高中物理实验总结大全(图文并茂-重点突出).doc

2018年高考专题：
高中物理实验总结【最新完整版】
（一共有55页，物理实验总结大全，包括高中所有必考的实验啦！
是目前最完整的啦！！）
★知识结构：


方法指导：
物理是以实验为基础的科学，实验能力是物理学科的重要能力，物理高考历来重视考查实验能力。
一、基本实验的复习
要应对各类实验试题，包括高层次的实验试题，唯一正确的方法是把要求必做的学生实验真正做懂、做会，特别是在实验原理上要认真钻研，对每一个实验步骤都要问个为什么，即不但要记住怎样做，更应该知道为什么要这样做．对基本的实验，复习过程中要注意以下六个方面的问题：
（1）实验原理
中学要求必做的实验可以分为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楚．
应特别注意的问题：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．这个实验的正确实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．由于开始释放的时刻是不确定的，从开始释放到打第二个点的时间一定小于0.02s，但具体时间不确定，因此第一点与第二点的距离只能知道一定小于2mm（如果这段时间恰等于0.02s，则这段位移s=gt2/2=(10×0.022/2)m=2×10-3m=2mm），但不能知道它的确切数值，也不需要知道它的确切数值．不论第一点与第二点的间距是否等于2mm，它都是从打第一点处开始作自由落体运动的，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，如果：
gh≈ ( )，
就算验证了这个过程中机械能守恒．
（2）实验仪器
要求掌握的实验仪器主要有：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）实验装置
对电学实验主要指电路图。
下面几个是应特别注意的：
①验证牛顿第二定律的实验，如何平衡摩擦力是关键。
②研究平抛物体的运动及碰撞中的动量守恒的实验，这两个实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，在安装装置时要注意保证轨道末端必须水平，如果实验要进行多次，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实验，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，若像课本上的实验装置图那样，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，从而无法准确找出第一个点（即自由落体运动起始位置）。
④用单摆测重力加速度的实验，在安装单摆时要注意悬点的固定，随便拴一个结系在铁架台的横梁上是不可取的，因为悬点不确定，就不是单摆，并且摆长值也无法准确测量。
⑤有关电路的电学实验要注意安培表的外接与内接，限流与分压电路的选择，电表内阻的影响，等等。
（4）实验步骤
复习实验步骤时不能靠死背结论，而要与实验原理联系起来，要多问问自己，为什么要按这样的步骤操作？把某些实验步骤交换一下是否可以？省掉某个步骤行不行？等等。

（5）实验数据的处理
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、如果是匀变速运动，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（把原来应该是曲线关系的通过改变坐标轴的量或单位而变成线性关系，即变成直线，是重要的实验能力）。
（6）实验误差的定性分析
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原因、系统误差是偏大还是偏小等，应能理解。在电路的实验中，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略，定性地讨论电表电阻对测量结果的影响是我们应该掌握。
二、几种重要的实验方法
下面几种实验方法是我们中学阶段物理实验中用过的，从方法的角度整理、复习一下，有助于我们提高认识水平和能力。
（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，这样可以减少偶然误差；②增加有效数字的位数．以测单摆的周期为例，我们实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跃式前进的，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。
用累积法的实验还有很多，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”的实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互相替代．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，并不是在所有方面都等效，仍以合力与分力来说，它们只是在改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很多，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”的实验中，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”的实验中，本应测量入射角和折射角，再根据折射率n=sini/sinr求出折射率，但角度不容易测准确（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别准确），而通过做辅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，即提高了测量的准确度。
（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。一般情况下，被测物跟标准量并不相等，而是要根据某种关系进行计算，最常用的是二者间满足一定的比例关系，通过一定的比例计算即可得出结果，因此常常称为比例法。用比例法测电阻是常见的，当两个电阻串联时，通过的电流相等，因此两电阻两端的电压跟它们的电阻成正比，如果其中的一个电阻是标准电阻，另一个电阻的阻值就可测出．同样，两电阻并联时，由于两端电压相等，通过两支路的电流跟电阻成反比，只要一个是标准电阻，另一个电阻的阻可测出。

一、误差和有效数字
1.误差
测量值与真实值的差异叫做误差。误差可分为系统误差和偶然误差两种。
⑴系统误差的特点是在多次重复同一实验时，误差总是同样地偏大或偏小。
⑵偶然误差总是有时偏大，有时偏小，并且偏大和偏小的机会相同。减小偶然误差的方法，可以多进行几次测量，求出几次测量的数值的平均值。这个平均值比某一次测得的数值更接近于真实值。
2.有效数字
带有一位不可靠数字的近似数字，叫做有效数字。⑴有效数字是指近似数字而言。⑵只能带有一位不可靠数字，不是位数越多越好。
凡是用测量仪器直接测量的结果，读数一般要求在读出仪器最小刻度所在位的数值（可靠数字）后，再向下估读一位（不可靠数字），这里不受有效数字位数的限制。
间接测量的有效数字运算不作要求，运算结果一般可用2~3位有效数字表示。

二、基本测量仪器及读数
1.游标卡尺
读数方法：被测实际长度为主尺和游标尺两个0刻线之间的距离。先从主尺上读出厘米数和毫米数；然后用游标读出主尺上无法读出的数值：游标的第几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐，就读几乘以主尺与游标尺最小分度值之差。例如：
⑴10分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为0.9mm，比主尺上相邻两个刻度间距离小0.1mm。读数时先从主尺上读出厘米数和毫米数，然后用游标读出0.1毫米位的数值：游标的第几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐，就读几乘0.1毫米（不能读某）。其读数准确到0.1mm。
⑵20分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为0.95mm，比主尺上相邻两个刻度间距离小0.05mm。读数时先从主尺上读出厘米数和毫米数，然后用游标读出毫米以下的数值：游标的第几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐，毫米以下的读数就是几乘0.05毫米。其读数准确到0.05mm。
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
⑶50分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为0.98mm，比主尺上相邻两个刻度间距离小0.02mm。读数时先从主尺上读出厘米数和毫米数，然后用游标读出毫米以下的数值：游标的第几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐，毫米以下的读数就是几乘0.02毫米。这种卡尺的读数可以准确到0.02mm。如右图中被测圆柱体的直径为2.250cm。
要注意：游标卡尺都是根据刻线对齐来读数的， 所以都不估读。
2.螺旋测微器
5
0
20
25
15
固定刻度上的最小刻度为0.5mm（在中线的上侧）；可动刻度每旋转一圈前进（或后退）0.5mm。在可动刻度的一周上平均刻有50条刻线，所以相邻两条刻线间代表0.01mm。读数时，从固定刻度上读取整、半毫米数，然后从可动刻度上读取剩余部分（因为是10分度，所以在最小刻度后应再估读一位），再把两部分读数相加，得测量值。右图中的读数应该是6.702mm。
线圈

振针
振片
永久磁铁
3.打点计时器
限位孔
打点计时器是一种特殊的计时仪器，电源用50Hz的交流电，所以打相邻两个点的时间间隔是0.02s。

4.天平
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
mg
天平使用前首先要进行调节。调节分两步：调底座水平和横梁水平（在调节横梁水平前，必须把游码移到左端零刻度处，左端与零刻线对齐，如图中虚线所示）。测量读数由右盘中砝码和游标共同读出。横梁上的刻度单位是毫克（mg）。若天平平衡时，右盘中有26g砝码，游码在图中所示位置，则被测物体质量为26.32g（最小刻度为0.02g，不是10分度，因此只读到0.02g这一位）。

5.多用电表（hh20180123更新）
使用多用电表时首先应该根据被测物理量将选择开关旋到相应的位置。使用前应先进行机械调零，用小螺丝刀轻旋调零螺丝，使指针指左端零刻线。使用欧姆挡时，还应进行欧姆调零，即将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指右端零刻线处。
欧姆挡的使用：
⑵ 选挡。一般比被测电阻的估计值低一个数量级，如估计值为200Ω就应该选×10的倍率。用欧姆挡测电阻，需要使指针指在中间数值附近，如果指针偏转角度太小（电阻太大），应增大倍率；如果指针偏转角度太大，应减小倍率。
⑶ 欧姆调零。
⑷ 将红黑表笔接被测电阻(被测电阻需要与原电路断开)两端进行测量。
⑷将指针示数乘以倍率，得测量值。
⑸将选择开关扳到OFF或交流电压最高挡。
三、重点的学生实验
1.研究匀变速直线运动
右图为打点计时器打下的纸带。选点迹清楚的一条，舍掉开始比较密集的点迹，从便于测量的地方取一个开始点O，然后每5个点取一个计数点A、B、C、D …。测出相邻计数点间的距离s1、s2、s3 … 利用打下的纸带可以：
B
C
D
s1
s2
s3
A
⑴求任一计数点对应的即时速度v：如(其中T=5×0.02s=0.1s）　　
t/s
0 T 2T 3T 4T 5T 6T
v/(ms-1)
⑵利用“逐差法”求a：
⑶利用上图中任意相邻的两段位移求a：如
⑷利用v-t图象求a：求出A、B、C、D、E、F各点的即时速度，画出如右的v-t图线，图线的斜率就是加速度a。
2.探究弹力和弹簧伸长的关系（胡克定律）
利用右图装置，改变钩码个数，测出弹簧总长度和所受拉力（钩码总重量）的多组对应值，填入表中。算出对应的弹簧的伸长量。在坐标系中描点，根据点的分布作出弹力F随伸长量x而变的图象，从而发确定F-x间的函数关系。解释函数表达式中常数的物理意义及其单位。
该实验要注意区分弹簧总长度和弹簧伸长量。对探究性实验，要根据描出的点的走向，尝试判定函数关系。（这一点和验证性实验不同。）

3.互成角度度两个力的合成
该实验是要用互成角度的两个力和另一个力产生相同的效果，看其用平行四边形定则求出的合力与这一个力是否在实验误差允许范围内相等，如果在实验误差允许范围内相等，就验证了力的合成的平行四边形定则。

4.研究平抛物体的运动（用描迹法）
该实验的实验原理：平抛运动可以看成是两个分运动的合成：一个是水平方向的匀速直线运动，其速度等于平抛物体的初速度；另一个是竖直方向的自由落体运动。利用有孔的卡片或大头钉确定做平抛运动的小球运动时的若干不同位置，然后描出运动轨迹，测出曲线任一点的坐标x和y，利用
、就可求出小球的水平分速度，即平抛物体的初速度。

说明：若不知道抛出点的位置，可以根据有y方向的连续相等时间内的位移差

求出时间间隔T，再根据水平方向的位移差等于vT，求得水平速度。

该试验的注意事项有：
⑴斜槽末端的切线必须水平。
⑵用重锤线检验坐标纸上的竖直线是否竖直。
⑶以斜槽末端球心所在的点为坐标原点。
⑷如果是用白纸，则应以斜槽末端球心所在的点为坐标原点，在斜槽末端悬挂重锤线，先以重锤线方向确定y轴方向，再用直角三角板画出水平线作为x轴，建立直角坐标系。
⑸每次小球应从斜槽上的同一位置由静止开始下滑。

5.验证动量守恒定律
由于v1、v1/、v2/均为水平方向，且它们的竖直下落高度都相等，所以它们飞行时间相等，若以该时间为时间单位，那么小球的水平射程的数值就等于它们的水平速度。在右图中分别用OP、OM和O N表示。因此只需验证：m1žOP=m1žOM+m2žO N即可。

注意事项：
⑴为了保证对心碰撞，必须选的等大的小球。必须以质量较大的小球作为入射小球（保证碰撞后两小球都向前运动）。
⑵小球落地点的平均位置要用圆规来确定：用尽可能小的圆把所有落点都圈在里面，圆心就是落点的平均位置。
⑶所用的仪器有：天平、刻度尺、碰撞实验器、复写纸、白纸、重锤、两个直径相同质量不同的小球、圆规。
⑷被碰小球放在斜槽末端，两小球将不再同时落地，但两个小球都将从斜槽末端开始做平抛运动，于是验证式就变为：m1žOP=m1žOM+m2žON，两个小球的直径不需测量了。

6.验证机械能守恒定律
验证自由下落过程中机械能守恒，如图所示。

（1）要多做几次实验，选点迹清楚，且第一、二两点间距离接近2mm的纸带进行测量。

0
1 2 3 4 5

（2）用刻度尺量出从0点到1、2、3、4、5各点的距离h1、h2、h3、h4、h5，利用“匀变速直线运动中间时刻的即时速度等于该段位移内的平均速度”，算出2、3、4各点对应的即时速度v2、v3、v4，验证与2、3、4各点对应的重力势能减少量mgh和动能增加量是否相等。
（3）由于摩擦和空气阻力的影响，本实验的系统误差总是使
（4）本实验不需要在打下的点中取计数点。也不需要测重物的质量。
（5）实验中计算重力势能的减小量时用到的g需要用9.8N/kg,因为实验结果要求尽量精确。
（6）不需要具体计算重力势能或者动能大小时，可以不测重锤的质量
（7）还可以在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点O的距离h，计算对应计数点的重物速度v，描绘v2/2~h图像(或v2~h图像)。
（8）对于一般的物体下落

所以，要想通过v2~h图像的方法验证机械能是否守恒，必须看图像的斜率是否接近2g。

10．伏安法测电阻
V
A
V
A
a b
伏安法测电阻有a、b两种接法，a叫(安培计)外接法，b叫（安培计）内接法。外接法的系统误差是由电压表的分流引起的，测量值总小于真实值，小电阻应采用外接法；内接法的系统误差是由电流表的分压引起的，测量值总大于真实值，大电阻应采用内接法。如果无法估计被测电阻的阻值大小，可以利用试触法：如图将电压表的左端接a点，而将右端第一次接b点，第二次接c点，观察电流表和电压表的变化，若电流表读数变化大，说明被测电阻是大电阻，应该用内接法测量；若电压表读数变化大，说明被测电阻是小电阻，应该用外接法测量。（这里所说的变化大，是指相对变化，即ΔI/I和ΔU/U）。
（1）滑动变阻器的连接
a b
R
R
滑动变阻器在电路中也有a、b两种常用的接法：a叫限流接法，b叫分压接法。分压接法被测电阻上电压的调节范围大。当要求电压从零开始调节，或要求电压调节范围尽量大时应该用分压接法。用分压接法时，滑动变阻器应该选用阻值小的；用限流接法时，滑动变阻器应该选用阻值和被测电阻接近的。
（2）实物图连线技术
V
A
V
A
无论是分压接法还是限流接法都应该先把伏安法部分接好；对限流电路，只需用笔画线当作导线，从电源正极开始，把电源、电键、滑动变阻器、伏安法四部分依次串联起来即可（注意电表的正负接线柱和量程，滑动变阻器应调到阻值最大处）。

对分压电路，应该先把电源、电键和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来，然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头，比较该接头和滑动触头两点的电势高低，根据伏安法部分电表正负接线柱的情况，将伏安法部分接入该两点间。

（3）描绘小电珠的伏安特性曲线
实验室用电流表内阻为0.5Ω（0-0.6A）和0.1Ω（0-3A），电压表内阻约为3kΩ（0-3V）和15kΩ（0-15V）。
因为小电珠（即小灯泡）的电阻较小（10Ω左右更接近电流表内阻）所以应该选用安培表外接法。
U/V
I/A
O
小灯泡的电阻会随着电压的升高，灯丝温度的升高而增大，所以U-I曲线不是直线。为了反映这一变化过程，灯泡两端的电压应该由零逐渐增大到额定电压。所以滑动变阻器必须选用分压接法。在上面实物图中应该选用右面的那个图，开始时滑动触头应该位于左端（使小灯泡两端的电压为零）。
由实验数据作出的I-U曲线如右，说明灯丝的电阻随温度升高而增大，也就说明金属电阻率随温度升高而增大。（若用U-I曲线，则曲线的弯曲方向相反。）
若选用的是标有“3.8V 0.3A”的小灯泡，电流表应选用0-0.6A量程；电压表开始时应选用0-3V量程，当电压调到接近3V时，再改用0-15V量程。
11．把电流表改装为电压表
⑴、用图(a)测定电流表内阻rg，方法是：先断开S2，闭合S1，调节R，使电流表满偏；然后闭合S2，调节R/，使电流表达到半满偏。当R比R/大很多时，可以认为rg=R/。（当R比R/大很多时，调节R/基本上不改变电路的总电阻，可认为总电流不变，因此当电流表半满偏时，通过R/的电流也是满偏电流的一半，两个分路的电阻相等）。实际上，S2闭合后，总电阻略有减小，总电流略有增大，当电流表半满偏时，通过R/的电流比通过电流表的电流稍大，即R/比rg稍小，因此此步测量的系统误差，总是使rg的测量值偏小。其中R不必读数，可以用电位器，R/需要读数，所以必须用电阻箱。
根据rg、Ig和扩大后的量程，计算出需要给电流表串联的电阻R1的值。

(b)
（a）

⑵、用(b)图把改装的电压表和标准电压表进行校对。校对要每0.5V校对一次，所以电压要从零开始逐渐增大，因此必须选用分压电路。
百分误差的计算：如果当改装电压表示数为U时，标准电压表示数为U / ，则这时的百分误差为|U-U / | / U /。
【误差分析】
实验发现除了0V，U改总是小于U标准。这是因为半偏法测得的内阻偏小，导致改表计算出来的需要串联电阻值偏大；改装表实际电阻大于标准值，所以实际电压相同时，改装表内部通过的电流小于标准表内部的电流，因此改装表指针偏角小，示数偏小。此时需要减小串联电阻的阻值。然后再次重新进行校对。（奇趣物理出品欢迎关注本公众号）
12.测定金属的电阻率
被测电阻丝的电阻较小，所以选用电流表外接法；本实验不要求电压调节范围，可选用限流电路。因此选用上面左图的电路。开始时滑动变阻器的滑动触头应该在右端。本实验通过的电流不宜太大，通电时间不能太长，以免电阻丝发热后电阻率发生明显变化。
13用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻
本实验中电源内阻较小，所以采用安培表外接法（相对于研究对象电源来说的），如右图所示。
V

A

R
S
U/V
I/A
o
0.2 0.4 0.6
3.0
2.0
1.0
根据闭合电路欧姆定律：E=U+Ir，本实验电路中电压表的示数是准确的，电流表的示数比通过电源的实际电流小，所以本实验的系统误差是由电压表的分流引起的。为了减小这个系统误差， 电阻R的取值应该小一些，所选用的电压表的内阻应该大一些。
为了减小偶然误差，要多做几次实验，多取几组数据，然后利用U-I图象处理实验数据：将点描好后，用直尺画一条直线，使尽量多的点在这条直线上，而且在直线两侧的点数大致相等。这条直线代表的U-I关系的误差是很小的。它在U轴上的截距就是电动势E（对应的I=0），它的斜率的绝对值就是内阻r。（特别要注意：有时纵坐标的起始点不是0，求内阻的一般式应该是r=|ΔU/ΔI |）。
为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些。（选用使用过一段时间的1号电池）
14.用多用电表探究黑箱内的电学元件
设定黑箱上有三个接点，两个接点间最多只能接一个元件；黑箱内所接的元件不超过两个。
测量步骤和判定：

⑴用直流电压挡测量，A、B、C三点间均无电压；说明箱内无电源。
⑵用欧姆挡测量，A、C间正、反接阻值不变，说明A、C间有一个电阻。⑶用欧姆挡测量，黑表笔接A红表笔接B时测得的阻值较小，反接时测得的阻值较大，说明箱内有一个二极管，可能在AB间，也可能在BC间，如右图中两种可能。
⑷用欧姆挡测量，黑表笔接C红表笔接B测得阻值比黑表笔A红表笔接B时测得的阻值大，说明二极管在AB间。所以黑箱内的两个元件的接法肯定是右图中的上图。
15.用油膜法估测分子的大小
实验前应预先计算出每滴油酸溶液中纯油酸的实际体积：先了解配好的油酸溶液的浓度，再用量筒和滴管测出每滴溶液的体积，由此算出每滴溶液中纯油酸的体积V。
油膜面积的测量：油膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，将油膜的形状用彩笔画在玻璃板上；将玻璃板放在坐标纸上，以1cm边长的正方形为单位，用四舍五入的方法数出油膜面积的数值S（以cm2为单位）。
由d=V/S算出油膜的厚度，即分子直径的大小。
注意事项：（1）实验前应注意方盘是否干净，否则油膜难以形成。
（2）方盘中的水应保持平衡，痱子粉应均匀浮在水面上。
（3）向水面滴酒精溶液时应靠近水面，不能离水面太高，否则油膜难以形成。
（4）向水面只能滴一滴油酸溶液。（奇趣物理出品欢迎关注本公众号）
16加速度和力的关系 加速度和质量的关系
实验原理
1．控制变量法—研究多个变量之间关系的重要方法。
2.加速度与力的关系
基本思路：保持物体的质量不变，测量物体在不同力下的加速度，分析加速度与力的关系．
实验数据的分析：作出a－F图象,若是过原点的直线，说明a∝F。
3.加速度与质量的关系
基本思路：保持物体受力不变，测量不同质量的加速度，分析加速度与质量的关系．
实验数据的分析：作出a－图象,若是过原点的直线，说明a∝。

实验的注意事项
①平衡摩擦力要适度，不能出现平衡不足或平衡过度的问题．
②先通电后放车．
③实验中需保证盘和盘中所放砝码的总质量m与小车和砝码总质量M的关系为m≪M.

17探究做功与速度变化的关系(动能定理)
方案一  定性法
1、实验原理
（1）简化实验，将物体初速度设置为零；
（2）用图示装置进行实验，通过增加橡皮筋的条数使橡皮筋对小车做的功成倍增加；
（3）通过打点计时器和纸带来测量小车的末速度v。
2、【实验器材】
小车（前面带小钩）、长木板（两侧适当的对称位置钉两个铁钉），打点计时器及纸带、学生电源及导线、5～6条等规格的橡皮筋、刻度尺。
3、【实验步骤】
（1）按如图所示将实验仪器安装好，先平衡摩擦力(把长木板一端垫高）。
（2）先用一条橡皮筋做实验，设此时橡皮筋对小车做的功为W0，测出小车获得的速度（点迹均匀时的速度）v1记入表格。
（3）再用2条橡皮筋做实验，将小车从 同一位置 由静止弹出，这时橡皮筋对小车做的功为2W0，测出小车获得的速度v2记入表格。  
（4）换用3条、4条……橡皮筋做实验，用同样的方法测出小车获得的速度，记入表格。
先做出W－v草图，大致判断两个量的关系。如果认为可能是W∝v2，对每一个速度值算出它的二次方，然后做出W－ v2图……
方案二  定量法

1、实验原理: 钩码和托盘重力对系统做的功等于系统动能的变化量。
2、实验步骤
（1）简化实验，将物体初速度设置为零；
（2）用图示装置进行实验，用钩码和托盘的重力表示滑块受到的合力（把长木板一端垫高来平衡摩擦力，并使钩码和托盘质量远小于小车质量）。
（3）通过打点计时器和纸带来测量小车的速度v。

3、数据处理
 小车刚开始运动时对应在纸带上的点为O，选取七个计数点A、B、C、D、E、F、G，分别测出它们到O点的距离x，算出各点对应的瞬时速度v、速度的平方v 2以及绳对小车做的功。

18.平行板电容器的电容
静电计是测量电势差的仪器。指针偏转角度越大，金属外壳和上方金属小球间的电势差越大。在本实验中，静电计指针和A板等电势，静电计金属壳和B板等电势，因此指针偏转角越大表示A、B两极板间的电压越高。
本实验中，极板带电量不变。三个图依次表示：正对面积减小时电压增大；板间距离增大时电压增大；插入电介质时电压减小。由知，这三种情况下电容分别减小、减小、增大。因此可以确定C和S、d、ε的关系是。
思考：如何测量电容器两极板间的电压？

19磁电式电表原理
圆柱形铁芯的作用是在磁铁两极和铁芯间生成均匀地辐向分布的磁场。不管线圈转到什么角度，线圈平面都跟磁感线平行，线圈受到的安培力矩的大小只跟电流大小成正比。线圈绕在铝框上，线圈的两端分别和两个螺旋弹簧相接，被测电流由这两个弹簧流入线圈。铝框可以起到电磁阻尼的作用。指针偏转方向与电流方向有关。因此根据指针偏转方向，可以知道被测电流方向。
20.研究电磁感应现象
首先要查明电流表指针偏转方向和电流方向的关系（方法与画电场中平面上等势线实验相同）。
电键闭合和断开时、电键闭合后滑动变阻器的滑动触头移动过程中、电键闭合后线圈A在B中插入、拔出时，都会发现电流表指针发生偏转，说明有电流产生。而电键保持闭合、滑动触头不动、线圈A 在B中不动时，电流表指针都不动，说明无电流产生。
结论：闭合电路中有感应电流产生的充要条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化。

21示波器的使用(byhh)
1.原理：
（1）示波管是其核心部件，还有相应电子线路。

（2）示波管的原理：

在YY'上加上所要研究的外加电压（信号从Y输入和地之间输入）
在XX'方向所加的锯齿电压来使打光点在屏上在水平方向上做周期性的匀速运动---这称为扫描，以使此距离来模拟时间轴（类似于砂摆的方法）；调整锯齿电压频率与外加电压频率相同，这样就可在屏上显示出外加电压的波形了。

2、初步了解示波器面板各个旋钮的名称和作用
⑴辉度旋钮：调节荧光点亮度
⑵聚焦旋钮：调节荧光点聚焦情况
⑶辅助聚焦旋钮：辅助调节荧光点聚焦情况
⑷开关 ⑸指示灯
⑹竖直位置旋钮：调节荧光点上下位置
⑺水平位置旋钮：调节荧光点左右位置
⑻Y增益：调节Y方向幅度
⑼X增益：调节X方向幅度
⑽（Y）衰减：调节输入电压衰减倍数和自带正弦电压。
⑾（X）扫描范围：调节电压频率范围和外接扫描电压。
⑿（X）扫描微调：精细调节电压频率
⒀Y输入和X输入、接地
⒁直流/交流选择
⒂同步选择

3、示波器的使用（hh20180123已测试）：
（1）准备工作
①辉度调节旋钮1逆时针旋转到底（辉度最小）
②调节竖直位移旋钮6和水平位移旋钮7到中间位置
③Y衰减10旋转至最大（1000），扫描范围11旋转至外X（不输入扫描电压）
④打开开关4，预热1至2分钟
⑤调节辉度1、聚焦2和辅助聚焦3旋钮，使荧光点最圆、最小
⑥旋转竖直和水平位移旋钮，使荧光点位于荧光屏中心

（2）观察扫描电压
①将X增益9（改变扫描线长度）旋转至中间合适位置
②扫描范围11旋转至10挡（范围10-100Hz）
③扫描微调12旋钮逆时针旋转至底部(10Hz)
④调节X增益8并观察荧光点(现象：从左向右快速移动的光点)
⑤调节扫描微调旋钮12并观察荧光点

（3）观察正弦信号电压（竖线）
①将扫描范围旋钮11旋至外X
②将（Y）衰减旋钮10旋至最右端正弦信号（现象：为一竖线）
③调节Y增益8旋钮（现象：竖线长度变化）

（4）观察正弦图像：
①将（Y）衰减旋钮10旋至最右端正弦信号，（X）扫描范围11旋转至最左边10挡（范围10-100Hz），缓慢调整微调旋钮12(从左顺时针向右旋转可见正弦曲线晃动、稳定循环，且显示的完整波形数目不断减小)，使荧光屏上出现一个完整、“静止”的正弦图像。
②调节X增益和Y增益旋钮观察图像如何变化。
4.注意事项：
（1）注意不要一开始就开电源，而应先预调，再预热，而后才能进行正常的调节
（2）在正常观察待测电压时，应把扫描开关拔到扫描档且外加电压由Y输入和地之间输入，此时X X‘电压为机内自带的扫描电压以模拟时间轴，只有需单独在XX‘上另加输入电压时，才将开关拔到外X档。

五、设计实验举例
例1．略测定玩具手枪子弹射出时的初速度。除玩具手枪外，所给的测量仪器为：
⑴只有秒表；⑵只有米尺。
v0
v0
h
s
(a) (b)
解：⑴若只有秒表，可如图(a)，将玩具手枪从地面竖直向上发射子弹，用秒表记下从发射到子弹落会地面所用的时间t，则子弹上升的时间为t/2，故子弹初速度v0=gt/2。⑵若只有米尺，可如图(b)，将玩具手枪子弹从某一高度处水平射出，用米尺测量射出时离地面的高度h和水平射程s，则子弹初速度。
1
7
6
5
4
3
2
8
9
0
1
7
6
5
4
3
2
8
9
0
1
7
6
5
4
3
2
8
9
0
1
7
6
5
4
3
2
8
9
0
1
7
6
5
4
3
2
8
9
0
1
7
6
5
4
3
2
8
9
0
×1
×100
×10
×10000
×100000
×1000
例2．利用如图所示的一只电压表、一个电阻箱和一个电键，测量一个电池组的电动势和内电阻。画出实验电路图，并用笔画线作导线将所给器材连接成实验电路。用记录的实验数据写出电动势和内电阻的表达式。
解：与学生实验相比，用电阻箱代替了电流表。由于电压可测，由电压、电阻就可以算出电流。电路图如右。实验方法有两种：
1
7
6
5
4
3
2
8
9
0
1
7
6
5
4
3
2
8
9
0
1
7
6
5
4
3
2
8
9
0
1
7
6
5
4
3
2
8
9
0
1
7
6
5
4
3
2
8
9
0
1
7
6
5
4
3
2
8
9
0
×1
×100
×10
×10000
×100000
×1000
⑴改变电阻箱阻值，读出两组外电阻和对应的路端电压值R1、U1、R2、U2，根据闭合电路欧姆定律列出两种情况下的方程，。

V

解这个方程组可得E和r：。
⑵改变电阻箱阻值，读出电压表对应的示数，多测几组数据，利用U-I图象求电动势和内电阻。这样偶然误差会更小一些。
该实验的系统误差是由于电压表的分流引起的。所以选取电阻箱阻值时不宜太大，电压表则应该选用内阻较大的。
如果只给出电阻箱和电流表，同样可以测量电源的电动势和内电阻。
例3．某同学在研究弹簧振子的周期和振子质量的关系时，利用同一根弹簧，记录了不同振子质量对应的周期值如下表：
m (g)
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
T (s)
0.40
0.57
0.69
0.80
0.89
0.98

T２/s2
m/g
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
o
10 20 30 40
他在T-m坐标系中根据此表描点后发现T、m间不是正比关系，而好象是T 2∝m关系，请你进一步验证这一猜想是否正确？
解：可以根据表中的T值计算出相应的T 2值填入表中，画出对应的
T 2-m图象。如果所描出的点很接近在一条过原点的直线上，就可以确认T 2∝m关系成立。
在给出的表中增加一行对应的T ２(s2)值：　　
m (g)
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
T (s)
0.40
0.57
0.69
0.80
0.89
0.98
T２(s2)
0.16
0.32
0.48
0.64
0.79
0.96
　　如图作出T 2-m图象：得到的6个点可以认为在同一条直线上，因此可以确定T2∝m关系成立。

例4．某同学利用一架固定好的自动相机，用同一张底片多次曝光的方法，拍下了一辆小轿车启动后不久做匀加速直线运动的照片。相邻两次曝光的时间间隔为2.0s。已知小轿车的车长为4.5m．他用刻度尺测量照片上的长度关系，结果如图所示。请你估算这辆小轿车的加速度a和小轿车在照片中第2个像所对应的时刻的即时速度大小v。
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (cm)

i/ A
μA
0 20 40 60 80 t/s
600
500
400
300
200
100
解：从照片上可得，刻度尺的1厘米相当于实际长度3m。量出前后两段位移分别为4.00cm和6.70cm，对应的实际位移分别为12m和20.1m，由ΔS=aT2可得a=2.0m/s2，再根据这4秒内的平均速度等于中间时刻的即时速度，可得照片中第2个像对应的速度v=8.0m/s。

例5．如图所示，是用高电阻放电法测电容的实验电路图。其原理是测出电容器在充电电压为U时所带的电荷量Q，从而求出其电容C。该实验的操作步骤如下：
⑴按电路图接好实验电路；
μ