高三物理教案：《第二輪專題備課復(fù)習(xí)》教學(xué)設(shè)計

　　本文題目：高三物理教案：第二輪專題備課復(fù)習(xí)教案

　　〓專題〓 高考物理實驗全攻略

　　知識結(jié)構(gòu)：

　　自然科學(xué)是實驗性科學(xué)，物理實驗是物理學(xué)的重要組成部分.理科綜合對實驗?zāi)芰μ岢隽嗣鞔_的要求，即是“設(shè)計和完成實驗的能力”，它包含兩個方面：

　�、�.獨立完成實驗的能力.

　　(1)理解實驗原理、實驗?zāi)康募耙��?

　　實驗原理

　　中學(xué)要求必做的實驗可以分為4個類型：練習(xí)型、測量型、驗證型、探索型.對每一種類型都要把原理弄清楚.

　　應(yīng)特別注意的問題：驗證機械能守恒定律中不需要選擇第一個間距等于2mm的紙帶.這個實驗的正確實驗步驟是先閉合電源開關(guān)，啟動打點計時器，待打點計時器的工作穩(wěn)定后，再釋放重錘，使它自由落下，同時紙帶打出一系列點跡.按這種方法操作，在未釋放紙帶前，打點計時器已經(jīng)在紙帶上打出點跡，但都打在同一點上，這就是第一點.由于開始釋放的時刻是不確定的，從開始釋放到打第二個點的時間一定小于0.02s，但具體時間不確定，因此第一點與第二點的距離只能知道一定小于2mm(如果這段時間恰等于0.02s，則這段位移s=gt2/2=(10×0.022/2)m=2×10-3m=2mm)，但不能知道它的確切數(shù)值，也不需要知道它的確切數(shù)值.不論第一點與第二點的間距是否等于2mm，它都是從打第一點處開始作自由落體運動的，因此只要測量出第一點O與后面某一點P間的距離h，再測出打P點時的速度v，如果：

　　gh≈ ( )，

　　就算驗證了這個過程中機械能守恒.

　　(2)掌握實驗方法步驟;

　　(3)會控制實驗條件和使用實驗儀器，會處理實驗安全問題;

　　實驗儀器

　　要求掌握的實驗儀器主要有：刻度尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測微器(千分尺)、天平、停表(秒表)、打點計時器(電火花計時儀)、彈簧秤、溫度表、電流表、電壓表、多用電表、滑動變阻器、電阻箱，等等。對于使用新教材的省市，還要加上示波器等。對這些儀器，都要弄清其原理、會正確使用它們，包括測量儀器的正確讀數(shù)。

　　實驗裝置

　　對電學(xué)實驗主要指電路圖。

　　下面幾個是應(yīng)特別注意的：

　�、衮炞C牛頓第二定律的實驗，如何平衡摩擦力是關(guān)鍵。

　�、谘芯科綊佄矬w的運動及碰撞中的動量守恒的實驗，這兩個實驗都要使用斜槽軌道，讓小球從軌道上端無初速滾下，然后平拋出去，在安裝裝置時要注意保證軌道末端必須水平，如果實驗要進(jìn)行多次，每次小球應(yīng)從同一高度處下落，因此應(yīng)有一個擋板。

　　③驗證機械能守恒定律的實驗，要用鐵架臺并用夾子固定紙帶，這樣在開啟打點計時器而未釋放重錘前，能保證打出的點跡在同一點上，若像課本上的實驗裝置圖那樣，用手握住紙帶，開啟打點計時器而未釋放紙帶前，會由于手的抖動而打出一“堆”點，從而無法準(zhǔn)確找出第一個點(即自由落體運動起始位置)。

　　④用單擺測重力加速度的實驗，在安裝單擺時要注意懸點的固定，隨便拴一個結(jié)系在鐵架臺的橫梁上是不可取的，因為懸點不確定，就不是單擺，并且擺長值也無法準(zhǔn)確測量。

　　⑤有關(guān)電路的電學(xué)實驗要注意安培表的外接與內(nèi)接，制流與分壓電路的選擇，電表內(nèi)阻的影響，等等。

　　(4)會觀察、解釋實驗現(xiàn)象，會分析、處理實驗數(shù)據(jù);

　　(5)會分析和評價實驗結(jié)果，并得出合理的實驗結(jié)論.

　　實驗數(shù)據(jù)的處理

　　重要的有打點計時器紙帶的處理方法(如分析是不是勻速運動或勻變速直線運動、如果是勻變速運動，如何求某時刻的速度、如何求加速度等);解方程求解未知量、用圖像處理數(shù)據(jù)(把原來應(yīng)該是曲線關(guān)系的通過改變坐標(biāo)軸的量或單位而變成線性關(guān)系，即變成直線，是重要的實驗?zāi)芰?。

　　實驗誤差的定性分析

　　中學(xué)階段不要求進(jìn)行定量的誤差分析，但對主要誤差的產(chǎn)生原因、系統(tǒng)誤差是偏大還是偏小等，應(yīng)能理解。在電路的實驗中，粗略地看，認(rèn)為電流表是短路、電壓表是斷路，但精確一點看，電流表和電壓表的內(nèi)阻的影響都不能忽略，定性地討論電表電阻對測量結(jié)果的影響是我們應(yīng)該掌握。

　　2課本重點實驗(下詳解)

　　3、設(shè)計實驗的能力.

　　能根據(jù)要求靈活運用已學(xué)過的物理理論、實驗方法和儀器，設(shè)計簡單的實驗方案并處理相關(guān)的實驗問題.?

　　【注】幾種重要的實驗方法

　　下面幾種實驗方法是我們中學(xué)階段物理實驗中用過的，從方法的角度整理、復(fù)習(xí)一下，有助于我們提高認(rèn)識水平和能力。

　　(1)累積法：在“用單擺測重力加速度”測周期時我們用的是累積法，即我們不直接測一個周期的時間，而是測30～50個周期的總時間，再除以周期數(shù)即得周期T的值.用累積法的好處是：①相當(dāng)于進(jìn)行多次測量而后取平均值，這樣可以減少偶然誤差;②增加有效數(shù)字的位數(shù).以測單擺的周期為例，我們實驗時單擺的擺長大約是1m或不到1m，用停表(最小分度值是0.1s)直接測1個周期的值，只能讀出兩位有效數(shù)字(機械停表的指針是跳躍式前進(jìn)的，因此不能估讀)，如1.8s、2.0s等，而測30個周期總時間，則可讀出至少3位有效數(shù)字。

　　用累積法的實驗還有很多，如測一張紙的厚度、用刻度尺測金屬絲的直徑…

　　(2)替代法：在“互成角度兩個共點力的合成”的實驗中我們就用到了替代法，第一次我們用兩個彈簧秤成角度地拉橡皮筋，把結(jié)點拉到某一位置，再換成一個彈簧秤，同樣拉這個橡皮筋，也把結(jié)點拉到同樣位置，這說明后一個彈簧秤的拉力與前面兩個彈簧秤的拉力效果相等因此右以互相替代.對于“等效”這個問題，應(yīng)正確理解：所謂效果相等，是對某一方面說的，并不是在所有方面都等效，仍以合力與分力來說，它們只是在改變物體的運動狀態(tài)上等效，而在其他方面，例如在產(chǎn)生形變上，二者并不等效。

　　用替代法的例子還有很多，如用天平稱物物體的質(zhì)量，電阻測量等都可以用替代法，我們古代三國時期曹沖稱象的故事就是替代法的典型實例。

　　(3)測量量的轉(zhuǎn)換：例如在“碰撞中的動量守恒”的實驗中，把測物體的速度轉(zhuǎn)換為測物體平拋運動的水平位移，即把測速度轉(zhuǎn)換為測長度。

　　又如在“測定玻璃的折射率”的實驗中，本應(yīng)測量入射角和折射角，再根據(jù)折射率n=sini/sinr求出折射率，但角度不容易測準(zhǔn)確(一般所用的量角器的最小分度是1°，并且測角度時頂點很難對得特別準(zhǔn)確)，而通過做輔助線的方法可以把測角度轉(zhuǎn)換為測線段的長度，從而增加了有效數(shù)字的位數(shù)，即提高了測量的準(zhǔn)確度。

　　(4)比較法：用天平稱物體的質(zhì)量，就是把物體與砝碼進(jìn)行比較，砝碼的質(zhì)量是標(biāo)準(zhǔn)的，把被測量與標(biāo)準(zhǔn)的量進(jìn)行比較，就是比較法.天平是等臂杠桿，因此用天平測物體質(zhì)量時，不用再進(jìn)行計算，而是直接讀出砝碼的質(zhì)量，它就等于物體的質(zhì)量。一般情況下，被測物跟標(biāo)準(zhǔn)量并不相等，而是要根據(jù)某種關(guān)系進(jìn)行計算，最常用的是二者間滿足一定的比例關(guān)系，通過一定的比例計算即可得出結(jié)果，因此常常稱為比例法。用比例法測電阻是常見的，當(dāng)兩個電阻串聯(lián)時，通過的電流相等，因此兩電阻兩端的電壓跟它們的電阻成正比，如果其中的一個電阻是標(biāo)準(zhǔn)電阻，另一個電阻的阻值就可測出.同樣，兩電阻并聯(lián)時，由于兩端電壓相等，通過兩支路的電流跟電阻成反比，只要一個是標(biāo)準(zhǔn)電阻，另一個電阻的阻可測出。

　�、�-1、基本儀器的使用

　　[方法歸納]

　　1.要求會正確使用的儀器?

　　刻度尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測微器、天平、秒表、打點計時器、彈簧秤、溫度表、電流表、電壓表、多用電表、滑動變阻器、電阻箱、示波器.?

　　2.在力學(xué)和電學(xué)實驗中，常需要利用測量工具直接測量基本物理量.

　　基本物理量 測量儀器

　　力學(xué) 長度 刻度尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測微器

　　時間 秒表(停表)、打點計時器

　　質(zhì)量 天平

　　電學(xué) 電阻(粗測) 歐姆表、電阻箱

　　電流 電流表

　　電壓 電壓表

　　①刻度尺、秒表、彈簧秤、溫度表、電流表、電壓表的讀數(shù)

　　使用以上儀器時，凡是最小刻度是10分度的，要求讀到最小刻度后再往下估讀一位(估讀的這位是不可靠數(shù)字，但是是有效數(shù)字的不可缺少的組成部分)。凡是最小刻度不是10分度的，只要求讀到最小刻度所在的這一位，不再往下估讀。

　　例如

　　⑴讀出上左圖中被測物體的長度。

　�、粕嫌覉D用3V量程時電壓表讀數(shù)為多少?用15V量程時電壓表度數(shù)又為多少?

　�、怯覉D中秒表的示數(shù)是多少分多少秒?

　　凡儀器的最小刻度是10分度的，在讀到最小刻度后還要再往下估讀一位。⑴6.50cm。⑵1.14V。15V量程時最小刻度為0.5V，只讀到0.1V這一位，應(yīng)為5.7V。⑶秒表的讀數(shù)分兩部分：小圈內(nèi)表示分，每小格表示0.5分鐘;大圈內(nèi)表示秒，最小刻度為0.1秒。當(dāng)分針在前0.5分內(nèi)時，秒針在0~30秒內(nèi)讀數(shù);當(dāng)分針在后0.5分內(nèi)時，秒針在30~60秒內(nèi)讀數(shù)。因此圖中秒表讀數(shù)應(yīng)為3分48.75秒(這個5是估讀出來的)。

　�、谟螛�(biāo)卡尺

　�、�10分度的游標(biāo)卡尺。游標(biāo)上相鄰兩個刻度間的距離為0.9mm，比主尺上相鄰兩個刻度間距離小0.1mm。讀數(shù)時先從主尺上讀出厘米數(shù)和毫米數(shù)，然后用游標(biāo)讀出0.1毫米位的數(shù)值：游標(biāo)的第幾條刻線跟主尺上某一條刻線對齊，0.1毫米位就讀幾(不能讀某)。其讀數(shù)準(zhǔn)確到0.1mm。

　�、�20分度的游標(biāo)卡尺。游標(biāo)上相鄰兩個刻度間的距離為0.95mm，比主尺上相鄰兩個刻度間距離小0.05mm。讀數(shù)時先從主尺上讀出厘米數(shù)和毫米數(shù)，然后用游標(biāo)讀出毫米以下的數(shù)值：游標(biāo)的第幾條刻線跟主尺上某一條刻線對齊，毫米以下的讀數(shù)就是幾乘0.05毫米。其讀數(shù)準(zhǔn)確到0.05mm。

　�、�50分度的游標(biāo)卡尺。游標(biāo)上相鄰兩個刻度間的距離為0.98mm，比主尺上相鄰兩個刻度間距離小0.02mm。這種卡尺的刻度是特殊的，游標(biāo)上的刻度值，就是毫米以下的讀數(shù)。這種卡尺的讀數(shù)可以準(zhǔn)確到0.02mm。如右圖中被測圓柱體的直徑為2.250cm。

　　要注意：游標(biāo)卡尺都是根據(jù)刻線對齊來讀數(shù)的， 所以都不再往下一位估讀。

　　③螺旋測微器

　　固定刻度上的最小刻度為0.5mm(在中線的上側(cè));可動刻度每旋轉(zhuǎn)一圈前進(jìn)(或后退)0.5mm。在可動刻度的一周上平均刻有50條刻線，所以相鄰兩條刻線間代表0.01mm。讀數(shù)時，從固定刻度上讀取整、半毫米數(shù)，然后從可動刻度上讀取剩余部分(因為是10分度，所以在最小刻度后應(yīng)再估讀一位)，再把兩部分讀數(shù)相加，得測量值。右圖中的讀數(shù)應(yīng)該是6.702mm。

　　④天平

　　天平使用前首先要進(jìn)行調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)分兩步：調(diào)底座水平和橫梁水平(在調(diào)節(jié)橫梁水平前，必須把游碼移到左端零刻度處，左端與零刻線對齊，如圖中虛線所示)。測量讀數(shù)由右盤中砝碼和游標(biāo)共同讀出。橫梁上的刻度單位是毫克(mg)。若天平平衡時，右盤中有26g砝碼，游碼在圖中所示位置，則被測物體質(zhì)量為26.32g(最小刻度為0.02g，不是10分度，因此只讀到0.02g這一位)。

　�、荻嘤秒姳�

　　使用多用電表時首先應(yīng)該根據(jù)被測物理量將選擇開關(guān)旋到相應(yīng)的位置。使用前應(yīng)先進(jìn)行機械調(diào)零，用小螺絲刀輕旋調(diào)零螺絲，使指針指左端零刻線。使用歐姆擋時，還應(yīng)進(jìn)行歐姆調(diào)零，即將紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指右端零刻線處。歐姆擋的使用：⑴選擋。一般比被測電阻的估計值低一個數(shù)量級，如估計值為200Ω就應(yīng)該選×10的倍率。⑵調(diào)零。⑶將紅黑表筆接被測電阻兩端進(jìn)行測量。⑷將指針示數(shù)乘以倍率，得測量值。⑸將選擇開關(guān)扳到OFF或交流電壓最高擋。用歐姆擋測電阻，如果指針偏轉(zhuǎn)角度太小，應(yīng)增大倍率;如果指針偏轉(zhuǎn)角度太大，應(yīng)減小倍率。

　　⑥電阻箱

　　右圖中的電阻箱有6個旋鈕，每個旋鈕上方都標(biāo)有倍率，將每個旋鈕上指針?biāo)�指的�?shù)值(都為整數(shù))乘以各自的倍率，從最高位依次往下讀，即可得到這時電阻箱的實際阻值。圖中最左邊的兩個黑點是接線柱。若指針?biāo)�示如圖，則阻值為84580.2Ω。

　　【特別提示】 一般來說，除游標(biāo)卡尺、秒表、電阻箱外，其他測量儀器的讀數(shù)都需要估讀，即讀到精度的下一位.?

　　Ⅰ-2.獨立完成實驗

　　[方法歸納]

　　1.常見間接測量的物理量及其測量方法?

　　有些物理量不能由測量儀器直接測量，這時，可利用待測量和可直接測量的基本物理量之間的關(guān)系，將待測物理量的測量轉(zhuǎn)化為基本物理量的測量.

　　待測物理量 基本測量方法

　　力學(xué) 速度 ①利用紙帶， ;②利用平拋，

　　加速度 ①利用紙帶，逐差法 ;②利用單擺

　　力 根據(jù)F=ma轉(zhuǎn)化為測量m、a

　　功 根據(jù) 轉(zhuǎn)化為測量m、S、v

　　電學(xué) 電阻(精確測量) ①根據(jù) 轉(zhuǎn)化為測量U、I(伏安法);②電阻箱(半偏、替代)

　　電功率 根據(jù)P=IU轉(zhuǎn)化為測量U、I

　　電源電動勢 根據(jù)E=U+Ir轉(zhuǎn)化為測量U、I

　　2.處理實驗數(shù)據(jù)的常用方法?(前有)

　　為了減小由于實驗數(shù)據(jù)而引起的偶然誤差，常需要采用以下方法進(jìn)行處理.?

　　(1)多次測量求平均值;(2)圖象法?

　　3.實驗誤差的分析?

　　中學(xué)物理中只要求初步了解系統(tǒng)誤差和偶然誤差、絕對誤差和相對誤差的概念;能定性分析某些實驗中產(chǎn)生誤差的主要原因;知道用平均值法、圖象法減小偶然誤差;但不要求計算誤差.?

　　(1)系統(tǒng)誤差和偶然誤差：測量值總是有規(guī)律的朝著某一方向偏離真值(總是偏大或總是偏小)的誤差，稱為系統(tǒng)誤差.系統(tǒng)誤差的主要來源是儀器本身不夠精確，或?qū)嶒炘�理、方法不夠完�?由于偶然因素的影響，造成測量值的無規(guī)則起伏稱為偶然誤差.偶然誤差是由于各種偶然因素對實驗者、測量儀器，被測物理量的影響而產(chǎn)生的，多次測量偏大和偏小的機會相同，因此，多次測量求平均值可減小偶然誤差.?

　　(2)絕對誤差和相對誤差：設(shè)某物理量的真值為A0，測量值為A，則絕對誤差 ，相對誤差為 .真值A(chǔ)0常以公認(rèn)值、理論值或多次測量的平均值代替.

　　(3)有效數(shù)字帶有一位不可靠數(shù)字的近似數(shù)字，叫做有效數(shù)字。⑴有效數(shù)字是指近似數(shù)字而言。⑵只能帶有一位不可靠數(shù)字，不是位數(shù)越多越好。

　　凡是用測量儀器直接測量的結(jié)果，讀數(shù)一般要求在讀出儀器最小刻度所在位的數(shù)值(可靠數(shù)字)后，再向下估讀一位(不可靠數(shù)字)，這里不受有效數(shù)字位數(shù)的限制。

　　間接測量的有效數(shù)字運算不作要求，運算結(jié)果一般可用2~3位有效數(shù)字表示。

　�、颉⒅攸c的學(xué)生實驗

　　1.研究勻變速直線運動

　　右圖為打點計時器打下的紙帶。選點跡清楚的一條，舍掉開始比較密集的點跡，從便于測量的地方取一個開始點O，然后每5個點取一個計數(shù)點A、B、C、D …。測出相鄰計數(shù)點間的距離s1、s2、s3 … 利用打下的紙帶可以：

　�、徘笕我挥嫈�(shù)點對應(yīng)的即時速度v：如 (其中T=5×0.02s=0.1s)

　　⑵利用“逐差法”求a：

　�、抢�用上圖中任意相鄰的兩段位移求a：如

　　⑷利用v-t圖象求a：求出A、B、C、D、E、F各點的即時速度，畫出如右的v-t圖線，圖線的斜率就是加速度a。

　　2.探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系(胡克定律)

　　利用右圖裝置，改變鉤碼個數(shù)，測出彈簧總長度和所受拉力(鉤碼總重量)的多組對應(yīng)值，填入表中。算出對應(yīng)的彈簧的伸長量。在坐標(biāo)系中描點，根據(jù)點的分布作出彈力F隨伸長量x而變的圖象，從而發(fā)確定F-x間的函數(shù)關(guān)系。解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義及其單位。

　　該實驗要注意區(qū)分彈簧總長度和彈簧伸長量。對探索性實驗，要根據(jù)描出的點的走向，嘗試判定函數(shù)關(guān)系。(這一點和驗證性實驗不同。)

　　3.互成角度度兩個力的合成

　　該實驗是要用互成角度的兩個力和另一個力產(chǎn)生相同的效果，看其用平行四邊形定則求出的合力與這一個力是否在實驗誤差允許范圍內(nèi)相等，如果在實驗誤差允許范圍內(nèi)相等，就驗證了力的合成的平行四邊形定則。

　　4.研究平拋物體的運動(用描跡法)

　　該實驗的實驗原理：平拋運動可以看成是兩個分運動的合成：一個是水平方向的勻速直線運動，其速度等于平拋物體的初速度;另一個是豎直方向的自由落體運動。利用有孔的卡片確定做平拋運動的小球運動時的若干不同位置，然后描出運動軌跡，測出曲線任一點的坐標(biāo)x和y，利用

　　、 就可求出小球的水平分速度，即平拋物體的初速度。

　　注意事項：

　�、判辈勰┒说那芯�必須水平。

　�、朴弥劐N線檢驗坐標(biāo)紙上的豎直線是否豎直。

　�、且孕辈勰┒怂�在的點為坐標(biāo)原點。

　�、热绻�是用白紙，則應(yīng)以斜槽末端所在的點為坐標(biāo)原點，在斜槽末端懸掛重錘線，先以重錘線方向確定y軸方向，再用直角三角板畫出水平線作為x軸，建立直角坐標(biāo)系。

　�、擅看涡∏驊�(yīng)從斜槽上的同一位置由靜止開始下滑。

　　5.驗證動量守恒定律

　　由于v1、v1/、v2/均為水平方向，且它們的豎直下落高度都相等，所以它們飛行時間相等，若以該時間為時間單位，那么小球的水平射程的數(shù)值就等于它們的水平速度。在右圖中分別用OP、OM和O /N表示。因此只需驗證：m1?OP=m1?OM+m2?(O /N-2r)即可。

　　注意事項：

　�、疟仨氁再|(zhì)量較大的小球作為入射小球(保證碰撞后兩小球都向前運動)。

　�、菩∏蚵涞攸c的平均位置要用圓規(guī)來確定：用盡可能小的圓把所有落點都圈在里面，圓心就是落點的平均位置。

　�、撬�用的儀器有：天平、刻度尺、游標(biāo)卡尺(測小球直徑)、碰撞實驗器、復(fù)寫紙、白紙、重錘、兩個直徑相同質(zhì)量不同的小球、圓規(guī)。

　�、热舯慌鲂∏蚍旁谛辈勰┒耍�而不用支柱，那么兩小球?qū)⒉辉偻瑫r落地，但兩個小球都將從斜槽末端開始做平拋運動，于是驗證式就變?yōu)椋簃1?OP=m1?OM+m2?ON，兩個小球的直徑也不需測量了。

　　6.驗證機械能守恒定律

　　驗證自由下落過程中機械能守恒，圖示紙帶的左端是用夾子夾重物的一端。

　　注意事項：

　�、乓�多做幾次實驗，選點跡清楚，且第一、二兩點間距離接近2mm的紙帶進(jìn)行測量。

　�、朴每潭瘸吡砍鰪�0點到1、2、3、4、5各點的距離h1、h2、h3、h4、h5，利用“勻變速直線運動中間時刻的即時速度等于該段位移內(nèi)的平均速度”，算出2、3、4各點對應(yīng)的即時速度v2、v3、v4，驗證與2、3、4各點對應(yīng)的重力勢能減少量mgh和動能增加量 是否相等。

　�、怯捎谀Σ梁涂諝庾枇Φ挠绊�，本實驗的系統(tǒng)誤差總是使

　　⑷本實驗不需要在打下的點中取計數(shù)點。也不需要測重物的質(zhì)量。

　　7.用單擺測定重力加速度

　　擺長的測量：讓單擺自由下垂，用米尺量出擺線長L/(讀到0.1mm)，用游標(biāo)卡尺量出擺球直徑(讀到0. 1mm)算出半徑r，則擺長L=L/+r

　　注意事項：

　　開始擺動時需注意：擺角要小于5°(保證做簡諧運動);不要使擺動成為圓錐擺。

　　必須從擺球通過最低點時開始計時，測出單擺做50次全振動所用時間，算出周期的平均值T。

　　改變擺長重做幾次實驗，計算每次實驗得到的重力加速度，再求這些重力加速度的平均值。

　　8用描跡法畫出電場中平面上等勢線

　　實驗所用的電流表是零刻度在中央的電流表，在實驗前應(yīng)先測定電流方向與指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系：將電流表、電池、電阻、導(dǎo)線按圖1或圖2 連接，其中R是阻值大的電阻，r是阻值小的電阻，用導(dǎo)線的a端試觸電流表另一端，就可判定電流方向和指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系。

　　該實驗是用恒定電流的電流場模擬靜電場。與電池正極相連的A電極相當(dāng)于正點電荷，與電池負(fù)極相連的B相當(dāng)于負(fù)點電荷。白紙應(yīng)放在最下面，導(dǎo)電紙應(yīng)放在最上面(涂有導(dǎo)電物質(zhì)的一面必須向上)，復(fù)寫紙則放在中間。

　　9.測定玻璃折射率

　　實驗原理：如圖所示，入射光線AO由空氣射入玻璃磚，經(jīng)OO1后由O1B方向射出。作出法線NN1，則折射率

　　n=Sinα/Sinγ

　　注意事項：手拿玻璃磚時，不準(zhǔn)觸摸光潔的光學(xué)面，只能接觸毛面或棱，嚴(yán)禁把玻璃磚當(dāng)尺畫玻璃磚的界面;實驗過程中，玻璃磚與白紙的相對位置不能改變;大頭針應(yīng)垂直地插在白紙上，且玻璃磚每一側(cè)的兩個大頭針距離應(yīng)大一些，以減小確定光路方向造成的誤差;入射角應(yīng)適當(dāng)大一些，以減少測量角度的誤差。

　　10.伏安法測電阻

　　1伏安法測電阻有a、b兩種接法，a叫(安培計)外接法，b叫(安培計)內(nèi)接法。外接法的系統(tǒng)誤差是由電壓表的分流引起的，測量值總小于真實值，小電阻應(yīng)采用外接法;內(nèi)接法的系統(tǒng)誤差是由電流表的分壓引起的，測量值總大于真實值，大電阻應(yīng)采用內(nèi)接法。如果無法估計被測電阻的阻值大小，可以利用試觸法：如圖將電壓表的左端接a點，而將右端第一次接b點，第二次接c點，觀察電流表和電壓表的變化，若電流表讀數(shù)變化大，說明被測電阻是大電阻，應(yīng)該用內(nèi)接法測量;若電壓表讀數(shù)變化大，說明被測電阻是小電阻，應(yīng)該用外接法測量。(這里所說的變化大，是指相對變化，即ΔI/I和ΔU/U)。

　　(1)滑動變阻器的連接

　　滑動變阻器在電路中也有a、b兩種常用的接法：a叫限流接法，b叫分壓接法。分壓接法被測電阻上電壓的調(diào)節(jié)范圍大。當(dāng)要求電壓從零開始調(diào)節(jié)，或要求電壓調(diào)節(jié)范圍盡量大時應(yīng)該用分壓接法。用分壓接法時，滑動變阻器應(yīng)該選用阻值小的;用限流接法時，滑動變阻器應(yīng)該選用阻值和被測電阻接近的。

　　(2)實物圖連線技術(shù)

　　無論是分壓接法還是限流接法都應(yīng)該先把伏安法部分接好;對限流電路，只需用筆畫線當(dāng)作導(dǎo)線，從電源正極開始，把電源、電鍵、滑動變阻器、伏安法四部分依次串聯(lián)起來即可(注意電表的正負(fù)接線柱和量程，滑動變阻器應(yīng)調(diào)到阻值最大處)。

　　對分壓電路，應(yīng)該先把電源、電鍵和滑動變阻器的全部電阻絲三部分用導(dǎo)線連接起來，然后在滑動變阻器電阻絲兩端之中任選一個接頭，比較該接頭和滑動觸頭兩點的電勢高低，根據(jù)伏安法部分電表正負(fù)接線柱的情況，將伏安法部分接入該兩點間。

　　(3)描繪小電珠的伏安特性曲線

　　因為小電珠(即小燈泡)的電阻較小(10Ω左右)所以應(yīng)該選用安培表外接法。

　　小燈泡的電阻會隨著電壓的升高，燈絲溫度的升高而增大，所以U-I曲線不是直線。為了反映這一變化過程，燈泡兩端的電壓應(yīng)該由零逐漸增大到額定電壓。所以滑動變阻器必須選用分壓接法。在上面實物圖中應(yīng)該選用右面的那個圖，開始時滑動觸頭應(yīng)該位于左端(使小燈泡兩端的電壓為零)。

　　由實驗數(shù)據(jù)作出的I-U曲線如右，說明燈絲的電阻隨溫度升高而增大，也就說明金屬電阻率隨溫度升高而增大。(若用U-I曲線，則曲線的彎曲方向相反。)

　　若選用的是標(biāo)有“3.8V 0.3A”的小燈泡，電流表應(yīng)選用0-0.6A量程;電壓表開始時應(yīng)選用0-3V量程，當(dāng)電壓調(diào)到接近3V時，再改用0-15V量程。

　　11.把電流表改裝為電壓表

　　⑴、用圖(a)測定電流表內(nèi)阻rg，方法是：先斷開S2，閉合S1，調(diào)節(jié)R，使電流表滿偏;然后閉合S2，調(diào)節(jié)R/，使電流表達(dá)到半滿偏。當(dāng)R比R/大很多時，可以認(rèn)為rg=R/。(當(dāng)R比R/大很多時，調(diào)節(jié)R/基本上不改變電路的總電阻，可認(rèn)為總電流不變，因此當(dāng)電流表半滿偏時，通過R/的電流也是滿偏電流的一半，兩個分路的電阻相等)。實際上，S2閉合后，總電阻略有減小，總電流略有增大，當(dāng)電流表半滿偏時，通過R/的電流比通過電流表的電流稍大，即R/比rg稍小，因此此步測量的系統(tǒng)誤差，總是使rg的測量值偏小。其中R不必讀數(shù)，可以用電位器，R/需要讀數(shù)，所以必須用電阻箱。

　　根據(jù)rg、Ig和擴大后的量程，計算出需要給電流表串聯(lián)的電阻R1的值。

　�、�、用(b)圖把改裝的電壓表和標(biāo)準(zhǔn)電壓表進(jìn)行校對。校對要每0.5V校對一次，所以電壓要從零開始逐漸增大，因此必須選用分壓電路。

　　百分誤差的計算：

　　如果當(dāng)改裝電壓表示數(shù)為U時，標(biāo)準(zhǔn)電壓表示數(shù)為U / ，則這時的百分誤差為|U-U / | / U /。

　　如果校對時發(fā)現(xiàn)改裝電壓表的示數(shù)總是偏大，則應(yīng)該適當(dāng)增大R1的阻值(使表頭的分壓減小一些)，然后再次重新進(jìn)行校對。

　　12.測定金屬的電阻率

　　被測電阻絲的電阻較小，所以選用電流表外接法;本實驗不要求電壓調(diào)節(jié)范圍，可選用限流電路。因此選用上面左圖的電路。開始時滑動變阻器的滑動觸頭應(yīng)該在右端。本實驗通過的電流不宜太大，通電時間不能太長，以免電阻絲發(fā)熱后電阻率發(fā)生明顯變化。

　　13用電流表和電壓表測電池的電動勢和內(nèi)電阻

　　根據(jù)閉合電路歐姆定律：E=U+Ir，本實驗電路中電壓表的示數(shù)是準(zhǔn)確的，電流表的示數(shù)比通過電源的實際電流小，所以本實驗的系統(tǒng)誤差是由電壓表的分流引起的。為了減小這個系統(tǒng)誤差， 電阻R的取值應(yīng)該小一些，所選用的電壓表的內(nèi)阻應(yīng)該大一些。

　　為了減小偶然誤差，要多做幾次實驗，多取幾組數(shù)據(jù)，然后利用U-I圖象處理實驗數(shù)據(jù)：將點描好后，用直尺畫一條直線，使盡量多的點在這條直線上，而且在直線兩側(cè)的點數(shù)大致相等。這條直線代表的U-I關(guān)系的誤差是很小的。它在U軸上的截距就是電動勢E(對應(yīng)的I=0)，它的斜率的絕對值就是內(nèi)阻r。(特別要注意：有時縱坐標(biāo)的起始點不是0，求內(nèi)阻的一般式應(yīng)該是r=|ΔU/ΔI |)。

　　為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻宜大些。(選用使用過一段時間的1號電池)

　　14.用多用電表探索黑箱內(nèi)的電學(xué)元件

　　設(shè)定黑箱上有三個接點，兩個接點間最多只能接一個元件;黑箱內(nèi)所接的元件不超過兩個。

　　測量步驟和判定：

　　⑴用直流電壓擋測量，A、B、C三點間均無電壓;說明箱內(nèi)無電源。

　�、朴脷W姆擋測量，A、C間正、反接阻值不變，說明A、C間有一個電阻。⑶用歐姆擋測量，黑表筆接A紅表筆接B時測得的阻值較小，反接時測得的阻值較大，說明箱內(nèi)有一個二極管，可能在AB間，也可能在BC間，如右圖中兩種可能。

　　⑷用歐姆擋測量，黑表筆接C紅表筆接B測得阻值比黑表筆A紅表筆接B時測得的阻值大，說明二極管在AB間。所以黑箱內(nèi)的兩個元件的接法肯定是右圖中的上圖。

　　四、重要的演示實驗

　　1.用油膜法估測分子的大小

　　實驗前應(yīng)預(yù)先計算出每滴油酸溶液中純油酸的實際體積：先了解配好的油酸溶液的濃度，再用量筒和滴管測出每滴溶液的體積，由此算出每滴溶液中純油酸的體積V。

　　油膜面積的測量：油膜形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，將油膜的形狀用彩筆畫在玻璃板上;將玻璃板放在坐標(biāo)紙上，以1cm邊長的正方形為單位，用四舍五入的方法數(shù)出油膜面積的數(shù)值S(以cm2為單位)。

　　由d=V/S算出油膜的厚度，即分子直徑的大小。

　　2加速度和力的關(guān)系 加速度和質(zhì)量的關(guān)系

　　兩個相同的小車并排放在光滑水平桌面上，小車前端系上細(xì)線，線的另一端跨過定滑輪各掛一個小盤，盤里分別放有不同質(zhì)量的砝碼。小車所受的水平拉力F的大小可以認(rèn)為等于砝碼(包括砝碼盤)的重力大小。小車后端也系有細(xì)線，用一只夾子夾住兩根細(xì)線，控制兩輛小車同時開始運動和結(jié)束運動。

　　由于兩個小車初速度都是零，運動時間又相同， s= at2∝a，只要測出兩小車位移s之比就等于它們的加速度a之比。

　　實驗結(jié)果是：當(dāng)小車質(zhì)量相同時，a∝F，當(dāng)拉力F相等時，a∝1/m。

　　實驗中用砝碼(包括砝碼盤)的重力G的大小作為小車所受拉力F的大小，這樣做會引起什么樣的系統(tǒng)誤差?怎樣減小這個系統(tǒng)誤差?

　　????

　　4.描繪單擺的振動圖象

　　對同一個單擺，如果兩次拉出木板得到的圖形分別如a、b所示，說明兩次拉木板的速度之比為3∶2。

　　對擺長不同的單擺，如果兩次拉木板速度相同，說明擺的周期之比為3∶2，擺長之比為9∶4。

　　在同一根繩子上，各種頻率的波傳播速度都是相同的。

　　8.平行板電容器的電容

　　靜電計是測量電勢差的儀器。指針偏轉(zhuǎn)角度越大，金屬外殼和上方金屬小球間的電勢差越大。在本實驗中，靜電計指針和A板等電勢，靜電計金屬殼和B板等電勢，因此指針偏轉(zhuǎn)角越大表示A、B兩極板間的電壓越高。

　　本實驗中，極板帶電量不變。三個圖依次表示：正對面積減小時電壓增大;板間距離增大時電壓增大;插入電介質(zhì)時電壓減小。由 知，這三種情況下電容分別減小、減小、增大。因此可以確定C和S、d、ε的關(guān)系是 。

　　思考：如何測量電容器兩極板間的電壓?

　　[典型分析]

　　【例1】多用電表表頭的示意圖如右。

　�、女�(dāng)指針位置如圖中灰三角箭頭所示,則測量的是______,測量結(jié)果為___________.

　　⑵當(dāng)指針位置如圖中白三角箭頭所示,則測量的是______,測量結(jié)果為___________.

　�、钱�(dāng)指針位置如圖中黑三角箭頭所示,則測量的是______,測量結(jié)果為___________.

　　⑷當(dāng)指針位置如圖中黑三角箭頭所示,正確操作后發(fā)現(xiàn)指針的偏轉(zhuǎn)角很小,那么接下來的操作步驟應(yīng)該依次為:①_________________,②_________________,③__________________.

　　測量結(jié)束后應(yīng)將選擇開關(guān)撥到__________或者_(dá)___________.

　�、蔁o論用多用電表進(jìn)行何種(直流)測量，電流都應(yīng)該從______表筆經(jīng)______插孔流入電表。

　　【例1】 解析：.⑴電流，3.2mA ⑵電壓，16.0V ⑶電阻，3.4×103Ω ⑷①該用×1kΩ倍率;②重新調(diào)零;

　�、蹖⒓t、黑表筆分別接被測電阻兩根引線，從表盤讀數(shù)乘以倍率;OFF，交流電壓最高擋;⑸紅，正。

　　[典型分析]

　　【例1】 一打點計時器固定在斜面上某處，一小車拖著穿過打點計器的紙帶從斜面上滑下，如圖5-1甲所示，圖5—1乙是打出的紙帶的一段.?

　　圖5—1

　　(1)已知打點計時器使用的交流電頻率為50Hz，利用圖乙給出的數(shù)據(jù)可求出小車下滑的加速度a=____________.

　　(2)為了求出小車在下滑過程中所受的阻力，還需要測量的物理量有___________，用測得的量及加速度a表示阻力的計算式為f =_________________.?

　　【例1】 解析： (1)利用逐差法求小車的加速度.由紙帶可知，任意兩相鄰記數(shù)點間的時間間隔T=0.04s，

　　由逐差法可得

　　則

　　=4.00m/s2

　　(2)為了求出小車下滑過程中所受到的阻力，還需要測量小車的質(zhì)量m，斜面上任意兩點間距離l和這兩點間的高度差h.?

　　小車的受力情況如圖5—2所示.根據(jù)牛頓第二定律，? 而

　　所以， .

　　【點評】 (1)逐差法充分利用了紙帶的實驗數(shù)據(jù)，從而減小了數(shù)據(jù)測量引起的偶然誤差.本題中所給出的實驗數(shù)據(jù)個數(shù)為奇數(shù)(9個)，處理時常舍掉正中間的一個數(shù)據(jù).?

　　(2)小車下滑過程中所受到的阻力無法直接測量，但根據(jù)牛頓第二定律可轉(zhuǎn)化為測量m，a，h和l.與此相類似，你能求出打點計時器打紙帶上的兩記數(shù)點的過程中小車克服阻力所做的功嗎?

　　【例2】 一個有一定厚度的圓盤，可以繞通過中心且垂直于盤面的水平軸轉(zhuǎn)動.用下面的方法測量它勻速轉(zhuǎn)動時的角速度.

　　實驗器材：電磁打點計時器，米尺，紙帶，復(fù)寫紙.?

　　實驗步驟：?

　　(1)如圖5—3所示，將電磁打點計時器固定在桌面上，將紙帶的一端穿過打點計時器的限位孔后，固定在待測圓盤的側(cè)面上，使圓盤轉(zhuǎn)動時，紙帶可以卷在圓盤側(cè)面上.?

　　(2)啟動控制裝置使圓盤轉(zhuǎn)動，同時接通電源，打點計時器開始打點.

　　(3)經(jīng)過一段時間，停止轉(zhuǎn)動和打點，取下紙帶，進(jìn)行測量.

　�、儆梢阎�量和測得量表示角速度的表達(dá)式為ω=________________，式中各量的意義是___________.

　　②某次實驗測得圓盤半徑r =5.50×10-2m，得到的紙帶的一段如圖5—4所示，求得角速度為________.

　　【例2】 解析： ①本實驗測量角速度的原理是：圓盤勻速轉(zhuǎn)動時，其線速度 ，又角速度 ，所以，其原理式為 .?

　　在紙帶上選定兩點，設(shè)它們在米尺上對應(yīng)的刻度值分別為x1、x2，數(shù)出這兩點間(含這兩點)的打點數(shù)n，打點計時器打點的周期為T，則打這兩點的時間間隔t=(n-1)T，這段時間內(nèi)圓盤轉(zhuǎn)過的弧長S=x2-x1，若測得圓盤的半徑為r，由已知量和測得量表示的角速度的表達(dá)式為 .

　�、谌羧� cm，則n=9，又 cm.

　　代入可得

　　【點評】 實驗原理是完成實驗的依據(jù)和關(guān)鍵.雖然該實驗沒有做過，但所用到的實驗方法并不陌生，要結(jié)合題給實驗器材和實驗步驟通過聯(lián)想和遷移，弄清實驗原理和所需測量的物理量，進(jìn)而得出待測量的表達(dá)式.

　　【例3】 小燈泡燈絲的電阻會隨溫度的升高而變大.某同學(xué)為研究這一現(xiàn)象，用實驗得到如下數(shù)據(jù)(I和U分別表示小燈泡上的電流和電壓)：?

　　I/(A) 0.12 0.21 0.29 0.34 0.38 0.42 0.45 0.47 0.49 0.50

　　U(V) 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00

　　(1)在左下框中畫出實驗電路圖.可用的器材有：電壓表、電流表、滑線變阻器(變化范圍0～10Ω)、電源、小燈泡、電鍵、導(dǎo)線若于.?

　　(2)在圖5—5中畫出小燈泡的U—I曲線.

　　圖5—5

　　(3)若將該小燈泡接在電動勢是1.5V，內(nèi)阻是2.0Ω的電池兩端，小燈泡的實際功率是多少?(簡要寫出求解過程，若需作圖，可直接畫在圖中)

　　【例3】 解析： (1)由于小燈泡燈絲的電阻值遠(yuǎn)小于電壓表的內(nèi)阻(如：電壓為2.00V時，其阻值R燈= )，為減少由于電表接入電路引起的系統(tǒng)誤差，應(yīng)采用電流表外接法.為使小燈泡兩端的電壓的變化范圍盡可能大，滑線變阻器應(yīng)連接成分壓電路，實驗電路如圖5—6所示.?

　　圖5—6 圖5—7??

　　(2)根據(jù)實驗得到的數(shù)據(jù)在U—I坐標(biāo)系中描點，并將這些數(shù)據(jù)點連接成一條平滑的曲線，如圖5—7所示.?

　　(3)根據(jù) 作出電源的U—I圖線，它與小燈泡的伏安特性曲線的交點坐標(biāo)就是小燈泡的工作點，即工作電流I=0.35A，工作電壓U=0.08V，故小燈泡的實際功率P=IU=0.28W.

　　【點評】 本題主要考查獨立完成實驗的能力.主要包括①實驗原理及電路;②用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)，并得出實驗結(jié)論.其中利用圖線確定小燈泡與電源連接后的工作點是解答本題第(3)問的關(guān)鍵.?

　�、蟆�實驗設(shè)計

　　[專題精講]

　　實驗設(shè)計應(yīng)把重點放在力學(xué)和電學(xué)實驗上，力學(xué)以打點計時器為中心展開，電學(xué)以電阻測量為中心展開.?

　　1.進(jìn)行實驗設(shè)計的總體原則?

　　(1)精確性：在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，應(yīng)盡可能選擇誤差較小的方案.?

　　(2)安全性：實驗方案的實施要安全可靠，不會對器材造成損害，且成功率高.?

　　(3)可操作性：實驗應(yīng)便于操作和讀數(shù)，便于進(jìn)行數(shù)據(jù)處理.?

　　2.實驗設(shè)計的基本思路?

　　.

　　實驗設(shè)計的關(guān)鍵在于實驗原理的設(shè)計，它是進(jìn)行實驗的依據(jù)和起點，它決定了應(yīng)選用(或還需)哪些實驗器材，應(yīng)測量哪些物理量，如何編排實驗步驟.而實驗原理的設(shè)計又往往依賴于所提供的實驗器材(條件)和實驗要求，它們相輔相成，互為條件.?

　　以測量電表的內(nèi)阻為例：

　　縱向：伏安法及變式

　　①電流表、電壓表各一只，可以測量它們的內(nèi)阻

　�、趦芍煌�種電表，若知道一只的內(nèi)阻，就可以測另一只的內(nèi)阻

　　③兩只同種電表內(nèi)阻都未知，則需要一只電阻箱才能測定電表的內(nèi)阻

　　橫向：除伏安法外，還常用替代法、半偏法和閉合電路歐姆定律(計算法)

　�、偬娲�法

　�、诎肫�法

　�、坶]合電路歐姆定律(計算法)

　　3.電學(xué)實驗的器材選擇和電路設(shè)計?

　　(1)電路結(jié)構(gòu)?

　　完整的實驗電路包括三個部分：①測量電路，②控制電路(變阻器、開關(guān))，③電源.

　　(2)思路?

　　(3)方法?

　�、匐姳磉x擇：為了減小電表讀數(shù)引起的偶然誤差，選擇電表時應(yīng)先估算待測電流或電壓的最大值，同時要考慮電表間、電表與電源間的配置是否合理，測量時各電表的最大偏轉(zhuǎn)量都應(yīng)接近量程.?

　�、诜謮�、限流電路選擇?

　　(4)在下列情況下應(yīng)選擇分壓電路?

　�、賹嶒炓�求待測電阻兩端電壓從零開始連續(xù)變化。?

　�、谙蘖鞑荒鼙ＷC安全，即限流電路中的最小電流超過電表量程或用電器的額定電流.常見于變阻器全電阻遠(yuǎn)小于測量部分電阻的情況.?

　�、巯蘖髂鼙ＷC安全，但變阻器調(diào)節(jié)過程中，電表讀數(shù)變化不明顯，不滿足實驗測量多組數(shù)據(jù)的要求.常見于變阻器全電阻遠(yuǎn)小于測量部分電阻的情況.?

　�、茉谙蘖�、分壓兩種電路都滿足實驗要求時，由于限流電路結(jié)構(gòu)簡單，損耗的電功率小，應(yīng)優(yōu)先選用.?

　�、苫瑒幼冏杵鞯拇终{(diào)和微調(diào).?

　　在限流電路中，對測量電路而言，全電阻較大的變阻器起粗調(diào)作用，全電阻較小的變阻器起微調(diào)作用;在分壓電路中，變阻器的粗、微調(diào)作用正好與限流電路相反.?

　　[典型分析]

　　【例4】 如圖5—8所示，水平桌面上固定著斜面體A，有小鐵塊B.斜面體的斜面是曲面，由其截面圖可以看出曲線下端的切線是水平的.現(xiàn)提供的實驗測量工具有：天平、直尺. 其它的實驗器材可根據(jù)實驗需要自選.現(xiàn)要設(shè)計一個實驗，測出小鐵塊B自斜面頂端由靜止下滑到底端的過程中，小鐵塊B克服摩擦力做的功.請回答下列問題：?

　　(1)除題中供給的器材處，還需要選用的器材是：

　　____________________________________________________________.

　　(2)簡要說明實驗中需要測量的物理量(要求在圖上標(biāo)明)：

　　_____________________________________________________________.

　　(3)寫出實驗結(jié)果的表達(dá)式(重力加速度g已知)：

　　____________________________________________________________.

　　【例4】 解析：本實驗測定小鐵塊克服摩擦力所做功的原理是動能定理和平拋運動的規(guī)律。

　　小鐵塊自斜面頂端由靜止下滑到底端的過程中，根據(jù)動能定理 …………①?

　　離開曲面后，小鐵塊做平拋運動，直到落地，

　　則

　　所以， …………②?

　　將②代入①得

　　顯然，實驗中需要測量的物理量是：斜面高度H、桌面高度h，小鐵塊平拋的水平距離S、小鐵塊質(zhì)量m.如圖5—9所示，其中S需用重錘線和白紙、復(fù)寫紙來確定.

　　【答案】 (1)重錘線、鋪在地面上的白紙和復(fù)寫紙 (2)斜面高度H、桌面高度h，小鐵塊平拋的水平距離S，小鐵塊質(zhì)量m (3)

　　【點評】 題給實驗器材對實驗原理的設(shè)計有一定的限制作用.本題沒有給足實驗器材，首先要根據(jù)題給實驗條件和要求，構(gòu)思相關(guān)的物理情景，從而確定實驗原理，然后根據(jù)原理式確定需要測量的物理量和還需選用的實驗器材.

　　【例5】 用伏安法測量一個定值電阻的阻值，備用器材如下 ：?

　　待測電阻Rx (阻值約為25kΩ)

　　電流表A?1：(量程100 A，內(nèi)阻2kΩ)

　　電流表A2：(量程500 A，內(nèi)阻300Ω)

　　電壓表V1：(量程10V，內(nèi)阻100kΩ)

　　電流表V??2：(量程50V，內(nèi)阻500kΩ)

　　電源E：(電動勢15V，允許最大電流1A)

　　滑動變阻器R：(最大阻值1kΩ)

　　電鍵S，導(dǎo)線若干?

　　為了盡量減小實驗誤差，要求測多組數(shù)據(jù).?

　　(1)電流表應(yīng)選________________，電壓表應(yīng)選__________________.?

　　(2)畫出實驗電路圖.?

　　【例5】 解析：(1)器材選擇(測量電路)

　　從減小電表讀數(shù)引起的偶然誤差的角度考慮，兩電表及電表與電源間的配置要合理.注意到電源電動勢遠(yuǎn)小于電壓表V2的量程，而跟電壓表V1的量程較接近，若選用電壓表V2來測量電壓，其最大偏轉(zhuǎn)量達(dá)不到量程的 ，讀數(shù)時偶然誤差太大，所以選用V1較恰當(dāng); 而此時通過電流表的最大電流 ，因此，電流表A2與V1配置較好.?

　　(2)電路選擇(控制電路)?

　　電路選擇主要從滑動變阻器對電路的控制和調(diào)節(jié)的角度考慮.若采用限流電路控制，注意到測量部分的總電阻約為20kΩ，遠(yuǎn)大于滑動變阻器的總電阻(1kΩ)，要保證電表安全，變阻器分得的電壓至少為5V，阻值應(yīng)調(diào)到10kΩ，顯然，限流不能起到保證電表安全的作用，更不能進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，所以，只能采用分壓電路控制，實驗電路如圖5—10所示.?

　　【點評】 伏安法是測量電阻的一種最基本方法，其原理是部分電路歐姆定律，原理式為 .分析這類問題的關(guān)鍵是從電表配置要合理選擇器材，從對電路的控制和調(diào)節(jié)選擇控制電路.并聯(lián)分流和串聯(lián)分壓原理是伏安法測電阻原理的遷移和延伸，下例是這類問題的變式.

　　【變式】 用以下器材測量一待測電阻Rx的阻值(900～1000Ω)：?

　　電源E，具有一定內(nèi)阻，電動勢約為9.0V;

　　電壓表V1，量程為1.5V，內(nèi)阻r1=750Ω;?

　　電壓表V??2，量程為5V，內(nèi)阻r?2=2500Ω;?

　　滑線變阻器R，最大阻值約為100Ω;

　　單刀單擲開關(guān)S，導(dǎo)線若干.

　　(1)測量中要求電壓表的讀數(shù)不小于其量程的 ，試畫出測量電阻Rx的一種實驗電路原理圖(原理圖中的元件要用題圖中的相應(yīng)的英文字母標(biāo)注).?

　　(2)根據(jù)你所畫的電路原理圖在題給的實物圖5—11上畫出連線.?

　　(3)若電壓表V1的讀數(shù)用U1表示，電壓表v2的讀數(shù)用U2表示，則由已知量和測得量表示Rx的公式為Rx=____________________.?

　　變式：【點撥】 (1)本題中測量電阻的原理是并聯(lián)分流或串聯(lián)分壓.由于滑動變阻器的最大阻值遠(yuǎn)小于測量部分的阻值，且電源電動勢大于兩電壓表的量程，在調(diào)節(jié)滑動變阻器的過程中，為保證電壓表的安全，且其讀數(shù)有明顯的改變，滑動變阻器應(yīng)采用分壓式控制電路，電路原理圖如圖5—12甲或乙所示.?

　　圖5—12

　　(2)實物連線如圖5—13甲或乙所示?

　　圖5—13

　　(3)若采用甲電路，根據(jù)并聯(lián)電路的電流分配關(guān)系，

　　解得 .?

　　若采用乙電路，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓分配關(guān)系，

　　解得 .?

　　【點評】 本題主要考查電阻測量的原理、電路設(shè)計、實物連線等知識，測試設(shè)計簡單實驗方案的能力.①對于內(nèi)阻已知的電壓表，可作電流表使用.使用電表時，必須考慮電表間的量程配置，本題要求電壓表讀數(shù)不小于量程的 ，因此，電壓表V2與V1的位置不能互換.②進(jìn)行實物連線時，應(yīng)注意以下幾個問題：a.直流電表的正、負(fù)接線柱(正接線柱應(yīng)連接在電路電勢高端，負(fù)接線柱應(yīng)連接在電路電勢低端);b.電表的內(nèi)外接法;c.滑動變阻器的接法(限流或分壓，接通電路后，應(yīng)使電表讀數(shù)最小);d.開關(guān)的連接(應(yīng)在干路上，閉合前電表讀數(shù)為零).?

　　【例6】 為了測定電流表A1的內(nèi)阻，采用如圖5—14所示的電路.其中：A1是待測電流表，量程為300 A，內(nèi)阻約為100Ω;A2是標(biāo)準(zhǔn)電流表，量程為200 A;R1是電阻箱，阻值范圍是0～999.9Ω;R2是滑動變阻器;R3是保護電阻;E是電池組，電動勢為4V，內(nèi)阻不計;S1是單刀擲開關(guān).S2是單刀雙擲開關(guān).?

　　圖5—14 圖5—15

　　(1)根據(jù)電路圖，請在圖5—15中畫出連線，將器材連接成實驗電路.?

　　(2)連接好電路，將開關(guān)S2扳到接點a處，接通開關(guān)S1，調(diào)整滑動變阻器R2使電表A?2的讀數(shù)是150 A;然后將開關(guān)S2扳到接點b處，保護R2不變，調(diào)節(jié)電阻R1，使A2的讀數(shù)仍為150 A.若此時電阻箱各旋鈕的位置如圖5—16所示，電阻箱的阻值是_______Ω，則待測電流表A1的內(nèi)阻R1=______Ω.

　　(3)上述實驗中，無論怎樣調(diào)整滑動變阻器R2的滑動端位置，都要保證兩塊電流表的安全.在下面提供的四個電阻中，保護電阻R3應(yīng)選用：_____________________(填寫阻值相應(yīng)的字母).

　　?A.200kΩ B.20kΩ C.15k D.20Ω

　　(4)下面提供最大阻值不同的四個滑動變阻器供選用.既要滿足上述實驗要求，又要調(diào)整方便，滑動變阻器___________________(填寫阻值相應(yīng)的字母)是最佳選擇.?

　　?A.1kΩ B.5kΩ C.10kΩ D.25kΩ??

　　【例6】 解析： (1)實物連線如圖5—17所示.?

　　(2)電阻箱的阻值R1=0×100Ω+8×10Ω+6×1Ω+3×0.1Ω=86.3Ω.

　　本題測量電流表的內(nèi)阻的方法是“替代法”.即用電阻箱的阻值替代電流表A1的內(nèi)阻值，其條件是：開關(guān)S2分別扳到a處和b處時，保持滑動變阻器R2不變，且使電流表A2讀數(shù)相同.所以，待測電流表A1的內(nèi)阻 Ω.

　　圖5—17

　　(3)當(dāng)R2調(diào)為零時，要使電路中的電流I不超過電流表A?2的量程，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電路總電阻R總至少為： Ω=20kΩ.由于電流表A?1、A2的內(nèi)阻(約為100Ω)遠(yuǎn)小于R總,故保護電阻R3應(yīng)選用20kΩ的電阻，但若選用200kΩ的電阻，則電路中電流太小，電流表A1、A2指針偏轉(zhuǎn)量太小，讀數(shù)不明顯，實驗誤差太大.所以,正確的選項為B.

　　(4)由于R3=20kΩ，調(diào)整滑動變阻器R2時，要使電流表A2的讀數(shù)為150 ，則 -R3= Ω-2×104Ω≈7kΩ.若選用1kΩ或5kΩ滑動變阻器，則不能滿足實驗要求(A2讀數(shù)為150 );若選用25kΩ的滑動變阻器，則調(diào)節(jié)范圍太小(不方便調(diào)節(jié))，所以，選用10kΩ的滑動變阻器較合適，正確的選項為C.

　　【點評】 實驗條件的控制是高考考查的重點之一.保護電阻和滑動變阻器在電路中起著控制和調(diào)節(jié)的作用，選用時應(yīng)根據(jù)實驗條件和要求進(jìn)行優(yōu)選，既要保證電表安全(不能太小)，又要方便調(diào)節(jié)(不能太大).

　　【例7】 現(xiàn)有一塊59C2型的小量程電流表G(表頭)，滿偏電流為50 ，內(nèi)阻約為800～850Ω，把它改裝成1mA、10mA的兩量程電流表，可供選擇的器材有：?

　　滑動變阻器R1，最大阻值20Ω;滑動變阻器R?2，最大阻值100kΩ;?

　　電阻箱R′，最大阻值9999Ω;定值電阻R0，阻值1kΩ;?

　　電池E?1，電動勢1.5V;電池E2，電動勢3V;電池E3，電動勢4.5V;(所有電池內(nèi)阻不計)，標(biāo)準(zhǔn)電流表A，滿偏電流1.5mA;

　　單刀單擲開關(guān)S1和S2;單刀雙擲開關(guān)S3;電阻絲及導(dǎo)線若干.?

　　(1)采用如圖5—18(甲)所示電路測量表頭的內(nèi)阻，為提高測量精確度，選用的滑動變阻器為____

　　______________，選用的電池為_______________.?

　　甲 乙 丙

　　圖5—18

　　(2)將G改裝成兩量程電流表，現(xiàn)有兩種備選電路，如圖5—18(乙)、(丙)所示.圖_________為合理電路，另一電路不合理的理由是_______________________________.

　　(3)將改裝后的電流表與標(biāo)準(zhǔn)電流表逐格進(jìn)行核對(僅核對1mA量程)，畫出所用電路圖，圖中待核對的電流表符號用 來表示.?

　　【例7】 解析： (1) 用此電路測量表頭內(nèi)阻的方法是半偏法. S2斷開和S2閉合的兩次操作中要求干路電流(Ig)近似不變，而滿足這個條件必須使滑動變阻器R的阻值遠(yuǎn)大于Rg，因此滑動變阻器應(yīng)選用R2.而 ，顯然E越大，R2越大，實驗條件滿足得越好，誤差越小，所以，電池應(yīng)選用E3.?

　　(2)圖5—18(乙)所示的電路較合理，因為圖(丙)電路在通電狀態(tài)下，更換量程時會造成兩個分流電阻都未并聯(lián)在表頭兩端，以致通過表頭的電流超過其滿偏電流而損壞.?

　　(3)核對電路如圖5—19所示.為使改裝后的電流表與標(biāo)準(zhǔn)表在0～1mA之間逐格核對，應(yīng)選用分壓電路.由于○A和 滿偏電流和滿偏電壓都很小，為使滑動變阻器便于調(diào)節(jié)，即有較大的調(diào)節(jié)范圍，滑動變阻器應(yīng)選用R1，電池應(yīng)選用E1，且在電流表所在的支路上串聯(lián)定值電阻R0，起保護作用.

　　【點評】 測量電阻的方法很多(包括伏安法、替代法、半偏法等)，但其原理總是部分電路歐姆定律或閉合電路歐姆定律.在具體問題中，選用哪種測量方法應(yīng)根據(jù)所提供的實驗器材和實驗要求來確定.

　　【特別提示】 1.半偏法測電阻的實驗中，實驗條件的控制直接影響測量精確度.?

　　2.在分壓電路中，為使實驗便于調(diào)節(jié)，應(yīng)選用全電阻較小的滑動變阻器.

　　【例8】 (1)一個電壓表VA的內(nèi)阻RA=1000Ω，量程為1.0V，現(xiàn)要利用電阻箱擴大它的量程，改裝成量程為3.0V的電壓表.改裝后，再用一量程為3.0V的精確的電壓表VB對改裝后的電壓表的所有刻度進(jìn)行校準(zhǔn).除了這兩個電壓表VA、VB外，還有下列一些器材：? 電源E(電動勢約為6V，內(nèi)阻較小)

　　變阻器R(總電阻約10Ω)

　　電阻箱R0(0～9999Ω)

　　開關(guān)S

　　導(dǎo)線若干

　�、偃鐖D5—20所示是以上器材和兩個電壓表VA、VB的實物示意圖，試在圖中畫出連線，連成進(jìn)行校準(zhǔn)時的實驗電路.

　�、趫D中電阻箱的取值等于________________Ω.?

　　(2)用上述電壓表VB和改裝后并已校準(zhǔn)過的電壓表(以下稱之為VC)以及一個開關(guān)和一些導(dǎo)線，去測量一個電動勢大約為2V的電源的內(nèi)阻r.

　�、俸喴獙懗鰷y量步驟.?

　　②用測得的量表達(dá)r的公式應(yīng)為r=____________.?

　　【例8】 解析： (1)①實物連線如圖5—21所示，為了使改裝表與標(biāo)準(zhǔn)表在零到量程的范圍內(nèi)一一校對，應(yīng)采用分壓電路.?

　�、诟鶕�(jù)串聯(lián)電路的電壓分配關(guān)系，有

　　解得R0=2000Ω

　　(2)①先將電壓表VC通過開關(guān)、導(dǎo)線與電源連接，讀出VC上的示數(shù)UC;再將電壓表VC和VB串聯(lián)，通過開關(guān)、導(dǎo)線與電源連接，讀出VC上的示數(shù)UC′和VB上的示數(shù)UB.

　　②根據(jù)上述兩步操作可得 ①?

　�、�?

　　③?

　　由①②③三式解得 Ω

　　【點評】 本題綜合考查了電表改裝、電表校準(zhǔn)電路及測量電源內(nèi)阻的方法，測試設(shè)計和完成實驗的能力.用電壓表VB和VC測量電源的內(nèi)阻時，應(yīng)注意： 盡管兩電壓表的量程相同，但其內(nèi)阻并不一定相同(表頭可能不同).?

　　跟蹤練習(xí)

　　1.下列關(guān)于誤差的說法正確的是(填字母)____________.

　　? A.誤差是實驗中產(chǎn)生的錯誤

　　B.誤差都是由于測量不仔細(xì)產(chǎn)生的?

　　C.誤差都是由于測量工具不精密產(chǎn)生的

　　D.任何測量都存在誤差?

　　E.實驗時認(rèn)真測量就可以避免誤差

　　F.采用精密儀器，改進(jìn)實驗方法，可以消除誤差?

　　G.實驗中產(chǎn)生誤差是難免的，但可以想辦法盡量減小誤差?

　　H.多次測量取平均值可以減小偶然誤差

　　I.多次測量取平均值可以減小系統(tǒng)誤差

　　2.甲、乙、丙三位同學(xué)在使用不同的游標(biāo)卡尺測量同一物體的長度時，測量的結(jié)果分別如下：?

　　甲同學(xué)：使用游標(biāo)為50分度的卡尺，讀數(shù)為12.045cm

　　乙同學(xué)：使用游標(biāo)為10分度的卡尺，讀數(shù)為12.04cm

　　丙同學(xué)：使用游標(biāo)為20分度的卡尺，讀數(shù)為12.045cm

　　從這些數(shù)據(jù)中可以看出讀數(shù)肯定有錯誤的是____________同學(xué).

　　3.如圖5—22甲、乙所示，用同一套器材測量鐵塊P與長金屬板間的滑動摩擦力.甲圖使金屬板靜止在水平桌面上，用手通過彈簧秤向右用力F拉P，使P向右運動;乙圖把彈簧秤的一端固定在墻上，用力F水平向左拉金屬板，使金屬板向左運動.則鐵塊P與金屬板間的滑動摩擦力的大小是__________N.

　　圖5—22 圖5—23

　　4.在“研究平拋物體的運動”的實驗中，得到的軌跡如圖5—23所示.根據(jù)平拋運動的規(guī)律及圖中給出的數(shù)據(jù)，可計算出小球平拋的初速度v0=________m/s.

　　5.在驗證機械能守恒定律的實驗中，質(zhì)量m=1kg的重物自由下落，在紙帶上打出了一系列的點，如圖5—24所示，相鄰記數(shù)點間的時間間隔為0.02s，長度單位是cm，g取9.8m/s2.求：

　　圖5—24

　　(1)打點計時器打下計數(shù)點B時，物體的速度vB=________________(保留兩位有效數(shù)字).?

　　(2)從起點O到打下記數(shù)點B的過程中，物體重力勢能減小量ΔEP=___________，動能的增加量ΔE?k=_________________(保留兩個有效數(shù)字).?

　　(3)即使在實驗操作規(guī)范、數(shù)據(jù)測量及數(shù)據(jù)處理很準(zhǔn)確的前提下，該實驗求得的ΔEp也一定略大一

　　ΔEk，這是實驗存在系統(tǒng)誤差的必然結(jié)果，試分析該系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的主要原因.

　　6.在測定一節(jié)干電池(電動勢約為1.5V，內(nèi)阻約為2Ω)的電動勢和內(nèi)阻的實驗中，變阻器和電壓表各有兩個供選：A電壓表量程為15V，B電壓表量程為3V，A變阻器為(20Ω，3A)，B變阻器為(500?Ω，0.2A).?

　　電壓表應(yīng)該選_______________ (填A(yù)或B)，這是因為____________________.變阻器應(yīng)該選_______________ (填A(yù)或B)，這是因為__________________________.

　　7.(圖像結(jié)合)利用如圖5—25所示的電路測量電流表mA的內(nèi)阻，閉合電鍵S，當(dāng)變阻器的滑片滑至c處時，測得電流表mA和電壓表V的示數(shù)分別是40mA、9V.已知圖5—25中熱敏電阻的I—U關(guān)系圖線如圖5—26所示，則電流表mA的內(nèi)阻為( )

　　A.0.14Ω ?B.85Ω C.140Ω ?D.225Ω

　　8.如圖5—27所示，一只黑箱有A、B、C三個接線柱，規(guī)定每兩個接線柱間最多只能接一個電器元件.并且已知黑箱內(nèi)的電器元件是一只電阻和一只二極管.某同學(xué)利用多用電表的歐姆擋，用正確的操作方法依次進(jìn)行了6次測量，將每次紅、黑表筆的位置和測得的阻值都填入了下表.?

　　紅表筆接 A A B B C C

　　黑表筆接 B C A C A B

　　測得阻值(Ω) 100 10k 100k 10.1k 90 190

　　由表中的數(shù)據(jù)可以判定:?

　　(1)電阻接在_________________兩點間，阻值為_________________Ω.

　　(2)二極管接在_________________兩點間，其中正極接在_________________點.二極管的正向阻值為____________Ω，反向阻值為______________Ω.

　　9.(雙縫實驗)在“用雙縫干涉測光的波長”的實驗中，測量頭示意圖如圖5—28所示，調(diào)節(jié)分劃板的位置，使分劃板中心剖線對齊某亮條紋的中心，此時測量頭的讀數(shù)為_________________mm，轉(zhuǎn)動手輪，使分劃線向一側(cè)移動，到另一條亮條紋的中心位置，由測量頭再讀出一讀數(shù).若實驗測得第一條到第五條亮條紋中心間的距離為Δx = 0.960mm，已知雙縫間距為d=1.5mm，雙縫到屏的距離為L=1.00m，則對應(yīng)的光波波長 =_________________nm.

　　圖5—28 圖5—29

　　10.(測折射率)如圖5—29所示，畫有直角坐標(biāo)系Oxy的白紙位于水平桌面上.M是放在白紙上的半圓形玻璃磚，其底面的圓心在坐標(biāo)原點，直邊與x軸重合.OA是畫在紙上的直線，P1、P2為豎直地插在直線OA上的兩枚大頭針，P3是豎直地插在紙上的第三枚大頭針， 是直線OA與y軸正方向的夾角， 是直線OP3與y軸負(fù)方向的夾角.只要直線OA畫得合適，且P3的位置取得正確，測出角 、 ，便可求得玻璃的折射率.?

　　某學(xué)生在用上述方法測量玻璃的折射率時，在他畫出的直線OA上豎直地插上了P1、P2兩枚大頭針，但在y<0的區(qū)域內(nèi)，不管眼睛放在何處，都無法透過玻璃磚看到P1、P2的像，他應(yīng)采取的措施是______________________________.若他已透過玻璃磚看到了P1、P2的像，確定P3位置的方法是___________________________________.若他已正確地測得了 、 的值，則玻璃的折射率n=________________.

　　11.(油膜實驗)在用“油膜法估測分子大小”的實驗中，所用油酸酒精的濃度為每104mL溶液中有純油酸6mL，用注射器測得1mL上述溶液為75滴.把1滴該溶液滴入盛水的淺盤里，待水面穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用筆在玻璃板上描出油酸的輪廓形狀，再把玻璃板放在坐標(biāo)紙上，其形狀和尺寸如圖5—30所示，坐標(biāo)中正方形方格的邊長為1cm.試求：

　　(1)油酸膜的面積是____________cm2.

　　(2)每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是______________mL.

　　(3)按以上實驗數(shù)據(jù)估測出油酸分子直徑為___________m.[(2)、(3)兩問答案取一位有效數(shù)字]

　　12.在一次用單擺測定重力加速度的實驗中，圖5—31(甲)的O點是擺線的懸掛點，a、b點分別是球的上沿和球心，擺長L=_____________m.??

　　圖5—31

　　圖(乙)為測量周期用的秒表，長針轉(zhuǎn)一圈的時間為30s，表盤上部的小圓共15大格，每一大格1min，該單擺擺動n=50次時，長、短針位置如圖所示，所用時間t=_____________s.

　　用以上直接測量的物理量的英文符號表示重力加速度的計算式為g=_____________(不必代入具體數(shù)值).

　　13.電磁打點計時器是一種計時裝置，請根據(jù)電磁打點計時器的相關(guān)實驗回答下列問題(電磁打點計時器所用電源頻率為50Hz)：

　　(1)如圖5—32所示，某同學(xué)設(shè)計了一個用電磁打點計時器驗證動量守恒定律的實驗裝置，在光滑水平面上，小車A的前端粘有橡皮泥，小車A受到瞬時沖量作用后做勻速運動，與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運動.?

　　圖5—32

　　實驗得到的打點紙帶如圖5—33所示，小車A的質(zhì)量為0.4kg，小車B的質(zhì)量為0.2kg，則碰前兩小車的總動量為__________________kg?m/s，碰后兩小車的總動量為___________]kg?m/s.(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

　　圖5—33

　　(2)在“驗證機械能守恒定律”的實驗中：?

　�、倌惩瑢W(xué)用圖5—34所示裝置進(jìn)行實驗，得到如圖5—35所示的紙帶.測出點A、C間的距離為14.77cm，點C、E間的距離為16.33cm，已知當(dāng)?shù)刂亓�加速度�?.8m/s2，重錘的質(zhì)量為m=1.0kg，則垂錘在下落過程中受到的平均阻力大小Ff =_____________

　　圖5—35

　�、谀惩瑢W(xué)上交的實驗報告顯示重錘的動能略大于重錘的勢能，則出現(xiàn)這一問題的原因可能是_______(填序號).?

　　? A.重錘的質(zhì)量測量錯誤 ?B.該同學(xué)自編了實驗數(shù)據(jù)?

　　? C.交流電源的頻率不等于50Hz? D.重錘下落時受到的阻力過大

　　14.(能量)如圖5—36所示，A、B是兩個相同的小物塊，C是輕彈簧，用一根細(xì)線連接A、B使彈簧C處于壓縮狀態(tài)，然后放置在光滑的水平桌面上.提供的測量器材有天平和刻度尺.試設(shè)計一個測定彈簧此時彈性勢能Ep的實驗方案，說明實驗中應(yīng)測定的物理量(同時用相應(yīng)的字母表示)，并寫出計算彈簧彈性勢能Ep的表達(dá)式(用測得物理量的字母表示).

　　圖5—36

　　15.圖5—37中E為直流電源，R為已知電阻，V為理想電壓表，其量程略大于電源電動勢，S1和S2是開關(guān).現(xiàn)要利用圖中電路測量電源的電動勢E和內(nèi)阻r，試寫出主要實驗步驟及結(jié)果的表達(dá)式.

　　圖5—37

　　16(電阻率).在“測定金屬的電阻率”的實驗中，需要用刻度尺測出被測金屬絲的長度l，用螺旋測微器測出金屬絲的直徑d，用電流表和電壓表測出金屬絲的電阻Rx.

　　圖5—38 圖5—39

　　(1)請寫出測金屬絲電阻率的表達(dá)式： =_________________(用上述測量量的字母表示).

　　(2)若實驗中測量：金屬絲的長度和直徑時，刻度尺和螺旋測微器的示數(shù)分別如圖5—38所示，則金屬絲長度的測量值為l=_________________cm?，金屬絲直徑的測量值為d=_________________mm.

　　(3)用電流表和電壓表測金屬絲的電阻時，由于電壓表、電流表內(nèi)阻的影響,不論使用電流表內(nèi)接法還是電流表外接法,都會產(chǎn)生系統(tǒng)誤差.按如圖5—39所示的電路進(jìn)行測量,可以消除由于電表內(nèi)阻造成的系統(tǒng)誤差.利用該電路進(jìn)行實驗的主要操作過程是:

　　第一步：先將R?2的滑動頭調(diào)到最左端,單刀雙擲開關(guān)S2向1閉合，閉合電鍵S1，調(diào)節(jié)變阻器R1和R2,使電壓表和電流表的示數(shù)盡量大些(不超過量程)，讀出此時電壓表和電流表的示數(shù)U1、I1.

　　第二步：保持兩滑動變阻器的滑動頭位置不變，將單刀雙擲開關(guān)S2向2閉合，讀出此時電壓表和電流表的示數(shù)U2、I2.?

　　請寫出由以上記錄數(shù)據(jù)計算被測電阻Rx的表達(dá)式Rx=__________________.

　　17.(實驗設(shè)計)某研究性學(xué)習(xí)小組為探究小燈泡燈絲電阻與溫度的關(guān)系，設(shè)計并完成了有關(guān)的實驗，以下是實驗中可供選用的器材.?

　　?A.待測小燈泡(額定功率6W，額定電流0.5A)

　　?B.電流表(量程0～0.6A，內(nèi)阻0.1Ω)

　　?C.電壓表(量程0～5V，內(nèi)阻約5kΩ)

　　?D.電壓表(量程0～15V，內(nèi)阻約15kΩ)

　　?E.滑線變阻器(最大阻值50Ω)

　　?F.滑線變阻器(最大阻值1kΩ)

　　?G.直流電源(電動勢15V，內(nèi)阻可忽略)

　　H.開關(guān)一個，導(dǎo)線若干?

　　實驗中調(diào)節(jié)滑線變阻器，小燈泡兩端電壓可以從零至額定電壓范圍內(nèi)變化，從而測出小燈泡在不同電壓下的電流.?

　　(1)請在虛線框中畫出為完成上述實驗而設(shè)計的合理的電路圖.并在每個選用的器材旁標(biāo)上題目所給的字母序號.?

　　圖5—40

　　(2)如圖5—40所示是該研究小組測得小燈泡的I—U關(guān)系圖線.由圖線可知，小燈泡燈絲電阻隨溫度的升高而_________________(填“增大”、“減小”或“不變”);當(dāng)小燈泡兩端所加電壓為6V時，其燈絲電阻值約為_________________Ω.(保留兩位有效數(shù)字)

　　18.(實驗設(shè)計)有以下可供選用的器材及導(dǎo)線若干條,要求使用個數(shù)最少的儀器盡可能精確地測量一個電流表的滿偏電流.?

　　? A.被測電流表A1：滿偏電流約700～800 ，內(nèi)阻約100Ω，刻度均勻、總格數(shù)為N

　　? B.電流表A2：量程0.6A，內(nèi)阻0.1Ω

　　C.電壓表V：量程3V，內(nèi)阻3kΩ??

　　?D.滑動變阻器R1：最大阻值200Ω

　　?E.滑動變阻器R2：最大阻值1kΩ??

　　?F.電源E：電動勢3V、內(nèi)阻1.5Ω

　　?G.開關(guān)一個

　　(1)在虛線框內(nèi)畫出實驗電路圖,并在每個選用的儀器旁標(biāo)上題目所給的字母序號.

　　(2)測量過程中測出多組數(shù)據(jù),其中一組數(shù)據(jù)中待測電流表A的指針偏轉(zhuǎn)了n格，可算出滿偏電流Ig=___________，式中除N、n外,其他字母符號代表的物理量是______________.

　　19.(實驗設(shè)計)實驗室中現(xiàn)有的器材如下：?

　　電池E (電動勢約10V、內(nèi)阻r約1Ω)

　　標(biāo)準(zhǔn)電流表A1(量程300mA，內(nèi)阻r1約為5Ω)

　　電阻箱R1(最大阻值999.9Ω，阻值最小改變量為0.1Ω)

　　滑動變阻器R2(最大阻值10Ω)

　　開關(guān)S和導(dǎo)線若干.?

　　要求設(shè)計—個測定電流表A2(量程250mA，內(nèi)阻r2約為5Ω)內(nèi)阻的實驗方案.?

　　(1)在方框中畫出測量電路，并在每個儀器旁標(biāo)上英文代號.?

　　(2)要直接測出的物理量是____________________，用這些物理量表示待測電流表A2內(nèi)阻的計算公式是______________.

　　20.(等勢線描繪)如圖5—41中給出的器材為：?

　　電源E(電動勢為12V，內(nèi)阻不計);

　　木板N(板上從下往上依次疊放白紙、復(fù)寫紙、導(dǎo)電紙各一張);

　　兩個金屬條A、B(平行放置在導(dǎo)電紙上，與導(dǎo)電紙接觸良好，用作電極);?

　　滑線變阻器R(其總電阻值小于兩平行電極間導(dǎo)電紙的電阻);?

　　直流電壓表○V(量程為6V，內(nèi)阻很大，其負(fù)接線柱與B極相連，正接線柱與探針P相連);

　　開關(guān)S.?

　　現(xiàn)要用圖中儀器描繪兩平行金屬條AB間電場中的等勢線.AB間的電壓要求取為6V.?

　　(1)在圖中連線，畫成實驗電路原理圖.?

　　(2)下面是重要的實驗操作步驟，將所缺的內(nèi)容填寫在橫線上方.?

　　a.接好實驗電路.?

　　b.____________________________________________.?

　　c.合上S，并將探針P與A相接觸.?

　　d.____________________________________________.?

　　e.用探針壓印的方法把A、B的位置標(biāo)記在白紙上，畫一線段連接AB兩極，在連線上選取間距大致相等的5個點作為基準(zhǔn)點，用探針把它們的位置壓印在白紙上.?

　　f.將探針與某一基準(zhǔn)點相接觸，________________________，這一點是此基準(zhǔn)點的等勢點.用探針把這一點的位置也壓印在白紙上.用相同的方法找出此基準(zhǔn)點的其他等勢點.?

　　g.重復(fù)步驟f，找出其他4個基準(zhǔn)點的等勢點，取出白紙畫出各條等勢線.

　　21.(實驗設(shè)計)在測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻的實驗中，備有下列器材：?

　　? A.干電池E(電動勢約為1.5V，內(nèi)阻小于1.0Ω)

　　B.電流表A1(滿偏電流3mA，內(nèi)阻r1=10Ω)

　　C.電流表A2(0～0.6A，內(nèi)阻0.1Ω)

　　D.滑線變阻器R1(0～20Ω，10A)?

　　E.滑線變阻器R2(0～100Ω，10A)

　　F.定值電阻R3(990Ω)?

　　G.開關(guān)和導(dǎo)線若干?

　　(1)為方便且能較準(zhǔn)確地進(jìn)行測量，其中應(yīng)選用的滑線變阻器是______________(填字母代號)?

　　(2)請在虛線框內(nèi)畫出利用本題提供的器材所設(shè)計的測量電池電動勢和內(nèi)阻的實驗電路圖.?

　　圖5—42

　　(3)如圖5—42為某一同學(xué)根據(jù)他所設(shè)計的實驗給出的I1、I2圖線(I1為A1的示數(shù)，I2為A2的示數(shù))，由圖線可求得被測電池的電動勢E=______________V，內(nèi)阻r =_____________Ω.

　　22.實驗室內(nèi)有一電壓表○mA，量程為150mV，內(nèi)阻約為150Ω.現(xiàn)要將其改成量程為10 mA的電流表，并進(jìn)行校準(zhǔn).為此，實驗室提供如下器材：干電池E(電動勢為1.5V)，電阻箱R，滑線變阻器R′，電流表○A (有1.5mA，15mA與150 mA三個量程)及開關(guān)S.?

　　(1)對電表改裝時必須知道電壓表的內(nèi)阻.可用如圖5—43所示的電路測量電壓表○mA的內(nèi)阻.在既不損壞儀器又能使精確度盡可能高的條件下，電路中的電流表○A應(yīng)選用的量程是________________.若合上S，調(diào)節(jié)滑線變阻器后測得電壓表的讀數(shù)為150mV，電流表○A的讀數(shù)為1.05 mA，則電壓表的內(nèi)阻RmV為______________.(取三位有效數(shù)字)?

　　圖5—43

　　(2)在對改裝成的電流表進(jìn)行校準(zhǔn)時，把○A作為標(biāo)準(zhǔn)電流表，畫出對改裝成的電流表進(jìn)行校準(zhǔn)的電路原理圖(滑線變阻器作限流使用)，圖中各元件要用題中給出符號或字母標(biāo)注.圖中電阻箱的取值是_______(取三位有效數(shù)字)，電流表○A應(yīng)選用的量程是_____________________.

　　23.(實驗設(shè)計)一只量程為1V，內(nèi)阻RV約為900Ω的電壓表是由小量程電流表改裝而成的，現(xiàn)在要測量它的內(nèi)阻并對該表進(jìn)行校正.實驗室提供了以下供選擇的器材：?

　　? A.待測電壓表

　　B.標(biāo)準(zhǔn)電壓表(量程1 V)

　　C.滑動變阻器(最大阻值1 000Ω，額定電流1A)

　　D.滑動變阻器(最大阻值10Ω，額定電流1A)

　　E.電阻箱(最大阻值999.9Ω，最小改變量0.1Ω)

　　F.電阻箱(最大阻值99.9Ω，最小改變量0.1 Ω)

　　G.電池組(電動勢約3 V，內(nèi)阻約1Ω)

　　H.導(dǎo)線和開關(guān)若干.?

　　(1)為了用半偏法測量該電壓表的內(nèi)阻，某同學(xué)設(shè)計了兩種電路，如圖5—44甲、乙所示，要使測量較精確，應(yīng)選擇___________________(填“甲”或“乙”)電路.在器材的選擇上，除了電池組、導(dǎo)線、開關(guān)和待測電壓表外，還應(yīng)從提供的器材中選用___________________________________(用器材前的序號字母表示).?

　　用上述方法測出的電壓表內(nèi)阻的測量值RV_________(填“大于”、“等于”或“小于”)電壓表內(nèi)阻的真實值.

　　圖5—44

　　圖5—45

　　(2)在對該電壓表進(jìn)行校正時，該同學(xué)已經(jīng)選擇好器材，如圖5—45所示.若要求對電壓表的每一條刻度線都進(jìn)行校正，請你將這些器材連接成測量電路，并標(biāo)出所選滑動變阻器的序號字母.

　　24.(實驗設(shè)計)量程為3V的電壓表V內(nèi)阻約為3kΩ，要求測出該電壓表內(nèi)阻的精確值.實驗中可供選用的器材有：?

　　電阻箱Ra(最大值9999.9Ω，阻值最小改變量0.1Ω)?

　　滑線變阻器Rb(最大阻值1000Ω，允許最大電流0.2A)?

　　電源E(開路電壓約為5V，內(nèi)阻可忽略不計)?

　　開關(guān)S及導(dǎo)線若干?

　　(1)設(shè)計一個易于操作的測量電路，要求畫出實驗電路圖并標(biāo)出所用器材符號.?

　　(2)列出測量步驟，并寫出計算電壓表內(nèi)阻的最后公式.

　　專題五 物理實驗參考答案

　　跟蹤練習(xí)

　　1.DGH??

　　2.甲 50分度的游標(biāo)卡尺的精度為 mm=0.02mm，因此，讀數(shù)的最后一位數(shù)字應(yīng)是“2”的整數(shù)倍或“0”.

　　3.2.40 比較甲、乙兩圖可知，甲圖中彈力大于滑動摩擦力，鐵塊P做勻加速直線運動;乙圖中鐵塊P處于平衡狀態(tài)，彈力大小等于滑動摩擦力大小.?

　　4.1.6 考察平拋物體的水平分運動，結(jié)合圖給數(shù)據(jù)可知，兩段時間之比為2︰1，若O點是平拋的起點，則豎直分位移y1︰y2= =4︰9，所以，O點是平拋的起點.根據(jù)平拋運動的規(guī)律，有32.0×10-2=v0t，19.6×10-2= ，聯(lián)立解得v0=1.6m/s??

　　5.(1)0.97m/s (2)0.48J (3)0.47J?(3)重錘下落過程中受到阻力及紙帶受到打點計時器的阻力作用，重錘的機械能減小.?

　　6.B A電壓表量程過大，讀數(shù)誤差太大 A B變阻器阻值太大，額定電流太小，調(diào)節(jié)時電表讀數(shù)變化不明顯.

　　7. B? 點撥：由熱敏電阻的I—U圖線知，工作電流I=40mA時，電壓U=5.6V，則此時加在電流表兩端電壓為(9-5.6)V=3.4V，所以 .

　　8.(1)AB 100Ω (2)AC A 90Ω 10kΩ??

　　9.1.630 360?

　　10.在白紙上另畫一條與y軸正方向的夾角較小的直線OA，把大頭針P1、P2豎直的插在所畫的直線上，直到在y<0的區(qū)域內(nèi)透過玻璃磚能看到P1、P2的像，插上P3后，P3剛好能夠擋住P1、P2的像. .

　　11.(1)110 (2)8×10-6 (3)7×10-10

　　12.0.9906，100.40，

　　13.(1)0.420 0.417 (2)①0.05N ②BC

　　14.應(yīng)測量的物理量有：小物塊的質(zhì)量m，兩小物塊的落地點之間的距離S，桌面的高度h，桌面的長度d.?

　　15.實驗步驟：(1)將S1閉合，S2斷開,電壓表直接和電源相連，記下電壓表讀數(shù)U，就是電源的電動勢;(2)S1、S2均閉合，記下電壓表讀數(shù)U2，即為電阻R兩端電壓.?

　　根據(jù)閉合電路歐姆定律，有 ，

　　即 ，解得

　　16.(1) (2)36.48～36.52 0.796～0.799

　　(3)

　　17. (1)如圖5—46所示

　　(2)增大，17Ω

　　18.(1)首先來分析電路的測量部分.由于電流表A2量程與待測電流表A1量程相差太大，從實驗測量精度考慮，不能直接將電流表A2與電流表A1串聯(lián)來測量電流.注意到電壓表內(nèi)阻已知，而允許通過電壓表的最大電流為 ，跟待測電流表的量程接近，因此，可將電壓表與電流表A1串聯(lián)，利用其讀數(shù)來計算通過電流表A1的電流.?

　　再來分析電路的控制部分.若將滑動變阻器接成限流式，則通過待測電流表的最小電流大約為 ，顯然，不能保證電表安全,也無法通過調(diào)節(jié)測量多組數(shù)據(jù).因此，應(yīng)采用分壓式控制電路，為了便于調(diào)節(jié)，應(yīng)選用最大阻值20Ω的滑動變阻器.?

　　綜合以上分析，選用的器材應(yīng)為A、C、D、F、G其實驗電路如圖5—47所示.?

　　(2)實驗過程中，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑動觸頭，使待測電流表A1的指針偏轉(zhuǎn)n格，讀出此時電壓表V的示數(shù)U，則通過待測電流表的電流 由此可得,電流表的滿偏電流 ，式中U為電壓表的讀數(shù)，RV為電壓表的內(nèi)阻.

　　19.(1)如圖5—48所示?

　　(2)A1、A2兩電流表的讀數(shù)I1、I2和電阻箱R1的阻值 .

　　圖5—48

　　20.(1)連接線路如圖5—49所示.?

　　(2)把變阻器的滑動觸頭移到靠近D端處.調(diào)節(jié)R，使電壓表讀數(shù)為6V.記下電壓表讀數(shù)，在導(dǎo)電紙上移動探針，找出電壓表讀數(shù)與所記下的數(shù)值相同的另一點.

　　21.(1)R1 (2) 電路如圖5—50所示 (3)1.4 8，0.8?

　　22.(1)當(dāng)電壓○mA滿偏時，通過其電流 1mA，故電流表選1.5mA量程.?

　　若合上S后， =143Ω.??

　　(2)可把電壓表○mA當(dāng)成量程為150mV、Rg=143Ω表頭處理，其改裝后量程為10mA，則通過○mA的滿偏電流為 =1.05mA.

　　由部分電路歐姆定律知 =16.8Ω.??

　　? ○A量程選15mA.?

　　圖5—51 圖5—52

　　23.(1)乙;D、E;大于 (2)如圖5—52所示.?

　　24.(1)如圖5—53所示?

　　(2)合上開關(guān)S，調(diào)節(jié)電阻箱阻值，使電壓表指針在中央刻度處，記下電阻箱的阻值R1;再調(diào)節(jié)電阻箱電阻，便電壓表指針指在滿偏刻度處，記下電阻箱的阻值R2.?