歐姆定律實驗總結范文第1篇
過程:將長直PVC管以cm為單位標上刻度后豎直固定在鐵架臺上,100匝的線圈套在管的外側。第一次將線圈移動至距離上端管口10cm處,從管口中心自由釋放強磁鐵。當磁鐵穿過線圈時,產生的感應電流經微電流放大器放大后在萬用表上指針讀數體現,最大讀數為240μA;第二次將該線圈向下移動至距離上端管口40cm處,再次釋放強磁鐵,最大讀數為480μA。
困難:再次使用完全相同的實驗方案、實驗儀器進行時,再也沒有出現上面的實驗結果。線圈置于10cm處時,磁鐵通過線圈時電表的示數仍為240μA;置于40cm處時,電表的示數為380μA。兩次實驗的感應電流之比為1:1.58,即感應電動勢之比為1:1.58,不能說明在ΔΦ相同的情況下,感應電動勢E的大小與Δt成反比。這樣的結果讓人頓時不知所措,多次重復,結果依然如此。
調整:實驗裝置、過程不變的前提下,使用電壓傳感器對感應電動勢進行了測量,結果與實驗預期一致。
2.感應電動勢E與ΔΦ的關系(控制Δt相同)
思路:如右圖,在木板兩端分別固定不同根數的相同條形磁鐵,保持木板兩端同步拔出左右兩個完全相同的線圈時,電流計指針偏轉顯示感應電流大小,兩電路電阻完全相同,感應電流之比等于感應電動勢之比。
過程一:木板左右兩端分別固定一根和兩根磁鐵,同步拔出時,兩電流計顯示指針偏轉格數分別為兩格和四格。
過程二:木板左右兩端分別固定一根和三根磁鐵,同步拔出時,兩電流計顯示指針偏轉格數分別為兩格和六格。
3.感應電動勢E與線圈匝數n的關系
過程:左右兩側的線圈匝數分別為36匝和74匝,磁鐵各一根,將兩線圈置于同樣高度,從另一高度同步釋放木板,兩磁鐵穿過線圈時電流計指針偏轉分別為兩格和三格半,重復多次,結果無太大變化。
反思:如果左右兩電流計的指針偏轉之比為1:2(36:74=1:2.06),則可以說明感應電動勢與匝數成正比。但實際電流計指針偏轉之比為2:3.5=1:1.75,用來說明感應電動勢與匝數成正比有些牽強。分析原因,匝數不同,電路電阻不同,感應電流之比不等于感應電動勢之比。
調整:實驗裝置、過程不變的前提下,使用電壓傳感器對感應電動勢進行了測量,結果如下。
摘要：<正>1.感應電動勢E與Δt的關系(控制ΔΦ相同)思路:線圈附近豎直方向較小的空間Δx,磁鐵經過這段空間時發生的磁通量的變化量相同。磁鐵經過的時間Δt可近似處理為Δt=Δx/(2gh)~(1/2)(h為磁鐵下落的距離)。因此,在兩次實驗中,h_1/h_2=1/4,則Δt_1/Δt_2=2/1,感應電流之比為1:2。兩次的電路完全相同,包括萬用表的檔位,所以感應電動勢之比為1:2。實驗說
歐姆定律實驗總結范文第2篇
2006年北京市初中化學課堂教學大賽的一個課題是質量守恒定律,北京師范大學王磊教授是比賽的評委之一,她觀察了20節不同參賽選手的課。根據王磊的觀察,比賽有許多亮點,但也存在一些問題。上課之前王磊了解到,學生已經知道質量守恒定律。學生認為:木炭燃燒后生成的二氧化碳質量和燃燒前木炭質量相等。課后王磊又詢問同樣的學生同樣的問題,其中一個學生的回答和課前完全一樣,另一個學生回答:“木炭的質量等于生成的二氧化碳的質量與剩余的木炭的質量之和。”
生成的課堂在于把“既定的”目標變成“將成的”目標,課堂成為師生創造生命意義的動態生成的生活過程。要充分認識科學知識的形成過程,強調從學生的糾結點入手,引導學生探究解決問題。筆者根據平常的教學實際情況與有關文獻資料,試論質量守恒定律教學生成缺失。
一、教科書中實驗設計效度不利生成
浙教版教科書有兩個關于質量守恒定律的實驗,第一個是白磷燃燒,第二個是氫氧化鈉溶液與硫酸銅溶液。具體裝置如2014年浙教版科學教科書(八年級下冊)第88頁所示。上述兩個實驗中,白磷燃燒實驗更重要,該實驗現象和學生的日常觀念不一致,容易引起學生的認知沖突。白磷燃燒實驗運用得好,有助于學生克服錯誤概念,建立科學概念。第二個實驗沒有燃燒現象,但有沉淀生成,是在一個封閉系統內進行,不管里面發生了什么,質量都不會變化,這與學生原有經驗一致,不易引起學生的認知沖突。筆者在教學實踐中認為,編者在實驗設計上存在實驗效度問題,不利于教學中有效地激發探究,生成知識,得出結論。
(1)教科書中的實驗裝置無法顯示反應中的質量變化。標準狀態下,氧氣密度為1.43×10-3克 / 毫升,空氣中氧氣的體積含量為21%。根據化學反應方程式可以算出,僅僅使0.124克磷和0.16克氧氣(反應物總質量為0.284克)完全反應,就需要大約533毫升的空氣。但是實驗時使用的錐形瓶是150毫升或250毫升。假定實驗中使用250毫升的錐形瓶,氧氣質量約為0.072克,根據化學反應方程式可以算出磷的質量約為0.054克,那么反應物總質量是0.126克。假設化學反應過程中質量變化了百分之十,就認為質量不守恒,質量變化小于百分之十,則認為質量是守恒的,那么0.126克的反應物發生了百分之十的變化,相當于增加或減少了0.0126克。0.0126克的變化在托盤天平(感量為0.2克)上觀察不到。也就是說,即使化學反應中質量有明顯的變化,利用教科書的實驗裝置也顯示不出來,實驗是無效的。
因此,使用托盤天平,至少能夠提供2000毫升的空氣,才可以說如果反應物的總質量發生了百分之十的變化,天平的指針就會有明顯偏轉。但是整個裝置的總質量不能超過200克。經過實驗探究,我們將1.75升的塑料飲料瓶與250毫升的平底燒瓶相連(篇幅所限,圖略),兩根玻璃管穿過兩個橡皮塞,其中一根從飲料瓶底到燒瓶內口,另一根從燒瓶底到飲料瓶內口,使燒瓶里的熱空氣與飲料瓶里的冷空氣充分對流。燒瓶底部的一側放一小塊導熱性能好的金屬片,以避免燃燒直接在瓶底發生,白磷放在金屬片上,用酒精燈加熱瓶底以點燃白磷。如圖(篇幅所限,圖略),瓶外的氣球只是防止燃燒開始的時候體積稍有膨脹,但壓強并不大,不會沖開瓶塞。因為燃燒過程中,消耗氧氣的體積遠大于熱膨脹(標準狀態下氣體的熱膨脹系數為1/273)的體積,瓶內的氣壓小于大氣壓。所以,瓶外也可以不設氣球。
第二個實驗也存在效度問題。氫氧化鈉溶液或硫酸銅溶液“儲存”在膠頭滴管內,擠壓膠頭滴管,里面的溶液滴入錐形瓶,兩種液體混合發生反應。膠頭滴管里溶液數量很少,溶質質量更小。即使化學反應前后質量有變化,從托盤天平上也觀察不出來。第二個實驗裝置的目的是使反應物和生成物處在一個封閉的環境內,避免學生產生“也許有看不見的物質進來或出去”的疑問。因此,可以將滴管取下,把裝有燒堿溶液的試管放在錐形瓶內,傾斜錐形瓶,試管內的燒堿溶液與錐形瓶內的硫酸銅溶液混合而發生反應。
(2)實驗操作難以保證。在“白磷燃燒”實驗中,白磷放在錐形瓶里,一根玻璃管穿過橡皮塞,露在瓶外的一端套上氣球,將處于瓶內的鐵絲一端加熱后準確地戳到瓶里的磷,同時橡皮塞又要剛好蓋住瓶口,使錐形瓶密封,實驗中常常出現“白煙”泄漏。
二、實驗教學中實驗目標“既定”不利生成
為了和現有科學結論一致,將沒有辦法確定質量是否變化的實驗結果當成質量不變,這是非?？膳碌?。不能使用沒有效度的證據來驗證現有的科學理論。實驗方法錯誤導致實驗數據無效,最終無法確定質量是否變化。有的老師可能會說,因為化學反應中質量肯定是守恒的,即使使用更精確的稱量儀器,只要操作正確,工具顯示的質量就不會變化,與教科書中的結論恰好吻合。所以,只要化學反應的現象明顯,讓學生看到反應前后天平依然保持平衡就可以了。
(1)科學態度問題。學生懷疑的是教師用于說明科學結論的實驗。他們認為:教師為了讓他們接受教科書里的結論,就千方百計地運用各種手段說服他們,實驗就是科學教師最常用的一種手段。有時教師會用假的東西欺騙他們。學生的觀點不是沒有道理,有時候教師的確用不正確的實驗現象說明正確的科學原理,有時是教學態度問題,有時是實驗技能或教學方法問題。例如:紫色石蕊試液遇到堿性溶液變成藍色,由于配置的石蕊試液沒有經過處理,顯示的是藍色或接近藍色,不是紫色,但教師告訴學生是紫色。石蕊試液滴入燒堿溶液后,很難看出顏色的變化。學生說沒有變,依然是“紫色”,老師就說:你們所看到的紫色實際上就是藍色。
(2)實驗目標問題。實驗的主要目的是讓學生經歷獲得科學結論的過程,認識科學知識的形成過程。同時,也是改變過度依賴接受學習的一種方式。學習科學不是接受最終結論的活動,而是探究科學結論的過程,不能將實驗簡單地看成是收集證據與驗證結論的一種手段。
雖然許多學生早就知道質量守恒定律,但是他們的理解并不正確、不深刻,更沒有探索質量守恒定律的經歷與體驗。教學要以學生的認知為起點,讓學生在探究中理解科學原理。不能假定學生看不出實驗漏洞而用錯誤的實驗應付。大部分老師的目的是通過實驗讓學生確信質量守恒定律,這樣的實驗目標是不合理的。學生不是不相信教科書的結論,他們一般不會懷疑現有科學理論。假如學生懷疑現有的科學結論,很可能他們對科學具有好奇心,感到迷惑,或者具有質疑意識,這是有助于科學探究的一種品質。反之,學生往往將現有的科學結論看成是毋庸置疑的真理,只要記住結論就可以了。朱清時院士在七年級科學教科書前言中提出:“科學并不是簡單地對自然規律加以揭示,更重要的是找到研究自然規律的方法。”實驗就是研究自然規律的重要方法,要一絲不茍,以科學嚴謹的態度對待實驗過程的每一個細節,要用確信有力的數據來證明相應的科學結論。
三、實驗探究停留在承認“守恒”上不利生成
學生對質量守恒定律的理解不能停留在承認“反應前后物質總質量保持不變”上,實際上很多學生在課前就知道質量守恒定律。問題在于不會運用質量守恒定律解釋具體的現象,不會分析具體化學反應中不同物質的質量關系。
首先,要明確有什么物質參加反應、生成什么物質、反應物有沒有全部參加反應。研究質量是否守恒時,是把剩余的反應物質計算在內還是不計算?如果反應物有兩種,兩種反應物的質量比例關系有沒有限制?這些問題都要在實驗時考慮到。否則,質量守恒定律的學習和配平化學反應方程式,以及根據化學反應方程式的計算就變得沒有內在關聯。這是平常質量守恒定律教學的一個缺陷。沒有正確理解質量守恒定律,學習根據化學反應方程式進行計算會遇到更大的困難。雖然會模仿例題解答已知一種物質的質量求其余物質的質量,如果給出兩種物質質量,學生不知道選擇哪一種進行計算。遇到溶液問題,不理解為什么不能直接用溶液的質量計算。
其次,不僅要做反應前后質量不變的實驗,也做質量“變化”的實驗,如鎂帶燃燒后質量“增加”、木炭燃燒后質量“減少”,分析質量增加或減少的原因。這里可以融入科學史,教師用燃素說解釋燃燒中的質量變化,讓學生分析、判斷解釋的合理性,進一步理解燃燒的本質與質量守恒定律。
四、微觀解釋停留在“確認守恒”不利于生成
微觀解釋的教學活動環節所起的作用,停留在進一步確認質量守恒定律,質量守恒定律確實是真的,有根據的。微觀層次上對質量守恒定律的理解并沒有遷移到運用化學反應方程式的計算上。因此,微觀解釋活動沒有收到應該具有的教學效果,可以嘗試通過學生的動手活動來模擬化學反應,讓學生拆、拼模型以表示化學變化。
質量守恒定律的微觀解釋通常采用兩種方法。有些教師在得出質量守恒定律之前利用分子和原子模型示意圖說明化學反應的微觀機制,啟發學生對化學反應中質量關系提出猜測。有的教學則在得出質量守恒定律之后,再做出微觀解釋,幫助學生從物質微觀結構層次上理解質量守恒定律。微觀解釋時一般配合使用模型圖或動畫演示,很少動手操作,而且兩種反應物的分子數或原子數恰好用完,沒有“過量”情況出現。
使用模型在微觀層次上解釋質量守恒定律,與宏觀實驗結論相互印證,掌握質量守恒定律似乎不成問題。但是,微觀層次上對質量守恒定律的理解并沒有遷移到運用化學反應方程式的計算上。微觀解釋的教學活動環節所起的作用,停留在進一步確認質量守恒定律,質量守恒定律確實是真的,有根據的。如前所述,沒有必要擔憂學生不相信質量守恒定律。因此,微觀解釋活動沒有收到應該具有的教學效果?？梢試L試通過學生的動手活動來模擬化學反應,讓學生拆、拼模型以表示化學變化。計算反應前后各種原子與分子的數目和種類,得出反應前后的質量關系,同時認識不同反應物的比例關系。需要注意的是,給學生的分子、原子模型數目是隨意的,不要剛好與真實反應數目相等,在活動中就會遇到某種模型不夠用或太多的情況。如果學生一定把模型使用完,可能會拼出與正確模型不同的模型,編造出實際不存在的物質。然后學生之間互相討論、比較,為什么有的沒有用完模型?為什么有的不夠用?這樣有助于學生理解化學反應中的不同物質有確定的比例關系,理解配平化學反應方程式的過程,就是根據質量守恒定律確定正確的比例關系的過程。
摘要：質量守恒定律是初中科學中的一個重要內容。文章從實驗設計效度、實驗教學中實驗目標“既定”、實驗探究停留在承認“守恒”上、微觀解釋停留在“確認守恒”上等幾個方面闡述教學生成的缺失。
歐姆定律實驗總結范文第3篇
(1) 下面列舉了該實驗的幾個操作步驟:
A.按照圖1所示的裝置安裝器件;毼
B.將打點計時器接到電源的“直流輸出”上;
C.釋放懸掛紙帶的夾子, 同時接通電源開關打出一條紙帶;
D.測量紙帶上某些點間的距離;
E.根據測量結果計算重錘下落過程減少的重力勢能是否等于增加的動能.
其中操作不當的步驟, 將其選項對應的字母填在下面空行內, 并說明原因.
答:;.
(2) 利用這個裝置也可以測量重錘下落的加速度a的數值.如圖2所示, 根據打出的紙帶, 選取紙帶上的連續的五個點A、B、C、D、E, 測出A距起始點O的距離為s0, 點AC間的距離為s1, 點CE間的距離為s2, 使用交流電的頻率為f, 根據這些條件計算重錘下落的加速度a=.
(3) 某同學經正確操作得到打點紙帶, 在紙帶后段每兩個計時間隔取一個計數點, 依次為1、2、3、4、5、6、7, 測量各計數點到第一個打點的距離h, 并正確求出打相應點時的速度v.各計數點對應的數據見下表:
請在圖3坐標中, 描點作出v2-h圖線;由圖線可知, 重錘下落的加速度a=m/s2 (保留三位有效數字) ;若當地的重力加速度g=9.80m/s2, 根據作出的圖線, 能粗略驗證自由下落的重錘機械能守恒的依據是.
(4) 在驗證機械能守恒定律的實驗中發現, 重錘減小的重力勢能總是大于重錘動能的增加, 其原因主要是因為在重錘下落的過程中存在阻力作用, 可以通過該實驗裝置測阻力的大小.若已知當地重力加速度公認的較準確的值為g, 還需要測量的物理量是.試用這些物理量和圖2紙帶上的數據符號表示出重錘在下落的過程中受到的平均阻力大小F=.
解析: (1) 步驟B是錯誤的, 應該接到電源的交流輸出端;步驟C是錯誤的, 應該先接通電源, 待打點穩定后再釋放紙帶.
(3) 如圖4所示, 重錘下落的加速度a=9.75m/s2 (答9.69～9.79均對) ;能粗略驗證自由下落的重錘機械能守恒的依據是圖線為通過坐標原點的一條直線, 斜率a與g基本相等.
本實驗設計方案評價: (1) 做好本實驗的關鍵是盡量減小重物下落過程中的阻力, 但阻力不可能完全消除.本實驗中, 誤差的主要來源是紙帶摩擦和空氣阻力.由于重物及紙帶在下落中要不斷地克服阻力做功, 因此物體動能的增加量必稍小于重力勢能的減少量, 這是系統誤差.減小系統誤差的方法有:選用密度大的實心重物, 重物下落前紙帶應保持豎直, 選用電火花計時器等. (2) 由于測量長度會造成誤差, 屬于偶然誤差, 減小辦法:一是測距離都應從起點O量起, 下落高度h適當大些 (過小, h不易測準確;過大, 阻力影響造成的誤差大) , 二是多測幾次取平均值.
創新設計方案一
如圖5所示, 用包有白紙的質量為1.00kg的圓柱棒替代紙帶和重物;蘸有顏料的毛筆固定在電動機的飛輪上并隨之勻速轉動, 以替代打點計時器.燒斷懸掛圓柱棒的線后, 圓柱棒豎直自由下落, 毛筆就在圓柱棒面的紙上畫出記號, 如圖6所示.設毛筆接觸棒時不影響棒的運動, 測得記號之間的距離依次為26.0mm、50.0mm、74.0mm、98.0mm、122.0mm、146.0mm, 由此可驗證機械能守恒定律.已知電動機銘牌上標有“1200r/min”字樣.根據以上內容回答下列問題.
(1) 毛筆畫相鄰兩條線的時間間隔T=s.
(2) 根據圖6所給的數據可知:毛筆畫下記號“3”時, 圓柱棒下落的速度v3=m/s;畫下記號“6”時, 圓柱棒下落的速度v6=m/s;在毛筆畫下記號“3”到畫下記號“6”的這段時間內, 棒的動能的增加量為J, 重力勢能的減少量為J.由此可得出的結論是:. (g=9.8m/s2, 結果保留三位有效數字)
解析: (1) 毛筆畫相鄰兩條線的時間間隔T=0.05s; (2) v3=1.24m/s;v6=2.68m/s;棒的動能的增加量為2.82J;重力勢能的減少量為2.88J;結論是:在實驗誤差允許范圍內, 圓柱棒下落過程中機械能守恒.
本實驗設計方案評價:本實驗用包有白紙的圓柱棒替代紙帶和重物;用蘸有顏料的毛筆固定在電動機的飛輪上并隨之勻速轉動, 以替代打點計時器.此方案易操作, 在實際操作中只要控制好毛筆尖與圓柱棒的接觸適當, 對圓柱棒下落影響越小, 系統誤差就越小.
創新設計方案二
為探究物體在下落過程中機械能是否守恒, 某同學采用如圖7所示的實驗裝置.
(1) 其設計方案如下:讓質量為m的立方體小鐵塊從開始端自由下落, 開始端至光電門的高度差為h, 則此過程中小鐵塊重力勢能的減少量為;測出小鐵塊通過光電門時的速度v, 則此過程中小鐵塊動能增加量為;比較這兩個量之間的關系就可得出此過程中機械能是否守恒. (已知當地重力加速度大小為g) .
(2) 具體操作步驟如下:
A.用天平測定小鐵塊的質量m;
B.用游標卡尺測出立方體小鐵塊的邊長d;
C.用刻度尺測出電磁鐵下端到光電門的距離h (hd) ;
D.電磁鐵先通電 (電源未畫出) , 讓小鐵塊吸在開始端;
E.斷開電源, 讓小鐵塊自由下落;
F.計時裝置記錄小鐵塊經過光電門所用時間為t, 計算出相應速度v;
G.改變光電門的位置, 重復C、D、E、F等步驟, 得到七組 (hi, vi2) 數據;
H.將七組數據在v2-h坐標系中找到對應的坐標點, 連接得到如圖8所示直線.
上述操作中有一步驟可以省略, 你認為是 (填步驟前的字母) ;計算小鐵塊經過光電門的速度表達式v=.
(3) 若v2-h圖線滿足條件, 則可判斷小鐵塊在下落過程中機械能守恒.
本實驗設計方案評價:本實驗用光電計時器替代打點計時器測速度, 實驗誤差小, 能操作, 只是要保證鐵塊要小 (即滿足電磁鐵下端到光電門的距離hd) , 保證鐵塊下落過程中平動經過光電門, 不能有轉動, 以減小時間測量的誤差.
創新設計方案三
光電計時器是物理實驗中經常用到的一種精密計時儀器, 它由光電門和計時器兩部分組成, 光電門的一臂的內側附有發光裝置 (發射激光的裝置是激光二極管, 發出的光束很細) , 如圖9中的A和A′, 另一臂的內側附有接收激光的裝置, 如圖9中的B和B′, 當物體在它們之間通過時, 二極管發出的激光被物體擋住, 接收裝置不能接收到激光信號, 同時計時器就開始計時, 直到擋光結束光電計時器停止計時, 故此裝置能精確地記錄物體通過光電門所用的時間.現有一小球從兩光電門的正上方開始自由下落.
(1) 若要用這套裝置來驗證機械能守恒定律, 則要測量的物理量有 (每個物理量均用文字和字母表示, 如高度H) .
(2) 驗證機械能守恒定律的關系式為.
本實驗設計方案評價:本實驗在創新設計方案二的基礎上作了改進, 用兩個光電門測小球速度, 這樣就不需要電磁鐵了, 另外實驗改用小球而不用立方體小鐵塊, 使實驗更易操作, 測量小球經過光電門的時間誤差小.本實驗操作的重難點在于如何控制小球恰好豎直下落經過兩個光電門.
創新設計方案四
某同學利用透明直尺和光電計時器來驗證機械能守恒定律, 如圖10, 當有不透光物體從光電門間通過時, 光電計時器就可以顯示物體的擋光時間.所用的光電門傳感器可測的最短時間為0.01ms.將擋光效果好、寬度為d=3.8×10-3 m的黑色磁帶貼在透明直尺上, 從一定高度由靜止釋放, 并使其豎直通過光電門.某同學測得各段黑色磁帶通過光電門的時間Δti與圖中所示的高度差Δhi, 并將部分數據進行了處理, 結果如下表所示. (取g=9.8m/s2, 注:表格中M為直尺質量)
(1) 從表格中數據可知, 直尺上磁帶通過光電門的瞬時速度是利用求出的, 請你簡要分析該同學這樣做的理由是:.
(2) 請將表格中數據填寫完整.
(3) 通過實驗得出的結論是:.
(4) 根據該實驗請你判斷圖11中正確的是 ()
解析: (1) 瞬時速度等于極短時間或極短位移內的平均速度;
(2) 4.22;4.00M或4.01 M;4.01 M或4.02 M;
(3) 實驗得出的結論是:在誤差允許的范圍內, 重力勢能的減少量等于動能的增量;
(4) C.
本實驗設計方案評價:本實驗在創新設計方案二的基礎上作了改進, 不用立方體小鐵塊而將擋光效果好、寬度相同的黑色磁帶貼在透明直尺上, 從一定高度由靜止釋放, 并使其豎直通過光電門, 測得各段黑色磁帶通過光電門的時間, 另外長度的測量比創新設計方案二和三更好操作, 誤差更小.當然本實驗操作中也要控制好直尺豎直下落.
驗證性實驗高考復習建議
1.要明確實驗思想
做好驗證性實驗的前提, 就是要創設好物理情景, 這就是驗證性實驗的實驗思想.在驗證機械能守恒定律的實驗中, 我們可以創設出多種物理情景, 而其中讓物體自由下落在中學實驗室很容易做到, 過程也簡單.
2.要掌握實驗方法
在教材的驗證實驗中, 給我們提供了多種實驗方法, 而這些實驗方法在我們研究探究性實驗和設計性實驗中經常會用到, 因此, 我們必須要掌握和靈活運用這些實驗方法.
3.要重視實驗的驗證條件
物理規律的形成, 通常會有一定的前提或必備條件, 在驗證性實驗中必須要滿足這些條件才能使實驗順利進行, 而這一點恰恰是我們容易忽視或不注意的.在驗證機械能守恒定律的實驗中, “只有重力做功”是實驗的驗證條件, 而實驗中阻力的存在是不可避免的, 阻力做功過大時, 實驗誤差大, 實驗將失去意義, 實驗設計中要考慮到減小阻力.
4.要學會實驗數據的處理
定量驗證實驗的數據處理通常采用代數計算法.如在驗證機械能守恒定律實驗時, 根據計算求出增加的動能和減少的重力勢能在“誤差允許的范圍內”是否相等來完成驗證工作, 定性的驗證實驗的數據處理通常采用圖象法.
5.要能實現知識的遷移
歐姆定律實驗總結范文第4篇
1. 導軌的不平直而引起的系統誤差
在氣墊導軌實驗中, 人們總是把氣墊導軌看作平直的導軌來考慮。認為實驗中所用的氣墊導軌是經過精細加工, 能夠達到相當平直的, 事實上經過長期使用和氣溫的一年四季影響下, 氣墊導軌已經產生了變形, 于是影響對氣墊導軌的調平, 盡管導軌各點之間的高低落差微乎其微, 一般不超過0.01cm, 但即使如此, 仍有可能造成不可忽視的系統誤差。為了對導軌的不平直所引起的速度變化誤差有一個數量級的概念, 舉例如下, 根據公式Vt2-V02 (28) 2ax, 當x=0.01cm時, 若0V=5cm/s, 則Vt=5.464cm/s, 誤差為2.8%。若讓0V=25cm/s時, 則Vt=25.096cm/s, 誤差僅為0.31%。通過這些數據分析, 我們可以看出要減小這些誤差, 僅須將滑塊運動速度設計得稍大些, 即可減小系統誤差。
2. 粘滯性摩擦阻力而產生的系統誤差應該減小
滑塊在氣墊導軌上運行時, 雖然滑塊與導軌之間無直接接觸, 但滑塊要受到噴出氣體所產生的粘滯性阻力作用。氣體的粘滯阻力包括氣墊層和非氣墊層的粘滯阻力。氣墊層的粘滯阻力是滑塊和導軌之間的氣層相對運動所產生的。非氣墊層的粘滯阻力是指滑塊不與氣墊層接觸的外表面所受到的空氣阻力。當滑塊在氣墊導軌上運行時, 滑塊和導軌之間存在0.10 mm的氣墊層, 由于相對運動而產生氣體內摩擦粘滯性阻力, 由氣體的內摩擦理論可知, 當滑塊運動的速度較小時, 粘滯性摩擦阻力f與滑塊運動的速度v成正比, 即:f=bv, b是粘滯性阻力系數 (對于同一臺氣墊導軌, 氣筒噴出的氣體壓力不變、氣體流量不變, 兩光電門之間的距離較小時, b可以近似認為常數) , v是滑塊經過兩光電門時的瞬時速度 (v=d/t, 其中d為擋光板的寬度, t為滑塊通過光電門所需要的時間, 用平均速度代替瞬時速度) 。在處理數據時, 盡管我們把b作為常數處理, 但是v越大時, f也相應越大, 導致速度的損失也越大, 速度的損失 (35) v (28) mb (35) L, 其中m是運動滑塊的質量, (35) L為氣墊導軌上兩光電門之間的距離, 在實驗所需的條件下, 粘滯性阻力系數b與運動滑塊的質量m是一定的, 所以因粘滯性阻力而造成的速度損失主要取決于兩個光門之間的距離 (35) L, 在驗證動量守恒定律實驗中要盡量減少滑塊測速點光電門到碰撞點之間的距離, 另外要適當提高滑塊的瞬時速度, 使得因粘滯性阻力所造成的速度損失量與滑塊自身速度大小相比所占比例減少些, 盡量減少系統誤差。所以本實驗系統誤差主要來源于空氣對滑塊的粘滯阻力。
3. 氣墊導軌左右兩側氣體壓力不均而產生的系統誤差
氣墊導軌是一個一端封閉的中空長直導軌 (這點有待改進, 應該兩側一起進入空氣) 表面上有一排排十分精細的針狀小孔, 加大空氣壓力, 空氣從小孔噴出, 從而在導軌表面與運動滑塊間形成一層很薄的“氣墊”或“氣膜”, 滑塊漂浮起來, 使運動時的接觸摩擦阻力大大減小, 支撐滑塊浮起, 氣體的支持力等于滑塊所受重力, 滑塊與導軌之間無直接接觸, 但滑塊要受到氣體的粘滯阻力作用, 氣泵從氣墊導軌一側吹入空氣, 可能造成氣墊導軌左右兩側空氣密度不均勻, 產生壓力差, 就會出現進氣端和另一端的碰撞產生不同的實驗結果, 我們應該適當改進氣墊導軌的內部結構, 比如在導軌內部分成幾層, 讓各部分氣體密度均勻, 減小動摩擦因數, 使滑塊的運動達到理想狀態。
4. 完全彈性碰撞中滑塊與彈簧片碰撞面的改進
任何實驗裝置都不能達到理想狀態, 氣墊導軌也不例外, 在氣墊導軌上做驗證牛頓第一定律實驗的完全非彈性碰撞過程中, 在滑塊與氣墊導軌上彈簧片相碰撞時, 滑塊的速度要減小, 滑塊的動能會損失一部分, 轉化成熱能, 在實驗中若將滑塊的碰撞面換成玻璃或者改成有機玻璃 (增加碰撞時間, 減小作用力) , 并在玻璃表面上涂上一層油脂 (如凡士林、甘油等) , 在氣墊導軌上左右兩側多安裝上幾個彈簧片, 使得滑塊與彈簧片之間的碰撞形成完全非彈性碰撞, 即可達到理想的實驗效果?？梢詼p少滑塊的動能損失量, 使滑塊在不受外力的作用下, 始終做勻速直線運動, 一直運動下去。
上面幾條提出了關于用氣墊導軌實驗的幾點改進意見, 當然影響氣墊導軌驗證牛頓第一定律實驗誤差的因素不僅僅這些, 例如溫度、實驗環境、氣壓等變化都不同程度影響測量的結果。由于氣墊導軌常用于力學、熱學實驗當中, 因而要結合氣墊導軌原理, 認真分析實驗中出現的系統誤差, 采用合理的實驗方法, 減小或消除實驗中存在的系統誤差, 以達到理想的實驗結果。
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