三、学生实验：多用电表的使用
【实验目的】
1．练习使用多用电表。
2．学会用多用电表测量电路中的电流、电压、电阻的方法。
【实验设计】
1．多用电表可以用来测量电路中的电流、电压、电阻，请根据所学知识回答下列问题：
（1）用多用电表测量电路中电流、电压的工作原理是什么？请分别画出其原理图。
（2）多用电表测量电阻的工作原理什么？请画出其原理图。
（3）多用电表是由_______________________________________________组成在一起的表；请画出最简单多用电表的工作原理图。
（4）多用电表测电阻时，电表内部的电源接通，电流从多用电表的_____表笔流出，经过被测电阻，从________表笔流入。
2．请观察图1所示的多用电表的外形，并回答下列列问题：
（1）用多用电表测电阻时，所用的刻度的特点是：①零刻度在表盘的_________；②刻度的分度______________；③量程为______________.
（2）多用电表在测量电压、电流时，每一种测量都有几个量程，使用前应先检查表针是否停在_________端________位置；如果没有停在零位置，要用________轻轻地转动表盘下方中间部位的_________，使指针指向零刻度线。
【实验器材】
多用电表，干电池两节，开关一只，（3.0V，0.8A）的小灯泡一只，导线若干，二极管一只，小螺丝刀一把。
【实验过程】
认真观察图1多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及对应的量程；检查指针是否停在表盘左端的零刻度线上，若不指向左端的零刻度线，应用小螺丝刀进行机械调零，然后将红、黑表笔分别插入“+”、“-”插孔。
（一）用多用电表测小灯泡的电压
用干电池、开关、导线和小灯泡组成如图2所示的电路。将多用电表的选择开关旋至直流电压挡，其量程应大于小灯泡两端电压的估计值。
用两表笔分别接触灯泡两端的接线柱，闭合开关，根据表盘上相关量程的直流电压标度读数，就可知道小灯泡两端的电压（注意红表笔接触点的电势应高于黑表笔）。
请自己设计实验表格并记录测量的数据。
（二）用多用电表测量通过小灯泡的电流
将多用电表的选择开关旋至直流电流挡，其量程大于通过灯泡电流的估计值。利用3所示的原理图测量通过小灯泡的电流，注意电流应从红表笔流入电表。
闭合开关，根据表盘上相应量程的刻度读数，就是通过小灯泡的电流。
请自己设计实验表格并记录测量的数据。
（三）用多用电表测量二极管的正反向电阻
1．多用电表测电阻的一般步骤：
（1）选挡：先估计被测电阻大小，将选择开关旋至对应的挡位。例如二极管的正向电阻为几十欧姆，因此，需要将选择开关旋至“×10Ω”挡；二极管的反向电阻为几千欧姆，则需要将选择开关旋至“×100Ω”挡。
（2）调零：将多用表的红、黑表笔短接，旋转欧姆挡的调零旋钮，使指针指在右端零电阻处，若调零旋钮右旋到底也不能调零，应更换表内的电池。
（3）测量读数：将表笔接在被测电阻两端，读出刻度盘上的电阻值，随即断开表笔。注意测量电阻时应将被测电阻与其它元件或电源断开，手不能接触表笔的金属部分。
测量时，若发现指针偏转角度过小，说明被测电阻较小，为了减小误差，应将选择开关旋至低倍率挡，再次调零并进行测量；若指针偏转角度过大，应将选择开关旋至高倍率挡；因为欧姆表指针指在中值附近时，读数误差较小。
（4）测量结束后，应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡。
2．用多用电表测二极管的正向电阻：
3．用多用电表测二极管反向电阻：
请自己设计实验表格并记录测量的数据。
【实验反思】
1．多用电表的电阻挡刻度已直接标出0～∞Ω的值，测量中为什么还要选择量程？
2．晶体二极管的正向电阻、反向电阻各是什么意思？
【问题讨论】
1．（1997年上海高考题）用多用电表测电阻。
（1）每次换档后，需重新_______,再进行测量.
(2)如果表的指针偏转过大,为使测量比较精确,应将选择开关拨至倍率较_____
(填大或小)的档位上.
(3)某次测电阻时,表的指针位置如图所示,则该电阻的测量值是_________Ω.
2.(2000年苏、浙、晋高考题)电阻R1，R2，R3连接成如图所示的电路，放在一个箱中（图中虚框所示），箱面上有三个接线柱A，B，C。请用多用电表和导线设计一个实验，通过在A，B，C的测量，确定各电阻的阻值，要求写出实验步骤并用所测的值表示电阻R1，R2，R3。
3.(1997年全国高考题)在图示电路的三根导线中，有一根是断的，电源、电阻R1、R2及另外两根导线都是好的。为了查出断导线，某同学想先将多用电表的红表笔接在电源的正极a，再将黑表笔分别接在电阻R1的b端和R2的c端，并观察多用电表指针的示数，在下列选档中，符合操作规程的是 （ ）
A．直流10V档
B．直流0.5A档
C．直流2.5V档
D．欧姆档
EMBED PBrush
图2
图3
图1三、随堂实验：研究影响平行板电容器电容大小的因素
【实验目的】
通过控制变量的方法，研究平行板电容器的板间距离d、正对面积S、介质的介电常数ε对平行板电容器电容大小的影响。
【实验设计】
1、电容的定义式为C=Q/U，如果平行板电容器的带电量Q不变，电势差U变大，说明其电容C在变小；电势差U变小，说明其电容C在变大。
2、静电计
（1）静电计是一个电容器
静电计是在验电器的基础上改装而成，其结构如图1所示，金属小球1与金属杆和指针是一个金属极，金属外壳2为一个金属极，它们通过空气及有机玻璃彼此绝缘。根据“任意两个彼此绝缘而又靠近的导体可以构成一个电容器”，静电计本身就是一个电容器，但由于其结构特点，它的电容十分小，也就是说，我们可以把静电计看成一个电容很小的电容器C静，1、2为电容器的两个“极板”。
（2）静电计测定电势差的原理
当1、2两极接一定的电势差U时，静电计的带电量为q=UC静，静电计的指针上将带电荷，由于同种电荷相互排斥，当电荷的排斥力矩与指针本身的重力矩平衡时，指针就停止在某一偏转位置上。1、2之间的电势差越大，则q越大，指针偏转角度θ越大，因此倒过来推理，θ越大则U越大，因此利用电计可以测量电势差。
3、利用静电计测定平行板电容器两极板之间的电势差
如图2所示，将平行板电容器的A、B两个极板分别与静电计的两个极连接，当达到静电平衡时，静电计指针张角θ随平行板电容器A、B两个极板的电势差U增大而增大。
【实验器材】
静电计、起电机（或玻璃棒与丝绸）、平行板电容器、导线、电介质等。
【实验过程】
1、 按照图2所示连接电容器与静电计。
2、 使平行板电容器带电（可以用起电机或用丝绸摩擦过的玻璃棒）。
3、 用控制变量的方法，只改变平行板电容器的：①板间距离d；②正对面积S；③介质的介电常数ε，观察记录实验现象，并分析电容的变化情况。
4、 完成下列表格的填空。
只改变正对面积S 记录现象 电容器变化分析
静电计指针偏角变_______，说明电容器两板间的电势差U变______。
只改变板间距离d 记录现象 电容器变化分析
静电计指针偏角变_______，说明电容器两板间的电势差U变______。
只改变电介质ε 记录现象 电容器变化分析
静电计指针偏角变_______，说明电容器两板间的电势差U变______。
【实验分析】
归纳实验结论为：______________________________________________________
____________________________________________________________________________。
【实验反思】
如图3所示，静电计是测量电势差的仪器，它的1、2两部分导体彼此绝缘，构成一个电容器，设其电容为C0。将平行板电容器和静电计作如图连接，设平行板电容器的电容为C=100C0，带电量为Q。
（1）闭合电键K后，求通过电阻器R的总电量；
（2）闭合电键K，待静电计指针有一稳定的指向后，如果在平行板电容器中插入一块有机玻璃板，静电计的指针张角如何变化？
【问题讨论】
本实验中我们有个假设，即假定平行板电容器上的电量Q是保持不变的，但有同学这样认为：“如果静电计指针张角θ变大，说明静电计这个电容器上的电量q就变大了，根据电荷守恒定律，平行板电容器上的电量Q就应该减少一点，因此说平行板电容器的电量保持不变是有问题的”。（1）你认为这位同学的说法是否正确？（2）本实验中要做到平行板电容器上的电量基本不变，应满足什么条件？
图2
图3
图1
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1编写说明
为配合普通高中物理新课程的教学，按照《普通高中物理课程标准（实验）》的要求和人教版《普通高中课程标准实验教科书·物理》教材，我们编写了这套《高中新课程物理实验指导手册》。
在编写过程中，我们认真研究了教材中涉及的学生实验、演示实验、随堂实验、“做一做”等课内、外实验，对每一个实验反复试做，认真推敲，选择了典型的和新的演示实验和随堂实验、大多数“做一做”和全部学生实验，按课本顺序编排，在实验要求、实验方法、实验安全和实验拓展等方面给予针对性指导，以求对教师设计和组织实验活动，对学生积极主动地参与实验，获得科学探究的体验，能提供实实在在的帮助。本书力求在内容上更好地体现新课程对实验探究的要求，不追求形式上的花哨，总体上设置【实验目的】、【实验设计】、【实验器材】、【实验过程】、【实验分析】、【实验反思】、【问题讨论】等栏目，但根据不同实验的具体情况各有侧重甚至略有调整，不拘泥于栏目的统一，在重点要点处讲深讲透，同时为学生思考、活动、记录处理分析数据、反思提高留足空间。本书可作为教师、学生在实验方面的参考用书，同时也能作为学生实验报告册用。
本书中实验分成三类：学生实验原则上要求学生分组在课堂上完成；随堂实验指课内小实验或教师演示实验，根据情况可安排成学生随堂实验，也可由教师演示；拓展实验则可以根据学校情况和学生兴趣有选择地完成。
编者
2006年1月
目 录
第四章 电磁感应
一、随堂实验 探究电磁感应的产生条件 （6）
二、拓展实验 摇绳发电 （8）
三、随堂实验 探究感应电流的方向 （15、16）
四、随堂实验 自感现象 （25、26）
五、拓展实验 用电流传感器研究自感现象 （26）
六、拓展实验 用微安表体会电磁阻尼 （30）
第五章 交变电流
一、随堂实验 观察电感和电容对交变电流的影响 （40、41）
二、随堂实验 探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系 （45）
第六章 传感器
一、随堂实验 观察光敏电阻和热敏电阻的特性 （57、58）
二、拓展实验 观察霍尔元件的特性 （59）
三、随堂实验 用示波器观察话筒的工作 （62）
四、随堂实验 观察双金属片温度传感器的工作 （63）
五、随堂实验 观察感温铁氧体的工作 （65）
六、拓展实验 用传感器观测水的温度变化 （67）
七、随堂实验 测量光照的强度 （68）
八、随堂实验 了解二极管、三极管和逻辑集成电路 （73、74）
第七章 分子动理论
一、学生实验 用油膜法估测分子的大小 （2）
二、拓展实验 观察扩散现象和布朗运动 （5、6）
第八章 气体
一、学生实验 探究气体等温变化的规律 （20）
二、拓展试验 测绘烧瓶内空气的V－T图象 （24）
三、随堂实验 模拟气体压强的产生机理 （34）
第九章 物态和物态变化
一、随堂实验 观察晶体传热的各向异性 （39）
二、随堂实验 观察液体表面的性质 （45）
第十章 热力学定律
拓展试验 观察瓶塞跳出时瓶内的变化 （62）四、随堂实验 探究影响安培力方向的因素
【实验目的】
探究影响安培力方向的因素
【实验设计】
利用碲形磁铁的磁场研究安培力的方向。分别单独改变磁场方向和电流方向，观察导线受磁场力摆动方向即所受磁场力方向，探究三者之间关系。
【实验器材】
碲形磁铁、铁架台、直导线、电源、轻质柔软绝缘导线。
【实验过程】
按照图1所示的实验装置联接电路，认清电源的正负极和磁铁的N、S极。
1、接通电源开关，观察直导线的运动方向，迅速断开电源，并记录电流方向、磁场方向和导线的运动方向（即导线的受力方向）。记录实验结果的方法很多，可以列表、也可以画图。图2是画图记录实验结果的一种，供同学们参考。
2、上下交换磁铁的磁极，不改变电流的方向，重复上述实验，记录电流方向、磁场方向和导线的运动方向（即导线的受力方向）。
3、改变导线中的电流方向，不改变磁极的方向，重复上述实验，记录电流方向、磁场方向和导线的运动方向（即导线的受力方向）。
【实验分析】
根据实验观察和记录的资料考虑下列问题：
1、通电直导线所受安培力的方向与电流的方向之间有何关系？
2、通电直导线所受安培力的方向与磁场的方向之间有何关系？
请你用简洁的语言概括上述三者之间的方向关系。
【实验反思】
如何熟练应用上述实验中得出的结论是个值得深思的问题。
日常生活中三者两两垂直的情况很多，例如教室的墙角就有三个两两垂直的方向（如图3所示），图中的三个方向里选向下的箭头方向为磁场的方向，根据上述实验的结论就可以确定另外两个箭头分别表示哪个物理量的方向。（自己试一试）这一事实告诉我们，只要有了图示的三个两两垂直的矢量模型就可以方便确定磁场方向、电流方向和安培力方向三者之间的关系了。但是，这个模型随身携带很不方便，聪明的物理工作者想到了自己的左手，只要伸开左手，让大拇指与四指在同一平面内且相互垂直，就有了两个相互垂直的矢量，另一个矢量只要垂直穿过手心就成了随身携带的矢量模型。
试一试：如果让磁感应线穿过手心，那么四指的方向和大拇指的方向应该分别表示哪个物理量的方向才与上述实验事实一致。
上述方法被广泛接受，很快成为一个定则，称为左手定则。
【问题讨论】
有一只通电发光的灯泡，不知通的是交流电还是直流电？现有一只蹄形强磁铁，你能利用它做个小实验作出判断吗？
图 1
B
图3
图2
2006-1-2 14:50 2二、拓展实验 验电器
【实验目的】
了解验电器的构造，拓展验电器的用途
【实验指导】
1、验电器的一般介绍：
验电器的式样很多，从结构上可以分为两类，一类叫做金属箔验电器，另一类叫做指针式验电器（见图1）。由于指针式验电器上有刻度线，所以指针式验电器可以进行定量或半定量的测量，但金属箔验电器只能进行定性分析。
验电器主要由两部分组成——外壳和金属杆、指针，这两部分之间的绝缘程度是验电器的质量优劣的重要参数，金属箔或指针是否轻巧灵活决定了验电器的灵敏度。
当验电器带电后，由于同种电荷的排斥力，金属箔或指针都会张开一定的角度，带电量越多、张角越大。
2、自制验电器是否成功，关键有两个方面。一是绝缘性能要好；二是指针或金属箔的灵敏度要高。绝缘性能主要是指验电器的外壳与金属杆之的绝缘，另外是金属杆与空气之间的绝缘。验电器外壳与金属杆之间一般用石蜡填充，金属杆与空气之间的绝缘要求金属杆光滑、光洁，表面无灰尘、无毛刺。
3、不拘一格制验电器
验电器的外形不一定要象图1所示，只要能够检验物体是否带电的仪器就是一个验电器。
这里介绍一例：找一只塑料眼药水瓶，在它的中部穿入一根铁丝（如自行车辐条）作为横梁。再将两根缝衣钢针竖直插入塑料瓶瓶身的两侧（如图2），作为横梁转动的支点。在塑料瓶的瓶塞中插入一段细铁丝，并弯折90°作为指针。另外，用木块或者石蜡制作一个图示的绝缘底座，在底座的上表面粘一张光滑的硬塑料垫板，在底座的另一侧面上画出刻度。然后，把带钢针的横梁搁在塑料垫板上，仔细调节横梁两侧铁丝的长短，使横梁平衡。人们一般把这种仪器称作多功能天平，它的灵敏度可以通过调整两竖直钢针伸出针尖的长短来实现，它的灵敏度可以很高。其实这架仪器也可以称作验电器。带电物体靠近金属横梁时，横梁就会失去平衡，如果要判断带电物体的电性，要使横梁先带电性已知的电荷。这种情况下该仪器还可以用来探究电荷之间的相互作用与哪些因素有关。
【实验过程】
1、 就地取材制作验电器
2、用前面“静电感应与感应起电”中的实验方法得到不同带电量的带电体。将带电体靠近自制验电器导体棒上端，发现 。将带电体接触自制验电器导体棒上端，发现 。改变带点体的带电量，发现
。
【实验反思】
在验电器的制作过程中，有哪些困难？如何解决的？有什么值得反思和总结的地方吗？
【问题讨论】
1、验电器是实验室的常用仪器，某同学根据验电器的原理，自己动手制作了图3所示的验电器。请你在提高这个验电器的灵敏度和稳定性两个方面提出建议。
2、铝锅可以装水，能不能用来装电荷呢？如果把带电的导体放入铝锅内，且与内壁接触，是否也像装水一样，使电荷贮存在锅内呢？我们做一个小实验就可以知道答案了。
实验器材：铝锅（或者是装饼干的铁桶），石蜡块（或硬泡沫塑料），验电器，起电盘，丝绸和导线。把铝锅放在石蜡块土，用感应起电的方法使起电盘的金属盘带电，再把带电的金属盘放到铝锅内与锅底接触，可以看到与铝锅外表面相连的验电器的箔片张开了。这表明已有电荷传递到锅的外表面上。手持金属盘绝缘柄，将盘从锅内拿出，再与另一验电器接触，验电器的箔片并不张开，说明金属盘上的电荷已全部传递给锅。然后再用带绝缘柄的金属盘与锅内表面接触，取出后再与验电器接触一下，验电器的箔片仍一张开（见图4甲）。如果将金属盘与外表面接触，再与验电器接触，验电器的箔片就张开了，如图4乙所示。课外做一做这个实验，上述现象说明什么问题？
图3
图 1
图2
图 4
甲
乙
2006-1-2 14:39 1编写说明
为配合普通高中物理新课程的教学，按照《普通高中物理课程标准（实验）》的要求和人教版《普通高中课程标准实验教科书·物理》教材，我们编写了这套《高中新课程物理实验指导手册》。
在编写过程中，我们认真研究了教材中涉及的学生实验、演示实验、随堂实验、“做一做”等课内、外实验，对每一个实验反复试做，认真推敲，选择了典型的和新的演示实验和随堂实验、大多数“做一做”和全部学生实验，按课本顺序编排，在实验要求、实验方法、实验安全和实验拓展等方面给予针对性指导，以求对教师设计和组织实验活动，对学生积极主动地参与实验，获得科学探究的体验，能提供实实在在的帮助。本书力求在内容上更好地体现新课程对实验探究的要求，不追求形式上的花哨，总体上设置【实验目的】、【实验设计】、【实验器材】、【实验过程】、【实验分析】、【实验反思】、【问题讨论】等栏目，但根据不同实验的具体情况各有侧重甚至略有调整，不拘泥于栏目的统一，在重点要点处讲深讲透，同时为学生思考、活动、记录处理分析数据、反思提高留足空间。本书可作为教师、学生在实验方面的参考用书，同时也能作为学生实验报告册用。
本书中实验分成三类：学生实验原则上要求学生分组在课堂上完成；随堂实验指课内小实验或教师演示实验，根据情况可安排成学生随堂实验，也可由教师演示；拓展实验则可以根据学校情况和学生兴趣有选择地完成。
编者
2006年1月
目录
第一章 运动的描述
一、学生实验 用打点计时器测速度
第二章 匀变速直线运动的研究
1、 学生实验 探究小车速度随时间变化的规律
二、拓展实验 用计算机绘制v－t图象
三、拓展实验 用光电计时器研究自由下落物体的运动
四、随堂实验 用打点计时器研究自由落体运动
五、拓展实验 测定反应时间
第三章 相互作用
一、拓展实验 用悬挂法确定薄板的重心
二、随堂实验 观察微小形变
三、随堂实验 探究摩擦力的大小
四、学生实验 探究求合力的方法
第四章 牛顿运动定律
一、学生实验 探究加速度与力、质量的关系
二、拓展实验 用传感器探究作用力与反作用力的关系
第五章 机械能及其守恒定律
一、学生实验 探究功与物体速度变化的关系
二、学生实验 验证机械能守恒定律
第六章 曲线运动
一、随堂实验 研究曲线运动的速度方向
二、随堂实验 研究红蜡块的合运动和分运动
三、学生实验 探究平抛运动的规律
四、随堂实验 用圆锥摆粗略验证向心力的表达式
五、拓展实验 感受向心力问题讨论部分参考答案
第一章 静电场
一．随堂实验 静电感应与感应起电
1、要让A、B都带等量的正电荷，可以在实验最后一步中移去C之前先把A、B分开，然后用手摸一下导体A，让A所带的负电荷被中和，再移去C后把A与B碰一下分开，此时A、B就带等量的正电荷。
2、在这个实验中，无论接地点在哪里，茶叶筒上都带正电，因为茶叶筒上靠近唱片的一端被感应出的正电荷被唱片上的负电荷吸引，它不会由于手指接触而转移到地下。相反，手指接触后，地就成为最远端，因此茶叶筒上的负电荷将被排斥到地下去。
3、验电器箔片的张角大小与金属箔上带电荷量的多少正相关。手掌向圆板靠近时，手掌上感应出与圆板所带电荷不同性质的电荷，手掌与圆板间的异种电荷相互吸引，圆板上的电荷量增加，而验电器所带总电荷量不变，金属箔上的电荷量减少，因此验电器箔片的张角变小。同理，当手掌移远时，电容变小，电势差变大，箔片张角也就变大了。
二、拓展实验 验电器
1、这个验电器利用了石蜡良好的绝缘性能，取材方便、构思巧妙。如果把两片铝箔挂在同一根铜丝上（见图5），由于铝箔之间的距离变小，实验时的灵敏度可以提高；如果把铜丝和铝箔放在一个玻璃瓶子内，而蜡烛作为这个瓶子的塞子（见图6），则实验的稳定性可以提高。（铝箔就不会因为空气流动而晃动）另外一个问题是图3中两根铜丝的端点有毛刺，验电器带电时会向空气中泄漏电荷。
2、这个实验说明铝锅装电荷时电荷都是分布在它的外表面上，内部没有净电荷。这是导体带电的一条重要规律，导体带电达到静电平衡状态时电荷总是分布在导体外表面上。这与装水是完全不同的。
三、随堂实验：研究影响平行板电容器电容大小的因素
（1）这位同学的说法是有正确的，这是由于静电计作为一种测量工具对实验带来的系统误差；（2）要求静电计的电容远小于平行板电容器的电容，此时静电计与平行班电容器之间的电荷迁移将很小，平行板电容器上的电量基本不变。
四、拓展实验：用传感器观察电容器的充电和放电
（1）在充电电压一定的条件下，串接电阻R越大，最大充电电流越小，定量分析可知最大充电电流强度与串接的电阻R的阻值成反比。
（2）在电容一定的条件下，串接电阻R越大，电容器充电时间越长，定量分析可知，充电时间与R成正比。
（3）串接电阻R的大小与电容器能够获得的最大电量无关。（这一点可以用电阻电容电路计算推理）
第二章 恒定电流
1、 学生实验：测绘小电珠的伏安特性曲线
（1）由于三个小电珠完全相同，所以每个小电珠两端的电压UL=12/3=4V，画出直线U=4V如图3所示，得到和曲线的焦点坐标为（4V，0.4A），所以流过小电珠的电流为0.4A，此时每个小电珠的电阻值为R=UL/IL=4/0.4=10Ω.
（2）设此时小电珠两端的电压为U，流过每个小电珠的电流I，据闭合电路欧姆定律得：E=2IR+U，代入数据得U=8-20R，在图3上画出此直线和曲线的交点坐标为（2V，0.3A）,即流过小电珠的电流强度为0.3A，流过安培表的电流强度为0.6A，此时小电珠的电阻为R=UL/IL=2/0.3=6.7Ω.
二、学生实验：探究导体电阻与其影响因素的定量关系
1．
2．（1）如图
（2）①作U—I直线，舍去左起第2点，其余5个点尽量靠近直线且均匀分布在直线两侧。
②求该直线的斜K，则R=K。R=均为正确）。
（3）由图可知其长度为0.800cm,直径为0.194cm.
（4）由以上数据可求出均为正确）
三、学生实验：多用电表的使用
1．(1)答案是:调零;(2)指针偏角过大,说明电阻值小,应换倍率较小的档位;(3)欧姆表此时的指示值是19×10=190Ω.
2．用多用电表的欧姆档分别测A，B，C接线柱间的电阻，然后根据电路列出方程求解，解方程比较困难，比较灵活的方法是用导线短接电路进行测量，所列方程就比较简单。
用导线短接B，C，测出A，B间电阻x；用导线短接A，B，测出B，C间电阻y；
用导线短接A，C，测出B，C间电阻z；
列方程求得：R1=2xyz/（xy+yz-xz）
R2=2xyz/(yz+xz-xy)
R3=2xyz/(xy+xz-yz)
3．A
四、学生实验：测定电池的电动势和内电阻
1．9.5V，0.5Ω
2．（1）略；（2）1.5V， 1Ω
3．本题应利用两个电阻,测量两次电路中的电流,列出方程组解得电池电动势,但由于R2只有100Ω,直接接到电源上,电流将超过电流表的量程,所以一次将R1接到电路中,一次将R1和R2串联后接到电路中,进行实验.
本题得正确答案是:(1)如图所示; (2)I1I2R2/(I1-I2),I1是外电阻为R1时的电流,I2是外电阻R1、R2串联时的电流。
五、随堂实验：研究门电路
0，0
第三章 磁场
一、随堂实验 探究影响通电导线受力大小的因素
略
二、拓展实验 验证环形电流的磁场方向
略
三、拓展实验：用磁传感器研究磁场
（1）由图象可知，在测量期间，取磁铁转动的最大周期数为7个周期，用时51s，故平均角速度为ω=14π/t=14π/51=0.86rad/s。
（2）类比加速度的定义,角加速度为角速度的增量与所用时间的比值。测量期内，第一个周期开始到第七个周期开始的时间间隔为t=42s。第一个周期的时间为6s，角速度为ω1=2π/6=1.05rad/s。七个周期约为8s，ω2=2π/8=0.79rad/s，角加速度为a=(ω2-ω1)/t=(0.79-1.05)/42=-0.0062rad/s2.
四、随堂实验 探究影响安培力方向的因素
实验方法如下：闭合开关，使灯泡发亮。
1、把蹄形磁铁吊到灯泡的上面，如图所示。
2、观察灯丝。当用交流电供电时，由于交流电的强度和方向都在作周期性的变化，灯丝受到的磁场力的作用，大小和方向也都作周期性变化，所以灯丝会发生振动，以致使灯丝边缘模糊不清；若用直流电供电时，由于电流的强度和方向都不随时间变化，磁场对电流的作用也不发生变化，因此可以看到灯丝有明显的偏斜，但灯丝没有抖动。
五、拓展实验：用小磁针估测磁感应强度
用上述方法实验时，尽管能测出小磁针N极最终的指向，但我们不知道条形磁铁在其附近任意方向产生的磁感应强度的方向，因而无法用图解法测量。除了轴线之外，我们也可以测定磁铁N极与S极连线的中垂线上个点的磁感应强度，因为其上各点的磁感应强度方向是可以确定的。
图6
图5
图四、拓展实验：用传感器观察电容器的充电和放电
【实验目的】
用电流传感器及计算机显示电容器放电过程中电流i随时间t变化的曲线。
【实验设计】
1、电流传感器
电流传感器是测定电流强度的仪器，与传统的指针式电流表相比，具有两个优点：一是测定电流时反应更迅速，因此可以捕捉到瞬间电流的变化；二是它可以与计算机连接，直接在屏幕上显示出电流随时间的变化关系。
2、实验电路图
实验电路图如图1所示。
【实验器材】
1、电流传感器(-1A—+1A) “DISLab”数据采集器
2、电阻R选用J2362—1型电阻箱（0-99999Ω），取几百欧姆电阻即可。
3、电容C选择常用的100μF/16V电解电容。
4、电源E为J1202高中学生电源，取10-14V直流电压。
5、单刀双掷开关S
6、计算机：WINDOS98以上操作系统，安装数字化实验软件（DISLab），DISLab数据采集器，DISLab电流传感器，如图2所示。
（说明：上述R、C、E仅供参考）
【实验过程】
1、 按图1所示的电路进行实物连线，注意电流传感器的正负极性不要接反。
2、 开启DISLab实验数据采集盒，打开电脑及DISLab通用软件。
3、 按下示波按钮，软件能在窗口自动显示i-t图象（电流的单位为A，时间的单位为s）
4、 将电流传感器正负接线夹短接，按下开始按钮，按下调零按钮使其调零。
5、 按下停止按钮，选择采样频率为500HZ
6、 将电键S先打到1位置，给电容器充电。
7、 按下开始按钮，将电键S打到2位置，让电容器通过电阻R及电流传感器放电，此时计算机将自动记录i-t图象。
8、 按下停止按钮，按下x平移按钮寻找图象，按x缩放使图象在窗口内的水平长度大小合适，如果某个电流i的幅度太小，可以利用y缩放按钮调整。
9、 按保存图象按钮保存图片（给图片起一个文件名再保存）。
10、卸电路，整理仪器。
11、将你获得的i-t图象的形状描绘在图3的框内（也可以打印后粘贴在框内）
【实验分析】
1、从你获得的i-t图象，指出流过电容器通过电阻放电时，流过电阻的电流是否随时间均匀变化？
2、i-t图象下面所围出的“面积”有什么物理意义？如何计算出这一“面积”？
3、如图4为某电容器充电后经电阻放电的i-t图象，已知电容器充电时的电压为16V，请你通过计算求出此电容器的电容值。
【实验反思】
物理学指出，电容器的电容大小与带电量大小无关，也就是说对一个确定的电容器而言，其Q/U的比值与充电电压无关，利用本实验的器材和原理，设计一个实验验证这一结论，简要说明实验步骤。
【问题讨论】
利用图5的电路可以观察电容器充电时电流随时间的变化关系，其中R的作用是延长充电的时间，图6为利用4700μF/50V电解电容器做的实验，充电电源的电动势E=16V。图6左为C=4700μF串接R=100Ω电阻时的充电i-t图象；图6右为C=4700μF串接R=200Ω电阻时的充电i-t图象。比较这两幅图象并回答下列问题：
（1）串接的电阻R的阻值对最大充电电流强度有什么影响？
（2）串接电阻R的大小对充电时间有什么影响？
（3）串接电阻R的大小对电容器充电后获得的电荷量有什么影响？
图6
图1
图3
图4
图5
“DISLab”数据采集器
DISLab”电流传感器
图2
PAGE
4四、学生实验：测定电池的电动势和内电阻
【实验目的】
测定电池的电动势和内电阻
【实验设计】
1．给二个定值电阻R1、R2，一个电压表，一节待测干电池，一只开关和一些导线，你能测量干电池的电动势和内电阻吗？若能，请画出实验电路图并写出必要的关系式。
2．给二个定值电阻R1、R2，一个电流表，一节待测干电池，一只开关和一些导线，你能测量干电池的电动势和内电阻吗？若能，请画出实验电路图并写出必要的关系式。
3．给一个滑动变阻器，一个电压表，一个电流表，一节待测干电池，一只开关和一些导线，你能测量干电池的电动势和内电阻吗？若能，请画出实验电路图并写出必要的关系式。
【实验器材】
一节待测干电池，一个电压表，一个电流表，一个滑动变阻器，一只开关和一些导线。
【实验过程】
1．按图1所示的原理图连接好实物图，简要叙述实验步骤。
2．设计表格，记录需要测量的数据。
【实验分析】
1．计算法：用表格中任意两组I和U数据，代入公式E=U+Ir，解方程组就可以算出电池的电动势E和内电阻r，求出若干组E和r，最后以E的平均值和r的平均值作为实验结果。这种方法的误差比只用一组I、U数据求得的E和r的误差较小。
计算结果：=________,=_________.
2．图线法：公式E=U+Ir可以改写成U=-Ir+E，其中E和r分别是电池的电动势和内电阻，对于一个给定的电池来说E和r是常量；对于多次测量来说，U和I是变量，所以公式U=-Ir+E可以看做一个关于U和I的一次函数，它的U—I图线是一条直线。
以I为横坐标，U为纵坐标，根据实验得到的I、U数据在坐标中作出U—I图线。
由U—I图线得：E=_______，r=________.
【实验反思】
1．根据图1所示的原理测量电池的电动势E和内阻r，由于电压表和电流表不是理想电表，它们的内阻对实验结果造成影响，即实验结果存在方法误差。请应用所学知识分析，利用图1所示的原理测量的电池电动势的测量值比真实值偏________（填“大”或“小”），电池内电阻的测量值比真实值偏________（填“大”或“小”）。
利用图2所示的原理图测量电池的电动势和内电阻，同样存在着方法误差，经分析可知：E测量值_______E真实值，r测量值_______r真实值（填“大于”或“小于”）。
根据对原理图1和2的方法误差的分析可知，测电源电动势和内电阻的实验时，一般选________原理图进行测量比较适合。
2．本实验中运用图线处理数据得到E、r的好处是：______________________________
____________________________________________________________________________，获得图线的方法是：____________________________________________________________
_____________________________________。
采用什么方法可以使实验数据大致布满整个图纸？答：__________________________
____________________________________________________________________________。
如何从图线上求出电源的电动势和内电阻？___________________________________
___________________________________________________。
3．把较粗的铜丝和铁丝相隔几厘米插入马铃薯或苹果中，就制成了一个水果电池，铜丝是电池的正级，铁丝是负极。请同学们课后制作一个水果电池，并测量水果电池的电动势和内电阻。
通过实验测得水果电池的电动势和内电阻分别为：E=_____，r=______；
用水果电池测电动势和内电阻实验的优点是什么？这个实验的缺点是什么？
4．实验注意事项
（1）为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些(选用已使用过一段时间的1号干电池)。
（2）干电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大，故长时间放电不宜超过O.3 A，短时间放电不宜超过0.5 A，因此，实验中不要将I调得过大，读电表要快，每次读完立即断电。
（3）在画U-I图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。这样，就可使偶然误差得到部分的抵消，从而提高精确度。
（4）干电池内阻较小时，路端电压U的变化也较小，即不会比电动势小很多，这时，在画U-I图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始)，但这时图线和横轴的交点不再是短路电流，不过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻。
【问题讨论】
1．某同学用电压表和电流表测量电源电动势,调节滑动变阻器,读出电压表和电流表的示数,并多次重复,画出的U-I图线如图3所示,则该电源的电动势E=_________V.内阻r=________Ω.
2．某同学做测量电池电动势和内阻的实验时，测得数据如下：
I（A） 0.15 0.25 0.35 0.45 0.55
U（V） 1.30 1.20 1.10 0.95 0.85
（1）依此数据，在坐标图4中作出U—I图线
（2）实验中测得电池电动势E=________；内阻r=__________.
3.(2002年广东、广西、河南高考题)现有器材：量程为10.0mA、内阻约30Ω～40Ω的电流表一个，定值电阻R1=150Ω，定值电阻R2=100Ω，单刀单掷开关S，导线若干，要求利用这些器材测量一干电池（电动势约1.5V）的电动势。
（1）按要求在实物图上连线。
（2）用已知量和直接测得量表示待测电动势的表达式为E=__________,式中各直接测得量的物理意义是______________
_____________________________.
A
V
图1
图2
V
A
图3
图4
I/A
U/V第二章 恒定电流
1、 学生实验：测绘小电珠的伏安特性曲线
【实验目的】
用伏安法测定流过小电珠的电流强度与加在它两端电压的定量关系，画出U-I曲线。
【实验设计】
用电压表并接在小电珠两端测电压，用电流表与小电珠串联测出流过它的电流，为了多次测量，必须在回路中接一个滑动变阻器，电路构成如图1 所示。
【实验器材】
1、小电珠选择
实验室的电池盒由四节干电池R20（1号）串联而成，可提供1.5V、3V、4.5V、6V四种电压，正常使用时的放电电流不超过0.3A。常用小电珠的额定电压规格有：2.5V、3.8V、4.5V、6.3V四种，实验测得2.5V的小电珠的额定电流为0.24A左右，小于电池的正常放电电流，其余三种规格的小电珠的额定电流均大于电池的正常放电电流，考虑到这一因素，本实验中采用额定电压为2.5V小电珠比较合适的。
2、电流表为0—0.6A—3A双量程表，实验时应选择量程为0—0.6A挡。
3、电压表为0—3V—15V双量程表，实验时应选择量程为0—3V挡。
4、常用的学生实验用变阻器规格是：0—5Ω、0—10Ω、0—20Ω、0—50Ω四种，为了尽可能获得多组数据，你认为应选择什么规格的变阻器？
5、电源电动势取3V。
【实验过程】
1、 按照图1所示的电路进行实物连线，注意电压表、电流表的极性不能接反。
2、 闭合电键前应将滑动变阻器的滑动头滑到最左端以确保小电珠安全。
3、 闭合电键后，不断改变滑动变阻器接入电路的阻值，并读取对应的电压和电流值，将获得的数据填写在自己设计的表格中。为了画图方便及尽量提高图的准确性，应尽量多取几组数据。
4、 切断电源，拆卸电路，整理仪器。
5、 以电压U为横坐标轴，电流I为纵坐标轴，根据数据表中数据，描出对应的坐标点，用光滑曲线将点连起来，使大多数点在曲线上，不在曲线上的点尽可能较均匀地分布在曲线的两侧，个别点子如果偏离曲线太大，可以不用。
【实验分析】
1、从你画出的U-I图线，指出流过小电珠的电流与电压是否成线性关系？（即电流是否随电压均匀增加），这一结论与你想象中的结果是否相同？
2、任选三组不同的电压与对应的电流数据，计算三组电压时小电珠的电阻值，它们相同吗？如果不同，试分析其原因。
【实验反思】
本实验采用如图1所示的实验电路，由实验获得的U-I图像可以看出，在坐标原点附近的点子较少，这一方面对画图带来不方便，另一方面还会造成较大的画图误差。试从电路分析的角度指出产生这一现象的原因是什么？如果可能的话请提出一种改进电路的方案。
【问题讨论】
定值电阻的U-I图象是通过原点的一条直线，而小电珠的U-I图象是曲线，无法用函数式表示。在电路计算时，我们可以通过作图确定直线与曲线的交点，从而确定小电珠的工作点（电压值和电流值）。
如图2为一个小电珠电两端电压与通过它的电流的变化关系曲线，参考这个图，回答下列问题（不计安培表和电池的内阻）
（1）若把三个这样的小电珠串联后，接到电动势为12V的电源上，求流过小电珠的电流和每个小电珠的电阻
（2）如图3所示，将两个这样的小电珠并联后再与10Ω的定值电阻串联，接在电动势为8V的电源上，求通过安培表的电流值及各小电珠的电阻值。
图1
EMBED PBrush
设计表格
小电珠伏安特性曲线
图2
图3
PAGE
1五、拓展实验：用小磁针估测磁感应强度
【实验目的】
用小磁针，根据磁感应强度合成原理估测条形磁铁轴线上各点的磁感应强度。
【实验设计】
1、地球磁场的分布：
如图1所示，地球磁场的S极与地理的北极对应，地磁场的N极与地理南极相对应。（实际上地轴与磁轴有一定的小夹角）
2、在北半球，地磁场的磁感应强度斜向下穿过水平面，可以将此磁感应强度分解成Bx（水平分量）与By（竖直向下分量），置于水平面上的小磁针静止时，N极指北，如图2所示。
3、如果在小磁针附近放置一条形磁铁，并使磁铁的轴线对准小磁针的转轴，如图3所示，则小磁针除了受到地磁场的作用力外，还同时受到条形磁铁的磁场的作用力，小磁针静止时N极的指向是这两个磁场的合磁感应强度方向。根据正交合成原理，设小条形磁铁在小磁针处的磁感应强度为Bm，则tanθ=Bm/Bx，测出θ角，查表得到Bx值，就可以计算Bm的数值。
4、参考数据：我国几个主要城市的Bx值。
地名 北京 沈阳 兰州 上海 武汉 成都 广州
Bx/10-4T 0.289 0.277 0.312 0.333 0.343 0.356 0.375
【实验器材】
条形磁铁、带有刻度盘的小磁针、白纸、铅笔、计算器等。
【实验过程】
1、 将白纸铺在桌面上，用胶带纸固定白纸。
2、 放置下磁针。
3、 在垂直于小磁针N极的方向上画一根线段，使线段通过小磁针的转轴。
4、 将条形磁铁放置在白纸上某位置，使条形磁铁的轴线与线段重合,并使磁铁与磁针等高.
5、 记录磁针转过的角度θ=______________。
6、 查表得知本地区的Bx=_____________。
7、 代入公式计算Bm的数值Bm=______________。
8、 改变条形磁铁与小磁针之间的距离d，测定不同距离时对应的θ值。
9、 建立表格，测定并分析d的变化对Bm的影响。
10、实验结束，整理器材。
【实验分析】
根据你的实验数据，Bm随d如何变化？
【实验反思】
用上述磁场合成原理，能否测定通有直流电的直导线在附近产生的磁感应强度？请设计实验方案里，在框内画出实验示意图，写出实验步骤。
【问题讨论】
为什么不能用上述方法测定条形磁铁在其附近任意方向产生的磁感应强度？除了轴线之外，还能测量哪些方位的磁感应强度？
实验示意图
图1
PAGE
1第一章 静电场
一．随堂实验 静电感应与感应起电
【实验目的】
观察静电感应现象并探究感应起电的规律。
【实验设计】
利用金属箔带电张开来显示导体的带电情况，探究带电体靠近导体时导体的静电感应规律。
【实验器材】
丝绸、玻璃棒、两个有绝缘支架的对称枕形金属导体。
1、选用的丝绸要干燥，与丝绸摩擦的玻璃棒要长一点，这样可以使玻璃棒带的电荷多一点。
2、枕形导体要选择表面光洁、没有灰尘、没有锈斑的导体，如果导体表面或者侧面有灰尘、锈斑、毛刺，都应该设法除去，金属箔表面的灰尘也要除去。因为导体表面的任何毛刺、锈斑、灰尘都会导致漏电，使实验现象不明显甚至失败。
【实验过程】
一、观察静电感应现象
1、把两个对称的枕形导体A和B对口靠拢，此时A、B两端的金属箔是合拢的。（见图1）
2、用丝绸摩擦过的玻璃棒C靠近A，可观察到A、B两端的金属箔 。（见图2）
二、探究感应起电的规律
3、先把A、B分开，再移走C。可以看到A、B两端的金属箔的张角 。（见图3）
4、再让A、B接触，则可以看到金属箔 。（见图4）
5、在图2状态下用手摸一下金属导体的任一位置可以看到 ；移去C后再分开A、B，则可以看到金属箔 。
【实验分析】
1、当带正电荷的玻璃棒靠近金属导体时，因为 ，在A端带 电荷，处于A端的金属箔因带 电而张开；因为 ，B端而带 （“等量”或“不等量”）的 电荷，处于B端的金属箔因带 电荷而张开。
2、先把A、B分开，再移走C，A、B两部分就带等量异种电荷。因为 ，所以可以看到A、B两端的金属箔的张角会变小。
3、再让A、B接触，因为 ，所以可以看到金属箔再次合拢。
4、手摸金属导体的任何部位，都相当于使导体 ，此时导体带 电荷。移去C后再分开A、B，则可以看到金属箔都分开，此时A、B带 电荷。因为此时A、B的电荷量比图3情况下小，所以此时金属箔的张角略小一些。
【实验反思】
实验操作时要注意：
1、丝绸与玻璃棒摩擦时，往复的次数不要过多，最后一次摩擦要从手握的一端向另一端用力些略慢些摩擦过去。
2、带电玻璃棒离金属导体尽可能近些，A、B导体的周围不要放其它导体。
【问题讨论】
1、 上述实验中不改变实验器材，如何让A、B带等量的正电荷？
2、小实验：判断茶叶桶带何种电荷。
实验器材：验电器、丝绸、唱片、小型铁制茶叶筒，石蜡块（或清洁的硬泡沫塑料块）。
实验操作：用丝绸摩擦唱片，使唱片带负电。把小型铁制小茶叶筒放在石蜡块上，用带负电荷的唱片靠近茶叶桶。按照图5所示的a、b、c三种方法用手摸一下茶叶桶使茶叶筒带电。你认为三种情况下茶叶筒带电的种类是否相同？并简述理由。
3、小实验：在验电器的金属杆上装一只金属小圆板，给圆板带电，验电器的箔片张开一定的角度。然后用你的手掌去接近圆板，你会发现，箔片张角变小了，如图6。当手掌移远时，张角又变大。如何来解释这一现象呢？
图 1
图 2
图 3
图 4
图 5
图6
2006-1-2 14:38 2三、拓展实验：用磁传感器研究磁场
【实验目的】
用电流传感器、数据采集盒及计算机测定通电螺线管轴上的磁场分布图象。
【实验设计】
1、如图1所示，磁传感器可以将磁信号转化成电信号，通过数据采集盒将信号进入计算机处理，可以直接显示读数。磁传感器测量的是环境磁场变化引起的磁感应强度的相对变化，因此测量前将磁传感器放置在测量位置上，应按规定调节零位。
2、磁传感器测量的是磁场沿着磁传感器轴的分量，当磁传感器探头指向磁铁（被测磁场）S极，即传感器指向与磁感线方向相同时，测量值为正值，如图2所示。当磁传感器探头指向磁铁（被测磁场）N极，即传感器指向与磁感线方向相反时，测量值为负值，如图3所示。磁传感器测量值的绝对值即为所测磁场的磁感应强度。
【实验器材】
1、“DISLab”数据采集器、磁传感器、计算机、教材专用软件。（电流传感器(-1A—+1A)）
2、螺线管、J1202高中学生电源、导线、（滑动变阻器）。
3、刻度尺。
【实验过程】
1、实验装置如图4。
2、打开“DISLab”教材专用软件，点击软件菜单上“磁感应强度测定”，显示出数据表格和B-x坐标。B为螺线管通电后产生的磁感应强度，x为磁传感器顶端与测量起始点的距离。
3、如图5所示，将刻度尺置于螺线管轴线上，每改变一次x值（改变幅度为0.5cm），点击数据记录一次，得出几组不同的B、x值。
4、启动绘图功能，在坐标系中可以观察到B-x图线.
5、将实验数据和图象存盘。
6、打印实验图片或将实验数据填写在下面的表格中，并画出B-x图线.
【实验分析】
根据你获得的实验数据和图像，通电螺线管轴线上的磁场分布有什么特点？能否看成匀强磁场？
【实验反思】
通电螺线管内轴线上的磁感强度B与螺线管中电流I成什么关系？能否设计实验加以探究？
1、 猜测结论：______________________________________________________。
2、 探究过程：组合使用电流传感器与磁传感器，测定B与I的关系，看看你的猜测是否正确？实验步骤如下：
（1）将电流传感器串联在通电螺线管电路内，在电路中串接一个滑动变阻器，磁传感器探头放在螺线管内某一位置。
（2）打开DISLab通用软件，在坐标绘图中设置“电流－磁感强度”图线，改变通电螺线管中的电流大小（移动滑动变阻器的滑动头），得出一条实验图线。
(3) 保存实验图象或将实验图象
画在图6中。
3、探究结论：__________________________________________________________________________
_____________________________________
_________________________________.
【问题讨论】
如图7所示，一条形磁铁置于水平转台上随转台一起作匀变速转动，一磁传感器位于转台边缘。从而可以获得传感器所在位置的磁感应强度随时间的变化曲线如图8。图中横坐标为时间轴，读数为3秒/每格，纵坐标为磁感应强度。求：
（1）请类比平均速度的定义方法，定义平均角速度，并求出转台在测量期间的平均角速度；
（2）请类比加速度的定义方法，定义角加速度，并求出转台的角加速度。
图2 磁传感器测量值为正
“DISLab”数据采集器
图3 磁传感器测量值为负
图4
图5
图6
图1
PAGE
3编写说明
为配合普通高中物理新课程的教学，按照《普通高中物理课程标准（实验）》的要求和人教版《普通高中课程标准实验教科书·物理》教材，我们编写了这套《高中新课程物理实验指导手册》。
在编写过程中，我们认真研究了教材中涉及的学生实验、演示实验、随堂实验、“做一做”等课内、外实验，对每一个实验反复试做，认真推敲，选择了典型的和新的演示实验和随堂实验、大多数“做一做”和全部学生实验，按课本顺序编排，在实验要求、实验方法、实验安全和实验拓展等方面给予针对性指导，以求对教师设计和组织实验活动，对学生积极主动地参与实验，获得科学探究的体验，能提供实实在在的帮助。本书力求在内容上更好地体现新课程对实验探究的要求，不追求形式上的花哨，总体上设置【实验目的】、【实验设计】、【实验器材】、【实验过程】、【实验分析】、【实验反思】、【问题讨论】等栏目，但根据不同实验的具体情况各有侧重甚至略有调整，不拘泥于栏目的统一，在重点要点处讲深讲透，同时为学生思考、活动、记录处理分析数据、反思提高留足空间。本书可作为教师、学生在实验方面的参考用书，同时也能作为学生实验报告册用。
本书中实验分成三类：学生实验原则上要求学生分组在课堂上完成；随堂实验指课内小实验或教师演示实验，根据情况可安排成学生随堂实验，也可由教师演示；拓展实验则可以根据学校情况和学生兴趣有选择地完成。
编者
2006年1月
目录
第一章 静电场
一．随堂实验 静电感应与感应起电
二、拓展实验 验电器
三、随堂实验：研究影响平行板电容器电容大小的因素
四、拓展实验：用传感器观察电容器的充电和放电
第二章 恒定电流
1、 学生实验：测绘小电珠的伏安特性曲线
二、学生实验：探究导体电阻与其影响因素的定量关系
三、学生实验：多用电表的使用
四、学生实验：测定电池的电动势和内电阻
五、随堂实验：研究门电路
第三章 磁场
一、随堂实验 探究影响通电导线受力大小的因素
二、拓展实验 验证环形电流的磁场方向
三、拓展实验：用磁传感器研究磁场
四、随堂实验 探究影响安培力方向的因素
五、拓展实验：用小磁针估测磁感应强度五、随堂实验：研究门电路
【实验目的】
研究门电路输出端的信号随输入端信号变化的特点
【实验设计】
1．“门”电路演示器的型号为J2484，它既可用于演示“与”门电路的特点，又可以用于演示“或”门、“非”门电路的特点。
2．教材中介绍“与”门电路的原理如图1所示，左边虚线框内是一个信号源，从A接入电路，另一个相同的信号源从B接入电路；从电压表的示数可以看出，只有当A、B都输入1时，输出端才有输出电压。
用J2484演示“与”门电路的特点时，可简化为如图2所示的原理图。信号源电压为6V，当A接1，B接0时，二极管a处于截止状态，而二极管b处于导通状态，此时电压表所测电压是二极管b两端的导通电压，约为0.71V，认为其输出信号为0；同理，当A接0，B接1时，二极管a处于导通状态，二极管b处于截止状态，电压表所测电压是二极管a两端的导通电压，也约为0.71V，输出信号也为0；当A和B都接1时，二极管a和b都处于截止状态，此时，电压表所测电压为电源电压6V，其输出信号为1。
在数字电路中，对于信号源电压为6V的数字电路来说，若输出端电压小于1V，则认为其数字信号为0；若输出端电压大于5V且小于6V，则认为其输出信号为1；若输出端电压大于1V，且小于5V，则认为输出信号不稳定，既可认为是1，又可认为是0，在数字电路中应尽量避免这种现象出现。
3．教材中介绍“或”门电路原理如图3所示，用J2484演示“或”门电路特点时，可简化成如图4所示的原理图。
当A接1、或B接1、或AB同时接1时，电压表示数显示电阻R两端电压，大约6V，认为其输出信号为1，只有当A和B同时接0时，电压表示数为0，输出信号为0。
【实验器材】
门电路演示仪J2484，灯泡或小直流电动机。
【实验过程】
实验中用小直流电动机或用“3.8V，0.3A”的小灯泡代替电压表做演示实验，观察实验现象更直观。
实验时将“与”门、“或”门、“非”门演示版直接放到门电路演示仪上进行实验演示即可。
【问题讨论】
1．写出图5中各门电路的输出结果（输入信号如图所示）。
V
1
0
6V
+6V
0V
R
3.3kΩ
A
B
Y
b
a
0
1
0
1
B
A
3.3kΩ
R
6V
V
图1
图2
Y（ ）
图3
0
1
0
1
图4
Y
B
A
3.3kΩ
R
6V
0
Y
B
A
3.3kΩ
R
1
V
6V
0
1
V
&
图5
Y（ ）
1
1
0
≥1
A
B江苏省梅村高级中学
二、拓展实验 验证环形电流的磁场方向
【实验目的】
验证环形电流的磁场方向
【实验设计】
利用小磁针的指向验证环形电流的磁场方向
【实验器材】
干电池、漆包线绕制的环形线圈、小磁针及支架、木板。
【实验过程】
在一个废旧的圆柱形矿泉水瓶上用漆包线密绕20匝左右，然后把瓶的两端截去就得到一个圆环形线圈。
把线圈固定在木板上，小磁针及支架放在紧靠线圈的一侧，小磁针的位置尽可能在线圈的中心，如图1所示。
因为地磁场对小磁针有作用，所以线圈平面应该朝 方向。
在接通电源前先根据安培定则判断线圈的磁场方向。
接通电源给线圈供电，验证线圈中电流产生的磁场方向与安培定则确定的磁场方向一致。
【实验反思】
本实验线圈中的电流比较大，所以通电时间不能太长，电池应该采用干电池，不要用蓄电池，因为蓄电池的内电阻很小，电路中电流更大，容易损坏蓄电池。
小磁针与支架之间的摩擦越小越好，实验前应该打摩支架的针尖。
环形电流的磁场实质上是许多直线电流的磁场叠加的结果图2甲的磁感应线分布就很清楚地说明了这一点。安培定则中大拇指的指向是环形电流内部的磁场方向。如果把图1的线圈换成直导线，这个装置也可以验证直线电流的磁场方向遵循安培定则。实验装置如图3所示。
【问题讨论】
用多功能天平来验证环形电流的磁场方向。
找一只塑料眼药水瓶，在它的中部穿入一根铁丝（如自行车辐条）作为横梁。再将两根缝衣钢针竖直插入塑料瓶瓶身的两侧（如图4），作为横梁转动的支点。在塑料瓶的瓶塞中插入一段细铁丝，并弯折90°作为指针。另外，用木块或者石蜡制作一个图示的绝缘底座，在底座的上表面粘一张光滑的硬塑料垫板，在底座的另一侧面上画出刻度。然后，把带钢针的横梁搁在塑料垫板上，仔细调节横梁两侧铁丝的长短，使横梁平衡。它的灵敏度可以通过调整两竖直钢针伸出针尖的长短来实现，它的灵敏度可以很高。
把横梁的一端在磁铁上朝一个方向磨几次，使横梁磁化，用一细线把横梁悬挂起来，静止时指向南的是S极，指向 北的是N极，并记录横梁的S、N极。然后让天平横梁指向东西方向，调节横梁上的倒“V”形纸条配重，使天平平衡。在横梁某一端的下面放一环形线圈，给此线圈通电前先判断线圈的磁场方向，即线圈对横梁的作用力是排斥还是吸引，然后通电，检验先前的判断是否正确。
上述的自制天平用途很多：如果把这台仪器的横梁南北放置，反针平衡时的指向与水平面的夹角就是该处的磁倾角。此时，天平就成了一个简单的磁倾仪。如果把这架天平拿到纬度不同的地方，你会发现它们的磁倾角不一样。如果在图4的装置中把线圈的两端引线各与铜钥匙和铝钥匙相连，将两把钥匙在盐水里或醋酸里浸一下，再把它们合在一起，这时横梁就会转动。原因是两种不同的金属间有电解质存在，形成了一个电池。尽管它们的电流很小，但还是能被这架灵敏天平检验出来。如果将铜、铝钥匙，或铜丝、锌片插在土豆、蕃茄、苹果之类的水果中，形成水果电池，也能使这架天平的横梁转动。这样的天平就成了一个灵敏度很高的检流计。称之为多功能天平也就名符其实了。
图1
图2
图3
图4
2006-1-2 13:19 2二、学生实验：探究导体电阻与其影响因素的定量关系
【实验目的】
探究导体的电阻与导体的长度、横截面积、材料之间的定量关系。
【实验设计】
1．本次探究既可以采用实验方式探究，又可以采用理论和实验相结合的方式进行探究，这里主要讨论实验方式探究。
由于影响导体电阻大小的因素有导体的长度、_______________________________，因此在探究过程中应采用控制变量的方法进行，如保持导体的长度和材料的性质相同，研究导体的电阻与导体的横截面积之间的关系等。
2．导线的电阻可以用伏安法进行测量，由于导线的电阻较小，为了减小误差，安培表应__________（填“外接”或“内接”）。实验中为了减小偶然误差，应多次测量求平均值，实验中用滑动变阻器改变导线中的电流和两端电压，达到多次测量的目的；滑动变阻器两种不同接法的特点分别是：__________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________.
3．导线直径和长度的测量
测量导线直径用螺旋测微器。螺旋测微器又叫千分尺，用它测量长度可以精确到0.01mm.它的刻度由两部分组成,固定刻度最小分度为1mm,上有半毫米线,可动刻度做在套筒上,一周为50等份.可动刻度旋转2周,在固定刻度上前进或后退1mm,因此,可动刻度上每一小格表示0.01mm.测量读数时,可先在固定刻度上读取毫米数;然后再在可动刻度上读小格数(如果看到固定刻度上毫米线中间的半毫米线,说明已是第二圈,应加上50小格),所测长度是可动刻度上读得的小格数乘0.01mm再加固定刻度上读得的毫米数.
测直径时，可以在导线上选三处，在每一处两个相互垂直的方向分别测量一次，共得六个数据，取平均值为导线直径。
导线长度测量要注意测导线接入电路的有效长度。
4．实验中选用不同的金属导体进行研究：（1）金属导体a1、a2、a3、a4、a5的截面积和材料相同、长度不同；（2）金属导体b1、b2、b3、b4、b5的长度和材料相同、截面积不同；（3）金属导体c1、c2、c3、c4、c5的长度和截面积相同、材料不同；将各种金属导体分别连接在图1所示的原理图中的A、B两点（A、B两点间距离可变化），改变滑动变阻器滑片的位置，来探究影响导体电阻大小的因素。
【实验器材】
电源、开关、滑动变阻器和__________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________
【实验过程】
1．请按照虚线框中的实验原理图连好实物图，简要叙述实验步骤。
2．设计表格，记录需要测量的实验数据。
【实验分析】
对实验记录的数据进行分析，可得到的结论是：
【实验反思】
1．实验中应注意以下几个问题：
(1)通电时间不宜太长，电流要小。
(2)电键S闭合前，滑动变阻器的阻值要取最大值。
(3)注意电表的正负接线柱接线是否正确，量程要适当。
(4)通过变阻器调节，得到多组U、I值，分别计算R，再取平均值，或依据这些数据作出U-I图线，由图线的斜率求得R的值。
2．误差分析
误差主要来源：直径测量；长度的测量；测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响，通电电流大小、时间长短。
由于实验采用电流表外接法，所以R测【问题讨论】
1.为测出一盘散乱导线的长度,现测出该盘导线的电阻为R,称得它的质量为m,已知导体材料的密度是ρ0,电阻率是ρ,若导线绝缘皮的质量不计,求导线的长度.
2．用伏安法测量电阻阻值R，并求出电阻率ρ。
给定电压表（内阻约为50kΩ）、电流表（内阻约为40Ω）、滑线变阻器、电源、电键、待测电阻（约为250Ω）及导线若干。
⑴画出测量R的电路图。
⑵图1中的6个点表示实验中测得
的6组电流I、电压U的值，试写出根
据此图求R值的步骤：_____________
求出的电阻值R=__________________。
（保留3位有效数字）
⑶待测电阻是一均匀材料制成的圆柱体，用游标为50分度的卡尺测量其长度与直径，结果分别如图2、图3所示。由图可知其长度为__________，直径为________。
⑷由以上数据可求出ρ=_______________。（保留3位有效数字）
V
A
A
B
图1
54321
0 5 10 15 20 25
I/mA
U/V
0
9
8
5
4
(cm)
0123456
01234567890
0
1
1
(cm)
0123456
01234567890
