25-第十七章-物理实验二

第十七章-物理实验（二）第十七章-物理实验实验二：互成角度的两个共点力的合成一、实验目的验证互成角度的两个共点力合成时遵循平行四边形定则。二、实验原理1.一个力F的作用效果与两个共点力F1和F2的共同作用效果都是把橡皮筋拉伸到某点，即F与F1、F2的共同作用效果相同，作出F的图示。2.再根据平行四边形定则作出F1和F2的合力F的图示。3.比较F与F是否大小相等、方向相同。如果在误差允许的范围内，F和F相同，那么力的平行四边形定则就得到了验证。三、实验器材方木板一块、测力计两个、细绳套（两个）、橡皮筋一段、白纸、铅笔、刻度尺、量角器、图钉。一、实验步骤1.仪器的安装（1）钉白纸：用图钉把一张白纸钉在方木板上，将方木板放在水平桌面上。（2）拴绳套：用图钉把橡皮条的一端固定在木板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳套。2.操作与记录（1）两力拉：用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O（如图所示）。用铅笔描下结点O的位置和两条细绳套的方向，并记录弹簧测力计的读数（F1和F2）。（2）一力拉：只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置O，记下弹簧测力计的读数F和细绳套的方向。（3）改变F1和F2的夹角和大小，再做两次。（4）实验记录：二、数据处理1.理论值：在白纸上按比例从O点开始作出两个弹簧测力计同时拉时弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力F。2.测量值：按同样的比例用刻度尺从O点起作出一个弹簧测力计拉橡皮条时拉力F的图示。3.相比较：比较F与用平行四边形定则求得的合力F在实验误差允许的范围内是否相等。三、误差分析1.使用中，测力计的弹簧和外壳之间、指针和外壳之间或测力计外壳和纸面之间有摩擦力存在会造成系统误差。2.两次测量拉力时，橡皮筋的结点O没有拉到同一点会造成偶然误差。3.两个分力的起始夹角太大，如大于120，再重做两次实验，为保证结点O位置不变（即保证合力不变），则变化范围不大，因而测力计示数变化不显著，读数误差大。4.在应用平行四边形定则作图时，F1、F2及合力F作图不精准，测量值的最后一位估读数在作图时又一次估计会造成偶然误差。四、注意事项1.同一实验中的两只测力计的选取方法是将两只测力计钩好后对拉，若两只测力计在拉的过程中读数相同，则可选，若不同，应另选，直到两只测力计的读数相同；使用时测力计与板面平行。2.在满足合力不超过测力计量程及橡皮筋形变不超过弹性限度的条件下，应使拉力尽量大一些，以减小误差。3.画力的图示时，应选定恰当的标度，尽量使图画得大一些，但也不要因太大而画出纸外。要严格按力的图示要求和几何作图法作图。4.在同一次实验中，结点O位置一定要相同。5.由作图法得到的F和实验测量得到的F不可能完全重合，但在误差允许范围内可认为是F和F相等即可。实验三、用单摆测定重力加速度一、学生预习实验：用单摆测定重力加速度。二、实验思考题：1.用单摆测量重力加速度是根据什么物理原理？重力加速度的计算式是怎样的？2.该实验需要测量哪些量？各用什么测量工具？读数各有几位数字？计算出来的重力加速度是几位有效数字？（三位）3.单摆应选用什么样的球？什么样的线？线长度应当在什么范围内？（小于100cm）4.怎样保证小球的摆动是简谐运动？小球摆成圆锥摆，对周期有什么影响？5.测量摆长用什么测量工具？有必要用卡尺或千分尺吗？6.怎样测量单摆周期？从何处开始计时？到何处停止计时？测30-50个周期有什么好处？7.秒表怎样读数？短针怎样读数？长针怎样读数？要不要估读？秒表奇数位与偶数位的刻度不连续是怎么回事？8.刻度尺长度只有30cm，怎样测重力加速度？三、解答实验思考题，并做总结： 1.实验目的：用单摆测定当地重力加速度2.实验原理：单摆做简谐运动时，其周期为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数值。3.实验器材：带孔小钢球一个，约1m长的线绳一条，铁架台、米尺、秒表、游标卡尺；4.实验步骤： 做单摆：取约1米长的线绳穿过带孔的小钢球，并打一个比小孔大一些的结，然后拴在桌边的支架上。用米尺量出悬线长l，准确到毫米，用游标卡尺测摆球直径，算出半径r，也准确到毫米，则摆长为l+r（注意悬线长即摆绳长的量法）。把单摆从平衡位置拉开一个角度放开它，用秒表测量单摆完成30次全振动（或50次）所用的时间，求出完成一次全振动所需要的时间，这个平均时间就是单摆的周期。反复测量三次，再算出测得周期数值的平均值。把测得的周期（用平均值）和摆长的数值代入公式，求出重力加速度g的值来。5.注意事项： 选择材料时应选择细轻又不易伸长的线，长度一般在1m左右，小球应选用密度较大的金属球，直径应较小，最好不超过2cm；单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上，应夹紧在铁夹中，以免摆动时发生摆线下滑，摆长改变的现象；注意摆动时摆角不能过大；摆球摆动时，要使之保持在同一个竖直平面内，不要形成圆锥摆；测量就从球通过平衡位置时开始计时，因为在此位置摆球速度最大，易于分辨小球过此位置的时刻。实验四、测定电池的电动势和内阻学习目标：1.理解闭合电路欧姆定律内容。2.理解测定电源的电动势和内阻的基本原理，体验测定电源的电动势和内阻的探究过程。3.用解析法和图象法求解电动势和内阻。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。（2）学会用U-I图线处理数据的方法。一、实验方法和原理1.伏安法：E=U+Ir2.安阻法：E=I（R+r）3.伏阻法：二、实验步骤1.按原理图连接实物图2.把变阻器的滑片移到电阻值最大的一端。3.闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电流表和电压表的示数，用同样的方法测量并记录几组U、I值。4.断开电键，整理好器材。三、数据处理方法一：公式法改变R的值，从电流表和电压表中读取两组I、U的值，代入方程组联立求解，多测量几次I、U的值，算出E、r取平均值。四、注意事项（1）本实验在电键闭合前，变阻器滑片应置于阻值最大位置处。（2）使用内阻较大一些的旧电池。在实验中不要将电流调得太大，每次读完数后立即断电，以免使电动势和内阻发生变化。（3）要测出不少于6组、数据，且变化范围要大一些。（4）画图线时，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侧，个别偏离直线太远的点可舍去。（5）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的值开始，（但横坐标必须从0开始）但这时图线与横轴的交点不再是短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电动势E，图线的斜率的绝对值仍为内阻r。小结：在伏安法测电阻的实验中，不论外接还是内接，电表内阻对测量都有影响。思考：在伏安法测电动势和内阻的实验中，电表内阻对测量有无影响呢？如果有，又是怎样影响的？实验五练习使用多用电表实验目的1.了解多用电表的构造和原理，掌握多用电表的使用方法。2.会使用多用电表测电压、电流及电阻。3.会使用多用电表探索黑箱中的电学元件。实验原理一、多用电表的构造1.表盘多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等，并且每一种测量都有几个量程。其上半部为表头，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度如图7-6-1所示；下半部为选择开关。它的四周刻有各种测量项目和量程。另外，还有欧姆表的调零旋钮，机械调零旋钮和测试表笔的插孔。由于多用电表的测量项目和量程比较多，而表盘的空间有限，所以并不是每个项目的量程都有专门的标度，有些标度就属于共用标度，如图中的第二行就是交、直流电流和直流电压共用的标度。2.内部结构：多用电表是由一个小量程的电流表与若干元件组成的，每进行一种测量时，只使用其中一部分电路，其他部分不起作用。将多用电表的选择开关旋转到电流挡，多用电表内的电流表电路就被接通；选择开关旋转到电压挡或电阻挡，表内的电压表电路或欧姆表电路就被接通。实验器材多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小灯泡、二极 管、定值电阻（大、中、小）三个。过程分析导引一、实验步骤1.观察多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及量程。2.检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置。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.如图所示连好电路，将多用电表选择开关置于直流电压挡，测小电珠两端的电压。5.如图乙所示连好电路，将选择开关置于直流电流挡，测量通过小电珠的电流。6.利用多用电表的欧姆挡测三个定值电阻的阻值，比较测量值和真实值的误差。7.研究二极管的单向导电性，利用多用电表的欧姆挡测二极管两个引线间的电阻，确定正负极。8.探索黑箱内的电学元件。三、注意事项1.使用多用电表“十三忌”（1）忌不调零就使用多用电表.（2）忌搞错连接方式，测电压需并联，测电流需串联。（3）忌搞反直流电流方向，直流电要从正极测试笔插孔流入，从负极测试笔插孔流出。（4）忌用手接触测试笔的金属杆，特别在测电阻时，更应注意不要用手接触测试笔的金属杆。（5）忌用直流电挡位测交流电。（6）忌用多用电表测不是50Hz的交流电，普通多用电表的交流电挡位是按照50Hz设计的，不能准确测量其他频率的交流电。（7）忌不进行欧姆表调零就用多用电表测电阻值。（8）改换欧姆挡量程后，忌不重新调零。（9）忌把电池装反。（10）忌把电阻同其他电路联在一起进行测量。（11）忌把电池装在多用电表内长期不用。（12）多用电表不用时，忌选择开关置于欧姆挡。（13）忌只看读数不乘倍率。2.用多用电表测黑箱时，一定要先用电压挡判断其内部有无电源，确定无电源后才能使用欧姆挡测量。四、用多用电表判定黑箱内的电学元件1.元件与现象2.思路特别提醒：解决黑箱类问题一般先假设后验证。典型例题：【例1-单选题】图所示的游标卡尺的读数是（ ）。A.5.4cmB.5.6cmC.5.45cmD.5.450cm网校答案：C【例2-单选题】图所示的游标卡尺的读数是（ ）。A.73.50mmB.74.0mmC.73.5mmD.7.35cm网校答案：A【例3-单选题】图所示的读数（ ）。A.6.232mmB.6.732mmC.6.23mmD.6.73mm网校答案：B【例4-单选题】利用单摆测重力加速度的实验中，测出单摆悬线的长度为95.6cm，摆球的直径为1.6cm，此摆的摆长是（ ）。A.95.6 cmB.96.4 emC.97.2 cmD.96.8 cm网校答案：