高二物理实验教案设计.docx
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高二物理实验教案设计.docx
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高二物理实验教案设计
实验一验证动量守恒定律
[预习思考题]
1.动量守恒的条件是什么?
本实验的两个小球相碰,为什么它们的总动量不改变?
.
2.本实验是怎样简便地测出两个小球碰撞前后的速度的?
所依据的原理是什么?
3.在实验中,将要记录O、P、M、0',五个点,它们的位置是怎样确定的?
这些点分别表示了什么?
4.实验后怎样处理实验数据?
本实验是怎样验证动量守恒定律的?
[实验目的].
用两个大小相同但质量不等的小球的碰撞来验证动量守恒定律.
[实验器材]·
J2135型碰撞实验器(连同两个大小相同但质量不同的小球、线),刻度尺,白纸,复写纸.
[实验步骤]
1.用天平称量两个小球的质量m的小球定为人射小球,把质量小的小球定为被碰小球,用刻度尺和三角板测量小球的________·把测得的数据全部记入(自己设计的)表格中.
2.按图7安装和调整实验装置。
斜槽要固定在桌边;其末端点的切线保持水平.把白纸平铺在槽口下的正前方,用重物压住纸的四个角.使重锤线沿着斜槽末端竖直下垂,锤尖离地面尽量近又不与地面相碰,在白纸上记下重锤尖所指的位置O,它表示碰撞时入射小球球心在纸上
的垂直投影.
图7
3.只用人射小球做实验:
(1)让入射小球从斜槽上某一高处由静止释放,观察其落地位置,下小球开始滚下的位置.
(2)在小球落地处的白纸上铺放复写纸.重复10次让人射小球从斜槽同一位置滚下的实验.在打上落点记号的白纸上,用尽可能小的圆把所有落点圈在里面,圆心户就是小球落点的平均位置.
4.让两个小球做正碰的实验:
(1)把被碰小球放在斜槽前边的小支柱上,调节小支柱的位置和高度,使入射小球从槽上滚下来与被碰小球发生碰撞时处于同——高度,碰撞后的速度方向都在同一条直线上.
(2)铺上复写纸,把被碰小球放在小支柱上,让入射小球从原来高度滚下,使它们碰撞.重复实验10次.用同样的方法标出碰撞后入射小球的落点的平均位置M,被碰小球落点的平均位置N.
图8
5.从记有O、P、M、N点的白纸上取得实验数据.
过O、N点在纸上作一条直线,在直线上截取线段OO'=2r,这正好是小支柱和斜槽末端点的距离,则O',点就是被碰小球在纸上的垂直投影.O、O'、P、M、N各点位置如图8所示.
(1)测量线段0,N的长度,它就是被碰小球飞出的水平距离,它在数值上等于被碰小球碰撞后的速度u,,.
(2)测量线段0M的长度,它就是入射小球碰撞后飞出的水平距离,它在数值上等于人射小球碰撞后的速度ul,.
(3)测量线段0P的长度,它就是入射小球在没有发生碰撞时飞出的水平距离,它在数值上等于入射小球在没有发生碰撞时飞出的水平距离,也就是人射小球的碰前速度
.
6.把数据填入(自己设计的)表格中,再分别计算ml(0P)和ml(0M)+Ml(O'N,看看它们是否相等,从而验证mlv1=m1v1'+,是否成立.
[注意事项]
1.为了保证小球实现水平正碰,固定斜槽时一定要使斜槽末端点的切线保持水平.可把小球轻轻放在斜槽底端水平部分,看看小球能否做到随遇平衡.同时,被碰小球放到小柱上,既要调节小柱高低,尽量使两球的球心在同一水平线上,又要俯视观察、调整两球左右对齐.
2.两个小球的大小是相等的,质量是不同的,要用质量较大的作为人射小球.
3.在整个实验过程中,要保持实验桌、斜槽和白纸的位置不改变;人射小球应尽量从斜槽较高位置液下,但每一次都要从斜槽的同一高度开始无初速释放.
[记录和计算]
(请附原始记录的白纸,自己设计表格和列式计算.)
结论:
1.实验时,为什么不用质量较小的小球作为人射小球?
这有什么不好?
请动手做实验试一试,再从理论上进行分析.
2.在本实验中,为什么测出小球飞出的水平距离,就可以用它来代表小球的水平速度?
3、在实验过程中,为什么入射小球每次都必须从斜槽的同一高度滚
4.为了使两球实现水平正碰,要使两小球相碰时处于同一高度.但事实上,由于两球大小相等,此时入射球将会碰到小柱再飞出去.我们可以把小柱调低一点点,不让入射球碰着,但这又不是水平方向碰撞了.你认为应该怎样改进?
请设想一些改进的方法.
实验二用单摆测定重力加速度
[预习思考题]
1.本实验是根据什么原理进行的?
实验中必须取得哪些数据?
2.怎样安装本实验用的单摆?
单摆的摆长如何测量?
3.在实验中,单摆的偏角应控制在什么范围内?
有什么简便的办法
可知偏角满足此条件?
4.本实验用什么方法测定单摆振动周期?
测量时取摆球经过什么位置的时刻开始计时为好?
:
[实验目的](学生填写)
[实验器材]
铁架台,铁夹,细线(1m左右),金属小球三个孔),米尺(最小刻度为一),秒表(或秒钟).’
[实验步骤]
(有穿过球心的小
1.用细线穿过金属球上小孔,然后在线端打一个比小孔大一些的线结,抽紧后做成÷个单摆.,
2.将铁夹固定在铁架台上端,把铁架台放在实验桌边,使铁夹伸到桌面以外,把做好的单摆固定在铁夹上,让摆球自由下垂.
3.用米尺测量摆长.摆长等于从到的距离,亦即与之和.
4.用累积法测单摆振动周期.把单摆从平衡位置拉开一个小角度,这个角度应不大于.放开摆球,让单摆在竖直平面内摆动.用秒表测出单摆完成30—50次全振动的时间,再求出完成一次全振动所用的平均时间,这就是单摆的周期.把数据记入记录表格中.
5.根据公式g=_____________,利用实验测得的________和__________的数据,计算出重力加速度.
6.变更摆长,重做几次实验,计算出每次实验的重力加速度.
7.求出几次实验得到的重力加速度的平均值,即可看作本地区的重
力加速度.
8.从单摆的周期公式知道,周期跟偏角的大小、系.用实验验证这个结论.
[注意事项]
摆球的质量没有关
1.摆线要用细而不易伸长的线,悬点要固定不变,不能把摆线随意缠绕在铁夹上,以免悬点松动,引起摆长变化.悬挂单摆时可用铁夹把细线上端夹紧,也可用烧瓶夹夹紧两块小木板,以此夹紧摆线.
2.摆长以1m左右为宜,摆长是指从悬点到球心的距离,测摆长应在单摆竖直悬挂的状态下进行.如果只用一把米尺测量摆长,可以让米尺与悬线平行,尺上端的零刻度线与过悬点的水平线重合,尺下端与小球相切,切点处的读数就是摆长.或者用米尺测出摆线的长度、用游标卡尺或两把三角尺测出小球直径,则摆线长加小球半径就是摆长.
3.单摆偏角的控制可以用量角器粗测,也可以用控制摆幅与摆长之比小于0.087的办法实现.以摆长1m为例,只要让球心偏离平衡位置的距离小于8.7cm,偏角就小于5
.
4.要让单摆在竖直平面内摆动,不要形成锥摆,测定单摆振动周期时,可事前在平衡位置正下方放一支铅笔或一块橡皮作为记号,在摆球经过平衡位置时开始默数,默数全振动次数要与振动周期同步,注意摆球每经过平衡位置两次才完成一次全振动.·开头用倒数的方法、后来才顺数:
即默数“5,4,3,2,1,0,1,2,…30”,数到“0”时启动秒表,数至((30”时关闭秒表.
[记录和计算]
(自己设计一个表格,把测得的数据和计算结果填入表中.)
[问题讨论]
1.单摆振动周期T与摆长l的测量结果,哪一个对重力加速度g的准确度影响大一些?
为什么?
2.测周期时,计时的起点可以取摆球经过平衡位置(最低点)的时刻,也可以取摆球摆动到最高点的时刻.你认为哪一种方法好,为什么?
3.有人认为不必像步骤4那样用累积法测单摆的周期,只要直接测单摆一次全振动所经历的时间就可以了.你同意这种看法吗?
为什么?
4.利用本实验测得的数据,可以研究周期跟摆长的关系.应该怎样做?
请你尝试一下.
实验三用油膜法测分子的大小
[预习思考题]
1.一般分子直径的数量级为_________________
2.本实验是采用油酸在水面上形成一层_____________的方法估测分子的大小.
3.本实验选择油酸的主要原因是因为它的分子由两部分组成,一部分是______,它与水没有_____________而要冒出水面,另一部分_______对水有____________,面留在水中,这样油酸分子直立在水面上形成______________.
[实验目的]
用油膜法估测油酸分子的大小,学习一种估测分子大小的方法
[实验器材]
酒精油酸溶液(由老师预先配制好,它的浓度老师会告诉你的),浅水盘(边长30—40cm),痱子粉(或石膏粉),玻璃片(或有机玻璃板),量筒,注射器(或滴管),坐标纸或计算纸,清水,彩笔(水性).
[实验步骤]
1.用注射器或滴管将酒精油酸溶液一滴一滴地滴人量筒中,记下量筒内增加一定体积(例如lmL)时的滴数,求出一滴溶液的体积v.
2.往浅水盘倒入约2cm深的清水,在水面上轻轻而均匀地撒一层痱子粉或石膏粉.
3.用滴管滴一滴酒精油酸溶液于水面,等油层不再扩散,形状稳定后,用玻璃片(或有机玻璃板)盖在水盘上(图1),然后用彩笔将油酸膜的形状描绘在玻璃片上。
4.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃片放在坐标纸上,算出油酸薄膜的面积S.求面积时以坐标纸上边长为lcm的正方形为单位,数出轮廓内正方形的个数,不足半个的舍去,多于半个的算一个.
5.根据酒精油酸溶液的浓度,算出一滴溶液中纯油酸的体积y.根据油酸的体积y和油酸薄膜的面积S算出薄膜的厚度,可认为是油酸分子的大小.
[注意事项]
1.选用的浅水盘各处的高度应均匀,而且水盘应水平放置(可从盘的边缘各处离水面高度是否一样看出);水盘也不宜太高,略高于水面为宜,以使盘上的玻璃片尽可能地接近水面又不接触水面,这样描绘出的油酸膜轮廓就比较准确.描画油酸膜轮廓时,眼睛视线应通过所画之处而垂直于玻璃片.
2.为了使滴到水面的油酸尽量少,除了把油酸稀释外,应尽量选用出口特别细的注射器或滴管,最好使用滴下100滴以上溶液才有lmL体积的滴管.
3.向水面滴下酒精油酸溶液时,注意使滴管竖直于水面,管口靠近水面,轻轻地滴下,就有可能得到油层不再扩散,形成边缘圆滑的油膜.
4.酒精油酸溶液应取分析纯的无水酒精和分析纯的油酸配制.实验用具容器都必须清洗干净,否则会影响实验结果.
5.本实验中,由于测量体积和面积的数值都不精确,因此测量结果偏差较大.油酸分子大小的公认值为
,只要测量结果的数量级与之相符,就可认为实验成功.
[实验记录与计算]
项目
溶液浓度
1mL溶液滴数
1滴溶液体积
1滴溶液中纯油酸体积
油酸膜厚度
数据记录或计算
[实验结论]
用油膜法估测得到油酸分子的大小为________________
[问题讨论与思考]
1.本实验能够以宏观的cm数量级的尺度估测到10
cm微观尺度,你能说出它巧妙之处吗?
2.如果把分子看作一个球体,把你测得油酸分子的大小当作它的直径,那么每立方厘米中有多少个油酸分子?
3.油酸的密度是9.8kg/m
,那么每一个油酸分子质量是多少?
实验四测定电源的电动势和内电阻
[预习思考题]
1.在闭合电路中,电流强度、路端电压电压是怎样随外电阻的变化而变化的?
2.在图14中,滑动变阻器的滑动片为什么应先移到左端?
在实验过程中,如果把滑动片移到右端,将会出现什么现象?
有什么不良后果?
3。
这个实验得出的U--I关系图线为什么是一条直线(参阅课本图)?
把这条直线延长,使它跟纵轴和横轴相交,这两个交点各有什么物理意义?
怎样用作出的图线求出电源的电动势和内电阻?
[实验目的]
用伏安法测定电源电动势和内电阻
[实验器材]
待测干电池(使用两个1号干电池串联)①,电流表(J0407或
J0407—1),直流电压表(J0408或J0408—1),滑动变阻器(J2354--1:
50n、1.5A),开关,导线.
[实验步骤]
1.把干电池、开关、直流电流表(用0.6A挡)、直流电压表(用3V
挡)、滑动变阻器按图14连接好电路,并随即把滑动变阻器的滑片移到使
变阻器接人电路的电阻为最大处(在图14的情况下,应把滑片移到左端).
2.接通开关S,移动滑动变阻器滑片,逐渐减小接入电路的电阻,使电流表的读数在0.06—0.5A之间变化,并依次读取6—8组对应的电流
I和电压U,填于表7—1中
表7—1
次数
项目
1
2
3
4
5
6
7
8
I/A
U/V
3、分别用以下三种方法处理数据、计算出这两节干电池的电动势和内电阻。
(1) 任取两组I、U数据代入方程组
E=U1+I1r
E=U2+I2r
就可以求出电动势E和内电阻r(为提精确度,建议选用电流值及电压值各自大些的两组数据)。
把计算过程简要地写在下面:
结论:
(1)测得两个串联的干电池的电动势为_____________,内电阻为______________.
(2)为减烛偶然误差,用上面
(1)的方法求出几组E、r值,最后分别算出它们的
平均值。
为提高精确度,建议以第1次和第4次为一组,第2次和第5次为一组,余类推,将计算结果填入表7-2中。
表7-2
组合
项目
用1和4两次数据
用2和5两次数据
用3和6两次数据
平均值
E/V
r/
结论:
测得两节串联的干电池的电动势是———,内电阻是——·
(3)为了减少偶然误差,还可以用作图法来处理数据,求出E、r值.在坐标纸上以I为横坐标、U为纵坐标(见图15),用表7—1中的各组U、I值在坐标系中描出相应的点,作一条直线,使之通过尽可能多的点,并使不在直线上的点尽可能均匀分布在直线两旁(参看课本图),直线与纵轴的交点表示I=0,属于断路的情况,这时的电压U等于电源的电动势.直线与横轴的交点表示电压U=0,属于短路情况,用I短表这这时的电流,根据短路时电源内阻r、电源电动势E和短路电流I的关系r=月//短可求出电源的内阻r.
结论:
这两个串联干电池的电动势为_________________
内阻为______________________.
[注意事项]
1.正确选用电压表和电流表的量程,并注意正确连接表上的“+”、“—”接线柱.
2.实验前必须把变阻器的滑动片置于阻值最大的位置,以防止出现烧坏电流表的事故.
3.作U—I图线时,如果出现某组数据对应的点偏离直线较远,就表明这组数据的偶然误差较大,可将该点舍去.
[问题讨论]
1. 测量电源的Z和厂值的电路可以有两种不同的接线方法:
如图16(a)、(b)所示.试比较这两种接法在测定电源的E和r中所产生的误差情况图16
2、用图线法计算E、r值有什么优点?
3.如果在实验中只有一个电压表和两个定值电阻,或只有一个电流
表和两个定值电阻,怎样测定一节干电池的电动势和内电阻?
画出实验电
路图,并写出计算E和厂的代数式.
实验五用描迹法画出电场中平面上的等势线
[预习思考题]
1.本实验中,A、B两电极在导电纸上形成的电场是不是静电场(实验装置见图2)?
2.试解释本实验的课文中指出的“电流表指针不偏转,说明这个点跟基准点的电势相等”这句话.
3.等势面和电力线有什么关系?
在电场中,同一个平面上的等势线和电力线又有什么关系?
[实验目的]
学习用描迹法画出电场中一个平面上的等势线
[实验器材]
平整的木板,圆柱形电极(2个),白纸,图钉(4枚),导电纸,复写纸,J0409灵敏电流计(两接线柱接有探针),n202学生电源(用它的6V直流挡),J2352单刀开关,导线等.
[实验步骤]
1.如图2,在平整木板上依次铺放白纸、复写纸和导电纸(有导电物质的一面向上),然后用图钉把它们固定在木板上.
2.在导电纸上平放着两个跟它接触良好的圆柱形电极A、B,两者相距约10cm,用导线分别与电源的正、负极相连,作为正、负“电荷”.
3.在导电纸两个电极A、B的连线上,依次选取间距大致相等的5个点C、D、E、F、G作为基准点,其中E点选在AB连线的中点.
4.让灵敏电流计的一支探针接在基准点C上,然后在导电纸平面上两电极连线的一侧距此基准点约lcm处选一个点.将另一支探针与该点接触,左右移动探针的位置,可以找到一点,能使电流表的指针不发生偏转,这个点就跟C点的电势相等.这时用探针稍用力向下压一下,把它的位置复印在白纸上.
5.按步骤4的方法,在AB连线的两侧各探测出与基准点C等势的点,相邻等势点大约相距1cm.
6.用同样的方法,分别探测出另外4个基准点的等势点.
7.取出白纸,根据5个基准点的等势点,分别用实线画出5条平滑的曲线(参考图3).这些曲线就是等势线.
8.画出两个异种“电荷”在这个平面上的电力线.由等势线的分布情况,根据等势线和电力线的关系,在白纸上用虚线画出该平面上电力线分布情况.
[注意事项]
1.本实验是用在导电纸上形成的稳恒电流场模拟静电场做实验的,因而应该选用平整的、导电物质分布均匀的导电纸.
2.在画出A、B电极的连线和5个基准点时,不要用笔(特别是不要用铅笔)画在导电纸上,只需在这些点处用探针轻按一下,使在下面的白纸上留个痕迹就可以了,切勿将纸划破或戳穿,以免破坏导电纸上导电物质分布的均匀性,但要在探测完毕取出白纸后用笔将痕迹画成点.
[数据记录和计算]
把你画好的等势线和电力线的纸粘贴在下面空白处.
[问题讨论]
1.你作出的五条等势线中以__________基准点的等势线的电势最高;__________基准点的等势线的电势为最低.
2、从你画出的电力线他布情况分析,该电场平面上________________处的电场抛物线强度最大.
实验六练习使用多用电表实验
[预习思考题]
1.测量电阻两端的电压用_______________________表,测量电路中的电流用_____表,没量电阴的阻值用_____表,将这三个表组合在一起,这就是____表.
2.观察多用电表上半部分的选择开关及其周围标着的测量功能及量程,看表盘上的弧形刻度是怎样跟测量功能及量程对应的.
[实验目的]
1.了解多用电表的正确使用方法.
2.练习使用多用电表测量直流电压、直流电流、电阻.
[实验器材)
多用电表,几节干电池,学生电源,几个不同阻值的电阻R1、R2,导线等.
[实验步骤]
1.正确使用方法
(1)使用前,要先检查表头的机械零点.方法是:
让多用电表不进行任何测量,这时表针应停在左端零刻线上,否则要用小螺丝刀轻轻地转动表盘下边中间的调零螺丝,使表针指零(这个操作叫检查“机械零点”).然后将红表笔和黑表笔分别插入“+”、“—”测试插孔
(2)使用时,应把选择开关旋到相应的测量功能和适当的量程上,并要选择好与之相对应的刻度
(3)使用完毕,应把表笔从测试笔插孔拔出放好,并把选择开关置于“0FF’挡(有些多用电表没有这一挡的,则应置于交流电压挡的最大量程处).
2.直流电压挡和直流电流挡
(1)测量直流电压或直流电流时,把选择开关置于直流电压挡或直流电流挡,所选的量程应稍大于待测电压的估计数值,或先选较大的量程测量,得到大约数后选择大于而又最接近该数值的量程.读数时首先要正确选择刻度,原则是选择最大数值与所选量程相同的那条刻度.如果表盘上没有这相应的刻度,就要使用与所选量程的10倍(或十分之一)的刻度.例如图17中,如果选择直流电压挡的500V量程,可以使用______________的那条刻度.为了正确读数,还要弄清楚刻度中每一小格所代表的数值.例如图17中,直流50V电压挡,观察表盘得知,这条弧形刻度共有_______个小格,因为量程是____________V,所以1个小格代表_____V
(2).测量直流电压时,应使用多用电表同用电器并联,且交红表笔接在用电器电势较高的一端(或电源正极一端)。
3)测量通过用电器的直流电流时,要使多用电表同用电器串联,还要注意让电流从正表笔流人,从负表笔流出.
3.电阻挡
(1)多用电表置于电阻挡时的原理图如图18所示,表内的电池E、表头G、欧姆调零电阻R和两个表笔间的被测电阻Rx串联起来.
如果被测电阻阻值越大,流过表头G的电流就较_________,表头G的指针偏转角度就较_______;反之,被测电阻RX阻值较小,指针转动角度就较__________.
(2)使用电阻挡时,除了先检查“机械零点”之外,还要检查“欧姆零点”.方法是:
把两表笔金属杆相接触,这时两表笔之间电阻为0.调整欧姆调零旋钮(通常有字母“n”作标志),使指针指在表盘右端电阻挡刻度的“0”位置.注意在每换用欧姆挡的另一倍率或连续使用同一倍率较长时间,都需要重新检查“欧姆零
点”.
(3)表盘上只有一条电阻挡的刻度,测量电阻时为了读数的准确和方便,要适当选择电阻挡的倍率(电阻挡选择开关上写着…X10、X100…等标记),使得指针尽可能停在靠近表盘的中央位置.读数时,以指针在表盘电阻挡刻度上指的数值乘以所选择的倍率,才是所测的电阻值.
(4)用多用电表测电阻时,被测电阻要跟别的元件和电源等都要断开,而且不要用手碰到表针的金属杆.
4.练习测量
(1)1节干电池电压.
(2)2节干电池串联后的总电压.
(3)学生电源中直流电源的2V挡、4V挡、8V挡输出的空载电压.
(4)测量老师所给的几个电阻Rl、R2、R3的大小.
(5)自己设计和连接一个测量通过电阻R的直流电流的电路,并进行测量.
(6)和别的同学(与你所测的对象相同的同学)的测量结果相比较,如果有不同,找出原因.
[数据记录]
测量项目
选择开关位置
所选刻度
测量结果
两者结果不同的原因
选挡
量程或倍率
自己的
别人的
1节干电池的电压
两节干电池的电压
学生电源
直流2伏挡电压
直流4伏挡电压
直流8伏挡电压
电阻R1的阻值
电阻R2的阻值
电阻R3的阻值
自己设计的测量通过电阻及直流电流的电路
实验七描绘小灯泡的伏安特性曲线
[预习思考题]
1.根据欧姆定律,导体中的电流I跟导体两端的电压U成_____跟导体的电阻R成______。
2.导体中电流I和电压U的关系可以用图线来表示.用纵轴表示._______,用横轴表示_________,画出的图纸________叫做导体的伏安特性曲线
3.在金属导体中,电流跟电压成正比,伏安特性曲线是_________4.各种材料的电阻率都随温度而.金属的电阻率随温
度的升高而________,由此可推断小电珠的伏安特性曲线是_____________原点的一条弯向________轴的曲线.
[实验
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