摘 要：在高中電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，涉及最多的問題就是電阻的測(cè)量，電阻的測(cè)量方法也比較多，采用不同的方法，對(duì)控制電路、儀器選擇便有不同的要求。了解測(cè)量方法，掌握實(shí)驗(yàn)原理和注意事項(xiàng)將對(duì)我們正確的解答提供幫助。
　　關(guān)鍵詞：電阻；測(cè)量方法；替代法；比例法；伏安法；實(shí)驗(yàn)電路；儀器
　　
　　“用圓錐擺驗(yàn)證向心力的公式”編排在物理必修2第六章第七節(jié)，本節(jié)課是從理論的角度出發(fā)，根據(jù)牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律，得出做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體受的合外力方向和大小，即向心力的方向和大小。教材中為了讓學(xué)生對(duì)向心力有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)，設(shè)計(jì)了“實(shí)驗(yàn)”欄目──用圓錐擺驗(yàn)證向心力的表達(dá)式。
　　這樣的安排可以使學(xué)生避免抽象的分析討論，利用通過事例和實(shí)驗(yàn)的方式讓學(xué)生先從力的方面入手進(jìn)行分析，分析物體的受力特點(diǎn)。首先得出向心力的概念，這更有助于學(xué)生的學(xué)習(xí)和領(lǐng)會(huì)。同時(shí)，應(yīng)多做實(shí)驗(yàn)，拉近科學(xué)與學(xué)生的距離，使學(xué)生感到科學(xué)就在自己的身邊，對(duì)科學(xué)產(chǎn)生親切感。
　　但是在實(shí)際操作中，卻存在操作難實(shí)現(xiàn)、測(cè)量精度低、計(jì)算繁雜、誤差很大的缺點(diǎn)，使實(shí)驗(yàn)效果大打折扣。根據(jù)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，我對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了如下改進(jìn)，使操作更簡(jiǎn)單，測(cè)量和結(jié)果更精確，取得了良好的演示效果。
　　首先讓我們看一下原操作要求：“實(shí)驗(yàn)思路：細(xì)線下面懸掛一個(gè)鋼球，細(xì)線上端固定在鐵架臺(tái)上。將畫著幾個(gè)同心圓的白紙置于水平面上，使鋼球靜止時(shí)正好位于圓心。用手帶動(dòng)鋼球，設(shè)法使它沿著紙上的某個(gè)圓做圓周運(yùn)動(dòng)（圖6．7－1），隨即手與鋼球分離。
　　實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：
　　（1）用秒表或手表記錄鋼球運(yùn)動(dòng)若干圈的時(shí)間，再通過紙上的圓測(cè)出鋼球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的半徑，這樣就能求出鋼球的線速度。鋼球質(zhì)量可由天平測(cè)出，于是就能算出鋼球所受的向心力。
　　（2）鋼球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到重力mg和細(xì)線拉力FT的作用，它們的合力為F。由圖中看出，F(xiàn)=mgtanθ。tanθ可由圓半徑r和小球到懸點(diǎn)的豎直高度h之比得到。鋼球質(zhì)量由天平測(cè)出后，合力F的值也就得到了。
　　由于小球運(yùn)動(dòng)時(shí)距紙面有一定高度，所以它距懸點(diǎn)的豎直高度h并不等于紙面距懸點(diǎn)的高度。這點(diǎn)差距可以通過估算解決。此外，測(cè)量小球距懸點(diǎn)的高度時(shí)，要以小球的球心為準(zhǔn)。
　　一、實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的困難
　　1.釋放小球做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，很難實(shí)現(xiàn)“使它沿著紙上的某個(gè)圓做圓周運(yùn)動(dòng)”，從而使得半徑的測(cè)量不準(zhǔn)確，如果反復(fù)調(diào)節(jié)則會(huì)浪費(fèi)時(shí)間。
　　2.在運(yùn)動(dòng)中測(cè)量小球到懸點(diǎn)的高度，刻度尺沒有合適的擺放位置，使得測(cè)量不準(zhǔn)確，“估算”誤差也很大。
　　二、解決思路
　　變調(diào)節(jié)小球做固定半徑的圓周運(yùn)動(dòng)為能時(shí)時(shí)測(cè)量小球做任意圓周運(yùn)動(dòng)的半徑；變高度的動(dòng)態(tài)測(cè)量為靜止測(cè)量。這樣既提高了效率，也提高了精確度。
　　三、實(shí)現(xiàn)方法
　　1.如下圖所示，在小球下方放一把刻度尺，刻度尺的邊緣過小球做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心在水平地面上的投影點(diǎn)。當(dāng)小球做穩(wěn)定的圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，記錄下小球在通過刻度尺時(shí)的大小兩個(gè)刻度，則小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r就是大小刻度差的一半。
　　2.在小球靜止時(shí)測(cè)量球心到懸點(diǎn)的高度l，結(jié)合半徑r，由數(shù)學(xué)知識(shí)可以求出小球做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)到懸點(diǎn)的高度h。
　　3.為了減少煩瑣的計(jì)算，教師可以采取計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算的辦法。如下表：
　　在上表中，小球的質(zhì)量m，擺長(zhǎng)l可以在課前測(cè)出，常數(shù)π，g已知。高度h，向心力的函數(shù)表達(dá)式已經(jīng)添入表格，實(shí)驗(yàn)時(shí)只要輸入半徑r和周期T的測(cè)量結(jié)果，向心力的兩種結(jié)果將自動(dòng)顯示出來。
　　另外，本實(shí)驗(yàn)在操作時(shí)還應(yīng)注意以下事項(xiàng)：
　　（1）為了讓小球的運(yùn)動(dòng)軌跡接近于正圓，用手捏住細(xì)線靠近懸點(diǎn)的位置使細(xì)線轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)鋼球比較穩(wěn)定地做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，然后松開手，效果要好一些。
　?。?）實(shí)驗(yàn)中小球受空氣阻力作用，半徑會(huì)越來越小，所以讀刻度與測(cè)量時(shí)間應(yīng)同步進(jìn)行，最好兩個(gè)學(xué)生合作。測(cè)量時(shí)間以5個(gè)周期為宜。
　　經(jīng)過上述改進(jìn)，本實(shí)驗(yàn)的效率和精度將大大提高，取得很好的效果。
　　附測(cè)量的結(jié)果：
　?。ㄗ髡邌挝?山東省桓臺(tái)第二中學(xué)）
　　注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文