高中物理实验汇总.pdf
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1、新课标高中物理实验教学教案资料汇总隆回一中物理组周宝新课林高中物理实脍效案任 课 教 师 周 宝物理实验的目的与要求1、实验目的(1)教会学生用实脸研究物理现象与规律,包括:A.正确挑选实险方法与实脸器材。B.学会控制实脸条件。C.知道如何实验、判断结果的可靠程度。(2)帮助学生理解和掌握有关课程内容和重要的物理概念,以形成物理思想,培养解决物理问题的功底(3)通过实验培养掌握基本物理量的测量方法,以培养实验技能。(4)培养学生严谨的实脸态度、科学的实验方法及良好的实验习惯。2、做好实验的基本要求(1)实验前必须做好如下准备:明确实验目的,弄懂实验原理了解仪器性能,熟悉操作步骤设计记录表格,掌
2、握注意事项(2)实验中必须手脑并用,做到心到、眼到、手到。认真调整实验装置,正确使用实验:仪器保证满足实险条件,注意规范实验操作认真观察实验现象,客观记录实验数据新课标高中物理实助教案任 课 教 师 周 金(3)实验后必须对数据进行处理:尊重实验客观事实,正确分析记录数据合理做出实验结论,独立完成实验报告常用基本仪器的使用与读数物 理 考试说明 中要求学生熟练掌握的 基本仪器有13种,除打点计时器和滑动变阻器不需要读数外,其 余 11种都涉及到读数问题。(-)测量仪器使用常规对于测量仪器的使用,首先要了解测量仪器的量程、精度、使用注意事项和读数方法。1.关于量程问题:这是爱护测量仪器的一项重要
3、参数,特 殊 是 天 平、弹簧秤、温度计、电流表、电压表和多用电表等,超量程使用会损坏仪器,所以实验时要根据实验的 具体情况挑选量程适当的 仪器。在 使用电流表、电压表时,选用量程 过 大 的 仪 器,采集的实验数据过小,会造成相对误差较大,应挑选使测量值位于电表量程的1/3 以上 的 电表;使用多用电表测电阻时,应挑选适当的 档位,使 欧 姆 表 的 示 数 在 电 表 的 中 值 附 近。2.关于精度问题:所 选 用 仪 器 的 精 度 直 接 影 响 着 测 量 读 数 的 有 效 数 字 的 位 数,因此应在使用前了解仪器的精度,即看清仪器的最小分度值。其中螺旋测微器新课标高中物理实助
4、教案任 课 教 师 周 金和秒表的 最 小 分 度 是 一 定 的。但游标卡尺上 游标尺的 最小分度、天平游码标尺的 最小分度、弹簧秤和温度计刻线的 最小分度,都因具体的 仪器情况不同而有所差异,电流表、电压表和多用电表则会因所挑选的档位不同而造成最小分度值有所不同,因此在 进行这些仪器的 读数时,一定要看清所选的 档位。3.使 用注意事项:一般不同的仪器在使用中都有其特殊的要求,以下几点要特殊注意:天平在进行测量前应先调平衡。打点计时器所用电源要求为4 6V的 交 流 电 源。多用电表的欧姆档每次换档后要重新调零,被测电阻要与电路断开,使用完毕要将挑选开关转至交流电压最高档或“OFF”档。滑
5、动变阻器、电阻箱和定值电阻使用过程中要考虑其允许的 最大电流。滑动变阻器采纳限流接法时,滑动触片开始应位于变阻器阻值最大的位置;滑动变阻器采纳分压接法时,滑动触片开始应位于分压为零的位置。电阻箱开始应处于阻值最大状态,调整电阻箱的 阻值时,不能由大到小发生突变,以免因为阻值过小而烧坏电阻箱。(二)测量仪器的读数方法1.需要估读的 仪器:在 常用的 测量仪器中,刻度尺、螺旋测微器、电流表、电压表、天平、弹簧乔等读数时都需要估读。因为最终的读数要以有效数字的形新课标高中物理实助教案任 课 教 师 周 金式给出,而 有 效 数 字 的 最 后 一 位 数 字 为 估 计 数 字,应 和 误 差 所
6、在 位 置 一 致,在 实际操作中,究竟估读到哪一位数字,应由测量仪器的 精 度(即最小分度值)和实验误差要求两个因素共同决定。根据仪器的最小分度可以分别采纳1/2、1/5、1/10的 估 读方法,一般:最小分度是2的,(包括0.2、0.02等),采 纳1/2估读,如安培表0-0.6A档;最小分度是5的,(包括0.5、0.05等),采 纳1/5估读,如安培表015 V档;最 小 分 度 是1的,(包括0.1、0.01等),采 纳1/10估读,如刻度尺、螺旋测微器、安 培 表03A档、电压表。3 V档等,当测量精度要求不高或仪器精度不够高时,也可采纳1/2估读。2.不需要估读的测量仪器:游标卡尺
7、、秒表、电阻箱在读数时不需要估读;欧姆表刻度不均匀,可以不估读或按半刻度估读。游 标 卡 尺 的 读 数:游标卡尺的读数部分由主尺(最 小 分 度 为1mm),和游标尺两部分组成。按照游标的精度不同可分为三种:(a)10分游标,其 精 度 为0.1mm:(6)20分游标,其 精 度 为0.05 mm;(c)5 0分游标,精 度 为0.02mm。游标 卡 尺 的 读 数 方 法 是:以 游 标 零 刻 度 线 为 准 在 主 尺 上 读 出 整 毫 米 数Z.1,再看游标尺上哪条刻度线与主尺上某刻度线对齐,由 游 标 上 读 出 毫 米 以 下 的 小 数 2,新课标高中物理实助教案任 课 教
8、师 周 金则 总 的 读 数 为:4+Z.2 O机械秒表的读数:机 械 秒 表 的 长 针 是 秒 针,转 一 周 是3 0 s o因为机械表采纳的 齿 轮 传 动,指针不可能停留在两小格之间;所以不能估读出比0.1 s更短的时间。位于秒表上 部中间的 小圆圈里面的 短针是 分针,表 针 走 一 周 是15 mi n,每 小 格 为0.5 mi n。秒 表 的 读 数 方 法 是:/=短 针 读 数(G)+长 针 读 数(t2)。电阻箱:能表示出接入电阻值大小的变阻器;读 数 方 法 是:各旋扭对应的指示点 的 示 数 乘 以 面 板 上 标 记 的 倍 数,它们之和就是电阻箱接入电路的阻值。
9、使用电阻箱时要特殊注意通过电阻的电流不能超过允许的最大数值。高中物理实验常用基础知识(-)常用实验原理的设计方法1.控制变量法:如:在“验证牛顿第二定律的实验”中,加速度、力和质量的关系控制。在“研究单摆的周期”中,摆长、偏角和摆球质量的关系控制等等。2.理想化方法:用伏安法测电阻时,挑选了合适的内外接方法,一般就忽略电表的 非 理 想 性。3.等效替代法:某些量不易测量,可以用较易测量的量替代,从而简化实验。在“验证碰撞中的动量守恒”的 实 验 中,两球碰撞后的速度不易直接测量,在 将整个平抛时间定为时间单位后,速度的测量就转化为对水平位移的测量了。4.模拟法:当实验情景不易创设或根本无法创
10、设时,可以用物理模型或数学模型等新课标高中物理实助教案任 课 教 师 周 金效的 情景代替,尽管两个情景的 本质可能根本不同。”描绘电场中的 等势线”的 实验就是 用电流场模拟静电场。5.微小量放大法:微小量不易测量,勉强测量误差也较大,实验时常采纳各种方法加以放大。卡文迪许测定万有引力恒量,采纳光路放大了金属丝的 微小扭转;在 观察玻孑离瓶受力后的 微小形变时,使液体沿细玻璃管上 升来放大瓶内液面的上 升。(二)常见实验数据的收集方法1.利用测量工具直接测量基本物理量模块基本物理量测量仪器力学长度刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器时间秒 表(停表)、打点计时器质 量(力)天 平(弹簧秤)电学电 阻
11、(粗测)欧姆表、电阻箱电 流(电压)电 流 表(电压表)热学温度温度计2.常见间接测量的物理量及其测量方法有些物理量不能由测量仪器直接测量,这时,可利用待测量和可直接测量的基本物理量之间的关系,将待测物理量的测量转化为基本物理量的测量。新课标高中物理实助教案任 课 教 师 周 金模块待测物理量基本测量方法力学速度利用纸带,匕“=鸟 噤 吐;利用平抛,v=x后加速度利用纸带,逐差法“=w;利用单摆且=色的T2 T2功根据W =反转化为测量m、v电学电 阻(精确测量)根据/?=2转 化 为 测 量U、I (伏安法):电阻箱(半偏、替代)电功率根 据P=U I转 化 为 测 量U、I电源电动势根 据
12、E=U+l r转化为 测 量U、I然后联立方程求解或运用图像处理(三)常用实验误差的 控制方法为了减小由于实验数据而引起的偶然误差,常需要采纳以下方法控制实验误差。1.多次测量求平均值,这 是 所 有 实 验 必 须 采 取 的 方 法,也是做实验应具有的基本思想。2.积累法。一些小量直接测量误差较大,可以累积起来测量,以减小误差。“用单摆测定重力加速度”的 实 验 中,为了减小周期的测量误差,不是测量完成一新课标高中物理实助教案任 课 教 师 周 金次全振动的时间,而 是 测 量 完 成30-50次全振动的时间。(四)常用实验数据的处理方法1.列表法:在记录和处理数据时,常将数据列成表格。数
13、据列表可以简单而又明确的表示出有关物理量之间的关系,有助于找出物理量之间的规律性的联系。列 表 的 要 求 是 写 明 表 的 标 题 或 加 上 必 要 的 说 明;必须交待清楚表中各符号所 表 示 的 物 理 量 的 意 义,并写明单位;表中的数据要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,有取平均的效果,由图线的斜率、截距、所包围面积和图线的 交点等可以研究物理量之间的 变化及其关系,找出规律。作图的 规 则 是:作图一定要用坐标纸.坐标纸的大小要根据测量数据有效数字的几和结果的需
14、要来定;要标明坐标轴名、单位,在 轴 上 每 隔 一 定 相 等 的 间 距 按有效数字位数标明数值;图 上 连 线 要 是 光 滑 曲 线(或直线),连线时不一定要通过所有的数据点,而 是 要 使 数 据 点 在 线 的 两 侧 合 理 的 分 布;在 图 上 求 直线的斜率时,要选取线上相距较远的两点,不一定要取原来的数据点;作图时常设法使图线线性化,即“化 曲 为 直”。3.平均值法:将测定的若干组数相加求和,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。新课林高中物理实脍效案任 课 教 师 周 宝4.逐差法:这就是 用打点计时器打出的 纸带计算加速度
15、时用到的 方法,这种方法充分利用了测量数据,具有较好的 取平均的 效果。(五)有关误差分析的问题要求认识误差问题在 实验中的 重要性,了解误差的 概念,知道系统误差和偶然误差;知道用多次测量求平均值的 方法减小偶然误差;能在 某些实验中分析误差的 主要来源;不要求计算误差。要熟练掌握常见实验的 误差情况及分析方法。新课林高中物理实脍效案任 课 教 师 周 宝课题:实验一:用打点计时器测速度课型:实验一、教学目标新课林高中物理实脍效案任 课 教 师 周 宝1.了解两种打点计时器的结构和工作原理。2.会安装并使用打点计时器。3.理解根据纸带测量速度的原理并测量瞬时速度。4.明确速度一时间图象的 意
16、义,描点法画图象的 方法,并画出该实验中的速度一时间图象。二、教学重点1.打点计时器的使用。2.由纸带计算物体运动的 瞬时速度。3.画物体的速度一时间图象。三、教学难点1.对纸带数据的处理2.画图象的方法。四、教学方法教师启发、引导,学生自主阅读、思考,亲自动手实验,并讨论、交流学习成果。五、教学过程1、打点计时器的 原 理 构 造(如图)新课林高中物理实脍效案任 课 教 师 周 宝电 磁 打 点 计 时 器 电 火 花 计 时 器实验原理:(1)电磁打点计时器:它是 利用电磁感应原理打点计时的一种仪器,当通过46 V低压交流电时,在 线圈和永久磁铁的作用下,振片便 上 下 振 动 起 来,位
17、于振片一端的振针就跟着上下振动而打点,这时,加 入 纸 带 运 动,振 针 就 在 纸 带 上 打 出 一 系 列 点,当交流电源频率为5 0H z时,它每隔0.02s打一点,即打出的 纸带上 每相邻两点间的 时间间隔 为0.02s。(2)电火花计时器:它是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示点迹的计时仪器。当接通220V交流电源,按下脉冲输出开关时,计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接负极的纸盘轴,产生火花放电,于 是 在 运 动 纸 带 上 就 打 出 一 系 列 点 迹。当电源频率为5 0H z时,它也是每 隔0.02s打一次点,即 打 出 的 纸 带 上 每 相 邻 两 点
18、 间 的 时 间 间 隔 也 是0.02s电火花计时器工作时,纸带运动时受到的阻力小,比电磁打点计时器实验误差小。新课标高中物理实助教案任 课 教 师 周 金打在 纸带上 的 点,记录了纸带运动的 时间,加入把纸带跟物体连在 一起,纸带上 的 点就相应地表示出运动物体在 不同时刻的 位置。2、实验器材电磁打点计时器(或电火花计时器)及纸带、刻度尺、电源、导线等。3、纸带分析物体的运动情况并能计算平均速度。(1)在 纸 带 上 相 邻 两 点 间 的 时 间 间 隔 均 为0.02s(电源频率为5 0 H z),所以点迹密集的地方表示纸带运动的速度很小。(2)根 据%*/,求出在任意两点间的平均
19、速度,这 里 可 以 用直尺测量出两点间的距离,大为两点间的时间间隔数与0.02s的 乘 积。这里必须明确所求的是哪两点之间的平均速度。4、粗略计算瞬时速度。某 点 的瞬时速度可以粗略地由包含点 在 内 的 两 点 间 的 平 均 速 度 来 表不。吨七 U b e,或 V t I4 FO说明:在 粗 略 计 算 点的瞬时速度时,可 利 用 公 式%X/力来求解,但须 注 意 的 是,加 入 取 离 点越接近的两点来求平均速度,这个平均速度越接近 点的瞬时速度,但是距离太小会使测量误差增大,应该根据实际情况选取这两个点。5、片寸图象与其画法新课标高中物理实助教案任 课 教 师 周 金为了更直观
20、地反映物体的 运动情况,我 们 可 以 用I/-1图象来表示速度随时间的变化规律。以 速 度。为 纵轴,时间力为 横轴建立直角坐标系,根据计算出的 不同时刻对应的 瞬时速度值,在 坐标系中描点,最后用平滑曲线把这些点连接起来就得.到了一条能够描述速度b与时间力关系的 图象。3、实验步骤:1.把 电 火 花计时器固定在桌子上,检查墨粉纸盘是否已经正确她套在 纸 盘 轴 上,检查两条白纸带是否已经正确地穿好,墨粉纸盘是否在两条纸带之间。2.把 计 时 器 上 的 电 源 插 头 在220V交流电源插座上。3.按下脉冲输出开头,用手水平地拉动两条纸带,纸带动上就打上一列车员小点。4.取下纸带,从能看
21、得.清规戒律的某个点数起,数一数纸带上共有 几 个 点。加 入 共 有n个点,点 子 的 间 隔 数 则 为(n-1)个,用t=0.02x(n-1)计算出纸带的运动时间t。5.用刻度尺测量一下,打下这些点,纸 带 通 过 的 距 离s有多长6.利用公式3=上计算纸带在这段时间内的平均速度。把测量和计算t的结果填入表一中。7.选取一条点迹清晰便于分析的纸带进行数据分析。新课标高中物理实助教案任 课 教 师 周 金8.从能够看清的某个点开始,每 隔 0.1s取一个点,在 纸 带 上 用 数字 0,1,2.5 标 出 这 些“测量点”,测量包括每个点的一段位移*,记录在表二中,同时记录相对应的时间,
22、以测量该点的瞬时速度。9.计算出各点附近的平均速度,把它当作计时器打下这些点时的瞬时速度,填入表三中,点。作为 计时的 开始,即 t=0。10.以速度V 为 纵 轴,以时间t 为 横 轴 在 坐 标 纸 上 建 立 直 角 坐 标 系,根 据 表 二 的 数 据 在 坐 标 轴 上 描 点,将这些点用平滑的曲线连接起来。11.通过曲线的走向大致看出手的速度变化规律,将你的实验结果与其他同学交流一下,说 出 你 的 体 会。12.重复以上步骤再做一次。加入用电磁打点计时器,则 实 验 步 躲 的 前 3 步相应地应当是:1、把打点计时器固 定在桌子上,让纸带穿过两个限位孔,压在复写纸 的 下 面
23、。2、把电磁打点计时器的两个接线柱用导线分别与6V的低压交流电源的接线柱相连接。3、打开电源开关,用手水平她拉动纸带,纸带上就打出一列小点。4、注意事项(1)电源电压要符合要求,电磁打点计时器应使用10V以下的交流电源;电火花计时器要使用220V交流电源。新课标高中物理实助教案任 课 教 师 周 金(2)实验前要检查打点的稳定性和清晰程度,必要时要进行调节或更换器材。(3)使用打点计时器应先接通电源,待打点计时器稳定后再用手拉纸带。(4)手拉纸带时,速度应快一些,以防点迹太密集。六、实例探究打点计时器及应用 例 1一同学在使用打点计时器时,纸 带 上 点 不 是 圆 点 而 是 一 些 短 线
24、,这 可 能 的 原 因 是()A.接在直流电源上 B.电源电压不稳C.电源频率不稳 D.打点针压得.过紧解析:A.接 在 直 流 电 源 上 不 会 打 点。A 错。B.打点与电压是否稳定无关,点痕重轻与电压有关。B 错。C.频率不同打的 点仍为 圆点。故 C 错。D.打点针压得.过紧。针和纸接触时间长,打出一些短线。D 正确。答案:D打点计时器直接测量的量 例 2 电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,根据打点计时器打 出 的 纸 带,我 们 可 以 从 纸 带 上 直 接 得.到 的 物 理 量 是()A.时间间隔 B.位移 C.加速度 D.平均速度新课标高中物理实助教案任 课 教
25、 师 周 金解析:从打下的 纸带上 数一下点的 个数就知道时间,因为 两个点的 时间 间 隔 为0.0 2 s.故A选项正确。用刻度尺量一下任意两个点间的距离,就知道了物体的位移。故B选项正确。从纸带上不能直接得.到加速度、平均速度,只可以间接计算。故C、D选项错误。答案:AB 例3用 接 在50 H z交流电源上的打点计时器,测定小车速度,某次实验中得.到一条纸带,如下图所示,从比较清 晰 的 点 起,每五个打印点取一个记数点,分别标明0、I、2、3、4,量 得.。与1两点间距 离Xi=30mm,3与4两点间的 距 离x2=48mm,则 小 车 在0与1两点间平均速 度 为 m /So,0
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