物理實驗[中學物理課程包含的實驗]

物理實驗是初高中階段物理課程中包含的相關實驗，包括電學實驗、力學實驗、熱學實驗、光學實驗等等，常用於驗證物理學科的定理定律。

高考內容

簡單實驗

勻速直線運動

驗證平行四邊形定則的實驗

會使用遊標卡尺和螺鏇測微器,掌握它測量長度的原理和方法.
114. 研究勻變速直線運動

右圖為打點計時器打下的紙帶。選點跡清楚的一條，舍掉開始比較密集的點跡，從便於測量的地方取一個開始點O，然後（每隔5個間隔點）取一個計數點A、B、C、D …。測出相鄰計數點間的距離s1、s2、s3 … 利用打下的紙帶可以：
⑴求任一計數點對應的即時速度v：如
(其中T=5×0.02s=0.1s）
⑵利用“逐差法”求a：
⑶利用上圖中任意相鄰的兩段位移求a：如圖。
⑷利用v-t圖象求a：求出A、B、C、D、E、F各點的即時速度，畫出如右的v-t圖線，圖線的斜率就是加速度a。
注意事項 1、每隔5個時間間隔取一個計數點，是為求加速度時便於計算。
2、所取的計數點要能保證至少有兩位有效數字
115.探究彈力和彈簧伸長的關係（胡克定律）探究性實驗
利用右圖裝置，改變鉤碼個數，測出彈簧總長度和所受拉力（鉤碼總重量）的多組對應值，填入表中。算出對應的彈簧的伸長量。在坐標系中描點，根據點的分布作出彈力F隨伸長量x而變的圖象，從而發確定F-x間的函式關係。解釋函式表達式中常數的物理意義及其單位。
該實驗要注意區分彈簧總長度和彈簧伸長量。對探索性實驗，要根據描出的點的走向，嘗試判定函式關係。（這一點和驗證性實驗不同。）
116.驗證力的平行四邊形定則 目的：實驗研究合力與分力之間的關係，從而驗證力的平行四邊形定則。
器材：方木板、白紙、圖釘、橡皮條、彈簧秤（2個）、直尺和三角板、細線
該實驗是要用互成角度的兩個力和另一個力產生相同的效果，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範圍內相等，如果在實驗誤差允許範圍內相等，就驗證了力的合成的平行四邊形定則。
注意事項：
1、使用的彈簧秤是否良好（是否在零刻度），拉動時儘可能不與其它部分接觸產生摩擦，拉力方向應與軸線方向相同。
2、實驗時應該保證在同一水平面內
3、結點的位置和線方向要準確
117.驗證動量守恆定律
由於v1、v1/、v2/均為水平方向，且它們的豎直下落高度都相等，所以它們飛行時間相等，若以該時間為時間單位，那么小球的水平射程的數值就等於它們的水平速度。在右圖中分別用OP、OM和O /N表示。因此只需驗證：m1OP=m1OM+m2(O /N-2r）即可。
注意事項：
⑴必須以質量較大的小球作為入射小球（保證碰撞後兩小球都向前運動）。要知道為什麼？
⑵入射小球每次應從斜槽上的同一位置由靜止開始下滑
(3)小球落地點的平均位置要用圓規來確定：用儘可能小的圓把所有落點都圈在裡面，圓心就是落點的平均位置。
(4)所用的儀器有：天平、刻度尺、遊標卡尺（測小球直徑）、碰撞實驗器、複寫紙、白紙、重錘、兩個直徑相同質量不同的小球、圓規。
(5)若被碰小球放在斜槽末端，而不用支柱，那么兩小球將不再同時落地，但兩個小球都將從斜槽末端開始做平拋運動，於是驗證式就變為：m1OP=m1OM+m2ON，兩個小球的直徑也不需測量了。
討論此實驗的改進方法：

複雜實驗

單擺實驗

驗證伏安特性曲線的電學實驗

示波器

118.研究平拋物體的運動（用描跡法）
目的：進上步明確，平拋是水平方向和豎直兩個方向運動的合成運動，會用軌跡計算物體的初速度
該實驗的實驗原理：
平拋運動可以看成是兩個分運動的合成：
一個是水平方向的勻速直線運動，其速度等於平拋物體的初速度；
另一個是豎直方向的自由落體運動。
利用有孔的卡片確定做平拋運動的小球運動時的若干不同位置，然後描出運動軌跡，
測出曲線任一點的坐標x和y，利用
就可求出小球的水平分速度，即平拋物體的初速度。
此實驗關健：如何得到物體的軌跡（討論）
該試驗的注意事項有：
⑴斜槽末端的切線必須水平。 ⑵用重錘線檢驗坐標紙上的豎直線是否豎直。
⑶以斜槽末端所在的點為坐標原點。(4)每次小球應從斜槽上的同一位置由靜止開始下滑
(5)如果是用白紙，則應以斜槽末端所在的點為坐標原點，在斜槽末端懸掛重錘線，先以重錘線方向確定y軸方向，再用直角三角板畫出水平線作為x軸，建立直角坐標系。
119.驗證機械能守恆定律
驗證自由下落過程中機械能守恆，圖示紙帶的左端是用夾子夾重物的一端。
⑴要多做幾次實驗，選點跡清楚，且第一、二兩點間距離接近2mm的紙帶進行測量。
⑵用刻度尺量出從0點到1、2、3、4、5各點的距離h1、h2、h3、h4、h5，
利用“勻變速直線運動中間時刻的即時速度等於該段位移內的平均速度”，
算出2、3、4各點對應的即時速度v2、v3、v4，驗證與2、3、4各點對應的重力勢能減少量mgh和動能增加量 是否相等。
⑶由於摩擦和空氣阻力的影響，本實驗的系統誤差總是使
⑷本實驗不需要在打下的點中取計數點。也不需要測重物的質量。
注意事項:
1、先通電源,侍打點計時器正掌工作後才放紙帶 2、保證打出的第一個占是清晰的點
3、測量下落高度必須從起點開始算 4、由於有阻力，所以 稍小於
5、此實驗不用測物體的質量（無須天平）
120.用單擺測定重力加速度由於g；可以與各種運動相結合考查

本實驗用到刻度尺、卡尺、秒表的讀數（生物表脈膊），1米長的單擺稱秒擺，周期為2秒
擺長的測量：讓單擺自由下垂，用米尺量出擺線長L/（讀到0.1mm），用遊標卡尺量出擺球直徑（讀到0. 1mm）算出半徑r，則擺長L=L/+r
開始擺動時需注意：擺角要小於5°（保證做簡諧運動）；
擺動時懸點要固定，不要使擺動成為圓錐擺。
必須從擺球通過最低點（平衡位置）時開始計時(倒數法)，
測出單擺做30至50次全振動所用的時間，算出周期的平均值T。
改變擺長重做幾次實驗，
計算每次實驗得到的重力加速度，再求這些重力加速度的平均值。
若沒有足夠長的刻度尺測擺長，可否靠改變擺長的方法求得加速度
121.用油膜法估測分子的大小
①實驗前應預先計算出每滴油酸溶液中純油酸的實際體積：先了解配好的油酸溶液的濃度，再用量筒和滴管測出每滴溶液的體積，由此算出每滴溶液中純油酸的體積V。
②油膜面積的測量：油膜形狀穩定後，將玻璃板放在淺盤上，將油膜的形狀用彩筆畫在玻璃板上；將玻璃板放在坐標紙上，以1cm邊長的正方形為單位，用四捨五入的方法數出油膜面
122用描跡法畫出電場中平面上等勢線
目的：用恆定電流場(直流電源接在圓柱形電極板上)模擬靜電場(等量異種電荷)描繪等勢線方法
實驗所用的電流表是零刻度在中央的電流表，在實驗前應先測定電流方向與指針偏轉方向的關係：
將電流表、電池、電阻、導線按圖1或圖2 連線，其中R是阻值大的電阻，r是阻值小的電阻，用導線的a端試觸電流表另一端，就可判定電流方向和指針偏轉方向的關係。
該實驗是用恆定電流的電流場模擬靜電場。與電池正極相連的A電極相當於正點電荷，與電池負極相連的B相當於負點電荷。白紙應放在最下面，導電紙應放在最上面（塗有導電物質的一面必須向上），複寫紙則放在中間。
電源6v：兩極相距10cm並分為6等分，選好基準點，並找出與基準點電勢相等的點。(電流表不偏轉時這兩點的電勢相等)
注意事項:
1、電極與導電紙接觸應良好，實驗過程中電極位置不能變運動。
2、導電紙中的導電物質應均勻，不能摺疊。
3、若用電壓表來確定電勢的基準點時，要選高內阻電壓表
123.測定金屬的電阻率（同時練習使用螺鏇測微器）
被測電阻絲的電阻(一般為幾歐)較小，所以選用電流表
外接法;可確定電源電壓、電流表、電壓表量程均不宜太大。
本實驗不要求電壓調節範圍，可選用限流電路。
因此選用下面左圖的電路。開始時滑動變阻器的滑動觸頭應該在右端。
本實驗通過的電流不宜太大，通電時間不能太長，以免電阻絲髮熱後電阻率發生明顯變化。
實驗步驟：
1、用刻度尺測出金屬絲長度
2、螺鏇測微器測出直徑(也可用積累法測)，並算出橫截面積。
3、用外接、限流測出金屬絲電阻
4、設計實驗表格計錄數據（難點）注意多次測量求平均值的方法
原理：
124．描繪小電珠的伏安特性曲線
器材：電源(4-6v)、直流電壓表、直流電流表、滑動變阻器、小燈泡(4v,0.6A 3.8V,0.3A）燈座、單刀開關，導線若干
注意事項:
①因為小電珠（即小燈泡）的電阻較小（10Ω左右）所以應該選用安培表外接法。
②小燈泡的電阻會隨著電壓的升高，燈絲溫度的升高而增大，且在低電壓時溫度隨電壓變化比較明顯,因此在低電壓區域內,電壓電流應多取幾組,所以得出的U-I曲線不是直線。
為了反映這一變化過程，
③燈泡兩端的電壓應該由零逐漸增大到額定電壓(電壓變化範圍大)。所以滑動變阻器必須選用調壓接法。
在上面實物圖中應該選用上面右面的那個圖，
④開始時滑動觸頭應該位於最小分壓端（使小燈泡兩端的電壓為零）。
由實驗數據作出的I-U曲線如圖，
⑤說明燈絲的電阻隨溫度升高而增大，也就說明金屬電阻率隨溫度升高而增大。
（若用U-I曲線，則曲線的彎曲方向相反。）
⑥若選用的是標有“3.8V 0.3A”的小燈泡，電流表應選用0-0.6A量程；電壓表開始時應選用0-3V量程，當電壓調到接近3V時，再改用0-15V量程。
125.把電流表改裝為電壓表
微安表改裝成各種表：關健在於原理
首先要知：微安表的內阻Rg、滿偏電流Ig、滿偏電壓Ug。
步驟：
(1)半偏法先測出表的內阻Rg；最後要對改裝表進行較對。
(2) 電流表改裝為電壓表：串聯電阻分壓原理
(n為量程的擴大倍數)
（3）弄清改裝後錶盤的讀數
（Ig為滿偏電流，I為錶盤電流的刻度值，U為改裝表的最大量程， 為改裝表對應的刻度）
（4）改裝電壓表的較準(電路圖?)
(2)改為A表：串聯電阻分流原理
(n為量程的擴大倍數)
(3)改為歐姆表的原理
兩表筆短接後,調節Ro使電錶指針滿偏，得 Ig=E/(r+Rg+Ro)
接入被測電阻Rx後通過電錶的電流為 Ix=E/(r+Rg+Ro+Rx)=E/(R中+Rx)
由於Ix與Rx對應，因此可指示被測電阻大小
126測定電源的電動勢和內電阻
外電路斷開時，用電壓表測得的電壓U為電動勢E U=E
原理：根據閉合電路歐姆定律：E=U+Ir，
(一個電流表及一個電壓表和一個滑動變阻器)
①單一組數據計算，誤差較大
②應該測出多組(u，I)值，最後算出平均值
③作圖法處理數據，(u，I)值列表，在u--I圖中描點，最後由u--I圖線求出較精確的E和r。
本實驗電路中電壓表的示數是準確的，電流表的示數比通過電源的實際電流小，
所以本實驗的系統誤差是由電壓表的分流引起的。為了減小這個系統誤差， 電阻R的取值應該小一些，所選用的電壓表的內阻應該大一些。
為了減小偶然誤差，要多做幾次實驗，多取幾組數據，然後利用U-I圖象處理實驗數據：
將點描好後，用直尺畫一條直線，使儘量多的點在這條直線上，而且在直線兩側的點數大致相等。這條直線代表的U-I關係的誤差是很小的。
它在U軸上的截距就是電動勢E（對應的I=0），它的斜率的絕對值就是內阻r。
（特別要注意：有時縱坐標的起始點不是0，求內阻的一般式應該是 。
為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內阻宜大些（選用使用過一段時間的1號電池）
127.用多用電探索黑箱內的電學元件
熟悉錶盤和鏇鈕
理解電壓表、電流表、歐姆表的結構原理
電路中電流的流向和大小與指針的偏轉關係
紅筆插“+”； 黑筆插“一”且接內部電源的正極
理解： 半導體元件二極體具有單嚮導電性，正向電阻很小，反向電阻無窮大
步驟：
①、用直流電壓檔（並選適當量程）將兩筆分別與A、B、C三點中的兩點接觸，從錶盤上第二條刻度線讀取測量結果，測量每兩點間的電壓，並設計出表格記錄。
②、用歐姆檔（並選適當量程）將紅、黑表筆分別與A、B、C三點中的兩點接觸，從錶盤的歐姆標尺的刻度線讀取測量結果，任兩點間的正反電阻都要測量，並設計出表格記錄。
128．練習使用示波器
129．感測器的簡單套用
感測器擔負採集信息的任務，在自動控制、信息處理技術都有很重要的套用。
如：自動報警器、電視搖控接收器、紅外探測儀等都離不開感測器
感測器是將所感受到的物理量(力熱聲光)轉換成便於測量的量(一般是電學量)的一類元件。
工作過程：通過對某一物理量敏感的元件，將感受到的物理量按一定規律轉換成便於利用的信號，轉換後的信號經過相應的儀器進行處理，就可以達到自動控制等各種目的。
熱敏電阻，升溫時阻值迅速減小
光敏電阻，光照時阻值減小， 導致電路中的電流、電壓等變化來達到自動控制
光電計數器
積體電路將電晶體，電阻，電容器等電子元件及相應的元件製作在一塊面積很小的半導體晶片上，使之成為具有一定功能的電路，這就是積體電路。
130.測定玻璃折射率
實驗原理：如圖所示，入射光線AO由空氣射入玻璃磚，經OO1後由O1B方向射出。作出法線NN1，
則由折射定律
對實驗結果影響最大的是光在波璃中的折射角的大小
應該採取以下措施減小誤差:
1、採用寬度適當大些的玻璃磚，以上。
2、入射角在15至75範圍內取值。
3、在紙上畫的兩直線儘量準確，與兩平行折射面重合，為了更好地定出入、出射點的位置。
4、在實驗過程中不能移動玻璃磚。
注意事項：
手拿玻璃磚時，不準觸摸光潔的光學面，只能接觸毛面或棱，
嚴禁把玻璃磚當尺畫玻璃磚的界面； 實驗過程中，玻璃磚與白紙的相對位置不能改變；
大頭針應垂直地插在白紙上，且玻璃磚每一側的兩個大頭針距離應大一些，以減小確定光路方向造成的誤差；
入射角應適當大一些，以減少測量角度的誤差。
131.用雙縫干涉測光的波長
器材：光具座、光源、學生電源、導線、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、
測量頭、刻度尺、
相鄰兩條亮(暗)條紋之間的距離 ；用測量頭測出a1、a2(用積累法)
測出n條亮(暗)條紋之間的距離a, 求出
雙縫干涉: 條件f相同，相位差恆定(即是兩光的振動步調完全一致) 當其反相時又如何?
亮條紋位置: ΔS=nλ；
暗條紋位置: （n=0,1,2,3,、、、）；
條紋間距 ：
(ΔS :路程差(光程差)；d兩條狹縫間的距離；L：擋板與屏間的距離) 測出n條亮條紋間的距離a
補充實驗：
1．伏安法測電阻
伏安法測電阻有a、b兩種接法，a叫(安培計)外接法，b叫（安培計）內接法。
①估計被測電阻的阻值大小來判斷內外接法：
外接法的系統誤差是由電壓表的分流引起的，測量值總小於真實值，小電阻應採用外接法；內接法的系統誤差是由電流表的分壓引起的，測量值總大於真實值，大電阻應採用內接法。
②如果無法估計被測電阻的阻值大小，可以利用試觸法：
如圖將電壓表的左端接a點，而將右端第一次接b點，第二次接c點，觀察電流表和電壓表的變化，
若電流表讀數變化大，說明被測電阻是大電阻，應該用內接法測量；
若電壓表讀數變化大，說明被測電阻是小電阻，應該用外接法測量。
（這裡所說的變化大，是指相對變化，即ΔI/I和U/U）。

滑動變阻器

（1）滑動變阻器的連線
滑動變阻器在電路中也有a、b兩種常用的接法：a叫限流接法，b叫分壓接法。

分壓接法：被測電阻上電壓的調節範圍大。
當要求電壓從零開始調節，或要求電壓調節範圍儘量大時應該用分壓接法。
用分壓接法時，滑動變阻器應該選用阻值小的；“以小控大”
用限流接法時，滑動變阻器應該選用阻值和被測電阻接近的。
（2）實物圖連線技術
無論是分壓接法還是限流接法都應該先把伏安法部分接好；
對限流電路：
只需用筆畫線當作導線，從電源正極開始，把電源、電鍵、滑動變阻器、伏安法四部分依次串聯起來即可（注意電錶的正負接線柱和量程，滑動變阻器應調到阻值最大處）。
對分壓電路，
應該先把電源、電鍵和滑動變阻器的全部電阻絲三部分用導線連線起來，然後在滑動變阻器電阻絲兩端之中任選一個接頭，比較該接頭和滑動觸頭兩點的電勢高低，
根據伏安法部分電錶正負接線柱的情況，將伏安法部分接入該兩點間。
12.倫琴射線管
電子被高壓加速後高速射向對陰極，從對陰極上激發出X射線。在K、A間是陰極射線即高速電子流，從A射出的是頻率極高的電磁波，即X射線。X射線粒子的最高可能的頻率可由Ue=hν計算。
13.α粒子散射實驗（第二冊257頁）
全部裝置放在真空中。螢光屏可以沿著圖中虛線轉動，用來統計向不同方向散射的粒子的數目。觀察結果是，絕大多數α粒子穿過金箔後基本上仍沿原來方向前進，但是有少數α粒子發生了較大的偏轉。
14.光電效應實驗(第二冊244頁)
把一塊擦得很亮的鋅板連線在靈每驗電器上,用弧光燈照鋅板,驗電器的指針就張開一個角度,表明鋅板帶了電.進一步檢查知道鋅板帶( )電.這表明在弧光燈的照射下,鋅板中有一部分( )從表面飛了出去鋅板中少了( ),於是帶( )電.

國中物理實驗

浮力

在“探究浮力的大小跟哪些因素有關”時，同學們提出了如下的猜想：
① 可能跟物體浸入液體的深度有關；
② 可能跟物體的重力有關；
③ 可能跟物體的體積有關；
④ 可能跟物體浸入液體的體積有關；
⑤ 可能跟液體的密度有關。
為了驗證上述猜想，李明做了如圖28所示的實驗：他在彈簧測力計下端掛一個鐵塊，依次把它緩緩地浸入水中不同位置，在這一實驗中：
（1）鐵塊從位置1－2－3的過程中，彈簧測力計的示數 ，說明鐵塊受到的浮力 ；從位置3－4的過程中，彈簧測力計的示數 ，說明鐵塊受到的浮力 。（填“變大”、“變小”或“不變”）
（2）通過這一實驗可以驗證上述猜想 是正確的，猜想 是不正確的（填上面猜想的序號）。
（3）給你一杯清水、一個熟雞蛋和適量的食鹽（如圖29），請你設計實驗驗證浮力與液體的密度是否有關。簡要寫出你的實驗驗證的方法

斜面

斜面

圖30是小亮測定斜面機械效率的裝置圖。每次實驗時，被拉的小車沿同一斜面勻速向上運動。下表是小亮設計的記錄數據的表格。 (1)“較陡”時，做的有用功為_____；總功為____；機械效率為_____；
(2)分析表格中的實驗數據，你能得到哪些結論？（要求寫兩條）
a．_________________；b．_________________．

33、某同學在探究“動能大小與哪些因素有關”的實驗中，設計了如圖31所示的實驗方案，並進行了如下的實驗：
步驟l：讓鋼球從斜面A點由靜止開始下滑，到達水平面時速度為v1，撞擊木塊並使木塊移動，記下木塊移動的距離S1；
步驟2：讓鋼球從斜面B點由靜止開始下滑，到達水平面時速度為v2，：撞擊木塊並使木塊移動，記下木塊移動的距離S2： ．
步驟3：改變鋼球的質量讓鋼球從A點由靜止開始下滑，撞擊木塊並使木塊移動，記下木塊移動的距離S3。
(1)比較v1、v2，可知vl_______V2(選填“>”、“<”、“=”)這是因為_______________。
(2)設計步驟l和步驟2的目的是________________。
(3)比較步驟 和步驟3可以探究動能大小和物體______的關係。

重力勢能

重力勢能實驗

在“探究重力勢能與哪些因素有關”的實驗中，小華猜想：A．物體重力勢能的大小可能與物體被舉高的高度有關 B. 物體重力勢能的大小可能與物體的質量有關。他選取了水性筆、橡皮、紙和透明膠作為實驗器材，想利用物體下落時的破壞力來驗證他的猜想。

單擺與滾擺

單擺在豎直平面內左右擺動，滾擺在豎直平面內上下往復運動．
（1）這兩個實驗可以說明的同一個物理問題是： ．
（2）在單擺左右擺動和滾擺上下往復運動的過程中，你將會看到它們上升的高度逐漸降低。

為了比較水和沙子容熱本領的大小，小明在2個相同的燒杯中分別裝入水和沙子。用兩個相同的酒精燈對其加熱。
(1)在實驗前要控制水和沙子的_________和__________相同。
(2)比較水和沙子吸熱升溫快慢的方法：加熱時間相同比較它們各自升高的溫度。

功與功率

某學校新購了一箱物理器材，小雲同學將它從一樓搬到三樓，小彬同學想測定小雲搬運器材過程中對箱子做功的功率.
【實驗步驟】
⑴小彬同學設計的測量步驟如下，其中多餘的是:
A.測出箱子的質量m B.測出樓梯的總長度L
C.測出一樓到三樓的豎直高度h D.測出小雲上樓所用的時間t
E.算出小雲搬運箱子的功率P
⑵請你在虛線框內幫小彬設計一個記錄實驗數據的表格。
A處的電流IA B處的電流IB C處的電流IC
第一次測量 0.10 0.12 0.22
第二次測量 0.20 0.24 0.44
第三次測量 0.25 0.30 0.55

測定電功率

測量電功率的簡易實驗

小明家有一電熱毯，銘牌上標有“220V，**W”的字樣，其中額定功率值不清，40W～60W之間。現在實驗室有下列實驗器材：
一個蓄電池（電壓為6V），一個開關，導線若干。另外，還有可供選擇的以下器材：
A．電流表A(量程：0～0.6A，0～3A)。B．電壓表V1(量程：0～3V，0～15V)。C．電壓表V2(量程：0～3V，0～15V)。D．定值電阻R1(阻值：20Ω)。E．定值電阻R2(阻值：500Ω)。F．滑動變阻器(阻值：0～10Ω)。 G．滑動變阻器（阻值：0～1kΩ)。
請你幫助小明測量出電熱毯的額定功率值。
(根據你學過的物理知識，只要測量出電熱毯的一個物理量 ，即可計算出它的額定功率值。