专题4：高中物理实验专题
一、 高中物理重要仪器的使用：
基本物理量
测量仪器 力学 长度
刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器 时间
秒表（停表）、打点计时器 质量
天平 电学 电阻（粗测）
欧姆表、电阻箱 电流
电流表 电压 电压表
①刻度尺、秒表、弹簧秤、温度表、电流表、电压表使用以上仪器时，凡是最小刻度是10分度的，要求读到最小刻度后再往下估读一位（估读的这位是不可靠数字，但是是有效数字的不可缺少的组成部分）。凡是最小刻度不是10分度的，只要求读到最小刻度所在的这一位，不再往下估读。 例如
⑴读出上左图中被测物体的长度。
⑵上右图用3V 量程时电压表读数为多少？用15V 量程时电压表度数又为多少？ ⑶右图中秒表的示数是多少分多少秒？ 凡仪器的最小刻度是10分度的，在读到最小刻度后还要再往下估读一位。⑴6.50cm 。⑵1.14V 。15V 量程时最小刻度为0.5V ，只读到0.1V 这一位，应为5.7V 。⑶秒表的读数分两部分：小圈内表示分，每小格表示
0.5分钟；大圈内表示秒，最小刻度为0.1秒。当分针在前0.5分内时，秒针在0~30秒内读数；当分针在后0.5分内时，秒针在30~60秒内读数。因此图中秒表读
数应为3分48.75秒（这个5是估读出来的）。
②游标卡尺
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，0.1毫米
1 0
2
3 0 5 10 15 0 1 2 3
4
5
6
7
8
9 10 31 2 33 4 35 6 37 8
39 41 10 43 12 14 45 16 47 18 49 20 51 22 53
24 26 55 57 28 59 0 1 2 6 7 8 9 10 11 3 4 5 12 13 14 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1
5 0 20 25 15
位就读几（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 。
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 。这种卡尺的刻度是特殊的，游标上的刻度值，就是毫米以下的读数。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， 所以都不再往下一位估读。
③螺旋测微器
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 。
④天平
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
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：⑴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。⑵调
零。⑶将红黑表笔接被测电阻两端进行测量。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。用欧姆挡测电阻，如果指针偏转
角度太小，应增大倍率；如果指针偏转角度太大，应
线圈 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
mg
减小倍率。
⑥电阻箱
右图中的电阻箱有6个旋钮，每个旋钮上方都标有倍率，将每个旋钮上指针所指的数值（都为整数）乘以各自的倍率，从最高位依次往下读，即可得到这时电阻箱的实际阻值。图中最左边的两个黑点是接线柱。若指针所示如图，则阻值为84580.2Ω。
【特别提示】 一般来说，除游标卡尺、电阻箱外，其他测量仪器的读数都需要估读，即读到精度的下一位． 二、 实验的的方法和数据的处理方法：
1、 常用的实验方法：
（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 ×0.1 ×10 ×1 ×1K ×10K
×100 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
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。
2、高中物理常用的物理数据分析：
（1）．常见间接测量的物理量及其测量方法
有些物理量不能由测量仪器直接测量，这时，可利用待测量和可直接测量的基本物理量之间的关系，将待测物理量的测量转化为基本物理量的测量．
待测物理量基本测量方法
力学
速度①利用纸带，1
2
n n
m
S S
v
T
+
+
=；②利用平抛，
2
g
v x
y
=
加速度①利用纸带，逐差法
2
S
a
T
?
=；②利用单摆
2
2
4L
g
T
π
=力根据F=ma转化为测量m、a
功根据k
W E
=?转化为测量m、S、v
电学
电阻（精确测
量）
①根据
U
R
I
=转化为测量U、I（伏安法）；②电阻箱（半偏、
替代）
电功率根据P=IU转化为测量U、I
电源电动势根据E＝U＋Ir转化为测量U、I
（2）．处理实验数据的常用方法
为了减小由于实验数据而引起的偶然误差，常需要采用以下方法进行处理．
（1）多次测量求平均值；（2）图象法
（3）．实验误差的分析
中学物理中只要求初步了解系统误差和偶然误差、绝对误差和相对误差的概念；能定性
分析某些实验中产生误差的主要原因；知道用平均值法、图象法减小偶然误差；但不要求计算误差．
（a）系统误差和偶然误差：测量值总是有规律的朝着某一方向偏离真值（总是偏大或总是偏小）的误差，称为系统误差．系统误差的主要来源是仪器本身不够精确，或实验原理、方法不够完善．由于偶然因素的影响，造成测量值的无规则起伏称为偶然误差．偶然误差是由于各种偶然因素对实验者、测量仪器，被测物理量的影响而产生的，多次测量偏大和偏小的机会相同，因此，多次测量求平均值可减小偶然误差．
（b）绝对误差和相对误差：设某物理量的真值为A0，测量值为A，则绝对误差
0||A A ?=-，相对误差为000
||A A A A -?=．真值A 0常以公认值、理论值或多次测量的平均值代替．
（c ）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。
三、 重点实验：
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s 1、s 2、s 3 … 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
T
s s v c 232+=(其中T =5×0.02s=0.1s ） ⑵利用“逐差法”求a ：()()23216549T
s s s s s s a ++-
++= ⑶利用上图中任意相邻的两段位移求a ：如223T s s a -= 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。）
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 t/
0 T 2T 3T 4T 5T 6T v/(ms -1)
0 1 2 3 4
vt x =、22
1gt y =就可求出小球的水平分速度，即平抛物体的初速度。 注意事项： 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。
⑷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。
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v 1、v 1/、v 2/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：m 1?OP =m 1?OM +m 2?(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）。
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、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。
⑷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：m 1?OP =m 1?OM +m 2?ON ，两个小球的直径也不需测量了。
6.验证机械能守恒定律
验证自由下落过程中机械能守恒，图示纸带的左端是用夹子夹重物的一端。
注意事项：
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h 1、h 2、h 3、h 4、h 5，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v 2、v 3、v 4，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22
1mv 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22
1mv mgh > 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。
7.用单摆测定重力加速度
G
G R r
a a 图1 图2 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
注意事项：
开始摆动时需注意：摆角要小于5°（保证做简谐运动）；不要使摆动成为圆锥摆。 必须从摆球通过最低点时开始计时，测出单摆做50次全振动所用时间，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。
8用描迹法画出电场中平面上等势线
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。
9.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OO 1后由O 1B 方向射出。作出法线NN 1，则折射率
n=Sin α/Sin γ
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。
10．伏安法测电阻
1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V A V
A
a b
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
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
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。
V
A
V
A
a b
R
(b ) （a ）
（3）描绘小电珠的伏安特性曲线
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。
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r g ，方法是：先断开S 2，闭合S 1，调节R ，使电流表满偏；然后闭合S 2，调节R /，使电流表达到半满偏。当R 比R /大很多时，可以认为r g =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，S 2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r g 稍小，因此此步测量的系统误差，总是使r g 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r g 、I g 和扩大后的量程，计算出需要给电流表串联的电阻R 1的值。
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 /。
如果校对时发现改装电压表的示数总是偏大，则应该适当增大R 1的阻值(使表头的分压减小一些)，然后再次重新进行校对。
12.测定金属的电阻率
U/V I/A
O
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
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.用多用电表探索黑箱内的电学元件
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。
四、 实验设计
实验设计应把重点放在力学和电学实验上，力学以打点计时器为中心展开，电学以电阻测量为中心展开．
1．进行实验设计的总体原则
（1）精确性：在实验误差允许的范围内，应尽可能选择误差较小的方案．
V
A
R U /V
I /A o 0.2 0.4 0.6 3.0
2.0 1.0
（2）安全性：实验方案的实施要安全可靠，不会对器材造成损害，且成功率高． （3）可操作性：实验应便于操作和读数，便于进行数据处理．
2．实验设计的基本思路
→→→→?????
实验器材明确目的确定原理待测物理量数据处理误差分析实验步骤． 实验设计的关键在于实验原理的设计，它是进行实验的依据和起点，它决定了应选用（或还需）哪些实验器材，应测量哪些物理量，如何编排实验步骤．而实验原理的设计又往往依赖于所提供的实验器材（条件）和实验要求，它们相辅相成，互为条件．
以测量电表的内阻为例：
纵向：伏安法及变式
①电流表、电压表各一只，可以测量它们的内阻
②两只同种电表，若知道一只的内阻，就可以测另一只的内阻
③两只同种电表内阻都未知，则需要一只电阻箱才能测定电表的内阻
横向：除伏安法外，还常用替代法、半偏法和闭合电路欧姆定律（计算法）
①替代法
②半偏法
③闭合电路欧姆定律（计算法）
V A V A A 2 A 1 V 1
V 2 R A 1 A 2 V 2 V 1 R G 2 G 2 R 2 1 V 1 V 2 R 2 1 S S G R 2 S 2 R 1 S 1 R 1 S V R 2 V
S 2 R
1
3．电学实验的器材选择和电路设计
（1）电路结构
完整的实验电路包括三个部分：①测量电路，②控制电路（变阻器、开关），③电源．（2）思路
配置
测量电路器材选择
控制
控制电路电路选择
调节
（3）方法
①电表选择：为了减小电表读数引起的偶然误差，选择电表时应先估算待测电流或电压的最大值，同时要考虑电表间、电表与电源间的配置是否合理，测量时各电表的最大偏转量都应接近量程．
②分压、限流电路选择
（4）在下列情况下应选择分压电路
①实验要求待测电阻两端电压从零开始连续变化。
②限流不能保证安全，即限流电路中的最小电流超过电表量程或用电器的额定电流．常见于变阻器全电阻远小于测量部分电阻的情况．
③限流能保证安全，但变阻器调节过程中，电表读数变化不明显，不满足实验测量多组数据的要求．常见于变阻器全电阻远小于测量部分电阻的情况．
④在限流、分压两种电路都满足实验要求时，由于限流电路结构简单，损耗的电功率小，应优先选用．
⑸滑动变阻器的粗调和微调．
在限流电路中，对测量电路而言，全电阻较大的变阻器起粗调作用，全电阻较小的变阻器起微调作用；在分压电路中，变阻器的粗、微调作用正好与限流电路相反．
高考物理实验 读数练习专题（1） ——游标卡尺 1、结构 2、读数方法 第一步：看游标尺总刻度确定精确定度（10分度、20分度、50分度的精确度见上表） 第二步：读出游标尺和主尺对齐的刻度．．．．．．．．．．．数． （n ）； 第三步：读出对齐处主尺读数（Xmm ）和游标尺读数(n ×0.9或0.95或0.98mm)。 0.9或0.95或 [读数经验之谈] （1）看清游标的精确度； （2）游标卡尺都是根据刻线对齐来读数的，所以都不再往下一位估读。计算出来的“0”也不能舍去。 读数练习【练习1】读出下列游标卡尺测量的读数； ⑴ ⑵ ⑶ 【练习2】有一游标卡尺，主尺的最小分度是1mm 游标卡尺读数练习 3 4 cm 678 20 cm 0 12345 6 0123456789 cm
高考物理实验 读数练习专题（2）——螺旋测微器 读数公式：测量值=固定刻度值+固定刻度的中心水平线与可动刻度对齐的位置的读数×0.01mm [经验之谈]： （1）看半刻度是否漏出，固定刻度上的刻度值是以mm 为单位； （2）可动刻度要估读,小数点后应保留三位有效数字。 如右图读数时，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 。 测量值=6.5＋20.3×0.01mm ＝6.703mm （6.702mm ～6.704mm 均正确） 例1、 ⑴ ⑵ 练习1、 e f g h i 读数 mm 读数 mm 读数 mm
练习3、用螺旋测微器测量某一物体厚度时，示数如图甲所示，读数是______mm 。 用游标卡尺可以测量某些工件的外径。在测量时，示数如图乙所示，则读数分别为_______ mm 练习4、 （1）用螺旋测微器测一金属丝的直径，示数如图所示．由图可读出金属丝的直径为 mm ． （2）现用游标为50分度的卡尺的 （填图中的A 或B ）测脚，测定某圆筒的内径，卡尺上的示数如图，可读出圆筒的内径为 mm ． 高考试题回顾 1． 某同学用游标卡尺测量一圆柱体的长度l ，用螺旋测微器测量该圆柱体的直径d ，示数如图。由图可读出 l = d = 示数 ______
高中物理实验教案集(全部学生实验18个) -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
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3、用图象表示速度 教师活动：引导学生思考怎样画出速度—时间图象，为什么要用平滑的曲线“拟合”。 学生活动：根据前面计算的瞬时速度，画出速度—时间图象，同组各成员之间再次比较运动的区别，感受不同的运动规律。体会交 流“拟合”的意义。 教师活动：聆听学生回答，点评。 （三）课堂总结、点评 1、打点计时器的原理构造（如图） 实验原理：（1）电磁打点计时器：它是利用电磁感应原理打点计时的一种仪器，当通过4—6V低压交流电时，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便上下振动起来，位于振片一端的振针就跟着上下振动而打点，这时，如果纸带运动，振针就在纸带上打出一系列点，当交流电源频率为50Hz时，它每隔0.02s打一点，即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔为0.02s。 （2）电火花计时器：它是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示点迹的计时仪器。当接通220V交流电源，按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接负极的纸盘轴，产生火花放电，于是在运动纸带上就打出一系列点迹。当电源频率为50Hz时，它也是每隔0.02s 打一次点，即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔也是0.02s。 电火花计时器工作时，纸带运动时受到的阻力小，比电磁打点计时器实验误差小。 打在纸带上的点，记录了纸带运动的时间，如果把纸带跟物体连在一起，纸带上的点就相应地表示出运动物体在不同时刻的位置。 2、实验器材 电磁打点计时器（或电火花计时器）及纸带、刻度尺、电源、导线等。 3、纸带分析物体的运动情况并能计算平均速度。 （1）在纸带上相邻两点间的时间间隔均为0.02s（电源频率为50Hz），所以点迹密集的地方表示纸带运动的速度很小。 （2）根据v=△x/△t，求出在任意两点间的平均速度，这里△x可以用直尺测量出两点间的距离，△t为两点间的时间间隔数与0.02s的乘积。这里必须明确所求的是哪两点之间的平均速度。 4、粗略计算瞬时速度。 某点E的瞬时速度可以粗略地由包含E点在内的两点间的平均速度来表 5
高中物理实验 力学实验 1、互成角度的两个共点力的合成 2、测定匀变速直线运动的加速度（含练习使用打点计时器） 3、验证牛顿第二定律 4、研究平抛物体的运动 5、验证机械能守恒定律 6、碰撞中的动量守恒 7、用单摆测定重力加速度 8、探究弹力和弹簧伸长的关系 9、探究动能定理 1、互成角度的两个共点力的合成 [实验目的] 验证力的合成的平行四边形定则。 [实验原理] 此实验是要用互成角度的两个力与一个力产生相同的效果（即：使橡皮条在某一方向伸长一定 的长度），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，就验证了力的平行四边形定则。 [实验器材] 木板一块，白纸，图钉若干，橡皮条一段，细绳套，弹簧秤两个，三角板，刻度尺，量角器 等。 [实验步骤] 1．用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的方木板上。 2．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，用两条细绳套结在橡皮条的另一端。 3．用两个弹簧秤分别钩住两个细绳套，互成一定角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O（如图所示）。 4．用铅笔描下结点O的位置和两个细绳套的方向，并记录弹簧秤的读数。在白纸上按比例作出两个弹簧秤的拉力F1和F2的图示，利用刻度尺和三角板，根椐平行四边形定则用画图法求出合力F。 5．只用一个弹簧秤，通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置O，记下弹簧秤的读数和细绳的方向。按同样的比例用刻度尺从O 点起做出这个弹簧秤的拉力F'的图示。 6．比较F'与用平行四边形定则求得的合力F，在实验误差允许的范围内是否相等。 7．改变两个分力F1和F2的大小和夹角。再重复实验两次，比较每次的F与F'是否在实验误差允许的范围内相等。 [注意事项] 1．用弹簧秤测拉力时，应使拉力沿弹簧秤的轴线方向，橡皮条、弹簧秤和细绳套应位于与纸面平行的同一平面内。 2．同一次实验中，橡皮条拉长后的结点位置O必须保持不变。 [例题] 1．在本实验中，橡皮条的一端固定在木板上，用两个弹簧秤把橡皮条的另一端拉到某一位置O点，以下操作中错误的是 A．同一次实验过程中，O点位置允许变动 B．在实验中，弹簧秤必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤刻度 C．实验中，先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧秤拉力的大小和方向，把橡皮条的结点拉到O点D．实验中，把橡皮条的结点拉到O点时，两弹簧之间的夹角应取90°不变，以便于算出合力的大小 答案：ACD 2．做本实验时，其中的三个实验步骤是： （1）在水平放置的木板上垫一张白张，把橡皮条的一端固定在板上，另一端拴两根细线，通过细线同时用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条，使它与细线的结点达到某一位置O点，在白纸上记下O点和两弹簧秤的读数F1和F2。 （2）在纸上根据F1和F2的大小，应用平行四边形定则作图求出合力F。 （3）只用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条，使它的伸长量与用两个弹簧秤拉时相同，记下此时弹簧秤的读数F'和细绳的方向。 以上三个步骤中均有错误或疏漏，指出错在哪里？ 在（1）中是________________。 在（2）中是________________。 在（3）中是________________。 答案：本实验中验证的是力的合成，是一个失量的运算法则，所以即要验证力大小又要验证力的方向。弹簧秤的读数是力的大小，细绳套的方向代表力的方向。 （1）两绳拉力的方向；（2）“的大小”后面加“和方向”；（3）“相同”之后加“使橡皮条与绳的结点拉到O点” 2、测定匀变速直线运动的加速度（含练习使用打点计时器） [实验目的] 1．练习使用打点计时器，学习利用打上点的纸带研究物体的运动。 2．学习用打点计时器测定即时速度和加速度。 [实验原理] 1．打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，它每隔0.02s打一次点（由于电源频 率是50Hz），纸带上的点表示的是与纸带相连的运动物体在不同时刻的位置，研究纸带上 点之间的间隔，就可以了解物体运动的情况。 2．由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法：如图所示，0、1、2……为时间间隔相等的各计数点，s1、s2、s3、……为相邻两计数点间的距离，若△s=s2-s1=s3-s2=……=恒量，即若连续相等的时间间隔内的位移之差为恒量，则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动。 3．由纸带求物体运动加速度的方法：
高中物理学生实验 【考纲要求】 要求能在理解基础上独立完成的学生实验有： 1.长度的测量 2.研究匀变速直线运动 3.探索弹力和弹簧伸长的关系 4.验证力的平行四边形定则 5.验证机械能守恒定律 6.用单摆测定重力加速度 7.研究平抛物体的运动8.验证动量守恒定律9.用油膜法估测分子的大小 10.用描迹法画出电场中平面上的等势线11.描绘小灯泡的伏安特性曲线12. 测定金属的电阻率 13.把电流表改装为电压表14. 研究闭合电路欧姆定律15. 测定电源电动势和内阻 16.练习使用示波器17.用多用电表探索黑箱内的电学元件18. 传感器的简单应用 19.测定玻璃的折射率20. 用双缝干涉测光的波长 21.用气缸导轨验证动量守恒定律22.研究玩具电机的能量转化 并注意应用这二十二个实验中所获得的实验思想、方法、技巧，灵活解决其他类似实验或实际问题。 【知识结构】 高中阶段的二十二个学生实验，按实验目的和特点可分为五个类型： 热点导析 1.选择仪器的原则①可行性原则：要根据实验要求和客观条件选用合适仪器。如测量某电阻阻值，可根据要求的 测量精度。实验的条 件确定采用电桥法、伏安法、欧姆表、替代法等，还要根据电阻的规格、电表参数（量程、内阻、精度）选择电压表和 电流表。 ②准确性原则：怎样的测量实验需要，决定选用怎样精度的测量工具，对一定的实验要求，精度不是越高越好。如 测金属丝电阻率实验中，测直径需2～ 3 位有效数字，所以用螺旋测微器，而测长度时，用毫米刻度尺足够了。③操作性
既要考虑阻值范围，又要考虑它的额定电流和功率。 当然仪器的选择，首先依托于电原理图已定测量方法已明确的前提下，从安全、准确、节能、方便顺序给予统盘考虑。 2. 变阻器分压和限流接法比较 限流接法 分压接法 变阻器 R 工作状态 R 的一部分在工作 R 全部工作，且 I ＞ I RL Rmax L 的电压调节范围 R L ε - ε 0～ε 负载 R R L R R L 与 R 阻值相近且不要求 R ＜ 1 R 以上，或电压从 0 L 适用条件 U 从 0 开始调节 2 L 开始调节 优、缺点 电压调节范围小， R 工作电流 电压调节范围大， R 工作 较小（等于 R L 上电流） 电流较大（大于 R L 上电流） 备注 一般先考虑限流接法 后考虑分压接法 典型例析 例 1 在做 “互成角度的两个力的合力” 实验时， 橡皮条的一端固定在木板上，用两个弹簧秤把橡皮条的另一端拉到 某一确定的 O 点。以下操作中错误的是（ ） A. 同一次实验过程中， O 点位置允许变动 B. 实验中，弹簧秤必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤刻度 C. 实验中，先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧秤拉力的大小和方向，把橡皮条 另一端拉到 O 点 D. 实验中，把橡皮条的另一端拉到 O 点时，两个弹簧秤之间夹角应取 90o ，以便于算出合力大小 解析 本题为 1994 年上海高考试题 实验中有严格的要求： （ 1）结点 O 不允许移动。 (2) 弹簧秤不要达到最大量程，因为一个达到最大，另一个将不好调整。 (3) 两个弹簧秤的拉力夹角不易过大， 也不易过小， 取 90o 也可以， 并不是必须取 90o 。所以， 本题操作中错误的是 A 、 C 、 D 。 说明 本实验的所有规定都是为了更有利于操作，有利于减小测量误差，合力一定的前提下，一个力大小或方向的 改变，都可导致另一个力的大小、方向发生改变。夹角太大太小、拉力太大太小、拉力与木板不平行均会带来较大误差。 例 2 如图 9-17-1 所示是做匀加速直线的小车带动打点计时器的纸带上打出的点的一部分。图中每相邻两点之间还 有四个点没有画出， 交流电的频率为 50Hz ，测得第二个、 第三个计数点与起点相距 d =6.0cm,d 3=10.0cm ，则（ 1）第一个、 2 第四个计数点与起点相距 d 、 d 各为多少？ 1 4 （ 2）物体经过第一个、第二个计数点的即时速度 v 1,v 2 和物体的加速度分别为多少？ 解析 设相邻两计数点相距依次为 s 1、 s 2、 s 3、 s 4，则 s =d ,
螺旋测微器 专题练习 读数公式： [经验之谈]： （1）看半刻度是否漏出，固定刻度．．．．上的刻度值是以mm 为单位； （2）可动刻度要估读,小数点后应保留三位有效数字。 如右图读数时，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 。 测量值=6.5＋20.3×0.01mm ＝6.703mm （6.702mm ～6.704mm 均正确） 例1、 读出下列螺旋测微器测量的读数。 ⑴ ⑵ 答案：⑴0.642mm ⑵10.294mm
读数举例 读数练习 练习1、 a b c d mm mm mm mm e f g h i mm mm mm mm mm 练习2、 读数 9.270 mm 读数 5.804 mm 读数 7.500 mm
练习3、用螺旋测微器测量某一物体厚度时，示数如图甲所示，读数是______mm 。 用游标卡尺可以测量某些工件的外径。在测量时，示数如图乙所示，则读数分别为_______ mm 练习4、 （1）用螺旋测微器测一金属丝的直径，示数如图所示．由图可读出金属丝的直径为 mm ． （2）现用游标为50分度的卡尺的 （填图中的A 或B ）测脚，测定某圆筒的内径，卡尺上的示数如图，可读出圆筒的内径为 mm ． 高考试题回顾 示数 ______ mm
（2009年宁夏卷）22．某同学用游标卡尺测量一圆柱体的长度l ，用螺旋测微器测量该圆柱体的直径d ，示数如图。由图可读出l = cm , d = mm （2009年浙江卷）22．Ⅱ.（1）在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中，两位同学用游标卡尺测量小球的直径如图甲、乙所示。测量方法正确的是___________（选填“甲”或“乙”）。 （2009年重庆卷）23．（1）某同学在探究影响单摆周期的因素时，用螺旋测微器测量其中 一个摆球直径的示数见题22图1。该球的直径为 mm 。 请自觉使用参考答案 练习1答案 a ．0.483 (最后一位估读数为2～4均算对，下同) b ． 0.532 (1～3) c ． 4.078 (7～9) d ． 5.666 (5～7) e ． 0.048 (7～9) f ． 0.989 (8～0) g ． 1.025 (4～6) h ． 3.374 (3～5) i ． 2.988 (7～9) 练习2答案 10.002 0.5365 练习3答案：（1）1.193 11.50 练习4答案：（1）1.555mm （2）A 11.14mm 2009年宁夏卷答案2.25，6.860【解析】游标卡尺的读数220.1522.5 2.25x mm mm mm cm =+?==； 螺旋测微器的读数2009年浙江卷答案 乙 2009年重庆卷答案：20.685(20.683-20.687) 图甲 图乙
。 高中物理实验汇总 实验一：、探究匀变速直线运动的规律（含练习使用打点计时器） 1，装置图与原理：小车在勾码拉动下作运动，通过研究纸带可以探究小车运动规律 2，打点计时器是一种使用电源的计时仪器，电源的频率 是，电火花打点计时器使用V电压，电磁打点计时器 使用V电压。 3，在某次“练习使用打点计时器”实验中，其中一段打点纸带如图 所示， A、 B、 C、D是连续打出的四个点．由图中数据可知，纸带 的运动是运动，其中连接勾码的应该是端 3，纸带处理方法： ★求 B 点瞬时速度的方法： ★求加速度的方法： ★本实验注意点：1，长度肯定不是国际单位！2，留意相邻计数点间究竟有几个0.02s 2，本实验需要平衡摩擦力吗？ 实验二：探究力的合成的平行四边形定则 1，装置图与原理：用两个力可以把结点拉到O 位置，用一个力也能把结点 拉到 O点，即它们的相同。本实验要验证力的合成是否满足平 行四边形。图中用平行四边形法作出的合力实验值是，实际由 等效替代得到的合力真实值是，和橡皮绳肯定一直线的 是。 2 ，主要实验步骤： （ 1）在水平放置的木板上垫一张，把橡皮条的一端固定在板上， A 另一端拴两根细线，通过细线同时用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条， 使结点达到某一位置O点，此时需要记下。O （ 2）在纸上根据，应用求出合力 F。 F 1 （ 3）只用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条，使， F 2 此时需要记下。 （ 4）如果比较发现，则说明力的合成 F F′ 满足平行四边形定则。 3，本实验注意点： 实验时橡皮绳、细绳、弹簧秤要和白纸，拉力大小、两个力夹角要，确定拉力方向时描下的两个点距离要 实验三：探究加速度与力、质量的关系 1，原理：本实验用到的科学方法是 （ 1）保持不变，探究的关系 （ 2）保持不变，探究的关系 2 ，装置：重物作用是 纸带作用是 3，实验前首先重物，适当倾斜木板直到 轻推小车运动后纸带上的点为 止，本步骤称为，目的是让小车受的外力等于 4 ，绳子拉力理论上大小为F= 为方便改变拉力，还应该满足，则可认为F=
欧姆定律与惠司同电桥 一实验目的 1. 练习电路的连接﹐并熟悉安培计﹑伏特计﹑可变电阻及电源供应器的使用方法。 2. 利用“安培计－伏特计法”﹐测量待测金属的电阻﹐并验证欧姆定律。 3. 利用“惠司同电桥”测量电阻。 二实验原理 一﹑欧姆定律 德国科学家欧姆（Georg Simon Ohm﹐1787 ～1854）于1826 年实验发现﹐在温度一定的情况下﹐金属两端的电位差（V）与通过的电流（I）成正比﹐后人称此关系为欧姆定律。而V与I之比例常数称为金属导体的电阻（R）﹐欧姆定律的数学式可表示为 R＝V I＝定值 根据欧姆定律﹐改变金属导体两端的电压﹐并测量其电流﹐将所得的数据作图﹐可得一条通过原点的直线﹐如图7-1。 图7-1线性导体的I-V图
我们利用伏特计测量电位差（V）﹐利用安培计测量电流（I）。伏特计须与待测电路并联﹐安培计须与待测电路串联。而在测量电阻时﹐可以利用伏特计与安培计同时测量流经电阻之电位差与电流﹐其电路的接法有以下两种﹐分别适用于高电阻和低电阻的测量。 (1) 高电阻法（如图7-2） 安培计量得的电流I为实际流经电阻R的电流﹐伏特计量得的电位差V为电阻R与安培计内电阻r A的电位差之和﹐即 V＝IR＋Ir A 所以经测量所推算的电阻R′＝V I＝R＋r A﹐表示量得的电阻值R′为待测电阻R与r A串 联之后的等效电阻。但若R＞＞r A﹐则R′＝R＋r A～～?R﹐表示所测量之电阻值R′可代表待测电阻R 之值﹐此种接法适用于待测电阻远大于安培计的电阻时（学校实验室安培计的电阻约为10－2Ω）。 图7-2测量高电阻的电路图 (2) 低电阻法（如图7-3） 伏特计量得的电位差V为电阻两端的电位差；但安培计量得的电流I﹐为包含流经电阻的电流I R与流经伏特计之电流I V的总和﹐即 I＝I R＋I V＝V R＋ V r V
专题 4：高中物理实验专题 一、 高中物理重要仪器的使用： 在力学和电学实验中，常需要利用测量工具直接测量基本物理量． 基本物理量 测量仪器 长度 刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器 力学 时间 秒表（停表）、打点计时器 质量 天平 电阻（粗测） 欧姆表、电阻箱 电学 电流 电流表 电压 电压表 ①刻度尺、秒表、弹簧秤、温度表、电流表、电压表 的读数 使用以上仪器时， 凡是最小刻度是 10 分度的，要求读到最小刻度后再往下估读一位 （估 读的这位是不可靠数字，但是是有效数字的不可缺少的组成部分） 。凡是最小刻度不是 10 分度的，只要求读到最小刻度所在的这一位，不再往下估 读。 例如 1 2 10 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 3 15 ⑴读出上左图中被测物体的长度。 ⑵上右图用 3V 量程时电压表读数为多少？用 28 59 31 2 15V 量程时电压表度数又为多少？ 57 14 0 1 2 33 26 13 4 ⑶右图中秒表的示数是多少分多少秒？ 12 3 35 凡仪器的最小刻度是 10 分度的，在读到最小刻度 55 11 4 24 10 5 6 后还要再往下估读一位。⑴ 6.50cm 。⑵ 1.14V 。 15V 量 53 987 6 37 程时最小刻度为 0.5V ，只读到 0.1V 这一位，应为 5.7V 。 22 8 ⑶秒表的读数分两部分：小圈内表示分，每小格表示 51 39 0.5 分钟；大圈内表示秒，最小刻度为 0.1 秒。当分针 20 10 在前 0.5 分内时，秒针在 0~30 秒内读数；当分针在后 49 18 41 47 16 45 12 0.5 分内时，秒针在 30~60 秒内读数。因此图中秒表读 14 43 数应为 3 分 48.75 秒（这个 5 是估读出来的） 。 ②游标卡尺 ⑴ 10 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 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 出 0.1 毫米位的数值：游 标的第几条刻线跟主尺上 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 某一条刻线对齐， 0.1 毫米
高中物理实验器材的读数要求 在高中物理电学实验中，测量时要按照有效数字的规则来读数。而测量仪器的读数规则为：测量误差出现在哪一位，读数就相应读到哪一位，在中学阶段一般可根据测量仪器的最小分度来确定读数误差出现的位置，具体如下： 一、最小分度是“1”的仪器，测量误差出现在下一位，下一位按十分之一估读。 如量程为3 V和3 A的电压表和电流表，其最小分度为 0.1 V和0.1 A, 读数要估读到最小分度的十分之一。 二、最小分度是“2”或“5”的仪器，测量误差出现在同一位上，采用半格估读法（即同一位分别按二分之一或五分之一估读）。 分度值是2个单位（1/5=0.2）的有：0~0.6A的电流表（分度值0.02A），测量结果只能准确2个单位，在最小分度值的同数位而比其小的“0、1”要估读，即不准确数字出现在分度值的同一数位上，亦即测量结果的未位与最小分度同位，只能采用二分之一估读法，估读数字只有0、1，比如分度值为0.02A的电流表，读数0.05A就是由准确数字0.04和估读数字0.01组成的。 分度值是5个单位（1/2=0.5）的如量程为15 V的电压表，其最小分度为0.5 V, 测量结果只能准确到5个单位，在分度值的同数位而比其小的“1、2、3、4、”要估读，即不准确数字出现在分度值的同一数位上，亦即测量结果的未位与最小分度同位，只能采用五分之一估读法，估读数字为0、1、2、3、4。例测定额定电压3.8V小灯泡的额定功率的实验，用实验室用的“0~3V，0~15V”电压表是不能准确地测量出额定电压3.8V的，因为0~15V电压表分度值是0.5V。读数3.8V只能包含精确数字3.5加上估读数字0.3组成。
★知识结构： 1
2/14 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、探索型．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，
3/14 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，制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
首届北京市中小学教职工实验技能比赛 培训手册 (中学物理单项) 目录 第一章基本物理实验仪器使用规范 (1) 第一节力学实验仪器得使用规范 (1) 一、托盘天平得使用规范 (1) 二、刻度尺得使用规范 (1) 三、游标卡尺得使用规范 (2) 四、螺旋测微计得使用规范 (2) 五、弹簧秤得使用规范 (3) 六、打点计时器得使用规范 (3) 七、气垫导轨得使用规范 (4) 八、量筒得使用规范 (4) 第二节热学实验仪器使用规范 (5) 一、温度计得使用规范 (5) 二、酒精灯得使用规范 (5) 第三节光学实验仪器使用规范 (6) 一、透镜得使用规范 (6) 二、干涉仪得使用规范 (6) 第四节电学实验仪器使用规范 (7) 一、学生电源得使用规范 (7) 二、电流表得使用规范 (7) 三、电压表得使用规范 (8) 四、滑动变阻器得使用规范 (8) 第二章中学物理实验操作规范 (11) 第一节零位调整 (11) 第二节水平、铅直调整 (11) 第三节消除读数装置得空程误差 (11) 第四节仪器得初态与安全位置 (12) 第五节逐次逼近调整 (12) 第六节消视差调节 (12)
第三章中学物理实验数据处理规范 (13) 第一节误差分析 (13) 一、偶然误差处理 (13) 二、系统误差处理 (14) 第二节有效数字及其运算规则 (14) 一、仪器正确测读得原则 (14) 二、关于“0”得问题 (14) 三、数值表示得标准形式 (15) 第三节数据处理方法 (15) 一、列表法 (15) 二、作图法 (15) 三、逐差法 (16) 四、最小二乘法 (17) 附录1:中学物理典型实验(初中物理部分) (17) 一、二力平衡 (17) 二、做功过程就就是能量转化或转移得过程 (18) 三、阿基米德定律 (19) 四、不同物质得比热容不同 (20) 五、探究焦耳定律 (21) 六、滑动变阻器得构造及使用 (21) 七、探究电流与电压、电阻得关系 (22) 八、平面镜成像特点 (24) 九、反射定律 (25) 十、研究凸透镜成像规律 (26) 附录2:中学物理典型实验(高中物理部分) (27) 一、验证力得合成得平行四边形定则 (27) 二、牛顿第二定律 (28) 三、验证机械能守恒定律 (29) 四、光得折射定律 (30) 五、描绘小灯泡得伏安特性曲线 (32) 六、用电流表与电压表测电池得电动势与内电阻 (33) 七、用单摆测定重力加速度 (35) 八、研究自由落体运动得规律 (37) 九、变压器电压与匝数关系 (38) 十、传感器得简单使用 (40)
物理电学实验专题 一、伏安法测电阻及拓展 1.下表中选出适当的器材，试设计一个测量阻值约为15k Ω的电阻的电路。要求方法简捷，R X 两端电压能从0开始变化，要求有尽可能高的精确度。 电流表A 1：量程1mA 内阻约50Ω； 电流表A 2：量程300A μ 内阻约300Ω 电流表A 3：量程100A μ 内阻约500Ω；电压表V 1：量程10V 内阻约15K Ω 固定电阻：R 0=9990Ω； 电流表G ：I g =300A μ、R g =10Ω。 滑动变阻器R 1： 阻值约50Ω；额定电流为1A 滑动变阻器R 2： 阻值约100K Ω 额定电流为0.001A 电池组：E=3V ；内阻小但不可忽略； 开关，导线若干 2. 两块电压表测电阻 用以下器材测量一待测电阻R x 的阻值（900～1000Ω）： 电源E ，具有一定内阻，电动势约为9.0V ； 电压表V 1，量程为1.5V ，内阻r 1＝750Ω； 电压表V 2，量程为5V ，内阻r 2＝2500Ω； 滑线变阻器R ，最大阻值约为100Ω； 单刀单掷开关K ，导线若干。 （1）测量中要求电压表的读数不小于其量程的3 1 ，试画出测量电阻R x 的 一种实验电路原理图（原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注）。 （2）根据你所画的电路原理图在题给的实物图上画出连线。 （3）若电压表V 1的读数用U 1表示，电压表V 2的读数用U 2表示，则由已知量和测得量表示R x 的公式为R x ＝_________________。 3. 两块电流表测电阻 从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表A 1的内阻r 1。要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，器材代号 规格 电流表（A 1） 量程100mA ，内阻r 1待测（约40Ω） 电流表（A 2） 量程500uA ，内阻r 2＝750Ω 电压表（V ） 量程10V ，内阻r 3=10k Ω 电阻（R 1） 阻值约100Ω，作保护电阻用 滑动变阻器（R 2） 总阻值约50Ω 电池（E ） 电动势1.5V ，内阻很小 开关（K ） 导线若干 （2）若选测量数据中的一组来计算r 1，则所用的表达式r 1＝________________，式中各符号的意义是____________________________________。 4.现有实验器材如下： 电池E ，电动势约10V ，内阻约1Ω 电流表A 1，量程300mA ，内阻r 1约为5Ω 电流表A 2，量程10A ，内阻r 2约为0.2Ω 电流表A 3，量程250mA ，内阻r 3约为5Ω 电阻箱R 0，最大阻值999.9Ω，阻值最小改变量为0.1Ω 滑动变阻器R 1，最大阻值100Ω，开关及导线若干 要求用图1所示电路测定图中电流表A 的内阻 （1）在所给的三个电流表中，哪几个可用此电路精确测定其电阻？ （2）在可测的电流表中任选一个作为测量对象，简要写出按电路图的主要连接方法． A A ′ R 1 R 0
高考物理实验读数专题 一、螺旋测微器 例题：读出下列数据 （1） （2） mm mm mm mm （3）用螺旋测微器测量某一物体厚度时，示数如图甲所示，读数是 mm 。 用螺旋测微器测一金属丝的直径，示数如图乙所示．由图甲可读出金属丝的直径为 mm ． 二、游标卡 尺 例题：（1）现用游标为 50分度的卡 尺的 （填图中的A 或B ）测脚，测定某圆筒的内径，卡尺上的示数如图，可读出圆筒的内径为 mm ． （2）用游标卡尺可以测量某些工件的外径。在测量时，示数如图所示，则读数分别为_______ mm 三、螺旋测微器和游标卡尺读数练习 1、图（甲）是用一主尺最 读数 mm 读数 mm 读数 mm 图乙
小分度为1mm ，游标上有20个分度的卡尺测量一工件的长度，结果如图所示。可以读出此工件的长度为 ____________mm ．图（乙）是用螺旋测微器测量某一圆筒内径时的示数，此 读数应为 mm 解：102.35 ; 5.545（5.544、5.546均可得分） 2 ②螺旋测微器的读数 mm 。 3、用螺旋测微器测量某一物体厚度时，示数如图甲所示，读数是______mm 。 用游标卡尺可以测量某些工件的外径。在测量时，示数如图乙 所示，则读数分别为_______ mm 答：4 。 5、 如图所示， 读数是 mm 答： 29.35 6、（1）用螺旋测微器测一金属丝的直径，示数如图所示．由图可读出金属丝的直径为 mm ． （2）现用游标为50分度的卡尺的 （填图中的A 或B ）测脚，测定某圆筒的内径，卡尺上的示数如图，可读出圆筒的内径为 mm ． 答：（10（4分） 7、一相对微器则小零件的厚度 答： 1.055； 0.8464（答案在0.8462～0.8467之间均可） 8、（1）读出游标卡尺和螺旋测微器的读数： 游标卡尺读数为 _______5.45 ___cm ． （2）螺旋测微器读数为_____ 6.725 ___mm ． 9．一种游标卡尺，它的游标尺上有50个小的等分刻度，总长度为49 mm 。用它测量某物体长度，卡尺示数如图所示，则该物体（乙） （甲） 10 11 12 图乙 0 10 20 游标尺 0 1 2 B 0 5 10 5 6 (1) （2） 图 乙
高中物理实验教学的几点心得 【摘要】本文针对目前高中物理实验教学中出现的问题进行了探讨和心得体会，对如何开展好实验教学进行详细的阐述，并论述了探究性物理实验教学的必要性以及应注意的问题。 【关键词】物理实验教学问题心得 物理知识的掌握需要建立在物理实验的基础上。创设实验问题可以促进学生创新能力的发展。同时，物理实验的设计和操作又培养了学生的动手能力和思维能力。因此，在物理教学过程中，要提倡学生模型制作、游戏、调查小实验等各类活动，充分发展学生的创新能力。 一、物理实验教学注意的几点问题 首先，学生每次实验，要进行全面预习，要明确实验目的和要求，熟悉各种实验的方法和原理，充分估计实验可能出现的问题，订出实验操作步骤，尽量减少操作中的盲目性。在预习好的基础上进行正式操作实验时，教师要允许学生失败，并引导其在失败中总结经验教训。最后，教师要评定每项实验成绩，根据学生完成的数量、质量打分，激发学生的兴趣和热情，促进他们个性的发展，进行创新能力的培养。教师在设计实验中要注意以下几点： （1）精心设计情景，激发学生的学习 兴趣：设置问题情境是激发学生产生学习兴趣的一种教学方式, 同时还可以活跃课堂气氛，从而实现教与学的双赢。 （2）开拓知识领域，训练发散思维： 兴趣是创造性思维的先导，创造性思维能力的培养，有助于开拓学生的知识领域，使学生有更广博的知识，促使学生发现各种知识之间的联系，受到启示，触发联想，产生迁移和连结。
（3）训练直觉思维，发展学生的联想和想象能力： ①根据已知进行联想，判断结果；②通过联想证实已知的结论；③运用联想进行实验设计；④根据有关知识进行比喻想象；⑤发挥自由假想，培养学生爱探索的习惯。 二、物理实验教学心得 重视并搞好物理实验教学对培养学生的观察和实验能力、事实求是的科学态度，对激发学生的兴趣都有不可替代的重要作用。 （1）培养学生的思维能力。在实验课题、实验原理、仪器用品、方法步骤、实验结果的处理、实验结论等各个实验程序中，设疑、质疑、解疑能活跃学生思维，能培养学生对实验现象的进行分析、比较、总结、归纳、概括的能力，能培养学生发散思维与逆向思维的能力，使他们形成创新思维品质和习惯。 （2）培养学生的探索精神和探索能力。带领学生进行探究实验时，教师要重视探究方法的指导，让学生掌握方法和思路，变演示实验为探究性实验，以培养学生的探索问题。 （3）培养学生的非智力因素。①利用先进的多媒体辅助教学手段，更能激发学生的学习兴趣，增强课堂活力。多媒体电教设备拓展了教学空间，给单调的课堂教学注入了活力，能营造一种身临其境的氛围，激发学生的学习兴趣。②循序渐进, 有效地培养学生的学习意志：加强实验在日常生活中的运用。因为物理实验所得出的科学结论是普遍存在的规律。要引导学生多加强运用这方面的分析。 ③培养学生独立思考、总结归纳的能力。要使知识系统化、条理化，以达到新旧知识融会贯通、形成一个知识网的目的。 三、物理实验的探究性教学 物理实验教学应该采用科学探究的形式来进行，构建科学探究教学模式，通过教师的指导和启发以及学生自主、独立的探索活动，有效感知和理解物理规律，获得情感体验，掌握解决问题的方法，发展探究精神和创新能力。学生在完成探究的过程中，要经
八、电学实验题集粹（33个） 1．给你一只内阻不计的恒压电源，但电压未知，一只已知电阻Ｒ，一只未知电阻Ｒｘ，一只内阻不计的电流表但量程符合要求，以及开关、导线等，用来测Ｒｘ接在该恒压电源上时的消耗功率Ｐｘ，画出测量线路图并写出简要测量步骤，以及Ｐｘ的表达式． 2．如图3－94所示是研究闭合电路的内电压、外电压和电源电动势间关系的电路．（1）电压表Ｖ的（填“正”或“负”）接线柱应接在电源正极Ａ上，电压表Ｖ′的（填“正”或“负”）接线柱应接在探针Ｄ上．（2）当滑片Ｐ向右移动时，Ｖ′的示数将（填“变大”、“变小”或“不变”）． 图3－94 图3－95 3．有一只电压表，量程已知，内阻为ＲＶ，另有一电池（电动势未知，但不超过电压表的量程，内阻可忽略）．请用这只电压表和电池，再用一个开关和一些连接导线，设计测量某一高值电阻Ｒｘ的实验方法．（已知Ｒｘ的阻值和ＲＶ相差不大） （1）在如图3－95线框内画出实验电路． （2）简要写出测量步骤和需记录的数据，导出高值电阻Ｒｘ的计算式． 4．在“测定金属的电阻率”的实验中，用电压表测得金属丝两端的电压Ｕ，用电流表测得通过金属丝中的电流I，用螺旋测微器测得金属的直径ｄ，测得数据如图3－96（1）、（2）、（3）所示．请从图中读出Ｕ＝Ｖ，Ｉ＝Ａ，ｄ＝ｍｍ． 图3－96 5．如图3－97所示，是一根表面均匀地镀有很薄的发热电阻膜的长陶瓷管，管长Ｌ约40ｃｍ，直径Ｄ约8ｃｍ．已知镀膜材料的电阻率为ρ，管的两端有导电箍Ｍ、Ｎ，现有实验器材：米尺、游标卡尺、电压表、电流表、直流电源、滑动变阻器、开关、导线若干根，请你设计一个测定电阻膜膜层厚度ｄ的实验，实验中应该测定的物理量是，计算镀膜膜层厚度的公式是． 图3－97 6．用万用表的欧姆挡测电阻时，下列说法中正确的是．（填字母代号） Ａ．万用电表的指针达满偏时，被测电阻值最大 Ｂ．万用电表的指针指示零时，说明通过被测电阻的电流最大
高中物理实验教案海西州高级中学
目录 实验1：用打点计时器测速度 (1) 实验2：探究小车速度随时间变化的规律 (7) 实验3：探究求合力的方法 (11) 实验4：探究加速度与力、质量的关系 (14) 实验5：研究平抛运动 (20) 实验6：探究功与速度变化的关系 (28) 实验7：验证机械能守恒定律 (31) 实验8：测定金属的电阻率 (36) 实验9：测定电池的电动势和内阻 (40) 实验10：练习使用多用电表 (44) 实验11：传感器的应用 (48) 实验12：测量玻璃的折射率 (51) 实验13：用单摆测定重力加速度 (56) 实验14：用双缝干涉测量光的波长 (58) 实验15：用油膜法估测分子的大小 (62) 实验16：验证动量守恒定律 (65)
课题：实验一：用打点计时器测速度 课型：实验编写时时间：年月日执行时间：年月日 一、教材分析 打点计时器是高中一个重要的计时仪器，计时的同时还能记录物体的运动 情况，这对高一新生来说是全新的。通过对打点计时器的了解，掌握其使用方 法。平均速度和瞬时速度是本节的难点，教材用极限的思想，从平均速度过渡 到瞬时速度。加强对瞬时速度的理解，拉近物理与生活、模型与实际的距离， 培养学生从不同角度看同一问题的素养和学生的发散思维。用图像表示物理量 的变化，在生活中是十分常见的方法，本书在这方面加强了很多。在过去教材 中“用平滑曲线把点连起来”改换为“根据所描点子”的分布和走向尝试用条 曲线来“拟合”这些测量点，即将验证性实验换为探究性实验，思路不一样、 逻辑线索不一样。此外，让学生体会图象在反映两物理量关系时的优越性。本 节内容从知识到能力要求均很高，特别对刚入高中的新生来说有难度，更具有 吸引力和挑战性。 二、教学目标 （一）知识与技能 1．了解两种打点计时器的结构和工作原理。 2．会安装并使用打点计时器。 3．理解根据纸带测量速度的原理并测量瞬时速度。 4．明确速度—时间图象的意义，描点法画图象的方法，并画出该实验中 的速度—时间图象。 （二）过程与方法 1．通过学生自己看打点计时器的说明书，培养学生独立学习的能力。 2．通过对纸带的处理过程培养学生获取信息、处理信息的能力，体会处 理问题的方法，领悟如何间接测一些不能直接测量的物理量的方法。 3．通过画速度—时间图象培养学生用图象法处理数据的能力，体验数学 工具在物理发展中的作用。 4、体验实验中理性思维的重要，既要动手，更要动脑。 （三）情感、态度与价值观 1．感觉打点计时器的巧妙设计思路，体会物理原理在解决实际问题中的 指导作用，增强将物理知识应用于生活实际的意识。 2．经历实验过程，体验科学实验过程的艰辛与喜悦，并乐于探索自然界 的奥妙。 3．培养学生敢于创新和实事求是的科学态度和科学精神。 三、教学重点 1．打点计时器的使用。 2．由纸带计算物体运动的瞬时速度。 3．画物体的速度—时间图象。