物理实验中的等效替代new

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1、维普资讯http://www.cqvip.com2007年第7期物理通报实验教学研究赛物理实验中的等效替代徐卫兵(耕茶高级中学江苏耕茶226406)爱迪生有一位助手，名叫阿普顿，他的数学很小的不良导体(导电纸)．在电极上加一定的电压后，好．有一次爱迪生交给他一个任务，请他测量一个电在导电介质中形成稳定的电流场．这个电流场中的灯泡的容积．阿普顿对灯泡的形状作了反复的测量，电势分布情况和对应的静电场中电势分布情况是一一次又一次地计算，几小时过去了，灯泡的容积还未样的．测出．爱迪生知道后很不满意，他取过灯泡，倒满了2实验仪器的替代水，然后把水

2、倒进量筒里，测出量筒里水的体积，很快就知道了灯泡的容积．爱迪生在这件事情的处理有时我们手头缺少一些正常使用的仪器，这时上比阿普顿高明的地方，就是他巧妙地使用了一种可以看看身边有没有其他器材可以发挥相当的作思维方法——“等效法”．在物理学发展史中，物理用．学家们也经常使用这种方法，例如，爱因斯坦的广义比如，描绘电场中等势线没有灵敏电流计，可用相对论，就是建立在“引力场与参考系的相当的加速内阻很大的电压表代替，但方法有所不同，用电流计度在物理上完全等价”“等效原理”的基础之上⋯1．(电流表)则是看基准点与探针所指点之间有无电在物理实验中，我

3、们经常使用等效法，如串联电流通过，若无则两点等势，而用电压表来找等势点，路和并联电路的等效电阻，分力和合力的概念，都是则应将电压表一端接电源正极(或负极)，另一端作等效替代的思想，历史上著名的“曹冲称象”的故探针，在基准点及其周围测量，电压表读数相等的点事，也用了等效替代的方法．本文拟与大家谈谈物理即为等势点．实验中等效替代法的问题．再比如在测电压时，手头没有电压表，但有电流1实验原理的替代表和电阻，我们就可以把电流表串上电阻，来替代电当实验情景不易或根本无法创设时，可以用物压表进行测量．可以鼓励学生自制仪器来替代原有理模型或数学模型等

4、效的情景代替，尽管两个情景的器材做各种实验，从而培养学生的创新意识．的本质可能根本不同．但要注意，当要精确测量某一物理量时，有些器比如，描绘电场中的等势线时，要用磁电式测量材虽有同样的功能，但精度不同，不能随意选，如测仪表，而一般磁电式测量仪表，在有电流时才会有反电阻有多种方法，多用电表只能粗测电阻，而最精确应，但静电场中不存在电流，因此无法测量．所以测的方法是电桥法．绘静电场的等势线是相当困难的．3实验效果的替代恒定电流的电荷分布和电场均不随时间变化，所以在均匀电介质中恒定电流的电场和静电场相当研究对象的某一所属物理量待测时，可以让似

5、，利用其相似性，可以通过对容易测量的电流场的它在某一实验中表现出可以观察的效果，然后用一研究来代替不易测量的相应的静电场的研究．具体个性质相同的且所属同样物理量(可调)已知的器做法是，将和静电场的带电体相同形状的电极按带材来替代研究对象，调节这个替代对象的该物理量，电导体的分布位置放在均匀的导电介质中(这个导让它与研究对象在实验中的效果相同．电介质相应于电场中的介质)．导电介质应是导电率【例1】有一架改装后的天平，发现调不平衡，并--一40--一维普资讯http://www.cqvip.com2007年第7期物理通报实验教学研究且左右两

6、臂长不严格相等，如何用它准确地测量物4．1参量转换测量法体的质量(被测物体质量不超过天平的最大称量参量转换测量法是运用一定的参量变换关系或量)?变化规律，将某些难以直接测量或者难以准确测量【解析】对于这架天平，可以采用替代法称量，的物理量的测量转换成另外一些易于较准确测量的具体做法是，把被称物放到天平右盘，在左盘加入砂物理量的测量．这种方法在物理实验中应用得非常子，直到天平平衡，然后把被称物拿下来，在右盘中广泛．例如，测密度实验中将不规则固体体积的测量加砝码，调整砝码的数量，直到天平恢复平衡，这时转换为质量的测量；分光计实验中将棱镜折射

7、率的右盘中砝码的质量就等于被称物体的质量．测量转换为最小偏向角的测量．类似的例子还可举【例2】请设计一个用替代法测量未知电阻出很多．(阻值约为几十欧)的电路，要求画出电路图并说例如在“碰撞中的动量守恒”的实验中，本应测明实验的主要步骤．量两物体碰撞前、后的速度，但速度难以直接测量，【解析】用替代法测电阻的电路如图1所示．实利用从同一高度平抛物体的运动，水平位移s与初验步骤是：先把双刀双掷开关S2扳到1，闭合s。，调速度％成正比的关系，把测速度转换为测长度(水平整滑动变阻器，使电流表指针指到某一位置，记下此位移)．又在将整个平抛时间定为时

8、间单位后，速度时的示数，(最好为一整数)．再把开关s2扳到2，调的测量就转化为对水平位移的测量了．由于，、13，、整电阻箱‰，使得电流表指针恢复指示数，．读出此：均为水平方向，且它们的竖直下落高度都相等，时