1、 18/182021中學物理實驗講義 中學物理實驗講義（物理教育專業適用） 閩江學院電子系物理教研室 唐一峰編 2017.2 二、傳統實驗研究與分析 實驗一、晶體的熔化和凝固實驗的研究 一、實驗目的 1、研究本實驗成功的關鍵及改進方法。 2、研究該實驗中如何培養學生的實驗能力及指導學生做好實驗的方法。 二、實驗器材 J2262型萘的熔解凝固實驗器 三、實驗內容 1、在燒杯中加入約2/3、75度熱水，將裝有2厘米深的萘粉的試管放進燒杯中預熱，將兩只溫度計分別插入燒杯和試管萘中，將攪拌器旋入萘粉中不斷攪拌，使萘粉溫度均勻。 2、將全套設備移到試管架上，燒杯下墊石棉網，待水溫與萘溫差5度，用酒精燈在

2、石棉網下加熱，要求水溫的升高速度不超過1度/分，當萘粉溫度達到70度時，每分鐘記錄一次萘粉的溫度。 3、當萘粉開始熔解時，需要加強攪拌，使萘粉和熔液呈糊狀。 4、萘全部熔解后，溫度迅速上升，當溫度達到85度時，停止加熱，讓萘液在燒杯中自然冷卻，仍每分鐘記錄一次溫度，記錄到75度為止。 5、實驗結束后，把試管放入沸水中煮，待萘再次全部熔解，取出溫度計，攪拌器，把熔液倒入研缽中碾成粉末，以備下一次再用。 6、做出萘的熔解凝固曲線。 四、注意事項 1、萘粉為熱不良導體，加熱時必須經常攪拌，使萘粉溫度均勻。 2、加熱過程，溫度升高速度要控制在1度/分以下。 3、實驗完畢要清洗各部件，放在原先的位置。

3、五、實驗思考與報告 1、通過研究“晶體的熔化和凝固”的實驗，你認為做該好實驗的關鍵有那些？ 2、根據你的實驗結果，談談你的心得體會。 3、根據你的實驗體會，你認為在指導中學生實驗時，應注意復習哪些知識？提出哪些要求？培養哪些能力？講解哪些問題？ 實驗二、阿基米德原理實驗的研究 一、實驗目的 1、掌握有關阿基米德原理的演示方法。 2、培養學生根據教學需要選擇和創制代用儀器的能力。 二、實驗器材 J04018阿基米德原理、應用實驗器，2.5N彈簧測力。 三、實驗內容 （1）阿基米德原理實驗的研究（比重比水重的物體） 1、用測力計測出重物和小量筒在空氣中的重力的大小。 2、向溢水杯中注水滿盈，將小量

4、筒放在溢水杯嘴下。 3、用測力計掛起重物并緩慢將其全部浸沒在水中（注意測力計掛鉤不要浸入水中），溢水杯中一部分水流到小量筒中，此時測出測力計的讀數。 4、再用測力計測出排出的水受到的重力。 （2）阿基米德原理實驗的研究（比重比水輕的物體） 1、用測力計測出重物（小配重放在重物桶中，另一帶有掛環的小配重掛在重物桶下方）和小量筒在空氣中的重力的大小。 2、向溢水杯中注水滿盈，將小量筒放在溢水杯嘴下。 3、將重物并緩慢放入在水中直到平衡，溢水杯中一部分水流到小量筒中，此時測出測力計的讀數。 4、再用測力計測出排出的水受到的重力。 四、實驗思考與報告 1、請總結出做好本實驗關鍵點。 2、做這個實驗應引

5、導學生觀察那些實驗現象？ 3、你覺得本實驗還有哪些不合理的地方嗎？請提出改進的措施和方法？ 4、請設計一個驗證阿基米德原理的演示實驗的教案。 實驗三、運動學實驗驗證和機械能守恒定律的實驗的研究 一、實驗目的 1 了解電火花打點計時器的構造和使用方法； 2 掌握從電火花打點計時器的紙帶記錄得出實驗數據的方法； 3 學會利用電火花打點計時器判斷物體是否做勻變速直線運動； 4 掌握使用電火花打點計時器測定勻變速直線運動的加速度的方法。 二、實驗器材 J01207電火花打點計時器，紙帶，毫米刻度尺，一端附有滑輪的長木板，小車，細繩，鉤 碼，刻度尺，重物（附紙帶夾子），刻度尺，鐵架臺（附夾子）。 三、電

6、火花打點計時器簡介 電火花打點計時器，打點時間間隔是0.02S，因此，打在紙帶上的點，記錄了紙帶運動的時間。如果把紙帶與運動物體連接在一起，紙帶上的點跡就相應地表示出運動物體在不同時刻的位置。研究紙帶上的點跡之間的間隔就可以了解運動物體在不同時間里發生的位移，從而了解物體運動的情況。 四、實驗內容 （一）練習使用電火花打點計時器 1、實驗步驟 （1）把電火花打點計時器固定在桌子上，讓紙帶穿過兩個限位孔，把復寫紙片套在定位輪上，并且壓在紙帶上面。 （2）在電火花打點計時器接到交流電。 （3）打開電源開關，用手水平地拉動紙帶，紙帶上就會打上一列小點。 （4）取下紙帶，從能看得清的某個點開始，數一數

7、紙帶上共有多少個點。如果共有n點，點子的間隔數則為n-1個，用t=（n-1）0.02 s計算出紙帶的運動時間t。 （5）用刻度尺測量一下，打下這些點時紙帶通過的距離，有多長。 （6）利用公式， t s v/ 計算紙帶在這段時間內的平均速度。將測量和計算結果填入下表 中。 （7 鄰點間的距離s1、s2、s3、s4、s5。把數據填入下表中。根據這些數據，判斷紙帶的這段運動是勻速運動還是變速運動，并寫出判斷結果和理由。 2、實驗研究 使用電火花打點計時器時應注意 （1）使用打點計時器應將它牢牢固定。打點針要調節適當，太靠近紙帶，會出現拖尾、雙點，同時還增加了運動阻力，甚至損傷復寫紙和紙帶；離紙帶太遠

8、，會出現漏點、打不出 （2）在打點時，拉動紙帶的速度應適中紙帶要平直，不要與限位孔相摩擦。 （3）復寫紙不要裝反。每打完一條紙帶，應將圓形復寫紙的位置調整一下，以保證打點清晰。 （4）因為剛接通電源時，振片的振動不穩定，所以在使用打點計時器時，要先接通電源，后松開紙帶。 （5）電火花點計時器是按間歇工作設計的每打完一條紙帶要及時切斷電源，防止線圈過熱而損壞。 （6）在紙帶上測量長度時，不要一小段一小段地測量后相加，應采用直線坐標法連續讀數，以減小誤差積累。 （二）研究勻變速直線運動的實臉 1、實驗原理 設物體做勻變速直線運動，初速度為v0，加速度是a 。在各個T 內的位移分別是s1、s2、s3

9、則有： 2 0121 aT T v s += 2 02021223 21)(21aT T v aT T aT v aT T v s +=+=+= 2 02022325 21)2(21aT T v aT T aT v aT T v s +=+=+= 2 02023427 21)3(21aT T v aT T aT v aT T v s +=+=+= 2 020*)1(21aT n T v aT T aT n v aT T v s n -+=+-+=+= 因此可以得到連續相等時間，內的位移差是： 212312aT s s s s s s s n n =-=-=-=?- 根據該式即可判斷物體是否做勻

10、變速直線運動。 2、實驗步驟 （1）如下圖2所示，把附有滑輪的長木板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面。把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路。 （2）把細繩一端掛上合適的鉤碼，另一端拴在小車上，使細繩跨過滑輪。把紙帶穿過打點計時器，并將紙帶的一端固定在小車后面。 （3）把小車停靠在打點計時器處，接通電源待打點計時器打點穩定后再釋放小車，讓小車拖著紙帶運動， 紙帶上就會留下打點計時器打下的一列小點。 （4）換上新紙帶；按步驟3 重復實驗幾次，從打上點的紙帶中找出一條理想的紙帶作為分 （5）處理所選出的被打上點的紙帶。為研究方便與提高所得結果的精確度，應去掉開頭一些比較密集的點子，在

11、后邊便于測量位置的地方找出一個起始點。通常用打五次點的時間作為時間的單位，即相鄰計數點所表示的時間間隔為，T=50.02s=0.10s 。在選好的開始點下面標明計數點0，1，2，3，4注意數清楚計數點間的時計點的數目，兩個相鄰點間的距離分別是s1、s2、s3、s4 （6 1、實驗原理 機械能守恒定律告訴我們：在重力作用下，物體的重力勢能和 動能可以互相轉化，但總的機械能守恒。當物體自由下落時，它的運動規律可利用打點計時器在紙帶上進行記錄，打點計時器在紙帶上直接記錄了物體下落的時間及下落的高度，根據紙帶記錄的數據可算出物體的動能增加量221mv E k = ?，及物休的 重力勢能減少量 mgh

12、E p =?。若在實驗允許的誤差范圍內，這 兩個變化量相等，那么機械能守恒定律得到驗證。 2、實驗步驟 （1）將電火花打點計時器豎直穩定地固定在鐵夾臺支架上。 （2）將紙帶穿過打點計時器，紙帶下端固定在重物上。 （3）先用手豎直地提著紙帶末端，使重物靜止在靠近計時器的地方。如下圖1所示。 （4）接通電源，松開紙帶，讓重物自由落下，計時器就在紙帶上打下了一系列小點。 （5）重復實驗幾次，從幾條打上點的紙帶中挑選第一、二兩點間的距離接近2 mm ，且點跡清晰的紙帶進行測量。 （6）識下第一個點的位置O ，在紙帶上選取方便的5個連續點1、2、3、4 用刻度尺測出各點到位置O 的距離h1、h2查找當地

13、g 的取值。 （7）用公式 T h h v n n n 21 1-+-= 計算各點對應的瞬時速度1v 、2v 、3v （8）計算各點對應的動能增加量2 21mv 和勢能減少量n mgh 。 （9）將計算得到的數據填入自己設計的表格內，分析比較各點對應的勢能減少量和動能的增加量是否相等，比較的結果是否能驗證機械能守恒。 （10）分析誤差原因。 為了小紙帶與計時器的摩擦，打點計時器要豎直架穩，使其兩限位孔器在同一豎直平面內上。手提紙帶的末端，使紙帶垂直穿過計時器（最好找一個豎直參照物進行比較）。 為了保證起始點清晰且初速度為零，要求用手提著紙帶，是重物靜止在靠近在打點計時器的地方，然后接通電源，待

14、打點計時器響聲穩定后，松開紙帶。 測量下落高度是，從起點算起。為了減小測量高度h 值得相對誤差，選取的各個計數點宜離起始點遠些。紙帶不需過長，長約40 cm 即可。 比較重物各點的動能增加量k E ?與勢能減少量 p E ?，由于阻力對重物及紙帶做功，前者 略小于后者是符合實際情況的。 （四）實驗思考與報告 1、根據測量結果，算出做勻變速直線運動物體的加速度。 2、在研究勻變速直線運動的實驗中，做好實驗的關鍵有那些？ 3、在驗證機械能守恒定律的實驗中，產生誤差的原因主要有哪些方面？可以采取哪些措施減小誤差？ 4、請你自己設計一個驗證機械能守恒的實驗方案。 實驗四、驗證牛頓第二定律實驗 【任務要

15、求】 用氣墊導軌裝置驗證牛頓第二定律實驗。 【方案提示】 實驗中所配置的擋光片寬度為5cm，兩個光電門之間相距50cm 【實驗器材】 氣墊導軌及其配件、WUJ-IIB電腦通用計數器、物理天平、法碼、氣泵 注意事項： 1、氣墊導軌要平放在氣墊導軌上安裝兩個光電門兩個光電門之間最好相距50cm。 2、實驗中所配置的擋光片寬度為5cm。 3、使用WUJ-IIB電腦通用計數器時，先利用功能鍵把燈光調到a 欄處。 實驗思考與報告： 1、請談談驗證牛頓第二定律實驗的難點有哪些？ 2、如何指導學生做好驗證牛頓第二定律。 3、設計一節探究牛頓第二定律的教案。 附：相關儀器介紹使用 1、氣泵 氣泵一般不宜長時間

16、持續工作，否則極容易過熱燒毀。當氣泵壓出的空氣較熱時應及時斷開氣泵電源。一般情況下，氣泵持續工作半個小時應停止散熱幾分鐘。 2、氣墊導軌 氣墊導軌是一種多用途的力學試驗儀器，它的外型構造如圖3所示。 通過導軌表面上均勻分布的小孔噴出氣流，在導軌表面與滑塊之間形成一層很薄的氣膜將滑塊浮起，造成滑塊在導軌上作近似于無磨擦運動的條件，從而極大減少了在實驗中磨擦阻力的影響，使實驗效果大為提高，在氣墊導軌上進行的各種力學試驗，其相對誤差一般不大于5%。 使用時必須注意： 止碰傷軌面。 （2）使用前，要用棉紗酒精擦拭軌面和滑塊的工作面，并檢查氣孔是否全部暢通，如有堵塞可用0.5mm鋼絲進行疏通。 （3）滑

17、塊與氣墊導軌是配套使用，不要互相調換，在導軌未壓入空氣時，切勿將滑塊在導軌上滑動，滑塊的幾何精度要求較高，每次裝卸時要注意輕拿輕放，絕不允許隨意拋擲。 （4）使用完畢，應將導軌上的滑塊取下，按規定放入附件盒內保存，并用塑料套把氣墊導軌蓋好，以免沾染灰塵。 實驗五、測定電源的電動勢和內阻的研究 【任務要求】 用電流表、電壓表測定電源的電動勢和內阻。 【方案提示】 利用閉合電路歐姆定律，測出電路中的電流、電壓，可通過聯立方程組求出電源的電動勢和內阻，也可通過作圖法求出電源的電動勢和內阻。 【實驗器材】 干電池、直流電流表J0407、直流電壓表J0408、滑動變阻器、單刀開關、導線若干。 注意事項：

18、 1、實驗開始時把滑動變阻器調到最大阻值處。 2、電流表、電壓表的檔位要根據干電池估算選擇 3、用圖像法時，要注意坐標軸的單位長度取得合適，以直線的傾角接近0 45為好。 4、改變滑動變阻器阻值時，最好讓電流表、電壓表中一個表的指針指整數值，每次電阻值 的變化大一些，可以減小讀數誤差。 5、不要長時間通電。 實驗思考與報告： 1、試談談用圖像法求電源的電動勢和內阻有什么優點？ 2、試總結出做好本實驗的關鍵。 3、設計一節測定電源的電動勢和內阻的實驗教案。 三、 物理數字化實驗教學分析與研究 實驗項目一 一、驗證牛頓第三定律 實驗器材 朗威?DISLab 、計算機等。 實驗裝置圖 見圖1。 實驗

19、過程與數據分析 1、將兩只力傳感器接入數據采集器； 2、啟動“組合圖線”功能，點擊“增加”，增加圖線“時間-力1”與“時間-力2”； 3、兩手各持一只力傳感器，讓兩傳感器的測鉤互相鉤住，兩手用力拉或壓，得兩條“力-時間”組合顯示圖線（圖3）。觀察發現兩條圖線基本重合，表示兩力大小相等； 4、選中其中一條圖線，點擊“設置”，設為“鏡像顯示”，對兩個力的方向加以區別； 5、返回實驗界面，重復實驗，可采用鏡像顯示的圖線與另一條圖線以X 軸呈上下對稱（圖3），說明兩力方向相反。使用“顯示數據點功能”，可見兩力大小相同； 6、點擊“停止”，將“采樣頻率”設置為“500”。讓兩只力傳感器的測鉤正對，相互敲

20、擊，獲得另外兩條以X 軸呈上下對稱的圖線（圖4）； 二、瞬時速度的測定 實驗器材 朗威?DISLab 數據采集器、光電門傳感器、DISLab 配套力學軌道、DISLab 配套力學小車、擋光片（共四片，寬度分別為0.080、0.060、0.040、0.020m ）、物理支架、計算機。 圖2 通常顯示模式下的組合波形 圖3 將一條圖線設置為鏡像模式 圖4 鏡像模式下的敲擊圖線 圖1 實驗裝置圖 實驗裝置如圖1。 實驗操作 （1）將光電門傳感器固定在物理支架上，放在軌道的一側，連接到數據采集器第一通道。 （2）點擊教材專用軟件主界面上的實驗條目“瞬時速度的測定”，打開該軟件（圖2）。 （3）軟件顯示

21、出四次測量中擋光片的寬度（s ）的默認值：0.080、0.060、0.040、0.020m 。如實驗需要，可對該默認值進行修改。 （4）點擊“開始記錄”，依次將與軟件中s 對應的四片擋光片固定到小車上，讓小車從軌道上同一位置滑下，記錄下四次擋光的時間，同時得到小車的運行速度（圖3） 三、研究勻速直線運動 實驗器材 朗威?DISLab 、計算機、滑軌、運動小車。 實驗裝置圖 見圖1。 實驗操作 一、專用軟件的使用 （1）將位移傳感器接收器固定在軌道頂端，連接到數據采集器的第一通道；將位移傳感器發射器固定到小車上。 （2）點擊教材專用軟件主界面上的實驗條目“研究勻速直線運動”，打開該軟件。 圖2

22、軟件初始界面 圖3 四次擋光完成后的實驗結果 圖1 瞬時速度測定實驗裝置 圖1 實驗裝置 滑下，調節斜板的傾角，使小車下滑盡可能接近勻速； （4）當獲得的s-t 圖線如圖2所示時，表明此次數據采集完成，點擊“停止記錄”。 （5）拖動滾動條，將對應小車運動狀態的s-t 圖線置于顯示區域中間，點擊“選擇區域”按鈕，以便在s-t 圖線上選擇研究區域。 （6）選擇研究區域的第一步，須通過點擊鼠標確定研究區域的“開始點”，如圖3。 （7）再次點擊，以確定研究區域的“結束點”。此時在軟件界面左下方的數據窗口中， 即可顯示出研究區域內s-t 圖線的初位移、末位移、時間差、速度的值，見圖4。 （8）點擊“v-

23、t 圖像”，觀察研究區域內s-t 圖線對應的v-t 圖線，如圖5。 （9）點擊“s-t 圖像”按鈕，可返回并重新設置選擇區域，對另一段s-t 圖線進行研究。 （10）點擊“開始記錄”按鈕，即可啟動數據采集，開始新的實驗。 （11 ）點擊軟件窗口右下角 按鈕，可將當 前實驗結果以圖像文件的形式保存下來。 （12）實驗結束，點擊“返回”按鈕，退出該軟件，并注意關閉位移傳感器發射器的電源開關。 二、通用軟件的使用 （1）將位移傳感器接收模塊接入數據采集器，并固定在滑軌的高端； （2）將位移傳感器發射模塊與運動小車固定在一起，調節滑軌一端的高度，使小車在滑軌上的 圖6 S-T 圖 圖4 選定研究區域后

24、即可得出有關數據 圖5 v-t 圖像 圖2 采集完成 圖3 選擇區域的開始點 （3）點擊教材通用軟件主界面，打開“組合圖線”，點擊“添加”，選擇X 軸為“時間”，Y 軸為“位移”； （4）打開位移傳感器發射模塊的電源開關，讓小車自滑軌的高端下滑，得出“s -t ”（位移與時間）圖線（圖6）； （5）如果s -t 圖線呈曲線，表明小車未做勻速直線運動，此時需調節滑軌的角度； （6）選擇有效區段（圖7），點擊“線性擬合”，可見所選區域s -t 圖線與擬合圖線完全重合（圖8），表明在勻速直線運動時位移與時間為線性關系，擬合直線的斜率即為運動物體的速度。 四、研究勻加速直線運動 實驗原理 物體做變速直

25、線運動時，如單位時間內速度的增加量相等，即為勻加速直線運動。 實驗器材 朗威?DISLab 、計算機、滑軌、運動小車。 實驗裝置圖 同實驗四。 實驗操作 一：專用軟件的使用 （1）將位移傳感器接收器固定在軌道的頂端，連接到數據采集器第一通道；將位移傳感器發射器固定到小車上。 （2）點擊教材專用軟件主界面上的實驗條目“從v-t 圖求加速度”，打開該軟件。 （3）點擊“開始記錄”，將小車放到軌道頂端，打開位移傳感器發射器電源開關，使小車從軌道上滑下。 （4）調節斜面的傾角，重復實驗。當獲得的v-t 圖線如圖1所示時，可點擊“停止記錄”，進入數據分析階段。 （5）拖動滾動條，將對應小車運動狀態的v-

26、t 圖線置于顯示區域中間，點擊“選擇區域”按鈕， 圖7 選擇有效區段 圖8 線性擬合 圖1 s-t 圖線 圖2 得出某段v-t 圖線對應的加速度 研究區域。 （6）“開始點”和“結束點”確定后，即可獲得該段v-t圖線對應的加速度值（圖2）。 （7）歸納加速度的概念和從v-t圖求加速度的研究方法。 二：通用軟件的使用 （1）將移傳感器接收模塊接入數據采集器并固定在滑軌的高端； （2）將位移傳感器發射模塊與運動小車固定在一起，調節滑軌一端的高度，使小車做勻加速運動。調整接收、發射模塊的位置，使其基本正對； （3）打開“組合圖線”，點擊“添加”圖線，選擇X軸為“時間”，Y軸為“位移”； （4）打開位

27、移傳感器發射模塊的電源開關，讓小車自滑軌的高端下滑， 得出s-t（位移與時間）圖線（圖1）； （5）點擊“選擇區段”，選擇s-t圖線中對應小車運動的區段（圖3）； （6）點擊“擬合”，選取“二次擬合”，可見擬合圖線與s-t圖線所選區段完全重合，表明小車的運動屬于勻加速直線運動，位移與時間為二次多項式關系（圖4）； （7）對擬合獲得的二次多項式圖線進行求導（其物理意義是將s-t圖轉為v-t圖），獲得的導數圖線為直線（圖5），說明速度與時間為線性關系； （8）對導數圖線進行線性擬合（圖6），該擬合線的線性方程的斜率即為運動物體的加速度。 實驗思考與報告 1.結合實驗結果，總結牛頓第三定律在實驗中的

28、體現。（要用圖像說明） 2.根據瞬時速度的測定實驗結果，歸納瞬時速度的概念和研究方法。 3.總結做好瞬時速度的測定實驗的關鍵。 4.在研究自由落體運動實驗中使用位移傳感器給了我們什么啟發？ 5.從你的使用通用軟件實驗結果分析總結出研究勻速直線運動的注意事項。 6.歸納總結出加速度的概念和從v-t圖求加速度的研究方法。 7.使用位移傳感器研究自由落體運動我們應該采取哪些措施？ 實驗項目二 一 、玻意耳定律 實驗原理 由玻意耳定律：當溫度不變時，一定質量的理想氣體，其壓強與體積的乘積（PV ）為常量，即體積與壓強成反比。 實驗器材 朗威?DISLab 、計算機等。 實驗裝置圖 見圖1。 實驗過程與

29、數據分析 1、將壓強傳感器接入數據采集器； 2、取出注射器，將注射器的活塞置于15ml 處（初始值可任意選值），并通過軟管與壓強傳感器的測口緊密連接； 3、打開“計算表格”，增加變量“V ”表示注射器的體積，拉動注射器的活塞至20ml 處，手動輸入V 值； 4、點擊記錄壓強值； 5、改變并輸入V 的值，記錄不同的V 值對應的壓強數據； 6 、點擊“公式”，選取熱學公式庫中的“玻意耳定律”公式，再輸入“自由表達式”k 1/V 代表體積的倒數，計算得出一組實驗數據（圖2）； 7、觀察實驗結果，發現壓強與體積的乘積基本為一常數； 8、啟動“組合圖線”功能，設定X 軸、Y 軸分別為“V ”與“P 1”

30、，得出一組“P-V ”數據點（圖3）； 9、觀察可見，數據點的排列具有明顯的雙曲線特征。點擊“擬合”，選取“反比擬合”，得到一條擬合圖線，該圖線與數據點完全重合，證明了事先關于壓強與體積成反比的猜測； 10、設定X 軸、Y 軸分別為“k ”與“P 1”，得出一組“P-k ”數據點。觀察可見，數據點的排列具有明顯的線性特征。點擊“擬合”，選取“線性擬合”，一條非常接近原點的擬合圖線，該圖線貫穿了所有數據點，證明了事先的猜測：壓強與體積的倒數成正比（線性關系）； 11、觀察分析上述圖線，總結壓強與體積的關系。 圖1 實驗裝置圖 圖3 “P-V ”數據點 圖2 玻意耳定律實驗數據 ?實驗器材 朗威?

31、DISLab數據采集器、聲傳感器、440Hz音 叉、鐵架臺、計算機。 ?實驗裝置 如圖1。 ?實驗操作 （1）將聲傳感器接到數據采集器。 （2）點擊教材專用軟件主界面上的實驗條目 “聲振動圖像”，打開該軟件。 （3）點擊“開始記錄”，敲擊音叉，得到聲振 動圖像（圖2）。 （4）比較敲擊音叉得到的聲振動圖像與人聲振 動（口哨）圖像（圖3）。 （5）點擊“停止記錄”，可通過“壓縮時間軸” 或“拉伸時間軸”，對圖像進行調整。 三、頻率與音調的關系 實驗原理 聲音的音調取決于基音的頻率。 實驗器材 朗威?DISLab、計算機、組合音叉等。 實驗裝置圖 見圖1。 實驗過程與數據分析 1、將聲傳感器接入數

32、據采集器第一通道； 2、用不同音調的音叉，在聲波傳感器附近敲擊，觀 圖2 音叉振動聲波圖像圖3人的口哨聲波圖像 圖1 聲振動實驗裝置圖 圖1 實驗裝置圖 察不同音調聲源的波形圖線； 3、音調高的音叉圖線（圖2）中滿屏顯示的波形個數為12個，運用“鼠標顯示坐標”功能得到滿屏時間，計算高音音叉的頻率。 4、音調低的音叉圖線（圖3）中滿屏顯示的波形個數為7個，計算得出低音音叉的頻率。 5、對比計算得出的音叉頻率與實際數據，總結音調的高低取決于基音頻率的規律。 實驗思考與報告 1.請你設計一個驗證玻意耳定律的實驗教案。 2.你的玻意耳實驗中壓強與體積的倒數成正比嗎？分析其中胡原因。 1圖線,總結出壓強

33、 3.根據你在玻意耳定律實驗中所得實驗數據，擬合出P-V圖線和P- V 與體積的關系。 4.比較音叉聲振動圖像與人聲振動（口哨）圖像，總結聲振動圖像的規律。 5.通過高音調的音叉圖線和低音調的音叉圖線，計算出高音調的音叉和低音調的音叉的頻率，總結音調的高低取決于什么。 實驗項目三 一、力的合成 實驗原理 共點力的合成符合力的平行四邊形定則。 實驗器材 朗威?DISLab 、計算機、力矩盤、鉤碼（5.76N ）、小細繩等。 實驗裝置圖 見圖1。 實驗過程與數據分析 1、將兩只力傳感器接入數據采集器； 2、按照圖4-1將兩力傳感器固定在力矩盤上，力傳感器測鉤指向力矩盤的圓心，且與力矩盤中心垂線呈4

34、5夾角，兩力傳感器的的測鉤延長線相互垂直； 3、將兩條細繩拴在測鉤上，細繩的另一端在力矩盤的圓心處打結拴在一起； 4、觀察軟件中兩個力傳感器窗口，點擊“調零”，使傳感器窗口示數為0； 5、在細繩的打結處向下方引出另一細繩，并掛上鉤碼； 6、調整力矩盤，使掛鉤碼的細線與力矩盤下方的0重合； 7、打開“計算表格”，定義變量“g ”為砝碼的質量（即你所用的砝碼質量，單位kg ），定義變量“q ”代表角度值，使用“點擊記錄”，記錄所測數據； 8、順時針轉動力矩盤，在轉動角度分別為10、20、30、45時，依次記錄所測數據并輸入對應的角度值； 9、點擊“公式”，考慮到角度與弧度的換算關系，輸入自由表達式

35、“F 5g*Cos （45-q ）*pi/180）”，表示“F1的理論值”；輸入自由表達式“F 6g*Sin （45-q ）*pi/180）”，表示“F 2的理論值”； 10、比較實測值與理論值，驗證了力的合成定則。 二、向心力研究 實驗原理 使物體做圓周運動的力叫做向心力，向心力的大小與物體的質量、角速度的平方、半徑成正比，即F=m 2r 。 實驗器材 圖1 實驗裝置圖 圖2 力的合成實驗結果 物理支架等。 實驗裝置圖 見圖1。 實驗過程與數據分析 1、將光電門傳感器和力傳感器分別接入數據采集器； 2、按實驗裝置圖把兩個傳感器固定在向心力實驗器 上，實驗器有關參數：擋光桿直徑0.0045m、

36、兩砝碼質量 分別為0.014kg和0.028kg、擋光桿到軸心的距離0.15m； 3、將實驗器調節為水平，對力傳感器調零，把砝碼 （0.028kg）固定在離軸心0.12m處； 4、打開“計算表格”窗口，點擊“開始”，轉動實 驗器的懸臂，記錄F、t數據； 5、點擊“公式”，輸入角速度計算公式： =(0.0045/t1)/0.15，得到計算結果（圖2）； 6、點擊“繪圖”，選取X軸為“”，Y軸為“F2”， 得到數據點在坐標系內的分布圖（圖3）； 7、觀察可見：數據點的分布具有拋物線特征。點擊 “二次多項式”擬合，發現數據點與擬合線基本重合，驗 證了事先的猜想，說明F與之間系二次方關系（圖4）。 保

37、存上述實驗數據； 8、將砝碼的轉動半徑改為0.06m，重復上述步驟，得 到另一條實驗圖線（圖5中下方圖線），用軟件“顯示坐 標”功能，比較相同時兩條圖線F的大小； 9、重新設置砝碼的轉動半徑為0.10m，更換砝碼的質量，獲得兩條實驗圖線（圖6），軟件“顯示坐標”功能，比較相同時兩條圖線F的大小； 10、根據上述結果，總結F與、m之間的關系。 圖2 實驗數據 四、動能勢能轉化 實驗器材 朗威?DISLab 數據采集器、光電門傳感器、DISLab 機械能守恒實驗器、鐵架臺、計算機。 實驗裝置 如圖1、圖2。 實驗操作 一、 （1）架設好DISLab 機械能守恒實驗器。如圖1。 （2）將定位擋片分別

38、固定在”“P 、Q 、R ”三個點，在“A 、B 、C ”三個點釋放擺錘，使擺錘線在擺動過程中受到定位擋片的阻擋； （3）觀察不同點釋放擺錘時擺錘在副板上升的位置，用記號筆標出該位置在副板上的投影點； 圖1 動能勢能轉化實驗一裝置圖 圖2 動能勢能轉化實驗二裝置圖 （4）總結擋片位置、擺錘釋放點與擺錘到達點的關系，使學生對論機械能守恒定律有一個定性的了解。 二、 （1）架設好DISLab 機械能守恒實驗器。如圖2，將光電門傳感器接入數據采集器第一通道。 （2）點擊教材專用軟件主界面上的實驗條目“動能勢能轉換”，打開該軟件（圖3）。 （3）測量DISLab 機械能守恒實驗器擺錘的直徑s 及其質量

39、m ，將數據輸入軟件窗口下方的表格。 （4）將磁鐵夾固定在DISLab 機械能守恒實驗器的A 點，依次將光電門固定在B 、C 、D 點。固定光電門和磁鐵夾時為達到精確定位，需使用測平器。 （5）點擊“開始記錄”。在A 點釋放實驗器的擺錘，擺錘通過光電門傳感器的速度就顯示在表格中。 （6）變更光電門的位置，得出光電門傳感器在B 、C 、D 三點時的數據。 （7） 點擊“數 據計算”，得到擺錘通過B 、C 、D 各點時的動能、勢能和機械能值（圖4）。 （8）改變擺錘的釋放位置，重復實驗，得到另外的數據（圖5）。將計算結果后與前一次實驗進行比較。 （9）根據實驗結果，可見在誤差范圍內，動能勢能轉化過

40、程中機械能保持不變。 實驗思考與報告 1、在力的合成實驗中，根據測量數據，比較實測值與理論值，分析誤差產生的原因，應如何解決。 2、試總結力的合成實驗的關鍵。 3、根據你在向心力實驗中測得數據，總結F 與、m 之間的關系。總結出在實驗中要注意的事項。 4、在動能勢能轉化實驗中，根據測量的數據，分析分析誤差產生的原因，應如何解決。 圖 4 測量并計算得到實驗結圖 5 改變擺球固定點位置得到另一組實驗結圖3 動能勢能轉化的實驗界面 實驗項目四 一、 歐姆定律 實驗原理 導體中的電流I 跟導體兩端的電壓U 成正比，跟導體兩端的電阻R 成反比。電原理圖如圖1所示。 實驗器材 朗威?DISLab 、計算

41、機、電阻箱、學生電源（12V ）、滑動變阻器（2050）、單刀開關、導線等。 實驗裝置圖 見圖2。 實驗過程與數據分析 1、將電壓、電流傳感器各一只分別接入數據采集器； 2、按圖1、2連接好線路，保持電阻箱R 1的電阻值不變，將滑動變阻器的觸調到電池正極一端，閉合開關； 3、打開“計算表格”，調節滑動變阻器，“點擊記錄”幾組不同的數據； 4、打開“組合圖線”，選擇X 軸為“U 1”，Y 軸為“I 2”，得到一組數據點。觀察可見，數據點排列呈現明顯的線性特征。點擊“擬合”，選取“線性擬合”，得出一條與數據點重合且經過坐標原點的擬合圖線（圖 3），說明電流與電壓系正比關系； 5、在圖1、2中去掉電

42、位器（變阻器）與電壓傳感器，打開“計算表格”，增加“變量”為電阻 R ，手動輸入電阻箱的阻值，“點擊記錄”此時的電流值。改變電阻箱R 1的阻值，記錄幾組對應的電流值； 6、點擊“繪圖”，選擇X 軸為“R ”，Y 軸為“I 1”。得出一組數據點。觀察可見，數據點的排列呈雙曲線特征。點擊“擬合”，選擇“反比擬合”，得出一條與數據點重合的擬合圖線（圖4），說明電流與電阻系反比關系； 7、總結歐姆定律在實驗中的體現。 二 、電容充放電與串并聯 圖1 電原理圖 圖2 實驗裝置圖3 電阻不變時電流與電壓的變化關系 圖4 電壓不變時電流與電阻的變化關系 實驗原理 電源接通時，開始對電容充電，經過一定時間后，

43、電容充電完成，然后將電源去掉換成導線，電容開始放電；在相同的電氣環境下，充電時間的長短取決于電容量大小，電容量大的充電時間長，可根據充電時間的大小，推斷電容串并聯后的容量變化。 實驗電原理見圖1a 、1b 。 實驗器材 朗威?DISLab 、計算機、朗 威?系列電學實驗板EXB-10、學生電源、導線等。 實驗裝置圖 見圖2。 實驗過程與數據分析 1、將電壓傳感器接入數據采集器，并連接實驗板EXB-10的U 1； 2、選擇示波顯示方式； 3、將電源接入實驗板EXB-10，開關K 1由2撥到1；當曲線平緩上升趨于穩定后，再把K 1撥到2，即可得到充放電圖線（圖3）； 4、取另一只電壓傳感器，接入數

44、據采集器第二通道，用鱷魚夾連接實驗板EXB-10的U 2； 5、啟動“組合圖線”功能，添加 “時間-電壓1、時間-電壓2”圖線，點擊“開始”； 6、將K 1由2撥到1，可以得到兩條充放電圖線（圖4）：左為兩只同型電容串聯，右為單獨一只電容。比較兩者可見：上方串聯電容充放電圖線的變化幅度（上升和下降）明顯大于單獨一只電容充放電圖，說明其充放電所用時間較短，即電容串聯后容量減小； 7、將第二通道電壓傳感器接入實驗板EXB-10的U 3，K 2斷開，重復步驟6，可以得到單獨一只電容與兩只相同型號的電容并聯的充放電圖線； 8、總結電容充放電及串并聯的規律； 9、取下第二通道的傳感器，第一通道的傳感器接入實驗板EXB-10的U 3，將采樣頻率設置為500，打開“計算表格”，選用“自動記錄”，時間間隔設定為“0.02”；