高中物理实验要点提炼

力学实验 一 误差与有效数字1 误差 2 有效数字 1 定义 带有一位不可靠数字的近似数据 有效数字的最后一位是测量者估读出来的 是误差的来源 2 从数字左边第一个不为零的数字算起 如0 0125为三位有效数字 二 基本仪器的使用与读数1 长度测量类 1 游标卡尺的读数 2 螺旋测微器的读数 测量值 固定刻度整毫米数 半毫米数 可动刻度读数 含估读 0 01mm 2 时间测量类 1 机械秒表的读数 原理 机械秒表的长针是秒针 转一周是30s 因为机械表采用的是齿轮传动 指针不可能停留在两小格之间 所以不能估读出比0 1s更短的时间 位于秒表上部中间的小圆圈里面的短针是分针 指针走一圈15min 每小格为0 5min 秒表的读数方法是 T 短针读数 t1 长针读数 t2 2 打点计时器 3 频闪照相机 其作用和处理方法与打点计时器类似 它是用等时间间隔获取图象信息的方法将物体在不同时刻的位置记录下来 使用时要明确频闪的时间间隔 练习 广州一模 1 用游标为20分度的卡尺测量某物体的长度如图甲 由图可知其长度为 mm 2 用螺旋测微器测量某物体的直径如图乙 由图可知其直径为 mm 图5 1 2 答案 1 67 或76 2 1 001 20 3 2 00偏大 例3 2012 浙江高考 在 探究求合力的方法 实验中 现有木板 白纸 图钉 橡皮筋 细绳套和一把弹簧秤 1 为完成实验 某同学另找来一根弹簧 先测量其劲度系数 得到的实验数据如下表 用作图法求得该弹簧的劲度系数k N m 2 某次实验中 弹簧秤的指针位置如图5 1 5所示 其读数为 N 同时利用 1 中结果获得弹簧上的弹力值为2 50N 请画出这两个共点力的合力F合 图5 1 5 3 由图得到F合 N 答案 1 见解析图53 说明 2内都可 2 2 10 说明 有效数字位数正确 0 02内都可 见解析图 3 3 3 说明 0 2范围内都可 一 方法技巧要用好1 图象法处理实验数据的规则 1 作图一定要用坐标纸 坐标纸的大小要根据有效数字的位数和结果的需要来定 2 要标明坐标轴物理量 单位 在轴上每隔一定的间距按有效数字的位数标明数值 3 图上的连线不一定通过所有的数据点 而应尽量使数据点合理地分布在线的两侧 4 作图时常通过选取适当的坐标轴使图线线性化 即 化曲为直 练习 23 某探究小组设计了 用一把尺子测定动摩擦因数 的实验方案 如图所示 将一个小球和一个滑块用细绳连接 跨在斜面上端 开始时小球和滑块均静止 剪断细绳后 小球自由下落 滑块沿斜面下滑 可先后听到小球落地和滑块撞击挡板的声音 保持小球和滑块释放的位置不变 调整挡板位置 重复以上操作 直到能同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音 用刻度尺测出小球下落的高度H 滑块释放点与挡板处的高度差h和沿斜面运动的位移x 空气阻力对本实验的影响可以忽略 滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为 滑块与斜面间的动摩擦因数为 以下能引起实验误差的是 a 滑块的质量b 当地重力加速度的大小c 长度测量时的读数误差d 小球落地和滑块撞击挡板不同时 应用图象分析实验数据 典例3 南京二模 某实验小组在实验室做 验证牛顿运动定律 的实验 1 甲同学在物体所受合外力不变时 改变物体的质量 得到数据如表所示 根据表中的数据 在如图所示的坐标中描出相应的实验数据点 并作出图象 由图象你得出的结论为 物体受到的合力大约为 结果保留两位有效数字 2 乙同学在保持小车质量不变的情况下 通过多次改变对小车的拉力 由实验数据作出的a F图象如图所示 则该图象中图线不过原点的原因是 小车的质量为 kg 保留两位有效数字 解题指导 解答此题应注意以下三点 1 描点后 画图象时 若图象是直线 则用刻度尺参考描出的点画直线 并延长与坐标轴相交 2 画出图象后 要分析其斜率 在坐标轴上的截距的物理意义 3 若画出的图象不符合要求 要分析其原因 规范解答 1 描点 画出图象如图所示 分析图象 得出的结论是当物体所受外力不变时 物体的加速度与质量成反比 由牛顿第二定律F ma得 即图线的斜率等于小车所受的合外力 大小为 2 由图象可得拉力等于零时 加速度不等于零 故木板倾角过大 由牛顿第二定律F ma得 即图线的斜率等于小车质量的倒数 小车质量大小为 答案 见规范解答 规律总结 用图象处理数据的四个要求图象法是物理实验中广泛应用的处理实验数据的方法 以下为作图的规则 1 作图一定要用坐标纸 坐标纸的大小要根据有效数字的位数和结果的需要来定 2 要标明轴名 单位 在轴上每隔一定的间距按有效数字的位数标明数值 3 图上的连线不一定通过所有的数据点 应尽量使数据点合理地分布在线的两侧 4 作图时常通过选取适当的坐标轴使图线线性化 即 变曲为直 5 要把所画直线延长与坐标轴相交 电学实验 回顾高考 23 11分 检测一个标称值为5 的滑动变阻器 可供使用的器材如下 A 待测滑动变阻器Rx 全电阻约5 电阻丝绕制紧密 匝数清晰可数 B 电流表A1 量程0 6A 内阻约0 6 C 电流表A2 量程3A 内阻约0 12 D 电压表V1 量程15V 内阻约15k E 电压表V2 量程3V 内阻约3k F 滑动变阻器R 全电阻约20 G 直流电源E 电动势3V 内阻不计H 游标卡尺I 毫米刻度尺J 电键S 导线若干 1 用伏安法测定Rx的全电阻值 所选电流表为 填 A1 或 A2 所选电压表为 填 V1 或 V2 2 画出测量电路的原理图 并根据所画原理图将下图中实物连接成测量电路 3 为了进一步测量待测滑动变阻器电阻丝的电阻率 需要测量电阻丝的直径和总长度 在不破坏变阻器的前提下 请设计一个实验方案 写出所需器材及操作步骤 并给出直径和总长度的表达式 08 23 12分 2007年诺贝尔物理学奖授予了两位发现 巨磁电阻 救应的物理学家 材料的电阻随磁场的增加而增大的现象称为磁阻效应 利用这种效应可以测量磁感应强度 若图l为某磁敏电阻在室温下的电阻一磁感应强度特性曲线 其中RB R0分别表示有 无磁场时磁敏电阻的阻值 为了测量磁感应强度B 需先测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值RB 请按要求完成下列实验 1 设计一个可以测量磁场中该磁敏电阻阻值的电路 在图2的虚线框内画出实验电路原理图 磁敏电阻及所处磁场已给出 待测磁场磁感应强度大小约为0 6 1 0T 不考虑磁场对电路其它部分的影响 要求误差较小 提供的器材如下 A 磁敏电阻 无磁场时阻值Ro 150 B 滑动变阻器R 全电阻约20 C 电流表 量程2 5mA 内阻约30 D 电压表 量程3V 内阻约3k E 直流电源E 电动势3V 内阻不计F 开关S 导线若干 2 正确接线后 将磁敏电阻置入待测磁场中 测量数据如下表根据上表可求出磁敏电阻的测量值RB 结合图1可知待测磁场的磁感应强度B T 3 试结合图1简要回答 磁感应强度B在0 0 2T和0 4 1 0T范围内磁敏电阻阻直的变化规律有何不同 4 某同学查阅相关资料时看到了图3所示的磁敏电阻在一定温度下的电阻一磁感应强度特性曲线 关于纵轴对称 由图线可以得到什么结论 2 为了节能和环保 一些公共场所使用光控开关控制照明系统 光控开头可采用光敏电阻来控制 光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件 照度可以反映光的强弱 光越强照度越大 照度单位为1x 某光敏电阻Rp在不同照度下的阻值如下表 根据表中数据 请在给定的坐标系 见答题卡 中描绘出阻值随照度变化的曲线 并说明阻值随照度变化的特点 如图所示 当1 2两端所加电压上升至2V时 控制开关自动启动照明系统 请利用下列器材设计一个简单电路 给1 2两端提供电压 要求当天色渐暗照度降低至1 0 1x 时启动照明系统 在虚线框内完成电路原理图 不考虑控制开关对所设计电路的影响 提供的器材如下 光敏电阻Rp 符号 阻值见上表 直流电源E 电动势3V 内阻不计 定值电阻 R1 10k R2 20k R3 40k 限选其中之一并在图中标出 开关S及导线若干 电阻 k 2 在测定金属电阻率的实验中 某同学连接电路如图所示 闭合电键后 发现电路有故障 已知电源 电表和导线均完好 电源电动势为E 若电流表示数为零 电压表示数为E 则发生故障的是 填 待测金属丝 滑动变阻器 或 电键 若电流表 电压表示数均为零 该同学利用多用电表检查故障 先将选择开关旋至档 填 欧姆 100 直流电压10V 或 直流电流2 5mA 再将 填 红 或 黑 表笔固定在a接线柱 把另一支表笔依次接b c d接线柱 若只有滑动变阻器断路 则多用电表的示数依次是 某同学利用图甲所示电路 探究了电源在不同负载下的输出功率 所得实验数据如下表 请在给出的直角坐标系上画出U I图像 根据所画U I图像 可求得电流I 0 20A时电源的输出功率为 W 保留两位有效数 实验完成后 该同学对实验方案进行了反思 认为按图甲电路进行实验操作的过程中存在安全隐患 并对电路重新设计 在图乙所示的电路中 你认为既能测出电源在不同负载下的输出功率 又能消除安全隐患的是 Rx阻值未知 2 在测量金属丝电阻率的试验中