必修一详细物理实验

必修一物理实验实验一、用打点计时器测速度

1.电火花计时器

（1）构造：

（2）原理：

脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电（3）工作电压：交流220V

2.打点计时器的作用

（1）测时间

电源频率50Hz，每隔0.02s秒打一个点

（2）测位移

（3）研究纸带→研究物体运动

3.练习使用打点计时器

1、操作步骤

（1）固定计时器

（2）穿纸带

（3）启动电源，拉纸带，随后立即关电源

2、纸带的简单处理——测平均速度

（1）需测量的量：

（2）关系式：

数据处理：目的是研究纸带或与纸带相连的物体的运动状况。

设打点计时器打点的时间间隔为T，那么纸带上相邻两个点所表示的时间间隔就是T。如果数出纸带上一系列点的总数为N，则打这些点所用的总时间为t=(N-1)T。如果测出这N 个点之间的总距离▲X，则t时间内纸带运动的平均速度为

原则：准确性可行性

4.用打点计时器测量瞬时速度

5.注意事项

①打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点，如遇到打出的是短横线，应调整一下振针距复写纸片的高度使之增大一点。

②使用计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器稳定后，再释放纸带。

③释放物体前，应使物体停在靠近打点计时器的位置。

④使用电火花计时器时，应注意把两条白纸带正确穿好，墨粉纸盘夹在两纸带之间，使用电磁打点计时器时，应让纸带通过限位孔，压在复写纸下面。

实验二、探究小车速度和时间的关系实验目的

学会打点计时器的使用、纸带数据处理、测瞬时速度以及速度－时间图象的基础上，运用这些知识和技能探究小车速度随时间变化的关系。

1.实验器材

电磁打点计时器，纸带，复写纸片，低压电源，小车，细绳，一端附有滑轮的长木板，刻度尺，钩码，两根导线。

2.实验过程

1.把一端附有滑轮的长木板水平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端，连接好电路

2.把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，启动电源，然后放开小车，让小车拖着纸带运动，打完一条后，关闭电源

3.换上纸带，重复操作三次

3.注意事项

1．在安装仪器时，要注意让滑轮伸出桌面外；细绳应与木板平行；打点计时器应与低压电源4～6V交流输出连接；如果用电火花计时器，不再需要使用低压电源；实验时要注意保护小车及滑轮，要避免它们被碰坏或跌坏。

2．选择纸带的原则：点迹清晰且连续相等时间内的位移差大致相等。

3．注意计时点和计数点的区别

4.先启动计时器后放开纸带，随后关闭电源

4.数据处理

（1）列表法

纸带的选取：选择两条比较理想的纸带，舍掉开头的比较密集的点；确定零点，选取5-6个计数点，标上0、1、2、3、4、5。

应区别打点计时器打出的点和人为选取的计数点（一般相隔0.1s取一个计数点）

采集数据的方法：先量出各个计数点到计时零点的距离，然后再计算出相邻的两个计数点的距离。

不要分段测量各段位移，应尽可能一次测量完毕（可先统一量出到计数点0之间的距离），读数时应估读到最小刻度（毫米）的下一位。

设计表格，利用第一章测量各计数点的瞬时速度的方法，算出数值并记入表格。

（2）图象法

1.建系：以速度纵轴，时间为横轴，选择合适的标度（图象要尽可能布满坐标系），建立坐标系。

2.描点：观察和思考点的分布趋势。

3.拟合：从点的分布趋势看，描出的点都大致落在一条直线上。用直线拟合，让尽可能多的点处在直线上，不在直线上的点应对称地分布在直线两侧。

本实验实测物理量是各计数点之间的距离和计数时间。

5.处理数据

选择一条较理想的纸带，用平均速度代替瞬时速度的方法得到各计数点的瞬时速度.

6.实验结论

小车的速度随时间的增加而均匀增加

小车速度随时间逐渐增大；相同时间里，速度增量相同；成正比……

三、探究加速度与力，质量的关系详解

探究加速度与力，质量的关系时一个非常重要的实验，引入控制变量法这一重要的实验方法。今天我们来详细解说探究加速度与力，质量的关系的实验。

1.实验目的

（1）掌握用控制变量法研究物理规律

（2）学会利用图像处理数据的方法

（3）验证牛顿第二定律

2.实验原理

控制变量法：

先控制小车的质量m不变，讨论加速度a与力F的关系；

在控制小盘和砝码的质量不变，即力F不变，改变小车的质量m，讨论加速度a与m的关系。

3.实验步骤

1.测量：

用天平测出小车的质量m，小盘和砝码的总质量M,把数值记录下来。

2.安装：

按照实验要求把器材安装好，只是不把悬挂小盘的细线系在小车上。

3.平衡摩擦力：

把长木板无滑轮的一端垫高一些，平衡摩擦力。

4.操作：

①把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小盘，先接通电源后放开小车。打点完成后切断电源，取下纸带，在打点的纸带上标记纸带的号码。

②保持小车的质量不变，在小盘内放入质量为M'，M''，M'''...的砝码，重复步骤4。M'，M''，M'''...的数值都要记录在纸带上（或表格内）

③用纵坐标表示加速度，横坐标表示力，根据实验结果在坐标平面上描出相应的点，并画出a-F的图像。

④保持小盘及砝码的质量不变，在小车上依次增加砝码（做好记录），重复上述步骤4，用纵坐标表示加速度a,横坐标表示小车和小车内砝码的总质量的倒数，在坐标平面上根据实验结果描出相应的点，并画出a-1/m的图像。

4.数据处理

（1）利用Δs＝aT2及逐差法求a。

打点计时器实验的纸带如图

根据上面的结论，可求得加速度，取纸带上测得的连续6个相同时间T内的位移，

则

所以

由此看出各个实验数据都得到了利用，有效地减小了偶然误差，这种方法称为逐差法。

（2）探究加速度与力的关系：以a为纵坐标，F为横坐标，根据各组数据描点，如果这些点在一条过原点的直线上，说明质量一定时加速度与合力成正比

（3）以a为纵坐标1/m为横坐标，描点、连线，如果该线过原点，就能判定a与m成反比。

5.误差分析

（1）因实验原理不完善引起的误差：本实验用小盘和砝码的总重力m′g代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力。

（2）摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差。

6.注意事项

（1）平衡摩擦力：适当垫高木板的右端，使小车重力沿斜面方向的分力正好平衡小车和纸带受到的阻力。在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，让小车拉着打点的纸带匀速运动。

（2）整个实验平衡摩擦力后，不管是改变小车的质量还是改变小盘和砝码的总重量，都不需要重新平衡摩擦力。

（3）每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远远大于小盘和砝码的总质量的条件打出。只有如此，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力。

（4）改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后释放小车，且应在小车到达滑轮前按住小车。

（5）作图时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧。

（6）作图时两轴标度比例要选择适当。采用国际制单位，这样作图时，坐标点间距不至于过密，误差会小一些。