物理实验重点要点回顾
一.基本仪器使用
1.测量仪器
① 测长度仪器: 刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器(千分尺) ② 测时间仪器: 秒表、打点计时器 ③ 测力仪器: 弹簧秤 ④ 测质量仪器: 天平 ⑤ 测温度仪器: 温度计
⑥ 电学测量仪器:电流表、电压表、多用电表
2. 测量仪器的读数规则:实验测量时,在哪位数上开始出现误差,是由测量仪器本身
的最小分度即精度决定的。
① 最小分度为“1”的仪器,测量误差出现在下一位,测量结果要保留到小数点
后第1位,若最小分度为“0.1”的测量仪器,测量误差出现在下一位即小数点后第二位,测量结果也就保留到小数点后第2位。同理,精度为“0.01”的测量仪器测量结果要保留到小数点后第3位,如螺旋测微器就是这样。注意:游标卡尺和秒表读数时不估读,若游标卡尺上刻度线跟主尺上刻度线都不重合时,选择最“重合”的刻度线读数。
② 最小分度为“0.5”或“0.02”的测量仪器测量误差要出现在同一位上,所以有
效数字就须保留到这一位。例如:3A、3V量程的电表,估读到最小分度(0 .1A、0.1V)的1/10,即0.01A、0.01V;而0.6A量程的电流表,估读到最小分度(0.02A)的1/2,即0.01A;15V量程的电压表,估读到最小分度(0.5V)的1/5,即0.1V。 ③ 多用电表欧姆挡的刻度是不均匀的,难于估读,测量结果只需取两位有效数字,读数时不要忘记乘以相应的倍率。 练习:读出右图中电流表的示数 甲图 A; 乙图 A。 3. 电学实验器材
①滑动变阻器:规格有0~10Ω 2A;0~50Ω 1.5A;0~200Ω 1.5AΩ;0~1750Ω 0.5A。滑动变阻器的连接方式及特点: 接法 限流式接法 电路图 R0 特点 适用条件 1.用电器R0与变阻器R的部分电R﹥R0; 阻串联,另一部分不起作用。 且不要求R0电压能调到零。 R0E2.R0上压调节范围:~E R0?R分压式接法 1.用电器R0与变阻器的部分电阻并联后再与另一部分串联。 2.R0上电压调节范围:0~E R比R0小,一般取R≦R0/2; 要求电压调节能从0开始增大。 注意:两种电路均可使用的情况下,应优先采用限流式接法,因为限流式接法总功耗较小。特殊问题中还要根据电压表和电流表量程以及允许通过的最大电流值来复推
敲,以安全、准确、方便为原则。
②电阻箱:电阻箱使用阻值的读数为每档指示数字乘以相应倍率后相加的总和。 ③电源:干电池 1.5V、内阻大(0.2Ω左右)、不能提供较强电流(﹤0.6A); 铅蓄电池 2V、内阻小(0.05Ω左右)、可提供较强电流;
学生电源 输出电压可调、交直流可变换、内阻大且是变化的。
二.实验数据的处理方法
1. 平均值法:把测定的若干次测量值相加后除以测量次数。注意:取平均值时,应按
原来测量仪器的准确度决定保留的位数。 2. 图象法:用作图法处理实验数据是物理实验中最常用的方法。优点:直观、简便、
有取平均的效果。由图线的斜率、载距、包围面积等可以研究物理量之间的关系,找出规律。
作图的规则:① 要标明坐标轴的轴名、单位,在轴上每隔相等的距离标明数值。 ② 图上连线用直尺或光滑曲线,连线时不一定通过所有的数据点,而
要使数据点在线的两侧合理分布。
③ 在图上求直线的斜率时,要选取线上相距较远的两点,不一定要取
原来测的数据点。
④ 作图时常设法使图线线性化,即“将曲改直”。例如,在验证牛顿
第二定律的实验中,将a—m图线改画成a—1/m图线后,就可将不易看出的二者关系的曲线改画成了关系明朗的直线。
⑤ 要使作出的图线大致分布整个坐标图纸。如在“测定电池电动势和
内阻”的实验中,作U—I图象时,纵坐标(U)的起点不为零更合理。
3. 描迹法:通过多次描点、频闪照相、打点计时器打点等方式,直观、直接地反映实
验结果的方法。
4. 直接比较法:有些实验只需通过定性地确定物理量间的关系,或将实验结果与标准
值相比较就可得出实验结论。如“互成角度的两个共点力的合成”实验。
三.实验误差分析
1. 对误差和相对误差 设某物理量真值为A0,测量值为A,则绝对误差Δ= A-A0 相对误差为
A?A0?= 。因为真值A0是不知道的,常用公认值或理论值、多次测量
A0A0值的平均值代替真值。
例如:“把电流表改装成电压表”实验中计算满刻度时的百分误差=
U量?U准U准×100﹪
2. 测量值比真值偏大、偏小的分析方法:关键是要认清什么是测量值,什么是真值。
例如:“半偏法测电流表的内阻”实验中测量值偏大偏小的判断;“用单摆测重力加速度”实验中测量值偏大偏小的判断断等等。
四.电学实验中实验仪器的选用与实物图连
1. 仪器的选择一般应考虑三方面因素:
① 安全因素,如通过电源和电阻的电流不能超过其允许的最大电流;
② 误差因素,如选用电表量程应考虑尽可能减小测量值的相对误差,电压表、电
流表在使用时,要尽可能使指针偏转超过满刻度的2/3以上,至少也要超过1/2。使用欧姆表时,宜选用指针偏转尽可能在中间刻度附近的倍率档位;
③ 便于操作,如选用滑动变阻器时应考虑用电器电压的变化范围既能满足实验要
求,又便于调节,在调节滑动变阻器时,应使其大部分电阻线都用到,否则不便于操作。
2. 选择仪器的一般步骤:
① 根据实验要求设计合理的实验电路; ② 根据电路选择滑动变阻器;
③ 选定电源,选择电压表和电流表以及所用的量程。 3. 连接实物图的基本方法是:
① 画出实验电路图;
② 分析各元件连接方式,明确电表量程;
③ 画线连接各元件,一般先从电源正极开始,到电键,再到滑线变阻器等,按顺
序以单元线连接方式将主电路中要串联的元件依次串联起来,其次将要并联的元件再并联到电路中去,连接完毕,应进行检查,检查电路也应按照连线的方法和顺序。
注意不要犯下面的一些低级错误:将主电键接在支路上;将连线接到变阻器的滑动头上或支脚上;将进出变阻器的两根线都接在滑动杆上形成短路等等。
五.学生实验中的几个重要问题
1. 纸带分析
① 求匀变速运动的加速度:
Δ用逐差法处理数据求加速度的平均值,其好处是各个数据都得到了利用,达
到正负偶然误差充分互相抵消的作用,如
a=
?a1?a2?a33=
1(3S4?S13T2+
S5?S23T2+
S6?S33T2)=
(S4?S5?S6)?(S3?S2?S1)9T22
使计算结果更接近真实值。按Δ
S=S2-S1=S3-S2=…=aT,可以判断物体是否作匀变速运动,但若用公式a=
?SS2?S1?计算a值误差一般较大,它只是粗测匀变速直线运动加速22TT度的一种方法。
易犯错误:分不清什么是实际打出的点,什么是计数点;在计算ΔS时发生
错误,将某计数点到计数点零点的距离误认为是与前一计数点的距离。
Δ用图象法处理数据:求各计数点的速度,作出v –t图象。
2. 电阻的测量
① 伏安法测电阻 误差分析:
内接法R测=
U偏大,∴R测﹥Rx 原因是电流表的分压。当Rx﹥﹥RA时宜
I真值