《中学物理实验研究》讲义(16)

来源：网络收集时间：2026-06-05

导读：实验器材选择应注意两点： A．器材的特性：如机械强度、尺寸大� ⑽锢砗突У确矫娴男阅懿问� B．加工方便，经久耐用（2）实验仪器的选择实验仪器的选择应注意如下几点： A．仪器尽可能简单、明了、直观 B．合

实验器材选择应注意两点：

A．器材的特性：如机械强度、尺寸大小、物理和化学等方面的性能参数。 B．加工方便，经久耐用（2）实验仪器的选择

实验仪器的选择应注意如下几点： A．仪器尽可能简单、明了、直观 B．合理选择仪器的精度

主要有：仪器精度应根据具体实验目的要求选择，而不可盲目地追求仪器精度，从教学来看，并非精度越高越好；此外，所用仪器的准确度，应从有效数字的计算和误差理论统一考虑，不可片面追求某一仪器的精度。例1：验证焦耳定律。

为验证电流流过导体产生的热量跟电流强度的平方成正比，一般采用这样的装置：在甲、乙两相同的瓶子里装满红色的煤油或水，各放一根电阻丝，阻值必须相等（为R）。如果有电流通过电阻丝，电流产生的热量就使煤油或水的温度升高，体积膨胀，在玻璃管内上升，如图所示。

图2

图1

实验上，甲、乙两个瓶相当于两个液体温度计。煤油在玻璃管中上升的高度，与煤油的温度有关。如果在同样时间里，电流产生的热量越多，煤油在玻璃管中就上升得越高。因此，注意观察玻璃管内煤油上升的情况，就可以比较电流通过这两根电阻丝产生的热量。

接上电源，这时两电阻丝中流过的电流为1∶2，它们产生的热量应为1∶4。如何显示这一点呢？一般都给两电阻丝通上相同时间的电，然后由在相同时间内煤油在两玻璃管内上升高度为1∶4，来说明两瓶煤油（平均）温度的变化为1∶4，即吸收的热量为1∶4，由此说明Q∝I2。

这里，最主要的是看液体上升的高度之比是否为1∶4。如果衬着玻璃管的白底黑线条的背景标尺上线条较粗，且间隔不密，而且，玻璃管中煤油上升的距离由鳄鱼钳来标定（即用“粗”的标尺作“粗”的处理），就容易看出1∶4的关系。但是，如果标尺上的线条较细，且间隔较密，如用一般毫米刻度尺，而且煤油上升的距离由始末两位置之差来量度，那么，将看到上升高度之比同1∶4有一定的误差。

当然，实验中是允许出现一定的误差的，但是，要得到定量或半定量结论时，有误差就必定给教学带来麻烦。若视误差而不顾，学生必然对实验结论不确信；若要去解释出现这些误差的原因，一是可能冲淡“主题”和浪费时间，二是有些原因学生可能不懂，可能越说学生越糊涂。因此，在进行要得到定量或半定量结论的演示实验时，尽可能不要突出误差。有时宁“粗”，而不要过“细”。

C．所选仪器要保证满足实验条件

确定实验条件，应从物理原理和教学要求两方面考虑，因此，仪器也需要确保实验条件得到满足。任何只根据装置图随便找一些图上的仪器来做实验的做法都是草率、错误的。这是因为，中学物理实验设备装置的说明书很简单，基本不涉及实验条件，这就需要根据实验原理、物理原理加以分析，进而在实验中尽力满足。

例2：电势差计原理的演示。

电势差计的原理如图所示，只要待测电动势εx和标准电动势εs都小于电源电动势ε，那么，当开关S打在“1”处时，滑线触点C总能在均匀的电阻线AB上找到一点C1，使检流计不偏转。当开关打在“2”处时，滑线触点C也总能在AB上打到一点C2，使检流计指针不偏转。由此可得：

?x?l2?s（式中l1＝AC1，l2＝AC2） l1按上述说法，这个演示的实验条件是要保证滑线触点C在AB上找到使检流计指针不偏转的C1点和C2点，而要满足这一条件必须使：

ε＞εx（和εs）

（1）

事实上，如果根据ε＞εx（和εs）这一点来选择实验仪器，那么，很可能在AB上找不到C1和C2

点而使实验失败。这是因为从原理来讲，要使滑线触点C在AB上找到C1和C2，应该保证UAB≥εx（和εs）。也就是要保证：

UAB?RAB?s??s

r?R?RAB （2）

成立。可见，在我们选择电源、控制电路中电流的变阻器R和电阻线AB时，应该依据的是（2）式，而不是（1）式。

（3）实验装置和器材的选择

考虑两个方面：物理原理与教学要求；取材容易、经济实惠。 5．注意一物多用和挖掘实验潜力

（1）利用现有装置进行尽可能多的实验，显示尽可能多的实验现象，说明不同的物理原理（2）根据现有仪器和材料的性能，设计新的实验方案，尽可能多地应用于不同实验之中

充分提高装置和实验器材的利用效率，挖掘实验潜力是一种有效且经济的做法。要做到一物多用，首先应充分了解装置、器材的结构、原理和性能，在此基础上考虑：

（1）它能否代替其它的装置或器材（从原理、结构、性能和实验中能起的作用来考虑）；（2）它能否应用于其它实验之中；（3）应用它能否设计新的实验方案。

随后拟出具体方案进行试验（检验其可行性，分析其优缺点、决定取舍（或提出改进方案，进一步完善方案）。

例：针筒在物理实验中的应用。

医用注射针筒结构简单、比较常见，应用于中学物理实验有其独到之处（特点）：（1）作为有刻度的透明容器，易于观察和测量；

（2）能打气（压水）和抽气（抽水），在要求不太高的情况下，可作简易气泵和水泵使用，而且易于操作；

（3）密封性能好，能随意封闭一定质量的气体和水进行实验。

利用针筒的上述特点，将它应用于物理实验中能取得较好的实验效果。下面扼要列举部分应用实例。（1）大气压的演示（一）（如图1）。

在水中用橡皮帽将注射器头部封死后，用厚纸片盖住管筒口，出水后纸片不落下，将橡皮帽拿去后，厚纸片落下。

（2）大气压的演示（二）（如图2）。

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