高中物理实验手册.doc

1、1首届北京市中小学教职工实验技能比赛培训手册（中学物理单项）2目 录第一章 基本物理实验仪器使用规范 .4第一节 力学实验仪器的使用规范 .4一、托盘天平的使用规范 .4二、刻度尺的使用规范 .4三、游标卡尺的使用规范 .2四、螺旋测微计的使用规范 .2五、弹簧秤的使用规范 .3六、打点计时器的使用规范 .3七、气垫导轨的使用规范 .4八、量筒的使用规范 .5第二节 热学实验仪器使用规范 .5一、温度计的使用规范 .5二、酒精灯的使用规范 .5第三节 光学实验仪器使用规范 .6一、透镜的使用规范 .6二、干涉仪的使用规范 .7第四节 电学实验仪器使用规范 .7一、学生电源的使用规范 .7二、电

2、流表的使用规范 .8三、电压表的使用规范 .8四、滑动变阻器的使用规范 .8第二章 中学物理实验操作规范 .11第一节 零位调整 .11第二节 水平、铅直调整 .11第三节 消除读数装置的空程误差 .11第四节 仪器的初态和安全位置 .12第五节 逐次逼近调整 .12第六节 消视差调节 .12第三章 中学物理实验数据处理规范 .13第一节 误差分析 .13一、偶然误差处理 .13二、系统误差处理 .14第二节 有效数字及其运算规则 .14一、仪器正确测读的原则 .143二、关于“0”的问题 .14三、数值表示的标准形式 .15第三节 数据处理方法 .15一、列表法 .15二、作图法 .15三、

3、逐差法 .16四、最小二乘法 .17附录 1：中学物理典型实验（初中物理部分） .18一、二力平衡 .18二、做功过程就是能量转化或转移的过程 .18三、阿基米德定律 .19四、不同物质的比热容不同 .21五、探究焦耳定律 .21六、滑动变阻器的构造及使用 .22七、探究电流与电压、电阻的关系 .23八、平面镜成像特点 .24九、反射定律 .25十、研究凸透镜成像规律 .27附录 2：中学物理典型实验（高中物理部分） .29一、验证力的合成的平行四边形定则 .29二、牛顿第二定律 .30三、验证机械能守恒定律 .30四、光的折射定律 .30五、描绘小灯泡的伏安特性曲线 .30六、用电流表和电压

4、表测电池的电动势和内电阻 .30七、用单摆测定重力加速度 .30八、研究自由落体运动的规律 .30九、变压器电压与匝数关系 .30十、传感器的简单使用 .304第一章 基本物理实验仪器使用规范中学物理主要包括力、热、声、光和电这五个部分。而中学物理实验对声学部分的实验涉及较少，即使涉及也多以小实验为主，没有学生实验和教师演示实验，也没有特定的声学实验仪器，所以本章主要介绍力学、热学、光学和电学实验仪器的使用规范。第一节 力学实验仪器的使用规范力学是物理学的一个重要分支，主要研究能量和力以及它们与固体、液体及气体的平衡、变形或运动的关系。力学可分为静力学、运动力学和动力学三部分。而这些部分对应的

5、实验也是中学物理实验的重要组成部分。因而，对这部分实验仪器的熟悉与掌握是中学物理实验必不可少的。本节将介绍几种中学力学实验中常见实验仪器的使用规范。一、托盘天平的使用规范托盘天平是中学物理实验的基本仪器之一。由托盘、横梁、平衡螺母、刻度尺、指针、刀口、底座、分度标尺、游码、砝码等组成。主要用于中学物理的质量的测量、密度的测量等实验中。精确度高的还有物理天平、电子天平等。具体使用规范如下：1托盘天平称量前，先把游码拨零点，观察天平是否平；不平应调节平衡螺母。 图 1-12称量物体时左盘放称物，右盘放砝码。对于潮、腐药品的称量要用器皿盛放。3移动游码时要左手扶住标尺左端，右手用镊子轻轻拨动游码；4

6、称取一定质量的固体粉末时，右盘中放入一定质量的砝码，不足用游码补充。质量确定好后，在左盘中放入固体物质，往往在接近平衡时加入药品的量难以掌握，这时应用右手握持盛有药品的药匙，用左手掌轻碰右手手腕，使少量固体溅落在左盘里逐渐达到平衡。5若不慎在托盘上放多了药品，取出后不要放回原瓶，要放在指定的容器中。二、刻度尺的使用规范刻度尺是测量物体长度的工具，刻度尺的分度值一般为1mm 。刻度尺测量长度是物理实验的基本技能，也是其他测量仪2器正确读数的基础。 图 1-2具体使用规范如下：1使用前做到三看，即首先看刻度尺的零刻度是否磨损，如已磨损则应重选一个刻度值作为测量的起点。其次看刻度尺的测量范围（即量程

7、） 。原则上测长度要求一次测量，如果测量范围小于实际长度，势必要移动刻度尺测量若干次，则会产生较大的误差。最后应看刻度尺的最小刻度值。2使用时应注意正确放置和正确观察。正确放置的关键是做到：尺边对齐被测对象，必须放正重合，不能歪斜；尺的刻面必须紧贴被测对象，不能“悬空” 。正确观察的关键是视线在终端刻度线的正前方，视线与刻面垂直，看清大格及小格数。3读数时一般情况下应估读到最小刻度值的下一位。三、游标卡尺的使用规范游标卡尺也是力学实验基本仪器之一。它是一种测量长度、内外径、深度的量具。游标卡尺由主尺和附在主尺上能滑动的游标两部分构成。主尺一般以毫米为单位，而游标上则有 10、20 或 50 个

8、分格，根据分格的不同，游标卡尺可分为十分度游标卡尺、二十分度游标卡尺、五十分度格游标卡尺等。游标卡尺的主尺和游标上有两副活动量爪，分别是内测量爪和外测量爪，内测量爪通常用来测量内径，外测量爪通常用来测量长度和外径。 图 1-3具体使用规范如下：1使用前要用软布将量爪擦干净，使其并拢，查看游标和主尺身的零刻度线是否对齐。如果对齐就可以进行测量：如没有对齐则要记取零误差：游标的零刻度线在尺身零刻度线右侧的叫正零误差，在尺身零刻度线左侧的叫负零误差。2测量时，右手拿住尺身，大拇指移动游标，左手拿待测外径（或内径）的物体，使待测物位于外测量爪之间，当与量爪紧紧相贴时，即可读数.3使 用 后 用 棉 纱

9、 擦 拭 干 净 。 长 期 不 用 时 应 将 它 擦 上 黄 油 或 机 油 ， 两 量 爪 合 拢 并 拧紧 紧 固 螺 钉 ， 放 入 卡 尺 盒 内 盖 好 。四、螺旋测微计的使用规范螺旋测微器又称千分尺、螺旋测微仪、分厘卡，是比游标卡尺更精密的测量长度的工具，用它测长度可以准确到30.01mm，测量范围为几个厘米。 图 1-4具体使用规范如下：1使用前要了解螺旋测微器的构造及活动刻度与固定刻度的意义，并且应注意是否存在零误差，若有请教师调整。2测量时，在测微螺杆快靠近被测物体时应停止使用旋钮，而改用微调旋钮，避免产生过大的压力，既可使测量结果精确，又能保护螺旋测微器。3在读数时，要

10、注意固定刻度尺上表示半毫米的刻线是否已经露出。 4当小砧和测微螺杆并拢时，可动刻度的零点与固定刻度的零点不相重合，将出现零误差，应加以修正，即在最后测长度的读数上去掉零误差的数值。5用毕要放松固定栓，将活动砧与固定砧合拢，但不可用力，接触即可。五、弹簧秤的使用规范弹簧测力计是中学物理力学实验中经常出现仪器，主要用于力的大小的测量。具体使用规范如下：1测量前要看弹簧秤的量程、弹簧秤的灵敏度及弹簧秤的零点读数，校准零点或依零点读数修正测量结果。2使用时要知道弹簧秤的指针需与刻度线平行，弹簧秤的轴线方向与力的作用线方向一致，会依仪器精密度按有效数字读数并记录。3使用时要注意不能使弹簧秤长久受力，以免

11、引起弹性疲劳。 图1-5六、打点计时器的使用规范打点计时器是一种测量时间的工具。如果运动物体带动的纸带通过打点计时器，在纸带上打下的点就记录了物体运动的时间，纸带上的点也相应的表示出了运动物体在不同时刻的位置。研究纸带上的各点间的间隔，就可分析物体的运动状况。具体使用规范如下： 图 1-61打 点 计 时 器 使 用 的 电 源 是 交 流 电 源 ， 电 磁 打 点 计 时 器 电 压 是 4-6V； 电 火 花 打 点计 时 器 电 压 是 220V。2打 点 计 时 器 在 纸 带 上 应 打 出 轻 重 合 适 的 小 圆 点 ， 如 遇 到 打 出 的 是 小 横 线 、 重 复点

12、或 点 迹 不 清 晰 ， 应 调 整 振 针 距 复 写 纸 片 的 高 度 ， 使 之 大 一 点 。3复 写 纸 不 要 装 反 ， 每 打 完 一 条 纸 带 ， 应 调 整 一 下 复 写 纸 的 位 置 ， 若 点 迹 不 够 清4晰 ， 应 考 虑 更 换 复 写 纸 。4纸 带 应 捋 平 ， 减 小 摩 擦 ， 从 而 起 到 减 小 误 差 的 作 用 。5使 用 打 点 计 时 器 ， 应 先 接 通 电 源 ， 待 打 点 计 时 器 稳 定 后 再 放 开 纸 带 。6使 用 电 火 花 计 时 器 时 ， 还 应 注 意 把 两 条 白 纸 带 正 确 穿 好 ，

13、墨 粉 纸 盘 夹 在 两 纸 带之 间 ； 使 用 打 点 计 时 器 时 ， 应 让 纸 带 通 过 限 位 孔 ， 压 在 复 写 纸 下 面 。7处 理 纸 带 数 据 时 ， 密 集 点 的 位 移 差 值 测 量 起 来 误 差 大 ， 应 舍 去 ； 一 般 以 五 个 点为 一 个 计 数 点 。8描 点 作 图 时 ， 应 把 尽 量 多 的 点 连 在 一 条 直 线 （ 或 曲 线 ） 上 不 能 连 在 线 上 的 点 应分 居 在 线 的 两 侧 。 误 差 过 大 的 点 可 以 舍 去 。9打 点 器 不 能 长 时 间 连 续 工 作 。 每 打 完 一 条 纸

14、 带 后 ， 应 及 时 切 断 电 源 。 待 装 好 纸带 后 ， 再 次 接 通 电 源 并 实 验 。10在 实 验 室 使 用 打 点 计 时 器 时 ， 先 将 打 点 计 时 器 固 定 在 实 验 台 上 ， 然 后 接 通 电 源 。七、气垫导轨的使用规范气 垫 导 轨 是 一 种 现 代 化 的 力 学 实 验 仪 器 。它 利 用 小 型 气 源 将 气 体 压 缩 空 气 送 入 导 轨 内 腔 。空 气 再 由 导 轨 表 面 上 的 小 孔 中 喷 出 ， 在 导 轨 表面 与 滑 行 器 内 表 面 之 间 形 成 很 薄 的 气 垫 层 。 滑行 器 就 浮 在

15、 气 垫 层 上 ， 与 轨 面 脱 离 接 触 ， 因 而能 在 轨 面 上 做 近 似 无 阻 力 的 直 线 运 动 ， 极 大 地减 小 了 以 往 在 力 学 实 验 中 由 于 摩 擦 力 引 起 图 1-7的 误 差 ， 使 实 验 结 果 接 近 理 论 值 。 结 合 打 点 计 时 器 、 光 电 门 、 闪 光 照 相 等 ， 测 定 多 种 力学 物 理 量 和 验 证 力 学 定 律 。 中 学 物 理 实 验 中 ， 利 用 气 垫 导 轨 验 证 动 量 守 恒 定 律 ， 研 究 弹簧 振 子 的 运 动 规 律 ,研 究 物 体 的 加 速 度 等 。具 体

16、使 用 规 范 如 下 ：1使用前先用酒精擦拭，清除灰尘。要垫好塑料垫，然后调平，左右尽量保持高度一致，否则会增大误差。2使用气垫导轨时先通空气，再放小车。3使用气垫导轨后要及时盖好，防止落上灰尘。除了导轨，还包括数字计时器和光电门。1.数字计时器需注意在实验前先调整发光器件和光敏器件的相对位置，若二者没有对准则不能计时，同时需手动“复位” ，显示“0”后才可开始遮光计时。2.光电门一边为发光装置，一边安装接收装置并与计时装置连接。当物体通过光电门时光被挡住计时器开始计时，当物体离开时停止计时，这样就可以根据物体大小与运动时间计算物体运动的速度。5八、量筒的使用规范量 筒 是 用 来 量 取

17、液 体 的 一 种 玻 璃 仪 器 。 规 格 以 所 能 量 度 的 最大 容 量 （ ml） 表 示 ， 常 用 的 有 10 ml、 25ml、 50 ml、 100 ml、 250 ml、 500 ml、 1000 ml 等 。 外 壁 刻 度 都 是 以 ml 为 单 位 ，10 ml 量 简 每 小 格 表 示 0.2 ml， 而 50 ml 量 筒 每 小 格 表 示 1ml。量 筒 越 大 ， 管 径 越 粗 ， 其 精 确 度 越 小 ， 由 视 线 的 偏 差 所 造 成 的 读数 误 差 也 越 大 。 所 以 ， 实 验 中 应 根 据 所 取 溶 液 的 体 积 ，

18、尽 量 选 用能 一 次 量 取 的 最 小 规 格 的 量 筒 。 分 次 量 取 也 能 引 起 误 差 。 图 1-8具 体 使 用 规 范 如 下 ：1使用量筒时应根据所需量取的液体体积，选用能一次量取即可的最小规格的量筒。2掉入液体时应口挨口，避免称量液体外流，接近刻度线时改用滴管滴加至刻度处。若不慎加入液体的量超过刻度，应手持量筒倒出少量于指定容器中，再用滴管滴至刻度处。3读数时，视线与液面最低处保持水平。第二节 热学实验仪器使用规范热学实验也是中学物理必不可少的部分之一。对于中学热学实验总的来说数量不是很多，所以对于热学实验仪器的使用规范我们仅列举了两个主要的实验仪器。即温度计和

19、酒精灯的使用规范。一、温度计的使用规范温度计是热学实验中常见的实验仪器。它可以准确的判断和测量温度。利用固体、液体、气体受温度的影响而热胀冷缩等的现象为设计的依据。有煤油温度计、酒精温度计、水银温度计、气体温度计等等。具体的使用规范如下：1使用温度计前要观察温度计的量程和分度值。要选择适当的温度计测量被测物体的温度。 图 1-92利用温度计测量温度时，温度计的液泡应与被测物体充分接触，且玻璃泡不能碰到被测物体的侧壁或底部。3读数时，温度计不要离开被测物体，且眼睛的视线应与温度计内的液面相平。6二、酒精灯的使用规范 酒精灯也是热学实验的基本实验仪器之一。它是以酒精为燃料的加热工具，由灯体、灯芯管

20、和灯帽组成。酒精灯的加热温度 图 1-10400500 。具体使用规范如下：1新购置的酒精灯应首先配置灯芯。灯芯通常是用多股棉纱线拧在一起，插进灯芯瓷套管中。灯芯不要太短，一般浸入酒精后还要长45cm。对于旧灯，特别是长时间未用的灯，在取下灯帽后，应提起灯芯瓷套管，用洗耳球或嘴轻轻地向灯内吹一下，以赶走其中聚集的酒精蒸气。再放下套管检查灯芯，若灯芯不齐或烧焦都应用剪刀修整为平头等长。2新灯或旧灯壶内酒精少于其容积1/2的都应添加酒精。酒精不能装得太满，以不超过灯壶容积的2/3为宜。 （酒精量太少则灯壶中酒精蒸气过多，易引起爆燃；酒精量太多则受热膨胀，易使酒精溢出，发生事故。 ）添加酒精时一定要

21、借助个小漏斗，以免将酒精洒出。燃着的酒精灯，若需添加酒精，必须熄灭火焰。决不允许燃着时加酒精，否则，很易着火，造成事故。3新灯加完酒精后须将新灯芯放入酒精中浸泡，而且移动灯芯套管使每端灯芯都浸透，然后调好其长度，才能点燃。因为未浸过酒精的灯芯，一经点燃就会烧焦。4点燃酒精灯一定要用燃着的火柴，决不可用燃着的酒精灯对火。否则易将酒精洒出，引起火灾。5加热时若无特殊要求，一般用温度最高的外焰来加热器具。加热的器具与灯焰的距离要合适，过高或过低都不正确。与灯焰的距离通常用灯的垫木或铁环的高低来调节。被加热的器具必须放在支撑物(三脚架、铁环等)上或用坩埚钳、试管夹夹持，决不允许手拿仪器加热。6加热完毕

22、或要添加酒精需熄灭灯焰时，可用灯帽将其盖灭，盖灭后需再重盖一次，让空气进入，免得冷却后盖内造成负压使盖打不开。决不允许用嘴吹灭。不用的酒精灯必须将灯帽罩上，以免酒精挥发。7酒精灯不用时，应盖上灯帽。如长期不用，灯内的酒精应倒出，以免挥发；同时在灯帽与灯颈之间应夹小纸条，以防粘连。第三节 光学实验仪器使用规范光学实验也是中学物理必不可少的一部分，这一部分既涉及教师实验也涉及学生动手实验。因而，这一节我们将介绍中学物理基本光学实验仪器的使用规范。一、透镜的使用规范透镜是根据光的折射规律制成的。是中学物理光学实验中常见的实验仪器。它是由透明物质（如玻璃、水晶等）制成的7一种光学元件。具体使用规范如下

23、：1使用透镜之间，先要观察透镜是凸透镜还是凹透镜，正确选择透镜。 图 1-112实验中要爱护透镜，不要用手触摸镜面，以免影响成像质量更不能损坏透镜。3利用透镜成像时要注意，透镜中心与蜡烛焰心，光屏中心放在同一高度。二、干涉仪的使用规范根据光的干涉原理制成的一种仪器。将来自一个光源的两个光束完全分并，各自经过不同的光程，然后再经过合并，可显出干涉条纹。具体使用规范如下：1使用双缝干涉仪前，首先要把直径约为10cm、长约1cm 图1-12的遮光筒放在光具座上，筒的一端装有双缝，另一端装有毛玻璃屏。2取下双缝，打开光源，调节光源的高度，使它发出的光束能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮。3放好单缝和双缝，单

24、缝双缝相互平行，单缝和双缝间距约为510cm，使缝相互平行，中心大致在遮光筒的轴线上，这是在屏上就会看到白光的双缝干涉图样。第四节 电学实验仪器使用规范中学物理电学部分涉及的实验相对来说比较多。本节将重点介绍中学物理电学部分常见仪器的使用规范。一、学生电源的使用规范学生电源是电学实验必不可少的实验仪器。具有以下几档输出：1交流输出：2-16V，每 2V 一挡，共8 挡。输出电流最大 3A，有过载指示。2直流输出：2-16V，每 2V 一挡，共8 挡。输出电流最大 3A，有过载指示。3直流稳压输出：6V，输出电流最大300mA，电压稳定度在电源电压变化土 10时输出电压变化0.3V。负载稳定度0.3V，输出纹波电压10mV。图 1-13具体使用规范如下：