高中物理实验专题讲座泰兴市初中物理实验技能大赛主办方：泰兴市第二高级中学主办方：泰兴市第二高级中学主讲人：丁军主讲人：丁军1主主讲内容内容基本仪器的使用考察实验 验证机械能守恒定律 描绘小灯泡伏安特性曲线2物理基本仪器的使用物理基本仪器的使用游标卡尺螺旋测微器秒表电流表和电压表滑动变阻器电阻箱多用电表3认识游标卡尺认识游标卡尺4游标卡尺游标卡尺一、构造二、精确度三、原理和读数方法四、读数练习5 一、游标卡尺的构造一、游标卡尺的构造6二、游标卡尺的精确度二、游标卡尺的精确度1.1.1010 分度分度精确度为精确度为110=0.1mm2.2.20 20 分度分度精确度为精确度为120=0.05mm3.3.5050 分度分度精确度为精确度为150=0.02mm7三、游标卡尺的原理和读数方法三、游标卡尺的原理和读数方法1、10分度的游标卡尺。 游标上相邻两个刻度间的距离为0.9mm，比主尺上相邻两个刻度间距离小0.1mm。读数时先从主尺上读出厘米数和毫米数，然后用游标读出0.1毫米位的数值，其读数准确到0.1mm。82、20分度的游标卡尺 游标上相邻两个刻度间的距离为0.95mm，比主尺上相邻两个刻度间距离小0.05mm。读数时先从主尺上读出厘米数和毫米数，然后用游标读出毫米以下的数值：游标的第几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐，毫米以下的读数就是几乘0.05毫米。其读数准确到0.05mm93、50分度的游标卡尺 01234567890012345678910游标上相邻两个刻度间的距离为0.98mm，比主尺上相邻两个刻度间距离小0.02mm。这种卡尺的读数可以准确到0.02mm。读数方法和前两种一样。1029.8mm33.10mm四、读数练习119.00mm12认识螺旋测微器13螺旋测微器一、构造二、原理和读数方法三、读数练习14螺旋测微器固定刻度上的最小刻度为 mm（在中线的上侧）可动刻度每旋转一圈前进（或后退） mm。在可动刻度的一周上平均刻有 条刻线，所以相邻两条刻线间代表 mm。读数时，从固定刻度上读取整、半毫米数，然后从可动刻度上读取剩余部分（因为是10分度，所以在最小刻度后应再估读估读一位），再把两部分读数相加，得测量值。0.50.5500.01其读数单位为其读数单位为mm时时,小数点后有三位小数点后有三位,所以螺旋测微器又叫做千分尺所以螺旋测微器又叫做千分尺15502025156.703mm读数练习16认识秒表17电流表、电压表读数伏安法测电阻1819电流表、电压表读数20电流表读数例题0.60.020.340.11.7021电压表读数例题3.00.12.200.511.022名称电路图说明内接法电流表电流表接在电压接在电压表两接线柱表两接线柱内内侧侧外接法电流表电流表接在电压接在电压表两接线柱表两接线柱外外侧侧AVRAVR伏安法测电阻的两种电路伏安法测电阻的两种电路 23 电路U、I关系 误差结果 误差来源 适用条件 内接法U测URI测 = IRR测R真偏大电流表分压R RA时， U测=UR，即适合大电阻 外接法U测 = URI测 IRR测R真偏小电压表分流R RV时， I测=IR，即适合小电阻AVRAVR.内接法：内（大）、大、大内接法：内（大）、大、大外接法：外（小）、小、小外接法：外（小）、小、小伏安法内、外接法对比表U测URI测IR24伏安法测电阻电路选择 当当时，选用电流表内接法时，选用电流表内接法时，选用电流表外接法时，选用电流表外接法当当、比值法、比值法1、阻值比较法、阻值比较法 当当Rx较大，较大，RXRA 时，用时，用内接内接法。法。 当当Rx较小，较小， RXRV时，用时，用外接外接法。法。25、实验试探法：、实验试探法：若伏特表示数有明显变化，即宜外接若伏特表示数有明显变化，即宜外接若安培表示数有明显变化，即宜内接若安培表示数有明显变化，即宜内接26例、一个未知电阻例、一个未知电阻, ,无法估计其电阻值无法估计其电阻值, ,某同学某同学用伏安法测量此电阻用伏安法测量此电阻, ,用如图用如图( (a)(ba)(b) )两种电路各测两种电路各测一次一次, ,用用(a)(a)图所测数据为图所测数据为3.0V3.0V、3.0mA,3.0mA,用用(b)(b)图测图测得的数据是得的数据是2.9V2.9V、4.0mA,4.0mA,由此可知由此可知, ,用用 图测得图测得R Rx x的误差较小的误差较小, ,测量值测量值R Rx x= = . .a a10001000AVAVRxRx(a)(b)27一、滑动变阻器的限流接法和分压接法 1两种接法比较由上表可以看出：滑由上表可以看出：滑动变阻器的分阻器的分压式接法中，式接法中，电压和和电流的流的调节范范围很很 大，限流式接法大，限流式接法较节能能282两种接法的选择29限流式接法适合测量阻值小的电阻(跟滑动变阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小)分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的总电阻要大)3、两种接法的适用条件304、以下三种情况必须采取分压式滑动变阻器的最大阻值远小于待测电阻的阻值；电压要求从零变化；实验仪器最大允许电流、电压不够，即连成限流式接法时，电压或电流超过电表量程31(1)待测电阻待测电阻 (约100)(2)直流毫安表直流毫安表(量程量程10mA，内阻，内阻50)(3)直流直流电压表表(量程量程3V，内阻，内阻5k)(4)直流直流电源源(输出出电压4V，内阻可不，内阻可不计)(5)滑滑动变阻器阻器(阻阻值范范围15，允，允许最大最大电流流1 A)(6)开关一个，开关一个，导线若干若干根据器材的根据器材的规格和格和实验要求，在本要求，在本题的的实物物图上上连线 图为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所图为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需的器材实物图，器材规格如下：需的器材实物图，器材规格如下： 电流表内外接、限流和分压接法的选择、实物连接电流表内外接、限流和分压接法的选择、实物连接 32要点：要点：1 1、电流表内外接的选择：、电流表内外接的选择：2 2、限流接法和分压接法的选择：、限流接法和分压接法的选择：3 3、连接实物图：、连接实物图： 3334认识电阻箱35认识多用电表36欧姆表基本构造欧姆表原理表盘结构中值电阻欧姆表的使用欧姆表的读数欧姆表测电阻的优缺点仿真模拟演示二极管返回返回371.基本构造 欧欧姆姆表表由由电电流流表表G G、电电池池、调调零零电电阻阻R R，刻刻度度盘和红、黑表笔组成。盘和红、黑表笔组成。 在在欧欧姆姆表表内内部部是是电电流流表表、电电池池、调调零零电电阻阻三三者串联者串联而成；而成； 在在欧欧姆姆表表外外部部，接接上上被被测测电电阻阻后后，与与欧欧姆姆表表内内部部电电路路一一起起组组成成闭闭合合电电路路返回返回38ERg+ r + RIg=ERg+ r + RRx+Ix=I=02. 欧姆表原理返回返回注意：红、黑表笔哪个表注意：红、黑表笔哪个表笔电势高？笔电势高？390欧姆表盘的刻度是均匀的吗？欧姆表盘的刻度是均匀的吗？ 因为因为I 与与Rx 之间的关系不是线性关系，之间的关系不是线性关系， 所以欧姆所以欧姆表盘的刻度不均匀表盘的刻度不均匀ER+r+Rg+RxI =3.表盘结构返回返回404.中值电阻R =EIg中R + r + Rg=注意注意（1） 欧姆表的刻度与其它表刻欧姆表的刻度与其它表刻度相反，且刻度不均匀度相反，且刻度不均匀 （2）欧姆表每次测电阻前需欧）欧姆表每次测电阻前需欧姆调零。不能带电测量。姆调零。不能带电测量。 （3）欧姆表中电池用久了，电）欧姆表中电池用久了，电动势和内阻要改变，测出的电阻值动势和内阻要改变，测出的电阻值有较大的误差。所以欧姆表常用来有较大的误差。所以欧姆表常用来粗测电阻。粗测电阻。RGErIgRg返回返回415.欧姆表的使用: 一般常用的欧姆表是多用电表中的一个功能欧姆一般常用的欧姆表是多用电表中的一个功能欧姆表的使用要点是：表的使用要点是： （1 1）机械调零：机械调零：先检查表针是否停在左端的先检查表针是否停在左端的“0”位置上，如果没有停在位置上，如果没有停在“0”位置上，需用小螺丝刀位置上，需用小螺丝刀轻轻地转动机械调零螺丝，使指针指零轻轻地转动机械调零螺丝，使指针指零. （2 2）选选欧欧姆姆挡挡倍倍率率：根根据据被被测测电电阻阻的的大大致致值值，将将选选择开关旋转到欧姆挡相应的倍率上择开关旋转到欧姆挡相应的倍率上 欧欧姆姆档档的的倍倍率率表表示示测测量量值值跟跟指指针针指指示示值值的的倍倍数数关关系系例例如如用用“1010”档档测测某某电电阻阻时时，指指示示值值为为1515，则则表表示被测电阻值是示被测电阻值是15151010150150（ ） 选选取取档档位位的的根根据据是是以以测测量量时时指指针针尽尽可可能能达达半半偏偏为为 宜宜42（3 3）欧姆调零）欧姆调零： 红红、黑黑表表笔笔短短接接，调调节节调调零零旋旋钮钮（调调节节调调零零电阻的值）使指针指向最右方电阻的值）使指针指向最右方0 0 处处（4 4）测量）测量：将被测电阻跨接在红、黑表笔间：将被测电阻跨接在红、黑表笔间注意：注意：不要用手接触电阻的两引线不要用手接触电阻的两引线若发现指针偏角太大或太小应换用倍率较小或较大若发现指针偏角太大或太小应换用倍率较小或较大 的挡但的挡但每次换档后必须重新调零每次换档后必须重新调零 每次测电阻前都要把电阻从电路中断开不能带电测量。每次测电阻前都要把电阻从电路中断开不能带电测量。（5 5）读数：）读数：测量值表盘指针示数测量值表盘指针示数倍率倍率（6 6）测测量量完完毕毕，将将选选择择开开关关旋旋转转到到空空档档或或交交流流高高压档压档，拨出表笔，长期不用应取出电池，拨出表笔，长期不用应取出电池返回返回436.欧姆表读数124 1.50k 返回返回447.欧姆表测电阻的优缺点: 优点：测量方便 缺点：若电池用久，电动势与内阻会变化，产生误差较大，只能粗略测量电阻RxR_GEr+返回返回45实验目的实验目的实验原理实验原理实验步骤实验步骤实验器材实验器材数据处理数据处理注意事项注意事项验证机械能守恒定律46【实验目的】通过实验验证机械能守恒定律. 47图图1【实验原理】48 打点计时器，交流电源，带有铁夹的铁架台，纸带，复写纸，带夹子的重物，刻度尺，导线【实验器材】491安装置：按图2将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路2打纸带：将纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落更换纸带重复做35次实验.图图2【实验步骤】50【实验步骤】51【数据处理】52利用匀变速直线运动的规律利用匀变速直线运动的规律可以用可以用 ACAC 的平均速度代表的平均速度代表 B B 的瞬时速度。的瞬时速度。53【数据处理】54图象法处理数据0hv 212该图象的该图象的斜率表示斜率表示什么？什么？为什么图为什么图象通过原象通过原点？点？55【误差分析】56【注意事项】57 1、在验证机械能守恒定律的实验中，下列操作正确的是 （ ）A先释放重物，后接通电源B用秒表测量重物下落的时间C打完一条纸带后，立即切断电源D每打完一条纸带，活动复写纸位置CD2、在验证机械能守恒定律的实验中要用到的器材和测量仪器有_ _A电火花计时器B交流电源 C秒表 D重锤 E铁架台和复夹 F纸带 G刻度尺 H天平A B D E F G习题巩固习题巩固583、在验证机械能守恒定律的实验中：A带重锤的纸带穿过电火花计时器，用手将纸带竖直提起B用天平测出重锤的质量C把电火花计时器竖直固定在铁架台上D把电火花计时器接上低压交流电源E松开纸带，使重锤自由下落F闭合电键G重做几次，选出第一、二点间距离接近2mm，点子清晰的纸带H在纸带上，记下第一个点的位置0，并在纸带上依次选取几个点标出0、1、2、3I计算出与各点对应的速度V1、V2和测出各点到0点的距离h1、h2把数据填入表格J算出重物运动到点1、2、3时减少的重力势能以及增加的动能，进行验证在上述步骤中不必要的是_将必要的步骤前面的字母按合理的顺序排列出来，_C、D、A、F、E、G、H、I、JB习题巩固习题巩固594、(1)若某小组打出了一条纸带如图所示，相邻两点之间的时间间隔为0.02 s，请根据纸带计算出B点的速度大小为_m/s.(结果保留三位有效数字)1.37习题巩固习题巩固60(2)该小组内同学根据纸带算出了相应点的速度，作出v2h图线如图所示，请根据图线计算出当地的重力加速度g_m/s2.(结果保留三位有效数字)9.75习题巩固习题巩固61 5、在“验证机械能守恒定律”的实验中,已知打点计时器所用电源的频率为50赫.查得当地的重力加速度g=9.80米/秒2.测得所用的重物的质量为1.00千克.实验中得到一条点迹清晰的纸带,把第一个点记作0,另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点.经测量知道A、B、C、D各点到0点的距离分别为62.99厘米、70.18厘米、77.76厘米、85.73厘米.根据以上数据,可知重物由0点运动到C点,重力势能的减少量等于 焦,动能的增加量等于 焦(取3位有效数字).根据数据得出什么结论？产生误差的原因是什么？01A B C D7.62 7.56 结论：在实验误差允许范围内，重锤重力势能减少量等于动能的增加量即机械能守恒；误差原因：下落过程中克服摩擦阻力做功习题巩固习题巩固62描绘小灯泡的伏安特性曲线631电路的连接方式(1)电流表应采用外接法：因为小电珠的电阻较小，与00.6 A电流表串联时，电流表的分压影响不能忽略(2)滑动变阻器应采用分压式连接：目的是为了使小电珠两端的电压能从零开始连续变化2闭合电键S前，滑动变阻器触头应移到小电珠分得电压为零的位置(a)，可以使开关闭合时小电珠电压能从零开始变化同时，也为了防止开关刚闭合时小电珠两端电压过大而烧坏灯丝注意事项：643IU图线在U1.0 V左右将发生明显弯曲，故在U1.0 V左右测绘点要密，否则将出现很大误差4电流表选择0.6 A量程，电压表量程选择视小电珠的额定电压而定，即使用的若是“3.8 V0.3 A”的小电珠，选用电压表的15 V量程，若使用“2.5 V0.6 A”的小电珠，则选用电压表的3 V量程5保持小电珠电压接近额定值时要缓慢增加，到额定值，读出I后立即断开开关6误差较大的点要舍去， IU应是平滑曲线而非折线注意事项：65例例1：在在“描绘小电珠的伏安特性曲线描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验中，供选择的实验仪器如下：的实验中，供选择的实验仪器如下：器材器材规格格器材器材规格格小小电珠珠标有有“3.8 V，0.3A”字字样滑滑动变阻器阻器R1最大阻最大阻值10 ，额定定电流流1.0A 电压表表V量程量程05 V，内阻内阻约5 k滑滑动变阻器阻器R2最大阻最大阻值1 k，额定定电流流0.5 电流表流表A1量程量程0100mA，内阻内阻约4 直流直流电源源E电动势约6 V，内，内阻阻约为0.5 电流表流表A2量程量程0500mA，内阻内阻约0.4 导线、电键等等考察考察(1)在上述器材中，滑动变阻器应选在上述器材中，滑动变阻器应选_；电流表应选；电流表应选_。R1A266(2)在图实在图实92中用笔画线代替导线，把实验仪器连接成完中用笔画线代替导线，把实验仪器连接成完 整的实验电路。整的实验电路。图实9267(3)利用实验中得到的实验数据在利用实验中得到的实验数据在IU坐标系中，描绘出了坐标系中，描绘出了如图实如图实93所示的小电珠的伏安特性曲线。根据此图所示的小电珠的伏安特性曲线。根据此图给出的信息，可以判断出图实给出的信息，可以判断出图实94中正确的是中正确的是(图中图中P为小电珠功率为小电珠功率)_。图实93图实94BD6869