高中物理实验归类总结 9页

高中物理实验总结 力学实验 实验一：研究匀变速直线运动，测定匀变速直线运动的加速度（含练习使用打点计时器） 1．打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，电磁打点计时器 4-6v 交流电，电火花 220v 交流电，它 每隔 0.02s 打一次点（电源频率是 50Hz）。 2．由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法：连续相等的时间间隔内的位移之差为恒量。求任一计数 点对应的即时速度 v： 2T ss 1)(nn  vvn ；如 T ssv 2 32 2  (其中 T=5×0.02s=0.1s） 3．由纸带求物体运动加速度的方法： (1)利用上图中任意相邻的两段位移求 a：如 2 23 T ssa  (2)用“逐差法”求加速度：（T 为相邻两计数点间的时间间隔）求  3 aaaa 3T s-sa; 3T s-sa; 3T s-sa 321 2 36 32 25 22 14 1     2 321654 9T ssssssa  (3)用 v-t 图法：即先根据 2T ss 1)(nn nv ；求出打第 n 点时纸带的瞬 时速度，再求出各点的即时速度，画出如图的 v-t 图线，图线的斜率即加速度。 [实验步骤] [注意事项]1．纸带打完后及时断开电源。 2．小车的加速度应适当大一些，以能在纸带上长约 50cm 的范围内清楚地取 7～8 个计数点为宜。 3．应区别计时器打出的轨迹点与人为选取的计数点，通常每隔 4 个轨迹点选 1 个计数点，选取的记数点 不少于 6 个（即每隔 5 个时间间隔取一个计数点），是为求加速度时便于计算。 4．不要分段测量各段位移，可统一量出各计数点到计数起点 0 之间的距离，读数时应估读到毫米的下一 位。所取的计数点要能保证至少有两位有效数字 5．平行：纸带和细绳要和木板平行． 6．两先两后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源后取纸带． 7.电压若增大，打点更清晰；频率若增加，打点周期更短； 8.若打出短线，增加振针与复写纸的距离； 9.若初速度为 0，则选 1,2 点距离为 2mm 为宜； 实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系 [注意事项]1．不要超过弹性限度：实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免超过弹簧弹性限度． 2．尽量多测几组：要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据． 3.使用数据时应采用 0L LX  即弹簧长度变化量. 4．统一单位：记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位． 实验三：验证力的平行四边形定则 [注意事项]1．用弹簧秤测拉力时，应使拉力沿弹簧秤的轴线方向，橡皮条、弹簧秤和细绳套应位于与纸面 平行的同一平面内。使用的弹簧秤是否良好（是否在零刻度），拉动时尽可能不与其它部分接触产生 摩擦，拉力方向应与轴线方向相同。 2．同一次实验中，橡皮条拉长后的结点位置 O 必须保持不变。3．结点的位置和线方向要准确; 4.角度合适：用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，其夹角 60°～100°为宜． 5.合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内形变尽量大,细绳套适当长一些,便于确定力的方向． 6.统一标度：在同一次实验中，画力的图示标度要相同，要恰当选定标度，使力的图示稍大一些． 实验四：验证牛顿运动定律 [实验原理]1．如图所示装置，保持小车质量不变，改变小桶内砂的质量，从而改变细线对小车的牵引力， 测出小车的对应加速度，作出加速度和力的关系图线，验证加速度是否与外力成正比。 2．保持小桶和砂的质量不变，在小车上加减砝码，改变小车的质量， 测出小车的对应加速度，作出加速度和质量倒数的关系图线，验证 加速度是否与质量成反比。 [实验器材]小车，砝码，小桶，砂，细线，附有定滑轮的长木板，垫木， 打点计时器，低压交流电源，导线两根，纸带，托盘天平及砝码， 米尺等。 [实验步骤]1．用天平测出小车和小桶的质量 M 和 M'，把数据记录下来。 2．按如图装置把实验器材安装好，只是不把挂小桶用的细线系在小车上，即不给小车加牵引力。 3．平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上垫木，反复移动垫木的位置，直至小车在斜面上 可以保持匀速直线运动状态（也可以从纸带上打的点是否均匀来判断）。 4．在小车上加放砝码,小桶里放入适量的砂,把砝码和砂的质量 m 和 m'记录下来.把细线系在小车上并绕过 滑轮悬挂小桶,接通电源,放开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点，取下纸带，在纸带上写上编号。 5．保持小车的质量不变，改变砂的质量（要用天平称量），按步骤 4 再做 5 次实验。 6．算出每条纸带对应的加速度的值。 7．用纵坐标表示加速度 a，横坐标表示作用力，即砂和桶的总重力(M'+m')g，根据实验结果在坐标平面上 描出相应的点，作图线。若图线为一条过原点的直线，就证明了研究对象质量不变时其加速度与它所 受作用力成正比。 8．保持砂和小桶的质量不变，在小车上加放砝码，重复上面的实验，并做好记录，求出相应的加速度， 用纵坐标表示加速度 a，横坐标表示小车和车内砝码总质量的倒数，在坐标平面上根据实验结果描出相 应的点，并作图线，若图线为一条过原点的直线，就证明了研究对象所受作用力不变时其加速度与它 的质量成反比。 [注意事项]1．砂和小桶的总质量不要超过小车和砝码的总质量的 2．在平衡摩擦力时，不要悬挂小桶，但小车应连着纸带且接通电源。用手轻轻地给小车一个初速度，如 果在纸带上打出的点的间隔是均匀的,则表示平衡完毕，加砝码后不需再平衡; 3. 只要重物的质量远小于小车的质量，那么可近似认为重物所受重力大小等于小车所受的合外力的大小。 4.作图时应该使所作的直线通过尽可能多的点，不在直线上的点也要尽可能对称地分布在直线的两侧，但 如遇个别特别偏离的点可舍去。 5. 一先一后一按：改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后 放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车． 实验六：验证机械能守恒定律 [实验原理] 当物体自由下落时，只有重力做功，物体的重力势能和动能互相转化，机械能守恒。若某一时刻物体 下落的瞬时速度为 v，下落高度为 h，则应有：mgh= 2 2 1 mv ，借助打点计时器，测出重物某时刻的下 落高度 h 和该时刻的瞬时速度 v，即可验证机械能是否守恒，实验装置如图所示。 测定第 n 点的瞬时速度的方法是：测出第 n 点的相邻前、后两段相等时间 T 内下落的距离 sn 和 sn+1， 由公式 vn＝dn＋1－dn－1 2T 算出，如图所示。 [实验器材] 铁架台（带铁夹），打点计时器，学生电源，导线，带铁夹的重缍，纸带，米尺。 [实验步骤]1．按如图装置把打点计时器安装在铁架台上,用导线把打点计时器与学生电源连接好。 2．把纸带的一端在重锤上用夹子固定好，另一端穿过计时器限位孔，用手竖直提起纸带使重锤停靠在 打点计时器附近。 3．接通电源，松开纸带，让重锤自由下落。 4．重复几次，得到 3～5 条打好点的纸带。 5．在打好点的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近 2mm，且点迹清晰一条纸带，在起始点标上 0， 以后各依次标上 1，2，3……，用刻度尺测出对应下落高度 h1、h2、h3……。 6．应用公式计算各点对应的即时速度 v1、v2、v3……。 7．计算各点对应的势能减少量 mghn 和动能的增加量 2 2 1 m nv ，进行比较。 [注意项事] 1．打点计时器安装时，必须使两纸带限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。 2．保证打出的第一个点是清晰的点，选用纸带时应尽量挑第一、二点间距接近 2mm 的纸带。 3．因不需要知道动能和势能的具体数值，所以不需要测量重物的质量。 4.先通电源,侍打点计时器正掌工作后才放纸带 5．测量下落高度必须从起点开始算 6．由于有阻力，所以 KE 稍小于 PE 7．此实验不用测物体的质量 （无须天平）8．重物密度 要大：重物应选用质量大、 体积小、密度大的材料． 实验五：探究动能定理 注意事项 1．平衡摩擦力：将木板一端垫 高，使小车重力沿斜面向 下 的分 力 与摩 擦 阻 力平 衡．方法是轻推小车，打 点计时器打在纸带上的点 的均匀程度判断小车是否 匀速运动，找到木板一个 合适的倾角． 2．选点测速：测小车速度时， 纸带上的点应选均匀部分 的，也就是选小车做匀速 运动状态的． 3．规格相同：橡皮筋规格相同时,力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可，不必计算出具体数值． 实验七·：验证动量守恒定律 [实验目的]：研究在弹性碰撞的过程中，相互作用的物体系统动量守恒。 [实验原理]一个质量较大的小球从斜槽滚下来，跟放在斜槽前边小支柱上另一质量较小的球发生碰撞后 两小球都做平抛运动。由于两小球下落的高度相同，所以它们的飞行时间相 等，这样如果用小球的飞行时间作时间单位，那么小球飞出的水平距离在数 值上就等于它的水平速度。因此，只要分别测出两小球的质量 m1、m2，和 不放被碰小球时入射小球在空中飞出的水平距离 s1，以及入射小球与被碰小 球碰撞后在空中飞出的水平距离 s1'和 s2'，若 m1s1 在实验误差允许范围内与 m1s1'+m2s2'相等，就验证了两小球碰撞前后总动量守恒。 [实验器材]碰撞实验器（斜槽、重锤线），两个半径相等而质量不等的小球；白纸；复写纸；天平和砝 码；刻度尺，游标卡尺（选用），圆规等。 [注意事项] 1．应使入射小球的质量大于被碰小球的质量。 2．要调节好实验装置，使固定在桌边的斜槽末端点的切线水平，小支柱与槽口间距离使其等于小球直 径，而且两球相碰时处在同一高度，碰撞后的速度方向在同一直线上。 3．每次入射小球从槽上相同位置由静止滚下，可在斜槽上适当高度处固定一档板，使小球靠着档板， 然后释放小球。4．白纸铺好后不能移动。 5.小球落地点的平均位置要用圆规来确定：用尽可能小的圆把所有落点都圈在里面，圆心就是落点的平均 位置。 6 若被碰小球放在斜槽末端，而不用支柱，那么两小球将不再同时落地，但两个小球都将从斜槽末端开始 做平抛运动，于是验证式就变为：m1OP=m1OM+m2ON，两个小球的直径也不需测量了。 方案 2：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验 (1)测质量：用天平测出两小车的质量． (2)安装：将打点计时器固定在光滑长木板的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面，在两小车 的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥． (3)实验：接通电源，让小车 A 运动，小车 B 静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两小车连接成一体 运动． (4)测速度：通过纸带上两计数点间的距离及时间由 v＝Δx Δt 算出速度． (5)改变条件：改变碰撞条件，重复实验．(6)验证：一维碰撞中的动量守恒． 电学实验 实验八：测定金属的电阻率（同时练习使用螺旋测微器） [实验原理]：根据电阻定律公式 R= s l ，只要测量出金属导线的长度 l 和它的直径 d，计算出导线的横截面 积 S ， 并 用 伏 安 法 测 出 金 属 导 线 的 电 阻 R ， 即 可 计 算 出 金 属 导 线 的 电 阻 率 。 L I 4 DU )2( L S LRI U 2 2     D [实验器材]：被测金属导线，直流电源（4V），电流表(0-0.6A)，电压表（0-3V），滑动变阻器（50Ω）， 电键，导线若干，螺旋测微器，米尺等。 实验步骤：1、用刻度尺测出金属丝长度 2、螺旋测微器测出直径，如果是空心还需游标卡尺，算出横截面积。 3、用外接、限流测出金属丝电阻 4、设计实验表格计录数据（难点）注意多次测量求平均值的方法 [注意事项] 1．测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的 两个端点之间的长度，亦即电压表两接入点间的部分待测导线长度，测量时应将导线拉直。 2．本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路必须采用电流表外接法。 3．实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、电键、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连 成主干线路（闭合电路），然后再把电压表并联在待测金属导线的两端。 4．闭合电键 S 之前，一定要使滑动变阻器的滑动片处在有效电阻值最大的位置。 5．在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度 I 的值不宜过大（电流表用 0~0.6A 量程），通电 时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中变化。 实验九：描绘小电珠的伏安特性曲线 器材：电源(4-6v)、直流电压表、直流电流表、滑动变阻器、小灯泡(4v,0.6A 3.8V,0.3A）灯座、单刀 开关，导线若干 注意事项:①因为小电珠（即小灯泡）的电阻较小（10Ω左右）所以应该选用安培表外接法。 ②小灯泡的电阻会随着电压的升高，灯丝温度的升高而增大，且在低电压时温度随电压变化比较明显,因 此在低电压区域内,电压电流应多取几组,所以得出的 U-I 曲线不是直线。 ③灯泡两端的电压应该由零逐渐增大到额定电压(电压变化范围大)。所以滑动变阻器必须选用分压接法。 在上面实物图中应该选用上面右面的那个图， ④开始时滑动触头应该位于最小分压端（电压从零开始变化到额定电压）。由实验数据作出的 I-U 曲线如 图， ⑤说明灯丝的电阻随温度升高而增大，也就说明金属电阻率随温度升高而增大。 （若用 U-I 曲线，则曲线的弯曲方向相反。） ⑥若选用的是标有“3.8V 0.3A”的小灯泡，电流表应选用 0-0.6A 量程；电压表开始时应选用 0-3V 量程， 当电压调到接近 3V 时，再改用 0-15V 量程。 实验十一：测定电源的电动势和内阻，（用电流表和电压表测） [实验目的]：测定电池的电动势和内电阻。 [实验原理]如图所示，改变 R 的阻值，从电压表和电流表中读出几组 I、U 值，利用闭合电路的欧姆定律求出几组 、r 值，最后分别算出它们的平均 值。此外，还可以用作图法来处理数据。即在坐标纸上以 I 为横坐标，U 为纵坐标，用测出的几组 I、 U 值画出 U－I 图象（如图 2）所得直线跟纵轴的交点即为电动势值，图线斜率的绝对值即为内电阻 r 的值。 [实验器材]待测电池，电压表（0－3V），电流表（0－0.6A）,滑动变阻器（10Ω），电键，导线。 [实验步骤]1．电流表用 0.6A 量程，电压表用 3V 量程，按电路图连接好电路。 2．把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。 3．闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组数据（I1、U1），用同样方法测量几组 I、 U 的值。4．打开电键，整理好器材。 5．处理数据，用公式法和作图法两种方法求出电动势和内电阻的值。 [注意事项] 1．为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用使用过一段时间的 1 号干电池。 2．干电池在大电流放电时，电动势 会明显下降，内阻 r 会明显增大，故长时间放电不宜超过 0.3A， 短时间放电不宜超过 0.5A。实验中不要将 I 调得过大，读电表要快，每次读完立即断电。 3．要测出不少于 6 组 I、U 数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，要将测出的 I、U 数据中，第 1 和第 4 为一组，第 2 和第 5 为一组，第 3 和第 6 为一组，分别解出 、r 值再平均。 4．在画 U－I 图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧。个别偏离直线 太远的点可舍去不予考虑。这样，就可使偶然误差得到部分的抵消，从而提高精确度。 5．干电池内阻较小时路端电压 U 的变化也较小，即不会比电动势小很多，这时，在画 U－I 图线时， 纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始（横坐标 I 必须从零开始）。但 这时图线和横轴的交点不再是短路电流。不过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻。 外电路断开时，用电压表测得的电压 U 为电动势 E U=E 6.特别要注意：有时纵坐标的起始点不是 0，求内阻的一般式应该是 I Ur   。 本实验电路中电压表的示数是准确的，电流表的示数比通过电源的实际电流小，所以本实验的系统误差是 由电压表的分流引起的。为了减小这个系统误差， 电阻 R的取值应该小一些，所选用的电压表的内阻应该大一些。 实验十二：练习使用多用电表 [实验器材]：多用电表,标明阻值为几欧,几十欧,几百欧、几 千欧的定值电阻各一个，小螺丝刀。 [实验步骤]1．机械调零，用小螺丝刀旋动定位螺丝使指 针指在左端电流零刻度处，并将红、黑表笔分别接入 “+”、“－”插孔。 2．选挡：选择开关置于欧姆表“×1”挡。 3．短接调零：在表笔短接时调整欧姆挡的调零旋钮使指 针指在右端电阻零刻度处，若“欧姆零点”旋钮右旋到底 也不能调零，应更换表内电池。 4．测量读数:将表笔搭接在待测电阻两端,读出指示的电 阻值并与标定值比较,随即断开表笔。 5．换一个待测电阻，重复以上 2、3、4 过程，选择开关 所置位置由被测电阻值与中值电阻值共同决定，可置于“×1”或“×10”或“×100”或“×1k”挡。 V A V Aa 6．多用电表用完后，将选择开关置于“OFF”挡或交变电压的最高挡，拔出表笔。 [注意事项] 1．多用电表在使用前，应先观察指针是否指在电流表的零刻度，若有偏差，应进行机械调零。 2．测量时手不要接触表笔的金属部分。 3．合理选择量程，使指针尽可能指在中间刻度附近。若指针偏角太大，应改换低挡位；若指针偏角太小， 应改换高挡位。每次换挡后均要重新短接调零，读数时应将指针示数乘以挡位倍率。 4．测量完应拔出表笔，选择开关置 OFF 挡或交流电压最高挡，电表长期不用应取出电池，以防电池漏电。 5.欧姆表刻度盘不同于电压、电流刻度盘，左∞右 0：电阻无限大与电流、电压零刻度重合，电阻零与电 流、电压最大刻度重合；刻度不均匀：左密右疏． 6.欧姆挡是倍率挡：即读出的示数再乘以挡上的倍率．电流、电压挡是量程范围挡． 在不知道待测电阻的估计值时，应先从小倍率开始，熟记“小倍率小角度偏，大倍率大角度偏”(因为欧 姆挡的刻度盘上越靠左读数越大，且测量前指针指在左侧“∞”处)． 7.欧姆表的读数：待测电阻的阻值应为表盘读数乘以倍率．为了减小读数误差，指针应指表盘1 3 到2 3 的部分， 即中央刻度附近. 8.测电阻时必须把电阻与外界断开，换欧姆档必须再掉零； 补充知识：1．伏安法测电阻 伏安法测电阻有 a、b 两种接法，a 叫(安培计)外接法，b 叫（安培计）内接法。 ①估计被测电阻的阻值大小来判断内外接法： 外接法的系统误差是由电压表的分流引起的，测量值总小于真实值，小电阻应采用外接法； 内接法的系统误差是由电流表的分压引起的，测量值总大于真实值，大电阻应采用内接法。 ②如果无法估计被测电阻的阻值大小，可以利用试触法： 如图将电压表的左端接 a 点，将右端第一次接 b 点，第二次接 c 点，观察电流表和电压表的变化， 若电流表读数变化大，说明被测电阻是大电阻，应该用内接法测量； 若电压表读数变化大，说明被测电阻是小电阻，应该用外接法测量。 （这里所说的变化大，是指相对变化，即ΔI/I 和ΔU/U）。 2.滑动变阻器的连接 滑动变阻器在电路中也有 a、b 两种常用的接法：a 叫限流接法，b 叫分压接法。 分压接法：当要求电压从零开始调节，或要求电压调节范围尽量大时应该用分压接法。或者滑动变阻器的 最大阻值远小于待测电阻的阻值 用分压接法时，滑动变阻器应该选用阻值 小的；“以小控大” 限流接法时：滑动变阻器应该选用阻值和 被测电阻接近的。 3.实物图连线技术 无论是分压接法还是限流接法都应该先 把伏安法部分接好； 对限流电路：只需用笔画线当作导线，从电源正极开始，把电源、电键、滑动变阻器、伏安法四部分依次 串联起来（注意电表的正负接线柱和量程，滑动变阻器应调到阻值最大处）。 a R R 对分压电路：应该先把电源、电键和滑动变阻器的全部电阻丝 三部分用导线连接起来，然后在滑动变阻 器电阻丝两端之中任选一个接头，比较该接头和滑动触头两点的电势高低，根据伏安法部分电表正负 接线柱的情况，将伏安法部分接入该两点间。