中学物理基础实验专题一安全与准备

科学教育专业系列教材中学综合实验理论与实践胡兴昌主编科学出版社北 京（2012年底出版）中学综合实验理论与实践编写人员主编：胡兴昌编者：（按姓氏笔画排序）吴 畏 倪 敏 侯 国 萍 秦 浩 正目录中学物理基础实验.5专 题 一 安 全 与 准 备.5前 言.6学生实验制度.6物理实验课的三个环节.6专 题 二 基 本 实 验 操 作.8实验一误差和实验数据处理的基础知识.8实验二凸透镜的成像规律.11实验三作用力与反作用力.11实验四粒子间的间隙.14专 题 三 思 维 与 拓 展.16实验五测量物体的密度.16实 验 六 压 强.19实验七电学元件伏安特性的测量.2 3专题四 兴趣与延伸.2 6实验八 自制潜望镜.2 6实验九电流的磁现象.2 6 5实验十 用 D I S 实验系统测小车的加速度.2 8中学化学基础实验.错误！未定义书签。专 题 一 安 全 与 准 备.3 0实验须知.3 1实验室安全规则.3 1实验一几种常见溶液的配制.3 2实验二 C 02 的制取.3 2 1实验三 蓝瓶子实验.3 5专 题 二 思 维 与 拓 展.3 7实验四粗盐提纯实验.3 7实 验 五 水 的 电 解.3 9实验六空气的主要成分测定及拓展.4 0专题三 兴趣与延伸.4 3实 验 七 微 型 实 验.4 3实验八 瓜果、蔬菜中维生素C含量的测定.4 4实验九 测定不同溶液的p H.4 6实验十测硫酸铜晶体含水量的测定.4 8中学生物基础实验.错误！未定义书签。专 题 一 安 全 与 准 备.4 9前 言.5 1学生实验安全管理制度.5 1专 题 二 基 本 实 验 操 作.5 2实验一普通生物显微镜的使用方法.5 2实验二颤藻和水绵细胞的比较观察.5 5实验三植物细胞有丝分裂的观察.5 7专 题 三 思 维 与 拓 展.5 9实验四探究光合作用的影响因素.5 9实验五食物中主要营养成份的鉴定.6 1实验六不同食物的热量的测定.6 2专题四 兴趣与延伸.6 5实 验 七 解 剖 猪 心.6 5实验八探究影响酶活性的影响因素.6 7实验九叶绿体中色素的提取和分离.6 8实验十酸雨对植物生长的影响.6 9附录1（国际单位表；中学常用常数表）.7 1附录2 （常用试纸及制作方法；常用指示剂）.7 2附录3 （中学常用试剂配制方法）.7 2第一部分中 学 物 理 基 础 实 验专题一安全与准备、/-_1 *刖S物理实验是物理学研究的基础，同样也是物理教学的基础，它能帮助学生探索和理解物理理论知识，掌握物理实验技能，学习物理研究方法，尝试将物理与生活和社会结合,提高学生的科学素养。本篇中的物理实验涉及物理学中的力、电、声、光、热，有物理量的测量，有物理规律的探究和验证，都是物理学中最基础的实验。这些实验中有中学常见的物理实验，也有大学的普通物理实验，目的是让同学们既有中学物理实验的基础，又具有一定的优势能拓展和提高。要求同学们对每个实验都能主动参与，踏实完成。并且要做有心人，在做这些实验时,能从未来教师的角度学习，思考以后怎么指导学生进行物理实验。学生实验制度为了提高实验教学的质量，培养学生良好的实验素质和严谨的科学态度，保证实验顺利进行，请同学们遵守以下实验制度：1.凡参加物理实验的学生，实验前必须认真预习，写出实验预习报告，经教师检查同意后方可进行实验。2.上实验课时不准迟到，不准无故缺课。无正当理由迟到15分钟者实验要扣分;超过半小时者教师有权取消其本次实验资格；无故缺席者本次实验记零分。3.必须严格按照实验要求和仪器操作规程，积极认真地进行实验，并做好相关实验记录。4.爱护仪器设备。不得随意从他组乱拿仪器，不准擅自拆卸仪器；仪器发生故障时应立即报告，不得自行处理；仪器如有损坏，照章赔偿。5.注意实验室环境卫生，不要随意扔纸屑，不要大声喧哗。6.做 完 实 验，学生应将仪器整理还原，将桌面和凳子收拾整齐，经教师审查测量数据后，方可离开实验室。7.实验报告应在实验后一周内交实验教师。物理实验课的三个环节物理实验课主要包括三个基本环节：实验前的预习、实验的操作、实验的报告。1.实验前预习实验预习可分为阅读实验讲义、听预习讲解和写出预习报告。实验讲义是实验的指导材料，在上实验课前要认真阅读实验讲义中的有关内容，如有必要还要查阅其它的参考资料，以求对该实验有比较全面的了解。学生应该在规定的时间内到实验室听预习讲解，通过教师的指导、讨论和演示操作，进一步理解实验原理，熟悉仪器的使用方法。在正式实验前，须按要求写出预习报告。预习报告要做在专备的 物理实验报告簿上。一份完整的预习报告一般包括：实验名称、实验目的、实验原理、实验仪器、实验内容和步骤、实验数据记录表格等。2.实验的操作进入实验室后应遵守实验室的规则。操作要规范、安全和准确，观察要认真、细致和耐心，对实验中的问题要深入思考、冷静钻研。如仪器发生故障，应在教师的指导下学习排除的方法。实验数据测得后，应把测得的原始数据交指导教师检查。实验结束时，应 填 写“实验仪器使用情况表”。然后整理仪器，做好清洁工作，离开实验室。3.完成实验报告实验报告应写在专用的实验报告簿上，图线应用铅笔画在毫米方格纸上，然后粘贴在报告簿上相应的地方。报告的内容应包括：实验名称、实验目的、实验原理、仪器设备、实验步骤、数据记录、数据处理、最后结果以及讨论等部分。一份合格的实验报告应简明扼要、思路清晰，数据、图线、表格齐备，而且有科学的结论。实验报告应如期送交实验教师批改，不要无故迟交。专题二基本实验操作实验一误差和实验数据处理的基础知识【测量误差的基本知识】1.测量与误差在物理实验中，要获得对物理量的定量的认识，要寻求相关物理量之间的规律性，测量是必不可少的手段。可以说，测量是物理实验最重要的组成部分。（1）测量与单位测量是人们对自然界中的现象和实体取得定量概念或数字表征的过程。从计量角度说，测量就是把待测量直接或间接地与另一个选作标准的同类量（即单位）进行比较，从而得到待测量与选作标准的同类量之间的倍数（即数值）关系的实验过程。测量所得到的数值的大小，与所选用的单位有关。因此，在表示某一待测量的测量结果时，必须同时给出数值和单位，两者缺一不可。国际上公认的、使用最普遍的单位制是国际单位制，它 是 在1960年第十一届国际计量大会上提出并建议世界各国采用的一种单位制，我国也已普遍采用。本篇实验中均采用以国际单位制为基础的单位。（2）直接测量和间接测量测量按其过程可分为直接测量和间接测量。直接测量就是将待测量与预先标定好的仪器、量具直接进行比较，读出其量值的大小。例如用米尺测长度，用天平称质量，用秒表测时间，用电表测电流或电压等都是直接测量。但也有许多物理量不能直接用仪器和量具测得，而需通过对某些相关物理量的直接测量，再根据相应的公式计算得出待测量的大小，这种测量就称为间接测量。例如用单摆测重力加速度g,先直接测得摆长/和单摆周期T,然后由公式T=算出重力加速度，因此g为间接测量量。（3）测量误差在测量中，我们所要测的物理量在一定条件下总有一个客观的真正大小，称为真值。但在实际测量过程中，由于测量仪器的精度不够，测量原理和方法的不完善，测量者感官能力的限制，所得的测量结果和真值总存在一定的差异。这种测量值与真值之间的差异称为测量误差，简称误差。若某物理量的测量值为X,真值为A,则测量误差定义为：=厂4。上式所定义的测量误差反映了测量值偏离真值的大小和方向，因此 又 称 为绝对误差。由于在实际测量中，往往不能确切知道真值4而只能求得最接近于真值的估计值，即最佳估计值，通常取多次重复测量的平均值作为最佳值，用于表示。因此，实际能求得的误差仅是测量值和最佳估计值之差。绝对误差可以表示某一测量结果的优劣，但在比较不同测量结果时则不适用，需要用相对误差表示。相对误差定义为：相 对 误 差=（绝对误差/测量最佳值）X100%o有时被测量有公认值或理论值，还 可 以 用“百分误差”来表征：百分误差=(测量最佳值-公认值)/公认值)X100%02.误差的分类根据误差的性质及产生的原因，可以分为系统误差、随机误差和粗大误差。(1)系统误差在一定条件下对同一物理量进行多次重复测量时，误差的大小和符号均保持不变；而当条件改变时，误差按某种确定的规律变化(如递增、递减、周期性变化等)，则这类误差称为系统误差。系统误差产生的原因有：测量仪器本身的缺陷。实验理论和方法的不完善。环境的影响或没有在所规定的条件下使用仪器。实验者的习惯与偏向引入的系统误差。(2)随机误差在同一条件下多次测量同一物理量时，测量值彼此之间总有稍许误差，而且变化不定，并在消除系统误差后仍然如此，这种绝对值和符号随机变化的误差称为随机误差，也称偶然误差。随机误差产生的原因有：实验者本人感觉器官分辨能力的限制。测量过程中，实验条件和环境因素的微小的、无规则的起伏变化。在实验中，我们虽不能完全排除随机误差的影响，但可以采用多次重复测量求平均来减小随机误差的影响。(3)粗大误差明显地歪曲了测量结果的误差称为粗大误差。它是由于实验者使用仪器的方法不正确，粗心大意读错、记错、算错测量数据或实验条件突变等原因造成的。含有粗大误差的测量值称为坏值或异常值，正确的结果中不应包含有过失错误。在实验测量中要极力避免过失错误，在数据处理中要尽量剔除坏值。【有效数字及其运算规则】1 .有效数字的定义及基本性质(1)有效数字的定义在使用仪器对被测量进行测量读数时，由于受到仪器的制约，只能读到仪器的最小分度值，然后在最小分度值以下还可再估读一位数字。从仪器刻度读出的最小分度值的整数部分是准确的数字，称为可靠数字；而在最小分度以下估读的末位数字，它具有不确定度，通常称为可疑数字。据此定义：测量结果中所有可靠数字加上末位的可疑数字统称为测量结果的有效数字。(2)有效数字的基本特性有效数字的位数与仪器的最小分度值有关，也与被测量的大小有关。有效数字的位数与小数点的位置无关，单位换算时有效数字的位数不应发生变化。2.有效数字的运算规则(1)数值的舍入修约规则“四舍六入五凑偶”拟舍弃数字的最左一位数字小于5 时，则舍去。拟舍弃数字的最左一位数字大于5,或者是5 而其后跟有并非为0 的数字时，则进一。拟舍弃数字的最左一位数字为5,而右面无数字或皆为0 时，若所保留的末位数字为奇数则进一，为偶数或0 则舍弃，即“单进双不进”。（2）有效数字运算规则加减运算不同有效位数的数相加减时，最后结果的欠准数与参与加减诸数中最先出现欠准数位置对齐。乘除运算不同有效位数的数进行乘除运算后，结果的有效位数一般与参加运算的数中有效位数最少的一个相同。（3）乘方、开方的有效数字运算乘方、开方后结果的有效位数与底数的有效数字的位数相同。（4）三角函数、对数的有效数字运算三角函数的有效数字的位数与角度的有效位数相同，对数尾数的有效位数与真数的有效位数相同。【实验数据处理的一般方法】1.列表法用列表法记录原始数据，优点是简明和条理清楚。容易看出数据递增或递减的变化趋势，也有助于检查和发现实验中的问题。在使用列表法设计记录表格时，应注意如下的原则。表格中各栏目所列物理量均应标明其名称和单位。表格中各物理量的排列应尽量与测量顺序一致。对于有函数关系的数据表，则应按自变量由小到大或由大到小的顺序排列。表格中所记录的数据主要是原始数据，但重要的中间计算结果也可列入表中。如有必要，还应记下测量表格中各量所用的仪器及其规格，以及环境条件，以利对结果复查。2 .作 图法作图法是将一系列数据之间的关系或变化情况用图线直观地表示出来，是一-种最常用的数据处理方法。它可以研究物理量之间的变化规律，找出对应的函数关系求取经验公式。如果图线是依据许多数据点描绘出来的光滑曲线，则作图法有多次测量取其平均的作用。在作图法中，有了图线可以求出实验需要的某些结果，绘出仪器的校准曲线；有了图线可以直接读出没有进行测量的对应于某x的y 值；在 定 条 件 下，也可以从图线的延伸部分读到测量范围以外无法测量的点的值；有了图线还可以帮助发现实验中个别的测量错误，并可以通