高二物理实验教案设计.docx
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高二物理实验教案设计
实验一验证动量守恒定律
[预习思考题]
1．动量守恒的条件是什么?
本实验的两个小球相碰，为什么它们的总动量不改变？
．
2．本实验是怎样简便地测出两个小球碰撞前后的速度的?
所依据的原理是什么?
3．在实验中，将要记录O、P、M、0',五个点，它们的位置是怎样确定的?
这些点分别表示了什么?
4．实验后怎样处理实验数据?
本实验是怎样验证动量守恒定律的?
[实验目的]．
用两个大小相同但质量不等的小球的碰撞来验证动量守恒定律．
[实验器材]·
J2135型碰撞实验器（连同两个大小相同但质量不同的小球、线），刻度尺，白纸，复写纸．
[实验步骤]
1．用天平称量两个小球的质量m的小球定为人射小球，把质量小的小球定为被碰小球，用刻度尺和三角板测量小球的________·把测得的数据全部记入（自己设计的）表格中．
2．按图7安装和调整实验装置。
斜槽要固定在桌边；其末端点的切线保持水平．把白纸平铺在槽口下的正前方，用重物压住纸的四个角．使重锤线沿着斜槽末端竖直下垂，锤尖离地面尽量近又不与地面相碰，在白纸上记下重锤尖所指的位置O，它表示碰撞时入射小球球心在纸上
的垂直投影．
图７
3．只用人射小球做实验：
（1）让入射小球从斜槽上某一高处由静止释放，观察其落地位置，下小球开始滚下的位置．
（2）在小球落地处的白纸上铺放复写纸．重复10次让人射小球从斜槽同一位置滚下的实验．在打上落点记号的白纸上，用尽可能小的圆把所有落点圈在里面，圆心户就是小球落点的平均位置．
4．让两个小球做正碰的实验：
（1）把被碰小球放在斜槽前边的小支柱上，调节小支柱的位置和高度，使入射小球从槽上滚下来与被碰小球发生碰撞时处于同——高度，碰撞后的速度方向都在同一条直线上．
（2）铺上复写纸，把被碰小球放在小支柱上，让入射小球从原来高度滚下，使它们碰撞．重复实验10次．用同样的方法标出碰撞后入射小球的落点的平均位置M，被碰小球落点的平均位置N.
图８
5．从记有O、P、M、N点的白纸上取得实验数据．
过O、N点在纸上作一条直线，在直线上截取线段OO'=2r，这正好是小支柱和斜槽末端点的距离，则O'，点就是被碰小球在纸上的垂直投影．O、O'、P、M、N各点位置如图8所示．
（1）测量线段0，N的长度，它就是被碰小球飞出的水平距离，它在数值上等于被碰小球碰撞后的速度u，，．
（2）测量线段0M的长度，它就是入射小球碰撞后飞出的水平距离，它在数值上等于人射小球碰撞后的速度ul，．
（3）测量线段0P的长度，它就是入射小球在没有发生碰撞时飞出的水平距离，它在数值上等于入射小球在没有发生碰撞时飞出的水平距离，也就是人射小球的碰前速度
．
6．把数据填入（自己设计的）表格中，再分别计算ml（0P）和ml（0M）+Ml（O'N，看看它们是否相等，从而验证mlv1=m1v1'+，是否成立．
[注意事项]
1．为了保证小球实现水平正碰，固定斜槽时一定要使斜槽末端点的切线保持水平．可把小球轻轻放在斜槽底端水平部分，看看小球能否做到随遇平衡．同时，被碰小球放到小柱上，既要调节小柱高低，尽量使两球的球心在同一水平线上，又要俯视观察、调整两球左右对齐．
2．两个小球的大小是相等的，质量是不同的，要用质量较大的作为人射小球．
3．在整个实验过程中，要保持实验桌、斜槽和白纸的位置不改变；人射小球应尽量从斜槽较高位置液下，但每一次都要从斜槽的同一高度开始无初速释放．
[记录和计算]
（请附原始记录的白纸，自己设计表格和列式计算．）
结论：
1．实验时，为什么不用质量较小的小球作为人射小球?
这有什么不好?
请动手做实验试一试，再从理论上进行分析．
2．在本实验中，为什么测出小球飞出的水平距离，就可以用它来代表小球的水平速度?
3、在实验过程中，为什么入射小球每次都必须从斜槽的同一高度滚
4．为了使两球实现水平正碰，要使两小球相碰时处于同一高度．但事实上，由于两球大小相等，此时入射球将会碰到小柱再飞出去．我们可以把小柱调低一点点，不让入射球碰着，但这又不是水平方向碰撞了．你认为应该怎样改进?
请设想一些改进的方法．
实验二用单摆测定重力加速度
[预习思考题]
1．本实验是根据什么原理进行的?
实验中必须取得哪些数据?
2．怎样安装本实验用的单摆?
单摆的摆长如何测量?
3．在实验中，单摆的偏角应控制在什么范围内?
有什么简便的办法
可知偏角满足此条件?
4．本实验用什么方法测定单摆振动周期?
测量时取摆球经过什么位置的时刻开始计时为好?
：
[实验目的]（学生填写）
[实验器材]
铁架台，铁夹，细线（1m左右），金属小球三个孔），米尺（最小刻度为一），秒表（或秒钟）．’
[实验步骤]
（有穿过球心的小
1．用细线穿过金属球上小孔，然后在线端打一个比小孔大一些的线结，抽紧后做成÷个单摆．，
2．将铁夹固定在铁架台上端，把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，把做好的单摆固定在铁夹上，让摆球自由下垂．
3．用米尺测量摆长．摆长等于从到的距离，亦即与之和．
4．用累积法测单摆振动周期．把单摆从平衡位置拉开一个小角度，这个角度应不大于．放开摆球，让单摆在竖直平面内摆动．用秒表测出单摆完成30—50次全振动的时间，再求出完成一次全振动所用的平均时间，这就是单摆的周期．把数据记入记录表格中．
5．根据公式g=_____________，利用实验测得的________和__________的数据，计算出重力加速度．
6．变更摆长，重做几次实验，计算出每次实验的重力加速度．
7．求出几次实验得到的重力加速度的平均值，即可看作本地区的重
力加速度．
8．从单摆的周期公式知道，周期跟偏角的大小、系．用实验验证这个结论．
[注意事项]
摆球的质量没有关
1．摆线要用细而不易伸长的线，悬点要固定不变，不能把摆线随意缠绕在铁夹上，以免悬点松动，引起摆长变化．悬挂单摆时可用铁夹把细线上端夹紧，也可用烧瓶夹夹紧两块小木板，以此夹紧摆线．
2．摆长以1m左右为宜，摆长是指从悬点到球心的距离，测摆长应在单摆竖直悬挂的状态下进行．如果只用一把米尺测量摆长，可以让米尺与悬线平行，尺上端的零刻度线与过悬点的水平线重合，尺下端与小球相切，切点处的读数就是摆长．或者用米尺测出摆线的长度、用游标卡尺或两把三角尺测出小球直径，则摆线长加小球半径就是摆长．
3．单摆偏角的控制可以用量角器粗测，也可以用控制摆幅与摆长之比小于0．087的办法实现．以摆长1m为例，只要让球心偏离平衡位置的距离小于8．7cm，偏角就小于5
．
4．要让单摆在竖直平面内摆动，不要形成锥摆，测定单摆振动周期时，可事前在平衡位置正下方放一支铅笔或一块橡皮作为记号，在摆球经过平衡位置时开始默数，默数全振动次数要与振动周期同步，注意摆球每经过平衡位置两次才完成一次全振动．·开头用倒数的方法、后来才顺数：
即默数“5，4，3，2，1，0，1，2，…30”，数到“0”时启动秒表，数至（（30”时关闭秒表．
[记录和计算]
（自己设计一个表格，把测得的数据和计算结果填入表中．）
[问题讨论]
1．单摆振动周期T与摆长l的测量结果，哪一个对重力加速度g的准确度影响大一些?
为什么?
2．测周期时，计时的起点可以取摆球经过平衡位置（最低点）的时刻，也可以取摆球摆动到最高点的时刻．你认为哪一种方法好，为什么?
3．有人认为不必像步骤4那样用累积法测单摆的周期，只要直接测单摆一次全振动所经历的时间就可以了．你同意这种看法吗?
为什么?
4．利用本实验测得的数据，可以研究周期跟摆长的关系．应该怎样做?
请你尝试一下．
实验三用油膜法测分子的大小
[预习思考题]
1．一般分子直径的数量级为_________________
2．本实验是采用油酸在水面上形成一层_____________的方法估测分子的大小．
3．本实验选择油酸的主要原因是因为它的分子由两部分组成，一部分是______，它与水没有_____________而要冒出水面，另一部分_______对水有____________，面留在水中，这样油酸分子直立在水面上形成______________.
[实验目的]
用油膜法估测油酸分子的大小，学习一种估测分子大小的方法
[实验器材]
酒精油酸溶液（由老师预先配制好，它的浓度老师会告诉你的），浅水盘（边长30—40cm），痱子粉（或石膏粉），玻璃片（或有机玻璃板），量筒，注射器（或滴管），坐标纸或计算纸，清水，彩笔（水性）．
[实验步骤]
1．用注射器或滴管将酒精油酸溶液一滴一滴地滴人量筒中，记下量筒内增加一定体积（例如lmL）时的滴数，求出一滴溶液的体积v．
2．往浅水盘倒入约2cm深的清水，在水面上轻轻而均匀地撒一层痱子粉或石膏粉．
3．用滴管滴一滴酒精油酸溶液于水面，等油层不再扩散，形状稳定后，用玻璃片（或有机玻璃板）盖在水盘上（图1），然后用彩笔将油酸膜的形状描绘在玻璃片上。
4．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃片放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S．求面积时以坐标纸上边长为lcm的正方形为单位，数出轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个．
5．根据酒精油酸溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积y．根据油酸的体积y和油酸薄膜的面积S算出薄膜的厚度，可认为是油酸分子的大小．
[注意事项]
1．选用的浅水盘各处的高度应均匀，而且水盘应水平放置（可从盘的边缘各处离水面高度是否一样看出）；水盘也不宜太高，略高于水面为宜，以使盘上的玻璃片尽可能地接近水面又不接触水面，这样描绘出的油酸膜轮廓就比较准确．描画油酸膜轮廓时，眼睛视线应通过所画之处而垂直于玻璃片．
2．为了使滴到水面的油酸尽量少，除了把油酸稀释外，应尽量选用出口特别细的注射器或滴管，最好使用滴下100滴以上溶液才有lmL体积的滴管．
3．向水面滴下酒精油酸溶液时，注意使滴管竖直于水面，管口靠近水面，轻轻地滴下，就有可能得到油层不再扩散，形成边缘圆滑的油膜．
4．酒精油酸溶液应取分析纯的无水酒精和分析纯的油酸配制．实验用具容器都必须清洗干净，否则会影响实验结果．
5．本实验中，由于测量体积和面积的数值都不精确，因此测量结果偏差较大．油酸分子大小的公认值为
，只要测量结果的数量级与之相符，就可认为实验成功．
[实验记录与计算]
项目
溶液浓度
1mL溶液滴数
1滴溶液体积
1滴溶液中纯油酸体积
油酸膜厚度
数据记录或计算
[实验结论]
用油膜法估测得到油酸分子的大小为________________
[问题讨论与思考]
1．本实验能够以宏观的cm数量级的尺度估测到10
cm微观尺度，你能说出它巧妙之处吗?
2．如果把分子看作一个球体，把你测得油酸分子的大小当作它的直径，那么每立方厘米中有多少个油酸分子?
3.油酸的密度是9.8kg/m
，那么每一个油酸分子质量是多少?
实验四测定电源的电动势和内电阻
[预习思考题]
1．在闭合电路中，电流强度、路端电压电压是怎样随外电阻的变化而变化的?
2．在图14中，滑动变阻器的滑动片为什么应先移到左端?
在实验过程中，如果把滑动片移到右端，将会出现什么现象?
有什么不良后果?
3。
这个实验得出的U--I关系图线为什么是一条直线（参阅课本图）?
把这条直线延长，使它跟纵轴和横轴相交，这两个交点各有什么物理意义?
怎样用作出的图线求出电源的电动势和内电阻?
[实验目的]
用伏安法测定电源电动势和内电阻
[实验器材]
待测干电池（使用两个1号干电池串联）①，电流表（J0407或
J0407—1），直流电压表（J0408或J0408—1），滑动变阻器（J2354--1：
50n、1．5A），开关，导线．
[实验步骤]
1．把干电池、开关、直流电流表（用0．6A挡）、直流电压表（用3V
挡）、滑动变阻器按图14连接好电路，并随即把滑动变阻器的滑片移到使
变阻器接人电路的电阻为最大处（在图14的情况下，应把滑片移到左端）．
2．接通开关S，移动滑动变阻器滑片，逐渐减小接入电路的电阻，使电流表的读数在0.06—0.5A之间变化,并依次读取6—8组对应的电流
I和电压U,填于表7—1中
表7—1
次数
项目
1
2
3
4
5
6
7
8
I/A
U/V
3、分别用以下三种方法处理数据、计算出这两节干电池的电动势和内电阻。
（1） 任取两组I、U数据代入方程组
E=U1+I1r
E=U2+I2r
就可以求出电动势E和内电阻r（为提精确度，建议选用电流值及电压值各自大些的两组数据）。
把计算过程简要地写在下面：
结论：
（1）测得两个串联的干电池的电动势为_____________，内电阻为______________.
（2）为减烛偶然误差，用上面
（1）的方法求出几组E、r值，最后分别算出它们的
平均值。
为提高精确度，建议以第1次和第4次为一组，第2次和第5次为一组，余类推，将计算结果填入表7-2中。
表7-2
组合
项目
用1和4两次数据
用2和5两次数据
用3和6两次数据
平均值
E/V
r/
结论：
测得两节串联的干电池的电动势是———，内电阻是——·
（3）为了减少偶然误差，还可以用作图法来处理数据，求出E、r值．在坐标纸上以I为横坐标、U为纵坐标（见图15），用表7—1中的各组U、I值在坐标系中描出相应的点，作一条直线，使之通过尽可能多的点，并使不在直线上的点尽可能均匀分布在直线两旁（参看课本图），直线与纵轴的交点表示I=0，属于断路的情况，这时的电压U等于电源的电动势．直线与横轴的交点表示电压U=0，属于短路情况，用I短表这这时的电流，根据短路时电源内阻r、电源电动势E和短路电流I的关系r=月／／短可求出电源的内阻r．
结论：
这两个串联干电池的电动势为_________________
内阻为______________________.
[注意事项]
1．正确选用电压表和电流表的量程，并注意正确连接表上的“+”、“—”接线柱．
2．实验前必须把变阻器的滑动片置于阻值最大的位置，以防止出现烧坏电流表的事故．
3．作U—I图线时，如果出现某组数据对应的点偏离直线较远，就表明这组数据的偶然误差较大，可将该点舍去．
[问题讨论]
1． 测量电源的Z和厂值的电路可以有两种不同的接线方法：
如图16（a）、（b）所示．试比较这两种接法在测定电源的E和r中所产生的误差情况图16
2、用图线法计算E、r值有什么优点?
3．如果在实验中只有一个电压表和两个定值电阻，或只有一个电流
表和两个定值电阻，怎样测定一节干电池的电动势和内电阻?
画出实验电
路图，并写出计算E和厂的代数式．
实验五用描迹法画出电场中平面上的等势线
[预习思考题]
1．本实验中，A、B两电极在导电纸上形成的电场是不是静电场（实验装置见图2）?
2．试解释本实验的课文中指出的“电流表指针不偏转，说明这个点跟基准点的电势相等”这句话．
3．等势面和电力线有什么关系?
在电场中，同一个平面上的等势线和电力线又有什么关系?
[实验目的]
学习用描迹法画出电场中一个平面上的等势线
[实验器材]
平整的木板，圆柱形电极（2个），白纸，图钉（4枚），导电纸，复写纸，J0409灵敏电流计（两接线柱接有探针），n202学生电源（用它的6V直流挡），J2352单刀开关，导线等．
[实验步骤]
1．如图2，在平整木板上依次铺放白纸、复写纸和导电纸（有导电物质的一面向上），然后用图钉把它们固定在木板上．
2．在导电纸上平放着两个跟它接触良好的圆柱形电极A、B，两者相距约10cm，用导线分别与电源的正、负极相连，作为正、负“电荷”．
3．在导电纸两个电极A、B的连线上，依次选取间距大致相等的5个点C、D、E、F、G作为基准点，其中E点选在AB连线的中点．
4．让灵敏电流计的一支探针接在基准点C上，然后在导电纸平面上两电极连线的一侧距此基准点约lcm处选一个点．将另一支探针与该点接触，左右移动探针的位置，可以找到一点，能使电流表的指针不发生偏转，这个点就跟C点的电势相等．这时用探针稍用力向下压一下，把它的位置复印在白纸上．
5．按步骤4的方法，在AB连线的两侧各探测出与基准点C等势的点，相邻等势点大约相距1cm．
6．用同样的方法，分别探测出另外4个基准点的等势点．
7．取出白纸，根据5个基准点的等势点，分别用实线画出5条平滑的曲线（参考图3）．这些曲线就是等势线．
8．画出两个异种“电荷”在这个平面上的电力线．由等势线的分布情况，根据等势线和电力线的关系，在白纸上用虚线画出该平面上电力线分布情况．
[注意事项]
1．本实验是用在导电纸上形成的稳恒电流场模拟静电场做实验的，因而应该选用平整的、导电物质分布均匀的导电纸．
2．在画出A、B电极的连线和5个基准点时，不要用笔（特别是不要用铅笔）画在导电纸上，只需在这些点处用探针轻按一下，使在下面的白纸上留个痕迹就可以了，切勿将纸划破或戳穿，以免破坏导电纸上导电物质分布的均匀性，但要在探测完毕取出白纸后用笔将痕迹画成点．
[数据记录和计算]
把你画好的等势线和电力线的纸粘贴在下面空白处．
[问题讨论]
1．你作出的五条等势线中以__________基准点的等势线的电势最高；__________基准点的等势线的电势为最低．
2、从你画出的电力线他布情况分析，该电场平面上________________处的电场抛物线强度最大.
实验六练习使用多用电表实验
[预习思考题]
1．测量电阻两端的电压用_______________________表,测量电路中的电流用_____表,没量电阴的阻值用_____表,将这三个表组合在一起,这就是____表.
2.观察多用电表上半部分的选择开关及其周围标着的测量功能及量程,看表盘上的弧形刻度是怎样跟测量功能及量程对应的．
[实验目的]
1．了解多用电表的正确使用方法．
2．练习使用多用电表测量直流电压、直流电流、电阻．
[实验器材）
多用电表，几节干电池，学生电源,几个不同阻值的电阻R1、R2，导线等．
[实验步骤]
1．正确使用方法
（1）使用前，要先检查表头的机械零点．方法是：
让多用电表不进行任何测量，这时表针应停在左端零刻线上，否则要用小螺丝刀轻轻地转动表盘下边中间的调零螺丝，使表针指零（这个操作叫检查“机械零点”）．然后将红表笔和黑表笔分别插入“+”、“—”测试插孔
（2）使用时，应把选择开关旋到相应的测量功能和适当的量程上，并要选择好与之相对应的刻度
（3）使用完毕，应把表笔从测试笔插孔拔出放好，并把选择开关置于“0FF’挡（有些多用电表没有这一挡的，则应置于交流电压挡的最大量程处）．
2．直流电压挡和直流电流挡
（1）测量直流电压或直流电流时，把选择开关置于直流电压挡或直流电流挡，所选的量程应稍大于待测电压的估计数值，或先选较大的量程测量，得到大约数后选择大于而又最接近该数值的量程．读数时首先要正确选择刻度，原则是选择最大数值与所选量程相同的那条刻度．如果表盘上没有这相应的刻度，就要使用与所选量程的10倍（或十分之一）的刻度．例如图17中，如果选择直流电压挡的500V量程，可以使用______________的那条刻度．为了正确读数，还要弄清楚刻度中每一小格所代表的数值．例如图17中，直流50V电压挡，观察表盘得知，这条弧形刻度共有_______个小格,因为量程是____________V,所以1个小格代表_____V
（2）.测量直流电压时,应使用多用电表同用电器并联,且交红表笔接在用电器电势较高的一端（或电源正极一端）。
3）测量通过用电器的直流电流时，要使多用电表同用电器串联，还要注意让电流从正表笔流人，从负表笔流出．
3．电阻挡
（1）多用电表置于电阻挡时的原理图如图18所示，表内的电池E、表头G、欧姆调零电阻R和两个表笔间的被测电阻Rx串联起来．
如果被测电阻阻值越大，流过表头G的电流就较_________，表头G的指针偏转角度就较_______；反之，被测电阻RX阻值较小，指针转动角度就较__________．
（2）使用电阻挡时，除了先检查“机械零点”之外，还要检查“欧姆零点”．方法是：
把两表笔金属杆相接触，这时两表笔之间电阻为0．调整欧姆调零旋钮（通常有字母“n”作标志），使指针指在表盘右端电阻挡刻度的“0”位置．注意在每换用欧姆挡的另一倍率或连续使用同一倍率较长时间，都需要重新检查“欧姆零
点”．
（3）表盘上只有一条电阻挡的刻度，测量电阻时为了读数的准确和方便，要适当选择电阻挡的倍率（电阻挡选择开关上写着…X10、X100…等标记），使得指针尽可能停在靠近表盘的中央位置．读数时，以指针在表盘电阻挡刻度上指的数值乘以所选择的倍率，才是所测的电阻值．
（4）用多用电表测电阻时，被测电阻要跟别的元件和电源等都要断开，而且不要用手碰到表针的金属杆．
4．练习测量
（1）1节干电池电压．
（2）2节干电池串联后的总电压．
（3）学生电源中直流电源的2V挡、4V挡、8V挡输出的空载电压．
（4）测量老师所给的几个电阻Rl、R2、R3的大小．
（5）自己设计和连接一个测量通过电阻R的直流电流的电路，并进行测量．
（6）和别的同学（与你所测的对象相同的同学）的测量结果相比较，如果有不同，找出原因．
[数据记录]
测量项目
选择开关位置
所选刻度
测量结果
两者结果不同的原因
选挡
量程或倍率
自己的
别人的
1节干电池的电压
两节干电池的电压
学生电源
直流2伏挡电压
直流4伏挡电压
直流8伏挡电压
电阻R1的阻值
电阻R2的阻值
电阻R3的阻值
自己设计的测量通过电阻及直流电流的电路
实验七描绘小灯泡的伏安特性曲线
[预习思考题]
1．根据欧姆定律，导体中的电流I跟导体两端的电压U成_____跟导体的电阻R成______。
2．导体中电流I和电压U的关系可以用图线来表示．用纵轴表示._______，用横轴表示_________，画出的图纸________叫做导体的伏安特性曲线
3．在金属导体中，电流跟电压成正比，伏安特性曲线是_________4．各种材料的电阻率都随温度而．金属的电阻率随温
度的升高而________，由此可推断小电珠的伏安特性曲线是_____________原点的一条弯向________轴的曲线．
[实验
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