原创届高三物理实验复习一.docx
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原创届高三物理实验复习一.docx
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原创届高三物理实验复习一
一、学生实验
序号
实验内容
要求
一*
用DIS研究加速度与力的关系,加速度与质量的关系
C
二*
用DIS研究机械能守恒定律
C
三
用多用表测电阻、电流和电压
C
四
用DIS测电源的电动势和内阻
C
五*
研究磁通量变化时感应电流的方向
C
六
探究感应电流产生的条件
B
七*
用DIS研究回路中产生感应电动势的大小与磁通量变化快慢的关系
B
八
研究有固定转动轴物体的平衡条件
B
九
用单摆测定重力加速度
B
十
用DIS研究在温度不变时,一定质量的气体质量与压强的关系
B
十一
描绘平抛运动的轨迹
B
十二
研究共点力的合成
B
十三*
用单分子油膜估测分子的大小
B
十四*
测定支流电动机的效率
B
十五
观察水波产生的干涉现象
B
十六
用DIS测定位移和速度
B
十七
用DIS描绘电场的等势线
B
十八
设计、组装简单的模块式电路
B
十九
用DIS研究通电螺线管的磁感应强度
B
二十
用DIS测定加速度
B
二十一
观察光的干涉和衍射现象
B
一、
用DIS研究加速度与力的关系,加速度与质量的关系
【实验目的】1、研究小车在质量一定的情况下,加速度与作用力的关系。
2、研究小车在受力一定的情况下,加速度与质量的关系。
【实验原理】
1、保持小车的质量不变,改变钩码个数(即改变牵引力),用运动传感器测出小车对应的加速度,利用a—F图像,得到加速度与作用力成正比。
2、保持小车的作用力不变,改变小车的质量(往小车内加砝码),用运动传感器测出小车对应的加速度,利用a—1/m图像,得到加速度与质量成反比。
【实验器材】DIS(位移传感器,数据采集器、计算机等)带滑轮的轨道、小车、钩码、小车配重片、天平等。
【实验步骤1】
1、用天平测量小车的质量
2、测量钩码的重力(作为对小车的拉力)。
3、将位移传感器的接收器固定在轨道的一端,连接到数据采集器,将位移传感器的发射器固定在小车上,用细线连接小车,跨过滑轮系住钩码。
4、开启电源,运行DISy应用软件,点击实验条目中的“牛顿第二定律”,
5、轻推小车,使其在钩码牵引下运动,当界面的v—t图出现一条水平直线式,表示小车的摩擦力已得到平衡,如不平衡,可调节钩码的质量,也可改变轨道倾角,依次平衡摩擦力。
6、释放小车,测定加速度。
7、保持小车质量不变,改变钩码的大小重复实验。
【实验步骤2】略
【数据处理】
1、将实验数据记录在下表中
2、将实验数据和图像在图中标出。
组别
1
2
3
4
5
F/N
a/m·s-2
组别
1
2
3
4
5
(M+m)/kg
1/(M+m)/1/kg
a/m·s-2
【实验结论】加速度和作用力成正比,和质量成反比。
【问题讨论】
如图所示,图线中的截距OA的出现各是什么原因?
【注意事项】
1、轨道保持水平
2、小车与轨道的摩擦力要小
3、小车质量远远大于钩码质量
二、用DIS研究机械能守恒定律
【实验目的】研究动能和重力势能转化中所遵循的规律
【实验原理】将DIS(数字化信息系统)装置中的光电门先后放在单摆摆动过程中的A、B、C、D各点,测出摆球经过各点的速度V,再测出各点对点D的高度,算出摆锤经过该位置时的动能、重力势能,两者相加算出机械能,比较不同位置的机械能,看其是否相等。
【实验器材】机械能守恒实验器、DIS实验系统(光电门传感器、数据采集器、计算机)
【实验步骤】
1、安装实验器材,开启电源,运行DIS应用软件
2、测量摆锤的直径⊿X及其质量m,将数据输入计算机界面内,
3、把光电门传感器放在标尺盘最底端D点,并以此作为零势能点。
4、将摆锤置于A点,点击“开始记录”同时释放摆锤,摆锤通过D点的速度将自动记录在表格的对应处。
5、点击“数据计算”,计算D点的重力势能、动能和机械能。
6、依次将光电门传感器放在标尺盘的C、B点,重复试验,得到相应数据。
7、比较上述各实验结果中各位置的机械能,在实验误差允许范围内,是否守恒。
次数
D
C
B
A
高度h/m
速度v/ms-2
势能Ep/j
动能Ek/j
机械能
【实验结论】
【问题讨论】实验中如果发现机械能的总量并不完全相等,试分析其产生的原因。
三、用多用表测电阻、电流和电压
【实验目的】练习用多用表测电阻、电流、电压
【实验原理】多用表的欧姆表,是电流表、电池、调零用的可变电阻和红、黑表笔串联而成的(如图)当红黑表笔接触时,调节R的阻值,使电流表满偏,即电路中的电流强度等于Ig,根据全电路欧姆定律有
,这时,红、黑表笔间的电阻为零。
当红、黑间接入待测电阻Rx时,通过电流表的电流强度为
,由上式可以看出,Rx改变时,I随之改变;每个Rx的值都有一个对应的I值,如果刻度盘上直接标出与电流强度相对应的电阻值,那么,当红、黑表笔分别接触待测电阻的两端时,就可以从表盘上直接读出其电阻值
【实验器材】多用表、小灯泡、滑动变阻器、干电池2节、电键、导线
【测电压实验步骤】
1、将红、黑表笔分别插入正(+)负(—)插孔。
2、将多用表的选择开关旋至5V(直流)挡,
3、将红、黑表笔的金属笔尖分别于小灯泡的a、b两端接线柱接触,如图
(1)所示。
4、调解滑动变阻器的滑动片位置,是多用表的指针指到2.5V的位置,此时小灯泡在额定电压下工作。
【测电流实验步骤】
1、按图连接好电路,闭合开关后,调解R,将小灯泡两端的电压调到额定电压。
2、断开开关后,将小灯泡的b端与开关之间的导线拆去,准备将多用电表串联到电路中。
3、
将多用表的选择开关旋至500mA(直流)挡。
4、将红、黑表笔分别插入“+”、“-”插孔,并通过红、黑表笔的金属笔尖将多用表串联到电路中。
如图
(2)所示。
5、重新闭合开关,观察多用表指针的偏转情况,如果指针偏转太小,则减小电流量的量程,是指针有较大的偏转。
6、从多用表的指针刻度盘上读出电流值。
【测电阻实验步骤】
1、选择倍率。
根据待测电阻的估计值,用选择开关选好适当的倍率挡。
2、调零。
在两表笔相互接触的情况下,调解调零电阻,对多用电表进行调零。
3、测量。
用两表笔分别连接待测电阻的两端,从多用电表刻度盘上指针所指的刻度乘以倍率,读出待测电阻的电阻值;指针指在刻度盘的中央位置附近测量的值比较准确,如果指针偏离中央位置过远,最好改变倍率,并重新调零后进行测量。
4、复位。
测量结束后要将表笔从插孔中拔出,并将选择开关旋至交流电压最大量程处(有的型号可旋转的“OFF”挡)
【注意事项】
1、每次测量以前,要把多用表放平,不可使它一边高一边低。
2、为了减小测量误差应选择适当量程,使表针尽可能指在中心刻度附近,读数时应将表针示数乘以选择开关所指的倍数。
3、测电阻时,若更换量程,应重新进行欧姆调零后,才能测量。
4、测量时手不要接触表笔的金属部分,被测电阻要与其它元件和电源断开。
5、不能用欧姆表测定额定电流极小的电阻。
如灵敏电流计的内阻。
6、电表长期不用时,应取出电池,以防电池漏电。
四、用DIS测电源的电动势和内阻
【实验目的】
测量干电池的电动势和内阻
实验器材:
DIS、电学实验电路板、滑线变阻器、待测干电池、导线、电键等。
【实验原理】
改变电路的外电阻,通过电压传感器和电流传感器测量不同工作状态的端电压和电流,输入计算机,自动生成U-I图线,由图线得出电动势和内阻,电路图和实物装置如图。
【实验器材】
(1)被测电池;
(2)安培表(3)伏特表(4)滑动变阻器(5)开关导线若干;
【实验步骤】
1、把电压、电流传感器分别接入数据采集器第一、第二输入口;
2、将实验电路板的开关S断开,电压、电流传感器的测量夹分别接入实验班的U3、I端;
3、连接滑动变阻器R’,并把电阻值调到最大,开关S闭合。
4、
打开“计算表格”,改变滑动变阻器的触点,使其阻值逐渐减小,同时点击“手动”按钮,记录几组不同的电流、电压值;
5、打开“坐标绘图”界面,设x轴为“I2”y轴为“U1”,点击“直线拟合”,的实验结果如图:
6、根据图显示,拟合直线方程为:
_____________________,测电动势为______内阻为_____.
【注意事项】
1、本实验中使用的电源最好为旧的干电干池(内阻大)。
2、K闭合前,滑动变阻器的组织应调至最大,改变滑动变阻器阻值时,切勿使电路短路,以免损坏仪器。
3、实验过程中,通电时间不要太久,电流也不能太大(1号电池短时放电不超过0.5安,较长时间放电不超过0.3安)以免被测电池的电动势迅速减小和内阻剧增。
4、本实验的系统误差,主要是没有考虑电表的内阻造成的,由于伏特表的分流作用,测得的
和r的值均小于真实值。
五、研究磁通量变化时感应电流的方向
【实验目的】探究感应电流的方向与磁通量的变化关系
【实验原理】将条形磁铁的N、S极分别插入感应线圈,或从感应线圈中拉出,观察检流计指针的偏转情况,然后归纳出判断感应电流方向的规律。
【实验器材】条形磁铁、检流计、感应线圈等。
【实验步骤】
按图(a)(b)(c)(d)所示,将条形磁铁插入或拉出,观察记录检流计指针的偏转方向。
【数据处理】
1、在图中画出(a)(b)(c)(d)四种情况下,线圈中感应电流方向及感应电流磁场方向。
2、归纳出感应电流的方向与磁通量变化的关系。
(a)(b)(c)(d)
【注意事项】
1、副线圈接入电路前,应仔细观察其绕向,并画出绕向图。
2、检流计量程很小,在查电流计指针偏转方向与电流方向的关系时,应串联一个几十千欧的电阻。
六、探究感应电流产生的条件
【实验目的】探究感应电流产生的条件。
【实验器材】条形磁铁,灵敏电流计,线圈A和B,滑动变阻器,电源、开关、导线等。
【实验原理】
首先要查明电流表指针偏转方向和电流方向的关系(方法与画电场中平面上等势线实验相同)。
电键闭合和断开时、电键闭合后滑动变阻器的滑动触头移动过程中、电键闭合后线圈A在B中插入、拔出时,都会发现电流表指针发生偏转,说明有电流产生。
而电键保持闭合、滑动触头不动、线圈A在B中不动时,电流表指针都不动,说明无电流产生。
【实验步骤】
1、将灵敏电流计和线圈B按图连成闭合回路;
2、将线圈A与电源、开关、变阻器串联成另一个闭合电路。
3、合上开关,线圈A相当于一根条形磁铁
4、线圈A在线圈B中静止不动,观察灵敏电流计指针偏转情况(不动)
5、线圈A在线圈B中拔出或插入时,观察灵敏电流计指针偏转情况(发生偏转)
【实验结论】闭合电路中有感应电流产生的充要条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化。
【注意事项】
两个串联电路不要接错。
七、用DIS研究回路中产生感应电动势的大小与磁通量变化快慢的关系
【实验目的】探索影响感应电动势大小的有关因素。
【实验器材】导轨、小车、当光片、螺线管、磁铁、电压传感器、光电们传感器、计算机。
【实验原理】小车上装有磁铁和挡光片,小车的挡光片经过光电门传感器始,DIS实验系统记录当光时间⊿t,电压传感器记录下此段时间螺线管中感应电动势的平均值E。
【实验步骤】
1、让小车以不同的速度靠近螺线管,得到再不同的⊿t时间内感应电动势的平均值E,(感应电动势的平均值近似于最大值)
2、重复上述步骤可得一组⊿t和E值,点击软件界面上的“E—1/⊿t”,屏幕出现如图线,实验中因磁铁相对螺线管位置的变化相同,各次实验螺线管中磁通量的变化量⊿Φ都相同,可见感应电动势E和1/⊿t成正比关系,即E和⊿t成反比。
3、改用不同匝数的线圈(线圈直径不变),使磁铁用相同速度靠近线圈,会得到什么结果?
【问题讨论】你能用上述实验结果,来分析电话机发话段话筒的工作原理吗?
八、研究有固定转动轴物体的平衡条件
【实验目的】研究有固定转动轴的物体在外力作用下平衡的条件。
【实验器材】铁架台、力矩盘、弹簧称、一组钩码、带套环的横杆、钉子、细线、刻度尺。
【实验步骤】
1、
将力矩盘的金属轴O固定在铁架台上,把力矩盘套在轴上并使盘面保持竖直,同时在铁架上固定一杆横杆,力矩盘上画若干同心圆,共确定力臂时参考。
2、将钉子固定在力矩盘的四个任意位置上,其中三枚钉子上用细线悬挂不同个数的钩码,第四根钉子细线与测力计的钩子相连,测力计的另一端则挂在横杆的套环上。
3、当力矩盘在这四个力的作用下处于平衡状态时,测出各个力(包括测力计所示加的力)的力臂,将力和力臂的数据记录在下面的数据表中。
4、改变钉子的位置,重复实验以此。
【数据处理】
将实验数据记录在下表中
力F/N
力臂L/m
力矩M/Nm
力矩方向(顺逆)
实验1
实验2
逆时针方向力矩之和(Nm)
顺时针方向力矩之和(Nm)
实验1
实验2
【实验结论】有固定转动轴物体的平衡条件是:
作用在一个物体上的顺时针方向力矩之和与逆时针方向力矩之和相等。
【注意事项】
1、实验时不应使力矩盘向后仰,否则悬线要与盘的下边沿发生摩擦,增大实验误差。
为使力矩盘能灵活转动,必要时可在轴上加少许润滑油。
2、测力计的拉力不能向下,否则将会由于测力计本身所受的重力而产生误差。
测力计如果处于水平,弹簧和秤壳之间的摩擦也会影响结果。
3、有的力矩盘上画有一组同心圆,须注意只有受力方向与悬点所在的圆周相切时,圆半径才等于力臂的大小。
一般情况下,力臂只能通过从转轴到力的作用线的垂直距离来测量。
【问题讨论】实验中那些因素可能引起误差?
为此你采取了哪些措施?
九、用单摆测定重力加速度
【实验目的】用单摆测出当地的重力加速度。
【实验原理】根据单摆在偏角很小时(小于5度)其振动周期仅决定于摆长与当地的重力加速度,即
,所以
,若测量出单摆的摆长L和振动周期T,就可以求出当地的重力加速度。
【实验器材】单摆、停表、支持、游标卡尺、铁架台、DIS等
【用单摆测定重力加速度实验步骤】
1、选取一个摆线长约1m的单摆,把线的上端用铁夹固定在铁架台上,把铁架台方在实验桌边,是铁夹伸到桌面以外,让摆球自然下垂。
2、用米尺量出摆线长度L,精确到毫米,把测得的数据填入表中。
3、用游标卡尺测量小球的直径,然后算出摆球半径,也精确的毫米,把测得的数据填入表中;
4、放开小球让它摆动,用停表测出单摆做30—50次全振动所用d时间,把测得的数据填入表中。
5、计算出平均摆动一次的时间,即单摆振动周期,把结果填入表中。
6、根据单摆周期公式,计算出重力加速度。
7、变更摆长,重做几次实验,计算出每次实验测得的重力加速度。
8、把有关数据和计算结果填入表中,求出几次实验得到的重力加速度的平均值,既可看作本地区重力加速度,作为实验结果填入表中。
【用DIS测定重力加速度实验步骤】
1、按图把光电传感器接到数据采集器接口;
2、点击实验菜单中的“用单摆测重力加速度”
3、量出摆球的直径摆长的长度,输入计算机;
4、单摆摆动后,点击“记录数据”显示屏将得出一组单摆的周期与重力加速度的值;
5、取平均值作为实验结果填入表中。
【注意事项】
1、实验所用的单摆要符合理论要求,并且要在摆角小于50下进行实验数据的测量;
2、摆线的悬点要固定好,不能再摆动中出现移动或晃动;
3、要使单摆在竖直平面内摆动,不得使其形成锥摆或摆球转动;
4、测摆长时,一定从球心算起
5、测量周期时应从平衡位置开始计时。
【问题讨论】如果实验结果与理论之相差较大,试分析原因。
十、用DIS研究温度不变时,一定质量的气体质量与压强的关系
【实验目的】探究一定质量的气体在温度不变的情况下的压强与体积的关系.
【实验原理】在一个带有刻度的注射器内,封入一定质量的空气,改变施加在活塞上的力时,封闭空气的压强和体积随之发生相应的变化,如果在实验误差允许范围内,相应的压强和体积的乘积相等(P1V1=P2V2=….)就验证了这一定律。
【实验器材】DIS、带有刻度的注射器;
(2)润滑油(3)橡皮帽
【实验步骤】
1、将压强传感接入数据采集器开启电源,运行DIS应用软件,点击实验条目中的“用DIS研究温度不变时,一定质量的气体质量与压强的关系”。
2、注射器与压强传感器的测口相连,在数据表格上输入所设定的体积,推拉注射器活塞,使气位于各设定体积时,点击“记录数据”
3、点击“数据计算”计算出P、V成绩。
4、比较数据
【数据处理】
1、记录数据
次数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
压强p/kPa
体积V/cm3
2、根据数据,用描点法画出P与V以及P与1/V的关系图,并分析得出的结论。
【注意事项】
(1)为保证封闭空气质量一定,实验前应将活塞放在中央刻度处用橡皮帽封住小孔,然后将活塞拉到某一刻度处再放开,观察能否恢复的中央刻度处,若相差明显,应适当涂润滑油或更换注射器,
(2)为保证气体温度不变,周围环境温度要稳定,移动活塞要慢,且不能用手握注射器。
(3)封入的空气应干燥,封入空气的体积应尽可能大些,每次体积的变化也应尽可能大些,每次提及的变化也应尽可能大些,以减小实验的误差。
十一、描绘平抛运动的轨迹
【实验目的】
1、利用有连拍功能的数码相机或摄像机获得平抛运动的轨迹。
2、利用DIS实验研究平抛运动的飞行时间t与下落高度h、出速度v0之间的关系;平抛物体的射程d与v0、t之间的关系。
【实验器材】有连拍功能的数码相机或摄像机;斜槽、支架、金属小球、光电门传感器、碰撞传感器等组成的DIS平抛运动实验装置。
【实验步骤】
1、控制斜槽导轨的水平槽口高度,让小球从斜槽的不同高度处滚下,以四种不同的速度冲出水平槽口,在空中作平抛运动,利用安装在槽口的光电门传感器测量小球平抛运动的初速度v0,利用安装在底板上的碰撞传感器测量小球的飞行时间t0,并显示在计算机屏幕上,落地点d水平距离d由底座上的标尺度处。
将这些数据记录在预先设计好的表格中。
2、改变斜槽水平槽口的高度,重复步骤1、中的实验,将显示在计算机屏幕上的这些数据记录在预先设计好的第二张表格中
3、利用数码相机的连拍功能(或摄像机),在上述两组实验中各选一次实验,拍摄小球做平抛运动过程,将所摄得的一组照片输入到计算机中,然后进行处理,并将这些照片图像叠合在一起,以获得小球做平抛运动的轨迹。
【数据处理】
高度h_________m
初速度v0/ms-1
飞行时间
t/s
实验值
理论值
水平距离
d/m
实验值
理论值
【实验结论】
【问题讨论】
利用数码相机(摄像机)的连拍功能获得的平抛运动的轨迹实验中,能否定量研究平抛物体的飞行时间t0与下落高度h、初速度v0之间的关系,以及平抛物体的射程d与v0、t之间的关系?
【注意事项】
1、固定斜槽时,要使它的末端点的切线成水平;
2、要使木板面与小球的下落面保持平行
3、计算小球的初速度时,运选择距抛出点稍远一点的点为宜,以便于测量和计算。
十二、研究共点力的合成
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。
【实验目的】研究和力与两个分力的关系
【实验原理】
1、结点受三个共点力作用处于平衡状态,则F1、F2的合力必与橡皮条拉力平衡。
2、改用一个拉力F’使结点回到O点,则F’与F1、F2的合力等效,3、
3、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,以验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则。
【实验器材】
方木板;白纸;弹簧秤(两只);橡皮条;细绳套(两个)三角板;刻度尺;三角板;图钉;铅笔;
【实验步骤】
1、用图钉把白纸钉在放于水平桌面的木板上
2、用图钉把橡皮条的一端固定在A点,另一端拴上两个细绳套
3、用两只弹簧秤分别钩住两只细绳套互成角度地拉橡皮条,将结点拉到某一位置O,用铅笔记下结点的位置,描出两只细绳套的方向,并记录两只弹簧秤的读数F1和F2,
4、用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线,按选定的标度作出这两只弹簧秤拉力F1和F2的图示,以F1和F2为邻边用刻度尺和三角板作平行四边形,过O点画对角线即为合力F,按同样的标度作出合力F的图示
5、只用一只弹簧秤钩住细绳套,把橡皮条的结点拉到同样的位置O,记下弹簧秤的读数F’和细绳的方向,用刻度尺从O点按同样的标度画出F’的图示,
6、比较F’和F的大小和方向是否相同
7、改变两拉力F1和F2的大小和夹角,在重复实验两次。
【注意事项】
(1)在本实验中,以橡皮条的伸长(结点到达某一位置)来衡量力的作用效果,因此,在同一次实验中应使两种情况下结点达到同一位置.
(2)实验前,首先检查弹簧秤的零点是否正确.实验中,弹簧秤必须保持与木板平行,使用时不能超过弹性限度,读数时应估读到最小刻度的下一位.
(3)画力的图示时,标度的选取应恰当,要严格按几何作图法求合力.
【问题讨论】
实验结果是否有误差?
若有,造成误差的原因是什么?
保持两个分力大小不变,合力的大小如何变化?
(可用实验验证)
十三、用单分子油膜估测分子的大小
【实验目的】估测油酸分子的直径
【实验器材】油酸、酒精、滴管、痱子粉、量筒、刻度尺、蒸发皿
【实验原理】将油滴到水面上,油会在水面上散开,几乎形成单分子油膜。
如果把分子看成是球形的,那么单分子油膜的厚度就可被认为等于油分子直径。
只要先测出油滴的体积,再测出油膜的面积,就可估算出油分子的直径。
【实验步骤】
1、把已知浓度的油酸酒精溶液滴入量筒,记下滴数,测量并计算出每滴油酸溶液中油酸的体积。
2、在蒸发皿内盛放一定量的水,再把痱子粉均匀地洒zai水面上,滴入一滴油酸酒精溶液,待其散开。
3、用透明方格纸(把方格复印在透明膜上)测油酸的面积。
4、测定结果表明,分子直径的数量级是-10m
【数据处理】
一滴油酸的体积V=_____________;油膜面积S=_________;分子直径d=V/S=___________
十四、测定直流电动机的效率
【实验目的】测定在一定电压下工作的直流电动机的效率。
【实验器材】直流电动机(带长轴,额定电压4.5V)、电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、砝码盘(已知质量)、砝码若干、停表、刻度尺、细绳一根,导线若干。
【实验原理】先测出电动机的输出功率P出和输入功率P入,输出功率P出=FV=(M+m)gh/t;输
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