高中物理基本实验的复习

Word第第页高中物理基本实验的复习〔1〕试验原理

中学要求必做的试验可以分为4个类型：练习型、测量型、验证型、探究型．对每一种类型都要把原理弄清晰．

应特殊留意的问题：验证机械能守恒定律中不需要选择第一个间距等于2mm的纸带．这个试验的正的确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．由于开头释放的时刻是不确定的，从开头释放到打其次个点的时间肯定小于0.02s，但详细时间不确定，因此第一点与其次点的距离只能知道肯定小于2mm〔假如这段时间恰等于0.02s，则这段位移s=gt2/2=(10×0.022/2)m=2×10-3m=2mm〕，但不能知道它确实切数值，也不需要知道它确实切数值．不管第一点与其次点的间距是否等于2mm，它都是从打第一点处开头作自由落体运动的，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，假如：

就算验证了这个过程中机械能守恒．

〔2〕试验仪器

要求把握的试验仪器主要有：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，等等。对于使用新教材的省市，还要加上示波器等。对这些仪器，都要弄清其原理、会正确使用它们，包括测量仪器的正确读数。

〔3〕试验装置

对电学试验主要指电路图。

下面几个是应特殊留意的：

①验证牛顿其次定律的试验，如何平衡摩擦力是关键。

②讨论平抛物体的运动及碰撞中的动量守恒的试验，这两个试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，在安装装置时要留意保证轨道末端必需水平，假如试验要进行多次，每次小球应从同一高度处下落，因此应有一个挡板。

③验证机械能守恒定律的试验，要用铁架台并用夹子固定纸带，这样在开启打点计时器而未释放重锤前，能保证打出的点迹在同一点上，若像课本上的试验装置图那样，用手握住纸带，开启打点计时器而未释放纸带前，会由于手的抖动而打出一“堆”点，从而无法精确找出第一个点〔即自由落体运动起始位置〕。

④用单摆测重力加速度的试验，在安装单摆时要留意悬点的固定，任凭拴一个结系在铁架台的横梁上是不行取的，由于悬点不确定，就不是单摆，并且摆长值也无法精确测量。

⑤有关电路的电学试验要留意安培表的外接与内接，制流与分压电路的选择，电表内阻的影响，等等。

〔4〕试验步骤

复习试验步骤时不能靠死背结论，而要与试验原理联系起来，要多问问自己，为什么要按这样的步骤操作？把某些试验步骤交换一下是否可以？省掉某个步骤行不行？等等。

〔5〕试验数据的处理

重要的有打点计时器纸带的处理方法〔如分析是不是匀速运动或匀变速直线运动、假如是匀变速运动，如何求某时刻的速度、如何求加速度等〕；解方程求解未知量、用图像处理数据〔把原来应当是曲线关系的通过转变坐标轴的量或单位而变成线性关系，即变成直线，是重要的试验力量〕。

〔6〕试验误差的定性分析

中学阶段不要求进行定量的误差分析，但对主要误差的产生缘由、系统误差是偏大还是偏小等，应能理解。在电路的试验中，粗略地看，认为电流表是短路、电压表是断路，但精确一点看，电流表和电压表的内阻的影响都不能忽视，定性地商量电表电阻对测量结果的影响是我们应当把握。

二、几种重要的试验方法

下面几种试验方法是我们中学阶段物理试验中用过的，从方法的角度整理、复习一下，有助于我们提高熟悉水平和力量。

〔1〕累积法：在“用单摆测重力加速度”测周期时我们用的是累积法，即我们不直接测一个周期的时间，而是测30～50个周期的总时间，再除以周期数即得周期T的值．用累积法的好处是：①相当于进行多次测量而后取平均值，这样可以削减偶然误差；②增加有效数字的位数．以测单摆的周期为例，我们试验时单摆的摆长大约是1m或不到1m，用停表〔最小分度值是0.1s〕直接测1个周期的值，只能读出两位有效数字〔机械停表的指针是跳动式前进的，因此不能估读〕，如1.8s、2.0s等，而测30个周期总时间，则可读出至少3位有效数字。

用累积法的试验还有许多，如测一张纸的厚度、用刻度尺测金属丝的直径…

〔2〕替代法：在“互成角度两个共点力的合成”的试验中我们就用到了替代法，第一次我们用两个弹簧秤成角度地拉橡皮筋，把结点拉到某一位置，再换成一个弹簧秤，同样拉这个橡皮筋，也把结点拉到同样位置，这说明后一个弹簧秤的拉力与前面两个弹簧秤的拉力效果相等因此右以相互替代．对于“等效”这个问题，应正确理解：所谓效果相等，是对某一方面说的，并不是在全部方面都等效，仍以合力与分力来说，它们只是在转变物体的运动状态上等效，而在其他方面，例如在产生形变上，二者并不等效。

用替代法的例子还有许多，如用天平称物物体的质量，电阻测量等都可以用替代法，我们古代三国时期曹冲称象的故事就是替代法的典型实例。

〔3〕测量量的转换：例如在“碰撞中的动量守恒”的试验中，把测物体的.速度转换为测物体平抛运动的水平位移，即把测速度转换为测长度。

又如在“测定玻璃的折射率”的试验中，本应测量入射角和折射角，再依据折射率n=sini/sinr求出折射率，但角度不简单测精确〔一般所用的量角器的最小分度是1°，并且测角度时顶点很难对得特殊精确〕，而通过做帮助线的方法可以把测角度转换为测线段的长度，从而增加了有效数字的位数，即提高了测量的精确度。

〔4〕比较法：用天平称物体的质量，就是把物体与砝码进行比较，砝码的质量是标准的，把被测量与标准的量进行比较，就是比较法．天平是等臂杠杆，因此用天平测物体质量时，不用再进行计算，而是直接读出砝码的质量，它就等于物体的质量。一般状况下，被测物跟标准量并不相等，而是要依据某种关系进行计算，最常用的是二者间满意肯定的比例关系，通过肯定的比例计算即可得出结果，因此