高中物理实验

高中物理实验

红学研究-三林北校

2023年2月19日发(作者：五年级脱式计算)

1

教案实验：用油膜法估测分子的大小人教版.............................................................................1

教案实验：测平均速度人教版.....................................................................................................3

教案实验：长度的测量人教版.....................................................................................................5

教案实验：光学、热学实验人教版...........................................................................................11

教案实验：练习使用打点计时器人教版...................................................................................15

教案实验：练习使用示波器人教版...........................................................................................16

教案实验：研究平抛物体的运动人教版...................................................................................18

教案实验：研究匀变速直线运动人教版...................................................................................20

教案实验：验证玻意耳定律人教版...........................................................................................23

教案实验：验证机械能守恒定律人教版...................................................................................26

教案实验：验证力的平行四边形定则人教版...........................................................................28

教案实验：验证碰撞中的动量守恒人教版...............................................................................34

教案实验：用单摆测定重力加速度人教版...............................................................................37

教案实验：用描迹法画出电场中平面上的等势线人教版.......................................................41

教案实验：用油膜法估测分子的大小人教版

实验目的

学会用油膜法估测分子的大小

实验器材

①注射器或滴管②事先配制好的油酸酒精溶液③量筒④盛有清水的浅盘⑤痱子粉⑥玻

璃板⑦坐标纸

实验原理

如果分子直径为d，油滴体积是V，油膜面积为S，则d=V／S，测出一滴油酸酒精溶

液中纯油酸的体积V，测出油膜的面积S，估算出分子直径的数量级.

实验步骤

1.用注射器或滴管将老师事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内增

加一定体积(如1mL)时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积，然后再按油酸酒精溶

液的浓度计算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V.

2.往边长约为30—40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，待水稳定后，将适量痱子粉均匀地洒

在水面上.

3.用注射器或滴管将老师事先配制好的油酸酒精溶液滴在水面上一滴，形成如图1—1所示

的形状，待油酸薄膜的性状稳定后，将准备好的玻璃板放在浅盘上，(注意玻璃板不能与油

膜接触)然后将油膜的形状用彩笔描在玻璃板上.

2

4.将画有油膜轮廓的玻璃板正确的放在坐标纸上，计算出油膜的面积S，求面积时以坐标纸

上边长为1cn的正方形为单位，计算出正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个，

5.根据纯油酸的体积V和油酸的面积S可计算出油酸薄膜的厚度

S

V

l，即油酸分子的大小.

注意事项：

1.油酸酒精溶液的浓度以小于l‰为宜.

2.油酸酒精溶液的液滴要适当多一些.

3.每次实验时要让浅盘中的水稳定后再做.

4.痱子粉不宜撒得过厚，器具用后要清洗好.

实验纪录

项目油酸酒精

溶液浓度

1mL溶液

的滴数

一滴油酸酒精溶

液的体积

一滴油酸的

体积

油膜面积

数值

课堂练习

1.油酸是一种脂肪酸，它的分子和水分子有很强的______能力，当它浮在水面上形成一层油

膜时，薄膜中只有一层分子，这样的一层油酸薄膜简称________.如果油酸分子可以大致看

作球形，油膜的厚度就是分子的直径.事先测出一滴油酸的体积V，再测出油膜的面积S，就

可计算出油膜分子的直径d=_______.油酸分子直径的数量级是_____m.

2.用注射器或滴管将老师事先配制好的_______溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内增

加一定体积(如1mL)时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的_______，然后再按油酸酒

精溶液的浓度，计算出一滴溶液中_______的体积V.

能力测试：

1.实验中为什么要待容器中的水稳定后再进行实验？

2.油酸分子直径的数量级在10-10m，有位同学的测量结果远大于这个数量级，试分析可能的

原因.

3.根据你的体会，试述做好本实验应该注意的几个问题.(或影响实验结果的因素)

4.已知酒精油酸溶液的浓度为1‰，一滴油酸酒精溶液在水中扩展的油膜面积约为186cm2，

1Ml油酸溶液约有66滴.试确定油酸分子的大小.

作业

完成实验报告

附：参考资料

“用油膜法估测分子大小”的实验指导

用油膜法估测分子的大小这一学生实验，是要让学生学习一种方法，即用宏观手段来研

究微观问题，该实验具有很强的探索性，因此指导学生做好这个实验是十分有意义的.要做

好这个实验，需注意以下三个主要问题.

一、浓度配制

教材中要求老师事先配制好一定浓度的酒精油酸溶液，并无明确指明要配多大的浓度、

而这一浓度大小的选择正是这个实验成功的关键.通过多次试验，我们认为浓度选取1‰较合

适.配制浓度为l‰的油酸溶液可经两次配制.第一次配制，在100ml量筒中准确地放人96ml

无水乙醇，再用5ml量简量入4ml油酸，充分搅拌后，得到4％浓度的油酸溶液.第二次配

3

制，取97.5ml的无水乙醇放入另一个100ml量筒中，用5ml量筒准确量入第一次配好的浓

度为4％的油酸溶液2.5ml，充分搅拌，便得到l‰的油酸溶液.

通过两次配制，既可减小取液时的相对误差，又可用尽量少的液体配出.较准确浓度的

溶液.在配制过程中应注意，(1)小量简量取的溶质要全部放入溶液；(2)充分搅拌；(3)油酸溶

液配制后不要长时间放置，以免酒精挥发改变浓度.

二、粉的厚度

实验中痱子粉的作用是界定油膜大小的边界，痱子粉过厚，油膜不易扩散，使水面的痱

子粉开裂，痱子粉太少，油膜边界不清.教材中要求学生将痱子粉均匀地撒在水面上，如何

“撒”.这是关键，为了让学生撒好痱子粉，可先将痱子粉装入小布袋中，然后拿一细木棒在

水面上方轻敲布袋，即可得到均匀的、很薄的一层痱子粉.具体撒多薄的痱子粉，教师要事

先试验.心中有数，并指导学生操作.

三、点的滴法

实验时，把配好的浓度为1‰的油酸溶液约(3ml一5ml)分到5ml量筒中，发给各小组，

让学生用液管抽取溶液，一滴一滴地滴入小量筒，训练准确、均匀地滴点.在练习之前，教

师应示范滴管的拿取姿势，用左手食指、中指挟住滴管的中部.右手拇指和食指摄住滴管的

胶头，两手掌靠拢.形成一个稳定的姿势，再把两肘支在桌上，这样可保证滴出每滴溶液时

所用的力始终不变，数出的滴数误差就会减小.学生按上述方法操作，记下小量筒内增加一

定体积(例如lml)时的滴数.接下来把一滴油酸溶液滴入撒好痱子粉的水面中央，这滴油酸溶

液立刻伸展为一个80cm2，140cm2左右的以痱子粉为边界的近圆形油膜，边缘是锯齿形，当

油膜中的无水乙醇挥发、溶解后.油膜便自动收缩为60cm2－120cm2的近圆形油膜.浅盘上盖

好玻璃，用彩笔描出油膜边界，用坐标纸量出油膜面积.

注意了以上三个问题后，这个实验就不难成功了，实验过程中，另外注意浅盘选深度

为5cm左右的圆盘，口径选40cm以上，底色用棕、黑等深色，痱子粉应保证干燥，浅盘中

的水应提前放置(静置)10小时以上，滴管往浅盘水面上滴油酸溶液时，滴管口距下面的高度

应在1cm之内，当重做实验时，应用大量清水把钱盘及量筒、滴管洗净，有条件的学校如

用热水清洗或酒清擦试后再冲洗效果更佳.总之，只要教师精心准备，对学生认真指导，则

可观察到应有的实验现象，一定会得到与油酸分子公认值1.12×10-9很接近的测量估算值

教案实验：测平均速度人教版

一、教学目标

1.在物理知识方面要求加深学生对平均速度的理解。

2.通过分组实验使学生会用刻度尺和秒表测运动物体的平均速度，培养学生实验能力和

与他人协作的能力

二、重点、难点分析

重点是使学生会用刻度尺和秒表测平均速度，加深对平均速度的理解而计时对学生实验

技巧要求较高，是难点。

三、教具

学生分组实验器材有：带滑轨的斜面、小球、刻度尺、停表、金属片、小木块各一个教

师准备一套并加一小车。

四、主要教学过程

（－）引入新课

演示小车从斜面上滑下，提出问题：在物理学中，用什么物理量描述物体运动的快慢？

4

在匀速直线运动中，速度的大小等于什么？速度的计算公式和速度的单位是什么？

再次让小车从斜面顶端滑三底端，学生观察，教师提出问题：小车从斜面上滑下，做的

是什么运动？在物理学中，用什么描述变速运动物体的快慢程度？如何计算一个做变速运动

的物体在时间t内的平均速度？

学生正确回答后，教师引出课题，这节课我们练习测量物体运动时的平均速度.

（二）新课教学

1.实验介绍

（1）明确实验目的、实验原理

要求学生阅读“实验：测平均速度”一节内容，然后教师提出问题：如何测量小车从斜

面顶端滑至底端这个过程的平均速度？

学生讨论后回答出，用刻度尺量出小车通过的路程，用秒表测出小车通过这段路程所用

的时间，再利用v＝

t

s

．可以求出小车通过这段路程的平均速度

教师明确：本节实验目的是练习用刻度尺和秒表测量变速运动物体的平均速度；实验依

据的原理是v＝

t

s

，需要测量的是小车通过的路程和通过这段路程所用的时间.

（2）了解实验仪器，学习使用秒表

提问：使用刻度尺时应注意什么？

学生回答出，使用前要观察刻度尺的最小刻度、量程和零刻线，使用时要放对、读时、

记对.

使用秒表前应观察什么？

学生回答，应观察秒表的最小到度、量程和零刻线教师让学生观察秒表，明确秒表的

最小刻度是0.1秒，读数时准确到十分位即可，不必信读并介绍秒表的启动、止动、回零等

使用方法。

带领学生练习用秒表记时，教师将一钢球放于外面顶端，将金属片至于斜面底端，并

开始读秒：“5、4、3．2、1、0”；读到“0”时释放钢球，学生启动秒表计时，当听到钢球

撞击金属片的声音时，学生立即按下停表几位学生报数后，教师纠正可能出现的错误，然后

用投影片介绍实验步骤。

（3）介绍实验步骤

①用小木块支起带滑槽木板的一端，形成斜面，使小球从叙面顶部级下时做变速直线运

动。

②在斜面上确定小球的初始位置“0”，终点位置B，在OB之间确定中间位置A，让

S

OA

=

OB

s

2

1

。用刻度尺量出S

OA

、S

OB

，填入表中

③一位同学将金属片置于B点，并读秒，当数到“0”时，另一位同学从0点处释放

小球，同时开始记时，当听到小球与金属片相撞的声音时，立即停止记时，读出时间t

OB

，

填入表中

④将金属片移至OB中点A处，按上述方法测出小球从顶端级至A处所需时间t

OA

，

填入表中。

⑤利用v=

t

s

了求出小球通过全程s

OB

的平均速度v

OB

，通过上半段路程s

OA

的平均速

度v

OA

，填入表中，并计算小车通过下半段路程s

AB

的平均速度v

AB

5

路程运动时间平均速度

S

OB

=T

OB

=V

OB

=

S

OA

=T

OA

=V

OA

=

S

AB

=s

OB

-s

OA

=T

AB

=T

OB

-T

OA

=V

AB

=

2.学生实验，教师巡视，随时发现学生出现的问题，给予辅导，纠正错误操作实验完毕，

要求学生整理实验器材，摆放回原位.

3.实验结果讨论：

将几组学生填好的实验表格（投影片）展示出来，对比每组的实验数据，教师提出问题：

通过实验求得的v

OA

、v

OB

、v

AB

是否相等？

学生回答：不相等教师指出，做变速运动的同一物体，在各段路程的平均速度并不相等

平均速度描述的是做变速运动的物体，在S这段路程或在t这段时间内的平均快慢程度．严

格地讲离开某段路程或某段时间，平均速度是没有意义的．不过，生活中我们所讲的某人步

行速度是1.1米／秒，高速公路上汽车速度是30米／秒，这也是平均速度，是一般而论的，

并不要求指定时间或路程．

让学生计算

2

ABOA

vv

，将结果与v

AB

对比，二者是否相等？

学生回答：不相等．教师再次强调求解物体通过某段路程的平均速度时，一定要用物体

通过的这段路程除以通过这段路程所用的时间．

（三）布置作业

1．完成本次实验报告．

2．做p.21小实验，测自己的步行速度．

五、说明

1．本节是继“长度测量”之后的第二个学生分组实验，而秒表也是继刻度尺之后需要

学生掌握使用方法的又一种测量工具．虽然学生经常接触钟表，但多数人对秒表的使用还很

陌生，所以教师一方面要注意从刻度尺使用读数向秒表使用读数迁移，使学生对带刻度的测

量工具的使用方法有进一步的认识；另一方面应注意带领学生练习，为实验的顺利进行做好

准备．

2．实验方案中用钢球代替教师演示时用的小车，是为了延长物体在斜面上做加速

运动的时间，便于学生测量记录．但斜面倾角过小，也会造成钢球加速运动不明显，测出的

v

OA

与算出的v

AB

担相差不多，教师实验前应注意指导．

教案实验：长度的测量人教版

1.基本测量工具和测量数据

6

（1）游标卡尺的构造：

①主尺（附有左边的上爪和下爪）②副尺，又称游标，（附有右边的上爪和下爪

以及深度尺）如图1-28所示。

（2）游标卡尺的使用：

①外爪可测量工作厚度或外径②内爪可测量工作槽宽或内径③深度尺可测量工

作的深度

（3）游标卡尺的原理：

常见的游标卡尺有精度为0.1毫米、0.02毫米和0.05毫米三种，无论是哪一种，

主尺的最小分度均为1毫米，设游标上一定长度的线段等分为m格，每分度长x

毫米，使这线段总长度mx=km-1（主尺上对应的长度），这里k为所取的主尺

上对比分度数即毫米数。

由此易知游标即每一最小分度真实长度x=(km-1)/m毫米；

游标与主尺每错开一格相差Δx=k-(km-1)/m=1/m

当k=1,m=10,x=9毫米，Δx=0.1毫米；

m=50,x=0.98毫米，Δx=0.02毫米；

7

当k=2,m=20,x=1.95毫米，Δx=0.05毫米；

可见，游标卡尺的读数原理是利用游标尺刻线与主尺刻线的微小差异，把微小量

的读数积累起来进行对比而读出数字来的。

（4）游标卡尺的读数：

①无零误差时读数法

测量值L=主尺上整的毫米数N加上小于毫米的小数k1/m,即L=N毫米+k1/m，

这里k为游标上第k格被主尺上某刻度线对齐的格数。（见表Ⅰ）

表Ⅰ

游标尺

精度

（mm）

测量长度L=（主尺）

Nmm+k1/m(mm)(游标尺上

第K格与主尺上的刻线对

齐时)（mm）

总刻度

格数

刻度总长

度

（mm）

每小格与主尺1

格

（1mm）相差

1090.10.1

N（主尺上读的毫米数）

+0.1k

20390.050.05

N（主尺上读的毫米数）

+0.05k

50490.020.02

N（主尺上读的毫米数）

+0.02k

8

如图1-29所示游标卡尺的精度为0.1毫米，测量值L=25+6×0.1毫米=25.6毫米。

②游标有零误差时读数法

如图1-30所示，在游标卡尺未测物时，一对下爪并拢后，游标的零线在主尺零

线的右方，且副尺零线正对准主尺零线右边第3分度，此时读数为-0.3毫米误差；

可以设想这是由于游标卡尺下爪凸起或已经夹了0.3毫米厚的物体，所以读数值

应减去这个数（零误差）才是测量值，即测量值等于读数值加上负零误差值。

如图1-31所示，下爪并拢时，游标零线在主尺零线左侧，此时应把游标第10条

刻线作为反向零刻线，零误差为0.1毫米而不是0.9毫米，也可以设想是下爪缺

了一块而凹进去，需要0.1毫米物体弥补，零误差为正值。

为了便于记忆，我们参考笛卡尔坐标，可能把游标的零点作为x轴的坐标“原点”，

主尺零线在“原点”的左方时，零误差为负；主尺零线在“原点”的右方时，零误差

为正。

有零误差时的记数规则是：

（测量值）L=（读数）D±A（零误差的绝对值）

9

（5）使用游标卡尺的注意事项：

①要以适当的压力接触被测物，不可太紧，以防损伤平直度和平行度很高的

测脚刀口。

②不允许测脏的物体或毛坯工件，不允许被测物夹在测脚间滑动，避免测量面划伤、磨

损。

③读数时，在测脚夹住被测物后适当旋紧固定螺丝。

④读数时视线应垂直尺面并避免强光侧照，以减少偏视误差。

⑤游标卡尺要轻拿轻放，用毕放回木盒中保存，防止尺或测脚碰伤或变形。

（6）测量值的有效数字。

游标卡尺测量物体或下爪张开狭缝观察光的衍射现象时能直接读出最小分度的

准确值，有效数字的末位与游标卡尺的精度对齐，不需要估读，也不需要另在有

效数字末位补“0”表示游标最小分度值，值得注意的是：如果用精度为0.1毫米、

0.02毫米和0.05毫米3种游标卡尺测同一个工件，其长度记作0.10毫米，这个

数字末位的“0”，对精度为0.02毫米和0.05毫米的卡尺的读数而言，不是补的“0”，

而是这两种卡尺的游标分别与各自的主尺错开5格和2格得到的。对精度为0.1

毫米的卡尺而言，这个“0.10毫米”数据后面的“0”是不必要的。

2．实验条例与点拨

[实验目的]

练习正确使用刻度尺和游标卡尺测量长度。测量一段金属管的长度、内径和

外径；测量一个小量筒的深度。

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[实验器材]

刻度尺，游标卡尺，金属管，小量筒。

[实验步骤]

（1）用刻度尺测量金属管的长度。每次测量后让金属管绕轴转过45℃，再测量

下一次，共测量四次。把测量的数据填入表格中，求出平均值。

（2）用游标卡尺测量金属管的内径和外径。测量时先在管的一端测量两个方向

互相垂直的内径（或外径），再在管的另一段测量两个方向互相垂直的内径（或

外径），把测量的数据填入表格中，分别求出内径和外径的平均值。

（3）用游标卡尺测量小量筒的深度，共测量四次，把测量的数据填入表格中，

求出平均值。

金属管小量筒

长度l/mm内径d/mm外径D/mm深度h/mm

1

2

3

4

平均值

[作业]

1．完成教材186页思考题。

2．完成实验报告。

11

教案实验：光学、热学实验人教版

【重点知识精析】

⒈测定玻璃的折射率的实验是测定物理量的实验。要求掌握实验方法（插针法），会测定平

行玻璃砖、三棱镜、半圆形玻璃砖折射率，并掌握减小实验误差的方法：⑴适当增大所插各

针间间距；⑵调整好入射角的大小。

⒉测定凸透镜的焦距的实验是测定物理量的实验。掌握测凸透镜焦距的三种方法中，主要是

共轭法，注意控制实验的条件：物与屏间距离L>4f。在测出两次透镜成像时凸透镜间距离d

后，利用公式f=(L2－d2)/4L计算出焦距。另外还有平行光聚焦和利用透镜成像公式两种方

法。

⒊用卡尺观察光的衍射现象是研究物理现象的实验。在本实验中要掌握正确使用游标卡尺的

方法，了解实验原理，掌握控制实验的方法：⑴光源应是线光源，狭缝与线光源平行；⑵卡

尺两脚间狭缝应调至0.5mm左右；⑶眼要靠近狭缝，而光源要远离狭缝。

⒋验证玻意耳定律的实验是验证物理规律的实验。注意控制实验的条件：⑴保持气体质量不

变；⑵保持气体温度不变。为此要求做到不用手触摸注射器、拉动活塞应缓慢、改变气体状

态时应待稳定后再读数。

【考题释例】

例（1997年高考题）下列给出的器材中，哪些是验证“玻意耳定律实验”所必须的？

把这些器材前面的字母填在线上。

A.带有刻度的注射器B.刻度尺C.弹簧秤D.钩码若干个

答：_______。

实验读数过程中，不能用手握住注射器，这是为了______________。

用像皮帽封住注射器小孔，这是为了______________。

解答：在做玻意耳定律时，A、B、C、D都是本实验必不可缺少的器材。

由于玻意耳定律反映的是等温变化过程中一定质量的气体压强与体积间的关系，所以在

实验中要求不用手握注射器，是为了保证被测气体的温度不变。用像皮帽封住注射器小孔，

是为了保证满足“一定质量的气体”的条件。

例（1994年高考题）用三棱镜做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在

棱镜的一侧插上两枚大头针P

1

和P

2

，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P

1

的像被P

2

挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P

3

、P

4

，使P

3

挡住P

1

、P

2

的像，P

4

挡住P

3

和

P

1

、P

2

的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图16-17所示。

⑴在本题的图上画出所需要的光路。

⑵为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是______、_______，在图上标出它们。

⑶计算折射率的公式是n=_______。

解答：⑴如图16-18，画出通过P

1

、P

2

、P

3

、P

4

的光线，包括在棱镜内的那部分光线。

12

⑵需要测的量有入射角i和折射角r，如图16-18所示，或测线段EF与OE及GH与OG。

⑶折射率n=sini/sinr（或

OE

OG

GH

EF

n）。

【专题训练】

⒈某同学在做验证玻意耳定律的实验时，取得几组P、V值后，用P作纵坐标，

V

1

作横坐

标，画出的P-

V

1

图线是一条直线。把此直线延长未过原点，而交于横轴上，如图16-19所

示。如果实验时活塞表面均匀涂有润滑油，且没有发生漏气现象，产生上述情况的主要原因

是（）

A.计算压强时未计入活塞和框架的重力所产生的压强

B.由于活塞受到的摩擦力较大，而在计算压强时未考虑摩擦力的影响

C.实验中未保持温度不变

D.实验中各组P、

V

1

值取值范围太小

⒉在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，其实验光路如图16-20所示。对实验中

的一些具体问题，下列说法中正确的是（）

A.为了减小作图误差，P

3

和P

4

的距离应适当取大些

B.为减少测量误差，P

1

和P

2

的连线与玻璃砖界面的夹角应取得大一些

C.若P

1

、P

2

的距离较大，通过玻璃砖会看不到P1、P2的像

D.若P

1

、P

2

连线与法线NN夹角过大，有可能在bb面上发生全反射，所以在bb一侧就

看不到P

1

、P

2

的像

⒊某同学把卡尺间的窄缝调节0.5mm去观察某一线光源，看到了彩色条纹；他把缝的宽度

增加到0.8mm，再观察同一光源，看到的现象是______；若把缝的宽度减小到0.2mm，则

看到的现象是________。这说明有衍射现象中，衍射图样条纹的宽度及亮度与______有关，

当其______时，衍射现象更为明显。

⒋在测量凸透镜焦距的实验中，甲同学先把光源和凸透镜的位置固定，移动光屏来找像，但

他无论把屏放在何处，都不能在屏上得到清晰的像，这是因为_______；乙同学先把光源和

屏的位置固定，把凸透镜放在它们之间，他无论怎样移动透镜的位置都不能在屏上得到光源

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清楚的像，这是因为_______；丙同学先把凸透镜和屏的位置固定，移动光源来找像，但他

无论把光源放在何处都不能在光屏上得到光源清楚的像，这是因为__________；丙同学在实

验中避免了以上三位同学的问题，在屏上得到了一个光源较模糊的像，但前后移动光屏还是

不能改善图像的质量，这是因为____________。

⒌游标卡尺两则脚并拢时，主尺零刻度与游标卡尺零刻度是对齐的。用该尺测一圆柱形零件

的直径，游标卡尺的位置如图16-21所示，那么圆柱直径为___________。

第四节综合检测

⒈在研究平抛物体运动的实验中，已备有下列器材：有孔的硬纸片、白纸、图钉、平板、

铅笔、弧形斜槽、小球、刻度尺、铁架台，还需的器材有（）

A.秒表B.天平C.重锤钱D.测力计

⒉用注射器做验证玻意耳定律的实验中，如果对气体初态的观察、测量和计算都正确无

误，并得到一组P、V值；改变气体状态后又得到一组P、V值，但PV值显著小于PV值，

这可能是实验中（）

A.有气体漏出了B.气体温度升高了C.气体温度降代了D.弹簧秤拉力不

大

⒊某同学做“互成角度两个力的合成”的实验时得到如图16-22所示的图（F与A、O共线），

其中A为固定橡皮条的图钉，O为像皮条与细绳的结点。图中______是F

1

和F

2

合力的理论

值；______是F

1

与F

2

合力的实验值。需要进行比较的是______和______，通过本实验可以

验证________________。

F/N0.1960.2940.3920.4900.588

a/ms－20.250.380.901.201.53

⒋在验证牛顿第二定律的实验中，得到一组实验数据，如上表格所示。

⑴在图16-23的坐标上画出a-F图线。

⑵该图线说明a和F存在什么关系？__________________。

⑶从图线中发现实验操作中存在着什么问题？__________________。

⑷从图线中求出系统的质量为_____________kg。

⒌用单摆测重力加速度，为了减小偶然误差，需重复实验多次，取得多组不同数据，最

后计算平均值，下面说法中能达到上述目的目是（保持最大摆角小于5不变）（）

A.保持摆长不变，重复实验多次

B.改变摆长，重复实验多次

C.改变摆球质量，重复实验多次

D.在5范围内改变摆角大小，重复实验多次

⒍在研究电磁感应现象的实验时，若原线圈与副线圈的位置刚好接错，则（）

A.会烧坏电流表

B.电流表指针不会发生偏转

14

C.电流表指针会偏转，但效果较差

D.电流表指针会偏转，其效果与不接错时相同

⒎用图16-24所示的电路图测电动势和内阻时，为了减小实验误差，应选择（）

A.内阻较小、量程适宜的电流表

B.内阻较大、量程适宜的电压表

C.阻值较大的滑动变阻器

D.内阻较小的新蓄电池

⒏在白炽灯的照射下，能从用手指捏紧的两玻璃板的表面看到彩色条纹；通过两根并在

一根的铅笔狭缝去观察发光的白炽灯，也会看到彩色条纹，这两种现象（）

A.都是干涉现象

B.都是衍射现象

C.前者是色散现象，后者是衍射现象

D.前者是干涉现象，后者是衍射现象

⒐做测量玻璃折射率的实验时，得到了如图16-25所示的光路。为了测量入射角和折射

角，作法线时将法线画得与界面不垂直，由这样量的的角i和r算出的折射率与真实值比较

偏_____（填“大”或“小”）。

⒑用多用电表检测如图16-26所示电路中的电阻R

x

的阻值，已知R

x

的阻值约为0.5k，

测量前表针指在左端“0”位置处，某同学的测量过程如下：

A.将红、黑表笔分别插入正(+)、负(－)测试笔插孔

B.旋转选择开头，使之对准欧姆档的“×1K”量程处

C.先调节调零旋钮，然后将两表笔短接，使指针指到表的最右端，随后将两表笔分离

D.将两表笔分别与图中R

x

的两端a、b相接，刻度盘上电阻刻度的读数即为R

x

的阻

值

E.将表笔从测试笔插孔中拔出，并将选择开关置于非欧姆档

指出上面步骤中遗漏或错误的地方，写出该步骤的字母并加以改正。

15

教案实验：练习使用打点计时器人教版

一、实验目的

练习使用电火花计时器或电磁打点计时器，利用打上点的纸带研究物体的运动情况。

二、实验器材

电火花计时器或电磁打点计时器，纸带，刻度尺，导线，电源

三、实验步骤

（1）把电火花计时器固定在桌子上，检查墨粉纸盘是否已经正确的套在纸盘轴上，检

查两条白纸带是否已经正确的穿好，墨粉纸盘是否已经夹在两条白纸带之间。

（2）把计时器上的电源插头插在交流220V电源插座上。

（3）按下脉冲输出开关，用手水平的拉动两条纸带（或者用小车拉动纸带），纸带上就

打下一列小点。

（4）取下纸带，从能看得清的某个点开始，数一数纸带上共有多少个点。如果共有n

个点，点子的间隔数就为n-1个，用t=0.02(n-1)s计算出纸带的运动时间t.

（5）用刻度尺测量一下，打下这些点，纸带通过的距离s有多长。

（6）利用公式计算出纸带在这段时间内的平均速度。把测量和计算的结果填入表1中。

表1

点子数n点子间隔

数（n-1）

运动时间

t/s

位移s/m平均速度

)/(1smv

（7）在纸带上找出连续的6个点，分别标上记号A、B、C、D、E、F。用刻度尺测出

两个相邻点间的距离s

1

、s

2

、s

3

、s

4

、s

5

（如图所示）把数据填入表2中。根据这些数据，运

用你学过的知识，判断纸带的运动是匀速运动还是变速运动，并把判断的结果和理由写清楚。

表2

A和B的距

离s

1

/m

B和C的距

离s

2

/m

C和D的距

离s

3

/m

D和E的距

离s

4

/m

E和F的距

离s

5

/m

判断的结果和理由

如果用电磁打点计时器，则实验步骤的前三步相应的应当是：

（1）把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过两个限位孔，压在复写纸的下面；

（2）把电磁打点计时器的两个接线柱用导线分别与6V的低压交流电源的接线柱相连

接；

（3）打开电源开关，用手水平的拉动纸带，纸带上就打上一列小点。

···········

ABCDEF

s

1

s

2

s

3

s

4

s

5

16

然后，重复上面步骤（4）至（7），完成实验。

四、注意事项：

（1）将打点计时器固定在桌子上，以免在拉纸带时晃动它，并要轻轻试拉纸带，应无

明显阻滞现象，同时复写纸应该能随纸带的移动而移动。必要时，可通过定位轴的前后移动

来调节复写纸的位置。

（2）若纸带上出现双点或漏点现象，可通过适当调整振动片的长度予以纠正，若纸带

上出现拖痕和点迹不清，应调整振针长度。

五、能力测试：

1、电磁打点计时器是一种使用电源的计时仪器，其工作电压约为V，通

常打点的时间间隔为s.电火花计时器的工作电压是V。

2、运动物体拉动打点计时器的纸带，纸带上就打下了一系列的小点，这些小点记录了

A.物体运动的时间B.物体在不同时刻的速度

C.物体在不同时刻的位置D.物体在不同时刻的位移

3、使用电磁打点计时器时，纸带应穿过，复写纸应套在上，并要放

在纸带的面。

4、根据电磁打点计时器的工作原理可知，影响其打点周期的主要因素是

A.振片的长度B.振针的长度C.电源的频率D.电源的电压

5、一同学在用电磁打点计时器做实验时，纸带上打出的不是圆点，而是如图所示的一

些短线，这可能是因为

A.打点计时器可能是错接在直流电源上B.电源电压不稳定

C.电源的频率不稳定D.打点针压得过紧

六、布置作业

1、完成实验报告

2、课后思考：

通过打点计时器得到的一条打点纸带上，如果点子的分布不均匀，那么，是点子密集

的地方运动速度比较大，还是点子稀疏的地方运动速度比较大？

教案实验：练习使用示波器人教版

一、实验目的

（1）认识示波器的面板

（2）观察荧光屏上的亮斑并进行调节

（3）观察扫描并进行调节

（4）观察亮斑在竖直方向的偏移并进行调节

（5）观察按正弦规律变化的电压的图线

二、实验器材

J2459型示波器、学生电源

三、实验步骤

17

（1）观察荧光屏上的亮斑并进行调节

①先把灰度调节旋钮逆时针转到底，竖直位移旋钮和水平位移旋钮旋到中间位置，衰减

调节旋钮置于1000挡，扫描范围旋钮置于“外X”挡。

②打开电源开关，等一两分钟（预热）后，顺时针旋转灰度调节旋钮，屏上即出现一个

亮斑，调节该旋钮，使亮斑的亮度适中。

③旋转聚焦调节和辅助聚焦调节旋钮，观察亮斑的变化情况，并使亮斑最圆、最小。

④旋转垂直位移旋钮，观察亮斑上下移动的情况；旋转水平位移旋钮，观察亮斑左右移

动的情况。调节这两个旋钮，使亮斑位于荧光屏中心。

（2）观察扫描并进行调节

①把X增益旋钮顺时针转到1/3处，扫描微调旋钮逆时针转到底，扫描范围旋钮置于

10~100挡，可看到扫描的情形。

②顺时针旋转扫描微调旋钮，可看到亮斑移动加快，直至成为一条亮线。

③调节X增益旋钮，可以看到亮线长度随之改变。

（3）观察亮斑在竖直方向的偏移并进行调节

①将扫描范围旋钮置于“外X”挡，交直流选择开关拨到“DC”位置。

②按图11-1连接电路。

③将滑动变阻器的滑片P滑至适当位置后闭合开关，把衰减调节旋钮逆时针依次转到

100、10和1挡，观察亮斑向上偏移的情况。

④调节Y增益旋钮，使亮斑偏移一段适当的距离，再调

节滑动变阻器，观察亮斑偏移的距离随输入电压变化的情

况。

⑤调换电池的正负极，可以看到亮斑改为向下偏移。

（4）观察按正弦规律变化的电压的图线

①将扫描范围旋钮置于10~100挡，衰减调节旋钮置于

“”挡。

②调节扫描微调旋钮，使屏上出现完整且稳定的正弦曲

线。

③调节Y增益旋钮（或者X增益旋钮），观察曲线形状沿竖直（或水平）方向的变化情

况。

④调节竖直（或水平）位移旋钮，观察曲线整体在竖直（或水平）方向上的移动情况。

(5)关机

将灰度调节旋钮逆时针转到底，再断开电源开关。

【注意事项】

（1）示波器属热电子仪器，要避免频繁开机、关机，否则易损坏仪器。

（2）屏上亮斑（或图线）不能过量，否则容易损伤荧光屏。

（3）“Y输入”电压不能太高，以免仪器损坏。

（4）当“Y输入”接导线并“悬空”时，容易出现干扰波形，应避免出现这种情况。

四、巩固练习

1．本实验中，某同学欲按要求先在荧光屏上调出亮斑，为此，他进行了如下操作：首

先经灰度调节旋钮逆时针转到底，竖直位移和水平位移旋钮转到某位置，将衰减调节旋钮置

于1000挡，扫描范围旋钮置于“外X”挡。然后打开电源开关（指示灯亮），过2min后，

顺时针旋转灰度调节旋钮，结果屏上始终无亮斑出现（示波器完好）。那么，他应再调节下

列哪个旋钮才有可能在屏上出现亮斑？

°

°

Y

输入

地

图11-1

18

A．竖直位移旋钮

B．水平位移旋钮

C．聚焦调节旋钮

D．辅助聚焦旋钮

答案：A、B

2．用示波器观察某电压信号，发现屏上的图像不稳定，。那么，怎样调节才能使图像稳

定？

答：先将扫描范围旋钮置于合适位置，再调节微调旋钮。

3．欲使屏上出现一条竖直亮线，应怎样调节示波器？

在屏上已出现亮线（或亮斑）的前提下，将扫描范围旋钮置于“外X”挡，衰减调节旋

钮置于“”挡（若在其他挡位，也可以从“Y输入”加一变化较快的电压）。

教案实验：研究平抛物体的运动人教版

1．基本测量工具和测量数据

（1）基本测量工具及其使用

本实验仅需用毫米刻度尺测小球水平位移x和竖直位移y。

（2）测量数据的有效数字

因为实验中取用的g值通常有3位有效数字，测量长度若以米为单位，有效数字的末位

应在毫米位，即有4位有效数字。

2．实验条例与点拨

[实验目的]

（1）学习描绘曲线运动轨迹的方法

（2）测定平抛小球的初速度，巩固对平抛运动性质的认识

[实验器材]

①J2135-1型碰撞实验器（斜槽轨道）②金属小球③白纸④有孔卡片⑤平木板⑥铅笔⑦

图钉4枚⑧刻度尺⑨竖直固定木板的支架⑩小铅锤

点拨：小铅锤仅用作校准平木板是否竖直和在木板上作竖直线，不同于碰撞实验中的作

用。

[实验原理]

运用平抛运动的规律：水平方向x=v

0

t，竖直方向y=gt2/2，两个分运动合成可得轨迹方

程y=gx2/2v

0

2；可得初速v

0

=x

y

g

2

。

[实验步骤]

（1）用图钉把白纸钉在竖直的木板上，如图1。

点拨：如果木板不铅直将影响球的飞行，可能相撞或摩

擦，因此要用铅锤线校准。

（2）在紧靠木板的左上角固定斜槽。

点拨：固定斜槽时要使其末端切线水平，确保小球飞出

作平抛运动，可将小球置于平轨部分，若球随遇平衡即可。

（3）确定小球飞出时的初始位置即坐标原点O，并过O用铅锤线描出y轴竖直方向。

图1

19

点拨：坐标原点（即小球做平抛运动的起点）是球在槽口时其球心在竖直纸板上的水平

投影点O，如图2所示，即O点在水平槽口端点正上方r处。

（4）把事先做好的带孔的卡片用手按在竖直木板上，调节卡片位

置，使槽上滚下的小球正好从卡片孔穿过，用铅笔记下小球穿过孔时的

位置，如图1所示。

点拨：小球每次应在相同的适当高度从斜槽上滚下，在斜轨上释放

小球不宜用手指，而要用斜槽上的球夹或挡板（如尺子），这样做重复

性好，能确保每次的初速相同。

（5）取下白纸，以O点为原点再画一条水平向右的x轴，（与v

0

方向相同）

（6）根据记下的小球穿过孔的一系列点的位置，画出平滑曲线即为小球做平抛运动的

轨迹。

（7）在曲线上（轨迹上）选取距O点远些的点测出它们的坐标（x，y），填入表中来

计算球的初速度，最后取平均值。

点拨：计算初速度不取用由卡片描的点，而重新在画出的x轴上由O起取出几个等距

离的点，再由轨迹曲线测量出各点所对应的下降高度，看这些高度的比值是否近似等于1：

4：9：……这样做，一是验证了平抛运动的性质，二是减少计算的麻烦和减小结果的误差。

[实验记录]g=_________米/秒2

次数

物理量

1234567

测x坐标（米）

测y坐标（米）

算飞行时间t=

g

y2

（秒）

算初速度v

0

=x

y

g

2

（米/秒）

点拨（1）：小球从同一高度滑下而算出的初速度不同，引起误差的原因可能是：

①重做实验时竖直木板位置发生改变，使描出原点O发生变化。

②重做次数太少，描绘的点子太稀，轨迹不平滑，使所选坐标点发生

偏差。

③卡片的孔太大，每次描点坐标发生偏差。

④用直尺测x，y有误差。

⑤槽口末端未保持水平，使算出v

0

偏小。

实验中易混的是：y-x轨迹图象与竖直方向的位移时间图象y-t，如图

3所示。

易错的是：小球抛出的初始位置即y-x坐标系的原点O的定位。

易忘的是：小球每次在相同的高度滚下，板子不能移动，忘记初

始位置。

点拨（2）：某同学做研究平抛物体的运动实验，只用铅笔准确地

图2

图3

图4

20

描出小球经过空间三点A、B、C的位置，但忘记初始位置O，如图4，他取下图纸先过A

作平行纸边缘的x轴，再过A作y轴垂直，测出图中几个数据，则根据图中数据仍可求出

小球的初速度和小球初始位置（g取10米/秒2）

根据Δy=gT2求出时间间隔T=0.1秒

根据Δx=v

0

T求出v

0

=1米/秒

根据（v

Ay

+v

By

）/2，T=0.15和v

By

-v

Ay

=gT得v

Ay

=1米/秒

根据y=v

Ay

2/（2g）得x

0

=v

0

T=0.1米，即v

0

=1米/秒O点（-0.1米，-0.05米）。

[实验结论]

平抛实验中小球作平抛运动轨迹是抛物线，其平抛初速度

3．巩固练习

（1）在做“研究平抛运动”实验中应采取下列哪些措施减小误差？[]

A．斜槽轨道必须光滑

B．斜槽水平轨道必须水平

C．每次要平衡摩擦力

D．小球每次应从斜槽同一高度释放

（2）火车车厢在水平长直轨道上以速度v作匀速直线运动，车上有人相对车厢以u的

速度向与列车相反的方向水平抛出一个小球。

已知v>u，则：①地面上的观察者看到小球的运动轨迹

应是图5中哪一个？②车上的观察者看到小球的运动轨迹应

是图5中哪一个？[]

（3）水平匀速飞行的飞机上自由下落的物体，则①地

面上的观察者摄影，应是图5中的哪一个？②飞机上的观察

者摄影应是图5中的哪一个？

（4）图6为平抛小球闪光照片，闪光频率为每秒20次，

则由照片求出球的初速度为[]

A．0.33m/s

B．1.00m/s

C．1.50m/s

D．0.38m/s

（5）图7是一个用硬纸做成的大圆筒，把它安装在转速为n的玩具电机的轴上，然后

把枪口垂直轴线对准圆筒射击弹丸，发现圆筒上留下两个弹洞，一位同学测出两弹洞所夹的

圆心角ψ和筒直径D，另一个同学测出两个弹洞间的弧长l，则他们两

人所求弹丸的速度v

0

各为多少？（设ψ<π，l<πd/2）

教案实验：研究匀变速直线运动人教版

一、实验目的

使用打点计时器测定匀变速直线运动的加速度。

二、实验原理

设物体做匀加速直线运动，加速度是a，在各个连续相等的时间T里的位移分别是s

1

、

s

2

、s

3

……则有（见第二章的习题）

△s=s

2

-s

1

=s

3

-s

2

=s

4

-s

3

=……=aT2

由上式还可得到

图5

图6

图7

21

s

4

-s

1

=(s

4

-s

3

)+(s

3

-s

2

)+(s

2

-s

1

)=3aT2

同理有

s

5

-s

2

=s

6

-s

3

=……=3aT2

可见，测出各段位移s

1

、

s2

……即可求出

2

14

13T

ss

a





2

25

23T

ss

a



……

再算出a

1

、a

2

……的平均值，就是我们所要测定的匀变速直线运动的加速度。

三、实验器材

电火花计时器或电磁打点计时器，一端附有滑轮的长木板，小车，纸带，刻度尺，导线，

电源，钩码，细绳。

四、实验步骤

（1）按教材191页图实-10所示，把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸处

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。

（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。把纸带穿过打

点计时器，并把纸带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，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列小点。换上新纸带，重复实验三次。

（4）从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头一些比较密集的点子，在后边便于

测量的地方找一个开始点。为了测量方便和减小误差，通常不用每打一次点的时间作为时间

的单位，而用每打五次点的时间作为时间的单位，就是T=0.02×5=0.1s。在选好的开始点下

面标明A，在第六点下面标明B，在第十一点下面标明C，在第十六点下面标明D，……，

点A、B、C、D……叫做计数点，如图所示。两个相邻计数点间的距离分别是s

1

、s

2

、s

3

……

（5）测出六段位移s

1

、s

2

、s

3

、s

4

、s5、s

6

的长度，把测量结果填入下表1中。

（6）根据测量结果，利用“实验原理”中给出的公式算出加速度a

1

、a

2

、a

3

的值。注

意：T=0.1s。

求出a

1

、a

2

、a

3

的平均值，它就是小车做匀变速直线运动的加速度。把计算的结果填入

下表1中

小车做匀变速直线运动的加速度a=

表1计算小车的加速度a=T=0.1s

计数点位移s/m位移差△s/m分段加速度

a/m·s-2

小车加速度

a/m·s-2

0

1S

1

=

2S

2

=

3S

3

=

4S

4

=S

4

-S

1

=







2

14

13T

ss

a







3

321

aaa

a

s

1

s

2

s

3

ABCD

22

5S

5

=S

5

-S

2

=







2

25

23T

ss

a

6S

6

=S

6

-S

3

=







2

36

33T

ss

a

五、布置作业

完成实验报告

六、参考题

1、图为用打点计时器测定匀变速直线运动的加速度的实验时记录下的一条纸带。纸带

上选取1、2、3、4、5各点为记数点，将直尺靠在纸带边，零刻线与纸带上某一点0对齐。

由0到1、2、3……点的距离分别用d

1

、d

2

、d

3

……表示，测量出d

1

、d

2

、d

3

……的值，填

入表中。已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz，由测量数据计算出小车的加速度a和

纸带上打下点3时小车的速度v

3

，并说明加速度的方向。

距离d

1

d

2

d

3

d

4

d

5

测量值(cm)

加速度大小a＝____m／s2，方向______，小车在点3时的速度大小v

3

＝______m／s。

2、根据图所示的打点计时器构造图，指出各主要部件的名称：①____，②____，③____，

④____，⑤____，⑥____，⑦____，⑧____，⑨____

3、电磁打点计时器的电源应是________电源，通常的工作电压为________伏，实验室

使用我国民用电时，每隔________秒打一次点，如果每打5个取一个计数点，即相邻两个计

数点间的时间间隔为________秒。

4、在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，用打点计时器记录纸带运动的时间。

23

计时器所用电源的频率为50Hz，图为一次实验得到的一条纸带，纸带上每相邻的两计数点

间都有四个点未画出，按时间顺序取0、1、2、3、4、5六个计数点，用米尺量出1、2、3、

4、5点到0点的距离如图所示（单位：cm）。

由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的即时速度大小v

4

＝________m／s，小车的

加速度大小a＝________m／s2。

参考答案：

1、测量值：1．752．903．804．505．000．56

与运动方向相反12．9

2、略

3、低压交流，4~6；0.02秒，0.1

4、0.4050.756

教案实验：验证玻意耳定律人教版

教学目标

通过实验证明：一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强和体积成反比或压强和体

积的乘积为一恒量.

通过实验了解气体状态参量的测量方法，学习计算封闭容器中气体的压强.

培养学生的动手能力和良好的实验习惯.

重点、难点分析

本实验为验证性的学生实验，要求学生必须明确验证什么、依据是什么、使用什么设备、

实验怎么做.所以实验原理、实验器材、实验步骤是本实验的重点.

对公式P=P

0

±F/S的正确理解、封闭气体的压强计算是难点之一，相当一部分学生处理

不好时公式中取P

0

+F/S，何时取P

0

-F/S.如果空气柱受到活塞和固定在它上面的框架的压力

作用的同时，还受到我们施加的拉力或压力的作用，这些力的合力是F.对于这一点，也经常

出问题.

由于学生缺乏操作经验，靠目测判断竖直方向，再加上实验器材本身的质量问题，注射

器或实验器竖直难于保证.

实验器材

24

框架和100g钩码若干；测力计；铁架台及铁夹；水银气压计(共用)；带刻度的注射器

(5ml)；刻度尺.

若使用带有长度刻度的注射器型的“玻意耳定律实验器”做本实验，请将刻度尺换为游标

卡尺.

主要教学过程

明确实验原理

掌握实验所依据的公式PV=恒量；

理解公式P=P

0

+F/S中各物理量的意义；

P

0

表示实验时的大气压强；

S表示活塞的横戴面积；

F表示封闭气体所受的合力；

会运用此公式计算封闭气体的压强.

知道本实验应满足的条件：

等温过程t=恒量；

研究对象即封闭气体的质量不变.

实验器材

认识实验器材.

了解水银气压计的构造，知道使用方法.

通过实物观察，了解注射器与玻意耳定律实验器上的刻度的区别.

实验步骤

用测力计称出活塞和框架所受重力G.

按图1所示，把注射器固定在铁架台的铁夹上，保持注射器竖直.

把适量的润滑油抹在注射器的活塞上，再上下拖动活塞，使活塞与器壁间被油封住.当

活塞插进注射器内适当位置后，再套上橡皮帽，将一定质量的气体封闭在注射器内.

从注射器上读出空气柱的体积V，用刻度尺测出这个空气柱的长度，计算出活塞的横戴

面S.

记下大气压强P

0

.

在框架两侧挂钩码，总质量为M，记下相应的气体体积.

框架两侧不挂钩码，用测力计向上拉活塞，拉力为F

0

，记下相应的气体体积.

改变所挂钩码质量或测力计拉力，共做四次实验，分别计算出PV值并加以比较.

25

保证实验条件

m一定：加润滑油密封，套橡皮帽；

t一定：不用手握住射器，施力时动作要缓慢，保持环境温度的稳定；

减小摩擦：加润滑油，力要沿活塞中轴线，注射器保持竖直及对称地悬挂钩码.

数据处理

实验时的大气压强P

0

=Pa

注射器活塞横截面积S=m2

注射器活塞、框架总重G

0

=N

在活塞上施加的力

测力计力F

0

=N

悬挂钩码总重G=N

环境温度t=℃

压强的计算

加钩码时P=P

0

+(G

0

+G)/S=[P

0

+G

0

/S]+G/S

用测力计拉P=P

0

+(F

0

+G

0

)/S=[P

0

+G

0

/S]+F

0

/S

次数压或拉G或F

0

(N)空气柱压强

(Pa)

空气柱体积

(m3)

PV

1

2

3

4

实验结论(略)

误差分析

本实验的误差主要来自活塞所受的摩擦力.

26

说明

若使用玻意耳定律实验器做实验，需用游标卡尺测出活塞直径D，活塞横截面积为

S=(ПD2)/4，表中空气柱体积以“cm气柱数”表示.

为保证实验效果，在正式实验之前安装一定的时间让学生对照实物进行预习.以下预习

题供参考：

本实验是验证性的实验，它的实验原理是什么？

采取什么措施可保证气体质量一定，温度保持不变？

本实验误差的主要来源是什么？可采取什么措施减小误差？

你能想出其他办法验证玻意耳定律吗？

建议：在学习认真预习的基础上，自行设计、书写实验报告.

教案实验：验证机械能守恒定律人教版

第一课时：实验准备课

一、学生预习实验：机械能守恒定律

二、用投影片出示下列实验思考题：

1、怎样验证机械能守恒定律？验证到什么结果就可以说验证了机械能守恒？怎样用纸

带上的两个计数点，验证机械能守恒？

2、验证机械能守恒,需要什么器材?为什么不用天平也可以验证?

3、固定打点计时器时应注意些什么？

4、测量重力势能的减少量，需要测量什么量？测量物体动能的增加量，需要测量什么

量？

5、本实验中用的重锤，质量大一些好还是小一些好？为什么？

三、学生讨论完毕后，总结本实验的有关问题：

1、实验目的：验证机械能守恒定律。

2、实验原理：

通过实验，求出做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量，

若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律。

3、实验器材：

打点计时器、电源、纸带、复写纸片、重物、刻度尺、带有铁夹台、导线两根

4、实验步骤：

①如图所示，将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器；

②用手握着纸带，让重物静止地靠近打点计时器，然后接通电源，松开纸带，让重物

自由落下，纸带上打下一系列小点。

③从几条打下点的纸带中挑选第一、二点间距离接近2mm且点迹清楚的低带进行测量，

测出一系列各计数点到第一个点的距离d

1

、d

2

，据公式

T

dd

vnn

n2

11



，计算物体在打下

点1、2……时的即时速度v

1

、v

2

……，计算相应的动能的增加值。

27

④用刻度尺测量纸带从点O到点1、2……之间的距离h

1

、h

2

……，计算出相应减少的

重力势能。

⑤实验的注意事项：

5、实验的注意事项：

①打点计时器安装时，必须使纸带两限位孔在同一竖直线上，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点。

③选用纸带时应尽量挑选第一、二点间接近2mm的纸带。

④测量下落高度时，者必须从起始点算起，不能搞错，为了减小测量h值的相对误差，

选取的各个计数点要离起台点远一些，纸带也不易过长，有效长度可在60cm-800cm之内。

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。

第二课时：实验操作课

一、学生分组实验

二、相关练习题

1、在验证机械能守恒定律的实验中，得到了一条如图所示的纸带，纸带上的点记录了

物体在不同时刻的，当打点计时器打点4时，物体的动能的表达式为E

K

=，

物体重力势能减小的表达式为E

P

=，实验中是通过比较来验证机械能守

恒定律的（设交流电周期为T）。

2、关于验证机械能守恒定律的下列说法中正确的是：

A、选用重物时，重的比轻的好；

B、选用重物时，体积小的比大的好；

C、选定重物后，要称出它的质量；

D、重物所受的重力，应选大于它受的空气阻力和纸带受到打点计时器的阻力。

3、下面列出一些实验步骤

A、用天平测出重物和夹子的质量；

B、将重物系在夹子上；

C、将纸带穿过计时器，上端用手提着，下端夹上系住重物的夹子。再把纸带向上拉，

让夹子靠近打点计时器外；

D、打点计时器接在学生电源交流输出端，把输出电压调至6V（电源不接通、交流）；

E、打点计时器固定放在桌边的铁架台上，使两个限位孔在同一竖直线上；

F、在纸带上选取几个点，进行测量和记录数据；

G、用秒表测出重物下落的时间；

H、接通电源待计时器响声稳定后释放纸带；

I、切断电源；

J、更换纸带，重新进行两次；

K、在三条纸带中选出较好的一条；

L、进行计算，得出结论，完成实验报告；

M、拆下导线，整理器材。

以上步骤，不必要的有，正确步骤的合理顺序是。

28

教案实验：验证力的平行四边形定则人教版

2.基本测量工具和测量数据

①基本测量工具及其使用

①弹簧秤测两个分力的大小和等效合力的大小②量角器测量由平行四边形定则作图得

到的合力F与用一个弹簧秤直接拉出的合力F′的夹角θ③刻度尺（或者绘图三角板）则是作

力的方向时画线和用一定比例长度表示力的大小

使用弹簧秤应注意：

①使用前要先调到零点，再用标准砝码检查示值是否准确，如不准，可以旋转卡在弹簧

圈的三角形钢片来改变弹簧的工作圈数，对于示值偏大的，应把三角片向上拧几圈，减少弹

簧的工作圈数，增大劲度系数；对于示值偏小的则采取相反措施。

②使用时弹簧的伸长方向和所测拉力方向要一致。

③弹簧、指针、拉杆都不要与刻度板和刻度板末端的限位卡发生磨擦。

（2）测量数据的有效数字。

①J2104型测力计，其刻度是“0-5牛”，分度值0.1牛，在任意点的示值误差都不大于

0.05牛，因此测量数据的有效数字末位就在精度的同一位，只准确到0.1牛即可，若无估读，

则在百分位上补“0”表示测量的准确度。

在实际应用中，还存在分度值为0.2牛的条形测力计，使用估读时可以将每1分度分为

2等分，若指针超过1等分即超过半格就算1个分度值0.2牛，小于1等分即未超过半格就

舍去，这样的示值误差也不大于0.05牛，测量数据的有效数字末位就在精度的同一位，若

无估读仍不需在百分位补“0”。

29

②量角器的测量角度值准确到1°即可，由实验经验得知：在两个分力都不小于2牛、

分力夹角不大于90°的条件下，用作图得到的合力F跟实测结果F′比较，在方向上相差一般

不超过5°，无估读时在有效数字末位补“0”

2．实验条例与点拨

[实验目的]

验证平行四边形定则

[实验器材]

①方木板一块②测力计两个③细绳两段④橡皮条一段⑤白纸⑥铅笔⑦刻度尺⑧量角

器⑨图钉

点拨：测力计可以只用一个，分别测出两个分力，虽然操作较麻烦，但可避免两个测力

计的不一致性带来的误差。

[实验原理]

利用测力计测力作矢量图验证力的平行四边形定则。

[实验步骤]

（1）把橡皮条的一端固定在板上的A点。

（2）用两条细绳结在橡皮条的另一端，通过细绳用两个弹簧秤互成角度拉橡皮条，橡

皮条伸长，使结点伸长到O点（如图2-1）

点拨：经验得知两个分力F

1

、F

2

间夹角θ越大，用平行四边形作图得出的合力F的误

差也越大，所以实验中不要把θ角取得太大，一般不大于90°为最佳。

橡皮条、细绳、测力计应在同一平面内，测力计的挂钩应避免与纸面磨擦。

30

（3）用铅笔记下O点的位置，画下两条细绳的方向，并记下两个测力计的读数。

点拨：拉橡皮条的细线要长些，标记每条细线方向的方定是使视线通过细线垂直于纸面，

在细线下面的纸上用铅笔点出两个定点的位置，并使这两个点的距离要尽量远些。

（4）在纸上按比例作出两个力F

1

、F

2

的图示，用平行四边形定则求出合力F。

点拨：作图要用尖铅笔，图的比例要尽量大些，要用严格的几何方定作出平行四边形，

图旁要画出表示力的比例线段，且注明每个力的大小和方向。

（5）只用一个测力计，通过细绳把橡皮条上的结点拉到同样的位置O点，记下测力计

的读数和细绳的方向，按同样的比例作出这个力F′的图示，比较F′与用平行四边形定则求得

的合力F，比较合力大小是否相等，方向是否相同。

（6）改变F

1

和F

2

的夹角和大小，再做两次。

点拨：改变分力大小和夹角再做两次时，每次都把橡皮条的结点拉到O点，为了直观

地看出分力可能大于合力，可以使其中一次两个分力的夹角大于120°。

[实验记录]

项目

次数

分力F

1

（牛）

分力F

2

（牛）

用平行

四边形定则

作图量出合

力F

用一个

测力计直接

测出F

1

、F

2

的合力F′

F′与F

的夹角θ

（度）

12.0

2

3

31

点拨（1）：实验中根据记录两个分力F

1

、F

2

的夹角a和对应的一个弹簧秤测出的实际

合力F′描点作图象，如图2-2所示，则由图象可求出这个弹簧秤的实际拉力的值域和对应分

力的值域。

对（甲）图，由|F

1

-F

2

|=2牛，F

1

+F

2

=10牛，得F′∈[2牛，10牛]F

1

（或F

2

）∈[4牛，6

牛]；

对（乙）图由|F

1

-F

2

|=2，F+F

2

2=102得F′∈[2牛，14牛]，F

1

（或F

2

）∈[6牛，8牛]。

点拨（2）：互成角度两个力的合力的变化，看橡皮条结点O的位置变化，而在每次实

验中橡皮条结点的位置是不能改变的。

点拨（3）：综上所述，本实验误差主要来源有：

①用两个测力计拉橡皮条时，橡皮条、细绳和测力计不在同一个平面内，这样两个测力

计的水平分力的实际合力比由作图法得到的合力小。

②结点O的位置和两个测力计的方向画得不准，造成作图的误差。

③两个分力的起始夹角a太大，如大于120°，再重做两次实验，为保证结点O位置不

变（即保证合力不变），则a变化范围不大，因而测力计示数变化不显著，读数误差大。

④作图比例不恰当造成作图误差。

实验中易混淆的是：量角器测量的F′与F的偏角θ与不需测量的F

1

与F

2

的夹角a。易

错的是：由作图法得到的合力F和单个测力计测量的实际合力F′错乱。易忘的是：忘记检

查测力计的零点，忘了记下用一个弹簧秤测量的实际合力F′的大小和方向。

32

[实验结论]

用平行四边形定则作图量出两个分力F

1

、F

2

的合力F与用一个测力计直接测出的合力

F′，在误差范围内是相等的。

3．实验变通

变通（1）：在验证两个互成角度的共点力合成遵从平行四边形定则的实验中，只用一

个测力计，其他的器材不变，请叙述实验步骤和方法。

变通（2）：不用弹簧秤，只用三条相同的橡皮条、四个图钉、一把直尺和一支铅笔、

三张白纸、平木板也可以验证平行四边形定则、其步骤、方法如下：

①将三条橡皮的一端都拴在一个图钉O上，将这三条橡皮的另一端分别再拴一个图钉

A、B、C，注意此时四个图钉均未固定在板上，如图2-3。

②用刻度尺测出橡皮条的自由长度L

0

，注意从图钉脚之间测起。

③将拴有橡皮的图钉A、B适当张开钉在木板上，拉第三根橡皮C，即使三条橡皮互成

角度拉伸，待节点处的图钉O静止时，钉下C图钉，并记录图钉O的位置（注意此时O图

钉不能钉）记录图钉A、B、C的位置，（此时图钉有孔，不需铅笔）

④测出这三条橡皮的长度L

1

、L

2

、L

3

，分别算出它们的伸长量X

1

=L

1

-L

0

，X

2

=L

2

-L

0

，

X

3

=L

3

-L

0

。

⑤将X

1

、X

2

、X

3

按一定比例图示出来，以X

1

、X

2

为邻边作平行四边形，求出其对角

线OC′，比较OC′与OC的长度（即X

3

的长度）相等，且在一条直线上，则达到目的，若

OC′与OC有一微小夹角θ，则有误差（图2-3所示）。

33

本实验是根据图钉O受到三个平面共点力而静止，任意两个力的合力与第三个力大小

相等方向相反的原理。

4．练习

（1）在《互成角度的两个共点力的合成》实验中，用A、B两只弹簧秤把结点拉到某

一位置O，这时两绳套AO、BO的夹角∠AOB<90°，如图2-4所示，现改变弹簧秤A的拉

力方向而不改变拉力大小，使a角减小，那么要使结点仍被拉到O点就应调整弹簧秤B的

拉力大小及β角，则下列调整方法可行的是[]

A.增大弹簧秤B的拉力的同时增大β角

B．增大弹簧秤B的拉力的同时保持β角不变

C．保持B的拉力大小不变，增大β角

D．增大B的拉力的同时减小β角

（2）在互成角度的两个力的合成实验中，某同学用长钉代替图钉固定橡皮条于A点，

操作时，一个测力计向上仰角为a，另一个测力计向下倾角为β，而只用一个测力计拉结点

至O点时，测力计保持水平，如图2-5所示，根据实验数据画出了图2-6，则下列说定正确

的是[]

34

A．图2-6中标出的F

1

、F

2

和F、F′四个力，其中F′不是由测力计直接测量的。

B．图2-6中F

1

偏大，F

2

偏小

C．图2-6中F

1

、F

2

均偏大

D．由作图得到的合力大于由一个测力计直接测量的合力

（3）在两个共点力的合成实验中，在两个测力计F

1

、F

2

拉力作用下，橡皮条结点在O

点，现只保持一个测力计的方向不变时（设只保持分力F

2

的方向不变），改变另一个分力

F

1

的大小和方向，使结点回到原位置O点，则F

1

和F

2

的大小和方向关系如何？

教案实验：验证碰撞中的动量守恒人教版

一、实验目的

1、研究碰撞（对心正碰）中的动量守恒

2、培养学生的动手实验能力和探索精神

二、实验器材

斜槽轨道（或J2135-1型碰撞实验器）、入射小球m

1

和被碰小球m

2

、天平（附砝码一套）、

游标卡尺、毫米刻度尺、白纸、复写纸、圆规、小铅锤

〖点拨〗选球时应保证入射球质量m

1

大于被碰小球质量m

2

，即m

1

>m

2

，避免两球落点

太近而难找落地点，避免入射球反弹的可能，通常入射球选钢球，被碰小球选有机玻璃球或

硬胶木球。

球的半径要保证r

1=

r

2

（r

1

、r

2

为入射球、被碰小球半径），因两球重心等高，使碰撞前后

入射钢球能恰好由螺钉支柱顶部掠过而不相碰，以免影响球的运动。

三、实验原理

由于入射球和被碰小球碰撞前后均由同一高度飞出做平抛运动，飞行时间相等，若取飞

行时间为单位时间，则可用相等时间内的水平位移之比代替水平速度之比。

m1m2

P

M

N

0`

35

〖点拨〗如图所示，根据平抛运动性质，入射球碰撞前后的速度分别为v

1

=

t

OP

，

v

1

`=

t

OM

，被碰小球碰后速度为v2`=

t

NO

t

OOON``





被碰小球碰撞前后的时间仅由下落高度决定，两球下落高度相同，时间相同，所以水平

速度可以用水平位移数值表示，如图所示；v

1

用OP表示；v′

1

用OM表示，v′

2

用O`N表示，

其中O为入射球抛射点在水平纸面上的投影，（由槽口吊铅锤线确定）O′为被碰小球抛射点

在水平纸面上的投影，显然明确上述表示方法是实验成功的关键。

于是，上述动量关系可表示为：m

1

·OP=m

1

·OM+m

2

·(ON－2r)，通过实验验证该结论是

否成立。

四、实验步骤

（1）将斜槽固定在桌边使末端点的切线水平。

（2）让入射球落地后在地板上合适的位置铺上白纸并在相应的位置铺上复写

纸。

（3）用小铅锤把斜槽末端即入射球的重心投影到白纸上O点。

（4）不放被碰小球时，让入射小球10次都从斜槽同一高度由阻止开始滚下落

在复写纸上，用圆规找出落点的平均位置P点。

（5）把入射球放在槽口末端露出一半，调节支柱螺柱，使被碰小球与入射球重心

等高且接触好，然后让入射球在同一高度滚下与被碰小球碰10次，用圆规找出入射球

和碰小球的平均位置M、N。

（6）用天平测出两个球的质量记入下表，游标卡尺测出入射球和被碰小球的半径

r

1

和r

2

，在ON上取OO`=2r，即为被碰小球抛出点投影，用刻度尺测出其长度，记录

入表内。

（7）改变入射球的高度，重复上述实验步骤，再做一次。

〖点拨〗重做实验时，斜槽、地板上白纸的位置要始终保持不变；入射球的高度要适宜，

过高会使水平速度偏大，致使落地点超越原地白纸；过低会使碰撞前后速度偏小，使落地点

彼此靠近分不清，测量两球的水平位移分度不大。

五、实验记录

入射球r

1

=(m),m

1

=（kg）

被碰球r2=(m),m

2

=（kg）

实验次数

入射球(m

1

)被碰球(m

2

)

m

1

与m

2

碰

前总动量

m

1

·OP

m

1

与m

2

碰后总动量

m

1

·OM+m

2

·(ON－2r)

碰前平

抛水平

距离

OP(m)

碰后平

抛水平

距离

OM(m)

碰后平抛水

平距离OM

O`N(m)

1

2

3

六、实验注意事项

〖点拨〗表格中每一次实验数据均指两球碰撞10次所取的平均值，不要误解为只碰一

次。

36

〖易混点〗入射球的平抛坐标原点“O”与上一个实验“研究平抛物体的运动”的坐标原点

O，确定方法混淆。

〖易错点〗两球碰撞前后的速度值是哪一段对应的水平位移数值表示分辩不清。

〖易忘点〗碰撞成功的条件m

1

>m

2

；落地点要取多次的平均位置。

七、实验结论

从实验表格中的数据计算表明，在误差范围内入射球（m

1

）和被碰小球（m

2

）碰撞前后

水平方向的总动量守恒，即m

1

·OP=m

1

·OM+m

2

·(ON－2r)

八、思考题

1、实验中采用的两个小球的质量分别是m

1

、m

2

，且m

1

2

；两小球的半径对应为r

1

、

r

2

，且r

1

2

。斜槽轨道的摩擦可忽略不计，本实验应怎样做？

2、实验中发现碰撞后系统（m

1

、m

2

）水平方向的总动量小于碰撞前系统水平方向的总

动量，请分析误差来源？

〖可能性分析〗a、被碰小球被碰时难免受到支球螺柱的摩擦力，支球柱质量虽小，碰

时得到一些动量。

b、难做到准确的正碰，难得到准确的平抛。

c、O、O′、P、M、N各点定位不准确。

d、测量和作图有偏差。

e、仪器和重复实验操作不一定一致（如入射球每次不是从同一高度下落、斜槽或白纸

位置发生变动）

3、你能设计出更好的实验装置，尽量减小实验误差，来完成该实验吗？

4、在验证动量守恒定律的实验中，必须要求的条件是：

Ａ．轨道是光滑的；Ｂ．轨道末端的切线是水平的；

Ｃ．ｍ

1

和ｍ

2

的球心在碰撞的瞬间在同一高度；

Ｄ．碰撞的瞬间ｍ

1

和ｍ

2

球心连线与轨道末端的切线平行；

Ｅ．每次ｍ

1

都要从同一高度静止滚下。

5、在验证动量守恒定律的实验中，必须测量的量有：

Ａ．小球的质量ｍ

1

和ｍ

2

；Ｂ．小球的半径r；

Ｃ．桌面到地面的高度Ｈ；Ｄ．小球ｍ

1

的起始高度ｈ；

Ｅ．小球从抛出到落地的时间ｔ；Ｆ．小球ｍ

1

未碰撞飞出的水平距离；

Ｇ．小球ｍ

1

和ｍ

2

碰撞后飞出的水平距离。

6、实验时，小球的落点分别如右图的Ｍ、Ｎ、Ｐ点，应该比较下列哪两组数值在误差

范围内相等，从而验证动量守恒定律：

Ａ．ｍ

1

·OP；Ｂ．ｍ

1

·OM；

Ｃ．ｍ

1

·ON；Ｄ．ｍ

1

·OM＋ｍ

2

·ON；

Ｅ．ｍ

1

·OM+ｍ

2

·(ONr2)；Ｆ．ｍ

1

·OM＋ｍ

2

·(OPr2)

。

37

教案实验：用单摆测定重力加速度人教版

实验目的

学会用单摆测定当地重力加速度，正确熟练使用秒表。

实验器材

①球心开有小孔的小金属球②长度大于1米的细尼龙线③铁夹④铁架台⑤游标卡尺⑥

米尺⑦秒表

实验原理

根据单摆周期公式T=2πgl/，得：g=

2

24

T

l

。据此，只要测得摆长l和周期T即可算

出当地的重力加速度g。

实验步骤

1、用细线拴好小球，悬挂在铁架台上，使摆线自由下垂，如图1。

注意：线要细且不易伸长，球要用密度大且直径小的金属球，以减小

空气阻力影响。

摆线上端的悬点要固定不变，以防摆长改变。

2、用米尺和游标卡尺测出单摆摆长。

注意：摆长应为悬点到球心的距离，即l=L+D/2；其中L为悬点到球面的摆线长，D为球

的直径。

3、用秒表测出摆球摆动30次的时间t，算出周期T。

注意：为减小记时误差，采用倒数计数法，即当摆球经过平衡位置时开始计数，“3，2，

1，0，1，2，3……”数“0”时开始计时，数到“60”停止计时，则摆球全振动30次，T=t/30。

图1

38

计时从平衡位置开始是因为此处摆球的速度最大，人在判定它经过此位置的时刻，产生

的计时误差较小。

为减小系统误差，摆角a应不大于10°，这可以用量角器粗测。

4、重复上述步骤，将每次对应的摆长l、周期T填于表中，按公式T=2πgl/算出每

次g，然后求平均值。

[实验记录]

物理量

次

摆长l

（米）

振动次

数n

（次）

N次历

时t

（秒）

周期T

（秒）

g=4π2l/

T2（米/

秒2）

g（米/

秒2）

当地g

1

2

3

注意：（1）为减小计算误差，不应先算T的平均值再求g，而应先求出每次的g值再

平均。

（2）实验过程中：

①易混淆的是：摆通过平衡位置的次数与全振动的次数。

②易错的是：图象法求g值，g≠k而是g=4π2/k；T=t/n和T=t/（n-1）也经常错用，（前

者是摆经平衡位置数“0”开始计时，后者是数“1”开始计时）。

③易忘的是：漏加或多加小球半径，悬点未固定；忘了多测几次，g取平均值。

实验结论

从表中计算的g看，与查得的当地标准g值近似相等，其有效数字至少3位。

实验变通

39

变通（1）：变器材，用教学楼阳台代替铁架台，用数米长的尼龙细线拴好的小挂锁代

替摆球，用米尺只测量摆线的一段长度，用秒表测量周期T仍能测量当地重力加速度，其

简要方法如下：如下图所示，设阳台上的悬点为O，挂锁的重心为O′在摆长上离挂锁附近

作一红色标记M，用米尺量OM=L

1

，而MO′=L

2

，不必测量，则：

T

1

2=4π2（L

1

+L

2

）/g……①在悬点处放松（或收起）一段线，再量OM=L

2

，MO′=L

0

不

变，则T

2

=4π2（L

2

+L

0

）/g……②

由①②式得：g=4π2（L

2

+L

1

）/（T

1

2-T

2

2）（其中T

1

、T

2

测量方法同上述方法）

此实验也可以用T2-l图象法去求。

变通（2）：变器材，变对象，在地球表面借助电视机，依据周期公式，用机械手表测

月球表面自由落体的加速度g

月

。

有一位物理学家通过电视机观看宇航员登月球的情况，他发现在登月密封舱内悬挂着一

个重物在那里微微摆动，其悬绳长跟宇航员的身高相仿，于是他看了看自己的手表，记下了

一段时间t内重物经最低点的次数，就算出了g

月

，已知他记下重物由第一次经最低点开始

计时数到n=30次的时间t为1分12.5秒，并估计绳长l约等于宇航员身高l。

由T=t/[（n-1）/2]和T=2πgl/计算出了g

月

。

练习

（1）手表的秒针、分针和时针的角速度之比ω

1

：ω

2

：ω

3

=？。

（2）一位同学用单摆做测定重力加速度的实验，他将摆挂起后，进行了如下存在遗漏

或错误的步骤，请指出这些步骤的字母并改正。

40

①测摆长l，用米尺量出摆线的长度L。

②测周期T：将摆线拉起，然后放开，在摆球某次通过最低点时，按下秒表开始计时，

同时将此次通过最低点作为第一次，接着一直数到第60次通过最低点时，按秒表停止计时，

读出这段时间t，算出T=t/60。

③将所测得的l和T代入T=2πgl/算出g作为实验的最后结果写入实验报告中去。

（3）如下图所示，某同学用单摆测重力加速度时，将一根麻绳系住一个直径约为4厘

米的木质圆球，上端缠绕在水平放置的较粗的圆棒上，当木球悬挂静止时，用米尺测得绳上

悬点到球皮的距离约为10厘米，此后，将木球沿与圆棒垂直的方向拉至A处，使摆线与铅

直方向的夹角为60°，释放小球开始计时，待木球第一次到达另一边的最高点时，停止秒表，

他将这段时间作为T，然后将所测得的l、T代入T=2πgl/中求出g值，请指出这位同学

的操作错误之处。

附：

秒表构造：

1、外壳按钮：使指针启动、停止和回零，如下图所示。

2、表盘刻度：秒针指示大圆周的刻度，其最小分度值常见为0.1秒、0.2秒或0.5秒；

秒钟转一周历时30秒；分针指示小圆周的刻度，其最小分度值常见为0.1分或0.5分，分针

转一周历时15分。

秒表的工作原理：

41

机械秒表靠发条转动力矩通过内部齿轮驱动调节器调节摆动的秒针和分针，即将发条的

弹性势能转化为动能，使指针摆动。

秒表的读数：

不足30秒即秒针转不到一周时，直接读大圆周上秒针所指的黑体分度值，因为大圆周

上有红、黑两种字体，黑字030，红字060，意思是秒针转两周才60秒；同理分析所指的

小圆周上也有两种字体，黑字015，红字030，分针转两周才30分；通常是分针读红字，

秒针读红字，分针读黑字，秒针读黑字，记时为两个示数之和。

秒表的使用方法：

A．按钮开始记时，分针、秒针都启动。

B．按钮停止记时，分针、秒针都停止。

C．按钮分针、秒针回“0”位，此时在使用有两个按钮的表时，应按“0”位侧边的钮。

注意事项：

A．上发条不宜紧，用完后不必松发条。

B．计时中途不可按钮。

C．防止打击和强烈振动。

D．切勿放在磁铁附近。（如收录机、电视机旁）。

教案实验：用描迹法画出电场中平面上的等势线人教版

一、实验目的

学会用描迹法画出电场中平面上的等势线；验证电场中各点的电势是顺着电场线方向逐

渐降低的；理解对等势线和电场线相互垂直，等势线不会相交等性质。

二、实验器材

①白纸②复写纸③导电纸各一张④图钉4枚⑤平木板一块和圆柱电极一对⑥直流电源

（电压约为6伏）和电键一个、导线5根⑥灵敏电流计和探针两根⑦直尺（或三角板）

42

点拨①：导电纸的电阻率应远大于金属电极的电阻率才能使电极本身成为等势体；导电

涂层要均匀，纸上导电性能才能一致，否则会使测绘出的等势线产生畸变。

点拨②：对圆柱电极应一样大，直径为1厘米。

三、实验原理

用导电纸中的稳恒电流场模拟真空中的静电场。

点拨：本实验是用两个带圆形电极模拟两等量异种点电荷在平面内的电场。

四、实验步骤

定性描绘平面上的等势线

（1）在平板上依次铺上白纸、复写纸、导电纸，导电膜向上，用图钉把白纸、复写纸

和导电纸一起固定在板上。

（2）用直尺在导电纸中央画一条长为10厘米的线段，在线段两端固定压紧直径为1

厘米的圆形电极，将这两电极分别接在6伏直流电源上，如图所示。

点拨：两电极间为什么要相距10厘米远呢？由实验原理得知，实验时需两极间有一定

的电阻，而导电纸的电阻率是有限定值，纸的面积一定，若两电极间距离太小，极间电阻趋

于零，或小于灵敏电流计内阻，当灵敏电流计两个探针接触时就相当短接了有一定电阻的电

流计，造成后果可能出现灵敏电流计指针不偏转（或偏转很小）而误认为等势，或者出现因

等势线太密而看不出规律。

（3）用等分线段法在两电极连线上选取间距相等的5个点作为基准点，并用探针把所

选的点复印在底层的白纸上。

43

点拨：选5个基准点主要是为了描绘对称的清晰等势线，就3、5、7……个基准点而言，

5个最适宜，既能发现规律又省时间，值得注意的是，基准点的间距相等，相邻两条等势线

的电势差不等，匀强电场例外。

（4）从灵敏电流计的两个接柱引起两个探针分别与导电纸上任意两个相邻的基准点接

触，观察指针偏转情况，比较各点的电势高低，找出电势的变化规律。

（5）用探针I与某基准点E接触，如图4-1所示，另一探针II在距基准点E约1厘米

处选一点，将探针II左右移动，可发现与这一点接触时电流计的指针不偏转，即此点与基

点等势，用同样的方法探测出关于基点对称的另外3个等势点，即每个基准点的等势点共

5~7个。

点拨：探测点不要靠近导电纸边缘，否则等势线畸变。

（6）取出白纸，根据5组等势点画出5条平滑曲线即为等势线，如图。

点拨：根据实验中所描绘的图4-2，问C点的电势是正还是负？不少同学认为需要定量

计算才能确定，其实不然，只要抓住两等量异号电荷连线的中垂线PQ这条等势线上各点电

势为零的特点，得知U

a

=U

b

=0，U

c

d

，所以U

c

<0，故C处电势为负。

定量描绘平面上的等势线

按图4-3（甲）所示电路用50欧姆变阻器分压，以电极B的电势为零，则滑动片P

1

置

于某一位置时的电势U

1

可由伏特表读出，当灵敏电流计指示0时，探针P

2

接触点的电势也

为U

1

，调节P

1

的位置，每隔1伏测一条等势线，最后看出等势线越密的地方电场线也越密，

如下图（乙）所示。

44

实验中易混淆的是：操作过程中所取基准点的间距相等易带来“相邻两等势线的电势差

相等”的负迁移；操作中每隔1厘米探测一个等势点易引出“等势点的间距相等”的负迁移，

其实这样操作是为迅速、方便、准确地揭示规律，等距离取基准点探测是为了上下对称、左

右对称，描图直观。

易错的是：铺白纸、复写纸、导电纸的顺序错乱，或者将电膜向下。

易忘的是：找出电流流向与灵敏电流计指针的偏转关系，因有时电源装在等势线描绘仪

盒内，操作时若不找出上述关系则不能迅速判断电位哪边高哪边低而延误实验时间。

五、实验结论

根据电场方向的规定，由实验得知，电场线始于正电荷止于负电荷；电场线越密，等势

线也越密；电场线与等势线垂直。

六、实验变通

变通（1）：原理不变，变电极。

①用一个直径1厘米的金属圆柱套上一个内径大于8厘米的金属圆环，再接通电源，按

实验条例中的步骤用探针去探测等势点，不过此时基准线应该是直径，最好取两条垂直；若

金属圆柱接正极，圆环接负极，则模拟正点电荷电场，如下图，反之，模拟负点电荷电场，

有趣的是电极的极性虽改变，可是等势线（即同心圆）并不改变，改变的是什么呢？

45

②将电极换成完全相同的平板铁夹（刃部去掉漆层），连同白纸、复写纸、导电纸、薄

木板一起夹好，如下图，然后在纸中央画一条水平基准线，等分基准线描出5个基准点，照

实验步骤描出5条等势线，模拟匀强电场。

变通（2）：原理不变、电极不变、变导电纸。

电子仪器中常把电路不同部分分别联结到铝制仪器底盘上，借以构成通路及共同的电势

零点，如下图所示在矩形底盘上A、B两点为两联结点，且知电流由A经底盘到达B，绘出

等势线与电场线（如下图）。

七、巩固练习

（1）在用电流场模拟静电场描绘电场等势线的实验中，在下列所给出的器材中，应该

选用的是[]

A．6伏的交流电源

B．6伏的直流电源

C．100伏的直流电源

D．量程00.5伏，零刻度在刻度盘中央的电压表

E．量程0300微安，零刻度在刻度盘中央的电流表

在实验过程中，要把复写纸、导电纸、白纸铺放在木板上，它们的顺序是（自上而下）

46

①_______②________③________

在实验中，按下电键接通电路，若一探针与基准点Ｏ接触，另一探针已分别在基准点Ｏ

的两侧找到了实验所需要的两点a、b，如图，则当此探针与a点接触时，电表的指针应_______

（填左偏、指零、右偏），当此探针与b点接触时，电表的指针应_______（填左偏、指零、

右偏）。

（2）在前面实验图中（如下），当探针1与基准点C接触，探针Ⅰ与F点（未标出）接

触，电流计指针向左摆，这时探针Ⅱ应_______（填左移、右移、上移、下移）（设已知电

流从右接线柱流入时，电流计指针向右偏转）。

（3）如图所示装置中，两平行铁夹正中央放上一铜质圆环C紧压在导电纸上不接电源，

代表电场中的导体，某同学用灵敏电流计接出两个探针描绘出平面上等势线和电场线如下图

所示，问：①当两个探针探测C环内任意两点时，电流计指针应_______（左偏、指零、右

偏），表明在电场中_____________________②当两个探针探测C环上各点时，电流计指针

应_______（左偏、指零、右偏），当两个探针探测C环上任一点和C环内导电纸上任一点

时，电流计指针应_______（左偏、指零、右偏）表明______________③从这位同学描绘的

图可以看出_____________________________________________________。

47

实验说明：基本测量工具和测量数据

1．基本测量工具及其使用。

①灵敏电流计选内阻较小的，如J0409型表，探针导线要接它的“0”“G

0

“两个接线柱，

为迅速判断测试点电势的高低，实验前最好判断电流流向与指针的偏转关系（如电流左进，

指针左摆或电流右进指针左摆）。

②刻度尺（或三角板）主要用作画电极间的基准线和确定基准点。

2．测量数据的有效数字

记录有效数字，灵敏电流计测到等势点指针示数为“0“，刻度尺画电极连线后，确定基

准点间距1厘米或1.5厘米即可。