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验证性实验

一、验证力的平等四边形定则

1.目的：验证平行四边形法则。

2.器材：方木板一个、白纸一张、弹簧秤两个、橡皮条一根、细绳套两个、三角板、刻度尺,图钉几个。

3.主要测量：

a.用两个测力计拉细绳套使橡皮条伸长，绳的结点到达某点O。

结点O的位置。

记录两测力计的示数F1、F2。

两测力计所示拉力的方向。

b．用一个测力计重新将结点拉到O点。

记录弹簧秤的拉力大小F及方向。

4．作图：刻度尺、三角板

5．减小误差的方法：

a．测力计使用前要校准零点。

b．方木板应水平放置。

c．弹簧伸长方向和所测拉力方向应一致,并与木板平行.

d．两个分力和合力都应尽可能大些.

e．拉橡皮条的细线要长些,标记两条细线方向的两点要尽可能远些.

f．两个分力间的夹角不宜过大或过小,一般取600---1200为宜

二、验证动量守恒定律

原理：两小球在水平方向发生正碰,水平方向合外力为零,动量守恒。

m1v1=m1v1/+m2v2/本实验在误差允许的范围内验证上式成立。两小球碰撞后均作平抛运动，用水平射程间接表示小球平抛的初速度：

OP-----m1以v1平抛时的水平射程

OM----m1以v1’平抛时的水平射程

O‘N-----m2以V2’ 平抛时的水平射程

验证的表达式：m1OP=m1OM+m2O/N

1．实验仪器：

斜槽、重锤、白纸、复写纸、米尺、入射小球、被碰小球、游标卡尺、刻度尺、圆规、天平。

2．实验条件：

a．入射小球的质量m1大于被碰小球的质量m2(m1 >m2)

b．入射球半径等于被碰球半径

c．入射小球每次必须从斜槽上同一高度处由静止滑下。

d．斜槽未端的切线方向水平

e．两球碰撞时，球心等高或在同一水平线上

3．主要测量量：

a．用天平测两球质量m1、m2

b．用游标卡尺测两球的直径，并计算半径。

C．确定小球的落点位置时，应以每次实验的落点为参考，作一尽可能小的圆，将各次落点位置圈在里面，就把此圆的圆心定为实验测量数据时所对应的小球落点位置。

三、验证机械能守恒

1．原理：物体做自由落体运动，根据机械能守恒定律有：mgh=

在实验误差范围内验证上式成立。

2．实验器材：打点计时器，纸带，重锤，米尺，铁架台，烧瓶夹、低压交流电源、导线。

3．实验条件：

a．打点计时器应该竖直固定在铁架台

b．在手释放纸带的瞬间，打点计时器刚好打下一个点子，纸带上最初两点间的距离约为2毫米。

4.测量的量：

a．从起始点到某一研究点之间的距离，就是重锤下落的高度h，则重力势能的减少量为mgh1；测多个点到起始点的高h1、h2、h3、h4（各点到起始点的距离要远一些好）

b．不必测重锤的质量

5．误差分析：

由于重锤克服阻力作切，所以动能增加量略小于重力势能减少量

6．易错点

a．选择纸带的条件：打点清淅；第1、2两点距离约为2毫米。

b.打点计时器应竖直固定，纸带应竖直。

测量性实验

一、长度的测量

1.测量原则：

（1）为避免读数出错，三种测量器具（包括毫米刻度尺）均应以mm为单位读数！

（2）用游标尺或螺旋测微器测长度时，均应注意从不同方位多测量几次，读平均值。

（3）尺应紧贴测量物，使刻度线与测量面间无缝隙。

2.实验原理：

游标卡尺----(1)每等份为0.9mm，每格与主尺最小分度差0.1mm；20分度的卡尺，游标总长度为19mm，分成20等份，每等份为19/20 mm，每格与主尺最小分度差0.05(即二十分子一)mm；50分度的卡尺，游标总长度为49mm，分成50等份，每等份为49/50mm，每格与主尺最小分度差0.02(即1/50)mm。

二、读数方法：

以洲标尺的零刻线对就位置读出主尺上的整毫米数，再读出洲标尺上的第几条线一心尽的某条线重合，将对齐的洲标尺刻度线数乘以该卡尺的精确度（即总格的倒数），将主尺读数与游标读数相加即得测量值。

l 螺旋测微器

（1）工作原理：

每转一周，螺杆运动一个螺距0.5mm，将它等分为50等份，则每转一份即表示0.01mm，故它精确到0.01mm即千分之一厘米，故又叫千分尺。

（2）读数方法：

先从主尺上读出露出的刻度值，注意主尺上有整毫米和半毫米两行刻线，不要漏读半毫米值。再读可动刻度部分的读数，看第几条刻度线与主尺线重合（注意估读），乘以0.01mm即为可动读数，再将固定与可动读数相加即为测量值。注意：螺旋测微器读数如以mm为单位，小数点后一定要读够三位数字，如读不够，应以零来补齐。

三、注意事项：

（1）游标卡尺读数时，主尺的读数应从游标的零刻度处读，而不能从游标的机械末端读。

（2）游标尺使用时，不论多少分度都不用估读20分度的读数，末位数一定是0或5；50分度的卡尺，末位数字一定是偶数。

（3）若游标尺上任何一格均与主尺线对齐，选择较近的一条线读数。

（4）螺旋测微器的主尺读数应注意半毫米线是否露出。

（5）螺旋测微器的可动部分读数时，即使某一线完全对齐，也应估读零。

四、 用单摆测重力加速度

1．实验目的：用单摆测定当地的重力加速度。

2．实验原理：g=

3．实验器材：长约1m的细线、小铁球、铁架台、米尺、游标卡尺、秒表。

4．易错点：

a．小球摆动时，最大偏角应小于50。到10度。

b．小球应在竖直面内振动。

c．计算单摆振动次数时，应从摆球通过平衡位置时开始计时。

d．摆长应为悬点到球心的距离。即：L=摆线长+摆球的半径。

五、用油膜法估测分子直径

1.实验原理：油酸滴在水面上，可认为在水面上形成了单分子油膜，，如把分子认为是球状，，测出其厚度即为直径。

2.实验器材：盛水方盘、注射器（或胶头滴管）、试剂瓶、坐标纸、玻璃、痱子粉（或石膏粉）、酒精油酸溶液、量筒。

3.步骤：盘中倒水侍其静，胶头滴管吸液油，逐滴滴入量筒中，一滴体积应记清，痱粉均撒水面上，靠近水面一滴成，油膜面积稳定后，方盘上放玻璃稳，描出轮廓印（坐标）纸上，再把格数来数清，多于半格算一格，少于半格舍去无，数出方格求面积，体积应从浓度求。

4．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。

（5）计算分子直径时，注意滴加的不是纯油酸，而是酒精油酸溶液，应用一滴溶液的体积乘以溶液的体积百分比浓度

六、测定金属的电阻率

1．电路连接方式是安培表外接法，而不是内接法。

2．测L时应测接入电路的电阻丝的有效长度。

3．闭合开关前，应把滑动变阻器的滑动触头置于正确位置。

4．多次测量U、I，先计算R，再求R平均值。

5．电流不宜过大，否则电阻率要变化，安培表一般选0­—0.6安挡。

七、 测定电源的电动势和内电阻

1．实验电路图：安培表和滑动变阻器串联后与伏特表并联。

2．测量误差：e、r测量值均小于真实值。

3．安培表一般选0－0.6A档，伏特表一般选0－3伏档。

4．电流不能过大，一般小于0.5A。

误差：电动势的测量值e测和内电阻的测量值r测均小于真实值

八、电表改装（测内阻）

实验注意：

（1）半偏法测电流表内阻时，应满足电位器阻值远远大于待测表内阻（倍左右）的条件。

（2）选用电动势高的电源有助于减少误差

（3）半偏法测得的内阻值偏小（读数时干路电流大于满度电流，通过电阻箱的电流大于半偏电流，由分流规律可得）

（4）改装后电表的偏转仍与总电流或总电压成正比，刻度或读数可由此来定且刻度线应均匀。

（5）校准电路一般采用分压器接法

（6）绝对误差与相对（百分）误差相比，后者更能反应实验精确程度。

研究性实验

一、研究匀变速运动

(一）练习使用打点计时器：

1．构造：见教材。

2．操作要点：接50HZ，4---6伏的交流电

正确标取记：在纸带中间部分选5个点

3．重点：纸带的分析

a．判断物体运动情况：

在误差范围内：如果S1=S2=S3=……，则物体作匀速直线运动。

如果DS1=DS2=DS3=…….=常数, 则物体作匀变速直线运动。

b．测定加速度：

公式法： 先求DS，再由DS= aT2求加速度。

图象法：作v—t图,求a=直线的斜率

c．测定即时速度：   V1=（S1+S2）/2T       V2=（S2+S3）/2T

（二）测定匀变速直线运动的加速度：

1．原理:：DS=aT2

2．实验条件：

a．合力恒定，细线与木板是平行的。

b．接50HZ，4—6伏交流电。

3．实验器材：电磁打点计时器、纸带、复写纸片、低压交流电源、小车、细绳、一端附有滑轮的长木板、刻度尺、钩码、导线、两根导线。

4．主要测量：

选择纸带，标出记数点，测出每个时间间隔内的位移S1、S2、S3 。。。。图中O是任一点。

5． 数据处理：

根据测出的用逐差法处理数据求出加速度：

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

（三）测匀变速运动的即时速度：（同上）

二、研究平抛运动

1．实验原理：

用一定的方法描出平抛小球在空中的轨迹曲线，再根据轨迹上某些点的位置坐标，由h=求出t，再由x=v0t求v0，并求v0的平均值。

2．实验器材：

木板，白纸，图钉，未端水平的斜槽，小球，刻度尺，附有小孔的卡片，重锤线。

3．实验条件：

a． 固定白纸的木板要竖直。

b． 斜槽未端的切线水平，在白纸上准确记下槽口位置。

c．小球每次从槽上同一位置由静止滑下。

三、研究弹力与形变关系

1．  方法归纳：

（1）用悬挂砝码的方法给弹簧施加压力

（2）用列表法来记录和分析数据（如何设计实验记录表格）

（3）用图象法来分析实验数据关系步骤：

①以力为纵坐标、弹簧伸长为横坐标建立坐标系

②根据所测数据在坐标纸上描点

③按照图中各点的分布和走向，尝试作出一条平滑的曲线（包括直线）

④以弹簧的伸重工业自变量，写出曲线所代表的函数，首先尝试一次函数，如不行则考虑二次函数，如看似象反比例函数，则变相关的量为倒数再研究一下是否为正比关系（图象是否可变为直线）----化曲为直的方法等。

⑤解释函数表达式中常数的意义。

2．  注意事项：所加砝码不要过多（大）以免弹簧超出其弹性限度

观察描绘实验

一、描绘伏安特性曲线

1．  实验原理：在小灯泡由暗变亮的过程中，温度发生了很大的变化，而导体的电阻会随温度的变化而增大，故在两端电压由小变大的过程中，描绘出的伏安特性曲线就不是一条直线，而是一条各点斜率逐渐增大的曲线。

2．  实验步骤：

（1）开关断开的状态下连好电路（分压器接法、安培表外接）后再把滑动变阻器的滑动头调到使负载所加电压最小的位置

（2）调节滑变，读数记录约12组值（不要断开电键进行间断测量）

（3）断电，折线路

（4）建立坐标，选取适当标度，描点，连线（平滑）。

3．  注意事项：

（1）为使实验准确，应尽量多测几组数据（12给左右），且滑动变阻器应接成分压器接法

（2）安培表内外接法应视灯泡的电阻大小确定，一般是外接法。

（3）为了减少误差，在作图时，所选取分度比例要恰当，应使12个点在坐标平面内分布在一个尽量大的范围内，且疏密程度尽量均匀些。

（4）用多用电表所测得的电阻值较在电路中所测得的值一般要大很多（冷态电阻要小）

二、描绘等势线

1．实验原理：本实验是利用导电纸上形成的稳恒电流场模拟静电场来做实验的。因此实验中与6V直流电源正极相连接的电极相当于正电荷；与6V直流电源负极相连接的电极相当于负电荷。

2．实验器材：木板、白纸、复写纸、导电纸、图订、圆柱形电极两个、探针两个、灵敏电流表、电池、电键、导线。

3．易错点：

（1）从下到上依次铺放白纸、复写纸、导电纸。

（2）只能用灵敏电流计，不能用安培表。

仪器的使用类实验

长度的测量（刻度尺、螺旋测微器、游标卡尺），见前面内容

示波器的使用

1．原理：

（1）示波管是其核心部件，还有相应的电子线路。

（2）示波管的原理：用在xx’方向所加的锯齿波电压来使打在荧光屏上的电子位置距中心之距与时间成正比（好象一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）；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），则就可在屏上显示出外加电压的波形了。

2．  使用的一般步骤：

（1）先预调：反时针旋转辉度旋钮到底，竖直和水平位移转到中间，衰减置于最高档，扫描置于“外X档”

（2）再开电源，指示灯亮后等待一两分钟进行预热后再进行相关的操作

（3）先调辉度，再调聚焦，进而调水平和竖直位移使亮点在中心合适区域

（4）调扫描、扫描微调和X增益，观察扫描

（5）把外X档拔开到扫描范围档合适处，观察机内提供的竖直方向按正余弦规律变化的电压波形

（6）把待研究的外加电压由Y输入和地间接入示波器，调节各档到合适位置，可观察到此电压的波形（与时间变化的图象）（调同步极性开关可使图象的起点从正半周或负半周开始

（7）如欲观察亮斑（如外加一直流电压时）的竖直偏移，可把扫描调节到“外X”档。

3．  注意事项：

（1）注意使用步骤，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。

（3）练习使用多用电表

①选择合适的倍率档后，先电阻调零，再红、黑表笔并接在待测电阻两端，进行测量每次换档必须重新电阻调零。

②选择合适的倍率档，使指针在中值电阻附近时误差较小。

③测电阻时要把选择开关置于“W”档。

④不能用两手同时握住两表笔金属部分测电阻。

⑤测电阻前，必须把待测电阻同其它电路断开。

⑥测完电阻，要拔出表笔，并把选择开关置于“OFF”档或交流电压最高档。

⑦测量电阻时，若指针偏角过小，应换倍率较大的档进行测量；若指针偏角过大，应换倍率较小的档进行测量。

⑧欧姆表内的电池用旧了，用此欧姆表测得的电阻值比真实值偏大。

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