高考物理(江苏版)一轮配套课件：专题十七 实验

专题十七实验高考物理专题十七实验高考物理考点一

基本仪器的使用一、游标卡尺、螺旋测微器1.游标卡尺(1)构造和用途:如图所示。

<基础知识>知识清单考点一

基本仪器的使用<基础知识>知识清单2(2)原理:利用游标尺每小格长度和主尺每小格长度的微小差值,把微小

长度积累起来进行测量。(3)读数:如表所示游标尺(mm)

精度(mm)测量结果(游标尺上第n个格与主尺上的某刻线对齐时)(mm)刻度格数刻度总长度每小格与1毫米的差

1090.10.1主尺上读的毫米数+0.1n20190.050.05主尺上读的毫米数+0.05n50490.020.02主尺上读的毫米数+0.02n(2)原理:利用游标尺每小格长度和主尺每小格长度的微小差值,32.螺旋测微器(1)构造原理:螺旋测微器是测量长度的仪器之一。在实验中常用它测

量小球的直径、金属丝的直径和薄板的厚度等。用它测量长度,可以精

确到0.01mm,还可以估读到0.001mm(即毫米的千分位),因此螺旋测微

器又称为千分尺。如图所示是常用的螺旋测微器。它的测砧A和固定刻度B固定在框架C

上,旋钮D、微调旋钮D'和可动刻度E、测微螺杆F连在一起,通过精密

螺纹套在B上。精密螺纹的螺距是0.5mm,即D每旋转一周,F前进或后

退0.5mm。因此,从可动刻度旋转了多少个等份就知道长度变化了多少

个0.01mm。2.螺旋测微器4

(2)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

数)×0.01mm。注意:半毫米线露出时,半毫米数为0.5mm,否则为零;测

量值的最后一位一定在毫米的千分位上。注意(1)游标卡尺和螺旋测微器原理不同,使用和读数也不尽相同,可

加强对比记忆。

5(2)游标卡尺读数时要以游标尺的左边缘为基准读取主尺上的示数;而

螺旋测微器读数时要注意固定刻度的半毫米线是否露出。(3)游标卡尺读数时不需向后估计一位,而螺旋测微器读数时要准确到0.01mm,估计到0.001mm,即测量结果若以mm为单位,小数点后必须保留三位。二、刻度尺(米尺)1.常用于测量的刻度尺分度值为1mm,量程不等。测量时要估读到毫米

的下一位。2.用刻度尺测量时需要注意:(1)要使刻度尺的刻线紧贴被测物体。(2)用零刻线在端头的刻度尺测量时,为了防止因端头磨损而产生误差,常选择刻度尺的某一刻线为测量起点,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。(2)游标卡尺读数时要以游标尺的左边缘为基准读取主尺上的示数6一、误差1.误差测量值与真实值的差异叫误差。误差存在于一切测量之中,而且贯穿测

量过程的始终。实验中,误差是不可避免的,但可以减小。2.误差分析按误差的性质和来源划分,可分为系统误差和偶然误差两种。(1)系统误差:来源于仪器误差、理论误差、环境误差。减小系统误差

的方法有校准测量仪器、改进实验方法等。<重点难点>一、误差<重点难点>7(2)偶然误差:来源于各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物体的

影响而产生。减小偶然误差的方法是:多次测量取平均值。3.绝对误差与相对误差从分析数据看,误差分为绝对误差和相对误差。(1)绝对误差:绝对误差是测量值与真实值之差。即绝对误差=|测量值-

真实值|,它反映测量值偏离真实值的大小。(2)相对误差:相对误差等于绝对误差与真实值之比,常用百分数表示,即

相对误差=

×100%。相对误差反映了实验结果的精确程度。(2)偶然误差:来源于各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物8注意对于两个测量值的评价,必须考虑相对误差。绝对误差大者,其

相对误差不一定大。二、有效数字1.当用毫米刻度尺测量书本时,量得的长度为184.2mm,最末一位数字2

是估计出来的,是不可靠数字,但是仍然有意义,仍要写出来。这种带有

一位不可靠数字的近似数字,叫做有效数字。2.在有效数字中,数3.6、3.60、3.600的含义是不同的,它们分别代表两

位、三位、四位有效数字。数3.6表示最末一位数字6是不可靠的,而数

字3.60、3.600则表示最末一位数字0是不可靠的。三、电流表、电压表的使用学生实验中用的直流电流表的量程通常为0~0.6A、0~3A,内阻一般在注意对于两个测量值的评价,必须考虑相对误差。绝对误差大者,91Ω以下(毫安表的内阻一般在几欧至几十欧)。直流电压表的量程为0~

3V和0~15V,其内阻分别约为3kΩ和15kΩ。使用时应注意:(1)机械零点的调整:在不通电时,指针应指在零刻线的位置。若不指零,

应该用螺丝刀调整。(2)选择适当量程:估算电路中电流和电压,指针应偏转到满刻度的1/3以

上。若无法估算电路中的电流和电压,则应先选用较大的量程进行试

触。(3)正确接入电路:电流表应串联在电路中,电压表应并联在电路中,两种

表都应使电流从正接线柱流入,从负接线柱流出。(4)正确读数:根据所选量程的精确度,正确读出有效数字和单位。1Ω以下(毫安表的内阻一般在几欧至几十欧)。直流电压表的量10(5)注意内阻:电流表和电压表一方面作为仪器使用,同时又是被测电路

中的一个电阻,实验中没有特别要求时,一般不考虑它们的内阻对电路

的影响,但在有些测量中,不能忽视它们的内阻对被测电路的影响,如伏

安法测电阻等。(5)注意内阻:电流表和电压表一方面作为仪器使用,同时又是被11例1测量一只量程已知的电压表内阻,器材如下:A.待测电压表(量程0~3V,内阻约3kΩ)B.电流表(量程0~3A,内阻0.01Ω)C.定值电阻(阻值5kΩ,额定电流0.5A)D.电池组(电动势小于3V,内阻可忽略)E.开关两个F.导线若干要求从图甲、乙电路中选择一个电路。利用这个电路完成测量。(1)你选

(填“甲”或“乙”)电路,理由是

。(2)实验中需要直接测量的物理量是

。电压表内阻的计算公式

RV=

。例1测量一只量程已知的电压表内阻,器材如下:12(3)把图丙中所示各器材的实物图连成你所选的实验电路。

(3)把图丙中所示各器材的实物图连成你所选的实验电路。13【解析】(1)若用甲电路,因实际电流小于1mA,量程为0~3A的电流表

根本无法测量;而乙电路中电压表的内阻与电阻R的阻值相当,电池内阻

又可忽略,故可用分压原理求出RV。(2)闭合S1、S2,记下电压表的示数U1,即电源电动势,再断开S2,记下电压

表的示数U2,则R上的电压为U1-U2,由分压原理可得RV=

R。(3)连线时,可先将S2与R并联后再与其他器件串联。【解析】(1)若用甲电路,因实际电流小于1mA,量程为014【答案】(1)乙原因见解析(2)见解析(3)如图

【答案】(1)乙原因见解析15考点二

力学实验实验的主要思想方法<基础知识>等效法概念等效思维的方法是将复杂(或抽象)的物理问题等效为熟知(或形象)的物理问题的方法

实例验证力的平行四边形定则的实验中,用合力与分力效果相同来检验定则是否成立;在测量微小长度的仪器中,螺旋测微器利用等效的思想

把微小的直线位移转化为角位移并在较大的圆周上对其进行显示等控制变量法概念所谓控制变量法,就是在研究和解决问题的过程中,对影响事物变化规律的因素或条件加以人为控制,使其中一些条件按照特定的要求发生变化或不发生变化

实例验证牛顿第二定律考点二

力学实验<基础知识>等效法概念等效思维的方法是16一、研究匀变速直线运动实验原理1.由纸带判断物体做匀变速运动的方法如图所示,0、1、2…为时间间隔相等的各计数点,x1、x2、x3…为相邻两

计数点间的距离,若Δx=x2-x1=x3-x2=x4-x3=C(常量),即若两连续相等的时

间间隔里的位移之差为恒量,则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线

运动。

<重点难点>一、研究匀变速直线运动<重点难点>172.由纸带求物体运动加速度的方法(1)用“逐差法”求加速度根据x4-x1=x5-x2=x6-x3=3aT2(T为相邻两计数点间的时间间隔)求出a1=

、a2=

、a3=

,再算出平均值则为物体运动的加速度,即a=

(2)用图像法求加速度先根据vn=

求出所选的各计数点对应的瞬时速度,后作出v-t图像,图线的斜率的绝对值即物体运动的加速度。2.由纸带求物体运动加速度的方法18实验步骤1.按图把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面,把

打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端,连接好电路。

2.把细绳的一端固定在小车上,跨过滑轮后在另一端挂上适量的钩码,让实验步骤19纸带穿过打点计时器的限位孔后一端固定在小车上,用手拉住小车。3.先接通电源,后放开小车,让小车运动,这样打点计时器就在纸带上打

下一系列点,取下纸带,更换新纸带,至少重复3次。4.选打点清晰的纸带进行研究,舍去开头比较密集的点,确定好计数始

点,每隔4个计时点取一个计数点,使时间间隔为T=0.1s。5.用毫米刻度尺量出相邻两计数点之间的距离x1、x2、x3…xn。用逐差

法计算加速度的值,最后求其平均值。(计算出各计数点对应的瞬时速

度,作出v-t图像,求得小车运动的加速度)纸带穿过打点计时器的限位孔后一端固定在小车上,用手拉住小车。20注意事项1.细绳尽可能与木板平行,以确保细绳对小车的拉力不变;2.开始释放小车时,小车应尽量靠近打点计时器;3.小车的加速度应适当大一些,以能在纸带长约50cm的范围内清楚地

取7~8个计数点为宜;4.要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点(一般把打点计时器

打出的5个点作为1个计数点),选取的计数点不少于6个。注意事项21例2研究小车匀变速直线运动的实验装置如图(a)所示,其中斜面倾角

θ可调。打点计时器的工作频率为50Hz。纸带上计数点的间距如图(b)

所示,其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出。

图(a)例2研究小车匀变速直线运动的实验装置如图(a)所示,其中斜22

图(b)①部分实验步骤如下:A.测量完毕,关闭电源,取出纸带。B.接通电源,待打点计时器工作稳定后放开小车。C.将小车停靠在打点计时器附近,小车尾部与纸带相连。D.把打点计时器固定在平板上,让纸带穿过限位孔。上述实验步骤的正确顺序是:

(用字母填写)。②图(b)中标出的相邻两计数点的时间间隔T=

s。

23③计数点5对应的瞬时速度大小计算式为v5=

。④为了充分利用记录数据,减小误差,小车加速度大小的计算式应为a=

。③计数点5对应的瞬时速度大小计算式为v5=

。24【解析】①按常规实验步骤排序即可,先安装再操作后整理。②因相

邻两计数点间有4个点没有画出,所以其间有5个0.02s,共计0.1s。③由

=

可知,v5=

。④由Δx=aT2,结合逐差法可得a=

。【答案】见解析【解析】①按常规实验步骤排序即可,先安装再操作后整理。②因25实验原理结点受三个共点力作用处于平衡状态,则F1、F2的合力必与F3平衡,改用

一个拉力F'使结点仍到O,则F'必与F1、F2的合力等效,与F3平衡,以F1、F2

为邻边作平行四边形求出合力F,比较F'与F的大小和方向,以验证力的

平行四边形定则。二、验证力的平行四边形定则实验原理二、验证力的平行四边形定则26实验步骤1.用图钉把白纸钉在放于水平桌面的方木板上。2.用图钉把橡皮条的一端固定在A点,橡皮条的另一端拴上两个细绳套。3.用两只弹簧测力计分别钩住细绳套,互成角度地拉橡皮条,将结点拉到

某一位置,记为O点,记录两弹簧测力计的读数,用铅笔描下O点的位置及

此时两个细绳套的方向。4.用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳套方向画直线,按选定的标度作

出这两只弹簧测力计的读数F1、F2的图示,并以F1和F2为邻边用刻度尺和三角板作平行四边形,过O点画出平行四边形的对角线,即合力F的图示。实验步骤275.只用一只弹簧测力计钩住细绳套,把橡皮条的结点拉到同样的位置O,

记下弹簧测力计的读数F'和细绳套的方向,用刻度尺从O点按选定的标

度沿记录的方向作出这只弹簧测力计的拉力F'的图示。6.比较力F'与用平行四边形定则求出的合力F的大小和方向,得出结

论。5.只用一只弹簧测力计钩住细绳套,把橡皮条的结点拉到同样的位28注意事项1.同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是:将两只弹簧测力计钩好

后对拉,若两只弹簧测力计在对拉的过程中,读数相同,则可选,若不同,应

另换,直至相同为止,使用时弹簧测力计与板面平行。2.在满足合力不超过弹簧测力计量程及橡皮条形变不超过弹性限度的

条件下,应使拉力尽量大一些,以减小误差。3.在同一次实验中,橡皮条拉长的结点O位置一定要相同。4.由作图法得到的F与实际测量得到的F'不可能完全符合,但在误差允

许范围内可认为F和F'符合。注意事项29例3某同学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定

则”。弹簧测力计A挂于固定点P,下端用细线挂一重物M。弹簧测力

计B的一端用细线系于O点,手持另一端向左拉,使结点O静止在某位

置。分别读出弹簧测力计A和B的示数,并在贴于竖直木板的白纸上记

录O点的位置和拉线的方向。

例3某同学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定

则30(1)本实验用的弹簧测力计的单位为N,图中A的示数为

N。(2)下列不必要的实验要求是

。(请填写选项前对应的字母)A.应测量重物M所受的重力B.弹簧测力计应在使用前校零C.拉线方向应与木板平面平行D.改变拉力,进行多次实验,每次都要使O点静止在同一位置(3)某次实验中,该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程,请您提

出两个解决办法。(1)本实验用的弹簧测力计的单位为N,图中A的示数为

31【解析】(1)由图知弹簧测力计A的分度值为0.2N,按“二分之一”

估读法可知小数点后保留一位,故读得结果为3.6N。(2)本实验是利用平衡条件确定两拉力的合力——与重物M所受重力等

值反向,故A是必要的。因弹簧测力计的零点误差影响到各拉力的测量

值,且不能保证各拉力的真实值之比与测量值之比相等,故B也是必要

的。因只有拉线方向与木板平行时才能保证各力在竖直板上记录的方

向与真实方向相同,故C亦是必要的。由于本实验中只需测出两拉力的

大小和方向以及重物的重力即可验证平行四边形定则,而测力计A的拉

力不同时O点的位置就不同,故不可能也无必要使O点静止在同一位置,

答案为D。(3)见答案。【解析】(1)由图知弹簧测力计A的分度值为0.2N,按“32【答案】(1)3.6(2)D(3)①改变弹簧测力计B拉力的大小;②减小重物M的质量。(或将A更换成较大量程的弹簧测力计、改变弹簧测力计B拉力的方向

等)【答案】(1)3.6(2)D33实验原理实验中,研究的参量有F、m、a,在验证牛顿第二定律的实验中,可以控

制参量m一定,研究a与F的关系;控制参量F一定,研究a与m的关系。三、验证牛顿运动定律实验步骤1.将一端附有滑轮的长木板放在水平桌面上,取两个质量相等的小车,放

在光滑的水平长木板上,示意图如图所示。实验原理三、验证牛顿运动定律实验步骤342.在小车的前端各系上细绳,绳的另一端跨过定滑轮各挂一个砝码盘,在

盘内分别放数目不等的砝码,而在两小车上放质量相等的砝码,使砝码

盘和盘内砝码的总质量远小于小车和车上砝码的总质量,分别用天平测

出两个砝码盘和盘内砝码的总质量M1和M2,把数值记录下来。此时,小

车所受的水平拉力的大小F1和F2可以认为等于砝码盘和盘内砝码所受

重力的大小。3.在小车的后端也分别系上细绳,用一只夹子夹住这两根细绳,便于同时

控制两辆小车,使它们同时开始运动和同时停止运动。2.在小车的前端各系上细绳,绳的另一端跨过定滑轮各挂一个砝码354.打开夹子,让两辆小车同时从静止开始运动。小车走过一段距离后,夹

上夹子,让它们同时停下来。分别用刻度尺测出两辆小车在这一段相同

时间内通过的位移大小x1和x2,并记录下来。5.分析所得到的两辆质量相等的小车在相同时间内通过的位移与小车

所受的水平拉力的大小的关系,从而得到质量相等的物体运动的加速度

与物体所受作用力大小的关系。并将结论记在实验结论中。6.在两个相同的砝码盘内放质量相等的砝码,而在两辆小车上放质量不

等的砝码,使两辆小车的质量不等,而所受的拉力相等。仍保证砝码盘

和盘内砝码的总质量远小于小车和车上砝码的总质量,分别用天平测出

两辆小车和车上砝码的总质量m1和m2,把数值记录下来。7.让两辆小车同时从静止开始运动。小车走过一段距离后,夹上夹子,让4.打开夹子,让两辆小车同时从静止开始运动。小车走过一段距离36它们同时停下来。分别用刻度尺测出两辆小车在这一段相同时间内通

过的位移大小x1'和x2',并记录下来。8.分析所得到的受相同拉力作用的两辆小车在相同时间内通过的位移

大小与质量大小的关系,从而得到所受拉力相等的物体运动的加速度与

物体质量大小的关系。并将结论记在实验结论中。它们同时停下来。分别用刻度尺测出两辆小车在这一段相同时间内通37注意事项1.在实验中,小车所受的摩擦力是造成系统误差的一个重要因素。因此

利用小车重力沿斜面方向的分力平衡摩擦力。2.改变小车的质量或拉力的大小时,改变量应尽可能大一些,但应满足砝

码盘和盘内砝码的总质量远小于小车和车上砝码的总质量。注意事项38例4

(2014课标Ⅰ,22,6分)某同学利用图(a)所示实验装置及数字化信

息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图,如图(b)所

示。实验中小车(含发射器)的质量为200g,实验时选择了不可伸长的轻

质细绳和轻定滑轮,小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得

到,回答下列问题:

图(a)例4

(2014课标Ⅰ,22,6分)某同学利用图(a)39

图(b)(1)根据该同学的结果,小车的加速度与钩码的质量成

(填“线

性”或“非线性”)关系。(2)由图(b)可知,a-m图线不经过原点,可能的原因是

。

40(3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下,小车的加速

度与作用力成正比”的结论,并直接以钩码所受重力mg作为小车受到

的合外力,则实验中应采取的改进措施是

。钩码的质量应满足的条件是

。【解题引导】(3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下,小车的41【解析】(1)将图(b)中各点连线,得到的是一条曲线,故a与m的关系是

非线性的。(2)由图(b)可知,当钩码质量不为零时,在一定范围内小车加速度仍为零,

即钩码对小车的拉力大于某一数值时小车才产生加速度,故可能的原因

是存在摩擦力。(3)若将钩码所受重力作为小车所受合力,则应满足三个条件,一是摩擦

力被平衡,二是绳平行于轨道平面,此二者可保证绳对车的拉力等于车

所受合力,设绳的拉力为T,由mg-T=ma、T=Ma有T=

g=

,可见当m≪M时才有T≈mg,故第三个条件为m≪M。【解析】(1)将图(b)中各点连线,得到的是一条曲线,故a42【答案】(1)非线性(2)存在摩擦力(3)调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力远小于小车的质量【答案】(1)非线性43四、探究动能定理实验原理如图,小车在橡皮筋的作用下弹出,沿木板滑行。当我们用2条、3条…

…同样的橡皮筋进行第2次、第3次……实验时,每次实验中橡皮筋拉伸

的长度都保持一致,那么,第2次、第3次……实验中橡皮筋对小车做的

功就是第1次的2倍、3倍……如果把第1次实验时橡皮筋所做的功记为

W0,以后各次做的功就是2W0、3W0……四、探究动能定理44由于橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由纸带和打点计时器测出,也

可以用其他方法测出。这样,进行若干次测量,就得到若干组功和速度

的数据。以第1次实验时的功W0为功的单位,作出W-v2(或W-v,W-v3,W-

)图线。分析图线,可以得知橡皮筋对小车做的功与小车获得的速度的定量

关系。由于橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由纸带和打点计时器测出,45实验步骤1.按图组装好实验器材,由于小车在运动中会受到阻力,把木板略微倾

斜,作为补偿。2.先用一条橡皮筋进行实验,把橡皮筋拉伸一定长度,理清纸带,接通电

源,放开小车。3.换用纸带,改用2条、3条……同样的橡皮筋进行第2次、第3次……实

验,每次实验中橡皮筋拉伸的长度都相同。4.由纸带算出小车获得的速度,把第1次实验获得的速度记为v1,第2次、

第3次……实验获得的速度记为v2、v3……5.对测量数据进行估计,大致判断两个量可能的关系,然后以W为纵坐

标,v2(或v,v3,

)为横坐标作图。实验步骤46注意事项木板的倾斜程度应满足重力使小车沿斜面下滑的分力等于小车受到的

阻力。注意事项47例5如图所示,是某研究性学习小组做探究动能定理的实验装置,图中

是小车在一条橡皮筋作用下弹出,沿木板滑行的情形,这时,橡皮筋对小

车做的功为W。当我们用2条、3条……完全相同的橡皮筋并在一起进

行第2次、第3次……实验时,每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放,小车

每次实验中获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。

(1)除了图中已给出的实验器材外,还需要的器材有

;例5如图所示,是某研究性学习小组做探究动能定理的实验装置,48(2)平衡摩擦后,每次实验得到的纸带上的点并不都是均匀的,为了测量

小车获得的速度,应选用纸带

的部分进行测量;(3)下面是本实验的数据记录表,请将第2次、第3次……实验中橡皮筋

做的功填写在对应的位置;次数橡皮筋做的功某两点间的距离x(m)对应的时间t(s)小车获得的速度vn小车速度的平方

1W0.2000.2

2

0.2800.2

3

0.3000.2

4

0.4000.2

5

0.4500.2

(2)平衡摩擦后,每次实验得到的纸带上的点并不都是均匀的,为49(4)从理论上讲,橡皮筋做的功Wn和小车速度vn变化的关系应是Wn

∝

,请你根据表中测定的数据在如图所示的坐标系中作出相应

的图像验证理论的正确性。

(4)从理论上讲,橡皮筋做的功Wn和小车速度vn变化的关50【解析】(1)本实验中需要计算小车的速度,而计算小车的速度需要

测量纸带上所打点之间的距离,故要用到刻度尺。(2)小车在橡皮筋的作用下做加速运动,橡皮筋做功完毕后小车做匀速

运动,因此,匀速时的速度即橡皮筋做功过程的末速度,故应选用纸带上

点距均匀部分测量。(3)橡皮筋每增加一条,对小车做的功就增加W,当我们用2条、3条……

完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验时,橡皮筋做的

功分别是2W、3W、4W、5W……(4)由动能定理可知,Wn=

m

,故Wn与

成正比。由v=

可得,v1=

m/s=1.0m/s,v2=

m/s=1.4m/s,v3=

m/s=1.5m/s,v4=

m/s=2.0m/s,v5=【解析】(1)本实验中需要计算小车的速度,而计算小车的速度51

m/s=2.25m/s,对应

=1.0m2/s2,

=1.96m2/s2,

=2.25m2/s2,

=4m2/s2,

=5.06m2/s2,由以上数据描点画图,如图所示,由图像可见,在误差允许范围内,图线是经过原点的直线,说明Wn与

成正比。

【答案】(1)刻度尺(2)点距均匀(3)2W3W4W5W(4)

图像见解析图 m/s=2.25m/s,对应 =1.0m2/s2, 52五、验证机械能守恒定律实验原理在只有重力做功的自由落体运动中,物体的重力势能转化为动能,但总

的机械能守恒,利用打点计时器在纸带上记录下物体自由下落的高度h

及计算出瞬时速度v,从而验证物体在自由下落过程中,重力势能的减少

量ΔEp=mgh与物体动能的增加量ΔEk=

mv2相等。五、验证机械能守恒定律53实验步骤1.将实验装置按要求装好,将纸带固定在重物上,让纸带穿过打点计时器

的限位孔。2.先用手提起纸带,使重物静止在靠近打点计时器的地方。3.接通电源,松开纸带,让重物自由下落,这样打点计时器就在纸带上打

下一系列点。4.重复以上步骤,多做几次。5.从已打出的纸带中,选出第一、二点间的距离接近2mm且点迹清晰的

纸带,并对其进行测量。6.利用公式v中=

分别求出物体在打下点2、3、4…时的瞬时速度v2、v3、v4…实验步骤547.把得到的数据填入表格,算出重物运动到点2、3、4…时减小的重力

势能mgh2、mgh3、mgh4…再算出物体运动到点2、3、4…时增加的动

能m

/2、m

/2、m

/2…根据机械能守恒定律比较m

/2与mgh2、m

/2与mgh3、m

/2与mgh4…结果是否一致。7.把得到的数据填入表格,算出重物运动到点2、3、4…时减小55注意事项1.组装实验装置时,重物与纸带、限位孔必须在同一竖直线上,以减小摩

擦阻力。2.实验时必须先接通电源,让打点计时器正常工作后才能松开纸带让重

物下落。3.因不需要知道动能的具体数值,因此不需要测出重物的质量m。4.h、v只能通过测量的数据获得,不能利用公式h=

gt2、v2=2gh或v=gt计算获得。注意事项56例6利用图示装置进行验证机械能守恒定律的实验时,需要测量物体

由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h。

(1)某班同学利用实验得到的纸带,设计了以下四种测量方案:a.用刻度尺测出物体下落的高度h,并测出下落时间t,通过v=gt计算出瞬

时速度v。b.用刻度尺测出物体下落的高度h,并通过v=

计算出瞬时速度v。c.根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻例6利用图示装置进行验证机械能守恒定律的实验时,需要测量物57两点间的平均速度,测算出瞬时速度v,并通过h=

计算出高度h。d.用刻度尺测出物体下落的高度h,根据做匀变速直线运动时纸带上某

点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速

度v。以上方案中只有一种正确,正确的是

。(填入相应的字母)(2)某同学经正确操作得到打点纸带,在纸带后段每两个计时间隔取一

个计数点,依次为1、2、3、4、5、6、7,测量各计数点到第1个点的距

离h,并正确求出打相应点时的速度v。各计数点对应的数据见下表:两点间的平均速度,测算出瞬时速度v,并通过h= 计算出高度h58

计数点1234567h/m0.1240.1940.2790.3800.4970.6300.777v/(m·s-1)

1.942.332.733.133.50

v2/(m2·s-2)

3.765.437.459.8012.25

 计数点1234567h/m0.1240.1940.27959请在如图坐标系中描点作出v2-h图线;由图线可知,重物下落的加速度g'

=

m/s2(保留三位有效数字);若当地的重力加速度g=9.80m/s2,根

据作出的图线,能粗略验证自由下落的重物机械能守恒的依据是

。

请在如图坐标系中描点作出v2-h图线;由图线可知,重物下落的60【解析】(1)在验证机械能守恒定律的实验中不能将物体下落的加速

度看做g,只能把它当做未知的定值,所以正确方案只有d项。(2)若机械能守恒,则满足v2=2gh,则v2-h图线的斜率表示当地的重力加速

度的2倍,由所作的图线可求出斜率为19.5m/s2,故g'=9.75m/s2,在误差允

许的范围内g'=g,故机械能守恒。【解析】(1)在验证机械能守恒定律的实验中不能将物体下落的61【答案】(1)d(2)图线如图所示9.75(9.69~9.79均可)

图线为通过坐标原点的一条直线,所求g'与g基本相等【答案】(1)d(2)图线如图所示9.75(9.69~62

六、验证动量守恒定律 六、验证动量守恒定律63注意事项1.前提条件保证碰撞是一维的,即保证两物体在碰撞之前沿同一直线运动,碰撞之

后还沿这条直线运动。2.利用斜槽进行实验,入射球质量要大于被碰球质量,即m1>m2,防止碰后

m1被反弹。注意事项64例7某同学利用打点计时器和气垫导轨做“验证动量守恒定律”的

实验,气垫导轨装置如图甲所示,所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、

弹射架等组成。在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小

孔,向导轨空腔内不断通入压缩空气,空气会从小孔中喷出,使滑块稳定

地漂浮在导轨上,这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的

误差。

例7某同学利用打点计时器和气垫导轨做“验证动量守恒定律”的65(1)下面是实验的主要步骤:①安装好气垫导轨,调节气垫导轨的调节旋钮,使导轨水平;②向气垫导轨空腔内通入压缩空气;③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧,将纸带穿过打

点计时器(未画出)与弹射架并固定在滑块1的左端,调节打点计时器的

高度,直至滑块拖着纸带移动时,纸带始终在水平方向;④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳;⑤把滑块2放在气垫导轨的中间;⑥先

,然后

,让滑块带动纸带一起运动;⑦关闭电源,取下纸带,重复步骤④⑤⑥,选出理想的纸带如图乙所示;⑧测得滑块1的质量为310g,滑块2(包括橡皮泥)的质量为205g。(1)下面是实验的主要步骤:66完善实验步骤⑥的内容。(2)已知打点计时器每隔0.02s打一个点,计算可知两滑块相互作用以前

系统的总动量为

kg·m/s;两滑块相互作用以后系统的总动量为

kg·m/s(保留三位有效数字)。(3)试说明(2)中两结果不完全相等的主要原因是:

。完善实验步骤⑥的内容。67【解析】(1)实验时应先接通打点计时器的电源,再放开滑块1。(2)作用前系统的总动量为滑块1的动量p0=m1v0v0=

m/s=2m/s,p0=0.310×2kg·m/s=0.620kg·m/s作用后系统的总动量为滑块1和滑块2的动量和,且此时两滑块具有相同

的速度v,v=

m/s=1.2m/s,p=(m1+m2)v=(0.310+0.205)×1.2kg·m/s=0.618kg·m/s。(3)存在误差的主要原因是纸带与打点计时器限位孔间有摩擦。【答案】(1)接通打点计时器的电源放开滑块1(2)0.6200.618(3)纸带与打点计时器限位孔间有摩擦【解析】(1)实验时应先接通打点计时器的电源,再放开滑块168考点三

电学实验一、器材选取原则1.安全性原则:实验中要保证电流、电压值既不超过仪表的量程,又不超

过变阻器、小灯泡、电阻箱等器材所允许的最大值。2.精确性原则:在不违反安全性原则的前提下,尽量使测量结果更精确。3.简便性原则:在不违反前两个原则的前提下,尽量使测量电路简单好

接,测量中的调节控制操作方便。二、电路的实物连线1.总的原则:先串后并,接线到柱,注意量程和正负。2.对限流电路,在开关闭合前,滑动变阻器的滑片应调到阻值最大处。<基础知识>考点三

电学实验<基础知识>693.对分压电路,应该先把电源、开关和滑动变阻器的全部电阻丝三部分

用导线连接起来,然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头,比

较该接头和滑动头的电势高低,根据“伏安法”部分电表正负接线柱的

情况,将“伏安法”部分接入该两点间。(注意滑动变阻器的滑片应调

到使“伏安法”部分所接两点间阻值最小处)三、电流表、电压表的读数

电流表电压表符号

参数量程:0~0.6A,0~3A内阻:小于1Ω量程:0~3V,0~15V内阻:3kΩ,15kΩ读数方法视线垂直于刻度盘表面,一般都需估读,3A量程估读到分度值的

,0.6A量程估读到分度值的

视线垂直于刻度盘表面,一般都需估读,3V量程估读到分度值的

,15V量程估读到分度值的

3.对分压电路,应该先把电源、开关和滑动变阻器的全部电阻丝三70四、电表的改装四、电表的改装71高考物理(江苏版)一轮配套课件：专题十七实验72在实验室测量某金属丝的电阻率时,经分析需要一个量程为6V的

电压表与一个量程为0.6A的电流表,但实验室为其提供的器材有两个

满偏电流为Ig=3mA、内阻为Rg=120Ω的电流表,两个最大阻值为9999.

9Ω的电阻箱。现用以上器材改装成满足上述要求的电压表和电流表,

要得到量程为6V的电压表需将①串

联的电阻箱调到②1880

Ω,要得到量程为0.6A的电流表需将并联的电阻箱调到③0.6

Ω。在实验室测量某金属丝的电阻率时,经分析需要一个量程为673五、电流表的内接法和外接法的比较五、电流表的内接法和外接法的比较74两种电路的选择方法1.阻值比较法:先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较,

若Rx较小,宜采用电流表外接法;若Rx较大,宜采用电流表内接法。简单

概括为“大内偏大,小外偏小”。2.临界值计算法Rx<

时,用电流表外接法。Rx>

时,用电流表内接法。两种电路的选择方法753.实验试触法:按图接好电路,让电压表一根接头P先后与a、b处接触一

下,如果电压表的示数有较大的变化,而电流表的示数变化不大,则可采

用电流表外接法;如果电流表的示数有较大的变化,而电压表的示数变

化不大,则可采用电流表内接法。3.实验试触法:按图接好电路,让电压表一根接头P先后与a、b76六、滑动变阻器的限流式接法和分压式接法六、滑动变阻器的限流式接法和分压式接法77必须选用分压式的3种情况1.若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求,即若滑动变阻器阻值

调到最大时,待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量

程,或超过待测电阻的额定电流(或电压),则必须选用分压式接法。2.若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多,以致在限流电路中,滑

动变阻器的滑片从一端滑到另一端时,待测电阻上的电流或电压变化不

明显,此时,应改用分压电路。3.若实验中要求电压从零开始调节,则必须采用分压式接法。必须选用分压式的3种情况78一、测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)实验原理<重点难点>用毫米刻度尺测一段金属丝的长度L,用螺旋测微器测金属丝的直径d,

用伏安法测金属丝的电阻R,由R=ρ

,得ρ=

=

。实验步骤1.用螺旋测微器在金属丝的三个不同位置上各测一次,求出直径的平均

值d。2.将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直,用毫米刻度尺测量接入电路

的金属丝长度(即有效长度),反复测量三次,求出平均值L。一、测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)<重点难点>用79

4.实验时,读出几组相应的电流表示数I、电压表示数U的值,记入记录

表格内,断开开关S,求出电阻R的平均值。5.将测得的R、L、d值,代入电阻率计算公式ρ=

=

中,计算出金属丝的电阻率。3.依照图示连好电路,并把滑动变阻器的阻值调至最大。 3.依照图示连好电路,并把滑动变阻器的阻值调至最大。80注意事项1.本实验中被测金属丝的电阻值较小,为了减小实验的系统误差,必须采

用电流表外接法。2.测量待测金属丝的有效长度,是指测量待测金属丝接入电路的两个端

点之间的长度。3.在用伏安法测电阻时,通过待测金属丝的电流I的值不宜过大(电流表

用0~0.6A量程),通电时间不宜过长,以免金属丝的温度过高,造成其电阻

率在实验过程中增大。4.求R的平均值可用两种方法:第一种是算出各次的测量值,再取平均值,

第二种是用U-I图线的斜率来求出。注意事项81误差分析——误差来源1.直径的测量。2.长度的测量。3.通电电流的大小不同,通电时间的长短不同,致使金属丝发热而温度不

同,电阻率随之变化。4.由于本实验采用电流表外接法,所以R测<R真,由ρ=

,可知ρ测<ρ真。误差分析——误差来源82例8实验室购买了一捆标称长度为100m的铜导线,某同学想通过实验

测定其实际长度。该同学首先测得导线横截面积为1.0mm2,查得铜的

电阻率为1.7×10-8

Ω·m,再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻Rx,从而

确定导线的实际长度。

可供使用的器材有:例8实验室购买了一捆标称长度为100m的铜导线,某同学想83电流表:量程0~0.6A,内阻约0.2Ω;电压表:量程0~3V,内阻约9kΩ;滑动变阻器R1:最大阻值5Ω;滑动变阻器R2:最大阻值20Ω;定值电阻:R0=3Ω;电源:电动势6V,内阻可不计;开关、导线若干。回答下列问题:(1)实验中滑动变阻器应选

(填“R1”或“R2”),闭合开关S前

应将滑片移至

端(填“a”或“b”)。(2)在实物图丙中,已正确连接了部分导线,请根据图甲电路完成剩余部电流表:量程0~0.6A,内阻约0.2Ω;84分的连接。丙(3)调节滑动变阻器,当电流表的读数为0.50A时,电压表示数如图乙所

示,读数为

V。(4)导线实际长度为

m(保留2位有效数字)。分的连接。丙(3)调节滑动变阻器,当电流表的读数为0.5085【解析】(1)因控制电路是限流式接法,而测量电路总电阻在3.0Ω以

上,为使测量电路有较大的调节范围,滑动变阻器应选用总阻值较大的R

2。为了保证开关闭合时电路的安全,应使滑动变阻器接入电路中的阻

值最大,即开关闭合前滑片应置于a端。(2)见答案。(3)由图乙知该电压表的分度值为0.1V,故按“十分之一”估读法可知

测量结果为2.30V。(4)R0+Rx=

=4.60Ω,故Rx=1.60Ω。由Rx=ρ

可得L=

,代入数据可得L≈94m。【解析】(1)因控制电路是限流式接法,而测量电路总电阻在386【答案】(1)R2a(2)如图所示

(3)2.30(4)94【答案】(1)R2a(2)如图所示87二、描绘小灯泡的伏安特性曲线实验原理在纯电阻电路中,电阻两端的电压与通过电阻的电流是线性关系,但在

实际电路中,由于各种因素的影响,I-U图像不再是一条直线。读出若干

组通过小灯泡的电流I和其两端的电压U的值,然后在坐标纸上以I为纵

轴,以U为横轴画出I-U图线。二、描绘小灯泡的伏安特性曲线88实验步骤1.适当选择电流表、电压表的量程,采用电流表外接法,按图中所示的电

路原理图连接好实验电路。2.改变滑动变阻器滑片的位置,读出几组相应的电流表和电压表的示数实验步骤89I和U的值,记入记录表格内,断开开关S。3.在坐标纸上建立一个直角坐标系,纵轴表示电流I,横轴表示电压U,将

所测数据在坐标纸上描点,用平滑曲线将各数据点连接起来,便得到伏

安特性曲线。注意事项1.因本实验要作出I-U图线,要求测出几组包括零在内的电流、电压值,

因此,变阻器要采用分压接法。2.本实验中,因被测小灯泡电阻较小,因此实验电路必须采用电流表的外

接法。3.开关闭合前滑动变阻器滑片移到分压为零的一端。I和U的值,记入记录表格内,断开开关S。注意事项90例9有一个额定电压为2.8V,功率约为0.8W的小灯泡,现要用伏安法

描绘这个小灯泡的I-U图线,有下列器材供选用:A.电压表(0~3V,内阻6kΩ);B.电压表(0~15V,内阻30kΩ);C.电流表(0~3A,内阻0.1Ω);D.电流表(0~0.6A,内阻0.5Ω);E.滑动变阻器(10Ω,2A);F.滑动变阻器(200Ω,0.5A);G.蓄电池(电动势6V,内阻不计)。(1)用如图甲所示的电路进行测量,电压表应选用

,电流表应选

用

,滑动变阻器应选用

。(用字母代号表示)例9有一个额定电压为2.8V,功率约为0.8W的小灯泡91

甲(2)通过实验测得此小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示,由图线可求得

此小灯泡在正常工作时的电阻为

Ω,此时灯泡的功率为

W。

92

乙(3)若将此灯泡与电动势为6V、内阻不计的电源连接,要使灯泡正常发

光,需串联一个阻值为

Ω的电阻。

93【解析】(1)小灯泡的额定电压为2.8V,故电压表应选用0~3V量程的

A;小灯泡的额定功率为0.8W,故小灯泡的额定电流约为0.3A,电流表应

选取0~0.6A量程的D;滑动变阻器应选择阻值较小的E,便于调节。(2)根据题图乙可知,当小灯泡两端的电压为2.8V时,对应的电流为0.28

A,则R=

=

Ω=10Ω,此时灯泡的功率为P=UI=2.8×0.28W=0.784

W。(3)当灯泡正常发光时电路中的电流为I=0.28A,则串联电阻两端的电压

为UR=6V-2.8V=3.2V。根据欧姆定律可知应串联电阻的阻值为R=

=

Ω=11.4Ω。【答案】(1)A

D

E(2)100.784(3)11.4【解析】(1)小灯泡的额定电压为2.8V,故电压表应选用94三、测量电源的电动势和内阻实验原理如图所示,改变R的阻值,从电压表和电流表上读出几组U、I值,利用闭

合电路欧姆定律U=E-Ir求出几组E、r值,最后分别算出它们的平均值。

三、测量电源的电动势和内阻实验原理95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U-I图像。如图所示,所得图线的纵截距即电动势的值,图线斜率的绝对值即内阻r的值。

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96实验步骤1.电流表用0~0.6A量程,电压表用0~3V量程,按实验电路图连接好电

路。2.把滑动变阻器的滑片移到使阻值最大的一端。3.闭合开关,调节滑动变阻器滑片,使电流表有明显示数,记录一组数据

(I、U),用同样方法测量几组I、U值,记录在自己设计的表格中。4.断开开关,整理好器材。5.处理数据,用公式法和作图法两种方法求出电动势和内阻的值。实验步骤97注意事项1.为了使电池的路端电压变化明显,电池的内阻宜大些(选用已使用过

一段时间的干电池)。2.画出U-I图像,要使较多的点落在这条直线上,不在直线上的点均匀分

布在直线的两侧,个别偏离直线太远的点可舍去不考虑。这样,就可减

小偶然误差,提高精确度。3.计算内阻时,要在直线上任取两个相距较远的点,用r=

计算出电源的内阻r。误差分析测量电路存在系统误差,未考虑电压表的分流,使得电流的测量值小于

真实值,则电动势的测量值小于真实值,内阻的测量值小于真实值。注意事项误差分析98例10用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值Rx。已知电池的电

动势约为6V,电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧。可选用的实验器

材有:电流表A1(量程0~30mA);电流表A2(量程0~100mA);电压表V(量程0~6V);滑动变阻器R1(阻值0~5Ω);滑动变阻器R2(阻值0~300Ω);开关S一个,导线若干。某同学的实验过程如下:Ⅰ.设计如图1所示的电路图,正确连接电路。例10用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值Rx。已知电99

图1Ⅱ.将R的阻值调到最大,闭合开关,逐次调小R的阻值,测出多组U和I的

值,并记录。以U为纵轴,I为横轴,得到如图2所示的图线。

100

图2Ⅲ.断开开关,将Rx改接在B、C之间,A与B直接相连,其他部分保持不

变。重复Ⅱ的步骤,得到另一U-I图线,图线与横轴I的交点坐标为(I0,0),

与纵轴U的交点坐标为(0,U0)。

101回答下列问题:①电流表应选用

,滑动变阻器应选用

;②由图2的图线,得电源内阻r=

Ω;③用I0、U0和r表示待测电阻的关系式Rx=

,代入数值可得Rx;④若电表为理想电表,Rx接在B、C之间与接在A、B之间,滑动变阻器滑

片都从最大阻值位置调到某同一位置,两种情况相比,电流表示数变化

范围

,电压表示数变化范围

。(选填“相同”或“不同”)回答下列问题:102【解析】①电路总电阻可能的最小值约为20Ω,则回路中可能的最大

电流Im=

A=300mA,可见,电流表应选用A2。若选用滑动变阻器R1,电路中电流变化范围太窄,并且当R1连入电路阻

值最大时,电路中电流仍可能会超过电流表A2的量程,故应选用R2。②图2中,U-I图线的斜率的绝对值等于电源内阻,由图像可知:r=25Ω。③由题意可知,Rx+r=

,则Rx=

-r。④若电表为理想电表,Rx接在B、C或A、B之间,对干路中电流无影响,

故电流表示数变化范围相同,很显然,电压表示数变化范围不相同。【答案】①A2R2②25③

-r④相同不同【解析】①电路总电阻可能的最小值约为20Ω,则回路中可能103四、练习使用多用电表实验原理1.测电阻的依据是闭合电路欧姆定律;测电流和电压的依据是串联和并

联的特点及部分电路欧姆定律。2.二极管的特性是单向导电性,当二极管加上一定的反向电压时,它的电

阻值变得很大,就像断开的开关一样。四、练习使用多用电表实验原理104实验步骤1.多用电表的使用(1)观察多用电表,认识多用电表的表盘、选择开关及其周围的测量功

能和量程。(2)进行测量前,检查表头的机械零点,方法是让多用电表不进行任何测

量,正常情况是表针应停在左端零刻线上,否则要用小螺丝刀轻轻转动

表盘下边中间部位的调零螺丝,使表针指零。(3)测量时,把选择开关旋到相应的测量项目和量程上。使用电压挡时,应使多用电表同用电器并联。测量直流电压时,还要让

红表笔接在用电器电势较高的一端。使用电流挡时,要使多用电表与用

电器串联,且要让电流从红表笔流入,从黑表笔流出。实验步骤105使用欧姆挡时,先选好倍率,原则是测量时使指针尽可能靠近刻度盘的

中央位置。随后,进行欧姆调零。测电阻时,电阻要跟别的元件和电源

断开,而且不要用手碰触表笔的金属部分。每换用欧姆挡的另一量程

时,都需要重新进行欧姆调零。读数时,读出表盘上相应的刻度值乘以

所选的倍率,才是被测电阻值。2.用多用电表探测黑箱内的元件(1)了解二极管的导电特性。(2)将多用电表的选择开关置于直流电压挡,将两表笔分别与黑箱上

的A、B、C三个点中的两个点连接,判断黑箱内有无电源。(3)将多用电表的选择开关置于欧姆挡,将两表笔分别与黑箱上

的A、B、C三个点中的两个点连接,读出欧姆表上的读数。将表笔反接后,根据欧姆表示数是否变化来判断黑箱中是否有二极管。使用欧姆挡时,先选好倍率,原则是测量时使指针尽可能靠近刻度盘106注意事项1.使用多用电表前,应观察指针是否指在左端的零刻线上,若有偏差,应

用螺丝刀调节多用电表中间的调零螺丝,使多用电表的指针指在左端的

零刻线处。2.测电阻时,待测电阻要跟别的元件和电源断开,不能用手接触表笔的金

属杆。3.合理选择欧姆挡的量程,使指针尽量指在表盘中央位置附近。4.换用欧姆挡的另一量程时,一定要重新进行欧姆调零,才能进行测量。5.欧姆挡读数时,应将表针所指示数乘以选择开关所指的倍率。6.测量完毕时,要把表笔从测试孔中拔出,选择开关应置于交流电压最高

挡或OFF挡,若长期不用时,还应把电池取出。注意事项107例11如图1所示的黑箱中有三只完全相同的电学元件,小明使用多用

电表对其进行探测。图1例11如图1所示的黑箱中有三只完全相同的电学元件,小明使用108

图2(1)在使用多用电表前,发现指针不在左边“0”刻度线处,应先调整图2

109中多用电表的

(选填“A”、“B”或“C”)。(2)在用多用电表的直流电压挡探测黑箱a、b接点间是否存在电源时,

一表笔接a,另一表笔应

(选填“短暂”或“持续”)接b,同时观

察指针偏转情况。(3)在判定黑箱中无电源后,将选择开关旋至“×1”挡,调节好多用电表,

测量各接点间的阻值。测量中发现,每对接点间正反向阻值均相等,测

量记录如下表。两表笔分别接a、b时,多用电表的示数如图2所示。请将记录表补充完整,并在图1的黑箱图中画出一种可能的电路。两表笔接的接点多用电表的示数a,b

Ωa,c10.0Ωb,c15.0Ω中多用电表的

(选填“A”、“B”或“C”)。两110【解析】(1)A是机械调零,B是欧姆调零,C是功能选择开关,故选

填A。(2)为防止a、b间存在高压电源在持续接通时烧坏电表,应采用“点

触”方式。(3)正反向阻值相等说明两接点间无二极管。由题图2可以读出a、b间

阻值为5.0Ω。因黑箱内只有三个阻值相等的电阻,由表内数据知b、c

间电阻等于a、b间电阻与a、c间电阻之和,故可推测a、b间电阻与a、c

间电阻相串联。又因a、c间阻值是a、b间阻值的2倍,故a、b间有一个

电阻时a、c间两个电阻串联;a、c间有一个电阻时a、b间两个电阻并联,

电路图见答案。【解析】(1)A是机械调零,B是欧姆调零,C是功能选择开关111【答案】(1)A(2)短暂(3)5.0如图所示

【答案】(1)A(2)短暂(3)5.0如图所示112考点四

选考实验一、模型的建立1.通过扫描隧道显微镜我们知道分子(原子)并不是一个个的小球,把分

子看成小球是对分子建立的一种理想化物理模型,模型都是人们根据研

究的问题而建立的,理想模型在一定场合、一定条件下突出客观事物的

某种主要因素,忽略次要因素而建立起来的。将分子看成小球,与在力

学中的质点、电学中的点电荷一样,都是理想化的模型。实际分子的结

构是很复杂的,我们所计算出的分子大小只是一个粗略的数量级的概念。2.单摆的运动也可以看成一个理想化的运动模型,但摆球不能看成质点,<基础知识>考点四

选考实验<基础知识>113在测摆长时应从球心开始算起。3.在几何光学中,不应把光看做电磁波,而应看做光能量传播方向的几何

线,表示光的传播方向的直线称为光线,光线是一种几何的抽象。在实

际当中不可能得到一条光线。测量玻璃的折射率利用了光线的模型,光

线也是为了研究问题而建立起来的物理模型。二、研究微小量的方法可以通过一些实验的设计来通过测量较大的量来研究较小的量。1.比如测量金属丝的直径采用累积法,把金属丝缠绕起来,测其长度再除

以匝数从而得到其直径。2.再比如我们可以用量筒和刻度尺估测一粒绿豆的直径:先用量筒测出

一定的绿豆的体积V,再将这些绿豆平摊在水平桌面上,不要重叠,测出在测摆长时应从球心开始算起。114所占的面积S,则绿豆的直径d=

。3.油膜法测分子直径的大小也利用了这一思想,让油酸分子在水面形成

单分子层,如图,则其体积与面积两个宏观量的比即其分子直径。所占的面积S,则绿豆的直径d= 。115一、用油膜法估测分子的大小<重点难点>一、用油膜法估测分子的大小<重点难点>116注意事项1.实验前应检查方盘是否干净。2.方盘中的水应保持稳定状态,最好静置一段时间,痱子粉均匀撒在水面

上。3.向水面滴油酸酒精溶液时,针尖应竖直、靠近水面,如果离水面太高,

可能无法形成油膜。最好在1cm左右。4.计算油膜面积时,以坐标纸上方格的数目来计算,不足半个的舍去,多

于半个的算1个。5.油酸酒精溶液的浓度以小于

为宜。注意事项3.向水面滴油酸酒精溶液时,针尖应竖直、靠近水面,如117例12在“用油膜法估测分子大小”的实验中,所用的油酸酒精溶液的

浓度为每1000mL溶液中有纯油酸0.6mL,用注射器测得1mL上述溶液

为80滴,把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内,让油膜在水面上尽可能散开,测

得油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示,图中正方形小格的边长为1

cm。试求:

(1)油酸薄膜的面积是

cm2;(2)实验测出油酸分子的直径是

m;(结果保留两位有效数字)(3)实验中为什么要让油膜尽可能散开?例12在“用油膜法估测分子大小”的实验中,所用的油酸酒精溶118【解析】(1)舍去不足半格的,多于半格的算一格,数一下共有118个;

一个小方格的面积S0=L2=1cm2,所以面积S=118×1cm2=118cm2。(2)一滴纯油酸的体积V=

×

mL=7.5×10-12m3油酸分子直径d=

=

m≈6.4×10-10m。(3)让油膜尽可能散开,是为了在水面上形成单分子油膜。【答案】(1)118(2)6.4×10-10(3)这样做的目的是在水面上形成单分子油膜【解析】(1)舍去不足半格的,多于半格的算一格,数一下共有119二、单摆的周期与摆长的关系二、单摆的周期与摆长的关系120注意事项1.悬线顶端不能晃动,需用夹子夹住,保证顶点固定。2.强调在同一平面内振动且摆角小于5°。3.选择在摆球摆到平衡位置处开始计时,并数准全振动的次数。4.小球自然下垂时,用毫米刻度尺量出悬线长l,用游标卡尺测量小球的

直径,然后算出摆球的半径r,则摆长L=l+r。5.选用长一米左右的细线。注意事项121例13(1)在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中,两位同学用游标

卡尺测量小球的直径如图甲、乙所示。测量方法正确的是

(选填“甲”或“乙”)。(2)实验时,若摆球在垂直纸面的平面内摆动,为了将人工记录振动次数

改为自动记录振动次数,在摆球运动最低点的左、右两侧分别放置一激

光光源与光敏电阻,如图丙所示。光敏电阻与某一自动记录仪相连,该

仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t变化图线如图丁所示,则该单摆的振例13(1)在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中,两位同学122

动周期为

。若保持悬点到小球顶点的绳长不变,改用直径是原

小球直径2倍的另一小球进行实验,则该单摆的周期将

(填“变

大”、“不变”或“变小”),图丁中的Δt将

(填“变大”、

“不变”或“变小”)。 动周期为

。若保持悬点到小球顶点的绳长不变,改123【解析】(1)由游标卡尺的使用方法知乙图操作正确。(2)小球摆动到最低点时,挡光使得光敏电阻阻值增大,从t1时刻开始,再

经两次挡光完成一个周期,故T=2t0;摆长为摆线长加小球半径,若小球直

径变大,则摆长增加,由周期公式T=2π

可知,周期变大;若小球直径变大,则挡光时间增加,即Δt变大。【答案】(1)乙(2)2t0变大变大【解析】(1)由游标卡尺的使用方法知乙图操作正确。【答案】124三、测定玻璃的折射率三、测定玻璃的折射率125注意事项1.玻璃砖要厚,用手拿玻璃砖时,只能接触玻璃毛面或棱,严禁用玻璃砖

当尺子画界面;2.入射角应在30°到60°之间;3.大头针要竖直插在白纸上,且玻璃砖每一侧两枚大头针P1与P2间、P3

与P4间的距离应尽量大一些,以减小确定光路方向时造成的误差;4.玻璃砖的折射面要画准;5.由于要多次改变入射角重复实验,所以入射光线与出射光线要一一对

应编号,以免混乱。注意事项126例14如图,画有直角坐标系xOy的白纸位于水平桌面上。M是放在白

纸上的半圆形玻璃砖,其底面的圆心在坐标原点,直边与x轴重合。OA

是画在纸上的直线,P1、P2为竖直地插在直线OA上的两枚大头针,P3是

竖直地插在纸上的第三枚大头针,α是直线OA与y轴正方向的夹角,β是

直线OP3与y轴负方向的夹角。只要直线OA画得合适,且P3的位置取得

正确,测出角α和β,便可求得玻璃的折射率。某学生在用上述方法测量玻璃的折射率时,在他画出的直线OA上竖直

地插上了P1、P2两枚大头针,但在y<0的区域内,不管眼睛放在何处,都无

法透过玻璃砖看到P1、P2的像,他应采取的措施是

。若他已透过玻璃砖看到了P1、P2的像,确定P3

位置的方法是

。若他已正确地测得例14如图,画有直角坐标系xOy的白纸位于水平桌面上。M是127了α、β的值,则玻璃的折射率n=

。

了α、β的值,则玻璃的折射率n=

。128【解析】“在y<0的区域内,不管眼睛放在何处,都无法透过玻璃砖看

到P1、P2的像”的原因是光线射到O点时发生了全反射,即入射角太大,

故应减小入射角,具体做法是:在白纸上画一条与y轴正方向夹角较小的

直线OA,把大头针P1、P2竖直地插在所画的直线上,直到在y<0的区域内

透过玻璃砖能够看到P1、P2的像。按实验的要求,所插入的大头针应该在同一条光路上,因此确定P3位置

的方法是:在y<0的区域移动眼睛的位置,当看到P1、P2重合时,在眼睛与

O点间任取一点,即可作为P3。由折射率的定义得n=

。【答案】见解析【解析】“在y<0的区域内,不管眼睛放在何处,都无法透过玻129实验方法实验原理是实验的核心和基础,所有实验方法、步骤、仪器的选择、数

据处理、误差分析都可从实验原理中派生出来,理解了实验原理,就无

需死记硬背有关实验的各种条条框框了。实验的主要思想方法有:1.等效法这是物理学中一个重要和常用的思维方法,当某一个物理量不能或不易

直接测量时,如果可以用另一个物理量代替它而又不影响问题的实质,

我们就可以接受这种方案,这种方法叫等效法。比如在“验证动量守恒

定律”的实验中我们用水平位移代替速度;在电路设计中用“等效替

代”思维测电阻等,都是此方法的典例。方法1方法技巧实验方法方法1方法技巧1302.累积法(放大法)把某些难以直接测量的微小物理量累积后测量,可大大提高测量的精

度,这种方法叫累积法。比如测一个大头针的质量是很难测准确的,但