高中物理實(shí)驗(yàn)的總結(jié)
高中物理實(shí)驗(yàn)的總結(jié)
高中物理實(shí)驗(yàn)總結(jié)
實(shí)驗(yàn)一：研究勻變速直線運(yùn)動
(一)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
學(xué)會用打上點(diǎn)的紙帶研究物體的運(yùn)動。2.掌握判斷物體是否做勻變速運(yùn)動的方法。3.會利用紙帶測定勻變速直線運(yùn)動的加速度。 4.練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器
(二)實(shí)驗(yàn)原理
1.勻變速直線運(yùn)動的特點(diǎn)
(1)物體做勻變速直線運(yùn)動時(shí)，若加速度為a，在各個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間T內(nèi)發(fā)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(gè)連續(xù)相等的時(shí)間內(nèi)的位移差相等�？梢砸罁�(jù)這個(gè)特點(diǎn)，判斷一個(gè)物體是否做勻變速直線運(yùn)動。
(2)做勻變速直線運(yùn)動的物體在某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于該段時(shí)間內(nèi)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度。 2.由紙帶求物體加速度的方法
(1)逐差法
設(shè)相鄰相同時(shí)間T內(nèi)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(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，然后利用vn＝(xn+xn+1)/2T測出打各點(diǎn)時(shí)的速 度，描點(diǎn)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(shí)驗(yàn)器材
電火花計(jì)時(shí)器或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、電源、復(fù)寫紙片。
(四)實(shí)驗(yàn)步驟
1.把附有滑輪的長木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸 出桌面；把打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過滑輪， 下邊掛上合適的鉤碼；將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并把它 的一端固定在小車的后面。實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。
2.把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，接通電源后，放開小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn)。換上新紙帶，重復(fù)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(diǎn)，在后邊便于測量的地方找一個(gè)開始點(diǎn)，在選好的開始點(diǎn)下面記作0，0后面第5個(gè)點(diǎn)記作1，1后面第5個(gè)點(diǎn)記作2，?依次標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)3，4，5，6，兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離用刻度尺測出，分別記作x1、x2、?、x6。
4.根據(jù)測量結(jié)果和前面計(jì)算公式，計(jì)算出a1、a2、a3的值，求出a的平均值，它就是小車做勻變速運(yùn)動的加速度。
同學(xué)們還可先畫出v-t圖象，再求小車做勻變速運(yùn)動的加速度。
(五)注意事項(xiàng)
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(dá)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(dāng)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(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜。
4.紙帶運(yùn)動時(shí)盡量不要讓紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔摩擦。
5.要先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后，再放開小車；放開小車時(shí)，小車要靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，以充分利用紙帶的長度。
6.不要分段測量各段位移，應(yīng)盡可能地一次測量完畢(可先統(tǒng)一量出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到計(jì)數(shù)起點(diǎn)0之間的距離)，讀數(shù)時(shí)應(yīng)估讀到毫米的下一位。
(六)誤差分析
本實(shí)驗(yàn)參與計(jì)算的量有x和T，因此誤差來源于x和T。
1.由于相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離x測量不夠精確而使a的測量結(jié)果產(chǎn)生誤差。 2.市電的頻率不穩(wěn)定使T不穩(wěn)定而產(chǎn)生誤差。
實(shí)驗(yàn)二：探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系
（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
1.探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系。
2.掌握利用圖象研究兩個(gè)物理量之間關(guān)系的方法。
（二）實(shí)驗(yàn)原理
1.如圖所示，彈簧在下端懸掛鉤碼時(shí)會伸長，平衡時(shí)彈簧產(chǎn)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(biāo)系，以縱坐標(biāo)表示彈力大小F，以橫坐標(biāo)表示彈簧的伸長量x，在坐標(biāo)系中描出各點(diǎn)(x，F(xiàn))，然后用平滑的曲線連結(jié)起來，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得的圖線，就可探知彈力大小與伸長量之間的關(guān)系。 （三）實(shí)驗(yàn)器材
輕質(zhì)彈簧一根、鉤碼一盒、刻度尺、重錘、坐標(biāo)紙、三角板。
（四）實(shí)驗(yàn)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(shí)所對應(yīng)的刻度L0。
3.在彈簧下端掛上一個(gè)鉤碼，待鉤碼靜止后，記下彈簧下端所對應(yīng)的刻度L1。
鉤碼個(gè)數(shù)
刻度
伸長量xn=Ln-L0
彈力F
0123﹕
L0=L1=L2=L3=﹕
﹕
﹕
鉤碼時(shí)，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(gè)、3個(gè)、4個(gè)?
端所對應(yīng)的刻度L2、L3、L4?，并將所得數(shù)據(jù)記錄在表格中。
5.用xn＝Ln－L0計(jì)算出彈簧掛1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)?鉤碼時(shí)彈簧的伸長量，并根據(jù)當(dāng)?shù)刂亓铀俣戎礸，計(jì)算出所掛鉤碼的總重量，這個(gè)總重量就是彈簧彈力的大小，將所得數(shù)據(jù)填入表格。
6.在坐標(biāo)紙上建立坐標(biāo)系，以彈力為縱坐標(biāo)，彈簧伸長量為橫坐標(biāo)，描出每一組數(shù)據(jù)(x,F)所對應(yīng)的
點(diǎn)。
7.根據(jù)所描各點(diǎn)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(shù)。首先嘗試寫成一次函數(shù)的形式，如果不行，寫成二次函數(shù)的形式或其他形式。
9.研究并解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義。
（五）注意事項(xiàng)
1.安裝時(shí)，要保持刻度尺豎直并靠近彈簧。
2.實(shí)驗(yàn)時(shí)，要盡量選擇長度較大、匝數(shù)較多，但軟硬程度(勁度系數(shù))適中的彈簧，以每掛一個(gè)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(yīng)的刻度時(shí)，要用三角板，并且視線垂直于刻度，力求讀數(shù)準(zhǔn)確，并且要等鉤碼靜止時(shí)，再讀數(shù)。
4.實(shí)驗(yàn)中懸掛鉤碼時(shí)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(zhì)彈簧，且要盡量多測幾組數(shù)據(jù)。
6.建立坐標(biāo)系時(shí)，要選擇合適標(biāo)度，以使所畫曲線占據(jù)整個(gè)坐標(biāo)紙。
7.畫圖線時(shí)，不一定要讓所有各點(diǎn)都正好在曲線上，但應(yīng)注意使曲線兩側(cè)的點(diǎn)大致相同，偏離太遠(yuǎn)的點(diǎn)要舍棄。
（六）誤差分析
本實(shí)驗(yàn)的誤差主要來自以下兩個(gè)方面：1.彈簧的長度測量不精確。2.描點(diǎn)、畫圖不精確。
實(shí)驗(yàn)三：驗(yàn)證力的平行四邊形定則
（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
1.驗(yàn)證力的平行四邊形定則。
2.掌握彈簧秤的構(gòu)造、調(diào)節(jié)方法和使用方法。
（二）實(shí)驗(yàn)原理
如果兩個(gè)互成角度的共點(diǎn)力F1、F2作用于橡皮筋的結(jié)點(diǎn)上，與只用一個(gè)力F′作用于橡皮筋的結(jié)點(diǎn)上，所產(chǎn)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(xiàn)′就是F1和F2的合力。根據(jù)平行四邊形定則作出兩共點(diǎn)力F1和F2的合力F的圖示，應(yīng)與F′等大同向。
（三）實(shí)驗(yàn)器材
方木板一塊、白紙、彈簧秤(兩只)、橡皮條、細(xì)繩套(兩個(gè))、三角板、刻度尺、圖釘(幾個(gè))。
（四）實(shí)驗(yàn)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(diǎn)，橡皮條的另一端拴上兩個(gè)細(xì)繩套。(固定點(diǎn)A在紙面外)
3.用兩只彈簧秤分別鉤住細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O。 (如圖所示，位置O須處于紙面以內(nèi)) 4.用鉛筆描下O的位置和兩細(xì)繩套的方向，并記錄彈簧秤的讀數(shù)。 5.從力的作用點(diǎn)(位置O)沿著兩細(xì)繩套的方向畫直線，按選定的標(biāo)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(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同樣的位置O，記下彈簧秤的讀數(shù)和細(xì)繩的方向。用刻度尺從O點(diǎn)按同樣標(biāo)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(gè)力F1和F2的大小和夾角，再重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次。
（五）注意事項(xiàng)
1.不要直接以橡皮條端點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)，可拴一短細(xì)繩再連兩細(xì)繩套，以三繩交點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)，使結(jié)點(diǎn)小些，便于準(zhǔn)確地記錄結(jié)點(diǎn)O的位置。
2.不要用老化的橡皮條，檢查方法是用一個(gè)彈簧秤拉橡皮條，要反復(fù)做幾次使橡皮條拉伸到相同的長度看彈簧秤讀數(shù)有無變化。
3.彈簧秤在使用前應(yīng)水平放置，然后檢查、校正零點(diǎn)。將兩彈簧秤互相勾著水平拉伸，選擇兩只讀數(shù)完全一致的彈簧秤使用。
4.在同一次實(shí)驗(yàn)中，使橡皮條拉長時(shí)結(jié)點(diǎn)O的位置一定要相同。
5.用兩只彈簧秤鉤住細(xì)繩套互成角度地拉橡皮條時(shí)，夾角不宜太大，也不宜太小，以60°～100°之間為宜。
6.讀數(shù)時(shí)應(yīng)注意使彈簧秤與木板平行，并使細(xì)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(shù)時(shí)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(nèi)的前提下，拉力的數(shù)值應(yīng)盡量大些。
7.細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長一些，便于確定力的方向，不要直接沿細(xì)繩套的方向畫直線，應(yīng)在細(xì)繩套末端用鉛筆畫一個(gè)點(diǎn)，取掉細(xì)繩套后，再將所標(biāo)點(diǎn)與O點(diǎn)連直線確定力的方向。
8.在同一次實(shí)驗(yàn)中，畫力的圖示所選定的標(biāo)度要相同，并且要恰當(dāng)選取標(biāo)度，使所作力的圖示稍大一些。
（六）誤差分析
本實(shí)驗(yàn)的誤差主要來自以下五個(gè)方面： 1.用描點(diǎn)法記錄的拉力方向不夠準(zhǔn)確； 2.所作平行四邊形的對邊不嚴(yán)格平行；
3.拉橡皮條時(shí)，沒有做到橡皮條及兩細(xì)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(shí)方向；
4.沒有校準(zhǔn)彈簧秤的零點(diǎn)，兩只彈簧秤的刻度不準(zhǔn)確；
5.彈簧的拉桿與限位孔有摩擦，使彈簧秤讀數(shù)并不能真實(shí)地表示細(xì)繩中拉力的大小。
實(shí)驗(yàn)四：驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律
（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
驗(yàn)證牛頓第二定律，即質(zhì)量一定時(shí)，加速度與作用力成正比；作用力一定時(shí)，加速度與質(zhì)量成反比。
（二）實(shí)驗(yàn)原理
采用控制變量法，當(dāng)研究對象有兩個(gè)以上的參量發(fā)生牽連變化時(shí)，我們設(shè)法控制某些參量不變，而研究其中兩個(gè)參量之間的變化關(guān)系的方法，是物理實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常采取的一種方法。本實(shí)驗(yàn)的參量有F、m、a三個(gè)參量，研究加速度a與F及m的關(guān)系時(shí)，我們先控制一個(gè)參量，驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)要求先控制小車的質(zhì)量m不變，討論a與F的關(guān)系后，再控制小盤砝碼的質(zhì)量不變，即F不變，改變小車的質(zhì)量，討論a與m的關(guān)系。
（三）實(shí)驗(yàn)器材
打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶及復(fù)寫紙片、小車、一端附有定滑輪的長木板、薄木板、小盤、細(xì)繩、低壓交流電源、兩根導(dǎo)線、天平（帶有一套砝碼）、刻度尺、砝碼。
（四）實(shí)驗(yàn)步驟
1.用天平測出小車和小盤的質(zhì)量m和m0，把數(shù)值記錄下來。 2.按圖3-4-1把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，只是不把懸掛小盤的細(xì)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(fù)移動木板的位置，直至小車在斜面上運(yùn)動時(shí)保持勻速運(yùn)動狀態(tài)，這時(shí)小車拖著紙帶運(yùn)動時(shí)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(xì)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(diǎn)紙帶上標(biāo)上紙帶號碼。
5.保持小車的質(zhì)量不變，在小盤內(nèi)放入m′的砝碼，重復(fù)步驟4，在小盤內(nèi)分別放入質(zhì)量m″，m??的砝碼，再重復(fù)步驟4。m′，m″，m??的數(shù)值都要記錄在紙帶上(或自己設(shè)計(jì)的表格內(nèi))。
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(yùn)動”實(shí)驗(yàn)中的方法，算出每條紙帶的加速度a。
7.用縱坐標(biāo)表示加速度，橫坐標(biāo)表示力，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在坐標(biāo)平面上畫出相應(yīng)的點(diǎn)，若這些點(diǎn)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(zhì)量不變，在小車上依次加砝碼(也需作好記錄)，重復(fù)上述步驟4和6。用縱坐標(biāo)表示加速度a，橫坐標(biāo)表示小車及砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)，在坐標(biāo)平面上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出相應(yīng)的點(diǎn)，如果這些點(diǎn)在一條直線上，就證明加速度與質(zhì)量成反比。
（五）注意事項(xiàng)
1.一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是調(diào)出一個(gè)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(shí)，不要把懸掛小盤的細(xì)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(diǎn)的紙帶運(yùn)動。
2.實(shí)驗(yàn)步驟2、3不需要重復(fù)，即整個(gè)實(shí)驗(yàn)平衡了摩擦力后，不管以后是改變小盤和砝碼的總質(zhì)量還是改變小車和砝碼的總質(zhì)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(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤和砝碼的總質(zhì)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(zhì)量后，每次開始時(shí)小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并應(yīng)先接通電源，再放開小車，且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車。
5.作圖象時(shí)，要使盡可能多的點(diǎn)在所作直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對稱分布在所作直線兩側(cè)。 6.作圖時(shí)兩軸標(biāo)度比例要選擇適當(dāng)。各量須采用國際單位。這樣作圖線時(shí)，坐標(biāo)點(diǎn)間距不至于過密，誤差會小些。
7.為提高測量精度
(1)應(yīng)舍掉紙帶上開頭比較密集的點(diǎn)，在后邊便于測量的地方找一個(gè)起點(diǎn)。
(2)可以把每打五次點(diǎn)的時(shí)間作為時(shí)間單位，即從開始點(diǎn)起，每五個(gè)點(diǎn)標(biāo)出一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，而相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T=0.1 s。
8.調(diào)整定滑輪的高度，保證細(xì)繩與長木板平行。
（六）誤差分析
1.質(zhì)量的測量誤差，紙帶上打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)間隔距離的測量誤差，細(xì)線或紙帶不與木板平行等都會造成誤差。
2.因?qū)嶒?yàn)原理不完善造成誤差。
本實(shí)驗(yàn)中用小盤和砝碼的總重力代替小車受到的拉力(實(shí)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(tǒng)誤差。小盤和砝碼的總質(zhì)量越接近小車的質(zhì)量，誤差就越大；反之，小盤和砝碼的總質(zhì)量越小于小車的質(zhì)量，誤差就越小。3.平衡摩擦力不準(zhǔn)造成誤差。
在平衡摩擦力時(shí)，除了不掛小盤外，其他的都跟正式實(shí)驗(yàn)一樣(比如要掛好紙帶、接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器)，勻速運(yùn)動的標(biāo)志是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上各點(diǎn)的距離相等。
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