1. 有哪些常用的物理方法
一、比較法
將待測物理量與選做標准單位的物理量進行比較的方法叫比較法。如測量物體長度,用天平稱量質量,用電橋測電阻等。有時光有標准量具還不夠,還需要配置比較系統,使被測量量與標准量實現比較。如:測量金屬在某溫度下的比熱容。因為金屬的比熱容隨溫度的升高而變大,可以找一個在該溫度下比熱容的金屬材料,用比較法測,把兩者做成形狀相同的樣品,加熱到一定溫度讓其自然冷卻,作降溫曲線(T-t曲線)由牛頓冷卻定律即可得解。比較法是物理實驗中最普通、最基本的實驗方法,也是實驗設計中設計對照實驗的基礎。
二、替代法
用已知的標准量去代替未知的待測量,以保持狀態和效果相同,從而推出待測量的方法叫替代法。如用合力替代各個分力,用總電阻替代各部分電阻,浮力替代液體對物體的各個壓力等。
三、累積法
又稱疊加法。將微小量累積後測量求平均的方法,能減小相對誤差。實驗中也經常涉及這一方法。如在《用單擺測定重力加速度》實驗中,需要測定單擺周期,用秒錶測一次全振動的時間誤差很大,於是採用測定30-50次全振動的時間T,從而求出單擺的周期T=t/n(n為全振動次數)。
四、控製法
在中學許多物理實驗中,往往存在著多種變化的因素,為了研究它們之間的關系可以先控制一些量不變,依次研究某一個因素的影響。如通過導體的電流I受到導體電阻R和它兩端電壓U的影響,在研究電流I與電阻R的關系時,需要保持電壓U不變;在研究電流I與電壓U的關系時,需要保持電阻R不變。
五、留跡法
有些物理現象瞬間即逝,如運動物體所處的位置、軌跡或圖像等,用留跡法記錄下來,以便從容地測量、比較和研究。如在《測定勻變速直線運動的加速度》、《驗證牛頓第不運動定律》、《驗證機械能守恆定律》等實驗中,就是通過紙帶上打出的點記錄下小車(或重物)在不同時刻的位置(位移)及所對應的時刻,從而可從容計算小車在各個位置或時刻的速度並求出速度;對於簡諧運動,則是通過擺動的漏斗漏出的細沙落在勻速拉動的硬紙板上而記錄下各個時刻擺的位置,從而很方便地研究簡諧運動的圖像;利用閃光照相記錄自由落體運動的軌跡等實驗都採用了留跡法。
六、放大法
在現象、變化、待測物理量十分微小的情況下,往往採用放大法。根據實驗的性質和放大對象的不同,放大所使用的物理方法也各異。例如:在《測定金屬電阻率》實驗中所使用的螺旋測微器:主尺上前進(或後退)0.5毫米,對應副尺上有5n個等分,實際上是對長度的機械放大;許多電表如電流表、電壓表是利用一根較長的指針把通電後線圈的偏轉角顯示出來。
七、補償法
補償法是找一種效應與之相抵消,從而對被測物理量進行測量的方法。由於被測量的作用在測量中被抵消,故表示標准量與被測量作用之差的儀表示數為0,所以又稱零示法。
八、轉換法
某些物理量不容易直接測量,或某些現象直接顯示有困難,可以採取把所要觀測的變數轉換成其它變數(力、熱、聲、光、電等物理量的相互轉換)進行間接觀察和測量,這就是轉換法。如卡文迪許《利用扭秤裝置測定萬有引力恆量實驗》:其基本的思維方法便是等效轉換。卡文迪許扭秤發生扭轉後,引力對T形架的扭轉力矩與石英絲由於彈性形變產主的扭轉力矩這就是等效轉換,間接地達到了無法達到的目的。又如轉換法還應用於石英絲扭轉角度的測量、根據電流的熱效應來認識電流大小、根據磁場對磁體有力的作用來認識磁場等上。轉換法是一種較高層次的思維方法,是對事物本質深刻認識的基礎上才產生的一種飛躍。
九、理想化法
影響物理現象的因素往往復雜多變,實驗中常可採用忽略某些次要因素或假設一些理想條件的辦法,以突出現象的本質因素,便於深入研究,從而取得實際情況下合理的近似結果。如在《用單擺測定重力加速度》的實驗中(假設懸線不可伸長)懸點的摩擦和小球在擺動過程的空氣阻力不計,在電學實驗中把電壓表變成內阻是無窮大的理想電壓表,電流表變成內阻等於0的理想電流表等實驗都採用了理想化法。
十、模型法
有時受客觀條件限制,不能對某些物理現象進行直接實驗和測量,於是就人為地創造一定的模型,在模型的條件下進行實驗。但要求模型和原型必須具有一定的相似性。如在《電場中等勢線的描繪》實驗中,因為對靜電場直接測量很「困難」,故採用易測量的電流場來模擬。又如在確定磁場中磁感線的分布,因為磁感線實際不存在。我們就用鐵屑的分布來模擬磁感線的存在。如用太陽系模型代表原子結構,用簡單的線條代表杠桿等。以上僅是中學物理實驗中常用的方法,有時在一個實驗中同時會用到多種方法。同時,具體用運中還會遇到實驗設計的方法、實驗結果的處理方法等,在此不再贅述。 記得採納哦
2. 物理學的研究方法有哪些
一、控制變數法:通過固定某幾個因素轉化為多個單因素影響某一量大小的問題.
二、等效法:將一個物理量,一種物理裝置或一個物理狀態(過程),用另一個相應量來替代,得到同樣的結論的方法.
三、模型法:以理想化的辦法再現原型的本質聯系和內在特性的一種簡化模型.
四、轉換法(間接推斷法)把不能觀察到的效應(現象)通過自身的積累成為可觀測的宏觀物或宏觀效應.
五、類比法:根據兩個對象之間在某些方面的相似或相同,把其中某一對象的有關知識、結論推移到另一個對象中去的一種邏輯方法.
六、比較法:找出研究對象之間的相同點或相異點的一種邏輯方法.
七、歸納法:從一系列個別現象的判斷概括出一般性判斷的邏輯的方法.
(2)物理函數有哪些方法有哪些方法擴展閱讀:
物理學的本質:物理學並不研究自然界現象的機制(或者根本不能研究),我們只能在某些現象中感受自然界的規則,並試圖以這些規則來解釋自然界所發生任何的事情。我們有限的智力總試圖在理解自然,並試圖改變自然,這是物理學,甚至是所有自然科學共同追求的目標。
六大性質
1.真理性:物理學的理論和實驗揭示了自然界的奧秘,反映出物質運動的客觀規律。
2.和諧統一性:神秘的太空中天體的運動,在開普勒三定律的描繪下,顯出多麼的和諧有序。物理學上的幾次大統一,也顯示出美的感覺。
牛頓用三大定律和萬有引力定律把天上和地上所有宏觀物體統一了。麥克斯韋電磁理論的建立,又使電和磁實現了統一。愛因斯坦質能方程又把質量和能量建立了統一。光的波粒二象性理論把粒子性、波動性實現了統一。愛因斯坦的相對論又把時間、空間統一了。
3.簡潔性:物理規律的數學語言,體現了物理的簡潔明快性。如:牛頓第二定律,愛因斯坦的質能方程,法拉第電磁感應定律。
4.對稱性:對稱一般指物體形狀的對稱性,深層次的對稱表現為事物發展變化或客觀規律的對稱性。如:物理學中各種晶體的空間點陣結構具有高度的對稱性。豎直上拋運動、簡諧運動、波動鏡像對稱、磁電對稱、作用力與反作用力對稱、正粒子和反粒子、正物質和反物質、正電和負電等。
5.預測性:正確的物理理論,不僅能解釋當時已發現的物理現象,更能預測當時無法探測到的物理現象。例如麥克斯韋電磁理論預測電磁波存在,盧瑟福預言中子的存在,菲涅爾的衍射理論預言圓盤衍射中央有泊松亮斑,狄拉克預言電子的存在。
6.精巧性:物理實驗具有精巧性,設計方法的巧妙,使得物理現象更加明顯。
對於物理學理論和實驗來說,物理量的定義和測量的假設選擇,理論的數學展開,理論與實驗的比較是與實驗定律一致,是物理學理論的唯一目標。
人們能通過這樣的結合解決問題,就是預言指導科學實踐這不是大唯物主義思想,其實是物理學理論的目的和結構。
在不斷反思形而上學而產生的非經驗主義的客觀原理的基礎上,物理學理論可以用它自身的科學術語來判斷。而不用依賴於它們可能從屬於哲學學派的主張。在著手描述的物理性質中選擇簡單的性質,其它性質則是群聚的想像和組合。
通過恰當的測量方法和數學技巧從而進一步認知事物的本來性質。實驗選擇後的數量存在某種對應關系。一種關系可以有多數實驗與其對應,但一個實驗不能對應多種關系。也就是說,一個規律可以體現在多個實驗中,但多個實驗不一定只反映一個規律。
3. 研究物理現象一般有哪些方法
物理方法既是科學家研究問題的方法,也是學生在學習物理中常用的方法,新課標也要求學生掌握一些探究問題的物理方法。
常見的物理方法
模型法 即將抽象的物理現象用簡單易懂的具體模型表示。如用太陽系模型代表原子結構,用簡單的線條代表杠桿等。
疊加法 物理學中常常把微小的、不易測量的同一物理量疊加起來,測量後求平均值的方法俗稱「疊加法」。
控制變數法 自然界發生的各種現象,往往是錯綜復雜的。決定某一個現象的產生和變化的因素常常也很多。為了弄清事物變化的原因和規律,必須設法把其中的一個或幾個因素用人為的方法控制起來,使它保持不變,然後來比較,研究其他兩個變數之間的關系,這種研究問題的科學方法就是「控制變數法」。初中物理實驗大多都用到了這種方法,如通過導體的電流I受到導體電阻R和它兩端電壓U的影響,在研究電流I與電阻R的關系時,需要保持電壓U不變;在研究電流I與電壓U的關系時,需要保持電阻R不變。
實驗+推理法 有一些物理現象,由於受實驗條件所限,無法直接驗證,需要我們先進行實驗,再進行合理推理得出正確結論,這也是一種常用的科學方法。如將一隻鬧鍾放在密封的玻璃罩內,當罩內空氣被抽走時,鍾聲變小,由此推理出:真空不能傳聲。
轉換法 一些看不見,摸不著的物理現象,不好直接認識它,我們常根據它們表現出來的看的見、摸的著的現象來間接認識它們。如根據電流的熱效應來認識電流大小,根據磁場對磁體有力的作用來認識磁場等。
等效法 在研究物理問題時,有時為了使問題簡化,常用一個物理量來代替其他所有物理量,但不會改變物理效果。如用合力替代各個分力,用總電阻替代各部分電阻,浮力替代液體對物體的各個壓力等。
描述法 為了研究問題的方便,我們常用線條等手段來描述各種看不見的現象。如用光線來描述光,用磁感線來描述磁場,用力的圖示描述力等。
類比法 在認識一些物理概念時,我們常將它與生活中熟悉且有共同特點的現象進行類比,以幫助我們理解它。如認識電流大小時,用水流進行類比。認識電壓時,用水壓進行類比。
物理實驗數據的處理方法
實驗數據是對實驗定量分析的依據,是探索、驗證物理規律的第一手資料。在系統誤差一定的情況下,實驗數據處理得恰當與否,會直接影響偶然誤差的大小。所以對實驗數據的處理是實驗復習的重要內容之一。本文結合一些實例來簡單介紹實驗數據的處理方法。
1. 平均值法
取算術平均值是為減小偶然誤差而常用的一種數據處理方法。通常在同樣的測量條件下,對於某一物理量進行多次測量的結果不會完全一樣,用多次測量的算術平均值作為測量結果,是真實值的最好近似。
2. 列表法實驗中將數據列成表格,可以簡明地表示出有關物理量之間的關系,便於檢查測量結果和運算是否合理,有助於發現和分析問題,而且列表法還是圖象法的基礎。
列表時應注意:①表格要直接地反映有關物理量之間的關系,一般把自變數寫在前邊,因變數緊接著寫在後面,便於分析。②表格要清楚地反映測量的次數,測得的物理量的名稱及單位,計算的物理量的名稱及單位。物理量的單位可寫在標題欄內,一般不在數值欄內重復出現。③表中所列數據要正確反映測量值的有效數字。
3. 作圖法選取適當的自變數,通過作圖可以找到或反映物理量之間的變化關系,並便於找出其中的規律,確定對應量的函數關系。作圖法是最常用的實驗數據處理方法之一。
描繪圖象的要求是:①根據測量的要求選定坐標軸,一般以橫軸為自變數,縱軸為因變數。坐標軸要標明所代表的物理量的名稱及單位。②坐標軸標度的選擇應合適,使測量數據能在坐標軸上得到准確的反映。為避免圖紙上出現大片空白,坐標原點可以是零,也可以不是零。坐標軸的分度的估讀數,應與測量值的估讀數(即有效數字的末位)相對應。
4. 初中物理常用的研究方法有哪幾種
一、控制變數法:通過固定某幾個因素轉化為多個單因素影響某一量大小的問題.
1、影響蒸發快慢的因素; 2、壓力作用效果與哪些因素有關;
3、研究滑動摩擦力的大小跟哪些因素有關; 4、影響電阻大小的因素;
5、研究電流與電壓、電阻的關系(歐姆定律); 6、電磁鐵磁性強弱與哪些因素有關;
7、探索磁場對電流的作用規律; 8、研究電磁感應現象; 9、研究焦耳定律.
二、等效法:將一個物理量,一種物理裝置或一個物理狀態(過程),用另一個相應量來替代,得到同樣的結論的方法.
1、在研究物體受幾力時,引入合力.2、曹沖稱象.
3、在研究多個用電器組成的電路中,引入總電阻.
三、模型法:以理想化的辦法再現原型的本質聯系和內在特性的一種簡化模型.
1、在研究光學時,引入「光線」概念.
2、在研究磁場時,引入磁感線對磁場進行描述.3、理想電表.
四、轉換法(間接推斷法)
累積法:把不能觀察到的效應(現象)通過自身的積累成為可觀測的宏觀物或宏觀效應.
1、用壓緊鉛柱的方法來顯示分子面的引力作用.
2、在研究分子運動時,利用擴散現象來研究.
3、根據電流所產生的效應認識電流.
4、根據磁鐵產生的作用來認識磁場.
五、類比法:根據兩個對象之間在某些方面的相似或相同,把其中某一對象的有關知識、結論推移到另一個對象中去的一種邏輯方法.
1、水壓--電壓
2、抽水機提供水壓類似電源提供電壓.
3、用速度的定義公式引入壓強公式.
六、比較法:找出研究對象之間的相同點或相異點的一種邏輯方法.
1、研究蒸發和沸騰的異同點.
2、比較電壓表與電流表在使用過程中的相同點和相異點.
3、比較電動機與發電機的結構和原理的相同點和異同點.
4、汽油機和柴油機的相同點和異同點.
七、歸納法:從一系列個別現象的判斷概括出一般性判斷的邏輯的方法.
1、從氣、液、固的擴散實現現象,得出結論:一切物體的分子都在作無規則的運動.
2、物理學中的實驗規律(如串、並聯電路中電流、電壓的特點等)幾乎都用了此法.
5. 大學物理過程函數有哪些
假設繩子的線密度為p。
繩子損失的總的重力勢能等於繩子增加的動能。
初始時刻,L0長度的繩子,重心在桌面向下L0/2處,其餘L-L0長度的繩子重心在桌面。
繩子另一端緩落至桌面時,L0那段繩子重心在桌面向下L-L0/2處,L-L0那段繩子重心在桌面向下(L-L0)/2處。
L0的繩子損失的重力勢能mgh=pg(L-L0)*(L-L0)/2
L-L0的繩子損失的重力勢能pg(L-L0)*L
總的損失pg(L+L0)*(L-L0)
應該等於動能的增加pLV*V/2
一聯立兩邊就把p約掉了,就能算出速度了。
V=(g*(L^2-L0^2)/L)^0.5
以上是整個過程,樓主可以自己推一遍~~
6. 物理研究方法有哪些。拜託了
物理方法既是科學家研究問題的方法,也是學生在學習物理中常用的方法,新課標也要求學生掌握一些探究問題的物理方法。
常見的物理方法
模型法 即將抽象的物理現象用簡單易懂的具體模型表示。如用太陽系模型代表原子結構,用簡單的線條代表杠桿等。
疊加法 物理學中常常把微小的、不易測量的同一物理量疊加起來,測量後求平均值的方法俗稱「疊加法」。
控制變數法 自然界發生的各種現象,往往是錯綜復雜的。決定某一個現象的產生和變化的因素常常也很多。為了弄清事物變化的原因和規律,必須設法把其中的一個或幾個因素用人為的方法控制起來,使它保持不變,然後來比較,研究其他兩個變數之間的關系,這種研究問題的科學方法就是「控制變數法」。初中物理實驗大多都用到了這種方法,如通過導體的電流I受到導體電阻R和它兩端電壓U的影響,在研究電流I與電阻R的關系時,需要保持電壓U不變;在研究電流I與電壓U的關系時,需要保持電阻R不變。
實驗+推理法 有一些物理現象,由於受實驗條件所限,無法直接驗證,需要我們先進行實驗,再進行合理推理得出正確結論,這也是一種常用的科學方法。如將一隻鬧鍾放在密封的玻璃罩內,當罩內空氣被抽走時,鍾聲變小,由此推理出:真空不能傳聲。
轉換法 一些看不見,摸不著的物理現象,不好直接認識它,我們常根據它們表現出來的看的見、摸的著的現象來間接認識它們。如根據電流的熱效應來認識電流大小,根據磁場對磁體有力的作用來認識磁場等。
等效法 在研究物理問題時,有時為了使問題簡化,常用一個物理量來代替其他所有物理量,但不會改變物理效果。如用合力替代各個分力,用總電阻替代各部分電阻,浮力替代液體對物體的各個壓力等。
描述法 為了研究問題的方便,我們常用線條等手段來描述各種看不見的現象。如用光線來描述光,用磁感線來描述磁場,用力的圖示描述力等。
類比法 在認識一些物理概念時,我們常將它與生活中熟悉且有共同特點的現象進行類比,以幫助我們理解它。如認識電流大小時,用水流進行類比。認識電壓時,用水壓進行類比。
物理實驗數據的處理方法
實驗數據是對實驗定量分析的依據,是探索、驗證物理規律的第一手資料。在系統誤差一定的情況下,實驗數據處理得恰當與否,會直接影響偶然誤差的大小。所以對實驗數據的處理是實驗復習的重要內容之一。本文結合一些實例來簡單介紹實驗數據的處理方法。
1. 平均值法
取算術平均值是為減小偶然誤差而常用的一種數據處理方法。通常在同樣的測量條件下,對於某一物理量進行多次測量的結果不會完全一樣,用多次測量的算術平均值作為測量結果,是真實值的最好近似。
2. 列表法
實驗中將數據列成表格,可以簡明地表示出有關物理量之間的關系,便於檢查測量結果和運算是否合理,有助於發現和分析問題,而且列表法還是圖象法的基礎。
列表時應注意:①表格要直接地反映有關物理量之間的關系,一般把自變數寫在前邊,因變數緊接著寫在後面,便於分析。②表格要清楚地反映測量的次數,測得的物理量的名稱及單位,計算的物理量的名稱及單位。物理量的單位可寫在標題欄內,一般不在數值欄內重復出現。③表中所列數據要正確反映測量值的有效數字。
3. 作圖法
選取適當的自變數,通過作圖可以找到或反映物理量之間的變化關系,並便於找出其中的規律,確定對應量的函數關系。作圖法是最常用的實驗數據處理方法之一。
描繪圖象的要求是:①根據測量的要求選定坐標軸,一般以橫軸為自變數,縱軸為因變數。坐標軸要標明所代表的物理量的名稱及單位。②坐標軸標度的選擇應合適,使測量數據能在坐標軸上得到准確的反映。為避免圖紙上出現大片空白,坐標原點可以是零,也可以不是零。坐標軸的分度的估讀數,應與測量值的估讀數(即有效數字的末位)相對應。
在網路知道里直接打進去就有了,我也是從那找來的。你不用提問的,這些問題都有答案的
7. 物理研究中常用的研究方法有哪些
一、控制變數法:通過固定某幾個因素轉化為多個單因素影響某一量大小的問題。
1、影響蒸發快慢的因素;
2、壓力作用效果與哪些因素有關;
3、研究滑動摩擦力的大小跟哪些因素有關;
4、影響電阻大小的因素;
5、研究電流與電壓、電阻的關系(歐姆定律);
6、電磁鐵磁性強弱與哪些因素有關;
7、探索磁場對電流的作用規律;
8、研究電磁感應現象;
9、研究焦耳定律。
二、等效法:將一個物理量,一種物理裝置或一個物理狀態(過程),用另一個相應量來替代,得到同樣的結論的方法。
1、在研究物體受幾力時,引入合力。
2、曹沖稱象。
3、在研究多個用電器組成的電路中,引入總電阻。
三、模型法:以理想化的辦法再現原型的本質聯系和內在特性的一種簡化模型。
1、在研究光學時,引入「光線」概念。
2、在研究磁場時,引入磁感線對磁場進行描述。
3、理想電表。
四、累積法:把不能觀察到的效應(現象)通過自身的積累成為可觀測的宏觀物或宏觀效應。
1、用壓緊鉛柱的方法來顯示分子面的引力作用。
2、在研究分子運動時,利用擴散現象來研究。
3、根據電流所產生的效應認識電流。
4、根據磁鐵產生的作用來認識磁場。
五、類比法:根據兩個對象之間在某些方面的相似或相同,把其中某一對象的有關知識、結論推移到另一個對象中去的一種邏輯方法。
1、水壓--電壓
2、抽水機提供水壓類似電源提供電壓。
3、用速度的定義公式引入壓強公式。
六、比較法:找出研究對象之間的相同點或相異點的一種邏輯方法。
1、研究蒸發和沸騰的異同點。
2、比較電壓表與電流表在使用過程中的相同點和相異點。
3、比較電動機與發電機的結構和原理的相同點和異同點。
4、汽油機和柴油機的相同點和異同點。
七、歸納法:從一系列個別現象的判斷概括出一般性判斷的邏輯的方法。
1、從氣、液、固的擴散實現現象,得出結論:一切物體的分子都在作無規則的運動。
2、物理學中的實驗規律(如串、並聯電路中電流、電壓的特點等)幾乎都用了此法。
8. 常用的物理研究方法有哪些
模型法:即將抽象的物理現象用簡單易懂的具體模型表示。如用太陽系模型代表原子結構,用簡單的線條代表杠桿等。
疊加放大法:物理學中常常把微小的、不易測量的同一物理量疊加放大,如用鏡面反射激光方法,來將音叉微小振動的幅度放大等。
控制變數法:自然界發生的各種現象,往往是錯綜復雜的。決定某一個現象的產生和變化的因素常常也很多。為了弄清事物變化的原因和規律,必須設法把其中的一個或幾個因素用人為的方法控制起來,使它 保持不變,然後來比較,研究其他變數之間的關系,這種研究問題的科學方法就是「控制變數法」。初中物理實驗大多都用到了這種方法,如通過導體的電流I受到導 體電阻R和它兩端電壓U的影響,在研究電流I與電阻 R的關系時,需要保持電壓U不變;在研究電流I與電壓U的關系時,需要保持電阻R不變。
等效替代法:等效替代法是科學研究中常用的思維方法之一。掌握等效替代法法及應用,體會物理等效思想的內涵,有助於提高考生的科學素養,初步形成科學的世界觀和方法論,為終身的學習、研究和發展奠定基礎。新高考的選拔愈來愈注重考生的能力和素質,其命題愈加明顯地滲透著物理思想、物理方法的考查,等效思想和方法作為一種迅速解決物理問題的有效手段,仍將體現於高考命題的突破過程中。
9. 表示函數關系的方法有哪幾種,分別是怎樣
函數關系的三種表示方法
一、解析法:
用函數自變數X的代數式表示函數Y的方法。y=f(x)。
二、列表法:
把與自變數X一系列值對應的函數Y的值列成表格來表示函數關系的方法。
三、圖象法:
用圖象來表示函數的方法。自變數X的值作點的橫坐標,對應的函數Y的值作縱坐標,描出點,繪成圖象。
10. 物理實驗數據處理的方法有哪些
實驗數據的處理方法
實驗結果的表示,首先取決於實驗的物理模式,通過被測量之間的相互關系,考慮實驗結果的表示方法。常見的實驗結果的表示方法是有圖解法和方程表示法。在處理數據時可根據需要和方便選擇任何一種方法表示實驗的最後結果。
(1)實驗結果的圖形表示法。把實驗結果用函數圖形表示出來,在實驗工作中也有普遍的實用價值。它有明顯的直觀性,能清楚的反映出實驗過程中變數之間的變化進程和連續變化的趨勢。精確地描制圖線,在具體數學關系式為未知的情況下還可進行圖解,並可藉助圖形來選擇經驗公式的數學模型。因此用圖形來表示實驗的結果是每個中學生必須掌握的。
圖解法主要問題是擬合面線,一般可分五步來進行。
①整理數據,即取合理的有效數字表示測得值,剔除可疑數據,給出相應的測量誤差。
②選擇坐標紙,坐標紙的選擇應為便於作圖或更能方使地反映變數之間的相互關系為原則。可根據需要和方便選擇不同的坐標紙,原來為曲線關系的兩個變數經過坐標變換利用對數坐標就要能變成直線關系。常用的有直角坐標紙、單對數坐標紙和雙對數坐標紙。
③坐標分度,在坐標紙選定以後,就要合理的確定圖紙上每一小格的距離所代表的數值,但起碼應注意下面兩個原則:
a.格值的大小應當與測量得值所表達的精確度相適應。
b.為便於制圖和利用圖形查找數據每個格值代表的有效數字盡量採用1、2、4、5避免使用3、6、7、9等數字。
④作散點圖,根據確定的坐標分度值將數據作為點的坐標在坐標紙中標出,考慮到數據的分類及測量的數據組先後順序等,應採用不同符號標出點的坐標。常用的符號有:×○●△■等,規定標記的中心為數據的坐標。
⑤擬合曲線,擬合曲線是用圖形表示實驗結果的主要目的,也是培養學生作圖方法和技巧的關鍵一環,擬合曲線時應注意以下幾點:
a.轉折點盡量要少,更不能出現人為折曲。
b.曲線走向應盡量靠近各坐標點,而不是通過所有點。
c.除曲線通過的點以外,處於曲線兩側的點數應當相近。
⑥註解說明,規范的作圖法表示實驗結果要對得到的圖形作必要的說明,其內容包括圖形所代表的物理定義、查閱和使用圖形的方法,制圖時間、地點、條件,制圖數據的來源等。
(2)實驗結果的方程表示法。方程式是中學生應用較多的一種數學形式,利用方程式表示實驗結果。不僅在形式上緊湊,並且也便於作數學上的進一步處理。實驗結果的方程表示法一般可分以下四步進行。
①確立數學模型,對於只研究兩個變數相互關系的實驗,其數學模型可藉助於圖解法來確定,首先根據實驗數據在直角坐標系中作出相應圖線,看其圖線是否是直線,反比關系曲線,冪函數曲線,指數曲線等,就可確定出經驗方程的數學模型分別為:
Y=a+bx,Y=a+b/x,Y=a\b,Y=aexp(bx)
②改直,為方便的求出曲線關系方程的未定系數,在精度要求不太高的情況下,在確定的數學模型的基礎上,通過對數學模型求對數方法,變換成為直線方程,並根據實驗數據用單對數(或雙對數)坐標系作出對應的直線圖形。
③求出直線方程未定系數,根據改直後直線圖形,通過學生已經掌握的解析幾何的原理,就可根據坐標系內的直線找出其斜率和截距,確定出直線方程的兩個未定系數。
④求出經驗方程,將確定的兩個未定系數代入數學模型,即得到中學生比較習慣的直角坐標系的經驗方程。
中學物理實驗有它一套實驗知識、方法、習慣和技能,要學好這套系統的實驗知識、方法、習慣和技能,需要教師在教學過程中作科學的安排,由淺入深,由簡到繁加以培養和鍛煉。逐步掌握探索未知物理規律的基本方法。