探究弹力和弹簧伸长的关系

2006 高考物理实验1实验七 探究弹力和弹簧伸长的关系【实验原理】弹簧受到拉力会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等，弹簧的伸长越大；弹力也就越大。【实验目的】1、探索弹力与弹簧伸长的定量关系2、学习通过对实验数据的数学分析（列表法和图像法） ，把握弹簧产生的弹力与弹簧伸长之间的变化规律【实验器材】：弹簧一根，相同质量的砝码若干，铁架台一个（用来悬挂弹簧） 。实验中除了上述器材外，需要的器材还有： 。【实验步骤】（1）将铁架台放在实验桌上，将弹簧悬挂在铁架台上。弹簧竖直静止时，测出弹簧的原长 l0，并填入实验记录中。（2）依次在弹簧下挂上一个砝码、两个砝码、三个砝码。每次，在砝码处于静止状态时，测出弹簧的总长或伸长，并填入实验记录中。（3）根据测得的数据，以力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标，根据表中所测数据在坐标纸上描点。（4）作弹簧的 F-l 图像。按照坐标图中各点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线（包括直线） 。所画的点不一定正好在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同。（5）以弹簧的伸长为自变量，写出曲线所代表的函数，首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数（6）解释函数表达式中常数的物理意义。【实验纪录】弹簧原长 l0= 弹簧的弹力 F（N） 弹簧总长 l（m） 弹簧伸长 l（m）1234562006 高考物理实验2弹簧 F-l 实验图像【实验结论】弹簧弹力大小跟弹簧伸长长度的函数表达式 【问题与讨论】1、上述函数表达式中常数的物理意义 2、如果以弹簧的总长为自变量，所写出的函数式应为 3、某同学在做实验时得到下列一组数据，他由数据计算出弹簧的劲度系数为mNlFk/78102.352弹簧长度l（ cm） 5.00 5.60 6.21 6.82 7.48 8.20砝码重力F（ N） 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5试分析他对数据处理的方法是否正确？为什么？2006 高考物理实验3实验八 用单摆测定重力加速度【实验目的、原理】单摆在摆角很小时的振动是简谐运动，其固有周期为 。由此可得 g= 。只要测出摆长 l 和周期 T，即可计算出当地的重力加速度值。【实验器材】铁架台（带铁夹） ，中心有孔的金属小球，约 1m 长的细线，米尺，游标卡尺，秒表。【实验内容】1如图 81 所示制作并固定一个单摆。2测量单摆的摆长 l：用米尺测出悬点到球心间的距离；或用游标卡尺测出摆球直径 2r，再用米尺测出从悬点至小球上端的悬线长 l，则摆长l= 。将测量数据填入表 81 中。4测量单摆的周期 T：把单摆从平衡位置拉开一个小角度，使单摆在竖直平面内摆动，用秒表测量单摆完成全振动 50 次所用的时间 t，求出完成一次全振动所用的平均时间，即单摆的周期 T 。将测量数据填入表 81 中。5将测出的摆长 l 和周期 T 代入公式 求出重力加速度 g 的值。将测量数据填入表 81 中。6变更摆长重做两次，并求出三次所得的 g 的平均值。表 81次序 摆长 l/m 50 次全振动时间 t/s 周期 T/s 重力加速度 g/ms-2g 的平均值/ms-2123【问题与讨论】1应该在单摆处于自然下垂状态时测量单摆的摆长 l，为什么？2计算单摆的振动次数时，应以摆球通过最低位置时开始计时，为什么？3实验中测量单摆的周期 T 时，为什么采用测 50T，而不是直接测量 T？【巩固练习】01图 812006 高考物理实验41某同学在做“利用单摆测重力加速度”实验中，先测得摆线长为 101.00cm，摆球直径为 2.00cm，然后用秒表记录了单摆振动 50 次所用的时间为 101.5s。则（1）他测得的重力加速度 g=_m/s2。（2）他测得的 g 值偏小，可能的原因是A测摆线长时摆线拉得过紧B摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了C开始计时时，秒表过迟按下D实验中误将 49 次全振动数为 50 次（3）为了提高实验精度，在实验中可改变几次摆长 l 并测出相应的周期 T，从而得出一组对应的 l 与 T 的数据，如表 82 所示。描点并作出 T2-l 图线。通过图线求得当地的重力加速度 g=_.表 822某此实验某次测量时，秒表记时如图82 所示，则秒表的示数为： s序号 摆长l/mT2/s21 0.600 2.472 0.650 2.673 0.700 2.884 0.750 3.085 0.800 3.296 0.850 3.49T2/s2l/m2.402.602.803.003.203.400.6 0.65 0.70 0.75 0.80 0.850 312 3343563783941104312144516471849205122532426555728590 1 2678910113451213140 12 3 910图 822006 高考物理实验5实验九 用油膜法估测分子的大小【实验原理】1油酸能在水面上形成层单分子油膜。油酸分子（C 17H33COOH）由两部分组成：一部分是不亲水的 C17H33，另部分是对水有很强的亲合力的 COOH。当把滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就会很快地在水面上散开，其中的酒精溶于水中，并很快挥发。这样就会在水面上形成一层纯油酸薄膜，油酸分子中 C17H33 部分露出水面，而 COOH 部分则留在水中，形成层直立在水面表层的单分子油膜。2估测油酸的体积和油膜的面积。在 200mL 的量筒中滴入 1mL 纯油酸，再加入无水酒精至 200mL，配制成 1：200 的油酸溶液，用滴管将配制好的油酸溶液一滴滴地注入另一小量筒，测出 1ml 的油酸溶液的滴数，这样就可以汁算出一滴油酸溶液中纯油酸的体积了。如果 1mL 油酸溶液是 125 滴，那么，滴上述油酸溶液中纯油酸的体积就是 将玻璃板盖在已经形成油酸膜的浅盘上，用彩笔勾画出已稳定的油膜轮廓，取下玻璃板，再盖在平放的坐标纸上，统计轮廓线内边长为 1cm 的单位正方形数目，边缘部分，超过半个正方形的算一个，不足半个的舍去不计，由此估算出油膜总面积 S。【实验器材】按 比例配制的油酸酒精溶液、边长约长 30cm-40cm 的浅盘、彩色笔、滴管滑石粉、平板玻璃。还缺少的器材有 【实验步骤】1往浅盘里倒入水。注意水面要与盘的边沿接近2在水面上撒层薄薄的痱子粉（或滑石粉） 。便于勾画油膜轮廓。3，用滴管向小量筒中滴人 1mL 配制好的油酸溶液，记录滴数，注意滴入时的速度，保持液滴大小一致。4往浅盘水面的中心位置滴一滴油酸溶液。油酸溶液滴到水面上，油酸膜就会将痱子粉推开，形成清晰的油膜轮廓。5待油酸薄膜的形状稳定后， （如图）将玻璃板盖在浅盘上，用彩笔将油酸膜的形状画在玻璃板卜，勾画时注意视线尽量垂直于水平面。6将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，计算出油酸薄膜的面积 S，并作记录；7油酸薄膜的厚度就是我们要估算的分子大小，用 计算，计算时应特别注SVL意单位。8整理实验器材。2006 高考物理实验6【实验记录】1油酸酒精溶液的配制比 （体积之比）1 1mL 油酸溶液的滴数 23油酸薄膜的面积 S= m24滴油酸溶液中纯油酸的体积 V= m35估测分子的大小： = mSVL【问题与讨论】1、 把油酸分子看作球形，若已知纯油酸的密度 、摩尔质量 M，在测出了油酸薄膜的厚度后，如何估算阿伏加德罗常数。2、油酸分子直径的数量级在 10-10m，有位同学的测量结果远大于这个数量级，试分析可能的原因【巩固练习】在做“用油膜法估测分子的大小”实验中，油酸酒精溶液的浓度为每 104mL 溶液中有纯油酸 6mL用注射器得 lmL 上述溶液中有液滴 50 滴把 l 滴该溶液滴人盛水的浅 盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图所示，坐标中正方形小方格的边长为 20mm求：（1）油酸膜的面积是多少? （2）每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少?（3）根据上述数据，估测出油酸分子的直径是多少？2006 高考物理实验7实验十 用描迹法画出电场中平面上的等势线【实验目的、原理】利用电势差、等势面等知识，用描迹法画出电场中一个平面上的等势线。用导电纸上形成的稳恒电流场来模拟静电场。利用灵敏电流计找出导电纸上的等势点，并依据等势点描绘出等势线。【实验器材】学生电源或电池组（直流电压约为 6V） ，灵敏电流计，开关，导电纸，复写纸，白纸，圆柱形金属电极两个，探针两支，导线若干，木板一块，图钉。【实验内容】1在平整的木板上，由下而上依次铺放_、_、_各一张，导电纸有导电物质的一面要向_，用图钉把它们一起固定在木板上。2在导电纸上平放两个跟它接触良好的圆柱形电极 A和 B，两个电极之间的距离约为 10cm，将两个电极分别与电压约为 6V 的直流电源的正负极相接，作为 “正电荷” 和“负电荷” ，再把两根探针分别接到_的“+” 、 “”接线柱上（如图 101 所示） 。3在导电纸上画出两个电极的连线，在连线上取间距大致相等的五个点作基准点，并用探针把它们的位置复印在白纸上。4接通电源，将一探针跟某一基准点接触，然后在这一基准点的一侧距此基准点约1cm 处再选一点，在此点将另一探计跟导电纸接触，这时一般会看到灵敏电流计的指针发生偏转，左右移动探针位置，可以找到一点使电流计的指针不发生偏转，用探针把这一点位置复印在白纸上。5按步骤（4）的方法，在这个基准点的两侧逐步由近及远地各探测出五个等势点，相邻两个等势点之间的距离约为 1cm。6用同样的方法，探测出另外四个基准点的等势点。7断开电源，取出白纸，根据五个基准点的等势点，画出五条平滑的曲线，这就是五条等势线。8根据等势线的形状，在纸面上描绘出电场线。粘贴描绘有的等势线和电场线的白纸GAB S探针图 1012006 高考物理实验8【问题与讨论】1电极与导电纸接触要良好，且与导电纸的相对位置不能改变。为什么？* 2探测等势点不要太靠近导电纸的边缘，为什么？* 3能否用这种方法来描绘一个点电荷电场的等势线？若能，该如何进行实验？能描绘两个等量正电荷电场的等势线吗？【巩固练习】1如图所示为描绘电场中等势线的装置，所用的电流计电流从哪一接线柱流入，其指针就向哪一侧偏转。在寻找基准点o 的另一等势点时，探针 I 与 o 点接触，另一探针 II 与导电纸上的 c 点接触，电流计的指针向负接线柱一侧偏转，为了尽快探测到新等势点，探针 II 应由 c 点逐渐A向上移动 B向下移动C向左移动 D向右移动2在用电流场模拟静电场描绘电场等势线的实验中，在下列所给出的器材中，应该选用的是_（用器材前的字母表示） 。A6V 的交流电源B6V 的直流电源C100V 的直流电源D量程 00.5V，零刻度在刻度盘中央的电压表E量程 0300 A，零刻度在刻度盘中央的电流表在实验过程中，要把复写纸、导电纸、白纸铺放在木板上，它们的顺序（自上而下）是_，_，_。在实验中，按下电键，接通电路。若一个探针与基准点 O 接触，另一探针已分别在基准点 O 的两侧找到了与它等电势的两点 a、b（如图 92 所示） 。则当此探针与 a 点接触时，电表的指针应_（填“偏左” 、 “指零” 、 “偏右” ） 。实验十一 描绘小电珠的伏安特性曲线GSab coIII2006 高考物理实验9【实验目的、原理】在纯电阻电路中，电阻两端的电压和通过电阻的电流呈线性关系，也就是 U-I 曲线是条过原点的直 线。但是实际电路中由于各种因数的影响，U-I 图线就可能不是直线。实验电路如右图所示，改变滑动变阻器的滑片的位置，从电压表和电流表中 读出几组 值， 在坐IU、标纸上以 I 为 横坐标， U 为纵坐标，用 测出的几组值画出 U-I 图象。IU、【实验器材】小灯泡，电压表；电流表；滑动变阻器（20）；学生电源；电键；导线若干。【实验内容】1、 电流表用 0.6A 量程，电压表用 3V 量程，按 图连 接好电路。2、 把变阻器的滑动片移动到一端使小灯泡两端电压为零。3、 闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组数据（ 、 ）。用同样方法测量几组 值。I1UIU、4、 打开电键，整理好器材。5、 处理数据，在等分度坐标纸上画出小灯泡的伏安特性图线。【数据的记录】（自己设计表格）【数据处理】坐标纸处【问题与讨论】1此实验为什么采用电流表外接法？VAA BCS2006 高考物理实验102此实验为什么采用分压电路？3小灯泡的电阻是定值吗？用你的数据计算几个不同电流时的电阻值并说明随电流的增大小灯泡的电阻的变化规律。【巩固练习】某同学在做测定小灯泡功率的实验中得到如下一组 U 和 I 的数据：编号 1 2 3 4 5 6 7 8U（V） 0.20 0.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.60 3.00I（A） 0.020 0.060 0.100 0.140 0.170 0.190 0.200 0.205灯泡发光情况 不亮 微亮 逐渐变亮 正常发光在图上画出 I-U 图线。从图线上可以看出，当功率逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是 ；这表明导体的电阻随温度升高而为 。2006 高考物理实验11实验十二 测定金属的电阻率【实验目的、原理】根据电阻定律公式 R= ，只要测量出金属导线的长度 和它的直径 d，计算出导Sll线的横截面积 S，并用电流表和电压表测出金属导线的电阻 R，即可计算出金属导线的电阻率。【实验器材】被测金属导线，直流电源（4V ） ，电流表（0.6A ） ，电压表（ 03V） ，滑动变阻器（50） ，电键，导线若干，螺旋测微器，米尺。【实验内容】1测量横截面积 S：用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径d，记录在表中，求出其平均值，计算出导线的横截面积 S。次序 1 2 3 d 的平均值 横截面积 S直径 d2按如图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路。3用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量 3 次，记录在表中，求出其平均值 。l次序 1 2 3 l 的平均值长度 l4把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置。电路经检查确认无误后，闭合电键。改变滑动变阻器滑动片的位置，读出三组相应的电流表、电压表的示数 I 和 U 的值，记录在表中。断开电键，求出导线电阻 Rx的平均值。次序 U/V I/A Rx/ Rx 的平均值1235将测得的 Rx、 、d 值，代入电阻率计算公式 _中，计算出金属导线l的电阻率为：_。6拆去实验线路，整理好实验器材。【问题与讨论】1实验电路为什么必须采用电流表外接法？AVRxR2006 高考物理实验122现有实验器材：干电池（4 节） ，滑线变阻器（020） ，单刀双掷电键一个，单刀单掷电键一个，电流表（00.6A ） ，电阻箱（0999.9 ） ，导线若干。能否用上述器材测定电阻丝的电阻？若能，请说明测量方法。若将上述器材中的“电流表（00.6A ） ”换成“电压表（03V ） ”呢？【巩固练习】1在“测定金属的电阻率”实验中，以下操作中错误的是A用米尺量出金属丝的全长三次，算出其平均值B用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径，算出其平均值C用伏安法测电阻时采用安培表的内接线路，多次测量后算出其平均值D实验中应保持金属丝的温度不变2欲用伏安法测定一段阻值约为 5 左右的金属导线的电阻，要求测量结果尽量准确，现备有以下器材：A电池组（3V，内阻 1 ） ；B电流表（03A，内阻 0.025 ）C电流表（00.6A，内阻 0.125 ）D电压表（03V，内阻 3k ）E电压表（015V，内阻 15k ）F滑动变阻器（020 ，额定电流 1A）G滑动变阻器（02000 ，额定电流 0.3A）H电键、导线。（1）上述器材中应选用的是_。 （填写各器材的字母代号）（2）实验电路应采用电流表_接法。 （填“内”或“外” ）（3）设实验中，电流表、电压表的某组示数如图所示，图示中I=_A，U=_V。（4）将图中给定的器材连成实验电路。2006 高考物理实验13实验十三 把电流表改装成电压表【目的与原理】（1）半偏法测电流表内阻：我们用右图可以测电流表的内阻 rg。图中的 R 为电 位器， R用电阻器。（2）设电流表的满偏电压为 Ug，内阻为 rg，则要将电流表改装成量程为 U 的电压表， 则电阻 R= 。在方框中画出实验电路图（写推导过程） 【实验器材】电流表，学生电源，电键，导线若干， 电压表（用于校准）还需要 【实验内容】一半偏法测电流表内阻1按图 15-1 连接电路， 电键 S1闭合前，R 接入电路阻值最大2闭合 S1，调整 R 的阻值，使电流表指针偏转到满刻度（注意量程）3合上开关 S2，调整 R的阻值，使电流表指针偏转到正好是满偏刻度的一半，记下此时的 R4当 R 比 R大很多时，可以 认为 rg=R电流表内阻 rg= 二将电流表改装成电压表1改装成量程为 U=2V，则需要 联的电阻 R= 2连接电路3校准电压2006 高考物理实验14【问题与讨论】1、半偏法测电阻时，为什么当 R 比 R大很多时，可以认为 rg=R？2试分析本实验中采取的“半偏法”测电流表内阻的系统误差。3如何将满偏电压为 Ug，内阻为 RV 的电压表改装成量程为 I 的电流表？【巩固练习】1有一量程为 0.6A 的电流表，其刻度盘如图所示，今在此电流表的两端并联一电阻，其阻值等于该电流表内阻的1/2，使之成为一个新的电 流表， 则此时刻度盘上的每一个小格表示 A。2右图是测定电流表内电阻实验的电路图，电流表的内电阻约在 100左右，满偏电流为 500A，用电池作电源。（1）实验室中配有的可变电阻为： A电 阻箱，阻 值范围为 010B电阻箱，阻值范围 09999C电位器，阻值范围为 0200D电 位器，阻 值范围为 020k在上述配有的可变电阻中，电路图中的 R 应选用 ，R应选用 （填写字母代号）（2）如果实验时要进行的步骤有:A合上 K1；B合上K 2；C观察R 的阻 值是否最大，如果不是，将 R的阻值调至最大；D调节 R的阻值，使电流表指针偏转到满刻度；E调节R的阻值，使电流表指针偏转到满刻度的一半；F记下 R的阻值.把以上步骤的字母代号按实验的合理顺序填写在下面横线上空白处:A2006 高考物理实验15 ； ； ； ； ； .实验十二 用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻【实验目的、原理】根据闭合电路欧姆定律，电源的路端电压 。在IrEU如图所示的电路中，改变 R 的阻值，从电压表和电流表中读出几组 I、 U 值，利用 求出几组 E、r 值，最后分别算Ir出它们的平均值。还可以用作图法来处理数据。即在坐标纸上以 I 为横坐标，U 为纵坐标，用测出的几组 I、U 值画出 UI 图象（如图所示） 。所得直线跟纵轴的交点即为_，图线斜率的绝对值即为_。【实验器材】待测电池，电压表（03V） ，电流表（00.6A ） ，滑动变阻器（10） ，电键，导线。【实验内容】1电流表用 0.6A 量程，电压表用 3V 量程，按电路图121 连接好电路。2把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。3闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数（不宜超过 0.3A） ，然后读数，断电后记录一组数据（I 1、U 1） 。用同样方法测量几组 I、U 的值。将结果记录在表中次序 I/A U/V123454打开电键，整理好器材。5处理数据，在坐标纸上作出 UI 图象，确定出电动势和内电阻的值。电源电动势 E_；内电阻r_。【问题与讨论】1现有仪器：待测电池，电流表（00.6A ） ，一个定值电阻（5） ，电键，导线。能否利用上述仪器测量一节电池的电动势和内电阻？若将电流表换成电压表（03V ）呢？2能否直接用多用电表的欧姆挡测量电池的内电阻？AVIUOR2006 高考物理实验163能否通过作出的 UI 图象说明电池的输出功率随外电阻变化的关系？【巩固练习】1用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻的实验中，所用电流表和电压表的内电阻分别为 和 ，如图所示为所需的器材。0.k1（1）请你把它们连成实验电路，注意两个电表要选用适当量程，并要求变阻器的滑动片在左端时其电阻值最大。（2）一位同学记录的 6 组数据见下表，试根据这些数据在图 124 中画出 U-I 图线，根据图线求出电池的电动势 E=_V，内阻 _ 。rI/A 0.12 0.20 0.31 0.32 0.50 0.57U/V 1.37 1.32 1.24 1.18 1.09 1.052用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，以下说法正确的是A用图 125 所示 a 电路时， B用图 125 所示 a 电路时，测测Er测 真C用图 125 所示 b 电路时， D用图 125 所示 b 电路时，测测测 真图 aAV图 bAVI/AU/V0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.61.101.201.301.401.501.002006 高考物理实验17实验十五 练习使用示波器【实验目的】1、知道示波器面板上各个按钮的作用；2、能用示波器进行基本的调节；3、能用示波器观察正弦规律变化的电压图象。【实验原理】1、带电粒子经加速、偏转后，其偏角的正切值会和偏转电压成正比。示波管的构造如图 15-1 所示，它有两对偏转电极，极板 XX 所加电压为（锯齿波）扫描电压，极板YY 所加的电压为信号电压（如正弦波） ，这两个电压的作用类似“单摆振动图象的描绘”的演示实验的两个运动（扫描电压相当于平板的拖动，信号电压相当于沙漏的摆动） ，能够使电子在荧光屏上呈现出信号电压随时间的变化规律。2、示波管的电子枪部分主要由“辉度” 、 “聚焦”等旋钮控制，XX 电压主要由“X增益” 、 “X 位移” 、 “扫描范围 ”等旋钮控制，YY 电压主要由 “Y 增益” 、 “Y 位移” 、“衰减”等旋钮控制。XX 的扫描电压一般由示波器内部提供，故无须接入（只有在特殊情况下，才会接入自己需要输入的电压） ，YY 电压一般需要从外界接入，但如果是要观察正弦信号，示波器内部也可以自动提供这是“Y 输入”和“