物理小實驗長度測量常見的幾種特殊方法
長度的測量是最基本的測量,日常生活中最常用的工具有鋼捲尺、三角尺、直尺,而像遊標卡尺、螺旋測微器較精密儀器並不常用。當我們手邊測量工具僅有直尺和三角尺時,而測量的對象卻是不規則(或者非直線形)物體,用常規方法不能直接測出其長度,現舉一些長度測量常見的特殊方法,有利於學生擴展視野,提高興趣,活躍思維。
1.化曲爲直法
適用範圍:這種方法適用於測量較短的曲線。
具體做法:把棉線的起點放在曲線的一端點處,讓它順着曲線彎曲,標出曲線另一端點在棉線處的記號作爲終點,然後把棉線拉直,用刻度尺量出棉線起點至終點間的距離,即爲曲線長度。
實例:測圓形空碗的碗口邊緣的長度、測地圖上兩點間的距離、硬幣的周長、圓柱的周長、胸圍、腰圍等。
2.滾輪法
適用範圍:這種方法適用於測量比較長的曲線。
具體做法:用一輪子,先測出其直徑,後求出其周長,再將輪沿曲線滾動,記下滾動的圈數,最後將輪的周長與輪滾動的圈數相乘,所得的積就是曲線的長度。
實例:測操場跑道的長度、測一個橢圓形花壇的周長。
3.輔助法
適用範圍:這種方法適用於部分形狀規則的物體,某些長度端點位置模糊,或不易確定。
具體做法:用刻度尺將不能直接測出的物體長度,藉助於三角板或桌面將待測物體卡住,把不可直接測量的長度轉移到刻度尺上,從而直接測出該長度。如圖所示(注意用三角板的直角邊夾住物體,並與刻度尺垂直)。
實例:測硬幣、球、圓柱的直徑,圓錐的高、人的身高等。
4.累積法
適用範圍:某些難以用常規儀器直接準確測量的物理量。
具體做法:把某些難以用常規儀器直接準確測量的物理量用累積的方法,將小量變大量,不僅可以便於測量,而且還可以提高測量的準確程度,減小誤差。
實例:測一張紙的厚度,可將100張疊起來測量,除以100算出平均數。測量細銅絲的直徑,把細銅絲在鉛筆杆上緊密排繞n圈成螺線管,用刻度尺測出螺線管的長度L,則細銅絲直徑爲L/n。將細銅線密繞在鉛筆上,用總寬度除以匝數算出銅線的直徑。
5.幾何法
適用範圍:對於不能分割或攀登的某些較高的樹木、旗杆或建築物等。
具體做法:利用被測物和參照物及其陽光下的影子組成相似圖形,通過它們之間的比例關係求出被測物的高度。如藉助於一長度可測的木杆或人自身的高度,根據物體與影長構造出兩個相似三角形,然後利用相似三角形的性質求得樹木或建築物的高度。
實例:要測一旗杆AB的高度
先測出其影長BC,人的高度A′B′及人的影長B′C′,它們分別構成兩個相似直角三角形,如上圖所示。由相似三角形的性質可得:得。
綜上所述,長度測量的方法及形式多種多樣,同學們不妨在實際生活中開動腦筋嘗試應用,有利於深刻理解相關知識。
選自:《初中物理自制教具》
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