实验操作实验总复习二

实验七：验证机械能守恒定律

【实验目的】

验证机械能守恒定律

【实验原理】

在只有重力作用的自由落体运动中，物体的重力势能和动能可以互相转化，但总机械能守恒。

方法（1）：若某一时刻物体下落的瞬时速度为v，下落高度为h，则应有：，借助打点计时器，测出重物某时刻的下落高度h和该时刻的瞬时速度v，即可验证机械能是否守恒 ，实验装置如图：

方法（2）：任意找两点A、B，分别测出两点的速度大小vA、vB以及两点之间的距离d。若物体的机械能守恒，应有。

测定第n点的瞬时速度的方法是：测出第n点的相邻前、后两段相等时间T内下落的距离Sn和Sn+1，由公式，或由算出。

【实验器材】

铁架台（带铁夹）；打点计时器；重锤（带纸带夹子）；纸带数条；复写纸片；导线；毫米刻度尺。

除了上述器材外，还必须有电源。

【实验步骤】

1、按图把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时器与学生电源连接好。

2、把纸带的一端在重锤上用夹子固定好，另一端穿过计时器限位孔，用手竖直提起纸带使重锤停靠在打点计时器附近。

3、接通电源，松开纸带，让重锤自由下落。

4、重复几次，得到3～5条打好点的纸带。

5、在打好点的纸带中挑选点迹清晰的一条纸带，在起始点标上0，以后各依次标1，2，3，......用刻度尺测出对应下落高度h1、h2、h3、......。

6、应用公式计算各点对应的瞬时速度v1、v2、v3、......。

7、计算各点对应的势能减少量mgh和动能的增加量，进行比较。

【注意事项】

1、打点计时器安装时，必须使两纸带限拉孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。

2、实验时，需保持提纸带的手不动，待接通电源、让打点计时器工作正常后才松开纸带让重锤下落，以保证第一个点是一个清晰的小点。

3、选用纸带时应尽量挑点迹清晰的纸带。

4、测量下落高度时，都必须从起始点算起，不能搞错，为了减小测量h时的相对误差，选取的各个计数点要离起始点远一些，纸带也不宜过长，有效长度可在60cm～80cm以内。

5、因不需要知道动能和势能的具体数值，所以不需要测量重物的质量。

【实验数据记录和处理】

【问题与讨论】

1．比较方法（1）与方法（2）的不同，你认为用哪种方法好？

2．打点计时器安装时，必须使两纸带限位孔在同一竖直线上，为什么？实验时必须选用

质量较大的重锤，为什么？

3．动能和重力势能都跟物体的质量有关，本实验为什么不称物体的质量？

4．本实验要用到重力加速度g。g取9.8m/s2呢？还是取当地的重力加速度值？或者通过实验打出的纸带，用计算出来？

实验八：用单摆测定重力加速度

【实验目的】

1.利用单摆测定当地的重力加速度。

2.巩固和加深对单摆周期公式的理解。

【实验原理】

单摆在偏角很小时的摆动，可以看成是简谐运动。其固有周期为，由此可得g=，据此，只要测出摆长和周期T，即可计算出当地的重力加速度值。

【实验器材】

铁架台及铁夹，中心有小孔的金属小球；约1m的细线；秒表，游标卡尺，刻度尺。

【实验步骤】

1．在细线的一端打一个比小球上的孔径稍大些的结，将细线穿过球上的小孔，制成一个单摆。

2．将铁夹固定在铁架台的上端，铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，把做好的单摆固定在铁夹上，使摆球自由下垂。

3．用刻度尺测量单摆长（悬点到球心间的距离）。或用游标卡尺测出摆球直径2r，再用米尺测出从悬点至小球上端的悬线长＇，则摆长=。

4．把单摆从平衡位置拉开一个小角度，使单摆在竖直平面内摆动，用秒表测量单摆完成全振动30次（或50次）所用的时间，求出完成一次全振动所用的平均时间，这就是单摆的周期T。反复测量3次，再算出测得的周期T的平均值。

5．将测出的摆长和周期T代入公式g=，求出重力加速度g的值。

【注意事项】

1、选择材料时应选择细、轻又不易伸长的线，长度一般在1m左右，小球应选用密度较大的金属球，直径应较小，最好不超过2cm。

2、单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上，应夹紧在铁夹中，以免摆动时发生摆线下滑、摆长改变的现象。

3、摆球摆动时，要使之保持在同一个竖直平面内，不要形成圆锥摆。

4、计算单摆的振动次数时，应以摆球通过最低位置时开始计时，以后摆球从同一方向通过最低位置时进行计数，且在数"零"的同时按下秒表，开始计时计数。

5、为使摆长测量准确，从而减小实验误差，在不使用游标卡尺测量摆球直径的情况下，可以用刻度尺量出图中的1和2，再通过计算求得摆长。

【实验数据记录和处理】

【问题与讨论】

1．应该在单摆处于自然下垂状态时测量单摆的摆长，为什么？

2．计算单摆的振动次数时，应以摆球通过最低位置时开始计时，为什么？

3．实验中测量单摆的周期T时，为什么采用测30T-50T，而不是直接测量T？

实验九：用油膜法估测分子的大小

【实验目的】

用油膜法估测分子的大小

【实验原理】

一滴油酸滴在水面上，它会在水面上形成一层薄膜，由于油酸分子一个挨一个排列，直立于水面上，所以可称为单分子层，只需测出该油酸的厚度，即为一个油酸分子的线度，油酸滴入水面后其体积V保持不变，因此油膜厚度d=V／S，式中S为在水面上所形成油膜的面积。实验中用液滴和稀释的方法控制油膜的大小，用漂浮的粉粒来显示油膜的边界线。

【实验器材】

浓度为1／1000的酒精油酸溶液，直径为40cm的浅盘，清水，痱子粉，滴管，玻璃板，水彩笔，注射器(滴管)，坐标纸

【实验步骤】

1．往边长为30cm一40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，然后将痱子粉均匀地撒在水面上。

2．用注射器或滴管将事先配制好的酒精油酸溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内增加一定体积时的滴数。

3．用注射器或滴管将事先配制好的酒精油酸溶液滴在水面上一滴，油酸就在水面上散开，其中的酒精溶于水中，并很快挥发，在水面上形成如图所示形状的一层纯油酸薄膜。

4．待油酸薄膜的形状稳定后，将事先准备好的有机玻璃板放在浅盘上，然后将油酸薄膜的形状用彩笔画在玻璃板上。

5．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油膜面积，(求面积时以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，大于半个的算一个)。

6．根据配制的酒精油酸溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V。

7．根据一滴油酸的体积V和薄膜的面积S，即可算出油酸薄膜的厚度，即油酸分子的大小。

【注意事项】

1．油酸溶液配制后不要长时间放置，以免改变浓度，产生实验误差。

2．注射器针头高出水面的高度应在1cm之内，当针头靠水面很近(油酸未滴下之前)时，会发现针头下方的粉层已被排开，是由于针头中酒精挥发所致，不影响实验效果。

3．实验之前要掌握好滴法。

4．待测油酸面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓。扩散后又收缩有两个原因：第一，水面受油酸液滴冲击凹陷后又恢复；第二，酒精挥发后液面收缩。

5．做完实验后，把水从盘的一侧边缘倒出，并用少量酒精清洗，然后用脱脂棉擦去，再用清水冲洗，以保持盘的清洁。

【实验数据记录和处理】

请自行设计表格记录和处理数据

实验十：用描迹法画出电场中一个平面上的等势线

【实验目的】

用描迹法画出电场中一个平面上的等势线。

【实验原理】

用导电纸上形成的稳恒电流场来模拟电场，当两探针与导电纸上电势相等的两点接触时，与探针相连的灵敏电流计中通过的电流为零，指针不偏转，从而可以利用灵敏电流计找出导电纸上的等势点，并依据等势点描绘出等势线。

【实验器材】

学生用低压电源或电池组（电压约为6V）；灵敏电流计；开关；导电纸；复写纸；白纸；圆柱形金属电极两个；探针两支；图钉；导线若干；木板。

【实验步骤】

1、在平整的木板上，由下而上依次铺放白纸、复写纸、导电纸各一张，导电纸有导电物质的一面要向上，用图钉把白纸、复写纸、和导电纸一起固定在木板上。

2、在导电纸上平放两个跟它接触良好的圆柱形电极，两个电极之间的距离约为10cm，将两个电极分别与电压约为6V的直流电源的正负极相接，作为"正电荷"和"负电荷"，再把两根探针分别接到灵敏电流计的"+"、"-"接线柱上（如图所示）

3、在导电纸上画出两个电极的连线，在连线上取间距大致相等的五个点作基准点，并用探针把它们的位置复印在白纸上。

4、接通电源，将一探针跟某一基准点接触，然后在这一基准点的一侧距此基准点约1cm处再选一点，在此点将另一探针跟导电纸接触，这时一般会看到灵敏电流针的指针发生偏转，左右移动探针位置，可以找到一点使电流计的指针不发生偏转，用探针把这一点位置复印在白纸上。

5、按步骤（4）的方法，在这个基准点的两侧逐步由近及远地各探测出五个等势点，相邻两个等势点之间的距离约为1cm。

6、用同样的方法，探测出另外四个基准点的等势点。

7、断开电源，取出白纸，根据五个基准点的等势点，画出五条平滑的曲线，这就是五条等势线。

【注意事项】

1、使用的灵敏电流计，应选择零刻度在中间的那种，如果用低压学生电源做实验，一定要注意把两电极接到直流输出端。

2、安放导电纸时，有导电物质的一面应向上。

3、安放电极时，不能太靠近导电纸的边缘；电极与导电纸接触要良好，且与导电纸的相对位置不能改变。

4、寻找等势点时，应从基准点附近由近及远地逐渐推移，不可冒然进行大跨度的移动，以免电势差过大，发生电流计过电流现象。

5、探测等势点不要太靠近导电纸的边缘，因为实验是用电流场模拟静电场，导电纸边缘的电流方向与边界平行，并不与等量异种点电荷电场的电场线分布相似。

6、导电纸上所涂导电物质相当薄，故在寻找等势点时，不能用探针在导电纸上反复划动，

而应采用点接触法。

【实验数据记录和处理】

【问题与讨论】

1．电极与导电纸接触要良好，且与导电纸的相对位置不能改变。为什么？

2．探测等势点不要太靠近导电纸的边缘，为什么？

3．能否用这种方法来描绘一个点电荷电场的等势线？若能，该如何进行实验？能描绘两个等量正电荷电场的等势线吗？

实验十一：测定金属的电阻率

【实验目的】

1、练习使用螺旋测微器；

2、学会用伏安法测量电阻的阻值；

3、测定金属的电阻率。

【实验原理】

根据电阻定律公式，只要测量出金属导线的长度和它的直径，计算出导线的横截面积S，并用伏安法测出金属导线的电阻率。

【实验器材】

被测金属导线，直流电源（4V），电流表(0--0.6A)，电压表（0--3V），滑动变阻器（50Ω），电键，导线若干，螺旋测微器，毫米该度尺。

【实验步骤】

1、用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值，计算出导线的横截面积S。

2、按如图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路。

3、用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值。

4、把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，闭合电键S，改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记入记录表格内，断开电键S，求出导线电阻R的平均值。

5、将测得R、、的值，代入电阻率计算公式中，计算出金属导线的电阻率。

6、拆去实验线路，整理好实验器材。

【注意事项】

1、本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路必须采用电流表外接法。

2、实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、电键、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路（闭合电路），然后再把电压表并联在待测金属导线的两端。

3、测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两并入点间的部分待测导线长度，测量时应将导线拉直。

4、闭合电键S之前，一定要使滑动变阻器的滑动片处在有效电阻值最大的位置。

5、在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度I的值不宜过大（电流表用0~0.6A量程），通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐

增大。

6、求R的平均值可用两种方法：第一种是用算出各次的测量值，再取平均值；第二种是用图象（U-I图线）的斜率来求出，若采用图象法，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要让各点均匀分布在直线的两测，个别明显偏离较远的点可以不予考虑。

【实验数据记录和处理】

【问题与讨论】

实验电路为什么必须采用电流表外接法？

实验十二：描绘小灯泡的伏安特性曲线

【实验目的】

1．描绘小灯泡的伏安特性曲线。

2．理解并检验灯丝电阻随温度升高而增大。

3．掌握仪器的选择和电路连接。

【实验原理】

1．根据部分电路欧姆定律，一纯电阻R两端电压U与电流I总有U=I·R，若R为定值时，u-I图线为一过原点的直线。小灯泡的灯丝的电阻率随温度的升高而增大，其电阻也就随温度的升高而增大。而通过小灯泡灯丝的电流越大，灯丝的温度也越高，故小灯泡的伏安特性曲线(u-I曲线)应为曲线。

2．小灯泡(3.8V，0．3A)电阻很小，当它与电流表(0．6A)串联时，电流表的分压影响很大，为了准确测出小灯泡的伏安特性曲线，即U、I的值，电流表应采用外接法，为使小灯泡上的电压能从0开始连续变化，滑动变阻器应采用分压式连接。

3．实验电路如图所示，改变滑动变阻器的滑片的位置，从电压表和电流表中读出几组值， 在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标，用测出的几组值画出U-I图象。

【实验器材】

小灯泡(3．8V，0．3A)，电压表(0-3V-15V)，电流表(0-0．6A-3A)，滑动变阻器(20Ω)，学生低压直流电源，电键，导线若干，坐标纸、铅笔。

【实验步骤】

1．如图所示连结电路安培表外接，滑线变阻器接成分压式。电流表采用0．6A量程，电压表先用0～3V的量程，当电压超过3V时采用15V量程。

2．把变阻器的滑动片移动到一端使小灯泡两端电压为零

3．移动滑动变阻触头位置，测出15组不同的电压值u和电流值I，并将测量数据填入表格。

4．在坐标纸上以u为横轴，以I为纵轴，建立坐标系，在坐标纸上描出各组数据所对应的点。(坐标系纵轴和横轴的标度要适中，以所描图线充分占据整个坐标纸为宜。)将描出的点用平滑的曲线连结起来，就得小灯泡的伏安特性曲线。

5．拆除电路、整理仪器。

【注意事项】

1．实验过程中，电压表量程要变更：U<3V时采用0-3V量程，当U>3V时采用0-15V量程。

2．读数时，视线要与刻度盘垂直，力求读数准确。

3．实验中在图线拐弯处要尽量多测几组数据(U／I值发生明显变化处，即曲线拐弯处。

此时小灯泡开始发红，也可以先由测绘出的U-I图线，电压为多大时发生拐弯，然后再在这一范围加测几组数据)

4．在电压接近灯泡额定电压值时，一定要慢慢移动滑动触头。当电压指在额定电压处时，测出电流电压值后，要马上断开电键。

5．画u-I曲线时不要画成折线，而应画成平滑的曲线，对误差较大的点应当舍弃。

【实验数据记录和处理】

【问题与讨论】

1．此实验为什么采用电流表外接法？

2．此实验为什么采用分压电路？

3．小灯泡的电阻是定值吗？用你的数据计算几个不同电流时的电阻值并说明随电流的增大小灯泡的电阻的变化规律。

实验十三：把电流表改装成电压表

【实验目的】

1．将电流表改装为电压表

2．用半偏法测电流表内阻

【实验原理】

（1）半偏法测电流表内阻我们用图可以测电流表的内阻rg。图中的R为_______，R′用_______。

（2）设电流表的满偏电压为Ug，内阻为rg，则要将电流表改装成量程为U的电压表，则电阻R=_______。在方框中画出实验电路图。

（写推导过程）

【实验器材】

电流表，学生电源（10V），电键，导线若干，电压表（用于校准）

还需要___________________________________

【实验内容】

一．半偏法测电流表内阻

1．按图连接电路，电键S1闭合前，R接入电路阻值最大

2．闭合S1，调整R的阻值，使电流表指针偏转到满刻度（注意量程）

3．合上开关S2，调整R′的阻值，使电流表指针偏转到正好是满偏刻度的一半，记下此时的R′

4．当R比R′大很多时，可以认为rg=R′电流表内阻rg=_______

二．将电流表改装成电压表

1．改装成量程为U=2V，则需要_______联的电阻R=_______

2．连接电路：将分压电阻R与电流表串联，引出二个接线柱，并将电流表刻度盘改为电压表刻度盘。

3．校对电压表

①按如图所示的电路连线。

②先将触头移动到最左端，然后闭合电键，移动触头位置，使改装后电压表的示数从零逐渐增大到量程，每移动一次记下改装的电压表和标准电压表示数，并计算满刻度时的百分误差：

百分误差=℅将数据填入下列表格中。

【注意事项】

1．半偏法测电阻时，滑动变阻器的阻值R1应远大于电流表内阻。

2．闭合电键前应检查变阻器触头位置是否正确，应使回路电流最小。

3．校对改装后电压表时，应采用分压式电路，变阻器阻值应较小，使改装电压表的示数从零开始增加。

【问题与讨论】

1.半偏法测电阻时，为什么当R比R′大很多时，可以认为rg=R′？

2．试分析本实验中采取的"半偏法"测电流表内阻的系统误差。

3．如何将满偏电压为Ug，内阻为RV的电压表改装成量程为I的电流表？

实验十四：用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻

【实验目的】

测定电池的电动势和内电阻

【实验原理】

如图1所示，改变R的阻值，从电压表和电流表中读出几组值，利用闭合电路的欧姆定律求出几组、值，最后分别算出它们的平均值。

此外，还可以用作图法来处理数据，即在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标，用测出的几组值画出U-I图象（如图2），所得直线跟纵轴的交点即为_______值，图线斜率的绝对值即为_______的值。

【实验器材】

待测电池，电压表（0-3V），电流表（0-0.6A），滑动变阻器（10Ω），电键，导线。

【实验步骤】

1、电流表用0.6A量程，电压表用3V量程，按图连接好电路。

2、把变阻器的滑动片移动到一端使阻值最大。

3、闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组数据（、）。用同样方法测量几组值。

4、打开电键，整理好器材。

5、处理数据，用公式法和作图法两种方法求出电动势和内电阻的值。

【注意事项】

1、为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻应大些（选用已使用过一段时间的1号干电池）。

2、干电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势会明显下降，内阻会明显增大，故长

时间放电不宜超过0.3A，短时间放电不宜超过0.5A，因此，实验中不要将I调得过大，读电表要快，每次读完立即断开电键。

3、要测出不少于6组数据；且变化范围要大些，用方程组求解时，要将测出的数据中，第1和第4为一组，第2和第5为一组，第3和第6为一组，分别解出、值再取平均。

4、在画U-I图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。这样，就可使偶然误差得到部分的抵消，从而提高精确度。

5、干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小，即不会比电动势小很多，这时，在画U-I图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始（横坐标I必须从零开始）。但这时图线和横轴的交点不再是短路电流。不过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻。

【实验数据记录和处理】

【问题与讨论】

能否直接用多用电表的欧姆挡测量电池的内电阻？

1