实验竞赛文档格式.docx
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导电涂层要均匀，纸上导电性才能一致，否则会使测绘出的等势线产生畸变；
⒋圆柱形电极的大小也会给本实验带来误差。
圆柱形电极应选一样大的直径为1cm的磨平铜柱两只。
描绘小电珠的伏安特性曲线
描绘小灯泡的伏安特性曲线，并分析曲线的变化规律。
根据图中所示，读出若干组小灯泡两端的电压U和电流I，然后在坐标纸上以U为纵轴，以I为横轴就画出U-I曲线。
小灯泡、4V～6V学生电源、滑动变阻器、电压表、开关和导线若干。
⒈确定电流表、电压表的量程，采用电流表的外接法，按图中所示的原理电路图连接好实验电路图；
⒉把滑动变阻器的滑动片调至滑动变阻器的A端，电路经检查误后，闭合电键S；
⒊改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U，记入记录表格内，断开电键S；
⒋在坐标纸上建立一个直角坐标系，纵轴表示电流，横轴表示电压，用平滑曲线将各数据点连接起来，便得到伏安特性曲线；
⒌拆去实验线路，整理好实验器材。
⒈因本实验要作出I-U图线，要求测出一组包括零在内的电压、电流值，因此，变阻器要采用分压接法；
⒉本实验中，因被测小灯泡电阻较小，因此实验电路必须采用电流表的外接法；
⒊电键闭合后，调节变阻器滑片的位置，使灯泡的电压逐渐增大，可在电压表读数每增加一个定值（如0.5V）时，读取一次电流值；
调节滑片时应注意使电压表的示数不要超过小灯泡的额定电压；
⒋电键闭合前变阻器滑片移到图中的A端。
⒈测量电路存在系统误差，未考虑电压表的分流，造成测得的I值比真实值偏大；
⒉描绘U-I线时作图不准确造成的偶然误差。
测定金属丝的电阻率（含伏安法测电阻）
学会使用各种常用电学仪器以及正确读数；
学会使用螺旋测微器驻正确读数；
学会用伏安法测量电阻的阻值，测定出金属的电阻率。
欧姆定律和电阻定律，用毫米刻度尺测一段金属丝导线的长度L，用螺旋测微器测导线的直径d，用伏安法测导线的电阻R，由
，得
。
被测金属丝、米尺、螺旋测微器、电压表、直流电源、电键、滑动变阻器和导线若干。
⒈用螺旋测微器在导线的三个不同位置上各测一次，取直径D的平均值；
⒉将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度L（即有效长度），反复测量三次，求出平均值L；
⒊依照图中所示的电路图用导线把器材连好，并把滑动变阻器的阻值调至最大；
⒋电路经检查无误后，闭合电键S，改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记入记录表格内，断开电键S，求出电阻R的平均值；
⒌将测得R、L、d的值，代入电阻率计算公式
中，计算出金属丝的电阻率。
⒍拆去实验线路，整理好实验器材。
⒈本实验中被测金属导线的电阻值较小，为了减少实验的系统误差，必须采用电流表外接法；
⒉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、待测金属丝、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丝的两端；
⒊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，变即电压表两并入点间的部分待测导线长度，测量时应将导线拉直；
⒋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；
⒌在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流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过高，造成其电阻率在实验过程中增大；
⒍求R的平均值可用两种方法：
第一种是用算出各次的测量值，再取平均值，第二种是用图象U-I（图线）的斜率来求出。
若采用图象法，在描点时，要尽量使点间的距离拉大一些，连线时要让各点均匀分布在直线两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑；
⒎连接实物图时，所连的导线不要交叉，且接到接线柱上；
⒏电流表与电压表的读数，注意有效数字的位数。
误差来源：
⒈直径测量；
⒉长度测量；
⒊测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响；
⒋通电电流大小，时间长短，致使电阻丝发热，电阻率随之变化。
由于本实验采用电流表外接法，所以
，由
，所以
测定电源的电动势和内阻
测定电池的电动势和内电阻。
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，利用闭合电路欧姆定律求出几组E、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。
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。
电压表、电流表、滑动变阻器、电池、电键和导线。
⒈电流表用0.6A量程，电压表用3V量程，按图连接好电路；
⒉把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大；
⒊闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组数据（I、U），用同样方法测量几组I、U组；
⒋打开电键，整理好器材；
⒌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。
⒈为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些（选用已使用过一段时间的干电池）；
⒉电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势E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，短时间不放电不宜超过0.5A，因此，实验中不要将I调得过大，读电表要快，每次读完后应立即断电；
⒊测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些，用方程组求解进，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E、r值再求平均；
⒋画出U-I图，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抵消，从而提高精确度；
⒌干电池内阻较小时，U的变化较小，此时，坐标图中数据点将呈现如图所示的状况，即下部大面积空间得不到利用，为此，可使坐标不从零开始。
如图所示，把坐标的比例放大，可使结果的误差减小些。
此时图线与横轴交点不表示短路电流。
另处，计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点，用
计算出电流的内阻r。
互成角度的两个共点力的合成
验证互成匠两个共点力合成的平行四边形定则。
结点受三个共点力作用处于平衡状态，则F1、F2之合力必与橡皮条拉力平衡，改用一个拉力F/使结点仍到O，则F/必与F1、F2的合力等效，以F1、F2为邻边作平行四边形求出合力F，比较F/与F的大小和方向，以验证互成角度两个力合成时的平行四边形定则。
方木板、白纸、弹簧秤（两只）、三角板、刻度尺、图钉（几个）、细芯铅笔、橡皮条、细绳套（两个）。
弹簧秤测力原理是根据胡克定律。
其适用范围是在弹性限度内，刻度是0～5N，分度值0.1N。
因拉杆和钩的质量较大，且零点是竖直情况下校准的，因此水平使用时要重新调零点，弹簧的伸长方向要和所测拉力方向一致，弹簧、指针、拉杆都不要与刻度板和刻度板末端的限位卡发生摩擦。
⒈用图钉把白纸钉在放于水平桌面的方木板上；
⒉用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套；
⒊用两只弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，将结点接到某一位置，如图，记录两弹簧秤的读数，用铅笔描下O点的位置及此时两条细绳套的方向；
⒋用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧秤的读数F1、F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺和三角板作平行四边形，过O点画出平行四边形的对角线，即为合力F的图示；
⒌只用一只弹簧秤钩住细绳套，把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧读数F/和细绳的方向，用刻度尺从O点按4中选定的标度沿记录的方向作出这只弹簧秤的拉力F/的图示；
⒍比较力F/与用平行四边形定则求出的合力F的大小和方向，得出结论；
⒎改变两个力的大小和夹角，重复实验两次。
⒈同一实验中的两只弹簧秤的选取方法是：
将两只弹簧秤钩好后对拉，若两只弹簧秤在拉的过程中，读数相同，则可选，若不同，应另换，直至相同为止，使用时弹簧秤与板面平行；
⒉在满足合力不超过弹簧秤量程及橡皮条形变不超过弹性限度的条件下，应使拉力尽量大上些，以减小误差；
⒊画力的图示时，应该选定恰当的标度，尽量使图画得大一些，但也不要太大面画出纸外，要严格按力的图示要求和几何作图法作出合力；
⒋在同一次实验中，橡皮条拉长的结点O位置一定要相同；
⒌由作图法得到的F和F/实际测量得到的不可能完全符合，但在误差允许范围内可认为F和F/符合即可。
本实验误差的主要来源除弹簧秤本身的误差外，还出现读数误差，作图误差，因此读数时眼睛一定要正视，要按有效数字正确读数和记录，两力的对边一定要平行。
两个分力F1、F2间夹角θ越大，用平行四边形作图得出的合力F的误差△F也越大，所以实验中不要把θ取得太大。
虽然如此，实验必有误差，我们要尽量规范操作减小误差。
千万不要硬凑数据而使实验十全十美毫无误差，本实验允许的误差范围是：
力的大小
，F/与F的夹角
，对于
和
，
的情况都要分析原因。
测定匀变速直线运动的加速度
⒈掌握判断物体是否作匀变速运动的方法；
⒉测定匀变速直线运动的加速度。
⒈由纸带判断物体做匀变速运动的方法：
如图所示，0、1、2……为时间间隔相等的各计数点，S1、S2、S3……为相邻两计数点间的距离，若
，即若两连续相等的时间间隔里的位移之差为恒量，则与纸带相连的物体的运动为匀变速运动；
⒉由纸带求物体运动加速度的方法：
⑴用“逐差法”求加速度：
即根据
（T为相邻两计数点间的时间间隔）求出
、
，再算出的平均值为物体运动的加速度；
⑵用V-t图象法：
即先根据
求出打第n点时纸带的即速度，后作出V-t图象，图线的斜率即为物体运动的加速度。
打点计时器、纸带、复写纸片、低压交流电源、小车、细绳、一端附有滑轮的长木板、刻度尺、钩码、导线；
⒈把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路。
如图所示；
⒉把细绳的一端固定在小车上，跨过滑轮后在另一端挂上适量的钩码，让纸带穿过打点计时器的限位孔后一端固定在小车上，用手按住小车；
⒊先接通电源，后放开小车，让小车运动，这样打点计时器就在纸带上打下一系列点，取下纸带，更换新纸带，重复3次；
⒋选打点清晰的纸带进行研究，舍去开头比较密集的点确定好记数始点，每隔4个计时点取一个计数点，使时间间隔为T=0.1S；
⒌用毫米刻度尺量出各计数点之间的距离S1、S2、S3……Sn。
用逐差法计算加速度的值，最后求其平均值。
也可以计算出各计数点对应的瞬时速度，作出V-t图象，求得直线的斜率即为物体运动的加速度。
⒈细绳尽可能与木板平行，以确保细绳对小车的拉力不变；
⒉小车的加速度应适当大一些，以能在纸带长约50cm的范围内清楚地取7～8个记数点为宜；
⒊要防止钩码落地后小车跟定滑轮相接，纸带打完后及时断开电源；
⒋应区别计时器打出的点与人为选取的记数点（一般把计时器打出的5个点作为1个记数点）。
选取的记数点不少于6个；
⒌不要分段测量各段位移，应尽可能地一次测量完毕（可先统一量出到记数起点0之间的距离）。
读数时估读到毫米以下一位。
验证碰撞中的动量守恒
质量为m1和m2的两个小球发生正碰，若m1碰前运动，m2静止,根据动量守恒定律应有：
因小球从斜槽上滚下后做平抛运动，由平抛运动知识可知，只要小球下落的高度相同，在落地前运动的时间就相同，则小球的水平速度若用飞行时间作时间单位，在数值上就等于小球飞出的水平距离。
所以只要测出小球的质量及两球碰撞前飞出的水平距离，代入公式就可验证动量守恒定律。
斜槽、大小相等质量不同的小钢球两个、重垂线一条、白纸、复写纸、天平一台、刻度尺、圆规、三角板。
⒈先用天平测出小球质量m1、m2；
⒉按图中那样安装好实验装置，将斜槽固定在桌边，使槽的末端点切线水平，把被碰小球放在斜槽前边的小支柱上，调节实验装置使两小球碰时处于同一水平高度。
且碰撞瞬间，入射球与被碰球的球心连线与轨道末端的切线平行，以确保正碰后的速度方向水平；
⒊在地面上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸；
⒋在白纸上记下重垂线所指的位置O，它表示入射球m1碰前的位置，如图；
⒌先不放被碰小球，让入射球从斜槽上同一高度处滚下，重复10次，用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面。
圆心就是入射球不碰时的落地点P；
⒍把被碰小球放在小支柱上，让入射小球从同一高度滚下，使它们发生正碰，10重复次，仿步骤5求出入射小球落点的平均位置M和被碰小球落点的平均位置N；
⒎过O、N在纸上作一直线，取
，O/就是被碰小球碰撞时的球心投影位置（用刻度尺和三角板测小球直径2r）；
⒏用刻度尺量出线段的长度
，把两小球的质量和相应的速度数值代入
看是否成立；
⒐整理实验器材放回原处。
⒈斜槽未端的切线必须水平，调整方法是让碰撞的小球放在斜槽末端水平部分的任一位置都能静止；
⒉使小支柱的与槽口的距离等于小球直径；
⒊认真调节小支柱的高度，既使两小球碰撞时球心在同一高度上，又使球心连线与斜槽末轨的切线相平行；
⒋入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放；
⒌入射小球每次都应大于被碰球的质量；
⒍实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸位置要始终保持不变。
实验所研究的过程是两个不同质量的金属球发生水平正碰，因此“水平”和“正碰”是损伤中应尽量予以满足的前提条件。
实验中两球球心高度不在同一水平面上，给实验带来误差。
每次静止释放入射小球的释放点越高，两球相碰时内力越大，动量守恒的误差越小。
应进行多次碰撞，落点取平均位置来确定，以减小偶然误差。
验证机械能守恒定律
只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能可以互相转化，但总的机械能守恒，利用打点计时器在纸带上记录下物体自由下落的高度h及计算出瞬时速度V,从而验证物体在自由下落过程中，重力势能的减少量
与物体动能的增加量
相等。
测定某点瞬时速度的方法是：
物体作匀变速直线运动，在某时间的平均速度等于中间时刻的瞬时速度。
铁架台（带铁夹）；
电磁打点计时器；
纸带；
复写纸片；
导线；
刻度尺；
低压交流电源；
重锤（带纸带夹子）。
⒈按图甲装置竖直架稳打点计时器，并用导线将打点计时器接在4～6V交流电源上；
⒉将纸带用小夹子固定在重物上后穿过打点计时器，用手提着纸带，使重物静止在靠近打点计时器的地方；
⒊接通电源，松开纸带，让重物自由下落，计时器就在纸带上打下一系列的点；
⒋换几条纸带，重做上面的实验；
⒌在取下的纸带中挑选第一、第二两点间距离接近2mm且点迹清楚的纸带进行测量。
先记下第一点O的位置，再任意取五个点1、2、3、4、5，用刻度尺测量出距O点的相应距离如图乙示；
⒍用公式
计算出各点对应的瞬时速度V1、V2、V3、V4、V5。
⒎计算各点对应的势能减小量
和动能增加量
进行比较。
⒈实验中打点计时器的安装，两纸带限位孔必须在同一竖直线上，以减少摩擦阻力；
⒉实验时必须先接通电源，让打点计时器工作下沉后才能松开纸带让重锤下落；
⒊纸带上端最好不要悬空提着，而要用手按在墙上，这样可保证下落的初为零，并且纸带上打出的第一个点是清晰的一个小点；
⒋测量下落高度时，都必须从起始点算起，不能搞错。
为了减小测量h值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点远些，纸带也不宜过长，有效长度可在60cm～80cm以内；
⒌因不需要知道动能的具体数值，因此不需要测出重物的质量m；
⒍铁架台上固定打点计时器的夹子不可伸出太长，以防铁架台翻倒。
⒈实际上重物和纸带下落过程中要克服阻力（主要是打点计时器的阻力）做功，故动能的增加量必定稍小于势能的减少量，这是属于系统误差，减少空气阻力影响产生的方法是：
使纸带下挂的重物重力大些，且体积要小；
⒉打点计时器产生的误差：
⑴由于交流电周期的变化，引起打点时间间隔变化而产生误差；
⑵计数点选择不好；
振动片振动不均匀；
纸带放置方法不正确引起摩擦，造成实验误差；
⑶打点时的阻力对纸带的运动性质有影响。
这也属于系统误差。
⒊由于测长度带来的误差属偶然误差，减少办法一是测距离时都应从0点量起，二是多测几次取平均值。
研究平抛物体的运动
⒈描出平抛物体的运动轨迹；
⒉求出平抛物体的初速度。
平抛运动可以看做是两个分运动的合成：
一是水平方向的匀速直线运动，其速度等于平抛物体运动的初速度；
另一个是竖直方向的自由落体运动。
利用有卡片确定做平抛运动的小球运动时的若干不同位置，然后描出运动轨迹。
测出曲线上任一点的坐标x和y，利用公式
就可求出小球的水平分速度，即平抛物体的初速度。
斜槽（附金属小球）、木板及竖直固定支架、白纸、图钉、刻度尺、三角板、重锤、有孔卡片。
⒈描绘平抛物体运动的轨迹；
⑴把卸下小支柱的斜槽放在桌子上，让其末端伸出桌外，调节末端使其切线水平后固定；
⑵在带有支架的木板上，用图钉钉好白纸，并让竖放木板左上方靠近槽口，使小球滚下飞出后的轨道平面跟板面平行，如图所示。
⑶把小球飞离斜槽末端时的球心位置投影到白纸上，描出点O，过O用重垂线描出竖直方向；
⑷让小球每次都从斜槽上同一适当位置滚下，将铅笔靠在纸面上并沿纸面移动，飞行的小球顺利地碰上铅笔，便又确定出一个位置；
⑸把白纸从木板上取下来，用三角板过O作与竖直方向垂直的x轴，将一系列所描的点用平滑的曲线连接起来，这就是小球平抛运动的轨道。
⒉求小球平抛的初速度
⑴以O为原点，画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴；
⑵从曲线上选取A、B、C、D、E、F六个不同点，测它们的坐标值；
⑶根据坐标，代入公式
求出小球平抛运动的初速度，并计算其平均值。
⒈实验中必须保证通过斜槽末端点的切线水平，方木板必须处在竖直面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行，并使小球的运动靠近木板但不接触；
⒉小球必须每次从斜槽末端上同一位置滚下，为此在斜槽上固定一个档板，每次都从档板处无初速度释放小球；
⒊坐标原点（小球做平抛运动的起点）不是槽口的端点，应是小球在槽口时，球心在木板上的水平投影点；
⒋要在斜槽上适当的高度释放小球，使它水平抛出后其轨迹由木板左上角到达右下角，这样可以减小测量误差；
⒌要在平抛轨迹上选取距O点远些的点来计算球的初速度，这样可使结果的误差较小。
⒈小球受空气阻力；
⒉斜槽末端切线不水平；
⒊小球每次自由滚下的位置不同。
因此，实验中要选密度大的小金属球，斜槽末端切线一定要调水平，小球每次从斜面上较高的同一点由静止释放，以减小偶然误
设计型实验的设计原则和思路
实验是“物理学”的基础，也是“学物理”。
实验大致分为三大类型：
一是研究型实验；
二是验证型的实验；
三是测量型实验。
这三类实验虽然涉及面很广，但研究的方法具有相似性。
近年来高考实验命题正悄然地发生着变化，即由上述三类实验基础上，已向设计（探索）型实验转变。
所谓设计型实验是指在掌握基本实验原理的基础上，应用基本的测量仪器自行设计实验的方案，完成实验的操作，经分析和推理出实验结论。
这类实验涉及到对实验原理的再认识和深加工，它综合考查学生运用知识的能力和创新能力。
一、设计型实验的设计原则和思路
⒈设计原则
⑴科学性：
实验方案所依据的原理应当符合物理滨基本原理；
⑵安全性：
实验方案的实施要安全可靠，不会对仪器及人身造成危害；
⑶方便性：
实验应当便于操作、读数及进行数据处理；
⑷准确性：
要求能尽是减少实验误差，提高测量精度。
⒉设计思路
设计性实验的关键是设计和选择实验原理。
它是进行实验设计的依据和起点，它决定了应当测量哪些物理量，如何安排实验步骤等各个环节，只有在真正集会实验原理的基础上，才可能进而理清实验思路、掌握实验方法，确保实验过程中每一环节都能正确、有序地进行。
实验要求 设计 可能方案 选择 可行方案
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