新高考物理一轮复习专题十七实验教学课件

基础一误差和有效数字1.误差:测量值与真实值的差异叫作误差。误差可分为系统误差和偶然误差。(1)系统误差的特点:多次重复同一实验时误差总是偏大或偏小,呈现单一倾向。(2)偶然误差的特点:偏大和偏小的机会比较接近。2.减小误差的方法(1)减小偶然误差:多次测量取平均值、图像法处理实验数据等。(2)减小系统误差:完善实验原理和方法、恰当选择仪器精确度和量程、校准测量器材等。3.绝对误差和相对误差:设某物理量的真实值为A0,测量值为A,则绝对误差δ=|A-A0|,相

对误差为

×100%。注意

在绝对误差相同的情况下,测量值越大,相对误差就越小。4.有效数字:从左侧第一位不是0的数开始算起,同一个数,不论用什么单位表达,有效数

字位数相同。例如,13.3mm有3位有效数字,改写成1.33cm或0.0133m仍然有3位有效数字。基础二打点计时器1.依据纸带判断物体是否做匀变速直线运动依据Δx=aT2,只要物体做匀变速直线运动,它在任意两个连续相等的时间间隔内的位移

之差就一定相等。2.利用纸带求物体加速度的两种方法(1)逐差法①根据x4-x1=x5-x2=x6-x3=3aT2(T为相邻两计数点之间的时间间隔),求出a1=

,a2=

,a3=

,然后取平均值,则a=

=

。②如果纸带有奇数段,则舍掉中间间隔的位移,再用逐差法计算。(2)图像法基础三与纸带相关的数据处理利用vn=

求出打各点时纸带的瞬时速度,然后作出v-t图像,用v-t图线上切线的斜率求物体运动的加速度。基础四游标卡尺的使用方法

1.原理:利用主尺的单位刻度(1mm)与游标尺的单位刻度之间固定的微量差值制成。

不管游标尺上有多少个小等分刻度,它的总长度比主尺上的同样多数目的小等分刻度

的总长度小1mm。2.精确度:10分度对应0.1mm,20分度对应0.05mm,50分度对应0.02mm。3.读数:若用x表示由主尺上读出的整毫米数,K表示从游标尺上与主尺上某一刻度线对

齐的格数,则记录结果为(x+K×精确度)mm。

1.原理:固定刻度的螺距为0.5mm,即旋钮每旋转一周,测微螺杆前进或后退0.5mm,而

可动刻度上有50个等分刻度,每转动一小格,测微螺杆前进或后退0.01mm,即螺旋测微

器的精确度为0.01mm。读数时估读到毫米的千分位上,因此,螺旋测微器又称为千分

尺。基础五螺旋测微器的使用方法2.读数:测量值(mm)=固定刻度数(mm)(注意判断半毫米刻度线是否露出)+可动刻度数

(估读一位)×0.01(mm)。基础六电压表和电流表的读数方法1.量程选择测量时指针偏转角度尽可能大,一般要求超过量程的

,但又不能超过最大测量值。2.估读(1)当最小分度是“1、0.1、0.01、…”时,估读到最小分度的下一位。(2)当最小分度是“2、0.2、0.02、…”或“5、0.5、0.05、…”时,估读到最小分度的

本位。3.电压表、电流表的读数(1)量程为0~3V的电压表和量程为0~3A的电流表读数方法相同,此量程下的精确度分

别是0.1V和0.1A,需估读,看清楚指针的实际位置,读到小数点后面两位。(2)对于0~15V量程的电压表,精确度是0.5V,在读数时只要求读到小数点后面一位。(3)对于0~0.6A量程的电流表,精确度是0.02A,在读数时只要求读到小数点后面两位。

改装成电压表改装成电流表内部电路

改装原理串联大电阻分压并联小电阻分流改装后的量程U=Ig(Rg+R)I=

Ig量程倍数关系n=1+

n=1+

基础七电压表和电流表的改装接入电阻的阻值R=(n-1)RgR=

改装后的总内阻RV=nRgRA=

校准电路

基础八测量电路的选择1.两种接法的比较

电流表内接法电流表外接法

R测=

=Rx+RA>Rx测量值大于真实值R测=

=

<Rx测量值小于真实值误差原因电流表分压,U测=Ux+UA电压表分流,I测=Ix+IV

当Rx越大时,电流表的分压越小,

测量值越接近真实值,该方法适

合测大电阻当Rx越小时,电压表的分流越小,

测量值越接近真实值,该方法适

合测小电阻

“大内偏大”:测大电阻用内接

法,测量值比真实值偏大“小外偏小”:测小电阻用外接

法,测量值比真实值偏小2.两种接法的选择(1)阻值比较法:先将待测电阻Rx的估计值与电压表内阻RV、电流表内阻RA进行比较,若

Rx≪RV,宜采用电流表外接法;若Rx≫RA,宜采用电流表内接法。(2)临界值计算法①当Rx<

时,Rx属于小电阻,用电流表外接法。②当Rx>

时,Rx属于大电阻,用电流表内接法。(3)实验试探法:当Rx、RA、RV的估计值都不清楚时就用实验试探法。如图,将单刀双掷

开关S分别接触a点和b点,若看到电流表示数变化比电压表示数变化大,则说明电压表

分流明显,RV与Rx差不多或者比Rx小,适用电流表内接法;若电压表示数变化比电流表示数变化大,则说明电流表分压明显,RA与Rx差不多或比Rx大,适用电流表外接法。

注意

示数变化大的理解:如图,设S接a点时电表读数分别为I1、U1,接b点时电表读数

分别为I2、U2,|ΔU|=|U2-U1|,|ΔI|=|I2-I1|,若

<

,则电流表示数变化比电压表示数变化大;若

>

,则电压表示数变化比电流表示数变化大。接法限流式接法分压式接法电路图

理解R0连入电路部分与Rx串联R0全部连入电路中,Rx与R0的aP

部分并联滑动变阻器的接法“一上一下”接法,滑片初始位

置置于连入电路阻值最大处“一上两下”接法,滑片初始位

置置于Rx支路短路处(即a端)基础九控制电路的选择Rx两端电压调节范围(忽略电源内阻)

E≤Ux≤E0≤Ux≤ERx中电流调节范围(忽略电源内阻)

≤Ix≤

0≤Ix≤

特点电路能耗小调压范围大,能从0开始力学实验实验一测量做直线运动物体的瞬时速度一、原理装置二、操作步骤1.安装好实验装置,将打点计时器固定在长木板无滑轮的一端。2.细绳一端拴在小车上,另一端跨过滑轮挂上槽码,纸带穿过打点计时器固定在小车的

后面。3.把小车停在靠近打点计时器处,接通电源后,释放小车。4.增减槽码的质量,按以上步骤再做两次实验。三、数据处理1.用“平均速度法”测速度瞬时速度没法直接测量,可通过测量对应的很短时间内的平均速度来代替瞬时速度。

在公式v=

中,当Δt→0时v表示瞬时速度。2.匀变速直线运动的速度测量在匀变速直线运动中,某段时间中间时刻的瞬时速度等于该段时间的平均速度,故打

第n个点时纸带的瞬时速度vn=

。3.记录小车在多个时刻的瞬时速度,作出v-t图像如图所示。小车运动的v-t图像是一条倾斜的直线,可以得出结论:小车的

速度随时间均匀变化。四、注意事项1.平行:细绳、纸带与长木板平行。2.靠近:小车从靠近打点计时器的位置释放。3.两先两后:实验中应先接通电源,后让小车运动;实验完毕应先断开电源,后取下纸

带。4.防止碰撞:在到达长木板末端前让小车停止运动,防止槽码落地及小车与滑轮相撞。5.减小误差:悬挂的槽码要适当,避免纸带打出的点太少或过于密集,从而减小误差。6.选取纸带上点迹清晰的部分进行数据处理。五、创新方案1.利用光电门测速度

2.利用频闪照片测速度(如图甲、乙)实验二探究弹簧弹力与形变量的关系一、原理装置

二、操作步骤1.将弹簧的一端挂在铁架台上,让其自然下垂,用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长

度l0,即原长。2.如装置图所示,在弹簧下端挂质量为m1的钩码,测出此时弹簧的长度l1,记录m1和l1,得

出弹簧的伸长量x1,将这些数据填入自己设计的表格中。3.改变所挂钩码的质量,测出对应的弹簧长度,记录m2、m3、m4、m5和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5,并得出每次弹簧的伸长量x2、x3、x4、x5。三、数据处理1.列表法:将实验数据填入表中,研究测量的数据,可发现在实验误差允许的范围内,弹

力与弹簧伸长量的比值不变。2.图像法:根据测量数据,在建好平面直角坐标系的坐标纸上描点。以弹簧的弹力F为

纵轴,弹簧的伸长量x为横轴,根据描点的情况,作出一条经过原点的倾斜直线。四、注意事项1.操作:弹簧悬挂要竖直,测出弹簧长度时钩码须静止。2.作图:坐标轴标度要适中,单位要标注,连线时要使各数据点均匀分布在图线的两侧,

明显偏离图线的点要舍去。3.适量:弹簧下端所挂钩码不要太多,以免超出弹簧的弹性限度。4.多测:要使用轻质弹簧尽可能多测几组数据。5.统一:单位应统一。五、误差分析1.钩码标值不准确、弹簧长度测量不准确及画图时描点连线不准确等都会引起实验

误差。2.悬挂钩码数量过多,导致弹簧的形变过大,超出其弹性限度,不再符合胡克定律(F=

kx),故图像发生弯曲,如图甲所示。

3.水平放置弹簧测量其原长,由于弹簧有自重,将其悬挂起来后会有一定的伸长量,故

图像横轴截距不为0,如图乙所示。六、创新方案实验装置的改进(如图甲、乙所示)

甲乙

实验三探究两个互成角度的力的合成规律一、原理装置

二、操作步骤1.等效:同一次实验中两次把橡皮条拉长后的结点(小圆环)所处的位置O点必须保持不变。2.拉力:沿弹簧测力计轴线方向拉(与板面平行),两分力F1、F2的夹角不要太大或太小。3.记录:记下每次各力的大小和方向,标记方向的两点尽量远些。三、数据处理1.取下白纸,在纸上用同一个标度分别作出力F1、F2及F的图示。2.探究F、F1和F2的关系,提出猜想与验证。四、注意事项1.弹簧相同:使用弹簧测力计前,要先调整指针使其指在零刻度线处,再将两个弹簧测

力计的挂钩钩在一起,向相反方向拉,示数相同方可使用。2.长度合适:实验中的两个细绳套不要太短。3.位置不变:在同一次实验中,橡皮条拉长时结点到达的位置一定要相同。4.角度合适:用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时,其夹角不宜太小,

也不宜太大,以60°~120°为宜。5.同一平面:在用力拉弹簧测力计时,拉力应沿弹簧测力计的轴线方向。弹簧测力计中

弹簧轴线、橡皮条、细绳套应该位于与纸面平行的同一平面内。6.统一标度:画力的图示选定的标度要相同,要恰当选定标度,使力的图示稍大一些。五、误差分析1.弹簧测力计使用前没调零会造成误差。2.使用中,弹簧测力计的弹簧和外壳之间、指针和外壳之间或弹簧测力计外壳和纸面

之间有摩擦存在会造成误差。3.两次测量拉力时,橡皮条的结点O没有拉到同一点会造成误差。4.读数时眼睛一定要正视,要按有效数字的保留规则正确读数和记录,否则会造成误

差。5.在应用平行四边形定则作图时,F1、F2及F作图不准确造成误差。六、创新方案1.实验原理的创新

(1)橡皮条拉力改为重物拉力:合力的大小和方向恒定。(2)分力任意角度改为某一分力水平:该分力的方向恒定。2.实验器材的创新一、原理装置

实验四探究加速度与物体受力、物体质量的关系二、操作步骤1.用天平测量小车的质量(M)、槽码的质量(m)。2.根据设计要求安装实验装置,只是不把悬挂槽码的细绳系在小车上(即不给小车施加

牵引力)。3.在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块,使小车能匀速下滑。4.槽码通过细绳绕过定滑轮系于小车上,接通电源后放开小车,小车的运动结束后断开

电源取下纸带,编写号码;保持小车质量M不变,改变槽码质量m,重复实验得到纸带;保

持槽码的质量m不变,改变小车的质量M,重复实验得到纸带。三、数据处理1.利用逐差法求小车运动的加速度a。2.以a为纵坐标,F(近似等于mg)为横坐标,描点画线,如果该线为过原点的倾斜直线,说

明a与F成正比。3.以a为纵坐标,

为横坐标,描点画线,如果该线为过原点的倾斜直线,就能判定a与M成反比。四、注意事项1.平衡阻力:在平衡阻力时,不要把悬挂槽码的细绳系在小车上,即不要给小车施加任

何牵引力,且要让小车拖着纸带匀速运动。改变质量重复实验时,不用重复平衡阻

力。2.质量:槽码的质量m应远小于小车的质量M。3.平行:使细绳与长木板平行。4.靠近:小车从靠近打点计时器的位置释放。五、误差分析1.实验原理不完善:本实验用槽码的总重力代替小车的拉力F,而实际上小车所受的拉

力要小于槽码的总重力。2.平衡阻力不准确、质量测量不准确、计数点间距离测量不准确、纸带和细绳不严

格与木板平行都会产生误差。六、创新方案1.实验设计的创新(1)转换研究对象(如图一)。

图一(2)转换实验目的(如图二)。

图二

图三2.测量方法的创新(如图)

(3)消除系统误差的创新(如图三)。实验五探究平抛运动的特点一、实验原理

1.探究平抛运动的竖直分运动是自由落体运动。如图甲所示,a球做平抛运动,b球做自

由落体运动,两运动同时进行,观察到两球同时落地,从而判断平抛运动竖直方向的分运动是自由落体运动。2.探究平抛运动的水平分运动是匀速直线运动。如图乙所示,在两个相同倾斜轨道上,

1球和2球在相对于轨道水平段的高度相同的位置同时由静止释放,1球离开水平段后

做平抛运动,2球沿水平轨道做匀速直线运动,观察到1球能击中2球,从而判断平抛运动

水平方向的分运动是匀速直线运动。二、操作步骤1.安装、调整背板:将白纸放在复写纸下面,然后固定在装置背板上,并用铅垂线检查

背板是否竖直。2.安装、调整斜槽:将固定有斜槽的木板放在实验桌上,用平衡法检查斜槽末端是否水

平。3.描绘运动轨迹:让小钢球在斜槽的某一固定位置由静止滚下,并从斜槽末端飞出做平

抛运动,小钢球落到倾斜的挡板上,挤压复写纸,会在白纸上留下印迹。向下平移挡板,

让小钢球从同一固定位置滚下,多次打点,取下白纸,用平滑的曲线把这些印迹连接起

来,就得到小钢球做平抛运动的轨迹。4.确定坐标原点及坐标轴:选定斜槽末端处小钢球球心在白纸上的投影点为坐标原点

O,从坐标原点O画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴。三、数据处理1.判断平抛运动的轨迹是不是抛物线若平抛运动的轨迹是抛物线,则以抛出点为坐标原点建立直角坐标系后,轨迹上各点

的坐标具有y=ax2的关系,且同一轨迹上a是一个特定的值。用刻度尺测量几个点的x、

y坐标,分别代入y=ax2中求出常量a,看计算得到的a值在误差允许的范围内是否为一定

值。2.计算平抛运动的初速度(1)平抛轨迹完整(即含有抛出点)在轨迹上任取一点,测出该点离原点的水平位移x及竖直位移y,根据x=v0t,y=

gt2,就可求出初速度v0=x

。(2)平抛轨迹残缺(即无抛出点)如图所示,在轨迹上任取三点A、B、C,使A、B间及B、C间的水平距离相等,由平抛运

动的规律可知,A、B间与B、C间所用时间相等,设为t,则Δh=hBC-hAB=gt2,所以t=

,则初速度v0=

=x

。四、注意事项1.水平:斜槽末端的切线必须水平。2.竖直:背板必须处在竖直平面内。3.原点:坐标原点为小球在槽口时球心在背板上的投影点。4.同一位置:小球每次都从斜槽中的同一位置由静止释放。五、误差分析1.斜槽末端没有调至水平,小球离开斜槽后不做平抛运动。2.确定小球运动的位置时不准确。3.量取轨迹上各点坐标时不准确。六、创新方案1.实验装置的改进:实验中利用频闪仪器拍摄平抛运动轨迹。

2.实验方法的创新:移动背板,改变相同水平距离以控制相同的运动时间,小球从斜面上滑下做平抛运动,撞在木板上留下痕迹。一、原理装置

实验六探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系二、操作步骤1.把两个质量相同的小球放在长槽和短槽上,使它们的转动半径相同,调整塔轮上的皮

带,使两个小球的角速度不同,探究向心力的大小与角速度的关系。2.保持两个小球质量不变,增大长槽上小球的转动半径,调整塔轮上的皮带,使两个小

球的角速度相同,探究向心力的大小与半径的关系。3.换成质量不同的小球,使两个小球的转动半径相同,调整塔轮上的皮带,使两个小球

的角速度也相同,探究向心力的大小与质量的关系。三、数据处理分别作出F-ω2、F-r、F-m图像,分析向心力大小与角速度、半径、质量之间的关

系,并得出实验结论。四、注意事项1.将横臂紧固螺钉旋紧,以防小球和其他部件飞出而造成事故。2.摇动手柄时应力求缓慢加速,注意观察其中一个标尺露出的格数。达到预定格数时,

即保持转速均匀恒定。五、创新方案1.实验装置的改进:用力传感器替代向心力演示器。

通过力传感器测出向心力F的大小,通过光电门传感器测量挡光杆的挡光时间,进而求

出角速度ω的大小。借助DIS数据采集器以及计算机等工具分析F与m、r、ω之间的定量关系。2.实验原理的创新

(1)图甲中,细线的拉力在水平方向的分力提供小球的向心力,有mgtanθ=m

htanθ。(2)小球的周期由T=

求得。(3)利用

-h图线是一条过原点的倾斜直线验证向心力的表达式,如图乙。一、原理装置

实验七验证机械能守恒定律二、操作步骤1.安装器材:将打点计时器固定在铁架台上,用导线将打点计时器与电源相连。2.打纸带:用手竖直提起纸带,使重物停靠在打点计时器下方附近,先接通电源,再松开

纸带,让重物自由下落,打点计时器就在纸带上打出一系列的点,取下纸带,换上新的纸

带重打几条(3~5条)纸带。3.选纸带:从打出的几条纸带中选出一条点迹清晰的纸带。三、数据处理1.求瞬时速度由公式vn=

可以计算出重物下落h1、h2、h3、…的高度时对应的瞬时速度v1、v2、v3、…。2.验证机械能守恒(1)方案一:利用起始点和第n个点计算代入mghn和

m

,如果在实验误差允许的范围内,mghn和

m

相等,则验证了机械能守恒定律。(2)方案二:任取两点计算①任取两点A、B,测出hAB,算出mghAB。②算出

m

-

m

的值。③在实验误差允许的范围内,若mghAB=

m

-

m

,则验证了机械能守恒定律。(3)方案三:图像法测量从起始点到其余各点的下落高度h,并计算各点对应速度v,然后以

v2为纵轴,以h为横轴,根据实验数据作出

v2-h图像,若在误差允许的范围内图线是一条过原点且斜率为g的直线,则验证了机械能守恒定律。四、注意事项1.安装:打点计时器要竖直架稳,使其两限位孔在同一竖直线上,以减小阻力。2.重物:要选用密度大、体积小的物体,这样可以减小空气阻力的影响,从而减小实验

误差。3.选纸带:要求点迹清晰,若用方案一,则要求第1、2个点间距离接近2mm。4.测长度、算速度:某时刻的瞬时速度的计算应用vn=

,不能用vn=

或vn=gt。五、误差分析1.系统误差(1)产生原因:本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服各种阻力(空气阻力、打点

计时器阻力)做功,故动能的增加量ΔEk稍小于重力势能的减少量ΔEp,即ΔEk<ΔEp。(2)改进的方法:调整器材的安装,尽可能地减小阻力。2.偶然误差(1)产生原因:本实验在长度测量时会产生误差。(2)减小误差的方法:测下落距离时都从起始点量起,一次将各点对应的下落高度测量

完,或者多次测量取平均值来减小误差。六、创新方案1.转换测量物理量:改变θ角,通过细线拉力最大值和最小值的关系图像验证机械能守

恒定律。Tmax-mg=

、Tmin=mgcosθ若机械能守恒,则有mg(l-lcosθ)=

mv2,从而得到Tmax=3mg-2Tmin。2.转换能量形式3.转换研究对象

实验八验证动量守恒定律一、利用滑块和气垫导轨完成实验1.原理装置

(1)速度大小v=

,d为滑块上遮光条的宽度,Δt为遮光时间。(2)验证动量守恒的表达式:m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'(需选定正方向)。2.操作步骤(1)测质量:用天平分别测出两滑块的质量。(2)安装:正确安装好气垫导轨。(3)测速:计算出两滑块碰撞前、后的速度。(4)验证:代入质量和速度,验证动量守恒的表达式是否成立。二、利用斜槽末端小球的碰撞完成实验1.原理装置

(1)测小球的水平射程:如图所示,连接ON,测量线段OP、OM、ON的长度。

(2)验证:m1·OP=m1·OM+m2·ON。2.操作步骤(1)测质量:用天平分别测出两等大小球的质量,且保证入射小球质量m1较大。(2)安装:调整固定斜槽使斜槽末端水平。(3)铺纸:白纸在下,复写纸在上且在适当位置铺放好,记下铅垂线所指的位置O。(4)找平均位置点:每次让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下,小球滚下10次,用

圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面,找出圆心;再将被碰小球放在图示位

置处使其被入射小球碰撞后落下(入射小球在斜槽上的起始位置始终不变),经过10次

碰撞后,用同样的方法分别找出入射小球和被碰小球落点所在最小圆的圆心。(5)测距离:用刻度尺分别测出O点到所找出的三个圆心的距离。3.注意事项(1)入射小球的质量要大于被碰小球的质量。(2)保证两小球发生的是一维碰撞。(3)若利用气垫导轨进行实验,调整气垫导轨时注意应利用水平仪确保导轨水平。(4)利用平抛运动进行实验,斜槽末端必须水平,且小球每次从斜槽上同一位置由静止

滚下。4.误差分析(1)系统误差:主要来源于装置本身是否符合要求。①碰撞是否为一维碰撞(即正碰),两球是否等大,且速度沿球心连线方向。②实验是否满足动量守恒的条件。(2)偶然误差:主要来源于质量m和速度v(或小球的平抛射程)的测量。三、创新方案1.实验器材的改进

3.实验目的的创新2.实验方案的改进实验九用单摆测量重力加速度的大小一、原理装置测摆长l和周期T,由T=2π

得g=

。

二、操作步骤1.做单摆:将细线穿过带中心孔的小钢球,并打一个比小孔大一些的结,然后把线的另

一端用铁夹固定在铁架台上,让摆球自然下垂。2.测摆长:用刻度尺量出摆线长l'(精确到毫米),用游标卡尺测出小球直径d,则单摆的摆

长l=l'+

。3.测周期:将单摆从平衡位置拉开一个角度(不超过5°),然后释放小球,记下单摆摆动30

~50次的总时间,算出一次全振动的时间,即单摆的振动周期。4.改变摆长,重做几次实验。三、数据处理1.公式法:利用T=

求出周期,然后利用公式g=

求出一次实验的重力加速度,再求多次实验的重力加速度,然后取平均值。2.图像法:根据测出的一系列摆长l对应的周期T,作l-T2图像,由单摆周期公式得l=

T2,图像应是一条过原点的倾斜直线,如图所示,求出图线的斜率k,即可利用g=4π2k求重力

加速度。

四、注意事项1.摆线要选长1m左右的细线,不要过长或过短。细线的质量要小、弹性要小,选用体

积小、密度大的金属球作为摆球。2.摆线长要待悬挂好球后再测,计算摆长时要将摆线长加上摆球半径。3.摆线顶端不能晃动,需用夹子夹住,保证悬点固定。单摆要在同一竖直平面内摆动,

不要形成圆锥摆。4.要从摆球通过平衡位置(最低点)开始计时,并准确记录全振动的次数。五、误差分析1.系统误差:主要来源于单摆本身是否符合要求,即悬点是否固定,摆球是否可看作质

点,球、线是否符合要求,摆动是圆锥摆还是在同一竖直平面内的摆动等。2.偶然误差:主要来自时间(即单摆周期)与摆长的测量。要注意测准时间(周期),需要

从摆球通过平衡位置开始计时,并采用倒计时计数的方法,即4,3,2,1,0,1,2,…,在数

“0”的同时按下秒表开始计时。不能多计或漏计振动次数。为了减小偶然误差,应

多次测量取平均值。电学实验实验十观察电容器的充、放电现象一、实验原理

1.充电过程:电容器与电源相连,形成充电电流,随着极板电荷量的增加,充电电流减小。2.放电过程:电容器的正、负电荷中和,形成放电电流,随着极板电荷量的减少,放电电

流减小。二、操作步骤1.按原理图连接实验器材。2.单刀双掷开关S接1,观察电容器的充电现象,并将结果记录下来。3.单刀双掷开关S接2,观察电容器的放电现象,并将结果记录下来。4.关闭电源,整理器材。三、数据处理1.观察电流表示数变化,总结电容器充、放电电流的变化规律。2.可将电流表换成电流传感器,由计算机绘制充、放电的i-t图像,由图像计算充、放电

过程中通过电流传感器的电荷量。知识拓展在i-t图像中,先算出一个小方格代表的电荷量,然后数出整个图像与横轴所

围的“面积”中的方格数(大于半个的按一个方格计算,小于半个的舍弃)。电容器充

电或放电过程中的电荷量为一个小方格代表的电荷量乘以方格数。3.电容器两极板之间的电压等于电源电动势,由电容的定义式C=

估算出电容器的电容C。四、注意事项1.电流表要选用小量程的灵敏电流表(或电流传感器)。2.要选择大容量的电容器。3.实验要在干燥的环境中进行。4.在做放电实验时,在电路中串联一个电阻,避免烧坏电流表。五、创新方案1.实验器材的改进:使用传感器测量数据。

2.实验思路的改进:组成LC振荡电路,一个实验达成多个目的。实验十一描绘小灯泡的伏安特性曲线一、原理装置

二、操作步骤1.设计电路:电流表外接;滑动变阻器采用分压式接法。2.连接电路:根据原理图用导线进行实物连线。3.测量与记录:移动滑动变阻器滑片位置,测出10组以上不同的电压值U和电流值I,填

入自己设计的表格中。三、数据处理1.在坐标纸上以U为横轴,以I为纵轴,建立坐标系。2.在坐标纸上描出各组数据所对应的点。3.将描出的点用平滑的曲线连接起来,就得到小灯泡的伏安特性曲线(如图所示)。

四、注意事项1.电流表外接法:本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小,因此测量电路必须采用电流

表外接法。2.控制电路接法:本实验要作出I-U图线,要求测出一组数值为0的电压值和电流值,则滑

动变阻器要采用分压式接法。3.保护元件安全:为保护元件不被烧毁,开关闭合前滑动变阻器的滑片应位于图中的a

端。加在小灯泡两端的电压不要超过其额定电压。五、误差分析1.电压表不是理想电表,内阻并非无穷大,由于电压表的分流,使测得的电流值大于真

实值,从而引起误差。2.测量时读数不准确带来误差。3.在坐标纸上描点、作图带来误差。六、创新方案转换研究对象(如图所示)。

实验十二测量电阻的其他几种方法一、伏伏法测电阻若电压表内阻已知,则可将其当作电流表、电压表和定值电阻来使用。1.如图甲所示,两电表的满偏电流接近时,若已知V1的内阻为R1,则可测出V2的内阻R2=

R1。

2.如图乙所示,当两电表的满偏电流IV1≪IV2时,V1并联一定值电阻R0后,同样可得V2的内

阻R2=

。二、安安法测电阻若电流表内阻已知,则可将其当作电流表、电压表以及定值电阻来使用。1.如图甲所示,当两电表的满偏电压接近时,如果已知A1的内阻R1,则可测得A2的内阻R2

=

。

2.如图乙所示,当两电表的满偏电压UA2≫UA1时,A1串联一定值电阻R0后,同样可测得A2

的内阻R2=

。三、半偏法测电阻1.电流表半偏法(1)实验步骤①按如图所示的电路图连接实物电路。

②断开S2,闭合S1,调节滑动变阻器R1的滑片,使电流表读数等于其满偏电流Im。③保持滑动变阻器R1接入电路的阻值不变,闭合S2,调节电阻箱R2,使电流表读数等于

Im,然后读出R2的阻值,若满足R1≫RA,则可认为RA=R2。(2)误差分析当闭合S2时,总电阻减小,总电流增大,大于原电流表的满偏电流,而此时电流表半偏,所

以流经R2的电流比电流表所在支路的电流大,R2的电阻比电流表的电阻小,而我们把R2

的读数当成电流表的内阻,故测得的电流表的内阻偏小。2.电压表半偏法(1)实验步骤①按如图所示的电路图连接实物电路。

②将电阻箱R2接入电路的阻值调为0,闭合S,调节滑动变阻器R1的滑片,使电压表读数

等于其满偏电压Um。③保持滑动变阻器R1的滑片不动,调节电阻箱R2,使电压表读数等于

Um,然后读出电阻箱R2接入电路的阻值,若R1≪RV,则可认为RV=R2。(2)误差分析当电阻箱R2接入电路的阻值由0逐渐增大时,电阻箱R2与电压表两端的总电压也将逐渐

增大,当电压表读数等于

Um时,电阻箱R2两端的电压将大于

Um,则R2>RV,从而造成RV的测量值偏大。四、替代法测电阻1.电流等效替代(1)按如图所示的电路图连接好电路,并将电阻箱R0的阻值调至最大,滑动变阻器的滑

片P置于a端。

(2)闭合开关S1、S2,调节滑片P,使电流表指针指在适当的位置,记下此时电流表的示数

I。(3)断开开关S2,再闭合开关S3,保持滑动变阻器滑片P位置不变,调节电阻箱,使电流表的

示数仍为I。(4)此时电阻箱连入电路的阻值R0与未知电阻Rx的阻值等效,即Rx=R0。2.电压等效替代(1)按如图所示的电路图连好电路,并将电阻箱R0的阻值调至最大,滑动变阻器的滑片P

置于a端。

(2)闭合开关S1、S2,调节滑片P,使电压表指针指在适当的位置,记下此时电压表的示数

U。(3)断开开关S2,再闭合开关S3,保持滑动变阻器滑片P位置不变,调节电阻箱,使电压表的

示数仍为U。(4)此时电阻箱连入电路的阻值R0与未知电阻Rx的阻值等效,即Rx=R0。五、“电桥法”测电阻1.现象:如图所示,实验中调节电阻箱R3,使灵敏电流计G的示数为0。

2.原理:当A、B两点电势相等,A、B电势差UAB=0,通过G的电流IG=0时,那么对应部分的

电压相等,则UR1=UR3,UR2=URx,根据欧姆定律有

=

,

=

,解得

=

或R1Rx=R2R3,这就是电桥平衡的条件,由该条件可求出待测电阻Rx的阻值。实验十三测量金属丝的电阻率一、实验原理由Rx=ρ

得ρ=

,因此只要测出金属丝的长度l、横截面积S和电阻Rx,即可求得电阻率ρ。

二、操作步骤1.测直径:用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值

d。2.连电路:按原理图连接实物电路。3.测长度:用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度,反复测量三次,求

出其平均值l。4.测电压、电流:改变滑动变阻器接入电路的阻值,测出多组U、I值,填入设计好的记

录表格中。三、数据处理1.计算Rx的两种方法(1)方法一:用Rx=

分别算出各次的数值,再取平均值。(2)方法二:作U-I图像,利用斜率求出Rx,如图所示。

注意

采用图像法求电阻阻值,在描点时,要尽量使各点间的距离大一些,连线时要尽

可能地通过较多的点,其余各点均匀分布在直线的两侧,个别偏离直线较远的点可以不予考虑。2.计算电阻率:将记录的数据l、d及得到的Rx的值代入电阻率计算式,ρ=

=

。四、注意事项1.本实验中被测金属丝的电阻值较小,为了减小实验的系统误差,必须采用电流表外接

法。2.电流不宜过大,通电时间不宜太长,以免温度过高,导致电阻率测量结果偏大。五、误差分析1.金属丝直径、长度的测量读数等人为因素带来误差。2.电流表及电压表对电阻测量的影响带来误差,因为电流表外接,所以R测<R真,由R=ρ

,知ρ测<ρ真。3.通电电流过大,时间过长,使金属丝发热,电阻率随之变化带来误差。实验十四测量电源的电动势和内阻一、原理装置1.电路图和实物图(如图甲、乙所示)。

2.原理:改变滑动变阻器接入电路的阻值,测多组U、I值,根据闭合电路欧姆定律E=U+

Ir计算E、r。二、操作步骤1.选量程、连线路:按原理图连接实物电路,注意电压表、电流表的量程和正、负接线

柱。2.调节:滑动变阻器滑片移到接入电路的阻值最大的一端。3.测量:闭合开关,改变滑动变阻器接入电路的阻值,测多组U、I值。三、数据处理1.方法一:列方程组求解电动势和内阻的大小。(1)

;(2)

;(3)

;根据以上三组方程分别求出E、r,再取其平均值作为电源的电动势E和内阻r。

(1)图线的纵截距为E。(2)图线斜率的绝对值表示r=

。2.方法二:用图像法处理数据,如图所示。四、注意事项1.为了使电池的路端电压变化明显,应选内阻大些的电池(选用已使用过一段时间的干

电池)。2.在实验中不要将I调得过大,每次读完U和I的数据后应立即断开电源,以免干电池的E

和r明显变化。3.要测出多组(I,U)数据,且变化范围要大些。4.画U-I图线时,纵轴的刻度可以不从零开始,而是根据测得的数据从某一恰当值开始

(横坐标I必须从0开始)。但这时图线与横轴交点的横坐标值不再表示短路电流,而图

线与纵轴交点的纵坐标值仍表示电源电动势,图线斜率的绝对值仍表示内阻。五、误差分析1.偶然误差:主要来源于电压表和电流表的读数以及作U-I图像时描点不准确。2.系统误差(1)电流表外接①图像法:若考虑电压表内阻RV的分流作用,真实的图线如图乙所示,故E测<E真,r测<r真。

②等效电源法:如图甲所示,E测=

E真<E真,r测=

<r真。(2)电流表内接①图像法:若考虑电流表内阻RA的分压作用,真实的图线如图丁所示,故E测=E真,r测>r真。

②等效电源法:如图丙所示,E测=E真,r测=r+RA>r真。六、创新方案安阻法和伏阻法测电源电动势和内阻(理想电表)

E=I1(R1+r)E=I2(R2+r)E=

r=

E=U1+

rE=U2+

rE=

r=

=

R+

r

R=E·

-r

=

·

+

实验十五用多用电表测量电学中的物理量一、实验原理1.多用电表的构造及原理图(1)多用电表可以用来测量直流电流、直流电压、电阻、交变电压等,并且每一种测量

项目都有几个量程。(2)外形如图所示,上半部分为表盘,表盘上有电阻、直流电流和电压、交变电压等多

种量程的刻度;下半部分中央为选择开关,它的四周刻有各种测量项目和量程。多用

电表面板上还有:欧姆调零旋钮(表笔短接时使电表指针指在右端零欧姆处)、指针定

位螺丝(未接入电路时使电表指针指在左端的“0”位置)、表笔的正负插孔(红表笔

插入“+”插孔,黑表笔插入“-”插孔)。(3)原理图如图所示。2.欧姆表原理(1)构造:欧姆表由电流表G、电池、调零电阻R和红、黑表笔组成。(2)工作原理:I=

。(3)刻度的标定:红、黑表笔短接(被测电阻Rx=0)时,调节调零电阻R,使I=Ig,电流表的指

针达到满偏,这一过程叫作欧姆调零。

①当I=Ig时,Rx=0,在满偏电流Ig处标为“0”(图甲)。②当I=0时,Rx→∞,在I=0处标为“∞”(图乙)。③当I=

时,Rx=Rg+R+r,此电阻值等于欧姆表的内阻值,Rx叫作中值电阻(图丙)。二、操作步骤1.机械调零:多用电表的指针若不指零,则可通过调节指针定位螺丝进行机械调零。2.将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔。3.测量小灯泡的电压和电流(1)按如图甲所示连好电路,将多用电表选择开关置于直流电压挡,测小灯泡两端的电

压。(2)按如图乙所示连好电路,将选择开关置于直流电流挡,测量通过小灯泡的电流。

4.用多用电表测电阻(1)调节指针定位螺丝,使指针指向电流的零刻度处,插入表笔。(2)选择开关置于“Ω”挡的“×1”挡,短接红、黑表笔,调节欧姆调零旋钮,使指针指

到0Ω位置,然后断开表笔。(3)将两表笔分别接触阻值为几十欧姆的定值电阻两端,读出指示的电阻值,然后断开

表笔,再与标定值进行比较。(4)选择开关改置于“×100”挡,重新进行欧姆调零。(5)再将两表笔分别接触标定值为几千欧姆的电阻两端,读出指示的电阻值,然后断开

表笔,与标定值进行比较。(6)测量完毕,将表笔从插孔中拔出,并将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”

挡。5.多用电表中欧姆表换挡的原则(1)选挡原则:所选挡位在测量时要让指针尽可能指在表盘中间范围。(2)换挡原则①若表盘指针读数过大(指针位置偏左),即指针偏转角过小,换高倍率挡。②若表盘指针读数过小,即指针偏转角过大,换低倍率挡。6.用多用电表测二极管的正、反向电阻(1)认识二极管(当给二极管加正向电压时电阻很小,当给二极管加反向电压时电阻很

大):晶体二极管由半导体材料制成,它的符号如图所示,左端为正极,右端为负极。

(2)用欧姆挡判断二极管的正负极将多用电表欧姆挡调零之后,若用多用电表测电阻时指针偏角很大,则黑表笔接触二

极管的正极,红表笔接触二极管的负极(如图甲);若测电阻时多用电表指针偏角很小,则

黑表笔接触二极管的负极,红表笔接触二极管的正极(如图乙)。

三、注意事项1.区分“两个零点”:“机械零点”是表盘刻度左侧的“0”位置,调零时调节表盘下

边中间的指针定位螺丝;“欧姆零点”是指刻度盘右侧的0Ω,调零时调节欧姆调零旋

钮。2.测电阻时应注意(1)测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开。(2)两手一定不要同时接触两表笔金属杆。(3)指针指中值附近较准确,否则换挡。(4)每换一挡必须重新欧姆调零。(5)读出示数要乘以所选择的倍率。实验十六探究影响感应电流方向的因素一、原理装置如图所示,只要改变穿过闭合回路的磁通量,就可以使闭合回路产生感应电流,感

应电流的有无通过连接在回路中的灵敏电流计的指针是否偏转来判定。

二、操作步骤1.按图连接电路,闭合开关,记录灵敏电流计G中流入的电流方向与灵敏电流计G中指

针偏转方向的关系。

2.记下线圈绕向,将线圈和灵敏电流计构成通路。3.把条形磁体N极(或S极)向下插入线圈中,并从线圈中拔出,每次记下灵敏电流计中指针偏转方向,然后根据步骤1的结论,判定出感应电流方向,从而可确定感应电流的磁场

方向。三、数据处理1.实验现象记录以下面四种情况(如图甲、乙、丙、丁)为例,根据实验结果,填写表格。

图号磁场方向磁通量变化趋势感应电流的方向(俯)感应电流的磁场方向甲向下增加逆时针向上乙向上顺时针向下丙向下减少顺时针向下乙向上逆时针向上2.实验结论(1)甲、乙说明:当线圈中磁通量增加时,感应电流的磁场方向跟磁体的磁场方向相

反。(2)丙、丁说明:当线圈中磁通量减少时,感应电流的磁场方向跟磁体的磁场方向相

同。四、注意事项1.灵敏电流计满偏电流很小,查明灵敏电流计指针的偏转方向和电流方向的关系时,应

使用一节干电池。2.电流表选用零刻度线在中间的灵敏电流计,实验前要弄清线圈导线的绕向。3.为了使实验现象更加明显,磁体要快速插入或抽出;进行一种操作后待灵敏电流计指

针归零后再进行下一步操作。实验十七探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系一、实验原理1.实验电路图(如图所示)

2.控制变量法(1)n1、U1一定,研究U2和n2的关系。(2)n2、U1一定,研究U2和n1的关系。二、操作步骤1.保持原线圈的匝数n1和电压U1不变,改变副线圈的匝数n2,研究n2对副线圈电压U2的影

响。(1)估计被测电压的大致范围,选择多用电表交流电压挡适当量程。若不知道被测电压

的大致范围,则应选择交流电压挡的最大量程进行测量。(2)组装可拆变压器:把两个线圈穿在闭合铁芯上,用交流电压挡测量输入、输出电

压。2.保持副线圈的匝数n2和原线圈两端的电压U1不变,研究原线圈的匝数对副线圈电压

的影响,重复以上操作。三、实验结论原、副线圈的电压比等于原、副线圈的匝数比。四、注意事项1.在改变学生电源电压、线圈匝数前均要先断开电源开关,再进行操作。2.为了人身安全,学生电源的电压不能超过12V,通电时不能用手接触裸露的导线和接

线柱。3.为了多用电表的安全,使用交变电压挡测电压时,先用最大量程挡试测,大致确定被

测电压后再选用合适的挡位进行测量。五、误差分析1.由于漏磁,通过原、副线圈的每一匝的磁通量不严格相等造成误差。2.原、副线圈有电阻,原、副线圈中的焦耳热损耗造成误差。3.铁芯有磁损耗,形成涡流产生误差。实验十八利用传感器制作简单的自动控制装置一、观察热敏电阻的特性1.原理装置

2.操作步骤(1)按装置图连接好电路。(2)把多用电表置于欧姆挡,并选择适当的量程测出烧杯中没有水时热敏电阻的阻值,

并记下温度计的示数。(3)向烧杯中注入少量的冷水,使热敏电阻浸没在冷水中,记下温度计的示数和多用电

表测量的热敏电阻的阻值。(4)将热水分几次注入烧杯中,测出不同温度下热敏电阻的阻值,并记录。3.数据处理:在如图所示的坐标系中,粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线。

4.注意事项:实验时,加热水后要等一会儿再测热敏电阻的阻值,以使热敏电阻温度与水的温度相同,并同时读出水温。二、观察光敏电阻的特性1.原理装置

2.操作步骤(1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器按原理装置图所示的电路连接好,其中

多用电表置于“×100”挡。(2)先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值,并记录数据。(3)接通电源,让小灯泡发光,调节小灯泡的亮度使其逐渐变亮,观察多用电表表盘指针

显示光敏电阻阻值的情况,并记录。(4)用手掌(或黑纸)遮光时,观察多用电表表盘指针显示光敏电阻阻值的情况,并记录。3.数据处理:根据记录数据分析光敏电阻的特性。4.注意事项(1)实验中,如果效果不明显,可将光敏电阻部分电路放入带盖的纸盒中,并通过盖上小

孔改变照射到光敏电阻上的光的多少来达到实验目的。(2)欧姆表每次换挡后都要重新进行欧姆调零。其他实验实验十九测量玻璃的折射率一、实验原理如图所示,当光线AO以一定的入射角θ1射向两面平行的玻璃砖时,通过插针法找

出跟入射光线AO对应的出射光线O'B,从而找出折射光线OO'和折射角θ2,再根据n=

或n=

算出玻璃的折射率。

二、操作步骤1.用图钉把白纸固定在木板上。2.在白纸上画一条线段aa',并取aa'上的一点O为入射点,作过O点的法线CD。3.画出线段AO作为入射光线,并在AO上插上P1、P2两枚大头针。4.在白纸上放上玻璃砖,使玻璃砖的一条长边与线段aa'对齐,并描出另一条长边的两个

点b、b'。5.眼睛在bb'的一侧透过玻璃砖观察两枚大头针并调整视线方向,使P1的像被P2的像挡

住,然后在眼睛这一侧插上大头针P3,使P3挡住P1、P2的像,再插上P4,使P4挡住P1、P2的

像和P3。6.移去玻璃砖,连接b、b',拔去大头针,由大头针P3、P4的针孔位置及bb'确定出射光线O'B及出射点O',连接O、O'得到线段OO'。7.用量角器测量入射角θ1和折射角θ2,并查出其正弦值sinθ1和sinθ2。8.改变入射角,重复实验。三、数据处理1.计算法:算出不同入射角时的

,并取平均值,得到折射率n。2.图像法:作sinθ1-sinθ2图像,由n=

可知图像应是过原点的倾斜直线,如图所示,其斜率表示折射率。

3.“单位圆”法:以入射点O为圆心,以一定的长度R为半径画圆,sinθ1=

,sinθ2=

,OP=OQ=R,则n=

=

。只要用刻度尺量出PN、QN'的长度就可以求出n,多次测量取平均值。四、注意事项1.实验时,应尽可能将大头针竖直插在纸上,且P1和P2之间、P3和P4之间、P2与O、P3与

O'之间的距离要稍大一些。2.入射角不宜太大(即不能接近90°),也不宜太小(即不能接近0°)。3.操作时手不能触摸玻璃砖的光洁光学面,也不能把玻璃砖界面当作尺子画界线。4.实验过程中,玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。5.玻璃砖应选用宽度较大的,其宽度宜在5cm以上,若宽度太小,则测量误差较大。五、误差分析1.入射光线、出射光线确定的准确性造成误差,故入射侧、出射侧所插两枚大头针间

距应大些。2.入射角和折射角的测量造成误差,故入射角应适当大些,以减小测量的相对误差。实验二十用双缝干涉实验测量光的波长一、实验原理

如图所示,相邻两条亮(暗)条纹间的距离Δx与入射光波长λ,双缝S1、S2间距离d及

双缝与屏的距离l满足关系式Δx=

λ,因此,只要测出Δx、d、l即可得出波长λ。二、操作步骤1.安装仪器(如图所示)

(1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上。(2)接好光源,打开开关,使灯丝正常发光。(3)调节各器件的高度,使光源灯丝发出的光能沿遮光筒轴线到达光屏。(4)调节单缝和双缝,尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上,使单缝与双缝平行。2.观察与记录(1)调节单缝与双缝间距为5~10cm时,观察白光的干涉条纹。(2)在单缝和光源间放上滤光片,观察单色光的干涉条