“补差法”在物理中的应用

黄维民��

摘 要：“补差法”在高中物理学习中有着非常有效的作用，能够有效地提高高中物理的学习效率，培养对物理的学习兴趣和学习热情，为此，本文对“补差法”在物理中的应用方法进行了归纳总结。

关键词：“补差法”教学方法；高中物理；应用探究

在高中物理中使用“补差法”就是在物理学习中，对一些物理量进行相应的补充，从而达到一定的预想标准，以此来对那些复杂的物理问题进行有效的解决。

一、 “补差法”在物理实验中的应用

1. “补差法”在力学实验中的应用

案例：图1是一个游标尺把十九毫米分成了二十等分的游标卡尺，在一次对物体的长度进行测量的时候主尺7.9厘米的刻度和游标尺第十八根刻度对齐了，那么请算出这个被测物体的长度。

图1

解析：根据图1的显示，并没有给出游标尺的起始线，根据学过的知识我们只知道游标尺相关的规则，所以在解决这种物体问题的时候比较困难，这个时候我可以利用“补差法”进行解决。在这道题目中，所测量的物体的长度是从主尺的0刻度處到主尺的7.9厘米和游标尺第十八根刻度之间的长度差，这个时候所测量的物体的长度正好可以起到相应的“补差”效果，通过以上的分析可以清晰地看出被测物体的长度应该是：79mm-18×0.95mm=61.90mm。

2. “补差法”在电学实验中的应用

案例：图2展示的对表头G内阻进行测量的电路图。把电路图中的R这个滑动变阻器的滑动触头P移动到变阻器R的最右端，并且断开开关S2，把开关S1进行闭合，然后缓慢地移动滑动触头P，直到表头G的显示达到比较满的程度。如果给出的表头的显示有30个小格，当表头G的显示偏满的时候，表头内阻Rg远远要低于滑动变阻器接入电路的电阻，现在对滑动变阻器的触头P的位置保持不变，把开关S1进行闭合，并对R′进行相应的调整直到表头G的指针停留在第二十四小格的地方，如果这个时候R′的数值为8Ω，那么请算出表头内阻的数值。

解析：从这个题目中我们可以清楚地看出这是对半偏法则电阻的一个变形模式，当图2中的滑动变阻器R所接入电阻的数值要远远的大于表头G内阻Rg的时候，如果保证滑动变阻器R的触头P不进行移动的话，把开关S2进行闭合，那么这个时候我可以认为干路中的电流是不变的，也就是表头G和电阻箱R′的电流之和是不变的，在干路电流中，电阻箱R′流经的电流和表头G所流经的电流形成“补差”的作用，所以：24/30IgRg=（1-24/30）IgR′，通过计算我就得出表头G的电阻值为2Ω。

二、 “补差法”在物理力学中的应用

案例：在一个均匀的实心球体中挖去一个小球，其中这个球体的半径为R，小球的半径为大球半径的一半，并且大球和小球的是相切的，请算出剩余物体的部分的重心位置。

解析：我如果在解决这道问题的时候使用直接计算的方法，将会变得非常的复杂和困难，所以我就用了“补差法”来进行解决。把挖去小球的大球剩余部分看做是二者之间的“差”，根据我在课堂上学过的相关定义，球体的体积是为4/3πR3，大球和小球之间的质量的比值是8∶1，根据这些数值我们可以清晰地看出剩余部分的重心在小球和大球球心的连线上距离大球球心R/14的地方。

三、 “补差法”在高中物理电学中的应用

案例：根据图3的显示，平面xOy是一个无穷大的导体的表面，在z<0的真空空间中充斥着该导体。在z=h的地方放置上电荷量为q的点电荷，这个时候会有感应电荷处在xOy这个平面上。在这个空间上的任何一个地点的电场都是由导体表面的感应电荷和点电荷q一同激发的。如果导体内部的场强在静电平衡的时候是0，那么请算出z轴上h/2点上的场强。

解析：在对这个问题进行解决的时候，我选用的是“补差法”，导体表面的感应电荷和点电荷q所激发的电场的电荷和相距2h处的等量异点处的电荷是相同的，所以h/2处的场强可以看做是h点的点电荷q以及-h处的点电荷-q二者电场的叠加，因此h/2处的场强为k（q/（3h/2）2）+k（q/（h/2）2）=40kq/9h2。

四、 “补差法”在高中物理光学中的应用

案例：图4中是观察光的薄膜干涉现象的实验装置。其中图（a）是一盏洒了食盐的酒精灯，图（b）是竖立的金属丝圈，在图（b）的金属丝圈上附上一些肥皂液薄膜，并点燃图（a）中的酒精灯，然后对肥皂薄膜两侧进行观察，请问两侧观察到的现象有什么联系？

解析：根据我之前学过的相关光能量的定义——入射光线的总能量是一定的，也就是说透射光的能量和反射光的能量二者的和是一定的，所以在解决这个问题的时候我可以应用“补差法”，肥皂薄膜两侧在灯光的照射下产生的水平条纹是明暗相对的，也就是说如果肥皂薄膜的迎光面是亮条纹，那么肥皂薄膜的反光面就是暗条纹，如果肥皂薄膜的迎光面是暗条纹，那么背光面就应该是相反的亮条纹。

五、 结语

在高中物理学习中“补差法”有着非常广泛的应用，利用“补差法”对高中物理中存在的问题进行解决能够起到化抽象为具体、化繁为简和化难为易的作用，同时能够激发我们高中生对高中物理的学习兴趣和学习积极性，推动我国高中学生全面发展和我国素质教育的进程。

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