...wd......wd......wd...常用實驗原理設計方法1．控制變量法：如驗證牛頓第二定律的實驗中加速度、力和質量的關系控制。2．等效替代法：某些量不易測量，可以用較易測量的量替代，從而簡化實驗。如驗證碰撞中的動量守恒的實驗中，速度的測量就轉化為對水平位移的測量。3．理想模型法：用伏安法測電阻時，選擇了適宜的內外接方法，一般就忽略電表的非理想性。4．比值定義法：用兩個基本的物理量的“比〞來定義一個新的物理量的方法。如①物質密度②電阻③場強④磁通密度⑤電勢差等。5．微量放大法：微小量不易測量，勉強測量誤差也較大，實驗時常采用各種方法加以放大?？ㄎ牡显S測定萬有引力恒量，采用光路放大了金屬絲的微小扭轉。6．模擬法：當實驗情景不易創設或基本無法創設時，可以用物理模型或數學模型等效的情景代替，“描繪電場中的等勢線〞的實驗就是用電流場模擬靜電場。實驗一：驗證力的合成[實驗原理]此實驗是要用互成角度的兩個力與一個力產生一樣的效果〔即：使橡皮條在某一方向伸長一定的長度〕，看其用平行四邊形定則求出的合力與這一個力是否在實驗誤差允許范圍內相等，如果在實驗誤差允許范圍內相等，就驗證了力的平行四邊形定則。[實驗器材]木板一塊，白紙，圖釘假設干，橡皮條一段，細繩，彈簧秤兩個，三角板，刻度尺，量角器。[實驗步驟]1．用圖釘把一張白紙釘在水平桌面上的方木板上。2．用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點，用兩條細繩套結在橡皮條的另一端。3．用兩個彈簧秤分別鉤住細繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結點到達某一位置O。4．用鉛筆描下結點O的位置和兩條細繩套的方向，并記錄彈簧秤的讀數。在白紙上按比例作出兩個彈簧秤的拉力F1和F2的圖示，利用刻度尺和三角板根椐平行四邊形定則求出合力F。5．只用一個彈簧秤，通過細繩套把橡皮條的結點拉到與前面一樣的位置O，記下彈簧秤的讀數和細繩的方向。按同樣的比例用刻度尺從O點起做出這個彈簧秤的拉力F'的圖示。6．比較F'與用平行四邊形定則求得的合力F，在實驗誤差允許的范圍內是否相等。7．改變兩個分力F1和F2的大小和夾角。再重復實驗兩次，比較每次的F與F'是否在實驗誤差允許的范圍內相等。[本卷須知]1．用彈簧秤測拉力時，應使拉力沿彈簧秤的軸線方向，橡皮條、彈簧秤和細繩套應位于與紙面平行的同一平面內。2．同一次實驗中，橡皮條拉長后的結點位置O必須保持不變。實驗二：測定加速度[實驗原理]1．打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器，它每隔0.02s打一次點〔由于電源頻率是50Hz〕2．由紙帶判斷物體做勻變速直線運動的方法：如以以下列圖，0、1、2……為時間間隔相等的各計數點，s1、s2、s3、……為相鄰兩計數點間的距離，假設△s=s2-s1=s3-s2=……=恒量，即假設連續相等的時間間隔內的位移之差為恒量，則與紙帶相連的物體的運動為勻變速直線運動。3．由紙帶求物體運動加速度的方法：〔1〕用“逐差法〞求加速度：即根據s4-s1=s5-s2=s6-s3=3aT2〔T為相鄰兩計數點間的時間間隔〕求出a1=、a2=、a3=，再算出a1、a2、a3的平均值即為物體運動的加速度?！?〕用v-t圖法：即先根據vn=求出打第n點時紙帶的瞬時速度，后作出v-t圖線，圖線的斜率即為物體運動的加速度。[實驗器材]小車，細繩，鉤碼，一端附有定滑輪的長木板，打點計時器，低壓交流電源，導線，紙帶，米尺。[實驗步驟]1．把一端附有定滑輪的長木板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路，如以以下列圖。2．把一條細繩拴在小車上，細繩跨過滑輪，并在細繩的另一端掛上適宜的鉤碼，試放手后，小車能在長木板上平穩地加速滑行一段距離，把紙帶穿過打點計時器，并把它的一端固定在小車的后面。3．把小車停在靠近打點計時器處，先接通電源，再放開小車，讓小車運動，打點計時器就在紙帶上打下一系列的點，取下紙帶，換上新紙帶，重復實驗三次。4．選擇一條比較理想的紙帶，舍掉開頭的比較密集的點子，確定好計數始點0，標明計數點，正確使用毫米刻度尺測量兩點間的距離，用逐差法求出加速度值，最后求其平均值。也可求出各計數點對應的速度，作v-t圖線，求得直線的斜率即為物體運動的加速度。[本卷須知]1．紙帶打完后及時斷開電源。2．小車的加速度應適當大一些，以能在紙帶上長約50cm的范圍內清楚地取7～8個計數點為宜。3．應區別計時器打出的軌跡點與人為選取的計數點，通常每隔4個軌跡點選1個計數點，選取的記數點不少于6個。4．不要分段測量各段位移，可統一量出各計數點到計數起點0之間的距離，讀數時應估讀到毫米的下一位。實驗三：探究胡克定律[實驗原理]：彈簧受到拉力會伸長，平衡時彈簧產生的彈力和外力大小相等。這樣彈力的大小可以通過測定外力而得出(可以用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力)；彈簧的伸長可用直尺測出。多測幾組數據，用列表或作圖的方法探索出彈力和彈簧伸長的定量關系。[實驗儀器]：彈簧(不同的多根)、直尺、鉤碼(一盒)、細繩、定滑輪[實驗步驟](1)用直尺測出彈簧的原長l0.(2)將彈簧一端固定，另一端用細繩連接，細繩跨過定滑輪后，下面掛上鉤碼，待彈簧平衡后記錄下彈簧的長度及鉤碼的重量。改變鉤碼的質量，再讀出幾組數據。

1234567彈簧原長l0(cm)

鉤碼重量F(N)

彈簧現長l(cm)

彈簧伸長量x(cm)

(3)根據測量數據畫出F-x圖像。實驗結論：在彈性限度內，彈簧的伸長量與受到的拉力成正比。實驗四：驗證牛頓第二定律[實驗原理]1．如以以下列圖裝置，保持小車質量不變，改變小桶內砂的質量，從而改變細線對小車的牽引力，測出小車的對應加速度，作出加速度和力的關系圖線，驗證加速度是否與外力成正比。2．保持小桶和砂的質量不變，在小車上加減砝碼，改變小車的質量，測出小車的對應加速度，作出加速度和質量倒數的關系圖線，驗證加速度是否與質量成反比。[實驗器材]小車，砝碼，小桶，砂，細線，附有定滑輪的長木板，墊木，打點計時器，低壓交流電源，導線兩根，紙帶，托盤天平及砝碼，米尺。[實驗步驟]1．用天平測出小車和小桶的質量M和M'，把數據記錄下來。2．按如圖裝置把實驗器材安裝好，只是不把掛小桶用的細線系在小車上，即不給小車加牽引力。3．平衡摩擦力：在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊上墊木，反復移動墊木的位置，直至小車在斜面上運動時可以保持勻速直線運動狀態〔可以從紙帶上打的點是否均勻來判斷〕。4．在小車上加放砝碼，小桶里放入適量的砂，把砝碼和砂的質量m和m'記錄下來。把細線系在小車上并繞過滑輪懸掛小桶，接通電源，放開小車，打點計時器在紙帶上打下一系列點，取下紙帶，在紙帶上寫上編號。5．保持小車的質量不變，改變砂的質量〔要用天平稱量〕，按步驟4再做5次實驗。6．算出每條紙帶對應的加速度的值。7．用縱坐標表示加速度a，橫坐標表示作用力，即砂和桶的總重力(M'+m')g，根據實驗結果在坐標平面上描出相應的點，作圖線。假設圖線為一條過原點的直線，就證明了研究對象質量不變時其加速度與它所受作用力成正比。8．保持砂和小桶的質量不變，在小車上加放砝碼，重復上面的實驗，并做好記錄，求出相應的加速度，用縱坐標表示加速度a，橫坐標表示小車和車內砝碼總質量的倒數，在坐標平面上根據實驗結果描出相應的點并作圖線，假設圖線為一條過原點的直線，就證明了研究對象所受作用力不變時其加速度與它的質量成反比。[本卷須知]1．砂和小桶的總質量不要超過小車和砝碼的總質量的。2．在平衡摩擦力時，不要懸掛小桶，但小車應連著紙帶且接通電源。用手給小車一個初速度，如果在紙帶上打出的點的間隔是均勻的，說明小車受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。3．作圖時應該使所作的直線通過盡可能多的點，不在直線上的點也要盡可能對稱地分布在直線的兩側，但如遇個別特別偏離的點可舍去。實驗五：研究平拋運動[實驗原理]平拋物體的運動可以看作是兩個分運動的合運動：一是水平方向的勻速直線運動，另一個是豎直方向的自由落體運動。令小球做平拋運動，利用描跡法描出小球的運動軌跡，即小球做平拋運動的曲線，建設坐標系，測出曲線上的某一點的坐標x和y，根據重力加速度g的數值，利用公式y=gt2求出小球的飛行時間t，再利用公式x=vt,求出小球的水平分速度，即為小球做平拋運動的初速度。[實驗器材]斜槽，豎直固定在鐵架臺上的木板，白紙，圖釘，小球，有孔的卡片，刻度尺，重錘線。[實驗步驟]1．安裝調整斜槽：用圖釘把白紙釘在豎直板上，在木板的左上角固定斜槽，可用平衡法調整斜槽，即將小球輕放在斜槽平直局部的末端處，能使小球在平直軌道上的任意位置靜止，就說明水平已調好。2．調整木板：用懸掛在槽口的重錘線把木板調整到豎直方向，并使木板平面與小球下落的豎直面平行。然后把重錘線方向記錄到釘在木板的白紙上，固定木板，使在重復實驗的過程中，木板與斜槽的相對位置保持不變。3．確定坐標原點O：把小球放在槽口處，用鉛筆記下球在槽口時球心在圖板上的水平投影點O，O點即為坐標原點。4．描繪運動軌跡：在木板的平面上用手按住卡片，使卡片上有孔的一面保持水平，調整卡片的位置，使從槽上滾下的小球正好穿過卡片的孔，而不擦碰孔的邊緣，然后用鉛筆在卡片缺口上點個黑點，這就在白紙上記下了小球穿過孔時球心所對應的位置。保證小球每次從槽上開場滾下的位置都一樣，用同樣的方法，可找出小球平拋軌跡上的一系列位置。取下白紙用平滑的曲線把這些位置連接起來即得小球做平拋運動的軌跡。5．計算初速度：以O點為原點畫出豎直向下的y軸和水平向右的x軸，并在曲線上選取A、B、C、D、E、F六個不同的點，用刻度尺和三角板測出它們的坐標x和y，用公式x=v0t和y=gt2計算出小球的初速度v0，最后計算出v0的平均值，并將有關數據記入表格內。[本卷須知]1．實驗中必須保持通過斜槽末端點的切線水平，方木板必須處在豎直面內且與小球運動軌跡所在的豎直平面平行，并使小球的運動靠近圖板但不接觸。2．小球必須每次從斜槽上同一位置滾下。3．坐標原點〔小球做平拋運動的起點〕不是槽口的端點，應是小球在槽口時，球的球心在木板上的水平投影點。4．要在平拋軌道上選取距O點遠些的點來計算球的初速度，這樣可使結果的誤差較小。實驗六：驗證機械能守恒定律[實驗原理]當物體自由下落時，只有重力做功，物體的重力勢能和動能互相轉化，機械能守恒。假設某一時刻物體下落的瞬時速度為v，下落高度為h，則應有：mgh=mv2，借助打點計時器，測出重物某時刻的下落高度h和該時刻的瞬時速度v，即可驗證機械能是否守恒，實驗裝置如以以下列圖。測定第n點的瞬時速度的方法是：測出第n點的相鄰前、后兩段相等時間T內下落的距離sn和sn+1，由公式vn=，或由vn=算出，如以以下列圖。OONSnSn+1dn-1dn+1[實驗器材]鐵架臺〔帶鐵夾〕，打點計時器，學生電源，導線，帶鐵夾的重綞，紙帶，米尺。[實驗步驟]1．按如圖裝置把打點計時器安裝在鐵架臺上，用導線把打點計時器與學生電源連接好。2．把紙帶的一端在重錘上用夾子固定好，另一端穿過計時器限位孔，用手豎直提起紙帶使重錘停靠在打點計時器附近。3．接通電源，松開紙帶，讓重錘自由下落。4．重復幾次，得到3～5條打好點的紙帶。5．在打好點的紙帶中挑選第一、二兩點間的距離接近2mm，且點跡清晰一條紙帶，在起始點標上0，以后各依次標上1，2，3……，用刻度尺測出對應下落高度h1、h2、h3……。6．應用公式vn=計算各點對應的即時速度v1、v2、v3……。7．計算各點對應的勢能減少量mghn和動能的增加量mvn2，進展比較。[注意項事]1．打點計時器安裝時，必須使兩紙帶限位孔在同一豎直線上，以減小摩擦阻力。2．選用紙帶時應盡量挑第一、二點間距接近2mm的紙帶。3．因不需要知道動能和勢能的具體數值，所以不需要測量重物的質量。實驗七：碰撞中的動量守恒[實驗原理]一個質量較大的小球從斜槽滾下來，跟放在斜槽前邊小支柱上另一質量較小的球發生碰撞后兩小球都做平拋運動。由于兩小球下落的高度一樣，所以它們的飛行時間相等，這樣如果用小球的飛行時間作時間單位，那么小球飛出的水平距離在數值上就等于它的水平速度。因此，只要分別測出兩小球的質量m1、m2，和不放被碰小球時入射小球在空中飛出的水平距離s1，以及入射小球與被碰小球碰撞后在空中飛出的水平距離s1'和s2'，假設m1s1在實驗誤差允許范圍內與m1s1'+m2s2'相等，就驗證了兩小球碰撞前后總動量守恒。[實驗器材]碰撞實驗器〔斜槽、重錘線〕，兩個半徑相等而質量不等的小球；白紙；復寫紙；天平和砝碼；刻度尺，游標卡尺，圓規。[實驗步驟]1．用天平測出兩個小球的質量m1、m2。2．安裝好實驗裝置，將斜槽固定在桌邊，并使斜槽末端點的切線水平。3．在水平地上鋪一張白紙，白紙上鋪放復寫紙。4．在白紙上記下重錘線所指的位置O，它表示入射球m1碰前的位置。5．先不放被碰小球，讓入射球從斜槽上同一高度處由靜止開場滾下，重復10次，用圓規作盡可能小的圓把所有的小球落點圈在里面，圓心就是入射球不碰時的落地點的平均位置P。6．把被碰球放在小支柱上，調節裝置使兩小球相碰時處于同一水平高度，確保入射球運動到軌道出口端時恰好與靶球接觸而發生正碰。7．再讓入射小球從同一高度處由靜止開場滾下，使兩球發生正碰，重復10次，仿步驟〔5〕求出入射小球的落點的平均位置M和被碰小球落點的平均位置N。8．過O、N作一直線，取OO'=2r〔可用游標卡尺測出一個小球的直徑，也可用刻度尺測出緊靠在一起的兩小球球心間的距離〕，O'就是被碰小球碰撞時的球心豎直投影位置。9．用刻度尺量出線段OM、OP、O'N的長度。10.分別算出m1·與m1·+m2·的值，看m1·與m1·+m2·在實驗誤差允許的范圍內是否相等。[本卷須知]1．應使入射小球的質量大于被碰小球的質量。2．要調節好實驗裝置，使固定在桌邊的斜槽末端點的切線水平，小支柱與槽口間距離使其等于小球直徑，而且兩球相碰時處在同一高度，碰撞后的速度方向在同一直線上。3．每次入射小球從槽上一樣位置由靜止滾下，可在斜槽上適當高度處固定一檔板，使小球靠著擋板，然后釋放小球。4．白紙鋪好后不能移動。實驗八：探究動能定理[實驗原理]通過測量和計算可以得到小車從O點到2、3、4、5點的距離及在2、3、4、5點的瞬時速度。從打下0點到打下2、3、4、5點的過程中，合外力F〔等于