最新高中全册物理实验总结二.docx

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最新高中全册物理实验总结二

⑵、用（b）图把改装压表和标准电压表进行校对。

校对要每0.5V校对一次，所以电压要从零开始逐渐增大，因此必须选用分压电路。

百分误差的计算：

如果当改装电压表示数为U时，标准电压表示数为U/，则这时的百分误差为|U-U/|/U/。

如果校对时发现改装电压表的示数总是偏大，则应该适当增大R1的阻值（使表头的分压减小一些），然后再次重新进行校对。

12.测定金属的电阻率

被测电阻丝的电阻较小，所以选用电流表外接法；本实验不要求电压调节范围，可选用限流电路。

因此选用上面左图的电路。

开始时滑动变阻器的滑动触头应该在右端。

本实验通过的电流不宜太大，通电时间不能太长，以免电阻丝发热后电阻率发生明显变化。

13用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻

根据闭合电路欧姆定律：

E=U+Ir，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。

为了减小偶然误差，要多做几次实验，多取几组数据，然后利用U-I图象处理实验数据：

将点描好后，用直尺画一条直线，使尽量多的点在这条直线上，而且在直线两侧的点数大致相等。

这条直线代表的U-I关系的误差是很小的。

它在U轴上的截距就是电动势E（对应的I=0），它的斜率的绝对值就是内阻r。

（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r=|ΔU/ΔI|）。

为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些。

（选用使用过一段时间的1号电池）

14.用多用电表探索黑箱内的电学元件

设定黑箱上有三个接点，两个接点间最多只能接一个元件；黑箱内所接的元件不超过两个。

测量步骤和判定：

⑴用直流电压挡测量，A、B、C三点间均无电压；说明箱内无电源。

⑵用欧姆挡测量，A、C间正、反接阻值不变，说明A、C间有一个电阻。

⑶用欧姆挡测量，黑表笔接A红表笔接B时测得的阻值较小，反接时测得的阻值较大，说明箱内有一个二极管，可能在AB间，也可能在BC间，如右图中两种可能。

⑷用欧姆挡测量，黑表笔接C红表笔接B测得阻值比黑表笔A红表笔接B时测得的阻值大，说明二极管在AB间。

所以黑箱内的两个元件的接法肯定是右图中的上图。

四、重要的演示实验

1.用油膜法估测分子的大小

实验前应预先计算出每滴油酸溶液中纯油酸的实际体积：

先了解配好的油酸溶液的浓度，再用量筒和滴管测出每滴溶液的体积，由此算出每滴溶液中纯油酸的体积V。

油膜面积的测量：

油膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，将油膜的形状用彩笔画在玻璃板上；将玻璃板放在坐标纸上，以1cm边长的正方形为单位，用四舍五入的方法数出油膜面积的数值S（以cm2为单位）。

由d=V/S算出油膜的厚度，即分子直径的大小。

2加速度和力的关系加速度和质量的关系

两个相同的小车并排放在光滑水平桌面上，小车前端系上细线，线的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里分别放有不同质量的砝码。

小车所受的水平拉力F的大小可以认为等于砝码（包括砝码盘）的重力大小。

小车后端也系有细线，用一只夹子夹住两根细线，控制两辆小车同时开始运动和结束运动。

由于两个小车初速度都是零，运动时间又相同，s=

at2∝a，只要测出两小车位移s之比就等于它们的加速度a之比。

实验结果是：

当小车质量相同时，a∝F，当拉力F相等时，a∝1/m。

实验中用砝码（包括砝码盘）的重力G的大小作为小车所受拉力F的大小，这样做会引起什么样的系统误差？

怎样减小这个系统误差？

3.卡文迪许实验

左下图是卡文迪许扭秤实验的示意图。

其中固定在T形架上的小平面镜起着非常大的作用。

利用光的反射定律可以把T形架的微小转动放大到能够精确测量的程度。

设小平面镜到刻度尺的距离为L，T形架两端固定的两个小球中心相距为l，设放置两个大球m/后，刻度尺上的反射光点向左移动了Δx，那么在万有引力作用下，小球向大球移动了多少？

4.描绘单摆的振动图象

对同一个单摆，如果两次拉出木板得到的图形分别如a、b所示，说明两次拉木板的速度之比为3∶2。

对摆长不同的单摆，如果两次拉木板速度相同，说明摆的周期之比为3∶2，摆长之比为9∶4。

5.波的叠加

在一根水平长绳的两端分别向上抖动一下，就分别右两个凸起状态1和2在绳上相向传播。

它们在相遇后，彼此穿过，都保持各自的运动状态继续传播，彼此都没有受到影响。

观察一下：

在它们相遇过程中，绳上质点的最大位移出现在什么位置？

每个点都有可能达到这个位移吗？

在同一根绳子上，各种频率的波传播速度都是相同的。

6.扩散现象

装有无色空气的广口瓶倒扣在装有红棕色二氧化氮气体的广口瓶上，中间用玻璃板隔开。

抽去玻璃板，过一段时间可以发现，两种气体混合在一起，上下两瓶气体的颜色变得均匀一致。

扩散现象也证明分子在做永不停息的无规则运动。

从热力学第一定律分析一下：

设环境温度不变。

在扩散过程中，瓶中气体将吸热还是放热？

这个实验也证明扩散现象有方向性。

7.绝热过程，做功改变物体内能

用打气筒向容器中打气到一定压强，稳定后读出灵敏温度计的读数。

打开卡子，气体迅速冲开胶塞，温度将会明显降低。

（ΔU=Q+W，作用时间极短，来不及热交换，是绝热过程，因此Q=0，而W为负，所以ΔU必然为负，即气体内能减小，温度降低）。

迅速向下压活塞，玻璃气缸内的硝化棉会燃烧起来（ΔU=Q+W，也是绝热过程，Q=0，W为正，所以ΔU为正，气体内能增大，温度升高，达到硝化棉的燃点，因此被点燃）。

这就是柴油机的工作原理。

8.平行板电容器的电容

静电计是测量电势差的仪器。

指针偏转角度越大，金属外壳和上方金属小球间的电势差越大。

在本实验中，静电计指针和A板等电势，静电计金属壳和B板等电势，因此指针偏转角越大表示A、B两极板间的电压越高。

本实验中，极板带电量不变。

三个图依次表示：

正对面积减小时电压增大；板间距离增大时电压增大；插入电介质时电压减小。

由

知，这三种情况下电容分别减小、减小、增大。

因此可以确定C和S、d、ε的关系是

。

思考：

如何测量电容器两极板间的电压？

9.磁电式电表原理

圆柱形铁芯的作用是在磁铁两极和铁芯间生成均匀地辐向分布的磁场。

不管线圈转到什么角度，线圈平面都跟磁感线平行，线圈受到的安培力矩的大小只跟电流大小成正比。

线圈绕在铝框上，线圈的两端分别和两个螺旋弹簧相接，被测电流由这两个弹簧流入线圈。

铝框可以起到电磁阻尼的作用。

指针偏转方向与电流方向有关。

因此根据指针偏转方向，可以知道被测电流方向。

10.研究电磁感应现象

首先要查明电流表指针偏转方向和电流方向的关系（方法与画电场中平面上等势线实验相同）。

电键闭合和断开时、电键闭合后滑动变阻器的滑动触头移动过程中、电键闭合后线圈A在B中插入、拔出时，都会发现电流表指针发生偏转，说明有电流产生。

而电键保持闭合、滑动触头不动、线圈A在B中不动时，电流表指针都不动，说明无电流产生。

结论：

闭合电路中有感应电流产生的充要条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化。

11.单缝衍射

从图中看出：

当狭缝宽度在0.5mm以上时，缝越窄亮斑也越窄；当狭缝宽度在0.5mm一下时，缝越窄中央亮条越宽，整个亮斑范围越宽，亮纹间距越大。

12.小孔衍射和泊松亮斑

小孔衍射和泊松亮斑的中心都是亮斑。

区别是：

泊松亮斑中心亮斑周围的暗斑较宽。

13.伦琴射线管

电子被高压加速后高速射向对阴极，从对阴极上激发出X射线。

在K、A间是阴极射线即高速电子流，从A射出的是频率极高的电磁波，即X射线。

X射线粒子的最高可能的频率可由Ue=hν计算。

14.α粒子散射实验

全部装置放在真空中。

荧光屏可以沿着图中虚线转动，用来统计向不同方向散射的粒子的数目。

观察结果是，绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，但是有少数α粒子发生了较大的偏转。

15.光电效应实验

把一块擦得很亮的锌板连接在灵每验电器上，用弧光灯照锌板，验电器的指针就张开一个角度，表明锌板带了电.进一步检查知道锌板带（）电。

这表明在弧光灯的照射下，锌板中有一部分（）从表面飞了出去锌板中少了（），于是带（）电。

五、设计实验举例

例1．略测定玩具手枪子弹射出时的初速度。

除玩具手枪外，所给的测量仪器为：

⑴只有秒表；⑵只有米尺。

解：

⑴若只有秒表，可如图（a），将玩具手枪从地面竖直向上发射子弹，用秒表记下从发射到子弹落会地面所用的时间t，则子弹上升的时间为t/2，故子弹初速度v0=gt/2。

⑵若只有米尺，可如图（b），将玩具手枪子弹从某一高度处水平射出，用米尺测量射出时离地面的高度h和水平射程s，则子弹初速度

。

例2．利用如图所示的一只电压表、一个电阻箱和一个电键，测量一个电池组的电动势和内电阻。

画出实验电路图，并用笔画线作导线将所给器材连接成实验电路。

用记录的实验数据写出电动势和内电阻的表达式。

解：

与学生实验相比，用电阻箱代替了电流表。

由于电压可测，由电压、电阻就可以算出电流。

电路图如右。

实验方法有两种：

⑴改变电阻箱阻值，读出两组外电阻和对应的路端电压值R1、U1、R2、U2，根据闭合电路欧姆定律列出两种情况下的方程，

。

解这个方程组可得E和r：

。

⑵改变电阻箱阻值，读出电压表对应的示数，多测几组数据，利用U-I图象求电动势和内电阻。

这样偶然误差会更小一些。

该实验的系统误差是由于电压表的分流引起的。

所以选取电阻箱阻值时不宜太大，电压表则应该选用内阻较大的。

如果只给出电阻箱和电流表，同样可以测量电源的电动势和内电阻。

例3．某同学在研究弹簧振子的周期和振子质量的关系时，利用同一根弹簧，记录了不同振子质量对应的周期值如下表：

m（g）

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

T（s）

0.40

0.57

0.69

0.80

0.89

0.98

他在T-m坐标系中根据此表描点后发现T、m间不是正比关系，而好象是T2∝m关系，请你进一步验证这一猜想是否正确？

解：

可以根据表中的T值计算出相应的T2值填入表中，画出对应的

T2-m图象。

如果所描出的点很接近在一条过原点的直线上，就可以确认T2∝m关系成立。

在给出的表中增加一行对应的T２（s2）值：

m（g）

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

T（s）

0.40

0.57

0.69

0.80

0.89

0.98

T２（s2）

0.16

0.32

0.48

0.64

0.79

0.96

　　如图作出T2-m图象：

得到的6个点可以认为在同一条直线上，因此可以确定T2∝m关系成立。

例4．某同学利用一架固定好的自动相机，用同一张底片多次曝光的方法，拍下了一辆小轿车启动后不久做匀加速直线运动的照片。

相邻两次曝光的时间间隔为2.0s。

已知小轿车的车长为4.5m．他用刻度尺测量照片上的长度关系，结果如图所示。

请你估算这辆小轿车的加速度a和小轿车在照片中第2个像所对应的时刻的即时速度大小v。

解：

从照片上可得，刻度尺的1厘米相当于实际长度3m。

量出前后两段位移分别为4.00cm和6.70cm，对应的实际位移分别为12m和20.1m，由ΔS=aT2可得a=2.0m/s2，再根据这4秒内的平均速度等于中间时刻的即时速度，可得照片中第2个像对应的速度v=8.0m/s。

例5．如图所示，是用高电阻放电法测电容的实验电路图。

其原理是测出电容器在充电电压为U时所带的电荷量Q，从而求出其电容C。

该实验的操作步骤如下：

⑴按电路图接好实验电路；

⑵接通电键S，调节电阻箱R的阻值，使微安表的指针接近满刻度．记下这时的电压表读数U0=6.2V和微安表读数I0=490μA；

⑶断开电键S并同时开始计时，每隔5s或10s读一次微安表的读数i，将读数记录在预先设计的表格中；

⑷根据表格中的12组数据，以t为横坐标，i为纵坐标，在坐标纸上描点（右图中用“×”表示）。

根据以上实验结果和图象，可以估算出当电容器两端电压为U0时该电容器所带的电荷量Q0约为_________C，从而算出该电容器的电容约为________F。

解：

按照图中的点，用光滑曲线把它们依次连接起来，得到i-t图线，图线和横轴所围的面积就是放电量，即原来电容器的带电量。

每小格相当于2.5×10-4C，用四舍五入法数得小方格有32个，所以Q0=8×10-3C。

再由C=Q0/U0，得C=1.3×10-3F。

例6．某同学在做探究弹力和弹簧伸长的关系的实验中，设计了如图所示的实验装置。

所用的钩码每只的质量都是30g，他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度，将数据填在了下面的表中。

（弹力始终未超过弹性限度，取g=9.8m/s2）

砝码质量（g）

0

30

60

90

120

150

弹簧总长（cm）

6.00

7.15

8.34

9.48

10.64

11.79

弹力大小（N）

⑴试根据这些实验数据在右图给定的坐标纸上作出弹簧所受弹力大小F跟弹簧总长L之间的函数关系图线，说明图线跟坐标轴交点的物理意义。

⑵上一问所得图线的物理意义?

该弹簧的劲度k是多大?

解：

⑴根据实验数据在坐标纸上描出的点，基本上在同一条直线上。

可以判定F和L间是一次函数关系。

画一条直线，使尽可能多的点落在这条直线上，不在直线上的点均匀地分布在直线两侧。

该图线跟横轴交点的横坐标表示弹簧的原长。

⑵图线的物理意义是表明弹簧的弹力大小和弹簧伸长量大小成正比。

由

可得k=25N/m。

例7．在上海市青少年校外活动营地“东方绿舟”内有一个绿色能源区，同学们可以在这里做太阳能和风能的研究性实验。

某同学为了测定夏季中午单位面积上、单位时间内获得的太阳能，制作了一个太阳能集热装置、实验器材有：

（a）内壁涂黑的泡沫塑料箱一个，底面积为1m2；（b）给你盛水塑料袋一个；（c）温度计一个；（d）玻璃板一块（约1m2）。

如右图所示。

有一块斜坡草地，太阳光垂直照射到草地表面，请将上述实验器材按实验设计要求画在右图中。

已知水的比热容c，被水吸收的热量Q与水的质量m、水温升高量△t间的关系是Q＝cm△t，则为了测定中午单位面积上、单位时间内获得的太阳能，除了需要测量m、△t外，还应测量的物理量是。

本实验会有一定误差，试写出一条产生误差的主要原因：

。

解：

装置图如右。

还应该测量的物理量是温度t。

产生误差的主要原因是太阳能没有全部被水吸收。

六、实验练习题

1．按照有效数字规则读出以下各游标尺的测量值.

⑴⑵

读数为_____________cm.读数为_____________mm.

⑶⑷

读数为____________m.读数为_____________cm.

⑸

读数为_____________cm.

2．按照有效数字规则读出下列电表的测量值.

⑴⑵

接0~3V量程时读数为________V.接0~3A量程时读数为_______A.

接0~15V量程时读数为_______V.接0~0.6A量程时读数为______A.

3．多用电表表头的示意图如右。

⑴当指针位置如图中灰三角箭头所示,则测量的是______,测量结果为___________.

⑵当指针位置如图中白三角箭头所示,则测量的是______,测量结果为___________.

⑶当指针位置如图中黑三角箭头所示,则测量的是______,测量结果为___________.

白

灰

⑷当指针位置如图中黑三角箭头所示,正确操作后发现指针的偏转角很小,那么接下来的操作步骤应该依次为:

①_________________,②_________________,③__________________.

黑

测量结束后应将选择开关拨到__________或者____________.

⑸无论用多用电表进行何种（直流）测量，电流都应该从______表笔经______插孔流入电表。

4．用螺旋测微器测量长度时,可以精确到______m,读数应该读到______mm.读出下列四种情况下的测量结果。

⑴　　　　　　⑵　　　　　　　⑶　　　　　　　　　　　　　⑷

⑴_________mm。

⑵_________cm。

⑶____________m。

⑷_________×10-3m。

5．如图是一个游标卡尺。

的

电

⑴图中a、b、c分别叫做________、_________、____________.

⑵如图有一个小型气缸,欲测量其所用材料的体积V,需要测量①高度H,②深度h,③外径D,④内径d,应该分别用游标卡尺的哪一部分?

（用字母表示）___,___,___.

⑶在测量外径时，游标卡尺的尺面应该跟气缸底面垂直还是平行?

________.为减小偶然误差,要求测量4四次,那么每测量一次后应将气缸绕中心轴转动______度.

⑷用测量结果表示V的表达式为:

_____________.

6．右图是千分尺的示意图.⑴图中所标的各部分依次叫做:

①__________,②___________,③__________.

④___________,⑤_________,⑥__________.

⑵在测量时,当②快要接触被测物体时,要停止使

用_____,改用_______,目的是既可以__________,又能_________________.

⑶千分尺中的精密螺纹的螺距为________mm,其

可动刻度部分分为50等分,每一小格表示______mm.

7．实验室用水银气压计测量大气压时刻度尺和游标的位置如右图所示.由此可以读出当时的大气压为_________mmHg=________________Pa.

8．某同学用天平称量一只小铁球的质量。

他将被测物体放在天平左盘内，在右盘内放有16g砝码，将游码移到如图位置时天平恰好平衡。

则被测物体的质量为__________g。

请在图中画出在调节天平横梁水平时游码应该处在的位置。