工科常用實驗設計的方法

⑴ 物理實驗設計的方法

常用實驗原理的設計方法

1．控制變數法

比如，在研究的三個物理量（A、B、C）之間的關系時，控制其中一個量（如 A）保持不變，研究另外兩個量（B 和 C）之間的關系；再如，控制其中一個量（如 B）保持不變，研究另外兩個量（A和C）之間的關系；在「驗證牛頓第二定律的實驗」中，加速度、力和質量的關系的控制。

2．理想化方法

此方法為抓住主要問題，忽略次要因素的一種研究方法。

3．等效替代法

某些量不易測量，可以用較易測量的量替代，從而簡化實驗。在「驗證碰撞中的動量守恆」的實驗中，兩球碰撞後的速度不易直接測量，在將整個平拋時間定為時間單位後，速度的測量就轉化為對水平位移的測量了。

4．留跡法

像平拋物體運動的軌跡、小球落地的位置、小車運動的位移等，採用復寫紙、噴墨水、打點等方法，就能較准確地記錄它們的位置。

5．微小量放大法

微小量不易測量，勉強測量誤差也較大，實驗時常採用各種方法加以放大。桌面的微小形變的測量；卡文迪許測定萬有引力恆量，採用光路放大了金屬絲的微小扭轉等。

⑵ 實驗方法包括哪些內容

1、控制變數法：

這個應該是最常見的實驗方法。例如，在「探究壓強與哪些因素有關」、「探究電流與電阻的關系」、「研究弦樂器的音調與弦的松緊、長短和粗細的關系」等實驗中都用到了該實驗方法。

2、類比法：

例如，在學習電流時，為了更好地理解，與生活中熟悉的水流作類比。有些理論只有在理想空間里才能通過實驗得出，此時，可以在現實條件實驗的基礎上推導出來這些理論。

3、描述法：

例如，在生活中是不存在光線的，為了更好地學習光，才引進了「光線」這一詞。

4、轉換法：

例如，在學習「聲音是振動產生的」這一知識時，把音叉的微小振動轉換為乒乓球的擺動。使實驗現象更為明顯。

5、模型法：

在學習原子結構時，為了更好地認識原子的內部結構，用太陽系模型代表原子結構。

實驗注意事項：

1、未進實驗室時，就應對本次實驗進行預習，掌握操作過程及原理，弄清所有儀器的性能。估計可能發生危險的實驗，在操作時注意防範。

2、做實驗時，實驗設備和電路按要求連接好後，經檢查無誤，方可進行實驗。使用電器時要謹防觸電，不要用濕的手、物接觸電源。

3、若發生觸電現象，首先切斷電源，採取必要的救護措施。

4、燈火加熱時要注意安全。

5、實驗完畢要細心洗手。離開實驗室前，要認真檢查門窗和水電，一切無誤後方可離開實驗室。

⑶ 請列舉兩種常用的實驗設計方法

科學研究的方法有三種：
一種是歸納法，第二種是實驗驗法，
第三種是演繹法。
歸納法：就是通過對客觀存在的一系列典型事物
（或經驗）
進行觀
察，從掌握典型事物的典型特點、典型關系、
典型規律入手，進而分
析研究事物之間的因果關系，
從中找出事物變化發展的一般規律，
這
種從典型到一般的研究方法也稱為實證研究。
實驗法：就是認為地為某一實驗創造一定條件，
觀察其實際試驗結
果，
給予這些條件的對比試驗的實際結果進行比較分析，
尋找外加條
件與實驗結果之間的因果關系。
如果經過多次試驗，
而且總是得到重
復相同的結果，
那就可以得出結論，
這里存在某種普遍適用的規律性。
演繹法：就是從一般性的前提出發，通過推導即「演繹」，得出具體陳述或個別結論的過程。演繹推理的邏輯形式對於理性的重要意義在於，它對人的思維保持嚴密性、一貫性有著不可替代的校正作用。演繹推理的最典型、最重要的應用，通常存在於邏輯和數學證明中。

⑷ 如何進行實驗設計

醫學科研中，在進行具體實驗前必須的一步就是實驗設計，其中包含了如何分組、如何合理估計樣本數量等。但不管是什麼樣的實驗都需要遵循三大原則，一起來看看：
1、對照的原則
對照是實驗設計的首要原則。對照是指除了受觀察處理因素外，其它影響效應指標的一切條件在實驗組與對照組中應盡量齊同，這樣可以盡可能消除系統誤差，鑒別處理和非處理因素的差異，從而得到科學的結論。
2、隨機的原則
在實驗研究中，不僅要求有對照，還要求各組間除了處理因素外，其他可能產生混雜效應的非處理因素在對照和實驗組盡可能保持一致。隨機化原則是提高組間均衡性的一個重要手段，也是資料統計分析的前提。隨機化抽樣的目的是使總體中每一個研究對象都有同等機會被抽取分配到實驗組或對照組。
隨機化抽樣的基本方法有隨機數學表、計算器隨機數學法和抽簽法等，研究者可視具體情況而定。
3、重復的原則
為了使樣本指標代表總體指標，除用隨機抽樣方法縮小誤差外，重復實驗也是保證實驗結果可靠的另一方法。重復實驗能使均數逼真、標准差穩定，只有這樣來自樣本的統計量才能代表總體的參數，統計才具有可靠性。
決定重復例數(樣本例數)的因素包括處理效果的明顯性、實驗誤差的大小、生物個體變異的大小、資料性質、確定的第一類誤差(α)和第二類誤差(β)的大小和實驗設計的類型。樣本例數太多或太少都不利於揭示事物間的差別,因此在保證實驗結果具有一定可靠性的前提下，用最少的樣本例數，以便節約人力和經費，達到最佳的實驗結論。
文華氏的學術領頭人為博士後。有獨立負責/參與國家級省級課題多項，研究方向為免疫學、葯理學、分子生物技術、葯物分析等,具有極強的實驗設計、標書撰寫、團隊統籌能力,可協助構建科學的實驗設計思路。

⑸ 實驗研究的基本方法有哪些

實驗法的優點與缺點
實驗法的優點主要表現在以下幾個方面：第一，實驗研究者有獨立自主性，可以完全按照自己提出的假設來決定研究的變數、設計變數的水平等，而不用完全遵守現實環境的「自然狀態」。但其他研究方法則要按現有數據和觀測值給出假設。第二，從時序角度看，實驗法是縱貫式研究，實驗在一段時間內進行，可在多個時點進行測量，得以研究變數的動態變化，而其他研究方法像問卷調查等，只有某一時刻的測量值，不能直接觀測出一段時期內的變化。第三，它能夠比其他方法更令人信服地估計因果關系。從哲學的觀點來看，因果關系永遠不能被肯定地證實，只可能不斷地逼近。實驗方法比其他方法更容易做到這一點，因為實驗研究者可以通過操縱自變數來觀察因變數的變化，還可以通過設立控制組來判斷操縱的強度。第四，實驗方法能夠比其他方法更有效地控制外源變數的影響，從而分離出實驗變數並估計其對因變數的影響。第五，實驗方法下，可以通過調整變數和實驗條件觀察到常規狀態下很難出現的極端值和交互作用。第六，實驗方法是可以重復的，這是研究科學性的中要體現。第七，實驗法的成本通常較低，因為控制變數、樣本數都比較小，持續時間較短，而現場研究、問卷等方法的出差費、訪談費都比較大。
實驗研究方法的缺點主要是：第一，研究者人為地營造實驗條件，使其遠離現實情境中的「自然狀態」，會導致外部效度降低。第二，如果研究樣本本身不具有代表性，即便在分組時做到了隨機化分派，也會使內部效度和外部效度降低。第三，研究只能限於當前問題，對過去問題和將來問題的研究，實驗方法不太可行。第四，當研究變數和水平數目增多時，成本會急劇增加。第五，管理領域的實驗研究中，實驗對象大多是人，人類行為變異相當大，較難控制，同時也使實驗研究面臨許多倫理和法律方面的限制。第六，難以找到合適測量工具，即使找到，也容易造成使用的偏差。

實驗法的應用條件
結合實驗方法的優缺點，可以大致總結出實驗研究方法的應用條件：第一，對現狀的研究。進行歷史研究或預測研究，單獨使用實驗法是不可行的或很困難的。第二，需要對研究環境和研究條件實施嚴格的限制才能凸顯研究變數。第三，客觀條件允許施加所需要的控制。第四，實驗不會違反當地的倫理和法律規范。
盡管實驗方法可以獨立地取得令人振奮的研究成果，但為了謹慎起見，研究者通常將實驗方法與其他研究方法相結合，使研究結論更加令人信服。

⑹ 試驗設計的方法

常見的試驗設計方法，可分為二類，一類是正交試驗設計法，另一類是析因法。 正交試驗設計法
① 定義
正交試驗設計法是研究與處理多因素試驗的一種科學方法。它利用一種規格化的表格——正交表，挑選試驗條件，安排試驗計劃和進行試驗，並通過較少次數的試驗，找出較好的生產條件，即最優或較優的試驗方案。
② 用途
正交試驗設計主要用於調查復雜系統（產品、過程）的某些特性或多個因素對系統（產品、過程）某些特性的影響，識別系統中更有影響的因素、其影響的大小，以及因素間可能存在的相互關系，以促進產品的設計開發和過程的優化、控制或改進現有的產品（或系統）。
③ 表格形式 析因法
① 定義析
因法又稱析因試驗設計、析因試驗等。它是研究變動著的兩個或多個因素效應的有效方法。許多試驗要求考察兩個或多個變動因素的效應。例如，若干因素：對產品質量的效應；對某種機器的效應；對某種材料的性能的效應；對某一過程燃燒消耗的效應等等。將所研究的因素按全部因素的所有水平（位級）的一切組合逐次進行試驗，稱為析因試驗，或稱完全析因試驗，簡稱析因法。
② 用途
用於新產品開發、產品或過程的改進、以及安裝服務，通過較少次數的試驗，找到優質、高產、低耗的因素組合，達到改進的目的。
③ 表格形式

⑺ 試驗設計（DOE）的類型有哪些

試驗設計（DOE）的類型有哪些?
（1）因子設計。
因子設計的目的是通過試驗明確哪些自變數X顯著地影響著響應變數Y：對於那些自變數X並不顯著地影響著Y的，在建立Y=f（X）的相關關系時應予以刪除；對於哪些自變數X顯著地影響著Y，則應予以保留。
依其目的稱為「因子篩選設計」。由於這種試驗的目的是針對因子的，因此這種試驗設計屬於「因子設計」或稱「析因設計」。
在因子設計中，又可以按因子水平的個數而分為二水平因子設計、三水平因子設計和混合水平因子設計幾類。而實踐證明：在因子設計中，使用二水平正交試驗法，再加若干中心點的設計方法最簡單有效。在因子設計中，又可分為全因子試驗設計和部分因子設計兩大類。
（2）回歸設計。
回歸設計的目的是找出響應變數Y與自變數X間的關系式，從而進一步找出自變數X取什麼值時將會使Y達到最佳值。由於這種試驗的目的是針對回歸關系的，這種試驗設計稱為「回歸設計」。回歸設計中常用的是響應曲面方法，它是以建立二次回歸方程為主要研究手段的方法。
（3）穩健性設計。
穩健性是指過程的抗干擾的能力要強，即當過程受到難以控制的因子（或稱為「雜訊」）的嚴重影響時，過程輸出Y的波動或變異性要足夠小。為做到這一點，應盡量選擇那些使得系統對雜訊變化不敏感的控制因子的某種水平的組合來達到目的，這就是「穩健參數設計」。在國內，這類設計通常被稱為「田口參數設計方法」。
（4）混料設計。
如果討論的是配方問題，則研究的是在整個產品中各個分量所佔的比率問題，顯然，這些比率的總和應為100%。研究這類問題的試驗設計稱為「混料設計」。
（5）調優運算。
現有的過程條件已基本上滿足要求，但是希望獲得更好的結果，這時可以在原有條件的基礎上稍加調整來尋求解決，這就是「調優運算」法所解決問題。

⑻ 物理實驗的常用設計方法有哪些

⑼ 怎麼進行實驗設計

實驗設計的主要步驟可歸納為：根據研究目的提出假設；擬定驗證假設的方法、程序；選擇適當的處理、分析實驗數據的統計方法。

試驗設計，也稱為實驗設計。數理統計的一個分支。關於如何按照預定目標制訂適當的實驗方案，以利於對實驗結果進行有效的統計分析的數學原理和實施方法。

一個實驗的設計，即對實驗的一種安排，需要考慮實驗所要解決的問題類型、對結論賦予何種程度的普遍性、希望以多大功效作檢驗、試驗單元的齊性、每次試驗的耗資耗時等方面，選取適當的因子和相應的水平，從而給出實驗實施的具體程序和數據分析的框架。

作用

試驗設計在工業生產和工程設計中能發揮重要的作用，主要有：提高產量；減少質量的波動，提高產品質量水準；大大縮短新產品試驗周期；降低成本；試驗設計延長產品壽命。

在工農業生產和科學研究中，經常需要做試驗，以求達到預期的目的。例如在工農業生產中希望通過試驗達到高質、優產、低消耗，特別是新產品試驗，未知的東西很多，要通過試驗來摸索工藝條件或配方。如何做試驗，其中大有學問。試驗設計得好，會事半功倍，反之會事倍功半，甚至勞而無功。

如果要最有效地進行科學試驗，必須用科學方法來設計。所謂試驗的統計設計，就是設計試驗的過程，使得收集的數據適合於用統計方法分析，得出有效的和客觀的結論。如果想從數據作出有意義的結論，用統計方法作試驗設計是必要的。

當問題涉及到受試驗誤差影響的數據時，只有統計方法才是客觀的分析方法。這樣一來，任一試驗問題就存在兩個方面：試驗的設計和數據的統計分析。這兩個課題是緊密相連的，因為分析方法直接依賴於所用的設計。