物理实验是研究物理问题的重要手段和方法，也是物理教学中的重要内容。而实验设计方法是决定实验成功与否的首要因素。在物理实验教学中，如果能让学生在“明确实验目的，弄懂实验原理，了解实验仪器的性能，搞清实验的步骤”的基础上，对物理实验的设计思想和方法有所了解，则不仅能进一步提高实验教学的质量，同时还能对学生进行科学方法的教育和训练，有利于学生创造性思维的培养。广东东莞实验中学章剑和老师结合中学物理实验对常用的实验设计方法作了简介。

1.积累法

某些微小量的测量，在现有仪器的准确度内难以测准确，若采用将这些微小量积累后求平均的方法能减小误差。如要测一面书纸的厚度，可测全部书纸的总厚度，然后除以纸张数；在用单摆测定重力加速度的实验中，需要测定单摆的周期，用秒表去测一次全振动的时间误差很大，但可以测30—50次振动的时间t，从而求出单摆的周期T=t/n（n为全振动次数）。

2.控制法

在一些实验中，往往存在多种变化因素，为了研究某些量之间的关系，可以先控制一些量不变，依次研究某一个因素的影响。例如，在验证牛顿第二定律的实验中，为了验证加速度a与合外力 F及物体质量m三者的关系，可以先保持m不变，研究a与F的关系，研究a与m的关系再保持F不变，验证a与m的关系。又如研究导体中的电流强度I与导体的电阻R和导体两端电压u的关系，可以先保持R不变，研究I与U的关系，再保持u不变，研究I与R的关系，从而得到导体的电流强度与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比的结论。

3.放大法

在现象、变化、待测量很微小的情况下，可采用“放大”的方法。根据放大对象的不同，放大的方法也各异。螺旋测微计、游标卡尺是对“长度”的“机械放大”；望远镜，显微镜是利用透镜来进行“光放大”；喇叭，蜂呜器是对声的放大；用晶体三极管可对电信号进行“电放大”；投影式是表、教具借助投影仪来放大。

物理课本上介绍的卡文迪许设计的测量万有引力的著名扭秤装置，该实验的关键是要测量出由于小球m受到大球m′的吸引时，石英丝被扭转的角度。但是小球m和大球m′之间的引力非常微弱，因而石英丝扭转的角度也极为微小，不进行放大无法观测。卡文迪许正是巧妙地运用了光点反射放大法，借助从小平面镜M的反射光在刻度尺上移动的距离来求出扭转角，再根据扭转角就可以算出m与m′的引力F。

光点反射放大法是物理实验中常用的放大方法，它是使光的反射角的微小变化，通过反射线投射到远处光屏上的光点的移位来显示，其变化的显著程度取决于反射镜至光点投射之间的距离；另外，杠杆放大法也是较常用的放大方法，它是利用有固定转轴的指针，微小变化作用于指针杠杆的短臂，而观察点则在长臂的顶端，观察的显著程度取决于长臂与短臂的比值。

4.转换法

某些物理量不容易直接测量，或某些现象直接显示有困难，可以采取把所要观测的变量转换成其他变量进行间接观察和测量，这就是转换法。

如玻璃瓶的微小形变难以直接观察，但用插在瓶塞上的毛细管里液柱的高低来显示，则现象明显；双金属片热胀冷缩时的弯曲，不用投影仪是不容易看清楚的，但利用它的弯曲来接通电路，则效果更好。

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