实验物理的核心涉及确定与特定物理现象相关的变量之间的功率关系。流动水旋转涡轮机产生的电力与每单位时间移动的水量的立方成正比。对于在恒定温度下的固定气体,绝对压力和体积成反比。从点源发出的光强度与距离源距离的平方成反比。沿着小型新近磁铁的轴测量的磁场与距磁铁距离的立方成反比。这些都是物理实验室中学生通常发现的权力关系的例子。

理查德(Richard)出生(北伊利诺伊大学)已开发了一个出色的实验室游标结构和材料测试仪。在这项调查中,他概述了学生进行查询活动的方法,以确定影响两端支撑的中心梁偏转的因素的关系。模拟这些因素的方程是:

delta = frac {fl^{3}} {48ei}

是光束在中跨中的弹性位移吗?F是负载,l是跨度长,e是弹性的模量,是惯性的时刻。如果我们考虑长度的实心矩形光束l, 根据b和高度H,那么惯性的时刻是BH3/12,方程变为

delta = frac {fl^{3}} {4ebh^{3}}}

该方程式为物理学生提供了一个绝佳的机会,可以实验研究权力关系。学生可能会通过最少的教练来确定会影响这种挠度的因素。From that point, students could, without knowledge of the equation, design experiments to determine that elastic displacement is directly proportional to the load, directly proportional to the cube of the beam’s length, inversely proportional to the beam’s base, and inversely proportional to the cube of the beam’s height. The physics student would be involved in NGSS Science and Engineering Practices including:

  • 提出问题和定义问题
  • 开发和使用模型
  • 计划和进行调查
  • 分析和解释数据
  • 使用数学和计算思维
  • 构建解释和设计解决方案
  • 从证据中参与论点
  • 获取,评估和传达信息

对维度分析的讨论将是适当的摘要活动。

下载调查影响两端支撑的中心梁挠度的因素