的4倍的距离,因为存在恒定的重力加速度。

  埃萨克·牛顿出生那年,伽利略与世长辞。牛顿1665年毕业于剑桥大学的三一学院,后来因躲避鼠疫在家呆了两年,后来顺利地得到了工作。当时大家都认为白光是一种纯的没有其它颜色的光(亚里士多德就是这样认为的),而彩色光是一种不知何故发生变化的光。

  为了验证这个假设,牛顿一面三棱镜放在阳光下,透过三棱镜,光在墙上分解为不同的颜色,后来我们称作为光谱。人们知道彩虹的五颜六色,但是他们认为那是因为不正常。牛顿的结论是:正是这些红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫基础色有不同的色谱才形成了表面上颜色单一的白色光,如果你深入地看看,会发现白光是非常美丽的。

  牛顿的另一伟大贡献是他的万有引力定律,但是万有引力到底有多大?18世纪末,英国科学家亨利·卡文迪许决定要找出这个引力。他将两边系有小金属球的6英尺木棒用金属线悬吊起来,这个木棒就像哑铃一样。再将两个350磅重的铅球放在相当近的地方,以产生足够的引力让哑铃转动,并扭动金属线。然后用自制的仪器测量出微小的转动。

  测量的结果惊人的准确,他测出了万有引力恒量的参数,在此基础上卡文迪许计算出地球的密度和质量。他的计算结果和当今世界公认的值很接近。

  牛顿也不是永远都正确的。在多次争吵后,牛顿让科学界接受了这样的观点:光是有微粒组成的,而不是一种波。1830年,英国医生、物理学家托马斯·杨用实验来验证这点。 他在百叶窗上开了一个小洞,让光线通过,并用一面镜子反射透过的光线英寸的纸片把这束光从中间分成两束。结果看到了相交的光线和阴影。这说明两束光线可以像波一样相互干涉。这个实验为一个世纪后量子学的创立起到了至关重要的作用。

  去年,科学家们在南极安置一个摆钟,并观察它的摆动。他们是在重复1851年巴黎的一个著名实验。1851年法国科学家傅科在公众面前做了一个著名的实验,用一根长220英尺的钢丝将一个62磅重的头上带有铁笔的铁球悬挂在屋顶下,观测记录他前后摆动的轨迹。周围观众发现每次摆动都会稍稍偏离原来轨迹并发生旋转时,无不惊讶。实际上这是因为房屋在缓缓移动。

  傅科的演示说明地球是在围绕地轴自转的。在巴黎的纬度上,钟摆的轨迹是顺时针方向,30小时一个周期。在南半球,钟摆应该逆时针转动,而赤道上将不会转动。在南极,转动周期是24小时。

  很早以前,科学家就在研究电。人们知道这种无形的物质可以从天上的闪电中获得,也可以通过摩擦头发得到。1897年,英国物理学家J·J·托马斯已经确立电流是由带负电粒子即电子组成。1909年美国科学家罗伯特·密里根开始测量电流的电荷。密里根用一个香水瓶子的喷头向一个透明的小盒子里喷油滴。小盒子的顶部和底部分别接一个电池,让一边成为正电板,另一边成为负电板。当小油滴通过空气时,就会吸引一些静电,油滴下落的速度可以通过改变电板间的电压来控制。

  密里根不断改变电压,仔细观察每一颗油滴的运动。经过反复的研究,密里根得出结论:电荷的值是某个固定的常量,最小的单位就是单个电子的带电量。

  1911年卢瑟福还在曼彻斯特大学做放射能的实验时,原子在人们的印象中就好像是“葡萄干布丁”,大量正电荷聚集的糊状物质,中间包含着电子的微粒。但是他和他的助手发现向金箔发射带正电的阿尔法微粒时少量被弹回,这是他们非常吃惊。卢瑟福计算出原子不是一团糊状物质,大部分物质集中在一个中心小核上,现在叫做核子,电子在它周围环绕。

  牛顿和托马斯·杨对光的性质的研究得出的结论都不完全的正确。光既不是简单由粒子构成,也不是一种单纯的波。20世纪初,麦克斯·普朗克和阿尔伯特·爱因斯坦分别指出一种叫光子的东西发出光和吸收光。但是其他实验还证明光是一种波状物。经过几十年发展的量子学说最终总结了两个矛盾的真理:光子和亚原子微粒(如电子、光子等等)是同时具有两种性质的微粒,物理上称它们:波粒二象性。

  将托马斯·杨的双缝演示改造一下可以很好的说明这一点。科学家们用电子流代替光束来解释这个试验。根据量子力学,电粒子流被分成两股,被分的更小的粒子流产生波效应,它们互相影响,以致产生象托马斯·杨的双缝实验中出现的加强光和阴影。这说明微粒也有波的效应。到1961年,某一位科学家才在真实的世界里做出了这一实验。

  在实验中或实际问题中,常有多个因素在变化,造成规律不易表现出来,这时可以先控制一些物理量不变,依次研究某一个因素的影响和利用。

  如气体的性质,压强、体积和温度通常是同时变化的,我们可以分别控制一个状态参量不变,寻找另外两个参量的关系,最后再进行统一。欧姆定律、牛顿第二定律等都是用这种方法研究的。

  某些物理量不直观或不易测量,可以用较直观、较易测量而且又有等效效果的量代替,从而简化问题。

  如在验证动量守恒实验中,发生碰撞的两个小球的速度不易直接测量,可用水平位移代替水平速度研究;在描绘电场中的等势线时,用电流场来模拟电场等都用了等效思想。

  把某些难以用常规仪器直接准确测量的物理量用累积的方法,将小量变大量,不仅可以便于测量,而且还可以提高测量的准确程度,减小误差。

  如测量均匀细金属丝直径时,可以采用密绕多匝的方法;测量单摆的周期时,可测30-50个全振动的时间;分析打点计时器打出的纸带时,可隔几个点找出计数点分析等。

  有些物理过程是瞬息即逝的,我们需要将其记录下来研究,如同摄像机一样拍摄下来分析。

  如用沙摆描绘单摆的振动曲线;用打点计时器记录物体位置;用频闪照相机拍摄平抛的小球位置;用示波器观察交流信号的波形等。

  有些物理量可以局部观察或测量,作为它的极端情况,不易直观观测,如果把这局部观察测量得到的规律外推到极端,可以达到目的。

  例如在测电源电动势和内电阻的实验中,无法直接测量I=0(断路)时的路端电压(电动势)和短路(U=0)时的电流强度,通过一系列U、I对应值点画出直线并向两方延伸,交U轴点为电动势,交I轴点为短路电流。

  在复杂的物理现象和物体运动中,影响物理量的因素较多,有时为了突出主要矛盾,可以有意识的设计实验条件、忽略次要因素的影响,用近似量当成线、放

  对于物理实验中微小量或小变化的观察,可采用放大的方法。例如游标卡尺、放大镜、显微镜等仪器都是按放大原理制成的。

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