衡阳县第六中学  彭维新

    物理实验离不开对物理量的测量。每个测量性实验都有自身的一套用来测量相关的物理量的方法，对物理量的具体测量的方法叫测量方法，对各类实验通用的方法叫实验方法。高中物理实验有如下一些实验方法：

    1、转换法。将不容易直接测量的物理量转化为另一种易观测的物理量进行测量的方法称为转换法。高中物理中的测量性实验几乎都用到了转换法，如根据欧姆定律用伏安法测电阻。转换法可分为参量转换测量法和能量转换法。参量转换测量法是利用各种参量间的变换及其变化的相互关系，把不可测的量或不能精确测的量转换成可测的量。如“验证碰撞中的动量守恒”的实验，利用平抛初速度与其水平射程的关系，把测量瞬时速度转换为测量平抛的水平射程。能量转换测量法是指某种形式的物理量，通过能量变换器（各种传感器），变成另一种形式物理量的测量方法。如非电量的电测法和非光学量的的光测法。

    例1：试设计一个测量弹射器弹丸出射初速度的实验方法。提供的实验器材有：弹射器（含弹丸，见图1），铁架台（带有夹具），米尺。

    分析：弹丸出射的初速度不易直接测量。提供的米尺可测量长度，应将测量瞬时速度转换为测量位移。使出射的弹丸做平抛运动，测量弹丸下落的高度y和水平射程x，根据平抛运动规律求出其平抛的初速度      即为弹丸出射初速度。实验示意图如图1所示。实验时应保持弹射器水平以保证弹丸水平射出。

    2、放大法。在测量中常遇到一些微小量或微小改变量难以直接测量或直接测量精度不高，常采用放大法进行测量，这是一种有效减小测量误差的方法。常用的放大方法有累积放大、机械放大、电学放大、光学放大等。如显示微小形变、千分尺采用机械放大的方法，游标卡尺、回旋加速器、测定匀变速直线运动加速度的实验中测量计数点间距离、单摆测重力加速度的实验中测量周期、双缝干涉测光的波长中测相邻亮条间的距离采用累积放大的方法，库仑扭秤实验和卡文迪许测引力常数采用光信号放大。

    例2：给你一把长100cm的毫米刻度尺和一个200g的钩码，请设计一个实验测出给定的细棉线能承受的最大拉力。

    分析：棉线能承受的最大拉力大于200g钩码的重力，要将钩码对细棉线的拉力放大。可根据力的分解进行放大。其原理如图2所示。取一段长约50cm的细棉线测出其长度L，将其两端并拢固定在刻度尺的零刻度处，挂上钩码，将其一端缓慢右移直至棉线恰好断裂，记下此时棉线两端点的距离S。则棉线能承受的最大拉力         。

    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。如天平、电子秤、桥式电路测电阻等都是利用平衡法。

    4、干涉计量法。在干涉现象中，不论是何种干涉，相邻干涉条纹的光程差的改变都等于相干光的波长。光的波长虽然很小，但干涉条纹间的距离或干涉条纹的数目却是可以计量的。因此，通过对条纹数目或条纹的改变的计量，可以获得以波长为单位的对光程差的计量。利用光的等厚干涉现象可以精确测量微小长度或角度变化，测量微小的形变及其相关的其它物理量。如用双缝干涉测光的波长。

    了解和掌握以上实验方法，能激发实验设计及创新的思路、增强实验设计能力，启发解答实验试题思路、提高解题能力。实验设计时应根据实验要求和实验条件灵活运用。