談高中物理實驗

1、 談高中物理實驗1、實驗目的(1)教會學生用實驗研究物理現(xiàn)象與規(guī)律，包括：A.正確選擇實驗方法與實驗器材。B.學會控制實驗條件。C.知道如何實驗、判斷結(jié)果的可靠程度。(2)幫助學生理解和掌握有關(guān)課程內(nèi)容和重要的物理概念，以形成物理思想，培養(yǎng)解決物理問題的能力。(3)通過實驗培養(yǎng)掌握基本物理量的測量方法，以培養(yǎng)實驗技能。(4)培養(yǎng)學生嚴謹?shù)膶嶒瀾B(tài)度、科學的實驗方法及良好的實驗習慣。2、做好實驗的基本要求(1)實驗前必須做好如下準備：明確實驗目的，弄懂實驗原理了解儀器性能，熟悉操作步驟設計記錄表格，掌握注意事項(2)實驗中必須手腦并用，做到心到、眼到、手到：仔細調(diào)整實驗裝置，正確使用實驗儀器保證滿

2、足實驗條件，注意規(guī)范實驗操作認真觀察實驗現(xiàn)象，客觀記錄實驗數(shù)據(jù)(3)實驗后必須對數(shù)據(jù)進行處理：尊重實驗客觀事實，正確分析記錄數(shù)據(jù)合理做出實驗結(jié)論，獨立完成實驗報告 實驗的七種主要思想1、控制變量法 在實驗中或?qū)嶋H問題中，常有多個因素在變化，造成規(guī)律不易表現(xiàn)出來，這時可以先控制一些物理量不變，依次研究某一個因素的影響和利用。如氣體的性質(zhì)，壓強、體積和溫度通常是同時變化的，我們可以分別控制一個狀態(tài)參量不變，尋找另外兩個參量的關(guān)系，最后再進行統(tǒng)一。歐姆定律、牛頓第二定律等都是用這種方法研究的。2、等效替代法 某些物理量不直觀或不易測量，可以用較直觀、較易測量而且又有等效效果的量代替，從而簡化問題。如

3、在驗證動量守恒實驗中，發(fā)生碰撞的兩個小球的速度不易直接測量，可用水平位移代替水平速度研究；在描繪電場中的等勢線時，用電流場來模擬電場等都用了等效思想。3、累積法 把某些難以用常規(guī)儀器直接準確測量的物理量用累積的方法，將小量變大量，不僅可以便于測量，而且還可以提高測量的準確程度，減小誤差。如測量均勻細金屬絲直徑時，可以采用密繞多匝的方法；測量單擺的周期時，可測30-50個全振動的時間；分析打點計時器打出的紙帶時，可隔幾個點找出計數(shù)點分析等。4、留跡法 有些物理過程是瞬息即逝的，我們需要將其記錄下來研究，如同攝像機一樣拍攝下來分析。如用沙擺描繪單擺的振動曲線；用打點計時器記錄物體位置；用頻閃照相機

4、拍攝平拋的小球位置；用示波器觀察交流信號的波形等。5、外推法 有些物理量可以局部觀察或測量，作為它的極端情況，不易直觀觀測，如果把這局部觀察測量得到的規(guī)律外推到極端，可以達到目的。例如在測電源電動勢和內(nèi)電阻的實驗中，無法直接測量I=0(斷路)時的路端電壓(電動勢)和短路(U=0)時的電流強度，通過一系列U、I對應值點畫出直線并向兩方延伸，交U軸點為電動勢，交I軸點為短路電流。6、近似法 在復雜的物理現(xiàn)象和物體運動中，影響物理量的因素較多，有時為了突出主要矛盾，可以有意識的設計實驗條件、忽略次要因素的影響，用近似量當成真實量進行測量。7、放大法 對于物理實驗中微小量或小變化的觀察，可采用放大的方

5、法。例如游標卡尺、放大鏡、顯微鏡等儀器都是按放大原理制成的。 基本測量和讀數(shù)規(guī)則基本測量1、長度的測量 儀器有刻度尺、游標卡尺、螺旋測微器。2、時間的測量 儀器主要是打點計時器和停表。3、質(zhì)量的測量 儀器是天平。4、電路的測量 電流、電阻、電壓等是直流電路中重要的物理量，也是考查幾率很高的內(nèi)容，要學會這些表的連接、量程的選擇、讀數(shù)及構(gòu)造原理。5、其它物理量的測量 溫度、體積、壓強(水銀柱高度差)、折射率(可以轉(zhuǎn)化為長度的測量)等的測量，都以長度測量為基礎(chǔ)。測量儀器的讀數(shù)規(guī)則在直接測量中讀出的測量值的有效數(shù)字的最后一位要與讀數(shù)誤差所在的一位取齊，因而測量儀器讀數(shù)規(guī)則為：測量誤差出現(xiàn)在哪一位，讀數(shù)

6、就應相應讀到哪一位。在中學階段一般可根據(jù)測量儀器的最小分度來確定讀數(shù)誤差出現(xiàn)的位置。對于常用的儀器可按下述方法讀數(shù)：1、最小分度是1的儀器，測量誤差出現(xiàn)在下一位，下一位按十分之一估讀。如最小刻度是1mm的刻度尺，測量誤差出現(xiàn)在毫米的十分位上，估讀到十分之幾毫米。2、最小分度是2或5的儀器，測量誤差出現(xiàn)在同一位上，同一位分別按二分之一或五分之一估讀。如學生用的電流表0.6A量程，最小分度為0.02A，誤差出現(xiàn)在安培的百分位，只讀到安培的百分位，估讀半小格，不足半小格的舍去，超過半小格的估讀，以安培為單位讀數(shù)時，百分位上的數(shù)字可能為0、1、29；學生用的電壓表為15V量程，最小分度為0.5V，測量

7、誤差出現(xiàn)在伏特的十分位上，只估讀到伏特的十分位，估讀五分之幾小格，以伏特為單位讀數(shù)時，十分位上的數(shù)字可能為0、1、29。3、下列儀器在最小分度間不進行估讀：游標卡尺只要求讀數(shù)是游標最小分度值的整數(shù)倍；液體溫度計讀數(shù)為1的整數(shù)倍即可；體溫計讀數(shù)應是0.1的整數(shù)倍；機械秒表和指針式電子秒表在最小分度間不進行估讀；歐姆表一般不要求估讀，指針靠近哪條刻線，就讀哪條刻線的數(shù)值。 有效數(shù)字和數(shù)據(jù)處理有效數(shù)字帶有一位不可靠數(shù)字的近似數(shù)據(jù)叫有效數(shù)據(jù)，有效數(shù)字的最后一位是測量者估讀出來的，因此這一位數(shù)字是不可靠的，也是誤差所在位。計算中遵守有效數(shù)字規(guī)則：(1)不可靠數(shù)字與別的數(shù)相加減、相乘除，所得的結(jié)果也是不可

8、靠的。(2)計算結(jié)果只能保留一位不可靠數(shù)字，但在計算過程中，可以保留兩位不可靠數(shù)字，最后再四舍五入。(3)物體的個數(shù)、實驗的次數(shù)是準確數(shù)，它們與近似數(shù)相乘除時，有效數(shù)字的位數(shù)應等于原來近似數(shù)的有效數(shù)字位數(shù)。有效數(shù)字的位數(shù)是從左起第一位非零數(shù)字算起到最后一位數(shù)字(含零)的總位數(shù)，其最后一位即不可靠數(shù)字，是估讀得到的。實驗數(shù)據(jù)常用的處理方法1、直接比較法 中學物理的某些實驗，只需通過定性的確定物理量間的關(guān)系，或?qū)嶒灲Y(jié)果與標準值相比較，就可得出實驗結(jié)論的，則可應用直接比較法。如研究驗證力的平行四邊形定則實驗中，可直接比較實驗中測出的合力和根據(jù)實驗做出的平行四邊形的對角線，比較兩矢量的大小和方向，可

9、確定是否達到了驗證平行四邊形定則的目的；在研究電磁感應現(xiàn)象的實驗中，可在觀察、記錄的基礎(chǔ)上，經(jīng)過比較和推理，得出產(chǎn)生感應電流的條件和判定感應電流方向的方法。2、描跡法 描跡可形象直觀地直接反映實驗結(jié)果。如在研究平拋物體的運動實驗中，用描跡法直接描繪小球的運動軌跡；在電場中等勢線的描繪的實驗中，用描跡法描繪等勢線等。應用描跡法時應注意：(1)所描出的曲線或直線應是平滑的，不應有突然的轉(zhuǎn)折。(2)個別點若偏離所描出的曲線太遠，可認為是某種偶然因素所致，一般可將這樣的點舍去。(3)為能較為準確地描述所記錄的曲線，實驗所記錄的點的總數(shù)不能太少，且應在所描范圍內(nèi)大致均勻分布。3、平均法 取算術(shù)平均值是減

10、小偶然誤差常用的數(shù)據(jù)處理方法，把待測物理量的若干次測量結(jié)果值相加后除以測量次數(shù)。平均法的基本原理是：在多次測量中，由偶然誤差引起的正、負偏差出現(xiàn)的機會相等。故將多次的測量值相加時，所有偏差的代數(shù)和為零。在求平均值時應注意在什么情況下求平均值，例如求凸透鏡焦距時，應對每一組物距和像距求得的多個焦距值求平均值，而不應對各個物距和像距求平均值。4、列表法 把被測物理量分類列表表示出來，需說明記錄表的要求，主要內(nèi)容。列表法有制表方便，形式緊湊，數(shù)據(jù)易于比較等優(yōu)點。列表法還常常是圖表法的基礎(chǔ)。列表法應注意：(1)項目應包括名稱及單位。(2)實驗測得的數(shù)據(jù)應按測量結(jié)果，取恰當?shù)挠行?shù)字填入。(3)自變量應

11、按逐漸增加或減小的順序排列。5、圖表法 建立合理的坐標系，將實驗數(shù)據(jù)作為坐標點在坐標系中表示出來，尋找坐標點之間的規(guī)律，作圖處理數(shù)據(jù)的優(yōu)點是直觀、明顯。由圖像的斜率、截距、包圍的面積、外推可以研究物理量之間的規(guī)律。作圖像時應注意以下幾個方面：(1)坐標軸代表的物理量要合理，這樣便于找出規(guī)律，一般多選用直線作圖線，因為直線明了直觀，而曲線的規(guī)律不易判定。在中學物理實驗中，常取x或 1/x 為自變量，以便使做出的函數(shù)圖像為直線，從而可直觀的得出變量間的函數(shù)關(guān)系。在測電池電動勢和內(nèi)阻的實驗中，以I為自變量作U-I圖像；當函數(shù)與自變量x成反比例時，常以 1/x 為自變量。(2)坐標建立要規(guī)范，坐標軸上

12、要標明物理量，對應單位，注意正確選取橫軸和縱軸的標度，橫坐標和縱坐標的比例以及坐標起點，使所做出的圖像大致布滿整個圖紙。如在測電池電動勢和內(nèi)阻的實驗中，縱坐標U的起點可以不為零。(3)選點要恰當，作圖要規(guī)范，直線至少取5點，曲線1015點，且在曲線彎曲處取點密集一些；對直線作圖，應使直線通過盡可能多的點，不通過的點應均勻分布在直線兩側(cè)；對曲線作圖要平滑，不能做成折線，對于有些特異性的點可以分析取舍。(4)根據(jù)圖像分析圖線的斜率、截距等物理意義，計算斜率時應選取直線上相距較遠的兩點，而不一定要選取原來的數(shù)據(jù)點，這樣便于取得更精確的平均值。 實驗誤差及其處理1、誤差 測量值與真實值之間的差異。誤差

13、不是錯誤，在測量時誤差是不可避免的。真實值：是指被測物理量在規(guī)定的時間和空間內(nèi)的客觀大小，即物理量的真實值。實驗中真實值是得不到的，通常用多次測量的算術(shù)平均值來代替真實值，且測量次數(shù)越多，平均值就越接近真實值。測量值：由測量儀器直接讀出的物理量的數(shù)值或?qū)y量數(shù)據(jù)直接帶入公式計算出來的物理量的數(shù)值。2、從誤差來源看，誤差可分為系統(tǒng)誤差和偶然誤差(1)系統(tǒng)誤差 主要是由于實驗原理不夠完善、實驗儀器精度不夠、實驗方法粗略而產(chǎn)生的?；咎攸c：實驗結(jié)果對真實值的偏差總是具有相同的傾向性，即總是偏小或偏大。減小方法：改善實驗原理，提高實驗儀器的測量精度，設計更精巧的實驗方法。(2)偶然誤差 是由于各種偶然因素對實驗者和實驗儀器的影響而產(chǎn)生的，如測量環(huán)境(或條件)的不穩(wěn)定、實驗者的經(jīng)驗不足。特點：總是有時偏大，有時偏小，且偏大和偏小的機會相等。減小方法：多次實驗取平均值。3、從數(shù)據(jù)分析看，誤差分為絕對誤差和相對誤差(1)絕對誤差 是測量值與真實值之差。在直接用儀器測量某一物理量時，提高測量儀器的精度是減小