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高中物理——物理实验总复习.doc

高中物理——物理实验总复习.doc

上传者: hywade 2011-11-18 评分1 评论0 下载218 收藏0 阅读量996 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《高中物理——物理实验总复习doc》,可适用于自然科学领域,主题内容包含高中物理辅导讲义实验部分七彩教育网http:wwwcaieducn高中物理物理实验总复习知识结构:方法指导:物理是以实验为基础的科学实验能力是物理学符等。

高中物理辅导讲义实验部分七彩教育网http:wwwcaieducn高中物理物理实验总复习知识结构:方法指导:物理是以实验为基础的科学实验能力是物理学科的重要能力物理高考历来重视考查实验能力。一、基本实验的复习要应对各类实验试题包括高层次的实验试题唯一正确的方法是把要求必做的学生实验真正做懂、做会特别是在实验原理上要认真钻研对每一个实验步骤都要问个为什么即不但要记住怎样做更应该知道为什么要这样做.对基本的实验复习过程中要注意以下六个方面的问题:()实验原理中学要求必做的实验可以分为个类型:练习型、测量型、验证型、探索型.对每一种类型都要把原理弄清楚.应特别注意的问题:验证机械能守恒定律中不需要选择第一个间距等于mm的纸带.这个实验的正确实验步骤是先闭合电源开关启动打点计时器待打点计时器的工作稳定后再释放重锤使它自由落下同时纸带打出一系列点迹.按这种方法操作在未释放纸带前打点计时器已经在纸带上打出点迹但都打在同一点上这就是第一点.由于开始释放的时刻是不确定的从开始释放到打第二个点的时间一定小于s但具体时间不确定因此第一点与第二点的距离只能知道一定小于mm(如果这段时间恰等于s则这段位移s=gt=()m=m=mm)但不能知道它的确切数值也不需要知道它的确切数值.不论第一点与第二点的间距是否等于mm它都是从打第一点处开始作自由落体运动的因此只要测量出第一点O与后面某一点P间的距离h再测出打P点时的速度v如果:gh()就算验证了这个过程中机械能守恒.()实验仪器要求掌握的实验仪器主要有:刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器(千分尺)、天平、停表(秒表)、打点计时器(电火花计时仪)、弹簧秤、温度表、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等等。对于使用新教材的省市还要加上示波器等。对这些仪器都要弄清其原理、会正确使用它们包括测量仪器的正确读数。()实验装置对电学实验主要指电路图。下面几个是应特别注意的:验证牛顿第二定律的实验如何平衡摩擦力是关键。研究平抛物体的运动及碰撞中的动量守恒的实验这两个实验都要使用斜槽轨道让小球从轨道上端无初速滚下然后平抛出去在安装装置时要注意保证轨道末端必须水平如果实验要进行多次每次小球应从同一高度处下落因此应有一个挡板。验证机械能守恒定律的实验要用铁架台并用夹子固定纸带这样在开启打点计时器而未释放重锤前能保证打出的点迹在同一点上若像课本上的实验装置图那样用手握住纸带开启打点计时器而未释放纸带前会由于手的抖动而打出一“堆”点从而无法准确找出第一个点(即自由落体运动起始位置)。用单摆测重力加速度的实验在安装单摆时要注意悬点的固定随便拴一个结系在铁架台的横梁上是不可取的因为悬点不确定就不是单摆并且摆长值也无法准确测量。有关电路的电学实验要注意安培表的外接与内接制流与分压电路的选择电表内阻的影响等等。()实验步骤复习实验步骤时不能靠死背结论而要与实验原理联系起来要多问问自己为什么要按这样的步骤操作?把某些实验步骤交换一下是否可以?省掉某个步骤行不行?等等。()实验数据的处理重要的有打点计时器纸带的处理方法(如分析是不是匀速运动或匀变速直线运动、如果是匀变速运动如何求某时刻的速度、如何求加速度等)解方程求解未知量、用图像处理数据(把原来应该是曲线关系的通过改变坐标轴的量或单位而变成线性关系即变成直线是重要的实验能力)。()实验误差的定性分析中学阶段不要求进行定量的误差分析但对主要误差的产生原因、系统误差是偏大还是偏小等应能理解。在电路的实验中粗略地看认为电流表是短路、电压表是断路但精确一点看电流表和电压表的内阻的影响都不能忽略定性地讨论电表电阻对测量结果的影响是我们应该掌握。二、几种重要的实验方法下面几种实验方法是我们中学阶段物理实验中用过的从方法的角度整理、复习一下有助于我们提高认识水平和能力。()累积法:在“用单摆测重力加速度”测周期时我们用的是累积法即我们不直接测一个周期的时间而是测~个周期的总时间再除以周期数即得周期T的值.用累积法的好处是:相当于进行多次测量而后取平均值这样可以减少偶然误差增加有效数字的位数.以测单摆的周期为例我们实验时单摆的摆长大约是m或不到m用停表(最小分度值是s)直接测个周期的值只能读出两位有效数字(机械停表的指针是跳跃式前进的因此不能估读)如s、s等而测个周期总时间则可读出至少位有效数字。用累积法的实验还有很多如测一张纸的厚度、用刻度尺测金属丝的直径…()替代法:在“互成角度两个共点力的合成”的实验中我们就用到了替代法第一次我们用两个弹簧秤成角度地拉橡皮筋把结点拉到某一位置再换成一个弹簧秤同样拉这个橡皮筋也把结点拉到同样位置这说明后一个弹簧秤的拉力与前面两个弹簧秤的拉力效果相等因此右以互相替代.对于“等效”这个问题应正确理解:所谓效果相等是对某一方面说的并不是在所有方面都等效仍以合力与分力来说它们只是在改变物体的运动状态上等效而在其他方面例如在产生形变上二者并不等效。用替代法的例子还有很多如用天平称物物体的质量电阻测量等都可以用替代法我们古代三国时期曹冲称象的故事就是替代法的典型实例。()测量量的转换:例如在“碰撞中的动量守恒”的实验中把测物体的速度转换为测物体平抛运动的水平位移即把测速度转换为测长度。又如在“测定玻璃的折射率”的实验中本应测量入射角和折射角再根据折射率n=sinisinr求出折射率但角度不容易测准确(一般所用的量角器的最小分度是并且测角度时顶点很难对得特别准确)而通过做辅助线的方法可以把测角度转换为测线段的长度从而增加了有效数字的位数即提高了测量的准确度。()比较法:用天平称物体的质量就是把物体与砝码进行比较砝码的质量是标准的把被测量与标准的量进行比较就是比较法.天平是等臂杠杆因此用天平测物体质量时不用再进行计算而是直接读出砝码的质量它就等于物体的质量。一般情况下被测物跟标准量并不相等而是要根据某种关系进行计算最常用的是二者间满足一定的比例关系通过一定的比例计算即可得出结果因此常常称为比例法。用比例法测电阻是常见的当两个电阻串联时通过的电流相等因此两电阻两端的电压跟它们的电阻成正比如果其中的一个电阻是标准电阻另一个电阻的阻值就可测出.同样两电阻并联时由于两端电压相等通过两支路的电流跟电阻成反比只要一个是标准电阻另一个电阻的阻可测出。一、误差和有效数字误差测量值与真实值的差异叫做误差。误差可分为系统误差和偶然误差两种。系统误差的特点是在多次重复同一实验时误差总是同样地偏大或偏小。偶然误差总是有时偏大有时偏小并且偏大和偏小的机会相同。减小偶然误差的方法可以多进行几次测量求出几次测量的数值的平均值。这个平均值比某一次测得的数值更接近于真实值。有效数字带有一位不可靠数字的近似数字叫做有效数字。有效数字是指近似数字而言。只能带有一位不可靠数字不是位数越多越好。凡是用测量仪器直接测量的结果读数一般要求在读出仪器最小刻度所在位的数值(可靠数字)后再向下估读一位(不可靠数字)这里不受有效数字位数的限制。间接测量的有效数字运算不作要求运算结果一般可用~位有效数字表示。二、基本测量仪器及读数高考要求会正确使用的仪器主要有:刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、打点计时器、弹簧秤、温度表、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等等。刻度尺、秒表、弹簧秤、温度表、电流表、电压表的读数使用以上仪器时凡是最小刻度是分度的要求读到最小刻度后再往下估读一位(估读的这位是不可靠数字但是是有效数字的不可缺少的组成部分)。凡是最小刻度不是分度的只要求读到最小刻度所在的这一位不再往下估读。例如读出上左图中被测物体的长度。上右图用V量程时电压表读数为多少?用V量程时电压表度数又为多少?右图中秒表的示数是多少分多少秒?凡仪器的最小刻度是分度的在读到最小刻度后还要再往下估读一位。cm。V。V量程时最小刻度为V只读到V这一位应为V。秒表的读数分两部分:小圈内表示分每小格表示分钟大圈内表示秒最小刻度为秒。当分针在前分内时秒针在~秒内读数当分针在后分内时秒针在~秒内读数。因此图中秒表读数应为分秒(这个是估读出来的)。游标卡尺分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为mm比主尺上相邻两个刻度间距离小mm。读数时先从主尺上读出厘米数和毫米数然后用游标读出毫米位的数值:游标的第几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐毫米位就读几(不能读某)。其读数准确到mm。分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为mm比主尺上相邻两个刻度间距离小mm。读数时先从主尺上读出厘米数和毫米数然后用游标读出毫米以下的数值:游标的第几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐毫米以下的读数就是几乘毫米。其读数准确到mm。分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为mm比主尺上相邻两个刻度间距离小mm。这种卡尺的刻度是特殊的游标上的刻度值就是毫米以下的读数。这种卡尺的读数可以准确到mm。如右图中被测圆柱体的直径为cm。要注意:游标卡尺都是根据刻线对齐来读数的所以都不再往下一位估读。螺旋测微器固定刻度上的最小刻度为mm(在中线的上侧)可动刻度每旋转一圈前进(或后退)mm。在可动刻度的一周上平均刻有条刻线所以相邻两条刻线间代表mm。读数时从固定刻度上读取整、半毫米数然后从可动刻度上读取剩余部分(因为是分度所以在最小刻度后应再估读一位)再把两部分读数相加得测量值。右图中的读数应该是mm。打点计时器打点计时器是一种特殊的计时仪器电源用Hz的交流电所以打相邻两个点的时间间隔是s。天平天平使用前首先要进行调节。调节分两步:调底座水平和横梁水平(在调节横梁水平前必须把游码移到左端零刻度处左端与零刻线对齐如图中虚线所示)。测量读数由右盘中砝码和游标共同读出。横梁上的刻度单位是毫克(mg)。若天平平衡时右盘中有g砝码游码在图中所示位置则被测物体质量为g(最小刻度为g不是分度因此只读到g这一位)。多用电表使用多用电表时首先应该根据被测物理量将选择开关旋到相应的位置。使用前应先进行机械调零用小螺丝刀轻旋调零螺丝使指针指左端零刻线。使用欧姆挡时还应进行欧姆调零即将红、黑表笔短接调节欧姆调零旋钮使指针指右端零刻线处。欧姆挡的使用:选挡。一般比被测电阻的估计值低一个数量级如估计值为Ω就应该选的倍率。调零。将红黑表笔接被测电阻两端进行测量。将指针示数乘以倍率得测量值。将选择开关扳到OFF或交流电压最高挡。用欧姆挡测电阻如果指针偏转角度太小应增大倍率如果指针偏转角度太大应减小倍率。电阻箱右图中的电阻箱有个旋钮每个旋钮上方都标有倍率将每个旋钮上指针所指的数值(都为整数)乘以各自的倍率从最高位依次往下读即可得到这时电阻箱的实际阻值。图中最左边的两个黑点是接线柱。若指针所示如图则阻值为Ω。三、重点的学生实验研究匀变速直线运动右图为打点计时器打下的纸带。选点迹清楚的一条舍掉开始比较密集的点迹从便于测量的地方取一个开始点O然后每个点取一个计数点A、B、C、D…。测出相邻计数点间的距离s、s、s…利用打下的纸带可以:求任一计数点对应的即时速度v:如(其中T=s=s)  利用“逐差法”求a:利用上图中任意相邻的两段位移求a:如利用vt图象求a:求出A、B、C、D、E、F各点的即时速度画出如右的vt图线图线的斜率就是加速度a。探究弹力和弹簧伸长的关系(胡克定律)利用右图装置改变钩码个数测出弹簧总长度和所受拉力(钩码总重量)的多组对应值填入表中。算出对应的弹簧的伸长量。在坐标系中描点根据点的分布作出弹力F随伸长量x而变的图象从而发确定Fx间的函数关系。解释函数表达式中常数的物理意义及其单位。该实验要注意区分弹簧总长度和弹簧伸长量。对探索性实验要根据描出的点的走向尝试判定函数关系。(这一点和验证性实验不同。)互成角度度两个力的合成该实验是要用互成角度的两个力和另一个力产生相同的效果看其用平行四边形定则求出的合力与这一个力是否在实验误差允许范围内相等如果在实验误差允许范围内相等就验证了力的合成的平行四边形定则。研究平抛物体的运动(用描迹法)该实验的实验原理:平抛运动可以看成是两个分运动的合成:一个是水平方向的匀速直线运动其速度等于平抛物体的初速度另一个是竖直方向的自由落体运动。利用有孔的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任一点的坐标x和y利用、就可求出小球的水平分速度即平抛物体的初速度。该试验的注意事项有:斜槽末端的切线必须水平。用重锤线检验坐标纸上的竖直线是否竖直。以斜槽末端所在的点为坐标原点。如果是用白纸则应以斜槽末端所在的点为坐标原点在斜槽末端悬挂重锤线先以重锤线方向确定y轴方向再用直角三角板画出水平线作为x轴建立直角坐标系。每次小球应从斜槽上的同一位置由静止开始下滑。验证动量守恒定律由于v、v、v均为水平方向且它们的竖直下落高度都相等所以它们飞行时间相等若以该时间为时间单位那么小球的水平射程的数值就等于它们的水平速度。在右图中分别用OP、OM和ON表示。因此只需验证:m(OP=m(OMm((ONr)即可。注意事项:必须以质量较大的小球作为入射小球(保证碰撞后两小球都向前运动)。小球落地点的平均位置要用圆规来确定:用尽可能小的圆把所有落点都圈在里面圆心就是落点的平均位置。所用的仪器有:天平、刻度尺、游标卡尺(测小球直径)、碰撞实验器、复写纸、白纸、重锤、两个直径相同质量不同的小球、圆规。若被碰小球放在斜槽末端而不用支柱那么两小球将不再同时落地但两个小球都将从斜槽末端开始做平抛运动于是验证式就变为:m(OP=m(OMm(ON两个小球的直径也不需测量了。验证机械能守恒定律验证自由下落过程中机械能守恒图示纸带的左端是用夹子夹重物的一端。要多做几次实验选点迹清楚且第一、二两点间距离接近mm的纸带进行测量。用刻度尺量出从点到、、、、各点的距离h、h、h、h、h利用“匀变速直线运动中间时刻的即时速度等于该段位移内的平均速度”算出、、各点对应的即时速度v、v、v验证与、、各点对应的重力势能减少量mgh和动能增加量是否相等。由于摩擦和空气阻力的影响本实验的系统误差总是使本实验不需要在打下的点中取计数点。也不需要测重物的质量。用单摆测定重力加速度摆长的测量:让单摆自由下垂用米尺量出摆线长L(读到mm)用游标卡尺量出摆球直径(读到mm)算出半径r则摆长L=Lr开始摆动时需注意:摆角要小于(保证做简谐运动)不要使摆动成为圆锥摆。必须从摆球通过最低点时开始计时测出单摆做次全振动所用时间算出周期的平均值T。改变摆长重做几次实验计算每次实验得到的重力加速度再求这些重力加速度的平均值。用描迹法画出电场中平面上等势线实验所用的电流表是零刻度在中央的电流表在实验前应先测定电流方向与指针偏转方向的关系:将电流表、电池、电阻、导线按图或图连接其中R是阻值大的电阻r是阻值小的电阻用导线的a端试触电流表另一端就可判定电流方向和指针偏转方向的关系。该实验是用恒定电流的电流场模拟静电场。与电池正极相连的A电极相当于正点电荷与电池负极相连的B相当于负点电荷。白纸应放在最下面导电纸应放在最上面(涂有导电物质的一面必须向上)复写纸则放在中间。测定玻璃折射率实验原理:如图所示入射光线AO由空气射入玻璃砖经OO后由OB方向射出。作出法线NN则折射率n=SinαSinγ注意事项:手拿玻璃砖时不准触摸光洁的光学面只能接触毛面或棱严禁把玻璃砖当尺画玻璃砖的界面实验过程中玻璃砖与白纸的相对位置不能改变大头针应垂直地插在白纸上且玻璃砖每一侧的两个大头针距离应大一些以减小确定光路方向造成的误差入射角应适当大一些以减少测量角度的误差。.伏安法测电阻伏安法测电阻有a、b两种接法a叫(安培计)外接法b叫(安培计)内接法。外接法的系统误差是由电压表的分流引起的测量值总小于真实值小电阻应采用外接法内接法的系统误差是由电流表的分压引起的测量值总大于真实值大电阻应采用内接法。如果无法估计被测电阻的阻值大小可以利用试触法:如图将电压表的左端接a点而将右端第一次接b点第二次接c点观察电流表和电压表的变化若电流表读数变化大说明被测电阻是大电阻应该用内接法测量若电压表读数变化大说明被测电阻是小电阻应该用外接法测量。(这里所说的变化大是指相对变化即ΔII和ΔUU)。()滑动变阻器的连接滑动变阻器在电路中也有a、b两种常用的接法:a叫限流接法b叫分压接法。分压接法被测电阻上电压的调节范围大。当要求电压从零开始调节或要求电压调节范围尽量大时应该用分压接法。用分压接法时滑动变阻器应该选用阻值小的用限流接法时滑动变阻器应该选用阻值和被测电阻接近的。()实物图连线技术无论是分压接法还是限流接法都应该先把伏安法部分接好对限流电路只需用笔画线当作导线从电源正极开始把电源、电键、滑动变阻器、伏安法四部分依次串联起来即可(注意电表的正负接线柱和量程滑动变阻器应调到阻值最大处)。对分压电路应该先把电源、电键和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头比较该接头和滑动触头两点的电势高低根据伏安法部分电表正负接线柱的情况将伏安法部分接入该两点间。()描绘小电珠的伏安特性曲线因为小电珠(即小灯泡)的电阻较小(Ω左右)所以应该选用安培表外接法。小灯泡的电阻会随着电压的升高灯丝温度的升高而增大所以UI曲线不是直线。为了反映这一变化过程灯泡两端的电压应该由零逐渐增大到额定电压。所以滑动变阻器必须选用分压接法。在上面实物图中应该选用右面的那个图开始时滑动触头应该位于左端(使小灯泡两端的电压为零)。由实验数据作出的IU曲线如右说明灯丝的电阻随温度升高而增大也就说明金属电阻率随温度升高而增大。(若用UI曲线则曲线的弯曲方向相反。)若选用的是标有“VA”的小灯泡电流表应选用A量程电压表开始时应选用V量程当电压调到接近V时再改用V量程。.把电流表改装为电压表、用图(a)测定电流表内阻rg方法是:先断开S闭合S调节R使电流表满偏然后闭合S调节R使电流表达到半满偏。当R比R大很多时可以认为rg=R。(当R比R大很多时调节R基本上不改变电路的总电阻可认为总电流不变因此当电流表半满偏时通过R的电流也是满偏电流的一半两个分路的电阻相等)。实际上S闭合后总电阻略有减小总电流略有增大当电流表半满偏时通过R的电流比通过电流表的电流稍大即R比rg稍小因此此步测量的系统误差总是使rg的测量值偏小。其中R不必读数可以用电位器R需要读数所以必须用电阻箱。根据rg、Ig和扩大后的量程计算出需要给电流表串联的电阻R的值。、用(b)图把改装的电压表和标准电压表进行校对。校对要每V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|UU|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R的阻值(使表头的分压减小一些)然后再次重新进行校对。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。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=UIr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UI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UI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=)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求内阻的一般式应该是r=|ΔUΔI|)。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号电池)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: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。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。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。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cm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cm为单位)。由d=VS算出油膜的厚度即分子直径的大小。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=ata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aF当拉力F相等时am。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?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LT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?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。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摆长之比为。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和在绳上相向传播。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。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。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=QW作用时间极短来不及热交换是绝热过程因此Q=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=QW也是绝热过程Q=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。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?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。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。单缝衍射从图中看出:当狭缝宽度在mm以上时缝越窄亮斑也越窄当狭缝宽度在mm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。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。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。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。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.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:只有秒表只有米尺。解: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故子弹初速度v=gt。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.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:改变电阻箱阻值读出两组外电阻和对应的路端电压值R、U、R、U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:。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UI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.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)T(s)他在Tm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Tm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T值填入表中画出对应的Tm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Tm关系成立。在给出的表中增加一行对应的T2(s)值:  m(g)T(s)T2(s)  如图作出Tm图象:得到的个点可以认为在同一条直线上因此可以确定Tm关系成立。例.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s。已知小轿车的车长为m.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厘米相当于实际长度m。量出前后两段位移分别为cm和cm对应的实际位移分别为m和m由ΔS=aT可得a=ms再根据这秒内的平均速度等于中间时刻的即时速度可得照片中第个像对应的速度v=ms。例.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:按电路图接好实验电路接通电键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U=V和微安表读数I=μA断开电键S并同时开始计时每隔s或s读一次微安表的读数i将读数记录在预先设计的表格中根据表格中的组数据以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U时该电容器所带的电荷量Q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it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C用四舍五入法数得小方格有个所以Q=C。再由C=QU得C=F。例.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g他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度再将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=ms)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。上一问所得图线的物理意义该弹簧的劲度k是多大解: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。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=Nm。例.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m(b)给你盛水塑料袋一个(c)温度计一个(d)玻璃板一块(约m)。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=cmt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.按照有效数字规则读出以下各游标尺的测量值读数为cm读数为mm读数为m读数为cm读数为cm.按照有效数字规则读出下列电表的测量值接~V量程时读数为V接~A量程时读数为A接~V量程时读数为V接~A量程时读数为A.多用电表表头的示意图如右。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:,,测量结束后应将选择开关拨到或者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。.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。                          mm。cm。m。m。.如图是一个游标卡尺。图中a、b、c分别叫做、、如图有一个小型气缸,欲测量其所用材料的体积V,需要测量高度H,深度h,外径D,内径d,应该分别用游标卡尺的哪一部分(用字母表示),,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,要求测量四次,那么每测量一次后应将气缸绕中心轴转动度用测量结果表示V的表达式为:.右图是千分尺的示意图图中所标的各部分依次叫做:,,,,在测量时,当快要接触被测物体时,要停止使用,改用,目的是既可以,又能千分尺中的精密螺纹的螺距为mm,其可动刻度部分分为等分,每一小格表示mm.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.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g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。.右下图是一个弹簧秤的示意图,该弹簧秤的量程为N。由图中读出的测量值应为N。.在做“研究匀变速直线运动”的实验时某同学得到一条用打点计时器打下的纸带并在其上取了A、B、C、D、E、F等个计数点(每相邻两个计数点间还有个打点计时器打下的点本图中没有画出)打点计时器接的是V、Hz的交变电流。他把一把毫米刻度尺放在纸带上其零刻度和计数点A对齐。按照有效数字的读数规则读出相邻计数点AB、BC、CD、DE、EF间的距离s、s、s、s、s它们依次为cm、cm、cm、cm、cm。由以上数据计算打点计时器在打B、C、D、E各点时,物体的即时速度vB、vC、vD、vE依次是ms、ms、ms、ms。根据以上结果,试用两种不同的方法计算该物体的加速度a。根据中得到的数据,试在右边所给的坐标系中用做vt图象的方法从图象中求物体的加速度a。要标明坐标及其单位单位大小要取得合适使作图和读数方便并尽量充分利用坐标纸)试说明为什么用图象法求加速度的偶然误差比较小从图象上求纸带上的A、F点所对应的物体的即时速度vA=msvF=ms并由此计算:当打点计时器打下A点的时刻物体已经从静止开始做匀加速运动s了。如果当时电网中交变电流的频率是f=Hz而做实验的同学并不知道那么由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏理由是:。.某同学在公路边等汽车回校上学,他发现路边有一台小四轮拖拉机的发动机下漏机油,他估算了一下,大约每秒钟滴下一滴机油,这些油在路面上形成一小片油迹后来这台拖拉机开走了,在路面上留下一系列油点他走过去观察了一下,发现从那一小片油迹开始,向前m有一个油点,再向前m有一个油点,再向前m又有一个油点这位同学由此估算出这台拖拉机启动时的加速度约为ms如果拖拉机匀加速到ms后保持匀速运动那么它启动半分钟后大约开出m远。.橡皮筋的一端固定在A点另一端栓上两根细绳每根细绳分别连着一个量程为N、最小刻度为N的弹簧测力计沿着两个不同的方向拉弹簧测力计。当橡皮筋的活动端拉到O点时两根细绳相互垂直如图所示。这时弹簧测力计的读数可从图中读出。由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为N和N。(只须读到N)在右图的方格纸中按作图法的要求画出这两个力及它们的合力。.在用落体法验证机械能守恒定律时某同学按照正确的操作选得纸带如右。其中O是起始点A、B、C是打点计时器连续打下的个点该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离,并记录在图中(单位cm)。这三个数据中不符合有效数字读数要求的是,应记作cm。该同学用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒已知当地的重力加速度g=ms他用AC段的平均速度作为跟B点对应的物体的即时速度则该段重锤重力势能的减少量为而动能的增加量为(均保留位有效数字重锤质量用m表示)这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量动能的增加量原因是。另一位同学根据同一条纸带同一组数据也用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒不过他数了一下:从打点计时器打下的第一个点O数起图中的B是打点计时器打下的第个点。因此他用vB=gt计算跟B点对应的物体的即时速度得到动能的增加量为这样验证时的系统误差总是使重力势能的减少量动能的增加量,原因是。.某同学想在家里做用单摆测定重力加速度的实验但没有合适的摆球他找到了一块大小为cm左右外形不规则的大理石块代替小球。他设计的实验步骤是:A将石块用细尼龙线系好结点为M将尼龙线的上端固定于O点B用刻度尺测量OM间尼龙线的长度L作为摆长C将石块拉开一个大约α=的角度,然后由静止释放D从摆球摆到最高点时开始计时测出次全振动的总时间t,由T=t得出周期E改变OM间尼龙线的长度再做几次实验记下相应的L和TF求出多次实验中测得的的平均值作为计算时使用的数据,带入公式求重力加速度g。你认为该同学以上实验步骤中有重大错误的是。为什么该同学用OM的长作为摆长这样做引起的系统误差将使重力加速度的测量值比真实值偏大还是偏小。你认为用什么方法可以解决摆长无法准确测量的困难.在做用油膜法估测分子大小的实验中已知实验室中使用的酒精油酸溶液的体积浓度为n,又用滴管测得每N滴这种酒精油酸的总体积为V,将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上在玻璃板上描出油膜的边界线再把玻璃板放在画有边长为a的正方形小格的纸上(如右图)测得油膜占有的小正方形个数为m。用以上字母表示油酸分子的大小d=。从右图中数得油膜占有的小正方形个数为m=。.在有些电学实验中要用到零刻度在中央的灵敏电流表G而且在使用前往往要求先判定通过该电流表的电流方向跟指针偏转方向的关系。这种电流表的量程一般都很小一不小心就可能烧毁电表。如图现在有一只这样的灵敏电流表G、一只干电池、一个阻值很大的电阻R和一只阻值很小的电阻R。用笔画线作为导线,把以上元器件都连接在测试电路中。简述测试方法。.用恒定电流的电流场模拟静电场描绘等势线时下列哪些情况是能够实现的是()                       A如图圆柱形电极M、N都接电源的正极模拟等量正点电荷周围的静电场B如图圆柱形电极M接电源正极圆环形电极N接电源负极模拟正点电荷周围的静电场C如图两个平行的长条形电极M、N分别接电源正、负极模拟平行板电容器间的静电场D如图圆柱形电极M接电源负极模拟负点电荷周围的静电场.用伏安法测量一只定值电阻的实验所需的器材实物如图各器材规格为:待测电阻RX(约Ω)直流毫安表(量程mA内阻Ω)直流电压表(量程V内阻kΩ)直流电源(输出电压V内阻可不计)滑动变阻器(Ω允许最大电流A)电键一只导线若干。根据器材的规格和实验要求在下面方框中画出实验电路图并在实物图上用笔画线当导线连接成实验电路。.某电压表的内阻在~kΩ之间为了测量其内阻实验室提供下列可用的器材:待测电压表V(量程V)电流表A(量程μA)电流表A(量程mA)电流表A(量程A)滑动变阻器R(最大阻值kΩ)电源E(电动势V)电键。在所提供的电流表中应选用。为了尽量减小偶然误差要求多测几组数据。试在右边方框中画出符合要求的实验电路图(其中电源和电键及其连线已画出).在测定金属的电阻率的实验中金属导线长约m直径小于mm电阻在Ω左右。实验主要步骤如下:用测量金属导线的长度测次求出平均值L在金属导线的个不同位置上用测量直径求出平均值d用伏安法测量金属导线的电阻R。在方框中画出实验电路图并试把右图中所给的器材连接成测量R的合适的线路。图中安培计要求用A量程内阻约Ω伏特计要求用V量程内阻约几kΩ电源电动势为V滑动变阻器阻值Ω。在闭合电键前滑动变阻器的滑动触点应处于正确位置。根据以上测量值得到该金属电阻率的表达式为ρ=。.用伏安法测电阻的实验中所用电压表的内阻约为kΩ电流表的内阻约为Ω滑动变阻器的最大阻值为Ω选用能够尽量减小系统误差的电路进行实验所测得的各组数据已用实心点标在了右图的坐标

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