高考物理实验完全整理版(福建).doc

力学与运动学内容提要：探究弹簧弹力与伸长量的关系 & 力的平行四边形定则验证 & 误差 与纸带处理有关的力学实验（研究匀变速运动、验证牛二、验证动能定理、验证机械能守恒） 单摆测定当地重力加速度 & 验证动量守恒定律（选修）1、胡克定律弹力和弹簧伸长的关系 实验目的：探索弹力与弹簧伸长的定量关系学习所用的科学方法（转换法，控制变量法，图像法）实验仪器：弹簧(不同的多根)、直尺、钩码(一盒)、铁架台实验原理：弹簧受到拉力会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等，弹力的大小可以通过测定外力而得出(用悬挂钩码弹簧施加拉力)； 转换法弹簧的伸长可用直尺测出。多测几组数据，用列表或作图的方法探索出弹力和弹簧伸长的定量关系。 实验步骤：1把弹簧吊在铁架台上，让弹簧自然下垂，弹簧不挂钩码时测量弹簧的原长L02 将已知质量的砝码挂在弹簧的下端，在平衡时测量弹簧的总长及砝码的重力，填写在表格里，然后改变钩码的质量，重复前面的实验多次 控制变量法3 根据所测数据，在坐标纸上描点，以力为纵坐标，以弹簧的长度为横坐标。作出一条平滑曲线（包括直线），所描的点不一定都在曲线上 图像法5 作图得到的是一次函数，不够简洁，可将坐标轴平移，得到过原点的直线。弹簧的伸长量为自变量，写出曲线的函数注意事项： 实验时拉力不要太大，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度 link to 周练 4误差：1、系统误差：总是偏大或偏小 改善实验原理来消除偶然误差：多次实验求平均、图像处理可减小2、绝对误差：测量值与真实值差值相对误差：误差值与真实值的比值（更有说服力）3、力学实验系统误差来源：摩擦 电学实验系统误差来源：电表不理想2、验证力的平行四边形定则 实验目的：验证互成角度的两个共点力合成的平行四边形定则。实验器材：方木板、白纸、弹簧测力计（两只）、三角板、刻度尺、图钉几个、细铅笔芯、橡皮条、细绳套两个实验原理：结点受三个共点力作用处于平衡状态，则F1、F2之合力必与F3平衡，改用一个拉力F使结点仍到O，则F必与F1 、F2合力等效 等效替代法 ，与F3平衡，以F1、F2为邻边作平行四边形，求出合力F，比较F与F的大小和方向，以验证合成时的平行四边形定则实验步骤：1 用图钉把白纸钉在放于水平桌面的方木板上把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条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，互成角度地拉橡皮条，将结点接到某一位置，记录两弹簧测力计的读数，用铅笔描下O点的位置及此时两条绳套的方向4 用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳套方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧测力计的读数F1、F2的图示，并以F1、F2为邻边做平行四边形，过O点画出平行四边形的对角线，即为合力F的图示5 只用一只弹簧测力计钩住细绳套，把橡皮条的结点拉到同样的位置O，即下弹簧读数F和细绳的方向，用刻度尺从O点按选定的标度沿记录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求出的合力F的大小和方向，得出结论7 改变两个力的夹角，重复实验两次注意事项： (1)同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是：将两只弹簧测力计钩好后对拉，若两只弹簧测力计在拉的过程中读数相同，则可选，若不同，应另换，直到相同为止；使用时弹簧测力计与板面平行。 (2)在满足合力不超过弹簧测力计量程及橡皮筋形变不超过弹性限度的条件下，应使拉力及所作力的图示尽量大一些，以减小误差。两个分力F1、F2间夹角越大，用平行四边形作图得出的合力F的误差F也越大，所以实验中不要把取得太大。(3)由作图法得到的F和实验测量得到的F不可能完全符合，但在误差允许范围内可认为是F和F符合即可。 link to 周练 1、23、研究物体匀变速直线运动实验目的： (1)掌握判断物体是否作匀变速直线运动的方法。 (2)测定匀变速直线运动的加速度。 实验仪器：打点计时器、交流电源(电火花打点计时器220V，电磁打点计时器46V)、纸带、小车、轨道、细绳、钩码、刻度尺、导线 实验原理:打点计时器上同时记录了时间和位置两个信息，通过s，t可以判断物体是否匀变速，若是可以求得其加速度；数据处理方法。（纸带处理）实验步骤： (1)把附有滑轮的轨道放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在轨道没有滑轮一端，连接好电路；再把细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码；把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面(若是电火花打点计时器，用两个纸带分别从上下两边穿过墨粉纸盘)。 (2)把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，换上新纸带，重复三次。 (3)从三条纸袋中选择一条比较理想的纸带，舍掉开头比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个开始点，并把每打五个点的时间作为时间的单位，即T=0.025=0.1s，在选好的开始点下面记作0，第六点作为计数点1，依次标出计数点2、3、4、5、6。两相邻计数点间的距离用刻度尺测出分别记作s1、s2s6。 (4)求出a的平均值，它就是小车做匀变速直线运动的加速度。 注意事项： (1)小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差。(2)细绳尽可能与木板平行，以确保细绳对小车拉力不变；(3)开始释放小车时，小车应尽量靠近打点计时器(4)先通电后放开小车(5)要区别计时器打出的点与人为选取的计数点（一般把计时器打出的5个点作为一个计数点），选取的计数点不少于6个；(6)若为电磁打点计时器（f打点=f电源，电源频率越大，针与纸带摩擦越大，a越小），若出现连续直线，则抬高针；若为电火花则无针与纸带的摩擦。纸带运动时不要让纸带与打点计时器的限位孔摩擦。(7)不要分段测量各段位移，尽可能的一次测量完毕(可先统一量出到记数起点之间的距离)。 纸带处理： (1)“位移差”法判断运动情况，设相邻点之间的位移分别为s1、s2、s3 (A)若s2-s1=s3-s2=sn-sn-1=0，则物体做匀速直线运动。 (B)若s2-s1=s3-s2=sn-sn-1=s0，则物体做匀变速直线运动。 (2)“逐差法”求加速度 （若测得6段相邻点间位移，设两计数点时间间隔为T） a1=（s4-s1）/3T2，a2= (s5-s2)/3T2 ，a3= (s6-s3)/3T2，然后取平均值，即a= (a1+a2+a3)/3 = (s6+s5+s4)-(s3+s2+s1)/9T2。 (相当于时间间隔T=3T，s= s1+s2+s3,s=s4+s5+s6)） 若纸带为奇数段：去除第1段 若去除中间段（以5段为例），则a= (s4+s5)-(s1+s2)/2*3T2 ） 与“邻差法”（an=(sn+1-sn)/T2, a = (a1+a2+an)/n = (sn+1-s1)/nT2）比较： “逐差法”数据利用较多，误差较小(3)“平均速度法”求瞬时速度 （需先判断物体做匀变速运动，才可用时间中点公式）vn= (sn+sn+1)/2T。 (4)“图像法”求加速度（需先判断物体做匀变速运动，才可用时间中点公式）由vn= (sn+sn+1)/2T ，求出多个点的速度，画出v-t图像，直线的斜率即加速度。 纸带所包含的信息：1）位移s，时间t，平均速度v= s/t 2）运动类型（由相邻位移差判断）：匀速直线、匀变速直线（包含加速度方向信息）3）匀变速中的加速度：s=aT2纸带的应用：验证牛二、动能定理、机械能守恒link to 周练 54、验证牛顿第二定律 实验目的：1、学会用实验的方法探究物体的加速度与力、质量的关系，即质量一定时，加速度与作用力成正比；作用力一定时，加速度与质量成反比。2、掌握用控制变量法研究问题的实验方法实验仪器：电磁打点计时器、复写制片和纸带、一端带滑轮的长木板、小车、小桶、沙子、低压交流电源、天平、砝码、刻度尺、导线两条实验原理：控制参量一定，研究与的关系；控制参量一定，研究与的关系。实验步骤： (1)用天平测出小车质量m，在砂桶内加适量的砂，用天平测出砂和桶的总质量m1(要保证m10.05m)。把打点计时器固定在长木板上。 (2)把纸带系在小车上，并使纸带穿过打点计时器。把木块垫在装有打点计时器的木板一端下面，调节木块位置使小车能在木板上做匀速运动。这时，小车所受摩擦阻力与小车所受重力沿斜面方向的分力平衡(注意此时未挂砂桶)。 (3)把系在砂桶上的细线绕过木板上的定滑轮后系在小车上，把小车放在打点计时器附近，接通电源，放开小车，便在纸带上留下反映小车运动状况的点迹。取下纸带并编上号码。 (4)给小车换上新纸带，保持小车质量不变。往砂桶内加一些砂，并称出其质量(注意仍需保证mm1)。重复步骤(3)。如此做几次。对各次实验所得的纸带取好计数点，进行测量和计算，求出每条纸带对应的小车的加速度，分别记入上面的表格中。图像法：用纵坐标表示加速度，横坐标表示作用力，作用力的大小等于重物的重力，根据实验结果在坐标平面上画出相应的点，如果这些点是一条过原点的直线上，便证明了加速度与作用力成正比。(5)保持砂桶总质量m1不变，往小车上依次加不同数目的砂袋(其质量预先测出)，重复步骤(3)几次。把各次纸带数据记入下面的表格中。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画出相应的点。如果这些点是在一条过原点的直线上，就证明了加速度与质量成反比。 (6)分析实验数据，看是否符合牛顿第二定律。 注意事项： (1)平衡摩擦力：采用上述“垫板法”平衡摩擦力（未挂沙桶）改变小车质量和绳子拉力均不需再调。这是因为摩擦力和小车所受重力沿斜面方向的分力总是成正比地变化的。调匀速时，先进行目测，最后应打一条纸带观察，看是否调到匀速了。（系统误差）(2)为了保证mm1，小车质量应足够大。（系统误差） 原因：(m过大则绳子Tmg)如果摩擦力可以不计，则对质量为m的砂桶和砂及质量为M的小车分别有 T=Ma (1) mgT=ma (2) 解得 T= mg 当 Mm时，Tmg 则(1)式变为mgMa所以，如果实验测得在M一定时，amg，在mg一定时a 1/M，就验证了牛顿第二定律。 (3)如果平衡摩擦力做得不好，则图像不会通过坐标原点(平衡过度：直线上移；平衡不足：直线下移)；如果不满足mm1的条件，图像将会是一条曲线（趋于平缓）。出现后一种情况时，可以采用保证运动系统(小车和砂桶)的总质量不变来消除。办法是，预先在小车内装几个小砝码，在需要改变加速的力时，把这些砝码移少量到砂桶内。只要摩擦力能得到较好的平衡，就可以得到过坐标原点的直线。不过，在计算质量时，应把砂桶的总质量考虑在内。 (4) 绳子平行于斜面，桶应该稳定，不要晃动 （偶然误差）(5) 改变重物和小车质量后，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。（偶然误差）link to 周练 8、95、探究动能定理 实验目的：探究恒力做功与物体动能改变的关系实验仪器：附有定滑轮的长木板，薄木板，小车、细线，砝码盘及砝码，打点计时器、低压交流电源，导线，天平，毫米刻度尺，纸带及复写纸带；实验目的：验证在外力作用下物体做加速运动或减速运动时，动能增量等于合外力所做的功。 实验原理：利用验证牛二的装置，测出力对物体作不同的功时物体动能的变化，从而得到恒力做功与物体动能改变的关系实验步骤用天平测出小车质量，并记录按实验图安装装置，调定滑轮高度，使细线与木板平行平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫薄木块，并反复移动其位置，直到小车在斜面上匀速运动为止。在砝码盘中加砝码（要使小车的质量远大于砝码的质量），把纸带的一端固定在小车的后面，另一端穿过打点计时器，取下纸带并标记使用的砝码质量重复步骤，打条纸带；选一点迹清晰的纸带分析数据，记录需要的数据注意事项：1 砝码和砝码盘的总质量要远小于小车的质量（若对系统用动能定理（动能中的质量用M+m）则不需要满足这个要求）2 平衡摩擦力时，砝码盘中不要加砝码，但应连接着纸带且接通电源3 小车所受阻力f应包括小车受的摩擦力和打点计时器对小车后所拖纸带的摩擦力4 小车应靠近打点计时器，并且要先接通电源后再放开小车link to 周练 7、10、116、验证机械能守恒定律实验目的：验证机械能守恒定律。实验仪器：打点计时器及电源、重锤、纸带、复写纸片、刻度尺、带有铁夹的铁架台、导线实验原理：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可以相互转化，但机械能守恒，利用打点计时器在纸带上记录物体自由下落的高度h及计算出瞬时速度v，从而验证重力势能的减少量与物体动能的增加量相等。Mgh=1/2 mv2-o 即gh=1/2 v2实验步骤：1 将实验装置按要求装好，将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器；2 先用手提起纸带，使重物静止在靠近计时器的地方3 接通电源，松开纸带，让重物自由下落，这样就在纸带上打下一系列点,重复几次4 从已打出纸带中，选出第一、二点间的距离接近2mm（计算得出的第一个点）并且点迹清晰的纸带进行测量。5 在挑选的纸带上，记下第一点的位置O，并在纸带上从任意点开始一次选取1、2、3、4 并量出各点到O的距离，即下落的h1、h2、h36 求出V2、V3、V4.7比较gh与1/2v2，依次比较注意事项：(1)实验中打点计时器的安装，两纸带限位孔必须在同一竖直线上，以减少摩擦阻力。(2)实验时必须先接通电源，让打点计时器工作正常后才能松开纸带让重锤落下。(3)纸带上端最好不要悬空提着，而要用手按在墙上，这样可保证下落的初速度为零，并且纸带上打出的第一个点是清晰的一个小点。(4)测量下落高度时，都必须从起始点算起，为了减小测量h值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点远些，纸带也不宜过长，有效长度可在60cm-80cm以内。(5)因不需要知道动能的具体数值，因此不需要测量重物的质量m。误差分析：(1)误差来源打点计时器的阻力、空气阻力 系统误差:动能增量小于势能减少量 、长度测量。(2)减小误差方法纸带下的重物重量要大些，体积要小；测距离时都应从0点量起，多测几次取平均值。link to 周练 127、用单摆测定重力加速度实验目的：(1)学会用单摆测定当地的重力加速度。(2)能正确熟练的使用秒表。实验仪器：带孔小钢球、细线(约1m长)、铁架台、秒表、米尺、游标卡尺实验原理：单摆做简谐运动时，其周期为T=2，有g=,因此测出单摆的摆长和振动周期T，就可以求出当地的重力加速度的值。实验步骤：(1)做单摆，取约1m长线绳穿过带孔的小钢球，并打结，然后拴在桌边的支架上。(2)用米尺量出悬线长l，准确到毫米，用游标卡尺测出小球直径，算出r，则摆长为l+r。（若忘加上r，计算所得g偏小；T2-l图像向上移，l-T2图像下移，不影响g值）(3)把单摆从平衡位置拉开一个角度(小于5，才可看做简谐运动)放开它，用秒表测单摆完成30次全振动所用时间，求出完成一次全振动所需的时间。反复测量三次，再算出测得周期值的平均值。(4)数据处理：根据公式，计算出重力加速度g。注意事项：(1)满足简谐运动条件：摆线应选择细而不易伸长的线，长度一般不应短于1m；小球应选用密度较大的金属球，直径应较小；摆角小于5。(2)计时应选在平衡位置。(3)用累计法测周期，应在启动秒表表同时数零，以后数1、2n次，则T= 。微小量放大法(4)可用l-T2图像处理数据，斜率k=,即g=42k。 （若用T2-l图，则k=T2/l=42/g,即g=42/k）8、碰撞中的动量守恒实验目的：研究碰撞(对心正碰)中的动量守恒。实验仪器：斜槽、玻璃球、钢球、重锤线、白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规、三角板实验原理：质量为m1和m2的两个小球发生正碰，若碰前m1运动，m2静止，根据动量守恒定律应有：m1v1=m1v1+m2v2。因小球从斜槽上滚下后做平抛运动，由平抛运动知识可知，只要下落的高度相同，落地前运动的时间就相同（不测时间），所以只要测出小球的质量及两球碰撞前后飞出的水平距离，即m1OP=m1OM+m2ON。m1m2PMN0主要测量的物理量：(1)入射球质量m1和被碰球质量m2。(2)入射球和被碰球半径r。(3)入射球平抛运动的水平位移OP，碰撞后两球的水平位移OM和ON。实验步骤：(1)用天平测量出小球质量m1和m2。(2)安装好实验装置，将斜槽固定在桌边，使槽的末端点切线水平，把被碰小球放在斜槽前边的小支柱上，调节实验装置使小球碰时处于同一水平高度，且碰撞瞬间，入射球与被碰球的球心连线与轨道末端的切线水平，以确保正碰后的速度沿水平方向。(3)在地上铺一张白纸，在白纸上铺放复写纸。(4)在白纸上记下重垂线所指的位置O，它表示入射球m1碰前的位置。(5)先不放被碰小球，让入射球从斜槽上同一高度处滚下，重复10次，用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心就是入射球不碰时的落地点P。(6)把被碰小球放在小支柱上，让入射小球从同一高度滚下，使它发生正碰，重复10次，仿步骤(5)求出入射小球落点平均位置M和被碰小球落点平均位置N。(7)过O、N在纸上作一条直线，取OO=2r，O就是被碰小球碰撞时的球心投影位置。(8)用刻度尺量出线段OM、OP、ON的长度。带入m1OP=m1OM+m2ON，看是否成立。注意事项：(1)斜槽末端的切线必须水平，调节小支柱的高度，使两小球碰撞时球心在同一高度上，球心连线与斜槽末端平行。实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置始终保持不变。(2)入射小球每次都必须从斜槽同一高度（最好较高）由静止释放。(3)入射小球的质量应大于被碰球的质量。（否则反弹）误差分析：“水平”和“正碰”是前提条件。静止释放入射小球的释放点越高，两球相碰时内力越大，动量守恒的误差越小，应进行多次碰撞，落点取平均位置来确定，以减小偶然误差。光学内容提要：测定玻璃的折射率、用双缝干涉测量光的波长9、测定玻璃的折射率实验目的：测定玻璃的折射率，掌握光发生折射时入射角和折射角的确定方法。实验器材:白纸，图钉，大头针，直尺，铅笔，量角器，平木板，长方形玻璃砖。实验原理：如图所示，用插针法找出与入射光线AO对应的出射光线OB，确定出O点，画出折射光线00，然后测量出角和，根据计算玻璃折射率。（n1sin1=n2sin2）实验步骤:(1)将白纸用图钉按在绘图板上。(2)在白纸上画出一条直线aa作为界面(线)，过aa上的一点O画出界面的法线NN，并画一条线段AO作为入射光线。(3)把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa对齐，画出玻璃砖的另一边bb(4)在直线AO上竖直插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针Pl、P2的像，调整视线方向，直到P2档住P1的像（针脚）。再在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4，使P3档住Pl、P2的像，P4档住P3及P1、P2的像，记下P3、P4的位置。(5)移去大头针和玻璃砖，过P3、P4所在处作直线OB，与bb交于0，直线0B就代表了沿AO方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向。(6)连接00，入射角=AON，折射角=OON。用量角器量出入射角和折射角，从三角函数表中查出它们的正弦值，把这些数据记录在自己设计的表格中。(7)用上述方法分别求出入射角分别为300、450、600时的折射角，查出正弦值，填人表格中。(8)算出不同入射角时的比值面，最后求出在几次实验中所测面的平均值，即为玻璃砖折射率的测量值。注意事项:(1)将大头针竖直插在纸上，且P1和P2、P2与O点、P3与P4、P3与0之间距离要稍大一些。(2)入射角应适当大一些，以减小测量角度的误差。但入射角不宜太大，也不宜太小。(3)在操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁光学面、用玻璃砖界面代替直尺画界线。(4)玻璃砖越长、越宽、越厚越好。(5)在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。（若画完边界后，玻璃砖不小心上移继续实验，则不影响n的结果；若所画下边界在实际下边界下方，则n偏小）(6)玻璃砖两边不平行并不影响折射率的结果，但是出入射光线将不平行。数据处理:此实验是通过测量入射角和折射角，然后查数学用表，找出入射角和折射角的正弦值，再代人中求玻璃的折射率。除运用此方法之外，还有以下处理数据的方法：处理方式(1)：在找到人射光线和折射光线以后，以入射点0为圆心，以任意长为半径画圆，分别与AO交于C点，与00(或00的延长线)交于D点，过C、D两点分别向NN作垂线，交NN于C、D，用直尺量出CC和DD的长。如图3-81所示。 由于， 而CO=DO 所以折射率 重复以上实验，求得各次折射率计算值，然后求其平均值即为玻璃砖折射率的测量值：处理方式(2)：根据折射定律可得 因此有 在多次改变入射角、测量相对应的入射角和折射角正弦值基础上，以sin值为横坐标、以sin值为纵坐标，建立直角坐标系。如图3-82所示。描数据点，过数据点连线得一条过原点的直线。求解图线斜率，设斜率为k，则。 故玻璃砖折射率测液体折射率：1） 插针法2） 视深法（在介质上方垂直小角度观察）：n=H/h（H-实深；h-视深）3） 激光照射，画出光路（水需有杂质才能展示激光）4） 水底放一个灯泡（全反射） 在一盛满水的大玻璃缸下面放一发光电珠，如图所示在水面上观察，看到一圆的发光面，量出发光面直径D及水深h，sin2C=R2/R2+h2 , 则水的折射率5） 物体成像法（反射像与折射像重合）如图所示，在一盛满水的烧杯中，紧挨杯口竖直插一直尺，在直尺的对面观察水面，能同时看到直尺在水中的部分和露出水面部分的像，若从点P看到直尺水下最低点的刻度B的像(折射成像)恰好跟直尺在水面上刻度A的像 (反射成像)重合，读出AC、BC的长，量出烧杯内径d，即可求出水的折射率n图1-1 计算方法如下：光线从O点射出液面时，入射角为i，折射角为r，由光的折射定律 10、用双缝干涉测光的波长实验目的：1、了解光波产生干涉现象的条件（体会杨氏实验设计技巧，通过单缝获得f一定相位恒定的光波，通过双缝实现两列相干光叠加）；2、观察白光及单色光（红、绿光）双缝干涉图样；3、测定红、绿光的波长。实验原理：光源发出的白光把单缝照亮，单缝相当于一个线光源（惠更斯原理），得到频率相同、相位差恒定的光源，它又把双缝照亮，双缝得到两个相干光源，在屏上产生彩色干涉条纹。在单缝前加滤光片可获得单色光，在屏上出现明暗相间的干涉条纹。两相邻明（暗）条纹间的距离满足x = （光程差r=(2k+1)* /2时，出现暗条纹，r=2k* /2时出现亮条纹），故有： =x 。测出d 、L 、x即可算出光的波长。 d=0.25mm,L=600mm实验步骤：熟悉安装仪器（按光路图）1、 调遮光筒水平（支撑筒的二架子靠近即可调水平），与光具座的导轨平行；2、 调灯泡灯丝在遮光筒的正中央，调灯丝处于竖直方位。通电，在筒另一端观察左右上下调节灯泡，直到灯丝处于遮光筒轴线上（各元件共轴且平行）。装上双缝，左右微调灯头，使灯丝正对双缝3、 装上单缝筒与测量头，使灯丝与单缝间距为25cm左右。观察条纹、记录规律1、 从目镜观察，微调拨杆，至出现清晰的白光干涉彩色条纹（中央白，内紫外红）；2、 在单缝前盖上红色滤光片，分别观察红色干涉条纹，注意观察条纹间距；测量1、 装上红色滤光片，记录X0，Xn，算出x及。2、 换绿色滤光片，测量绿光波长在测定x时，在光屏部位使用测量头。测量头由分划板、目镜、手轮等构成，如图所示。转动手轮，分划板会左右移动，使分划板中心刻线对齐某条纹的中心，记下此时手轮上的读数。转动测量头，使分划板中心刻线对齐另一条纹的中心。记下此时手轮上的读数，和相隔的条纹数n（累积放大法）。若两次读数之差为a ，则相临两条纹间的距离为：x =。注意事项：1、 安装时使各元件均在同一轴线上2、 单缝、双缝平行（不平行会导致干涉条纹不清晰）且竖直，间距约10cm3、 若在双缝中的一个缝后放置一块玻璃，中央亮纹将下移（光程r =nr0, r0：真空中的光程，n：折射率，所以中点位置偏下才能使得r =0）误差分析：光波波长很短，x的测量对波长的影响很大。link to双棱镜干涉：省纲P221 6电学内容提要：基于伏安法的电路设计，如电流表内外接的选择，滑动变阻器分压与限流的选择（测定金属的电阻率、描绘小灯泡的伏安特性曲线、测定电源的电动势和内阻）、常见测电阻的方法多用电表的使用（附：电表的改装）电路设计基础：1、电路实验器材和量程的选择（按电源电压表电流表变阻器顺序）：安全：保证流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程准确：合理选择量程，务必使指针有较大偏转（一般取满偏度的左右），以减少测读误差；能否满足实验要求（常常要考虑便于多次测量求平均值）。易操作电源的选择：在不超过待测器材所允许的最大电压值的情况下，选择电动势较大的电源（以获得更多的测量数据）。在相同电动势情况下，通常选择内电阻较小的电源（以获得较稳定的路端电压）,测电源内阻除外。电表的选择：在不超过电表量程的条件下，选择量程较小的电表（以便测量时示数能在满刻度的2/3左右）。滑动变阻器的选择:实际流过变阻器的电流不得超过其额定值；如要通过变阻器的电阻改变来读取不同的电流、电压值时，要注意避免变阻器滑片稍有移动电流或电压就会有很大变化的出现，也要避免出现滑片从一头滑到另一头，电流或电压几乎没有变化的情况.（若控制电路确定为限流接法,则滑动变阻器应选用与实验电路中其它电阻的总阻值相差不大的;若控制电路确定为分压接法，则应选用在额定电流允许的条件下阻值较小的滑动变阻器。）2、安培表的内外接选择（由于电压表的分流作用和电流表的分压作用，造成系统误差。）类型电路图R测与R真比较条件计算比较法己知Rv、RA及Rx大致值时内接AVR大R测=RX+RA RX适于测大电阻即Rx 外接AVR小R测=Rx适于测小电阻即RX 若Rx、RA、RV的大小关系事先没有给定，可借助试触法确定内、外接法.如图电流表事先已经接好，拿电压表的一个接线柱去分别试触M、N两点，观察两电表的示数变化情况。若电流表的示数变化比电压表明显，说明接M点时电压表分流作用大于接N点时电流表分压作用，则用内接法。反之，用外接法。若Rx、RA精确可知，则两种方法均可用3、滑动变阻器的接法：图12-3图（a）电路为限流接法，图（b）电路为分压接法.图10-2负载RL上电压调节范围（忽略电源内阻）负载RL上电流调节范围（忽略电源内阻）相同条件下电路消耗的总功率限流接法EULEILEIL分压接法0ULE0ILE（IL+Iap）比较分压电路调节范围较大分压电路调节范围大限流电路能耗较小限流法 ：当R0RL时，从b向a滑动的过程中，先是示数变化不大，后来在很小的电阻变化范围内，读数变化很快，也不方便读数。只有当RL与R0差不多大小时，才能对电流、电压有明显的调控作用.分压法：R0相对于RL越小，RL两端电压UL=IR并=Rap，ULRap,线性关系越好当R0RL时，快到右端时，才突然从0上升到E，对测量几乎没有用处.因此，分压接法要用全阻值较小的滑动变阻器。必须选用分压式接法：（1）要求从零开始可连续调节时，或当RL远大于滑动变阻器的最大值R0时（2）若采用限流接法，仍超过RL的额定值时可选用限流式接法：（1）小范围内测量，且RL与R0相差不大或RL略小于R0，采用限流式接法.（2）电源的放电电流太大或滑动变阻器额定电流太小，不能满足分压式接法的要求时 （分压接法a到b，电流先增后减，Imin=E/R0,Imax在串联两部分阻值相同时取到）11、测定金属的电阻率实验目的：1 学会使用各种常用电学仪器和螺旋测微器，会正确读数2 学会用伏安法测量电阻的阻值，测定出金属的电阻率实验原理：用毫米刻度尺测一段金属丝导线的长度L，用螺旋测微器测导线直线d，用伏安法测导线电阻R，由R=*l/S =*4l/d2得=Rd2/4l实验器材：待测电阻丝、米尺、螺旋测微器、电压表、电流表、直流电源、开关、滑动变阻器和导线若干实验步骤：1 用螺旋测微器在导线的三个不同的位置上各测一次，取直径d的平均值，然后计算出导线的横截面积S2 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L（有效长度，待测导线接入电路的两端点之间的长度，即电压表两并入点间的部分待测导线长度，测量时应将导线拉直），反复测量三次，求出平均值L3 依照电路图（限流&外接）连接器材，并把滑动变阻器的阻值调至最大后闭合开关4 电路经检查无误后，闭合开关S，改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U值，记入记录表格，断开开关S，求出电阻R的平均值；5 将测得R、L、d的值，代入公式求出电阻率。整理实验器材注意事项：1 本实验中被测金属导线的电阻值较小，为了减小实验的系统误差，必须采用电流表外接法；2 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、待测金属丝、滑动变阻器连成主干线，然后再把电压表并联在待测金属丝的两端5 在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流I的值不宜过大（电流表用0-0.6A），通电时间不宜过长，以免金属导线的温度过高，造成其电阻率在实验中增大；6 求R的平均值常用两种方法：一是算出各次的测量值再取平均；二是用图像U-I的斜率来求。描点时，点间的距离大一些。7 连接实物图时，导线不交叉8 电流表与电压表读数注意有效数字的位数误差分析：1 直径、长度的测量（偶然误差）2 测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响（系统误差）。由于本实验采用外接法电压表分流，所以R测R真，测真3 通电电流的大小不同，通电时间不同，致使电阻丝发热而温度不同，电阻率随之变化图10-13电阻测量的方法归类（1）欧姆表测量：一般用欧姆表测量只能进行粗测。（2）替代法：替代法测量电阻必须有可调的标准电阻（一 般给定的仪器中要有电阻箱）。如图10-13所示。先把双刀双掷开关S2扳到1，闭合S1，调整滑动变阻器，记下此时的示数I 。再把开关S2扳到2，调整电阻箱R0，使得电流表指针仍指到示数I则未知电阻Rx的阻值等于电阻箱阻值r。（3）伏安法：伏安法的测量依据是欧姆定律，需要的基本测量仪器是电压表和电流表，当只有一个电表时，可以用标准电阻（电阻箱或给一个定值电阻）代替；当电表的内阻已知时，根据欧姆定律I=U/RV，电压表同时可以当电流表使用，电流表也可以当电压表用。（4）比例法：如果有可作为标准的已知电阻的电表，可以用比例法测电表的电阻。用比例法测电表内阻时，两个电流表一般并联（据并联分流），两个电压表一般串联（据串联分压）。例如，测电流表和电压表的内阻，有可以作为标准的已知电阻的电表。图10-14测电流表内阻时，调节滑动变阻器R01，使两电流表的指针偏转，记录下两电表的示数I1和I2，根据并联电路分流、，若已知电流表A1的内阻为r1，则电流表A2的内阻r2=。同理可测电压表电阻。甲图采用限流电路而乙图采用分压电路，是由于电流表内阻都较小，若采用分压电路，则滑动变阻器的阻值必须更小，电路近似于短路；而电压表内阻都很大，若采用限流电路，则滑动变阻器的电阻必须更大，这在实际上行不通。（5）半偏法图10-15甲图实验时先断开开关S，闭合S，调整滑动变阻器R01（限流法连接），使电流表A满偏；再闭合S，调整电阻箱R1，使电流表A的指针恰好指到半满度处，读出此时电阻箱的阻值R，则电流表A的电阻rA=R。（测量结果偏小）乙图实验时先闭合开关S及S，调整滑动变阻器R02（分压法连接），使电压表V满度；再断开S，调整电阻箱R2，使电压表的指针恰好指到半满度处，读出电阻箱的阻值R，则电压表V的电阻rV=R。（测量结果偏大）link to 周练 2 3 4 7 812、描绘小灯泡伏安特性曲线实验目的：1 描绘小灯炮的伏安特性曲线2 分析曲线的变化规律并得出结论实验器材：小灯炮、4-6V学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关和导线若干实验原理：在纯电阻电路中，电阻两端的电压与通过电阻的电流是线性关系，但在实际电路中，由于各种因素的影响，UI图不再是一条直线，读出若干组小灯炮两端的电压U和电流I的读数，然后再作标纸上以U为纵轴，I为横轴画出U-I曲线实验步骤：1 适当选择电流表、电压表的量程用电流表外接法（小灯泡电阻较小），照电路图连接电路2 滑动变阻器采用分压接法（从0测起），滑动片调至最左端，检查无误后闭合开关S3 改变滑动片位置，读出几组电流表和电压表的示数I和U，记入表格内，闭合开关S4建立直角坐标系，纵轴、横轴分别表示U、I，用平滑曲线连接各点，得到伏安特性曲线5 拆去实验线路，整理好实验器材注意事项：1 调解滑动片时使电压表的示数不要超过额定电压，且由低到高逐渐增大防止一开始烧坏2 开关闭合前变阻器滑片移至串联阻值最大处误差分析：1 测量电路存在系统误差，未考虑电压表的分流造成测得的I比真实值大2 描绘U-I曲线不准确及读数造成的偶然误差link to 周练 18 13、测定电源的电动势和内阻实验目的：1 掌握用电压表和电流表测定电源电动势和内阻的方法与原理2 学习掌握用U-I图象处理数据的方法实验原理：如电路图所示，改变R的值，读出几组I，U值，利用闭合电路欧姆定律求出几组E，r值，最后分别算出它们的平均值； 用作图法处理数据，画出电源的外特性曲线，所得直线和纵轴的交点即为电动势值，图像斜率的绝对值为内电阻r值实验器材：电压表、电流表、滑动变阻器、电池、开关和导线实验步骤：1 电流表0.6A量程，电压表3V量程，连接好电路，把滑片移到阻值最大一端U/VI/Ao0.2 0.4 0.63.02.01.02 闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组数据（I，U），用同样方法测量几组I，U值，记录在自己设计的表格中。3 打开开关，整理好器材4 处理数据，用公式法和作图法求出电动势和内阻值注意事项：1 为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些（选用已使用过一段时间的干电池）2 电池在大电流放电时极化现象严重，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大，因此实验中不要将I调得过大，读电表要快，每次读完后立即断电；3 测出多组数据，要变化范围大，列方程求解 4 画出I-U图，使各点均匀分布在直线两侧，偏离太远的点可舍去抵消部分偶然误差。5 计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点，用r=U/I误差分析：1 测量电路存在系统误差，未考虑电压表分流，测量电流值小于电源的真实电流2 由于电压表的分流使电动势的测量值小于真实值，内阻的测量值小于真实值等效电源法：1、对图1，将电压表与电源并联部分看做等效电源，则 E测 = RV/(RV+r) *E偏小 r测 = RV/RV+r *r偏小 2、对图3，将电流表与电源串联部分看做等效电源，则 E测 =E 准确 r=r测 + RA 偏大由于内阻较小，图3对内阻的误差过大，所以仍选用图1电路测量图1用UI线修正法定性分析测电源电动势和内阻的测量误差第一种测量电路：如图1和2中的a线，分别为测量电路和由此电路测出的数值画出的路端电压与电流强度的关系图线。根据测量电路分析误差原因：本测量电路产生误差的原因是由于伏特表的分流使得安培表的读数I小于干路总电流所致。考虑伏特表的内阻RV,全电路的欧姆定律的方程应修正为图2图10-23根据式寻找图线的准确点：因电流的修正值为，可见当U=0时，电流误差为零。因此，与横轴的交点P为准确点。在图线上任选一点Q进行修正：如图12，Q点的纵坐标UQ不变，把(IQ+)做为Q点修正后的Q/点的横坐标，连接P和Q/得修正后的UI图线为b线。.比较两条图线的纵截距和斜率：因图线的纵截距等于电源电动势，图线斜率的绝对值等于电源内阻。所以，,rr/.可见电动势和内阻的测量值均小于真实值。图3第二种测量电路：如图3和4中的a线,分别为测量电路和由此测量电路画出的路端电压与电流强度的关系图线，误差分析方法如下：根据测量电路分析误差原因：本测量电路产生误差的原因是由于安培表的分压使得伏特表的读数小于电源的路端电压所致。考虑安培表的内阻RA,全电路的欧姆定律的方程应修正为图4根据式寻找图线的准确点：因电压的修正值为，可见当I=0时，电压修正值为零.所以,图线与纵轴的交点P准确。在图线上任选一点Q进行修正：如图22，Q点的横坐标IQ不变，（UQ+IQRA）做为修正后Q/点的纵坐标，连接P和Q/得修正后的UI图线为b线。比较两条图线的纵截距和斜率：得=，rr/。可见，电动势的测量值与真实值相等，而内阻的测量值大于真值。link to 周练 11 12 13 1414、多用电表的使用实验目的：1 了解使用多用电表2 用多用电表探测黑箱内的电器元件实验器材：多用电表、晶体二极管、学生电源、小灯炮、导线、黑箱实验原理：1 多用电表的上部为表盘，下部为选择开关。2 测电阻依据闭合电路欧姆定律；测电流和电压值 依据串并联电路特点及部分电路欧姆定律3 二极管的极性判断根据单向导电性，加上一定的反向电压时，阻值变得很大，相当于断开。实验步骤：1 多用表的使用 link to 周练 15 16 17 1) 观察多用电表，认识多用电表的表盘、选择开关及其周围的测量功能和量程2） 进行测量前，检查表头的机械零点。(小螺丝刀轻轻转动表盘下边中间部分的调零螺丝，使表针指左端零刻线。)3）测量时，把选择开关旋到相应测量项目和量程上。使用电压档时，多用电表同用电器并联，让红表笔接在用电器电势高的一端使用电流档时，要使多用电表与用电器串联，让电流从红表笔流入，从黑表笔流出。使用电阻档时，先选好倍率，原则是使测量时指针尽可能靠近刻度盘的中央位置，随后进行欧姆调零（把两表笔相接触，调整欧姆调零旋钮，使指针指在右端的电阻零刻线上）。测电阻时，把两表笔分别于待测电阻两端相连，还应注意待测电阻要跟别的元件和电源断开，每换用欧姆档的另一量程，都需要进行欧姆调零。读数时，读出表盘上相应的刻度值乘以所选的倍