高考物理一轮复习 第2部分 专题8 第2讲　实验题突破课件.ppt

第2讲 实验题突破 物理实验在高考中的地位很突出 它在理综总分中占了18分 是得分率较低的题型 因此 物理实验能力能否提高及高三物理实验复习的成功与否 是高考能否制胜的关键 理综试题中物理实验题就只有一道大题 但它通常包括两道小题 分别考查力学实验和电学实验 从近两年试题看 第 1 小题考力学实验 题目难度较低 两年的考点相对稳定 都是考查 研究匀变速直线运动 实验 主要涉及了直尺的读数 打点计时器的使用 利用纸带处理数据 处理方法不同 等内容 第 2 小题考电学实验 题目难度中等或者稍稍 偏难 2010年考查了 利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻 2011年考查了 描绘小电珠的伏安特性曲线 但都属于电阻的测量实验 考点也比较稳定 主要考查了实验原理 电学实验仪器的读数 实验操作与步骤 实物连线以及实验误差分析等内容 因此在实验题型突破过程中 考生首先要会正确使用高考考试大纲要求的13种物理仪器 尤其要重点掌握 三尺三表 刻度尺 游标卡尺 螺旋测微器 安培表 伏特表 多用电表 的使用与读数 然后对力学实验和电学实验的复习各抓一个核心 力学实验的核心是 纸带 类实验 电学实验的核心是 测电阻 类实验 复习过程中要重视对实验原理和实验操作步骤的理解 会对 实验误差进行分析 由于连续两年考查实物连线 考生一定要弄会实物连线 因为这是二轮实验专题复习后的实验题型突破 因此复习模式要打破一 二轮复习模式 最好采用 以点带面 的复习方法复习 以点带面实验复习法 就是在实验复习中紧紧抓住与之相关的重难点 把握总体结构 摸清各知识点的结构体系 以点带面 用面促点 使所掌握的知识相互关联而不孤立零碎 通过这种方法可以让同学们对知识进行整体性 综合性总结 使同学们能达到更高层次 使知识在头脑中清晰化 网络化 系统化 从而提高解决问题的能力 基本仪器的使用和读数 以点带面 对于仪器使用类的实验 多是以填空的形式出现 综观近几年的高考题 主要考查的仪器是 电流表 电压表 多用电表和电阻箱的使用和读数 刻度尺 螺旋测微器和游标卡尺的读数 示波器的使用 重点掌握 三尺三表 的使用与读数 一 需要估读的仪器 刻度尺 电流表 电压表和螺 旋测微器 1 刻度尺 最小分度值 1mm 量程不等 测量时要估读到毫米的 下一位 使用时注意两点 1 读数时眼睛应正对刻度线读数 以避免视差 2 测量的长度等于被测物体的两个端点在刻度尺上的 读数之差 1 如图8 2 1所示的甲 乙分别表示两位同学测同一物体长度时的不同用尺方法 其中用尺不太合理的是 填 甲 或 乙 这一物体的长度应为 厘米 图8 2 1 解析 读数比较容易的是甲图 因为甲图的起始刻度线 3 容易记住且读得快 而乙图的测量方法就比较费时还容易出现错误 没有达到简便易行的原则 所以不太合理 读数时要估读到最小刻度值的下一位 由于此刻度尺的最小刻度值是1毫米 所以被测物体的长度是1 90厘米 答案 乙1 90 2 电流表和电压表 1 读数规则 续表 2 测量值 最小刻度 小格数 估读值 2 读出下列电表的测量值 图8 2 2 1 接0 3v量程时读数为 v 接0 15v量程时读数为 v 2 接0 3a量程时读数为 a 接0 0 6a量程时读数 a 2 15 10 7 0 80 0 16 3 螺旋测微器 1 刻度原理 螺旋测微器又叫千分尺 它是一种比游标卡尺更精密的测量长度的仪器 用它测量长度可以准确到0 01mm 螺旋测微器的螺距等于0 5mm 每转一周长 螺杆前进或后退0 5mm 把周长分为50等份 每一小格表示0 01mm 螺旋测微器读数时 准确到0 01mm 但须估读到0 001mm 即结果若用mm做单位 则小数点后必须保留三位 图8 2 3 2 读数方法 测量时被测物体长度的整毫米数由固定刻度读出 小 数部分由可动刻度读出 测量值 固定刻度读数 可动刻度读数 0 01mm 读数时 要注意固定刻度上表示半毫米刻度线是否已 经露出 3 读出下列螺旋测微器的测量值 图8 2 4 1 图 a 的读数 mm 2 图 b 的读数 cm 4 743 或4 744 0 2043 或0 2044 二 不需要估读的仪器 电阻箱 游标卡尺和多用电 表 1 电阻箱 读数方法 将每个旋钮上指针所指的数值 都为整数 乘以各自的倍率 从最高位依次往下读 即可得到电阻箱的实际阻值 4 读出下列电阻箱的阻值 图8 2 5 1 图 a 的读数 2 图 b 的读数 24580 2 204002 2 游标卡尺 三种游标卡尺比较 21 3 0 50 23 46 5 把图8 2 6中游标卡尺的读数填在下划线上 图8 2 6 1 图 a 的读数 mm 2 图 b 的读数 mm 3 图 c 的读数 mm 3 多用电表 1 测电阻 读数方法 刻度值 倍率 由于是粗测 而且刻度不均匀 故可以不估读 估读也 不会错 2 测电流和电压 读数方法分别同电流表和电压表 6 读出图8 2 7中两欧姆表表头总内阻和指针读数 所选的档次是否正确 应如何改变 图8 2 7 137 136 138 50 1 如图 a 表头内阻 读数 如果两表笔接rx时 指针指到电流刻度的3 4 则rx 2 如图 b 表头内阻 读数 为了能更精确的读数 要把转换开关转 挡 1500 1 7 102 1 9 102 10 150 7 多用电表是由一块高灵敏度磁电式电流表 选择开关和测量线路组成的 其外形如图8 2 8所示 在用多用电表测量电阻时 要用到图中的选择开关k和t s两个部件 请在下述实验步骤中 根据题意要求填空 图8 2 8 a 用小螺丝刀旋动部件 使指针对准电表左侧 的零刻度线 s t b 将 红 黑 表笔分别插入 插孔 c 将k旋转到 挡 100 的位置 d 将两表笔短接 旋动部件 使指针对准电阻的零刻度线 e 将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接 发现指针相对左边偏转角度过小 为了得到比较准确的测量结果 还应该进行哪些操作 请将实验步骤补充完整 答案 f 将k旋转到 挡 1k 的位置 g 将两表笔短接 旋动欧姆调零旋钮t使指针对准电 阻的零刻度线 h 将金属表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接 读取电阻刻线上的指针示数 该电阻值为 读数 1k i 将k旋转到 off 挡 或交流电压最高挡 并将表笔 拔出 纸带 类实验 以点带面 高考考试大纲中要求掌握的力学实验一共有7个 其中 研究匀变速直线运动 验证牛顿运动定律 探究动能定理 验证机械能守恒定律 4个实验都与纸带有关 甚至有时 验证动量守恒定律 也用纸带来处理数据 这些实验基本上都是利用纸带直接测量研究对象的时间和位移 可以间接计算出研究对象的速度和加速度 若结合其他物理量的测量 还可以测量与速度 加速度有联系的相关量 如质量 力 功率 功 动能 冲量 动量 重力势能 动摩擦因数 转速等 一 利用纸带测物体的速度和加速度 例1 如图8 2 9所示 某同学在做 研究匀变速直线运动 实验中 由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带 纸带上两相邻计数点的时间间隔为t 0 10s 其中s1 7 05cm s2 7 68cm s3 8 33cm s4 8 95cm s5 9 61cm s6 10 26cm 则a点处瞬时速度的大小是 m s 小车运动的加速度计算表达式为 加速度的大小是 m s2 计算结果保留两位有效数字 图8 2 9 点评 纸带处理方法 用平均速度计算瞬时速度 用逐差法计算加速度 二 利用纸带测小车的功率 例2 兴趣小组为测一遥控电动小车的额定功率 进 行了如下实验 用天平测出电动小车的质量为0 40kg 将电动小车 纸带和打点计时器按图8 2 10所示 安装 图8 2 10 接通打点计时器 其打点时间间隔为0 02s 使电动小车以额定功率加速运动 达到最大速度一段时间后关闭小车电源 待小车静止时再关闭打点计时器 设小车在整个过程中所受的阻力恒定 在上述过程中 打点计时器在纸带上所打的部分点迹记录了小车停止之前的运动情况 如图8 2 11所示 图8 2 11 请你分析纸带数据 回答下列问题 1 该电动小车运动的最大速度为 m s 2 该电动小车关闭电源后的加速度大小为 m s2 3 该电动小车的额定功率为 w 2 00m s2 3 由牛顿第二定律得 小车做匀减速直线运动时所受到的阻力为 f ma 0 40 2 00n 0 80n小车匀速运动时有牵引力f f 电动小车的额定功率为p fvm 0 80 1 50w 1 20w 答案 1 1 50 2 2 00 3 1 20 点评 利用纸带获取实验数据 利用逐差法求得加速度 根据牛顿第二定律求得小车所受到的阻力 然后再根据小车做匀速直线运动的条件和功率的计算式求得小车的功率 解此题的关键是判断小车做匀减速运动的时刻 由于难以确定 故求匀减速运动的加速度时 不能利用纸带上5 78cm的数据 而利用后面的五个数据求得加速度 当纸带呈现的数据是连续的五个时 一般是利用前四个或后四个数据求得加速度 三 利用纸带测动摩擦因数 例3 物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数 实验装置如图8 2 12所示 一表面粗糙的木板固定在水平桌面上 一端装有定滑轮 木板上有一滑块 其一端与电磁打点计时器的纸带相连 另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接 打点计时器使用的交流电源的频率为50hz 开始实验时 在托盘中放入适量砝码 滑块开始做匀加速运动 在纸带上打出一系列小点 图8 2 12 1 图8 2 13给出的是实验中获取的一条纸带的一部分 0 1 2 3 4 5 6 7是计数点 每相邻两计数点间还有4个点 图中未标出 计数点间的距离如图所示 根据图中数据计算的加速度a 保留三位有效数字 图8 2 13 2 回答下列两个问题 为测量动摩擦因数 下列物理量中还应测量的有 填入所选物理量前的字母 a 木板的长度lb 木板的质量m1c 滑块的质量m2 d 托盘和砝码的总质量m3e 滑块运动的时间t 测量 中所选定的物理量时需要的实验器材是 3 滑块与木板间的动摩擦因数 用被测物理量的字母表示 重力加速度为g 与真实值相比 测量的动摩擦因数 填 偏大 或 偏小 写出支持你的看法的一个论据 答案 1 0 497m s2 2 cd 天平 偏大纸带与打点计时器之间有摩 点评 本题利用逐差法求得加速度 利用牛顿第二定律求得动摩擦因数 主要考查学生的理解 推理 处理数据和计算能力 擦 或小车在运动过程中还要受到空气阻力 四 利用纸带测重力加速度 例4 如图8 2 14所示 将打点计时器固定在铁架台上 使重物带动纸带从静止开始自由下落 利用此装置可以测定重力加速度 图8 2 14 1 所需器材有打点计时器 带导线 纸带 复写纸 带铁夹的铁架台和带夹子的重物 此外还需 填字母代号 中的器材 d a 直流电源 天平及砝码b 直流电源 毫米刻度尺c 交流电源 天平及砝码d 交流电源 毫米刻度尺 2 通过作图象的方法可以剔除偶然误差较大的数据 提高实验的准确程度 为使图线的斜率等于重力加速度 除作 v t图象外 还可作 图象 其纵轴表示的是 横轴表示的是 点评 本题考查利用打点计时器测出速度 再作出速度图象利用斜率求得重力加速度 考查了学生的实验器材的选取和用图象处理数据的方法 速度平方的二分之一 重锤下落的高度 例5 某同学用电火花计时器 其打点周期t 0 02s 来测定自由落体的加速度 试回答 1 下列器材中 不需要的是 只需填选项字母 a 直尺 b 纸带 c 重锤 d 低压交流电源 2 实验中在纸带上连续打出点1 2 3 9 如图8 2 15所示 由此测得加速度的大小为 m s2 图8 2 15 3 当地的重力加速度大小为9 8m s2 测量值与实际值有差异的主要原因是 解析 1 本实验用电火花计时器测加速度 用的是220v的交流电源 故不需要低压交流电源 即选d 答案 1 d 2 9 4 3 受摩擦阻力 空气阻力的影响点评 利用纸带获取数据 利用逐差法求得重力加速度 本题考查了学生的实验器材的使用和处理数据的方法 能力 五 利用纸带测电动机的转速 例6 一个有一定厚度的圆盘 可以绕通过中心垂直于盘面的水平轴转动 用下面的方法测量它匀速转动的角速度 实验器材 电磁打点计时器 米尺 纸带 复写纸片 实验步骤 图8 2 16 1 如图8 2 16所示 将电磁打点计时器固定在桌面上 将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔后 固定在待测圆盘的侧面上 使得圆盘转动时 纸带可以卷在圆盘侧面上 2 启动控制装置使圆盘转动 同时接通电源 打点计时 器开始打点 3 经过一段时间 停止转动和打点 取下纸带 进行测 量 由已知量和测得量表示的角速度的表达式为 式中各量的意义是 某次实验测得圆盘半径r 5 50 10 2m 得到的纸带的一段如图8 2 17所示 求得角速度为 图8 2 17 6 8rad s 点评 利用纸带获取实验数据 利用平均速度法求得速度 再结合匀速圆周运动的规律求得角速度 考查了学生的灵活处理实验问题的能力和计算能力 例7 如图8 2 18甲所示为测量电动机转动角速度的实验装置 半径不大的圆形卡纸固定在电动机转轴上 在电动机的带动下匀速转动 在圆形卡纸旁边垂直安装一个改装了的电火花计时器 图8 2 18 1 请将下列实验步骤按先后顺序排序 使电火花计时器与圆形卡纸保持良好接触 接通电火花计时器的电源 使它工作起来 启动电动机 使圆形卡纸转动起来 关闭电动机 拆除电火花计时器 研究卡纸上留下的一段痕迹 如图乙所示 写出角速度 的表达式 代入数据 得出 的测量值 2 要得到角速度 的测量值 还缺少一种必要的测量工 d 具 它是 a 秒表c 圆规 b 毫米刻度尺d 量角器 3 写出 的表达式 并指出表达式中各个物理量的意义 计时点的个数 t是计时器的打点周期 4 为了避免在卡纸连续转动的过程中出现打点重叠 在电火花计时器与盘面保持良好接触的同时 可以缓慢地将电火花计时器沿圆形卡纸半径方向向卡纸中心移动 则卡纸上打下的点分布曲线将不是一个圆 而是类似一种螺旋线 如图丙所示 这样做测量结果将 填 偏大 偏 小 或 不变 不变 点评 利用纸带获取实验数据 利用角速度的定义式分析所测量的物理量 考查了学生的实验方法的迁移能力 误差分析能力和创新能力 六 利用纸带探究小车所受阻力与速度的关系 例8 某物理课外小组想探究 带风帆的玩具小车所受阻力与运动速度的关系 他们进行了以下实验探究 图8 2 19 1 猜想 f阻与车的速度v无关 f阻 v f阻 v2 2 探究步骤 将带有风帆的玩具小车 已连接好电源的打点计时器和纸带按如图8 2 19甲所示安装在光滑倾斜的长木板上 接通打点计时器电源 电源频率f 50hz 使玩具小车从静止开始加速运动 足够长的时间后关闭打点计时器 改变长木板的倾角 重复以上实验 记录实验数据如 下表所示 请你根据该小组的探究完成下列的问题 图乙是倾角 10 的一条打点纸带 通过计算完成 表中对应的空白项 通过观察表中的实验数据 试将 60 时小车匀速 运动的速度填在表中对应的空白处 结论 在实验误差范围内 通过对数据的观察分析 玩具小车所受的阻力与运动速度的定性关系是 也可以进一步通过图象法对数据进行分析得到运动小车所受到阻力与运动速度的定量关系 答案 1 502 25 7 46 小车所受阻力与速度成正比点评 利用纸带获取实验数据 利用列表法呈现数据 分析处理数据得出结论 考查了学生获取数据 处理数据的能力 同时也考查了学生的推理 分析综合能力 七 利用纸带探究牛顿运动定律 例9 探究加速度与物体质量 物体受力的关系 的实验装置如图8 2 20甲所示 图8 2 20 1 在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中 打出了一条纸带如图乙所示 计时器打点的时间间隔为0 02s 从比较清晰的点起 每5个点取一个计数点 量出相邻计数点之间的距离 该小车的加速度a m s2 结果保 留两位有效数字 0 16 0 15也算对 2 平衡摩擦力后 将5个相同的砝码都放在小车上 挂上砝码盘 然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中 测量小车的加速度 小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力f的实验数据如下表 请根据实验数据在图8 2 21中作出a f的关系图象 图8 2 21 答案 如图59所示 图59 3 根据提供的实验数据作出的a f图线不通过原点 请说明主要原因 答案 未计入砝码盘的重力 点评 利用纸带获取实验数据 利用逐差法求得加速度 利用列表法呈现数据 利用图象法分析数据得出结论并分析误差产生的原因 考查了学生分析处理实验数据的方法和能力 八 利用纸带探究动能定理 例10 某实验小组采用图8 2 22所示的装置探究 动能定理 图中小车中可放置砝码 实验中 小车碰到制动装置时 钩码尚未到达地面 打点计时器的工作频率为 50hz 图8 2 22 接通电源 释放小车 断开开关 1 实验的部分步骤如下 在小车中放入砝码 把纸带穿过打点计时器 连在小车后端 用细线连接小车和钩码 将小车停在打点计时器附近 小车拖动纸带 打点计时器上打下一列点 改变钩码或小车中砝码的数量 更换纸带 重复 的操作 2 图8 2 23是钩码质量为0 03kg 砝码质量为0 02kg时得到的一条纸带 在纸带上选择起始点o及a b c d和e五个计数点 可获得各计数点到o的距离s及对应时刻小车的瞬时速度v 请将c点的测量结果填在下表中的相应位置 图8 2 23 3 在小车的运动过程中 对于钩码 砝码和小车组成的系统 做正功 做负功 钩码的重力 小车受到的摩擦阻力 5 06 0 49 4 实验小组根据实验数据绘出了图8 2 24中的图线 其中 根据图线可获得的结论是 要验证 动能定理 还需测量的物理量是摩擦力和 图8 2 24 小车初末速度的平方差与位移成正比 小车的质量 5 利用本实验装置及天平 刻度尺还可以进行哪些物理 规律探究 至少写出两个 答案 探究滑动摩擦力与正压力的关系 测定动摩擦因数 探究物体运动速度随时间变化规律 研究匀变速运动规律 探究物体的加速度与力 质量的关系 验证机械能守恒定律 点评 本题借助于研究匀变速直线运动的实验装置来探究动能定理 进行了实验方法的迁移和创新 考查了实验操作过程中的注意事项 刻度尺的读数 利用纸带获取数据 利用平均速度法处理数据得出瞬时速度 分析了小车的受力及其做功情况 利用列表法呈现数据 利用图象处理数据并得出结论 注重实验方法的迁移和创新是此题最大的靓点 也是高考的热点 09年广东省又考查了探究动能定理 将打点计时器替换为速度传感器 利用速度传感器获得数据 利用列表法呈现数据 利用图象法处理数据并得出结论 从这两年的命题方式和方法来看基本相同 可见认真研究高考试题的变化 纵向对比看延续 找变化 横向对比看区别 找共性 以指导高考有效复习 例11 用图8 2 25甲所示的装置进行探究动能定理的实验 实验时测得小车的质量为m 木板的倾角为 实验过程中 选出一条比较清晰的纸带 用直尺测得各点与a点间的距离如图乙所示 已知打点计时器打点的周期为t 重力加速度为g 小车与斜面间的摩擦可忽略不计 那么打 d点时小车的瞬时速度为 取纸带上的bd段进行研 究 合外力做的功为 小车动能的改变量 为 图8 2 25 点评 利用纸带获取数据 利用平均速度法求得瞬时速度 选取纸带上的两点求得合外力功和这两点的小车动能的变化量 从而探究动能定理 九 利用纸带验证机械能守恒定律 例12 验证机械能守恒定律 的实验可以采用如图 8 2 26所示的甲或乙方案来进行 图8 2 26 1 比较这两种方案 选填 甲 或 乙 方案好些 理由是 2 图8 2 27是该实验中得到的一条纸带 测得每两个计数点间的距离如图中所示 已知每两个计数点之间的时间间隔t 0 1s 物体运动的加速度a 该纸带是采用 选填 甲 或 乙 实验方案得到的 简要写出判断依据 图8 2 27 甲 甲方案摩擦阻力较小 误差小 操作方便 4 83m s2 实验器材也少 乙 a的值与重力加速度相差太大 3 如图8 2 28是采用甲方案时得到的一条纸带 在计算图中n点速度时 几位同学分别用下列不同的方法进行 其中正确的是 图8 2 28 bc 点评 本题考查了比较法 通过比较两种实验装置的特点 以尽量减少实验误差选择实验装置 利用纸带获取数据 利用逐差法求得加速度 进一步比较选择最佳实验方案 本题还考查了在验证机械能守恒定律时 速度计算式的选择方法 触类旁通 以上介绍了纸带在力学实验中的9种作用 不论所给的器材如何变化 不论呈现数据的方式如何变化 其基本原理都是利用纸带获取数据 利用平均速度法求得瞬时速度 利用逐差法或图象法求得加速度 然后根据所要测量的相关量 探究或验证的物理规律 列出其数学表达式 根据表达式进行相关的分析 选择 判断 计算 以达到设计和完成实验的目的 培养学生分析综合 实验探究和实践创新能力 测电阻 类实验 以点带面 高考考试大纲中要求掌握的电学实验一共有5个 除 传感器的简单使用 不能确定跟 测电阻 有关外 测定金属的电阻率 描绘小电珠的伏安特性曲线 测定电源的电动势和内阻 练习使用多用电表 4个实验都属于 测电阻 的实验 前3个可以说是伏安法测量电阻 间接测 准确测 热测 只不过第3个实验除了测内阻外还测量电源电动势 它们的实验电路一般分为电源 控制电路和测量电路三部分 如图8 2 29所示 其中控制电路的核心元件为 滑动变阻器 它的作用 是保证测量电路的电流和电压在一个合适的范围变化 复习难点在于它在电路中的两种接法 限流式和分压式 测量电路中除了被测元件外 主要元件有电流表 电压表和电阻箱 这三个元件一般是两两组合 连入电路可以有两种方法 电流表外接法和电流表内接法 在 练习使用多用电表 中测量电阻属于直接测量 而且是粗略测量 没有伏安法测电阻准确 由于测量时要求电阻与电源断开 因此是 冷测 电阻 与热测电阻有可能不一致 多用电表还可以测电压和电流 电源部分 图8 2 29 一 实验器材的选择 根据教学大纲及高考的要求 选择电学实验器材主要 是选择电表 滑动变阻器 电源等器材 选择实验器材一般要考虑四方面因素 1 安全因素 通过电源 电阻和电表的电流不能超过其 允许的最大电流 2 误差因素 选用电表量程应考虑尽可能减小测量值的相对误差 电压表 电流表在使用时尽可能使指针接近满量程 其指针应偏转到满偏度的1 3以上 使用欧姆表时宜先用指针尽可能在中间刻度附近的倍率挡位 3 便于操作 选用滑动变阻器时应考虑对外供电电压的变化范围既能满足实验要求 又便于调节 在调节滑动变阻器时 应使其大部分电阻线都用到 4 实验要求 除以上三个因素外 还应注重实验实际 如电压从零开始起调 所给电源应与用电器匹配等 例13 在测量金属丝的电阻率的实验中 1 用螺旋测微器测金属丝的直径如图8 2 30 则该金属丝的直径为 mm 图8 2 30 2 已知电阻丝的电阻约为10 现备有下列器材供测量该电阻丝的电阻时选用 应选用的器材有 只填代号 a 量程是0 0 6a 内阻是0 5 的电流表 b 量程是0 3a 内阻是0 1 的电流表 c 量程是0 3v 内阻是6k 的电压表 d 量程是0 15v 内阻是30k 的电压表 e 阻值为0 1k 额定电流为0 5a的滑动变阻器 f 阻值为0 20 额定电流为2a的滑动变阻器 g 蓄电池 6v h 开关一个 导线若干 到满刻度的一半 若选电压表d 虽然电压表指针能达到满刻度1 3 2 3 满足实验器材选择的要求 但用15v量程时 精确度太低 为了实现电压表和电流表精确度的匹配 应选用电压表c而不选电压表d 选滑动变阻器 由于电阻丝阻值为10 为了在3v 0 3a以下范围内调节滑动变阻器 读取几组测量值 滑动变阻器应选0 20 为宜 所以应选f 故选用器材为a c f g h 答案 1 0 350 2 acfgh 例14 在 测定电池电动势和内阻 的实验中 1 第一组同学利用如图8 2 31甲所示实验电路进行测量 电压表应选择量程 填 3v 或 15v 实验后得到了如图乙所示的u i图象 则电池内阻为 图8 2 31 3v 1 5 2 第二组同学也利用图甲所示的电路连接测量另一节干电池 初始时滑片p在最右端 但由于滑动变阻器某处发生断路 合上电键后发现滑片p向左滑动一段距离x后电流表才有读数 于是该组同学分别作出了电压表读数u与x 电流表读数i与x的关系图 如图8 2 32所示 则根据图象可知 电池的电动势为 v 内阻为 图8 2 32 1 5 1 点评 本题考查了利用伏安法测电池电动势和内阻实验原理和图象法 公式法处理实验数据 还考查了学生利用图象分析实验现象和处理数据的能力 解本题的关键是识别并利用图象 明确图象所反映的物理意义 二 测量电路的选择 电压表和电流表连入电路可以有两种方法 一种是如图8 2 33甲所示的电路叫做 电流表外接法 一种是如图乙所示的电路叫做 电流表内接法 由于电流表 电压表内阻的影响 不管采用电流表内接法还是外接法都会引起误差 为了减小误差 常用以下三种方法来判定电流表的连接是选内接法还是外接法 图8 2 33 设开关a接a b时 电流表示数分别为ia ib 电压表的示数为ua ub 图8 2 34 例15 某同学用伏安法测一个未知电阻的阻值 他先将电压表按在b点 读得两表示数分别为u1 3 0v i1 3 0ma 然后将电压表改接在a点 读得两表示数分别为u2 2 9v i2 4 0ma 如图8 2 35所示 由此可知电压表应接到 点误差较小 测得rx值为 图8 2 35 答案 b1000 三 控制电路的选择 控制电路即滑动变阻器在电路中的连接 常有两种不同的形式 图8 2 36中 甲为限流式 乙为分压式 图8 2 36 在具体实验中 滑动变阻器到底是采用分压式还是限流 式的判断方法如下 1 负载电阻的阻值rx远大于变阻器总电阻r 须用分压 式电路 2 要求负载上电压或电流变化范围较大 且从零开始连 续可调 须用分压式电路 3 负载电阻的阻值rx小于变阻器的总电阻r或相差不多 并且电压 电流表示数变化不要求从零起调 可采用限流式 4 两种电路均可使用的情况下 应优先采用限流式接 法 因为限流式接法总功率较小 5 特殊问题中还要根据电压表和电流表量程以及允许 通过的最大电流值来反复推敲 例16 在 描绘小灯泡的伏安特性曲线 的实验中 使用的小灯泡为 6v 3w 其他选择的器材有 a 电压表v1 量程6v 内阻20k b 电压表v2 量程20v 内阻60k c 电流表a1 量程3a 内阻0 2 d 电流表a2 量程0 6a 内阻1 e 变阻器r1 0 1000 0 5a f 变阻器r2 0 20 2a g 学生电源e 6 8v h 开关s及导线若干 1 实验中要求电压表在0 6v范围内读取并记录下12组左右不同的电压值u和对应的电流i 以便作出伏安特性曲线 在上述器材中 电流表应选用 变阻器应 选用 d f 2 请在下面的虚线框内画出实验原理图 四 根据实验电路连接实物图 根据电路图连接实