中學物理課本外的幾種實驗方法介紹

鑒于物理學是一門實驗性學科，又有相當多的分支，所以物理實驗方法也極為豐富。它們是中學階段的重要內容，又是高考涉及的考點，學生們應努力掌握。為了使學生們拓展思維，提高實驗能力，本文有選擇地、有重點地介紹一些課本外的實驗方法，以供學生們參考。

(一)復稱法——稱衡物體質量的又一種方法

實驗器材：物理天平，待測物。

實驗原理：利用物理天平將待測物稱衡兩次，一次放在左盤，一次放在右盤，由于兩臂長度不等，則在兩種情況下稱得的質量略有差別，以L 、L 分別表示橫梁左右臂的長度，M 、M 分別表示兩次稱衡的質量，設M為稱衡物的實際質量，由杠桿原理得：

復稱法消除了天平由于兩臂不完全相等所帶來的系統誤差，通過交換稱衡的處理方法，繞過天平兩臂的實際長度，達到提高實驗精確度的測量目的。

注意事項：

（1）按天平的使用規則調節天平至正常工作狀態。（2）注意游碼的增減總作用在右盤上。

（二）差值法——測定重力加速度

實驗器材：單擺架（附有標尺）單擺球、細線、三角板、秒表。

實驗原理：（1）考慮到擺球的球心位置不便確定，可采用確定擺長差的辦法。(2)將三角板的一直角邊輕貼懸掛的小球下端點，另一直角邊靠近標尺，設標尺的讀數為l ，測得對應的振動周期為T1。(3)縮短擺線再測量。

設新讀數為l ，測得對應的周期為T ，由單擺的周期公式得：

T =2π( ) ，T =2π( ) ，式中r為小球半徑，

則g= 。

注意事項：

(1)單擺架調整垂直。(2)保持懸點在擺動中位置不變。(3)擺動應在豎直面內并防止小球旋轉，擺角不宜過大。

(三)漸近法——測定單擺周期

實驗器材：單擺架，小球、細線、秒表。

實驗原理：(1)測量單擺30個周期的累計值t。則單擺周期第一個近似值為T = 。(2)估算100個周期的累計值t。(3)使單擺擺動，當擺動沿某個方向通過平衡位置時開始計時，直至計時接近t時，右同方向通過平衡位置的瞬間停止計數，測出t 。(4)根據第一次周期的近似值T ，求出t 對應的振動次數N = 。(5)計算周期的第二次近似值T = 。(6)重復以上步聚，多次測量，結果將逐漸逼近真值。

(四)自準法——測凸透鏡焦距

實驗器材：光具座、光源、物屏、凸透鏡、圓形透光屏、觀測屏、參照物、平面鏡、刻度尺、手電筒。

實驗原理：位于凸透鏡焦點上的物體發出的光，經透鏡折射后成為平行光，若用一平面鏡M把這一束光反射回來，再經過原透鏡必成像于原焦點處，利用調節透鏡本身的位置，使其產生平行光，以達到調焦的目的。

在光具座上布置好光路，移動透鏡，當物屏與透鏡間距剛好等于透鏡焦距時，由平面鏡反射回來的光經透鏡后在物屏上成一倒立與原物大小相等的實像，這時分別讀出物與透鏡位置x 及x ，即得焦距f=|x -x |。

注意事項：

(1)在光具座上調節各光學元件之間共軸同高，調節分目測、粗調、細調三步。(2)調節倒立等大實像應成像清晰，以減少誤差。（3）多次測量取平均值。

(五)混合法——測定冰的溶解熱L

基本方法：把待測系統A和一個已知其熱容的系統B混合起來，形成一個新的近似絕熱系統，這樣A(或B)所放出的熱量全部被B(或A)吸收，這時B系統所吸收的熱量可由其溫度的改變Δt和比熱容C計算出來，即Q=CΔtM，故待測系統A在實驗過程中所傳遞的熱量也就是Q，由此可求得待測的物理量。

具體操作如下：

實驗器材：物理天平、量熱器(含攪拌器C =0.385J/g℃)、溫度計、待測物(冰塊)、冷水(C=4.186J/g℃)、熱水、鑷子、毛巾、吸水紙。

實驗原理：(1)稱出量熱器內筒和攪拌器的總質量m 。(2)將熱水(較室溫高出約5℃)約100g裝入量熱器，第二次稱量熱器，確定水的質量m，并記下水的初溫t 。(3)將一塊冰(約20g)用鑷子小心放入水中。(4)小心攪拌，待冰全部溶解后，讀出水的質量數據處理：M克的冰溶解后的水由0℃到t℃所吸熱量為Q =LM+CMt，m 克的量熱器(含攪拌器)和它所裝的m克冰，從t ℃到t℃所放熱量Q =(m C +mC)(t -t)，由熱平衡條件得Q =Q ，則L= -Ct。

注意事項：

(1)實驗中使水的初溫t 高于室溫，則系統向外傳遞熱量，當投入適量的冰塊溶解后，系統溫度低于室溫時系統從外界吸收熱量，這一失一得使系統接近絕熱。(2)當冰塊投入后，溫度開始下降，下降到平衡點t時便不再下降，而系統從外界吸收熱量而使溫度回升，平衡點的溫度應確定為溫度的回升點。(3)冰塊適量，不能有冰塊和水共存的狀態。(4)整個過程應保持冰、水質量的穩定，如防止水濺出等。

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。”