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高中物理实验：物理实验常用方法

考情动态分析

从高考实验试题可以看出,高考对实验的考查，除了注重基本的实

验操作外，还十分注重学生对实验原理、实验方法的理解程度及其迁

移应用能力的考查.特别是近几年的实验考查,每年都有设计性实验题.而

设计实验的依据就是教材中19个学生实验涉及到的原理、方法,所以在

第二阶段的复习中，应认真剖析大纲中所要求的19个学生实验，提炼

出其中所蕴藏的思想方法，加以深刻的领会、理解，从而做到灵活地

迁移应用.

考点核心整合

一、实验设计的原理性方法

1.等效法

等效法是科学研究中常用的一种思维方法.对一些复杂问题采用等

效方法，将其变换成理想的、简单的、已知规律的过程来处理，常可

使问题的解决得以简化.因此，等效法是物理实验中常用的方法.如在

“验证力的平行四边形定则”的实验中，要求用一个弹簧秤单独拉橡

皮条时，要与用两个弹簧秤互成角度同时拉橡皮条产生的效果相同—

—使结点到达同一位置O，即要在合力与两分力等效的条件下，才能

找出它们之间合成与分解时所遵守的关系——平行四边形定则.在“碰

撞中的动量守恒”实验中，用小球的水平位移代替小球的水平速度;

“验证牛顿第二定律”的实验中，通过调节木板的倾角使重力的分力

抵消摩擦力而等效于物体不受摩擦力作用;还有，电学实验中电流表的

改装、用替换法测电阻等，都是等效法的应用.

2.转换法

将某些不易显示、不易直接测量的物理量转化为易于显示、易于

测量的物理量的方法称为转换法(间接测量法).转换法是物理实验常用

的方法，例如，测力计是把力的大小转换为弹簧的伸长量;打点计时器

是把流逝的时间转换成振针的周期性振动;电流表是利用电流在磁场中

受力，把电流转化为指针的偏转角;用单摆测定重力加速度g是通过公

式T=2π把g的测量转换为T和l的测量;

估测分子的大小时不是直接测量分子的直径，而是测油滴的体积

和它所形成的单分子油膜的面积而间接测得分子的直径;测光的波长是

通过测易于测量的双缝干涉条纹之间的宽度后来求得的,等等.

3.留迹法

留迹法即是利用某些特殊的手段，把一些瞬间即逝的现象(如位置、

轨迹等)记录下来，以便于此后对其进行仔细的研究.留迹法也是物理实

验中常用的方法.如用打点计时器打出的纸带上的点迹记录小车的位移

与时间的关系;用描迹法描绘平抛运动的轨迹;在“测定玻璃折射率”的

实验中，用大头针的插孔显示入射光线和出射光线的方位;在“电场中

等势线的描绘”的实验中，用探针通过复写纸在白纸上留下的痕迹记

录等势点的位置……都是留迹法在实验中的应用.

4.累积法

是把某些难以直接准确测量的微小量累积后测量，以提高测量的

准确度.如在缺乏高精密度的测量仪器的情况下测细金属丝的直径，常

把细金属丝绕在圆柱体上测若干匝的总长度，然后除以匝数可求细金

属丝的直径;测一张薄纸的厚度时，常先测出若干页纸的总厚度，再除

以被测页数而求每页纸的厚度;在“用单摆测重力加速度”的实验中，

单摆周期的测定就是通过测单摆完成多次全振动的总时间除以全振动

次数，以减少个人反应时间造成的误差影响等.

5.模拟法

模拟法是一种间接实验方法.它是通过与原型相似的模型，来说明

原型的规律性.模拟法在中学物理实验中的典型应用是“电场中等势线

的描绘”这一实验.由于直接描绘静电场的等势线很困难，而恒定电流

的电场与静电场相似，所以用恒定电流的电场来模拟静电场，通过它

来了解静电场中等势线的分布情况.

6.黑箱法

黑箱是指内部结构不明的系统.黑箱方法是指在不打开黑箱的情况

下，通过观察或是通过有目的的向黑箱输入信息记录黑箱相应的输出，

找出其行为的规律，然后根据已有的知识对黑箱的内部结构作出推测

的方法.学生实验“用多用电表探索黑箱内的电学元件”就是典型的黑

箱方法的应用.(方法应用见例4)

二、减小系统误差的方法

从误差的来源看，误差分为偶然误差和系统误差两种.

偶然误差是由于各种偶然因素对实验的影响而产生的.偶然误差具

有随机性，有时偏大，有时偏小，所以减小偶然误差的方法就是通过

多次测量求平均值.

系统误差是由于仪器本身不精确或实验方法粗略或实验原理不完

善而产生的.它的特点是使测量总是偏大或总是偏小.