高中物理实验大全.pdf

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1、 力学实验力学实验 验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则 探究弹力和弹簧伸长的关系探究弹力和弹簧伸长的关系 匀变速直线运动匀变速直线运动 验证牛顿第二定律验证牛顿第二定律 研究平抛运动研究平抛运动 探究动能定理探究动能定理 验证机械能守恒验证机械能守恒 验证动量守恒验证动量守恒 用单摆测定重力加速度用单摆测定重力加速度 光、热学实验光、热学实验 测定玻璃折射率测定玻璃折射率 双缝干涉测光的波长双缝干涉测光的波长 油膜法测量分子直径油膜法测量分子直径 电学实验电学实验 电阻的测量方法电阻的测量方法 测定金属的电阻率测定金属的电阻率 描绘小灯泡的伏安特性曲线描绘小灯泡的伏安特性曲线 电流表

2、改装成电压表电流表改装成电压表 测定电源电动势和内阻测定电源电动势和内阻 练习使用多用电表练习使用多用电表 实验实验测量仪器读数测量仪器读数 刻度尺刻度尺 游标卡尺游标卡尺 螺旋测微器螺旋测微器 秒表秒表 电流表电流表和和电压表电压表 实验常见问题实验常见问题 实验误差实验误差 有效数字有效数字 求解纸带问题的方法求解纸带问题的方法 电学实验器材的选择电学实验器材的选择 电学实验实物图的连接电学实验实物图的连接 电流表内外接选择方法电流表内外接选择方法 验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则 实验目的 验证互成角度的两个力合成的平行四边形定则。 实验原理 等效替代： 如果使1F、2F的共

3、同作用效果与另一个力F的作用效果相同 （使橡皮条在某一方向伸长一定的长度） ， 看1F、2F用平行四边形定则求出的合力F与这一个力F是否在实验误差允许范围内大小相等、方向相同，如果在实验误差允许范围内，就验证了力的平行四边形定则。 实验器材 木板一块，白纸，图钉若干，橡皮条一段，细绳套（两个） ，弹簧秤两个，三角板，刻度尺，量角器，铅笔。 实验步骤 1) 把橡皮条的一端固定在板上的 A 点；用两条细绳结在橡皮条的另一端，通过细绳用两个弹簧秤互成角度拉橡皮条，橡皮条伸长，使结点伸长到 O 点（如图） 注意：经验得知两个分力 F1、 F2间夹角 越大，用平行四边形作图得出的合力 F 的 差也越大，

4、所以实验中不要把 角取得太大，一般不大于 90为最佳。 橡皮条、细绳、测力计应在同一平面内，测力计的挂钩应避免与纸面磨擦。 2) 用铅笔记下 O 点的位置，画下两条细绳的方向，并记下两个测力计的读数。 注意： 拉橡皮条的细线要长些， 标记每条细线方向的方法是使视线通过细线垂直于纸面，在细线下面的纸上用铅笔点出两个定点的位置，并使这两个点的距离要尽量远 3) 在纸上按比例作出两个力 F1、F2的图示，用平行四边形法则求出合力 F。 注意：作图要用尖铅笔，图的比例要尽量大些，要用严格的几何方法作出平行四边形，图旁要画出表示力的比例线段，且注明每个力的大小和方向。 4) 只用一个测力计，通过细绳把橡

5、皮条上的结点拉到同样的位置 O 点，记下测力计的读数和细绳的方向，按同样的比例作出这个力 F的图示，比较 F与用平行四边形法则求得的合力 F，比较合力大小是否相等，方向是否相同。 5) 改变 F1和 F2的夹角和大小，再做两次。 注意：改变分力大小和夹角再做两次时，每次都把橡皮条的结点拉到 O 点，为了直观地看出分力可能大于合力，可以使其中一次两个分力的夹角大于 120。 实验记录 项目 次数 分力 F1（牛） 分力 F2（牛） 用平行四边形法则作图量出合力F 用一个测力计直 接测出F1、 F2的合力 F F与 F 的夹角 （度） 1 2 3 注意事项 a) 用弹簧秤测拉力时，应使拉力沿弹簧秤

6、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。 b) 同一次实验中，橡皮条拉长后的结点位置O必须保持不变。 c) 使用弹簧测力时，拉力适当大一些。 d) 画力的图示时应该选择适当的标度。 尽量使图画的大些， 同一次实验中标度应该相同，要严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形，求出合力。 e) 用两个弹簧秤勾住绳套互成角度地拉橡皮条时，其夹角不宜太小，也不宜太大，以60到100之间为宜。 误差分析 1. 本实验误差的主要来源：弹簧秤本身的误差、读数误差、作图误差。 2. 减小误差的方法：读数时眼睛一定要正视，要按有效数字正确读数和记录，两个力的对边一定要平行； 两个分力1

7、F、2F间夹角越大， 用平行四边形作图得出的合力F的误差F也越大，所以实验中不要把取得太大。 探究弹力和弹簧伸长的关系探究弹力和弹簧伸长的关系 实验原理 弹簧受到拉力作用会伸长， 平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等； 弹簧的伸长量越大，弹力也就越大. 实验器材 铁架台、弹簧、钩码、刻度尺、坐标纸. 实验步骤 (1)安装实验仪器(如图 1 所示). 图 1 (2)测量弹簧的伸长量(或总长)及所受的拉力(或所挂钩码的质量)，列表作出记录，要尽可能多测几组数据. (3)根据所测数据在坐标纸上描点，以力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标. (4)按照在图中所绘点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线(包括

8、直线)，所画的点不一定正好在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同. (5)以弹簧的伸长量为自变量，写出曲线所代表的函数，首先尝试一次函数，如果不行再考虑二次函数. 数据处理 (1)列表法 将测得的 F、x 填入设计好的表格中，可以发现弹力 F 与弹簧伸长量 x 的比值在误差允许范围内是相等的. (2)图像法 以弹簧伸长量 x 为横坐标，弹力 F 为纵坐标，描出 F、x 各组数据相应的点，作出的拟合曲线是一条过坐标原点的直线. (3)函数法 弹力 F 与弹簧伸长量 x 满足 Fkx 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，以免弹簧被过分拉伸，超过弹簧的

9、弹性限度. (2)尽量多测几组数据：要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据. (3)观察所描点的走向：本实验是探究性实验，实验前并不知道其规律，所以描点以后所作的曲线是试探性的，只是在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来连接这些点. (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. 误差分析 (1)钩码标值不准确、弹簧长度测量不准确带来误差. (2)画图时描点及连线不准确也会带来误差. 匀变速直线运动匀变速直线运动 实验目的 a) 由纸带判断物体是否做匀变速直线运动。 b) 由纸带求物体加速度的方法。 实验器材 小车，细绳，钩码，一端附有定滑轮的长木板，打点计时器，低压交流电

10、源，导线两根，纸带，米尺。 注意事项 使用打点计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器稳定工作后，再释放纸带。 释放物体前，应使物体停在靠近打点计时器的位置。 使用电磁打点计时器时，应让纸带通过限位孔，压在复写纸下面。 小车另一端挂的钩码个数要适当，避免速度过大而使纸带上打的点太少，或者速度太小，使纸带上打的点过于密集。 选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰。适当舍弃开头密集部分，适当选取计数点，弄清楚所选的时间间隔T。 测x时不要分段测量，要测量每个点与初始点之间的距离，读数时要注意有效数字的要求，计算a时要注意用逐差法，以减小误差。 验证牛顿第二定律验证牛顿第二定律 实验要求 掌握验证

11、性实验的基本原理和实验方法。 掌握并应用控制变量法研究物理问题； 得到数据，会用列表法、图像法处理数据； 实验的设计，处理好平衡摩擦力和等效拉力问题； 实验误差的分析。 实验方法 控制变量法 实验目的 验证牛顿第二定律，即物体的质量一定时，加速度与作用力成正比；作用力一定时，加速度与质量成反比。 实验器材 打点计时器，纸带及复写纸，小车，一端附有滑轮的长木板，小桶，细绳，砂，低压交流电源，两根导线，天平，刻度尺，砝码。 注意事项 实验中始终要求沙和沙桶的总质量（m）远小于小车和砝码的总质量（M） ，一般下要满足10mM。只有这样，砂和砂桶的总重力才能视为小车所受的拉力。 平衡摩擦力时不要挂小桶

12、，但小车要挂纸带并接通打点计时器，有两个作用：一是从纸带上打出的点子来判断小车是否匀速运动， 二是在平衡摩擦力时也要平衡振针和纸带之间的摩擦。 平衡摩擦力是使小车重力沿斜面的分力与小车运动时所受到的所有摩擦力相平衡。 在每次打过点的纸带上，都要注明小车的质量和拉力数值，以免在分析数据时造成错误。 小车每次释放前应靠近打点计时器，且先接通电源再释放小车；小车停止运动前应按住小车。 由于aM图像是一条曲线，难以判断a和M之间的函数关系，从而难以确定a与M的定量关系。从已知的理论看，1aM图像应该是一条直线，为了便于对实验结果作出直观判断，本实验中作1aM图像，而不是作aM图像。 作图像时，要使尽可

13、能多的点在直线上，不在直线上的点也要尽可能对称分布在直线两侧，其目的是在数据处理时尽量减少偶然误差。 误差分析 本实验除了实验仪器、实验条件、操作过程、数据处理带来误差外，更主要是分析实验原理带来的误差；本实验中认为：细绳的拉力等于砂和砂桶的重力，即：Tmg；是实验原理引起误差的根本原因。 理论分析：设小车的质量为M、平衡摩擦力后合外力为F、加速度为a，细绳的拉力为T、砂和砂桶的总质量为m； 对小车有：FTaMM；对系统有：mgaMm； 联立解得细绳拉力表达式为：11MTmgmgmMmM； 要使Tmg，必须满足的条件是：Mm。 图像分析 物理中看图像，一看曲直，二看斜率，三看交点，四看面积，并

14、能对他们赋予一定的物理意义。 本实验图像弯曲是必然的，并且是向下弯曲；图像弯曲的程度由mM的大小确定，只有当Mm时，图像近似于直线。 a) 当M一定时，a F图像；理论上：若M一定，则aF，aF图像为过原点的倾斜直线；实际上：1FTamgMMMm，其图像为以1Mm为斜率的曲线，当m增加时，1Mm减少，故图像向下弯曲。 b) 当F一定时，1aM图像；理论上：若F一定，则1aM，1aM图像为过原点的倾斜直线； 实际上：1FTMamgMMMmM， 以1M为自变量，mg不变时，其图像为以MmgMm为斜率的曲线，当1M增加时，斜率MmgMm减少，故图像向下弯曲。 图像斜率的物理意义： 当M一定时，aF图

15、像中，1aFM；其斜率为1M；即aF图像的斜率为小车质量的倒数。 当F一定时，1aM图像中，1aFM；其斜率为F；即1aM图像的斜率为砂和砂桶的重力。 图像是否过原点反映平衡摩擦力的情况。 a) 当M一定时，aF图像；图像过原点时，表明平衡摩擦力合适，如图像；图像与a轴截距为正数时，表明0F 时，小车就有加速度0aa，即长木板的倾角过大，如图像；图像与水平轴相交时，表明小车加上拉力0FF时，其加速度0a ，即长木板的倾角过小或没有平衡摩擦力，如图像。 b) 当F一定时，1aM图像；图像过原点时，表明平衡摩擦力合适，如图像；图像与a轴截距为正数时，表明10M、M 时，小车还有加速度0aa，即长木

16、板的倾角过大，如图像；图像与水平轴相交时，表明小车加上拉力F时，其加速度0a ，即长木板的倾角过小或没有平衡摩擦力，如图像。 研究平抛运动研究平抛运动 实验目的 用描迹法描出平抛物体的运动轨迹。 求出平抛物体的初速度。 实验原理 平抛运动可以看作是由两个分运动合成，一个是在水平方向上的匀速直线运动，其速度等于平抛物体运动的初速度，另一个是在竖直方向上的自由落体运动。 在水平分运动中，运用x= vt；在竖直分运动中，运用122y=gt或2ygT 。 实验器材 斜槽（附挡球板和重锤线） 、水准仪、小钢球、木板、竖直固定支架、刻度尺、三角板、白纸、图钉、定点用的有孔卡片、重锤线、铅笔等。 实验步骤

17、（1）把斜槽放在桌面上，让其末端伸出桌面外，调节末端使其切线水平固定 （2）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) （3）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 （4）让小球每次都从斜槽上同一适当位置滚下，在粗略确定的位置附近，用铅笔较准确地确定小球通过的位置，并记下这一点，以后依次改变x值，用同样的方法确定其他各点的位置 注意事项 （1） 实验中必须保证通过斜槽末端端点的切线水平， 木板必须处在竖直平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。 （2）

18、小球必须每次从斜槽上同一位置滚下，为此在斜槽上固定一个挡板，每次都从挡板处无初速释放小球。 （3） 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。 （4） 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。 （5） 要在平抛轨迹上选取距O点远些的点来计算球的初速度， 这样可使结果误差较小。 探究动能定理探究动能定理 实验目的 通过实验探究外力对物体做功与物体速度的关系。 通过实验数据分析，总结出做功与物体速度平方的正比关系。 实验原理 不是直接测量对小车做功， 而是通过改变橡皮筋条数确定对小车做功W、

19、2W、3W 由于橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由纸带和打点计时器测出， 也可以用其他方法测出。这样，进行若干次测量，就得到若干组功和速度的数据。 以橡皮筋对小车做的功为纵坐标，小车获得的速度为横坐标，作出W v曲线，分析这条曲线，可以得知橡皮筋对小车做的功与小车获得的速度的定量关系。 实验分析 数据采集求小车的速度： 利用纸带上点迹均匀的一段 测出两点间的距离x， 则xvT（其中T为打点周期） 。 数据记录：把计算出的速度填入表中并算出2v值。 数据处理：在坐标纸上画出W v和2W v图线。 误差分析 误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力做功W与橡皮筋的条数不成正比。 没有

20、完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大也会造成误差。 利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来误差。 注意事项 平衡摩擦力很关键，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， 由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。 每次实验小车要拖动到同一位置释放。 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的部分。 橡皮筋应选规格一样的。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。 小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些。 验证机械能守恒验证机械能守恒 实验目的 验证机械能守恒定律。 实验

21、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122mgh=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。 计算第n个点速度的方法：测出第n个点相邻前后两段相同时间间隔T内的位移ns 和1ns，由公式11122nnnnnsshhvTT 注意事项 应尽可能控制实验条件，即应满足机械能守恒的条件，这就要求尽量减小各种阻力的影响，采取的措施有： a) 安装打点计时器时，必须使两个限位孔的中线严格竖直，以减小摩擦阻力。 b) 应选用质量和密度较

22、大的重物，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小。 实验中，提纸带的手要保持不动，且保证纸带竖直。接通电源后，打点计时器工作稳定后再松开纸带。 验证机械能守恒时， 可以不测出物体质量， 只要比较22nv和ngh是否相等即可验证机械能是否守恒。 测量下落高度时，为了减小测量值nh的相对误差，选取的各个计数点要离起始点远一些，纸带也不易过长，有效长度可在60cm80cm之间。 速度不能用nnv = gt或2nnvgh计算， 因为只要认为加速度为g， 机械能当然守恒，即相当于用机械能守恒定律验证机械能守恒定律，况且用nnv = gt计算出的速度比实际值大，会得出机械能

23、增加的错误结论，而因为摩擦阻力的影响，机械能应该减小，所以速度应从纸带上直接测量计算。 同样的道理， 重物下落的高度nh， 也只能用刻度尺直接测量，而不能用212nnhgt或22nnvhg计算得到。 误差分析 本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服各种阻力(空气阻力、打点计时器阻力)做功，故动能的增加量kE稍小于重力势能的减少量pE，即kpEE ，这属于系统误差。改进的办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力。 本实验的另一个误差来源于长度的测量，属偶然误差。减小误差的办法是测下落距离时都从O点量起， 一次将各打点对应的下落高度测量完， 或者多次测量取平均值。 验证动量守恒验证动量守恒 实验目的

24、 验证动量守恒定律 实验原理 转换法：两个做平抛运动的物体，当下落高度相同的时候，水平位移只由初速度决定。所以在动量守恒定律公式中，可以用好测量的水平位移替代不好测量的初速度。 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 为保证两球在水平方向做同一直线上的对心正碰，必须 将斜槽末端切线调节成水平然后固定； 调节斜槽末端前边的小支柱的高度和位置时， 要使入射球和被碰球的球心在碰前等高， 且做到碰撞时两球的连线与轨道末端切线平行， 同时要使小支柱与槽口的距离等于小球的直径。 为使入射球A在碰后能沿原

25、方向运动， 必须使入射球A的质量大于被碰球B的质量。 为保证多次重复实验的条件相同，一是必须使入射球每次都是从斜槽上同一位置从静止开始滚下；二是注意不能移动实验桌、斜槽和白纸。 必须明确标明重锤线尖端所指的位置O，以便能较精确地确定两球做平抛运动的抛出点，从而获得较精确的水平位移大小。 用单摆测定重力加速度用单摆测定重力加速度 实验目的 用单摆测定当地的重力加速度 实验原理 当单摆摆角很小（小于5）时，可看作简谐运动，其固有周期为2lTg，由公式可得224 lgT，故只要测定摆长l和单摆的周期T，即可算出重力加速度g。 实验器材 长约 1 米的细线、小铁球、铁架台（连铁夹） 、刻度尺、游标卡尺

26、、秒表。 注意事项 细线不可伸缩，长度约1m。小球应选用密度较大的金属球，直径应较小（最好不超过2cm） 。 单摆的上端不要卷在夹子上，而要用夹子加紧，以免单摆摆动时摆线滑动或者摆长改变。 最大摆角小于5，可用量角器测量。 摆球摆动时要在同一个竖直平面内。 计算单摆的振动次数时，应以摆球通过最低点时开始计时，以后摆球从同一方向通过最低点时进行计数，且在数零的同时按下秒表，开始计时计数，并且要测多次全振动的总时间， 然后除以振动次数， 如此反复三次， 求得周期的平均值作为单摆的周期。 数据处理 公式法、图像法 电阻的测量方法电阻的测量方法 欧姆表测量 最直接测电阻的仪表。 但是一般用欧姆表测量只

27、能进行粗测， 为下一步的测量提供一个参考依据。用欧姆表可以测量白炽灯泡的电阻。 伏安法 伏安法的测量依据是欧姆定律（包括部分电路欧姆定律和全电路欧姆定律） ，需要的基本测量仪器是电压表和电流表，当只有一个电表时，可以用标准电阻（电阻箱或给一个定值电阻） 代替； 当电表的内阻已知时， 根据欧姆定律V/I =UR， 电压表同时可以当电流表使用，同样根据AU = IR，电流表也可以当电压表用。 a) 电流表外接法 电压表示数：VRU U，电流表示数：AVRII +I VARRUURRR即VARR R时，宜采用电流表外接法； 当VARRR R时，宜采用电流表内接法； 而VARR R时， 电流表内外接法

28、效果是一样的。 此时的被测电阻值R我们称为临界电阻。 c) 测试判断法（试触法） 若xR、AR、VR的大小关系事先没有给定， 可借助试触法确定内、 外接法。 具体做法是： 如图所示组成电路， 其中电流表事先已经接好， 拿电压表的一个接线柱去分别试触M、N两点，观察先后两次试触时两电表的示数变化情况。 如果电流表的示数变化比电压表示数变化明显（即IUIU） ，说明接M点时电压表分流作用引起的误差大于接N点时电流表分压作用引起的误差，这时应采用内接法（即电压表接N点） 。 如果电压表的示数变化比电流表示数变化明显（即IUIU） ，说明接N点时电流表分压作用引起的误差大于接M点时电压表分流作用引起的误差，这时应采用外接法（即电压表接M点） 。 （口诀：“内大外小”，即内接法测大电阻且系统误差偏大，即测量值大于真实值；外接法测小电阻且系统误差偏小，即测量值小于真实值）