物理实验方法

数理医药学杂志　２００９年第２２卷第６期　

文章编号：１００４—４３３７（２００９）０６—０７３９—０２　中图分类号：Ｇ６４２．４２３　文献标识码：Ａ　・教学研究・　

物理实验方法及其与实验课程的结合　

黎民红　尹岚　

（湖南衡阳南华大学数理学院物理教研室衡阳４２１００１）　

摘要：归纳了物理实验的基本方法，并讨论了各种方法和具体实验课程的结合，以达到培养学生的动手能力和创新能力的目　的。　关键词：物理实验；　比较法；放大法；平衡法；转换测量法　

物理实验的目的是为了揭示与探索自然规律。掌握有关　

的基本实验方法，对提高科学实验能力有重要作用。实验方　

法和测量方法很多，就同一个实验也会体现多种方法且各种　

方法又相互渗透和结合，如何根据大学物理实验课程的需要，　

采用最优的实验方法，达到实验目的是一个必须思考的重要　

问题。本研究归纳了几种常用的基本实验方法，并进一步讨　

论了各种方法如何与具体实验课程相结合，发挥大学物理实　

验课程在高等教育中的重要基础性作用。常见的物理实验方　

法有比较法、放大法、平衡法、转换测量法等。　电阻与标准电阻进行间接比较得出。电位差计测电动势或电　

压是通过将待测电压或电动势与标准电池电动势进行间接比　

较来实行比较测量，测量固体、液体密度时，可与密度已知的　

标准液体（水、酒精等）进行比较。　

１比较法　

比较法是根据一定的原理，通过与标准对象或标准量进　

行比较来确定待测对象的特征或测量数值的实验方法。它又　

可分为直接比较、间接比较、特征比较３种。例如在长度，质　

量测量实验当中用最小分度为一毫米的米尺测量长度，“１毫　米”就是作为比较的标准量。天平称质量、秒表计时等都属于　

直接比较。而多数物理量是不能通过直接比较去测量的，而　

要用间接比较去测量。借助中间量或通过某种变换使待测量　

与标准量发生间接比较。惠斯登电桥测电阻实验就是将待测　

・＋・・－４－・・＋－＋　＋一－４－　图１　惠斯登电桥电路示意图　

物理实验探究的八种方法

一、观察法

观察法是人们为了认识事物的本质和规律有目的有计划的对自然发生条件下所显现的有关事物进行考察的一种方法，是人们收集获取记载和描述感性材料的常用方法之一，是最基本最直接的研究方法。简单的讲观察法就是看仔细地看。但它和一般的看不同，观察是人的眼睛在大脑的指导下进行有意识的组织的感知活动。因此，亦称科学观察。

实例：水的沸腾：在使用温度计前，应该先观察它的量程，认清它的刻度值。实验过程中要注意观察水沸腾前和沸腾时水中气泡上升过程的两种情况，温度计在沸腾前和沸腾时的示数变化；在学习声音的产生时可让学生观察小纸片在扬声器中的运动状态，观察正在发声的音叉插入水中激起水花，观察蟋蟀知了鸣叫是的情况，就会发现发出声音的物体都在振动；除此之外还有光的反射规律；光的折射规律；凸透镜成像；滑动摩察力与哪些因素有关等。

二、比较法

比较法是确定研究对象之间的差异点和共同点的思维过程和方法，各种物理现象和过程都可以通过比较确定它们的差异点和共同点。比较是抽象与概括的前提，通过比较可以建立物理概念总结物理规律。利用比较又可以进行鉴别和测量。因此，比较法是物理现象研究中经

常运用的最基本的方法。比较法有三种类型：1异中求同的比较。即比较两个或两个以上的对象而找出其相同点。2同中求异的比较。即指比较两个或两个以上的对象而找出其相异点。3同异综合比较。即比较两个或两个以上的对象的相同点相异点。

实例：象汽车轮船火车飞机它们的发动机各不相同但都是把燃料燃烧时释放的内能转化为机械能装置。而汽油机和柴油机虽然都是内燃机但是从它们的构造、吸入的气体、点火方式、使用范围等方面都有不同。再如蒸发与沸腾的比较两者的相同点都是汽化过程。不同点从发生时液体的温度、发生所在的部位及现象都不同。还可以用比较法来研究质量与体积的关系；重力与质量的关系；重力与压力；电功与电功率等。

三、控制变量法

控制变量法是指讨论多个物理量的关系时通过控制其几个物理不变，只改变其中一个物理量从而转化为多个单一物理量影响某一个物理量的问题的研究方法。这种方法在实验数据的表格上的反映为某两次试验只有一个条件不同，若两次试验结果不同则与该条件有关。否则无关。反之，若要研究的问题是物理量与某一因素是否有关则应只使该因素不同，而其他因素均应相同。

物理课的实验导入方法

摘 要： 物体浸入水下的部分在改变。未浸入时浮力为零，随着浸入的部分变大，浮力也就变大；完全浸没以后，浸入的部分不再改变，浮力的大小也就不变。

关键词：惊奇现象 魔筒导入 黑箱导入

所谓”实验导入”指的是运用实验导入新课。它是课堂实验教学的开端，与一切有目的的行为一样，良好的开端具有十分重要的意义。实验导入的主要任务是在学习者和新的学习课题之间创设理想的诱发情境，激发学生学习兴趣和愿望，使具有课题意识，明确学习目的，动员必要的已有经验和认识，运用学会的学习方法。

实验导入是物理课堂导入的最主要的方法。在教学实践中我主要采用了以下一些方法 ，现举例说明，与同行讨论。

1、惊奇现象导入法。这是一种相当普遍的实验导入方法。利用学生意想不到的奇特现象，唤起学生的注意，引起学生思考，从而产生强烈的求知欲望而导入新课。

例1：大气压强-覆杯实验导入

将一只玻璃杯灌满水，用一张塑料卡片盖在杯口上，再按住卡片把水杯倒过来。问，当把手移开后，会产生什么现象？松手后学生惊讶不已。从而激发了学生强烈的学习兴趣。

2、黑箱导入法。所谓”黑箱”是指内部结构和机制不清楚的系统，可以通过输入某种信息，从获得的输出信息中推断该系统的可能结构模式和机制。这种研究方法就称之为”黑箱方法”利用它创造的神秘感可以唤起学生的高度注意和积极思维，同时可以使学生得到科学方法的训练。

例2：能量的转换与守恒-魔筒导入。

这是一只金属圆筒，称之为”魔筒”，我把它沿台面滚出去，看一看会有什么现象发生？演示后学生奇怪，滚出去的圆筒还会滚回来，而且还反复地滚来滚去？原来筒里面有二根橡皮筋中间拴着一个重物（如图）。为什么这样的结构就会产生这种奇特的运动？在运动过程中能量是怎样转换的？学习了下面的课题，这些问题就不难解决。

3、配合故事导入法。在物理学的发展过程中，充满着许许多多妙趣横生的故事和传说，如果在课堂教学中选用一些故事片断，并做一些模拟演示，就会创设出非常活跃的学习情境。

物理实验方法

关于物理实验方法汇总

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，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。

2、等效替代法

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。

3、累积法

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。

4、留迹法

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。

5、外推法

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。

6、近似法

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，用近似量当成真实量进行测量。

7、放大法

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。