高中物理实验总结培训资料
高中物理实验总结
高中物理实验专题
1、测定匀变速直线运动的加速度（含练习使用打点计时器）
[实验目的]
1．练习使用打点计时器，学习利用打上点的纸带研究物体的运动。 2．学习用打点计时器测定即时速度和加速度。 [实验原理]
1．打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，它每隔0.02s 打一次点（由于电源频率是50Hz ），因此纸带上的点就表示了和纸带相连的运动物体在不同时刻的位置，研究纸带上点之间的间隔，就可以了解物体运动的情况。 2．由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法：如图所示，0、1、2……为时间间隔相等的各计数
点，s 1、s 2、s 3、……为相邻两计数点间的距离，若△s=s 2-s 1=s 3-s 2=……=恒量，即若连续相等的时间间隔内的位移之差为恒量，则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动。
3．由纸带求物体运动加速度的方法：
（1）用“逐差法”求加速度：即根据s 4-s 1=s 5-s 2=s 6-s 3=3aT 2（T 为相邻两计数点间的时间间隔）求出a 1=2
1
4T
3s s -、a 2=225T 3s s -、a 3=236T 3s s -，再算出a 1、a 2、a 3的平均值即为物体运动的加速度。
（2）用v-t 图法：即先根据v n =
T
2s s 1
n n ++求出打第n 点时纸带的瞬时速度，后作出v-t
图线，图线的斜率即为物体运动的加速度。 [实验器材]
小车，细绳，钩码，一端附有定滑轮的长木板，打点计时器，低压交流电源，导线两根，纸带，米尺。
[实验步骤]
1．把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌
上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木
板上没有滑轮的一端，连接好电路，如图所示。
2．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，并在细绳的另一端挂上合适的钩码，试放手后，小车能在长木板上平稳地加速滑行一段距离，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面。
3．把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，再放开小车，让小车运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，取下纸带，换上新纸带，重复实验三次。
4．选择一条比较理想的纸带，舍掉开头的比较密集的点子，确定好计数始点0，标明计数点，正确使用毫米刻度尺测量两点间的距离，用逐差法求出加速度值，最后求其平均值。也可求出各计数点对应的速度，作v-t图线，求得直线的斜率即为物体运动的加速度。
[注意事项]
1．纸带打完后及时断开电源。
2．小车的加速度应适当大一些，以能在纸带上长约50cm的范围内清楚地取7～8个计数点为宜。
3．应区别计时器打出的轨迹点与人为选取的计数点，通常每隔4个轨迹点选1个计数点，选取的记数点不少于6个。
4．不要分段测量各段位移，可统一量出各计数点到计数起点0之间的距离，读数时应估读到毫米的下一位。
[例题]
1．电磁打点计时器是一种使用______电源的计时仪器，它的工作电压是______。如图所示，A 是______，B 是______，C 是______，D 是______，E 是______，F 是______。
答案：交流，4至6V ，线圈，振动片，限位孔，振针，永磁体，接线柱。
2．如图是某同学测量匀变速直线运动的加速度时，从若干纸带中选中的一条纸带的一部分，他每隔4个点取一个计数点，图上注明了他对各计数点间距离的测量结果。 （1）为了验证小车的运动是匀变速运动，请进行下列计算，填入表内（单位：cm ）
s 2-s 1 s 3-s 2 s 4-s 3 s 5-s 4 s 6-s 5 s ?
各位移差与平均值最多相差______cm ，由此可以得出结论：小车的位移在________范围内相等，所以小车的运动是________。
（2）根据匀变速直线运动的规律，可以求得物体的加速度a=2
T s ?=______m/s 2。
（3）根据a n-3=2
3
n n T 3s s --，可求出
a 1=
2
14T 3s s -=______m/s 2，a 2=
2
25T 3s s -=______m/s 2，a 3=2
36T 3s s -=______m/s 2
， 所以，a =
3
a a a 3
21++=______m/s 2。
答案：（1）1.60，1.55，1.62，1.53，1.61，1.58，0.05，任意两个连续相等的时间
里、在误差允许的，匀加速直线运动；（2）1.58；（3）1.59，1.57，1.59，1.58。 3．在研究匀变速直线运动的实验中，如图所示，为一条记录小车运动情况的纸带，图中A 、B 、C 、D 、E 为相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔T=0.1s 。
A B
C
D
E
F O A B
C
D
E
F cm
s 1 2.80 4.40 s 2 5.95
s 3 7.57
s 4 9.10
s 5
10.71
s 6
（1）根据________计算各点瞬时速度，则 v A =______m/s ，v B =______m/s ，v C =______m/s ，
v D =______m/s ，v E =______m/s 。
（2）在如图所示坐标中作出小车的v-t 图线，并根据图线求出a=________。将图线延长与纵轴相交，交点的速度是________，此速度的物理意义是________。 答案：（1）v n =
T
2d d T 2s s 1
n 1n 1n n -++-=+，0.53，0.88，1.23，
1.58，1.93；（2）3.50m/s 2，0.53m/s ，开始计时小车的速
度，即v A 。
2、验证牛顿第二定律
[实验目的]
验证牛顿第二定律。 [实验原理]
1．如图所示装置，保持小车质量不变，改变小桶内砂的质量，从而改变细线对小车的牵引力，测出小车的对
应加速度，作出加速度和力的关系图线，验证加速度是否与外力成正比。
2．保持小桶和砂的质量不变，在小车上加减砝码，改变小车的质量，测出小车的对应加速度，作出加速度和质量倒数的关系图线，验证加速度是否与质量成反比。 [实验器材]
cm
7.00 17.50
31.50
49.00
A B
C
D
E
t /s
0.1
0.2 0.3 0.4
60 80 100 120 140 160 v /cm·s
小车，砝码，小桶，砂，细线，附有定滑轮的长木板，垫木，打点计时器，低压交流电源，导线两根，纸带，托盘天平及砝码，米尺。 [实验步骤]
1．用天平测出小车和小桶的质量M 和M'，把数据记录下来。
2．按如图装置把实验器材安装好，只是不把挂小桶用的细线系在小车上，即不给小车加牵引力。
3．平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上垫木，反复移动垫木的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态（可以从纸带上打的点是否均匀来判断）。
4．在小车上加放砝码，小桶里放入适量的砂，把砝码和砂的质量m 和m'记录下来。把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，取下纸带，在纸带上写上编号。
5．保持小车的质量不变，改变砂的质量（要用天平称量），按步骤4再做5次实验。
6．算出每条纸带对应的加速度的值。
7．用纵坐标表示加速度a ，横坐标表示作用力，即砂和桶的总重力(M'+m')g ，根据实验结果在坐标平面上描出相应的点，作图线。若图线为一条过原点的直线，就证明了研究对象质量不变时其加速度与它所受作用力成正比。
8．保持砂和小桶的质量不变，在小车上加放砝码，重复上面的实验，并做好记录，求出相应的加速度，用纵坐标表示加速度a ，横坐标表示小车和车内砝码总质量的倒数
m
M 1 ，在坐标平面上根据实验结果描出相应的点并作图线，若图线为一条过原点
的直线，就证明了研究对象所受作用力不变时其加速度与它的质量成反比。 [注意事项]
1。
1．砂和小桶的总质量不要超过小车和砝码的总质量的
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2．在平衡摩擦力时，不要悬挂小桶，但小车应连着纸带且接通电源。用手给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点的间隔是均匀的，表明小车受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。
3．作图时应该使所作的直线通过尽可能多的点，不在直线上的点也要尽可能对称地分布在直线的两侧，但如遇个别特别偏离的点可舍去。
[例题]
1．在做验证牛顿第二定律的实验时，某学生将实验装置按如图安装，而后就接通源开始做实验，他有三个明显的错误：（1）____________；（2）____________；（3）____________。
答案：（1）没有平衡摩擦力；（2）不应挂钩码，应挂装有砂子的小桶；（3）细线太长悬挂物离地面太近。
2．在验证牛顿第二定律的实验中，用改变砂的质量的办法来改变对小车的作用力F，用打点计时器测出小车的加速度a，得出若干组F和a的数据。然后根据测得的数据作出如图所示的a-F图线，发现图线既不过原点，又不是直线，原因是
A．没有平衡摩擦力，且小车质量较大
B．平衡摩擦力时，所垫木板太高，且砂和小桶的质量较大
C．平衡摩擦力时，所垫木板太低，且砂和小桶的质量较大
D．平衡摩擦力时，所垫木板太高，且小车质量较大
答案：C
3、研究平抛物体的运动
[实验目的]
1．用实验方法描出平抛物体的运动轨迹。 2．从实验轨迹求平抛物体的初速度。 [实验原理]
平抛物体的运动可以看作是两个分运动的合运动：一是水平方向的匀速直线运动，另一个是竖直方向的自由落体运动。令小球做平抛运动，利用描迹法描出小球的运动轨迹，即小球做平抛运动的曲线，建立坐标系，测出曲线上的某一点的坐标x 和y ，根据重力加速度g 的数值，利用公式y=
2
1gt 2
求出小球的飞行时间t ，再利用公式x=vt,求出小球的水平分速度，即为小球做平抛运动的初速度。
[实验器材]
斜槽，竖直固定在铁架台上的木板，白纸，图钉，小球，有孔的卡片，刻度尺，重锤线。 [实验步骤]
1．安装调整斜槽：用图钉把白纸钉在竖直板上，在木板的左上角固定斜槽，可用平衡法调整斜槽，即将小球轻放在斜槽平直部分的末端处，能使小球在平直轨道上的任意位置静止，就表明水平已调好。
2．调整木板：用悬挂在槽口的重锤线把木板调整到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直面平行。然后把重锤线方向记录到钉在木板的白纸上，固定木板，使在重复实验的过程中，木板与斜槽的相对位置保持不变。
3．确定坐标原点O ：把小球放在槽口处，用铅笔记下球在槽口时球心在图板上的水平投影点O ，O 点即为坐标原点。
4．描绘运动轨迹：在木板的平面上用手按住卡片，使卡片上有孔的一面保持水平，调整卡片的位置，使从槽上滚下的小球正好穿过卡片的孔，而不擦碰孔的边缘，然后用铅笔在卡片缺口上点个黑点，这就在白纸上记下了小球穿过孔时球心所对应的位置。保证小球每次从槽上开始滚下的位置都相同，用同样的方法，可找出小球平抛轨迹上的一系列位置。取下白纸用平滑的曲线把这些位置连接起来即得小球做平抛运动的轨迹。
5．计算初速度：以O 点为原点画出竖直向下的y 轴和水平向右的x 轴，并在曲线上选取A 、B 、C 、D 、E 、F 六个不同的点，用刻度尺和三角板测出它们的坐标x 和y ，用公式x=v 0t 和y=2
1gt 2
计算出小球的初速度v 0，最后计算出v 0的平均值，并将有关数据记入表格内。 [注意事项]
1．实验中必须保持通过斜槽末端点的切线水平，方木板必须处在竖直面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行，并使小球的运动靠近图板但不接触。 2．小球必须每次从斜槽上同一位置滚下。
3．坐标原点（小球做平抛运动的起点）不是槽口的端点，应是小球在槽口时，球的球心在木板上的水平投影点。
4．要在平抛轨道上选取距O 点远些的点来计算球的初速度，这样可使结果的误差较小。 [例题]
1．下列哪些因素会使“研究平抛物体的运动”实验的误差增大 A ．小球与斜槽之间有摩擦