高中物理力学实验中常见的故障

摘 要：高中是一个重要的阶段，高中物理作为高中学科中重要的课程之一，能够帮助同学们了解力学，了解生活中力的形成和相互作用，高中的物理学与初中相比所涉及的范围更广，内容更加丰富，其中力学是物理学中比较重要的学习内容之一，而在力学的学习中不仅有课堂中的理论课程，还需要有力学实验，以帮助学生能够更好地理解力学，并通过力学实验使学生了解到力学如何在生活中进行运用。在力学的实验中也会存在各种故障，本文就高中物理力学实验中常见的故障进行研究，具体内容如下。

关键词：高中物理；力学实验；故障

高中是一个重要的时期，是我们学生面临人生第一重大转折的时期，也是培养独立学习的重要时期，因此高中的学习方法对于学习成绩有着重要的影响。高中物理尤其对于理科生来说是一门重要的课程，在物理学的发展中物理学实验起到了重要的推动作用，在物理学的发展中占有重要地位。在物理教学中物理实验成为了不可或缺的一部分，在学习的过程中学生不仅需要学习理论知识，更需要掌握物理实验方法，尤其在力学的学习中，实验占有比较重要的地位。但在力学试验中也会存在一些故障，本文就引发物理力学实验的故障进行如下分析。

1 实验装置和实验方法设计不足引发的故障

在进行物理力学实验时需要进行实验设计，而方案的设计需要学生依据实验的原理和实验所需要的步骤、仪器等进行。但在实际的设计中，学生们总会由于多种原因而使得实验设计存在问题，从而引起各种故障。以下就对可能出现的故障进行分析。

1.1 实验装置的设计不足引发的故障

在进行实验时，根据所做实验的不同，选择不同的装置，而设计者要充分考虑到实验所需要的各种装置和设备，如进行“牛顿第二定律”的验证时，它存在的常见故障：根据实验所得出的数据进行图像的绘制，绘制完成后是一条曲线而不是直线。而出现这样的故障就是因为实验设计上存在的问题，理论上小车所受的拉力以F=mg计算（m为砝码质量），但在实验中小车的实际所受拉力以F=M/（M+m）mg（M为小车质量）计算，产生的相对误差为|F-F/F|=m/M[ 1 ]。实验要求M要大于m，但是在本次实验设计中对于M和m补鞥能够很好的控制，因此会出现实验故障。

1.2 实验方法的设计不足引发的故障

在进行实验前首先需要对实验进行设计，但在设计的过程中也可能因为设计者考虑不够充分，导致试验中出现故障。如在进行“探究功与速度的变化关系”中，当重物质量逐渐增大后在实验中也会与小车的质量存在差异。即使将实验装置改进也只能减小误差，实验后的数据与理论数据还是存在着较大的差距[ 2 ]。而且其中对打点计时器和纸带放置的关系以及重力的关系，若不能够很好的进行控制和调节，则就会导致其打点不准确，不能够很好的得出实验的准确结果。

2 仪器本身导致的实验故障

仪器是进行实验的基础，是实验的依托，对于一个实验来说，良好的，合适的实验仪器能够保证一半的实验的成功，其中仪器的大小、形状、功能、物理性质等均是影响实验的关键因素，因此在进行实验前要选择好仪器。

2.1 仪器几何性质的不足导致的故障

力是相互的，当物体受力时都会发生变形，只是变形的程度不一样，当实验中的变形程度较为明显时我们可以直接用肉眼看到，但一些极较为细小的变化有时需要借助其他物质的改变进行观察，如对于“显示玻璃瓶的微小变形”试验来说，通过对玻璃瓶进行挤压，观察玻璃瓶中液面的上升或下降现象来反映实验中需要了解的参数的变化，而当体积相同的液体倒入较细的玻璃管时，玻璃管受到挤压则液面上升越明显，当倒入较粗的玻璃瓶中进行挤压时，则液面的变化则不明显。因此实验的仪器选择也会影响到实验的结果。

2.2 仪器物理属性的缺乏导致的故障

在物理实验中，仪器是必不可少的，但仪器的物理属性也是比较重要的，在研究“自由落体”运动时，由于打点计时器进行实验常会引发多种故障，所以在课堂上老师大多会选择利用数字计时器来测定重力加速度，但是它存在的缺点是当电流切断后，电磁铁的磁性消失需要一段时间，导致下落时间与实际值相比較大，形成误差。为实验中消除上述误差，可以在实验时测定小球通过两光电门之间距离所用的时间，来避免测定小球开始下落的时刻[ 3 ]。

3 仪器组装导致的实验故障

组装仪器对于实验来说也是比较重要的，若学生对实验理解不足，则可能导致实验仪器在组装过程中出现问题，影响实验的结果。

仪器组装的顺序引起实验故障：在对仪器的组装过程中仪器的组装顺序对仪器的使用具有较大的影响，如对于重力加速度的计算，若根据纸带上的打点间距来计算，则可能由于仪器装反而出现故障。但在实验过程中总会出现纸带上没有点的情况，将复写纸更换后，仍然出现同样的现象。检查后的发现是由于纸带压在了复写纸的上面。就会使得实验结果不准确，但在试验中这样的情况很常见，因此在对仪器进行安装时要注意其顺序。

4 结语

在物理力学试验中影响实验结果的因素有很多，从本文的研究中可以看出实验的仪器、实验的设计、实验仪器的安装等均影响着实验的结果，因此在试验中学生要注意实验所用的仪器以及操作方法，同时要充分了解所做的实验，减少实验故障的发生。

参考文献：

[1] 张焱，李春密.高中物理力学实验中常见故障浅析[J].教学仪器与实验，2014，07：43-45.

[2] 徐煜凯.常见故障在高中物理力学实验中的分析[J].中学生数理化（学习研究），2016，10：69.

[3] 陈名霞.高中物理力学实验有效教学的探索[D].福建师范大学，2015.

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