高中物理实验总结【完整版】

高中物理实验总结【完整版】物理学是一门以实验为基础的科学，因此实验能力是物理学科的重要能力。在物理高考中，实验能力一直都是一个重要的考查内容。为了应对各类实验试题，包括高层次的实验试题，学生必须把要求必做的学生实验真正做懂、做会。尤其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。在复习基本实验的过程中，需要注意以下六个方面的问题：1.实验原理：中学要求必做的实验可以分为四个类型：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。2.实验仪器：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。对于使用新教材的省市，还要加上示波器等。要弄清其原理，正确使用它们，包括测量仪器的正确读数。3.实验装置：对电学实验主要指电路图。特别需要注意的是，在验证牛顿第二定律的实验中，如何平衡摩擦力是关键。而在研究平抛物体的运动及碰撞中的动量守恒的实验中，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。需要注意的是，在验证机械能守恒定律的实验中，不需要选择第一个间距等于2mm的纸带。正确的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0.02s，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2mm。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2mm，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≈(v2-v02)/2，则算验证了这个过程中机械能守恒。1.验证机械能守恒定律的实验需要使用铁架台和夹子固定纸带，以确保打出的点迹在同一点上。如果手持纸带进行实验，则由于手的抖动会导致点迹不准确，无法找出自由落体运动的起始位置。2.在用单摆测重力加速度的实验中，悬点的固定非常重要。随意将结系在铁架台横梁上的悬点无法准确测量摆长值，因此不是单摆。必须要确保悬点的固定才能进行实验。3.在进行电学实验时，需要注意安培表的外接与内接，以及制流与分压电路的选择。电表内阻对测量结果的影响也不能忽略。4.在复习实验步骤时，应该与实验原理联系起来，思考为什么要按照这样的步骤操作。也可以尝试交换某些实验步骤，或省略某些步骤，以检验实验结果的可靠性。5.在处理实验数据时，需要注意打点计时器纸带的处理方法，如如何分析匀速运动或匀变速直线运动，如何求加速度等。解方程求解未知量，或使用图像处理数据也是重要的实验能力。6.在分析实验误差时，应该理解主要误差的产生原因，以及系统误差是偏大还是偏小等。在电路实验中，电表电阻对测量结果的影响也应该掌握。7.误差是指测量值与真实值的差异，可分为系统误差和偶然误差两种。为了减小偶然误差，可以进行多次测量并求平均值。有效数字是指带有一位不可靠数字的近似数字，只能带有一位不可靠数字，不是位数越多越好。8.基本测量仪器包括量角器、游标卡尺、螺旋测微计等。读数时，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2~3位有效数字表示。使用正确仪器对于高考考生来说非常重要。常用的仪器包括刻度尺、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。在使用刻度尺、秒表、弹簧秤、温度表、电流表、电压表时，如果最小刻度是10分度的，需要读到最小刻度后再往下估读一位。这个估读的数字不是可靠数字，但是是有效数字的组成部分。如果最小刻度不是10分度的，只需要读到最小刻度所在的这一位即可，不需要往下估读。例如，在上左图中，被测物体的长度为6.50cm，在上右图用3V量程时，电压表读数为1.14V，在15V量程时，最小刻度为0.5V，只读到0.1V这一位，应为5.7V。右图中秒表的示数是3分48.75秒（这个5是估读出来的）。秒表的读数分两部分：小圈内表示分，每小格表示0.5分钟；大圈内表示秒，最小刻度为0.1秒。当分针在前0.5分内时，秒针在0~30秒内读数；当分针在后0.5分内时，秒针在30~60秒内读数。游标卡尺有不同的分度值，包括10分度、20分度和50分度。在使用10分度的游标卡尺时，游标上相邻两个刻度间的距离为0.9mm，比主尺上相邻两个刻度间距离小0.1mm。读数时先从主尺上读出米数和毫米数，然后用游标读取0.1毫米位的数值，即游标的刻线跟主尺上某一条刻线对齐，0.1毫米位就读几（不能读小数）。这样可以准确地读出到0.1mm。在使用20分度的游标卡尺时，游标上相邻两个刻度间的距离为0.95mm，比主尺上相邻两个刻度间距离小0.05mm。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，即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0.05毫米。这样可以准确地读出到0.05mm。在使用50分度的游标卡尺时，游标上相邻两个刻度间的距离为0.98mm，比主尺上相邻两个刻度间距离小0.02mm。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地读出到0.02mm。测量物理量时，精度是非常重要的。为了确保测量结果的准确性，我们需要使用一些高精度的仪器。本文将介绍几种常用的测量仪器及其使用方法。1.卷尺卷尺是一种常见的测量工具，用于测量长度和距离。在使用卷尺时，要确保卷尺的刻度对齐，并且不要估读过多的小数位。例如，如果卷尺最小刻度为0.1cm，那么读数时应该只读到0.01cm，而不是0.001cm。2.游标卡尺游标卡尺是一种高精度的测量工具，可用于测量直径、厚度等细小尺寸。在使用游标卡尺时，要注意刻度对齐，不要估读过多的小数位。例如，如果游标卡尺最小刻度为0.02mm，那么读数时应该只读到0.01mm，而不是0.001mm。在读数时，应将固定刻度上整、半毫米数读出，再从可动刻度上读取剩余部分，最后将两部分读数相加得到测量值。3.螺旋测微器螺旋测微器是一种高精度的测量工具，可用于测量细小尺寸。在使用螺旋测微器时，要注意可动刻度上的平均刻线间代表0.01mm。读数时，应从固定刻度上读取整、半毫米数，再从可动刻度上读取剩余部分，最后将两部分读数相加得到测量值。4.打点计时器打点计时器是一种特殊的计时仪器，电源用50Hz的交流电，所以打相邻个点的时间间隔是0.02s。5.天平天平是一种常用的测量工具，可用于测量质量。在使用天平时，首先要进行调节，调节分两步：调底座水平和横梁水平。在测量读数时，要将右盘中砝码和游标共同读出，横梁上的刻度单位是毫克（mg）。在读数时，应将游码移到左端零刻度处，左端与零刻线对齐，然后读取右盘中砝码的重量和游标的位置，最后将两部分读数相加得到被测物体的质量。6.多用电表多用电表是一种常用的测量工具，可用于测量电流、电压和电阻等物理量。在使用多用电表时，要根据被测物理量将旋钮转到相应的位置。使用前应先进行机械调零和欧姆调零，调节后再进行测量。在使用欧姆挡测电阻时，要注意选择适当的倍率，并将指针示数乘以倍率，得到测量值。7.电阻箱电阻箱是一种高精度的测量工具，可用于测量电阻。在使用电阻箱时，要注意选择适当的电阻值，并将电阻箱与电路正确连接，最后读取电阻值。本文介绍了一些物理实验的方法和步骤。首先，介绍了一个电阻箱的使用方法。电阻箱有6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。其次，介绍了一个关于匀变速直线运动的实验。通过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5个点取一个计数点A、B、C、D…。测出相邻计数点间的距离s1、s2、s3…利用打下的纸带可以求任一计数点对应的即时速度v，利用“逐差法”求加速度a，利用上图中任意相邻的两段位移求加速度a，利用v-t图象求加速度a。第三个实验是探究弹力和弹簧伸长的关系（胡克定律）。利用实验装置，改变钩码个数，测出弹簧总长度和所受拉力（钩码总重量），得到对应值，填入表中。算出对应的弹簧的伸长量。在坐标系中描点，得到弹力F随伸长量x而变的图象，从而确定F-x间的函数关系。该实验要注意区分弹簧总长度和弹簧伸长量。最后一个实验是研究平抛物体的运动（用描迹法）。通过记录物体在不同时间的位置，描绘出物体的运动轨迹，从而研究物体的运动规律。实验原理：平抛运动可以分解为水平匀速直线运动和竖直自由落体运动。通过在小球运动轨迹上确定若干不同位置，测出曲线任一点的坐标，利用公式x=vt和y=1/2gt^2可以求出小球的水平分速度，即平抛物体的初速度。注意事项：1.斜槽末端的切线必须水平。2.用重锤线检验坐标纸上的竖直线是否竖直。3.以斜槽末端所在的点为坐标原点。4.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，建立直角坐标系。5.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：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。用圆规确定小球落地点的平均位置。所用仪器有：天平、刻度尺、游标卡尺、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，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。验证机械能守恒定律：通过纸带上的点到1、2、3、4、5各点的距离h1、h2、h3、h4、h5，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2、3、4各点对应的即时速度v2、v3、v4，验证与2、3、4各点对应的重力势能减少量mgh和动能增加量1/2mv^2是否相等。注意事项：1.要多做几次实验，选点迹清楚，且第一、二两点间距离接近2mm的纸带进行测量。2.左端是用夹子夹重物的一端。7.用单摆测定重力加速度在本实验中，我们需要测量单摆的摆长。为了测量摆长，我们可以让单摆自由下垂，用米尺测量摆线长L（读到0.1mm），并用游标卡尺测量摆球直径（读到0.1mm），然后算出半径r。这样，我们就可以得到摆长L=L+r。在开始摆动之前，需要注意以下几点：摆角要小于5°（以确保做简谐运动）；不要使摆动成为圆锥摆。在测量单摆的周期时，必须从摆球通过最低点时开始计时，测出单摆做50次全振动所用时间，然后计算出周期的平均值T。为了得到更准确的结果，我们需要改变摆长并重复实验多次，然后计算每次实验得到的重力加速度，并求这些重力加速度的平均值。8.用描迹法画出电场中平面上等势线在本实验中，我们需要使用电流表来画出电场中平面上的等势线。在实验前，我们需要先测定电流方向与指针偏转方向的关系。为了做到这一点，我们可以将电流表、电池、电阻和导线按照图1或图2连接起来。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，就可以判定电流方向和指针偏转方向的关系。在本实验中，我们使用恒定电流的电流场来模拟静电场。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。10.伏安法测电阻在伏安法测电阻时，我们可以采用a、b两种接法。a接法叫做安培计外接法，b接法叫做安培计内接法。外接法的系统误差是由电压表的分压引起的，测量值总是小于真实值。因此，小电阻应采用外接法；而内接法的系统误差是由电流表的分压引起的，测量值总是大于真实值。因此，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：如图所示，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。(1)滑动变阻器的连接在电路中，滑动变阻器有a、b两种常用的接法：a叫做限流接法，b叫做分压接法。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。(2)实物图连线技术在实物图连线时，选择阻值小的滑动变阻器并用限流接法，或选择阻值和被测电阻接近的滑动变阻器并用分压接法。无论是分压接法还是限流接法，都应先连接伏安法部分。对于限流电路，可以使用笔画线代替导线，依次将电源、电键、滑动变阻器和伏安法四部分串联起来（注意电表的正负接线柱和量程，滑动变阻器应调至阻值最大处）；对于分压电路，应先将变阻器的全部电阻丝连接好，然后将滑动变阻器电阻丝两端之中的任意一端与电路中的一个接头相连，再将伏安法部分接入该接头和滑动触头之间。为了描绘小灯泡的伏安特性曲线，应该选用安培表外接法，因为小灯泡的电阻较小（约为10Ω）。由于灯泡两端的电压会随着电压的升高和灯丝温度的升高而增加，因此U-I曲线不是直线。为了反映这一变化过程，应该将灯泡两端的电压从零逐渐增加到额定电压。在实物图中，使用右侧的图形，将滑动触头置于左端，以使小灯泡两端的电压为零。根据实验数据绘制出的I-U曲线显示，随着温度的升高，灯丝的电阻增大，这表明金属电阻率随温度升高而增大。如果使用U-I曲线，则曲线的弯曲方向相反。如果选用标有“3.8V0.3A”的小灯泡，则应选择0-0.6A量程的电流表和0-3V量程的电压表，并在电压调至接近3V时改用0-15V量程。将电流表改装为电压表的方法如下：首先使用图(a)测定电流表的内阻rg，方法是：断开S2，闭