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[關(guān)鍵詞]靜電場(chǎng) 描繪儀 改進(jìn)
靜電場(chǎng)描:繪實(shí)驗(yàn)是高等院校普遍開(kāi)設(shè)的一個(gè)基本的電磁學(xué)實(shí)驗(yàn),因?yàn)橹苯訙y(cè)量靜電場(chǎng)會(huì)因測(cè)量?jī)x器的介入導(dǎo)致原靜電場(chǎng)發(fā)生畸變而對(duì)其測(cè)量帶來(lái)很大的困難,而穩(wěn)恒電流場(chǎng)在導(dǎo)體中的分布規(guī)律和真空中靜電場(chǎng)電勢(shì)的分布規(guī)律完全相似。因此,通常是用穩(wěn)恒電流場(chǎng)來(lái)模擬靜電場(chǎng),稱這種方法為模擬法描繪靜電場(chǎng)。
傳統(tǒng)的靜:電場(chǎng)描繪實(shí)驗(yàn)裝置中,電極之問(wèn)的導(dǎo)電介質(zhì)通常用導(dǎo)電紙。目前,也有不少裝置采用水來(lái)代替導(dǎo)電紙,但這兩種方法均存在一系列的缺陷,導(dǎo)致描繪誤差太大,嚴(yán)重影響了實(shí)驗(yàn)的效果。
針對(duì)以上兩種介質(zhì)存在的問(wèn)題,我們對(duì)靜電場(chǎng)描繪儀作了改進(jìn):以鍍有ITO膜的導(dǎo)電玻璃作為電極之間的導(dǎo)電介質(zhì),采用雙層探針直接記錄各等勢(shì)點(diǎn)坐標(biāo),通過(guò)描點(diǎn)的方法來(lái)描繪電場(chǎng)。我們對(duì)改進(jìn)后的靜電場(chǎng)描繪儀進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn),效果很理想。
一、理論依據(jù)
導(dǎo)電介質(zhì)中穩(wěn)恒電流場(chǎng)和真空中靜電場(chǎng)的電勢(shì)都滿足拉普拉斯方程。給定邊值的拉普拉斯方程有唯一解,如果這兩種處于相同的邊值條件下,則它們的解是相同的。因而,可以用均勻?qū)щ娊橘|(zhì)中的電流場(chǎng)來(lái)模擬真空中具有相應(yīng)分布的靜電場(chǎng)。
兩個(gè)通以穩(wěn)恒電流的同心圓環(huán)電極可以用來(lái)模擬兩個(gè)帶等量異號(hào)電荷的無(wú)限長(zhǎng)同軸圓柱面問(wèn)的電場(chǎng)分布。很容易證明在這種情況下有式中a,b分別為內(nèi)外圓環(huán)電極的半徑,Ua為兩極間的電勢(shì)差,u為穩(wěn)恒電流場(chǎng)中距圓心r處的電勢(shì)。
二、傳統(tǒng)的描繪儀及其存在的缺陷
傳統(tǒng)的靜電場(chǎng)描繪儀如圖所示,一般有兩種做法一種是采用涂有石墨的導(dǎo)電紙作為電介質(zhì),通過(guò)探針和定位針,實(shí)現(xiàn)定量記錄和數(shù)據(jù)分析,另一種是用水來(lái)代替導(dǎo)電紙作電介質(zhì),方法是在一個(gè)透明的有機(jī)玻璃水槽中固定電極,然后在水槽中裝上適量的水,放到實(shí)驗(yàn)架的下層進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
1.前一種描繪儀存在的缺陷
(1)導(dǎo)電紙上導(dǎo)電薄層涂得不均勻,導(dǎo)電紙電阻在各個(gè)方向均勻性較差,這樣電流場(chǎng)分布與被模擬靜電場(chǎng)分布不完全一樣,使得實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確度,重復(fù)性較差。
(2)電極與導(dǎo)電紙的接觸不均勻以及探針與導(dǎo)電紙的接觸因人次數(shù)而異,使得接觸電阻不穩(wěn)定,影響描繪結(jié)果。
(3)測(cè)量時(shí),探針在導(dǎo)電紙點(diǎn)接觸移動(dòng)且重復(fù)接觸,使得導(dǎo)電紙破損,這樣一方面直接影響導(dǎo)電紙的導(dǎo)電性能,影響實(shí)驗(yàn)效果,另一方面影響導(dǎo)電紙的使用壽命,頻繁更換導(dǎo)電紙,加大實(shí)驗(yàn)成本。
由于存在這些缺陷,所以用此描繪儀測(cè)得的結(jié)果誤差比較大,模擬靜電場(chǎng)的效果不是很理想。是用一張全新的導(dǎo)電紙作為電介質(zhì)模擬的結(jié)果。若為反復(fù)使用過(guò)的導(dǎo)電紙,誤差更大。
2.后一種描繪儀存在的缺陷
以水作為電介質(zhì)可以減少導(dǎo)電紙電介質(zhì)的不足,但由于水自身的特點(diǎn),不可避免存在以下的缺陷:
(1)水是弱電解質(zhì),在外加直流電源的作用下,電解產(chǎn)生氫氣和氧氣,這些氣體以氣泡的形式附在電極表面。這樣,一方面使得內(nèi)、外電極表面區(qū)域偏離模擬條件,另一方面氧氣會(huì)使陽(yáng)極表面氧化,覆蓋在電極上的氧化層與水的電阻率不同,影響模擬效果。再者,未電解的離子也會(huì)產(chǎn)生與外電壓方向相反的電壓來(lái)破壞模擬條件。
(2)水是有極分子,在外電場(chǎng)作用下產(chǎn)生位移極化和取向極化。兩種極化都使得內(nèi)外電極表面出現(xiàn)束縛電荷,束縛電荷要在水介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生與外電場(chǎng)方向相反的附加電場(chǎng),因此破壞了模擬條件。
(3)每次實(shí)驗(yàn)都要更換水槽中的水,且水槽中水的多少還影響模擬的效果,這樣給學(xué)生實(shí)驗(yàn)帶來(lái)極大的不方便。
因此,用水作為電介質(zhì)來(lái)做這個(gè)實(shí)驗(yàn)也不是很理想。
三、改進(jìn)的描繪儀及其優(yōu)點(diǎn)
針對(duì)上述傳統(tǒng)描繪儀的缺陷,我們對(duì)傳統(tǒng)靜電場(chǎng)描繪儀作了一些改進(jìn)。我們的做法是選用合適的鍍有ITO膜的導(dǎo)電玻璃來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的導(dǎo)電紙或水,將其作為兩電極問(wèn)的電介質(zhì)。我們選用的這種電介質(zhì)和傳統(tǒng)的兩種電介質(zhì)相比,至少具有以下優(yōu)點(diǎn):
1. ITO膜導(dǎo)電層是采用真空鍍膜技術(shù)形成的,表面均勻性和電阻均勻度均較好,模擬條件良好,提高了實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。
2. ITO膜導(dǎo)電層耐磨性好,不會(huì)因?yàn)楹吞结樀姆磸?fù)接觸而被破壞,這樣既提高了實(shí)驗(yàn)的可重復(fù)性,又避免了頻繁更換實(shí)驗(yàn)耗材,延長(zhǎng)了儀器的使用壽命,節(jié)約了實(shí)驗(yàn)成本。
3.用ITO膜的導(dǎo)電玻璃代替水作為電介質(zhì),可以完全克服水的缺點(diǎn),達(dá)到最佳的模擬條件。
四、結(jié)論
一、直接比較法
高中物理的某些實(shí)驗(yàn),只需定性地確定物理量間的關(guān)系,或?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值相比較,就可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的,這即是直接比較法。如在“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實(shí)驗(yàn)中,可在觀察記錄的基礎(chǔ)上,經(jīng)過(guò)比較和推理,得出產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件和判定感應(yīng)電流方向的方法。
二、等效替代法
等效替代法是科學(xué)研究中常用的一種思維方法。對(duì)一些復(fù)雜問(wèn)題采用等效方法,將其變換成理想的、簡(jiǎn)單的、已知規(guī)律的過(guò)程來(lái)處理,常可使問(wèn)題的解決得以簡(jiǎn)化。因此,等效法也是物理實(shí)驗(yàn)中常用的方法。如在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中,要求用一個(gè)彈簧秤單獨(dú)拉橡皮條時(shí),要與用兩個(gè)彈簧秤互成角度同時(shí)拉橡皮條產(chǎn)生的效果相同――使結(jié)點(diǎn)到達(dá)同一位置O,即要在合力與分力等效的條件下,才能找出它們之間合成與分解時(shí)所遵守的關(guān)系――平行四邊形定則;在“碰撞中的動(dòng)量守恒”實(shí)驗(yàn)中,用小球的水平位移代替小球的水平速度;畫(huà)“電場(chǎng)中等勢(shì)線”分布時(shí)用電流場(chǎng)模擬靜電場(chǎng);“驗(yàn)證牛頓第二定律”時(shí)調(diào)節(jié)木板傾角,用重力的分力抵消摩擦力的影響,等效于小車(chē)不受阻力等等。
三、控制變量法
控制變量法即在多因素的實(shí)驗(yàn)中,可以先控制一些物理量不變,依次研究某一個(gè)因素的影響。如牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)中可以先保持質(zhì)量一定,研究加速度和力的關(guān)系;再保持力一定,研究加速度和質(zhì)量的關(guān)系。
在研究歐姆定律的實(shí)驗(yàn)中,先控制電阻一定,研究電流與電壓的關(guān)系;再控制電壓一定,研究電流和電阻的關(guān)系。
四、累積法
把某些用常規(guī)儀器難以直接準(zhǔn)確測(cè)量的微小量累積將小量變大量測(cè)量,以提高測(cè)量的準(zhǔn)確度減小誤差。如在缺乏高精密度的測(cè)量?jī)x器的情況下測(cè)細(xì)金屬絲的直徑,常把細(xì)金屬絲繞在圓柱體上測(cè)若干匝的總長(zhǎng)度,然后除以匝數(shù)可求細(xì)金屬絲的直徑;測(cè)一張薄紙的厚度時(shí),常先測(cè)量若干頁(yè)紙的總厚度,再除以被測(cè)頁(yè)數(shù)而求每頁(yè)紙的厚度;在“用單擺測(cè)重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中,單擺周期的測(cè)定就是通過(guò)測(cè)單擺完成多次全振動(dòng)的總時(shí)間除以全振動(dòng)的次數(shù),以減少個(gè)人反應(yīng)時(shí)間造成的誤差影響。
五、模擬法
有時(shí)受客觀條件的限制,不能對(duì)某些物理現(xiàn)象進(jìn)行直接實(shí)驗(yàn)和測(cè)量,于是就人為地創(chuàng)造一定的模擬條件,在這樣模擬的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。模擬法是一種間接實(shí)驗(yàn)的方法,它是通過(guò)與原型相似的模型,來(lái)說(shuō)明原型的規(guī)律性。模擬法在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中的典型應(yīng)用是“電場(chǎng)中等勢(shì)線的描繪”這一實(shí)驗(yàn),由于直接描繪靜電場(chǎng)的等勢(shì)線很困難,而恒定電流的電場(chǎng)與靜電場(chǎng)相似,所以用恒定電流的電場(chǎng)模擬靜電場(chǎng)中等勢(shì)線的分布情況。
六、留跡法
留跡法即是利用某些特殊的手段,把一些瞬間即逝的現(xiàn)象(如位置、軌跡圖象等)記錄下來(lái),以便對(duì)其進(jìn)行仔細(xì)的研究。如用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上的點(diǎn)跡記錄小車(chē)的位移與時(shí)間的關(guān)系;用頻閃照相機(jī)拍攝平拋運(yùn)動(dòng)中小球的位置、軌跡;用沙擺顯示振動(dòng)的圖象;在“測(cè)定玻璃的折射率”的實(shí)驗(yàn)中,用大頭針的插孔顯示入射光線和出射光線的方位;在“電場(chǎng)中等勢(shì)線的描繪的實(shí)驗(yàn)”中,用探針通過(guò)復(fù)寫(xiě)紙?jiān)诎准埳狭粝碌暮圹E記錄等勢(shì)點(diǎn)的位置,這些都是留跡法在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。
七、轉(zhuǎn)換法
將某些不易顯示、不易直接測(cè)量的物理量轉(zhuǎn)化為易于顯示、易于直接測(cè)量的物理量的方法稱為轉(zhuǎn)換法(間接測(cè)量法)。轉(zhuǎn)換法是物理實(shí)驗(yàn)中常用的方法。例如,測(cè)力計(jì)是把力的大小轉(zhuǎn)化為彈簧的伸長(zhǎng)量;打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是把流逝的時(shí)間轉(zhuǎn)換成振針的周期性振動(dòng);電流表是利用電流在磁場(chǎng)中受力,把電流轉(zhuǎn)換成指針的偏轉(zhuǎn)角;還有一些物理量不能由儀器直接測(cè)量,這時(shí)可利用待測(cè)量和可直接測(cè)量的基本物理量之間的關(guān)系,將待測(cè)量物理量的測(cè)量轉(zhuǎn)換為基本物理量的測(cè)量。
八、外推法
有些物理量可以局部觀察或測(cè)量,但作為它的極端狀態(tài)是無(wú)法直接觀測(cè)的,但把這些局部觀察、測(cè)量得到的規(guī)律通過(guò)圖象或思維運(yùn)用外推到極端情況,即可以達(dá)到目的。例如在“測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻”的實(shí)驗(yàn)中,無(wú)法直接測(cè)量斷路(I=O)時(shí)的路端電壓和短路(u=0)時(shí)的電流,通過(guò)一系列U、I值對(duì)應(yīng)點(diǎn)畫(huà)出直線并向兩方延伸,交u軸點(diǎn)為電動(dòng)勢(shì)E,交I軸點(diǎn)為短路電流I短。
九、放大法
在現(xiàn)象、變化、待測(cè)物理量十分微小的情況下,往往采用放大法。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的性質(zhì)和放大對(duì)象的不同,放大所使用的物理方法也各異。如游標(biāo)卡尺、放大鏡、顯微鏡、示波器等儀器都是按放大原理制成的。許多電表如電流表、電壓表是利用一根較長(zhǎng)的指針把通電后線圈的偏轉(zhuǎn)角顯示出來(lái);又比如在卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn)中,其測(cè)定引力常量的思路最后轉(zhuǎn)移到光點(diǎn)的移動(dòng),跟庫(kù)侖靜電力扭秤實(shí)驗(yàn)一樣,都是將微小形變放大的具體應(yīng)用。
1.遵循新課程理念,用好教材,教學(xué)流程設(shè)計(jì)突出過(guò)程與方法。
下面是我在處理電動(dòng)勢(shì)這個(gè)教學(xué)難點(diǎn)的具體做法:
師問(wèn):電源的作用是什么?(假定自由電荷為正電荷)
生答:電源是把自由電荷從負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部搬運(yùn)到正極。
師問(wèn):把自由電荷從負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部搬運(yùn)到正極過(guò)程中自由電荷受幾個(gè)力作用?與電荷運(yùn)動(dòng)方向關(guān)系?
生答:受兩個(gè)力。靜電力的方向與正電荷的運(yùn)動(dòng)方向相反,另一個(gè)力與運(yùn)動(dòng)方向相同。
分析總結(jié):正、負(fù)極堆積著正、負(fù)電荷,所以電源內(nèi)部存在著有正極指向負(fù)極的靜電場(chǎng),正電荷在電源內(nèi)部受到的這個(gè)靜電力的方向與正電荷的運(yùn)動(dòng)方向相反,靜電力充當(dāng)阻力。要把電荷從負(fù)極搬運(yùn)到正極就還要受克服靜電場(chǎng)對(duì)電荷的作用力。這個(gè)力由電源提供叫做非靜電力,方向與靜電力相反。
師問(wèn):這兩個(gè)力對(duì)電荷做功嗎?電荷的能量變嗎?
生答:靜電力做負(fù)功,非靜電力做正功。電荷的電勢(shì)能增加。
分析總結(jié):從能量轉(zhuǎn)化的角度看,電源是把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,通過(guò)非靜電力做功,讓電勢(shì)能增加。即使是把相同的電荷量從負(fù)極移到正極,非靜電力在不同的電源中做功也不一樣,就像把相同的重物從一樓搬上二樓,如果樓層的層高不一樣,人力做功就不一樣。非靜電力對(duì)電荷做的功與電荷的比值有特殊意義(相當(dāng)于樓層的層高),定義為電動(dòng)勢(shì)。電動(dòng)勢(shì)是電源的一種特性,其大小與非靜電力的性質(zhì)有關(guān),與W和q是無(wú)關(guān)的。
通過(guò)這樣的教學(xué)過(guò)程,學(xué)生能建立閉合電路中電荷運(yùn)動(dòng)的圖景,在分析討論中感受到比值定義物理量的思想和做功研究能量變化的思想,這些對(duì)學(xué)好物理,提高解題能力有根本性的幫助。
2.注意學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。
“高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)明確提出,要加強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng),注重發(fā)展好奇心與求知欲,培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神”。[1]我在本章教學(xué)時(shí)安排兩次自主學(xué)習(xí)的內(nèi)容,一次是電阻定律的推導(dǎo),另一次就是閉合電路的歐姆定律。下面是我在教第七節(jié)“閉合電路的歐姆定律”時(shí)安排的一節(jié)自學(xué)的情況:
我提出了如下幾個(gè)思考題:
(1)閉合電路歐姆定律的推導(dǎo)過(guò)程?
(2)定律的文字?jǐn)⑹觥⒐郊皢挝?
(3)公式中各項(xiàng)意義及各部分之間的關(guān)系?
(4)閉合電路歐姆定律與部分電路歐姆定律的區(qū)別?
我要求學(xué)生完成自學(xué)筆記。絕大多數(shù)學(xué)生在30分鐘內(nèi)完成。我再要求學(xué)生做3道淺顯的選擇題,學(xué)生一般5分鐘可完成。接下來(lái)我組織學(xué)生交流討論自習(xí)內(nèi)容和體會(huì)。當(dāng)然,自學(xué)從容量、深度等方面和正常一節(jié)課教學(xué)是有一定的差距,教師在學(xué)生自學(xué)的基礎(chǔ)上還需安排一定的時(shí)間對(duì)本節(jié)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)拓展加深,這對(duì)學(xué)生自學(xué)意識(shí)、自學(xué)方法和能力培養(yǎng)是有意義的。
3.加強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)情況的研究、提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效益。
本章的實(shí)驗(yàn)非常重要,是高考重點(diǎn),仔細(xì)分析一下這部分實(shí)驗(yàn),有些實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ蟊容^高,學(xué)生在做的過(guò)程中感到很難。按慣例,許多學(xué)校都是一課時(shí)完成一個(gè)實(shí)驗(yàn),結(jié)果大部分實(shí)驗(yàn)效果都不好,我們通常都認(rèn)為完全是學(xué)生不認(rèn)真造成的,其實(shí)不完全是這樣。有一次我聽(tīng)了幾節(jié)“電阻定律”實(shí)驗(yàn)探究課,那是全市青年教師課堂教學(xué)大賽,即使重點(diǎn)中學(xué)的學(xué)生,在教師十幾分鐘的講解提示以后,能在二十多分鐘做完實(shí)驗(yàn)、拿出較好數(shù)據(jù)的也只有兩三組,而且?guī)坠?jié)課的情況大致相同,再結(jié)合高三學(xué)生實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)暴露出來(lái)的情況,我對(duì)本章一些實(shí)驗(yàn)的教學(xué)作了一些調(diào)整。
比如在做“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)前,我專門(mén)增加了一節(jié)有關(guān)分壓電源內(nèi)容的教學(xué),希望學(xué)生能對(duì)分壓電源電路的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn),以及與以前串聯(lián)限流電路的區(qū)別有一個(gè)清楚的認(rèn)識(shí)。實(shí)驗(yàn)除了正常實(shí)驗(yàn)要求,我還特別強(qiáng)調(diào)兩點(diǎn):(1)每位學(xué)生至少親手連一遍電路;(2)電路連結(jié)分兩步,先連分壓電源再連測(cè)量部分,注意分壓電源正負(fù)極。雖然我作了調(diào)整,但還有近一半的學(xué)生感到有困難。我們以前認(rèn)為分壓電電源電路不怎么難,其實(shí)對(duì)初學(xué)者來(lái)說(shuō)還是很難,根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程反映和暴露出的問(wèn)題,主要表現(xiàn)在學(xué)生對(duì)分壓電源電路工作原理的理解,實(shí)驗(yàn)電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度和受以前串聯(lián)限流電路干擾等方面。因此,我們?cè)趯?shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中,應(yīng)認(rèn)真分析、研究學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)狀況,及時(shí)調(diào)整教學(xué)進(jìn)度和教學(xué)內(nèi)容,耐心幫助學(xué)生解決實(shí)驗(yàn)中遇到的困難,而不是一味責(zé)怪學(xué)生。
本章還一個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)是第九節(jié)“實(shí)驗(yàn)測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”分組實(shí)驗(yàn),暴露出最大的問(wèn)題是圖像法處理數(shù)據(jù),為此,我花了一節(jié)課專門(mén)針對(duì)該實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
4.重視“科學(xué)?技術(shù)?社會(huì)”觀念滲透教育,加強(qiáng)對(duì)學(xué)生情感態(tài)度價(jià)值觀的培養(yǎng)。
《普通高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)》強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生“了解體會(huì)物理學(xué)對(duì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展的貢獻(xiàn)。關(guān)注并思考與物理學(xué)相關(guān)的熱點(diǎn)問(wèn)題,有可持續(xù)發(fā)展的意識(shí),能在力所能及的范圍內(nèi),為社會(huì)可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)”。[2]本章教材中與社會(huì)、生活、科技相關(guān)的有電池問(wèn)題、電阻問(wèn)題、集成電路問(wèn)題、照明電問(wèn)題。我們?cè)诮虒W(xué)中應(yīng)予以重視。
我將班級(jí)分成若干小組,對(duì)市場(chǎng)上可充電電池進(jìn)行調(diào)查,調(diào)查哪些種類電池對(duì)環(huán)境污染較大,哪些則相對(duì)較小?各小組根據(jù)自己的調(diào)查,寫(xiě)出了調(diào)查報(bào)告。經(jīng)過(guò)評(píng)比,我選出其中較好的三份報(bào)告在全班進(jìn)行交流。學(xué)生的熱情還是比較高的。通過(guò)交流,學(xué)生對(duì)于電池對(duì)環(huán)境可能造成的污染和對(duì)人類可能造成的傷害有了清晰的認(rèn)識(shí),并且了解了一些關(guān)于如何處理廢舊電池的正確方法,不僅知道了科學(xué)技術(shù)造福人類,而且了解科技的發(fā)展帶來(lái)的一些社會(huì)問(wèn)題。學(xué)生由此明白,我們應(yīng)站在更高的層面認(rèn)識(shí)“科學(xué)?技術(shù)?社會(huì)”,養(yǎng)成環(huán)境保護(hù)、可持續(xù)發(fā)展的意識(shí),身體力行,從每件小事做起。
報(bào)警信息處理技術(shù)淺析
無(wú)接縫卷鐵心變壓器
ATIS系統(tǒng)的信息服務(wù)
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在消防領(lǐng)域中的應(yīng)用
pH-ISFET的溫度特性及其補(bǔ)償?shù)挠懻?/p>
關(guān)于在VB下動(dòng)態(tài)報(bào)表的實(shí)現(xiàn)
1553B總線在機(jī)載設(shè)備測(cè)試系統(tǒng)中的應(yīng)用
半橋串聯(lián)負(fù)載諧振逆變電路分析
UPS電源現(xiàn)狀及發(fā)展方向
談公路隧道的電力設(shè)計(jì)
淺談住宅建筑電氣設(shè)計(jì)
車(chē)輛振動(dòng)時(shí)域模型兩種解法比較分析
半連續(xù)真空感應(yīng)熔煉爐主加料系統(tǒng)
發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲源識(shí)別技術(shù)的研究
正交試驗(yàn)在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用
消失模鑄造鑄鐵件水基涂料的研制
熱加工工藝對(duì)水工金屬結(jié)構(gòu)腐蝕的影響
P91和WB36管件研制
纖維素螯合樹(shù)脂的合成及其對(duì)金離子的提取
基于頻譜分析的小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線研究
基于動(dòng)態(tài)小波變換的小電流接地系統(tǒng)故障選線研究
智能交通中單交叉口多相位信號(hào)動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)研究
基于nRF2401芯片的便攜式心電監(jiān)護(hù)儀的研制
基于BP網(wǎng)絡(luò)的孤立數(shù)字識(shí)別
虹膜圖像定位方法的研究
基于LabVIEW的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線擬合的實(shí)現(xiàn)
免疫遺傳算法的現(xiàn)狀和展望
突變理論在生態(tài)工程護(hù)坡中的應(yīng)用
梁架獨(dú)特的金代朔州崇福寺觀音殿
我國(guó)建筑節(jié)能法規(guī)體系與建筑節(jié)能設(shè)計(jì)
基于數(shù)控機(jī)床直齒錐齒輪加工的CAM研究
弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)的逆向CAD
新型壓電輸送振子振動(dòng)模態(tài)有限元分析
研究靜電場(chǎng)描繪的模擬條件
二溴代酚酮與芳肼/水合肼/羥胺/疊氮化鈉的反應(yīng)研究
模糊插值推理概述
一個(gè)新的平面不可壓縮的Navier-Stokes方程的八模類Lorenz方程組截?cái)?/p>
遼寧工學(xué)院學(xué)報(bào)第27卷總目次
PRO/E環(huán)境下的的點(diǎn)線嚙合齒輪參數(shù)化建模
基于56F8300的液壓缸運(yùn)動(dòng)速度的PWM控制方法研究
UG/POST在北京KND數(shù)控系統(tǒng)上的應(yīng)用
半掛汽車(chē)列車(chē)操縱穩(wěn)定性的正交仿真分析
城市道路汽車(chē)碰撞事故分析系統(tǒng)開(kāi)發(fā)
熱等靜壓處理對(duì)NiAl-Mo(Nb)合金顯微組織和力學(xué)行為的影響
基于截尾數(shù)據(jù)對(duì)女性壽命的估計(jì)
1.理想化法:影響物理現(xiàn)象的因素往往復(fù)雜多變,實(shí)驗(yàn)中常可采用忽略某些次要因素或假設(shè)一些理想條件的辦法,以突出現(xiàn)象的本質(zhì)因素,便于深入研究,從而取得實(shí)際情況下合理的近似結(jié)果(通俗他說(shuō)就是抓大放小)。例如在《用單擺測(cè)定重力加速度》的實(shí)驗(yàn)中,假設(shè)懸線不可伸長(zhǎng),懸點(diǎn)的摩擦和小球在擺動(dòng)過(guò)程的空氣阻力不計(jì);在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中把電壓表變成內(nèi)阻是無(wú)窮大的理想電壓表,電流表變成內(nèi)阻等于0的理想電流表等等實(shí)際都采用了理想化法。
2.平衡法:物理學(xué)中常常利用一個(gè)量的作用與另一個(gè)(或幾個(gè))量的作用相同、相當(dāng)或相反來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),制作儀器,進(jìn)行測(cè)量。例如測(cè)量中的基本工具彈簧秤的設(shè)計(jì)是利用了力的平衡,天平的設(shè)計(jì)是根據(jù)力矩的平衡;溫度計(jì)是利用了熱的平衡。
3.放大法:在現(xiàn)象、變化、待測(cè)物理量十分微小的情況下,往往采用放大法。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的性質(zhì)和放大對(duì)象的不同,放大所使用的物理方法也各異。例如:在《測(cè)定金屬電阻率》實(shí)驗(yàn)中所使用的螺旋測(cè)微器:主尺上前進(jìn)(或后退)0.5毫米,對(duì)應(yīng)副尺上有5n個(gè)等分,實(shí)際上是對(duì)長(zhǎng)度的機(jī)械放大;許多電表如電流表、電壓表是利用一根較長(zhǎng)的指針把通電后線圈的偏轉(zhuǎn)角顯示出來(lái)。
4.累積法:將微小量累積后測(cè)量求平均的方法,能減小相對(duì)誤差。實(shí)驗(yàn)中也經(jīng)常涉及這一方法。例如,在《用單擺測(cè)定重力加速度》實(shí)驗(yàn)中,需要測(cè)定單擺周期,用秒表測(cè)一次全振動(dòng)的時(shí)間誤差很大,于是采用測(cè)量30~50次全振動(dòng)的時(shí)間T,從而求出單擺的周期T=t/n(n為全振動(dòng)次數(shù))。
5.轉(zhuǎn)換法:某些物理量不容易直接測(cè)量,或某些現(xiàn)象直接顯示有困難,可以采取把所要觀測(cè)的變量轉(zhuǎn)換成其他變量(力、熱、聲、光、電等物理量)的相互轉(zhuǎn)換進(jìn)行間接觀察和鋇Ⅱ量,這就是轉(zhuǎn)換法,還是以卡文迪許《用扭秤裝置測(cè)定萬(wàn)有引力恒量實(shí)驗(yàn)》為例:其基本的思維方法便是等效轉(zhuǎn)換。卡文迪許扭秤發(fā)生扭轉(zhuǎn)后,引力對(duì)T形架的扭轉(zhuǎn)力矩與石英絲由于彈性形變產(chǎn)主的扭轉(zhuǎn)力矩這就是等效轉(zhuǎn)換,間接地達(dá)到了無(wú)法達(dá)到的目的。本實(shí)驗(yàn)中轉(zhuǎn)換法還應(yīng)用于石英絲扭轉(zhuǎn)角度的測(cè)量上,這個(gè)角度不是直接測(cè)出的,而是利用平面鏡反射光在刻度尺上移動(dòng)的距離間接測(cè)出的。
6.控制變量法,在高中物理中的許多實(shí)驗(yàn),往往存在著多種變化的因素,為了研究它們之間的關(guān)系可以先控制一些量不變,依次研究某一個(gè)因素的影響。
最典型的例子是《驗(yàn)證牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律》的實(shí)驗(yàn),我們研究的方法是:先保持,物體的質(zhì)量一定,研究加速度與力的關(guān)系:再保持力不變研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系,最后綜合得出物體的加速度與它受到的合外力及物體質(zhì)量之間的關(guān)系。當(dāng)然本實(shí)驗(yàn)還涉及到各種系統(tǒng)誤差的產(chǎn)生,限于篇幅不再贅述。
7.留跡法:有些物理現(xiàn)象瞬間即逝。如運(yùn)動(dòng)物體所處的位置,軌跡或圖像等,設(shè)法記錄下來(lái),以便從容地測(cè)量、比較和研究。例如:在《測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度》《驗(yàn)證牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律》等實(shí)驗(yàn)中,就是通過(guò)紙帶上打出的點(diǎn)記錄下小車(chē)(或重物)在不同時(shí)刻的位置,(位移)及所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻,從而可從容計(jì)算小車(chē)在各個(gè)位置或時(shí)刻的速度,并求出加速度。
8.模擬法:有時(shí)受客觀條件限制,不能對(duì)某些物理現(xiàn)象送行直接實(shí)驗(yàn)和測(cè)量,于是就人為地創(chuàng)造一定的模擬條件,在這樣模擬的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。例如在《電場(chǎng)中等勢(shì)線的描繪》實(shí)驗(yàn)中,因?yàn)閷?duì)靜電場(chǎng)直接測(cè)量很困難,故采用易測(cè)量的電流場(chǎng)來(lái)模擬。