【优化方案】高三物理专题复习攻略 第一部分专题六第十四讲 物理实验课件 新人教版（重庆专用）

1、专题六 实 验 第十四讲物理实验,重点知识归纳,一、测量读数类仪器使用 1游标卡尺 (1)各种游标卡尺的有关参数如下表所示：,(2)游标卡尺的读数方法:以游标零刻度线位置为准,在主尺上读取整毫米数;看游标上哪一条刻度线与主尺上的某一刻度线(此某一刻度线不需读出)对齐,由游标上对齐的刻度数(即格数)乘以游标卡尺的精确度得出毫米以下的小数;总的读数为毫米整数加上毫米以下的小数.,2螺旋测微器(千分尺) 量程一般为025 mm,精确度是0.5 mm500.01 mm. 螺旋测微器的读数方法: 从固定标尺上读出整 毫米数,要注意半毫米刻 度线是否露出,如果露出 再加上0.5 mm.,图141,0.5

2、mm以下的读数则等于与固定标尺上横线对准的可动圆周上的读数(要估读一位)乘以精度0.01 mm.测量长度为上述二者之和.如图141中所示读数为6 mm0.5 mm20.20.01 mm6.702 mm. 特别提醒:螺旋测微器的使用要注意两点:(1)半毫米刻度线;(2)估读,末位估读的“0”不要漏掉.,3电流表、电压表 (1)电流表、电压表使用时量程选择的规则: 根据被测电流或电压值的大小选择量程.测量时最好使指针偏转超过所选量程的2/3,至少超过1/2.在不知道被测电流或电压大小的情况下,应选用电表的较大量程,然后再根据指针偏转情况选取合适的量程.,(2)读数方法:读数时应使视线垂直于刻度盘表

3、面.凡仪器最小刻度是10分度的,要求读到最小刻度后再往下估读一位(估读的这位是不可靠数字);凡仪器最小刻度不是10分度的,只要求读到最小刻度所在的这一位,不再往下估读. 4电阻箱 电阻箱是按照各个数量级上指针的对应数值读数的,指针必须指向某一个确定的数值,不能在两个数值之间,因此电阻箱测量结果的各位读数都是从电阻箱上指针所指位置直接读出的,不再向下估读,如图142所示的电阻箱的阻值为84580.2 .,图142,5多用电表 (1)使用多用电表测电压、电流时，应根据选择的量程确定最小刻度值，然后读数 (2)使用欧姆挡时，注意以下几个方面： 用多用电表测电阻时,测量前应根据估计的阻值选用适当的挡位

4、.由于欧姆挡刻度的非线性,使用欧姆挡测电阻时,表头指针偏转过大或过小都有较大误差,通常只使用表盘中间一段刻度范围为测量的有效范围,否则要变换倍率.,每更换一次倍率，都要重新进行欧姆调零. 由于欧姆挡表盘刻度不均匀,难于估读,测量结果只需取两位有效数字.计数时不要忘记乘上相应挡位的倍率. 测量时待测电阻要跟其他元件和电源断开. 多用电表使用完毕后,应将选择开关拨离欧姆挡,旋至OFF挡或交流电压最高挡上.,特别提醒：要区分开“机械零点”与“欧姆零点”：“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置调整的是表盘下边中间的定位螺丝“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置，调整的是欧姆挡的调零旋钮,二、力学

5、实验 1“纸带类”实验 (1)打点计时器 打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,它接在频率为50 Hz的交流电源上使用时,每隔0.02 s打一次点,因此,纸带上的点就表示了和纸带相连的运动物体在不同时刻的位置.通过研究纸带上点迹间的距离,就可以确定物体的运动情况.,图143,当物体做匀速直线运动时，某段时间内的平均速度等于各个时刻的瞬时速度在“探究动能定理”实验中，就是据此求得物体最终获得的速度大小因此要选取纸带上打点间隔基本相等的部分进行测量 利用纸带计算加速度,2“胡克定律类”实验 (1)原理:利用橡皮条或弹簧在弹性限度内、力与形变量成正比,计算(测量)其长度的变化分析力的变化情况或建立

6、Fx坐标系,描点画图研究力的变化规律. (2)应用 根据平行四边形定则验证力的合成与分解. 探究弹力和弹簧伸长量的关系.,三、电学实验 1电路设计及仪器选取原则 正确地选择仪器和设计实验电路,有一定的灵活性,应遵循以下几个基本原则: (1)正确性 (2)安全性 (3)方便性 (4)精确性,2“伏安类”实验中电流表的内、外接法,特别提醒:在RV、RA均不知的情 况下,可采用试触法.如图144 所示,分别将a端与b、c接触,如 果前后两次电流表示数比电压表示数变化明显,说明电压表分流作用大,应采用内接法;如果前后两次电压表示数比电流表示数变化明显,说明电流表分压作用大,应采用外接法.,图144,3

7、滑动变阻器的接法 (1)若符合下列情况之一,则滑动变阻器必须接成分压式. 要求电表能从零开始读数; 要求电表能有较大的调节范围; 当待测电阻RxR(滑动变阻器的最大阻值)时. (2)当待测电阻RxR(滑动变阻器的最大阻值)时,既可接成分压式、也可接成限流式.,四、实验误差 1偶然误差和系统误差 从性质和来源看,误差分为偶然误差和系统误差两种. (1)偶然误差是由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误差.减小偶然误差的方法就是通过多次测量求平均值. (2)系统误差是由于仪器本身不精确,或实验方法粗略或实验原理不完善而产生的.要减小系统误差,必须校准仪器,或改进实验方法,或完善

8、实验原理.,2有效数字 (1)测量既然总有误差,测量的数值就只能是近似数,如“174.2 mm”最末的一位数字“2”是不可靠数字,但它仍有意义不能舍,因为它代表了一个大概数量关系,比如这里174.2与174.8相比是接近174还是175就显而易见了.像174.2 mm这种带一位不可靠数字的近似数字叫有效数字,有效数字的最后一位为误差所在位.在实验中,测量时要按有效数字的规则来读数.,(2)确定有效数字时，应注意以下问题： 有效数字的位数与小数点的位置无关.有效数字的位数与单位无关. 关于“0”在有效数字中的特殊性:0在前时,从左往右数第一个不为零的数字才是有效数字.0在后时,计入有效数字. 乘

9、方不算有效数字;比如3.020103 m/s中的3不是有效数字,10也不是.,3减小实验误差的方法 (1)多次测量求平均值 (2)累积法 (3)图象法,五、创新实验 1.创新实验方案的设计,一般应遵循以下四条原则 (1)科学性原则 (2)可靠性原则 (3)方便性原则 (4)准确性原则,2设计性实验的设计思路,热点题型示例,(2010年高考安徽理综卷)(1)在测定金属的电阻率实验中,用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图145所示,读数为_mm.,(2)在用单摆测定重力加速度实验中,用游标为20分度的卡尺测量摆球的直径,示数如图146所示,读数为_cm.,图145,图146,【解析】(1)固定刻

10、度部分读数为0.5 mm,可动刻度部分读数为11.70.01 mm0.117 mm,则螺旋测微器的读数为0.5 mm0.117 mm0.617 mm (0.616 mm0.619 mm都对) (2)主尺上的读数为0.6 cm游标尺上的第15条刻线与主尺的某一刻线对齐,游标尺读数为150.05 mm0.75 mm,则游标卡尺的读数为0.6 cm0.075 cm0.675 cm. 【答案】(1)0.617 mm(0.616 mm0.619 mm) (2)0.675 cm,强化训练1(2011年高考大纲全国卷)使用多用电表测量电阻时,多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源(一般为电池)、一个电阻和

11、一表头相串联,两个表笔分别位于此串联电路的两端.现需要测量多用电表内电池的电动势,给定的器材有:待测多用电表,量程为60 mA的电流表,电阻箱,导线若干.实验时,将多用电表调至1 挡,调好零点;电阻箱置于适当数值.完成下列填空:,(1)仪器连线如图147所示(a和b是多用电表的两个表笔)若两电表均正常工作，则表笔a为_(填“红”或“黑”)色；,图147,(2)若适当调节电阻箱后,图1中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图148(a)、(b)、(c)所示,则多用电表的读数为_,电流表的读数为_mA,电阻箱的读数为_;,图148(a),图148(b),图148(c),(3)将图147中多用电表的

12、两表笔短接,此时流过多用电表的电流为_mA;(保留3位有效数字) (4)计算得到多用电表内电池的电动势为_V. (保留3位有效数字) 解析:(1)由多用电表电流“红表笔进,黑表笔出”,电流表“”接线柱电流流进,“”接线柱电流流出知,a表笔为黑色表笔. (2)根据题图读数,多用电表读数为14.0 ,电流表读数为53.0 mA,电阻箱读数为41 60.1 4.6 .,答案:(1)黑(2)14.053.04.6 (3)102(4)1.54,在做“研究匀变速直线运动”的实验时,某同学得到一条用打点计时器打下的纸带如图149所示,并在其上取了A、B、C、D、E、F等6个计数点(每相邻两个计数点间还有4个

13、计时点,本图中没有画出),打点计时器接的是220 V、50 Hz的交变电源.他把一把毫米刻度尺放在纸带上,其零刻度和计数点A对齐.,图149,(1)按照有效数字的读数规则读出相邻计数点AB、BC、CD、DE、EF间的距离s1、s2、s3、s4、s5,它们依次为_cm、_cm 、_cm 、_cm 、_cm . (2)由以上数据计算打点计时器在打B、C、D、E各点时,物体的即时速度vB、vC、vD、vE依次是_m/s、_m/s、_m/s、_m/s.,(3)根据以上结果,试用两种不同的方法计算该物体的加速度a. (4)根据(2)中得到的数据,试在如图1410所示的坐标系中,用作vt图象的方法，从图象

14、中求物体的加速度a.,图1410,(5)从图象上求纸带上的A、F点所对应的物体的即时速度vA_m/s，vF_m/s.并由此计算：当打点计时器打下A点的时刻，物体已经从静止开始做匀加速运动_s了 (6)如果当时电网中交变电流的频率是f49 Hz,而做实验的同学并不知道,那么由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏_.理由是_,(4)图象如图1411所示,图1411,【答案】(1)1.001.401.842.262.67 (2)0.1200.1620.2050.247 (3)0.42 m/s2 (4)如图1411所示0.42 m/s2 (5)0.0790.2900.188 (6)大实际周期大

15、于0.02 s，as/T21/T2，实际加速度小于测量加速度,强化训练2(2011年高考广东卷)图1412是“研究匀变速直线运动”实验中获得的一条纸带,O、A、B、C、D和E为纸带上六个计数点,加速度大小用a表示.,图1412,(1)OD间的距离为_cm. (2)图1413是根据实验数据绘出的st2图线(s为各计数点至同一起点的距离),斜率表示_,其大小为_m/s2(保留三位有效数字).,图1413,答案：(1)1.20 (2)加速度的一半0.933,(2010年高考浙江卷)在“探究弹簧弹力大小与伸长量的关系”的实验中,甲、乙两位同学选用不同的橡皮绳代替弹簧.为测量橡皮绳的劲度系数,他们在橡皮

16、绳下端依次逐个挂上钩码(每个钩码的质量均为m0.1 kg,取g10 m/s2),并记录绳下端的坐标X加i(下标i表示挂在绳下端钩码个数),然后逐个拿下钩码,同样记录绳下端的坐标X减I,绳下端坐标的平均值Xi(X加iX减i)/2的数据如下表:,(1)同一橡皮绳的X加i_X减i(大于或小于); (2)_同学的数据更符合实验要求(甲或乙); (3)选择一组数据用作图法求出该橡皮绳的劲度系数k(N/m); (4)为了更好地测量劲度系数,在选用钩码时需考虑的因素有哪些？,【解析】(1)当所挂钩码增加时,橡皮绳的形变量增加,橡皮绳的长度变长,但发生形变需要一定的时间,因而在刚刚挂上钩码时,橡皮绳的长度应小

17、于挂上钩码平衡时的长度;同理可知当所挂钩码减小时,橡皮绳的长度应大于挂上钩码平衡时的长度,而坐标x即为橡皮绳的长度,所以x加i小于x减i. (2)每增加一个钩码，橡皮绳的形变量应相等，所以乙同学的数据更符合实验要求,(3)根据题意，求出挂上不同钩码时，橡皮绳的形变量，钩码的重力等于橡皮绳的弹力F，做出弹力F随形变量变化的图线，图线的斜率即为橡皮绳的劲度系数 (4)尽可能使橡皮绳的伸长量在弹性范围内,同时要有足够大的伸长量,以减小长度测量的误差. 【答案】(1)小于(2)乙,(3)由所给数据得改变量如下表所示,由上表作图得,图1414,由图1414可得k乙5770(N/m),或,图1415,对于

18、甲同学的数据，因为只有前几个数据可认为在弹性范围内，由图1415中切线的斜率得k甲2534(N/m) (4)尽可能使伸长量在弹性范围内，同时有足够大的伸长量，以减少长度测量的误差,强化训练3(2011年高考安徽卷)为了测量某一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上不同质量的砝码实验测出了砝码质量m与弹簧长度l的相应数据，其对应点已在图1416上标出(g9.8 m/s2) (1)作出ml的关系图线； (2)弹簧的劲度系数为_ N/m.,图1416,答案：(1)如图所示,(2)0.2480.262,(18分)(2010年高考北京卷) (1)甲同学要把一个量程为200 A的直流电流计G,

19、改装成量度范围是04 V的直流电压表.,她按图1417所示电路用半偏法测定电流计G的内电阻rg,其中电阻R0约为1 k.,图1417,为使rg的测量值尽量准确,在以下器材中,电源E应选用_,电阻器R1应选用_,电阻器R2应选用_(选填器材前的字母) A.电源(电动势1.5 V) B.电源(电动势6 V) C.电阻箱(0999.9 ) D.滑动变阻器(0500 ) E.电位器(一种可变电阻，与滑动变阻器相当) (05.1 k) F.电位器(051 k),该同学在开关断开情况下,检查电路连接无误后,将R2的阻值调至最大.后续的实验操作步骤依次是:_,_,_,_,最后记录R1的阻值并整理好器材.(请

20、按合理的实验顺序,选填下列步骤前的字母),A.闭合S1 B.闭合S2 C.调节R2的阻值,使电流计指针偏转到满刻度 D.调节R2的阻值,使电流计指针偏转到满刻度的一半 E.调节R1的阻值,使电流计指针偏转到满刻度的一半 F.调节R1的阻值,使电流计指针偏转到满刻度,如果所得的R1的阻值为300.0 ,则图1417中被测电流计G的内阻rg的测量值为_,该测量值_实际值(选项“略大于”、“略小于”或“等于”). 给电流计G_联(选填“串”或“并”)一个阻值为_k的电阻,就可以将该电流计G改装为量程为4 V的电压表. (2)乙同学要将另一个电流计G改装成直流电压表,但他仅借到一块标准电压表V0、一个

21、电池组E、一个滑动变阻器R和几个待用的阻值准确的定值电阻.,该同学从上述具体条件出发,先将待改装的表G直接与一个定值电阻R相连接,组成一个电压表;然后用标准电压表V0校准.请你画完图1418方框中的校准电路图.,图1418,实验中,当定值电阻R选用17.0 k时,调整滑动变阻器R的阻值,电压表V0的示数是4.0 V时,表G的指针恰好指到满量程的五分之二;当R选用7.0 k时,调整R的阻值,电压表V0的示数是2.0 V时,表G的指针又指到满量程的五分之二. 由此可以判定,表G的内阻rg是_k,满偏电流Ig是_mA.若要将表G改装成量程是15 V的电压表,应配备一个_k的电阻.,【规范解答】(1)

22、考虑到减小误差，电源应选电动势较大的B；R1要选能读出接入电路的电阻值的电阻箱；R2在电路中是限流连接，应选用总阻值大于30 k的电位器F.(3分) 电流半偏法的具体操作顺序是：a.S1断开，S2闭合；b.调节R2，使电流计指针满偏；c.闭合S1；d.保持R2不变，调节R1，使电流计指针半偏；e.读出R1，即为电流计内阻值(3分),(2)电路图如图1419所示(13分),图1419,【答案】(1)BCF BCAE 300略小于 串19.7 (2)见规范解答 3.00.5027.0,强化训练4(2011年高考四川卷)为测量一电源的电动势及内阻 (1)在下列三个电压表中选一个改装成量程为9 V的电

23、压表 A量程为1 V、内阻大约为1 k的电压表V1 B量程为2 V、内阻大约为2 k的电压表V2 C量程为3 V、内阻为3 k的电压表V3 选择电压表_串联_k的电阻可以改装成量程为9 V的电压表,(2)利用一个电阻箱、一只开关、若干导线和改装好的电压表(此表用符号V1、V2 或V3与一个电阻串联来表示，且可视为理想电压表)，画出测量电源电动势及内阻的实验原理电路图 (3)根据以上实验原理电路图进行实验,读出电压表示数为1.50 V时,电阻箱的阻值为15.0 ;电压表示数为2.00 V时,电阻箱的阻值为40.0 ，则电源的电动势E_V、内阻r_.,答案：(1)C6(2)如解析图所示(3)7.510.0,(2010年高考课标全国卷)用对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻RT,在给定温度范围内,其阻值随温度的变化是非线性的.某同学将RT和两个适当的固定电阻R1、R2连成图1420虚线框内所示的电路,以使该电路的等效电阻RL的阻值随RT所处环境温