江苏省宿豫中学高三物理第一轮复习《第十八章 物理实验》教案

用心 爱心 专心 1 物理实验物理实验 一 实验的主要思想方法 中学物理实验中学涉及的主要思想方法有 1 等效法 等效方法是物理学的重要研究方法 也是物理实验中常用的方法 如碰撞 中的动量守恒实验 用小球的水平位移代替小球的水平速度 画电场中等势线分布时用电流 场模拟静电场 等等 2 累积法 把某些难以直接准确测量的微小量累积后测量 以提高测量的精确程序 如测单摆振动的周期 应测量单摆多次全振动的时间除以全振动次数 以减小偶然误差 如 个人反应时间所造成的误差 在 双缝干涉测光的波长 的实验中 应取测 n 条明纹间距 的方法 得到相邻两条明纹的距 x 也是利用累积的思想 来达到减小误差 提交精度的 目的 3 控制变量法 在存在多个变化因素的实验中 可以先控制一些量不变 依次研究某 一个因素的影响 如牛顿第二定律的演示实验中可以先保持质量一定 研究加速度和力的关 系 再保持力一定 研究加速度和质量的关系 4 留迹法 把瞬息即逝的现象 位置 轨迹 图象等 记录下来 如通过纸带上打 出的点记录小车的位置 用描迹法画出平抛物体的运动轨迹 用沙摆显示振动的图象 二 实验的一般原则 虽然各个物理实验的原理 方法 使用的器材都不相同 但实验仍有一些必须遵守的共 同的原则 明确这些实验原则 对于掌握实验的设计思想和方法 提高实验能力均是大有好 处的 在设计实验 选择仪器 进行实验操作时 一般要遵守以下的原则 1 可行性原则 要能够根据实验要求和客观条件选用合适的仪器 使实验切实可行 能达到预期目标 如果测量某一个物理量时 就要根据要求的测量精度 已有的实验器材 自己的知识和能力 确定实验原理和方法 设计实验步骤 应做到实验方法简单可行 2 准确性原则 根据实验的需要 选用精度合适的测量器材和仪器 但对某个实验而 言 精确程度够用即可 并不是实验仪器精度越高越好 如在 测定金属的电阻率 的实验 中 为保证测量结果的有效数字位数合适 2 3 位 测金属丝的直径要用螺旋测微器 而测 金属丝的长度用毫米刻度尺即可 3 操作性原则 实验时调节方便 便于操作 如湍动变阻器的选择 既要考虑它的额 定电流 又要考虑它的阻值范围 在二者都能满足实验要求的情况下 还要考虑阻值大小对 实验操作的方便性的影响 必须调节方便 阻值过大或过小都会造成调节上的困难 如很难 把电流或电压调整到某一准确的值 三 实验数据的处理 数据处理是对原始实验记录的科学加工 通过数据处理 可以从许多表面上难以察觉的 似乎毫无联系的数据中找出内在的规律 从而确定物理量之间的联系 中学物理中只要求掌 握常用的较为简单的数据处理方法 1 列表法 在记录和处理数据时 常常将数据列成表格 把数据列成表格具有简单 直观的优点 用心 爱心 专心 2 可以方便地表示出有关物理量之间的联系 中学物理中只要求掌握常用的较为简单的数据处 理方法 列表的要求是 写明表的标题或加上必要的说明 必须明确指出表中各符号所表示的物理量的意义 并需写明单位 表中的数据必须能正确反映测量结果的有效数字 2 作图法 用作图法处理实验数据是物理实验中最常用的方法之一 用作图法处理数据的优点是直 观 简便 有取平均值的效果 可能以一目了然地看出物理量之间的规律 图线的斜率 截 距 交点及包围面积往往具有特定的物理意义 是研究的重点 从中可以获得物理量之间的 变化关系 找出相应的规律 如金属电阻的 I U 图线 伏安特性曲线 在温度恒定时为一直 线 其余斜率的倒数表示电阻值 作图的规则 作图一定要用坐标纸 坐标轴要标明名称和单位 要按有效数字位数的要求标明坐标 合适的分度值 分度的结果应使图线充满图纸 不可使图线偏于图纸的一角 连线时要用直尺 直线 折线 或曲线尺 光滑曲线 连线时不一定通过所有的数 据点 但应使尽量多的点在连线上 不在线上的点应在线的两侧合理分布在直线的两侧 在图上求直线的斜率时 要选取线上相距较远的两点 不一定要取原来测的数据点 要求取不是测出的数据或是实验数据范围以外的数据时 可以利用 外推法 或 内插法 来获得 作图时应尽量使图线为一直线 常采用 化曲为直 的方法 即将坐标轴不用原来的 物理量表示 而是通过一定的变换 使得到的图线为直线 这样可以直观地看出物理量之间 的关系 3 平均值法 现行教材中只介绍算术平均值 即把测出的若干组数据相加求和 然后除以测量次数 必须注意 求取平均值时应该按原来测量仪器的准确度决定保留的位数 四 实验误差的分析 1 系统误差 测量值总是有规律的朝着某一方向偏离真实值 即总是偏大或偏小 这样的误差称为系 统误差 产生系统误差的主要原因有 实验原理 方法不够完善 仪器设备本身存在缺陷不 够精确等 多次测量取平均值的方法不能减小系统误差 要减小系统误差 必须通过理论分 析 完善实验原理 改进实验的方法 或是提高仪器的精度等 如在伏安法测电阻的实验中 电表的内阻对测量值的影响 在内接法中总使测量值偏大 在外接法中总是使测量值偏小 要提高精确度 则必须考虑电表的内阻 2 偶然误差 由于偶然因素的影响 造成测量值无规则的起伏称为偶然误差 偶然误差是由于各种偶 然因素对实验者 测量仪器 被测物理量的影响而产生的 例如 用毫米刻度尺测量物体的 长度 毫米以下的长度只能用眼睛来估计 各次测量的结果就不一致 有时偏大 有时偏小 用心 爱心 专心 3 多次测量偏大和偏小的机会相同 在读取电表的读数时也是如此 因此 多镒测量求平均值 可以减小偶然误差 五 设计性实验 1 实验设计的思维方法 设计实验既有物理规律可依 也有思维方法可循 常用的思 维方法能 等效替代法 累积法 测量微小量 控制变量法 厚在多个变时时 转换法 物理量不能直接测量时 可以转化为容易测量的物理量 还有平衡法 补偿法 共轭法 等 2 实验设计的基本原则 正确性原则 设计实验所依据的原理和方法要正确 简明易行 安全性原则 实验方案要安全可行 即要保证实验仪器 装置的安全不能损坏 在选 择仪器时要适当 这在设计中要充分考虑到 如电表量程的选择 滑线变阻器的使用 电源 的选取等 安全使用是第一位的 方便性原则 在保证实验可正常进行的前提下 设计的操作步骤 数据的处理方法 均要简便易行 不要过于繁杂 准确性原则 所设计的实验 在原理和操作上 应当实验误差小 精确度高 这需要 将实验原理 器材选择 误差分析综合考虑才行 涉及的知识面很广 分组实验复习 实验 1 长度的测量 1 用游标卡尺 图 18 1 1 甲 测一根金属管的内径和外径时 卡尺上的游标位置分别 如图乙和图丙所示 这根金属管的内径读数是 cm 外径读数是 cm 管壁厚是 cm 答案 2 37 3 05 0 34 2 有一游标卡尺 主尺的最小分度是 1mm 游标上有 20 个小的等分刻度 用它测量一 工件的长度 如图 18 1 2 所示 图示的讯数是 mm 用心 爱心 专心 4 答案 104 05 3 有一种游标卡尺 主尺的最小分度是 1mm 游标尺上有 50 个等分刻度 此游标尺的 总长度为 mm 用这种游标尺测长度可以准确到 mm 用此卡尺测一木球直径时 游标尺零刻度是在 3 2cm 和 3 3cm 两刻度之间 若游标尺的第 19 条刻度线与主尺刻度线对 齐 则此木球的直径为 mm 答案 49 0 02 3 238 4 在一些实验中需要较准确地测量物体转过的角度 为此人们在这样的仪器上设计了 一个可转动的圆盘 在圆盘的边缘标有刻度 称为主尺 圆盘外侧有一个固定不动的圆弧 的游标尺 如图 13 1 3 所示 图中画出了圆盘的一部分和游标尺 圆盘上刻出对应的圆心角 游标尺上的刻度对应的圆心角为 19 等分为 10 个分格 试根据图中所示的情况读出此时游标上 的 0 刻度线与圆盘的 0 刻度线之间所夹的角度为 答案 15 1 实验 2 验证力的平行四边形定则 1 将橡皮筋的一端固定在 A 点 另一端拴上两根细绳 每根细绳分别连着一个量程为 5N 最小分度为 0 1N 的弹簧测力计 沿着两个不同的方向拉弹簧测力计 当橡皮筋的活动 端拉到 O 点时 两根细绳相互垂上 如图 13 2 1 所示 这时弹簧测力计的读数可从图中读 出 用心 爱心 专心 5 1 由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为 N 和 N 只需读到 0 1N 2 在本题的虚线方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力 答案 1 左侧弹簧测力计读数为 2 5N 右侧读数为 4 0N 2 略 2 在该实验中 其中的三个实验步骤 1 在水平放置的木板上垫一张白纸 把橡皮条的一端固定在板上 另一端拴两根细 线 通过细线同时用两个测力计互成角度地拉橡皮条 使它与细线的结点到达某一位置 O 点 在白纸上记下 O 点和两测力计的读数 F1和 F2 2 在纸上根据 F1和 F2的大小 应用平行四边形定则作图求出合力 F 3 只用一只测力计通过细绳拉橡皮条 使它的伸长量与两测力计拉时相同 记下此 时测力计的读数 F 和细绳的方向 以上三个步骤中均有错误或疏漏 请指出错在哪里 答案 1 中是未记下细线的方向 2 中是应根据 F1和 F2的大小和方向作图 3 中是应将橡皮条与线的结点拉至原位置 O 点 3 在验证力的合成的平行四边形定则的实验中 主要步骤有 A 把木板放在水平面上 再用图钉把白纸固定在木板上 B 只用一只弹簧秤把橡皮条拉到 O 点 记下弹簧秤的读数和拉力的方向 并按比例作出 F 的图示 C 记下两只弹簧秤的读数和 F1 F2的方向及 O 点的位置 D 比较 F 和 F 的大小和方向是否相同 E 在纸上按比例作出两个力 F1 F2的图示 并以 F1 F2为邻边作平行四边形 过 O 点作 对角线 并作出合力 F 的图示 F 用两只弹簧秤互成角度拉橡皮条 使结点到达某一位置 O G 用图钉把橡皮条的一端固定在板上的 A 点 橡皮条的另一端系上两个细绳套 按照实验步骤 合理的顺序是 答案 A G F C E B D 4 在验证 互成角度的两个力的合成 的实验中 某小组得出如图 18 2 2 所示的图 F 与 A O 共线 其中 A 为固定橡皮条的图钉 O 为橡皮条与细绳套的结点 图中 是 F1与 F2的合成的理论值 是 F1与 F2合力的实际值 在实验中 如果将两个细绳套 换成两根橡皮条 那么实验结果是否变化 答案 F F 不变 用心 爱心 专心 6 实验 3 探索弹力和弹簧伸长的关系 1 在在 探究弹力和弹簧伸长的关系 的实验中 关于操作步骤先后顺序 下列说法 正确的是 A 先测量原长 后竖直悬挂 B 先竖直悬挂 后测量原长 C 先后顺序对实验结果无影响 D 先后顺序对实验结果的影响程度取决于弹簧的自重 答案 B D 2 竖直悬挂着的弹簧下端 挂一质量为 m1的物体 弹簧长度为 L1 当物体质量增为 m2 时 弹簧长度为 L2 未超过弹性限度 则原长 L0为 劲度系数 k 为 答案 g LL mm mm LmLm 22 12 12 2122 3 某同学做 探究弹力和弹簧伸长的关系 实验 他先把弹簧平放在桌面上使其自然 伸长 用直尺测出弹簧的原长 L0 再把弹簧竖直悬挂起来 挂上砝码后测出弹簧伸长后的长 度 L 把 L L0作为弹簧的伸长量 x 这样操作 由于弹簧自身重力的影响 最后画出的图线 可能是 18 3 1 所示图线的哪一个 答案 C 4 下表是 某同学 为探究 弹簧的弹力和伸长的关系所测的几组数据 弹力 F N0 51 01 52 02 5 伸长 x cm2 305 086 899 8012 40 1 请你在图 18 3 2 的坐标纸上作出 F x 图线 2 写出曲线所代表的函数式 3 解释函数表达式中常量的物理意义 4 若弹簧的原长为 40cm 并且以弹簧的总长为自 变量 请你写出它的函数式 答案 1 图线略 2 F 0 2x 0 04 N 3 F kx c x 0 时 F c c 为弹簧重力 若忽略弹簧重力 则 F kx k 为劲度系数 4 F kx c k L0 0 4 c 0 2 L0 7 96 N 用心 爱心 专心 7 实验 4 研究匀变速直线运动 1 电磁打点计时器是一种使用 电源的计时仪器 它的工作电压是 当电源频率是 50Hz 时 它每隔 s 打一次点 答案 交流 4V 6V 0 02 2 请在下列给出的器材中 选出本实验所需的器材填在下方的横线上 1 打点计时器 2 天平 3 低压交流电源 4 低压直流电源 5 细绳和纸带 6 钩码和小车 7 秒表 8 一端有滑轮的长木板 9 刻度尺 选出的器材有 答案 1 3 5 6 8 9 3 用接在 50Hz 交流低压电源上的打点计时器 测定小车做匀加速直线运动的加速度 某次实验中得到的一条纸带如图 18 4 1 所示 从比较清晰的点起 每五个打印点取一个点 作为计数点 分别标明 0 1 2 3 4 量得 0 与 1 两点间距离 s1 30mm 3 与 4 两点间距离 s2 30mm 则小车在 0 与 1 两点间的 平均速度为 m s 小车的加速度为 m s2 答案 0 30 0 60 4 在测定匀变速直线运动的加速度的实验中 打点计时器使用的交流电的频率为 50Hz 记录小车做匀速运动的纸带如图 13 4 2 所示 在纸带上选择标为 0 5 的 6 个计数点 相邻的两个计数点之间还有四个点没有画出 纸带旁并排放着带有最小分度为 1mm 的刻度尺 零点跟 0 计数点对齐 由图可以读出 1 3 5 三个计数点跟 0 点的距离 d1 d2 d3 填入表格中 距离d1d2d3 测量值 cm 计算小车通过计数点 2 瞬时速度为 m s 通过计数点 4 的瞬时速度为 m s2 答案 d1 1 20cm d2 5 40cm d3 12 000cm 21 0 33 0 6 5 某学生在用打点计时器做测定匀变速直线运动的实验中 其开始时的装配图如图 18 用心 爱心 专心 8 4 3 所示 其中有错误与不妥之处 请把它找出来 答 案 1 电磁打点计时器接直流电源 2 小车离定滑轮端太近 3 滑轮位置太低 线的拉力不与板面平行 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 测量它匀速转动时的角速度 实验 器材 电磁打点计时器 米尺 纸带 复写纸片 实验步骤 a 如图 18 4 4 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 b 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 c 经过一段时间后 停止转动和打点 取下纸带 进行测量 1 由已长量和测得量表示的角速度的表达式为 式中各量的意义是 2 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 18 4 5 所示 求 得角速度为 答案 1 rnT xx 1 12 T 为电磁打点计时器打点的时间间隔 r 为圆盘的半径 x2 x1是纸带上选定的两点分别对应的米尺上的刻度值 n 为选定的两点间的打点数 含两 点 2 6 8rad s 7 实验装置如图 18 4 6 所示 一木块放在水平长木板上 左侧拴有一细软线 跨过固 定在木板边缘的滑轮与一重物相连 木块右侧与打点计时器的纸带相连 在重物牵引下 木 用心 爱心 专心 9 块在木板上向左运动 重物落地后 木块继续向左做匀减速运动 图 18 4 7 给出了重物落 地后 打点计时器在纸带上打出的一些点 试根据给出的数据 求木块与木板间的动摩擦因 数 要求写出主要的运算过程 结果保留两位有效数字 打点计时器所用交变电流频率 为 50Hz 不计纸带与木块间的拉力 取 g 10m s2 答案 重物落地后 木块在连续相等的时间 T 内的位移分别是 s1 7 72cm s2 7 21cm s3 6 71cm s4 6 25cm s5 5 76cm s6 5 29cm s7 4 81cm s8 4 31cm 以 a 表示加速度 根据匀变直线运动的规律 有 s 4 1 48372615 ssssssss 4aT2 已知 T 0 04s 解得 a 3 0m s2 重物落地后木块只受摩擦力的作用 以 m 表示木块的质量 根据牛顿定律 有 mg ma 解得 0 30 题中采取了隔四项逐差的方法求 s 而 s n aT2 n 为求逐差时所隔的项数 通常要 把所有数据对半分组 再对应项相减 如本题中把数据分成两组 s1 s4为一组 s5 s8为 另一组 再分别求 s5 s1 s6 s2 这种处理实验数据的方法必须学会 用心 爱心 专心 10 实验 5 研究平抛物体的运动 1 在做 研究平抛物体的运动 的实验时 让小球多次沿同一轨道运动 通过描点法 画小球做平抛运动的轨迹 为了能较准确地描出运动轨迹 下面列出了一些操作要求 正确 的是 A 通过调节使斜槽的末端保持水平 B 每次释放小球的位置可以不同 C 每次必须由静止释放小球 D 小球运动时不应与木块上的白纸 或方格纸 相接触 答案 A C D 2 做 研究平抛物体的运动 的实验时 已有下列器材 有孔的硬纸片 白纸 图钉 斜槽 刻度尺 小球 还需要 A 秒表 B 平木板 C 重垂线 D 铅笔 答案 B C D 3 某同学在做 研究平抛物体的运动 的实验时得到了如图 18 5 1 所示的物体运动轨迹 a b c 三点的位置在运动轨迹上已标出 则 1 小球平抛的初速度 v0 m s g 取 10m s2 2 小球开始做平抛运动的位置坐标 x cm y cm 答案 1 2 2 10 1 25 4 在研究平抛物体运动的实验中 用一张印有小方格的纸记录轨迹 小方格的边长 l 1 25cm 若小球在平抛运动途中的几个位置如图 18 5 2 中的 a b c d 所示 则小球平抛的初速度的计算式 v0 用 l g 表示 其值是 g 取 9 8m s2 答案 gl2 0 70m s 5 如 图 18 5 3 所示 在研究平抛运动时 小球 A 沿轨道滑下 离开轨 道末端 末端水平 时撞开轻质接触式开关 S 被电磁铁吸住的小球 B 同时自由下落 改变 整个装置的高度 H 做同样的实验 发现位于同一高度的 A B 两球总是同时落地 该实验现 象说明了 A 球在离开轨道后 A 水平方向的分运动是匀速直线运动 用心 爱心 专心 11 B 水平方向的分运动是匀加速直线运动 C 竖直方向的分运动是自由落体运动 D 竖直方向的分运动是匀速直线运动 答案 C 6 试根据平抛运动原理设计测量弹射器弹丸出射初速的实 验方法 提供实验器材 弹射器 含弹丸 见图 18 5 4 铁架 台 带有夹具 米尺 1 在方框中画出实验示意图 2 在安装弹射器时应注意 3 实验中需要测量的量 在示意图中用字母 标出 4 由于弹射器每次射出的弹丸初速不可能完全相等 在实验中应采取的方法是 5 计算公式 答案 1 见图 18 5 5 2 弹射器必须保持水平 3 弹 丸下降高度 y 和水平射程 x 4 在不改变高度 y 的条件下 进行多 次实验 测量水平射程 x 得出平均水平射程x 5 g y xv 2 0 实验 6 验证机械能守恒定律 1 从下列器材中选出实验所必须的 其编号为 A 打点计时器 包括纸带 B 重物 C 天平 D 毫米刻度尺 E 秒表 F 运动小车 答案 A B D 用心 爱心 专心 12 2 在 验证机械能守恒定律 的实验中 要验证的是重物重力势能的减少等于它动能 的增加 以下步骤仅是实验中的一部分 在这些步骤中多余的或错误的有 A 用天平称出重物的质量 B 用打点计时器固定到铁架台上 并用导线把它和纸压交流电源连接起来 C 把纸带的一端固定到重物上 另一端穿过打点计时器的限位孔 把重物提升到一定高 度 D 接通电源 释放纸带 E 用秒表测出重物下落的时间 答案 A E 3 在 验证机械能守恒定律 的实验中 已知打点计时器所用电源的频率为 50Hz 查 得当地的重力加速度 g 9 8m s2 测得所用的重物的质量为 1 00kg 实验中得到一条点迹清 晰的纸带 如图 18 6 1 所示 把第一个点记作 O 另选连续的 4 个点 A B C D 作为测量 的点 经测量知道 A B C D 各点到 O 点的距离分别为 62 99cm 70 18cm 85 73cm 根据以上数据 可知重 物由 O 点运动到 C 点 重力势能的减少等于 J 动能的 增加等于 J 取 3 位有效数字 答案 7 62 7 56 4 在验证机械能守恒定律的实验中 打点计时器所用电源的频率为 50Hz 当地重力加 速度的值为 9 80m s2 测得所用重物的质量为 1 00kg 甲 乙 丙三位学生分别用同一装置 打出三条纸带 量出各纸带上第 1 第 2 两点间的距离分别为 0 10cm 0 19cm 0 25cm 则 可肯定 填 甲 乙 或 丙 在操作上有错误 错误的是 若按实 验要求正确地选出纸带进行测量 量得连续三点 A B C 到第一个点 O 的距离分别为 15 55cm 19 20cm 23 23cm 则当打点计时器打 B 点时 重物的重力势能减小量为 J 重物的动能为 J 均保留 3 位有效数字 答案 丙 先放纸带 再接通电源 1 88 1 84 5 为了测定一根轻弹簧压缩最短时储存的弹性势能大小 可以将弹簧固定在一个带光 滑凹槽的直轨道的一端 并将轨道固定在水平桌面的边缘上 如图 18 6 2 用钢球将弹簧压 缩至最短 而后突然释放 钢球将沿轨道飞出桌面 实验时 1 需要直接测定的物理量是 2 计算弹簧最短时弹性势能的关系式是 Ep 用直 接测量的量表示 答案 1 小球质量 m 2 h gms 4 2 6 下面列出一些实验步骤 A 用天平称出重物和夹子的质量 B 将重物系在夹子上 C 将纸带穿过计时器 上端用着提着 下端夹上系住重物的夹子 再把纸带向上拉 让 用心 爱心 专心 13 夹子静止靠近打点计时器处 D 把打点计时器接在学生电源的交流输出端 把输出电压调至 6V 电源不接通 E 把打点计时器用铁夹固定到放在桌边的铁架台上 使两个限位孔在同一竖直线上 F 在纸带上选取几个点 进行测量和记录数据 G 用秒表测出重物下落的时间 H 接通电源 待计时器响声稳定后释放纸带 I 切断电源 J 更换纸带 重新进行两次实验 K 在三条纸带中选出较好的一条 L 进行计算 得出结论 完成实验报告 M 拆下导线 整理器材 以上步骤中 不必要的有 正确步骤的合理顺序是 填写代表字 号 答案 A G E D B C H J K F L M 7 1 打点计时器的安装放置要求为 开始打点计时的时候 应先 然后 2 计算时对所选用的纸带要求是 3 实验中产生系统误差的原因主要是 使重锤获得的动能往往 为减小误差 悬挂在纸带下的重锤应选择 4 如果以 2 2 v 为纵轴 以 h 为横轴 根据实验数据绘出的 2 2 v h 图张是 该直线的斜率等于 答案 1 竖直方向 接通电源 放开小车 2 第 1 2 点间的距离接近 2 0mm 点迹清晰 3 重物和纸带下落过程中要克服阻力 主要是打点计时器的阻力 做力 稍小于势 能的减少量 重量稍大些的 4 直线 重力加速度 h 8 某同学用图 18 6 3 所示装置测定重力加速度时 1 电火花计时器的工作电压为 2 打出的纸带如图 18 6 4 所示 实验时纸带的 端和 重物相连接 填 甲 或 乙 3 纸带上 1 至 9 各点为计时点 由图 18 6 4 纸带所示数据可 算出实验时的加速度为 m s2 4 当地的重力加速度数值为 9 8 m s2 请列出测量值与当地 重力加速度的值有差异的一个原因 5 实验测量的相对误差为 保留 2 位有效数字 用心 爱心 专心 14 答案 1 交流 220V 2 乙 3 9 4 4 电火花计时器不竖直 纸带与石墨纸之间有摩擦等 5 4 1 实验 7 验证动量守恒定律 1 1 实验时应注意的事项 入射球的质量必须 被碰球的质量 两球的半径应 2 安装仪器时 应使斜面末端保持 并使两球的球心 且发生 碰 3 入射球每次从 滚下 4 找小球落地点时 一定要重复多次 找出小球落地点的平均位置 其方法是 答案 1 大于 相等 2 水平 等高 3 同一位置 4 用尽可能小的圆将落地圈在圈内 圆心就是落点的平均位置 2 在该实验中 必须测量的物理量是 A 入射小球和被碰小球的质量 B 入射小球和被碰小球的直径 C 入射小球从静止释放时的起始高度 D 斜槽轨道的末端到地面的高度 E 入射小球未碰撞时飞出的水平距离 F 入射小球和被碰小球碰撞后飞出的水平距离 答案 A B E F 3 做 验证动量守恒定律 实验时 主要步骤为 A 测出球直径和质量 m1 m2 若 m1 m2 则用质量为 的球做为入射球 B 把被碰球支在支柱上 让入射球从斜槽上同一高度滚下 与被碰球作正碰 重复多次 找出落点的平均位置 用心 爱心 专心 15 C 使入射球从斜槽上某一固定高度滚下 重复多次 找出落点的平均位置 D 测出入射球碰撞丧后落点的水平距离和被碰球落点的水平距离 E 调整斜槽末端 使槽口的切线 并调整支柱的位置 以保证正碰 以上步骤合理的顺序排列是 答案 m2 水平 E A C B D 4 如图 18 7 1 所示为 验证动量守恒定律 实验装置示意 图 1 入射小球 1 与被碰小球 2 直径相同 它们的质量相比较 应是 m1 m2 2 为了保证小球做平抛运动 必须调整斜槽使 3 继续实验步骤如下 A 在地面上依次铺白纸和复写纸 B 确定重锤对应点 O C 不放球 2 让球 1 从槽 M 点滚下 确定它的落地点 P D 把球 2 放在立柱上 让球 1 从斜槽 M 点滚下 与球 2 正碰后 确定它们落地位置 R Q E 量出 OR OP OQ 的长度 F 看OQmORm 21 与OPm1是否相等 以验证动量守恒 以上步骤不完善及错误之处有哪些 答案 1 大于 2 槽口末端切线水平 3 测量中的 P R Q 为小球多次落地的平均位置 F 验证的应为OQ应为OQ 2r r 为球半径 5 某同学用图 18 7 2 所示装置通过半径相同的 A B 两球的碰撞来验证动量守恒定律 图中 PQ 是斜槽 QR 为水平槽 实验时先使 A 球从斜槽上某一固定位置 G 由静开始滚下 落 到位于水平地面的记录纸上 留下痕迹 重复上述操作 10 次 得到 10 个落点痕迹 再把 B 球放在水平槽上靠近槽末端的地方 让 A 球仍从位置 G 由静止开始滚下 和 B 球碰撞后 A B 球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹 重复这种操作 10 次 图 18 7 2 中 O 点是水平 槽末端 R 在记录纸上的垂直投影点 B 球落点痕迹如图 18 7 3 所示 其中米尺水平放置 且平行于 G R O 所在的平面 米尺的零点与 O 点对齐 用心 爱心 专心 16 1 碰撞后 B 球的水平射程应取为 cm 2 在以下选项中 哪些是本次实验必须进行的测量 A 水平槽上未放 B 球时 测量 A 球落点位置到 O 点的距离 B A 球与 B 球碰撞后 测量 A 球落点位置到 O 点的位置 C 测量 A 球或 B 球的直径 D 测量 A 球或 B 球的质量 或两球质量之比 E 测量 G 点相对于水平槽面的高度 答案 1 64 7 2 A B D 6 在做 验证动量守恒定律 实验中 1 用游标尺测量直径相同的入射球与被碰球的直径 测量结果如图 18 7 4 所示 该 球直径为 cm 2 实验中小球的落点情况 如图 18 7 4 乙所示 入射球 A 与被 碰球 B 的质量之比为 MA MB 3 2 则实验中碰撞结束时 刻两球的动量大小之比为 PA PB 答案 1 2 14 2 1 2 7 某同学设计了一个用打点计时器验证动量守恒定律的实验 在小车 A 的前端粘有橡 皮泥 推动小车 A 使之做匀速运动 然后与原来静止在前方的小车 B 相碰并粘合成一体 继 续做匀速运动 他设计的装置如图 18 7 5 所示 在小车 A 后连着纸带 电磁打点计时器电 源频率为 50Hz 长木板下垫着小木片用以平衡摩 擦力 1 若已得到打点纸带如图 18 7 6 所示 并测得各计数点间距标在图上 A 为运动起始的 第一点 则应选 段来计算 A 的碰前速度 应选 段来计算 A 和 B 碰后的共同速度 以上两空填 AB 或 BC 或 CD 或 DE 2 已测得小车 A 的质量 m1 0 40kg 小车 B 的质量 m2 0 20kg 由以上测量结果可得 碰前总动量为 kg m s 碰后总动量为 kg m s 答案 1 观察纸带 应该选取碰前 碰后做匀速运动的 B C 段和 D E 段求出碰前 碰后的速度 再利用质量数据使可求出碰前 碰后的总动量 碰前总动量为 0 42kg m s 碰后总动量为 0 417kg m s 实验 8 用单摆测定重力加速度 1 在用单摆测定重力加速度的实验中 用心 爱心 专心 17 1 摆动时偏角应满足的条件是 为了减小测量周期的误差 计时开始时 摆球应是经过最 填 高 或 低 点的位置 且 用秒表测量单摆完成 次全振动所用的时间 求出周期 2 用最小分度为 1mm 的刻度尺测摆长 测量情况如图 18 8 1 所示 O 为悬挂点 从图中可知单摆的摆长为 m 3 若用 l 表示摆长 T 表示周期 那么重力加速度的表达式为 g 答案 1 低 30 50 2 0 9960 3 2 2 4 T l 2 一位同学用单摆做测量重力加速度的实验 他将摆挂起来 进行了如下步骤 A 测摆长l 用米尺量出摆线的长度 B 测周期 T 将摆球拉起 然后放开 在摆球某次通过最低点时 按下秒表开始计时 同时将此次通过最低点作为第一次 接着一直数到摆球第 60 次通过最低点时 按秒表停止 计时 读出这段时间 t 算出单摆的周期 60 t T C 将所测得的 l 和 T 代入单摆的周期公式 T 2 g l 算出 g 将它做为实验的最后结果 写入报告中去 指出上面步骤中遗漏或错误的地方 写出该步骤的字母 并加以改正 答案 A 中要用游标尺测摆球直径 d 摆长等于线长加上球半径 B 中 T 5 29 t C 中 应多测几次 求g 3 在用单摆测定重力加速度的实验中 供选取的器材有 带夹子的铁架台 带细孔的实心木球 带细孔的实心铁球 秒表 1m 长的细 线 带毫米刻度的米尺 游标卡尺 螺旋测微器 答案 4 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 97 50cm 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 如图 18 8 2 a 所示 则 1 该摆摆长为 cm 秒表所示读数为 s 2 用单摆测定重力加速度时 某同学测得的数值大于当地重力加速度的真实值 引 起这一误差的可能原因是 A 摆球在水平内做圆周运动 B 计算摆长时 漏加了摆球的半径 C 测量周期时 当摆球通过平衡位置时启动秒表并数下 1 直到第 30 次通过平衡位 置时制动秒表 读出经历时间 t 得周期 T 29 t D 单摆的最大摆角远大于 10 用心 爱心 专心 18 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 再以 l 为横坐标 T2为纵坐标将所得数据连得直线如图 b 并求 得该直线的斜率为 k 则重力加速度 g 答案 1 98 50 99 8 2 A 3 k 2 4 5 有位同学需要测定重力加速度 手边只有一根结实的长细绳 秒表 30cm 长的刻度 尺 质量约为几千克的不规则形状的石块 请你帮他设计一个测定重力加速度的实验 写出 实验步骤 并推导出重力加速度的表达式 用你测定的物理量来表示 答案 用长细绳拴住石块做成一个单摆 设原来线的长度为 l1 后来使线长减少 t 分别测出两次摆动的周期为 T1和 T2 则有 T1 g l1 2 与 T2 g tl 1 2 联立两式得 2 2 2 1 2 4 TT t g 故只要测出 T1 T2和 t 即可求出周期 6 在用单摆测定重力加速度的实验中 1 使用 20 分度的游标尺 测摆球直径如图 18 8 3 其读数是 2 悬点到摆球间是一根不可伸长的细线 测得其长度为 l 摆球直径为 d 则此单摆 的摆长为 L 3 同学甲 对不同摆长的单 摆测定其周期后 作出 T2 L 图线如 图 18 8 4 所示 求出该图线的斜 率为 k 则 g 4 同学乙在实验中误将单摆 t 时间内的 N 次全振动 记录为 N 1 次 他测出的 重力加速度值与准确值相比较将 填 不变 偏大 偏小 答案 1 2 420 2 l 2 d 3 k 2 4 4 偏小 用心 爱心 专心 19 7 如图 18 8 5 所示 某同学采用双线摆和光电计数器测量重力加速度 已知每根悬线 长 l 两悬点间相距 s 金属小球半径为 r AB 为光电计数器 现将小球垂直于纸面向外拉 动 使悬线偏离竖直方向一个较小的角度并由静止释放 同时启动光电计数器 当小球第一 次经过图中虚线 光束 位置 O 时 由 A 射向 B 的光束被挡住 计数器计数一次 显示为 1 同时由零开始计时 而后每当小 球经过 O 时 计数器都要计数一次 当计数器上显示的计数次数 刚好为 n 时 计时时间为 t 由此可知双线摆的振动周期 T 为 计算重力加速度 g 时 双线摆的等效摆长 L 为 最后计 算 g 的公式 g 答案 1 2 n t r sl 2 4 22 2 2 4 T L 实验 9 用油膜法估测分子的大小 1 用油膜法粗测分子直径实验的科学依据是 A 将油膜看成单分子油膜 B 不考虑各油分子间的间隙 C 考虑了各油分子间的间隙 D 将油膜分子看成球形 答案 A B D 2 油酸是一种脂肪酸 它的分子和水分子有很强的 能力 当它浮在水面上形成 一层薄膜时 薄膜中只有一层分子 这样的一层油酸薄膜简称 如果油酸分子可 以大致看成球形 油膜厚度就是分子的直径 事先测出一滴油酸的体积 V 再测出油膜的面 积 S 就可以计算出油酸分子的直径 油酸分子的数量级为 m 答案 亲合 单分子油膜 S V d 10 10 3 在做 用油膜法估测分子直径的大小 的实验中 准备有以下器材 用酒精稀释过 的油酸 滴管 痱子粉 浅盘及水 玻璃板 彩笔 还缺少的器材有 答案 量筒 坐标纸 4 在做 用油膜法估算分子直径的大小 的实验中 实验简要步骤如下 A 将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上 数出轮廓内的方格数 不是半个的舍去 多 于半个的算一个 再根据方格的边长求出油膜的画积 S B 将一滴酒精油酸溶液滴在水面上 待油酸薄膜的形状稳定后 将玻璃反放在浅盘上 用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上 C 在浅盘内装入约 2cm 深的水 然后将痱子粉或石膏粉均匀撒在水面上 用心 爱心 专心 20 D 用公式 S V d 求出薄膜厚度 即油酸分子的大小 E 根据酒精油酸溶液的浓度 算出一滴溶液中纯油酸的体积 V F 用注射器或滴管将事先配制好的酒精油酸溶液一滴一滴地滴入量筒 记下量筒内增加 一定体积时的滴数 上述实验步骤的合理顺序是 答案 F C B A E D 5 在做用油膜法估测分子大小的实验中 将油酸溶于酒清 其浓度为每 104mL 溶液中 有 6 mL 油酸 用注射器测得 1 mL 上述溶液有 75 滴 把 1 滴该溶液滴入盛水的浅盘里 待 油膜稳定后 将玻璃板放在浅盘上 用笔在玻璃板上描出油酸膜的轮廓 再把玻璃板放在坐 标纸上 其形状和尺寸如图 18 9 1 所示 坐标中正方形方格的 边长为 1cm 试求 1 油酸膜的面积是多少 2 每滴酒清油酸溶液中含有纯油酸的体积是多少 3 按以上实验数据估测出油酸分子的直径 答案 1 129 个格子 129cm2 2 108 10 75 1 6 6 4 mLV 3 m S V d 10 4 66 102 6 10129 10108 6 将体积为 V 的一滴油 滴在水面上扩展成单分子油膜 油膜面积为 S 已知油的密度 为 油的摩尔质量为 M 假定每个油分子都是等大的球形 并认为油分子是一个挨着一个 紧密排列的 那么根据这些数据可以列出阿伏加德罗常数计算式为 答案 3 3 6 v MS 用心 爱心 专心 21 实验 10 用描迹法画出电场中平面上的等势线 1 在用电流场模拟静电场描绘电场等势的实验中 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 A 6V 的交流电源 B 6V 的直流电流 C 100V 的直流电源 D 量程为 0 0 5V 零刻度在刻度盘中央的电压表 E 量程 0 300 A 零刻度在刻度盘中央的电流表 在实验中 要把复写纸 导电线 白纸铺放在木板上 它们的顺序 自上而下 是 在实验过程中 按下电键 接通电路 若一个探针与基准点 O 接触 另一探针已分部在 基准点 O 的两侧找到实验所需要的两点 a b 如图 18 10 1 所示 则 当此探 针与 a 点接触时 电表的指针应 填 左偏 指零 或 右偏 当此探针与 b 点接触时 电表的指针应 填 左偏 指零 或 右偏 答案 B E 导电纸 复写纸 白纸 指零 指零 2 在 电场中等势线的描绘 实验中 提供了下列操作步骤 将正确的步骤按合理的 顺序将操作步骤的顺序号填在下面的横线上 或 1 在导电纸上画出两个电极的连线 2 将白纸 复写纸 导电纸依次铺放在木板上 并用图钉把三层纸固定在木板上 3 把开关闭合 4 把两个圆柱形电极平放在导线纸上并通过开关分别与电源的正负极相连 5 在两个电极的连线上选取间距大致相等的五个基准点 并用探针把它们的位置复印在 白纸上 6 将灵敏电流计的两个接线柱与两个探针相接 7 将一个探针接触某个基准点不动另一探针缓慢地反复移动 当灵敏电流计示数为零时 用探针把这个等势点的位置复印在白纸上 用上述方法 在该基准点两侧各探测出五个等势 点 8 探测出另外四个基准点的等势点 9 断开电源 取下白纸 描出电场中的等势线 答案 2 4 6 1 5 3 7 8 9 2 4 1 5 6 3 7 8 9 3 电场中等势线的描绘 的实验装置如图 18 10 2 所示 1 图 a 中电源应是约 电源 2 在平整的木板上 由下而上依次铺放 纸 纸 纸各一张 且 用心 爱心 专心 22 导电纸有导电物质的一面要朝 填 上 或 下 3 若用图 b 中的灵敏电流表的两个接线柱引出的两个表笔 探针 分别接触图 a 中 d f 两点 d f 连线和 A B 连线垂直 时 指针向右偏 若电流从红表笔流进时 指针向右偏 则电流表的红表笔接触在 点 要使指针仍指在刻度盘中央 即不 发生偏转 应将连 f 的表笔向 填 左 或 右 移动 4 在实验中 若两表笔接触纸面任意两点 发现电流表指针都不发生偏转 可能的 原因是 答案 1 6V 直流 2 白 复写 导电 上 3 f 右 4 电流未接到 A B 上 探针连线断线等等 4 如图 18 10 3 为描绘电场中等势线的装置 图中 A N C D B 间距相等 其中 A B 为金属圆柱 当电流从正接线柱流入 G 表时 其指针向正接线柱一侧偏转 1 当 G 表指针 时 说明探针所接触的两点是等势点 2 当探针 I 接在 D 点 探针 接在某点时 G 表指针偏向负接连柱一侧 为了寻得等 电势点 探针 应向 填 向左 或 向右 移 才能寻得等电势点 答案 1 指零 2 向左 5 用电流场模拟静电场描绘各种电场中的等势线 图 18 10 4 中哪些情况是能够实现 的 A 图 a 圆柱形电板 A B 均接电源正板 用以模拟等量正电荷的电场 B 图 b 圆柱形电板 A 接电源正板 圆环形电极 B 接电源负极 用以模拟正点电荷的 电场 C 图 c 两平行的长条形电极分别接电源的正 负极 用以模拟匀强电场 D 图 d 圆柱形电极 A 接电源负极 用以模拟负点电荷的电场 答案 B C 用心 爱心 专心 23 6 在实验中 发现等势线发生了畸变 则产生误差的原因可能是 A 电流表的灵敏度不高 B 电极与导电纸接触不良 C 导电纸涂层不够均匀 D 以上说法都不对 答案 A B C 实验 11 描绘小电珠的伏安特性曲线 1 如图 18 11 1 所示 A B C D 是指滑动变阻器的 4 个接线柱 现把此变阻器串联 接入电路中 并要求滑片 P 向接线柱 C 移动时 电路中的电流减小 则接入电路的接线柱可 能是 A A 和 B B A 和 C C B 和 C D B 和 D 答案 C D 2 用如图 18 11 2 所示的实验器材测定小电灯的伏安特性曲线 要求加在电灯上的电 压从零开始逐渐增大到额定电压 1 画出实验所用的电路图 并按电路图用导线 把实线图连接起来 2 某同学根据实验所测的几组数据画出如图 18 11 3 所示的图线 图线是一条曲线而不是直线 原因是 小电灯正常发光时的电阻大约是 答案 1 电路图略 实物图如图 18 11 4 用心 爱心 专心 24 2 随电压 U 的增大温度 t 升高 电阻 R 变大 14 3 图 18 11 5 中使用图 a 所示的器材测定小灯泡在不同电压下的电功率 不要求开 始电压从零起测量 并且作出小灯泡的电功率与它两端电压的平方关系曲线 已知小灯泡 上标有 6V 3W 的字样 电源是三个铅蓄电池串联组成的电池组 滑动变阻器的规格是 5 2A 要求 1 把图 18 11 5 中实物连成实验电路 并标出实验开始前滑动变阻器滑动触头的正确 位置 2 图 18 11 6 的四个图像中哪个可能是 正确的 简单说明理由 答案 1 可以用限流接法 也可用分 压接法 开始时都应使 U 最小 图略 2 D R U P 2 温度升高 R 增大 斜率 变小 4 某同学在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12345678 U V 0 200 601 001 401 802 202 603 00 I A 0 0200 0600 1000 1400 1700 1900 2000 205 灯泡 发光 情况 不亮 微亮 逐渐变亮 正常发光 1 在图 18 11 7 上画出 I U 图线 2 在图线上可以看出 当功率逐渐增大时 灯丝电阻的变 化情况是 3 这表时导体的电阻随温度升高而 答案 1 根据 U I 的数据 在坐标纸上找出对应的点 连成圆滑的曲线 即 I U 曲线 如图 18 11 8 所示 2 在 I U 图线中 任一点与原点连线的斜率倒数即这一 用心 爱心 专心 25 状态的电阻值 即 I U R 从图线看出开始灯丝的电阻不变 直线 后来图线变成曲线且 斜率越来越小 即电阻越来越大 故后来灯丝电阻随功率增加而变大 3 当 I U 变大时 灯丝的功率增大 温度也升高 电阻增大 所以本实验说明灯丝 的电阻随温度的升高而增大 实验 12 测定金属的电阻率 同时练习使用螺旋测微器 1 在 测定金属丝的电阻率 的实验中 必须直接测出的物理量有 1 金属丝的长度 2 金属丝的直径 3 金属丝的电阻 4 金属丝两端的电压 5 金属丝的横截面积 6 通过金属丝中的电流 A 1 3 5 B 3 5 6 C 1 2 4 6 D 2 6 答案 C 2 用螺旋测微器测量金属丝直径的两次结果如图 18 12 1 a b 所示 则 a 图 示数为 mm b 图示数为