高中物理学生实验专题

高中物理学生实验

【考纲要求】

要求能在理解基础上独立完成的学生实验有：

1.长度的测量

2.研究匀变速直线运动

3.探索弹力和弹簧伸长的关系

4.验证力的平行四边形定则

5.验证机械能守恒定律

6.用单摆测定重力加速度

7.研究平抛物体的运动8.验证动量守恒定律9.用油膜法估测分子的大小

10.用描迹法画出电场中平面上的等势线 11.描绘小灯泡的伏安特性曲线12.测定金属的电阻率

13.把电流表改装为电压表14.研究闭合电路欧姆定律15.测定电源电动势和内阻

16.练习使用示波器17.用多用电表探索黑箱内的电学元件18.传感器的简单应用

19.测定玻璃的折射率20.用双缝干涉测光的波长

21.用气缸导轨验证动量守恒定律22.研究玩具电机的能量转化

并注意应用这二十二个实验中所获得的实验思想、方法、技巧，灵活解决其他类似实验或实际问题。

【知识结构】

高中阶段的二十二个学生实验，按实验目的和特点可分为五个类型：

热点导析

1.选择仪器的原则

①可行性原则：要根据实验要求和客观条件选用合适仪器。如测量某电阻阻值，可根据要求的测量精度。实验的条件确定采用电桥法、伏安法、欧姆表、替代法等，还要根据电阻的规格、电表参数（量程、内阻、精度）选择电压表和电流表。

②准确性原则：怎样的测量实验需要，决定选用怎样精度的测量工具，对一定的实验要求，精度不是越高越好。如测金属丝电阻率实验中，测直径需2～3位有效数字，所以用螺旋测微器，而测长度时，用毫米刻度尺足够了。

③操作性原则：在可行、准确前提下，设计实验和选用仪器越简单越好，并具有良好可操作性。如滑线变阻选用，

既要考虑阻值范围，又要考虑它的额定电流和功率。

当然仪器的选择，首先依托于电原理图已定测量方法已明确的前提下，从安全、准确、节能、方便顺序给予统盘考虑。 2.变阻器分压和限流接法比较

限流接法 分压接法

变阻器R 工作状态 R 的一部分在工作

R 全部工作，且I Rmax ＞I RL

负载R L 的电压调节范围

R

R R L L

ε-ε

0～ε

适用条件

R L 与R 阻值相近且不要求

U L 从0开始调节 R ＜

2

1

R L 以上，或电压从0开始调节

优、缺点 电压调节范围小，R 工作电流较小（等于R L 上电流）

电压调节范围大，R 工作电流较大（大于R L 上电流）

备注

一般先考虑限流接法

后考虑分压接法

典型例析

例1 在做“互成角度的两个力的合力”实验时，橡皮条的一端固定在木板上，用两个弹簧秤把橡皮条的另一端拉到某一确定的O 点。以下操作中错误的是（ ）

A.同一次实验过程中，O 点位置允许变动

B.实验中，弹簧秤必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤刻度

C.实验中，先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧秤拉力的大小和方向，把橡皮条另一端拉到O 点

D.实验中，把橡皮条的另一端拉到O 点时，两个弹簧秤之间夹角应取90º，以便于算出合力大小 解析 本题为1994年上海高考试题 实验中有严格的要求：（1）结点O 不允许移动。

(2)弹簧秤不要达到最大量程，因为一个达到最大，另一个将不好调整。 (3)两个弹簧秤的拉力夹角不易过大，也不易过小，取90º也可以，并不是必须取90º。所以，本题操作中错误的是A 、C 、D 。

说明 本实验的所有规定都是为了更有利于操作，有利于减小测量误差，合力一定的前提下，一个力大小或方向的改变，都可导致另一个力的大小、方向发生改变。夹角太大太小、拉力太大太小、拉力与木板不平行均会带来较大误差。

例2 如图9-17-1所示是做匀加速直线的小车带动打点计时器的纸带上打出的点的一部分。图中每相邻两点之间还有四个点没有画出，交流电的频率为50Hz ，测得第二个、第三个计数点与起点相距d 2=6.0cm,d 3=10.0cm ，则（1）第一个、第四个计数点与起点相距d 1、d 4各为多少？

（2）物体经过第一个、第二个计数点的即时速度v 1,v 2和物体的加速度分别为多少？

解析 设相邻两计数点相距依次为s 1、s 2、s 3、s 4，则 s 1=d 1,

s 2=d 2-d 1=6.0-d 1cm,

s 3=d 3-d 2=10.0-6.0=4.0cm, s 4=d 4-d 3=d 4-10.0cm.

在匀加速运动中，从任意一个时刻起在连续相等的时间内通过的位移之差相等。 Δs=s 2-s 1=s 3-s 2=s 4-s 3=……

(6.0-d 1)-d 1=4.0-(6.0-d 1)=(d 4-10.0)-4=……，

得d 1=

38=2.67cm,d 4=3

44=14.67cm 。 （2）因s 1=d 1=38cm,s 2=6-d 1=310

cm,s 3=4.0cm,而T=5×0.02s=0.1s，所以

v 1=1

.023*******⨯+

=

+T s s cm ·s -1=30cm ·s -1 v 2=1

.024

310232⨯+=

+T s s cm ·s -1=3110cm ·s -1=36.67cm ·s -1 a=1

.030

3

110

12-=-T v v cm ·s -2=3200cm ·s -2=66.67cm ·s -2 说明 本题为已知匀加速，求纸带上各点分布规律。并要注意Δs=aT 2

与d 1、d 2、d 3、d 4的区别和联系。

例3 研究弹性碰撞的实验装置及小球落点位置如图9-17-2所示，判断实验做得是否精确，只要看关系式OP+OM=O ′N 是否成立？为什么？

解析 设入射小球A 的质量为m 1，被碰小球B 的质量为m 2，碰撞前后应满足 m 1v 1=m 1v 1′+m 2v 2,m 1(v 1-v 1′)=m 2v 2 ① 碰撞后机械能没有损失，则

21m 1v 21=21m 12'

1V +2

1m 2v 22,m 1(v 21-v ′21)=m 2v 22 ② 式②÷式① v 1+v 1′=v 2，即OP+OM=O ′N ③

天平测出两个小球质量为m 1、m 2，大致可以获得较好的结论： m 1·OP=m 1·OM+m 2·O ′N ④ 满足式④表明动量守恒；满足式③表明为弹性碰撞。

说明 研究动量守恒实验的表达式如此简单，主要依靠两小球均做平抛运动。实验中用平抛物体水平射程代替小球碰撞前后速度的实验思想，在其他实验场合也会有很好的应用。

例4 如图9-17-3所示，为测定木块与斜面之间的滑动摩擦系数，某同学让木块从斜面上端自静止起做匀加速下滑运动，他使用的实验器材仅限于：①倾角固定的斜面（倾角未知）、②木块、③秒表、④米尺。

（1）实验中应记录的数据是 。