驗證性實驗

一、驗證力的平等四邊形定則

1．目的：驗證平行四邊形法則。

2．器材：方木闆一個、白紙一張、彈簧秤兩個、橡皮條一根、細繩套兩個、三角闆、刻度尺,圖釘幾個。

3．主要測量：

a.用兩個測力計拉細繩套使橡皮條伸長，繩的結點到達某點O。

結點O的位置。

記錄兩測力計的示數F1、F2。

兩測力計所示拉力的方向。

b．用一個測力計重新将結點拉到O點。

記錄：彈簧秤的拉力大小F及方向。

4．作圖：刻度尺、三角闆

5．減小誤差的方法:

a．測力計使用前要校準零點。

b．方木闆應水平放置。

c．彈簧伸長方向和所測拉力方向應一緻,并與木闆平行.

d．兩個分力和合力都應盡可能大些.

e．拉橡皮條的細線要長些,标記兩條細線方向的兩點要盡可能遠些.

f．兩個分力間的夾角不宜過大或過小,一般取600---1200為宜

二、驗證動量守恒定律

原理：兩小球在水平方向發生正碰,水平方向合外力為零,動量守恒。

m1v1=m1v1/ m2v2/本實驗在誤差允許的範圍内驗證上式成立。兩小球碰撞後均作平抛運動,用水平射程間接表示小球平抛的初速度：

OP-----m1以v1平抛時的水平射程

OM----m1以v1’平抛時的水平射程

O‘N-----m2以V2’ 平抛時的水平射程

驗證的表達式：m1OP=m1OM m2O/N

1．實驗儀器：

斜槽、重錘、白紙、複寫紙、米尺、入射小球、被碰小球、遊标卡尺、刻度尺、圓規、天平。

2．實驗條件：

a．入射小球的質量m1大于被碰小球的質量m2(m1 >m2)

b．入射球半徑等于被碰球半徑

c．入射小球每次必須從斜槽上同一高度處由靜止滑下。

d．斜槽未端的切線方向水平

e．兩球碰撞時，球心等高或在同一水平線上

3．主要測量量：

a．用天平測兩球質量m1、m2

b．用遊标卡尺測兩球的直徑，并計算半徑。

c．确定小球的落點位置時，應以每次實驗的落點為參考，作一盡可能小的圓，将各次落點位置圈在裡面，就把此圓的圓心定為實驗測量數據時所對應的小球落點位置。

三、驗證機械能守恒

1．原理：物體做自由落體運動，根據機械能守恒定律有：mgh=

在實驗誤差範圍内驗證上式成立。

2．實驗器材：打點計時器，紙帶，重錘，米尺，鐵架台，燒瓶夾、低壓交流電源、導線。

3．實驗條件：

a．打點計時器應該豎直固定在鐵架台

b．在手釋放紙帶的瞬間，打點計時器剛好打下一個點子，紙帶上最初兩點間的距離約為2毫米。

4．測量的量：

a．從起始點到某一研究點之間的距離，就是重錘下落的高度h，則重力勢能的減少量為mgh1；測多個點到起始點的高h1、h2、h3、h4（各點到起始點的距離要遠一些好）

b．不必測重錘的質量

5．誤差分析：由于重錘克服阻力作切，所以動能增加量略小于重力勢能減少量

6．易錯點

a．選擇紙帶的條件：打點清淅；第1、2兩點距離約為2毫米。

b.打點計時器應豎直固定，紙帶應豎直。

測量性實驗

一、長度的測量

1． 測量原則

a． 為避免讀數出錯，三種測量器具（包括毫米刻度尺）均應以mm為單位讀數！

b． 用遊标尺或螺旋測微器測長度時，均應注意從不同方位多測量幾次，讀平均值。

c． 尺應緊貼測量物，使刻度線與測量面間無縫隙。

2．實驗原理

遊标卡尺：(1)每等份為0.9mm，每格與主尺最小分度差0.1mm；20分度的卡尺，遊标總長度為19mm，分成20等份，每等份為19/20 mm，每格與主尺最小分度差0.05(即二十分子一)mm；50分度的卡尺，遊标總長度為49mm，分成50等份，每等份為49/50mm，每格與主尺最小分度差0.02(即1/50)mm。

二、讀數方法

以标尺的零刻線對就位置讀出主尺上的整毫米數，再讀出洲标尺上的第幾條線一心盡的某條線重合，将對齊的洲标尺刻度線數乘以該卡尺的精确度（即總格的倒數），将主尺讀數與遊标讀數相加即得測量值。

螺旋測微器

a．工作原理：每轉一周，螺杆運動一個螺距0.5mm，将它等分為50等份，則每轉一份即表示0.01mm，故它精确到0.01mm即千分之一厘米，故又叫千分尺。

b．讀數方法：先從主尺上讀出露出的刻度值，注意主尺上有整毫米和半毫米兩行刻線，不要漏讀半毫米值。再讀可動刻度部分的讀數，看第幾條刻度線與主尺線重合 （注意估讀），乘以0.01mm即為可動讀數，再将固定與可動讀數相加即為測量值。注意：螺旋測微器讀數如以mm為單位，小數點後一定要讀夠三位數字，如 讀不夠，應以零來補齊。

三、注意事項

a．遊标卡尺讀數時，主尺的讀數應從遊标的零刻度處讀，而不能從遊标的機械末端讀。

b．遊标尺使用時，不論多少分度都不用估讀20分度的讀數，末位數一定是0或5；50分度的卡尺，末位數字一定是偶數。

c．若遊标尺上任何一格均與主尺線對齊，選擇較近的一條線讀數。

d．螺旋測微器的主尺讀數應注意半毫米線是否露出。

e．螺旋測微器的可動部分讀數時，即使某一線完全對齊，也應估讀零。

四、 用單擺測重力加速度

1．實驗目的：用單擺測定當地的重力加速度。

2．實驗原理：g=4T2L/T2

3．實驗器材：長約1m的細線、小鐵球、鐵架台、米尺、遊标卡尺、秒表。

4．易錯點：

a．小球擺動時，最大偏角應小于50。到10度。

b．小球應在豎直面内振動。

c．計算單擺振動次數時，應從擺球通過平衡位置時開始計時。

d．擺長應為懸點到球心的距離。即：L=擺線長 擺球的半徑。

五、用油膜法估測分子直徑

1．實驗原理：油酸滴在水面上，可認為在水面上形成了單分子油膜，，如把分子認為是球狀，，測出其厚度即為直徑。

2．實驗器材：盛水方盤、注射器（或膠頭滴管）、試劑瓶、坐标紙、玻璃、痱子粉（或石膏粉）、酒精油酸溶液、量筒

3．步驟：盤中倒水侍其靜，膠頭滴管吸液油，逐滴滴入量筒中，一滴體積應記清，痱粉均撒水面上，靠近水面一滴成，油膜面積穩定後，方盤上放玻璃穩，描出輪廓印（坐标）紙上，再把格數來數清，多于半格算一格，少于半格舍去無，數出方格求面積，體積應從濃度求。

4．注意事項：（1）實驗前應注意方盤是否幹淨，否則油膜難以形成。（2）方盤中的水應保持平衡，痱子粉應均勻浮在水面上（3）向水面滴酒精溶液時應靠近水 面，不能離水面太高，否則油膜難以形成。（4）向水面隻能滴一滴油酸溶液（5）計算分子直徑時，注意滴加的不是純油酸，而是酒精油酸溶液，應用一滴溶液的 體積乘以溶液的體積百分比濃度

六、測定金屬的電阻率

1．電路連接方式是安培表外接法，而不是内接法。

2．測L時應測接入電路的電阻絲的有效長度。

3．閉合開關前，應把滑動變阻器的滑動觸頭置于正确位置。

4．多次測量U、I，先計算R，再求R平均值。

5．電流不宜過大，否則電阻率要變化，安培表一般選0­—0.6安擋。

七、 測定電源的電動勢和内電阻

1．實驗電路圖：安培表和滑動變阻器串聯後與伏特表并聯。

2．測量誤差：e、r測量值均小于真實值。

3．安培表一般選0－0.6A檔，伏特表一般選0－3伏檔。

4．電流不能過大，一般小于0.5A。

誤差：電動勢的測量值e測和内電阻的測量值r測均小于真實值

八、電表改裝（測内阻）

實驗注意：

（1）半偏法測電流表内阻時，應滿足電位器阻值遠遠大于待測表内阻（倍左右）的條件。

（2）選用電動勢高的電源有助于減少誤差

（3）半偏法測得的内阻值偏小（讀數時幹路電流大于滿度電流，通過電阻箱的電流大于半偏電流，由分流規律可得）

（4）改裝後電表的偏轉仍與總電流或總電壓成正比，刻度或讀數可由此來定且刻度線應均勻。

（5）校準電路一般采用分壓器接法

（6）絕對誤差與相對（百分）誤差相比，後者更能反應實驗精确程度。

研究性實驗

一、研究勻變速運動

練習使用打點計時器：

1．構造：見教材。

2．操作要點：接50HZ，4---6伏的交流電

正确标取記：在紙帶中間部分選5個點

3．重點：紙帶的分析

a．判斷物體運動情況：

在誤差範圍内：如果S1=S2=S3=……，則物體作勻速直線運動。

如果DS1=DS2=DS3=…….=常數, 則物體作勻變速直線運動。

b．測定加速度：

公式法： 先求DS，再由DS= aT2求加速度。

圖象法：作v—t圖,求a=直線的斜率

c．測定即時速度： V1=（S1 S2）/2T V2=（S2 S3）/2T

測定勻變速直線運動的加速度：

1．原理:：DS=aT2

2．實驗條件：

a．合力恒定，細線與木闆是平行的。

b．接50HZ，4—6伏交流電。

3．實驗器材：電磁打點計時器、紙帶、複寫紙片、低壓交流電源、小車、細繩、一端附有滑輪的長木闆、刻度尺、鈎碼、導線、兩根導線。

4．主要測量：

選擇紙帶,标出記數點,測出每個時間間隔内的位移S1、S2、S3 。。。。圖中O是任一點。

5． 數據處理：

根據測出的用逐差法處理數據求出加速度：

S4—S1=3a1T2 ， S5—S2=3a2T2 ， S6—S3=3a3T2，a=（a1 a2 a3）/3=（S4 S5 S6— S1—S2—S3）/9T2

測勻變速運動的即時速度：（同上）

二、研究平抛運動

1．實驗原理：

用一定的方法描出平抛小球在空中的軌迹曲線，再根據軌迹上某些點的位置坐标，由h=求出t，再由x=v0t求v0，并求v0的平均值。

2．實驗器材：

木闆，白紙，圖釘，未端水平的斜槽，小球，刻度尺，附有小孔的卡片，重錘線。

3．實驗條件：

a． 固定白紙的木闆要豎直。

b． 斜槽未端的切線水平，在白紙上準确記下槽口位置。

c．小球每次從槽上同一位置由靜止滑下。

三、研究彈力與形變關系

1． 方法歸納：（1）用懸挂砝碼的方法給彈簧施加壓力（2）用列表法來記錄和分析數據（如何設計實驗記錄表格）（3）用圖象法來分析實驗數據關系步驟：a以 力為縱坐标、彈簧伸長為橫坐标建立坐标系；b根據所測數據在坐标紙上描點；c按照圖中各點的分布和走向，嘗試作出一條平滑的曲線（包括直線）；d以彈簧的 伸重工業自變量，寫出曲線所代表的函數，首先嘗試一次函數，如不行則考慮二次函數，如看似象反比例函數，則變相關的量為倒數再研究一下是否為正比關系（圖 象是否可變為直線）----化曲為直的方法等；e解釋函數表達式中常數的意義。

2． 注意事項：所加砝碼不要過多（大）以免彈簧超出其彈性限度

觀察描繪實驗

一、描繪伏安特性曲線

1． 實驗原理：在小燈泡由暗變亮的過程中，溫度發生了很大的變化，而導體的電阻會随溫度的變化而增大，故在兩端電壓由小變大的過程中，描繪出的伏安特性曲線就不是一條直線，而是一條各點斜率逐漸增大的曲線。

2． 實驗步驟：（1）開關斷開的狀态下連好電路（分壓器接法、安培表外接）後再把滑動變阻器的滑動頭調到使負載所加電壓最小的位置（2）調節滑變，讀數記錄約12組值（不要斷開電鍵進行間斷測量）（3）斷電，折線路（4）建立坐标，選取适當标度，描點，連線（平滑）。

3． 注意事項：

（1）為使實驗準确，應盡量多測幾組數據（12給左右），且滑動變阻器應接成分壓器接法

（2）安培表内外接法應視燈泡的電阻大小确定，一般是外接法。

（3）為了減少誤差，在作圖時，所選取分度比例要恰當，應使12個點在坐标平面内分布在一個盡量大的範圍内，且疏密程度盡量均勻些。

（4）用多用電表所測得的電阻值較在電路中所測得的值一般要大很多（冷态電阻要小）

二、描繪等勢線

1．實驗原理：本實驗是利用導電紙上形成的穩恒電流場模拟靜電場來做實驗的。因此實驗中與6V直流電源正極相連接的電極相當于正電荷；與6V直流電源負極相連接的電極相當于負電荷。

2．實驗器材：木闆、白紙、複寫紙、導電紙、圖訂、圓柱形電極兩個、探針兩個、靈敏電流表、電池、電鍵、導線。

3．易錯點：

（1）從下到上依次鋪放白紙、複寫紙、導電紙。

（2）隻能用靈敏電流計，不能用安培表。

儀器使用類實驗

一、長度的測量（刻度尺、螺旋測微器、遊标卡尺），見前面内容

二、示波器的使用

1．原理

（1）示波管是其核心部件，還有相應的電子線路。

（2） 示波管的原理：用在xx’方向所加的鋸齒波電壓來使打在熒光屏上的電子位置距中心之距與時間成正比（好象一光點在屏上在水平方向上做周期性的勻速運動 ---這稱為掃描，以使此距離來模拟時間軸（類似于砂擺的方法）；在YY‘上加上所要研究的外加電壓（信号從Y輸入和地之間輸入），則就可在屏上顯示出外 加電壓的波形了。

2． 使用的一般步驟

（1）先預調：反時針旋轉輝度旋鈕到底，豎直和水平位移轉到中間，衰減置于最高檔，掃描置于“外X檔”

（2）再開電源，指示燈亮後等待一兩分鐘進行預熱後再進行相關的操作

（3）先調輝度，再調聚焦，進而調水平和豎直位移使亮點在中心合适區域

（4）調掃描、掃描微調和X增益，觀察掃描

（5）把外X檔拔開到掃描範圍檔合适處，觀察機内提供的豎直方向按正餘弦規律變化的電壓波形

（6）把待研究的外加電壓由Y輸入和地間接入示波器，調節各檔到合适位置，可觀察到此電壓的波形（與時間變化的圖象）（調同步極性開關可使圖象的起點從正半周或負半周開始

（7）如欲觀察亮斑（如外加一直流電壓時）的豎直偏移，可把掃描調節到“外X”檔。

3． 注意事項

（1）注意使用步驟，不要一開始就開電源，而應先預調，再預熱，而後才能進行正常的調節

（2）在正常觀察待測電壓時，應把掃描開關拔到掃描檔且外加電壓由Y輸入和地之間輸入，此時X X‘電壓為機内自帶的掃描電壓以模拟時間軸，隻有需單獨在XX‘上另加輸入電壓時，才将開關拔到外X檔。

三、練習使用多用電表

1．選擇合适的倍率檔後，先電阻調零，再紅、黑表筆并接在待測電阻兩端，進行測量每次換檔必須重新電阻調零。

2．選擇合适的倍率檔，使指針在中值電阻附近時誤差較小。

3．測電阻時要把選擇開關置于“W”檔。

4．不能用兩手同時握住兩表筆金屬部分測電阻。

5．測電阻前，必須把待測電阻同其它電路斷開。

6．測完電阻，要拔出表筆，并把選擇開關置于“OFF”檔或交流電壓最高檔。

7．測量電阻時，若指針偏角過小，應換倍率較大的檔進行測量；若指針偏角過大，應換倍率較小的檔進行測量。

8．歐姆表内的電池用舊了，用此歐姆表測得的電阻值比真實值偏大。

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