高中物理實驗大總結

2021-12-25 14:52:22 字數 4339 閱讀 8285

一、基本測量儀器及讀數

高考要求會正確使用的儀器主要有:刻度尺、游標卡尺、螺旋測微器、天平、秒錶、打點計時器、彈簧秤、溫度表、電流錶、電壓表、多用電表、滑動變阻器、電阻箱等等。

1.刻度尺、秒錶、彈簧秤、溫度表、電流錶、電壓表的讀數

使用以上儀器時,凡是最小刻度是10分度的,要求讀到最小刻度後再往下估讀一位(估讀的這位是不可靠數字,但是是有效數字的不可缺少的組成部分)。凡是最小刻度不是10分度的,只要求讀到最小刻度所在的這一位,不再往下估讀。

例如⑴讀出上左圖中被測物體的長度。

⑵上右圖用3v量程時電壓表讀數為多少?用15v量程時電壓表度數又為多少?

⑶右圖中秒錶的示數是多少分多少秒?

凡儀器的最小刻度是10分度的,在讀到最小刻度後還要再往下估讀一位。⑴6.50cm。

⑵1.14v。15v量程時最小刻度為0.

5v,唯讀到0.1v這一位,應為5.7v。

⑶秒錶的讀數分兩部分:小圈內表示分,每小格表示0.5分鐘;大圈內表示秒,最小刻度為0.

1秒。當分針在前0.5分內時,秒針在0~30秒內讀數;當分針在後0.

5分內時,秒針在30~60秒內讀數。因此圖中秒錶讀數應為3分48.75秒(這個5是估讀出來的)。

2.游標卡尺

⑴10分度的游標卡尺。游標上相鄰兩個刻度間的距離為0.9mm,比主尺上相鄰兩個刻度間距離小0.

1mm。讀數時先從主尺上讀出厘公尺數和公釐數,然後用游標讀出0.1公釐位的數值:

游標的第幾條刻線跟主尺上某一條刻線對齊,0.1公釐位就讀幾(不能讀某)。其讀數準確到0.

1mm。

⑵20分度的游標卡尺。游標上相鄰兩個刻度間的距離為0.95mm,比主尺上相鄰兩個刻度間距離小0.

05mm。讀數時先從主尺上讀出厘公尺數和公釐數,然後用游標讀出公釐以下的數值:游標的第幾條刻線跟主尺上某一條刻線對齊,公釐以下的讀數就是幾乘0.

05公釐。其讀數準確到0.05mm。

⑶50分度的游標卡尺。游標上相鄰兩個刻度間的距離為0.98mm,比主尺上相鄰兩個刻度間距離小0.

02mm。這種卡尺的刻度是特殊的,游標上的刻度值,就是公釐以下的讀數。這種卡尺的讀數可以準確到0.

02mm。如右圖中被測圓柱體的直徑為2.250cm。

要注意:游標卡尺都是根據刻線對齊來讀數的, 所以都不再往下一位估讀。

3.螺旋測微器

固定刻度上的最小刻度為0.5mm(在中線的上側);可動刻度每旋轉一圈前進(或後退)0.5mm。

在可動刻度的一周上平均刻有50條刻線,所以相鄰兩條刻線間代表0.01mm。讀數時,從固定刻度上讀取整、半公釐數,然後從可動刻度上讀取剩餘部分(因為是10分度,所以在最小刻度後應再估讀一位),再把兩部分讀數相加,得測量值。

右圖中的讀數應該是6.702mm。

4.多用電表

使用多用電表時首先應該根據被測物理量將選擇開關旋到相應的位置。使用前應先進行機械調零,用小螺絲刀輕旋調零螺絲,使指標指左端零刻線。使用歐姆擋時,還應進行歐姆調零,即將紅、黑錶筆短接,調節歐姆調零旋鈕,使指標指右端零刻線處。

歐姆擋的使用:⑴選擋。一般比被測電阻的估計值低乙個數量級,如估計值為200ω就應該選×10的倍率。

⑵調零。⑶將紅黑錶筆接被測電阻兩端進行測量。⑷將指標示數乘以倍率,得測量值。

⑸將選擇開關扳到off或交流電壓最高擋。用歐姆擋測電阻,如果指標偏轉角度太小,應增大倍率;如果指標偏轉角度太大,應減小倍率。

5.電阻箱

右圖中的電阻箱有6個旋鈕,每個旋鈕上方都標有倍率,將每個旋鈕上指標所指的數值(都為整數)乘以各自的倍率,從最高位依次往下讀,即可得到這時電阻箱的實際阻值。圖中最左邊的兩個黑點是接線柱。若指標所示如圖,則阻值為84580.

2ω。二、重點的學生實驗

1.伏安法測電阻

伏安法測電阻有a、b兩種接法,a叫(安培計)外接法,b叫(安培計)內接法。外接法的系統誤差是由電壓表的分流引起的,測量值總小於真實值,小電阻應採用外接法;內接法的系統誤差是由電流錶的分壓引起的,測量值總大於真實值,大電阻應採用內接法。如果無法估計被測電阻的阻值大小,可以利用試觸法:

如圖將電壓表的左端接a點,而將右端第一次接b點,第二次接c點,觀察電流錶和電壓表的變化,若電流錶讀數變化大,說明被測電阻是大電阻,應該用內接法測量;若電壓表讀數變化大,說明被測電阻是小電阻,應該用外接法測量。(這裡所說的變化大,是指相對變化,即δi/i和δu/u)。

(1)滑動變阻器的連線

滑動變阻器在電路中也有a、b兩種常用的接法:a叫限流接法,b叫分壓接法。分壓接法被測電阻上電壓的調節範圍大。

當要求電壓從零開始調節,或要求電壓調節範圍盡量大時應該用分壓接法。用分壓接法時,滑動變阻器應該選用阻值小的;用限流接法時,滑動變阻器應該選用阻值和被測電阻接近的。

(2)實物圖連線技術

無論是分壓接法還是限流接法都應該先把伏安法部分接好;對限流電路,只需用筆畫線當作導線,從電源正極開始,把電源、電鍵、滑動變阻器、伏安法四部分依次串聯起來即可(注意電表的正負接線柱和量程,滑動變阻器應調到阻值最大處)。

對分壓電路,應該先把電源、電鍵和滑動變阻器的全部電阻絲三部分用導線連線起來,然後在滑動變阻器電阻絲兩端之中任選乙個接頭,比較該接頭和滑動觸頭兩點的電勢高低,根據伏安法部分電表正負接線柱的情況,將伏安法部分接入該兩點間。

(3)描繪小電珠的伏安特性曲線

因為小電珠(即小燈泡)的電阻較小(10ω左右)所以應該選用安培表外接法。

小燈泡的電阻會隨著電壓的公升高,燈絲溫度的公升高而增大,所以u-i曲線不是直線。為了反映這一變化過程,燈泡兩端的電壓應該由零逐漸增大到額定電壓。所以滑動變阻器必須選用分壓接法。

在上面實物圖中應該選用右面的那個圖,開始時滑動觸頭應該位於左端(使小燈泡兩端的電壓為零)。

由實驗資料作出的i-u曲線如右,說明燈絲的電阻隨溫度公升高而增大,也就說明金屬電阻率隨溫度公升高而增大。(若用u-i曲線,則曲線的彎曲方向相反。)

若選用的是標有「3.8v 0.3a」的小燈泡,電流錶應選用0-0.6a量程;電壓表開始時應選用0-3v量程,當電壓調到接近3v時,再改用0-15v量程。

2.把電流錶改裝為電壓表

⑴、用圖(a)測定電流錶內阻rg,方法是:先斷開s2,閉合s1,調節r,使電流錶滿偏;然後閉合s2,調節r/,使電流錶達到半滿偏。當r比r/大很多時,可以認為rg=r/。

(當r比r/大很多時,調節r/基本上不改變電路的總電阻,可認為總電流不變,因此當電流錶半滿偏時,通過r/的電流也是滿偏電流的一半,兩個分路的電阻相等)。實際上,s2閉合後,總電阻略有減小,總電流略有增大,當電流錶半滿偏時,通過r/的電流比通過電流錶的電流稍大,即r/比rg稍小,因此此步測量的系統誤差,總是使rg的測量值偏小。其中r不必讀數,可以用電位器,r/需要讀數,所以必須用電阻箱。

根據rg、ig和擴大後的量程,計算出需要給電流錶串聯的電阻r1的值。

⑵、用(b)圖把改裝的電壓表和標準電壓表進行校對。校對要每0.5v校對一次,所以電壓要從零開始逐漸增大,因此必須選用分壓電路。

百分誤差的計算:

如果當改裝電壓表示數為u時,標準電壓表示數為u / ,則這時的百分誤差為|u-u / | / u /。

如果校對時發現改裝電壓表的示數總是偏大,則應該適當增大r1的阻值(使表頭的分壓減小一些),然後再次重新進行校對。

3.測定金屬的電阻率

被測電阻絲的電阻較小,所以選用電流錶外接法;本實驗不要求電壓調節範圍,可選用限流電路。因此選用上面左圖的電路。開始時滑動變阻器的滑動觸頭應該在右端。

本實驗通過的電流不宜太大,通電時間不能太長,以免電阻絲發熱後電阻率發生明顯變化。

4用電流錶和電壓表測電池的電動勢和內電阻

根據閉合電路歐姆定律:e=u+ir,本實驗電路中電壓表的示數是準確的,電流錶的示數比通過電源的實際電流小,所以本實驗的系統誤差是由電壓表的分流引起的。為了減小這個系統誤差, 電阻r的取值應該小一些,所選用的電壓表的內阻應該大一些。

為了減小偶然誤差,要多做幾次實驗,多取幾組資料,然後利用u-i圖象處理實驗資料:將點描好後,用直尺畫一條直線,使盡量多的點在這條直線上,而且在直線兩側的點數大致相等。這條直線代表的u-i關係的誤差是很小的。

它在u軸上的截距就是電動勢e(對應的i=0),它的斜率的絕對值就是內阻r。(特別要注意:有時縱座標的起始點不是0,求內阻的一般式應該是r=|δu/δi |)。

為了使電池的路端電壓變化明顯,電池的內阻宜大些。(選用使用過一段時間的1號電池)

5.用多用電表探索黑箱內的電學元件

設定黑箱上有三個接點,兩個接點間最多只能接乙個元件;黑箱內所接的元件不超過兩個。

測量步驟和判定:

⑴用直流電壓擋測量,a、b、c三點間均無電壓;說明箱內無電源。

⑵用歐姆擋測量,a、c間正、反接阻值不變,說明a、c間有乙個電阻。⑶用歐姆擋測量,黑錶筆接a紅錶筆接b時測得的阻值較小,反接時測得的阻值較大,說明箱內有乙個二極體,可能在ab間,也可能在bc間,如右圖中兩種可能。

⑷用歐姆擋測量,黑錶筆接c紅錶筆接b測得阻值比黑錶筆a紅錶筆接b時測得的阻值大,說明二極體在ab間。所以黑箱內的兩個元件的接法肯定是右圖中的上圖。

高中物理實驗大總結

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