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物理實驗中的模擬法
[摘要]：模擬法作為科學研究的一種最基礎(chǔ)的方法，已在物理實驗教學中日益受到重視，文章介紹了對象模擬、物理相似模擬、過程模擬和模擬放大等幾種模擬方法。?
[關(guān)鍵詞]：物理實驗；模擬法；對象模擬；相似模擬；過程模擬；模擬放大?
模擬法是通過設(shè)計與原型（自然現(xiàn)象或過程）相似的模型，并利用該模型來間接地研究原型規(guī)律的方法。它隨著生產(chǎn)和科學技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，是人類認識世界和改造世界最基礎(chǔ)的方法之一。此法應(yīng)用于物理教學可使事過境遷或稍縱即逝的自然現(xiàn)象或過程在實驗室重現(xiàn)，可將現(xiàn)象簡化或進行時空的放大、縮小，可對那些既不能打開，又不能從外部直接觀察其內(nèi)部狀態(tài)的系統(tǒng)進行研究。特別是解決那些尚無簡單有效的儀器可演示的實驗，模擬法則成了一種重要的輔助手段。?
物理實驗中的模擬法，根據(jù)其特點及主要功能，并結(jié)合本人教學實踐，分為以下四類。?
一、對象模擬?
就是用放大或縮小了的、相似的，而又能反映事物某方面規(guī)律的客觀實體來代替研究對象的方法叫對象模擬。?
對象模擬的設(shè)計思想主要在于下述兩種情況：其一是為了突出客觀實體的主要矛盾和本質(zhì)特征，摒棄次要的非本質(zhì)因素，使研究對象從客觀實體中直接抽象出來。如質(zhì)點、剛體、理想氣體、彈簧振子、點電荷、純電阻、理想變壓器等理想模型，以及天體運動模型，微觀結(jié)構(gòu)等幾何相似模型。在研究二極管的單向?qū)щ娦詴r，在實驗基礎(chǔ)上，運用對象模擬法，用自行車氣門和進水閥門來模擬單向門。如此，不但加深對“單向性”的認識，而且激發(fā)了興趣，開闊了思路。其二是為了解釋某些行為和特征而建立起來的模擬。如地球因自轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的科里奧利力比較抽象，在地理課中亦有提及。我們不妨取一只舊的橡皮藍球（或地球儀）來模擬地球自轉(zhuǎn)，然后將紅墨水從上往下滴落在轉(zhuǎn)動的“地球”表面。此時即可明顯看到水痕西邊呈擴散狀，從而令人信服的說明北半球南流沖刷西岸這一自然現(xiàn)象。?
二、物理相似模擬?
在科學研究和工程技術(shù)的許多領(lǐng)域中，人們常常希望利用模擬試驗來代替對實際現(xiàn)象的研究，以便使我們可能在一定程度上預(yù)言某些在目前尚無法達到的條件下出現(xiàn)的情況。例如用水代替石油研究其在管道中的運動，把設(shè)計好的收音機縮小成模型放在風洞中試驗其特性等。其特點即模擬與原型遵循同樣的物理規(guī)律，故稱為物理相似模擬。?
巷理實驗教學中的“失重和超重模擬實驗”，“蘿卜”馬德堡半球，帕斯卡裂桶，用帶電的肥皂泡在豎直電場中的平衡進行“密立根油滴實驗”的模擬，以及十分壯觀的“可樂瓶水火箭”等，均是物理相似模擬的范例。?
電場線是用來形象地描述電場的假想的曲線。做好“電場線”的演示實驗?zāi)M，對實現(xiàn)教學目標十分重要。因此我們可利用感應(yīng)起電機、清潔過的彩色絲線（可從舊的錦旗上取得）、金屬鋁板（即老式平行板電容器）等器材對“電場線”加以形象模擬。制作時只需將鋁板按自己需要劃出小方格，約1 cm?2間隔打一細孔（能穿過絲線即可），然后每孔穿上絲線背面打結(jié)，穿好后，將絲線剪成1寸多長左右，（力求整齊一致），過長，易互交結(jié)，不便演示。將兩金屬板平行豎直放置，固定在絕緣支柱上。兩板用導(dǎo)線連接至起電機上。搖起起電機，立即可見絲線飛起指向另一板，模擬勻強電場的電場線，十分直觀，且全班學生均可見。如果供電充足，將在兩板邊緣產(chǎn)生放電，每放一次電，絲線產(chǎn)生振動跳躍，確是課堂一大“景觀”。?
三、過程模擬?
把具體物理過程純粹化、理想化，并根據(jù)其本質(zhì)特征而設(shè)計的一種模擬叫過程模擬。其特點是過程簡化，易于控制。?
氣體壓強的分子運動論觀點，通常采用雨滴打傘等面來類比。這種大量分子
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