专题六 物 理 实 验Word文档格式.docx

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计时仪器

测量方法

秒表

秒表的读数方法：

测量值（t）＝短针读数（t1）＋长针读数（t2），无估读

打点计时器

（1）t＝nT（n表示打点的时间间隔的个数，T表示打点周期）；

（2）打点频率（周期）与所接交流电的频率（周期）相同

光电计时器

光电计时器能自动记录挡光时间，显示在读数窗口

2.纸带的三大应用

（1）由纸带确定时间

要区别打点计时器（打点周期为0.02s）打出的点与人为选取的计数点之间的区别与联系，若每五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔Δt＝0.02×

5s＝0.10s。

（2）求解瞬时速度

利用做匀变速运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求打某一点的瞬时速度。

如图甲所示，第n点时的速度vn＝

。

甲

（3）用“逐差法”求加速度

乙

如图乙所示，因为a1＝

，a2＝

，a3＝

，所以a＝

＝

　某同学利用图甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律。

物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上（尚未到达滑轮处）。

从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图乙所示。

打点计时器电源的频率为50Hz。

甲乙

（1）通过分析纸带数据，可判断物块在两相邻计数点________和________之间某时刻开始减速。

（2）计数点5对应的速度大小为________m/s，计数点6对应的速度大小为________m/s。

（保留三位有效数字）

（3）物块减速运动过程中加速度的大小为a＝____m/s2，若用

来计算物块与桌面间的动摩擦因数（g为重力加速度），则计算结果比动摩擦因数的真实值________（填“偏大”或“偏小”）。

考向三　“绳、橡皮条、弹簧”类实验

1．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有效数字的位数：

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。

2．用图像法处理数据的五个要求

（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）有些时候，为了使坐标纸有效使用范围增大，坐标原点可以不从“0”开始。

　某实验小组利用弹簧秤和刻度尺，测量滑块在木板上运动的最大速度。

实验步骤：

①用弹簧秤测量橡皮泥和滑块的总重力，记作G；

②将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上，通过水平细绳和固定弹簧秤相连，如图甲所示。

在A端向右拉动木板，待弹簧秤示数稳定后，将读数记作F；

甲乙

③改变滑块上橡皮泥的质量，重复步骤①②；

实验数据如表所示：

G/N

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

F/N

0.59

0.83

0.99

1.22

1.37

1.61

④如图乙所示，将木板固定在水平桌面上，滑块置于木板上左端C处，细绳跨过定滑轮分别与滑块和重物P连接，保持滑块静止，测量重物P离地面的高度h；

⑤滑块由静止释放后开始运动并最终停在木板上的D点（未与滑轮碰撞），测量C、D间的距离s。

完成下列作图和填空：

（1）根据表中数据在给定坐标纸上作出FG图线。

丙

（2）由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数μ＝______（保留两位有效数字）。

（3）滑块最大速度的大小v＝________（用h、s、μ和重力加速度g表示）。

1．图像法处理数据的缺点

（1）在图纸上连线时有较大的主观随意性。

（2）连线的粗细、图纸的大小、图纸本身的均匀程度等，都会影响结果的准确性。

2．应用图像法时的注意点

（1）注意区别纵、横坐标轴的物理意义、标度及单位。

（2）注意确定图线的斜率、截距的物理意义。

力学创新型实验的分析技巧

　图甲为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图。

实验步骤如下：

①用天平测量物块和遮光片的总质量M，重物的质量m，用游标卡尺测量遮光片的宽度d，用米尺测量两光电门之间的距离s；

②调整轻滑轮，使细线水平；

③让物块从光电门A的左侧由静止释放，用数字毫秒计时器分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间ΔtA和ΔtB，求出加速度a；

④多次重复步骤③，求a的平均值

；

⑤根据上述实验数据求出动摩擦因数μ。

回答下列问题：

（1）测量d时，某次游标卡尺（主尺的最小分度为1mm）的示数如图乙所示，其读数为________cm。

（2）物块的加速度a可用d、s、ΔtA和ΔtB表示为a＝________。

（3）动摩擦因数μ可用M、m、

和重力加速度g表示为μ＝________。

（4）如果细线没有调整到水平，由此引起的误差属于________（填“偶然误差”或“系统误差”）。

第1步：

源头探寻

由实验目的和实验装置联想到“验证牛顿第二定律”的实验原理。

第2步：

创新联想

（1）由“光电门”、“遮光片”、“时间ΔtA和ΔtB”等信息可联想到测物体的瞬时速率。

（2）由两光电门间的距离，利用位移与速度关系求加速度。

第3步：

突破关键

（1）遮光片经过光电门A、B时的瞬时速度vA＝

，vB＝

，A、B间位移为s，则v

－v

＝2as。

（2）对物块、重物利用牛顿第二定律：

mg－FT＝m

，FT－μMg＝M

1．力学创新型实验的特点

（1）以基本的力学模型为载体，依托运动学规律和力学定律设计实验。

（2）将实验的基本方法——控制变量法，处理数据的基本方法——图像法、逐差法，融入到实验的综合分析之中。

2．创新实验题的解法

（1）根据题目情境，提取相应的力学模型，明确实验的理论依据和实验目的，设计实验方案。

（2）进行实验，记录数据，应用原理公式或图像法处理实验数据，结合物体实际受力情况和理论受力情况对结果进行误差分析。

考向一　多用电表的使用和读数

1．电流的流向

使用多用电表时不管测量项目是什么，电流都要从电表的“＋”插孔（红表笔）流入，从“－”插孔（黑表笔）流出，即“红进、黑出”。

2．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。

3．欧姆表刻度不均匀的原因

测电阻的原理是闭合电路欧姆定律。

当红、黑表笔短接时，调节滑动变阻器R0（即欧姆调零），使灵敏电流计满偏，Ig＝

，此时中值电阻R中＝Rg＋R0＋r，当两表笔接入电阻Rx时I＝

，电阻Rx与电路中的电流相对应，但不是线性关系，故欧姆表刻度不均匀。

　图甲为多用电表的示意图，现用它测量一个阻值约为20Ω的电阻，测量步骤如下：

（1）调节________，使电表指针对准________（填“电阻”或“电流”）的“0”刻线。

（2）将选择开关旋转到“Ω”挡的__________位置（填“×

1”、“×

10”、“×

100”或“×

1k”）。

（3）将红、黑表笔分别插入“＋”、“－”插孔，并将两表笔短接，调节________，使电表指针对准________（填“电阻”或“电流”）的“0”刻线。

（4）将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接触，若电表读数如图乙所示，该电阻的阻值为________Ω。

（5）测量完毕，将选择开关旋转到“OFF”位置。

使用多用电表测电阻的“五步”法

（1）机械调零。

（2）选倍率，一般要选择比被测电阻的估计值低一个数量级的倍率，如估计值为200Ω就应该选×

10的倍率，使指针的偏转角度在

满偏到

满偏之间为测量的有效范围。

（3）进行欧姆调零。

（4）将红、黑表笔接在被测电阻的两端进行测量，将指针示数乘以倍率得测量值。

（5）测量结束后，将选择开关旋至OFF或交流电压最高挡。

考向二　实验器材的选取和电路连接问题

1．电流表内接法与外接法的判断方法

（1）比值判断法若

＜

，应选用内接法；

若

＞

，应选用外接法。

（2）临界值判断法

若Rx＞

若Rx<

，应选用外接法；

若Rx＝R0，内外接法均可。

（3）试触法

若电流表示数较电压表示数变化明显，说明外接时电压表分流作用大，应采用内接法；

若电压表示数较电流表示数变化明显，说明内接时电流表的分压作用大，应采用外接法。

2．滑动变阻器限流接法与分压接法的选取原则

（1）限流式接法选取原则

一般在滑动变阻器总电阻R0与用电器电阻Rx相差不大时，若既不要求较大范围内调节电流和电压，又不要求从零开始读数，则优先选择限流式接法。

（2）分压式接法选取原则

①滑动变阻器的总电阻R0远小于用电器电阻Rx或电路中串联的其他电阻的阻值，即Rx≫R0；

②要求用电器Rx的电流或电压从零开始连续变化；

③采用限流式接法时，电路中的最小电流大于用电器Rx的额定电流，或给定的仪表量程偏小。

三条中满足一条，采用分压接法。

　（2014·

山东高考）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×

10－8Ω·

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：

电流表：

量程0.6A，内阻约0.2Ω；

电压表：

量程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。

（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）在实物图中，已正确连接了部分导线，请根据图甲电路完成剩余部分的连接。

（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（保留两位有效数字）。

[感悟升华]1．器材选取三要求

（1）根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表。

（2）根据电路中可能出现的电流或电压范围选择滑动变阻器，注意流过滑动变阻器的电流不能超过它的额定值。

对高阻值的变阻器，如果滑动头稍有移动，使电流、电压有很大变化的，不宜采用。

（3）应根据实验的基本要求来选择仪器。

对于这种情况，只有熟悉实验原理，才能做出恰当的选择。

2．在连实物图时的四点注意

（1）各导线都应接在接线柱上。

（2）不应在导线中间出现分叉，且导线不能跨过仪器。

（3）连接电表应注意量程选用正确，正、负接线柱不要接错。

（4）开关要控制整个电路。

考向三　电路设计和实验数据的处理

1．测电源电动势和内阻的三种方法

方法

原理图

数据处理

用电压表、电流表和可变电阻（如滑动变阻器）测量

测出两组U、I值，根据E＝U＋Ir，通过计算或利用图像法处理数据

用电流表、电阻箱测量

测出两组I、R值，根据E＝I（R＋r）通过计算或利用图像法处理数据

用电压表、电阻箱测量

测出两组U、R值，根据E＝U＋

r，通过计算或利用图像法处理数据

　　2.“测电源电动势和内阻”实验数据处理方法

本实验在利用图像处理数据时，要明确：

（1）如图所示图线的纵坐标是路端电压，它反映的是：

当电流I增大时，路端电压U将随之减小，U与I成线性关系，U＝E－Ir。

（2）电阻的伏安特性曲线中，U与I成正比，前提是R保持一定，而这里的UI图线中，E、r不变，外电阻R改变，正是R的变化，才有I和U的变化。

（3）将图线两侧延长，纵轴截距点意味着断路情况，它的数值就等于电源电动势E，横轴截距点（路端电压U＝0）意味着短路情况，它的数值等于短路电流

（4）图线斜率的绝对值表示电源内阻，由于r一般很小，故得到的图线斜率的绝对值就较小。

为了使测量结果准确，可以将纵轴的坐标不从零开始，计算r时选取直线上相距较远的两点求得。

北京高考）利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻。

要求尽量减小实验误差。

（1）应该选择的实验电路是图中的______（填“甲”或“乙”）。

（2）现有电流表（0～0.6A）、开关和导线若干，以及以下器材：

A．电压表（0～15V）

B．电压表（0～3V）

C．滑动变阻器（0～50Ω）

D．滑动变阻器（0～500Ω）

实验中电压表应选用________；

滑动变阻器应选用________。

（选填相应器材前的字母）

（3）某位同学记录的6组数据如下表所示，其中5组数据的对应点已经标在图丙的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出UI图线。

序号

1

2

3

4

5

6

电压U/V

1.45

1.40

1.30

1.25

1.20

1.10

电流I/A

0.060

0.120

0.240

0.260

0.360

0.480

（4）根据（3）中所画图线可得出干电池的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω。

（5）实验中，随着滑动变阻器滑片的移动，电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化。

图丁的各示意图中正确反映PU关系的是________。

丁

电学创新型实验的分析技巧

　某同学在实验室测汽车电热器的电功率，此电热器额定电压为12V。

实验室备有下列器材。

A．输出电压为16V的学生电源

B．量程为0～3A的电流表，内阻约0.1Ω

C．量程为0～0.6A的电流表，内阻约0.5Ω

D．量程为0～3V的电压表，内阻约3kΩ

E．量程为0～15V的电压表，内阻约15kΩ

F．0～10Ω，额定电流为0.5A的滑动变阻器

G．0～10Ω，额定电流为2A的滑动变阻器

H．导线，开关

该同学测量的数据记录如下：

U/V

2.4

3.0

5.0

8.0

10.0

12.0

I/A

0.15

0.20

0.30

0.40

0.45

0.50

（1）该电热器的阻值是否恒定不变？

答：

________（填“是”或“不是”）。

（2）合理选择实验器材：

电流表选________，电压表选________，滑动变阻器选________。

（填器材前的字母）

（3）请在虚线框内画出电路图。

（4）电热器的额定功率为______。

（保留两位有效数字）

源头探寻

由实验目的和电路图联想到“伏安法测电源电动势和内阻”的实验原理。

由于灵敏电流计

的内阻确定，且电路中电阻箱与

串联，可知把

改装成电压表代替伏安法测E、r实验中的电压表。

把

改装成量程为2V的电压表：

2V＝Ig（rg＋Rx）。

根据改装原理可知纵轴I1可表示电压，但数值要变为相应纵坐标的

1．对于电学实验的创新，要注意以下问题

（1）在解决设计型实验时，要注意条件的充分利用，如对于给定确切阻值的电压表和电流表，电压表可当作电流表使用，电流表也可当作电压表使用，利用这一特点，可以拓展伏安法测电阻的方法，如伏伏法、安安法等。

（2）对一些特殊电阻的测量，如电流表或电压表内阻的测量，电路设计有其特殊性，即首先要注意到其自身量程对电路的影响，其次要充分利用其“自报电流或自报电压”的功能，因此在测电压表内阻时无需另并联电压表，测电流表内阻时无需再串联电流表。

2．解决电学设计型实验常用的方法

（1）转换法：

将不易测量的物理量转换成可以（或易于）测量的物理量进行测量，然后再反求待测物理量的值，这种方法叫转换测量法（简称转换法）。

如在测量金属丝电阻率的实验中，虽然无法直接测量电阻率，但可通过测量金属丝的长度和直径，并将金属丝接入电路测出其电阻，然后再计算出它的电阻率。

（2）替代法：

用一个标准的已知量替代被测量，通过调整标准量，使整个测量系统恢复到替代前的状态，则被测量等于标准量。

（3）控制变量法：

研究一个物理量与其他几个物理量的关系时，要使其中的一个或几个物理量不变，分别研究这个物理量与其他各物理量的关系，然后再归纳总结，如探究电阻的决定因素实验。

[跟踪训练]

　在“测定电池的电动势和内阻”的实验中，备有如下器材：

A．干电池

B．电流表（0～0.6A，内阻约0.1Ω）

C．灵敏电流计（满偏电流Ig＝200μA、内阻rg＝500Ω）

D．滑动变阻器（0～20Ω、2.0A）

E．电阻箱R

F．开关、导线若干

（1）由于没有电压表，要把灵敏电流计

改装成量程为2V的电压表，需串联一个阻值为________Ω的电阻。

（2）改装后采用如图甲所示电路进行测量，请在图乙上完成实物连线。

（3）在闭合开关S前，将滑动变阻器的滑片移动至________（填“a端”、“中央”或“b端”）。

（4）图丙为该实验绘出的I1I2图线（I1为灵敏电流计

的示数，I2为电流表

的示数），由图线可求得被测电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。