高中物理实验总结及试题

2012届高三物理实验复习第1页共33页高中物理实验总结实验一：研究匀变速直线运动(一)实验目的1.学会用打上点的纸带研究物体的运动。2.掌握判断物体是否做匀变速运动的方法。3.会利用纸带测定匀变速直线运动的加速度。4.练习使用打点计时器(二)实验原理1.匀变速直线运动的特点(1)物体做匀变速直线运动时，若加速度为a，在各个连续相等的时间T内发生的位移依次为x1、x2、x3、…、xn，则有：x2-x1＝x3－x2＝…=xn-xn-1＝aT2，即任意两个连续相等的时间内的位移差相等。可以依据这个特点，判断一个物体是否做匀变速直线运动。(2)做匀变速直线运动的物体在某段时间内的平均速度等于该段时间内中间时刻的瞬时速度。2.由纸带求物体加速度的方法(1)逐差法设相邻相同时间T内的位移分别为x1、x2、…、x6，则x2-x1=x3-x2=x4-x3=…=x6-x5=aT2x4-x1=3a1T2x5-x2=3a2T2x6-x3=3a3T2得加速度a＝(a1+a2+a3)/3＝(2)图象法以打某计数点时为计时起点，然后利用vn＝(xn+xn+1)/2T测出打各点时的速度，描点得v-t图象，v-t图象的斜率即为加速度，如图所示。(3)由纸带求物体速度的方法“平均速度法”求速度，即vn＝(xn+xn+1)/2T，如图所示。(三)实验器材电火花计时器或电磁打点计时器，一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片。(四)实验步骤1.把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面；把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端；连接好电路，再把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码；将纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面。实验装置如图所示。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.从三条纸带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，在选好的开始点下面记作0，0后面第5个点记作1，1后面第5个点记作2，…依次标出计数点3，4，5，6，两相邻计数点间的距离用刻度尺测出，分别记作x1、x2、…、x6。4.根据测量结果和前面计算公式，计算出a1、a2、a3的值，求出a的平均值，它就是小车做匀变速运415263456123222211()33339xxxxxxxxxxxxTTTT2012届高三物理实验复习第2页共33页F6=x6=L6=6﹕﹕﹕﹕L3=3F2=x2=L2=2F1=x1=L1=1L0=0弹力F伸长量xn=Ln-L0刻度钩码个数F6=x6=L6=6﹕﹕﹕﹕L3=3F2=x2=L2=2F1=x1=L1=1L0=0弹力F伸长量xn=Ln-L0刻度钩码个数动的加速度。同学们还可先画出v-t图象，再求小车做匀变速运动的加速度。(五)注意事项1.要在钩码落地处放上软垫或砂箱，防止撞坏钩码。2.要在小车到达滑轮前用手按住它或放置泡沫塑料挡板，防止撞坏小车。3.小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在约50cm的纸带上清楚地取出7~8个计数点为宜。4.纸带运动时尽量不要让纸带与打点计时器的限位孔摩擦。5.要先接通电源，待打点计时器工作稳定后，再放开小车；放开小车时，小车要靠近打点计时器，以充分利用纸带的长度。6.不要分段测量各段位移，应尽可能地一次测量完毕(可先统一量出各计数点到计数起点0之间的距离)，读数时应估读到毫米的下一位。(六)误差分析本实验参与计算的量有x和T，因此误差来源于x和T。1.由于相邻两计数点之间的距离x测量不够精确而使a的测量结果产生误差。2.市电的频率不稳定使T不稳定而产生误差。实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系（一）实验目的1.探究弹力与弹簧伸长的关系。2.掌握利用图象研究两个物理量之间关系的方法。（二）实验原理1.如图所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等。2.用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量x，建立坐标系，以纵坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的伸长量x，在坐标系中描出各点(x，F)，然后用平滑的曲线连结起来，根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与伸长量之间的关系。（三）实验器材轻质弹簧一根、钩码一盒、刻度尺、重锤、坐标纸、三角板。（四）实验步骤1.如图所示，将铁架台放于桌面上(固定好)，将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上，在挨近弹簧处将刻度尺(最小分度为mm)固定于铁架台上，并用重锤线检查刻度尺是否竖直。2.记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度L0。3.在弹簧下端挂上一个钩码，待钩码静止后，记下弹簧下端所对应的刻度L1。4.用上面方法，记下弹簧下端挂2个、3个、4个…钩码时，弹簧下端所对应的刻度L2、L3、L4…，并将所得数据记录在表格中。5.用xn＝Ln－L0计算出弹簧挂1个、2个、3个…钩码时弹簧的伸长量，并根据当地重力加速度值g，计算出所挂钩码的总重量，这个总重量就是弹簧弹力的大小，将所得数据填入表格。6.在坐标纸上建立坐标系，以弹力为纵坐标，弹簧伸长量为横坐标，描出每一组数据(x,F)所对应的2012届高三物理实验复习第3页共33页点。7.根据所描各点的分布与走向，作出一条平滑的曲线(不能画成折线)。8.以弹簧伸长量为自变量，弹力大小为因变量，写出曲线所代表的函数。首先尝试写成一次函数的形式，如果不行，写成二次函数的形式或其他形式。9.研究并解释函数表达式中常数的物理意义。（五）注意事项1.安装时，要保持刻度尺竖直并靠近弹簧。2.实验时，要尽量选择长度较大、匝数较多，但软硬程度(劲度系数)适中的弹簧，以每挂一个钩码(20g)弹簧伸长量增大1~2cm为宜。3.读取弹簧下端所对应的刻度时，要用三角板，并且视线垂直于刻度，力求读数准确，并且要等钩码静止时，再读数。4.实验中悬挂钩码时注意不要太多，以免弹簧被过分拉伸，超过弹簧的弹性限度。5.要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据。6.建立坐标系时，要选择合适标度，以使所画曲线占据整个坐标纸。7.画图线时，不一定要让所有各点都正好在曲线上，但应注意使曲线两侧的点大致相同，偏离太远的点要舍弃。（六）误差分析本实验的误差主要来自以下两个方面：1.弹簧的长度测量不精确。2.描点、画图不精确。实验三：验证力的平行四边形定则（一）实验目的1.验证力的平行四边形定则。2.掌握弹簧秤的构造、调节方法和使用方法。（二）实验原理如果两个互成角度的共点力F1、F2作用于橡皮筋的结点上，与只用一个力F′作用于橡皮筋的结点上，所产生的效果相同(橡皮条在相同方向上伸长相同的长度)，那么，F′就是F1和F2的合力。根据平行四边形定则作出两共点力F1和F2的合力F的图示，应与F′等大同向。（三）实验器材方木板一块、白纸、弹簧秤(两只)、橡皮条、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉(几个)。（四）实验步骤1.用图钉把白纸钉在方木板上。2.把方木板平放在桌面上，用图钉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。(固定点A在纸面外)3.用两只弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O。(如图所示，位置O须处于纸面以内)4.用铅笔描下O的位置和两细绳套的方向，并记录弹簧秤的读数。5.从力的作用点(位置O)沿着两细绳套的方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧秤的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则作出合力F的图示。6.只用一只弹簧秤通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧秤的读数和细绳的方向。用刻度尺从O点按同样标度沿记录的方向作出这只弹簧秤的拉力F′的图示。7.比较力F′的图示与合力F的图示，看两者是否等长、同向。2012届高三物理实验复习第4页共33页8.改变两个力F1和F2的大小和夹角，再重复实验两次。（五）注意事项1.不要直接以橡皮条端点为结点，可拴一短细绳再连两细绳套，以三绳交点为结点，使结点小些，便于准确地记录结点O的位置。2.不要用老化的橡皮条，检查方法是用一个弹簧秤拉橡皮条，要反复做几次使橡皮条拉伸到相同的长度看弹簧秤读数有无变化。3.弹簧秤在使用前应水平放置，然后检查、校正零点。将两弹簧秤互相勾着水平拉伸，选择两只读数完全一致的弹簧秤使用。4.在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点O的位置一定要相同。5.用两只弹簧秤钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，夹角不宜太大，也不宜太小，以60°～100°之间为宜。6.读数时应注意使弹簧秤与木板平行，并使细绳套与弹簧秤的轴线在同一条直线上，避免弹簧秤的外壳与弹簧秤的限位孔之间有摩擦。读数时眼睛要正视弹簧秤的刻度，在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度范围内的前提下，拉力的数值应尽量大些。7.细绳套应适当长一些，便于确定力的方向，不要直接沿细绳套的方向画直线，应在细绳套末端用铅笔画一个点，取掉细绳套后，再将所标点与O点连直线确定力的方向。8.在同一次实验中，画力的图示所选定的标度要相同，并且要恰当选取标度，使所作力的图示稍大一些。（六）误差分析本实验的误差主要来自以下五个方面：1.用描点法记录的拉力方向不够准确；2.所作平行四边形的对边不严格平行；3.拉橡皮条时，没有做到橡皮条及两细绳套平行于木板，使在纸上所描下的拉力方向并不是拉力的真实方向；4.没有校准弹簧秤的零点，两只弹簧秤的刻度不准确；5.弹簧的拉杆与限位孔有摩擦，使弹簧秤读数并不能真实地表示细绳中拉力的大小。实验四：验证牛顿运动定律（一）实验目的验证牛顿第二定律，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。（二）实验原理采用控制变量法，当研究对象有两个以上的参量发生牵连变化时，我们设法控制某些参量不变，而研究其中两个参量之间的变化关系的方法，是物理实验中经常采取的一种方法。本实验的参量有F、m、a三个参量，研究加速度a与F及m的关系时，我们先控制一个参量，验证牛顿第二定律实验要求先控制小车的质量m不变，讨论a与F的关系后，再控制小盘砝码的质量不变，即F不变，改变小车的质量，讨论a与m的关系。（三）实验器材打点计时器、纸带及复写纸片、小车、一端附有定滑轮的长木板、薄木板、小盘、细绳、低压交流电源、两根导线、天平（带有一套砝码）、刻度尺、砝码。（四）实验步骤1.用天平测出小车和小盘的质量m和m0，把数值记录下来。2.按图3-4-1把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即不给小车加牵引力)。3.平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木板，反复移动木板的位置，直至小车在斜面上运动时保持匀速运动状态，这时小车拖着纸带运动时受到的摩擦力恰好2012届高三物理实验复习第5页共33页与小车所受的重力在斜面方向上的分力平衡。4.把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小盘。先接通电源再放开小车，取下纸带，在打点纸带上标上纸带号码。5.保持小车的质量不变，在小盘内放入m′的砝码，重复步骤4，在小盘内分别放入质量m″，m……的砝码，再重复步骤4。m′，m″，m……的数值都要记录在纸带上(或自己设计的表格内)。6.在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，按“研究匀变速直线运动”实验中的方法，算出每条纸带的加速度a。7.用纵坐标表示加速度，横坐标表示力，根据实验结果在坐标平面上画出相应的点，若这些点在一条直线上，便证明了加速度与作用力成正比。8.保持小盘与砝码的质量不变，在小车上依次加砝码(也需作好记录)，重复上述步骤4和6。用纵坐标表示加速度a，横坐标表示小车及砝码总质量的倒数，在坐标平面上根据实验结果画出相应的点，如果这些点在一条直线上，就证明加速度与质量成反比。（五）注意事项1.一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是调出一个合适的斜面，使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车受的摩擦阻力。在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细线系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，并要让小车拖着打点的纸带运动。2.实验步骤2、3不需要重复，即整个实验平衡了摩