2008屆高三物理專題五（物理實驗知識點複習）
一、學生實驗
1.長度的測量（一冊p139）
(1).游標卡尺
⑴10分度的游標卡尺。游標上相鄰兩個刻度間的距離為0.9mm，比主尺上相鄰兩個刻度間距離小0.
1mm。讀數時先從主尺上讀出厘公尺數和公釐數，然後用游標讀出0.1公釐位的數值：
游標的第幾條刻線跟主尺上某一條刻線對齊，0.1公釐位就讀幾（不能讀某）。其讀數準確到0.
1mm。
⑵20分度的游標卡尺。游標上相鄰兩個刻度間的距離為0.95mm，比主尺上相鄰兩個刻度間距離小0.
05mm。讀數時先從主尺上讀出厘公尺數和公釐數，然後用游標讀出公釐以下的數值：游標的第幾條刻線跟主尺上某一條刻線對齊，公釐以下的讀數就是幾乘0.
05公釐。其讀數準確到0.05mm。
⑶50分度的游標卡尺。游標上相鄰兩個刻度間的距離為0.98mm，比主尺上相鄰兩個刻度間距離小0.
02mm。這種卡尺的刻度是特殊的，游標上的刻度值，就是公釐以下的讀數。這種卡尺的讀數可以準確到0.
02mm。如右圖中被測圓柱體的直徑為2.250cm。
要注意：①游標卡尺都是根據刻線對齊來讀數的， 所以都不再往下一位估讀；②從o開始讀。
(2).螺旋測微器
固定刻度上的最小刻度為0.5mm（在中線的上側）；可動刻度每旋轉一圈前進（或後退）0.5mm。
在可動刻度的一周上平均刻有50條刻線，所以相鄰兩條刻線間代表0.01mm。讀數時，從固定刻度上讀取整、半公釐數，然後從可動刻度上讀取剩餘部分（因為是10分度，所以在最小刻度後應再估讀一位），再把兩部分讀數相加，得測量值。
右圖中的讀數應該是6.702mm。
2.研究勻變速直線運動（一冊p145）
右圖為打點計時器打下的紙帶。選點跡清楚的一條，捨掉開始比較密集的點跡，從便於測量的地方取乙個開始點o，然後每5個點取乙個計數點a、b、c、d …。測出相鄰計數點間的距離s1、s2、s3 … 利用打下的紙帶可以：
⑴求任一計數點對應的即時速度v：如(其中t=5×0.02s=0.1s）
⑵利用「逐差法」求a：
⑶利用上圖中任意相鄰的兩段位移求a：如
⑷利用v-t圖象求a：求出a、b、c、d、e、f各點的即時速度，
畫出如右的v-t圖線，圖線的斜率就是加速度a。
3.**彈力和彈簧伸長的關係（胡克定律）（一冊p149）
利用右圖裝置，改變鉤碼個數，測出彈簧總長度和所受拉力（鉤碼總重量）的多組對應值，填入表中。算出對應的彈簧的伸長量。在座標系中描點，根據點的分布作出彈力f隨伸長量x而變的圖象，從而發確定f-x間的函式關係。
解釋函式表示式中常數的物理意義及其單位。
該實驗要注意區分彈簧總長度和彈簧伸長量。對探索性實驗，要根據描出的點的走向，嘗試判定函式關係。（這一點和驗證性實驗不同。）
3.驗證力的平行四邊形定則（一冊p141）
實驗注意：
①使用前彈簧稱要先調到零點
②經驗得知兩個分力f1、f2間夾角θ越大，用平行四邊形作圖得出的合力f的誤差也越大，所以實驗中不要把θ角取得太大，一般不大於90°為最佳。
③橡皮條、細繩、測力計應在同一平面內，測力計的掛鉤應避免與紙面磨擦。
拉橡皮條的細線要長些，標記每條細線方向的方法是使視線通過細線垂直於紙面，在細線下面的紙上用鉛筆點出兩個定點的位置，並使這兩個點的距離要盡量遠些。
④結點o的位置和兩個測力計的方向畫得不准，造成作圖的誤差。
4.研究平拋物體的運動（用描跡法）（一冊p147）
該試驗的注意事項有：
⑴斜槽末端的切線必須水平。
⑵用重錘線檢驗座標紙上的豎直線是否豎直。
⑶以斜槽末端所在的點為座標原點。
⑷如果是用白紙，則應以斜槽末端所在的點為座標原點，在斜槽末端懸掛重錘線，先以重錘線方向確定y軸方向，再用直角三角板畫出水平線作為x軸，建立直角座標系。
⑸每次小球應從斜槽上的同一位置由靜止開始下滑。
5.驗證動量守恆定律
由於v1、v1/、v2/均為水平方向，且它們的豎直下落高度都相等，
所以它們飛行時間相等，若以該時間為時間單位，那麼小球的水平射程
的數值就等於它們的水平速度。在右圖（課本實驗）中分別用op、om
和o n表示。因此只需驗證：m1op=m1om+m2o n即可。
在右圖（老實驗）中分別用op、om和o /n表示。因此只需驗證：
m1op=m1om+m2(o /n-2r）即可。
注意事項：
⑴必須以質量較大的小球作為入射小球（保證碰撞後兩小球都向前運動）。
⑵小球落地點的平均位置要用圓規來確定：用盡可能小的圓把所有落點
都圈在裡面，圓心就是落點的平均位置。
⑶所用的儀器有：天平、刻度尺、游標卡尺（測小球直徑）、碰撞實驗器、複寫紙、白紙、重錘、兩個直徑相同質量不同的小球、圓規。
⑷若被碰小球放在斜槽末端，而不用支柱，那麼兩小球將不再同時落地，但兩個小球都將從斜槽末端開始做平拋運動，於是驗證式就變為：m1op=m1om+m2on，兩個小球的直徑也不需測量了。
6.驗證機械能守恆定律
驗證自由下落過程中機械能守恆，圖示紙帶的左端是用夾子夾重物的一端。
⑴要多做幾次實驗，選點跡清楚，且第
一、二兩點間距離接近2mm的紙帶進行測量。
⑵用刻度尺量出從0點到1、2、3、4、5各點的距離h1、h2、h3、h4、h5，利用「勻變速直線運動中間時刻的即時速度等於該段位移內的平均速度」，算出2、3、4各點對應的即時速度v2、v3、v4，驗證與2、3、4各點對應的重力勢能減少量mgh和動能增加量是否相等。
⑶由於摩擦和空氣阻力的影響，本實驗的系統誤差總是使
⑷本實驗不需要在打下的點中取計數點。也不需要測重物的質量。
7.用單擺測定重力加速度
擺長的測量：讓單擺自由下垂，用公尺尺量出擺線長l/（讀到0.1mm），用游標卡尺量出擺球直徑（讀到0. 1mm）算出半徑r，則擺長l=l/+r
開始擺動時需注意：擺角要小於5°（保證做簡諧運動）；不要使擺動成為圓錐擺。
必須從擺球通過最低點時開始計時，測出單擺做50次全振動所用的時間，算出週期的平均值t。
改變擺長重做幾次實驗，計算每次實驗得到的重力加速度，再求這些重力加速度的平均值。
8.用油膜法估測分子的大小
實驗前應預先計算出每滴油酸溶液中純油酸的實際體積：先了解配好的油酸溶液的濃度，再用量筒和滴管測出每滴溶液的體積，由此算出每滴溶液中純油酸的體積v。
油膜面積的測量：油膜形狀穩定後，將玻璃板放在淺盤上，將油膜的形狀用彩筆畫在玻璃板上；將玻璃板放在座標紙上，以1cm邊長的正方形為單位，用四捨五入的方法數出油膜面積的數值s（以cm2為單位）。
由d=v/s算出油膜的厚度，即分子直徑的大小。
9.用描跡法畫出電場中平面上等勢線
實驗所用的電流錶是零刻度在**的電流錶，在實驗前應先測定電流方向與指標偏轉方向的關係：將電流錶、電池、電阻、導線按圖1或圖2 連線，其中r是阻值大的電阻，r是阻值小的電阻，用導線的a端試觸電流錶另一端，就可判定電流方向和指標偏轉方向的關係。
該實驗是用恆定電流的電流場模擬靜電場。與電池正極相連的a電極相當於正點電荷，與電池負極相連的b相當於負點電荷。白紙應放在最下面，導電紙應放在最上面（塗有導電物質的一面必須向上），複寫紙則放在中間。
10.描繪小電珠的伏安特性曲線
因為小電珠（即小燈泡）的電阻較小（10ω左右）所以應該選用安培表外接法。
小燈泡的電阻會隨著電壓的公升高，燈絲溫度的公升高而增大，所以u-i曲線不是直線。為了反映這一變化過程，燈泡兩端的電壓應該由零逐漸增大到額定電壓。所以滑動變阻器必須選用分壓接法。
在右邊實物圖中，開始時滑動觸頭應該位於左端（使小燈泡兩端的電壓為零）。
由實驗資料作出的i-u曲線如右，說明燈絲的電阻隨溫度公升高而增大，也就說明金屬電阻率隨溫度公升高而增大。（若用u-i曲線，則曲線的彎曲方向相反。）
若選用的是標有「3.8v 0.3a」的小燈泡，電流錶應選用0-0.6a量程；電壓表開始時應選用0-3v量程，當電壓調到接近3v時，再改用0-15v量程。
11.測定金屬的電阻率
被測電阻絲的電阻較小，所以選用電流錶外接法；本實驗不要求電壓調節範圍，可選用限流電路。因此選用上面左圖的電路。開始時滑動變阻器的滑動觸頭應該在右端。
本實驗通過的電流不宜太大，通電時間不能太長，以免電阻絲發熱後電阻率發生明顯變化。
12.把電流錶改裝為電壓表
⑴用圖(a)測定電流錶內阻rg，方法是：先斷開s2，閉合s1，調節r，使電流錶滿偏；然後閉合s2，調節r/，使電流錶達到半滿偏。當r比r/大很多時，可以認為rg=r/。
（當r比r/大很多時，調節r/基本上不改變電路的總電阻，可認為總電流不變，因此當電流錶半滿偏時，通過r/的電流也是滿偏電流的一半，兩個分路的電阻相等）。實際上，s2閉合後，總電阻略有減小，總電流略有增大，當電流錶半滿偏時，通過r/的電流比通過電流錶的電流稍大，即r/比rg稍小，因此此步測量的系統誤差，總是使rg的測量值偏小。其中r不必讀數，可以用電位器，r/需要讀數，所以必須用電阻箱。
根據rg、ig和擴大後的量程，計算出需要給電流錶串聯的電阻r1的值。
⑵用(b)圖把改裝的電壓表和標準電壓表進行校對。校對要每0.5v校對一次，所以電壓要從零開始逐漸增大，因此必須選用分壓電路。
百分誤差的計算：如果當改裝電壓表示數為u時，標準電壓表示數為u / ，則這時的百分誤差為|u-u / | / u /。
如果校對時發現改裝電壓表的示數總是偏大，則應該適當增大r1的阻值(使表頭的分壓減小一些)，然後再次重新進行校對。
13.用電流錶和電壓表測電池的電動勢和內電阻
根據閉合電路歐姆定律：e=u+ir，本實驗電路中電壓表的示數是準確的，電流錶的示數比通過電源的實際電流小，所以本實驗的系統誤差是由電壓表的分流引起的。為了減小這個系統誤差， 電阻r的取值應該小一些，所選用的電壓表的內阻應該大一些。
為了減小偶然誤差，要多做幾次實驗，多取幾組資料，然後利用u-i圖象處理實驗資料：將點描好後，用直尺畫一條直線，使盡量多的點在這條直線上，而且在直線兩側的點數大致相等。這條直線代表的u-i關係的誤差是很小的。
它在u軸上的截距就是電動勢e（對應的i=0），它的斜率的絕對值就是內阻r。（特別要注意：有時縱座標的起始點不是0，求內阻的一般式應該是r=|δu/δi |）。
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