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1、物理实验一、实验的主要思想方法中学物理实验中学涉及的主要思想方法有：1、等效法：等效方法是物理学的重要研究方法，也是物理实验中常用的方法。如碰撞中的动量守恒实验，用小球的水平位移代替小球的水平速度，画电场中等势线分布时用电流场模拟静电场，等等。2、累积法：把某些难以直接准确测量的微小量累积后测量，以提高测量的精确程序，如测单摆振动的周期，应测量单摆多次全振动的时间除以全振动次数，以减小偶然误差（如个人反应时间所造成的误差）。在“双缝干涉测光的波长”的实验中，应取测n条明纹间距的方法，得到相邻两条明纹的距x，也是利用累积的思想，来达到减小误差、提交精度的目的。3、控制变量法：在存在多个变化因素的
2、实验中，可以先控制一些量不变，依次研究某一个因素的影响。如牛顿第二定律的演示实验中可以先保持质量一定，研究加速度和力的关系；再保持力一定，研究加速度和质量的关系。4、留迹法：把瞬息即逝的现象：（位置、轨迹、图象等）记录下来，如通过纸带上打出的点记录小车的位置，用描迹法画出平抛物体的运动轨迹，用沙摆显示振动的图象。二、实验的一般原则虽然各个物理实验的原理、方法、使用的器材都不相同，但实验仍有一些必须遵守的共同的原则，明确这些实验原则，对于掌握实验的设计思想和方法，提高实验能力均是大有好处的。在设计实验，选择仪器，进行实验操作时，一般要遵守以下的原则：1、可行性原则：要能够根据实验要求和客观条件选
3、用合适的仪器；使实验切实可行，能达到预期目标，如果测量某一个物理量时，就要根据要求的测量精度、已有的实验器材、自己的知识和能力，确定实验原理和方法，设计实验步骤，应做到实验方法简单可行。2、准确性原则：根据实验的需要，选用精度合适的测量器材和仪器，但对某个实验而言，精确程度够用即可，并不是实验仪器精度越高越好。如在“测定金属的电阻率”的实验中，为保证测量结果的有效数字位数合适（23位），测金属丝的直径要用螺旋测微器，而测金属丝的长度用毫米刻度尺即可。3、操作性原则：实验时调节方便、便于操作。如湍动变阻器的选择，既要考虑它的额定电流，又要考虑它的阻值范围，在二者都能满足实验要求的情况下，还要考虑
4、阻值大小对实验操作的方便性的影响，必须调节方便，阻值过大或过小都会造成调节上的困难，如很难把电流或电压调整到某一准确的值。三、实验数据的处理数据处理是对原始实验记录的科学加工。通过数据处理，可以从许多表面上难以察觉的、似乎毫无联系的数据中找出内在的规律，从而确定物理量之间的联系。中学物理中只要求掌握常用的较为简单的数据处理方法。1、列表法在记录和处理数据时，常常将数据列成表格。把数据列成表格具有简单、直观的优点，可以方便地表示出有关物理量之间的联系，中学物理中只要求掌握常用的较为简单的数据处理方法。列表的要求是：写明表的标题或加上必要的说明；必须明确指出表中各符号所表示的物理量的意义，并需写明
5、单位；表中的数据必须能正确反映测量结果的有效数字。2、作图法用作图法处理实验数据是物理实验中最常用的方法之一。用作图法处理数据的优点是直观、简便、有取平均值的效果，可能以一目了然地看出物理量之间的规律。图线的斜率、截距、交点及包围面积往往具有特定的物理意义，是研究的重点，从中可以获得物理量之间的变化关系，找出相应的规律，如金属电阻的I-U图线（伏安特性曲线）在温度恒定时为一直线，其余斜率的倒数表示电阻值。作图的规则：作图一定要用坐标纸。坐标轴要标明名称和单位，要按有效数字位数的要求标明坐标合适的分度值。分度的结果应使图线充满图纸，不可使图线偏于图纸的一角；连线时要用直尺（直线、折线）或曲线尺（
6、光滑曲线），连线时不一定通过所有的数据点，但应使尽量多的点在连线上，不在线上的点应在线的两侧合理分布在直线的两侧；在图上求直线的斜率时，要选取线上相距较远的两点。不一定要取原来测的数据点，要求取不是测出的数据或是实验数据范围以外的数据时，可以利用“外推法”或“内插法”来获得；作图时应尽量使图线为一直线。常采用“化曲为直”的方法，即将坐标轴不用原来的物理量表示，而是通过一定的变换，使得到的图线为直线，这样可以直观地看出物理量之间的关系。3、平均值法现行教材中只介绍算术平均值，即把测出的若干组数据相加求和，然后除以测量次数，必须注意，求取平均值时应该按原来测量仪器的准确度决定保留的位数。四、实验误
7、差的分析1、系统误差测量值总是有规律的朝着某一方向偏离真实值，即总是偏大或偏小，这样的误差称为系统误差，产生系统误差的主要原因有：实验原理、方法不够完善；仪器设备本身存在缺陷不够精确等，多次测量取平均值的方法不能减小系统误差，要减小系统误差，必须通过理论分析，完善实验原理；改进实验的方法；或是提高仪器的精度等，如在伏安法测电阻的实验中，电表的内阻对测量值的影响，在内接法中总使测量值偏大，在外接法中总是使测量值偏小，要提高精确度，则必须考虑电表的内阻。2、偶然误差由于偶然因素的影响，造成测量值无规则的起伏称为偶然误差。偶然误差是由于各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生的。例如，
8、用毫米刻度尺测量物体的长度，毫米以下的长度只能用眼睛来估计，各次测量的结果就不一致，有时偏大，有时偏小，多次测量偏大和偏小的机会相同。在读取电表的读数时也是如此。因此，多镒测量求平均值可以减小偶然误差。五、设计性实验1、实验设计的思维方法：设计实验既有物理规律可依，也有思维方法可循。常用的思维方法能：等效替代法；累积法（测量微小量）；控制变量法（厚在多个变时时）；转换法（物理量不能直接测量时，可以转化为容易测量的物理量）；还有平衡法、补偿法、共轭法等。2、实验设计的基本原则：正确性原则：设计实验所依据的原理和方法要正确，简明易行；安全性原则：实验方案要安全可行，即要保证实验仪器、装置的安全不能
9、损坏，在选择仪器时要适当，这在设计中要充分考虑到。如电表量程的选择、滑线变阻器的使用、电源的选取等，安全使用是第一位的；方便性原则：在保证实验可正常进行的前提下，设计的操作步骤、数据的处理方法，均要简便易行。不要过于繁杂。准确性原则：所设计的实验，在原理和操作上，应当实验误差小，精确度高。这需要将实验原理、器材选择、误差分析综合考虑才行，涉及的知识面很广。分组实验复习实验1 长度的测量1、用游标卡尺（图18-1-1甲）测一根金属管的内径和外径时，卡尺上的游标位置分别如图乙和图丙所示。这根金属管的内径读数是 cm，外径读数是 cm，管壁厚是 cm。【答案】2.37，3.05，0.342、有一游标
10、卡尺，主尺的最小分度是1mm，游标上有20个小的等分刻度。用它测量一工件的长度，如图18-1-2所示，图示的讯数是 mm。【答案】104.053、有一种游标卡尺，主尺的最小分度是1mm，游标尺上有50个等分刻度，此游标尺的总长度为 mm，用这种游标尺测长度可以准确到 mm，用此卡尺测一木球直径时，游标尺零刻度是在3.2cm和3.3cm两刻度之间。若游标尺的第19条刻度线与主尺刻度线对齐，则此木球的直径为 mm。【答案】49，0.02，3.2384、在一些实验中需要较准确地测量物体转过的角度，为此人们在这样的仪器上设计了一个可转动的圆盘，在圆盘的边缘标有刻度（称为主尺），圆盘外侧有一个固定不动的
11、圆弧的游标尺，如图13-1-3所示（图中画出了圆盘的一部分和游标尺）。圆盘上刻出对应的圆心角，游标尺上的刻度对应的圆心角为19，等分为10个分格。试根据图中所示的情况读出此时游标上的“0”刻度线与圆盘的“0”刻度线之间所夹的角度为 。【答案】15.1实验2 验证力的平行四边形定则1、将橡皮筋的一端固定在A点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5N，最小分度为0.1N的弹簧测力计。沿着两个不同的方向拉弹簧测力计。当橡皮筋的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂上，如图13-2-1所示，这时弹簧测力计的读数可从图中读出。（1）由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为 N和 N；（只需读到0.
12、1N）（2）在本题的虚线方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力。【答案】（1）左侧弹簧测力计读数为2.5N，右侧读数为4.0N；（2）略2、在该实验中，其中的三个实验步骤：（1）在水平放置的木板上垫一张白纸，把橡皮条的一端固定在板上，另一端拴两根细线，通过细线同时用两个测力计互成角度地拉橡皮条，使它与细线的结点到达某一位置O点，在白纸上记下O点和两测力计的读数F1和F2；（2）在纸上根据F1和F2的大小，应用平行四边形定则作图求出合力F；（3）只用一只测力计通过细绳拉橡皮条，使它的伸长量与两测力计拉时相同，记下此时测力计的读数F和细绳的方向。以上三个步骤中均有错误或疏漏，请指出错在哪里
13、？【答案】（1）中是未记下细线的方向；（2）中是应根据F1和F2的大小和方向作图；（3）中是应将橡皮条与线的结点拉至原位置O点。3、在验证力的合成的平行四边形定则的实验中，主要步骤有：A.把木板放在水平面上，再用图钉把白纸固定在木板上；B.只用一只弹簧秤把橡皮条拉到O点，记下弹簧秤的读数和拉力的方向，并按比例作出F的图示；C.记下两只弹簧秤的读数和F1、F2的方向及O点的位置；D.比较F和F的大小和方向是否相同；E.在纸上按比例作出两个力F1、F2的图示，并以F1、F2为邻边作平行四边形，过O点作对角线，并作出合力F的图示；F.用两只弹簧秤互成角度拉橡皮条，使结点到达某一位置O；G.用图钉把橡
14、皮条的一端固定在板上的A点，橡皮条的另一端系上两个细绳套。按照实验步骤，合理的顺序是： 。【答案】A、G、F、C、E、B、D。4、在验证“互成角度的两个力的合成”的实验中，某小组得出如图18-2-2所示的图（F与A、O共线）。其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳套的结点。图中 是F1与F2的合成的理论值； 是F1与F2合力的实际值。在实验中，如果将两个细绳套换成两根橡皮条，那么实验结果是否变化？【答案】F；F；不变。实验3 探索弹力和弹簧伸长的关系1、在在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，关于操作步骤先后顺序，下列说法正确的是（ ）A.先测量原长，后竖直悬挂B.先竖直悬挂，后测量原长
15、C.先后顺序对实验结果无影响D.先后顺序对实验结果的影响程度取决于弹簧的自重【答案】B、D2、竖直悬挂着的弹簧下端，挂一质量为m1的物体，弹簧长度为L1，当物体质量增为m2时，弹簧长度为L2（未超过弹性限度），则原长L0为 ；劲度系数k为 。【答案】3、某同学做“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验，他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上砝码后测出弹簧伸长后的长度L，把LL0作为弹簧的伸长量x。这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是18-3-1所示图线的哪一个？（ ）【答案】C4、下表是某同学为探究弹簧的弹力和伸长的关系所测的几组数据。弹力F/N0.51.01.52.02.5伸长x/cm2.305.086.899.8012.40（1）请你在图18-3-2的坐标纸上作出F-x图线；（2）写出曲线所代表的函数式；（3）解释函数表达式中常量的物理意义；（4）若弹簧的原长
