① 如何开展有效的高中物理实验教学
有效开展高中物理实验教学可以增强学生的思维能力,让学生在实验中发现问题、分析问题、解决问题;有效开展高中物理实验教学可以增强学生的动手能力,让学生在实践中培养实验设计和操作能力;有效开展高中物理实验教学还可以提高学生的物理学习水平,让学生在实验中加深对物理问题的理解,提高物理素养。下面从四个方面简要介绍教师应当如何有效开展高中物理实验教学。
一、激发学生的求知欲望,让学生在乐趣中进行实验
传统的高中物理实验教学中,教师只是让学生硬性地完成给定的实验任务,不注重激发学生的探索欲望,学生虽然在教师的“要求”下完成了实验任务,但是在实验中的收获却不大,这不符合新课标的要求。新课程背景下,教师应格外注意激发学生的求知欲,让学生在乐趣中进行实验。“兴趣是最好的老师。”只有让学生对实验产生了浓厚的兴趣,实验课的效率才能提高。比如:“用单摆测重力加速度”这个实验,教师不妨将单摆装置拿到课堂上,现场展示其摆动过程,让学生仔细观察,针对单摆可能具有的作用,自由进行思考和讨论。在学生的热烈讨论中,教师可以引导学生思考:单摆是否可以测定当地的重力加速度呢?最后结合所学理论给出正确回答。由此自然引出了实验方案设计的问题,使实验教学顺势展开。这里,通过实验前的观察和讨论,有效激发了学生的实验学习兴趣。
二、发挥学生的主体作用,让学生在课堂上主动进行实验
传统的高中物理实验教学中,教师给学生讲明实验原理、实验步骤、实验结果,学生只是被动地接受,在实验过程中很少进行思考,达不到实验教学的预期目的,也不符合新课标的要求。新课程背景下,实验教学活动中应该充分发挥学生的主体作用,让学生主动参与到问题提出、方案设计、实验实施等环节中来,通过实验深度理解物理知识,培养学生的物理实验能力。比如:“用打点计时器测速度”这个实验,教师提出实验任务后可以让学生自由讨论可能的实验方法,随后介绍打点计时器的工作原理,引导学生利用打点计时器完成实验设计,对学生设计的方案给出评价和修正之后,组织学生主动完成实验探究。这样,学生在主动参与中既学习了知识,也培养了能力,实验教学效率得到显著提高。
三、运用多媒体辅助实验教学,让学生在规范中进行实验
传统的高中物理实验教学中,教师主要运用讲解、板书和亲自演示的方式进行实验教学,但是讲解和板书形式比较枯燥,亲自演示也往往缺乏必要的规范性,这就容易导致学生的实验课效率低下,甚至实验过程不规范,不符合新课标的要求。新课程背景下,教师要善于运用多媒体展示实验要领,让学生规范地进行实验,在规范的实验中体会物理的严谨美、理性美。比如:“测电源电动势和内阻”这个实验,教师可以利用多媒体给学生展示在实验过程中电流表和电压表是如何连接的,滑动变阻器是如何移动的,采集到的数据是如何处理的,如何通过图像得出实验结论。通过演示,学生不仅可以高效地复习相关基础知识,还可以从中吸取经验,完善自己的实验过程。
四、进行小组讨论学习,让学生在合作中进行实验
传统的高中物理实验教学中,教师往往强调让学生独立进行实验,独立学习固然重要,但是在独立学习中学生容易限制自己的思维,遇到问题可能也无法及时解决,容易导致实验课堂效率低下,不符合新课标的要求。新课程背景下,教师要让学生进行小组讨论学习,让学生在合作中进行实验,在小组讨论的过程中,学生可以汲取其他同学的优点,完善自己的思维,能更高效地进行实验,提高实验课堂学习效率。比如:“用双缝干涉测光的波长”这个实验,教师就可以让学生分组讨论如何利用双缝干涉测光的波长,实验原理、实验方案学生都可以在合作学习中完成。
② 设计一个高中物理实验,题目是:确定弹簧的弹簧常数
实验目的:探究弹簧的劲度系数; 实验材料:完好的弹簧一个,刻度尺一把(30cm足够),勾码数个(50g一个的),铁架台,铅笔,白纸一张,夹子两个; 实验步骤:一、将尺子和弹簧并排夹在铁架台上,使其都处于竖直方向,测处弹簧此时的长度L。 ,二、分别在弹簧上挂一个,两个,三个…砝码,分别测出数值L1,L2,L3… 三、分别用L1,L2,L3减去L。 ,记录好数据在纸上画好F ,L的图象,用铅笔用平滑曲线连接好 四、其斜率就是K劲度系数。
③ 急---请帮我归纳高中物理实验 ^_^
从近几年的高考来看,理综卷对物理实验的考察,已成为高考的热门题目。所考察的内容也并非教材中已成型实验,而是以所掌握的实验原理、技能自行设计为主。它要求学生能明确实验目的,理解实验原理,控制实验条件;会运用已学过的实验方法;会正确使用实验中用过的仪器;会观察、分析实验现象,处理实验数据,并得出结论。
设计性实验是近几年高考热点也是得分难点。鉴于此,对物理实验的复习,提出以下看法:
一是基本仪器的使用仍是实验复习的基础。
不管上一年度有无考到仪器的使用,我们对常用的物理仪器要熟练运用,这是实验的基础,是实验的工具,任何时侯都不过时。在这方面花些时间是必需的。常见的有十三种仪器,这十三种仪器是刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、打点计时器、弹簧称、温度计、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等等。这些工具的使用每本复习用书上都有很详细的说明,本文不再多言。
二要从多种视角重新审视和组合实验板块。
在物理实验总复习中,我们不应孤立地看待一个个实验,而应该从这些实验的原理、步骤、数据采集与处理方式的异同上,给这些实验分门别类,从而组成不同的实验板块。平时我们已经自觉或不自觉地把实验分成力学实验板块、电学实验板块、热学实验板块、光学实验板块。但这样的处理只是简单地重复了物理课本知识的体系,大多数情况下也是为了讲解的方便,没有多大的创意,对于学生思维的开发和对实验的科学思维方式的培养显得很不够的。在此,我认为我们要在这些实验的组合板块中挖掘一些功能,培养学生一种实验的常规意识,比如对于力学板块,这是由验证力的合成与分解、打点计时器的使用和测匀变速直线运动加速度、验证机械能守恒定律、验证牛顿第二定律、验证动量守恒定律等实验组成的一个大的实验板块。
我们还可以把视野再扩大一些,以各种角度重新组合新的实验板块,比如按测量型与验证型可把实验分成两大板块,按能进行图像处理数据和不能用图像处理数据又可以把实验分成两大板块。我们可以提示学生这样划分板块,但把一个具体实验归类于哪个板块,这要学生自已思考,比如说用图像法处理数据,学生们熟悉的是验证牛顿第二定律和测定电池电动势和内电阻的实验,不过画出的图形必须是直线,否则不好处理。这给予学生们思考的空间,其实还有许多实验也是可以这样处理的,它们都可以归类于用图像法处理数据,比如用单摆测重力加速度的实验,我们测的是周期T和摆长L,再由公式来计算,书本上采用的是多测几组再求平均值法,现在我们可以以L和T2/4л2为坐标轴,用测得的数据放入描点,画直线求斜率即是g。
高中物理实验复习
一、 基本仪器的使用
游标卡尺
设计原理:游标尺上n个刻度的总长度与主尺上(n-1)个刻度的总长度相等,如果游标尺的最小刻度的长为x,相应主尺上的每个最小刻度的长为y,则有nx=(n-1)y,由此式可得游标尺与主尺两者最小刻度长度的差为k=y-x=y/n,我们把k叫做游标卡尺的精确度。其值由游标尺的刻度数和主尺上的归小刻度长度y决定。
读数原理:①先读整数部分:整数部分由主尺上读得,即游标尺零刻度线在主尺的多少毫米刻度线的右边,该毫米刻度值就是应读得的以毫米为单位的整数部分L
②再读小数部分:小数部分由游尺上第几条刻度线与主尺上某一刻度线对齐后读出,即游标卡尺的准确度k×n=读出的小数部分(可记为通式k×n)
③测量值为上述两部分读数之和,并按有效数字规则记录,通用公式可写为s=L+k×n
习题
例1:用一10分度的游标卡尺测量一长度为6.8mm的物体,则游标的哪个刻度与主尺的哪个刻度对齐?14mm处
1、游标有20个刻度的游标卡尺游标总长等于19毫米,它的测量精度是多少?测量时如游标的零刻度在尺身的2.4厘米和2.5厘米之间,游标的第16条刻度线与尺身对齐,测量的结果是多少?
弹簧秤
使用弹簧秤的注意事项:
① 根据被测力的大小选择弹簧秤的量程,不能超量程测量,否则会损坏弹簧秤
② 使用前要检查弹簧秤的指针是否指到零位置,如果不指零,就需要调节器零
③ 被测力的方向应与弹簧秤轴线方向一致
④ 读数时应正对平视。一次测量的时间不宜过长,以免弹簧疲劳
⑤ 弹簧、指针、拉杆都不能与刻度板末端的限位卡发生摩擦
⑥ 读数时,除读出弹簧秤上最小刻度所表示的数值,还要估读一位。
秒表
使用注意事项:使用秒表前应检查秒表指针是否与零点对齐,如果不能对齐,应记下此时秒针所指示的数值,并对读数作修正; 测量完毕,应让秒表继续走动,使发条完全放松,释放弹性势能,使发条恢复到松弛状态。
二、测定性实验
测定匀变速直线运动的加速度
由纸带求物体运动加速度的方法:
a.逐差法:s4-s1=s5-s2=s6-s3=…=3aT2,分别求出a1=(s4-s1)/3T2,a2=(s5-s2)/3T2,a3=(s6-s3)/3T2,再算出a1、a2、a3的平均值,即为物体运动的加速度.
b.v—t图像法:先根据vn=(sn+sn+1)/2T求出打第n个点时纸带的瞬时速度,作出v—t图像,图线的斜率即为物体运动的加速度
习题:
1、在“测定匀变速直线运动的加速度”实验中,下列方法中有助于减小实验误差的是(ACD )
A 选取记数点,把每打5个点的时间间隔作为一个时间单位
B 使小车运动的加速度尽量小些
C 舍去纸带上开始时密集的点,只得用点迹清晰、点间间隔适当的那一部分进行测量、计算
D 适当增加挂在细绳下钩码的个数
2、在研究匀变速直线运动的实验中,算出小车经各计数点的瞬时的速度如下:
计数点序号 1 2 3 4 5 6
计数点对应的时刻(s) 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60
通过计数点的速度(cm/s) 44.0 62.0 81.0 100.0 110.0 168.0
(1)为了计算加速度,合理的方法是( C )
A 根据任意两计数点的速度公式,用a=Δv/Δt算加速度.
B 根据实验数据画出v-t图,量出其倾角,由公式a=tgα求加速度.
C 根据实验数据画出v-t图,由图上相距较远的两点,由a=Δv/Δt求a.
D依次算出通过连续两计数点间的加速度,算出其平均值作小车的加速度.
(2)由上表中给出的数据,用作图法求其加速度
3、在研究匀变速直线运动的实验中,如图2一22所示,为一次记录小车运动情况的纸带,图中A、B、C、D、E为相邻的记数点,相邻记数点间的时间间隔T=0.1s。
(1)根据_ΔS=恒量_可判定小车做匀加速直线运动。
(2)根据_ _______计算各点的瞬时速度,且VA= 0.53m/s ,VB=0.88m/s ,VC =1.23m/s,VD=1.53m/s,VE=1.93m/s 。
(3)在图2一23所示的坐标中作出小车的v一t,图线,并根据图线求出a=_3.5m/s2____。
4)将图线延长与纵轴相交,交点的速度是_0.53m/s_,此速度的物理意义是__VA_____。
用单摆测定重力加速度
实验注意事项:
①摆线要用细而轻且不可伸长的1m左右的线制成.
②摆球要用密度大的实心球.
③测摆长时应使摆自然下垂,测悬点到球心间的距离.
④单摆摆动时应使摆线在同一平面内且摆角小于10°.
⑤测周期时,应从摆球经平衡位置时开始计时,要测30或50次全振动时间,取平均值计算
习题
4、用单摆测重力加速度的实验中,用的摆球密度不均匀,无法确定重心位置.第一次量得悬线长L1(不计半径),测得周期为T1;第二次测得悬线长为L2周期为T2,根据上述数据,g值应为( B )
A. 4π2(L1+L2)/(T12+T22) B. 4π2(L1-L2)/(T12-T22)
C. 4π2 /T1T2 D.无法计算
5、两名同学在分析用单摆测重力加速度时由于摆球受空气阻力而对单摆周期产生影响问题时,甲同学说:空气对摆球的浮力与重力方向相反,浮力对摆球作用相当于重力加速度变小,因此振动周期变大.乙同学说:浮力对摆球的影响好像用一个轻一些的摆球做实验,单摆振动周期与摆球质量无关,因此振动周期不变,试分析这两种说法的正误.
解析:如图甲所示,无空气浮力时,摆球做简谐振动的回复力是重力的切向分量G1,F回=mg•sinθ,θ是摆角.
有空气浮力时,如图乙所示,设摆球受重力和浮力的合力F=mg-F�浮,方向竖直向下,这时摆球做简谐振动的回复力是F的切向分量F1,
F′回=F1=F•sinθ=(mg-F浮)•sinθ
F′回=m(g- )•sinθ=mg′•sinθ,g′=g-
这时摆球的质量不变,回复力减小,相当于重力加速度减小,周期增大,甲同学说得对.
乙同学说法的错误在于没有正确理解周期与摆球质量无关的特点,单摆周期与质量无关的原因是:回复力F回=mg•sinθ,F回与质量m成正比.回复力F�回产生的指向平衡位置的加速度.
a= =g•sinθ与质量无关,所以周期与m无关.有浮力时F回′=(mg-F浮)•sinθ
a′=(g- )•sinθ,显见a′<a
所以T增大.单摆振动周期与质量无关也可以从F回=-k•x,k是回复系数,而简谐振动周期T=2π ,代入k讨论得出.
二、 验证性实验
验证力的平行四边形定则
注意:
1、在本实验中,以橡皮条的伸长(结点到达某一位置)来衡量力的作用效果,因此,在同一次实验中应使两种情况下结点达到同一位置。
2、实验前,首先检查弹簧秤的零点是否正确,实验中,弹簧秤必须保持与木板平等,使用时不能超过弹性限度,读数时眼睛一定要正对刻度,读到最小刻度的下一位。
3、画力的图示时,标度的称取应恰当,严格按几何作图法求合力
习题
6、 如图所示为验证力的平行四边形法则的实验装置示意图,通过细线用两个互成角度的测力计拉橡皮条使结点移到某一位置O.此时需要记下:
(1) ;
(2) ;
(3) ;
然后,只用一个测力计再把橡皮条拉长,使结点到达位置 .再记下
(4) ;
(5) ;
(6)实验中,应使各拉力方向位于 同一平面 ,且与木板平面 平行 。
验证机械能守恒定律
注意:
(1)安装打点计时器时,必须使穿纸带的两个限位孔在同一竖直线上,以减小摩擦阻力.
(2)接通电源前,穿过打点计时器的纸带应平展不卷曲,提纸带的手必须拿稳纸带,并使纸带保持竖直,从而不致人为地增大摩擦阻力,导致机械能损耗.
(3)实验时,必须先接通电源,让打点计时器工作正常后才能松开纸带让垂锤下落,从而使纸带下落的初速度为零,并且纸带上打出的第一个点是清晰的一个小点.
(4)选用纸带应尽量挑选第1、2两点间的距离接近2mm的纸带,以保让打第一个点时纸带的速度为零.
(5)测量下落高度时,都必须从起点算起,不能搞错,选取的各个计数点要离起始点适当远一些,以减小测量高度h值的相对误差.
(6)因验证的是ghn,是否等于Vn2/2,不需要知道动能的具体数值,故无需测量重锤的质量m.
实验误差
由于重物和纸带在下落过程中要克服阻力(主要是打点纸带所受的阻力)做功,所以势能的减小量△Ep稍大于动能的增加量△Ek.
习题
7、 在验证机械能守恒定律的实验中,有同学按以下步骤进行实验操作:
A.用天平称出重锤和夹子的质量;
B.固定好打点计时器,将连着重锤的纸带穿过限位孔,用手提住,且让手尽量靠近打点计时器;
C.松开纸带,接通电源,开始打点.并如此重复多次,以得到几条打点纸带;
D.取下纸带,挑选点迹清晰的纸带,记下起始点O,在距离O点较近处选择几个连续计数点(或计时点),并计算出各点的速度值;
E.测出各点到O点的距离,即得到重锤下落高度;
F.计算出mghn和 mυ2n/2,看两者是否相等.
在以上步骤中,不必要的步骤是 A ;有错误或不妥的步骤是 BCDF (填写代表字母);更正情况是① B中“让手尽量靠近”应改为“让重锤尽量靠近打点计时器” ,② C中应先接通电源,后松开纸带 ,③ D中应将“距离O点较近处”改为“距离O点较远处” ,④ F中应改为“ghn和υ2n/2”
8、在利用重锤自由下落“验证机械能守恒定律”的实验中,在打出纸带并测量出第n点到第1点的距离后,用公式υn=ngT(T为打点时间间隔)来计算打第n点时重锤的速度,然后计算重锤动能的增量△Ek和重锤重力势能的减少量△Ep.计算时经常出现△Ek>△Ep的结果,试分析其中的原因.
解析:本题可从如下两方面进行分析:(1)由于重锤和纸带受到阻力,它们下落的实际加速度a将小于重力加速度,而利用重力加速度g来计算速度υ=n•g•T,将使得υ值偏大. (2)在先接通电源使打点计时器工作,再让纸带从静止释放的步骤中,常常容易造成纸带上记录下来的最初两点之间的时间间隔小于0.02s,计算中仍按0.02s计算,也将使得速度值υ=n•g•T偏大.
9、某同学在做“验证机械能守恒定律”的实验时,不慎将一条选择好的纸带的前面部分损坏了,剩下的一条纸带上各点间的距离,他测出并标在纸带上,如下图所示.已知打点计时器的周期是0.02s,重力加速度为9.8m/s2.
(1) 利用纸带说明重锤(质量为mkg)通过对应于2、5两点过程中机械能守恒.
(1)重锤在对应2、5两点时的速度分别为
υ1= m/s=1.495m/s υ2= m/s=2.06m/s
则重锤在2、5两点对应过程的动能增加量为
△Ek=Ek2-Ek1= mυ22- mυ21=1.004mJ,
而重锤在该过程中下落的距离为
△h=(3.18+3.56+3.94)×10-2m=10.68×10-2m
则重锤在该过程减小的重力势能为
△Ep=mg•△h=1.047mJ
在允许的实验误差范围内可以认为△Ek=△Ep,即机械能守恒.
(2) 说明为什么得到的结果是重锤重力势能的减小量△Ep稍大于重锤动能的增加量△Ek?
因重锤拖着纸带下落时,空气阻力和打点计时器的阻力做功而使重锤的机械能有损失,故重力势能的减小量稍大于动能的增加量
验证动量守恒定律
实验需注意事项
(1)为保证两球在水平方向作同一直线上的对心正碰,必须将斜槽末端切线调节成水平然后固定;
(2)为使入射球A在碰后能沿原方向运动,必须使A球的质量大于被碰球B的质量.
(3)为保证多次重复实验的条件相同,一是必须使入射球每次都是从斜槽上同一位置从静止开始滚下;二是注意不能移动实验桌、斜槽和白纸.
(4)必须明确标明重锤线尖端所指的位置O.以便能较精确地确定两球作平抛运动的抛出点,从而获得较精确的水平位移大小.
练习
1、某同学用如下图所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律.图中PQ是斜槽,QR为水平槽.实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下,落到位于水平地面的记录纸上,留下痕迹.重复上述操作10次,得到10个落点痕迹.再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方,让A球仍从位置G由静止开始滚下,和B球碰撞后,A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹.重复这种操作10次.图(甲)中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点.B球落点痕迹如图(乙)所示,其中米尺水平放置,且平行于G、R、O所在的平面,米尺的零点与O点对齐.
(1)碰撞后,B球的水平射程应取为64.7 cm.
(2)在以下选项中,哪些是本次实验必须进行的测量?答ABD (填选项号).
A.水平槽上未放B球时,测量A球落点位置到O点的距离
B.A球与B球碰撞后,测量A球落点位置到O点的距离
C.测量A球或B球的直径
D.测量A球和B球的质量(或两球质量之比)
E.测量G点相对于水平槽面的高度.
2、某同学设计了一个用打点计时器验证动量守恒定律的实验:在小车A的前端粘有橡皮泥,推动小车A使之作匀速运动.然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体,继续作匀速运动,他设计的具体装置如下图所示.在小车A后连着纸带,电磁打点计时器电源频率为50HZ,长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力.
(1)若已得到打点纸带如上图,并测得各计数点间距标在图上,A为运动起始的第一点,则应选 BC 段来计算A的碰前速度,应选 DE 段来计算A和B碰后的共同速度.(以上两格填“AB”或“BC”或“DC”或“DE”).
(2)已测得小车A的质量m1=0.40kg,小车B的质量m2=0.20kg,由以上测量结果可得:
碰前总动量= 0.42 kg.m/s.
碰后总动量= 0.417 kg.m/s.
由上述实验结果得到的结论是: 在误差允许范围内,A、B两车作用前后的总动量相等,系统的动量守恒。
三、研究性实验
研究平抛物体的运动
1、在研究平抛物体的运动的实验中,坐标原点0及竖直向下的轴的确定,下列说法正确的是(AD)
A O点在斜槽末端点处
B O点在斜槽末端点正前方r处(r为小球半径)
C 过0点画一条平行木板边缘向下的线作为轴
D 过0点利用重锤线画一条竖直线作为轴
2.如图所示为做平抛运动实验的专用卡片,长方形孔的宽度为a,长度为b,c为描轨迹点的缺口,若小球半径为r,则下列说法中正确的是(AB )
A 缺口c应在折线处且紧贴木板上的白纸
B a应略大小2r(r为球半径)
C b应等于2r D a应等于2r
3、下列哪些因素会使实验的误差增大( B )
A 小球与斜槽之间有摩擦 B 安装斜槽时其末端不水平
C 建立坐标系时以斜槽末端端口位置为坐标原点 D 每次释放小球的位置相同
④ 高中物理的实验方法 具体到一些著名实验
1.埃拉托色尼测量地球的周长
古埃及有一现名为阿斯旺的小镇。在这里,夏日正午的太阳悬在头顶:物体没有影子,阳光直射入深水井中。埃拉托色尼是公元前3世纪亚历山大图书馆的馆长,他意识到这一信息可以帮助他估计地球的周长,在以后几年的时间里的同一天、同一时间,他在亚历山大测量了同一地点的物体的影子。发现太阳光线有轻微的倾斜,在垂直方向偏离了大约7度角。 剩下的就是几何学的问题了。假设地球是球状,那么它的圆周应该跨越360度。如果两座城市成7度角,就是7/360的圆周,就是当时5000个希腊运动场的距离。因此地球的周长就应该是25万个希腊运动场。今天,通过航迹测算,我们知道埃拉托色尼的测量误差仅在5%以内。
2. 伽利略的自由落体实验
在16世纪末,人人都认为重量大的物体比重量小的物体下落的快,因为伟大的亚里士多德已经这么说了。伽利略,当时在比萨大学数学系任职,他大胆的向公众的观点挑战。著名的比萨斜塔实验已经成为科学中的一个故事:他从斜塔上同时扔下一轻一重的物体,让大家看到两个物体同时落地。伽利略挑战亚里士多德的代价也许是他失去工作,但他展示的是自然界的本质,而不是人类的权威,科学作出了最后的裁决。
3. 伽利略的加速实验
伽利略继续提炼他有关物体运动的观点。他做了一个6米多长、3米多宽的光滑直木槽。再把这个木板的斜槽固定住,让铜球从木槽顶端沿斜面滑下,并用水钟测量铜球每次下滑的时间,研究它们之间的关系。亚里士多德曾预言滚动球的速度是均匀不变的;铜球滚动两倍的时间就走出两倍的路程。伽利略却证明铜球滚动的路程和时间的平方成 正比:两倍的时间里,铜球滚动的4倍的距离,因为存在恒定的重力加速度。
4.牛顿的棱镜分解太阳光
埃萨克·牛顿出生那年,伽利略与世长辞。牛顿1665年毕业于剑桥大学的三一学院,后来因躲避鼠疫在家呆了两年,后来顺利地得到了工作。当时大家都认为白光是一种纯的没有其它颜色的光(亚里士多德就是这样认为的),而彩色光是一种不知何故发生变化的光。
为了验证这个假设,牛顿一面三棱镜放在阳光下,透过三棱镜,光在墙上分解为不同的颜色,后来我们称作为光谱。人们知道彩虹的五颜六色,但是他们认为那是因为不正常。牛顿的结论是:正是这些红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫基础色有不同的色谱才形成了表面上颜色单一的白色光,如果你深入地看看,会发现白光是非常美丽的。
5.卡文迪许扭称实验
牛顿的另一伟大贡献是他的万有引力定律,但是万有引力到底有多大?18世纪末,英国科学家亨利·卡文迪许决定要找出这个引力。他将两边系有小金属球的6英尺木棒用金属线悬吊起来,这个木棒就像哑铃一样。再将两个350磅重的铅球放在相当近的地方,以产生足够的引力让哑铃转动,并扭动金属线。然后用自制的仪器测量出微小的转动。
测量的结果惊人的准确,他测出了万有引力恒量的参数,在此基础上卡文迪许计算出地球的密度和质量。他的计算结果和当今世界公认的值很接近。
6. 托马斯·杨的光干涉实验
牛顿也不是永远都正确的。在多次争吵后,牛顿让科学界接受了这样的观点:光是有微粒组成的,而不是一种波。1830年,英国医生、物理学家托马斯·杨用实验来验证这点。 他在百叶窗上开了一个小洞,让光线通过,并用一面镜子反射透过的光线。然后他用一个厚约1/30英寸的纸片把这束光从中间分成两束。结果看到了相交的光线和阴影。这说明两束光线可以像波一样相互干涉。这个实验为一个世纪后量子学的创立起到了至关重要的作用。
7.米歇尔·傅科钟摆实验
去年,科学家们在南极安置一个摆钟,并观察它的摆动。他们是在重复1851年巴黎的一个著名实验。1851年法国科学家傅科在公众面前做了一个著名的实验,用一根长220英尺的钢丝将一个62磅重的头上带有铁笔的铁球悬挂在屋顶下,观测记录他前后摆动的轨迹。周围观众发现每次摆动都会稍稍偏离原来轨迹并发生旋转时,无不惊讶。实际上这是因为房屋在缓缓移动。
傅科的演示说明地球是在围绕地轴自转的。在巴黎的纬度上,钟摆的轨迹是顺时针方向,30小时一个周期。在南半球,钟摆应该逆时针转动,而赤道上将不会转动。在南极,转动周期是24小时。
8.罗伯特·密里根的油滴实验
很早以前,科学家就在研究电。人们知道这种无形的物质可以从天上的闪电中获得,也可以通过摩擦头发得到。1897年,英国物理学家J·J·托马斯已经确立电流是由带负电粒子即电子组成。1909年美国科学家罗伯特·密里根开始测量电流的电荷。密里根用一个香水瓶子的喷头向一个透明的小盒子里喷油滴。小盒子的顶部和底部分别接一个电池,让一边成为正电板,另一边成为负电板。当小油滴通过空气时,就会吸引一些静电,油滴下落的速度可以通过改变电板间的电压来控制。
密里根不断改变电压,仔细观察每一颗油滴的运动。经过反复的研究,密里根得出结论:电荷的值是某个固定的常量,最小的单位就是单个电子的带电量。
9.卢瑟福发现核子的实验
1911年卢瑟福还在曼彻斯特大学做放射能的实验时,原子在人们的印象中就好像是“葡萄干布丁”,大量正电荷聚集的糊状物质,中间包含着电子的微粒。但是他和他的助手发现向金箔发射带正电的阿尔法微粒时少量被弹回,这是他们非常吃惊。卢瑟福计算出原子不是一团糊状物质,大部分物质集中在一个中心小核上,现在叫做核子,电子在它周围环绕。
10.托马斯·杨的双缝演示应用于电子干涉的实验
牛顿和托马斯·杨对光的性质的研究得出的结论都不完全的正确。光既不是简单由粒子构成,也不是一种单纯的波。20世纪初,麦克斯·普朗克和阿尔伯特·爱因斯坦分别指出一种叫光子的东西发出光和吸收光。但是其他实验还证明光是一种波状物。经过几十年发展的量子学说最终总结了两个矛盾的真理:光子和亚原子微粒(如电子、光子等等)是同时具有两种性质的微粒,物理上称它们:波粒二象性。
将托马斯·杨的双缝演示改造一下可以很好的说明这一点。科学家们用电子流代替光束来解释这个试验。根据量子力学,电粒子流被分成两股,被分的更小的粒子流产生波效应,它们互相影响,以致产生象托马斯·杨的双缝实验中出现的加强光和阴影。这说明微粒也有波的效应。到1961年,某一位科学家才在真实的世界里做出了这一实验。
下面给你一些物理实验的方法
1、控制变量法
在实验中或实际问题中,常有多个因素在变化,造成规律不易表现出来,这时可以先控制一些物理量不变,依次研究某一个因素的影响和利用。
如气体的性质,压强、体积和温度通常是同时变化的,我们可以分别控制一个状态参量不变,寻找另外两个参量的关系,最后再进行统一。欧姆定律、牛顿第二定律等都是用这种方法研究的。
2、等效替代法
某些物理量不直观或不易测量,可以用较直观、较易测量而且又有等效效果的量代替,从而简化问题。
如在验证动量守恒实验中,发生碰撞的两个小球的速度不易直接测量,可用水平位移代替水平速度研究;在描绘电场中的等势线时,用电流场来模拟电场等都用了等效思想。
3、累积法
把某些难以用常规仪器直接准确测量的物理量用累积的方法,将小量变大量,不仅可以便于测量,而且还可以提高测量的准确程度,减小误差。
如测量均匀细金属丝直径时,可以采用密绕多匝的方法;测量单摆的周期时,可测30-50个全振动的时间;分析打点计时器打出的纸带时,可隔几个点找出计数点分析等。
4、留迹法
有些物理过程是瞬息即逝的,我们需要将其记录下来研究,如同摄像机一样拍摄下来分析。
如用沙摆描绘单摆的振动曲线;用打点计时器记录物体位置;用频闪照相机拍摄平抛的小球位置;用示波器观察交流信号的波形等。
5、外推法
有些物理量可以局部观察或测量,作为它的极端情况,不易直观观测,如果把这局部观察测量得到的规律外推到极端,可以达到目的。
例如在测电源电动势和内电阻的实验中,无法直接测量I=0(断路)时的路端电压(电动势)和短路(U=0)时的电流强度,通过一系列U、I对应值点画出直线并向两方延伸,交U轴点为电动势,交I轴点为短路电流。
6、近似法
在复杂的物理现象和物体运动中,影响物理量的因素较多,有时为了突出主要矛盾,可以有意识的设计实验条件、忽略次要因素的影响,用近似量当成真实量进行测量。
7、放大法
对于物理实验中微小量或小变化的观察,可采用放大的方法。例如游标卡尺、放大镜、显微镜等仪器都是按放大原理制成的。
⑤ 高中物理电学实验设计
将电流表1与定值电阻窜连当电压表,然后测未知电阻电压,用电流表2测电流,然后计算。注意滑动变阻器与电源并联,电流表2用内法。
⑥ 急需“高中趣味物理实验” 含步骤,方法
喷泉实验的基本原理是:气体在液体中溶解度很大,在短时间内产生足够的压强差(负压),则打开活塞后,大气压将烧杯内的液体压入烧瓶中,在尖嘴导管口形成喷泉。为了解决这个问题,我们想起影响气压的几个因素。根据克拉伯龙方程:PV=nRT,推出P=(nRT)/V (R为常数)。要使P变小,可改变n、T、V中的一个变量。所以减小气压的方法有三种:①减少气体的物质的量(n);②降低气体的温度(T);③增大气体的体积(V)。减少气体的物质的量有两种方法:物理方法与化学方法。物理方法可把气体抽走或物理溶解,化学方法可通过化学反应或化学溶解;降低气体的温度,我们可以采用冷水浇注或用湿毛巾放于瓶底,也可以把装置转移入较低温的环境;而增大气体的体积,可以采取,升高温度(如,用热水浇注或热毛巾放于瓶底)或改变容器的体积的方法。
对于用化学方法来减少气体的物质的量的方法又和气体的溶解度、吸收液的种类有关。①气体溶解性大小会对喷泉的形成产生影响。如,易溶于水的气体、在水中溶解度不大的气体、难溶于水的气体;由于它们在水中的溶解度不一样,从而就使得压强的减少不一样,是喷泉能否产生以及喷泉大小的关键。②吸收液的种类也会对喷泉的形成产生影响,不同的吸收液,与气体之间能否反应、气体在其中溶解度的大小,都决定了喷泉实验的成败。
通过分析喷泉实验的原理和条件,我们总结出了喷泉实验成功的关键是:①盛气体的烧瓶必须干燥,否则甁中有液体,会使瓶口留下空气,形成的喷泉压力不大(喷泉”无力”);②气体要充满烧瓶;③烧瓶不能漏气(实验前应先检查装置的气密性);④所用气体能大量溶于所用液体或气体与液体快速反应。
1.喷泉的计算
根据充入烧瓶中液体的体积可以计算烧瓶内所盛气体的纯度或平均式量。
2.喷泉的设计
关键是如何使烧瓶内的气体大量地减少。
制作方法:取一玻璃瓶,瓶口塞入一打孔胶塞。塞孔中插入一尖嘴玻璃管,外端套一胶管.
使用方法:用注射器从瓶内抽气若干次,然后用弹簧夹夹紧胶管。将玻璃瓶倒置于水槽中。去掉弹簧夹,则见有水经胶管从玻璃管尖嘴喷出,形成喷泉.
喷泉实验是一个富有探索意义的实验,在高中化学教学中具有重要的地位。实验的基本原理是使烧瓶内外在短时间内产生较大的压强差,利用大气压将烧瓶下面烧杯中的液体压入烧瓶内,在尖嘴导管口形成喷泉(如图1)。这类实验的要求是:①装置气密性良好;②所用气体能大量溶于所用液体或气体与液体快速反应。能进行喷泉实验的物质通常有以下几组:
气体(a)
液体(b)
液体(c)
3.形成喷泉的组合
(1)UTP(常温常压下),NH3、HCl、SO2、NO2 与水组合能形成喷泉。
(2)酸性气体与NaOH(aq)组合能形成喷泉,例如CO2与NaOH,SO2与NaOH等。
(3)有机气体与有机溶剂组合也能形成喷泉。
(4)O2、N2、H2 等不溶于水的气体,设计一定实验条件将其反应掉,也能形成喷泉。
1.NH3
水
水
NH3溶解度为1:700
2.HCl
水
水
HCl溶解度为1:500
3.NO2
水
水
3NO2+H2O=2HNO3+NO(不能充满)
4.SO2
水
水
SO2+H2O←=→H2SO3
5.CO2
NaOH溶液
NaOH溶液
2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O
6.SO2
NaOH溶液
NaOH溶液
2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O
7.Cl2
NaOH溶液
NaOH溶液
2NaOH+Cl2=NaClO+NaCl+H2O
注意:虽然NO2与SO2在水中溶解度较小,但只要滴管中的水加多即可,就是让相同体积的气体溶与更多水中,从而使烧瓶 内外形成气压差,从而形成喷泉。
⑦ 高中物理实验室应配备哪些器材请说的详细全面一些
高中物理实验室应配备的器材如下:
1、桥梁模型器材套件
包括梁式桥、拱形桥、斜拉桥、桁架桥、吊桥、悬索桥等。
2、光控开关实验器材套件
包括光敏电阻、74LS14、51kΩ可变电阻、发光二极管、330Ω电阻。
3、火灾报警器
4、电子闹钟套件
5、滚珠盒
6、演示实验器材
包括云母片、电解电容器、三极管、驻极体话筒、光声控延时开关100kΩ可变电阻、1kΩ电阻等。
7、学生实验纸材
包括打点纸带、墨粉纸、坐标纸、复印纸等。
8、温度报警实验器材套件
热敏电阻、74LS14、1kΩ可变电阻、蜂鸣器(YMD或HMB)。
9、电熨斗控温电路套件
10、防盗报警电路器材套件
包括小永磁体、干簧管、74LS14、2.2kΩ电阻、蜂鸣器(YMD或HMB)。
11、传感器器材
各种温度传感器(双金属片、热电偶、铂电阻、铜电阻、热敏电阻、半导体、感温铁氧体)、光敏电阻、硅光电池、光电二极管、湿敏电阻、干簧管、霍尔元件、气体压强传感器、酒精气体传感器等。
12、晶体和非晶体样品 套 石英晶体,食盐晶体,云母片,明矾晶体,硫酸铜晶体;玻璃,松香,蜂蜡,沥青,橡胶。
13、硫代硫酸钠(海波)。
(7)高中物理实验装置设计扩展阅读
物理实验室所做的实验是初高中阶段物理课程中包含的相关实验,包括电学实验、力学实验、热学实验、光学实验等等,常用于验证物理学科的定理定律。
实验室使用守则
1、为保护实验仪器和保持环境卫生,学生必须脱鞋进入实验室。
2、实验室是全校师生进行实验教学和科研活动的场所,学生进入实验室后要保持肃静,遵守纪律。
3、做实验前,认真听教师讲解实验目的、步骤、仪器的性能操作、方法和注意事项,认真检查所需仪器设备是否完好齐全,如有缺损要及时向教师报告。
4、实验时要遵守操作规程,按照实验步骤认真操作。
5、实验时要注意安全,防止意外发生。
6、爱护实验室仪器设备。
7、实验完毕要认真清理仪器设备,关闭水源电源。
物理实验仪器室主要放置物理实验仪器,分类管理。物理实验准备室设有实验台,台上配有各种实验仪器。学生分组实验室主要设有学生实验桌,并有电源、水源和气源。室内要求光线充足,防尘,有通风设备,并有充分的活动余地。
⑧ 高中物理演示实验有哪些
第一册:绪言:P1瓦碎蛋全声音将酒杯震碎带电鸟笼里的鸟安然无恙P4超导磁悬浮第一章力P5用悬挂法求薄板的重心P6显示微小形变的装置P12共点力的合成P17习题(7)两人共提一筒水第二章直线运动P20模拟打点计时器P36牛顿管(毛钱管)实验P38测定反应时间第三章牛顿运动定律P46伽利略理想实验P50-51加速度和力加速度和质量的关系实验P55牛顿第三定律P62观察失重现象第四章物体的平衡P71三个互成角度的共点力的平衡第五章曲线运动P82曲线运动的方向P83运动的合成和分解P86平抛物体的运动P89用尺测量玩具手枪子弹射出时的速度P93向心力演示器P95感受向心力P99离心运动的应用和防止第六章万有引力定律P106卡文迪许扭秤第七章机械能P123动能动能定理P129小球在摆动中机械能守恒第二册第八章动量P5鸡蛋会不会破P7缓冲装置的模拟P8动量守恒P13反冲运动第九章机械振动P21弹簧振子的振动P30单摆的振动图象P31单摆的周期跟哪些因素有关P37受迫振动P38共振P38声音的共鸣第十章机械波P47波的形成P54波的衍射P55波的叠加P56波的干涉P62多普勒效应第十一章分子热运动能量守恒P72扩散现象P73布朗运动P76图11-8做一做P78压缩气体做功,气体内能增加P78气体对外做功,内能减少P110气体压强的微观意义P112气体的压强、体积、温度间的关系第十三章电场P117静电感应P118库仑定律P120库仑扭秤P124电场线P126静电屏蔽P133尖端放电与避雷针P135电容器的电容P136常用电容器P137电容式传感器P141静电除尘原理第十四章恒定电流P153电阻定律P160路端电压随电流而改变第十五章磁场P169电流和磁极电流和电流间的相互作用P172验证环形电流的磁场方向P174安培力P177电流表的工作原理P177电子束在磁场中的偏转P179带电粒子在匀强磁场中做圆周运动P181质谱仪P183回旋加速器
⑨ 总结一下高中物理的实验都有那些呢
高考要求的学生实验(19个)按广东高考考点编制
113长度的测量
会使用游标卡尺和螺旋测微器,掌握它测量长度的原理和方法.
114. 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(每隔5个间隔点)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:
⑴求任一计数点对应的即时速度v:如
(其中T=5×0.02s=0.1s)
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。
注意事项 1、每隔5个时间间隔取一个计数点,是为求加速度时便于计算。
2、所取的计数点要能保证至少有两位有效数字
115.探究弹力和弹簧伸长的关系(胡克定律)探究性实验
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。对探索性实验,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。)
116.验证力的平行四边形定则
目的:实验研究合力与分力之间的关系,从而验证力的平行四边形定则。
器材:方木板、白纸、图钉、橡皮条、弹簧秤(2个)、直尺和三角板、细线
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。
注意事项:
1、使用的弹簧秤是否良好(是否在零刻度),拉动时尽可能不与其它部分接触产生摩擦,拉力方向应与轴线方向相同。
2、实验时应该保证在同一水平面内
3、结点的位置和线方向要准确
117.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:m1OP=m1OM+m2(O /N-2r)即可。
注意事项:
⑴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)。要知道为什么?
⑵入射小球每次应从斜槽上的同一位置由静止开始下滑
(3)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。
(4)所用的仪器有:天平、刻度尺、游标卡尺(测小球直径)、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。
(5)若被碰小球放在斜槽末端,而不用支柱,那么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:m1OP=m1OM+m2ON,两个小球的直径也不需测量了。
讨论此实验的改进方法:
118.研究平抛物体的运动(用描迹法)
目的:进上步明确,平抛是水平方向和竖直两个方向运动的合成运动,会用轨迹计算物体的初速度
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。
此实验关健:如何得到物体的轨迹(讨论)
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以斜槽末端所在的点为坐标原点。(4)每次小球应从斜槽上的同一位置由静止开始下滑
(5)如果是用白纸,则应以斜槽末端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。
119.验证机械能守恒定律
验证自由下落过程中机械能守恒,图示纸带的左端是用夹子夹重物的一端。
⑴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。
⑵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。
⑶由于摩擦和空气阻力的影响,本实验的系统误差总是使
⑷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。
注意事项:
1、先通电源,侍打点计时器正掌工作后才放纸带 2、保证打出的第一个占是清晰的点
3、测量下落高度必须从起点开始算 4、由于有阻力,所以 稍小于
5、此实验不用测物体的质量(无须天平)
120.用单摆测定重力加速度 由于g;可以与各种运动相结合考查
本实验用到刻度尺、卡尺、秒表的读数(生物表脉膊),1米长的单摆称秒摆,周期为2秒
摆长的测量:让单摆自由下垂,用米尺量出摆线长L/(读到0.1mm),用游标卡尺量出摆球直径(读到0. 1mm)算出半径r,则摆长L=L/+r
开始摆动时需注意:摆角要小于5°(保证做简谐运动);
摆动时悬点要固定,不要使摆动成为圆锥摆。
必须从摆球通过最低点(平衡位置)时开始计时(倒数法),
测出单摆做30至50次全振动所用的时间,算出周期的平均值T。
改变摆长重做几次实验,
计算每次实验得到的重力加速度,再求这些重力加速度的平均值。
若没有足够长的刻度尺测摆长,可否靠改变摆长的方法求得加速度
121.用油膜法估测分子的大小
①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。
②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
122用描迹法画出电场中平面上等势线
目的:用恒定电流场(直流电源接在圆柱形电极板上)模拟静电场(等量异种电荷)描绘等势线方法
实验所用的电流表是零刻度在中央的电流表,在实验前应先测定电流方向与指针偏转方向的关系:
将电流表、电池、电阻、导线按图1或图2 连接,其中R是阻值大的电阻,r是阻值小的电阻,用导线的a端试触电流表另一端,就可判定电流方向和指针偏转方向的关系。
该实验是用恒定电流的电流场模拟静电场。与电池正极相连的A电极相当于正点电荷,与电池负极相连的B相当于负点电荷。白纸应放在最下面,导电纸应放在最上面(涂有导电物质的一面必须向上),复写纸则放在中间。
电源6v:两极相距10cm并分为6等分,选好基准点,并找出与基准点电势相等的点。(电流表不偏转时这两点的电势相等)
注意事项:
1、电极与导电纸接触应良好,实验过程中电极位置不能变运动。
2、导电纸中的导电物质应均匀,不能折叠。
3、若用电压表来确定电势的基准点时,要选高内阻电压表
123.测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)
被测电阻丝的电阻(一般为几欧)较小,所以选用电流表
外接法;可确定电源电压、电流表、电压表量程均不宜太大。
本实验不要求电压调节范围,可选用限流电路。
因此选用下面左图的电路。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。
实验步骤:
1、用刻度尺测出金属丝长度
2、螺旋测微器测出直径(也可用积累法测),并算出横截面积。
3、用外接、限流测出金属丝电阻
4、设计实验表格计录数据(难点)注意多次测量求平均值的方法
原理:
124.描绘小电珠的伏安特性曲线
器材:电源(4-6v)、直流电压表、直流电流表、滑动变阻器、小灯泡(4v,0.6A 3.8V,0.3A)灯座、单刀开关,导线若干
注意事项:
①因为小电珠(即小灯泡)的电阻较小(10Ω左右)所以应该选用安培表外接法。
②小灯泡的电阻会随着电压的升高,灯丝温度的升高而增大,且在低电压时温度随电压变化比较明显,因此在低电压区域内,电压电流应多取几组,所以得出的U-I曲线不是直线。
为了反映这一变化过程,
③灯泡两端的电压应该由零逐渐增大到额定电压(电压变化范围大)。所以滑动变阻器必须选用调压接法。
在上面实物图中应该选用上面右面的那个图,
④开始时滑动触头应该位于最小分压端(使小灯泡两端的电压为零)。
由实验数据作出的I-U曲线如图,
⑤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。)
⑥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。
125.把电流表改装为电压表
微安表改装成各种表:关健在于原理
首先要知:微安表的内阻Rg、满偏电流Ig、满偏电压Ug。
步骤:
(1)半偏法先测出表的内阻Rg;最后要对改装表进行较对。
(2) 电流表改装为电压表:串联电阻分压原理
(n为量程的扩大倍数)
(3)弄清改装后表盘的读数
(Ig为满偏电流,I为表盘电流的刻度值,U为改装表的最大量程, 为改装表对应的刻度)
(4)改装电压表的较准(电路图?)
(2)改为A表:串联电阻分流原理
(n为量程的扩大倍数)
(3)改为欧姆表的原理
两表笔短接后,调节Ro使电表指针满偏,得 Ig=E/(r+Rg+Ro)
接入被测电阻Rx后通过电表的电流为 Ix=E/(r+Rg+Ro+Rx)=E/(R中+Rx)
由于Ix与Rx对应,因此可指示被测电阻大小
126测定电源的电动势和内电阻
外电路断开时,用电压表测得的电压U为电动势E U=E
原理:根据闭合电路欧姆定律:E=U+Ir,
(一个电流表及一个电压表和一个滑动变阻器)
①单一组数据计算,误差较大
②应该测出多组(u,I)值,最后算出平均值
③作图法处理数据,(u,I)值列表,在u--I图中描点,最后由u--I图线求出较精确的E和r。
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 。
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)
127.用多用电探索黑箱内的电学元件
熟悉表盘和旋钮
理解电压表、电流表、欧姆表的结构原理
电路中电流的流向和大小与指针的偏转关系
红笔插“+”; 黑笔插“一”且接内部电源的正极
理解: 半导体元件二极管具有单向导电性,正向电阻很小,反向电阻无穷大
步骤:
①、用直流电压档(并选适当量程)将两笔分别与A、B、C三点中的两点接触,从表盘上第二条刻度线读取测量结果,测量每两点间的电压,并设计出表格记录。
②、用欧姆档(并选适当量程)将红、黑表笔分别与A、B、C三点中的两点接触,从表盘的欧姆标尺的刻度线读取测量结果,任两点间的正反电阻都要测量,并设计出表格记录。
128.练习使用示波器 (多看课本)
129.传感器的简单应用
传感器担负采集信息的任务,在自动控制、信息处理技术都有很重要的应用。
如:自动报警器、电视摇控接收器、红外探测仪等都离不开传感器
传感器是将所感受到的物理量(力热声光)转换成便于测量的量(一般是电学量)的一类元件。
工作过程:通过对某一物理量敏感的元件,将感受到的物理量按一定规律转换成便于利用的信号,转换后的信号经过相应的仪器进行处理,就可以达到自动控制等各种目的。
热敏电阻,升温时阻值迅速减小
光敏电阻,光照时阻值减小, 导致电路中的电流、电压等变化来达到自动控制
光电计数器
集成电路 将晶体管,电阻,电容器等电子元件及相应的元件制作在一块面积很小的半导体晶片上,使之成为具有一定功能的电路,这就是集成电路。
130.测定玻璃折射率
实验原理:如图所示,入射光线AO由空气射入玻璃砖,经OO1后由O1B方向射出。作出法线NN1,
则由折射定律
对实验结果影响最大的是光在波璃中的折射角 的大小
应该采取以下措施减小误差:
1、采用宽度适当大些的玻璃砖,以上。
2、入射角在15至75范围内取值。
3、在纸上画的两直线尽量准确,与两平行折射面重合,为了更好地定出入、出射点的位置。
4、在实验过程中不能移动玻璃砖。
注意事项:
手拿玻璃砖时,不准触摸光洁的光学面,只能接触毛面或棱,
严禁把玻璃砖当尺画玻璃砖的界面; 实验过程中,玻璃砖与白纸的相对位置不能改变;
大头针应垂直地插在白纸上,且玻璃砖每一侧的两个大头针距离应大一些,以减小确定光路方向造成的误差;
入射角应适当大一些,以减少测量角度的误差。
131.用双缝干涉测光的波长
器材:光具座、光源、学生电源、导线、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、
测量头、刻度尺、
相邻两条亮(暗)条纹之间的距离 ;用测量头测出a1、a2(用积累法)
测出n条亮(暗)条纹之间的距离a, 求出
双缝干涉: 条件f相同,相位差恒定(即是两光的振动步调完全一致) 当其反相时又如何?
亮条纹位置: ΔS=nλ;
暗条纹位置: (n=0,1,2,3,、、、);
条纹间距 :
(ΔS :路程差(光程差);d两条狭缝间的距离;L:挡板与屏间的距离) 测出n条亮条纹间的距离a
补充实验:
1.伏安法测电阻
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。
①估计被测电阻的阻值大小来判断内外接法:
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。
②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U/U)。 (1)滑动变阻器的连接
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;“以小控大”
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
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。
12.伦琴射线管
电子被高压加速后高速射向对阴极,从对阴极上激发出X射线。在K、A间是阴极射线即高速电子流,从A射出的是频率极高的电磁波,即X射线。X射线粒子的最高可能的频率可由Ue=hν计算。
13.α粒子散射实验(第二册257页)
全部装置放在真空中。荧光屏可以沿着图中虚线转动,用来统计向不同方向散射的粒子的数目。观察结果是,绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进,但是有少数α粒子发生了较大的偏转。
14.光电效应实验(第二册244页)
把一块擦得很亮的锌板连接在灵每验电器上,用弧光灯照锌板,验电器的指针就张开一个角度,表明锌板带了电.进一步检查知道锌板带( )电.这表明在弧光灯的照射下,锌板中有一部分( )从表面飞了出去锌板中少了( ),于是带( )电.