高中物理實驗的總結
高中物理實驗的總結
高中物理實驗總結
實驗一：研究勻變速直線運動
(一)實驗目的
學會用打上點的紙帶研究物體的運動。2.掌握判斷物體是否做勻變速運動的方法。3.會利用紙帶測定勻變速直線運動的加速度。 4.練習使用打點計時器
(二)實驗原理
1.勻變速直線運動的特點
(1)物體做勻變速直線運動時，若加速度為a，在各個連續相等的時間T內發生的位移依次為x1、x2、x3、?、xn，則有：x2-x1＝x3－x2＝?=xn-xn-1＝aT2，即任意兩個連續相等的時間內的位移差相等。可以依據這個特點，判斷一個物體是否做勻變速直線運動。
(2)做勻變速直線運動的物體在某段時間內的平均速度等于該段時間內中間時刻的瞬時速度。 2.由紙帶求物體加速度的方法
(1)逐差法
設相鄰相同時間T內的位移分別為x1、x2、?、x6，則 x2-x1=x3-x2=x4-x3=?=x6-x5=aT2 x4-x1=3a1T2 x5-x2=3a2T2 x6-x3=3a3T2，得加速度a＝(a1+a2+a3)/3
(2)圖象法
以打某計數點時為計時起點，然后利用vn＝(xn+xn+1)/2T測出打各點時的速 度，描點得v-t圖象，v-t圖象的斜率即為加速度，如圖所示。
(3)由紙帶求物體速度的方法 “平均速度法”求速度，即vn＝(xn+xn+1)/2T， 如圖所示。
(三)實驗器材
電火花計時器或電磁打點計時器，一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細繩、鉤碼、刻度尺、導線、電源、復寫紙片。
(四)實驗步驟
1.把附有滑輪的長木板放在實驗桌上，并使滑輪伸 出桌面；把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端； 連接好電路，再把一條細繩拴在小車上，細繩跨過滑輪， 下邊掛上合適的鉤碼；將紙帶穿過打點計時器，并把它 的一端固定在小車的后面。實驗裝置如圖所示。
2.把小車停在靠近打點計時器處，接通電源后，放開小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一系列的點。換上新紙帶，重復三次。
3.從三條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶，舍掉開頭比較密集的點，在后邊便于測量的地方找一個開始點，在選好的開始點下面記作0，0后面第5個點記作1，1后面第5個點記作2，?依次標出計數點3，4，5，6，兩相鄰計數點間的距離用刻度尺測出，分別記作x1、x2、?、x6。
4.根據測量結果和前面計算公式，計算出a1、a2、a3的值，求出a的平均值，它就是小車做勻變速運動的加速度。
同學們還可先畫出v-t圖象，再求小車做勻變速運動的加速度。
(五)注意事項
1.要在鉤碼落地處放上軟墊或砂箱，防止撞壞鉤碼。
2.要在小車到達滑輪前用手按住它或放置泡沫塑料擋板，防止撞壞小車。
3.小車的加速度宜適當大些，可以減小長度的測量誤差，加速度大小以能在約50 cm的紙帶上清楚地取出7~8個計數點為宜。
4.紙帶運動時盡量不要讓紙帶與打點計時器的限位孔摩擦。
5.要先接通電源，待打點計時器工作穩定后，再放開小車；放開小車時，小車要靠近打點計時器，以充分利用紙帶的長度。
6.不要分段測量各段位移，應盡可能地一次測量完畢(可先統一量出各計數點到計數起點0之間的距離)，讀數時應估讀到毫米的下一位。
(六)誤差分析
本實驗參與計算的量有x和T，因此誤差來源于x和T。
1.由于相鄰兩計數點之間的距離x測量不夠精確而使a的測量結果產生誤差。 2.市電的頻率不穩定使T不穩定而產生誤差。
實驗二：探究彈力和彈簧伸長的關系
（一）實驗目的
1.探究彈力與彈簧伸長的關系。
2.掌握利用圖象研究兩個物理量之間關系的方法。
（二）實驗原理
1.如圖所示，彈簧在下端懸掛鉤碼時會伸長，平衡時彈簧產生的彈力與所掛鉤碼的重力大小相等。 2.用刻度尺測出彈簧在不同鉤碼拉力下的伸長量x，建立坐標系，以縱坐標表示彈力大小F，以橫坐標表示彈簧的伸長量x，在坐標系中描出各點(x，F)，然后用平滑的曲線連結起來，根據實驗所得的圖線，就可探知彈力大小與伸長量之間的關系。 （三）實驗器材
輕質彈簧一根、鉤碼一盒、刻度尺、重錘、坐標紙、三角板。
（四）實驗步驟
1.如圖所示，將鐵架臺放于桌面上(固定好)，將彈簧的一端固定于鐵架臺的橫梁上，在挨近彈簧處將刻度尺(最小分度為mm)固定于鐵架臺上，并用重錘線檢查刻度尺是否豎直。 2.記下彈簧下端不掛鉤碼時所對應的刻度L0。
3.在彈簧下端掛上一個鉤碼，待鉤碼靜止后，記下彈簧下端所對應的刻度L1。
鉤碼個數
刻度
伸長量xn=Ln-L0
彈力F
0123﹕
L0=L1=L2=L3=﹕
﹕
﹕
鉤碼時，彈簧下
x1=x2=
F1=F2=
6L6=x6=F6=
4.用上面方法，記下彈簧下端掛2個、3個、4個?
端所對應的刻度L2、L3、L4?，并將所得數據記錄在表格中。
5.用xn＝Ln－L0計算出彈簧掛1個、2個、3個?鉤碼時彈簧的伸長量，并根據當地重力加速度值g，計算出所掛鉤碼的總重量，這個總重量就是彈簧彈力的大小，將所得數據填入表格。
6.在坐標紙上建立坐標系，以彈力為縱坐標，彈簧伸長量為橫坐標，描出每一組數據(x,F)所對應的
點。
7.根據所描各點的分布與走向，作出一條平滑的曲線(不能畫成折線)。
8.以彈簧伸長量為自變量，彈力大小為因變量，寫出曲線所代表的函數。首先嘗試寫成一次函數的形式，如果不行，寫成二次函數的形式或其他形式。
9.研究并解釋函數表達式中常數的物理意義。
（五）注意事項
1.安裝時，要保持刻度尺豎直并靠近彈簧。
2.實驗時，要盡量選擇長度較大、匝數較多，但軟硬程度(勁度系數)適中的彈簧，以每掛一個鉤碼(20 g)彈簧伸長量增大1~2 cm為宜。
3.讀取彈簧下端所對應的刻度時，要用三角板，并且視線垂直于刻度，力求讀數準確，并且要等鉤碼靜止時，再讀數。
4.實驗中懸掛鉤碼時注意不要太多，以免彈簧被過分拉伸，超過彈簧的彈性限度。 5.要使用輕質彈簧，且要盡量多測幾組數據。
6.建立坐標系時，要選擇合適標度，以使所畫曲線占據整個坐標紙。
7.畫圖線時，不一定要讓所有各點都正好在曲線上，但應注意使曲線兩側的點大致相同，偏離太遠的點要舍棄。
（六）誤差分析
本實驗的誤差主要來自以下兩個方面：1.彈簧的長度測量不精確。2.描點、畫圖不精確。
實驗三：驗證力的平行四邊形定則
（一）實驗目的
1.驗證力的平行四邊形定則。
2.掌握彈簧秤的構造、調節方法和使用方法。
（二）實驗原理
如果兩個互成角度的共點力F1、F2作用于橡皮筋的結點上，與只用一個力F′作用于橡皮筋的結點上，所產生的效果相同(橡皮條在相同方向上伸長相同的長度)，那么，F′就是F1和F2的合力。根據平行四邊形定則作出兩共點力F1和F2的合力F的圖示，應與F′等大同向。
（三）實驗器材
方木板一塊、白紙、彈簧秤(兩只)、橡皮條、細繩套(兩個)、三角板、刻度尺、圖釘(幾個)。
（四）實驗步驟
1.用圖釘把白紙釘在方木板上。
2.把方木板平放在桌面上，用圖釘把橡皮條的一端固定在A點，橡皮條的另一端拴上兩個細繩套。(固定點A在紙面外)
3.用兩只彈簧秤分別鉤住細繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結點到達某一位置O。 (如圖所示，位置O須處于紙面以內) 4.用鉛筆描下O的位置和兩細繩套的方向，并記錄彈簧秤的讀數。 5.從力的作用點(位置O)沿著兩細繩套的方向畫直線，按選定的標度作出這兩只彈簧秤的拉力F1和F2的圖示，并用平行四邊形定則作出合力F的圖示。
6.只用一只彈簧秤通過細繩套把橡皮條的結點拉到同樣的位置O，記下彈簧秤的讀數和細繩的方向。用刻度尺從O點按同樣標度沿記錄的方向作出這只彈簧秤的拉力F′的圖示。
7.比較力F′的圖示與合力F的圖示，看兩者是否等長、同向。
8.改變兩個力F1和F2的大小和夾角，再重復實驗兩次。
（五）注意事項
1.不要直接以橡皮條端點為結點，可拴一短細繩再連兩細繩套，以三繩交點為結點，使結點小些，便于準確地記錄結點O的位置。
2.不要用老化的橡皮條，檢查方法是用一個彈簧秤拉橡皮條，要反復做幾次使橡皮條拉伸到相同的長度看彈簧秤讀數有無變化。
3.彈簧秤在使用前應水平放置，然后檢查、校正零點。將兩彈簧秤互相勾著水平拉伸，選擇兩只讀數完全一致的彈簧秤使用。
4.在同一次實驗中，使橡皮條拉長時結點O的位置一定要相同。
5.用兩只彈簧秤鉤住細繩套互成角度地拉橡皮條時，夾角不宜太大，也不宜太小，以60°～100°之間為宜。
6.讀數時應注意使彈簧秤與木板平行，并使細繩套與彈簧秤的軸線在同一條直線上，避免彈簧秤的外殼與彈簧秤的限位孔之間有摩擦。讀數時眼睛要正視彈簧秤的刻度，在合力不超出量程及在橡皮條彈性限度范圍內的前提下，拉力的數值應盡量大些。
7.細繩套應適當長一些，便于確定力的方向，不要直接沿細繩套的方向畫直線，應在細繩套末端用鉛筆畫一個點，取掉細繩套后，再將所標點與O點連直線確定力的方向。
8.在同一次實驗中，畫力的圖示所選定的標度要相同，并且要恰當選取標度，使所作力的圖示稍大一些。
（六）誤差分析
本實驗的誤差主要來自以下五個方面： 1.用描點法記錄的拉力方向不夠準確； 2.所作平行四邊形的對邊不嚴格平行；
3.拉橡皮條時，沒有做到橡皮條及兩細繩套平行于木板，使在紙上所描下的拉力方向并不是拉力的真實方向；
4.沒有校準彈簧秤的零點，兩只彈簧秤的刻度不準確；
5.彈簧的拉桿與限位孔有摩擦，使彈簧秤讀數并不能真實地表示細繩中拉力的大小。
實驗四：驗證牛頓運動定律
（一）實驗目的
驗證牛頓第二定律，即質量一定時，加速度與作用力成正比；作用力一定時，加速度與質量成反比。
（二）實驗原理
采用控制變量法，當研究對象有兩個以上的參量發生牽連變化時，我們設法控制某些參量不變，而研究其中兩個參量之間的變化關系的方法，是物理實驗中經常采取的一種方法。本實驗的參量有F、m、a三個參量，研究加速度a與F及m的關系時，我們先控制一個參量，驗證牛頓第二定律實驗要求先控制小車的質量m不變，討論a與F的關系后，再控制小盤砝碼的質量不變，即F不變，改變小車的質量，討論a與m的關系。
（三）實驗器材
打點計時器、紙帶及復寫紙片、小車、一端附有定滑輪的長木板、薄木板、小盤、細繩、低壓交流電源、兩根導線、天平（帶有一套砝碼）、刻度尺、砝碼。
（四）實驗步驟
1.用天平測出小車和小盤的質量m和m0，把數值記錄下來。 2.按圖3-4-1把實驗器材安裝好，只是不把懸掛小盤的細繩系在小車上(即不給小車加牽引力)。
3.平衡摩擦力：在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木板，反復移動木板的位置，直至小車在斜面上運動時保持勻速運動狀態，這時小車拖著紙帶運動時受到的摩擦力恰好
與小車所受的重力在斜面方向上的分力平衡。
4.把細繩系在小車上并繞過滑輪懸掛小盤。先接通電源再放開小車，取下紙帶，在打點紙帶上標上紙帶號碼。
5.保持小車的質量不變，在小盤內放入m′的砝碼，重復步驟4，在小盤內分別放入質量m″，m??的砝碼，再重復步驟4。m′，m″，m??的數值都要記錄在紙帶上(或自己設計的表格內)。
6.在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分，按“研究勻變速直線運動”實驗中的方法，算出每條紙帶的加速度a。
7.用縱坐標表示加速度，橫坐標表示力，根據實驗結果在坐標平面上畫出相應的點，若這些點在一條直線上，便證明了加速度與作用力成正比。
8.保持小盤與砝碼的質量不變，在小車上依次加砝碼(也需作好記錄)，重復上述步驟4和6。用縱坐標表示加速度a，橫坐標表示小車及砝碼總質量的倒數，在坐標平面上根據實驗結果畫出相應的點，如果這些點在一條直線上，就證明加速度與質量成反比。
（五）注意事項
1.一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是調出一個合適的斜面，使小車的重力沿著斜面方向的分力正好平衡小車受的摩擦阻力。在平衡摩擦力時，不要把懸掛小盤的細線系在小車上，即不要給小車加任何牽引力，并要讓小車拖著打點的紙帶運動。
2.實驗步驟2、3不需要重復，即整個實驗平衡了摩擦力后，不管以后是改變小盤和砝碼的總質量還是改變小車和砝碼的總質量，都不需要重新平衡摩擦力。
3.每條紙帶必須在滿足小車與車上所加砝碼的總質量遠大于小盤和砝碼的總質量的條件下打出。只有如此，小盤和砝碼的總重力的大小才可視為小車受到的拉力的大小。
4.改變拉力和小車質量后，每次開始時小車應盡量靠近打點計時器，并應先接通電源，再放開小車，且應在小車到達滑輪前按住小車。
5.作圖象時，要使盡可能多的點在所作直線上，不在直線上的點應盡可能對稱分布在所作直線兩側。 6.作圖時兩軸標度比例要選擇適當。各量須采用國際單位。這樣作圖線時，坐標點間距不至于過密，誤差會小些。
7.為提高測量精度
(1)應舍掉紙帶上開頭比較密集的點，在后邊便于測量的地方找一個起點。
(2)可以把每打五次點的時間作為時間單位，即從開始點起，每五個點標出一個計數點，而相鄰計數點間的時間間隔為T=0.1 s。
8.調整定滑輪的高度，保證細繩與長木板平行。
（六）誤差分析
1.質量的測量誤差，紙帶上打點計時器打點間隔距離的測量誤差，細線或紙帶不與木板平行等都會造成誤差。
2.因實驗原理不完善造成誤差。
本實驗中用小盤和砝碼的總重力代替小車受到的拉力(實際上小車受到的拉力要小于小盤和砝碼的總重力)，存在系統誤差。小盤和砝碼的總質量越接近小車的質量，誤差就越大；反之，小盤和砝碼的總質量越小于小車的質量，誤差就越小。3.平衡摩擦力不準造成誤差。
在平衡摩擦力時，除了不掛小盤外，其他的都跟正式實驗一樣(比如要掛好紙帶、接通打點計時器)，勻速運動的標志是打點計時器打出的紙帶上各點的距離相等。
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