（北京專用）2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 專題十七 物理實(shí)驗(yàn)課件.ppt

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1、考點(diǎn)清單,考點(diǎn)一力學(xué)實(shí)驗(yàn) 考向基礎(chǔ) 一、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器系列實(shí)驗(yàn)中紙帶的處理 1.紙帶的選取:一般實(shí)驗(yàn)應(yīng)選取點(diǎn)跡清晰、無(wú)漏點(diǎn)且有足夠多點(diǎn)的紙帶。在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中還要求紙帶包含第一、二兩計(jì)時(shí)點(diǎn),并且第一、二兩計(jì)時(shí)點(diǎn)距離接近2.0 mm。 2.根據(jù)紙帶上點(diǎn)的密集程度選取計(jì)數(shù)點(diǎn):打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每打n個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),則相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為n個(gè)打點(diǎn)時(shí)間間隔。 3.測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離:為了測(cè)量、計(jì)算方便和減小偶然誤差,測(cè)量距離時(shí)不要分段測(cè)量,盡可能一次測(cè)量完畢,即測(cè)量計(jì)數(shù)起點(diǎn)到其他各計(jì)數(shù)點(diǎn),的距離。如圖所示,則由圖可得: s=s1,s=s2-s1,s=s3-s2,s=s4-s3,s=s5-s4,s=s

2、6-s5 4.判定物體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì) (1)若s、s、s、s、s、s基本相等,則可判定物體在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng)。 (2)設(shè)s1=s-s,s2=s-s,s3=s-s,s4=s-s,s5=s-s,若s1、s2、s3、s4、s5基本相等,則可判定物體在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。 (3)測(cè)定第n點(diǎn)的瞬時(shí)速度 物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),在某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度。即測(cè)出第n點(diǎn)的相鄰前、后兩段相等時(shí)間T內(nèi)的位移,由平均速度公式即可求得第n點(diǎn)的瞬時(shí)速度,如圖中第4點(diǎn)的瞬時(shí)速度為: v4==。 (4)測(cè)定做勻變速直線運(yùn)動(dòng)物體的加速度 一般用逐差法求加速度。將如圖所示的連續(xù)相等時(shí)間間

3、隔T內(nèi)的位移s、s、s、s、s、s分成三組,利用s=aT2可得:a1=、a2=,、a3=,再算出a1、a2、a3的平均值,即:a=,就是所 測(cè)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)物體的加速度。 二、基本力學(xué)實(shí)驗(yàn) (一)探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)原理 用懸掛法測(cè)量彈簧的彈力運(yùn)用的是彈簧的彈力與掛在彈簧下面的鉤碼的重力相等。彈簧的長(zhǎng)度可以用刻度尺直接測(cè)出,伸長(zhǎng)量可以由拉長(zhǎng)后的長(zhǎng)度減去彈簧原來(lái)的長(zhǎng)度進(jìn)行計(jì)算。,實(shí)驗(yàn)步驟 1.把彈簧懸吊在鐵架臺(tái)上,讓彈簧自然下垂,在彈簧不掛鉤碼時(shí)測(cè)量彈簧的原長(zhǎng)L0。 2.將已知質(zhì)量的鉤碼掛在彈簧的下端,在平衡時(shí)測(cè)量彈簧的總長(zhǎng)并計(jì)算鉤碼的重力,并將彈簧所受拉力F(等于所掛鉤碼的重力)填

4、寫在記錄表格里。然后改變所掛鉤碼的質(zhì)量,重復(fù)前面的實(shí)驗(yàn)過(guò)程多次。,3.根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù),在已經(jīng)準(zhǔn)備好的坐標(biāo)紙上描點(diǎn),以力為縱坐標(biāo),以彈簧的長(zhǎng)度L為橫坐標(biāo)。 4.作圖得到的是如圖甲所示的圖像。盡管是直線,也是一次函數(shù),但不夠簡(jiǎn)潔,即不是剛好反映函數(shù)間的正比關(guān)系。處理的辦法是將坐標(biāo)軸平移,就可以得到一個(gè)從原點(diǎn)出發(fā)的函數(shù)圖像(圖乙)。平移后將橫坐標(biāo)由彈簧的長(zhǎng)度改為彈簧的伸長(zhǎng)量L。 5.寫出實(shí)驗(yàn)得到的曲線所代表的函數(shù),即彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系。 6.運(yùn)用表中的數(shù)據(jù)驗(yàn)證所得到的函數(shù)關(guān)系。,注意事項(xiàng) 1.懸吊彈簧時(shí)要讓它自然下垂,別忘了測(cè)量彈簧的原長(zhǎng)L0。 2.每改變一次拉力的大小就要做一次測(cè)量記錄。為了探究

5、彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系,要盡可能多測(cè)幾組數(shù)據(jù),以便在坐標(biāo)紙上能描出更多的點(diǎn)。 3.實(shí)驗(yàn)時(shí)拉力不要太大(即鉤碼不能過(guò)多),以免彈簧超出彈性限度。 4.在坐標(biāo)紙上嘗試描畫一條平滑曲線(包括直線)時(shí),要順著各點(diǎn)的走向來(lái)描,描出的點(diǎn)不一定正好在曲線上,但要注意處于曲線兩側(cè)的點(diǎn)數(shù)大致相同。 5.寫出曲線所代表的函數(shù)時(shí),建議首先嘗試用一次函數(shù),如果不行再考慮其他函數(shù)。,(二)驗(yàn)證力的平行四邊形定則,實(shí)驗(yàn)原理 結(jié)點(diǎn)受三個(gè)共點(diǎn)力作用處于平衡狀態(tài),則F1、F2的合力必與F3平衡,改用一個(gè)拉力F使結(jié)點(diǎn)仍到O,則F必與F1、F2的合力等效,與F3平衡,以F1、F2為鄰邊作平行四邊形求出合力F,比較F與F的大小和方向,

6、以驗(yàn)證力合成時(shí)的平行四邊形定則。,實(shí)驗(yàn)步驟 1.用圖釘把白紙釘在放于水平桌面的方木板上。 2.用圖釘把橡皮條的一端固定在A點(diǎn),橡皮條的另一端拴上兩個(gè)細(xì)繩套。 3.用兩只彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住細(xì)繩套,互成角度地拉橡皮條,將結(jié)點(diǎn)拉到某一位置,如圖,記錄兩彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù),用鉛筆描下O點(diǎn)的位置及此時(shí)兩個(gè)細(xì)繩套的方向。,4.用鉛筆和刻度尺從結(jié)點(diǎn)O沿兩條細(xì)繩套方向畫直線,按選定的標(biāo)度作出這兩只彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F1、F2的圖示,并以F1和F2為鄰邊用刻度尺和三角板作平行四邊形,過(guò)O點(diǎn)畫出平行四邊形的對(duì)角線,即合力F的圖示。 5.只用一只彈簧測(cè)力計(jì)鉤住細(xì)繩套,把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同樣的位置O,記下彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)

7、F和細(xì)繩套的方向,用刻度尺從O點(diǎn)按選定的標(biāo)度沿記錄的方向作出這只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F的圖示。 6.比較力F與用平行四邊形定則求出的合力F的大小和方向,得出結(jié)論。,注意事項(xiàng) 1.同一實(shí)驗(yàn)中的兩只彈簧測(cè)力計(jì)的選取方法是:將兩只彈簧測(cè)力計(jì)鉤好后對(duì)拉,若兩只彈簧測(cè)力計(jì)在對(duì)拉的過(guò)程中,讀數(shù)相同,則可選,若不同,應(yīng)另?yè)Q,直至相同為止,使用時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)與板面平行。 2.在滿足合力不超過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)量程及橡皮條形變不超過(guò)彈性限度的條件下,應(yīng)使拉力盡量大一些,以減小誤差。 3.在同一次實(shí)驗(yàn)中,橡皮條拉長(zhǎng)的結(jié)點(diǎn)O位置一定要相同。 4.由作圖法得到的F與實(shí)際測(cè)量得到的F不可能完全符合,但在誤差允許范圍內(nèi)可認(rèn)為F和F符合

8、。,(三)驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律 實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)中,研究的參量有F、m、a,在驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中,可以控制參量m一定,研究a與F的關(guān)系;控制參量F一定,研究a與m的關(guān)系。,實(shí)驗(yàn)步驟 1.將一端附有滑輪的長(zhǎng)木板放在水平桌面上,取兩個(gè)質(zhì)量相等的小車,放在光滑的水平長(zhǎng)木板上,示意圖如圖所示。,2.在小車的前端各系上細(xì)繩,繩的另一端跨過(guò)定滑輪各掛一個(gè)砝碼盤,在盤內(nèi)分別放數(shù)目不等的砝碼,而在兩小車上放質(zhì)量相等的砝碼,使砝碼盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和車上砝碼的總質(zhì)量,分別用天平測(cè)出兩個(gè)砝碼盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量M1和M2,把數(shù)值記錄下來(lái)。此時(shí),小車所受的水平拉力的大小F1和F2可以認(rèn)為等于砝碼盤和盤內(nèi)

9、砝碼所受重力的大小。 3.在小車的后端也分別系上細(xì)繩,用一只夾子夾住這兩根細(xì)繩,便于同時(shí)控制兩輛小車,使它們同時(shí)開始運(yùn)動(dòng)和同時(shí)停止運(yùn)動(dòng)。,4.打開夾子,讓兩輛小車同時(shí)從靜止開始運(yùn)動(dòng)。小車走過(guò)一段距離后,夾上夾子,讓它們同時(shí)停下來(lái)。分別用刻度尺測(cè)出兩輛小車在這一段相同時(shí)間內(nèi)通過(guò)的位移大小x1和x2,并記錄下來(lái)。 5.分析所得到的兩輛質(zhì)量相等的小車在相同時(shí)間內(nèi)通過(guò)的位移與小車所受的水平拉力的大小的關(guān)系,從而得到質(zhì)量相等的物體運(yùn)動(dòng)的加速度與物體所受作用力大小的關(guān)系。并將結(jié)論記在實(shí)驗(yàn)結(jié)論中。 6.在兩個(gè)相同的砝碼盤內(nèi)放質(zhì)量相等的砝碼,而在兩輛小車上放質(zhì)量不等的砝碼,使兩輛小車的質(zhì)量不等,而所受的拉力相

10、等。仍保證砝碼盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和車上砝碼的總質(zhì)量,分別用天平測(cè)出兩輛小車和車上砝碼的總質(zhì)量m1和m2,把數(shù)值記錄下來(lái)。 7.讓兩輛小車同時(shí)從靜止開始運(yùn)動(dòng)。小車走過(guò)一段距離后,夾上夾子,讓,它們同時(shí)停下來(lái)。分別用刻度尺測(cè)出兩輛小車在這一段相同時(shí)間內(nèi)通過(guò)的位移大小x1和x2,并記錄下來(lái)。 8.分析所得到的受相同拉力作用的兩輛小車在相同時(shí)間內(nèi)通過(guò)的位移大小與質(zhì)量大小的關(guān)系,從而得到所受拉力相等的物體運(yùn)動(dòng)的加速度與物體質(zhì)量大小的關(guān)系。并將結(jié)論記在實(shí)驗(yàn)結(jié)論中。,注意事項(xiàng) 1.在實(shí)驗(yàn)中,小車所受的摩擦力是造成系統(tǒng)誤差的一個(gè)重要因素。因此利用小車重力沿斜面方向的分力平衡摩擦力。 2.為使所作的

11、a-F圖像和a-圖像更精確,每個(gè)圖像都要求至少取5條以 上的紙帶。 3.改變小車的質(zhì)量或拉力的大小時(shí),改變量應(yīng)盡可能大一些,但應(yīng)滿足砝碼盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和車上砝碼的總質(zhì)量。一般來(lái)說(shuō),砝碼盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量不超過(guò)小車和車上砝碼總質(zhì)量的10%。,(四)探究動(dòng)能定理 實(shí)驗(yàn)原理 如圖,小車在橡皮筋的作用下彈出,沿木板滑行。當(dāng)我們用2條、3條同樣的橡皮筋進(jìn)行第2次、第3次實(shí)驗(yàn)時(shí),每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度都保持一致,那么,第2次、第3次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋對(duì)小車做的功就是第1次的2倍、3倍 如果把第1次實(shí)驗(yàn)時(shí)橡皮筋所做的功記為W0,以后各次做的功就是2W0、3W0,由于橡皮筋做功而使小車獲得的速

12、度可以由紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)出,也可以用其他方法測(cè)出。這樣,進(jìn)行若干次測(cè)量,就得到若干組功和速度的數(shù)據(jù)。 以橡皮筋對(duì)小車做的功為縱坐標(biāo),小車獲得的速度為橫坐標(biāo),以第1次實(shí)驗(yàn)時(shí)的功W0為單位,作出W-v曲線即功-速度曲線。分析這條曲線,可以得知橡皮筋對(duì)小車做的功與小車獲得的速度的定量關(guān)系。,(五)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 實(shí)驗(yàn)原理 在只有重力做功的自由落體運(yùn)動(dòng)中,物體的重力勢(shì)能和動(dòng)能可以互相轉(zhuǎn)化,但總的機(jī)械能守恒,利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄下物體自由下落的高度h及計(jì)算出瞬時(shí)速度v,從而驗(yàn)證物體在自由下落過(guò)程中,重力勢(shì)能的減少量Ep=mgh與物體動(dòng)能的增加量Ek=mv2相等。 測(cè)定某點(diǎn)瞬時(shí)速度的方法是:物

13、體做勻變速直線運(yùn)動(dòng),在某段時(shí)間的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度。,實(shí)驗(yàn)步驟 1.將實(shí)驗(yàn)裝置按要求裝好,將紙帶固定在重物上,讓紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。 2.先用手提起紙帶,使重物靜止在靠近計(jì)時(shí)器的地方。 3.接通電源,松開紙帶,讓重物自由下落,這樣計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列點(diǎn)。 4.重復(fù)以上步驟,多做幾次。 5.從已打出的紙帶中,選出第一、二點(diǎn)間的距離接近2 mm并且點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測(cè)量。 6.在挑選的紙帶上,記下第一點(diǎn)的位置O,并在紙帶上從任意點(diǎn)開始依次選取幾個(gè)點(diǎn)1、2、3、4、并量出各點(diǎn)到位置O的距離,這些距離就是,物體運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)1、2、3、4、時(shí)下落的高度h1、h2、h3、h4、。 7.利用公

14、式v中=分別求出物體在打下點(diǎn)2、3、4時(shí)的瞬時(shí)速度v 2、v3、v4、。 8.把得到的數(shù)據(jù)填入表格,算出重物運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)2、3、4、時(shí)減小的重力勢(shì)能mgh2、mgh3、mgh4、再算出物體運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)2、3、4、時(shí)增加的動(dòng)能、、、若驗(yàn)證機(jī)械能守恒需比較與mgh2、 與mgh3、與mgh4、結(jié)果是否一致。,注意事項(xiàng) 1.組裝實(shí)驗(yàn)裝置時(shí),重物與紙帶、限位孔必須在同一豎直線上,以減小摩擦阻力。 2.實(shí)驗(yàn)時(shí)必須先接通電源,讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后才能松開紙帶讓重物下落; 3.因不需要知道動(dòng)能的具體數(shù)值,所以不需要測(cè)出重物的質(zhì)量m。,(六)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律 實(shí)驗(yàn)原理 在一維碰撞中,測(cè)出物體的質(zhì)量m和碰撞前后物體的

15、速度v、v,找出碰撞前的總動(dòng)量p=m1v1+m2v2及碰撞后的總動(dòng)量p=m1v1+m2v2,看碰撞前后動(dòng)量是否守恒。,實(shí)驗(yàn)步驟 1.先用天平測(cè)出小球質(zhì)量m1、m2。 2.在地面上鋪一張白紙,白紙上鋪放復(fù)寫紙。 3.在白紙上記下重垂線所指的位置O,它表示入射小球碰前的位置。 4.先不放被碰小球,讓入射小球從斜槽上同一高度處滾下,重復(fù)10次,用圓規(guī)畫盡可能小的圓把所有的小球落點(diǎn)圈在里面。圓心就是入射小球不碰時(shí)的落地點(diǎn)P。 5.把被碰小球放在小支柱上,讓入射小球從同一高度滾下,使它們發(fā)生正碰,重復(fù)10次,仿步驟5找出入射小球落點(diǎn)的平均位置M和被碰小球落點(diǎn)的平均位置N。 6.過(guò)O、N在紙上作一直線,取

16、OO=2r,O就是被碰小球碰撞時(shí)的球心投,影位置(用刻度尺和三角板測(cè)小球直徑2r)。 7.用刻度尺量出線段的長(zhǎng)度OP、OM、ON,把兩小球的質(zhì)量和相應(yīng)的線段長(zhǎng)度代入m1OP=m1OM+m2ON看是否成立。,注意事項(xiàng) 1.碰撞的兩小球應(yīng)保證“水平”和“正碰”。 2.入射小球的質(zhì)量m1大于被碰小球的質(zhì)量m2。 考向突破 考向一實(shí)驗(yàn)中紙帶的處理 1.由紙帶判斷物體做勻變速運(yùn)動(dòng)的方法 如圖所示,0、1、2、為時(shí)間間隔相等的各計(jì)數(shù)點(diǎn),x1、x2、x3、為相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離,若x=x2-x1=x3-x2=x4-x3=C(常量),即兩連續(xù)相等的時(shí)間間隔內(nèi)的位移之差為恒量,則與紙帶相連的物體的運(yùn)動(dòng)為勻變速直

17、線運(yùn)動(dòng)。,2.由紙帶求物體運(yùn)動(dòng)加速度的方法 (1)用“逐差法”求加速度 即根據(jù)x4-x1=x5-x2=x6-x3=3aT2(T為相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔)求出 a1=、a2=、a3=, 再算出平均值 即a= (2)用圖像法求加速度 即先根據(jù)vn=求出所選的各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度,后作出v-t圖,像,圖線的斜率即物體運(yùn)動(dòng)的加速度。,例1某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究小車在斜面上的運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)步驟如下: a.安裝好實(shí)驗(yàn)器材。 b.接通電源后,讓拖著紙帶的小車沿平板斜面向下運(yùn)動(dòng),重復(fù)幾次。選出一條點(diǎn)跡比較清晰的紙帶,舍去開始密集的點(diǎn)跡,從便于測(cè)量的點(diǎn)開始,,每?jī)蓚€(gè)打點(diǎn)間隔取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),如圖中0、1、2

18、、、6點(diǎn)所示。 c.測(cè)量1、2、3、、6計(jì)數(shù)點(diǎn)到0計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離,分別記做:x1、x2、x3、、x6。 d.通過(guò)測(cè)量和計(jì)算,該同學(xué)判斷出小車沿平板做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。 e.分別計(jì)算出x1、x2、x3、、x6與對(duì)應(yīng)時(shí)間的比值、、、、 。,f.以為縱坐標(biāo)、t為橫坐標(biāo),標(biāo)出與對(duì)應(yīng)時(shí)間t的坐標(biāo)點(diǎn),畫出 -t圖 線。 結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)步驟,請(qǐng)你完成下列任務(wù): 實(shí)驗(yàn)中,除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(含紙帶、復(fù)寫紙)、小車、平板、鐵架臺(tái)、導(dǎo)線及開關(guān)外,在下面的儀器和器材中,必須使用的有和。(填選項(xiàng)代號(hào)) A.電壓合適的50 Hz交流電源 B.電壓可調(diào)的直流電源 C.刻度尺D.秒表E.天平F.重錘 將分度值為1 mm的刻度尺的0刻線

19、與0計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)齊,0、1、2、5計(jì)數(shù)點(diǎn)所在位置如圖所示,則x2=cm,x5=cm。,該同學(xué)在圖中已標(biāo)出1、3、4、6計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn),請(qǐng)你在該圖中標(biāo)出與2、5兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn),并畫出-t圖線。,根據(jù)-t圖線判斷,在打0計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí),小車的速度v0= m/s;它在斜面 上運(yùn)動(dòng)的加速度a= m/s2。,解析打點(diǎn)計(jì)時(shí)器必須與交流電源配合使用,選A。還必須使用刻度尺測(cè)量0計(jì)數(shù)點(diǎn)與其他計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離,選C。 由圖可知x2=2.98 cm,x5=13.20 cm。 因t2=0.08 s,==37.25 cm/s,故計(jì)數(shù)點(diǎn)2的坐標(biāo)為(0.08 s,37.25 cm),同理得計(jì)數(shù)點(diǎn)5的坐標(biāo)為(0.20 s,

20、66.00 cm)。由勻加速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得=v0+at,故-t圖為一條傾斜直線,如答案圖所示。 該圖像縱軸截距表示小車的速度v0=0.18 m/s。斜率k=a=2.40 m/s2, 所以a=4.80 m/s2。,答案AC 2.98(2.972.99)13.20(13.1913.21) 如圖所示 0.18(0.160.20)4.80(4.505.10),考向二基本力學(xué)實(shí)驗(yàn) 1.研究性實(shí)驗(yàn),2.探究性實(shí)驗(yàn),3.驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),例2一名同學(xué)用圖示裝置做“測(cè)定彈簧的勁度系數(shù)”的實(shí)驗(yàn)。 以下是這位同學(xué)根據(jù)自己的設(shè)想擬定的實(shí)驗(yàn)步驟,請(qǐng)按合理的操作順序?qū)⒉襟E的序號(hào)寫在橫線上。 A.以彈簧長(zhǎng)度l為橫坐標(biāo),以鉤碼

21、質(zhì)量m為縱坐標(biāo),標(biāo)出各組數(shù)據(jù)(l,m)對(duì)應(yīng)的點(diǎn),并用平滑的曲線連接起來(lái); B.記下彈簧下端不掛鉤碼時(shí),其下端A處指針?biāo)鶎?duì)刻度尺上的刻度l0; C.將鐵架臺(tái)固定于桌子上,將彈簧的一端系于橫梁上,在彈簧附近豎直固定一把刻度尺;,D.依次在彈簧下端掛上1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)鉤碼,待鉤碼靜止后,讀出彈簧下端指針指示的刻度記錄在表格內(nèi),然后取下鉤碼; E.由圖像找出m-l間的函數(shù)關(guān)系,進(jìn)一步寫出彈力與彈簧長(zhǎng)度之間的關(guān)系式(重力加速度取g=10 m/s2);求出彈簧的勁度系數(shù)。 圖為根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得數(shù)據(jù)標(biāo)出的對(duì)應(yīng)點(diǎn),請(qǐng)作出鉤碼質(zhì)量m與彈簧長(zhǎng)度l之間的關(guān)系圖線。,寫出彈簧彈力F和彈簧長(zhǎng)度l之間關(guān)系的函數(shù)表達(dá)式:。 此

22、實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)論是:此彈簧的勁度系數(shù)k=N/m。(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字),如果將指針?lè)謩e固定在圖示A點(diǎn)上方的B處和A點(diǎn)下方的C處,作出鉤碼質(zhì)量m和指針?biāo)鶎?duì)刻度l的關(guān)系圖像,由圖像進(jìn)一步得出的彈簧的勁度系數(shù)kB、kC。kB、kC與k相比,可能是。(請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在橫線處) A.kB大于kB.kB等于k C.kC小于kD.kC等于k,解析m-l圖線的斜率k1.25 kg/m,彈簧的勁度系數(shù)k=kg,則彈簧彈力和長(zhǎng)度l的關(guān)系F=gk(l-l0) l0=1510-2 m,所以F=12.5(l-0.15) k=kg=1.2510 N/m=12.5 N/m 指針固定在B處,測(cè)量彈簧伸長(zhǎng)量時(shí)偏小,由

23、F=kl可知,k偏大,A正確,指針固定在C處,不影響彈簧伸長(zhǎng)量的測(cè)量,k值不變,D正確。,答案CBDAE 如圖所示 F=12.5(l-0.15) AD 12.5,例3利用如圖1所示的裝置做“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)。 圖 1 除了圖中所給的器材以及交流電源和導(dǎo)線外,在下列器材中,還必須使用的兩種器材是。 A.停表 B.天平(含砝碼),C.彈簧測(cè)力計(jì) D.刻度尺 甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)這樣平衡摩擦力。按圖1裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好,先不掛重物,將小車放在木板上,后面固定一條紙帶,紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。用墊塊把木板一端墊高,接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,讓小車以一定初速度沿木板向下運(yùn)動(dòng),并不斷調(diào)節(jié)木板的傾斜

24、度,直到小車拖動(dòng)紙帶沿木板做運(yùn)動(dòng)。 甲同學(xué)利用v-t圖像求出每條紙帶對(duì)應(yīng)的加速度。他在處理其中一條紙帶時(shí),求出每個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度,并將各點(diǎn)的速度都標(biāo)在了如圖2所示的坐標(biāo)系中。請(qǐng)?jiān)谧鴺?biāo)系中作出小車運(yùn)動(dòng)的v-t圖像,并利用圖像求出小車此次運(yùn)動(dòng)的加速度a=m/s2。,圖2 乙同學(xué)在驗(yàn)證小車加速度a與所受拉力F的關(guān)系時(shí),根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的a-F圖像如圖3所示。發(fā)現(xiàn)圖線不過(guò)原點(diǎn),原因可能是。,圖3,A.木板一端墊得過(guò)高B.木板一端墊得過(guò)低 C.盤和砝碼的總質(zhì)量太大了D.盤和砝碼的總質(zhì)量太小了 丙同學(xué)作出的a-F圖像如圖4所示。發(fā)現(xiàn)圖線有一段是曲線,他認(rèn)為這是系統(tǒng)誤差造成的。他將實(shí)驗(yàn)方法做了如下改進(jìn):他

25、先將一些砝碼放在小車上;之后每次從小車上取下一些砝碼移到牽引小車的盤上;重復(fù)多次實(shí)驗(yàn),直到將砝碼全部移到盤中;根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù),繪制出小車加速度a,隨著盤和盤中的砝碼所受重力F變化的關(guān)系圖線,得到的是一條過(guò)原點(diǎn)的直線。已知盤和所有砝碼的總質(zhì)量為m,小車的質(zhì)量為M。請(qǐng)你分析說(shuō)明圖線為直線的原因,并說(shuō)明圖線斜率的物理意義。 圖4,解析天平測(cè)盤和砝碼及小車質(zhì)量,刻度尺測(cè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的長(zhǎng)度。 平衡摩擦力使小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)。 畫直線使盡可能多的點(diǎn)在線上,個(gè)別偏離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)舍去,求斜率。 由圖知當(dāng)外力F=0時(shí),車有加速度,說(shuō)明平衡摩擦力過(guò)當(dāng)。 由mg=(M+m)a知M+m不變,a==,a-F圖線為

26、直線,其斜率為 ,斜率不變。,答案BD勻速直線如圖所示0.951.05A見解析,考點(diǎn)二電學(xué)實(shí)驗(yàn) 考向基礎(chǔ) 一、測(cè)定金屬的電阻率,3.依照?qǐng)D示連好電路,并把滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)至最大。,4.實(shí)驗(yàn)時(shí),讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的I和U的值,記入記錄表格內(nèi),斷開開關(guān)S,求出電阻R的平均值。 5.將測(cè)得的R、L、d值,代入電阻率計(jì)算公式==中,計(jì)算出金 屬絲的電阻率。,注意事項(xiàng) 1.本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)金屬絲的電阻值較小,為了減小實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差,必須采用電流表外接法。 2.測(cè)量被測(cè)金屬絲的有效長(zhǎng)度,是指測(cè)量待測(cè)金屬絲接入電路的兩個(gè)端點(diǎn)之間的長(zhǎng)度。 3.在用伏安法測(cè)電阻時(shí),通過(guò)待測(cè)金屬絲的電流I應(yīng)從小到大變化且

27、不宜過(guò)大(電流表用00.6 A量程),通電時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng),以免金屬絲的溫度過(guò)高,造成其電阻率在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中增大。 4.求R的平均值可用兩種方法:第一種是算出各次的測(cè)量值,再取平均值,第二種是用U-I圖像(圖線)的斜率來(lái)求出。,誤差分析誤差來(lái)源 1.直徑的測(cè)量。 2.長(zhǎng)度的測(cè)量。 3.測(cè)量電路中電流表及電壓表對(duì)電阻測(cè)量的影響。 4.通電電流的大小不同,通電時(shí)間的長(zhǎng)短不同,致使金屬絲發(fā)熱而溫度不同,電阻率隨之變化。 由于本實(shí)驗(yàn)采用電流表外接法,所以R測(cè)

28、因素的影響,I-U圖像不再是一條直線。讀出若干組通過(guò)小燈泡的電流I和其兩端的電壓U的值,然后在坐標(biāo)紙上以I為縱軸,以U為橫軸畫出I-U曲線。,實(shí)驗(yàn)步驟 1.適當(dāng)選擇電流表、電壓表的量程,采用電流表外接法,按圖中所示的電路原理圖連接好實(shí)驗(yàn)電路。 2.改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置,讀出幾組相應(yīng)的電流表和電壓表的示數(shù)I和U的值,記入記錄表格內(nèi),斷開開關(guān)S。 3.在坐標(biāo)紙上建立一個(gè)直角坐標(biāo)系,縱軸表示電流I,橫軸表示電壓U,將,所測(cè)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn),用平滑曲線將各數(shù)據(jù)點(diǎn)連接起來(lái),便得到伏安特性曲線。,注意事項(xiàng) 1.因本實(shí)驗(yàn)要作出I-U圖線,要求測(cè)出幾組包括零在內(nèi)的電流、電壓值,所以變阻器要采用分壓接法。

29、 2.本實(shí)驗(yàn)中,因被測(cè)小燈泡電阻較小,所以實(shí)驗(yàn)電路必須采用電流表外接法。 3.開關(guān)閉合前滑動(dòng)變阻器滑片移到分壓為零的一端。,三、測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 實(shí)驗(yàn)原理 如圖所示,改變R的阻值,從電壓表和電流表中讀出幾組U、I值,利用閉合電路歐姆定律U=E-Ir求出幾組E、r值,最后分別算出它們的平均值。,用作圖法來(lái)處理數(shù)據(jù):即在坐標(biāo)紙上以I為橫坐標(biāo)、U為縱坐標(biāo),用測(cè)出的幾組I、U值畫出U-I圖像。如圖所示,所得直線跟縱軸的交點(diǎn)即電動(dòng)勢(shì)的值,圖線斜率的絕對(duì)值即內(nèi)阻r的值。,實(shí)驗(yàn)步驟 1.電流表用0.6 A量程,電壓表用3 V量程,按實(shí)驗(yàn)電路圖連接好電路。 2.把滑動(dòng)變阻器的滑片移到使阻值最大的一端。

30、3.閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,使電流表有明顯示數(shù),記錄一組數(shù)據(jù)(I、U),用同樣方法測(cè)量幾組I、U值,記錄在自己設(shè)計(jì)的表格中。 4.斷開開關(guān),整理好器材。 5.處理數(shù)據(jù),用公式法和作圖法兩種方法求出電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的值。,注意事項(xiàng) 1.為了使電池的路端電壓變化明顯,電池的內(nèi)阻宜大些(選用已使用過(guò)一段時(shí)間的干電池)。 2.畫出U-I圖像,要使較多的點(diǎn)落在這條直線上,不在直線上的點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè),個(gè)別偏離直線太遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去不考慮。這樣,就可減小偶然誤差,提高精確度。 3.計(jì)算內(nèi)阻時(shí),要在直線上任取兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的點(diǎn),用r=計(jì)算出電 源的內(nèi)阻r。,誤差分析 測(cè)量電路存在系統(tǒng)誤差,未考慮電壓表的分流,

31、使得電流的測(cè)量值小于真實(shí)值,則電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值小于真實(shí)值,內(nèi)阻的測(cè)量值小于真實(shí)值。,四、練習(xí)使用多用電表 實(shí)驗(yàn)原理 1.測(cè)電阻的依據(jù)是閉合電路歐姆定律;測(cè)電流和電壓的依據(jù)是串聯(lián)和并聯(lián)的特點(diǎn)及部分電路歐姆定律。 2.二極管的特性是單向?qū)щ娦?當(dāng)二極管加上一定的反向電壓時(shí),它的電阻值變得很大,就像斷開的開關(guān)一樣。,實(shí)驗(yàn)步驟 1.多用電表的使用 (1)觀察多用電表,認(rèn)識(shí)多用電表的表盤、選擇開關(guān)及其量程。 (2)測(cè)量前,檢查表頭的機(jī)械零點(diǎn),正常情況下表針應(yīng)停在左端零刻線上,否則要用小螺絲刀輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)表盤下邊中間部位的調(diào)零螺絲,使表針指零。,(3)測(cè)量時(shí),把選擇開關(guān)旋到相應(yīng)的測(cè)量項(xiàng)目上。 使用電壓擋時(shí),應(yīng)使

32、多用電表同用電器并聯(lián)。測(cè)量直流電壓時(shí),還要讓紅表筆接在用電器電勢(shì)較高的一端。使用電流擋時(shí),要使多用電表與用電器串聯(lián),且要讓電流從紅表筆流入,從黑表筆流出。 2.用多用電表探測(cè)黑箱內(nèi)的元件,(1)了解二極管的導(dǎo)電特性。 (2)將多用電表的選擇開關(guān)置于直流電壓擋,將兩表筆分別與黑箱上的任意兩接線點(diǎn)連接,判斷黑箱內(nèi)有無(wú)電源。 (3)將多用電表的選擇開關(guān)置于歐姆擋,將兩表筆分別與黑箱上的任意兩接線點(diǎn)連接,讀出表的示數(shù)。將表筆反接后,根據(jù)表的示數(shù)是否變化來(lái)判斷黑箱中是否有二極管。,注意事項(xiàng) 1.使用多用電表前,應(yīng)觀察指針是否指在左端的零刻線上,若有偏差,應(yīng)用螺絲刀調(diào)節(jié)多用電表中間的調(diào)零螺絲,使多用電表的

33、指針指在左端的零刻線處。 2.測(cè)電阻時(shí),待測(cè)電阻要跟別的元件和電源斷開,不能用手接觸表筆的金屬桿。 3.合理選擇歐姆擋的量程,使指針盡量指在表盤中央位置附近。 4.換用歐姆擋的另一倍率時(shí),一定要重新進(jìn)行歐姆調(diào)零,才能進(jìn)行測(cè)量。 5.歐姆擋讀數(shù)時(shí),應(yīng)將表針?biāo)甘緮?shù)乘選擇開關(guān)所指的倍率。 6.測(cè)量完畢時(shí),要把表筆從測(cè)試孔中拔出,選擇開關(guān)應(yīng)置于交流電壓最高擋或OFF擋,若長(zhǎng)期不用時(shí),還應(yīng)把電池取出。,考向突破 考向一基本器材的使用 1.游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器的讀數(shù)方法 (1)游標(biāo)卡尺的讀數(shù),(2)螺旋測(cè)微器的讀數(shù) 測(cè)量值=固定刻度整毫米數(shù)+半毫米數(shù)+可動(dòng)刻度讀數(shù)(含估讀)0.01 mm。 說(shuō)明:若半毫

34、米刻線未露出,則不加半毫米數(shù)。 2.電流表和電壓表的使用方法和讀數(shù)規(guī)則 電流表和電壓表是分別用來(lái)測(cè)量電流和電壓的儀器。電流表常用的有0.6 A和3 A兩種量程,而電壓表常用的有3 V和15 V兩種量程。使用方法和注意事項(xiàng)如下: (1)選擇適當(dāng)?shù)牧砍?。根?jù)被測(cè)電流或電壓值的大小選擇量程,使指針偏轉(zhuǎn)超過(guò)滿偏的2/3,至少也要超過(guò)1/3。如果量程選擇太大,指針偏轉(zhuǎn)太小,會(huì)造成較大的測(cè)量誤差。,(2)正確接入電路。電流表應(yīng)串聯(lián)在被測(cè)電路中,電壓表應(yīng)并聯(lián)在被測(cè)電路中,兩種表都應(yīng)使電流從“+”接線柱流入,從“-”接線柱流出。 (3)正確讀數(shù)。讀數(shù)時(shí)應(yīng)使視線垂直于刻度盤面。學(xué)生實(shí)驗(yàn)用電表的3 V和3 A量程

35、要估讀到分度值的1/10,15 V量程估讀到分度值的1/5,0.6 A量程估讀到分度值的1/2。電表讀數(shù)時(shí),務(wù)必看清每大格及每小格所表示的數(shù)值。 (4)注意內(nèi)阻影響,電流表和電壓表接入電路后一方面作為儀器使用,一方面又是接入被測(cè)電路中的一個(gè)電阻。實(shí)驗(yàn)中沒有特別要求時(shí),一般不考慮它們的內(nèi)阻對(duì)電路的影響,但在有些測(cè)量中,不能忽視,如伏安法測(cè)電阻等。,3.滑動(dòng)變阻器的兩種連接方法,例4某實(shí)驗(yàn)小組在“測(cè)定金屬電阻率”的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,正確操作獲得金屬絲的直徑以及電流表、電壓表的讀數(shù)如圖所示,則它們的讀數(shù)依次是mm、A、V。,解析螺旋測(cè)微器的固定刻度讀數(shù)為0.5 mm,可動(dòng)刻度讀數(shù)為49.90.01 mm=

36、0.499 mm,金屬絲直徑為0.5 mm+0.499 mm=0.999 mm。電流表讀數(shù)為0.42 A,電壓表讀數(shù)為2.23 V。,答案0.9981.0000.422.222.24,例5圖為“測(cè)繪小燈泡伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)的實(shí)物電路圖,已知小燈泡額定電壓為2.5 V。,(1)完成下列實(shí)驗(yàn)步驟: 閉合開關(guān)前,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片,; 閉合開關(guān)后,逐漸移動(dòng)變阻器的滑片,; 斷開開關(guān)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在方格紙上作出小燈泡燈絲的伏安特性曲線。 (2)在虛線框中畫出與實(shí)物電路相對(duì)應(yīng)的電路圖。,解析(1)在分壓電路中為了保護(hù)燈泡所在支路,開關(guān)閉合前,滑動(dòng)變阻器與燈泡所在支路并聯(lián)部分的電阻為零,因此滑片應(yīng)靠近左端

37、。 必須測(cè)多組數(shù)據(jù),并且使小燈泡兩端電壓達(dá)到額定電壓,才能測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線。 (2)見答案圖。,答案(1)使它靠近變阻器左端的接線柱 增加小燈泡兩端的電壓,記錄電流表和電壓表的多組讀數(shù),直至電壓達(dá)到額定電壓 (2)如圖所示,考向二伏安法測(cè)量電阻和描繪小燈泡的伏安特性曲線 1.電流表的內(nèi)外接法,2.伏安法測(cè)電阻的電路選擇方法 (1)阻值比較法:先將待測(cè)電阻的估計(jì)值與電壓表、電流表的內(nèi)阻進(jìn)行比較,若Rx較小,宜采用電流表外接法;若Rx較大,宜采用電流表內(nèi)接法。 (2)臨界值計(jì)算法: Rx 時(shí),用電流表內(nèi)接法。 (3)實(shí)驗(yàn)試探法:按圖接好電路,讓電壓表接線柱P先后與a、b處接觸一下,如果電壓

38、表的示數(shù)有較大的變化,而電流表的示數(shù)變化不大,則可采用電流表外接法;如果電流表示數(shù)有較大的變化,而電壓表示數(shù)變化不大,可采用電流表內(nèi)接法。,3.描繪伏安特性曲線應(yīng)注意的事項(xiàng) (1)電流表外接法:本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)小燈泡燈絲的電阻值較小,因此測(cè)量電路必須采用電流表外接法。 (2)滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式連接 本實(shí)驗(yàn)要作出I-U圖線,要求測(cè)出一組包括零在內(nèi)的電流、電壓值,故控制電路必須采用分壓接法。 (3)保護(hù)元件安全:為保護(hù)元件不被燒毀,開關(guān)閉合前變阻器滑片應(yīng)位于有效阻值為零的一端。加在小燈泡兩端的電壓不要超過(guò)其額定電壓。,例6在“測(cè)定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中,金屬絲的阻值約為5 ,某同學(xué)先用刻度尺測(cè)量金

39、屬絲的長(zhǎng)度l=50.00 cm,用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑時(shí),刻度位置如圖1所示,再用伏安法測(cè)出金屬絲的電阻,然后根據(jù)電阻定律計(jì)算出該金屬材料的電阻率。 圖1 該電阻絲直徑的測(cè)量值d= mm;,實(shí)驗(yàn)中能提供的器材有: A.電壓表V1(量程03 V,內(nèi)阻約3 k) B.電壓表V2(量程015 V,內(nèi)阻約15 k) C.電流表A1(量程03 A,內(nèi)阻約0.01 ) D.電流表A2(量程00.6 A,內(nèi)阻約0.1 ) E.滑動(dòng)變阻器R1(020 ) F.滑動(dòng)變阻器R2(0500 ) G.電源E(電動(dòng)勢(shì)為3.0 V)及開關(guān)和導(dǎo)線若干 該同學(xué)從以上器材中選擇合適的器材連接好電路進(jìn)行測(cè)量,則電壓表應(yīng)

40、選擇,電流表應(yīng)選擇,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇(選填各器材前的字母)。要求在通過(guò)金屬絲的電流相同情況下,電源消耗,功率最小,并能較準(zhǔn)確地測(cè)出電阻絲的阻值,實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)選用圖。,該同學(xué)建立U-I坐標(biāo)系,如圖2所示,圖中已標(biāo)出了與測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的五個(gè)坐標(biāo)點(diǎn),還有一次測(cè)量的電壓表和電流表示數(shù)如圖3所示,請(qǐng)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)將坐標(biāo)點(diǎn)補(bǔ)全,并描繪出U-I圖線。由圖線數(shù)據(jù)可計(jì)算出金屬絲的電阻為 (保留兩位有效數(shù)字)。設(shè)被測(cè)金屬絲電阻為R,則,該金屬材料電阻率的表達(dá)式是(用題目給出的物理量符號(hào)表示)。 圖2,圖3,實(shí)驗(yàn)中使用的電流表內(nèi)阻為RA,電壓表內(nèi)阻為RV,若考慮電流表和電壓表內(nèi)阻的影響,圖2U-I圖像中圖線

41、斜率k與該金屬材料的電阻率的關(guān)系是k=(用題目給出的物理量符號(hào)表示)。,解析固定刻度讀數(shù)為0 mm,可動(dòng)刻度讀數(shù)為23.30.01 mm=0.233 mm。 電源電動(dòng)勢(shì)為3 V,電路中電流最大值約為I==0.6 A,所以選擇電壓 表V1、電流表A2。為了便于調(diào)節(jié),滑動(dòng)變阻器選擇R1。由于,所 以電流表采用外接法。 滑動(dòng)變阻器采用限流式接法電源消耗功率小;電流表采用外接法能較準(zhǔn)確地測(cè)出電阻絲的阻值,故實(shí)驗(yàn)電路選圖丁。 由U-I圖像斜率求出金屬絲電阻,由=R,S=得出=。 k==,R=,S=,代入得k=。,答案0.233(0.2310.235)ADE丁 如圖所示5.2(5.1 5.5)= ,考向三

42、測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻 1.伏安法,2.一電表一電阻箱法,例7用圖甲所示的電路,測(cè)定一節(jié)舊干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。除電池、開關(guān)和導(dǎo)線外,可供使用的實(shí)驗(yàn)器材還有: 甲 雙量程電流表:(量程00.6 A,03 A); 雙量程電壓表:(量程03 V,015 V); 滑動(dòng)變阻器:R1(阻值范圍020 ,額定電流2 A),R2(阻值范圍01 000 ,額定電流1 A) 為了調(diào)節(jié)方便,測(cè)量精度更高,實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用電流表的量程為A,電壓表的量程為V,應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器(填寫滑動(dòng)變阻器符號(hào))。 根據(jù)圖甲正確連接圖乙中的實(shí)物電路,注意閉合開關(guān)時(shí)滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)處于正確的位置并選擇正確的電表量程進(jìn)行連線

43、。,乙,通過(guò)多次測(cè)量并記錄對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)I和電壓表示數(shù)U,利用這些數(shù)據(jù)在圖丙中畫出了U-I圖線。由圖線可以得出此干電池的電動(dòng)勢(shì)E= V,內(nèi)阻r =。,丙 引起該實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差的主要原因是。 A.電壓表的分流作用造成電流表讀數(shù)總是比電源實(shí)際輸出的電流小 B.電壓表的分流作用造成電流表讀數(shù)總是比電源實(shí)際輸出的電流大,C.電流表的分壓作用造成電壓表讀數(shù)總是比路端電壓小 D.電流表的分壓作用造成電壓表讀數(shù)總是比路端電壓大 根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的I、U 數(shù)據(jù),若令y=IU,x=I,則由計(jì)算機(jī)擬合得出的y-x 圖線應(yīng)是圖丁中的(選填“a”、“b”或“c”),其余兩條圖線分別是令y=IE和y=I2r得出的。根據(jù)前

44、面測(cè)量得到的電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的值,推測(cè)圖丁中A點(diǎn)的x、y坐標(biāo)分別為A、W(保留2位有效數(shù)字)。,丁,解析1節(jié)舊干電池的電動(dòng)勢(shì)約1.5 V,電壓表用03 V量程更精確。由圖丙可知電流表通過(guò)電流的最大值為0.5 A左右,選用電流表的00.6 A量程更精確。干電池內(nèi)阻1 2 ,選R1能較好地控制電路中電流變化,而R2阻值太大,不方便控制電路。 由U=E-rI知U-I圖線的縱截距為E,即E=1.45 V,斜率的絕對(duì)值表示內(nèi)阻,r== =1.3 。 電源實(shí)際輸出電流等于通過(guò)電壓表的電流加上通過(guò)電流表的電流,即電流表讀數(shù)比電源輸出電流小,因此選A。 y=IU=P外=EI-I2r=Ex-rx2,即y-x圖線

45、是開口向下的拋物線,因此選填c。若y=IE,則y=Ex,即a圖線。 b是y=I2r圖線,即y=I2r=rx2,為開口向上的拋物,線的一半。a、b圖線交點(diǎn)滿足EI=I2r,I==x= A=1.1 A,y=EI=1.45 1.1 W=1.6 W。,答案 00.603R1如圖所示 1.451.3Ac1.11.6,解題關(guān)鍵由U=E-rI知U為路端電壓、I為通過(guò)電池內(nèi)阻r上的電流。進(jìn)行誤差分析時(shí),我們比較U、I的測(cè)量值和真實(shí)值的差異,進(jìn)而分析出系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因。 圖線問(wèn)題關(guān)鍵是弄清縱坐標(biāo)表示的物理量隨橫坐標(biāo)表示的物理量變化的關(guān)系。y=IU表示電源的輸出功率;y=IE表示電源提供的總功率,y=I2r表示

46、電源由于具有內(nèi)阻而產(chǎn)生的熱功率,而對(duì)電源來(lái)說(shuō),E、r為定值,y=IU可以表示成用E、r、I表示的表達(dá)式。A點(diǎn)即圖線a、b交點(diǎn),圖線a、b上該點(diǎn)的橫、縱坐標(biāo)分別相同。,考點(diǎn)三熱學(xué)和光學(xué)實(shí)驗(yàn) 考向基礎(chǔ) 一、油膜法估測(cè)分子的直徑,實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)采用使油酸在水面形成一層單分子油膜的方法估測(cè)分子的大小。油酸分子的直徑d=,V是形成油膜的油酸體積,S是油膜的面積。,實(shí)驗(yàn)步驟 1.用稀釋的酒精溶液及清水清洗淺盤; 2.利用容量瓶配制1500的油酸酒精溶液; 3.用注射器將油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,并記下量筒內(nèi)溶液體積為VN時(shí)滴入的滴數(shù)N;,4.計(jì)算出每滴油酸酒精溶液的體積V0=; 5.向淺盤中倒入約

47、2 cm深的水,并將痱子粉均勻地撒在水面上; 6.用注射器滴一滴油酸酒精溶液在水面上; 7.待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后,將玻璃板放在淺盤上,并將油酸薄膜的形狀用彩筆畫在玻璃板上; 8.將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上,算出油酸薄膜的面積S;,9.根據(jù)油酸酒精溶液的配制比例,算出一滴溶液中純油酸的體積V,并代入公式d=算出油酸薄膜的厚度,即分子的直徑。,注意事項(xiàng) 1.油酸酒精溶液配制后不要長(zhǎng)時(shí)間放置。 2.滴油酸酒精溶液時(shí),注射器的針頭高出水面的高度應(yīng)在1 cm之內(nèi)。 3.油酸在水面擴(kuò)散后又收縮,要在穩(wěn)定后再畫輪廓。 二、插針?lè)y(cè)定玻璃磚折射率,實(shí)驗(yàn)原理 如圖所示,當(dāng)光線AO以一定入射角穿過(guò)兩

48、面平行的玻璃磚時(shí),通過(guò)插針?lè)ㄕ页龈肷涔饩€AO對(duì)應(yīng)的出射光線OB,從而求出折射光線OO和折射角r,再根據(jù)n= sin i/ sin r算出玻璃的折射率。,實(shí)驗(yàn)步驟 1.把白紙鋪在木板上。 2.在白紙上畫一直線aa作為界面,過(guò)aa上的一點(diǎn)O畫出界面的法線NN,并畫一條線段AO作為入射光線。 3.把長(zhǎng)方形玻璃磚放在白紙上,并使其長(zhǎng)邊與aa重合,再用直尺畫出玻璃磚的另一邊bb。 4.在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2。 5.從玻璃磚bb一側(cè)透過(guò)玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像,調(diào)整視線的方向直到P1的像被P2的像擋住。再在bb一側(cè)插上兩枚大頭針P3、P4,使P3能擋住P1、P2的像,P4能擋住

49、P1、P2的像及P3本身。 6.移去玻璃磚,在拔掉P1、P2、P3、P4的同時(shí)分別記下它們的位置,過(guò)P,3、P4作直線OB交bb于O。連接O、O,OO就是玻璃磚內(nèi)折射光線的方向。AON為入射角,OON為折射角。 7.用量角器量出入射角和折射角的度數(shù)。查出它們的正弦值,并把這些數(shù)據(jù)記錄在表格里。 8.用上述方法分別求出入射角是15、30、45、60和75時(shí)的折射角,查出入射角和折射角的正弦值,記錄在表格里。 9.算出不同入射角時(shí) sin i/sin r的值,比較一下,看它們是否接近一個(gè)常數(shù)。求出幾次實(shí)驗(yàn)測(cè)得的 sin i/sin r的平均值,就是這塊玻璃磚的折射率。,注意事項(xiàng) 1.輕拿輕放玻璃磚

50、,手只能接觸玻璃磚的毛面或棱,不能觸摸光潔的光學(xué)面。嚴(yán)禁把玻璃磚當(dāng)直尺用。 2.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,玻璃磚在紙面上的位置放好后就不能再移動(dòng)。 3.大頭針P1與P2、P3與P4的間距要適當(dāng)大些,以減小確定光路方向時(shí)出現(xiàn)的誤差。 4.實(shí)驗(yàn)時(shí)入射角不能太小(接近零度),否則會(huì)使測(cè)量誤差加大;也不能太大(接近90),否則會(huì)不易觀察到P1、P2的像。入射角一般在3060之間。 5.本實(shí)驗(yàn)中如果采用的玻璃磚兩個(gè)界面不平行,不影響實(shí)驗(yàn)測(cè)定,因此可采用三棱鏡、半圓形玻璃磚等,只是出射光和入射光不平行,但一樣能,測(cè)出其折射率。,三、雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng),實(shí)驗(yàn)原理 據(jù)雙縫干涉條紋間距x=得,波長(zhǎng)=x。已知雙縫間距d,再測(cè)出

51、雙 縫到屏的距離L和條紋間距x,就可以求得光波的波長(zhǎng)。,實(shí)驗(yàn)步驟 1.將光源和遮光筒安裝在光具座上,調(diào)整光源的位置,使光源發(fā)出的光能平行地進(jìn)入遮光筒并照亮光屏。 2.放置單縫和雙縫,使縫相互平行,調(diào)整各部件的間距,觀察白光的雙縫干涉圖樣。 3.在光源和單縫間放置濾光片,使單一顏色的光通過(guò)后觀察單色光的雙縫干涉圖樣。,4.用米尺測(cè)出雙縫到光屏的距離L,用測(cè)量頭測(cè)出相鄰的兩條亮(或暗)條紋間的距離x。 5.利用表達(dá)式=x,求單色光的波長(zhǎng)。 6.換用不同顏色的濾光片,觀察干涉圖樣的異同,并求出相應(yīng)的波長(zhǎng)。,注意事項(xiàng) 1.放置單縫和雙縫時(shí),必須使縫平行,并且雙縫和單縫間的距離約為510 cm。 2.要

52、保證光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒和光屏的中心在同一條軸線上。 3.測(cè)量頭的中心刻線要對(duì)應(yīng)著亮(或暗)條紋的中心。 4.為減小實(shí)驗(yàn)誤差,先測(cè)出n條亮(或暗)條紋中心間的距離a,則相鄰兩條亮(或暗)條紋間的距離x=。,油酸分子直徑:d=,考向突破 考向一油膜法估測(cè)分子直徑,例8利用“油膜法估測(cè)分子直徑”實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了構(gòu)建分子模型的物理思想,也體現(xiàn)了通過(guò)對(duì)宏觀量的測(cè)量來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)微觀量的間接測(cè)量方法。 某同學(xué)的操作步驟如下: A.取一定量的無(wú)水酒精和油酸,制成一定濃度的油酸酒精溶液; B.在量筒中滴入一滴該溶液,測(cè)出它的體積; C.在蒸發(fā)皿內(nèi)盛一定量的水,再滴入一滴油酸酒精溶液,待其散開穩(wěn)定; D.在蒸

53、發(fā)皿上覆蓋帶方格的透明玻璃板,描出油膜形狀,算出油膜的面積。 該同學(xué)的上述實(shí)驗(yàn)步驟中有問(wèn)題的是(填字母代號(hào))。 若該同學(xué)計(jì)算出滴在水面上油酸酒精溶液中油酸的體積為V,測(cè)得單分子油膜的面積為S,則油酸分子的直徑D=。,解析應(yīng)采用測(cè)量一定滴數(shù)溶液體積的方法間接測(cè)量一滴溶液的體積,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;向蒸發(fā)皿滴入油酸酒精溶液前,需在水面上撒上一薄層痱子粉,故C項(xiàng)錯(cuò)誤。 認(rèn)為油酸分子緊密排列,由柱體體積公式可知D=。,答案BCV/S,考向二插針?lè)y(cè)量玻璃磚折射率 如圖所示,abba為兩面平行的玻璃磚,光線的入射角為1,折射角為2,根據(jù)n= 可以計(jì)算出玻璃的折射率。,例92015北京理綜,21(1),3分“測(cè)定

54、玻璃的折射率”的實(shí)驗(yàn)中,在白紙上放好玻璃磚,aa和bb分別是玻璃磚與空氣的兩個(gè)界面,如圖所示。在玻璃磚的一側(cè)插上兩枚大頭針P1和P2,用“+”表示大頭針的位置,然后在另一側(cè)透過(guò)玻璃磚觀察,并依次插上大頭針P3和P4。在插P3和P4時(shí),應(yīng)使(選填選項(xiàng)前的字母)。 A.P3只擋住P1的像,B.P4只擋住P2的像 C.P3同時(shí)擋住P1、P2的像,解析P3應(yīng)同時(shí)擋住P1、P2的像,P4應(yīng)擋住P3本身和P1、P2的像,故選項(xiàng)C正確。,答案C,考向三雙縫干涉法測(cè)光的波長(zhǎng),例10某同學(xué)用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)儀測(cè)量光的波長(zhǎng),如圖甲所示。 甲 實(shí)驗(yàn)中選用的雙縫間距為d,雙縫到像屏的距離為L(zhǎng),在像屏上得

55、到的干涉圖樣如圖乙所示,分劃板刻線在圖乙中A、B位置時(shí),游標(biāo)卡尺的讀數(shù)分別為x1、x2,則入射的單色光波長(zhǎng)的表達(dá)式為=。 分劃板刻線在某條亮條紋位置時(shí)游標(biāo)卡尺如圖丙所示,則其讀數(shù)為 mm。,乙 丙,解析由題意可知,第A條亮條紋中心和第B條亮條紋中心之間的距離為6個(gè)條紋間距,故x=,再由x=,得=。 主尺讀數(shù)為31 mm,游標(biāo)尺讀數(shù)為20.05 mm=0.10 mm,因此游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為31 mm+0.10 mm=31.10 mm。,答案31.10,方法技巧,方法1測(cè)速度的方法,例1(2017課標(biāo),22,6分)某同學(xué)研究在固定斜面上運(yùn)動(dòng)物體的平均速度、瞬時(shí)速度和加速度之間的

56、關(guān)系。使用的器材有:斜面、滑塊、長(zhǎng)度不同的矩形擋光片、光電計(jì)時(shí)器。 實(shí)驗(yàn)步驟如下: 如圖(a),將光電門固定在斜面下端附近;將一擋光片安裝在滑塊上,記下?lián)豕馄岸讼鄬?duì)于斜面的位置,令滑塊從斜面上方由靜止開始下滑;,當(dāng)滑塊上的擋光片經(jīng)過(guò)光電門時(shí),用光電計(jì)時(shí)器測(cè)得光線被擋光片遮住的時(shí)間t; 用s表示擋光片沿運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度如圖(b)所示,表示滑塊在擋光 片遮住光線的t時(shí)間內(nèi)的平均速度大小,求出; 將另一擋光片換到滑塊上,使滑塊上的擋光片前端與中位置相同,令滑塊由靜止開始下滑,重復(fù)步驟、; 多次重復(fù)步驟; 利用實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)作出-t圖,如圖(c)所示。,完成下列填空: (1)用a表示滑塊下滑的加速度

57、大小,用vA表示擋光片前端到達(dá)光電門時(shí)滑塊的瞬時(shí)速度大小,則與vA、a和t的關(guān)系式為=。 (2)由圖(c)可求得,vA=cm/s,a=cm/s2。(結(jié)果保留3位有,效數(shù)字),審題指導(dǎo)在本實(shí)驗(yàn)中,每次換不同擋光片時(shí),題給條件要求下滑前,擋光片前端相對(duì)于斜面的位置都相同,且滑塊都由靜止開始下滑,這表明每次下滑實(shí)驗(yàn)中擋光片開始遮光時(shí)滑塊的瞬時(shí)速度都是相同的,都是vA。因此根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,很容易可以寫出=vA+a。,解析本題考查勻變速直線運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律、利用光電門測(cè)量平均速度的實(shí)驗(yàn)方法,考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛿?shù)據(jù)處理能力。擋光片通過(guò)光電門的平均速度等于t時(shí)間段的中間時(shí)刻的速度 由v=v0+at

58、可知=vA+a 即=vA+at,由圖像的截距可知vA=52.12 cm/s52.1 cm/s 其斜率k=a,故滑塊的加速度a=2k=16.3 cm/s2。,答案(1)vA+t (2)52.116.3,易錯(cuò)警示在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中,平均速度等于這段時(shí)間內(nèi)中間時(shí)刻速度,而不是中間位置速度,也不是擋光片末端通過(guò)光電門時(shí)的速度,因此=vA+a,而不是=vA+at。,方法2測(cè)加速度的方法,例2某同學(xué)用圖所示裝置測(cè)量重力加速度g,所用交流電頻率為50 Hz。在所選紙帶上取某點(diǎn)為0號(hào)計(jì)數(shù)點(diǎn),然后每3個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),所有測(cè)量數(shù)據(jù)及其標(biāo)記符號(hào)如圖所示。,該同學(xué)用兩種方法處理數(shù)據(jù)(T為相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔)。

59、 方法A:由g1=,g2= g5=,取平均值 =8.667 m/s2; 方法B:由g1=,g2=,g3=,取平均值 =8.673 m/s2。 從數(shù)據(jù)處理方法看,在x1、x2、x3、x4、x5、x6中,對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果起作用的,方法A中有;方法B中有。 因此,選擇方法(填“A”或“B”)更合理,這樣可以減少實(shí)驗(yàn),的(填“系統(tǒng)”或“偶然”)誤差。本實(shí)驗(yàn)誤差的主要來(lái)源有 (試舉出兩條)。 解題導(dǎo)引,解析方法A的實(shí)質(zhì): =/5= 方法B的實(shí)質(zhì): =/3 = 故方法A中2個(gè)數(shù)據(jù)起作用,方法B中6個(gè)數(shù)據(jù)起作用。,答案x1、x6或37.5 mm、193.5 mmx1、x2、x3、x4、x5、x6或37.5 mm、

60、69.0 mm、100.5 mm、131.5 mm、163.0 mm、193.5 mmB偶然阻力(空氣阻力、振動(dòng)的阻力、限位孔的阻力、復(fù)寫紙的阻力等),交流電頻率波動(dòng),長(zhǎng)度測(cè)量,數(shù)據(jù)處理方法等,方法3替代法和互測(cè)法測(cè)量電阻的阻值 1.替代法測(cè)量電阻的阻值 實(shí)驗(yàn)原理(如圖):,實(shí)驗(yàn)步驟:S先與2接,記錄A 的示數(shù),再與1接,調(diào)R值使A 示數(shù)與原值相等,則 Rx=R。 2.互測(cè)法測(cè)量電表內(nèi)阻 (1)電流表、電壓表各一只,可以測(cè)量它們的內(nèi)阻;,原理:RA1=,RV2= (2)兩只同種電表,若知道一只的內(nèi)阻,就可以測(cè)另一只的內(nèi)阻: 原理:RA2=,RV2= (3)兩只同種電表內(nèi)阻都未知,則需要一只電阻箱才能測(cè)定電表的內(nèi)阻:,原理:RA1=,RV1=,例3從表中選出適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)器材,設(shè)計(jì)一電路來(lái)測(cè)量電流表A1的內(nèi)阻r1,要求方法簡(jiǎn)捷,有盡可能高的測(cè)量精度,并能測(cè)得多組數(shù)據(jù)。,(1)畫出電路圖,標(biāo)明所用器材的代號(hào)。 (2)若選測(cè)量數(shù)據(jù)中的一組來(lái)計(jì)算r1,則表達(dá)式為;說(shuō)明式中各符號(hào)的意義。,