2025届高考物理二轮专题：物理实验大全

高考物理实验大全 实验一 匀变速直线运动的探究 一、实验装置 二、实验原理 1.打点计时器 1）作用：计时仪器，每隔 打一次点。 2）工作条件： .电磁打点计时器：约为 的交流电源。 .电火花计时器： 的交流电源。 3）纸带上各点的意义： .表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置。 .通过研究纸带上各点之间的间隔，可以判断物体的运动情况。 2.利用纸带判断物体运动性质的方法 1）沿直线运动的物体，若相等时间内的位移相同，即 ，则物体做匀速直线运动。 2）沿直线运动的物体在连续相等时间 内的位移分别为 ， ， ， ， ，若 ，则说明物体在做匀变速直线运动，且 。 3.速度、加速度的求解方法 1）“平均速度法”求瞬时速度，即 ，如图所示。 2）“逐差法”求加速度，即 ， ， ，然后取平均值，即 ，这样可以使所给数据得到充分利用，以提高结果的准确性。 3）“图像法”求加速度，即由“平均速度法”求出多个点的速度，画出 图，图线的斜率即加速度。 三、实验步骤 1.按实验装置图所示，把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，接好电源。 2.把细绳一端固定在小车上，跨过定滑轮后在另一端挂适量的钩码，让纸带穿过打点计时器，固定在小车后面。 3.把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，后放开小车。 4.小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带。 5.换纸带反复做三次，选择一条比较理想的纸带进行测量分析。 四、数据处理 1.由实验数据得出 图像。 1）根据测量计算得出的 、 数据，在直角坐标系中仔细描点。 2）作一条直线，使同一次实验得到的各点尽量多地落到这条直线上，落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧，这条直线就是本次实验得出的 图线，它是一条倾斜的直线，如图所示。 2.由实验得出的 图像进一步得出小车运动的速度随时间变化的规律。 1）直接分析图像的特点得出，小车运动的 图像是一条倾斜的直线，如图所示，当时间增加相同的值 时，速度也会增加相同的值 ，由此得出结论：小车的速度随时间均匀变化。 2）通过函数关系进一步得出，既然小车的 图像是一条倾斜的直线，那么 随 变化的函数关系式为 ，显然 与 呈线性关系，小车的速度随时间均匀变化。 3.用 对纸带进行分段，计算加速度。若纸带上计数段为偶数，直接分为前后两段计算；若纸带计数段为奇数，可以舍掉首段或中间一段进行计算。 实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系 一、实验目的 I．培养学生用所学知识探究物理规律的能力． 2．探究弹力和弹簧伸长的关系． 3．养成用图象法处理实验数据的习惯． 二、实验原理 1．如图实-2-1所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长．平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等． 2．用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量x，建立坐标系，以纵坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的伸长量x，在坐标系中描出实验所测得的各组(x，F)对应的点，用平滑的曲线连接起来．根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与伸长量间的关系． 三、实验器材 铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、三角板、坐标纸、重垂线． 四、实验步骤与数据处理 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.如图实-2-2所示，将已知质量的钩码挂在弹簧的下端，在平衡时测量弹簧的总长L并计算钩码的重力，填写在记录表格里． 3．改变所挂钩码的质量，重复前面的实验过程多次． 4．以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标，用描点法作图．连接各点，得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线． 5．以弹簧的伸长量x为自变量，写出曲线所代表的函数．首先尝试写成一次函数，如果不行则考虑二次函数． 6．得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系，解释函数表达式中常数(斜率K)的物理意义． 五、注意事项 1．所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度．要注意观察，适可而止． 2．每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标上描的点尽可能稀，这样作出的图线更精确． 3．测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量，以减小误差． 4．描点画线时，所描的点不一定都落在一条曲线上，但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧．描出的线不应是折线，而应是平滑的曲线． 5．记录数据时要注意弹力与弹簧伸长量的对应关系及单位． 六、误差分析 1．钩码标值不准确，弹簧长度测量不准确带来误差． 2．画图时描点及连线不准确也会带来误差． 3．弹簧竖直悬挂时，未考虑弹簧自身重力的影响而带来误差． 实验三 验证力的平行四边形定则 一、实验目的 1.掌握弹簧测力计的正确使用方法． 2.根据实验的要求，会对给定的实验步骤排序、纠错． 3.验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则，培养用作图法处理问题的能力． 二、实验原理 等效法：使一个力F′和两个力F1、F2都让同一条一端固定的橡皮筋伸长到某点。即它们的作用效果相同，所以一个力F′就是这两个力F1和F2的合力，作出力F′的图示．再根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F的图示，比较F和F′的大小和方向是否都相同． 三、实验器材 方木板，白纸，弹簧测力计(两只)，橡皮筋，细绳套(两个)，三角板，刻度尺，图钉(几个)、铅笔． 四、实验步骤与数据处理 1．用图钉把白纸钉在水平桌面的方木板上． 2．用图钉把橡皮筋的一端固定在A点，橡皮筋的另一端拴上两个细绳套． 3．用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸长到某一位置0，如图实-3-1所示，记录两弹簧测力计的读数，用铅笔描下O点的位置及此时两细绳套的方向． 4．用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧测力计的读数F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力F的图示． 5．只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮筋的结点拉到同样的位置0，记下弹簧测力计的读数和细绳的方向，用刻度尺从0点按同样的标度沿记录的方向作出这只弹簧测力计的拉力F′的图示． 6．比较力F′与用平行四边形定则作出的合力F在大小和方向上是否相同． 7．改变两个力F1与F2的大小和夹角，再重复实验两次． 五、注意事项 1．不要直接以橡皮筋端点为结点，可拴一短细绳连两细绳套，以三绳交点为结点，应使结点小些，以便准确地记录结点0的位置． 2．在同一次实验中，使橡皮筋拉长时结点O的位置一定要相同． 3．不要用老化的橡皮筋，检查方法是用一个弹簧拉橡皮筋，要反复做几次，使橡皮筋拉到相同的长度看弹簧读数有无变化． 4．细绳套应适当长一些，便于确定力的方向．不要直接沿细绳套的方向画直线。应在细绳套末端用铅笔画一个点，取掉细绳套后，再将所标点与0点连直线确定力的方向． 5．在同一次实验中，画力的图示所选定的标度要相同．并且要恰当选取标度，使所作力的图示稍大一些． 六、误差分析 本实验误差的主要除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差、作图误差，因此读数时眼睛一定要正视，要按有效数字正确读数和记录，两力与各对边要平行．两个分力F1 和F2间的夹角θ越大，用平行四边形作图得出的合力F的误差△F也越大，所以实验中不要把θ取得太大，但也不宜太小，以600～1000之间为宜． 实验四 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 一、实验原理 探究加速度 与力 、质量 的关系时，应用的基本方法是控制变量法，即先控制一个参量——小车的质量 不变，讨论加速度 与力 的关系；再控制小盘和砝码的质量不变，即力 不变，改变小车质量 ，讨论加速度 与质量 的关系。 二、实验装置 图1 三、实验步骤 1.用天平测出小车的质量 、小盘的质量 ，把测量结果记录下来。 2.按图1把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在车上，即不给小车加牵引力。 3.平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫一块薄木板。反复移动薄木板的位置，直至小车拖着纸带在斜面上运动时可以保持匀速直线 运动状态。这时，小车受到的摩擦力恰好与小车所受的重力在斜面方向上 的分力平衡。 4.把细绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂小盘，先接通电源，再放开小车 ，打点计时器在纸带上打下一系列的点，打完点后切断电源，取下纸带，在纸带上标上号码。 5.保持小车的质量不变，在小盘里放入适量的砝码，把小盘和砝码的总质量 记录下来，重复步骤4。在小盘内再放入适量砝码，记录下小盘和砝码的总质量 ，再重复步骤4，重复三次，得到三条纸带。 6.在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，标明计数点，测量计数点间的距离，算出每条纸带上的加速度的值，并记录在表（一）内。 表（一） 实验次数 加速度 小车受力 1 2 3 4 7.保持小盘内的砝码个数不变，在小车上放上砝码改变小车的质量，让小车在木板上滑动打出纸带。计算砝码和小车的总质量 ，并由纸带计算出小车对应的加速度。 8.改变小车上砝码的个数，重复步骤7，并将所对应的质量和加速度填入表（二）中。 表（二） 实验次数 加速度 小车和砝码的总质量 1 2 3 四、数据处理 1.需要计算各种情况下所对应的小车加速度，可使用“研究匀变速直线运动”的方法：先在纸带上标明计数点，测量各计数点间的距离，再根据公式 计算加速度。 2.根据表（一），用纵坐标表示加速度 ，横坐标表示作用力 ，作用力 的大小等于小盘和盘内砝码的总重力，根据实验结果在坐标平面上描出相应的点，如果这些点近似落在一条过原点的直线上，便证明了加速度 与作用力 成正比。如图2所示。 图2 根据表（二），用纵坐标表示加速度 ，横坐标表示小车和砝码的总质量 ，根据实验结果在坐标平面上描出相应的点，发现这些点落在一条类似反比函数的曲线上。我们猜想， 与 可能成反比。为了检验猜想的正确性，再用纵坐标表示加速度 ，横坐标表示小车和砝码总质量的倒数 ，根据实验结果在坐标平面上描出相应的点。如果这些点近似落在一条过原点的直线上，就证明了加速度与质量成反比。如图3所示。 图3 五、注意事项 1.一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是调出一个合适的斜面，使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车受到的摩擦力。在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，并让小车拖着纸带运动。 2.实验步骤 、 不需要重复，即整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车和砝码的总质量，都不需要重新平衡摩擦力。 3.每条纸带上的点必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出。只有如此，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力。 4.改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车。 实验五 探究平抛运动的特点 一、实验原理 1.利用追踪法逐点描绘出小球的运动轨迹。 2.建立坐标系,如果轨迹上各点的 坐标与 坐标间的关系具有 的形式（ 是一个常量）,则轨迹是一条抛物线。 3.测出轨迹上某点的坐标 、 ,根据 , 得初速度 。 二、实验器材 斜槽、小球、方木板、铁架台、坐标纸、图钉、重垂线、三角板、铅笔、刻度尺。 三、实验步骤（以描迹法为例） 1.将小球从斜槽上某一位置由静止滑下,小球从轨道末端射出,先用眼睛粗略确定做平抛运动的小球经过的某一位置。 2.让小球由同一位置自由滚下,在粗略确定的位置附近用铅笔较准确地描出小球通过的位置,并在坐标纸上记下该点。 3.用同样的方法确定轨迹上其他各点的位置。 4.描点得轨迹:取下坐标纸,将坐标纸上记下的一系列点用平滑曲线连起来,得到小球平抛运动轨迹。 四、数据处理 1.判断平抛运动的轨迹是否为抛物线:在 轴上作出等距离的几个点 、 、 、 向下作垂线,垂线与小球轨迹的交点记为 、 、 、 用刻度尺测量各点的坐标 。 1）代数计算法:将某点（如 点）的坐标 代入 求出 ,再将其他点的坐标代入此关系式看看等式是否成立,若等式对各点的坐标都近似成立,则说明所描绘的曲线为抛物线。 2）图像法:建立 坐标系,根据所测量的各个点的 坐标值计算出对应的 值,在坐标系中描点,连接各点看是否在一条直线上,若大致在一条直线上,则说明平抛运动的轨迹是抛物线。 2.计算初速度:在小球平抛运动轨迹上选取分布均匀的六个点 、 、 、 、 、 ,用刻度尺、三角板测出它们的坐标 ,并记录在表格中,已知 值,利用公式 和 ,求出小球做平抛运动的初速度 ,最后算出 的平均值。 轨迹点 的平均值 实验六 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系实验基础 整合 一、实验装置 二、实验原理 匀速转动手柄,可以使变速塔轮、长槽和短槽匀速转动,槽内的小球就随之做匀速圆周运动。这时小球向外挤压挡板,挡板对小球的反作用力提供了小球做匀速圆周运动的向心力。同时,小球压挡板的力使挡板另一端压缩弹簧测力套筒里的弹簧,弹簧的压缩量可以从标尺上读出,该读数显示了向心力大小。 三、实验步骤 1.用两个质量相同的小球做实验,保持运动半径相同,观察向心力与角速度之间的关系。观察得到:向心力的大小与角速度有关,角速度越大,所需向心力就越大。 2.仍用两个质量相同的小球做实验,保持两球运动角速度相同,观察向心力的大小与运动半径之间的关系。观察得到:向心力的大小与半径有关,运动半径越大,所需向心力就越大。 3.用质量不同的钢球和铝球做实验,使两球运动的半径 和角速度相同,观察得到:向心力的大小与质量有关,质量越大,向心力就越大。 四、注意事项 1.实验前,应将横臂的紧固螺钉旋紧,以防小球和其他部件飞出造成事故。 2.实验时,转动速度不宜过快,不宜使标尺露出的格数过多,以免由于小球沿槽外移导致半径变化过大。 3.注意防止皮带打滑,尽可能保证角速度的比值不变。 4.摇动手柄时,应力求加速缓慢,转速均匀,待标尺露出格数稳定后再读数。 5.圆盘转动时,一定不要靠近,更不要用手制动,以免碰伤。 实验七 验证机械能守恒定律 一、实验目的 验证机械能守恒定律 二、实验原理 1.在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能互相转化。但总的机械能保持不变．若物体某时刻瞬时速度为v，下落高度为h，则重力势能的减少量为mgh，动能的增加量为，看它们在实验误差允许的范围内是否相等，若相等则验证了机械能守恒定律． 2．速度的测量；做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度等于相邻两点之间的平均速度 计算打第n个点速度的方法；测出第n个点与相邻前后点间的距离sn和sn+1，，由公式 算出，如图实一6—1所示． 三、实验器材 铁架台(含铁夹)，打点计时器，学生电源，纸带，复写纸，导线，毫米刻度尺，重物(带纸带夹)． 四、实验步骤及数据处理 1．安装置：按图实-6-2所示将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路． 2．打纸带：将纸带的一端用夹予固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔。用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方．先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落．更换纸带重复做3～5次实验． 3．选纸带：在打好点的纸带中挑选点迹清晰且打点呈一条直线的一条纸带． 4．数据处理：在起始点标上0，在以后各点依次标上l、2、3……用刻度尺测出对应下落高度h1、h2、h3……利用计算出点1、点2、点3、……的瞬时速度v1，v2、v3、…… 5．验证 方法一：利用起始点和第n点计算．代入,如果在实验误差允许的条件下,则机械能守恒定律是正确的． 方法二：任取两点计算. (1)任取两点A、B测出hAB，算出ghAB． (2)算出的值． (3)在实验误差允许的条件下，如果,则机械能守恒定律是正确的． 方法三：图象法．从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度h，并计算各点速度的平方V2。然后以为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出-h图线．若在误差允许的范围内图象是一条过原点且斜率为g的直线，则验证了机械能守恒． 五、注意事项 1．打点计时器要稳定地固定在铁架台上，打点计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向，以减小摩擦阻力． 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．实验中，需保持提纸带的手不动，且保证纸带竖直,待接通电源，打点计时器工作稳定后，再松开纸带． 4．测下落高度时，要从第一个打点测起，并且各点对应下落高度要一次性测量完． 5．可以不测出物体质量，只需验证。即可． 6．速度不能用或计算，因为只要认为加速度为g，机械能当然守恒，即相当于用机械能守恒定律验证机械能守恒定律，况且用计算出的速度比实际值大，会得出机械能增加的结论，而因为摩擦阻力的影响，机械能应该减小，所以速度应从纸带上直接测量计算．同样的道理，重物下落的高度h，也只能用刻度尺直接测量，而不能用计算得到． 六、误差分析 1．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△EK稍小于重力势能的减少量△EP，即△EK<△EP，这属于系统误差．改进的办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力． 2．本实验的另一个误差于长度的测量，属偶然误差．减小误差的办法是测下落距离时都从第一点0量起，一次性将各打点对应的下落高度测量完，采用多次测量取平均值来减小误差． 实验八 验证动量守恒定律 一、实验原理 实验原理：在一维碰撞中，测出物体的质量 和碰撞前后物体的速度 、 ，找出碰撞前的动量 及碰撞后的动量 ，看碰撞前后动量是否相等。 二、实验方案 利用斜槽和小球碰撞验证动量守恒定律 实验器材： 斜槽、大小相等质量不同的小球两个、天平、复写纸、白纸、重垂线、圆规、刻度尺等。 实验步骤： 1）测质量:用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球。 2）安装：按照如图所示的装置。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。记下重垂线所指的位置 。 4）放球找点:不放被撞小球，每次让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复10次。用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面。圆心 就是小球落点的平均位置 。 5）碰撞找点:把被撞小球放在斜槽末端，每次让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次，用步骤4）的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置 和被撞小球落点的平均位置 。如图所示。 6）验证:连接 ，测量线段 、 、 的长度，将测量数据记录下来。最后代入 ，看在误差允许的范围内是否成立。 三、注意事项 1.前提条件:碰撞的两球应保证“水平”和“正碰”。 2.安装实验装置时，应注意调整斜槽，使斜槽末端水平;实验时要选质量较大的小球为入射小球，且入射小球每次必须从斜槽上同一高度由静止自由滚下。 四、误差分析 1.系统误差:主要来源于装置本身。 1）碰撞是否为一维碰撞。 2）实验是否满足动量守恒的条件，如两球是否等大。 2.偶然误差:主要来源于质量 、 和碰撞前后速度（或水平射程）的测量。 实验九 用单摆测量重力加速度实验基础 整合 一、实验原理 单摆在偏角小于 时，其振动周期跟偏角的大小和摆球的质量无关，单摆的周期公式是 。 二、实验器材 单摆、游标卡尺、毫米刻度尺、秒表。 三、实验步骤 1.做单摆：取约 长的细丝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，让小球自然下垂。 2.测摆长：用刻度尺量出摆线长 （精确到毫米），用游标卡尺测出小球直径 ，则单摆的摆长 。 3.测周期：将单摆从平衡位置拉开一个角度（小于 ），然后释放小球，记下单摆摆动30~50次的总时间，算出平均每摆动一次的时间，即单摆的振动周期。 4.改变摆长，重做几次实验。 四、数据处理 1.公式法： 。 2.图像法：画 图像。 实验十 观察电容器的充、放电现象 一、充电过程（开关 闭合在1处） 1.现象： 1）白炽灯开始较亮，逐渐变暗，直至熄灭。 2）电流表 的读数由大变小。 3）电压表 的读数变大。 4）最后电流表 指向0,电压表 的读数等于 。 2.解释： 闭合后，电流由电源的正极流向电容器的正极板，同时电流从电容器的负极板流向电源的负极。随着两极板间电势差的增大，充电电流逐渐减小至0，此时电容器两极板带有一定的等量异种电荷。 二、放电过程（开关 闭合在2处） 1.现象： 1）白炽灯开始较亮，逐渐变暗，直至熄灭。 2）电流表 示数开始较大，逐渐变小，电流方向与刚才充电方向相反，直至指示为0。 3）开始电压表 示数为 ，逐渐下降，直至为0。 2.解释： 放电过程中，电容器两极板间的电压使回路中有电流产生。开始这个电压较大，因此电流较大，随着电容器极板上的正、负电荷的中和，极板间的电压逐渐减小，电流也减小，最后放电结束极板间不存在电压，电流为零。 三、结论 当电容器极板上所储存的电荷发生变化时，电路中就有电流流过；若电容器极板上所储存的电荷量恒定不变时，则电路中就没有电流流过。电路中的电流为 。 实验十一 测定金属的电阻率 一、实验目的 l.练习使用螺旋测微器． 2.学会用伏安法测量电阻的阻值． 3.测定金属的电阻率． 二、实验原理 1．把金属丝接人电路中，用电压表测金属丝两端的电压，用电流表测金属丝中的电流，利用R=U/I，得到金属丝的电阻． 2．用米尺量得金属丝的长度L，用螺旋测微器量得金属丝的直径，算出横截面积S． (1)螺旋测微器的构造原理 ①螺旋测微器的构造如下图所示是常用的螺旋测微器．它的小砧A和固定刻度S固定在框架F上．旋钮K、微调旋钮K′和可动刻度H、测微螺杆P连在一起，通过精密螺纹套在S上． ②螺旋测微器的原理测微螺杆P与固定刻度S之间的精密螺纹的螺距为0.5mm，即旋钮K每旋转一周，P前进或后退0.5mm。而可动刻度H上的刻度为50等份，每转动一小格，P前进或后退0.01mm，即螺旋测微器的精确度为0.01mm．读数时误差出现在毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺． (2)螺旋测微器的读数：测量时被测物体长度的整数毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出．测量值(毫米)=固定刻度数(毫米)(注意半毫米刻线是否露出)+可动刻度数(估读一位)×0.01(毫米)。 3．利用电阻定律，得出金属丝电阻率的公式． 三、实验器材 毫米刻度尺，螺旋测微器，直流电流表和直流电压表，滑动变阻器(阻值范围0～50 Ω)．电池组，开关，被测金属丝，导线若干． 四、实验步骤及数据处理 1．求导线横截面积S，在准备好的金属丝上三个不同位置用螺旋测微器各测一次直径。求出其平均值d，． 2．将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度(即有效长度)，反复测量三次。求出平均值． 3．按图实-7-2所示电路图连接好电路。注意滑动变阻器应调在阻值最大的位置，电流表、电压表量程要选择恰当． 4．闭合开关S．调节滑动变阻器的滑动触片，使电流表、电压表分别有一适当的读数，并记录下来． 5．继续调节滑动变阻器的滑动触片，重复步骤4，做三次，记录下每次电流表和电压表的读数． 6．打开开关S，拆除电路，整理好实验器材． 7．将上面各次记录的数据填入下表． (1)导线长度= cm= m． (2)导线横截面积S= mm= m2． (3)导线的电阻 Ω． 8．数据处理：将记录的数据R、、d的值，代入电阻率计算公式 9．整理仪器． 五、注意事项 1．本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路必须用电流表外接法． 2．实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路(闭合电路)，然后再把电压表并联在待测金属导线的两端． 3．为了方便，应在金属导线连人电路前测导线直径，且在三个不同位置各测一次，求其平均值；而测量导线长度时，应测量拉直的连入电路的有效长度，且测三次，取平均值． 4．闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器滑片置于电阻的最大值处． 5．测电阻时，电流不宜过大，通电时间不宜过长． 6．求R的平均值可用两种方法：第一种是用R=U/I算出各次的测量值，再取平均值；第二种方法是用U-I(图线)的斜率求出． 六、误差分析 1．金属丝的直径的测量和长度的测量带来的实验误差． 2．测量电路中的电流表及电压表对电阻测量的影响．由于本实验采用电流表外接法，所以R测<R真，因，所以 3．通电电流太大，时间过长，致使电阻丝发热，电阻率随之变化． 实验十二 描绘小电珠的伏安特性曲线 一、实验目的 描绘小电珠的伏安特性曲线，并分析其变化规律． 二、实验原理 用电流表测出流过小电珠的电流，用电压表测出小电珠两端的电压，测出多组值，在U-I坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连结起来，就得到小电珠的伏安特性曲线． 三、实验器材 小电珠，4V～6V学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干. 四、实验步骤及数据处理 1．连接电路：将小电珠、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关用导线连接成如图实-8-1所示电路． 2．测出小电珠在不同电压下的电流，移动滑动变阻器的触头位置，测出12组左右不同的电压值和电流值I，并将测量数据填入表格． 3．画出伏安特性曲线 (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．(坐标系纵轴和横轴的标度要适中，以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜) (3)将描出的点用平滑的曲线连结起来，就得到小电珠的伏安特性曲线． 4．拆除电路、整理仪器． 五、注意事项 1．电路的连接方式 (1)电流表应采用外接法：因为小电珠(3.8 V，0.3 A)的电阻很小，与O～0.6 A的电流表串联时，电流表的分压影响很大． (2)滑动变阻器应采用分压式连接：目的是使小电珠两端的电压能从0开始连续变化． 2．闭合电键S前，滑动变阻器触头应移到使小电珠分得电压为0的一端，这样可以使开关闭合时小电珠的电压能从0开始变化，同时，也为了防止开关刚闭合时小电珠两端因电压过大而被烧坏． 3．U-I图线在U0=1.0V左右将发生明显弯曲，故在U=1.0 V左右绘点要密，以防出现较大误差． 4．电流表选择0.6A量程，电压表量程的选择视小电珠的额定电压而定，即使用的若是“3.8 V，0.3 A”的小电珠,选用电压表的15 v量程；若使用“2.5 V，0.6 A”的小电珠，则选用电压表的3V量程． 5．保持小电珠的电压接近额定值时要缓慢增加到额定值，记录I后马上断开开关． 6．误差较大的点要舍去U-I图象应是平滑曲线而非折线． 六、误差分析 1．由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，对电路的影响会带来误差． 2．测量时读数带来误差． 3．在坐标纸上描点、作图带来误差． 实验十三 用多用电表测量电学中的物理量 一、实验原理 1.欧姆表内部电路简化如图所示。 2.根据闭合电路欧姆定律： 1）当红、黑表笔短接时， ； 2）当被测电阻 接在红、黑表笔两端时， ； 3）当 时，中值电阻 。 二、实验步骤 1）观察：观察多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及量程。 2）机械调零：检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零刻度线位置。若不指零，则可用小螺丝刀进行机械调零。 3）将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔。 4）测量小灯泡的电压和电流。 ①按如图甲所示的电路图连好电路，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。 甲 乙 ②按如图乙所示的电路图连好电路，将选择开关置于直流电流挡，测量通过小灯泡的电流。 5）测量定值电阻 ①根据被测电阻的估计阻值，选择合适的挡位，把两表笔短接，观察指针是否指在欧姆挡的“0”刻度，若不指在欧姆挡的“0”刻度，调节欧姆调零旋钮，使指针指在欧姆挡的“0”刻度处； ②将被测电阻接在两表笔之间，待指针稳定后读数； ③读出指针在刻度盘上所指的数值，用读数乘以所选挡位的倍率，即测量结果； ④测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“ ”挡。 实验十四 测定电源的电动势和内阻 一、实验目的 1.测定电源的电动势和内阻 2.加深对闭合电路欧姆定律的理解和应用 二、实验原理 如图实-9-1甲所示，改变变阻器的阻值，从电压表和电流表中读出两组对应的数值（U1,I1）和（U2，I2）,由闭合电路欧姆定律可得：U1=E-I1r,U2=E-I2r,课解出E、r的数值，然后求E、r的平均值。 为了减少误差，多测量几组U、I值，然后在U-I图中描点作图，所得图线的延长线与U轴的交点即为电动势E，图线斜率的绝对值即为电源的内阻（）（如图实-9-1乙所示） 三、实验器材 电池（被测电源）、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸 四、实验步骤及数据处理 1．电流表用0.6A量程，电压表用3V量程，按图实-9-1甲所示连接好电路，如图实-9-2所示． 2．把滑动变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端． 3．闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1，U1)．用同样方法测量几组I、U值，记录在下面表格中． 4．断开开关，整理好器材； 5．处理数据：用公式法和作图法两种方法求出电动势和内阻的值． 五、注意事项 1.本实验在开关s闭合前，滑动变阻器滑片应处于阻值最大处。 2.要测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些。用方程组求解时，要第1、4为一组，第2、5为一组。第3、6为一组，分别解出E、r值再求平均值． 3.画I-U图线时，由于读数的偶然误差。描出的点不在一条直线上，在作图时应使图线通过尽可能多的点，并使不在直线上的点均匀分布在直线的两边，个别偏离直线太远的点可舍去．这样就可使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度． 4.由于干电池的内阻较小，路端电压U的变化也较小，这时画U-I图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，两是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始)，但这时图线和横轴的交点不再是短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电源电动势E，图线斜率的绝对值仍为内阻r． 六、误差分析 1.读完电表示数没有立即断电，造成E、r变化． 2.测量电路存在系统误差，I真=I测十IV．未考虑电压表的分流，或电路中U真=U十UA未考虑UA． 3．用图象法求E、r时，作图不准确造成偶然误差． 4．如图实-9-3所示，在理论上E=U+(IV+IA)r，其中电压表示数U是准确的电源两端电压．而实验中忽略了通过电压的电流IV而形成误差，而且电压表示数越大，IV越大．结论：(1)当电压表示数为零时，IV=0，IA=I短，短路电流的测量值=真实值；(2)E测<E真(3)因为r测=E测/I短，所以r测<r真。实际上r测是电压表内阻和电源内阻r的并联值，当然变小。 如采用图实-9-4所示电路连接，其U-I图线如图实-9-5所示。IA为电源电流真实值，理论上有E=U+UA+IAr，其中的UA为电流表的分压，而造成误差，而且电流表示数越大，UA越大．当电流为零时，UA=0，电压为准确值，等于E．结论：(1)E为真实值；(2)I短测<I短真；(3)因为r=E/I短，所以r测>r真．R测实际是r和RA的串联值． 七、知识拓展：测电源电动势和内阻的其他方法 1．用电阻箱、电流表测定 电路图如图实-9-6所示．原理：改变电阻箱的阻值，记录R与I．应用E=I1((R1+r))和E=I2(R2+r)解出E 、r．为了准确可多测几组数据，求平均值，也可以用图象处理，误差为：E测=E， r测>r． 2．用电阻箱和电压表测定 电路如图实-9-7所示。原理：改变电阻箱的阻值，记录R和U。应用，解出E、r为了准确可多测几组数据，求平均值，也可以用图像处理，误差为E测=E，r测<r． 3．用一只电压表粗测电动势 直接将电压表接到电源的两端，所测值近似为是电源的电动势。 。 实验十五 探究影响感应电流方向的因素 一、实验原理 只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化,闭合导体回路中就有感应电流。感应电流的有无和方向可通过连接在电路中电流计的指针是否偏转和偏转方向来判定。本实验应注意探究改变闭合导体回路磁通量的多种方式。 参考方案有:①向线圈中插、抽磁铁;②模拟法拉第的实验。 二、实验步骤 1.观察闭合电路的部分导体切割磁感线:如图1所示,导体左右平动、前后运动或上下运动。观察电流计的指针偏转情况,作出表格并把观察到的现象记录在表中。 2.向线圈中插入磁铁,把磁铁从线圈中拔出:如图2所示,把磁铁的某一个磁极向线圈中插入、从线圈中拔出或静止地放在线圈中。观察电流计的指针,作出表格并把观察到的现象记录在表中。 图1 图2 图3 3. 如图3所示,线圈 通过变阻器和开关连接到电源上,线圈 的两端与电流计连接,把线圈 装在线圈 的里面,观察以下几种操作中线圈 中是否有电流产生。作出表格并把观察到的现象记录在表中。 .开关闭合瞬间; .开关断开瞬间; .开关闭合后,滑动变阻器滑片不动; .开关闭合后,迅速移动滑动变阻器的滑片。 实验十六 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 一、实验原理 变压器是由原线圈、副线圈和铁芯组成的。电流通过原线圈时在铁芯中产生磁场,由于电流的大小、方向在不断变化,铁芯中的磁场也不断变化,变化的磁场在副线圈中产生感应电动势,副线圈中就存在输出电压。本实验通过与副线圈相连接的灯泡,观察原线圈电压变化时副线圈的输出电压的变化;通过改变原、副线圈匝数,探究原、副线圈的电压与匝数的关系。 二、实验器材 学生电源、可拆变压器、多用电表、灯泡、开关、导线若干。 三、实验步骤 1.利用小灯泡的亮暗定性观察线圈两端电压与匝数的关系 1）按图所示连接好电路; 2）保持原线圈匝数不变,改变副线圈匝数,记录灯泡亮暗程度; 3）保持副线圈匝数不变,改变原线圈匝数,记录灯泡亮暗程度; 4）得出结论。 2.定量研究线圈两端电压与匝数的关系 1）保持原线圈匝数不变,改变副线圈匝数,用多用电表交流电压挡测出原、副线圈两端电压,记录到表格中； 2）保持副线圈匝数不变,改变原线圈匝数,用多用电表交流电压挡测出原、副线圈两端电压,记录到表格中。 四、实验结论 1.当原线圈匝数不变时,副线圈的匝数越多,副线圈两端的电压越大;当副线圈的匝数不变时,原线圈的匝数越多,副线圈两端的电压越小。 2.原、副线圈两端电压与匝数成正比。 实验十七 用油膜法估测油酸分子的大小 一、实验原理 利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜，如图所示，将油酸分子看作球形，测出一定体积油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积，用 计算出油膜的厚度，其中 为一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积， 为油膜面积，这个厚度就近似等于油酸分子的直径。 二、实验器材 清水、盛水浅盘、滴管（或注射器）、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉（或石膏粉）、油酸酒精溶液、量筒、彩笔。 三、实验步骤 1.用稀酒精溶液及清水清洗浅盘，充分洗去油污、粉尘，以免给实验带来误差。 2.取1毫升 的油酸溶于酒精中，制成200毫升的油酸酒精溶液。 3.用滴管（或注射器）向量筒中滴入 滴配制好的油酸酒精溶液，使这些溶液的体积恰好为 ，算出每滴油酸酒精溶液的体积 。 4.往边长为 的浅盘中倒入约 深的水，然后将痱子粉（或石膏粉）均匀地撒在水面上。 5.用滴管（或注射器）向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液，油酸就在水面上慢慢散开，形成单分子油膜。 6.待油酸薄膜形状稳定后，将一块较大的玻璃板盖在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上。 7.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积。 8.据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积 ，根据体积 和薄膜的面积 ，算出油酸薄膜的厚度 ，即油酸分子的直径。比较算出的分子直径，看其数量级是否为 ，若不是 必须重做实验。 四、数据处理 根据记录的数据，完成以下表格内容。 实验次数 量筒内增加 溶液时的滴数 轮廓内的小格子数 轮廓面积 1 2 实验次数 一滴溶液中纯油酸的体积 分子的直径 的平均值 1 2 五、注意事项 1.油酸酒精溶液配制后不宜长时间放置，以免浓度改变，产生误差。 2.油酸酒精溶液的浓度应小于 。 3.痱子粉的用量不要太大，否则不易成功。 4.测1滴油酸酒精溶液的体积时，滴入量筒中的油酸酒精溶液的体积应为整毫升数，最好多滴几毫升，数出对应的滴数，这样求平均值误差较小。 5.浅盘里水离盘口面的距离应较小，并要水平放置，以便准确地画出油酸薄膜的形状，画线时视线应与板面垂直。 6.要待油酸薄膜形状稳定后，再画轮廓。 7.本实验只要求估算油酸分子的大小，实验结果的数量级符合即可。 8.做完实验后，把水从盘的一侧边缘倒出，并用少量酒精清洗，然后用脱脂棉擦拭，最后用水冲洗，以保持盘的清洁。 六、误差分析 1.油酸酒精溶液配制后长时间放置，溶液的浓度容易改变，会给实验带来较大误差。 2.纯油酸体积的计算误差。 3.油酸薄膜面积的测量误差 1）油酸薄膜形状的画线误差； 2）数格子法本身是一种估算的方法，自然会带来误差。 实验十八 探究等温条件下一定质量气体压强与体积的关系实验基础 整合 一、实验目的： 探究一定质量的气体在温度不变的情况下，压强与体积的关系。 二、实验器材 1.橡胶套 2.注射器 3.刻度尺 4.柱塞 5.固定架 6.接头 7.压力表 三、实验方法与步骤 利用注射器选取一段空气柱为研究对象，如图，注射器下端的开口有橡胶套，它和柱塞一起把一段空气柱封闭。在实验过程中，一方面让空气柱内气体的质量不变；另一方面，让空气柱的体积变化不要太快，保证温度不发生明显的变化。 空气柱的长度 可以通过刻度尺读取，空气柱的长度 与横截面积 的乘积就是它的体积 。空气柱的压强 可以从与注射器内空气柱相连的压力表读取。 把柱塞缓慢地向下压或向上拉，读取空气柱的长度与压强的几组数据。 四、数据处理： 用采集的各组数据在坐标纸上描点，绘制曲线，如果 图像中的各点位于过原点的同一条直线上（如图），就说明压强跟体积的倒数成正比，即压强与体积成反比。 实验十九 测量玻璃的折射率 数据处理方法 1．计算法：由n＝，算出不同入射角时的n值，并取平均值． 2．图像法：作sin θ1－sin θ2图像，由n＝可知其斜率为折射率． 3．单位圆法：以入射点O为圆心，作半径为R的圆，如图9所示，则sin θ1＝， sin θ2＝，OE＝OE′＝R，所以用刻度尺量出EH、E′H′的长度就可以求出n＝＝. 实验二十 用双缝干涉实验测量光的波长 一、实验装置图及实验器材 双缝干涉仪、光具座、光源、学生电源、导线、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、刻度尺． 二、数据处理 (1)调节测量头，使分划板中心刻线对齐第1条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1； (2)转动手轮，当分划板中心刻线与第n条相邻的亮条纹中心对齐时，记下手轮上的读数a2； (3)相邻两条亮条纹间的距离Δx＝，则由λ＝Δx＝得波长． 三、注意事项 (1)实验时应调整光源、单缝、双缝和毛玻璃屏、测量头共轴，单缝和双缝安装时应竖直且相互平行，遮光筒的轴线要与光具座导轨平行．若不共轴或单缝与双缝不平行则会引起干涉条纹亮度小，不清晰，不便于观察和测量． (2)分划板上的中心刻线应与干涉条纹的亮(暗)线平行，否则会增大测量的误差． (3)测量头有两种，一种相当于螺旋测微器，一种相当于游标卡尺． 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