物理实验中的探究方法_虚拟物理实验室下载

时间：2018-12-28 03:32:32　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　在我们的周围有很多奇妙的物理现象，我们要勤于观察、勇于提问、善于探索、联系实际，才能揭开物理之迷.物理是以实验为基础的一门自然科学，天籁只惠实践人，学会实验探究的方法将能使我们更轻松地得到正确的答案.物理实验能为你记忆物理知识提供直接的经验，是弥补语言信息的局限、健全记忆结构的重要手段.
　　
　　一、体验科学探究
　　
　　
　　看一看图1中的玻璃罩内有点燃的长短两支蜡烛，是长蜡烛先灭，还是短蜡烛先灭？
　　活动过程：实验前，先猜一猜究竟是哪枝蜡烛先灭；实验时可以在不同的条件下得出不同的实验结果；实验完成后再思考实验现象，并对实验现象提问.活动中，自己设计实验方案，并验证自己的一些想法.例如：长蜡烛先熄灭，会不会是因为长短蜡烛的质量不同影响了熄灭时间呢？能用什么办法去证明呢？
　　活动结论蜡烛燃烧会产生二氧化碳气体，二氧化碳是不支持燃烧的，在0℃，一标准大气压下二氧化碳的密度是大于空气密度的.而在蜡烛燃烧的玻璃罩内，二氧化碳的温度远高于周围空气的温度，因此它的密度可能会小于空气的密度，这时温度高的二氧化碳气体就会上升，会出现长蜡烛先熄灭的现象.但是，这并不是惟一的实验结果，玻璃罩的大小和蜡烛的高低程度会影响最后的答案.例如：如果罩住蜡烛的玻璃瓶的容积比较大，燃烧时所产生的二氧化碳冷却后密度变大，就会沉入瓶底，这时短的蜡烛就会先熄灭.实验结果的不同，必然有产生的原因，探究的目的就是要知道影响实验结果的可能因素.
　　
　　二、初识体验科学探究过程的要素
　　
　　科学就是探究.探究过程一般包括：发现问题（提出问题）、猜想与假设、制订计划与设计实验、进行实验与数据收集、对实验数据进行分析与论证、评价证据是否支持猜想和假设，最后得出实验结论，并进行交流与合作，或提出新问题，再进行探究.
　　例1 在装满水的杯里还能放多少回形针？
　　
　　
　　
　　三、科学探究的重要方法：控制变量法
　　
　　某个物理现象、某个物理问题常常是由多个客观因素共同作用形成的，如装满水的杯里能放入回形针的多少与杯子的材料、杯口的大小、杯口的形状、杯内的液体种类有关.这些因素称为变量.这些变量我们在实验中只能逐个研究，因此，必须保持其它因素不变，只有一个变量，才能得出比较正确的结论.这就是物理实验中常用的重要方法――控制变量法.例如，探究装满水的杯里还能放多少回形针的实验中，可以用以下的表格进行控制变量研究.
　　
　　探究不同的影响因素，就会得到不同方面的结论，我们在表达这个结论时，要注意这个结论的前提，也就是要在控制变量的方法中才成立.如：当杯子材料、杯中液体相同时，杯口越__________（填“大”或“小”），放回形针的数量越__________.（填“多”或“少”）
　　
　　四、声音的实验探究及控制变量法的运用
　　
　　1. 声音产生的实验探究
　　例2 当我们用槌敲击寺庙中的大钟时，就能听到大钟发出悠扬的声音，即使不再敲击，好长一段时间后仍然能听到“嗡嗡”的钟声，这是什么原因？如果要这种“余音”立即消失，你会怎么办？
　　解析声源振动才能产生声音，当我们用槌敲击大钟时，大钟产生了振动，发出了声音.由于大钟一般是悬挂着的，即使不再敲击，这种振动也不会立即停止，钟体还会继续振动而发出声音，因此有“余音”的感觉.如果把这个大钟直接放在地上，敲击后，钟声很快停止，如果用手按住大钟，使其振动快速停下来，也能达到“消音”的效果.不同钟的“余音”的延长时间不同，“消音”的效果也会不同，钟越小“消音”的效果越明显.
　　点评只有真正掌握产生声音的唯一原因――振动，才能从听到的“嗡嗡”钟声，进一步得到大钟是在做看不见的“振动”，要想消除声音，必须让振动停止.要学会“透过表象看本质”.
　　
　　2. 声音传播的实验探究
　　例3 小明和小华合作，利用课桌研究声音的传播.（1）将两张课桌紧紧地挨在一起，小明轻轻地敲桌面，小华把耳朵贴在另一张桌子上，听传过来的声音大小；（2）将两张紧挨的课桌离开一个小缝，然后重复上述步骤（1），比较声音的大小.请你对此实验进行分析，将实验现象和分析结果填入下表中：
　　
　　分析与论证相同条件下，声音靠___________传播的效果更好.
　　解析声音的传播需要传声物质，不同的物质的传声能力不同，一般来说，固体的传声能力最强，液体次之，气体较弱，而真空是不能传声的.当两张课桌紧挨时，是固体传声，小华听到的声音比较大，当两张课桌间有一个小缝时，传声路径是：课桌――空气――课桌，空气的传声能力较弱，小华听到的声音就比较小了.通过对比，就可以得到：当其它相同条件时，固体传声效果好.
　　点评物质传播声音，也是依靠物质的振动，由于固体物质传播振动快，声音在固体中就不易损失，传播的效果好.生活中人能听到声音主要依靠空气传声.真空中（如月球表面）即使有声源振动，由于无空气传声，宇航员无法直接听到对方讲话声.
　　
　　3. 声音响度的实验探究
　　例4 除了用耳朵直接听外，你能用什么方法来表示喇叭发声的大小？
　　解析我们生活的环境，人能产生听觉，绝大部分的声音是靠空气传播的，人的听觉不容易区分响度差异不大的声音，但我们可以通过观察由于振动而引起的一些物体的变化情况，来判断声音的强弱程度.由于同一物体振动幅度越大，声音的响度也越大，可以在发声体表面放一些轻小物体，轻小物体会被振动而“跳舞”，它们“跳舞”越激烈，喇叭发出的声音也越大，或者把振动着的喇叭对着靠近的蜡烛火焰，通过观察火焰的摆动程度来判断喇叭振动的强弱.
　　点评把看不见的事物用看得见的物体表现出来，这种方法称为转化法.鼓面的振动、音叉的振动很难直接观察，用小纸屑、水等物质来转化观察的对象，就能清晰地看清现象，如图3.但在不同的物体表面的小纸屑振动的幅度，不能直接用来判断发声物体的声音大小，应控制的是相同的发声物体和相同的小纸屑，这样才能进行正确的比较.
　　
　　实验是探求知识的过程，更是提高能力的桥梁，也是拓展思维的渠道.任何一个物理概念和理论都是建立在实验的基础上的，实验也可以推翻原有的错误认识.通过实验可以加强我们的科学探究能力、培养创造意识和科学精神.
　　
　　责任编辑/南冲

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