高中物理實驗總結(jié)【最新完整版】
應(yīng)特別注意的問題：驗證機(jī)械能守恒定律中不需要選擇第一個間距等于2mm的紙帶.這個實驗的正確實驗步驟是先閉合電源開關(guān)，啟動打點計時器，待打點計時器的工作穩(wěn)定后，再釋放重錘，使它自由落下，同時紙帶打出一系列點跡.按這種方法操作，在未釋放紙帶前，打點計時器已經(jīng)在紙帶上打出點跡，但都打在同一點上，這就是第一點.由于開始釋放的時刻是不確定的，從開始釋放到打第二個點的時間一定小于0.02s，但具體時間不確定，因此第一點與第二點的距離只能知道一定小于2mm(如果這段時間恰等于0.02s，則這段位移s=gt2/2=(100.022/2)m=210-3m=2mm)，但不能知道它的確切數(shù)值，也不需要知道它的確切數(shù)值.不論第一點與第二點的間距是否等于2mm，它都是從打第一點處開始作自由落體運動的，因此只要測量出第一點O與后面某一點P間的距離h，再測出打P點時的速度v，如果：
gh ( )，
就算驗證了這個過程中機(jī)械能守恒.
(2)實驗儀器
要求掌握的實驗儀器主要有：刻度尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測微器(千分尺)、天平、停表(秒表)、打點計時器(電火花計時儀)、彈簧秤、溫度表、電流表、電壓表、多用電表、滑動變阻器、電阻箱，等等。對于使用新教材的省市，還要加上示波器等。對這些儀器，都要弄清其原理、會正確使用它們，包括測量儀器的正確讀數(shù)。
(3)實驗裝置
對電學(xué)實驗主要指電路圖。
下面幾個是應(yīng)特別注意的：
①驗證牛頓第二定律的實驗，如何平衡摩擦力是關(guān)鍵。
②研究平拋物體的運動及碰撞中的動量守恒的實驗，這兩個實驗都要使用斜槽軌道，讓小球從軌道上端無初速滾下，然后平拋出去，在安裝裝置時要注意保證軌道末端必須水平，如果實驗要進(jìn)行多次，每次小球應(yīng)從同一高度處下落，因此應(yīng)有一個擋板。
③驗證機(jī)械能守恒定律的實驗，要用鐵架臺并用夾子固定紙帶，這樣在開啟打點計時器而未釋放重錘前，能保證打出的點跡在同一點上，若像課本上的實驗裝置圖那樣，用手握住紙帶，開啟打點計時器而未釋放紙帶前，會由于手的抖動而打出一堆點，從而無法準(zhǔn)確找出第一個點(即自由落體運動起始位置)。
④用單擺測重力加速度的實驗，在安裝單擺時要注意懸點的固定，隨便拴一個結(jié)系在鐵架臺的橫梁上是不可取的，因為懸點不確定，就不是單擺，并且擺長值也無法準(zhǔn)確測量。
⑤有關(guān)電路的電學(xué)實驗要注意安培表的外接與內(nèi)接，制流與分壓電路的選擇，電表內(nèi)阻的影響，等等。
二、幾種重要的實驗方法
(1)累積法：在用單擺測重力加速度測周期時我們用的是累積法，即我們不直接測一個周期的時間，而是測30～50個周期的總時間，再除以周期數(shù)即得周期T的值.用累積法的好處是：①相當(dāng)于進(jìn)行多次測量而后取平均值，這樣可以減少偶然誤差;②增加有效數(shù)字的位數(shù).以測單擺的周期為例，我們實驗時單擺的擺長大約是1m或不到1m，用停表(最小分度值是0.1s)直接測1個周期的值，只能讀出兩位有效數(shù)字(機(jī)械停表的指針是跳躍式前進(jìn)的，因此不能估讀)，如1.8s、2.0s等，而測30個周期總時間，則可讀出至少3位有效數(shù)字。
用累積法的實驗還有很多，如測一張紙的厚度、用刻度尺測金屬絲的直徑
(2)替代法：在互成角度兩個共點力的合成的實驗中我們就用到了替代法，第一次我們用兩個彈簧秤成角度地拉橡皮筋，把結(jié)點拉到某一位置，再換成一個彈簧秤，同樣拉這個橡皮筋，也把結(jié)點拉到同樣位置，這說明后一個彈簧秤的拉力與前面兩個彈簧秤的拉力效果相等因此右以互相替代.對于等效這個問題，應(yīng)正確理解：所謂效果相等，是對某一方面說的，并不是在所有方面都等效，仍以合力與分力來說，它們只是在改變物體的運動狀態(tài)上等效，而在其他方面，例如在產(chǎn)生形變上，二者并不等效。
(3)測量量的轉(zhuǎn)換：例如在碰撞中的動量守恒的實驗中，把測物體的速度轉(zhuǎn)換為測物體平拋運動的水平位移，即把測速度轉(zhuǎn)換為測長度。
又如在測定玻璃的折射率的實驗中，本應(yīng)測量入射角和折射角，再根據(jù)折射率n=sini/sinr求出折射率，但角度不容易測準(zhǔn)確(一般所用的量角器的最小分度是1，并且測角度時頂點很難對得特別準(zhǔn)確)，而通過做輔助線的方法可以把測角度轉(zhuǎn)換為測線段的長度，從而增加了有效數(shù)字的位數(shù)，即提高了測量的準(zhǔn)確度。
(4)比例法：用比例法測電阻是常見的，當(dāng)兩個電阻串聯(lián)時，通過的電流相等，因此兩電阻兩端的電壓跟它們的電阻成正比，如果其中的一個電阻是標(biāo)準(zhǔn)電阻，另一個電阻的阻值就可測出.同樣，兩電阻并聯(lián)時，由于兩端電壓相等，通過兩支路的電流跟電阻成反比，只要一個是標(biāo)準(zhǔn)電阻，另一個電阻的阻可測出。
一、誤差和有效數(shù)字
1.誤差
測量值與真實值的差異叫做誤差。誤差可分為系統(tǒng)誤差和偶然誤差兩種。
⑴系統(tǒng)誤差的特點是在多次重復(fù)同一實驗時，誤差總是同樣地偏大或偏小。
⑵偶然誤差總是有時偏大，有時偏小，并且偏大和偏小的機(jī)會相同。減小偶然誤差的方法，可以多進(jìn)行幾次測量，求出幾次測量的數(shù)值的平均值。這個平均值比某一次測得的數(shù)值更接近于真實值。
2.有效數(shù)字
帶有一位不可靠數(shù)字的近似數(shù)字，叫做有效數(shù)字。⑴有效數(shù)字是指近似數(shù)字而言。⑵只能帶有一位不可靠數(shù)字，不是位數(shù)越多越好。
凡是用測量儀器直接測量的結(jié)果，讀數(shù)一般要求在讀出儀器最小刻度所在位的數(shù)值(可靠數(shù)字)后，再向下估讀一位(不可靠數(shù)字)，這里不受有效數(shù)字位數(shù)的限制。
間接測量的有效數(shù)字運算不作要求，運算結(jié)果一般可用2~3位有效數(shù)字表示。
二、基本測量儀器及讀數(shù)
高考要求會正確使用的儀器主要有：刻度尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測微器、天平、秒表、打點計時器、彈簧秤、溫度表、電流表、電壓表、多用電表、滑動變阻器、電阻箱等等。
1.刻度尺、秒表、彈簧秤、溫度表、電流表、電壓表的讀數(shù)
使用以上儀器時，凡是最小刻度是10分度的，要求讀到最小刻度后再往下估讀一位(估讀的這位是不可靠數(shù)字，但是是有效數(shù)字的不可缺少的組成部分)。凡是最小刻度不是10分度的，只要求讀到最小刻度所在的這一位，不再往下估讀。
例如
⑴讀出上左圖中被測物體的長度。
⑵上右圖用3V量程時電壓表讀數(shù)為多少?用15V量程時電壓表度數(shù)又為多少?
⑶右圖中秒表的示數(shù)是多少分多少秒?
凡儀器的最小刻度是10分度的，在讀到最小刻度后還要再往下估讀一位。⑴6.50cm。⑵1.14V。15V量程時最小刻度為0.5V，只讀到0.1V這一位，應(yīng)為5.7V。⑶秒表的讀數(shù)分兩部分：小圈內(nèi)表示分，每小格表示0.5分鐘;大圈內(nèi)表示秒，最小刻度為0.1秒。當(dāng)分針在前0.5分內(nèi)時，秒針在0~30秒內(nèi)讀數(shù);當(dāng)分針在后0.5分內(nèi)時，秒針在30~60秒內(nèi)讀數(shù)。因此圖中秒表讀數(shù)應(yīng)為3分48.75秒(這個5是估讀出來的)。
2.游標(biāo)卡尺
⑴10分度的游標(biāo)卡尺。游標(biāo)上相鄰兩個刻度間的距離為0.9mm，比主尺上相鄰兩個刻度間距離小0.1mm。讀數(shù)時先從主尺上讀出厘米數(shù)和毫米數(shù)，然后用游標(biāo)讀出0.1毫米位的數(shù)值：游標(biāo)的第幾條刻線跟主尺上某一條刻線對齊，0.1毫米位就讀幾(不能讀某)。其讀數(shù)準(zhǔn)確到0.1mm。
⑵20分度的游標(biāo)卡尺。游標(biāo)上相鄰兩個刻度間的距離為0.95mm，比主尺上相鄰兩個刻度間距離小0.05mm。讀數(shù)時先從主尺上讀出厘米數(shù)和毫米數(shù)，然后用游標(biāo)讀出毫米以下的數(shù)值：游標(biāo)的第幾條刻線跟主尺上某一條刻線對齊，毫米以下的讀數(shù)就是幾乘0.05毫米。其讀數(shù)準(zhǔn)確到0.05mm。
⑶50分度的游標(biāo)卡尺。游標(biāo)上相鄰兩個刻度間的距離為0.98mm，比主尺上相鄰兩個刻度間距離小0.02mm。這種卡尺的刻度是特殊的，游標(biāo)上的刻度值，就是毫米以下的讀數(shù)。這種卡尺的讀數(shù)可以準(zhǔn)確到0.02mm。如右圖中被測圓柱體的直徑為2.250cm。
要注意：游標(biāo)卡尺都是根據(jù)刻線對齊來讀數(shù)的， 所以都不再往下一位估讀。
3.螺旋測微器
固定刻度上的最小刻度為0.5mm(在中線的上側(cè));可動刻度每旋轉(zhuǎn)一圈前進(jìn)(或后退)0.5mm。在可動刻度的一周上平均刻有50條刻線，所以相鄰兩條刻線間代表0.01mm。讀數(shù)時，從固定刻度上讀取整、半毫米數(shù)，然后從可動刻度上讀取剩余部分(因為是10分度，所以在最小刻度后應(yīng)再估讀一位)，再把兩部分讀數(shù)相加，得測量值。右圖中的讀數(shù)應(yīng)該是6.702mm。
4.打點計時器
打點計時器是一種特殊的計時儀器，電源用50Hz的交流電，所以打相鄰兩個點的時間間隔是0.02s。
5.天平
天平使用前首先要進(jìn)行調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)分兩步：調(diào)底座水平和橫梁水平(在調(diào)節(jié)橫梁水平前，必須把游碼移到左端零刻度處，左端與零刻線對齊，如圖中虛線所示)。測量讀數(shù)由右盤中砝碼和游標(biāo)共同讀出。橫梁上的刻度單位是毫克(mg)。若天平平衡時，右盤中有26g砝碼，游碼在圖中所示位置，則被測物體質(zhì)量為26.32g(最小刻度為0.02g，不是10分度，因此只讀到0.02g這一位)。
6.多用電表
使用多用電表時首先應(yīng)該根據(jù)被測物理量將選擇開關(guān)旋到相應(yīng)的位置。使用前應(yīng)先進(jìn)行機(jī)械調(diào)零，用小螺絲刀輕旋調(diào)零螺絲，使指針指左端零刻線。使用歐姆擋時，還應(yīng)進(jìn)行歐姆調(diào)零，即將紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指右端零刻線處。歐姆擋的使用：⑴選擋。一般比被測電阻的估計值低一個數(shù)量級，如估計值為200就應(yīng)該選10的倍率。⑵調(diào)零。⑶將紅黑表筆接被測電阻兩端進(jìn)行測量。⑷將指針示數(shù)乘以倍率，得測量值。⑸將選擇開關(guān)扳到OFF或交流電壓最高擋。用歐姆擋測電阻，如果指針偏轉(zhuǎn)角度太小，應(yīng)增大倍率;如果指針偏轉(zhuǎn)角度太大，應(yīng)減小倍率。
7.電阻箱
右圖中的電阻箱有6個旋鈕，每個旋鈕上方都標(biāo)有倍率，將每個旋鈕上指針?biāo)傅臄?shù)值(都為整數(shù))乘以各自的倍率，從最高位依次往下讀，即可得到這時電阻箱的實際阻值。圖中最左邊的兩個黑點是接線柱。若指針?biāo)救鐖D，則阻值為84580.2。
三、重點的學(xué)生實驗
1.研究勻變速直線運動
右圖為打點計時器打下的紙帶。選點跡清楚的一條，舍掉開始比較密集的點跡，從便于測量的地方取一個開始點O，然后每5個點取一個計數(shù)點A、B、C、D 。測出相鄰計數(shù)點間的距離s1、s2、s3
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