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物理实验中的摸拟

法

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物理实验中的摸拟法浙江临海师范李

宏远11月7日

模拟法是通过设计与原型相似的

模型，并利用该模型来间接地研究原型

规律的方法。它随着生产和科学技术的

发展而发展，是人类认识世界和改造世

界最基础的方法之一。此法应用于物理

教学可使事过境迁或稍纵即逝的自然现

象或过程在实验室重视，可将现象简化

或进行时空的放大、缩小，可对那些既

不能打开，又不能从外部直接观察其内

部状态的系统进行研究。特别是解决那

些尚无简单有效的仪器可演示的实验，

模拟法则成了一种重要的辅助手段。

物理实验中的模拟法，根据其特点

主要主功能，并结合本人教学实践，分

为以下四类。

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一、对象模拟

用放大或缩小了的，相似的，而又

能反映事物某方面规律的客观实体来代

替研究对象的方法叫对象模拟。

对象模拟的设计思想主要在于下

述两种情况：其一是为了突出客观实体

的主要矛盾和本质特征，摒弃次要的非

本质因素，使研究对象从客观实体中直

接抽象出来。如物理中的多种理想模型，

以及天体运动模型，微观结构等几何相

似模型。在研究二极管的单向导电性时，

我在实验基础上，运用对象模拟法，用

自行车气门和进水阀门来模拟单向门。

如此，不但加深对“单向性”的认识，而

且激发了兴趣，开阔了思路。其二是为

了解释某些行为和特征而建立起来的模

拟。如地球因自转而产生的科里奥利力

比较抽象，在地理课中亦有提及。我们

不妨取一只旧的橡皮蓝球来模拟地球自

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转，然后将红墨水从上往下滴落在转动

的“地球”表面。此时即可明显看到水痕

西边呈扩散状，从而令人信服的说明北

半球南流冲刷西岸这一自然现象。

二、物理相似模拟

在科学研究和工程技术的许多领

域中，人们常常希望利用模拟试验来代

替对实际现象的研究，以便使我们可能

在一定程度上预言某些在目前尚无法达

到的条件下出现的情况。例如用水代替

石油研究其在管道中的运动，把设计好

的收音机缩小成模型放在风洞中试验其

特性等。其特点即模拟与原型遵循同样

的物理规律，故称为物理相似模拟。

物理实验教学中的“失重和超重模

拟实验”，“萝卜”马德堡半球，帕斯卡裂

桶，用带电的肥皂泡在竖直电场中的平

衡进行“密立根油滴实验”的模拟，以及

十分壮观的“可乐瓶水火箭”等，均是物

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理相似模拟的范