于永濤 吉林省通化市第一高級中學
實驗是自然科學研究的重要方法，也是自然科學教學的重要手段。實驗能力是高考物理科目考查的五項能力之一。因此，復習高中物理實驗和了解實驗中的研究方法。下面結(jié)合教學實際，談一些實驗研究方法。
1. 理想化方法
影響物理現(xiàn)象的因素往往復雜多變，實驗中我們往往可以忽略一些次要因素，或假設一些理想條件，以突出現(xiàn)象的本質(zhì)因素，便于深入研究，從而在實際條件下得到合理的近似結(jié)果條件（俗稱抓大放小）。例如，在“用單擺測定重力加速度”實驗中，假設懸掛線不能伸長，摩擦力忽略懸掛點的力和球在擺動過程中的空氣阻力；在電學實驗中，把電壓表變成內(nèi)阻無窮大的理想電壓表，把電流表變成內(nèi)阻為0的理想電流表等等，其實都是用了理想化的方法。
2. 平衡方法
“在物理學中，我們經(jīng)常利用一個量的作用與另一個（或幾個）量的作用相同、相等或相反來設計實驗、制造儀器和進行測量。例如，基本測量工具的設計彈簧秤利用的是力的平衡，天平的設計是基于扭矩的平衡；溫度計利用的是熱的平衡。
3.放大法
當所要測量的現(xiàn)象、變化或物理量非常小時，常常采用放大的方法。根據(jù)實驗的性質(zhì)和放大的對象不同，放大所用的物理方法也不同。例如： “測定金屬電阻率”實驗中使用的微米螺絲：主刻度上向前（或向后）0.5毫米對應于副刻度上的5n個等分，這實際上是長度的機械放大；許多電表，如因為電流表、電壓表都是用較長的指針來顯示通電后線圈的偏轉(zhuǎn)角度。
4. 累計法
先積累少量然后測量取平均值的方法可以減少相對誤差。這種方法在實驗中經(jīng)常使用。例如，在“用單擺測定重力加速度”實驗中貝語網(wǎng)校，確定單擺的周期是必要的。用秒表測量一次全振的時間誤差很大，因此測量30-50次全振的時間T來找到單擺的周期。
5. 換算方法
有些物理量不易直接測量，或有些現(xiàn)象難以直接顯示，我們可以把要觀察的變量轉(zhuǎn)換成其他變量（力、熱、聲、光、電等物理量），進行間接測量。觀察和測量。這就是換算方法。以卡文迪許的《用扭力天平裝置測定萬有引力常數(shù)的實驗》為例：它的基本思維方法就是等效換算。卡文迪許扭力天平扭轉(zhuǎn)后，扭轉(zhuǎn)力矩T 型框架所受重力與石英絲彈性變形產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩是等效換算，間接達到了難以實現(xiàn)的目的。本實驗也把換算方法運用到扭轉(zhuǎn)角的測量中石英絲的角度，這個角度不是直接測量的，而是用平面鏡通過刻度上反射光移動的距離間接測量的，換算方法是一種更高層次的思維方法，是在深刻理解事物的本質(zhì)。比如把曲線變成直線，其實就是這種方法的應用。
6.控制變量法
在高中物理的很多實驗中，經(jīng)常會存在多個變化因素，為了研究它們之間的關(guān)系，可以先控制一些量不變，然后再依次研究某一因素的影響。最典型的例子是“驗證牛頓第二運動定律”實驗。我們的研究方法是：首先保持物體的質(zhì)量不變，研究加速度與力的關(guān)系，然后保持力不變，研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，最后全面推導物體加速度與所受外力總量及物體質(zhì)量的關(guān)系，當然本實驗還涉及到各種系統(tǒng)誤差的產(chǎn)生，不再贅述。
7. Trace 方法
有些物理現(xiàn)象是轉(zhuǎn)瞬即逝的，比如運動物體的位置、軌跡或圖像，所以我們盡量記錄下來，以便于我們測量、比較和研究。例如，在“確定物體的加速度”等實驗中，勻速直線運動”、“驗證牛頓第二運動定律”、“驗證機械能守恒定律”中，用記錄器記錄小車（或重物）在不同時刻的位置（位移）和相應時間。紙帶上的點，這樣就可以輕松計算出小車在??每個位置或時間的速度，并得到加速度；對于簡單的諧波運動，通過讓細從擺動的漏斗中漏出的沙子以勻速落在被拉出的紙板上，這樣可以很方便地研究簡諧運動的圖像；例如，蹤跡法實際上是用閃光攝影來記錄自由落體運動的軌跡。
8. 模擬方法
有時高中物理等勢線是什么，由于客觀條件的限制，我們無法對某些物理現(xiàn)象進行直接的實驗和測量，因此我們?nèi)藶榈貏?chuàng)造一定的模擬條件，并在這種模擬條件下進行實驗。例如，在“電場中等勢線的描述”實驗中，由于靜電場難以直接測量，因此采用容易測量的電流場進行模擬。另一個例子是確定磁場中磁通線的分布高中物理等勢線是什么，因為磁通線實際上并不存在。我們利用鐵屑的分布來模擬磁通線的存在。另外，還有高中物理實驗中的比較法、替代法、補償法等。
隨著高考內(nèi)容越來越廣泛、越來越深入，交叉知識部分（特別是綜合理科考試）越來越多，能力要求越來越突出，因此，迫切需要摒棄擺脫“實驗不重要”、“光說不做”等錯誤觀念，認真領(lǐng)悟真實實驗中的思維方法，只有這樣才能有效的搞好實驗教學。