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2018年高中物理实验知识点汇总

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2018年高中物理实验知识点汇总
课标对实验能力的要求
①能独立地完成必考和选考内容中所列的实验，能明确实验目的，能理解实验原理和方法，能控制实验条件，会使用仪器，会观察、分析实验现象，会记录、处理实验数据，并得出结论，对结论进行分析和评价。
②能发现问题、提出问题，并制订解决方案。
③能运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题，包括简单的设计性实验。

一常用测量仪器
1.游标卡尺
【仪器构造】
如图所示，由主尺、游标尺、内测量爪、外测量爪、深度尺、紧固螺丝等组成。(顺序可窜)

【设计原理】
在主尺和游标尺上分成不同的等份，利用它们每一等份长度的差异，来读出较精确的测量数据。如将主尺上分成10等份作为游标尺的刻度，则游标尺刻度的每一等份是，与主尺的每一等份相差。在实验室中还有20或50分度的游标尺，游标尺的长度分别为和，游标尺上每格的长度分别是和，与主尺上每毫米格分别相差和0.02mm。
游标卡尺的准确度可用下列方法计算：准确度。如游标尺为10分度的准确度为，游标尺为20分度的准确度为，游标尺为50分度的准确度为。
用途：用来较精确地测量长度。
【注意事项】
1.测量前要先看清游标卡尺的准确度，通常有、、三种。
2.确定零误差及其正、负，以便测量后修正测量值。
3.测量时应使测量爪轻轻卡住被测物体，不要卡得太紧。
4.测长度时，应使管（假如被测物体是长管）的轴线与主尺平行。测外径时，应使管的轴线与主尺垂直。测内径时，应使内测量爪刀口所在平面与管的直径重合。
5.若以为单位，10分度的游标卡尺读数，小数点后是一位数字；20分度的游标卡尺读数，小数点后是两位数字，末位是O或5，且末位的O不能省略；50分度的游标卡尺读数，小数点后是两位数字，且末位是偶数。
6.读取主尺上数据时，是看游标尺上的零刻线的位置，而不是看游标尺端线的位置。
【使用方法】
1游标卡尺的使用方法
（1）使用前让左右两测量爪并拢，选用游标尺的零刻线跟主尺的零刻线重合的游标卡尺。
（2）将待测物体放在两测量爪之间（注：测一般物体长用外测量爪；测孔径等物体内部长度时，用内测量爪；测槽深或筒深时，用深度尺），移动游标尺，使测量爪刚好与物体接触即可读数。
（3）以10分度游标卡尺为例说明：测量小于的长度时，游标尺上的第几条刻线与主尺上的某一刻线重合，则表示被测长度是零点几毫米，若是第六条刻线与主尺上某一刻线对齐，则被测长度为。如测量大于的长度时，整毫米数由主尺读出，十分之几毫米从游标尺读出。如图所示，表明被测物体的长度为。游标卡尺是不需估读的测量工具。

2游标卡尺的读数方法
若游标卡尺上第条刻线与主尺上某一刻线对齐，则读数公式为（是从主尺上读取的毫米数，是游标卡尺的精确度，是零误差）。
游标卡尺读数时要注意以下几点：
（1）游标尺的零刻线（不是机械零端），对应主尺位置，读出主尺读数。
（2）明确精度，10分度精确到，20分度精确到，50分度精确到；读数若以为单位，10分度小数点后面是一位数字，20分度、50分度小数点后面是两位数字。
（3）利用对称法确定游标尺的哪一条刻线与主尺刻线对得最齐，对应度最好的游标尺的那一条线（设为的前一条（第条）在对应主尺刻线的右侧，后一条（第条）在对应主尺刻线的左侧。
（4）在读主尺和游标尺示数时，统一用毫米为单位，相加后再化成题目要求的单位。
（5）看游标尺哪一条刻线与主尺刻线对得最齐时，已包含了估读因素，不需再估读。
（6）主尺上的单位应为厘米
主尺上标识的l、2、3等数字通常是指厘米，读数时应将毫米和厘米分清，游标卡尺主尺上的分度值是。例如：如图所示，易错读成，正确读数为。

（7）区分零刻线与标尺最前端边框
例如：如图所示，易错读成，正确读数为。

例1、2.060cm．例2、103.10mm

2.螺旋测微器
【仪器构造】
如图所示，它的测砧和固定刻度固定在框架上，旋钮、微调旋钮、可动刻度和测微螺杆连在一起，通过精密螺纹套在上。

【设计原理】
利用螺旋转动将微小的直线位移转化为角度变化（角位移），并在较大的圆周上对其进行显示，设螺纹的螺距为，即测微螺杆在旋钮转动一周时前进或后退，将可动刻度分为50等份，则每转动两周就转过100等份，测微螺杆的变化正好是，而可动刻度每转过1格时，测微螺杆前进或后退，所以用它测长度时可以准确到。
螺旋测微器能更精密地测量物体的长度。
【注意事项】
1.看主尺上半刻线是否已经出现，若已显示出来，要在固定刻度上加上。
2.有效数字的位数必须符合要求，小数点后必须有3位有效数字，不能出现、这种情况，应该是、的形式。
3.数字后必须有单位，无单位一定错，若所要求单位是，最好在已读出的以为单位的基础上采用科学记数法，而不采用将小数点前移三位的形式，如。
【使用方法】
1.螺旋测微器的使用方法
（1）找出零误差。测量前使测微螺杆和固定测砧并拢，如果可动刻度的零刻线正好跟固定刻度的零刻线重合（对齐），误差为零；如果可动刻度的零刻线在固定零刻线之上等分点处，应在读数中加上，反之则减去。
（2）操作方法：旋出螺杆，将被测物体置于、之间的夹缝中，开始旋转旋钮，开始接触被测物体时，应停止旋转，而改用旋转微调旋钮，以防止螺杆和测砧过分压紧待测物体。当停止使用改为使用时，应轻轻转动微调旋钮，当听到“嗒、嗒、嗒”的响声时，表明被测物体刚好被夹住，然后转动锁紧手柄使止动。
（3）待测物体长度的整毫米数从固定刻度上读出，小数部分由可动刻度读出。
2螺旋测微器的读数方法
（1）读数方法
①以鼓轮边缘为准，在固定刻度上读出整毫米数和半毫米数。
②不足半毫米的部分由可动刻度盘读出，即看可动刻度盘上的第几条刻线与固定刻度上的横线重合，从而读出可动刻度盘示数（注意估读—位）。
③测量结果（以为单位）表示为：
测量长度固定刻度示数可动刻度示数精度。
（2）螺旋测微器读数时，应注意以下几点问题：
①认清哪是半刻线，哪是固定刻线（标有数字），要注意固定刻度读数是格数而不是刻线数。固定刻度每一格是，相应半刻线露出加，可动刻度每1小格表示。
②可动刻度读数时，要估读格数，尤其是整格数时，如图所示，应读成13个整格。若以毫米为单位，结果小数点后应保留三位。

③螺旋测微器比游标卡尺更精密，测量值更小，因此多数卷面上的图是经过放大处理的，读数时固定刻度每小格仍表示。
例 0.902（0.901～0.903）mm

3.打点计时器
（一）电磁打点计时器
【仪器构造】
电磁打点计时器的构造如图所示，有①接线柱、②线圈、③永久磁铁、④振片、⑤振针、⑥限位孔、⑦定位轴、⑧复写纸片、⑨纸带。

【设计原理】
电磁打点计时器是利用通电线圈中的钢制振片的磁极发生变化时，在永久磁体的作用下，发生上下振动，使振针按交变电流的频率在纸带上周期性地打下一系列的点。
当电源的频率为时，每隔打一次点。
打点计时器的用途：利用打点的纸带来计时，同时也记录了运动的点迹。
【注意事项】
1.要接在频率为的低压交流电源上，而不能接在低压直流电源上。
2.使用前要对打点计时器进行检查，使之具有良好的等时性。如果周期不稳定，要调节振片的长度（松开振片的固定螺钉，改变其长度），从而调整它的固有频率，使之与电源频率相同，并使振片的长度固定在振幅最大的位置上。
3.调节振针的高度，使之适当，且不要松动，以避免纸带上出现漏点、重影、等时性不好等缺陷，并减小对纸带的阻力。
4.纸带要平整，使打出的点清晰。
5.在每打完一条纸带后，要调整复写纸部位，充分利用不同部位，保证打点清晰。
6.打点计时器是按间歇式工作设计的，每打完一条纸带要及时切断电源，以免通过线圈的电流过大而烧坏线圈。
7.测量长度时，不要用短尺一段一段地测量，应一次测量，以防产生积累误差。
【使用方法】
（1）将纸带穿过限位孔．复写纸套在定位轴上，并压在纸带上。
（2）在打点计时器的两接线柱上分别接上导线，两根导线的另一端分别接低压交流电源4V～6V的两个接线柱。
（3）先打开电源开关，再使纸带按实验需要运动，纸带上被打下许多小点。
（4）取下纸带，从能看清楚的点算起，标出点数，根据不同实验的要求，取出计数点（一般以每五个点取一个计数点），算出时间，再用刻度尺测量所需长度的大小，进行有关实验的计算。
（二）电火花计时器
【仪器构造】
电火花计时器的构造如图甲所示。

主要由脉冲输出开关、正负脉冲输出插座、墨粉纸盘、纸盘轴等构成，其工作电压为交流，当电源频率为时，它每隔打一次点，电火花计时器的打点周期。
【设计原理】
电火花计时器装置中有一个将正弦式电流转换为脉冲式交变电流的装置。当计时器接通交流电源时，按下脉冲输出开关，计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针和接负极的纸盘轴之间产生火花放电，利用火花放电在纸带上打出小孔而显示出点迹。
电火花计时器工作时，纸带运动受到的阻力小，实验误差小，操作简便，无须调整工作电压。
【注意事项】
1.要接在电压为、频率为50 Hz的交流电源上。
2.使用前要将电火花计时器固定，检查墨粉纸盘是否已经正确套在纸盘轴上。
3.使用时应将墨粉纸盘夹在两条纸带之间。
4.每打完—条纸带要及时切断电源，以免电流长时间通过线圈而烧坏线圈。
【使用方法】
（1）将电火花计时器固定，将墨粉纸盘按正确顺序套在纸盘轴上，两条纸带将墨粉纸盘夹在中间。
（2）将电火花计时器的电源插头插在的交流电源上。
（3）按下电火花计时器的脉冲开关，然后使纸带按要求运动。
（4）打完纸带后，要及时关闭电源开关。
4.滑动变阻器
【仪器构造】
如图所示，在瓷管上紧密地缠绕着表面涂有氧化绝缘层的合金电阻丝；金属杆上的滑动触头通过金属滑片与电阻丝紧密接触（接触部分绝缘氧化层已刮掉）。它是一个可以改变电阻值的可变电阻。

【设计原理】
根据电阻定律来制造的。当、不变时，与成正比，通过改变电阻丝的长度，达到改变导体电阻的目的。
【注意事项】
1.无论滑动变阻器起作用的是全部还是部分，电流均不得超过其额定电流值。
2.滑动变阻器虽然有四个接线柱，但实际上只有三个接线柱起作用（滑杆两端的两个接线柱实际上是一个），应根据不同的需要来选用接线柱。
3.滑动变阻器的总阻值在仪器上标识，但触头两侧的电阻不能直接读出。
【使用方法】
1.滑动变阻器经常使用限流式和分压式接法，如下表：
项目 接法
限流式
分压式
电路组成

滑动变阻器接入电路的特点
连接滑动变阻器的导线分别接金属杆一端和电阻线圈一端的接线柱（图中滑动变阻器的部分被短路不起作用）

连接滑动变阻器的导线分别接金属杆一端和电阻线圈两端的接线柱（图中滑动变阻器的、部分都起作用），即从滑动变阻器上分出一部分电压加到待测电阻上
调压范围
（不计电源内阻）
（不计电源内阻）
比较
①分压电路的电流和电压调节范围都大于限流电路的调节范围
②在电源、滑动变阻器和用电器一定的条件下，限流电路消耗的电能小于分压电路消耗的电能
2限流电路、分压电路的选择原则
限流式适合测量阻值小的电阻（跟滑动变阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小）。分压式适合测量阻值较大的电阻（一般比滑动变阻器的总电阻要大）。因为越小，限流式中滑动变阻器分得的电压越大，调节范围越大。越大，分压式中几乎不影响电压的分配，触头移动时电压变化接近线性关系，便于调节。
以下三种情况必须采用分压式接法：
①采用限流式不能控制电流满足实验要求，即若滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流（或电压）仍超过电流表（或电压表）的量程，或超过待测电阻的额定电流。
②待测电阻的阻值比滑动变阻器的总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑动触头从一端滑到另一端，待测电阻上的电流或电压变化范围都不够大。
③实验中要求电压从零开始连续可调。
二 重要实验
1.研究匀变速直线运动
【实验目的】
1.练习使用打点计时器，学会用打过点的纸带研究物体的运动。
2.掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法。
3.测定匀变速直线运动的加速度。
4.能正确分析纸带，用图像法和逐差法处理实验数据。
【实验原理】
1判断物体运动状态的方法
求相邻位移的，设相邻点之间的位移为，是两个相邻计数点间的时间间隔。
(1)若，则物体做匀速直线运动。
(2)若恒量（非零），则物体做匀变速直线运动。
2由纸带求物体速度的方法——平均速度法
根据可求得，，，…，。
3求物体加速度的方法
(1)逐差法：若纸带上有相邻的6个计数点，相邻的位移为，则；；则。
这样使所测数据得到了有效利用，达到了减小误差的目的。
(2)图像法：由“平均速度法”求出多个点的速度，作出图像，图线的斜率即为物体运动的加速度。
【实验器材】
打点计时器、纸带、复写纸片、低压交流电源、小车、细绳、一端附有定滑轮的长木板、刻度尺、钩码、两根导线。
【实验步骤】
1.把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；再把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面。实验装置如图所示。

2.把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，换上新纸带，重复3次。
3.从三条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开头比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个起始点，并把每打五个点的时间作为计时的时间间隔，即，在选好的开始点下面记作0，第6点作为计数点1，同样，再标出计数点2、3、4、5、6。两相邻计数点间的距离用刻度尺测出，并分别记为。
4.根据测量结果和前面的计算公式，计算出、、的值，求出的平均值，它就是小车做匀变速直线运动的加速度。
5.整理好实验器材。
还可以用图像法，先求出各计数点对应的瞬时速度，由图像求直线的斜率，斜率的大小即为小车做匀变速直线运动的加速度。
【注意事项】
1.平行：纸带、细绳要和长木板平行。
2.靠近：释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器的位置。
3.一先一后：实验时应先接通电源，后释放小车；实验后先断开电源，后取下纸带。
4.防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地和小车与滑轮碰撞。
5.减小误差：小车另一端挂的钩码个数要适当，避免速度过大而使纸带上打的点太少，或者速度太小，使纸带上打的点过于密集。
6.纸带选取：选择一条点迹清晰的纸带，舍弃点迹密集部分，适当选取计数点。
7.准确作图：在坐标纸上，纵、横轴选取合适的单位，仔细描点连线，不能连成折线，应作一条直线，让各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧。
【实验误差的来源与分析】
1.小车拽着纸带所做的加速运动中加速度不恒定，这样测量得到的加速度只能是所测量段的平均加速度。
2.纸带运动时打点不稳定引起测量误差。
3.纸带上计数点间距离测量带来偶然误差（如距离较小时的测量误差）。
4.计数点间距离测量应从所标出的0、l、2、3……中的0点开始，分别测、、之间的距离，然后计算、、之间的距离分别表示为工、、，这样可以减小因测量带来的偶然误差。
5.小车运动所受的摩擦力变化产生误差。
2.探究弹力和弹簧伸长的关系
【实验目的】
1.探究弹力与弹簧形变量的关系。
2.学习通过对实验数据的数学分析（列表法和图像法），探究弹簧产生的弹力与弹簧伸长量之间的变化规律。
【实验原理】
在弹簧下挂钩码，得出拉力的大小，测出弹簧的伸长量。改变拉力的大小，测Ll出几组对应数据，寻求与弹簧形变量的关系。可以通过建立图像，由图像找关系。
【实验器材】
弹簧、铁架台、钩码一盒、刻度尺。
【实验步骤】
1.如图所示，在铁架台的横杆上悬挂一轻弹簧。用刻度尺测出未加拉力时弹簧的比度。

2.存弹簧下悬挂钩码，使弹簧伸长，得出拉力及弹簧长度。
3.改变钩码数量，记下几组数值并计算出形变量填入下表。
钩码重
弹簧长度
形变量
4.根据测得的数据，以力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标，根据表中所测数据在坐标纸上描点。
5.作弹簧的图像，按照坐标图中各点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线（包括直线），所画的点不一定正好在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同。
6.以弹簧的伸长量为自变量，写出曲线所代表的函数，首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数……
7.解释函数表达式中常数的物理意义。
【注意事项】
1.所挂钩码不要过重，眦免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度。
2.测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量。
3.记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。
4.每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标上描的点尽可能相距递些，这样作出的图线比较精确。
5.描点画线时所描的点不一定都落在一条直线上，但应注意一定要使各点均匀分布在直线的两侧。
【实验误差的来源与分析】
1.钩码标称值不准确造成系统误差。
2.弹簧长度的测量和作图描点不准确造成偶然误差。
3.验证力的平行四边形定则
【实验目的】
1.验证互成角度的两个共点力合成的平行四边形定则。
2.掌握求合力的方法，加深对合力、分力概念的理解。
【实验原理】
橡皮条一端固定，用互成角度的两个力、拉橡皮条，记下结点位置，结点受三个共点力作用处于平衡状态，则、的合力必与橡皮条拉力平衡；改用一个拉力，使结点仍到达点，则必与、的合力等效，以、为邻边作平行四边形求出合力，比较与的大小和方向，以验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则。
【实验器材】
方木板、白纸、弹簧测力计（两个）、三角板、刻度尺、图钉（若干）、细芯铅笔、橡皮条、细绳套（两个）等。
【实验步骤】
1.用图钉把白纸钉在平放于水平桌面的方木板上。
2.用图钉把橡皮条的一端同定在点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套。
3.用两个弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，将结点拉到某一位置，如图所示，记录两个弹簧测力计的读数，用铅笔描下点的位置及此时两条细绳套的方向。

4.用铅笔和刻度尺从结点沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出这两个弹簧测力计的读数、的图示，并以和为邻边用刻度尺和三角板作平行四边形，过点画平行四边形的对角线，即为合力的图示。
5.只用一个弹簧测力计钩住细绳套，把橡皮条的结点拉到同样的位置，记下弹簧测力计的读数和细绳的方向，用刻度尺从点按选定的标度沿记录的方向作出这个弹簧测力计的拉力的图示。
6.比较一下，力与用平行四边形定则求出的合力的大小和方向。
7.改变两个力、的大小和夹角，重复实验两次。
8.整理好实验器材。
【注意事项】
1.弹簧测力计在使用前要先校准零点，再用标准钩码检查是否准确，选择两个规格相同的弹簧测力计，具体做法是将两个弹簧测力计钩好后对拉，若两个弹簧测力计在拉的过程中，读数相同，则可选，若不同，应另换，直至相同为止。使用时弹簧测力计应与板而平行。
2.在满足合力不超过弹簧测力计量程及橡皮条形变不超过弹性限度的条件下，应使拉力尽量大一些，以减小误差。
3.作图时铅笔尖要细，比例标度要尽量大些。要用严格的几何方法作出平行四边形，图旁边要有比例标度，图中应注明每个力的大小。作、、、的图示时，应选定同一个比例标度。
4.在同一实验中，橡皮条拉长到结点的位置一定要相同。
5.由作图法得到的和实际测得的不可能完全重合，但只要在误差允许范周内就可认为和等效。
【实验误差的来源与分析】
本实验误差的主要来源除了弹簧测力计本身的误差，还有读数误差、作图误差，因此读数时，眼睛一定要正视，要按有效数字正确读数和记录。两个分力、间夹角日越大，用平行四边形定则作图得出的合力的误差也越大，所以实验中不要把取得太大。
4.探究牛顿第二定律
【实验目的】
1.探究加速度与力和质量的定量关系。
2.学会用控制变量法研究物麵律。
3.掌握用图像来分析实验数据的方法，探究得出。
【实验原理】
1.保持物体的质量m不变，通过改变合外力F，从而改变物体的加速度a，然后根据a随F的变化，得出加速度a与合外力F的关系。
2.保持物体所受的合外力F不变，通过改变质量m，从而改变物体的加速度a，然后根据a随m的变化，得出加速度a与质量m的关系。
【实验器材】
本实验可以用不同方法（涉及不同器材）进行研究。
（1）一端带滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、小盘、砝码、打点计时器、导线、电源、天平、刻度尺。
（2）气垫导轨、滑块、垫板、电源、光电门、光电数字计时器。
【实验步骤】
1.用天平分别测出小盘和小车的质量，并把数据记录下来。
2.按图所示安装实验器材，但不要把悬挂小盘用的细绳系在车上，即不给小车施加牵引力。

3.平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫薄木板并反复移动其位置，直到小车在斜面上可以保持匀速直线运动状态为止。
4.把细绳的一端拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边系上小盘，盘中放上一个砝码，记下小盘和砝码的总质量，并通过计算得出小车受到的拉力F，填入表一中。
5.使小车靠近打点计时器，先接通电源，后放开小车，纸带随着小车运动，打点计时器就在纸带上打出一系列的小点。
6.取下纸带，选取理想的一段，利用逐差法求出加速度a，填入表一中。
7.更换纸带，在小盘中增加砝码个数，重复上述步骤五次，把所有数据均填入表一中。
8.如图2-2-14所示，把附有定滑轮的长木板平放在实验桌上，使滑轮伸出桌面并平衡摩擦力。把打点计时器固定于长木板上没有滑轮的一端，连接好电路。把纸带穿过打点计时器，一端固定在小车的后面；把细绳的一端拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边系上小盘，盘中放上一个砝码。
9.使小车靠近打点计时器，先接通电源，后放开小车，纸带随着小车运动，打点计时器就在纸带上打出一系列的小点。
10.取下纸带，选取理想的一段，利用逐差法求出加速度a，填入表二中。
11.更换纸带，在小车中增加砝码个数，重复上述步骤五次，把所有数据均填入表二中。
12.用纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力F（即小盘和砝码的总重力），根据表一中数据画出相应的点，若这些点在一条直线上，便证明了加速度与作用力成正比。
13.保持小盘和砝码的质量不变，在小车上加砝码（也需记录好），重复上面的实验步骤，求出相应的加速度，用纵坐标表示加速度a，横坐标表示质量的倒数（M为小车的质量，m为砝码的质量），根据实验结果画出相应的点，若这些点在一条直线上，就证明了加速度与质量成反比。
表一 （M一定，a与F的关系）
实验序号
加速度
小车受力
1

2

3

4

5

6

表二（F一定，a与的关系）
实验序号
加速度
小车加上砝码的质量
1

2

3

4

5

6

【注意事项】
1.平衡摩擦力，调整出一个合适的斜面，使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车受到的摩擦力。在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘和砝码的细绳系在小车上，即不要给小车施加任何牵引力，并要让小车拖着纸带运动。
2.不需要重复平衡摩擦力，即整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的总质量，还是改变小车和砝码的总质量，都不需要重新平衡摩擦力。
3.安装器材时，要调整滑轮的高度，使拴小车的细绳与斜面平行，且连接小车和小盘应在平衡摩擦力之后。
4.每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出。只有如此，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力。
5.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，再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车。
6.作图像时，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地分布在所作直线两侧。作图时两坐标轴标度比例要选择适当。各量须采用国际单位制中的单位，这样作图线时，坐标点间距不至于过密，误差会小些。
【实验误差的来源与分析】
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代替小车的拉力，而实际小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力，小盘和砝码的总质量越接近小车和砝码的总质量，误差就越大；小盘和砝码的总质量越小于小车和砝码的总质量，由此引起的误差就越小。因此满足小盘和砝码的总质量远小于小车和砝码的总质量的目的就是减小因实验原理不完善而引起的误差，但不可能消除此误差。
2.平衡摩擦力不准确，质量测量不准，计数点间距离测量不准，纸带、细绳与木板不严格平行等，都会引起误差。
【应用示例】
5.探究动能定理
【实验目的】
1.通过实验探究力对物体所做的功与物体速度变化的关系。
2.着重体会实验思想、探究的过程和所用的方法技巧。
【实验原理】
用如图所示的装置进行实验，通过增加橡皮筋的条数使橡皮筋对小车做的功成倍增加，通过打点计时器和纸带测量每次实验中小车的速度v。进而验证橡皮筋对小车做功与小车动能的变化关系。

【实验器材】
小车（前面带小钩）、长木板（两侧适当的对称位置打两个铁钉）、打点计时器及纸带、学生电源及导线（使用电火花计时器时不用学生电源）、5~6条等长的橡皮筋。
【实验步骤】
1.按如图所示将实验仪器安装好。
2.先用1条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出小车获得的速度，设此时橡皮筋对小车做的功为，将这一组数据记入表格。
3.用2条橡皮筋做实验，实验中橡皮筋拉伸的长度与第一次相同，这样橡皮筋对小车做的功为，测出小车获得的速度，将数据记入表格。
4.用3条、4条……橡皮筋做实验，用同样的方法测出速度，将数据记入表格。
5.分析数据，得出结论。
（1）测量小车的速度：实验获得如图所示的纸带，为探究橡皮筋弹力做功和小车速度的关系，需要测量弹力做功结束时小车的速度，即小车做匀速运动的速度。应在纸带上测量的物理量是（用字母表示）：、间的距离x，小车速度的表达式是（用测量的物理量表示）：（T为打点计时器的时间间隔）。

（2）实验数据记录：
橡皮筋条数
位移
时间
速度
速度平方

（3）实验数据处理及分析：在坐标纸上（如图所示）画出和图线（“W”以1条橡皮筋做的功为单位）。

（4）实验结论：从图像可知功与物体速度变化的关系为。
【注意事项】
1.将木板一端垫高，使小车的重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡。方法是轻推小车，由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否做匀速运动，找到长木板的一个合适的倾角。
2.测小车速度时，应选纸带上的点迹均匀的部分，也就是选小车做匀速运动的部分。
3.橡皮筋应选规格一样的。力对小车做的功以1条橡皮筋做的功为单位即可，不必计算出具体数值。
4.小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些。
5.实验中小车的初速度为0。
【实验误差的来源与分析】
1.误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力做的功W与橡皮筋的条数不成正比。
2.没有完全平衡摩擦力（倾角小）或平衡摩擦力过度（倾角过大）也会造成误差。
3.利用纸带计算小车的速度时，测量间距不准确或所选取的阶段不正确带来误差。
【应用示例】
6.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】
1.在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能相互转化，但总的机械能保持不变。若物体某时刻瞬时速度为v，下落高度为h，则重力势能的减少量为讲成，动能的增加量为，看它们在实验误差允许的范围内是否相等，若相等，则验证了机械能守恒定律。
2.计算打第n个点时速度的方法：测出第n个点与相邻前后点间的距离和，由公式或算出，如图所示。

【实验器材】
铁架台（带铁夹）、电磁打点计时器、重物（带夹纸带的夹子）、纸带、复写纸片、导线、毫米刻度尺、低压交流电源。
【实验步骤】
1.安装装置：按图所示将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路。

2.打纸带：将纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方，先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落。
更换纸带重复做3~5次实验。
3.选纸带：在打好点的纸带中挑选点迹清晰且打点呈一条直线的纸带。
4.数据处理：在起始点标上0，在以后各点依次标上1、2、3……用刻度尺测出对应下落高度、、……利用公式计算出点1、点2、点3的瞬时速度、、……
5.验证：把和分别代入和如果在误差允许的范围内，，则验证了机械能守恒定律。
【注意事项】
1.打点计时器要稳定地固定在铁架台上，打点计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向，以减小摩擦阻力。
2.应选用质量和密度较大的重物。增大重力可使阻力的影响相对减小；增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小。
3.实验中，需保持提纸带的手不动，且保证纸带竖直，先接通电源，打点计时器工作稳定后，再松开纸带。
4.测下落高度时，要从第一个打点测起，并且各点对应下落高度要一次测定。
5.不需测出物体质量，只需验证，即可。
6.速度不能用或计算，因为这两个算式等于默认了加速度为g，即相当于默认了机械能守恒，就不存在“验证”的意义了，所以速度应从纸带上直接测量计算。同样的道理，重物下落的高度h也只能用刻度尺直接测量，而不能用或计算得到。
【实验误差的来源与分析】
1.本实验中因重物和纸带在下落过程中要克服各种阻力（空气阻力、打点计时器摩擦阻力）做功，故动能的增加量稍小于重力势能的减少量，即，这属于系统误差。改进的方法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力。
2.本实验的另一个误差来源是长度的测量，属偶然误差。减小误差的办法：一是测下落距离时都从0点量起，一次将各打点对应的下落高度测量完；二是多次测量取平均值。
【应用示例】
7.测定金属的电阻率
【实验目的】
1.掌握滑动变阻器在电路中的两种常用连接方式。
2.学会正确使用螺旋测微器和掌握螺旋测微器的读数规则。
3.掌握用伏安法测电阻的方法。
4.测定金属的电阻率。
【实验原理】
根据公式，只要测出金属丝的长度L和它的直径d，计算出金属丝的横截面积S，用伏安法测出金属丝的电阻R，即可测定出金属丝的电阻率。
【实验器材】
刻度尺（分度值为1mm）、螺旋测微器、直流电压表和直流电流表、滑动变阻器、电池、开关、导线及金属丝。
【实验步骤】
1.用螺旋测微器在金属丝的3个不同位置上各测1次，求出直径d的平均值。
2.将金属丝两端固定在接线柱上拉直，用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度（即有效长度），反复测量3次，求出平均值L。
3.依照图所示的电路图用导线把器材连接好，并把滑动变阻器的阻值调至最大。

4.电路经检查无误后，闭合开关S，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记入表格内，断开开关S，求出电阻R的平均值。
5.将测得的R、L、d的平均值代入电阻率计算公式中，计算出金属丝的电阻率。
6.拆除实验线路，整理好实验器材。
【注意事项】
1.本实验中被测金属丝的电阻值较小，为了减小实验的系统误差，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、开关、电流表、待测金属丝、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丝的两端。
3.测量待测金属丝的有效长度，是指测量待测金属丝接入电路的两个端点之间的长度，即电压表两并入点间的待测金属丝长度，测量时应将金属丝拉直。
4.闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置。
5.在用伏安法测电阻时，通过待测金属丝的电流I的值不宜过大（电流表用0~0.6A量程），通电时间不宜过长，以免待测金属丝的温度过高，造成其电阻率在实验过程中增大。
6.求R的平均值可用两种方法：第一种是算出各次的测量值，再取平均值；第二种是利用图像（图线）的斜率来求。若采用图像法，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两侧，个别明显偏离直线较远的点可以不予考虑。
7.连接实验图时，所连的导线不要交叉，且要接到接线柱上。
8.电流表与电压表的读数，要注意有效数字的位数。
【实验误差的来源与分析】
1.直径测量和长度测量造成的误差。
由公式可以看出，直径的测量造成的误差对结果的影响更大，因此要用螺旋测微器测量。
2.通过的电流过大或时间过长，会导致金属丝发热，电阻率发生变化，由此引起的误差，会使测得的电阻率偏大。
3.测量电路中电流表及电压表的读数引起的误差。
由于本实验采用电流表外接法，所以，由可知，由此引起的误差会使偏小。
【应用示例】
伏安法测电阻电路的选择方法
（1）伏安法测电阻的两种电路

电流表内接法
电流表外接法
电路结构图

误差原因
电流表分压
电压表分流
测量数值

测量值大于真实值
测量值小于真实值
适用条件
或
或
适用测量
大电阻
小电阻
⑵伏安法测电阻的两种电路的选择
①定量判定法
若已知待测电阻的大约值，电流表的内阻和电压表的内阻，则
当，即时，选用电流表内接法。
当，即时，选用电流表外接法。
当，即时，电流表的两种接法都可以。
②试触法
若不知的大约值，为了选择正确的电路接法以减小误差，可以将电路按图所示连接，只空出电压表的一个接头S，然后将S分别与a、b接触一下，观察电压表和电流表的示数变化情况。

若电流表示数有显著变化，说明电压表的分流作用较强，即是一个高阻值电阻，应选用电流表内接法，S应接b测量。
若电压表示数有显著变化，说明电流表的分压作用较强，即是一个低阻值电阻，应选用电流表外接法，S应接a测量。
（3）规律小结
伏安法测电阻电路的选择及误差如何，可记为一句话：“大内偏大，小外偏小。”即大电阻采用电流表内接法，测量结果偏大；小电阻采用电流表外接法，测量结果偏小。
8.描绘小灯泡（小电珠）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的规律。
3.掌握仪器的选择和电路连接方法。
【实验原理】
对一般金属导体，，其阻值不变，但小灯泡通电后，温度有很大变化，其电阻率有较大改变，故小灯泡的阻值随之改变。其图像就不是一条过原点的直线。
【实验器材】
小灯泡、直流电源、电压表、电流表、滑动变阻器、导线若干、开关、坐标纸、铅笔。
【实验步骤】
1.正确选择电流表、电压表的量程，采用电流表外接法，按如图所示I的电路原理图连接好实验电路。

2.滑动变阻器采用分压接法。把滑动变阻器的滑片调至A端，电路经检查无误后，闭合开关S。
3.改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表和电压表的示数I和U，记录数据填入表格内，断开开关S。
4.在坐标纸上建立一个直角坐标系，纵轴表示电流I，横轴表示电压U，用平滑的曲线将各数据点连接起来，便得到伏安特性曲线。
5.拆除实验电路，整理好实验器材。
【注意事项】
1.因本实验要作出图像，要求测出一组包括0在内的电压值、电流值，因此，滑动变阻器要采用分压接法。
2.本实验中，因被测小灯泡电阻较小，因此实验电路采用电流表外接法。
3.开关闭合前，滑动变阻器滑片移到图中的A端。
4.开关闭合后，调节滑动变阻器滑片的位置，使小灯泡的电压逐渐增大，可在电压表读数每增加一个定值（如0.5V）时，读取一次电流值；调节滑片时