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根据知识结构建立实验模型

  • 日期:2009-06-20 16:07
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物理实验是物理教学的基础,也是建立物理知识结构的基础。不同的物理内容和知识结构,必有其相应的实验模型和实验方法。所以,从物理内容和知识结构出发,有利于我们抓住实验中所要解决的关键问题,为确定实验设计的思维方向提供依据。运动学、动力学实验方法概述力学实验要解决的主要问题是对位移(位置)、时间、质量和力的测量(测定、估计、比较)和显示。如果我们能测出上述各力学量,我们就能间接地测量出其他力学量,就能用以探索或验证物理规律。
     正因为如此,所以位移(长度和角度)、时间、质量和力的测量仪器是力学实验的基本仪器。运动学实验主要要解决对位移和时间的测量和显示;动力学实验主要要解决对位移、时间、质量和力的测量和显示。在一般情况下,质量和力还是比较容易测量的,如用天平和测力计等。因此,在运动学和动力学实验中,对位移和时间的测量和显示是实验中所要解决的主要问题。在教学实验中测量或显示位移和时间的基本方式一般在三类。
     1.定位测量即先将物体某一段运动路程中的始点和终点确定下来,然后再测定物体经过这段路程所用的时间。常用的方法和仪器如下:(1)秒表、电动秒表,用手控、或电磁碰撞(同步)开关等等。用电动秒表测重力加速度的实验装置。(2)电子数字计时器。例如,气轨实验、测重加速度的实验等。(3)利用声光等比较时间。例如,验证a∝F,实验装置如图4-4所示。
     2.定时测位即让物体在规定的时间内运动,测出在这段时间内物体运动的位移。(1)用节拍器、或滴水的等时声响测位。如①阿特式德机实验①;②斜槽实验①;③滴水法测重力加速度②。(2)根据摆的等时性测位。例如,粗测重力加速度,实验装置如图4-5所示。(3)等时间隔描迹定位。例如,①电磁打点器;②注液打点器;③滴液小车;④粉沫图计时器;⑤弹簧或单摆等时振动;火花打点计时器;⑦闪光照相;⑧电化法打点等。(4)等时测位比较。如:①双车实验③;②落体计时。
     3.定位、定时(大多用于验证和比较)(1)用于匀变速运动。例如,斜槽实验。用装置验证匀变速直线运动中路程与时间的关系。(2)用于匀速运动。例如,钢球在粘滞度较大的介质中下落;阿特武德机实验等。

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