福建省专用高考物理实验经典总结文档格式.docx

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改善实验原理来消除

偶然误差：

多次实验求平均、图像处理可减小

2、绝对误差：

测量值与真实值差值

相对误差：

误差值与真实值的比值（更有说服力）

3、力学实验系统误差来源：

摩擦

电学实验系统误差来源：

电表不理想

2、验证力的平行四边形定则

验证互成角度的两个共点力合成的平行四边形定则。

实验器材：

方木板、白纸、弹簧测力计（两只）、三角板、刻度尺、图钉几个、细铅笔芯、橡皮条、细绳套两个

结点受三个共点力作用处于平衡状态，则F1、F2之合力必与F3平衡，改用一个拉力F’使结点仍到O，则F’必与F1、F2合力等效[等效替代法]，与F3平衡，以F1、F2为邻边作平行四边形，求出合力F，比较F与F’的大小和方向，以验证合成时的平行四边形定则

1用图钉把白纸钉在放于水平桌面的方木板上把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套

3用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，将结点接到某一位置，记录两弹簧测力计的读数，用铅笔描下O点的位置及此时两条绳套的方向

4用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳套方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧测力计的读数F1、F2的图示，并以F1、F2为邻边做平行四边形，过O点画出平行四边形的对角线，即为合力F的图示

5只用一只弹簧测力计钩住细绳套，把橡皮条的结点拉到同样的位置O，即下弹簧读数F’和细绳的方向，用刻度尺从O点按选定的标度沿记录方向作出这只弹簧测力计的拉力F’的图示

6比较力F’与用平行四边形定则求出的合力F的大小和方向，得出结论

7改变两个力的夹角，重复实验两次

（1）同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是：

将两只弹簧测力计钩好后对拉，若两只弹簧测力计在拉的过程中读数相同，则可选，若不同，应另换，直到相同为止；

使用时弹簧测力计与板面平行。

（2）在满足合力不超过弹簧测力计量程及橡皮筋形变不超过弹性限度的条件下，应使拉力及所作力的图示尽量大一些，以减小误差。

两个分力F1、F2间夹角θ越大，用平行四边形作图得出的合力Fˊ的误差ΔF也越大，所以实验中不要把θ取得太大。

（3）由作图法得到的F和实验测量得到的Fˊ不可能完全符合，但在误差允许范围内可认为是F和Fˊ符合即可。

[linkto周练1、2]

3、研究物体匀变速直线运动

（1）掌握判断物体是否作匀变速直线运动的方法。

（2）测定匀变速直线运动的加速度。

打点计时器、交流电源（电火花打点计时器—220V，电磁打点计时器—4～6V）、纸带、小车、轨道、细绳、钩码、刻度尺、导线

实验原理:

打点计时器上同时记录了时间和位置两个信息，通过s，t可以判断物体是否匀变速，若是可以求得其加速度；

数据处理方法。

（纸带处理）

（1）把附有滑轮的轨道放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在轨道没有滑轮一端，连接好电路；

再把细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码；

把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面（若是电火花打点计时器，用两个纸带分别从上下两边穿过墨粉纸盘）。

（2）把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，换上新纸带，重复三次。

（3）从三条纸袋中选择一条比较理想的纸带，舍掉开头比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个开始点，并把每打五个点的时间作为时间的单位，即T=0.02×

5=0.1s，在选好的开始点下面记作0，第六点作为计数点1，依次标出计数点2、3、4、5、6。

两相邻计数点间的距离用刻度尺测出分别记作s1、s2……s6。

（4）求出a的平均值，它就是小车做匀变速直线运动的加速度。

（1）小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差。

（2）细绳尽可能与木板平行，以确保细绳对小车拉力不变；

（3）开始释放小车时，小车应尽量靠近打点计时器

（4）先通电后放开小车

（5）要区别计时器打出的点与人为选取的计数点（一般把计时器打出的5个点作为一个计数点），选取的计数点不少于6个；

（6）若为电磁打点计时器（f打点=f电源，电源频率越大，针与纸带摩擦越大，a越小），若出现连续直线，则抬高针；

若为电火花则无针与纸带的摩擦。

纸带运动时不要让纸带与打点计时器的限位孔摩擦。

（7）不要分段测量各段位移，尽可能的一次测量完毕（可先统一量出到记数起点之间的距离）。

纸带处理：

（1）“位移差”法判断运动情况，设相邻点之间的位移分别为s1、s2、s3……

（A）若s2-s1=s3-s2=……=sn-sn-1=0，则物体做匀速直线运动。

（B）若s2-s1=s3-s2=……=sn-sn-1=Δs≠0，则物体做匀变速直线运动。

（2）“逐差法”求加速度（若测得6段相邻点间位移，设两计数点时间间隔为T）

Ⅰ）a1=（s4-s1）/3T2，a2=（s5-s2）/3T2，a3=（s6-s3）/3T2，

然后取平均值，即a=（a1+a2+a3）/3=[（s6+s5+s4）-（s3+s2+s1）]/9T2。

（相当于时间间隔T’=3T，sⅠ=s1+s2+s3,sⅡ=s4+s5+s6）

Ⅱ）若纸带为奇数段：

去除第1段

若去除中间段（以5段为例），则a=[（s4+s5）-（s1+s2）]/2*3T2

Ⅲ）与“邻差法”（an=（sn+1-sn）/T2,a=（a1+a2+…+an）/n=（sn+1-s1）/nT2）比较：

“逐差法”数据利用较多，误差较小

（3）“平均速度法”求瞬时速度（需先判断物体做匀变速运动，才可用时间中点公式）

vn=（sn+sn+1）/2T。

（4）“图像法”求加速度（需先判断物体做匀变速运动，才可用时间中点公式）

由vn=（sn+sn+1）/2T，求出多个点的速度，画出v-t图像，直线的斜率即加速度。

纸带所包含的信息：

1）位移s，时间t，平均速度v=s/t

2）运动类型（由相邻位移差判断）：

匀速直线、匀变速直线（包含加速度方向信息）

3）匀变速中的加速度：

Δs=aT2

纸带的应用：

验证牛二、动能定理、机械能守恒

[linkto周练5]

4、验证牛顿第二定律

1、学会用实验的方法探究物体的加速度与力、质量的关系，即质量一定时，加速度与作用力成正比；

作用力一定时，加速度与质量成反比。

2、掌握用控制变量法研究问题的实验方法

电磁打点计时器、复写制片和纸带、一端带滑轮的长木板、小车、小桶、沙子、低压交流电源、天平、砝码、刻度尺、导线两条

控制参量ｍ一定，研究ａ与Ｆ的关系；

控制参量Ｆ一定，研究ａ与ｍ的关系。

（1）用天平测出小车质量m，在砂桶内加适量的砂，用天平测出砂和桶的总质量m1（要保证m1≤0.05m）。

把打点计时器固定在长木板上。

（2）把纸带系在小车上，并使纸带穿过打点计时器。

把木块垫在装有打点计时器的木板一端下面，调节木块位置使小车能在木板上做匀速运动。

这时，小车所受摩擦阻力与小车所受重力沿斜面方向的分力平衡（注意此时未挂砂桶）。

（3）把系在砂桶上的细线绕过木板上的定滑轮后系在小车上，把小车放在打点计时器附近，接通电源，放开小车，便在纸带上留下反映小车运动状况的点迹。

取下纸带并编上号码。

（4）给小车换上新纸带，保持小车质量不变。

往砂桶内加一些砂，并称出其质量（注意仍需保证m>

>

m1）。

重复步骤（3）。

如此做几次。

对各次实验所得的纸带取好计数点，进行测量和计算，求出每条纸带对应的小车的加速度，分别记入上面的表格中。

图像法：

用纵坐标表示加速度ａ，横坐标表示作用力Ｆ，作用力的大小Ｆ等于重物的重力，根据实验结果在坐标平面上画出相应的点，如果这些点是一条过原点的直线上，便证明了加速度与作用力成正比。

（5）保持砂桶总质量m1不变，往小车上依次加不同数目的砂袋（其质量预先测出），重复步骤（3）几次。

把各次纸带数据记入下面的表格中。

用纵坐标表示加速度ａ，横坐标表示小车和砝码总质量的倒数，根据实验结果在坐标平面上画出相应的点。

如果这些点是在一条过原点的直线上，就证明了加速度与质量成反比。

（6）分析实验数据，看是否符合牛顿第二定律。

（1）平衡摩擦力：

采用上述“垫板法”平衡摩擦力（未挂沙桶）改变小车质量和绳子拉力均不需再调。

这是因为摩擦力和小车所受重力沿斜面方向的分力总是成正比地变化的。

调匀速时，先进行目测，最后应打一条纸带观察，看是否调到匀速了。

（系统误差）

（2）为了保证m>

m1，小车质量应足够大。

原因：

（m过大则绳子T≠mg）

如果摩擦力可以不计，则对质量为m的砂桶和砂及质量为M的小车分别有

T=Ma

（1）

mg－T=ma

（2）

解得T=mg

当M>

m时，T≈mg

则

（1）式变为mg≈Ma所以，如果实验测得在M一定时，a∝mg，在mg一定时a∝1/M，就验证了牛顿第二定律。

（3）如果平衡摩擦力做得不好，则图像不会通过坐标原点（平衡过度：

直线上移；

平衡不足：

直线下移）；

如果不满足m>

m1的条件，图像将会是一条曲线（趋于平缓）。

出现后一种情况时，可以采用保证运动系统（小车和砂桶）的总质量不变来消除。

办法是，预先在小车内装几个小砝码，在需要改变加速的力时，把这些砝码移少量到砂桶内。

只要摩擦力能得到较好的平衡，就可以得到过坐标原点的直线。

不过，在计算质量时，应把砂桶的总质量考虑在内。

（4）绳子平行于斜面，桶应该稳定，不要晃动（偶然误差）

（5）改变重物和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车。

（偶然误差）

[linkto周练8、9

5、探究动能定理

探究恒力做功与物体动能改变的关系

附有定滑轮的长木板，薄木板，小车、细线，砝码盘及砝码，打点计时器、低压交流电源，导线，天平，毫米刻度尺，纸带及复写纸带；

验证在外力作用下物体做加速运动或减速运动时，动能增量等于合外力所做的功。

利用验证牛二的装置，测出力对物体作不同的功时物体动能的变化，从而得到恒力做功与物体动能

改变的关系

实验步骤

１　用天平测出小车质量ｍ，并记录

２　按实验图安装装置，调定滑轮高度，使细线与木板平行

３　平衡摩擦力：

在长木板的不带定滑轮的一端下面垫薄木块，并反复移动其位置，直到小车在斜面上匀速运动为止。

４　在砝码盘中加砝码（要使小车的质量远大于砝码的质量），把纸带的一端固定在小车的后面，另一端穿过打点计时器，取下纸带并标记使用的砝码质量

５　重复步骤４，打２－３条纸带；

６　选一点迹清晰的纸带分析数据，记录需要的数据

1砝码和砝码盘的总质量要远小于小车的质量（若对系统用动能定理（动能中的质量用M+m）则不需要满足这个要求）

2平衡摩擦力时，砝码盘中不要加砝码，但应连接着纸带且接通电源

3小车所受阻力f应包括小车受的摩擦力和打点计时器对小车后所拖纸带的摩擦力

4小车应靠近打点计时器，并且要先接通电源后再放开小车

[linkto周练7、10、11]

6、验证机械能守恒定律

验证机械能守恒定律。

打点计时器及电源、重锤、纸带、复写纸片、刻度尺、带有铁夹的铁架台、导线

在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能可以相互转化，但机械能守恒，利用打点计时器在纸带上记录物体自由下落的高度h及计算出瞬时速度v，从而验证重力势能的减少量与物体动能的增加量相等。

Mgh=1/2mv2-o即gh=1/2v2

1将实验装置按要求装好，将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器；

2先用手提起纸带，使重物静止在靠近计时器的地方

3接通电源，松开纸带，让重物自由下落，这样就在纸带上打下一系列点,重复几次

4从已打出纸带中，选出第一、二点间的距离接近2mm（计算得出的第一个点）并且点迹清晰的纸带进行测量。

5在挑选的纸带上，记下第一点的位置O，并在纸带上从任意点开始一次选取1、2、3、4……并量出各点到O的距离，即下落的h1、h2、h3……

6求出V2、V3、V4…..

7比较gh与1/2v2，依次比较

（1）实验中打点计时器的安装，两纸带限位孔必须在同一竖直线上，以减少摩擦阻力。

（2）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重锤落下。

（3）纸带上端最好不要悬空提着，而要用手按在墙上，这样可保证下落的初速度为零，并且纸带上打出的第一个点是清晰的一个小点。

（4）测量下落高度时，都必须从起始点算起，为了减小测量h值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点远些，纸带也不宜过长，有效长度可在60cm-80cm以内。

（5）因不需要知道动能的具体数值，因此不需要测量重物的质量m。

误差分析：

（1）误差来源——打点计时器的阻力、空气阻力[系统误差:

动能增量小于势能减少量]、长度测量。

（2）减小误差方法——纸带下的重物重量要大些，体积要小；

测距离时都应从0点量起，多测几次取平均值。

[linkto周练12]

7、用单摆测定重力加速度

（1）学会用单摆测定当地的重力加速度。

（2）能正确熟练的使用秒表。

带孔小钢球、细线（约1m长）、铁架台、秒表、米尺、游标卡尺

单摆做简谐运动时，其周期为T=2π，有g=,因此测出单摆的摆长和振动周期T，就可以求出当地的重力加速度的值。

（1）做单摆，取约1m长线绳穿过带孔的小钢球，并打结，然后拴在桌边的支架上。

（2）用米尺量出悬线长l，准确到毫米，用游标卡尺测出小球直径，算出r，则摆长为l+r。

（若忘加上r，计算所得g偏小；

T2-l图像向上移，l-T2图像下移，不影响g值）

（3）把单摆从平衡位置拉开一个角度（小于5°

，才可看做简谐运动）放开它，用秒表测单摆完成30次全振动所用时间，求出完成一次全振动所需的时间。

反复测量三次，再算出测得周期值的平均值。

（4）数据处理：

根据公式，计算出重力加速度g。

（1）满足简谐运动条件：

摆线应选择细而不易伸长的线，长度一般不应短于1m；

小球应选用密度较大的金属球，直径应较小；

摆角小于5°

。

（2）计时应选在平衡位置。

（3）用累计法测周期，应在启动秒表表同时数零，以后数1、2…n次，则T=。

[微小量放大法]

（4）可用l-T2图像处理数据，斜率k==,即g=4π2k。

（若用T2-l图，则k=T2/l=4π2/g,即g=4π2/k）

8、碰撞中的动量守恒

研究碰撞（对心正碰）中的动量守恒。

斜槽、玻璃球、钢球、重锤线、白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规、三角板

质量为m1和m2的两个小球发生正碰，若碰前m1运动，m2静止，根据动量守恒定律应有：

m1v1=m1v1′+m2v2′。

因小球从斜槽上滚下后做平抛运动，由平抛运动知识可知，只要下落的高度相同，落地前运动的时间就相同（不测时间），所以只要测出小球的质量及两球碰撞前后飞出的水平距离，即m1OP=m1OM+m2O′N。

0`

主要测量的物理量：

（1）入射球质量m1和被碰球质量m2。

（2）入射球和被碰球半径r。

（3）入射球平抛运动的水平位移OP，碰撞后两球的水平位移OM和O′N。

（1）用天平测量出小球质量m1和m2。

（2）安装好实验装置，将斜槽固定在桌边，使槽的末端点切线水平，把被碰小球放在斜槽前边的小支柱上，调节实验装置使小球碰时处于同一水平高度，且碰撞瞬间，入射球与被碰球的球心连线与轨道末端的切线水平，以确保正碰后的速度沿水平方向。

（3）在地上铺一张白纸，在白纸上铺放复写纸。

（4）在白纸上记下重垂线所指的位置O，它表示入射球m1碰前的位置。

（5）先不放被碰小球，让入射球从斜槽上同一高度处滚下，重复10次，用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心就是入射球不碰时的落地点P。

（6）把被碰小球放在小支柱上，让入射小球从同一高度滚下，使它发生正碰，重复10次，仿步骤（5）求出入射小球落点平均位置M和被碰小球落点平均位置N。

（7）过O、N在纸上作一条直线，取OO′=2r，O′就是被碰小球碰撞时的球心投影位置。

（8）用刻度尺量出线段OM、OP、O′N的长度。

带入m1OP=m1OM+m2O′N，看是否成立。

（1）斜槽末端的切线必须水平，调节小支柱的高度，使两小球碰撞时球心在同一高度上，球心连线与斜槽末端平行。

实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置始终保持不变。

（2）入射小球每次都必须从斜槽同一高度（最好较高）由静止释放。

（3）入射小球的质量应大于被碰球的质量。

（否则反弹）

“水平”和“正碰”是前提条件。

静止释放入射小球的释放点越高，两球相碰时内力越大，动量守恒的误差越小，应进行多次碰撞，落点取平均位置来确定，以减小偶然误差。

光学

测定玻璃的折射率、用双缝干涉测量光的波长

9、测定玻璃的折射率

测定玻璃的折射率，掌握光发生折射时入射角和折射角的确定方法。

实验器材:

白纸，图钉，大头针，直尺，铅笔，量角器，平木板，长方形玻璃砖。

如图所示，用插针法找出与入射光线AO对应的出射光线O’B，确定出O’点，画出折射光线00’，然后测量出角α和β，根据

计算玻璃折射率。

（n1sinθ1=n2sinθ2）

实验步骤:

（1）将白纸用图钉按在绘图板上。

（2）在白纸上画出一条直线aa’作为界面（线），过aa’上的一点O画出界面的法线NN’，并画一条线段AO作为入射光线。

（3）把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa’对齐，画出玻璃砖的另一边bb’

（4）在直线AO上竖直插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针Pl、P2的像，调整视线方向，直到P2档住P1的像（针脚）。

再在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4，使P3档住Pl、P2的像，P4档住P3及P1、P2的像，记下P3、P4的位置。

（5）移去大头针和玻璃砖，过P3、P4所在处作直线O’B，与bb’交于0’，直线0’B就代表了沿AO方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向。

（6）连接00’，入射角α=∠AON，折射角β=∠O'

ON’。

用量角器量出入射角和折射角，从三角函数表中查出它们的正弦值，把这些数据记录在自己设计的表格中。

（7）用上述方法分别求出入射角分别为300、450、600时的折射角，查出正弦值，填人表格中。

（8）算出不同入射角时的比值面

，最后求出在几次实验中所测面

的平均值，即为玻璃砖折射率的测量值。

注意事项:

（1）将大头针竖直插在纸上，且P1和P2、P2与O点、P3与P4、P3与0’之间距离要稍大一些。

（2）入射角α应适当大一些，以减小测量角度的误差。

但入射角不宜太大，也不宜太小。

（3）在操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁光学面、用玻璃砖界面代替直尺画界线。

（4）玻璃砖越长、越宽、越厚越好。

（5）在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。

（若画完边界后，玻璃砖不小心上移继续实验，则不影响n的结果；

若所画下边界在实际下边界下方，则n偏小）

（6）玻璃砖两边不平行并不影响折射率的结果，但是出入射光线将不平行。

数据处理:

此实验是通过测量入射角和折射角，然后查数学用表，找出入射角和折射角的正弦值，再代人

中求玻璃的折射率。

除运用此方法之外，还有以下处理数据的方法：

处理方式

（1）：

在找到人射光线和折射光线以后，以入射点0为圆心，以任意长为半径画圆，分别与AO交于C点，与00’（或00’的延长线）交于D点，过C、D两点分别向NN’作垂线，交NN’于C’、D’，用直尺量出CC’和DD’的长。

如图3-81所示。

由于

，

而CO=DO所以折射率

重复以上实验，求得各次折射率计算值，然后求其平均值即为玻璃砖折射率的测量值：

处理方式

（2）：

根据折射定律可得

因此有

在多次改变入射角、测量相对应的入射角和折射角正弦值基础上，以sinα值为横坐标、以sinβ值为纵坐标，建立直角坐标系。

如图3-82所示。

描数据点，过数据点连线得一条过原点的直线。

求解图线斜率，设斜率为k，则

故玻璃砖折射率

10、用双缝干涉测光的波长

1、了解光波产生干涉现象的条件（体会杨氏实验设计技巧，通过单缝获得f一定相位恒定的光波，通过双缝实现两列相干光叠加）；

2、观察白光及单色光（红、绿光）双缝干涉图样；

3、测定红、绿光的波长。

光源发出的白光把单缝照亮，单缝相当于一个线光源（惠更斯原理），得到频率相同、相位差恒定的光源，它又把双缝照亮，双缝得到两个相干光源，在屏上产生彩色干涉条纹。

在单缝前加滤光片可获得单色光，在屏上出现明暗相间的干涉条纹。

两相邻明（暗）条纹间的距离满足Δx=

λ（光程差Δr=（2k+1）*λ/2时，出现暗条纹，Δr=2k*λ/2时出现亮条纹），故有：

λ=

Δx。

测出d、L、Δx即可算出光的波长。

[d=0.25mm,L=600mm]

熟悉安装仪器（按光路图）

1、调遮光筒水平（支撑筒的二架子靠近即可调水平），与光具座的导轨平行；

2、调灯泡灯丝在遮光筒的正中央，调灯丝处于竖直方位。

通电，在筒另一端观察左右上下调节灯泡，直到灯丝处于遮光筒轴线上（各元件共轴且平行）。

装上双缝，左右微调灯头，使灯丝正对双缝

3、装上单缝筒与测量头，使灯丝与单缝间距为25cm左右。

观察条纹、记录规律

1、从目镜观察，微调拨杆，至出现清晰的白光干涉彩色条纹（中央白，内紫外红）；

2、在单缝前盖上红色滤光片，分别观察红色干涉条纹，注意观察条纹间距；

测量

1、装上红色滤光片，记录