（高中物理）實驗操作實驗

1、實驗操作實驗實驗一：驗證機械能守恒定律【實驗目的】驗證機械能守恒定律【實驗原理】在只有重力作用的自由落體運動中，物體的重力勢能和動能可以互相轉化，但總機械能守恒。方法1：假設某一時刻物體下落的瞬時速度為v，下落高度為h，那么應有：，借助打點計時器，測出重物某時刻的下落高度h和該時刻的瞬時速度v，即可驗證機械能是否守恒 ，實驗裝置如圖：方法2：任意找兩點a、b，分別測出兩點的速度大小va、vb以及兩點之間的距離d。假設物體的機械能守恒，應有。測定第n點的瞬時速度的方法是：測出第n點的相鄰前、后兩段相等時間t內下落的距離sn和sn+1，由公式，或由算出?！緦嶒炂鞑摹胯F架臺帶鐵夾；打點計時器；重錘帶

2、紙帶夾子；紙帶數(shù)條；復寫紙片；導線；毫米刻度尺。除了上述器材外，還必須有電源。【實驗步驟】1、按圖把打點計時器安裝在鐵架臺上，用導線把打點計時器與學生電源連接好。2、把紙帶的一端在重錘上用夾子固定好，另一端穿過計時器限位孔，用手豎直提起紙帶使重錘?？吭诖螯c計時器附近。3、接通電源，松開紙帶，讓重錘自由下落。4、重復幾次，得到35條打好點的紙帶。5、在打好點的紙帶中挑選點跡清晰的一條紙帶，在起始點標上0，以后各依次標1，2，3，用刻度尺測出對應下落高度h1、h2、h3、。6、應用公式計算各點對應的瞬時速度v1、v2、v3、。7、計算各點對應的勢能減少量mgh和動能的增加量，進行比較?！颈揪眄氈?/p>

3、1、打點計時器安裝時，必須使兩紙帶限拉孔在同一豎直線上，以減小摩擦阻力。2、實驗時，需保持提紙帶的手不動，待接通電源、讓打點計時器工作正常后才松開紙帶讓重錘下落，以保證第一個點是一個清晰的小點。3、選用紙帶時應盡量挑點跡清晰的紙帶。4、測量下落高度時，都必須從起始點算起，不能搞錯，為了減小測量h時的相對誤差，選取的各個計數(shù)點要離起始點遠一些，紙帶也不宜過長，有效長度可在60cm80cm以內。5、因不需要知道動能和勢能的具體數(shù)值，所以不需要測量重物的質量。【實驗數(shù)據(jù)記錄和處理】【問題與討論】1比較方法1與方法2的不同，你認為用哪種方法好？2打點計時器安裝時，必須使兩紙帶限位孔在同一豎直線上，為什

4、么？實驗時必須選用質量較大的重錘，為什么？3動能和重力勢能都跟物體的質量有關，本實驗為什么不稱物體的質量？4本實驗要用到重力加速度g。g取2呢？還是取當?shù)氐闹亓铀俣戎担炕蛘咄ㄟ^實驗打出的紙帶，用計算出來？ 實驗二：用單擺測定重力加速度【實驗目的】1.利用單擺測定當?shù)氐闹亓铀俣取?.穩(wěn)固和加深對單擺周期公式的理解。【實驗原理】單擺在偏角很小時的擺動，可以看成是簡諧運動。其固有周期為，由此可得g=，據(jù)此，只要測出擺長和周期t，即可計算出當?shù)氐闹亓铀俣戎?。【實驗器材】鐵架臺及鐵夾，中心有小孔的金屬小球；約1m的細線；秒表，游標卡尺，刻度尺?！緦嶒灢襟E】1在細線的一端打一個比小球上的孔徑稍大些的

5、結，將細線穿過球上的小孔，制成一個單擺。2將鐵夾固定在鐵架臺的上端，鐵架臺放在實驗桌邊，使鐵夾伸到桌面以外，把做好的單擺固定在鐵夾上，使擺球自由下垂。3用刻度尺測量單擺長懸點到球心間的距離。或用游標卡尺測出擺球直徑2r，再用米尺測出從懸點至小球上端的懸線長，那么擺長=。4把單擺從平衡位置拉開一個小角度，使單擺在豎直平面內擺動，用秒表測量單擺完成全振動30次或50次所用的時間，求出完成一次全振動所用的平均時間，這就是單擺的周期t。反復測量3次，再算出測得的周期t的平均值。5將測出的擺長和周期t代入公式g=，求出重力加速度g的值。【本卷須知】1、選擇材料時應選擇細、輕又不易伸長的線，長度一般在1m

6、左右，小球應選用密度較大的金屬球，直徑應較小，最好不超過2cm。2、單擺懸線的上端不可隨意卷在鐵夾的桿上，應夾緊在鐵夾中，以免擺動時發(fā)生擺線下滑、擺長改變的現(xiàn)象。3、擺球擺動時，要使之保持在同一個豎直平面內，不要形成圓錐擺。4、計算單擺的振動次數(shù)時，應以擺球通過最低位置時開始計時，以后擺球從同一方向通過最低位置時進行計數(shù)，且在數(shù)“零的同時按下秒表，開始計時計數(shù)。5、為使擺長測量準確，從而減小實驗誤差，在不使用游標卡尺測量擺球直徑的情況下，可以用刻度尺量出圖中的1和2，再通過計算求得擺長。【實驗數(shù)據(jù)記錄和處理】【問題與討論】1應該在單擺處于自然下垂狀態(tài)時測量單擺的擺長，為什么？2計算單擺的振動次

7、數(shù)時，應以擺球通過最低位置時開始計時，為什么？3實驗中測量單擺的周期t時，為什么采用測30t-50t，而不是直接測量t？實驗三：用油膜法估測分子的大小【實驗目的】用油膜法估測分子的大小【實驗原理】一滴油酸滴在水面上，它會在水面上形成一層薄膜，由于油酸分子一個挨一個排列，直立于水面上，所以可稱為單分子層，只需測出該油酸的厚度，即為一個油酸分子的線度，油酸滴入水面后其體積v保持不變，因此油膜厚度d=vs，式中s為在水面上所形成油膜的面積。實驗中用液滴和稀釋的方法控制油膜的大小，用漂浮的粉粒來顯示油膜的邊界線?！緦嶒炂鞑摹繚舛葹?1000的酒精油酸溶液，直徑為40cm的淺盤，清水，痱子粉，滴管，玻璃

8、板，水彩筆，注射器(滴管)，坐標紙【實驗步驟】1往邊長為30cm一40cm的淺盤里倒入約2cm深的水，然后將痱子粉均勻地撒在水面上。2用注射器或滴管將事先配制好的酒精油酸溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下量筒內增加一定體積時的滴數(shù)。3用注射器或滴管將事先配制好的酒精油酸溶液滴在水面上一滴，油酸就在水面上散開，其中的酒精溶于水中，并很快揮發(fā)，在水面上形成如下列圖形狀的一層純油酸薄膜。4待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將事先準備好的有機玻璃板放在淺盤上，然后將油酸薄膜的形狀用彩筆畫在玻璃板上。5將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上，算出油膜面積，(求面積時以坐標紙上邊長為1cm的正方形為單位，計算輪廓內正方

9、形的個數(shù)，缺乏半個的舍去，大于半個的算一個)。6根據(jù)配制的酒精油酸溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積v。7根據(jù)一滴油酸的體積v和薄膜的面積s，即可算出油酸薄膜的厚度，即油酸分子的大小?！颈揪眄氈?油酸溶液配制后不要長時間放置，以免改變濃度，產(chǎn)生實驗誤差。2注射器針頭高出水面的高度應在1cm之內，當針頭靠水面很近(油酸未滴下之前)時，會發(fā)現(xiàn)針頭下方的粉層已被排開，是由于針頭中酒精揮發(fā)所致，不影響實驗效果。3實驗之前要掌握好滴法。4待測油酸面擴散后又收縮，要在穩(wěn)定后再畫輪廓。擴散后又收縮有兩個原因：第一，水面受油酸液滴沖擊凹陷后又恢復；第二，酒精揮發(fā)后液面收縮。5做完實驗后，把水從盤的一側邊

10、緣倒出，并用少量酒精清洗，然后用脫脂棉擦去，再用清水沖洗，以保持盤的清潔。【實驗數(shù)據(jù)記錄和處理】請自行設計表格記錄和處理數(shù)據(jù)實驗四：用描跡法畫出電場中一個平面上的等勢線【實驗目的】用描跡法畫出電場中一個平面上的等勢線。【實驗原理】用導電紙上形成的穩(wěn)恒電流場來模擬電場，當兩探針與導電紙上電勢相等的兩點接觸時，與探針相連的靈敏電流計中通過的電流為零，指針不偏轉，從而可以利用靈敏電流計找出導電紙上的等勢點，并依據(jù)等勢點描繪出等勢線?！緦嶒炂鞑摹繉W生用低壓電源或電池組電壓約為6v；靈敏電流計；開關；導電紙；復寫紙；白紙；圓柱形金屬電極兩個；探針兩支；圖釘；導線假設干；木板。【實驗步驟】1、在平整的木板

11、上，由下而上依次鋪放白紙、復寫紙、導電紙各一張，導電紙有導電物質的一面要向上，用圖釘把白紙、復寫紙、和導電紙一起固定在木板上。2、在導電紙上平放兩個跟它接觸良好的圓柱形電極，兩個電極之間的距離約為10cm，將兩個電極分別與電壓約為6v的直流電源的正負極相接，作為“正電荷和“負電荷，再把兩根探針分別接到靈敏電流計的“+、“-接線柱上如下列圖3、在導電紙上畫出兩個電極的連線，在連線上取間距大致相等的五個點作基準點，并用探針把它們的位置復印在白紙上。4、接通電源，將一探針跟某一基準點接觸，然后在這一基準點的一側距此基準點約1cm處再選一點，在此點將另一探針跟導電紙接觸，這時一般會看到靈敏電流針的指針

12、發(fā)生偏轉，左右移動探針位置，可以找到一點使電流計的指針不發(fā)生偏轉，用探針把這一點位置復印在白紙上。5、按步驟4的方法，在這個基準點的兩側逐步由近及遠地各探測出五個等勢點，相鄰兩個等勢點之間的距離約為1cm。6、用同樣的方法，探測出另外四個基準點的等勢點。7、斷開電源，取出白紙，根據(jù)五個基準點的等勢點，畫出五條平滑的曲線，這就是五條等勢線?！颈揪眄氈?、使用的靈敏電流計，應選擇零刻度在中間的那種，如果用低壓學生電源做實驗，一定要注意把兩電極接到直流輸出端。2、安放導電紙時，有導電物質的一面應向上。3、安放電極時，不能太靠近導電紙的邊緣；電極與導電紙接觸要良好，且與導電紙的相對位置不能改變。4、

13、尋找等勢點時，應從基準點附近由近及遠地逐漸推移，不可冒然進行大跨度的移動，以免電勢差過大，發(fā)生電流計過電流現(xiàn)象。5、探測等勢點不要太靠近導電紙的邊緣，因為實驗是用電流場模擬靜電場，導電紙邊緣的電流方向與邊界平行，并不與等量異種點電荷電場的電場線分布相似。6、導電紙上所涂導電物質相當薄，故在尋找等勢點時，不能用探針在導電紙上反復劃動，而應采用點接觸法。【實驗數(shù)據(jù)記錄和處理】【問題與討論】1電極與導電紙接觸要良好，且與導電紙的相對位置不能改變。為什么？2探測等勢點不要太靠近導電紙的邊緣，為什么？3能否用這種方法來描繪一個點電荷電場的等勢線？假設能，該如何進行實驗？能描繪兩個等量正電荷電場的等勢線嗎

14、？實驗五：測定金屬的電阻率【實驗目的】1、練習使用螺旋測微器；2、學會用伏安法測量電阻的阻值；3、測定金屬的電阻率?！緦嶒炘怼扛鶕?jù)電阻定律公式，只要測量出金屬導線的長度和它的直徑，計算出導線的橫截面積s，并用伏安法測出金屬導線的電阻率?！緦嶒炂鞑摹勘粶y金屬導線，直流電源4v，電流表(0-0.6a)，電壓表0-3v，滑動變阻器50，電鍵，導線假設干，螺旋測微器，毫米該度尺。【實驗步驟】1、用螺旋測微器在被測金屬導線上的三個不同位置各測一次直徑，求出其平均值，計算出導線的橫截面積s。2、按如下列圖的原理電路圖連接好用伏安法測電阻的實驗電路。3、用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬導線的有效長度，

15、反復測量3次，求出其平均值。4、把滑動變阻器的滑動片調節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置，電路經(jīng)檢查確認無誤后，閉合電鍵s，改變滑動變阻器滑動片的位置，讀出幾組相應的電流表、電壓表的示數(shù)i和u的值，記入記錄表格內，斷開電鍵s，求出導線電阻r的平均值。5、將測得r、的值，代入電阻率計算公式中，計算出金屬導線的電阻率。6、拆去實驗線路，整理好實驗器材。【本卷須知】1、本實驗中被測金屬導線的電阻值較小，因此實驗電路必須采用電流表外接法。2、實驗連線時，應先從電源的正極出發(fā)，依次將電源、電鍵、電流表、待測金屬導線、滑動變阻器連成主干線路閉合電路，然后再把電壓表并聯(lián)在待測金屬導線的兩端。3、測量被測金屬

16、導線的有效長度，是指測量待測導線接入電路的兩個端點之間的長度，亦即電壓表兩并入點間的局部待測導線長度，測量時應將導線拉直。4、閉合電鍵s之前，一定要使滑動變阻器的滑動片處在有效電阻值最大的位置。5、在用伏安法測電阻時，通過待測導線的電流強度i的值不宜過大電流表用00.6a量程，通電時間不宜過長，以免金屬導線的溫度明顯升高，造成其電阻率在實驗過程中逐漸增大。6、求r的平均值可用兩種方法：第一種是用算出各次的測量值，再取平均值；第二種是用圖象u-i圖線的斜率來求出，假設采用圖象法，在描點時，要盡量使各點間的距離拉大一些，連線時要讓各點均勻分布在直線的兩測，個別明顯偏離較遠的點可以不予考慮?！緦嶒灁?shù)

17、據(jù)記錄和處理】【問題與討論】實驗電路為什么必須采用電流表外接法？ 實驗六：描繪小燈泡的伏安特性曲線【實驗目的】1描繪小燈泡的伏安特性曲線。2理解并檢驗燈絲電阻隨溫度升高而增大。3掌握儀器的選擇和電路連接?！緦嶒炘怼?根據(jù)局部電路歐姆定律，一純電阻r兩端電壓u與電流i總有u=i·r，假設r為定值時，ui圖線為一過原點的直線。小燈泡的燈絲的電阻率隨溫度的升高而增大，其電阻也就隨溫度的升高而增大。而通過小燈泡燈絲的電流越大，燈絲的溫度也越高，故小燈泡的伏安特性曲線(ui曲線)應為曲線。2小燈泡(3.8v，03a)電阻很小，當它與電流表(06a)串聯(lián)時，電流表的分壓影響很大，為了準確測出小

18、燈泡的伏安特性曲線，即u、i的值，電流表應采用外接法，為使小燈泡上的電壓能從0開始連續(xù)變化，滑動變阻器應采用分壓式連接。3實驗電路如下列圖，改變滑動變阻器的滑片的位置，從電壓表和電流表中讀出幾組值， 在坐標紙上以i為橫坐標，u為縱坐標，用測出的幾組值畫出u-i圖象。 【實驗器材】小燈泡(38v，03a)，電壓表(0-3v-15v)，電流表(0-06a-3a)，滑動變阻器(20)，學生低壓直流電源，電鍵，導線假設干，坐標紙、鉛筆。【實驗步驟】1如下列圖連結電路安培表外接，滑線變阻器接成分壓式。電流表采用06a量程，電壓表先用03v的量程，當電壓超過3v時采用15v量程。2把變阻器的滑動片移動到一

19、端使小燈泡兩端電壓為零3移動滑動變阻觸頭位置，測出15組不同的電壓值u和電流值i，并將測量數(shù)據(jù)填入表格。4在坐標紙上以u為橫軸，以i為縱軸，建立坐標系，在坐標紙上描出各組數(shù)據(jù)所對應的點。(坐標系縱軸和橫軸的標度要適中，以所描圖線充分占據(jù)整個坐標紙為宜。)將描出的點用平滑的曲線連結起來，就得小燈泡的伏安特性曲線。5撤除電路、整理儀器。【本卷須知】1實驗過程中，電壓表量程要變更：u<3v時采用03v量程，當u>3v時采用015v量程。2讀數(shù)時，視線要與刻度盤垂直，力求讀數(shù)準確。3實驗中在圖線拐彎處要盡量多測幾組數(shù)據(jù)(ui值發(fā)生明顯變化處，即曲線拐彎處。此時小燈泡開始發(fā)紅，也可以先由測繪

20、出的ui圖線，電壓為多大時發(fā)生拐彎，然后再在這一范圍加測幾組數(shù)據(jù))4在電壓接近燈泡額定電壓值時，一定要慢慢移動滑動觸頭。當電壓指在額定電壓處時，測出電流電壓值后，要馬上斷開電鍵。5畫ui曲線時不要畫成折線，而應畫成平滑的曲線，對誤差較大的點應當舍棄?！緦嶒灁?shù)據(jù)記錄和處理】【問題與討論】1此實驗為什么采用電流表外接法？2此實驗為什么采用分壓電路？3小燈泡的電阻是定值嗎？用你的數(shù)據(jù)計算幾個不同電流時的電阻值并說明隨電流的增大小燈泡的電阻的變化規(guī)律。實驗七：把電流表改裝成電壓表【實驗目的】1將電流表改裝為電壓表2用半偏法測電流表內阻【實驗原理】1半偏法測電流表內阻我們用圖可以測電流表的內阻rg。圖中

21、的r為_，r用_。 2設電流表的滿偏電壓為ug，內阻為rg，那么要將電流表改裝成量程為u的電壓表，那么電阻r=_。在方框中畫出實驗電路圖。寫推導過程 【實驗器材】電流表，學生電源10v，電鍵，導線假設干，電壓表用于校準還需要_【實驗內容】一半偏法測電流表內阻1按圖連接電路，電鍵s1閉合前，r接入電路阻值最大2閉合s1，調整r的阻值，使電流表指針偏轉到滿刻度注意量程3合上開關s2，調整r的阻值，使電流表指針偏轉到正好是滿偏刻度的一半，記下此時的r4當r比r大很多時，可以認為rg=r電流表內阻rg=_二將電流表改裝成電壓表1改裝成量程為u=2v，那么需要_聯(lián)的電阻r=_2連接電路：將分壓電阻r與電

22、流表串聯(lián)，引出二個接線柱，并將電流表刻度盤改為電壓表刻度盤。3校對電壓表按如下列圖的電路連線。先將觸頭移動到最左端，然后閉合電鍵，移動觸頭位置，使改裝后電壓表的示數(shù)從零逐漸增大到量程，每移動一次記下改裝的電壓表和標準電壓表示數(shù)，并計算滿刻度時的百分誤差：百分誤差=將數(shù)據(jù)填入以下表格中?！颈揪眄氈?半偏法測電阻時，滑動變阻器的阻值r1應遠大于電流表內阻。2閉合電鍵前應檢查變阻器觸頭位置是否正確，應使回路電流最小。3校對改裝后電壓表時，應采用分壓式電路，變阻器阻值應較小，使改裝電壓表的示數(shù)從零開始增加?！締栴}與討論】1.半偏法測電阻時，為什么當r比r大很多時，可以認為rg=r？2試分析本實驗中采取的“半偏法測電流表內阻的系統(tǒng)誤差。3如何將滿偏電壓為ug，內阻為rv的電壓表改裝成量程為i的電流表？實驗八：用電流表和電壓表測定電池的電動勢和內電阻【實驗目的】測定電池的電動勢和內電阻【實驗原理】如圖1所示，改變r的阻值，從電壓表和電流表中讀出幾組值，利用閉合電路的歐姆定律求出幾組、值，最后分