实验室 (目录及题目说明)

1、中学物理实验研究课程实验目录实验一 气体压强与体积的关系实验二 探究机械能守恒定律实验三 摩擦力做功使温度升高实验四 力的合成与分解实验五 加速度的测量实验六 静摩擦力研究实验七 牛顿第二定律实验八 平均速度的测量实验九 平均速度与瞬时速度的关系实验十 声波振动图像实验十一 胡可定律实验十二 向心力研究实验十三 动量定理（恒力）实验十四 动量定理（变力）实验十五 瞬时速度的测定实验一 气体压强与体积的关系实验目的 研究气体压强与体积的关系实验器材 郎威DISLab数据采集器、压强传感器、泡沫板、纸巾、塑料袋、计算机。实验原理 PV=NRT 气体的压强实际上是大量的无规则运动的气体分子与容器壁不

2、断碰撞而产生的，因此当其他条件不变的情况下，气体体积不变的情况下，气体体积减少会使气体分子与容器碰撞的次数增多而使压强增大，反之，体积增大，压强减少。实验步骤 1、 将压强传感器接入数据采集器，点击教材专用软件主界面上的实验条目“气体压强与体积的关系”，打开该软件。2、 点击“开始记录”，观察压强传感器实时测得的压强值。3、 把注射器活塞置于初始位置（本次实验为20ml处），并将注射器与压强传感器前端软管紧密连接，确保其气密性。4、 在软件窗口下方的表格中输入活塞初始位置对应的气体体积值。点击“记录数据”，记录下此刻的压强值。5、 连续改变注射器活塞的位置，使气体体积发生变化，将变化后的体积值

3、输入到表格中，同时记录体积对应的压强值，获得多组数据。6、 点击“数据计算”，计算出体积的倒数及体积与压强的乘积两组数据，观察发现体积与压强乘积基本为一常数，7、 点击“p-v”图像，在坐标系中绘出“压强体积”关系数据点。8、 点击“曲线拟合”，绘出基于数据点的反比拟合图线。9、 观察发现，数据点全部分布在拟合图线上，证明体积与压强是反比关系。10、 点击“p-1/v”图像，在坐标系中绘制出“压强体积倒数”关系数据点。11、 点击“曲线拟合，绘出基于数据点的线性拟合图线。12、 观察发现，数据点全部分布在拟合图线上，证明体积与压强的倒数是正比关系。实验结果1、 记录数据计算结果2、 气体压强与

4、体积关系数据点3、 气体压强与体积关系拟合曲线4、 气体压强与体积倒数关系点5、 气体压强与体积倒数关系拟合曲线实验分析 误差分析实验总结实验二 探究机械能守恒定律实验目的 用摆球法验证机械能守恒定律实验器材 朗威DISLab数据采集器、光电门传感器、DISLab机械能守恒实验器、铁架台、计算机。实验原理 把一个摆球用细线悬挂起来并拉到一定高度，然后放开，摆球在摆动过程中，动能和势能发生相互转化，忽略空气阻力影响，只有重力对做功，机械能守恒。 取摆球摆动时最低点零势点，将光电门传感器固定在不同点，设此点的高度为h，则在两光电门传感器处摆球的机械能为：E=1/2mv+mgh; 本实验中，摆球为直

5、径0.008m小圆柱体，质量为0.0080kg,球通过光电门传感器时的挡光时间为t1,所以：摆球的速度为v=0.008/ t1。实验步骤 定性认识1、 架好DISLab机械能守恒实验器。本实验使用 DISLab机械能守恒实验器的主板、副板、定位挡：2、 将定位挡片分别固定在“P、Q、R”三个点，在”A、B、C”三个点释放摆球，使摆锤线在摆动过程中受到定位挡片的阻拦；3、 观察不同点释放摆锤时摆锤在副板上升的位置，用记号笔标出该位置在副板上的投影点：4、 总结挡片位置、摆锤释放点与摆锤到达点的关系，使学生对机械能守恒定律有一个定性的了解。 定量认识1、 架好DISLab机械能守恒实验器，将光电门

6、传感器接入数据采集器。2、 点击教材专用软件主界面上的实验条目“研究机械能守恒定律”，打开该软件。3、 测量DISLab机械能守恒实验摆锤的直径s及其质量m,将数据输入软件窗口下方的表格。 4、 由于实验室没有铁架台，利用机械能守恒实验器装置中的光电门传感器固定臂固定在小车轨道上，并将光电门固定在轨道上即摆锤静止时的中间位置。依次将摆锤从A、B、C、D各点释放，记录各点释放时的高度填入表格。5、 点击“开始记录”，在A点释放试验器的摆锤，摆锤通过光电门传感器的速度就显示在表格中。6、 改变摆锤的位置，分别从B、C、D释放，得出对应点的数据。7、 点击“数据计算”，得到摆锤分别在B、C、D各点下

7、落时的动能、势能和机械能。8、 根据实验结果，可见在误差范围内，动能势能转化过程中机械能保持不变。实验图像实验分析误差分析实验总结实验三 摩擦力做功使温度升高实验目的 理解功与能的转化温度传感器实验器材 朗威DISLab数据采集器、温度传感器、泡沫板、纸巾、塑料袋、计算机。实验原理 两个物体摩擦时，克服摩擦力所做的功转化为物体的内能，内能增加温度升高。实验步骤 1、 将温度传感器接入数据采集器：2、 选择“示波”方式；3、 将温度传感器探针插入泡沫板中，用手握住并快速抽动，即可观察到升温现象（注意保护探针，不要用力过猛造成探针弯曲或折断）；4、 将泡沫板换成纸巾、塑料重复上一步骤。实验图像1、

8、 泡沫板的摩擦做功时温度曲线2、 纸巾的摩擦做功时温度曲线实验分析误差分析实验总结实验四 力的合成与分解实验目的 验证共点力的合成定则实验器材 朗威DISLab数据采集器、计算机、力的合成与分解实验器或斜面上力的分解实验器。实验原理 共点力的合成与分解符合合力的平行四边形定则。实验步骤1、 将两只力传感器固定在合成与分解实验器上，用细线与力传感器两侧钩连接，将两条线在力矩盘圆心处搭接，将两条线在力矩圆盘心处打结。2、 将两力传感器连接到数据采集器。3、 点击教材专用软件主界面上的实验条目“力的合成与分解”，打开该软件。4、 调节力的合成与分力的合成与分解实验器两力臂，分别于垂线方向的夹角为40

9、°和30°，点击“开始记录”，并对传感器进行软件调零。5、 将钩码挂在细线下方，在G=后面的小窗口中输入钩码质量。待测量值稳定后，点击“停止记录”。两个分力数值即被记录下来。将两个角度分别填写到界面相应位置。6、 点击“数据分析”，软件根据两分力的大小与方向计算出合力的大小与方向，比较合力与钩码重力的关系。7、 调节实验器两力臂，改变两分力的方向，重复步骤35，观察实验结果。8、 改变钩码质量，重复步骤35，对实验结果进行分析，总结力的分解与合成的关系。实验图像1、 力的合成两个角分别是30°、40°、50°、60°角度图像2、 力的

10、分解斜面分别是0°、30°、45°、60°、90°的图像实验分析误差分析实验总结实验五 加速度的测量实验目的 通过测量轨道小车的加速度，加深对加速度的理解。实验器材 朗威DISLab数据采集器、计算机、郎威DISLab力学轨道及配套小车、挡光片等附件。实验原理 由定义：加速度a=(Vt-V0)/t。实验步骤 1、 使用DISLab力学轨道附件中的“I”型支架将两只光电门传感器固定在力学轨道一侧，将光电门分别接入数据采集器的第一、二通道；2、 将轨道的一端调高，在小车上安装宽度为0.020m的“I”型挡光板，调整光电门的位置，使小车及当光板能够顺

11、利通过并挡光；3、 打开“计算表格”，点击“变量”，启用“挡光片经过两个光电门的时间”功能，软件默认变量为t12，定义挡光片的宽度为“d”,输入固定值0.020；4、 点击“开始”，令小车从轨道高端下滑，使挡光片依次通过两光电门，则挡光片通过两光电门传感器的时间t1、t2和经过两光电门的时间t12会记录在表格中；5、 使小车自轨道高端下滑，并注意每次起点均不相同，重复测量多次（注意操作中不要发生误挡光）；实验图像 实验装置图 加速度测量结果实验分析误差分析实验总结实验六 静摩擦力研究实验目的 观察最大静摩擦力现象、加强对最大静摩擦力概念的理解实验器材 朗威DISLab数据采集器、计算机、摩擦块

12、、摩擦台实验原理 两个相互接触的物体，有相对滑动的趋势时，两物体之间会出现一种阻碍运动趋势的力，即静摩擦力。静摩擦力的最大极限值叫做最大静摩擦力。实验步骤 1、 将力传感器接入数据采集器；2、 调节传感器窗口为“示波”显示；3、 摩擦块放置在摩擦台上，用细线连接传感器的测钩与小车，将摩擦台（底部垫上鼠标垫作为摩擦块）用手控制。代替摩擦台与电机转轴连接；4、 点击“停止”在下面实验图像所示的实验图线上找到代表静摩擦力及最大静摩擦力的部分。5、 根据实验结果，分析拉动小车过程中受力情况。6、 改变配重块的质量，重复实验，观察获得的图线与图像的区别。实验图像实验分析误差分析实验总结实验七 牛顿第二定

13、律实验目的1， 验证牛顿第二定律，就是验证：（1）物体质量一定时，加速度与合外力成正比；（2）合外力一定时，物体的加速度与质量成反比。2， 通过朗威DISLab相关软件及数据，进一步掌握牛顿第二定律的相关规律，从而加深对牛顿第二定律知识的了解及掌握。实验器材 朗威DISLab数据采集器、位移传感器、朗威DISLab力学轨道及附件，计算机。实验原理 保持研究对象（小车）的质量（M）不变，改变小桶内的质量（m）,即改变牵引力，测出小车的对应加速度，用图像法验证加速度是否正比于作用力。1 保持小桶内的质量（m）不变，改变研究对象的质量（M），及往小车内加配重，测出小车对应的加速度，用图像法验证加速度

14、是否反比于质量。实验步骤 1、 将位移传感器接收器固定在轨道的一端，连接到数据采集器；将位移传感器发射器固定到小车上。2、 进行摩擦力平衡调整。步骤如下：a点击教材专用软件主界面上的实验条目“从v-t图像加速度”打开软件；b将小车放在斜面上，打开位移传感器发射器电源开关，点击“开始记录”，释放小车；c调节轨道的倾角，用实验五的方法测量小车的加速度。加速度接近零时，可以认为小车重力沿斜面的分力已经与小车和轨道之间的摩擦力平衡。如下图。3返回教材专用软件主页面，点击实验条目“牛顿第二定律”，打开软件。4将细绳的一端拴在小车上，另一端通过滑轮拴在放有砝码的小桶上。5在窗口下方的表格内输入小车的质量及

15、拉力数值（砝码质量+小桶质量）。6将小车放在轨道上，打开位移传感器发射器电源开关，点击“开始记录”释放小车，使小车在砝码的拉动下开始运动。待小车停止运动，点击“停止记录”。7.拖动窗口下方的滚动条，将实验获得的v-t图线置于显示区域中间，点击“选择区域”，选择需要研究的一段v-t图线。8.软件窗口下方的表格中自动显示该段v-t图线对应的加速度。9.保持小车质量不变，改变拉力，重复5/6，可得到另几组数据。10.点击“a-F图像”按纽，即得到加速度与拉力关系图线。11.保持拉力不变，改变运动小车的质量，重复5/6得到另几组数据。12.点击“a-M图像”按纽，可得到加速度与质量关系图线。13.点击

16、“（a-1/M）图象”按纽，即得到加速度与质量倒数的关系图象。实验图象实验分析误差分析实验总结实验八 平均速度的测量实验目的 理解平均速度的概念，掌握测量平均速度的方法实验器材 朗威DISLab数据采集器，计算机、郎威DISLab力学轨道及配套小车、挡光片等附件。实验原理 物体运动的平均速度v=s/t,s为时间t内的位移。实验步骤 1、使用DISLab力学轨道附件中的“I”型支架将两只光电门传感器固定在力学轨道一侧，将光电门分别接入数据采集器的第一、二通道；2、将两光电门的距离设定为0.5m;3、将轨道的一端调高，在小车上安装宽度为0.020m的“I”型挡光板，调整光电门的位置，使小车及当光板

17、能够顺利通过并挡光；4、打开“计算表格”，点击“变量”，启用“挡光片经过两个光电门的时间”功能，软件默认变量为t12，定义”s”为两光电门之间的距离，输入固定值0.5m；5、点击“开始”，令小车从轨道高端下滑，使挡光片依次通过两光电门，6、保持小车从同一位置下滑，获得多组数据。注意操作中不要发生误挡光；7、点击“公式”，调用力学公式库中的“平均速度”公式，正确选择公式变量，得出实验结果，点击“求平均”，计算出多次实验的平均值，单位是m/s。实验图像 实验装置图 平均速度测量结果实验分析误差分析实验总结实验九 平均速度与瞬时速度的关系实验目的 掌握“瞬时速度就是平均速度极限”的概念。实验器材 朗

18、威DISLab数据采集器，计算机、郎威DISLab力学轨道及配套小车、挡光片等附件。实验原理 选择物体运动过程中的某一段并测量该物体在s内的平均速度v。如果使s逐渐减小，则v将逐渐趋于某一定值，该定值（平均速度的极限）即为物体运动的瞬时速度。实验步骤1、 使用DISLab力学轨道附件中的“I”型支架将两只光电门传感器固定在力学轨道一侧，将光电门分别接入数据采集器的第一、二通道；2、 将轨道的一端调高，在小车上安装宽度为0.020m的“I”型挡光板，调整光电门的位置，使小车及当光板能够顺利通过并挡光；3、 打开“计算表格”，点击“变量”，启用“挡光片经过两个光电门的时间”功能，软件默认变量为t1

19、2，定义”s”为两光电门之间的距离；4、 点击“开始”，令小车从轨道高端下滑，使挡光片依次通过两光电门，5、 保持靠近小车起点的光电门位置不变，逐渐移动另一只光电门向其靠近，手动输入两光电门之间的距离s,令小车从同一位置下滑，测量多次后点击“开始”；6、点击“公式”，调用力学公式库中的“平均速度”公式，正确选择公式变量，得出实验结果，点击“求平均”，计算出多次实验的平均值，单位是m/s。实验图像 逐渐减小平均速度向定值的趋近 测量数据是线性拟合实验分析误差分析实验总结实验十 声波振动图像实验目的 观察与比较乐音与噪音的图像实验器材 朗威DISLab数据采集器，计算机、声波传感器。实验步骤 声音

20、的实质是波的振动，其传播需要介质，空气是声音传播最普遍的介质，所以我们利用传感器接收播放器在空气中放出的乐音与噪音，用朗威DISLab数据采集器和声波传感器及计算机并分析。实验步骤 1、 声波传感器接到朗威DISLab数据采集器； 2、 点击教材专用软件主界面上的实验条目“声波振动图像”，打开该软件； 3、 点击“开始记录”，播放乐音，得到声波振动图像（乐音1、2） 4、 比较乐音图像与噪音图像； 5、 点击“停止记录”，可以通过“压缩时间轴”或“拉伸时间轴”，对图像 进行调整； 6、 总结声波振动图像的规律。 实验图像乐音 1乐音 2噪音 1噪音 2实验分析误差分析实验总结实验十一 胡可定律

21、实验目的 探究弹簧的伸长长度与弹簧的关系实验器材 朗威DISLab数据采集器，轨道及附件，弹簧，力传感器，计算机。实验原理 由胡可定律，得弹簧的伸长长度s、弹力F之间有以下关系：F=ks实验步骤 1、 将弹簧固定在轨道上，记录弹簧在轨道上的位置。2、 将力传感器接入朗威DISLab数据采集器，并将传感器的测量钩与弹簧相连，对力传感器调零。3、 沿着平行于轨道的方向，匀速拉动力传感器，每次拉动0.05m，手动记录数据。4、 在计算表格中，增加变量x,x代表弹簧的伸长长度，输入对应的值。5、 点击绘图，选择x作为X轴，力F作为Y轴，得到一组数据点。6、 观察可见数据点排列具有明显的线性特征，点击拟

22、合，选取线性拟合，发现拟合线与数据点，基本重合且通过原点，可推断弹力的大小与弹簧伸长的距离成正比。实验图像误差分析实验总结实验十二 向心力研究实验目的 研究向心力与质量，半径，角速度的关系实验器材 朗威DISLab数据采集器，计算机，DISLab向心力器材等。实验原理 物体做圆周运动时，沿半径指向圆心方向的外力称为向心力。向心力的大小与物体的质量、角速度的平方、半径成正比。实验步骤 1、 将光电门传感器和力传感器分别接入朗威DISLab数据采集器。2、 按实验装置图把两传感器固定在向心力实验器上，设置实验器相关参数。3、 将实验器调节为水平，对力传感器调零。4、 点击“开始记录”，转动实验器的

23、悬臂，记录数据。5、 保存图像6、 对图像进行分析，总结F与角速度、质量之间的关系。实验图像实验分析误差分析实验总结实验十三 动量定理（恒力）实验目的 探究物体在恒力的作用下，物体所受合力的冲量与物体动量变化的关系实验器材 朗威DISLab数据采集器，计算机、郎威DISLab力学轨道及附件，天平，小沙桶，小铁块。实验原理 动量定理：物体所受合力的冲量与物体动量变化实验步骤 在小车上安装宽度为0.020m的“I”型挡光板，用天平称出小车的质量为m，及小桶的质量m1 将两只光电门传感器分别接入采集器的一、二通道，将传感器固定在力学轨道上； 调整轨道水平，将小沙桶悬挂在导轨的下方，并通过牵引绳与小车连接； 打开“计算表格”，点击“变量”，启用“挡光片经过两个光电门的时间”功能， 点击开始，令小车从轨道的一端开始滑动，开始记录时间在表格中； 逐渐增加小桶内的质量，使其对小车的拉力逐渐增大，采用上述的实验步骤，测出不同拉力下的数据； 在计算表格中，增加变量m和m1,并输入相应的数据，分别输入计算拉力，动量变化，冲量的自由表达式，F=m1*9.8，p=m*(0.020/t2