高中物理实验手册

高中物理实验手册高中物理实验手册2/94高中物理实验手册首届北京市中小学教员工实验技术竞赛培训手册（中学物理单项）1目录第一章基本物理实验仪器使用规范4..第一节力学实验仪器的使用规范4..一、托盘天平的使用规范4...二、刻度尺的使用规范4...三、游标卡尺的使用规范2...四、螺旋测微计的使用规范2...五、弹簧秤的使用规范3...六、打点计时器的使用规范3...七、气垫导轨的使用规范4...八、量筒的使用规范5...第二节热学实验仪器使用规范5..一、温度计的使用规范5...二、酒精灯的使用规范5...第三节光学实验仪器使用规范6..一、透镜的使用规范6...二、干预仪的使用规范7...第四节电学实验仪器使用规范7..一、学生电源的使用规范7...二、电流表的使用规范8...三、电压表的使用规范8...四、滑动变阻器的使用规范8...第二章中学物理实验操作规范11第一节零位调整11第二节水平、铅直调整11第三节除去读数装置的空程偏差11第四节仪器的初态和安全地点1..2第五节逐次迫近调整1..2.第六节消视差调理1..2.第三章中学物理实验数据办理规范1..3第一节偏差分析1..3.一、有时偏差办理1..3.二、系统偏差办理1..4.第二节有效数字及其运算规则1..4一、仪器正确测读的原则1..4.2二、对于“0”的问题1..4.三、数值表示的标准形式1..5.第三节数据办理方法1..5.一、列表法1..5..二、作图法1..5..三、逐差法1..6..四、最小二乘法1..7.附录1：中学物理典型实验（初中物理部分）1..8一、二力均衡1..8.二、做功过程就是能量转变或转移的过程1..8三、阿基米德定律1..9.四、不一样样物质的比热容不一样样2..1.五、研究焦耳定律2..1.六、滑动变阻器的结构及使用2..2七、研究电流与电压、电阻的关系2..3八、平面镜成像特色2..4.九、反射定律2..5.十、研究凸面镜成像规律2..7.附录2：中学物理典型实验（高中物理部分）2..9一、考证力的合成的平行四边形定章2..9二、牛顿第二定律3..0.三、考证机械能守恒定律3..1.四、光的折射定律3..2.五、描述小灯泡的伏安特色曲线3..4六、用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻七、用单摆测定重力加快度3..7.八、研究自由落体运动的规律3..9九、变压器电压与匝数关系4..0.十、传感器的简单使用4..2.3第一章基本物理实验仪器使用规范中学物理主要包含力、热、声、光和电这五个部分。而中学物理实验对声学部分的实验波及较少，即便波及也多以小实验为主，没有学生实验和教师演示实验，也没有特定的声学实验仪器，所以本章主要介绍力学、热学、光学和电学实验仪器的使用规范。第一节力学实验仪器的使用规范力学是物理学的一个重要分支，主要研究能量和力以及它们与固体、液体及气体的平衡、变形或运动的关系。力学可分为静力学、运动力学和动力学三部分。而这些部分对应的实验也是中学物理实验的重要构成部分。所以，对这部分实验仪器的熟习与掌握是中学物理实验必不可以少的。本节将介绍几种中学力学实验中常有实验仪器的使用规范。一、托盘天平的使用规范托盘天平是中学物理实验的基本仪器之一。由托盘、横梁、均衡螺母、刻度尺、指针、刀口、底座、分度标尺、游码、砝码等构成。主要用于中学物理的质量的丈量、密度的丈量等实验中。精准度高的还有物理天平、电子天相同。详细使用规范以下：1．托盘天平称量前，先把游码拨零点，察看天平能否平；不平应调理均衡螺母。图1-12．称量物体时左盘放称物，右盘放砝码。对于潮、腐药品的称量要用器皿盛放。3．挪动游码时要左手扶住标尺左端，右手用镊子轻轻拨动游码；4．称取必然质量的固体粉末时，右盘中放入必然质量的砝码，不足用游码增补。质量确立好后，在左盘中放入固体物质，常常在凑近均衡时加入药品的量难以掌握，这时应用右手握持盛有药品的药匙，用左手掌轻碰右手手段，使少许固体溅落在左盘里渐渐达到均衡。5．若不慎在托盘上放多了药品，拿出后不要放回原瓶，要放在指定的容器中。二、刻度尺的使用规范刻度尺是丈量物体长度的工具，刻度尺的分度值一般为1mm。刻度尺丈量长度是物理实验的基本技术，也是其余丈量仪器正确读数的基础。图1-24详细使用规范以下：1．使用前做到三看，即第一看刻度尺的零刻度能否磨损，如已磨损则应重选一个刻度值作为丈量的起点。其次看刻度尺的丈量范围（即量程）。原则上测长度要求一次丈量，假如丈量范围小于实质长度，必然要挪动刻度尺丈量若干次，则会产生较大的偏差。最后应看刻度尺的最小刻度值。2．使用时应注意正确搁置和正确察看。正确搁置的要点是做到：尺边对齐被测对象，必然放正重合，不可以够倾斜；尺的刻面必然紧贴被测对象，不可以够“悬空”。正确察看的要点是视野在终端刻度线的正前面，视野与刻面垂直，看清大格及小格数。3．读数时一般状况下应估读到最小刻度值的下一位。三、游标卡尺的使用规范游标卡尺也是力学实验基本仪器之一。它是一种丈量长度、内外径、深度的量具。游标卡尺由主尺和附在主尺上能滑动的游标两部分构成。主尺一般以毫米为单位，而游标上则有10、20或50个分格，依据分格的不一样样，游标卡尺可分为十分度游标卡尺、二十分度游标卡尺、五十分度格游标卡尺等。游标卡尺的主尺和游标上有两副活动量爪，分别是内丈量爪和外丈量爪，内丈量爪平常用来丈量内径，外丈量爪平常用来丈量长度和外径。图1-3详细使用规范以下：1．使用前要用软布将量爪擦洁净，使其并拢，查察游标和主尺身的零刻度线能否对齐。假如对齐就能够进行丈量：如没有对齐则要记取零偏差：游标的零刻度线在尺身零刻度线右边的叫正零偏差，在尺身零刻度线左边的叫负零偏差。2．丈量时，右手拿住尺身，大拇指挪动游标，左手拿待测外径（或内径）的物体，使待测物位于外丈量爪之间，当与量爪牢牢相贴时，即可读数.3．使用后用棉纱擦抹洁净。长远不用时应将它擦上黄油或机油，两量爪合拢并拧牢牢固螺钉，放入卡尺盒内盖好。四、螺旋测微计的使用规范螺旋测微器又称千分尺、螺旋测微仪、分厘卡，是比游标卡尺更精巧的丈量长度的工具，用它测长度能够正确到，丈量范围为几个厘米。图1-42详细使用规范以下：1．使用前要认识螺旋测微器的结构及活动刻度与固定刻度的意义，并且应注意能否存在零偏差，如有讨教师调整。2．丈量时，在测微螺杆快凑近被测物体时应停止使用旋钮，而改用微调旋钮，防备产生过大的压力，既可使丈量结果精准，又能保护螺旋测微器。3．在读数时，要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻线能否已经露出。4．当小砧和测微螺杆并拢时，可动刻度的零点与固定刻度的零点不相重合，将出现零偏差，应加以修正，即在最后测长度的读数上去掉零偏差的数值。5．用毕要放松固定栓，将活动砧与固定砧合拢，但不执行劲，接触即可。五、弹簧秤的使用规范弹簧测力计是中学物理力学实验中常常出现仪器，主要用于力的大小的丈量。详细使用规范以下：1．丈量前要看弹簧秤的量程、弹簧秤的敏捷度及弹簧秤的零点读数，校准零点或依零点读数修正丈量结果。2．使用时要知道弹簧秤的指针需与刻度线平行，弹簧秤的轴线方向与力的作用线方向一致，会依仪器精巧度按有效数字读数并记录。3．使用时要注意不可以够使弹簧秤长远受力，省得惹起弹性疲备。图1-5六、打点计时器的使用规范打点计时器是一种丈量时间的工具。假如运动物体带动的纸带经过打点计时器，在纸带上打下的点就记录了物体运动的时间，纸带上的点也相应的表示出了运动物体在不一样样时辰的地点。研究纸带上的各点间的间隔，即可分析物体的运动状况。详细使用规范以下：图1-61．打点计时器使用的电源是沟通电源，电磁打点计时器电压是4-6V；电火花打点计时器电压是220V。2．打点计时器在纸带上应打出轻重适合的小圆点，如遇到打出的是小横线、重复点或点迹不清楚，应调整振针距复写纸片的高度，使之大一点。3．复写纸不要装反，每打完一条纸带，应调整一下复写纸的地点，若点迹不够清晰，应试虑改换复写纸。34．纸带应捋平，减小摩擦，进而起到减小偏差的作用。5．使用打点计时器，应先接通电源，待打点计时器牢固后再松开纸带。6．使用电火花计时器时，还应注意把两条白纸带正确穿好，墨粉纸盘夹在两纸带之间；使用打点计时器时，应让纸带经过限位孔，压在复写纸下面。7．办理纸带数据时，密集点的位移差值丈量起来偏差大，应舍去；一般以五个点为一个计数点。8．描点作图时，应把尽量多的点连在一条直线（或曲线）上不可以够连在线上的点应分居在线的双侧。偏差过大的点能够舍去。9．打点器不可以够长时间连续工作。每打完一条纸带后，应实时切断电源。待装好纸带后，再次接通电源并实验。10．在实验室使用打点计时器时，先将打点计时器固定在实验台上，此后接通电源。七、气垫导轨的使用规范气垫导轨是一种现代化的力学实验仪器。它利用小型气源将气体压缩空气送入导轨内腔。空气再由导轨表面上的小孔中喷出，在导轨表面与滑行器内表面之间形成很薄的气垫层。滑行器就浮在气垫层上，与轨面走开接触，所以能在轨面上做近似无阻力的直线运动，极大地减小了过去在力学实验中因为摩擦力惹起图1-7的偏差，使实验结果凑近理论值。联合打点计时器、光电门、闪光照相等，测定多种力学物理量和考证力学定律。中学物理实验中，利用气垫导轨考证动量守恒定律，研究弹簧振子的运动规律,研究物体的加快度等。详细使用规范以下：1．使用前先用酒精擦抹，除去尘埃。要垫好塑料垫，此后调平，左右尽量保持高度一致，不然会增大偏差。2．使用气垫导轨时先通空气，再放小车。3．使用气垫导轨后要实时盖好，防备落上尘埃。除了导轨，还包含数字计时器和光电门。1.数字计时器需注意在实验前先调整发光器件和光敏器件的相对地点，若两者没有对准则不可以够计时，同时需手动“复位”，显示“0”后才可开始遮光计时。2.光电门一边为发光装置，一边安装接收装置并与计时装置连结。当物体经过光电门光阴被挡住计时器开始计时，当物体走开时停止计时，这样就能够依据物体大小与运动时间计算物体运动的速度。4八、量筒的使用规范量筒是用来量取液体的一种玻璃仪器。规格以所能量度的最大容量（ml）表示，常用的有10ml、25ml、50ml、100ml、250ml、500ml、1000ml等。外壁刻度都是以ml为单位，10ml量简每小格表示0.2ml，而50ml量筒每小格表示1ml。量筒越大，管径越粗，其精准度越小，由视野的偏差所造成的读数偏差也越大。所以，实验中应依据所取溶液的体积，尽量采纳能一次量取的最小规格的量筒。分次量取也能惹起偏差。图1-8详细使用规范以下：1．使用量筒时应依据所需量取的液体体积，采纳能一次量取即可的最小规格的量筒。2．掉入液体时应口挨口，防备称量液体外流，凑近刻度线时改用滴管滴加至刻度处。若不慎加入液体的量超出刻度，应手持量筒倒出少许于指定容器中，再用滴管滴至刻度处。3．读数时，视野与液面最低处保持水平。第二节热学实验仪器使用规范热学实验也是中学物理必不可以少的部分之一。对于中学热学实验总的来说数目不是很多，所以对于热学实验仪器的使用规范我们仅列举了两个主要的实验仪器。即温度计和酒精灯的使用规范。一、温度计的使用规范温度计是热学实验中常有的实验仪器。它能够正确的判断和测量温度。利用固体、液体、气体受温度的影响而热胀冷缩等的现象为设计的依据。有煤油温度计、酒精温度计、水银温度计、气体温度计等等。详细的使用规范以下：1．使用温度计前要察看温度计的量程和分度值。要选择适合的温度计丈量被测物体的温度。图1-92．利用温度计丈量温度时，温度计的液泡应与被测物体充分接触，且玻璃泡不可以够碰到被测物体的侧壁或底部。3．读数时，温度计不要走开被测物体，且眼睛的视野应与温度计内的液面相平。二、酒精灯的使用规范酒精灯也是热学实验的基本实验仪器之一。它是以酒精为燃料的加热工具，由灯体、灯芯管和灯帽构成。酒精灯的加热温度图1-105400—500℃。详细使用规范以下：1．新购买的酒精灯应第一配置灯芯。灯芯平常是用多股棉纱线拧在一同，插进灯芯瓷套管中。灯芯不要很短，一般浸入酒精后还要长4—5cm。对于旧灯，特别是长时间未用的灯，在取下灯帽后，应提起灯芯瓷套管，用洗耳球或嘴轻轻地向灯内吹一下，以赶走其中齐集的酒精蒸气。再放下套管检查灯芯，若灯芯不齐或烧焦都应用剪刀修整为平优等长。2．新灯或旧灯壶内酒精少于其容积1/2的都应增添酒精。酒精不可以够装得太满，以不超过灯壶容积的2/3为宜。（酒精量太少则灯壶中酒精蒸气过多，易惹起爆燃；酒精量太多则受热膨胀，易使酒精溢出，发惹祸故。）增添酒精时必然要借助个小漏斗，省得将酒精洒出。燃着的酒精灯，若需增添酒精，必然熄灭火焰。决不一样样意燃着时加酒精，不然，很易着火，造成事故。3．新灯加完酒精后须将新灯芯放入酒精中浸泡，并且挪动灯芯套管使每端灯芯都浸透，此后调好其长度，才能点燃。因为未浸过酒精的灯芯，一经点燃就会烧焦。4．点燃酒精灯必然要用燃着的火柴，决不可以用燃着的酒精灯对火。不然易将酒精洒出，惹起火灾。5．加热时若无特别要求，一般用温度最高的外焰来加热用具。加热的用具与灯焰的距离要适合，过高或过低都不正确。与灯焰的距离平常用灯的垫木或铁环的高低来调理。被加热的用具必然放在支撑物(三脚架、铁环等)上或用坩埚钳、试管夹夹持，决不一样样意手拿仪器加热。6．加热完成或要增添酒精需熄灭灯焰时，可用灯帽将其盖灭，盖灭后需再重盖一次，让空气进入，省得冷却后盖内造成负压使盖打不开。决不一样样意用嘴吹灭。不用的酒精灯必须将灯帽罩上，省得酒精挥发。7．酒精灯不用时，应盖上灯帽。如长远不用，灯内的酒精应倒出，省得挥发；同时在灯帽与灯颈之间应夹小纸条，以防粘连。第三节光学实验仪器使用规范光学实验也是中学物理必不可以少的一部分，这一部分既波及教师实验也波及学生着手实验。所以，这一节我们将介绍中学物理基本光学实验仪器的使用规范。一、透镜的使用规范透镜是依据光的折射规律制成的。是中学物理光学实验中常有的实验仪器。它是由透明物质（如玻璃、水晶等）制成的一种光学元件。详细使用规范以下：1．使用透镜之间，先要察看破镜是凸面镜仍是凹面镜，正确选择透镜。图1-1162．实验中要爱惜透镜，不要用手触摸镜面，省得影响成像质量更不可以够破坏透镜。3．利用透镜成像时要注意，透镜中心与蜡烛焰心，光屏中心放在同一高度。二、干预仪的使用规范依据光的干预原理制成的一种仪器。未来自一个光源的两个光束圆满分并，各自经过不一样样的光程，此后再经过归并，可显出干预条纹。详细使用规范以下：1．使用双缝干预仪前，第一要把直径约为10cm、长约1cm图1-12的遮光筒放在光具座上，筒的一端装有双缝，另一端装有毛玻璃屏。2．取下双缝，翻开光源，调理光源的高度，使它发出的光束能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮。3．放好单缝和双缝，单缝双缝互相平行，单缝和双缝间距约为5～10cm，使缝互相平行，中心大概在遮光筒的轴线上，这是在屏上就会看到白光的双缝干预图样。第四节电学实验仪器使用规范中学物理电学部分波及的实验相对来说比好多。本节将要点介绍中学物理电学部分常见仪器的使用规范。一、学生电源的使用规范学生电源是电学实验必不可以少的实验仪器。拥有以下几档输出：1．沟通输出：2-16V，每2V一挡，共8挡。输出电流最大3A，有过载指示。2．直流输出：2-16V，每2V一挡，共8挡。输出电流最大3A，有过载指示。3．直流稳压输出：6V，输出电流最大300mA，电压牢固度在电源电压变化土10％时输出电压变化≤0.3V。负载牢固度≤0.3V，输出纹波电压≤10mV。图1-13详细使用规范以下：1．使用时先接通电源，指示灯亮，将交直流输出电压选择旋钮作相应变换即可获得8挡沟通或直流电源。2．如负载电流超出3A，过载指示灯亮，应马上关掉电源，故障除去后再开启电源。3．直流稳压采纳串联型稳压电路，并加有保护装置，如输出短路，即自动截止。7二、电流表的使用规范电流表是电学实验常有的仪器之一。在中学物理电学实验中主要用于电流的丈量。详细的操作规范以下：1．电流表要串联使用，不可以够短路，电流从正接线柱流入，从负接线柱流出。2．读数时第一要看所用接线柱，其次要找表盘对应的量程数，此后看表盘上的最小分度值。图1-143．使用时要注意：假如没法预计电流大小，就先采纳最大的量程把表接入电路，用开关“试触”，表的指针不超出度程时再接通，假如指针指示值较小，可改用小量程丈量。使用电流表时，绝对不一样样意不经过用电器而将电流表的两个接线柱直接连到电源的两极上。导线必然接在接线柱上。每做完一次实验，应马上将开关断开。三、电压表的使用规范电压表是电学实验常有的仪器之一。在中学物理电学实验中主要用于电压的丈量。详细使用规范以下：1．电压表要并联接入电路丈量电压，电流从正接线柱流入，从负接线柱流出。2．读数时第一要看所用接线柱，其次要找表盘对应的量程数，此后看表盘上的最小分度值。图1-153．使用时要注意：假如没法预计电压大小，就先采纳最大的量程把表接入电路，用开关“试触”，表的指针不超出度程时再接通，假如指针指示值较小，可改用小量程丈量。导线必然接在接线柱上。每做完一次实验，应马上将开关断开。四、滑动变阻器的使用规范滑动变阻器也是中学物理电学实验中常有的实验器械。其结构如图1-16所示，其构成一般包含接（1）线柱、（2）滑片、（3）电阻丝、（4）金属杆和（5）瓷筒等五部分。它在电路中既能够作限流器用，也能够作分压器用。在保证安全的条件下，如何采纳这两种不一样样的形式，是由电路中的需要来决定的。详细使用规范以下：图1-1681．在把滑动变阻器作为限流接入电路时，要选择一上一下两个接线柱串联在电路里。2．使用时要注意：将滑动变阻器接入电路时，要使滑片“2”放在阻值最大的地点上，此时开关是断开的。同时，所连结的电路中电流不可以够超出滑动变阻器赞成经过的最大电流值。五、高压感觉圈的使用规范高压感觉圈是工业生产和实验室顶用低压直流电获得交变高压的一种装置。它的主要部分是两个绕在铁芯上的绝缘导线线圈，初级线圈直接绕在铁芯上，是比较少的几匝粗导线线圈，次级线圈则由多匝细导线构成。感觉圈的初级线圈中有节奏地经过断续的直流电。所以，各样电流断续器是感觉圈的重要零件。详细使用规范以下：图1-171.先将变换开关断开，接上电源。此后将变换开关转过90°，接通电流，转动调节螺杆，使断续器作用，产生正常的火花放电。2.使用时要注意：感觉圈每次工作结束时，都应先将调理螺杆退出，再将变换开关断开，最后与电源断开。感觉圈的寄存不可以置于温度高于40℃以上的地方，?不可以够曝晒或烘烤，省得封蜡融化。六、多用电表的使用规范它一般可测沟通电压（用符号“～”表示）、直流电压、直流电流（用符号“—”表示）和电阻四样，它的电阻刻度是不均匀的，并且左边是最大的，右边是0，这与电流和电压表的标法相反。丈量前，应先检查表针能否停在左端的“0”地点，不然，要用小螺丝刀轻轻地转动表盘下面中间的调整定位螺丝，使指针指零。万用表有两根测试笔，将红表笔和黑表笔分别插入正（＋）、+负（－）测试笔插孔，丈量时，应把选择开关旋到相应的项目和量程上。读数时，要看跟选择开关的挡位相应的刻度。详细使用规范以下：图1-181.丈量电流时，跟电流表相同，应把万用表串联在被测电路里；对于直流电，还必然使电流从红表笔流进万用表，从黑表笔流出来。2.丈量电压时，跟电压表相同，应把万用表和被测部分并联；对于直流电，必然用红表笔接电势较高的点，用黑表笔接电势较低的点。3.丈量电阻时，在选择好选择开关的挡位后（它常有有×1、×10、×100、×1K四档，以指针指在中间为最正确），要先把两根表笔相接触，调整欧姆挡的调零旋钮，使指针指在9电阻刻度的零位上（注意，电阻刻度的零位在表盘的右端）。此后再把两表笔分别与待测电阻的两头相接，进行丈量（别忘了读数要乘上档位）。换用欧姆挡的另一量程时，需要从头调整欧姆挡的调零旋钮，才能进行丈量。应该注意，丈量电阻时待测电阻要跟其余元件和电源断开。丈量时，注意手不要遇到表笔的金属触针，以保证安全和丈量的正确；使用后，要把表笔从测试笔插孔拔出，并且不要把选择开关置于欧姆挡，以防电池漏电；长期不使用时，应把电池拿出。七、验电器的使用规范最常用的金属箔验电器，它是查验物体能否带电的最简单的仪器，结构以以下图。上部是一金属球，它和金属杆相连结，金属杆穿过橡皮塞，其下端挂两片极薄的金属箔，封装在由金属桶和玻璃密封的腔内。当带电体与金属小球接触时，箔片因带同性电荷相排挤而张开。为了避免气流的影响，金属棒和箔片关闭在一个关闭的腔中，棒与桶间有绝缘资料相隔。详细使用规范以下：1.将带电体凑近仪器上端，因为同种电荷的排挤力使指示器发生偏转，它是从力的角度来反应导体带电的状况。图1-192、查验时，把物体与金属板接触，假如物体带电，就有一部分电荷传到两片金属箔上，金属箔因为带了同种电荷，互相排挤而张开，所带的电荷越多，张开的角度越大；如果物体不带电，则金属箔不动。3、当已知物体带电时，若要鉴识它所带电荷的种类，只需先把这带电体与金属球接触一下，使金属箔张开。此后，再用已知的带足够多正电的物体接触验电器的金属球，如果金属箔张开的角度更大，则表示该带电体的电荷为正的；反之，假如金属箔张开的角度减小，或先闭合此后张开，则表示带电体的电荷是负的。10第二章中学物理实验操作规范在物理实验中调整和操作技术十分重要。合理的调整和正确操作对提升实验结果的准确度有直接影响。本章将详细介绍一些最基本的且拥有广泛意义的调整操作技术。第一节零位调整好多仪器因为装置不妥或因为长远使用和环境变化等原由，其零位常常已发生偏离。所以在使用前都须校订零位。有一类仪器配有零位校准器，如电表等，可直接调整零位；还有一类仪器不可以够或不易校订零位，如螺旋测微器等，则可在使用前记下零位读数，以便在丈量值中加以修正。第二节水平、铅直调整在实验中常需对仪器进行水平易铅直调整，如仪器工作台的水平或立柱需保持铅直等。调整时可利用水平仪和悬垂进行。一般说来需要调整水平或铅直的实验装置和水平工作台在底座都装有3个调理螺钉。3个螺钉的连线成正三角形或等腰三角形，如图2-1所示。调整时，第一将水平仪放在与2-3连线平行的AB方向上，调整螺钉2（或3），使2-3连线方向处于水平方向；此后再将水平仪置于与AB垂直的CD方向，调理螺钉1，使工作台大概在一个水平面上；因为调整时3个螺钉作用的互相影响，故这类调理须频频进行，直抵到满意程度。水平调整图图2-1第三节除去读数装置的空程偏差好多仪器（如测微目镜、读数显微镜等）的读数装置都由丝杠—螺母的螺旋机构构成。在刚开始丈量或开始反向移测时，丝杠须转动必然的角度才能与螺母啮合，由此惹起的虚11假读数，称为空程偏差（这类空程偏差会因为空程的积累而加大，如迈克耳孙干预仪的读数机构）。为了除去空程偏差，使用时除了一开始就要注意除去空程外，还须保持整个读数过程沿同一方向前进。第四节仪器的初态和安全地点好多仪器在正式实验操作前，需要处于正确的“初态”和“安全地点”，以便保证明验顺利进行和仪器使用安全。光学仪器中有好多调理螺钉，如迈克耳孙干预仪动镜和定镜的调理螺钉和光学测角仪中望远镜的俯仰角调理螺钉等，在调整这些仪器前，应先将这些调整螺钉处于适中状态，使其拥有足够的调整量。移测显微镜在使用前也应使显微镜处于主尺的中间地点。在电学实验中则需要考虑一个安全地点。比方连好线路而未合开关接通电源前，应使电源处于最小电压输出地点，使滑线变阻器构成的制流电路处于电路电流最小状态和构成的分压电路处于电压输出最小状态；电路均衡调理前，要使接入指零仪器的保护电阻处于阻值最大地点，等等。电路的安全地点不只保护了仪器的安全，还可以够使实验顺利进行。第五节逐次迫近调整“反向逐次迫近”调理法是使仪器装置较快调整到规定状态的一种方法。可在天平、电桥、电位差计等均衡调理中应用，也可在光路共轴调整、分光计调整中应用。比方，输入量为x1时，指零器左偏若干格，输入第二个量ｘ２时应使指零器右偏若干格，这样即可以判断指零的均衡地点对应的输入量ｘ应在x1＜x＜x2范围内。此后输入x3（x2＜x3＜x1），x3的大小约为xx12x，再输入x4（x2＜x4＜x3），x4大小约为13xx32x。这样反向逐23次迫近就会很快找到均衡点。第六节消视差调理在光学实验中，像与叉丝（或分划板标尺）不在一个平面上的状况常常出现。此时，若眼睛在察看地点左右或上下的挪动，即可见像和叉丝的相对地点也随之改动，这就是视差现象。忧如平常用尺量物，尺和物必然贴紧才能丈量正确的道理相同，在光路中为了准确立位和丈量，必然把像与叉丝或分划板标尺调到一个平面上，即作消视差调理。在比较像与叉丝两者离眼睛的远近时，可据下述实验规律作出判断：把自己左右手的食指挺直，一前一后立在视平线周边，眼睛左右挪动时即可看出，离眼近者，其视地点改动与眼睛移动方向相反，而离眼远者，其视地点改动与眼睛挪动方向相同。12第三章中学物理实验数据办理规范第一节偏差分析物理实验中，绝大部分实验都波及到物理量的丈量和物理规律的研究，要修业生能应用所选择的适合仪器，尽可能获得令人满意的结果。一个待测物理量，在客观上拥有真值。但因为遇到丈量仪器、丈量方法、丈量条件和察看者生理反应能力、操作水相同要素的限制，测得的结果只可能是一个近似值。丈量值与真值之差称为绝对偏差，简称偏差，即误差=丈量值-真值。在实验中进行丈量和数据办理时，都应着眼于减少偏差，尽可能使实验结果凑近真值。偏差产生的原由是多方面的，从偏差的性质和根源上可分为系统偏差和偶然偏差两大类。实验中常用精巧度、正确度和精准度来讨论实验结果中偏差的大小。这三个见解的涵义不一样样，应加以差别。精巧度表示丈量结果中有时偏差大小的程度。精巧度高是指在多次丈量中，数据的失散性小，有时偏差小。正确度表示丈量结果中系统偏差大小的程度。准确度高表示多次丈量数据的均匀值偏离真值的程度小，系统偏差小。精准度是对丈量结果中系统偏差和有时偏差大小的综合讨论。精准度高是表示在多次丈量中，数据比较集中，且迫近真值，即丈量结果中的系统偏差和有时偏差都比较小。其余，在讨论丈量结果时，常用到精度这个见解。精度是一个泛指的见解，有时，它是表示系统偏差的大小，即正确度的高低；有时它是表示有时偏差的大小，即精巧度的大小；同时，它也可用来综合评定系统偏差和有时偏差的大小，即表示丈量结果的精准度。一、有时偏差办理1．丈量结果的最正确值——多次丈量取均匀值对某一物理量进行丈量时，最好进行多次重复丈量。依据多次重复丈量的结果，可能获得一个最凑近真值的最正确值。在相同条件下，对某物理量x进行了n次重复丈量，其测量值分别为x1，x,,2x。用x表示它们的算术均匀值（简称均匀值），得：nx1n(x1x2xn1n)xini1当丈量次数无量增添时，依据有时偏差的性质能够证明：该均匀值将无量凑近于真值。所以，均匀值x又称为丈量结果的最正确值，常把它作为丈量的结果。2．算术均匀绝对偏差真值没法获得，偏差也就没法预计。因为均匀值是最正确值，能够把它作为近真值来估算偏差。一般定义丈量值与均匀值之差为“偏差”或“离差”，它们与偏差是有区其余。可是当丈量次数好多时，“偏差”会凑近偏差。在以下讨论中，不去严格划分“偏差”和偏差，把它们统称为偏差。在多次重复丈量中，每次丈量值与均匀值的差，取绝对值，用ΔXi表示，则有13x1xx,x2x2x,xnxnx1;取xn1ni1xi称ΔX(均匀)为算术均匀绝对偏差，简称为算术均匀偏差或均匀绝对偏差。丈量结果表达式可写为xxx二、系统偏差办理系统偏差的除去和修正是指派其影响减小到仪器丈量的精度之内。不然，精准的丈量便失掉意义。下面介绍对于系统偏差进行除去和修正常常采纳的几种方法。1．修正法对于有些零值偏差，如千分尺使用时间较长后产生的磨损，可引入一个修正当，在测量时进行修正。对于仪器的示值偏差，可经过与高精度仪器比较，或依据理论分析导出修正当，予以修正。2．互换法在丈量中对某些条件(如被测物的地点)进行互换，使产生系统偏差的原由对丈量结果起相反的作用。比方，为了除去天平不等臂偏差，可采纳“复秤法”，即互换被测物和砝码的地点再测一次，取两次结果的均匀值。3．赔偿法比方在量热学实验中，采纳加冰降温，使系统的初温低于环境温度而吸热，以赔偿在升温时的热损失。4．对于实验中，因为方法(比方伏安法测电阻)或人员(比方察看者瞄准目标时习惯偏向一方)惹起的系统偏差，应逐项进行分析、并予以修正。第二节有效数字及其运算规则一、仪器正确测读的原则仪器正确测读的原则是：读出有效数字中靠谱数部分是由被丈量的大小与所用仪器的最小分度来决定。可疑数字由介于两个最小分度之间的数值进行估读，估读取数一位(这一位是有偏差的)。对于注明偏差的仪器，应依据仪器的偏差来确立丈量值中可疑数的位置。丈量结果的有效数字由偏差确立。不论是直接丈量仍是间接丈量，其结果的偏差一般只取一位。丈量结果有效数字的最后一位与偏差所在的一位对齐。二、对于“0”的问题对于“0”的问题:有效数字的位数与十进制的单位变换没关。末位“0”和数字中间的“0”均属于有效数字。如23.20cm；10.2V等，此中出现的“0”都是有效数字。14小数点前面出现的“0”和它此后紧接着的“0”都不是有效数字。三、数值表示的标准形式数值表示的标准形式是用10的方幂来表示其数目级。前面的数字是测得的有效数字，并只保存一位数在小数点的前面。第三节数据办理方法一、列表法在记录和整理数据时，常常把数据列成表格，能够简洁地表示有关物理量之间的对应关系，以便得出正确的结论或获得经验公式。在列表办理实验数据时应做到：1．简单了然，便于看出有关量之间的关系。2．表示所列表格中各符号所代表的物理量，写明其单位。物理量的单位应写在标题栏目中，不要重复地写在各个数值的后边。3．表格中的数据要正确反应被测物理量的有效数字。4．必需时能够加注说明所列表中数据的其余状况。5．写清表名、实验日期。二、作图法物理实验中得出的一系列数据，若用图线来表示，能够比较直观地表达所测物理量之间的关系。有时还可以够够不经过计算读得某种状况下各物理量的对应关系值。假如图线是根据好多半据点描出的圆滑曲线，则作图法拥有求出多次丈量值均匀见效的作用，并能对平均值进行修正。图线还可以够够帮助发现个别察看量的错误，并可经过图线对系统偏差进行分析。有的状况下，能简单地从图线中求出实验所需的某些结论。用图示法表达物理量之间的关系，要注意以下作图方法。1．要作好一张实验图线，第一要选择适合的图纸，最常用的图纸是直角坐标纸。图纸的大小，原则上以不损失实验数据的有效数字和能包含全部的实验点为最低限度，即图纸上最小分格最少应与实验数据中最后一位正确数相当。2．合理选轴，正确分度。一般以自变量为横轴、因变量为纵轴，并且顺轴的方向注明该轴所代表的物理量和单位。坐标轴确立此后，还要在轴上均匀地注明坐标分度，分度应使每一个点的坐标值能快速方便地读出，并应使作出的图线比较对称地充满整个图纸而不偏于一边或一角。坐标的起点能够不从零开始，两轴的比率也能够不一样样。3．正确标出实验数据的坐标点。丈量数据点常用“+”符号标出，并使交叉处正好落在数据点上。4．连结实验图线。连结实验图线有两种方法：一种是直接将各点用直线连结起来，成为一条折线。这一般在数据点过少，并且自变量和因变量的关系难以确准时采纳。多半15状况下，因为物理量之间的关系在某必然范围内是连续的，所以应依据图上各数据点的分布和趋向，作出一条连续且圆滑的曲线或直线。因为实验有必然的偏差，所以图线不用然要经过每一个数据点，只需求它们离图线很近且均匀，合理地散布在图线双侧。5．图注和说明。作完图后，在图纸上显然的地点注明图名、作者和作图日期。有时还可附上简要的说明，照实验条件、数据根源等。三、逐差法逐差法是相同间距丈量的有序数据进行逐项或相等间隔项相减获得结果。它计算简便，并可充分利用丈量数据，实时发现错误，总结规律，是物理实验中常用的数据办理方法之一。在中学物理实验中，固然没有提出逐差法这个名词，但在好多地方都用到了这类数据办理方法。如在考证牛顿第二定律的实验中，在考证质量必然情境下a与F的关系时，用avnvn3T1求出各个加快度，此后取均匀值，用的就是逐差法。1．逐差法应用说明(以拉伸法测弹簧的劲度系数为例)设实验中等间隔地在弹簧下加砝码(如每次加1g)，共加9次，分别记下对应的弹簧下端点的地点L0、L1、,、L9。现计算每加1g砝码时弹簧的均匀伸长量，由下式：LL1LL299(L1L0)(L2L1)(L9L8)L9L099则知中间的丈量值全部被抵消了，这样就不可以够充分利用丈量数据了。为保证多次丈量的长处，只需在数据办理方法上作一些组合，则仍可达到多次丈量减小误差的目的。所以可将等间隔所丈量的值分红前后两组，前一组为L0到L4，后一组为L3到L9。隔4项逐差得：ΔL′1=L5－L0,ΔL′5=L9－L4再取均匀值：41'( )LLiL5i5i0所以可知，与上边一般求均匀值的方法不一样样，这时每个数据都派上用途了(自然，这里的'L是增添5g砝码时弹簧的均匀伸长量)。故对应项逐差可充分利用丈量数据，拥有对数据求均匀和减小偏差的目的。2．逐差法应用条件（1）自变量x是等间距变化的。（2）被测物理量之间的函数关系形式能够写成x的多项式，即yMmamxm0163．用逐差法求y=a0+a1x的系数a0、a1设实验数据共有2l(偶数)组，即xl、x2、,、x2l，对应的有yl、y2、,、y2l。且xy1a0a(1x0x)作等间距变化，则有：y2a0a(1x02x)y2la0a1(x2l0x)y1yl1y1al1x隔(l—1)项逐差，则有：y2yl2y2al1xyly2lylal1x故a1均匀值为：a11lilly1iyi2lxlx1i1由式①及式②可求出系数a0的均匀值，a012l(i2l12lyiax1ii1)四、最小二乘法把实验结果经过前面的作图法，固然能够求出函数关系，表示出某种物理规律，可是由图像求出的方程——函数关系，不如用丈量数据直接求函数关系更合理、正确、方便，在图线的绘制上常常带有较大的随意性，所得的结果也常常因人而异，并且很难对它作进一步的偏差分析。为了战胜这些弊端，希望从实验的数据求经验方程(函数关系)。在数理统计中研究了直线的拟合问题，此类问题称为方程的回归问题。最小二乘法是总结经验公式的最常用方法之一。它是由一组实验数据找出一条最正确的拟合直线(或曲线)的常用方法，所得的变量之间的有关函数关系称为回归方程。所以最小二乘法线性拟合也称为最小二乘法线性回归。17附录1：中学物理典型实验（初中物理部分）一、二力均衡实验目的：认识二力均衡的条件。实验原理：二力均衡原理。实验器械：带羊眼圈的小木块（6厘米×8厘米×2厘米）（参看图1），测力计2支，刻度尺，粉笔，小车，线，定滑轮2个，等质量小盘2个，砝码若干。实验步骤：1．在实验桌上用粉笔划一条直线，直线两头桌子边沿处安上两个定滑轮。将小车放在直线中段，用粉笔在桌面上画出小车的四边。此后将小车两头用线系好绕过定滑轮后下端各吊一个质量相等的小盘。往两个小盘里分别放上质量不相等的砝码，可看到小车向砝码较重的一方运动。图12．往两个小盘里放上质量相等的砝码，可看到小车保持静止（图2）。这时小车遇到的两个小盘及其所载砝码的重力相等。这样，又能够得出上述的二力均衡条件。图23．将小车一端撤去挂线及重物，换成用手握持测力计。让小车保持静止，记下测力计示数。此后用测力计测出另一端小盘及挂线和砝码的总重，可看到两次读数相等，由此再一次证了然二力的均衡条件。二、做功过程就是能量转变或转移的过程实验目的：研究功和能量的关系。实验原理：能量守恒原理。实验器械：一端关闭的铜管一个、橡皮塞一个、粗棉绳一根、乙醚、铁夹一个。实验步骤：1.先将铜管固定在铁夹上如图3。2.在铜内注入约1/3管高的乙醚，盖上橡皮塞，不要塞太紧。183.把棉绳套在铜管上，双手频频拉动棉绳使铜管变热，连续摩擦铜管即可看到橡皮塞跳出。图3注意事项：1.乙醚易燃，使用时注意安全。2.实验完成将乙醚倒入原瓶。三、阿基米德定律实验目的：考证阿基米德定律。实验仪器：阿基米德定律演示器，自制圆柱体，小石块，染色水，煤油，自制的“气体的浮力实验装置”。实验步骤：1．重做“浮力的大小”一节实验，复习“圆柱体排开水的体积与浸入水中体积相等”的结论。2．在测力计与圆柱体之间加挂塑料小桶，按图4分步进行演示，察看圆柱体浸入水中前，浸入一部分（如1/2）、全部淹没和每次浸入后圆柱体排开的水倒入塑料小桶时，测力计上视重的变化，得出圆柱体所受浮力的大小等于圆柱体排开的水重。图4193．用自制圆柱体代替塑料圆柱体重做一次，察看测力计视重的变化，再次证明浮力的大小跟圆柱体自己的资料性质没关。4．将水换成煤油，察看圆柱体浸入前、淹没后和圆柱体排开的煤油倒入塑料小瓶，测力计上视重的变化，得出圆柱体所受浮力的大小跟排开的液体的密度有关；浮力的大小等于圆柱体排开的煤油重，同时指引学生将结论中的“水”改为“液体”。5．用细线系住小石块代替圆柱体，重复做一遍，使结论中的“圆柱体”扩展为随意形状的一般物体。图56．用图5装置演示物体在气体中所受浮力的大小。调理重物，使杠杆均衡．在烧瓶中放入石灰石，注入盐酸，把发生的二氧化碳气体用橡皮管注入水槽，当水槽内充满二氧化碳气体时，察看密封纸筒遇到二氧化碳气体的浮力而浮起，杠杆失掉均衡。再把二氧化碳气体注入上边的空心纸桶内，当注满时，杠杆又恢复均衡。说明浸入二氧化碳气体的密封纸桶，遇到二氧化碳气体的浮力，浮力的大小等于排开的二氧化碳气体遇到的重力。注意事项1．实验方法要交代清楚，不要一开始就把全套仪器端出来，先不挂小桶演示，再加挂小桶演示，要指出加挂小桶的企图；要演示圆柱体的体积与塑料小桶的容积相等；要说明溢水杯的作用；要指出浸入体积与排开体积和浮力大小与排开液体（气体）遇到的重力之间的数目关系。学生对实验装置、原理、方法、步骤明确认识是本实查收到预期见效的要点，教师必然交代清楚。2．实验层次要分明。如浸入前、底面刚接触液面、浸入一部分、全部淹没、淹没在不一样样深度、沉终归部，每步都要有明确的察看要点，存心澄清一些错觉，得出正确结论。20四、不一样样物质的比热容不一样样实验目的：研究不一样样物质的吸热本事能否相同。实验原理：1、不一样样的物质汲取热量的本事不一样样；2、知道什么是物质的比热容；3、研究质量相同的不一样样物质高升相同温度汲取热量的不一样样，要采纳控制变量法。实验器械：铁架台两个，500ml的烧杯两个，相同规格的加热器两个，搅拌器两个，秒表，量筒，水，煤油，温度计两支。实验步骤：取两个相同的烧杯，甲杯里装400克水，乙杯里装200克水，使它们都处于室温，给它们加热到沸腾，察看加热的时间能否相同。此后取相同多的水400克，甲杯加热到100oC，乙杯加热到80oC，察看加热的时间是否相同。图6取400克的水和煤油分别加到烧杯中(图6)，给它们加热相同的时间，察看它们高升的温度能否相同。实验结论：给相同质量和相同温度的水和煤油加热，使它们汲取相同的热量，煤油上升的温度高。要使它们上涨的温度相等，对水的加热时间更长些。可见，不一样样的物质，吸热的本事不一样样（水和煤油比较，水的吸热本事强）。五、研究焦耳定律实验目的：研究电流经过导体产生的热量跟哪些要素有关。实验原理：依据煤油在玻璃管里上涨的高度来判断电流经过电阻丝通电产生电热的多少。实验采纳煤油的目的：煤油比热容小，在相同条件下吸热温度高升得快；煤油是绝缘体。实验器械：电源、开关、导线、烧瓶两个、电热丝（阻值不一样样）两个、煤油、秒表等。实验步骤：如图7所示，把两个阻值相同的电阻丝接入电流不一样样的电路中，察看相同时间内温度计的示数变化状况。21图7把阻值不一样样的两个电阻丝串联在电路中，察看相同时间内温度计的示数变化状况。实验结论：电流经过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。公式：2QIRt。六、滑动变阻器的结构及使用实验目的：知道滑动变阻器的结构和原理，练习使用滑动变阻器改变电路中的电流。实验器械：滑动变阻器，小灯泡，电流表，开关，电池组，导线若干。1．介绍滑动变阻器的原理和结构。（1）原理：经过改变接入电路中电阻线的长度来改变电阻。（2）结构：电阻线是由电阻率大的合金线制成。（3）铭牌：滑片上标出的数字“50Ω2A”，此中50Ω表示最大阻值，2A表示赞成通过的最大电流。（4）元件符号：2．滑动变阻器的使用方法：(1)串联在电路中，连结时要接“一上一下”的接线柱。(2)弄清滑片挪动时，变阻器接入电阻线长度如何变化，电阻如何改变，电路中电流如何变化？(3)使用前应将滑片放在变阻器阻值最大地点。(4)使用前要认识铭牌。铭牌上标有变阻器的最大电阻值和变阻器赞成经过的最大电流值。实验步骤：1.按图8连结电路图9。22图8图92.闭合开关，挪动滑动变阻器的滑片，察看电流表的示数变化状况。3.分析电流表的示数变化与滑片挪动方式的关系。实验结论：1.滑动变阻器连结的方法是一上一下，各接一个。2.滑动变阻器是靠改变接入电路电阻线的长度，来改变电阻进而改变电流。七、研究电流与电压、电阻的关系实验目的：研究电流与电压的关系；研究电流与电阻的关系。实验原理：研究电流与电压关系时，采纳控制变量法，控制电阻不变，改变电压察看电流与电压的关系；研究电流与电阻关系时，采纳控制变量法，控制电压不变，改变电阻，察看电流与电阻的关系。实验器械：电源、开关、导线、电流表、电压表、定值电阻、滑动变阻器。实验步骤：研究1：（1）按图10连结电路，注意在连电路时，开关断开。连结好电路，闭合开关以前，检查电路，并将滑动变阻器的滑片置于阻值最大处。ARV图10（2）挪动滑动变阻器的滑片，改变电阻R两头的电压，记录电流值和电压值。重复实验步骤。记录三组对应的电压和电流值。23（3）完成表1表1次数定值电阻(R)/Ω电压(U)/V电流(I)/A123（4）察看表中数据，得出电流与电压的关系。研究2：（1）仍依据图8所示电路实验。（2）采纳适合的电压值，并保持电压值不变，变化电阻R的阻值，挪动滑动变阻器的滑片，保持电压不变，记录相应的电阻和电流值。（3）完成表2表2次数电压(U)/V电阻(R)/Ω电流(I)/A123（4）察看表中数据，得出结论。总结：综合分析两个实验表格中的数据,找寻电流,电压和电阻三者之间的数目关系。注意事项：电流表电压表连结时注意电流从电表的正极进入，负极流出。注意合理使用电流表电压表的量程。八、平面镜成像特色实验目的：研究平面镜成的是实像仍是虚像，是放大的仍是减小的，所成的像的地点是在什么地方。实验原理：光的反射定律。实验器械：蜡烛（两只），平面镜（能透光的），刻度尺，白纸，火柴。实验步骤：1.在桌面上平铺一张16开的白纸，在白纸的中线上用铅笔划上一条直线，把平面镜垂直立在这条直线上。242.在平面镜的一侧点燃蜡烛，从这一侧能够看到平面镜中所成的点燃蜡烛的像，用不透光的纸遮挡平面镜的反面，发现像仍旧存在。说明光芒并无透过平面镜，所以证明平面镜背后所成的像其实不是实质光芒的汇聚，是虚像。3.拿下遮光纸，在平面镜的背后放上一只未点燃的蜡烛，当所放蜡烛大小高度与点燃蜡烛的高度相等时，能够看到背后未点燃蜡烛也忧如被点燃了(如图11)。说明平面镜背后所成像的大小与物体的大小相等。图114.用铅笔分别记下点燃蜡烛与未点燃蜡烛的地点，移开平面镜和蜡烛，用刻度尺分别量出白纸上所做的记号，量出点燃蜡烛到平面镜的距离和未点燃蜡烛（即像）到平面镜的距离。比较两个距离的大小，发现是相等的。实验结论：物体在平面镜中所成的像是虚像，像的大小与物体的大小相等，像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离相等，像与物体的连结被平面镜垂直均分。注意事项：1.尽可能选薄一些的玻璃，不然会看到两个不重合的像。2.平板玻璃必然要保证垂直搁置，两只蜡烛大小应相同并垂直搁置以方便察看和研究。3.如何判断蜡烛A与它的像B重合：手挪动B，当看见B与A的像变为一只点燃的蜡烛，从不一样样的角度看，都看到B的芯上有火焰，B正好跟A的像重合。这时，用笔切近A和B的下端，描出它们与纸的接触线，获得两个小圆。这两个小圆的圆心，就是A和B的地点。九、反射定律实验目的：总结光射到物体表面上发生反射的规律。1.反射光芒跟入射光芒和法线在同一平面内，反射光芒和入射光芒分居法线双侧；2.反射角等于入射角。实验原理：反射定律。25实验器械：光的反射演示器，其结构如图12所示。图12M是一块平面镜，镶在一块木板上，白色光屏E垂直固定在木板上，白色光屏F能够绕垂直于镜面的ON轴转动，E、F屏上画有以O为圆心的圆弧，上边标有刻度。平行光源，低压电源。实验步骤：1.调整光源的地点，使一束光沿平面E内任向来线AO射到平面镜上的O点。绕ON轴转动平面F，追求由O点反射的光芒，只有当平面F和平面E在同一平面内时，才能在F上见到反射光芒，平面F在其余地点时，F上都没有反射光芒。得出反射光芒跟入射光芒和法线在同一平面内，反射光芒和入射光芒分居法线双侧的结论。2.平面F和E处在同一平面时，察看到光的反射，从E、F屏上读进出射角、反射角的值，得出反射角等于入射角。3.在平面E内改变入射光芒的角度，重复步骤2。总结得出反射定律。4.先使平面F和E成任一夹角。转动光源的地点，在E平面内看到反射光芒。转动平面E找到入射光芒和法线所在的平面，加深对反射定律的理解。实验结论：光射到物体表面上发生反射的规律：1.反射光芒跟入射光芒和法线在同一平面内，反射光芒和入射光芒分居法线双侧；2.反射角等于入射角。注意事项：1.初中学生缺少空间想象力，理解反射定律中线和面的空间关系是一个难点。实验过程中应注意帮助学生成立空间见解，直观地成立起光的反射图象。2.入射光芒是拥有必然宽度的光带，为了在光屏上显示出光流传的路线，入射光带的轴线与光屏需成一个较小的角度。相同，反射光芒也是拥有必然宽度的光带，所以，当平面E与F有较小的角度时，光屏F上还可以够有短的亮线。实验时要注意尽量减小光带的宽度，并且避开这个较小角度的地点，省得造成纷乱。26十、研究凸面镜成像规律实验目的：研究凸面镜成像规律。试验器械：蜡烛、光具座、凸面镜、光屏。实验步骤：1.将凸面镜、蜡烛、光屏放在同向来线上。调整凸面镜、蜡烛、光屏的高度，使它们的中心大概在同一高度(如图13)。图132.把蜡烛放在较远处，使物距u>2f，使烛焰在光屏上成清楚的实像，察看实像的大小和正倒，测出物距和像距v(像到凸面镜的距离)。3.把蜡烛移到距离透镜2倍的焦距处，使烛焰在光屏上成清楚的实像，察看实像的大小和正倒，测出物距和像距v(像到凸面镜的距离)。4.把蜡烛向凸面镜移近，使物距在2f和f之间，即2f>u>f，重复以上操作，进行察看和丈量。5.连续移近蜡烛，使物距u<f，在屏上还可以够获得蜡烛的像吗？如何才能察看到蜡烛的像？是虚像仍是实像？察看像的大小、正倒，测出物距，估测出像距（透过透镜在蜡烛的同一侧察看蜡烛的像）。实验结论：表3物距像的性质像距应用倒、正放、缩虚、实u>2f倒立减小实像f<v<2f照相机f<u<2f倒立放大实像v>2f幻灯机u<f正立放大虚像V>u放大镜注意事项：实验时点燃蜡烛，要使烛焰、凸面镜、光屏的中心大概在同一高度，目的是使烛焰的像成在光屏中央。若在实验时，不论如何挪动光屏，在光屏都得不到像，可能的原由有：1.蜡烛在焦点之内。2.烛焰在焦点上。273.烛焰、凸面镜、光屏的中心不在同一高度。4.蜡烛到凸面镜的距离稍大于焦距，成像在很远的地方，光具座的光屏没法移到该位置。28附录2：中学物理典型实验（高中物理部分）一、考证力的合成的平行四边形定章实验目的考证互成角度的两个共点力合成的平行四边形定章。实验原理结点受三个共点力作用途于均衡状态，则F、F2协力必与橡皮条拉力均衡。改用一1个拉力'F使结点仍到O点，则'F必与F1和F2的协力等效，以F1和F2为邻边作平行四边形求出协力F。比较F和'F的大小和方向，以考证互成角度的两个共点力合成时的平行四边形定章能否正确。实验器械方木板、白纸、弹簧秤（两只）、三角板、刻度尺、图钉（若干）、细芯铅笔、橡皮条、细绳套（两个）。实验步骤1.组装实验器械①在方木板上固定好白纸；②用图钉把橡皮条的一端固定在方木板上，另一端拴上两个细绳套，各挂上一个弹簧秤，木板平放于桌面上。2.测定分力F、F21①两弹簧秤互成角度地拉橡皮条，使其伸长到适合地点O点处；②使用弹簧秤方法正确，示数适合；③两弹簧数保持静止，用铅笔正确标出O点地点、表示分力作用线的点，并实时记录两弹簧秤示数F、F2（要求估读一位）；1④改变F和F2夹角和大小，仍将橡皮条拉到O点，再重复实验。13.用平行四边形定章求协力F①选定适合标度，在记录白纸上做F、F2的图示；1②按平行四边形定章求出协力F。'4.测定协力F①用一个弹簧秤挂在一个绳套上拉橡皮条，使其伸长到O点；②记下弹簧秤示数，标出细绳方向；③按上述选定的标度，沿记录的方向作出这个弹簧秤的拉力'F的图示，比较协力F和'F的大小和方向。注意事项1.弹簧秤的精选29将两只弹簧秤钩好后对拉，若在拉的过程中读数相同，则可选；若不一样样，应另换，直至相同为止。2.在知足协力不超出弹簧秤量程及橡皮条形变不超出弹性限度的条件下，应使拉力尽量大一些，使用中弹簧秤应向来与平板平行。3.画力的图示时，应选定适合的标度，尽量使图画得大一些，并严格按力的图示要求作出协力。4.同一次实验中，橡皮条拉长的结点O地点必然要相同。5.两分力F1、F大小及夹角采纳要适合。实验中不要把夹角获得太大（拉力适合大2些可减少偏差；夹角过大会使协力F大小或方向偏差较大，过小易使F的方向产生偏差）。二、牛顿第二定律实验目的1.学会用控制变量法研究物理规律。2.学会如何由实验结果得出结论。3.研究加快度与力、质量的关系。①质量一准时，加快度与作使劲成正比。②作使劲一准时，加快度与质量成反比。实验原理Fma实验器械打点计时器、纸带及复写纸片、小车、一端附有定滑轮的长木板、小桶和砂、细绳、低压沟通电源、两根导线、天平（带有一套砝码）、刻度尺、砝码。实验步骤1.用天平测出小车和盛有砂的小桶的质量m和'm。2.安装实验器械。3.均衡摩擦力。将木板一端垫起，小车一端先不挂小桶，打出纸带的点迹散布均匀，即可表示均衡了摩擦力。4.小桶绕过滑轮系于小车上，先接通电源后松开小车，停止后先断开电源再取下纸带编号码。5.保持小车的质量m不变，改变砂和小桶的质量'm，重复4。6.在每条纸带上采纳一段比较理想的部分，测加快度a。7.作aF图像，描点作图，若这些点在一条直线上，证了然加快度与力成正比。8.保持砂和小桶的质量'm不变，改变小车质量m，重复4、6，作a1m图像，若图像为向来线，则证明加快度与质量成反比。30注意事项1.整个实验均衡了摩擦力后，不论此后是改变砂和小桶的质量仍是改变小车及砝码的质量，都不需要从头均衡摩擦力。均衡摩擦力是指小车所受动力（重力沿斜面方向的分力）与小车所受阻力（包含小车所受摩擦力和打点计时器对小车所拖纸带的摩擦力）大小相等。实验中，应在小车后拖上纸带，先接通电源，再用手给小车一个初速度。若在纸带上打出的点的间隔基本均匀，才表示均衡了摩擦力，不然必然从头调整小木板的地点。2.均衡摩擦力后，打每条纸带必然知足在小车上所加砝码的质量远大于砂和小桶的总质量的条件下进行。只有这样，砂和小桶的总重力才能够视为小车遇到的拉力。3.改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量凑近打点计时器（或尽量远离带滑轮的一端），并应先接通电源，再松开小车，且在小车达到滑轮前应按住小车。4.各纸带上的加快度a都应是该纸带的均匀加快度。5.作图像时，要尽可能多的点在所作的直线上，不在直线上的点应尽可能对称散布在所作直线双侧。三、考证机械能守恒定律实验目的考证机械能守恒定律实验原理利用物体做自由落体运动时，重力势能转变为动能且总机械能守恒，经过测定重力势能的减少许和动能的增添量加以考证。为便于考证，可选物体的初速度为零，此时需验证的关系为12mghmv，即2gh122v实验器械打点计时器、低压沟通电源、带有铁夹的铁架台、纸带、复写纸、带夹子的重锤、刻度尺、导线。实验步骤1.安装实验器械，沿竖直方向架稳打点计时器，将纸带固定在重锤上并穿过打点计时器。2.用手握住纸带，让重物静止于凑近打点计时器的地方，此后接通电源，松开纸带。让重物自由落下，打点计时器在纸带上打下一系列的点。3.改换几条纸带，重复上述步骤4.从几条打下点的纸带中精选第一、第二两点间距离凑近2mm且点迹清楚的纸带进行丈量。先记下第一个点的地点，再用刻度尺测出其余各计数点到第一个点间的距离h、h2、1h、,hn1、hn、hn1。3315.由公式hhnn22计算出各计数点的刹时速度vn2Tv、v2、v3、,、vn，再计算出1相应的动能及动能的增添量。6.利用公式Emghp计算出各计数点与第一个点比较时，重力势能的减少许。7.比较动能增添量及重力势能的减少许的大小，考证机械能能否守恒。注意事项开始实验时，需保持提纸带的手不动，同时先接通电源，让打点计时器正常工作后再松开纸带让重物着落，以保证第一个点是一个清楚的小点。实验偏差的主要根源及分析1.丈量长度带来的偏差该偏差属于有时偏差，减少的方法是：①测距离时都应从0点量起，且采纳的点离0远些。②多丈量几次此后取均匀值。2.实质上重物和纸带着落过程中要战胜阻力做功（主假如打点计时器的阻力），故动能的增添量E必然稍小于势能的较少许Ep，这属于系统偏差。减少的方法是：k①安装打点计时器时要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内，以减少重物带着纸带着落时所遇到的阻截作用。②其余选择“重物”时，应选择资料密度较大的“重物”，使其在等质量条件下，体积较小。这样“体积小，重物重力大”的条件下，可减少偏差。四、光的折射定律实验目的认识光在两种物质界面上发生的折射现象，并总结折射现象的初步规律。实验器械光具盘，低压电源实验方法1.如图14所示，将光具盘的平行光源，矩形光盘和圆形光盘部署好，半圆柱透镜用紧固螺钉卡在圆形光盘上。透镜的毛面向里和光盘平面贴紧，半圆柱透镜的直径面MN和光盘上的90°连线重合，圆心O和圆形光盘的中心重合。调整平行光源，使中央一束平行光垂直于MN射到半圆柱透镜的圆心O，光盘上清楚地显示进出射光芒、反射光芒和折射光线在一条直线上。转动圆形光盘，入射点O的地点向来不变。32图142.光的折射现象①将圆形光盘转一个角度，使一束平行光射到MN上的0点，光盘上能够看入射光芒AO，反射光芒OC和折射光芒OB（图15）。图15②转动圆形光盘，使入射光芒AO垂直于MN平面，能够看到经过分界面此后的光芒OB和AO在一条直线上，即不改变光芒的流传方向。③转动圆形光盘，使入射光芒从圆弧面射入玻璃中，沿半径射到MN上的O点，当光线斜射到MN界面上时，光由玻璃进入空气，流传方向发生改变；垂直射到MN界面上时，流传方向不改变。察看要点：在半圆柱透镜的MN界面上，光从空气进入玻璃，或许从玻璃进入空气，斜射时流传方向改变；垂直入射时流传方向不改变。3.光发生折射的初步规律①重复光从空气斜射进入玻璃的状况，察看两种媒质交界面上的入射点、法线、入射光芒、折射光芒、入射角和折射角。指出光在折射时，折射光芒跟入射光芒和法线在同一平面内，折射光芒和入射光芒分居法线双侧。33②转动圆形光盘，改变入射角的大小，能够看到，光从空气进入玻璃时，入射角越大，折射角也越大，并且折射角总小于入射角。③转动圆形光盘，使得在MN界面上，光从玻璃进入空气。改变入射角的大小（入射角应小于临界角），能够看到，折射角跟着入射角的增大而增大，并且折射角总大于入射角。④若光芒垂直入射到MN界面上时，不论光从空气进入玻璃，仍是从玻璃进入空气。经过界面此后光的流传方向都不变。察看要点：光从空气进入玻璃时，折射角小于入射角；光从玻璃进入空气时，折射角大于入射角。两种状况下，折射角都随入射角增大而增大。注意事项1.实验装置要在课前组装调整好。调整时还要注意：①半圆柱透镜的底面（毛面）要和圆形光盘贴紧。在用紧固螺钉将透镜压紧在光盘上时，圆弧面那一侧简单翘起，造成由这一侧射出的光芒在光盘上显示的亮线出现断开的现象。②从半圆柱透镜的正面有时看到如图16所示的光芒OE。这是因为从光盘左边空隙透过的光带较宽，一部分光芒直接照到半圆柱透镜的前表面上造成的。能够在透光空隙上插入一半拦光片，挡住这部分光芒。图162.在玻璃内光芒流传的方向能够由半圆柱透镜的圆弧侧面之外的光芒表示。这是因为沿着半径方向流传的光芒总和圆弧界面垂直，所以经过界面时不改变流传方向。沿半径方向的光芒在圆弧面里、外面分总在一条直线上，能够直接从实验察看获得。3.演示光的折射现象要注意给学生圆满的图景，光抵达两种媒质的交界面时，既存在着折射现象，又存在着反射现象。初中阶段不要求表达全反射现象，实验时，光从玻璃进入空气或许从水进入空气时，入射角都应小于临界角。五、描述小灯泡的伏安特色曲线实验目的描述小灯泡的伏安特色曲线，并分析曲线变化的规律和原由。34实验原理一般金属导体的电阻率随温度的高升而增大。用钨丝做成的小灯泡通电后，因为电流的热效应，温度会高升，电阻会变大，灯泡在常温下和正常发光时的电阻值能够相差几倍或几十倍，所以小灯泡的伏安特性曲线不是直线。曲线上某一点和坐标原点（0，0）图17的连线的斜率就反应了该电流时的电阻状况。为了全面认识经过小灯泡的电流随它两头所加的电压变化而变化的规律，必然让加在小灯泡两头的电压从零开始渐渐增添，所以滑动变阻器应接成分压电路。又因为小灯泡的电阻一般都较小，所以电流表应外接。即本实验一般采纳图17所示的电路图。实验器械电流表、电压表、滑动变阻器、低压直流电源、电键、小灯泡及导线若干。实验步骤1.用导线把实验器械按图17所示电路图连成实验电路，此中电键应断开。2.挪动滑动变阻器的滑动端，使输出电压最小。闭合电键，挪动滑动变阻器的滑片P，使电压表的示数U为0.2V，读出此时电流表的示数I1,并记入表格内。13.再挪动滑动变阻器的滑片P，渐渐增大输出电压，在小灯泡的额定电压范围内改变12次左右电压U和电流I的值，并逐个记录在表格内。4.断开电键。依据表格内记录的丈量数据，以电压U为横轴，电流I为纵轴在座标值上记下12个左右的点，尽量使画出的点占满整个坐标纸，把这些点连成圆滑的曲线，但若某点偏差整个曲线太大，可舍去。这样的曲线即为小灯泡的UI曲线。5.分析由实验得出的UI曲线的变化规律，找出变化的原由。6.翻开实验电路，把器械整理好。表4：次数123456789101112电压U/V电流I/A35六、用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻实验目的1.掌握用电压表和电流表测定电源电动势及内阻的方法和原理；2.学习掌握用UI图像办理数据的方法实验原理依据闭合电路的欧姆定律EUIr可知，只需改变图18中的R的阻值，测出两组I、U的数据。代入方程组EU1Ir1图18EUI2r2在理论上，利用两组数据即可求出电源的电动势E和内电阻r。但这样做偏差会比较大。为此，我们能够多测几组I、U，求出几组E、r值，算出它们的均匀值作为最后的丈量结果。也能够将多组数据描在图上，【即电源的外伏安特色曲线（UI）图】，如图19所示利用作图法来办理数据，解决问题。必然明确：1．图线的纵坐标是路端电压，它反应该电流强度I增大时，路端电压U将随之减小，U与I成线性关系UEIr，也就是说它反应的是电源的性质，所以也图19叫电源的外特色图线。2．电阻的伏安特色曲线中，U与I成正比，前提是R保持必然，而这里的UI图线中，E、r不变，外电阻R改变。正是R的变化，才有I和U的变化。实验中最少丈量5组数据，画在图上拟合出一条直线。要求使多半点落在直线上，并且散布在直线双侧的数据点的个数要大概相同；这样，可使有时偏差获得部分抵消，进而提升精准度。实验器械电流表、电压表、电池、滑动变阻器、电阻箱或定值电阻、开关、导线若干。实验步骤1.按图18连结好实物电路。2.挪动滑动变阻器的滑动触片，使它的阻值最大。此后闭合开关S，读出电压表和电流表的示数U、I1，并填入自己设计的表格内，断开开关。13.多次挪动滑动变阻器的滑动触头，一次一次地减小电阻器的阻值，每次都读出电压表和电流表的示数，并一一记录在表格内。364.断开开关S，拆掉电路，整理好器械。5.取坐标纸，以电流I为横轴，路端电压U为纵轴，描述所记录的各组U、I值的对应点，连成UI图像，延伸UI图像，它与坐标有两个交点，读取E、I的值，进一步确立r。偏差根源1.由读数视差和电表线性不良惹起偏差。2.因为导线未焊接在电池的正负两极及其两电池之间，所以接触不良造成电池内阻不牢固。3.每次读完电表示数未马上断电，而是长时间闭合电键S，甚至改变滑动变阻器阻值全过程中向来放电，造成电池电动势E降落，内阻r增大。4.丈量电路存在系统偏差，I真I测I中未考虑电压表的分流作用。v5.用图像法求E、r时，因为作图禁止造成的有时偏差。数据记录、办理表5：次数123456物理量电流I/A电压U/V七、用单摆测定重力加快度实验目的1.学会用单摆测定当地的重力加快度2.能正确使用秒表3.牢固和加深对单摆周期公式的理解4.学惯用积累法减小相对偏差的方法实验原理物理学中的单摆是指在细线的一端系一小球，另一端固定于悬点，若线的伸缩和质量可忽视，小球的直径远小于线长，这样的装置称为单摆。单摆发活力械振动时，若摆角小于5，这时的振动能够看作是简谐振动。由简谐运动知识能够导出单摆的振动周期：T2Lg式中L是摆长，g是当地的重力加快度，将上式变形为24Lg2T37能够看出，只需能测定出单摆的摆长和对应的振动周期，就很简单计算出重力加快度g的数值了。因为一般单摆的周期都不长，比方摆长1m左右的单摆周期为2s。所以依赖人为秒表计时器时产生的相对偏差会很大。针对这一问题本实验采纳积累法记时。即不是测定一个周期，而是测定几十个周期，比方30个或50个周期。这样一来，人用秒表计时过程中产生的偏差与几十个周期的总时间比较就不足挂齿了。这类用积累法减小相对偏差的方法在物理实验中会常常遇到，希望读者要仔细领悟其精神实质，为此后的应用打下基础。实验器械长约1m的细丝线一根；球心开有小孔的金属小球一个；带有铁夹的铁架台一个；毫米刻度尺一根；秒表一块；游标卡尺一把。实验安装和实验步骤1.安装①让线的一端穿过小球的小孔，此后打一个比小孔大一些线结，做成单摆。②把线的上端用铁夹固定在铁架台上，把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面之外，让摆球自由下垂，在单摆平衡地点处做个标志，如图20所示。实验时以这个地点为基础。2.实验步骤图20①用米尺测出悬线长度L（正确到毫米），用游标卡尺测出摆球的直径d。②将摆球从均衡地点拉开一个很小角度，（不超出5），此后松开摆球，使摆球在竖直平面内摇动。③用秒表测出单摆完成30次或50次全振动的时间t（注意记振动次数时，以摆线通过标志为准）。④计算出均匀完成一次全振动所用的时间，这个时间就是单摆的振动周期。⑤改变摆长，重做几次实验，每次都要记录摆线长度L，振动次数n和振动总时间t。3.实验记录表6：实验次数摆线长L/m摆球直径d/m振动次数n振动时间t/sT1nt123①依据单摆的周期公式，计算出每次实验的重力加快度，求出几次实验获得的重力加速度的均匀值，即是当地域的重力加快度的均匀值。38②将测得的重力加快度数值与当地的重力加快度数值加以比较，分析产生偏差的可能原由。注意事项1.实验所用的单摆应符合理论要求，即摆线要细且弹性要小，摆球用密度和质量较大的小球，并且要在摆角小于5的状况下进行实验。2.要使单摆在竖直平面内振动，不可以够使其形成圆锥摆或摆球转动，方法是摆球拉到一定地点后由静止开释。3.丈量摆长时，不可