物理实验(2)剖析

大学物理实验2
测量金属丝的杨氏模量
杨氏模量就是描述固体材料抵抗形变能力的一个物理量。

测量金属丝的杨氏模量主要用到测量架和镜尺组。

通过这个实验我们可以掌握用光杠杆测量长度的微小变化，培养科学的学习方法和实验思路。

一、实验目的
二、实验原理（图）
三、实验设备、仪器、用具及其规范
四、实验（测定）方法
五、实验记录、数据处理
六、结果分析及问题讨论
实验数据中采用了逐差法处理数据。

所求得的杨氏模量与实际偏差较大，可能是由于实验过程中误差较大引起的。

专题16 力学实验1、（2022·湖南卷·T11）小圆同学用橡皮筋、同种一元硬币、刻度尺、塑料袋、支架等，设计了如图（a）所示的实验装置，测量冰墩墩玩具的质量。

主要实验步骤如下：（1）查找资料，得知每枚硬币的质量为6.05g；（2）将硬币以5枚为一组逐次加入塑料袋，测量每次稳定后橡皮筋的长度l，记录数据如下表：序号 1 2 3 4 5硬币数量n/枚 5 10 15 20 25l10.51 12.02 13.54 15.05 16.56长度/cm（3）根据表中数据在图（b）上描点，绘制图线；______（4）取出全部硬币，把冰墩墩玩具放入塑料袋中，稳定后橡皮筋长度的示数如图（c）所示，此时橡皮筋的长度为______cm；（5）由上述数据计算得冰墩墩玩具的质量为______g（计算结果保留3位有效数字）。

【答案】①. 见解析②. 15.35 ③. 127【解析】（3）[1]根据表格标点连线如图（4）[2]由图可知刻度尺的分度值为1mm ，故读数15.35cm l =； （5）[3]设橡皮筋的劲度系数为k ，原长为x 0，则()110n mg k l x =- ()250n mg k l x =-设冰墩墩的质量为m 1，则有()10m g k l x =-联立各式代入数据可得142.69g m ≈。

2、（2022·广东卷·T11）某实验小组为测量小球从某一高度释放，与某种橡胶材料碰撞导致的机械能损失，设计了如图（a ）所示的装置，实验过程如下：（1）让小球从某一高度由静止释放，与水平放置的橡胶材料碰撞后竖直反弹。

调节光电门位置，使小球从光电门正上方释放后，在下落和反弹过程中均可通过光电门。

（2）用螺旋测微器测量小球的直径，示数如图（b ）所示，小球直径d =__________mm 。

（3）测量时，应__________（选填“A ”或“B ”，其中A 为“先释放小球，后接通数字计时器”，B 为“先接通数字计时器，后释放小球”）。

实验2 金属丝电阻率的测量一、实验目的1．进一步掌握螺旋测微器的原理及读数方法． 2．练习使用电流表、电压表及伏安法测电阻． 3．测定金属的电阻率． 二、实验思路 1．实验电路：用甲、乙两图都可，图甲中的滑动变阻器为分压式接法，图乙中的滑动变阻器为限流式接法．2．用毫米刻度尺测出金属丝的长度l ，用螺旋测微器测出金属丝的直径d ，算出横截面积S ⎝⎛⎭⎫S ＝πd24． 3．由电阻定律R ＝ρl S ，得ρ＝SR l ＝πd 2R 4l ＝πd 2U 4lI ，求出电阻率．三、实验器材螺旋测微器、毫米刻度尺、电压表、电流表、定值电阻、开关及导线、被测金属丝、电池、滑动变阻器．四、实验步骤1．测直径：用螺旋测微器在被测金属丝上三个不同位置各测一次直径，并记录． 2．量长度：用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量三次，并记录．3．连电路：按如上所示的电路图连接实验电路．4．求电阻：电路经检查确认无误后，闭合开关S ，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I 和U 的值，记入表格内，断开开关S ．5．拆除实验电路，整理好实验器材．五、数据处理电阻R 的数值可用以下两种方法确定：1．计算法：利用每次测量的U 、I 值分别由公式R ＝UI 计算出电阻，再求出电阻的平均值作为测量结果．2．图像法：可建立I －U 坐标系，将测量的U 、I 值描点作出图像，利用图像的斜率求出电阻R ．六、注意事项1．因一般金属丝电阻较小，为了减少实验的系统误差，必须选择电流表外接法． 2．本实验若用限流式接法，在接通电源之前应将滑动变阻器调到阻值最大状态． 3．测量l 时应测接入电路中的金属丝的有效长度(即两接线柱之间的长度)；在金属丝的三个不同位置上用螺旋测微器测量直径d ．4．电流不宜过大(电流表用0～0.6 A 量程)，通电时间不宜太长，以免电阻率因温度升高而变化．要点一 仪器读数和实验原理有一合金制成的圆柱体．为测量该合金的电阻率，现用伏安法测量圆柱体两端之间的电阻，用螺旋测微器测量该圆柱体的直径，用游标卡尺测量该圆柱体的长度．螺旋测微器和游标卡尺的示数如图甲和乙所示．(1)由图读得圆柱体的直径为________mm ，长度为________ cm ．(2)若流经圆柱体的电流为I ，圆柱体两端之间的电压为U ，圆柱体的直径和长度分别用D 、L 表示，则用D 、L 、I 、U 表示的电阻率的关系式为ρ＝________．解析 (1)圆柱体的直径为1.5 mm ＋34.5×0.01 mm ＝1.845 mm ；长度为42 mm ＋8×0.05 mm ＝42.40 mm ＝4.240 cm ．(2)由欧姆定律R ＝U I 和电阻定律R ＝ρL S联立得ρ＝RS L ＝US IL ＝πD 2U4IL．答案 (1)1.845(1.842～1.846均正确) 4.240(2)πD 2U 4IL要点二 电路连接和数据处理在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准，待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm ．(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图1所示，其读数应为________mm(该值接近多次测量的平均值)．图1(2)用伏安法测金属丝的电阻R x ，实验所用器材为电池组(电动势为3 V ，内阻约为1 Ω)、电流表(内阻约为0.1 Ω)、电压表(内阻约为3 kΩ)、滑动变阻器R (0～20 Ω，额定电流为2 A)、开关、导线若干，某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据见下表．次数 1 2 3 4 5 6 7 U /V 0.10 0.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30 I /A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由实验数据可知，他们测量R x 是采用图2中的________(选填“甲”或“乙”)图．图2(3)图3是测量R x 的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P 置于变阻器的一端．请根据(2)所选的电路图，补充完成图3中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏．图3图4(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图4所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点．请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出U－I图线．由图线得到金属丝的阻值R x＝________Ω(保留两位有效数字)．(5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为________(填选项前的符号)．A．1×10－2Ω·m B．1×10－4Ω·mC．1×10－6Ω·m D．1×10－8Ω·m解析(1)螺旋测微器的读数为0＋39.8×0.01 mm＝0.398 mm．(2)由实验记录的数据可知R x的阻值大约为5 Ω．由题知R x≪R V，故电流表OA外接，若滑动变阻器接为限流的形式，则R x两端的电压最小值U min＝520＋5＋1＋0.1E≈0.6 V，而从实验数据可知，R x两端电压可为0.10 V，因此滑动变阻器应采用分压的形式．(3)如图甲所示．甲(4)选尽可能多的点连成一条直线，使不在直线上的点均匀分布在直线两侧，如图乙所示．乙图线的斜率反映了金属丝的电阻，因此金属丝的电阻值R x＝4.4 Ω．(5)根据R＝ρlS得金属丝的电阻率ρ＝RSl＝πRd24l＝3.14×4.4×(0.398×10－3)24×0.5Ω·m≈1.09×10－6Ω·m．故选项C正确．答案(1)0.398(0.395～0.399均正确)(2)甲(3)见解析图甲(4)见解析图乙4.4(4.3～4.7均正确)(5)C[训练](1)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图所示，校零时的读数为________mm，合金丝的直径为________mm．(2)为了精确测量合金丝的电阻R x，设计出如图甲所示的实验电路图，按照该电路图完成图乙中的实物电路连接．甲乙解析(1)按照螺旋测微器的读数原则得，校零时的读数为0.007 mm，合金丝的直径为0.645 mm－0.007 mm＝0.638 mm．(2)连线如图所示．答案(1)0.0070.638(0.636～0.640均正确)(2)见解析图要点三实验创新设计国标(GB/T)规定自来水在15 ℃时电阻率应大于13 Ω·m．某同学利用图甲电路测量15 ℃的自来水的电阻率，其中内径均匀的圆柱形玻璃管侧壁连接一细管，细管上加有阀门K以控制管内自来水的水量，玻璃管两端接有导电活塞(活塞电阻可忽略)，右活塞固定，左活塞可自由移动．实验器材还有：甲乙电源(电动势约3 V，内阻可忽略)；电压表V1(量程0～3 V，内阻很大)；电压表V2(量程0～3 V，内阻很大)；定值电阻R1(阻值4 kΩ)；定值电阻R2(阻值2 kΩ)；电阻箱R(最大阻值9 999 Ω)；单刀双掷开关S，导线若干；游标卡尺，刻度尺．实验步骤如下：A．用游标卡尺测量玻璃管的内径d；B．向玻璃管内注满自来水，并用刻度尺测量水柱长度L；C．把S拨到1位置，记录电压表V1的示数；D．把S拨到2位置，调整电阻箱阻值，使电压表V2的示数与电压表V1示数相同，记录电阻箱的阻值R；E．改变玻璃管内水柱长度，重复实验步骤C、D，记录每一次水柱长度L和电阻箱阻值R；F．____________________．(1)补充完整实验步骤．(2)测玻璃管内径d时游标卡尺示数d＝30.00 mm，玻璃管内水柱的电阻值R x的表达式为R x＝________(用R1、R2、R表示)．(3)利用记录的多组水柱长度L和对应的电阻箱阻值R的数据，绘制出如图乙所示的R－1L关系图像．则自来水的电阻率ρ＝________Ω·m(保留两位有效数字)．(4)实验中若电压表V1内阻不是很大，则自来水电阻率测量结果将________(选填“偏大”“不变”或“偏小”)．解析(1)实验做完后，要断开S，整理好器材．(2)设把S拨到1位置时，电压表V1的示数为U，则此时电路电流I＝UR1，电源的电动势E ＝UR 1R x ＋U ，当把S 拨到2位置，调整电阻箱的阻值，使电压表V 2的示数与电压表V 1的示数相同，也为U ，则此时电路中的电流I ′＝U R ，电源的电动势E ＝U R R 2＋U ，可得R x R 1＝R 2R ，解得R x ＝R 1R 2R．(3)从图乙中可知，R ＝2.0×103 Ω时，1L ＝5.0 m －1，此时玻璃管内水柱的电阻R x ＝R 1R 2R ＝4 000 Ω，水柱横截面积S ＝πd 22＝7.065×10－4m 2，根据电阻定律有R x ＝ρL S ，代入数据可得ρ＝14 Ω·m ．(4)若电压表V 1内阻不是很大，则把S 拨到1位置，此时电路电流大于UR 1，电源的电动势将大于U R xR 1＋U ，所以测得的R x 将偏大，因此自来水电阻率测量结果将偏大．答案 (1)断开S ，整理好器材 (2)R 1R 2R (3)14(4)偏大。

全面深入解读物理实验备课教案二近年来，物理教育逐渐成为了国家教育重点工作的一部分。

然而，在物理教学中，尤其是实验课程的教学中，时常会出现一些难以解决的问题。

这些问题包括备课不足、课件过于老旧、实验内容过于简单、设备状况不佳等等。

针对这些问题，教育部门制定了《全面深入解读物理实验备课教案二》。

该教案主要内容包括实验教学的基本知识、实验教学的具体步骤、实验器材的选择和使用、实验教学的题型设计等等。

本文将就这份教案进行详细的解读，为广大物理教师提供更加全面、深入、细致的备课指导。

一、实验教学的基本知识实验教学是物理课程的重要组成部分，它通过实际操作和实验观察，在具体场景下对抽象的理论知识进行了更加直观、具体、生动的表述。

因此，在进行实验教学之前，教师需要了解一些基本概念和原则，以便更好地进行实验操作和实验讲解。

1.实验的分类：实验可以按照目的、原理、实验器材、内容、要求等不同方式进行分类。

我们在实验教学中，可以根据自己的需要选择不同的分类方式，以便更好地完成教学任务。

2.实验的原则：实验教学需严格遵守一些原则，例如注重安全、注重实验操作技能、注重学生的思维训练、注重实验环境和实验器材的卫生等等。

只有全面遵守这些原则，才能够保证实验教学的质量和效果。

3.实验教学的好处：实验教学有助于提高学生的实验操作技能和科学素养、激发学生的学习乐趣、促进学生的综合能力发展、增强学生的理论知识记忆和理解等等。

所以，我们在进行实验教学时，要充分认识到其重要性和优势。

二、实验教学的具体步骤1.确定实验目的和内容：在进行实验教学之前，需要事先确定实验的目的和具体内容。

通过确定实验目的，可以帮助学生更好地理解实验的重要性和必要性，从而更好地进行实验操作和实验体验。

同时，还需要从教学大纲和课程标准等方面，了解实验教学的基本要求和教学重点。

2.准备实验器材和教具：在确定实验目的和内容之后，需要准备实验器材和教具。

在制定实验器材清单时，需要考虑实验的目的和具体内容，准确选择和配备实验器材和教具，以确保实验教学的顺利进行。

初中物理实验总结物理是一门以观察、实验为基础的自然科学，物理规律都是在观察和实验的基础上，认真总结和思考得来的。

作为一名物理教师，在教授学生物理知识过程中，如能正确的演示和指导学生实验，不仅能激发学生求知欲望，促进学生掌握知识、运用知识，还可以培养学生严谨求实的科学态度，所以实验教学能很好地实现“三维”目标。

随着中考的改革，物理实验考查已作为一项必考内容，使物理实验教学具有重要的现实意义。

在物理教学中，教师角色应该从以往的那种“授业者”转变为“研究者、探索者、合作者、服务者”。

物理实验教学也该如此，应抛弃以往的“口头式”、“黑板式”实验教学，改变以往“教师教的枯燥、学生学的乏味”的现象，真正体现出学生成为学习的主人，正确引导学生能动手、思考，提出问题和质疑，并能解决问题，真正发挥物理实验教学的作用。

物理教材书上明确将实验分为演示实验和学生实验，但是我认为作为教师应该不要拘泥于教材的束缚。

敢于创设条件（如让学生制作学具、教师制作教具等），将课堂的演示实验敢于搬到学生实验中来。

使学生实验的开出率突破大纲的要求，达到____%以上，通过学生自身的体验和感悟，真正地达到对知识的理解。

同时也锻炼学生的动手操作能力，及学生物理术语表达能力，避免了学生回答、解释物理问题时的语言生活化。

在实验教学中，我们遵循从实际出发的原则。

根据初中生刚开始学物理、学生实验做得太少、学生实验素养低的特点，我们就采取全方位指导的策略，即从头到尾的全过程指导。

实践说明，应该如此，如此有效。

首先我们感到，不能打无准备之战，在实验前做好充分准备。

教师将实验教案从物理课时教案中分离出来，在实验案中，教师应该将学生在实验过程中出现的问题等备写出来。

教师还应该在实验案中备写出“实验探究目的、实验探究猜想、实验探究设计（其中分为实验器材、实验原理图、实验原理、实验步骤）、实验探究数据统计表设计、实验论证、实验结论等六大环节”。

并且，不是写在纸面上，而且都要亲自预做实验，做到心中有数，实现“探究”。

惠州学院大学物理实验7 示波器及其使用示波器是一种常用的电子仪器，主要用于观察和测量各种电信号。

是展示和观测电信号的电子仪器，可以直接测量信号电压的大小和周期.配合各种传感器把非电量转换成电量，示波器也可以用来观察各种非电量的变化过程。

特别适用于观测瞬时变化的过程.本实验是利用示波器观察周期性改变信号和测量其主要参数。

交流电的电压（或电流）随时间作周期性变化。

交流电包括各种各样的波形，如正弦波、方波、锯齿波等。

[实验目的]1．了解示波器的基本结构和工作原理,掌握示波器的基本调节和使用方法；2．学会使用常用信号发生器；掌握用示波器观察、描绘电信号波形的方法。

3．学会用示波器测量、计算电信号电压、周期和频率等电参量；4．学会用示波器观察、描绘利萨如图形。

[实验仪器]1、双踪示波器(20MHz CS—4215A) 1台2、低频信号发生器(10Hz—1MHz) 1-2台3、屏蔽连接线（同轴电缆）2根[实验原理]一、示波器的结构及简单工作原理图1、示波器的原理图示波器一般由5个部分组成，如图1所示：（1）示波管；（2）扫描发生器；（3）同步电路；（4）水平轴和垂直轴放大器；（5）电源。

下面分别加以简单说明。

示波器的原理方框图1、示波管有各种电极，其结构如图1所示。

阴极K受灯丝F加热而发射电子，这些电子受带正高压的加速阳极A1的加速，并经由A1、A2组成的聚焦系统，形成一束很细的高速电子束射到荧光屏，荧光屏上涂有荧光粉，它在这些高速电子的激发下发光。

光点的大小取决于A1、A2组成的电子透镜的聚焦。

改变A2相对A1的电位，可以改变电子透镜的焦距，使其正好聚焦在荧光屏上，成为个很小的亮点。

因此，调节A2的电位，称为“聚焦”调节。

示波管内装有两对互相垂直的平行板（X1、X2和y1、y 2），如果在垂直方向的平行板y1、y 2上加周期变化的电压，电子束通过时受到电场力的作用而上下偏转，在荧光屏上就可以看到一根垂直的亮线；同理，在水平方向的平行板x 1、x 2上加周期变化的电压，也可以看到一根水平亮线。

大学物理演示实验（二）引言概述：大学物理演示实验（二）是大学物理实验课程中的一部分，旨在通过实验展示和验证物理理论，帮助学生巩固课堂知识，培养实验技能和科学观察能力。

本文档将介绍大学物理演示实验（二）的内容和目标。

正文：1. 实验一：光的折射- 介绍折射现象和斯涅尔定律- 测量光线由空气进入玻璃的折射角- 实验中的注意事项和误差分析- 实验结果的分析和讨论- 总结实验对折射现象的认识和物理原理的应用2. 实验二：牛顿环实验- 介绍牛顿环实验和干涉现象- 利用透明球与平板玻璃之间的干涉环展示干涉现象- 实验中的观察与记录- 计算干涉环的半径和观察现象的解释- 总结实验对干涉现象的认识和光的波动性质的验证3. 实验三：弹性碰撞- 介绍弹性碰撞的基本概念和守恒定律- 利用弹性碰撞实验装置进行实验- 测量碰撞前后小球的速度和动量- 实验中的注意事项和误差分析- 实验结果的分析和讨论- 总结实验对弹性碰撞的认识和动量守恒定律的应用4. 实验四：平衡与力的测量- 介绍物体平衡和力的概念- 利用测力计测量物体的重力和不同角度下的拉力- 实验中的观察与记录- 绘制力的示意图和分析力的关系- 总结实验对平衡和力的认识和测力学的应用5. 实验五：磁感线实验- 介绍磁感线和磁力线的概念- 利用磁铁和铁屑展示磁感线的分布- 实验中的观察与记录- 分析磁感线和磁铁性质的关系- 总结实验对磁感线和磁铁性质的认识总结：大学物理演示实验（二）通过五个实验点的探究，帮助学生深入理解物理理论和原理。

通过折射、干涉、碰撞、平衡和磁感线五个实验的展示和验证，学生不仅巩固了课堂知识，还培养了实验技能和科学观察能力。

这些实验的结果对物理现象的认识和理论的应用具有重要意义，为学生日后的学习和研究打下了坚实的基础。