物理实验的基本方法

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1、大学物理综合实验目的与要求1、目的是培养具有研究性和创新意识与素质2、培养合作、协作精神3、要求完成不多于4个实验，必须要写一篇与实验数据、实验装置、实验改进、原理创新、方法改进（创新）等紧密相关的小论文（或具有论文性质的总结）必须在14周周五之前交到，否则没有成绩。4、给同学们提供力所能及的材料和设施，完成同学们的切合实际的想法5、给同学们创造一个宽松的学习平台和机会，大胆得想，勇敢去做物理实验基本方法与创新1.物理实验思想和方法的形成物理学是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用和转化规律的学科。与各个自然学科、工程技术部门的相互

2、作用，促进和创造了今天的科技进步和人类文明，对当代及未来高新科技的进步、相关产业的建立和发展提供着巨大的推动力。在人类追求真理、探索未知世界的过程中，物理学展现了一系列科学的世界观和方法论，深刻影响着人类对物质世界的基本认识、人类的思维方式和社会生活，是人类文明的基石。物理学发展的历史证明了，正确的科学思想及由此产生的科学方法是科学研究的灵魂。伽利略（G.GaLileo）是最早运用我们今天所称的科学方法的人。伽利略是近代科学的奠基者，是科学史上第一位现代意义的科学家。他首先为自然科学创立了两个研究法则，即观察实验和量化的方法，将实验和数学

3、相结合，真实实验和理想实验相结合的科学方法，使近代物理学从此走上了以实验精确观测为基础的道路。就是经验（以实验和观察的形式）与思维（以创造性构筑的理论和假说的形式）之间的动态的相互作用。伽利略在用实验方法发现真理的过程中，获得了一个极其重要的科学概念，即自然法则和物理定律的概念伽利略通过亲身的科学实验，认识到寻求自然法则是科学研究的目的，自然法则是自然现象千变万化的秘密所在，而一旦发现自然法则便可以认识自然。这个观念一经确立，人们才逐渐认识到，不仅天文学、运动学现象，一切自然现象都是有其自身规律的，于是在力学的带领下，逐渐发展出近代科学的

4、各个分支。伽利略在建立系统的科学思想和实验方法中，开创了实验物理学，开创了近代物理学，对物理学的发展作出了划时代的贡献。正如他自已在《两种新科学的对话》中所述：“我们可以说，大门已经向新方向打开，这种将带来大量奇妙成果的新方法，在未来年代会博得许多人的重视”。事实正是如此，家爱因斯坦在《物理学的进化》中，对伽利略的科学思想方法给予了高度评价：“伽利略的发现，以及他所用的科学推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。伽利略开创的实验物理学（包括实验的设计思想、实验方法）开创了自然科学发展的新局面。在实验物理学数百

5、年的发展进程中，涌现了众多卓越的在物理学发展史上起过重要里程碑作用的实验。以其巧妙的物理构思、独到的处理和解决问题的方法、精心设计的仪器完善的实验安排、高超的测量技术、对实验数据的精心处理和无懈可击的分析判断等，为我们展示了极其丰富和精彩的物理思想，开创出解决问题的途径和方法。这些物理思想和实验方法已经超越了各个具体实验而具有普遍的指导意义。学习和掌握物理实验的设计思想、测量和分析的方法，对实验、试验及其他学科的学习和研究都大有裨益。2.物理实验的测量和分析方法测量的方法和精确度随着科学技术的发展而不断地丰富和提高比较法(测量)待测物理量

6、直接或者间接地与作为基准（或标准单位）的同类物理量进行比较，得到比值的过程。直接比较测量法间接比较测量法补偿法把标准值S选择或调节到与待测物理量X值相等，用于抵消（或补偿）待测物理量的作用，使系统处于平衡（或补偿）状态，处于平衡状态的测量系统，待测物理量X与标准值S具有确定的关系，这种测量方法称为补偿法。补偿法的特点是测量系统中包含有标准量具和平衡器（或示零器），在测量过程中，待测物理量X与标准量S直接比较，调整标准量S，使S与X之差为零（故也有人称其为示零法）。这个测量过程就是调节平衡（或补偿）的过程，其优点是可以免去一些附加系统误差，

7、当系统具有高精度的标准量具和平衡指示器时，可获得较高的分辨率、灵敏度及测量的精确度。电位差计是典型的补偿电路应用。其原理如图1.3-3。平衡法平衡原理是物理学的重要基本原理，由此而产生的平衡法是分析、解决物理问题的重要方法，也是物理量测量普遍应用的重要方法。例如，天平、电子秤是根据力学平衡原理设计的，可用来测量物质的质量、密度等物理量。根据电流、电压等电子量之间的平衡设计的桥式电路，可用来测量电阻、电感、电容、介电常数、磁导率等物质的电磁特性参量。历史上一些重要的物理定律的确定和验证，有些就是通过平衡法来实现的。例如，匈牙利物理学家厄缶通

8、过扭摆实验验证了物体的质量和引力质量相等，扭摆实验的基本原理是平衡原理。放大法在物理量的测量中，有时由于被测量量过分小，以至无法被实验者或仪器直接感受和反应，此时可先通过一些途径将被测量量放大