求解物理实验原理。
设计性实验是近几年高考的热门话题，也是比较难评分的。鉴于此，回顾物理实验，提出以下看法:
第一，基本仪器的使用仍然是实验复习的基础。
不管最后一年有没有测试仪器的使用，都要熟练使用常用的物理仪器，这是实验的基础和工具，永远不过时。有必要在这方面花些时间。常见的仪器有十三种，分别是刻度尺、游标卡尺、螺旋千分尺、天平、秒表、打点计时器、弹簧秤、温度计、电流表、电压表、多用电流表、滑动变阻器、电阻箱等。这些工具的使用方法在每本复习书里都有详细的讲解，本文就不多说了。
第二，要从各个角度重新审视和组合实验板块。
在物理实验的总复习中，不应该孤立地对待每一个实验，而应该从实验的原理、步骤、数据收集和处理方法的异同进行分类，从而形成不同的实验板块。平时我们已经自觉不自觉的把实验分为力学实验板、电学实验板、热学实验板、光学实验板。但这种处理方式只是简单地重复了物理课本知识的体系，多数情况下也是为了便于讲解，没有太大的创造性，对于学生思维的发展和实验中科学思维方式的培养也不够。在这里，我认为应该发掘这些实验的组合板块中的一些功能，培养学生的实验通识意识。比如对于机械板块来说，就是由验证力的合成与分解、点计时器的使用与变速直线运动加速度的测量、机械能守恒定律、牛顿第二定律、动量守恒定律的验证等实验组成的大型实验板块。
也可以拓宽视野，从各个角度重组新的实验板块。比如实验可以根据测量类型和验证类型分为两大板块，实验可以根据图像可以处理的数据和图像不能处理的数据分为两大板块。我们可以提醒学生用这种方法来分盘子，但具体实验归入哪个盘子，要由学生自己思考。比如用图像法处理数据，学生熟悉的验证牛顿第二定律、测量电池电动势和内阻的实验，但画出来的图形必须是直的，否则很难处理。这给了学生思考的空间。其实有很多实验都可以这样处理。都可以归为用图像法处理数据的实验，比如用单摆测重力加速度。我们测量周期t和摆长L，然后用公式计算。书上用的是测量几组然后取平均值的方法。现在我们可以以L和T2/4л2为坐标轴，把测得的数据放入描点，画一条直线求斜率，就是g
高中物理实验复习
第一，基本仪器的使用
游标卡尺
设计原则:游标尺上n个刻度的总长度等于主标尺上(n-1)个刻度的总长度。若游标尺的最小刻度长度为x，对应主刻度上每个最小刻度的长度为y，则有nx=(n-1)y，由此可得游标尺和主刻度的最小刻度长度之差为k = y-。其值由游标的刻度数和主刻度上缩小的刻度长度y决定。
读取原理:①先读取整数部分:用主尺读取整数部分，即游标的零刻度线在主尺刻度线的右侧，毫米刻度值就是应该读取的以毫米为单位的整数部分L。
②重新读取小数部分:游标上的前几个刻度线与主刻度上的一个刻度线对齐后读取小数部分，即游标卡尺的精度k×n=读取的小数部分(可写成通式k×n)。
(3)测量值为上述两次读数之和，按有效数字法则记录。通式可以写成S = L+K× N。
运用
例1:用刻度为10的游标卡尺测量长度为6.8mm的物体时，游标的哪个刻度与主尺的哪个刻度对齐？14毫米
1，有20个刻度的游标卡尺，游标总长度等于19 mm，它的测量精度是多少？测量时，如果光标的零刻度在尺身2.4厘米到2.5厘米之间，光标的16刻度线与尺身对齐，测量结果是什么？
弹簧秤
弹簧秤使用注意事项:
①根据测得的力选择弹簧秤的量程，不要超出量程测量，否则会损坏弹簧秤。
(2)使用前，检查弹簧秤的指针是否指向零位。如果它不指向零，你需要一个调节器来调零。
(3)测得的力的方向应与弹簧秤的轴线方向一致。
(4)阅读要正对着平视。一次测量的时间不能太长，以免弹簧疲劳。
⑤弹簧、指针和拉杆不能与刻度板末端的限位卡摩擦。
⑥读数时，除了读出弹簧秤上最小刻度所指示的数值外，还要估计一位数。
跑表
使用注意事项:使用秒表前，检查秒表指针是否对准零点。如果无法对齐，记下此时秒表显示的值，并修正读数。测量完成后，秒表要继续运动，使弹簧完全松弛，释放弹性势能，使弹簧恢复松弛状态。
第二，决定性实验
测量匀速直线运动的加速度
用纸带计算物体运动加速度的方法:
A.差分法:S4-S1 = S5-S2 = S6-S3 = … = 3at2，分别算出a1 = (S4-S1)/3t2，a2 = (S5-S2)/3t2，a3 = (S6-S3)。
B v-t图像法:首先根据VN = (sn+sn+1)/2t，计算出纸带击中第n点时的瞬时速度，作出v-t图像，图形的斜率就是物体运动的加速度。
练习:
1，在“测量匀变速直线运动的加速度”实验中，下列方法有助于减小实验误差(ACD)。
a选择计数点，以每五个点的时间间隔为一个时间单位。
b使汽车的加速度尽可能小。
c .纸带开头密密麻麻的点舍弃，点清晰、点间距适当的部分用于测量计算。
d适当增加挂在弦下的钩码数。
2.在研究匀速直线运动的实验中，小车通过各计数点的瞬时速度计算如下:
计数点序列号1 2 3 4 5 6
计数点对应的时间为0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60。
通过计数点的速度(cm/s)为44.0 62.0 81.0 100.0 110.0 168.0。
(1)为了计算加速度，合理的方法是(C)
a根据任意两个计数点的速度公式，用a =δV/δt计算加速度.
b根据实验数据画出v-t图，测量其倾角，用公式A = tgα计算加速度。
c根据实验数据画v-t图，从图上相距较远的两点求a =δV/δT。
d依次计算两个连续计数点之间的加速度，计算其平均值作为汽车的加速度。
(2)利用上表给出的数据，可以用图解法计算加速度。
3.在研究匀速直线运动的实验中，如图2-22所示，是一个纸带，一次性记录了小车的运动。图中A、B、C、D、E为相邻计数点，相邻计数点之间的时间间隔为T=0.1s。
(1)根据_δS =常数_，可以判断汽车是匀速直线运动。
(2)根据_ _ _ _ _ _，计算各点的瞬时速度，VA= 0.53m/s，VB=0.88m/s，VC =1.23m/s，VD=1.53m/s，VE = 65438+。
(3)在图2-23所示的坐标中画出小车的V-T图，根据图计算出A = _ 3.5m/S2 _ _。
4)延伸图形线与纵轴相交，交点的速度为_0.53m/s_，这个速度的物理意义为_ _ va _。
用单摆测量重力加速度
实验中的注意事项:
①摆线应由约1m的细、轻、不可延伸的金属丝制成。
②用高密度的实心球挥杆。
③测量摆长时，摆要自然下垂，测量悬挂点与球心的距离。
④单摆摆动时，摆线应在同一平面内，摆角应小于10。
⑤测量周期时，从摆球通过平衡位置开始计时，测量30或50次的总振动时间，取平均值进行计算。
运用
4.在用单摆测重力加速度的实验中，摆球的密度不均匀，无法确定重心的位置。第一次测量接触网长度L1(不含半径)，测量周期为t 1；第二次测量显示悬链线长度为L2，周期为T2。根据上面的数据，G的值应该是(b)。
A.4π2(l 1+L2)/(t 12+T22)b . 4π2(l 1-L2)/(t 12-T22)
C.4π2 /T1T2 D .无法计算。
5.有两个学生在用单摆测量重力加速度时，分析空气阻力对摆周期的影响时，说空气对摆的浮力与重力方向相反，浮力对摆的作用相当于重力加速度的减小，所以振动周期变大。学生说浮力对摆的影响，好像是用更轻的摆做实验，摆的振动周期与摆的质量无关，所以振动周期不变。试分析这两种说法。
解析:如图A所示，无空气浮力时，摆球简谐振动的恢复力为重力的切向分量G1，F =mg？6?1sinθ，θ为摆角。
有空气浮力时，如图B，让摆球受重力和浮力的合力F=mg-F？浮动，方向垂直向下。此时，摆球简谐振动的恢复力为切向分力F1。
F' back =F1=F？6?1sinθ=(mg-F浮动)？6?1sinθ
F' back =m(g-)？6?1 sinθ= mg′？6?1sinθ，g′= g-
此时摆球质量不变，回复力减小，相当于重力加速度减小，周期增大。一个学生是对的。
学生B的说法错误在于，周期与摆的质量无关。摆的周期与质量无关的原因是:回复力F =mg？6?1sinθ，F与质量m成正比，回复力F？产生回到平衡位置的加速度。
a= =g？6?1sinθ与质量无关，所以周期与m无关，有浮力时，F′=(mg-F浮动)？6?1sinθ
a′=(g-)？6?1sinθ，显然a' < a。
因此，t增加。单摆的振动周期与质量无关，也可以从f返回=-k？6?1x，k为恢复系数，简谐振动的周期T=2π，代入k进行讨论.
第二，验证性实验
验证力平行四边形法则
注意:
1.在这个实验中，力的作用是通过橡胶条的伸长量来衡量的(节点到达某个位置)。因此，在同一个实验中，两种情况下节点都应该到达相同的位置。
2.实验前，先检查弹簧秤的零点是否正确。实验中弹簧秤必须与木板相等，使用时不能超过弹性极限。阅读时，眼睛必须正对着刻度，读到下一个刻度最小的地方。
3.画力图时，比例尺要适当称量，合力要严格按几何作图法计算。
运用
6.如图，是验证力的平行四边形法则的实验装置示意图。用两个测力计以一定角度拉动橡胶条，使节点移动到一定位置。这时，你需要写下:
(1) ;
(2) ;
(3) ;
然后，只用测力计拉长橡胶条，使节点到位。再写一遍。
(4) ;
(5) ;
(6)在实验中，所有拉伸方向应在同一平面内，并平行于板的平面。
验证机械能守恒定律
注意:
(1)安装打点计时器时，需要使纸带的两个限位孔在同一垂直线上，以减少摩擦阻力。
(2)接通电源前，通过点定时器的纸带应平整，不卷曲。握纸带的手一定要握牢纸带，保持垂直，以免人为增加摩擦阻力，导致机械能损失。
(3)实验中，必须先接通电源，点计时器能正常工作后，才释放纸带让铅锤下落，使纸带下落的初速度为零，纸带上打出的第一个点就是一个清晰的点。
(4)选择纸带时，尽量选择点1和2之间的距离接近2mm的纸带，保证纸带在打第一点时速度为零。
(5)测量下落高度时，一定要从起点出发，不能出错。选取的计数点应远离起点，以减少测量高度h值的相对误差。
(6)因为验证了ghn等于Vn2/2，所以不需要知道动能的具体值，所以不需要测量重锤的质量m。
试验误差
因为下落过程中重量和纸胶带都要克服阻力(主要是纸胶带的阻力)才能做功，所以势能的减少量△Ep略大于动能的增加量△Ek。
运用
7.在验证机械能守恒定律的实验中，一些学生按照以下步骤进行实验:
A.用天平称量砝码和夹具；
B.固定打点计时器，将带重锤的纸带穿过限位孔，用手握住，手尽量靠近打点计时器；
c、松开纸带，打开电源，开始打点，如此反复多次，得到若干个打点好的纸带；
D.取下纸带，选择圆点清晰的纸带，记下起点o，在o点附近选择几个连续的计数点(或计时点)，计算每个点的速度值；
e .测量各点到o点的距离，得到重锤下落的高度；
f计算mghn和mυ2n/2，看是否相等。
在上述步骤中，不必要的步骤是a；错或不当的一步是BCDF(填写代表信)；更正如下:① B“手尽量靠近”应改为“重锤尽量靠近打点计时器”；② C”先打开电源，再松开纸带；③ D“离O点较近”应改为“离O点较远”；④F“ghn和υ2n/2”。
8.在“用重锤自由落体验证机械能守恒定律”实验中，冲出纸带，测出第n点到1点的距离后，用公式υn=ngT(T为点时间间隔)计算出重锤击中第n点时的速度，进而计算出重锤动能的增量和重锤重力势能的减少量。
解析:这个问题可以从以下两个方面来分析:(1)由于重锤和纸胶带的阻力，它们下落的实际加速度A会小于重力加速度，利用重力加速度计算出速度υ=n？6?1g？6?1T会让υ的值变大。(2)在先接通电源使点计时器工作，再将纸带从静止状态释放的步骤中，往往容易造成纸带上记录的前两点之间的时间间隔小于0.02s，计算仍会按0.02s计算，这也会使速度值υ=n？6?1g？6?1T太大。
9.在做“验证机械能守恒定律”的实验时，一个同学不小心把一根选定的纸带的前部弄坏了。他在剩余的纸带上测量了两点之间的距离，并在纸带上做了标记，如下图所示。已知点计时器的周期为0.02秒，重力加速度为9.8米/秒2。
(1)纸带用来说明重物(mkg)通过对应于2和5的两点时机械能守恒。
(1)重锤在两点和五点的速度分别为
υ1=米/秒= 1.495米/秒υ2=米/秒= 2.06米/秒
那么在2点和5点的重量的相应过程的动能的增加如下
△Ek = Ek2-Ek 1 = mυ22-mυ21 = 1.004 mj，
而重锤在这个过程中落下的距离是
△h =(3.18+3.56+3.94)×10-2m = 10.68×10-2m
重锤在此过程中减少的重力势能为
△Ep=mg？6?1△h=1.047mJ
在允许的实验误差范围内，可以认为△Ek=△Ep，即机械能守恒。
(2)解释为什么重锤重力势能的减少量△Ep略大于重锤动能的增加量△Ek？
当重锤把纸带往下拽时，由于空气阻力和打点计时器的阻力，重锤的机械能损失了，所以重力势能的减少略大于动能的增加。
验证动量守恒定律
实验中的注意事项
(1)为了保证两个球在水平方向上居中在同一条直线上，必须将滑槽末端的切线调整到水平，然后固定；
(2)为了使入射球A在被击中后沿原方向运动，球A的质量必须大于被击中球B的质量。
(3)为了保证重复实验的条件相同，首先，每次入射球必须从静止的滑道上的相同位置滚下；第二，注意不要移动实验桌、滑槽和白纸。
(4)必须明确标出重量线尖端所指的位置o，以便更准确地确定平抛运动的两个球的投掷点，从而更准确地求得水平位移。
练习
1.一个学生用下图所示的装置，通过两个半径相同的球A和B的碰撞，验证动量守恒定律。图中PQ是滑槽，QR是水平槽。实验中，球A先从滑道上的固定位置G滚下，落在水平地面的记录纸上，留下痕迹。重复上述操作10次。获得10冲击痕。然后把球B放在靠近槽端的水平槽上，让球A仍然从位置g向下滚，球A和球B碰撞后，在记录纸上留下各自的撞击痕迹。重复此操作10次。图(A)中的点O是水平凹槽的末端R在记录纸上的垂直投影点。球b的撞击痕迹。
(1)碰撞后，球B的水平范围应为64.7 cm。
(2)下面哪个选项是这个实验所必需的？回答ABD(填写选项号)
A.当球b没有放在水平凹槽上时，测量球a落点到o点的距离。
B.A球与B球碰撞后，测量A球落点至o点的距离。
C.测量球a或球b的直径。
D.测量球a和球b的质量(或两个球的质量之比)
E.测量g点相对于水平凹槽表面的高度。
2.有个同学设计了一个用点计时器验证动量守恒定律的实验:橡皮泥粘在汽车A的前端，推动汽车A匀速运动。然后和还在前面的车B相撞粘成一个整体，继续匀速行驶。他设计的具体装置如下图所示。车A后面接一根纸带，电磁打点计时器的供电频率为50HZ，长板下垫小木块以平衡摩擦力。
(1)如果已经得到如上图所示的点状纸带，并在图上标出各计数点的实测间距，A为运动开始时的第一点，则应选择BC段计算A碰撞前的速度，选择DE段计算A和B碰撞后的* * *同速。(填写“AB”或“BC”或“DC”或“DE”)。
(2)A车实测质量为m1=0.40kg，B车质量为m2=0.20kg，由上述测量结果可得:
撞击前的总动量= 0.42千克米/秒
撞击后的总动量= 0.41.7千克米/秒。
从以上实验结果得出的结论是:在允许的误差范围内，A车和B车作用前后的总动量相等，系统动量守恒。
三、研究实验
研究扁平抛射体的运动
1、在研究平抛体运动的实验中，坐标原点0和垂直向下轴的确定，下列说法正确的是(AD)
O点位于滑槽的终点。
点B O就在R处滑道终点的正前方(R是球的半径)。
c画一条平行于棋盘下边缘的线，当它穿过0时作为轴。
d .以过零点的重锤线为轴画一条垂直线。
2.如图，是平抛实验专用卡。矩形孔的宽度为A，长度为B，C为追踪轨迹点的间隙。如果球的半径为R，下列说法正确的是(AB)。
间隙c应该在折叠线处，靠近纸板上的白纸。
B a应该稍微2r(r是球的半径)。
C b应该等于2r D a应该等于2r。
3、下列哪个因素会增加实验的误差(B)
球和滑道之间有摩擦力。b .安装滑槽时，其端部不水平。
c建立坐标系时，以滑道终点口的位置为坐标原点D，每次放球的位置都是一样的。