Métodos básicos de pensamiento de experimentos físicos
1. Método de equivalencia
El método de equivalencia es un método de pensamiento comúnmente utilizado en la investigación científica. El método de equivalencia se puede utilizar para abordar algunos problemas complejos transformándolos en procesos regulares ideales, simples y conocidos, lo que a menudo simplifica la solución del problema. Por lo tanto, el método equivalente también es un método comúnmente utilizado en experimentos físicos. Por ejemplo, en el experimento de "Verificación de la regla de las fuerzas del paralelogramo", se requiere que cuando se utiliza una balanza de resorte para tirar de la tira de goma sola, debe tener el mismo efecto que cuando dos balanzas de resorte forman un ángulo entre sí. se utilizan para tirar de la tira de goma al mismo tiempo, para hacer que el nodo alcance la misma posición O, es decir, bajo la condición de que la fuerza resultante y las dos fuerzas componentes sean equivalentes, la relación entre su síntesis y descomposición puede ser encontrado: la regla del paralelogramo. Para otro ejemplo, en el experimento para "verificar la ley de conservación del impulso", se utiliza el desplazamiento horizontal de la pelota en lugar de la velocidad horizontal de la pelota en el experimento para "verificar la segunda ley de Newton", la componente de la gravedad; Se compensa ajustando la inclinación de la tabla de madera. La fricción es equivalente a un objeto no afectado por la fricción. Además, la modificación de amperímetros en experimentos eléctricos y el uso de métodos de reemplazo para medir la resistencia son aplicaciones del método equivalente.
2. Método de conversión
El método de convertir ciertas cantidades físicas que son difíciles de mostrar y medir directamente en cantidades físicas que son fáciles de mostrar y medir se llama método de conversión (método de medición indirecta). El método de conversión es un método comúnmente utilizado en experimentos físicos. Por ejemplo: el dinamómetro de resorte convierte la fuerza en el alargamiento del resorte; el cronómetro convierte el tiempo transcurrido en la vibración periódica de la aguja vibratoria; el amperímetro utiliza la fuerza ejercida por la corriente en el campo magnético para convertir la corriente en; El ángulo de deflexión del puntero; usar un péndulo simple para medir la aceleración de la gravedad g es convertir la medida de g en medidas de T y L mediante la fórmula T = 2πg (L), y así sucesivamente.
3. Método de rastreo
El método de rastreo es un método que utiliza algunos medios especiales para registrar algunos fenómenos fugaces (como ubicación, trayectoria, etc.) para que puedan estudiarse cuidadosamente más adelante. El método de traza también es un método comúnmente utilizado en experimentos físicos. Por ejemplo: use el cronómetro para marcar los puntos en la cinta de papel para registrar la relación entre el desplazamiento del automóvil y el tiempo; use el método de rastreo para describir la trayectoria del movimiento de lanzamiento plano en el experimento de "determinar la refracción"; índice de vidrio", use un alfiler El conector muestra la orientación de la luz incidente y la luz saliente; en el experimento de dibujar las líneas equipotenciales del campo eléctrico, use la sonda para registrar la posición del punto equipotencial a través de las huellas dejadas por el El papel carbón sobre el papel blanco, etc., son todos métodos de seguimiento que se aplican en experimentos.
4． Método de acumulación
El método de acumulación es un método experimental que acumula ciertas cantidades pequeñas que son difíciles de medir de forma directa y precisa y luego las mide para mejorar la precisión de la medición. Por ejemplo, cuando se mide el diámetro de un alambre metálico delgado en ausencia de instrumentos de medición de alta precisión, el alambre metálico delgado a menudo se enrolla alrededor de un cilindro para medir la longitud total de varias vueltas y luego se divide por el número de vueltas para calcule el diámetro del alambre de metal delgado. Cuando se mide el grosor de un trozo de papel fino, a menudo se mide primero el grosor total de varias páginas de papel y luego se divide por el número de páginas que se van a medir, que es el espesor de cada página de papel en el experimento de "medir la aceleración de la gravedad con un péndulo", la determinación del período de un péndulo simple consiste en dividir el tiempo total que tarda el péndulo en completar múltiples vibraciones completas por el número de vibraciones completas; vibraciones para reducir el impacto del error causado por el tiempo de reacción personal.
5. Método de simulación
El método de simulación es un método experimental indirecto, que explica la regularidad del prototipo a través de un modelo similar al prototipo. Una aplicación típica del método de simulación en los experimentos de física de la escuela secundaria es el experimento de "utilizar el método de trazado para dibujar las líneas equipotenciales en el plano del campo eléctrico". Dado que es difícil dibujar directamente las líneas equipotenciales del campo electrostático, y el campo eléctrico de corriente constante es diferente del campo electrostático. Los campos son similares, por lo que usamos el campo eléctrico de corriente constante para simular el campo electrostático y lo usamos para comprender la distribución de líneas de potencial igual en el campo electrostático.
6. Método de variable de control
En experimentos multifactoriales, primero puedes controlar algunas cantidades sin cambios y estudiar la influencia de un determinado factor a su vez. Por ejemplo, en el experimento de "verificar la segunda ley de Newton", primero se puede mantener la masa constante y estudiar la relación entre aceleración y fuerza, luego mantener la fuerza constante y estudiar la relación entre aceleración y masa y finalmente obtener la relación entre ella; aceleración, masa y fuerza.
3. Métodos experimentales de procesamiento de datos
1. Método de lista
Al registrar y procesar datos, los datos a menudo se enumeran en tablas.
La lista de datos puede expresar de forma sencilla y clara la relación entre las cantidades físicas relevantes, lo que resulta útil para descubrir la regularidad de la conexión entre las cantidades físicas.
Requisitos para la lista:
(1) Escribir el título de la tabla o agregar las explicaciones necesarias
(2) Cada símbolo de la tabla debe ser; explicado claramente Se debe indicar el significado de la cantidad física representada y la unidad;
(3) Los datos de la tabla deben ser cifras significativas que reflejen correctamente los resultados de la medición.
2. Método de la media
Los libros de texto actuales sólo introducen la media aritmética, es decir, sumar los datos medidos y luego dividirlos por el número de mediciones. Cabe señalar que al calcular el valor promedio, el número de dígitos significativos que se conservarán debe determinarse de acuerdo con la precisión del instrumento de medición.
3. Método de imagen
El método de imagen es un método ampliamente utilizado en experimentos físicos para procesar datos experimentales. La mayor ventaja del método de la imagen es que es intuitivo y sencillo. Al explorar la relación entre cantidades físicas, la relación funcional o la tendencia cambiante entre cantidades físicas se puede ver intuitivamente a partir de la imagen y a partir de ella se pueden establecer fórmulas empíricas.
Reglas para dibujar:
(1) Se debe utilizar papel cuadriculado para realizar gráficos. El tamaño del papel cuadriculado debe determinarse de acuerdo con el número de dígitos significativos y las necesidades del usuario. resultado;
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(2) Es necesario indicar el nombre del eje y la unidad, e indicar el valor según el número de dígitos significativos en ciertos intervalos en el eje
;(3) Las líneas de conexión en el gráfico no necesariamente pasan por todos los puntos de datos, pero deben intentar que los puntos de datos se distribuyan razonablemente en ambos lados de la línea;
(4) Al dibujar , la línea del gráfico debe linealizarse seleccionando el eje de coordenadas apropiado, es decir, "convirtiendo la curva en una línea recta" "．
Aunque el método de la imagen tiene muchas ventajas, existe una gran arbitrariedad subjetiva al conectar líneas en los dibujos. Además, el grosor de las líneas de conexión, el tamaño del dibujo, la uniformidad del dibujo en sí, etc. ., todos tienen un impacto en los resultados. La precisión se ve afectada.