【物理学中的科学方法】 物理科学方法

物理学中的科学方法

摘 要：
物理学；
科学；
观察；
测量 1、科学方法 （1）物理学能帮助你成为一个“科学侦探”。要成 为一个“侦察”自然的科学家，应该使自己具有敏锐的观察 力。对自然现象的观察应尽可能地准确，而不受先入之见的 影响。

（2）应该学会对观察对象进行精确的测量。如果对 同一对象的多次测量结果都趋于一致的话，可以说你的测量 很可能是精确的。

（3）测量结果的精密度受测量仪器上所标明的最小 单位的限制，对比最小单位还小的那部分数据只能粗略地估 计。例如，一把尺子的精度是1毫米（毫米），且几个读数 的平均值为168.5（毫米），则测量结果应表示为168.5毫米 ±0.5毫米。这表明测量结果有±0.5毫米的绝对误差，它可 能是在168毫米和169毫米之间的任意一个数。

（4）通过绘制一个测量量Y与另一个测量量X相对应 的图线，可以得到这两个测量量之间的简单关系。如果这个 图线是一个通过坐标原点（0，0）的直线，则变化率是一个 常数：k=y／x，由此可以引出关系式y=kx。（5）直线是得到两个测量量之间数学关系的最简易 途径。如果测量数据的图线类似图4．1．1（a）所示形状， 那么变换横轴自变量，就可能得出图4．1．1（b）中相应的 直线。若确实如此，就表明纵坐标分别和Xn、X1/n、X-1/n 成正比。

（6）如果根据观察或实验结果能做出在两个量之间 存在着某种确定关系的预言，那么这个预言就被称之为假设。

通过对由假设出发所做出的预测进行实际测量，假设不是被 肯定就是被否定。

（7）科学定律是由实验提出或证明的被普遍接受了 的关于自然界运动的陈述，例如能量守恒定律。

（8）科学定理是从已有规律经逻辑演绎得出或证明 的描述某一内容的普遍性陈述，例如动量定理。

（9）科学理论是一组定理和定律，它能够对在较宽 领域的观察予以说明，并能通过数学计算做出精确的预言。

例如爱因斯坦狭义相对论。

（10）模型是一种智力图像，用它来揭示能够观察 到的运动的深刻本质，或描述不能直接观察到的对象以及它 们的运动状况。例如，光的波粒二象性就是一个物理模型。

（11）一个好的模型不仅能够给出关于对象变化状 况的智力图像，而且还能正确预言从未观察到的变化。

（12）有效数字是包括一位存疑数字在内的所有从仪器上直接读出的数字，所谓存疑数字是指估读出的仪器最 小刻度的下一位数。从一把尺子上得到的读数是168.5毫米， 它有四位有效数字；
而一个读数0.016则只有两位有效数字。

（13）物理公式可以通过数学法则加以重新整理。

例如， （14）如果一个量A与另一个量B是成正比例的，且 比率能得到，这就可以写作A∝B。对这些量的不同值有：A1 ∝B1和A2∝B2， 这能写成A=kB，k是一个常数，那么，A1=kB1，A2=kB2， 等等。

2、图线的定性分析 记录两个相关物理量之间发生的对应关系，总可以 在直角坐标系里描出一条图线。通常人们只注意到用图线的 形状和变量本身来判断物理过程（如v-t图中的直线表示匀 速或匀变速过程，p-v图中与v轴及p轴平行的直线表示等压 及等容过程，等等），而忽视了对图线进行定性分析。实际 上图线的定性分析往往可以告诉人们丰富的信息，也是值得 注意的。比如图4．1．2是甲、乙两个人在长25米的游泳池 中游了两个来回的距离一时间图线。对该图线的定性分析起 码可以表明下述内容：（1）甲、乙各领先一次。

（2）在很长时间里都是甲领先，但最后乙赢了。

（3）接近终点时乙才超过了甲。

（4）第一个来回中，甲远远超过乙；
第二个来回的 头25米，两人间基本保持在同一距离。

（5）曲线的突出部分最引人注意。本图的突出部分 说明了甲是怎样输的：他第二个来回比第一个来回游得慢， 第二个来回中最后一次转身后游得更慢；
而乙正相反，第二 个来回比第一个来回快，而且最后四分之一游程最快。

（6）计时不是从出发开始的。