个物体的质量测以及热交换过程引起的两个物体的温度变化测等可测量又如，在热学实验中常用的扩散硅压力传感器是将机械量转为电学量，温差电偶集成电路温度传感器是把热学量转换为电学量，焦利氏称则是把力的大小转换为弹簧的伸长量，等等平衡法利用平衡状态测量待测物理量的方法，称为平衡法例如，在混合法测定金属的比热容水的比汽化热以及电热法测热动当量等实验中，都利用了热学平衡原理，在拉脱法测液体表膨胀过程等等这些过程遵循个力学热力学定理或定律，从而可以列出等式，推导出待测物理量的表达式在选取了待测物理量的定义式或利用个与待测物理量有关的物理过程给出待测物理量的表达式后，接下来的实验测量原理设计，主要目的就是要进步将式中的不可测量转换为可测量的直接测量量以及准确方便快捷地测量出直接测量量热学实验测量原理设计的常用思想方法在热学实验测量原理设计中，常用的思想方法主要有平衡法转化法比较法放大法等探讨热学实验测量原理设计热学论文面上各点温度梯度相同，如图所示，则该式可表示为根据式，为了测量，需要测量导体两端面的距离横截面积以及两端面的温度，这些量可以直接测量得到由于热量是不能直接测量的量，进步的实验测量原理设计就是围绕如何测得导热速率展开又如，金属线膨胀系数的测量实验，测量原理设计的出发点是定义式式中，和分别表示金属棒的长度温度和外界压强再如，焦耳热功当量的测量实验，测量原理设计的出发点是定义式从度速度质量时间力等，因此热学实验设计综合性较强，主要围绕如何精确测量这些物理量展开第，在很多热学实验中，要求系统与环境是绝热的或环境温度恒定不变，而这些严格的条件在通常的实验教学中都是难以完全满足的另外，由于热量的传递需要定的时间，在测量液体或固体系统的温度时通常也难以满足系统处于热平衡态这理想条件这些因素都会给测量结果带来较大的系统误差所以，热学实验测量原理设计的个重要考虑因素是如何减小系统误差热学遵循定的规律，也蕴涵着丰富的科学思想方法充分了解和掌握实验测量原理的设计方法，对学生实验设计能力和创新能力的培养具有重要意义目前相关文献研究主要集中在对物理实验设计的思想方法，中学物理实验设计思想方法，或者种设计思想方法的阐述，专门针对大学热学实验设计方法方面的研究还很少本文结合物理学本科师范专业开设的基础热学实验，对热学实验测量原理的设计方法进行深入阐述，为热学实验的开发教学和学习提供有益参考热学摘要实验测量原理是实验的基础，其设计既遵循定的原则，也蕴涵着丰富的科学思想方法充分了解和掌握实验测量原理的基本设计方法，对学生实验设计能力和创新能力的培养具有重要意义结合物理学专业开设的基础性热学实验，从特点出发点和常用思想方法等几个方面对热学实验测量原理的设计进行深入阐述研究结果可为热学设计性实验的开发教学和学习提供有益参考关键词测量原理热学热学实验物理实验设计方法物理实验是在人为控制条件下，运用仪中做更深入的理论和实践探讨参考文献许丽贞设计性实验的设计思想和方法福建师范大学福清分校学报，张雄物理实验设计与研究北京科学出版社，刘茂军中学物理实验设计思想方法拾萃物理教师，范义添高中生物理实验设计能力的培养策略分析中学物理教学参考，刘志华，刘瑞金牛顿冷却定律的冷却规律研究山东理工大学学报自然科学版，李凡生‚亡羊补牢‛物理实验中补偿法的讨论广西民族师范学院学报，林杉，修俊山，李季远不良导体物体释放的热量不严格等于低温物体吸收的热量对于实验系统的初终态温度便于把控的情况，由此产生的系统误差可以采用冷热补偿法进行修正下面以实验系统的降温过程为例对冷热补偿法原理进行说明图冷热补偿法原理图冷热补偿法原理下载原图假设开始时向量热器内杯加入比环境温度高的水，水量热器内杯搅拌器等构成热交换系统的高温系统，初温为，然后将温度低于室温的低温系统如冰块与水混合，热交换过程完成后系统终温为，低于室温影响实验的有效性准确性因此在实验设计中应该对此量进行把握，将其影响力控制到最低根据研究目的，采用控制变量法对影响事物变化规律的因素加以人为控制，只改变个量的大小，从而观察得出相应的物理结论该方法是种最常用的非常有效的探索客观物理规律的科学方法如考查液体表面张力系数随温度浓度种类等的变化规律，以及实验误差来源因素等探究性实验的设计中，都要使用控制变量法补偿法在物理实验的测量过程中，由于各种原因的存在，观察和测量的对象进行研究的方法，但两种方法是不同的就测量物理量来讲，等效替代法中相互替代的两个量种类相同且大小相等，而转换法中的两个物理量有因果关系，并且性质往往发生了改变控制变量法自然界中发生的各种物理现象都是由许多因素交织在起形成的，实验设计时必须有逻辑地寻找出这些量之间的关系根据这些因素对实验结果的影响性质不同，通常将这些量分为自变量因变量和独立变量自变量是在实验过程中要对其进行实际测量的量因变探讨热学实验测量原理设计热学论文热系数测量实验装臵的改进山东理工大学学报自然科学版，胡小鹏，高文莉，万春华大学物理实验理科，第册南京南京大学出版社，张凤华热学实验测量原理设计方法探究沧州师范学院学报，基金沧州师范学院产学研合作教育专项基金项目‚产学研合作教育模式下物理学专业实验教学研究改革方案探究‛，编号沧州师范学院教研教改项目‚物理学专业实施基本功教育的理论和实践探索‛，编号探讨热学实验测量原理设计热学论文必须明确指出的是，和两式只是在与较为接近的情况下才成立，因此加入冰块质量与高温的选定尤为关键结束语物理实验设计具有高度的综合性灵活性和创造性加强物理实验设计思想方法的探索和教学，提高学生实验设计能力，是培养科技创新人才的有效途径本文结合本科物理学专业开设的基础热学实验，深入阐述了热学实验测量原理设计的基本思想方法，这些方法在力电光等物理学科的实验设计中也有广泛的应用，值得在今后的普通物理实验教学改数量之和，然后除以给定的个数，这类放大可称为叠加放大等效替代法等效替代法是常用的科学思维方法等效是指不同的物理现象模型过程等，在物理意义作用效果或物理规律方面是相同的，它们之间可以相互替代而保证结论不变等效的方法是在面对个较为复杂的问题时，提出个简单的方案或设想，而使它们所达到的效果完全相同，从而将问题化难为易，求得解决在导热系数测定实验中，关系式中的代表待测物体的导热速率，是不能直接测量的量此过程中，水温随时间的变化曲线示意图如图所示至对应着初温至时间内实验系统散热，对应于图中面积根据牛顿冷却定律，这段时间系统散失的热量为至对应至时间内实验系统吸热，对应图中面积，这段时间系统吸收的热量为由，两式可知，系统散热吸热的多少分别与面积，成正比若，系统吸热和散热就可以相互抵消实际操作中，在对实验精确度要求不高的情况下，常取来进行近似修能会使原有测量状态受到影响补偿法就是制造另种因素去补偿不合理因素的影响，使这种影响减弱或对测量无影响补偿法大多用在补偿测量和补偿校正系统误差两个方面，在测量中是种常用的精密测量方法例如，在混合法测量物质比热容熔解热汽化热或电热法测量焦耳热功当量的实验中，通常都要把待测物质放入量热杯中，将进行热交换的实验系统作为个理想的绝热系统来处理但实际上，由于绝热条件难以满足，实验系统和环境交换热量难以避免，使得高量指因为自变量或实验环境的变化而导致些量随之发生改变的量独立变量，即个量改变不会引起除因变量以外的其他量改变物理学中对于多因素多变量的问题，常常采用控制因素变量的方法，即把多因素的问题变成多个单因素的问题每次只改变其中的个因素，控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响对各因素分别加以研究，最后再综合解决无关因素是在实验中不应该涉及到的无关量，但如果实验时不对无关量进行控制，会大大如何测得该值是实验测量原理设计必须要解决的个问题在图中，热量是沿着圆柱形装臵的轴线方向由上向下传递，显然，达到稳定态时，根据能量转化和守恒定律，通过下铜盘向周围散发热量的散热速率应等于中间待测物体轴向的导热速率，即前者是可以测量的，因此，可据此运用等效替代法，通过测量下铜盘在空气中的散热速率来测量中间待测物的导热速率在物理实验中，等效替代法和转换法都是将无法直接观察或测量的物理特征过程和变量转换成其它探讨热学实验测量原理设计热学论文，在实验设计时通过放大法观察悬浮在液体上的花粉或其它各种不同的悬浮粒子，从而观察得到液体分子做永不停歇的无规则运动液体温度越高，悬浮粒子运动越快即说明液体分子运动越剧烈，布朗运动间接反映并证明了分子的热运动，这类放大可称为模拟放大又如，金属杆线膨胀系数的测量实验中，用千分尺的螺旋测微原理或利用杠杆推动指针的角度放大原理来测量金属杆的微小伸长量再如，实验中些微小量的测量，如纸厚金属丝直径等，可先测得若干张力系数落球法测蓖麻油的粘滞系数等实验中，都用到了力学平衡原理，等等比较法比较法是物理测量中最普遍最基本的方法是直接比较法它是指将被测量与同类标准量具进行比较而得到测量值的方法例如，用天平测质量用刻度尺测长度用秒表测时间用温度计测温度等是对比实验法设计物理实验时，利用对比实验，找出物理现象之间的同性和差异性，从而揭示物理现象的本质例如，在冷却法测量金属比热容的实验中，使标准物体和待测物体的形状尺寸表效替代法控制变量法以及补偿法等转化法在物理学中，对些无形的不可见的或不可直接测量的物理量，需要将其转换成可以显示表达或可以直接测量的物理量进行间接地测量，这就是转化法的实验设计思想方法例如，根据比热容定义式