9、練習(xí)使用示波器 [實(shí)驗(yàn)?zāi)康腯
認(rèn)識(shí)示波器的面板，練習(xí)使用示波器
[實(shí)驗(yàn)原理]
當(dāng)信號(hào)電壓輸入示波器時(shí)，示波管的熒光屏上就反映出這個(gè)電壓隨時(shí)間變化的波形來。示波管主要由電子槍、豎直偏轉(zhuǎn)電極和水平偏轉(zhuǎn)電極組成。兩電極都不加偏轉(zhuǎn)電壓時(shí)，由電子槍產(chǎn)生的高速電子做直線運(yùn)動(dòng)，打在熒光屏中心，形成一個(gè)亮點(diǎn)。這時(shí)如果在水平偏轉(zhuǎn)電極上加上隨時(shí)間均勻變化的電壓，則電子因受偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的作用，打在熒光屏上的亮點(diǎn)便沿水平方向勻速移動(dòng)。如果再在豎直偏轉(zhuǎn)電極上，加上一隨時(shí)間變化的信號(hào)電壓，則亮點(diǎn)在豎直方向上也要發(fā)生偏移，偏移的大小與所加信號(hào)電壓的大小成正比。這樣，亮點(diǎn)一方面隨著時(shí)間的推移在水平方向勻速移動(dòng)，一方面又正比于信號(hào)電壓在豎直方向上產(chǎn)生偏移。于是在熒光屏上便形成一波形曲線，此曲線反映出信號(hào)電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律。
[實(shí)驗(yàn)器材]
J2459型示波器1臺(tái)、低壓電源1臺(tái)、變阻器1只、電鍵1只、導(dǎo)線若干、學(xué)生電源。
[實(shí)驗(yàn)步驟]
8、
研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象
[實(shí)驗(yàn)?zāi)康腯
認(rèn)識(shí)產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的條件；通過實(shí)驗(yàn)總結(jié)出感應(yīng)電流的方向與穿過閉合電路的磁通量變化之間的關(guān)系--楞次定律。
[實(shí)驗(yàn)原理]
如圖，將零刻度在中央的電流表與副線圈連成閉合回路。通過閉合、斷開電鍵，改變?cè)�圈A回路中的電流，或改變?cè)本�圈B相對(duì)位置等方式，改變穿過副線圈B的磁通量，觀察電流表指針是否偏轉(zhuǎn)和偏轉(zhuǎn)情況，歸納總結(jié)出產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的條件和判斷感生電流方向的規(guī)律。
[實(shí)驗(yàn)器材]
零刻度在中央的電流表(檢流計(jì))，原、副線圈，直流電源，滑動(dòng)變阻器，電鍵，定值電阻(約幾十千歐)，干電池(舊的更好)，導(dǎo)
線若干。
[實(shí)驗(yàn)步驟]
1．觀察原、副線圈的繞制方法，畫出相應(yīng)的圖示。
2．確定電流表中電流方向和指針偏轉(zhuǎn)方向關(guān)系：用一節(jié)舊干電池串聯(lián)一只幾十千歐的電阻試觸一下電流表，觀察通入電流方向和指針偏轉(zhuǎn)方向之間的關(guān)系。
3．按電路圖把原線圈(內(nèi)徑較小且?guī)цF心)、變阻器、直流電源和電鍵串聯(lián)成一個(gè)電路；把檢流計(jì)和副線圈(內(nèi)徑較大的)串聯(lián)成另一個(gè)電路。
4．研究產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：
閉合電鍵使原線圈通電，觀察把原線圈插入副線圈過程中有無感應(yīng)電流；觀察原線圈置于副線圈中不動(dòng)時(shí)有無感應(yīng)電流；觀察把原線圈從副線圈中取出過程中有無感應(yīng)電流。
將原線圈回路中的電源反接再觀察一次。
將原線圈插入副線圈，觀察電鍵閉合和斷開時(shí)有無感應(yīng)電流。
原線圈插入副線圈通電后，改變?cè)�圈回路中變阻器的阻值，從而改變?cè)�圈中的電流，觀察副線圈中有無感應(yīng)電流。
總結(jié)出副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。
5．研究感應(yīng)電流方向與磁通量變化關(guān)系：
重復(fù)4的實(shí)驗(yàn)過程，記下原磁場(chǎng)方向、變化情況、電流表指針偏轉(zhuǎn)情況。
總結(jié)出感應(yīng)電流方向和磁通量變化之間關(guān)系。
[注意事項(xiàng)]
1．實(shí)驗(yàn)前必須弄清電流表中電流方向和指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系。判斷時(shí)所用電池舊一些為好，通電時(shí)電鍵應(yīng)采用瞬間接觸的方式。
2．原線圈回路閉合電鍵前應(yīng)使變阻器處于最大值，調(diào)節(jié)時(shí)不要使原線圈中電流強(qiáng)度過大，通電時(shí)間不宜過長(zhǎng)。
[例題]
1．如果電流表中電流從正接線柱流入、負(fù)接線柱流出時(shí)，指針向右偏，把該電流表與一個(gè)線圈串聯(lián)，請(qǐng)分別標(biāo)明，圖(A)中表針偏轉(zhuǎn)方向、圖(B)中磁鐵的極性、圖(C)中磁鐵的運(yùn)動(dòng)方向、圖(D)中線圈的繞制方向。
答案：在圖A中，磁鐵是插入狀態(tài)，線圈的磁通量是增加的，方向向右，所以感生電流的磁場(chǎng)方向應(yīng)是向左的，由右手定則可知電流表的電流是由負(fù)極流向正極的，電流表應(yīng)是向左偏的。
在B圖中的電流與A中是相同的，但是繞法與A相反，所以磁極也應(yīng)是相反的，故在B圖中磁鐵的右端是S極。
C圖中的磁鐵應(yīng)是遠(yuǎn)離線圈的。
D圖中的電流與A中的電流方向是相反的，磁鐵的磁極、運(yùn)動(dòng)方向是相同的，故其繞法也是與A是相反的。與BC線圈的繞法一至。
2．一位同學(xué)用如圖所示器材進(jìn)行“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實(shí)驗(yàn)，他的實(shí)驗(yàn)步驟如下：
A．根據(jù)所給實(shí)驗(yàn)器材，連接實(shí)物電路圖；
B．接通電源，給線圈A通電，觀察并記錄A線圈在插入、拔出及停止在B線圈過程中，電流表指針的偏轉(zhuǎn)情況；
C．改變線圈A中的電流方向，按步驟C重做實(shí)驗(yàn)和記錄；
D．線圈A插入線圈B通電后，改變線圈A中電流大小，觀察并記錄電流表指針的偏轉(zhuǎn)情況；
E．實(shí)驗(yàn)分析、驗(yàn)證。
試求解：
(1)完成該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)步驟A，即按實(shí)驗(yàn)要求，把給出的器材連接成電路。
(2)該同學(xué)的上述實(shí)驗(yàn)步驟中漏掉什么重要步驟？
(3)如圖，當(dāng)把A線圈放在B線圈左側(cè)附近在由近及遠(yuǎn)地遠(yuǎn)離B線圈的過程中，下面說法正確的是
A．電流表指針不偏轉(zhuǎn)
B．無法判斷電流表指針是否偏轉(zhuǎn)
C．電流表指針偏轉(zhuǎn)，電流可能從表的正接線柱流入電流表
D．電流表指針偏轉(zhuǎn)，電流可能從表的負(fù)接線柱流入電流表
答案：(1)略；
(2)查明A、B線圈的繞向、以及電流表中電流方向與指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系；
(3)CD。
7、練習(xí)使用多用電表(萬用表)測(cè)電阻
[實(shí)驗(yàn)?zāi)康腯
練習(xí)使用多用電表測(cè)電阻。
[實(shí)驗(yàn)原理]
多用電表由表頭、選擇開關(guān)和測(cè)量線路三部分組成(如圖)，表頭是一塊高靈敏度磁電式電流表，其滿偏電流約幾十到幾百 
A，轉(zhuǎn)換開關(guān)和測(cè)量線路相配合，可測(cè)量交流電流和直流電流、交流電壓和直流電壓及電阻等。測(cè)量電阻部分即歐姆表是依據(jù)閉合電路歐姆定律制成的，原理如圖所示，當(dāng)紅、黑表筆短接并調(diào)節(jié)R使指針滿偏時(shí)有
Ig= 
= 
(1)
當(dāng)電筆間接入待測(cè)電阻Rx時(shí)，有
Ix= 
(2)
聯(lián)立(1)、(2)式解得
= 
(3)
由(3)式知當(dāng)Rx=R中時(shí)，Ix= 
Ig，指針指在表盤刻度中心，故稱R中為歐姆表的中值電阻，由(2)式或(3)式可知每一個(gè)Rx都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的電流值I，如果在刻度盤上直接標(biāo)出與I對(duì)應(yīng)的Rx的值，那么當(dāng)紅、黑表筆分別接觸待測(cè)電阻的兩端，就可以從表盤上直接讀出它的阻值。
由上面的(2)可知，電流和電阻的非線性關(guān)系，表盤上電流刻度是均勻的，其對(duì)應(yīng)的電阻刻度是不均勻的，電阻的零刻度在電流滿刻度處。
[實(shí)驗(yàn)器材]
多用電表，標(biāo)明阻值為幾歐、幾十歐、幾百歐、幾千歐的定值電阻各一個(gè)，小螺絲刀。
[實(shí)驗(yàn)步驟]
1．機(jī)械調(diào)零，用小螺絲刀旋動(dòng)定位螺絲使指針指在左端電流零刻度處，并將紅、黑表筆分別接入“+”、“－”插孔。
2．選擋：選擇開關(guān)置于歐姆表“×1”擋。
3．短接調(diào)零：在表筆短接時(shí)調(diào)整歐姆擋的調(diào)零旋鈕使指針指在右端電阻零刻度處，若“歐姆零點(diǎn)”旋鈕右旋到底也不能調(diào)零，應(yīng)更換表內(nèi)電池。
4．測(cè)量讀數(shù)：將表筆搭接在待測(cè)電阻兩端，讀出指示的電阻值并與標(biāo)定值比較，隨即斷開表筆。
5．換一個(gè)待測(cè)電阻，重復(fù)以上2、3、4過程，選擇開關(guān)所置位置由被測(cè)電阻值與中值電阻值共同決定，可置于“×1”或“×10”或“×100”或“×1k”擋。
6．多用電表用完后，將選擇開關(guān)置于“OFF”擋或交變電壓的最高擋，拔出表筆。
[注意事項(xiàng)]
1．多用電表在使用前，應(yīng)先觀察指針是否指在電流表的零刻度，若有偏差，應(yīng)進(jìn)行機(jī)械調(diào)零。
2．測(cè)量時(shí)手不要接觸表筆的金屬部分。
3．合理選擇量程，使指針盡可能指在中間刻度附近(可參考指針偏轉(zhuǎn)在R中/5 ~5R中的范圍)。若指針偏角太大，應(yīng)改換低擋位；若指針偏角太小，應(yīng)改換高擋位。每次換擋后均要重新短接調(diào)零，讀數(shù)時(shí)應(yīng)將指針示數(shù)乘以擋位倍率。
4．測(cè)量完畢后應(yīng)拔出表筆，選擇開關(guān)置OFF擋或交流電壓最高擋，電表長(zhǎng)期不用時(shí)應(yīng)取出電池，以防電池漏電。
[例題]
1．多用電表中“+”孔插______(紅、黑)表筆，電流是從該表筆流______(填“進(jìn)”或“出”)，歐姆表內(nèi)部電池的正極是接______(填“紅”或“黑”)表筆的。
答案：由一般的知識(shí)可知紅表筆就是接正極，由上面的圖形可知?dú)W姆表的電流是由紅筆流進(jìn)的，由黑筆流出；歐姆表內(nèi)部電池的正極是黑筆。所以上面的空應(yīng)填“紅”、“進(jìn)”、“黑”。
2．一學(xué)生使用多用電表測(cè)電阻，他在實(shí)驗(yàn)中有違反使用規(guī)則之處。他的主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：
A．把選擇開關(guān)置于“×1”歐姆擋；
B．把表筆插入插孔中，先把兩表筆相接觸，旋轉(zhuǎn)調(diào)零旋鈕，使指針指在電阻刻度的零位上；
C．把兩表筆分別與某一待測(cè)電阻的兩端相連，發(fā)現(xiàn)這時(shí)指針偏轉(zhuǎn)角度較小；
D．換用“×100”擋，發(fā)現(xiàn)這時(shí)指針偏轉(zhuǎn)適中，隨即記下電阻值；
E．把表筆從插孔中拔出后，就把多用表放回桌上原處，實(shí)驗(yàn)完畢。
這個(gè)學(xué)生已經(jīng)注意到在測(cè)量時(shí)待測(cè)電阻與其它元件或電源斷開，不用手碰表筆的金屬桿。這個(gè)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中哪一個(gè)或哪些步驟違反了使用規(guī)則？
答案：D．先調(diào)零后再測(cè)R；E．將選擇開關(guān)置于“OFF”或交流電壓最大擋。
5、測(cè)定金屬的電阻率
[實(shí)驗(yàn)?zāi)康腯
用伏安法間接測(cè)定某種金屬導(dǎo)體的電阻率；練習(xí)使用螺旋測(cè)微器。
[實(shí)驗(yàn)原理]
根據(jù)電阻定律公式R=
，只要測(cè)量出金屬導(dǎo)線的長(zhǎng)度
和它的直徑d，計(jì)算出導(dǎo)線的橫截面積S，并用伏安法測(cè)出金屬導(dǎo)線的電阻R，即可計(jì)算出金屬導(dǎo)線的電阻率。
[實(shí)驗(yàn)器材]
被測(cè)金屬導(dǎo)線，直流電源(4V)，電流表(0-0.6A)，電壓表(0-3V)，滑動(dòng)變阻器(50Ω)，電鍵，導(dǎo)線若干，螺旋測(cè)微器，米尺等。
[實(shí)驗(yàn)步驟]
1．用螺旋測(cè)微器在被測(cè)金屬導(dǎo)線上的三個(gè)不同位置各測(cè)一次直徑，求出其平均值d，計(jì)算出導(dǎo)線的橫截面積S。
2．按如圖所示的原理電路圖連接好用伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)電路。
3．用毫米刻度尺測(cè)量接入電路中的被測(cè)金屬導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度，反復(fù)測(cè)量3次，求出其平均值。
4．把滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置，電路經(jīng)檢查確認(rèn)無誤后，閉合電鍵S。改變滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，斷開電鍵S，求出導(dǎo)線電阻R的平均值。
5．將測(cè)得的R、、d值，代入電阻率計(jì)算公式
中，計(jì)算出金屬導(dǎo)線的電阻率。
6．拆去實(shí)驗(yàn)線路，整理好實(shí)驗(yàn)器材。
[注意事項(xiàng)]
1．測(cè)量被測(cè)金屬導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度，是指測(cè)量待測(cè)導(dǎo)線接入電路的兩個(gè)端點(diǎn)之間的長(zhǎng)度，亦即電壓表兩接入點(diǎn)間的部分待測(cè)導(dǎo)線長(zhǎng)度，測(cè)量時(shí)應(yīng)將導(dǎo)線拉直。
2．本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)金屬導(dǎo)線的電阻值較小，因此實(shí)驗(yàn)電路必須采用電流表外接法。
3．實(shí)驗(yàn)連線時(shí)，應(yīng)先從電源的正極出發(fā)，依次將電源、電鍵、電流表、待測(cè)金屬導(dǎo)線、滑動(dòng)變阻器連成主干線路(閉合電路)，然后再把電壓表并聯(lián)在待測(cè)金屬導(dǎo)線的兩端。
4．閉合電鍵S之前，一定要使滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片處在有效電阻值最大的位置。
5．在用伏安法測(cè)電阻時(shí)，通過待測(cè)導(dǎo)線的電流強(qiáng)度I的值不宜過大(電流表用0~0.6A量程)，通電時(shí)間不宜過長(zhǎng)，以免金屬導(dǎo)線的溫度明顯升高，造成其電阻率在實(shí)驗(yàn)過程中變化。
[例題]
1．在“測(cè)定金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)中，以下操作中錯(cuò)誤的是
A．用米尺量出金屬絲的全長(zhǎng)三次，算出其平均值
B．用螺旋測(cè)微器在金屬絲三個(gè)不同部位各測(cè)量一次直徑，算出其平均值
C．用伏安法測(cè)電阻時(shí)采用安培表的內(nèi)接線路，多次測(cè)量后算出其平均值
D．實(shí)驗(yàn)中應(yīng)保持金屬絲的溫度不變
答案：AC
2．欲用伏安法測(cè)定一段阻值約為5 
左右的金屬導(dǎo)線的電阻，要求測(cè)量結(jié)果盡量準(zhǔn)確，現(xiàn)備有以下器材：
A．電池組(3V，內(nèi)阻1 )；
B．電流表(0~3A，內(nèi)阻0.0125 )
C．電流表(0~0.6A，內(nèi)阻0.125 )
D．電壓表(0~3V，內(nèi)阻3k )
E．電壓表(0~15V，內(nèi)阻15k )
F．滑動(dòng)變阻器(0~20 ，額定電流1A)
G．滑動(dòng)變阻器(0~2000 ，額定電流0.3A)
H．電鍵、導(dǎo)線。
(1)上述器材中應(yīng)選用的是________。(填寫各器材的字母代號(hào))
(2)實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)采用電流表________接法。(填“內(nèi)”或“外”)
(3)將圖中給定的器材連成實(shí)驗(yàn)電路。
答案：(1)ACDFH；(2)外；(3)略。
6、用電流表和電壓表測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻
[實(shí)驗(yàn)?zāi)康腯
測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻。
[實(shí)驗(yàn)原理]
如圖1所示，改變R的阻值，從電壓表和電流表中讀出幾組I、U值，利用閉合電路的歐姆定律求出幾組 
、r值，最后分別算出它們的平均值。
此外，還可以用作圖法來處理數(shù)據(jù)。即在坐標(biāo)紙上以I為橫坐標(biāo)，U為縱坐標(biāo)，用測(cè)出的幾組I、U值畫出U－I圖象(如圖2)所得直線跟縱軸的交點(diǎn)即為電動(dòng)勢(shì)值，圖線斜率的絕對(duì)值即為內(nèi)電阻r的值。
[實(shí)驗(yàn)器材]
待測(cè)電池，電壓表(0－3V)，電流表(0－0.6A)，滑動(dòng)變阻器(10Ω)，電鍵，導(dǎo)線。
[實(shí)驗(yàn)步驟]
1．電流表用0.6A量程，電壓表用3V量程，按電路圖連接好電路。
2．把變阻器的滑動(dòng)片移到一端使阻值最大。
3．閉合電鍵，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)，記錄一組數(shù)據(jù)(I1、U1)，用同樣方法測(cè)量幾組I、U的值。
4．打開電鍵，整理好器材。
5．處理數(shù)據(jù)，用公式法和作圖法兩種方法求出電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的值。
[注意事項(xiàng)]
1．為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻宜大些，可選用已使用過一段時(shí)間的1號(hào)干電池。
2．干電池在大電流放電時(shí)，電動(dòng)勢(shì) 會(huì)明顯下降，內(nèi)阻r會(huì)明顯增大，故長(zhǎng)時(shí)間放電不宜超過0.3A，短時(shí)間放電不宜超過0.5A。因此，實(shí)驗(yàn)中不要將I調(diào)得過大，讀電表要快，每次讀完立即斷電。
3．要測(cè)出不少于6組I、U數(shù)據(jù)，且變化范圍要大些，用方程組求解時(shí)，要將測(cè)出的I、U數(shù)據(jù)中，第1和第4為一組，第2和第5為一組，第3和第6為一組，分別解出 、r值再平均。
4．在畫U－I圖線時(shí)，要使較多的點(diǎn)落在這條直線上或使各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)。個(gè)別偏離直線太遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去不予考慮。這樣，就可使偶然誤差得到部分的抵消，從而提高精確度。
5．干電池內(nèi)阻較小時(shí)路端電壓U的變化也較小，即不會(huì)比電動(dòng)勢(shì)小很多，這時(shí)，在畫U－I圖線時(shí)，縱軸的刻度可以不從零開始，而是根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)從某一恰當(dāng)值開始(橫坐標(biāo)I必須從零開始)。但這時(shí)圖線和橫軸的交點(diǎn)不再是短路電流。不過直線斜率的絕對(duì)值照樣還是電源的內(nèi)阻。
[例題]
1．用電流表和電壓表測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中，所用電流表和電壓表的內(nèi)電阻分別為 0.1Ω和1KΩ，如圖為所需的器材。
(1)請(qǐng)你把它們連成實(shí)驗(yàn)電路，注意兩個(gè)電表要選用適當(dāng)量程，并要求變阻器的滑動(dòng)片在左端時(shí)其電阻值最大。
(2)一位同學(xué)記錄的6組數(shù)據(jù)見下表，試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖中畫出U－I圖線，根據(jù)圖線求出電池的電動(dòng)勢(shì)
________V，內(nèi)阻 
________
。
|
I/A |
0.12 |
0.20 |
0.31 |
0.32 |
0.50 |
0.57 |
|
U/V |
1.37 |
1.32 |
1.24 |
1.18 |
1.19 |
1.05 |
答案：(1)見下圖，在這電流表對(duì)電壓表來說一定要用內(nèi)接法，否則測(cè)出的電源的電阻值是偏大，是電源內(nèi)阻與電流表的電阻之和，誤差較大；(2)1.46，0.72(見上面的講解，最好用圖象法求)。
2．用伏安法測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，由于電流表和電壓表內(nèi)阻的影響，以下說法正確的是
A．用圖a所示電路時(shí)， 
B．用圖a所示電路時(shí)， 
C．用圖b所示電路時(shí)， D．用圖b所示電路時(shí)， 
解析：根據(jù)閉合電路的歐姆定律：ε=U+Ir。由兩次測(cè)量列方程為： 
，
解得 
， 
若是考慮電流表和電壓表的內(nèi)阻，對(duì)上圖a中應(yīng)用閉合電路的歐姆定律： 
，式中的ε與r是電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的真實(shí)值。
解得： 
， 
，比較得 
， 
若是考慮電流表和電壓表的內(nèi)阻，對(duì)上圖b中應(yīng)用閉合電路的歐姆定律： 
，式中的ε與r是電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的真實(shí)值。解得： 
， 
，比較得 
， 
。由上面的分析可知應(yīng)選取AB。
此題還可以用圖象法。
4、用描跡法畫出電場(chǎng)中平面上的等勢(shì)線
[實(shí)驗(yàn)?zāi)康腯
利用電場(chǎng)中電勢(shì)差及等勢(shì)面的知識(shí)，練習(xí)用描跡法畫出電場(chǎng)中一個(gè)平面上的等勢(shì)線。
[實(shí)驗(yàn)原理]
用導(dǎo)電紙上形成的穩(wěn)恒電流場(chǎng)來模擬靜電場(chǎng)，當(dāng)兩探針與導(dǎo)電紙上電勢(shì)相等的兩點(diǎn)接觸時(shí)，與探針相連的靈敏電流計(jì)中通過的電流為零，指針不偏轉(zhuǎn)，當(dāng)兩探針與導(dǎo)電紙上電勢(shì)不相等的兩點(diǎn)接觸時(shí)，與探針相連的靈敏電流計(jì)中通過的電流就不為零，從而可以利用靈敏電流計(jì)找出導(dǎo)電
紙上的等勢(shì)點(diǎn)，并依據(jù)等勢(shì)點(diǎn)描繪出等勢(shì)線。
[實(shí)驗(yàn)器材]
學(xué)生電源或電池組(電壓約為6V)，靈敏電流計(jì)，開關(guān)，導(dǎo)電紙，復(fù)寫紙，白紙，圓柱形金屬電極兩個(gè)，探針兩支，導(dǎo)線若干，木板一塊，圖釘，刻度尺等。
[實(shí)驗(yàn)步驟]
1．在平整的木板上，由下而上依次鋪放白紙、復(fù)寫紙、導(dǎo)電紙各一張，導(dǎo)電紙有導(dǎo)電物質(zhì)的一面要向上，用圖釘把白紙、復(fù)寫紙和導(dǎo)電紙一起固定在木板上。
2．在導(dǎo)電紙上平放兩個(gè)跟它接觸良好的圓柱形電極，兩個(gè)電極之間的距離約為10cm，將兩個(gè)電極分別與電壓約為6V的直流電源的正負(fù)極相接，作為“正電荷”和“負(fù)電荷”，再把兩根探針分別接到靈敏電流計(jì)的“+”、“-”接線柱上(如圖所示)。
3．在導(dǎo)電紙上畫出兩個(gè)電極的連線，在連線上取間距大致相等的五個(gè)點(diǎn)作基準(zhǔn)點(diǎn)，并用探針把它們的位置復(fù)印在白紙上。
4．接通電源，將一探針跟某一基準(zhǔn)點(diǎn)接觸，然后在這一基準(zhǔn)點(diǎn)的一側(cè)距此基準(zhǔn)點(diǎn)約1cm處再選一點(diǎn)，在此點(diǎn)將另一探針跟導(dǎo)電紙接觸，這時(shí)一般會(huì)看到靈敏電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，左右移動(dòng)探針位置，可以找到一點(diǎn)使電流計(jì)的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，用探針把這一點(diǎn)位置復(fù)印在白紙上。
5．按步驟(4)的方法，在這個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的兩側(cè)逐步由近及遠(yuǎn)地各探測(cè)出五個(gè)等勢(shì)點(diǎn)，相鄰兩個(gè)等勢(shì)點(diǎn)之間的距離約為1cm。
6．用同樣的方法，探測(cè)出另外四個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的等勢(shì)點(diǎn)。
7．?dāng)嚅_電源，取出白紙，根據(jù)五個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的等勢(shì)點(diǎn)，畫出五條平滑的曲線，這就是五條等勢(shì)線。
[注意事項(xiàng)]
1．電極與導(dǎo)電紙接觸要良好，且與導(dǎo)電紙的相對(duì)位置不能改變。
2．尋找等勢(shì)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)從基準(zhǔn)點(diǎn)附近由近及遠(yuǎn)地逐漸推移，不可冒然進(jìn)行大跨度的移動(dòng)，以免電勢(shì)差過大，發(fā)生電流計(jì)過載現(xiàn)象。
3．導(dǎo)電紙上所涂導(dǎo)電物質(zhì)相當(dāng)薄，故在尋找等勢(shì)點(diǎn)時(shí)，不能用探針在導(dǎo)電紙上反復(fù)劃動(dòng)，而應(yīng)采用點(diǎn)接觸法。
4．探測(cè)等勢(shì)點(diǎn)不要太靠近導(dǎo)電紙的邊緣，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)是用電流場(chǎng)模擬靜電場(chǎng)，導(dǎo)電紙邊緣的電流方向與邊界平行，并不與等量異種電荷電場(chǎng)的電場(chǎng)線相似。
[例題]
1．如圖為描繪電場(chǎng)中等勢(shì)線的裝置，所用的電流計(jì)電流從哪一接線柱流入，其指針就向哪一側(cè)偏。
在尋找基準(zhǔn)點(diǎn)O的另一等勢(shì)點(diǎn)時(shí)，探針I(yè)與O點(diǎn)接觸，另一探針I(yè)I與導(dǎo)電紙上的C點(diǎn)接觸，電流計(jì)的指針向負(fù)接線柱一側(cè)偏轉(zhuǎn)，為了盡快探測(cè)到新等勢(shì)點(diǎn)，探針I(yè)I應(yīng)由C點(diǎn)逐漸
A．向上移動(dòng) B．向下移動(dòng) C．向左移動(dòng) D．向右移動(dòng)。
答案：由于指針向負(fù)極一側(cè)偏轉(zhuǎn)，所以電流由負(fù)極流入，即C點(diǎn)的電勢(shì)高于O點(diǎn)的電勢(shì)，探針I(yè)I應(yīng)向低電勢(shì)移動(dòng)，也就是向左移動(dòng)。故選C。
2．某同學(xué)在做“電場(chǎng)中等勢(shì)線的描繪實(shí)驗(yàn)”中，若手頭沒有靈敏電流計(jì)，是否可以用內(nèi)阻較大的電壓表代替？
答案：能。將電壓表一端接某一電極，另一端接探針，使探針與各基準(zhǔn)點(diǎn)接觸并在附近移動(dòng)，電壓表讀數(shù)相等的點(diǎn)即為等勢(shì)點(diǎn)。
3、用單擺測(cè)定重力加速度
[實(shí)驗(yàn)?zāi)康腯
利用單擺測(cè)定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取? [實(shí)驗(yàn)原理]
單擺在擺角小于5°時(shí)的振動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其固有周期為T=2π
，由此可得g=
。據(jù)此，只要測(cè)出擺長(zhǎng)l和周期T，即可計(jì)算出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎怠? [實(shí)驗(yàn)器材]
鐵架臺(tái)(帶鐵夾)，中心有孔的金屬小球，約1m長(zhǎng)的細(xì)線，米尺，游標(biāo)卡尺(選用)，秒表等。
[實(shí)驗(yàn)步驟]
1．在細(xì)線的一端打一個(gè)比小球上的孔徑稍大些的結(jié)，將細(xì)線穿過球上的小孔，制成一個(gè)單擺。
2．將鐵夾固定在鐵架臺(tái)的上端，鐵架臺(tái)放在實(shí)驗(yàn)桌邊，使鐵夾伸到桌面以外，把做好的單擺固定在鐵夾上，使擺球自由下垂。
3．測(cè)量單擺的擺長(zhǎng)l：用游標(biāo)卡尺測(cè)出擺球直徑2r，再用米尺測(cè)出從懸點(diǎn)至小球上端的懸線長(zhǎng)l'，則擺長(zhǎng)l=l'+r。
4．把單擺從平衡位置拉開一個(gè)小角度(不大于5°)，使單擺在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)，用秒表測(cè)量單擺完成全振動(dòng)30至50次所用的時(shí)間，求出完成一次全振動(dòng)所用的平均時(shí)間，這就是單擺的周期T。
5．將測(cè)出的擺長(zhǎng)l和周期T代入公式g=求出重力加速度g的值。
6．變更擺長(zhǎng)重做兩次，并求出三次所得的g的平均值。
[注意事項(xiàng)]
1．選擇細(xì)繩時(shí)應(yīng)選擇細(xì)、輕又不易伸長(zhǎng)的線，長(zhǎng)度一般在1m左右，小球應(yīng)選用密度較大的金屬球，直徑應(yīng)較小，最好不超過2cm。
2．單擺懸線的上端不可隨意卷在鐵夾的桿上，應(yīng)夾緊在鐵夾中，以免擺動(dòng)時(shí)發(fā)生擺長(zhǎng)改變、擺線下滑的現(xiàn)象。
3．注意擺動(dòng)時(shí)控制擺線偏離豎直方向不超過5°，可通過估算振幅的辦法掌握。
4．?dāng)[球擺動(dòng)時(shí)，要使之保持在同一個(gè)豎直平面內(nèi)，不要形成圓錐擺。
5．計(jì)算單擺的振動(dòng)次數(shù)時(shí)，應(yīng)以擺球通過最低位置時(shí)開始計(jì)時(shí)，以后擺球從同一方向通過最低位置時(shí)，進(jìn)行計(jì)數(shù)，且在數(shù)“零”的同時(shí)按下秒表，開始計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)。
[例題]
某同學(xué)在做“利用單擺測(cè)重力加速度”實(shí)驗(yàn)中，先測(cè)得擺線長(zhǎng)為101.00cm，擺球直徑為2.00cm，然后用秒表記錄了單擺振動(dòng)50次所用的時(shí)間為101.5s。則
(1)他測(cè)得的重力加速度g=________m/s2。
(2)他測(cè)得的g值偏小，可能的原因是
A．測(cè)擺線長(zhǎng)時(shí)擺線拉得過緊
B．?dāng)[線上端未牢固地系于懸點(diǎn)，振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng)，使擺線長(zhǎng)度增加了
C．開始計(jì)時(shí)時(shí)，秒表過遲按下
D．實(shí)驗(yàn)中誤將49次全振動(dòng)數(shù)為50次
(3)為了提高實(shí)驗(yàn)精度，在實(shí)驗(yàn)中可改變幾次擺長(zhǎng)l并測(cè)出相應(yīng)的周期T，從而得出一組對(duì)應(yīng)的l與T的數(shù)據(jù)，再以l為橫坐標(biāo)、T2為縱坐標(biāo)將所得數(shù)據(jù)連成直線，并求得該直線的斜率K。則重力加速度g=________。(用K表示)
答案：
(1)本次實(shí)驗(yàn)中的擺長(zhǎng)L=L’+r=101.00+1.00=1.0200m，周期T=t/N=101.5/50=2.03s，由公式g=可以解得g=9.76m/s2；
(2)根據(jù)公式g=知g偏小的原因可能是l的測(cè)量值偏小或T的測(cè)量值偏大。A中的測(cè)量值偏大，B中則是振動(dòng)擺長(zhǎng)大于測(cè)量值，所以正確，而CD中均是測(cè)得的周期偏小，所以CD均會(huì)使g值偏大。故只有B正確。
(3)4π2/K。由公式g=得： 
這是一條T2關(guān)于l的一元一次函數(shù)(如y=Kx)，所以它的斜率是K=4π2/ g，所以 g=4π2/K
2、研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)
[實(shí)驗(yàn)?zāi)康腯
1．用實(shí)驗(yàn)方法描出平拋物體的運(yùn)動(dòng)軌跡。
2．從實(shí)驗(yàn)軌跡求平拋物體的初速度。
[實(shí)驗(yàn)原理]
平拋物體的運(yùn)動(dòng)可以看作是兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)：一是水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)是豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)。令小球做平拋運(yùn)動(dòng)，利用描跡法描出小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，即小球做平拋運(yùn)動(dòng)的曲線，建立坐標(biāo)系，測(cè)出曲線上的某一點(diǎn)的坐標(biāo)x和y，根據(jù)重力加速度g的數(shù)值，利用公式y(tǒng)= gt2求出小球的飛行時(shí)間t，再利用公式x=vt,求出小球的水平分速度，即為小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度。
[實(shí)驗(yàn)器材]
斜槽，豎直固定在鐵架臺(tái)上的木板，白紙，圖釘，小球，有孔的卡片，刻度尺，重錘線。
[實(shí)驗(yàn)步驟]
1．安裝調(diào)整斜槽：用圖釘把白紙釘在豎直板上，在木板的左上角固定斜槽，可用平衡法調(diào)整斜槽，即將小球輕放在斜槽平直部分的末端處，能使小球在平直軌道上的任意位置靜止，就表明水平已調(diào)好。
2．調(diào)整木板：用懸掛在槽口的重錘線把木板調(diào)整到豎直方向，并使木板平面與小球下落的豎直面平行。然后把重錘線方向記錄到釘在木板的白紙上，固定木板，使在重復(fù)實(shí)驗(yàn)的過程中，木板與斜槽的相對(duì)位置保持不變。
3．確定坐標(biāo)原點(diǎn)O：把小球放在槽口處，用鉛筆記下球在槽口時(shí)球心在圖板上的水平投影點(diǎn)O，O點(diǎn)即為坐標(biāo)原點(diǎn)。
4．描繪運(yùn)動(dòng)軌跡：在木板的平面上用手按住卡片，使卡片上有孔的一面保持水平，調(diào)整卡片的位置，使從槽上滾下的小球正好穿過卡片的孔，而不擦碰孔的邊緣，然后用鉛筆在卡片缺口上點(diǎn)個(gè)黑點(diǎn)，這就在白紙上記下了小球穿過孔時(shí)球心所對(duì)應(yīng)的位置。保證小球每次從槽上開始滾下的位置都相同，用同樣的方法，可找出小球平拋軌跡上的一系列位置。取下白紙用平滑的曲線把這些位置連接起來即得小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。
5．計(jì)算初速度：以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn)畫出豎直向下的y軸和水平向右的x軸，并在曲線上選取A、B、C、D、E、F六個(gè)不同的點(diǎn)，用刻度尺和三角板測(cè)出它們的坐標(biāo)x和y，用公式x=v0t和y= gt2計(jì)算出小球的初速度v0，最后計(jì)算出v0的平均值，并將有關(guān)數(shù)據(jù)記入表格內(nèi)。
[注意事項(xiàng)]
1．實(shí)驗(yàn)中必須保持通過斜槽末端點(diǎn)的切線水平，方木板必須處在豎直面內(nèi)且與小球運(yùn)動(dòng)軌跡所在的豎直平面平行，并使小球的運(yùn)動(dòng)靠近圖板但不接觸。
2．小球必須每次從斜槽上同一位置滾下。
3．坐標(biāo)原點(diǎn)(小球做平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn))不是槽口的端點(diǎn)，應(yīng)是小球在槽口時(shí)，球的球心在木板上的水平投影點(diǎn)。
4．要在平拋軌道上選取距O點(diǎn)遠(yuǎn)些的點(diǎn)來計(jì)算球的初速度，這樣可使結(jié)果的誤差較小。
[例題]
1．下列哪些因素會(huì)使“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)的誤差增大
A．小球與斜槽之間有摩擦
B．安裝斜槽時(shí)其末端不水平
C．建立坐標(biāo)系時(shí)，以斜槽末端端口位置為坐標(biāo)原點(diǎn)
D．根據(jù)曲線計(jì)算平拋運(yùn)動(dòng)的初速度時(shí)，在曲線上取作計(jì)算的點(diǎn)離原點(diǎn)O較遠(yuǎn)
答案：這里研究的是小球的平拋運(yùn)動(dòng)，只與拋出點(diǎn)(不是斜槽末端)的速度有關(guān)，而與它在斜槽中的運(yùn)動(dòng)無關(guān)。只要是每次速度的大小與方向不變(且水平)就不影響實(shí)驗(yàn)。
BC
2．如圖是某同學(xué)測(cè)量勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度時(shí)，從若干紙帶中選中的一條紙帶的一部分，他每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，圖上注明了他對(duì)各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離的測(cè)量結(jié)果。
(1)為了驗(yàn)證小車的運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)進(jìn)行下列計(jì)算，填入表內(nèi)(單位：cm)
|
s2-s1 |
s3-s2 |
s4-s3 |
s5-s4 |
s6-s5 |
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|
|
|
|
|
各位移差與平均值最多相差______cm，由此可以得出結(jié)論：小車的位移在________范圍內(nèi)相等，所以小車的運(yùn)動(dòng)是________。
(2)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，可以求得物體的加速度a= 
=______m/s2。
(3)根據(jù)an-3= 
，可求出
a1= 
=______m/s2，a2= 
=______m/s2，a3= 
=______m/s2，
所以， 
= 
=______m/s2。
答案：(1)1.60，1.55，1.62，1.53，1.61，1.58，0.05，任意兩個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間里、在誤差允許的，勻加速直線運(yùn)動(dòng)；(2)1.58；(3)1.59，1.57，1.59，1.58。
1．電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用______電源的計(jì)時(shí)儀器，它的工作電壓是______。如圖所示，A是______，B是______，C是______，D
是______，E是______，F(xiàn)是______。
答案：交流，4至6V，線圈，振動(dòng)片，振針，紙帶，接線柱，永磁體。
3．應(yīng)區(qū)別計(jì)時(shí)器打出的軌跡點(diǎn)與人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，通常每隔4個(gè)軌跡點(diǎn)選1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，選取的記數(shù)點(diǎn)不少于6個(gè)。 4．不要分段測(cè)量各段位移，可統(tǒng)一量出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到計(jì)數(shù)起點(diǎn)0之間的距離，讀數(shù)時(shí)應(yīng)估讀到毫米的下一位。
[例題]
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