力的合成与分解实验数据_干货来了！物理实验方法归纳总结

原标题&＃xff1a;干货来了&＃xff01;物理实验方法归纳总结

物理实验方法归纳总结

一、物理实验的基本思想方法

1&＃xff0e;等效法

等效法是科学研究中常用的一种思维方法&＃xff0e;对一些复杂问题采用等效法&＃xff0c;可将其变换成理想的、简单的、已知规律的过程来处理&＃xff0c;常使问题的解决得以简化。因此&＃xff0c;等效法也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&＃xff0c;要求用一个弹簧秤单独拉橡皮条时&＃xff0c;要与用两个互成角度的弹簧秤同时拉橡皮条时产生的效果相同——使结点到达同一位置 O &＃xff0c;即要在合力与两分力等效的条件下&＃xff0c;才能找出它们之间合成与分解时所遵循的关系——平行四边形定则。又如在“验证牛顿第二定律”的实验中&＃xff0c;通过调节木板的倾斜度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&＃xff0c;电学实验中电流表的改装、用替换法测电阻等&＃xff0c;都是等效法的应用。

2&＃xff0e;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。如&＃xff1a;弹簧测力计是把力的大小转换为弹簧的伸长量&＃xff1b;打点计时器是把流逝的时间转换成振针的周期性振动&＃xff1b;电流表是利用电流在磁场中受力&＃xff0c;把电流转化为指针的偏转角等等。

3&＃xff0e;留迹法

留迹法是利用某些特殊的手段&＃xff0c;把一些瞬间即逝的现象(如位置、轨迹等)记录下来&＃xff0c;以便于此后对其进行仔细研究的一种方法。如&＃xff1a;用打点计时器打在纸带上的点迹记录小车的位移与时间之间的关系是留迹法在实验中的应用&＃xff0e;

4&＃xff0e;累积法

累积法是把某些难以直接准确测量的微小量累积后测量&＃xff0c;以提高测量的准确度的一种实验方法。如&＃xff1a;在缺乏高精密度的测量仪器的情况下测细金属丝的直径&＃xff0c;常把细金属丝绕在圆柱体上测若干匝的总长度&＃xff0c;然后除以匝数就可求出细金属丝的直径&＃xff1b;测一张薄纸的厚度时&＃xff0c;常先测出若干页纸的总厚度&＃xff0c;再除以被测页数即所求每页纸的厚度&＃xff1b;在“用单摆测定重力加速度”的实验中&＃xff0c;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的次数&＃xff0c;以减小个人反应时间造成的误差影响等。

5&＃xff0e;控制变量法

在多因素的实验中&＃xff0c;可以先控制一些量不变&＃xff0c;依次研究某一个因素的影响&＃xff0e;如在“验证牛顿第二定律”的实验中&＃xff0c;可以先保持质量一定&＃xff0c;研究加速度和力的关系&＃xff1b;再保持力一定&＃xff0c;研究加速度和质量的关系&＃xff1b;最后综合得出加速度与质量、力的关系。

二、实验数据的处理方法

1&＃xff0e;列表法

在记录和处理数据时&＃xff0c;常常将数据列成表格。数据列表可以简单而又明确地表示出有关物理量之间的关系&＃xff0c;有助于找出物理量之间联系的规律性。

列表的要求&＃xff1a;

(1)写明表的标题或加上必要的说明&＃xff1b;

(2)必须交代清楚表中各符号所表示的物理量的意义&＃xff0c;并写明单位&＃xff1b;

(3)表中数据应是正确反映测量结果的有效数字。

2&＃xff0e;平均值法

现行教材中只介绍了算术平均值&＃xff0c;即把测定的数据相加求和&＃xff0c;然后除以测量的次数&＃xff0e;必须注意的是&＃xff0c;求平均值时应该按测量仪器的精确度决定应保留的有效数字的位数。

3&＃xff0e;图象法

图象法是物理实验中广泛应用的处理实验数据的方法&＃xff0e;图象法的最大优点是直观、简便&＃xff0e;在探索物理量之间的关系时&＃xff0c;由图象可以直观地看出物理量之间的函数关系或变化趋势&＃xff0c;由此建立经验公式。

作图的规则&＃xff1a;

(1) 作图一定要用坐标纸&＃xff0c;坐标纸的大小要根据有效数字的位数和结果的需要来定&＃xff1b;

(2) 要标明轴名、单位&＃xff0c;在轴上每隔一定的间距按有效数字的位数标明数值&＃xff1b;

(3) 图上的连线不一定通过所有的数据点&＃xff0c;而应尽量使数据点合理地分布在线的两侧&＃xff1b;

(4) 作图时常通过选取适当的坐标轴使图线线性化&＃xff0c;即“变曲为直”。

虽然图象法有许多优点&＃xff0c;但在图纸上连线时有较大的主观任意性&＃xff0c;另外连线的粗细、图纸的大小、图纸本身的均匀程度等&＃xff0c;都对结果的准确性有影响。

三、实验误差的分析及减小误差的方法

中学物理中只要求初步了解绝对误差与相对误差、偶然误差与系统误差的概念&＃xff0c;以及能定性地分析一些实验中产生系统误差的主要原因。

(1)绝对误差与相对误差

设某物理量的真实值为 A 0 &＃xff0c;测量值为 A &＃xff0c;则绝对误差为 Δ A &＃xff1d;| A &＃xff0d; A 0 |&＃xff0c;相对误差为 &＃xff1d;。

(2)偶然误差与系统误差

偶然误差是由于各种偶然因素对实验的影响而产生的&＃xff0e;偶然误差具有随机性&＃xff0c;有时偏大&＃xff0c;有时偏小&＃xff0c;所以可以通过多次测量求平均值的方法减小偶然误差。

系统误差是由于仪器本身不够精确&＃xff0c;或实验方法粗略&＃xff0c;或实验原理不完善而产生的&＃xff0e;它的特点是使测量值总是偏大或总是偏小&＃xff0e;所以&＃xff0c;采用多次测量求平均值的方法不能减小系统误差&＃xff0e;要减小系统误差&＃xff0c;必须校准仪器&＃xff0c;或改进实验方法&＃xff0c;或设计在原理上更为完善的实验方案。

课本上的学生实验中就有不少减小实验系统误差的方法和措施&＃xff0e;譬如&＃xff0c;在“研究匀变速直线运动”的实验中&＃xff0c;若使用电磁打点计时器测量&＃xff0c;由于电磁打点计时器的振针与纸带之间有较大的且不连续、不均匀的阻力作用&＃xff0c;会给加速度的测定带来较大的系统误差&＃xff1b;若改用电火花计时器&＃xff0c;就可以使这一阻力大为减小&＃xff0c;从而减小加速度测定的系统误差。再如&＃xff1a;在用伏安法测电阻时&＃xff0c;为减小电阻测量的系统误差&＃xff0c;就要根据待测电阻阻值的大小考虑是采用电流表的外接法还是内接法&＃xff1b;在用半偏法测电流表的内阻时(如图7&＃xff0d;1所示)&＃xff0c;为减小测量的系统误差&＃xff0c;就要使电源的电动势尽量大&＃xff0c;使表满偏时限流电阻 R 比半偏时并联在电流表两端的电阻箱 R ′的阻值大得多。