专题五物理实验
一、实验命题趋势分析
1、大纲要求
物理实验是高考的主要内容之一．《考试大纲》就高考物理实验共列出19个考点，其中力学8个、热学1个、电学8个、光学2个．要求会正确使用的仪器主要有：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、电火花计时器或电磁打点计时器、弹簧测力计、温度表、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等，并且对实验误差问题提出了更明确的要求，能够独立完成以下“物理知识表”中所列的实验，能明确实验目的，能理解实验原理和方法，控制实验条件，会使用仪器，会观察、分析实验现象，会记录、处理实验数据，并得出结论．能发现问题、提出问题，能灵活地应用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题．
物理知识表
2．命题的趋势
（1）实验命题范围广
近两年来，物理实验命题已经逐渐打破以往电学实验为主导的局面，考查范围更加广泛。从基本仪器的使用、演示实验的分析、教材学生实验及设计实验都作了全面的考查。
（2）命题方式在发生变化
实验考题小题增多，由原来一题变为两个甚至三个小题；命题的内容也为力、电、光等；命题的形式也考查多样。这样降低单个实验题的分值。
（3）注重考查实验的基本能力
3.考情分析:实验专题涉及的考点主要有：常用的基本物理实验仪器、物理分组实验、重要演示实验。考查中要求学生具有独立完成实验的能力，包括理解实验原理、实验目的及要求，了解材料、用具，掌握实验方法步骤，会控制实验条件和使用实验仪器，会处理实验安全问题，会观察、分析和解释实验中产生的现象、数据，并得出合理的实验结论。要求学生能根据要求灵活运用已学过的自然科学理论、实验方法和仪器，设计简单的实验方案并处理相关的实验问题。
4.考向走势：仪器的使用是实验考核的基础内容。无论是实验设计，还是原理分析，往往都涉及基本仪器的使用，所以一些基本仪器的原理、使用方法、注意事项和读数等，在近几年的高考试题中不断出现，长度和电路量的测量及相关仪器的使用是出题最频繁的知识点。
近年来，高考实验题已跳出了课本分组实验的范围，不仅延伸到演示实验中，而且出现了迁移类实验、应用型实验、设计型实验，甚至还出现了“研究性学习”类实验。这类试题
对考生的要求较高，要求考生能将课本中分组实验和演示实验的实验原理、实验方法迁移到新的背景中，能深刻理解物理概念和规律，并能灵活运用，还要具有较强的创新能力。
二、高考中涉及到的实验类型及处理思路
创新实验题在近年来高考题中频繁出现，创新实验可分为迁移类实验、应用型实验、设计型实验、“研究
性学习”类实验等类型。
1．迁移类实验：这类实验题具有如下特点：它们基本上都不是课本上现成的实验，但其原理、方法以及所要求的知识均是学生所学过的，即用“学过的实验方法”、“用过的仪器”进行新的实验，以考查其基本实验能力和理解、推理、迁移的能力。
解决这类问题的基本思路和方法是：仔细阅读题目，理解题意，在了解所介绍的实验仪器的基本原理、使用方法的基础上，运用以前所学过的知识、使用过的仪器和做过实验的方法，进行情景迁移、联想类比，就可解决问题。
2．应用型实验：这类实验题具有如下特点：它们基本上以生活、生产和现代科技中的某一实际问题为背景立意命题，且多以信息题的形式出现，要求学生能够从题给的文字、图表中捕获有效信息，运用所学的基础知识来解答。
解决这类问题的基本思路和方法是：在熟悉各种仪器的使用的前提下，仔细阅读题目，理解题意，从题给的文字、图表中捕获有效信息，从中找出规律，通过联想、等效、类比等思维方法建立与新情景对应的物理模型，并在旧知识与物理模型之间架设桥梁，并将旧知识迁移并运用到新情景中去，然后进行推理、计算，从而解决问题。
3．设计型实验：这类实验一般要求学生根据题目提出的目的、要求和给出的器材，设计出实验方案。要求深刻理解物理概念和规律，并能灵活运用，具有较强的创新能力。能将课本中分组实验和演示实验的实验原理、实验方法迁移到新的背景中，进而设计出实验方案。
解决这类问题的基本思路和方法是：明确实验目的→设计实验原理→根据实验原理设计多种实验方案→对实验方案进行可行性分析，筛选确定最佳方案→根据所定方案选择实验器材→拟定实验步骤→对实验数据进行处理→得出实验结论，并进行误差分析。值得一提的是，依据不同的实验原理选择不同的实验方案时，应遵循科学性，可行性，精确性，简便、直观性这四条基本原则。
4．“研究性学习”类实验：这类实验题具有如下特点：以学生在开展研究性学习的活动中所遇到的问题为背景命题，要求学生根据题给条件设计某些实验方案，或给出一些仪器（或实验步骤）来求解某个物理量，或对某些设计出的实验，分析其实验数据得到规律，并对可能产生的误差进行分析。如果试题是要求设计方案，其答案往往具有开放性，侧重考查学生的发散思维能力和创新能力。如果试题是对某些设计出的实验进行数据和误差分析，则要求学生具有扎实的基础知识和实验能力。
解决这类问题的基本思路和方法是：在熟悉各种仪器的使用方法、基本实验原理、方法和步骤的前提下，仔细阅读题目，理解题意，根据题给要求，广泛联想，设计出合理的实验方案即可。当然，所设计出的方案应尽可能简单、方便。对于数据处理和误差分析的试题，则应根据题目所给的文字、图表等信息进行分析，找出各物理量之间的关系（定性或定量的关系）并总结出其变化规律，把握问题的本质特征。
（一）、基本仪器的读数
1．要求会正确使用的仪器
（1）长度测量仪器：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器；
（2）时间测量仪器：打点计时器和秒表；
（3）电路测量仪器：安培表、伏特表、多用电表；
（4）控制电路仪器：电阻箱和滑动变阻器。
2．在力学和电学实验中，常需要利用测量工具直接测量基本物理量．
3．读数方法：
用各种测量仪器测量有关物理量，读数时首先要弄清测量仪器的精度．以螺旋测微器为例：精度为0.5
50
mm=0.01mm，其读数方法是：读数=固定刻度数(含半毫米刻度)＋可动刻度数（含估读刻度数）×精度．《大纲》要求：会正确使用仪器，会准确读数、会记录测量结果。知道仪器的结构、知道仪器使用的注意事项等。
【例题1】读出下列50分度游标卡尺的示数。
〖解析〗从左到右示数依次为：5.24mm；11.50mm；22.82mm。
[经验之谈]（1）主尺上的读数，应为游标的0刻度左端上主尺的准；（2）看清游标的精确度；
（3）游标卡尺都是根据刻线对齐来读数的，所以都不再往下一位估读。
【例题2】试读出下列螺旋测微器的读数（工作原理及读数方法与双缝干涉测波长中的测微目镜手轮的读数相同）
〖解析〗从左到右测微目镜手轮的读书分别为：0.861mm；3.471mm；7.320mm；11.472mm [经验之谈]（1）看半刻度是否漏出；（2）可动刻度要估读。
【例2】一多用电表的电阻挡有三个倍率，分别是×1、×10、×100．用×10挡测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很小，为了较准确地进行测量，应换到挡．如果换挡后立即用表笔连接待测电阻进行读数，那么缺少的步骤
是，若补上该步骤后测量，表盘的示数如
图，则该电阻的阻值是 Ω． 〖解析〗×100档，重新电阻调零，2200Ω
[经验之谈]用欧姆挡测电阻，如果指针偏转角度太小（即指针所指的刻度值太大），应该增大倍率重新调零后再测；如果指针偏转角度太大（即指针所指的刻度值太小），应该减小倍率重新调零后再测。 【例题3】按照有效数字规则读出下列电表的测量值。
⑴
⑵
接0~3V 量程时读数为________V 。 接0~3A 量程时读数为_______A 。 接0~15V 量程时读数为_______V 。 接0~0.6A 量程时读数为______A 。 〖解析〗⑴2.17；10.8；⑵0.80；0.16 【例题4】读出右图所示电阻箱的阻值。 〖解析〗86.3Ω。
【例题5】读出机 械秒表的读数。 〖解析〗99.8s 。
(二)、基本实验方法
1、实验原理的设计方法：控制变量法、等效替代法、理想化方法、留迹法、模拟法、放大法；
2、实验误差的控制方法：多次测量法、累积法；
3、实验数据的测量方法：直接和间接测量；
4、实验数据的处理方法：直接比较法、平均值法、列表法、图象法。 常见间接测量的物理量及其测量方法：
有些物理量不能由测量仪器直接测量，这时，可利用待测量和可直接测量的基本物理量之间的关系，将待测物理量的测量转化．．为基本物理量的测量． 0 1 2 3 0
5
10
15
V
0.2 0.4 0.6 0
1
2
3
A
(三)、设计性实验的设计思路和原则
1、设计性实验的一般思路
所谓设计性实验，就是题目要求学生运用学过的实验方法，自行设计一个新的实验方案.它要求学生设计实验原理，选择实验器材，安排实验步骤，设计数据处理的方法及分析实验误差.解决设计性实验问题的关键在于选择实验原理，它是进行实验设计的根本依据和起点.它决定应当测量哪些物理量、如何安排实验步骤等项目.实验原理的确定，一是根据问题的要求，二是根据问题的条件.一般思路如下：
2、设计性实验的一般设计原则
(1).科学性原则
实验方案所依据的原理应当符合物理学的基本原理，实验装置或线路能够圆满完成实验任务. (2).安全性原则
确保进行的实验不会对实验装置和器材造成损坏，确保人身安全.例如：仪器所加的电压或电流不要超过其额定值，电源不要被短路等，实验中不会对人身造成危害.
(3).精确性原则
在实验中，要根据实验的需要选择合适的器材，使实验结果尽可能精确，减小实验误差.例如：在条件允许的情况下，尽可能选用较小量程的电表，以获得较大的偏转角度来减小读数造成的偶然误差.所选题目要求和给
出的条件
演示和分组实
验的实验原理
物理规律和原
理
基本仪器的使
用知识
需测物理量和
所需器材
实验步骤
数据处理
实验原理
实验结论及
误差分析
用的仪器也并非是越精密越好，合适即可.例如：测一段几十厘米长的金属丝，毫米刻度尺就足够了，而对于直径只有零点几毫米的电阻丝，十分度的游标卡尺的精度不够高，而要用螺旋测微器测量才可以. (4).方便性原则
实验选用器材和电路要便于操作、方便调节、读数误差小、实验数据便于处理.例如，使用分压电路时，要使得电压变化与滑动变阻器的触头移动的距离能成近似的正比关系，这样调整起来就很方便，这就要求滑动变阻器的总阻值要远小于用电器的电阻.
3、设计性实验题的类型
(1).提供实验器材及实验目的和要求，按照实验装置或有关实验线路，让学生设计实验方法，完成实验有关内容或进行某些测量.
(2).提供实验器材及实验目的和要求，让学生设计(或补全)实验环节或方案，并按要求完成实验有关内容或进行某些测量.
(3).提供实验数据，让学生设计处理实验数据的方法，从而求出实验测量值.
三、热点题型分析
热点考向一：实验器材的选择、使用和读数
【例1】游标为20分度(测量值可准确到0.05 mm)的卡尺示数如图所示，两测脚间狭缝的宽度为mm．用激光照射该狭缝，在屏上出现衍射条纹．如果减小狭缝的宽度，衍射条纹的宽度将变．
变式训练通常用的游标卡尺，在游标卡尺上有20个等分刻度，它们的总
长度为19mm，它的每一分度与主尺的最小分度1mm相差1/20mm．如图用20分度的游标卡尺测量一金属钢笔杆的直径，由图可知钢笔杆的直径为
mm，利用上述原理请你设计一个游标尺上有40个等分刻度的游标卡尺，这40个等分刻度的总长度应为 mm，它的每一分度与主尺的最小分度1mm相差 mm．
●方法总结 (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．(2)游标卡尺读数时不要以游标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：固定刻度上半毫米线是否露出．(3)游标卡尺读数时不需向后估读一位，而螺旋测微器
读数时要准确到0.01mm，估读到0.001mm，即测量结果若以mm为单位，小数点后必须保留三位．
【例2】一多用电表的电阻挡有三个倍率，分别是×1、×10、×
100．用×10挡测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很小，为了较准确地进行测量，应换到挡．如果换挡后立即用表笔连接待测电阻进行读数，那么缺少的步骤是，若补上该步骤后测量，表盘的示数如图，则该电阻的阻
值是Ω．
●误区警示：对多用电表这种读数比较复杂的仪器，要加强实际操作练习，特别注意以下易错之处：1．欧姆挡不需估读，要切记换挡需重新调零，并且指针要在“中值”附近以减小读数误差．
2．“倍率”与“量程”加以区别，不要混为一谈．
3．要使电流从红表笔流进．黑表笔流出
【例3】根据实验数据，计算并描绘出R－U的图象如图所示．
由图象可知，此灯泡在不工作时，灯丝电阻为Ω；
当所加电压为3.00 V时，灯丝电阻为Ω，
灯泡实际消耗的电功率为 W．
●技巧点拨电学实验器材的选择和使用方法：
(1)根据概念、规律，找出各器材参量间的依存关系和制约关系，通过估算从而选择合理的实验器材．
(2)从安全性、可行性、精确性等角度出发选择器材，如本例中电压表和电流表的确定．
(3)在伏安法测电阻时应注意，滑动变阻器的限流和分压接法的区别，各自的特点及大小阻值的选择．
变式训练有一阻值为500Ω的电阻Rx，需要进一步测量其阻值，手边有如
下器材：(1)电池组(电动势9 V，内阻约5Ω)；(2)电压表(量程0～9 V，内阻18 kΩ；量程0～15 V，内阻30 kΩ)；(3)毫安表(量程0～10 mA，内阻l0Ω；量程0～15 mA，内阻5Ω)；(4)滑动变阻器(0～50Ω，额定电流0.2 A)；(5)滑动变阻器(0～10Ω，额定电流1 A)；(6)电键1个，导线若干．
为了实验能正常进行并减小测量误差，而且要求滑动变阻器便于调节，在实验中电压表应选量程；毫安表应选量程，变阻器应选阻值范围为．根据要求在方框中画出电路图．
热点考向二验证型学生实验的综合应用
【例4】在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz．查得当地的重力加速度g＝9.80m/s2，测得所用的重物的质量为1.00kg．实验中得到一条点迹清晰的纸带，把第一个点记作O，另选连续的四个点A、B、C、D作为测量的点．经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99 cm、70.18 cm、77.76 cm、85.73crn．根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能的减少量等于 J，动能的增加量等于 J． (取三位有效数字)
●误区警示：在本实验中，由于空气阻力和纸带与打点计时器间阻力的存在，重力势能的减小量应略大于
动能的增加量，不应在算完第一个空后第二个空直接填相同的数值． 【例5】用半径相同的两个小球A 、B 的碰撞验证动量守恒定律，实验装置示意如图，斜槽与水平槽圆滑连接．实验时先不放B 球，使A 球从斜槽上某一固定点C 由静止滚下，落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹．再把B 球静置于水平槽前端边缘处，让A 球仍从C 处由静止滚下，A 球和B 球碰撞后
分
别落在记录纸上留下各自的痕迹．记录纸上的O 点是重垂线所指的位置，若测得各落点痕迹到O 点的距离：OM=2.68 cm ，OP=8.62 cm ，ON=11.50 cm ，并知A 、B 两球的质量比为2：1，则未放B 球时A 球落地点是记录纸上的 点，系统碰撞前总动量P 与碰撞后总动量P'的百分误差p
p p ' = %(结果保留
一位有效数字)．
●方法总结 根据题目给出的百分误差的定义这一信息，结合平抛运动中水平方向上的位移与速度成正比(时间相同)这一条件，用小球的质量和水平位移的乘积代替动量代入百分误差
的定义使迅速解出结果．
变式训练 某同学用右图装置做“验证动量守恒定律”的实验．选用小球a 为入
射小球，b 为被碰小球．
(1)设小球a 、b 的质量分别为m a 、m b ，则它们的大小关系应为m a m b ．(填“大于”“等于”或“小于”) (2)放上被碰小球后，两小球a 、b 碰后的落点分别是图中水平面上的 点和 点．
【例6】如图所示的纸带是某同学在一次实验中得到的，纸带上的O 点为打点计时器打的第一点，1、2、3、…则是此后每隔0.02 s 打下的点，相邻两点的间隔在纸带上已标出．
(1)该纸带表示的物体的加速度大小为 ，在标号5点时物体的速度大小是 ． (2)某同学上交的实验报告显示重锤的动能略大于
重锤的势能，则出现这一问题的原因可能是 (填序
号)．
A ．重锤的质量测量错误
B ．该同学自编了实验数据
C ．交流电源的频率不等于50 Hz
D ．重锤下落时受到的阻力过大
(3)在验证“机械能守恒定律”时，要用到算式gh=v 2
/2，式中。v 和h 分别是利用纸带测出的瞬时速度和下落的高度，试问：g 是应该用当地重力加速度的精确值，还是用根据纸带测出的加速度值?为什么? ．
●互动探究 (1)若该纸带是在验证机械能守恒定律的实验中得到的，实验时电源、打点计时器的安装
和使用均正常，而纸带上0到1的间隔为1.4 mm ，这一数值是由什么主要原因造成的? (2)若0到1的间隔为2.5mm ，又是什么原因造成的．
变式训练 利用右图装置打出的纸带如下图所示．
(1)用它测量重锤下落的加速度，根据打出的纸带，选择纸带上打出的连续五个点A 、
B 、
C 、
D 、
E ，测出点A 、C 间的距离为s 1，点C 、E 间的距离为s 2，交流电的周期为
T ，则根据这些条件计算重锤下落的加速度a 的表达式为：a= ． (2)在“验证机械能守恒定律”的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤增加的动能，其原因主要是因为在重锺下落过程中存在着阻力的作用，我们可以通
过该纸带测定该阻力的大小．若已知当地重力加速度为g ，还需要测量的物理量是 (写出名称和符号)，重锤在下落过程中受到的平均阻力的大小F= ．
热点考向三 实验原理：方法的确定及实施步骤
【例7)】在测量金属丝的电阻牢的实验中，已知电阻丝的电阻约为10Ω，现备有下列器材供选用： A ．量程是0～0.6 A 内阻是0.5Ω的电流表；
B ．量程是0～3 A 内阻是0.1Ω的电流表；
C ．量程是0～3 V ，内阻是6 k Ω的电压表； D_量程是0～15 V ，内阻是30 k Ω的电压表； E ．阻值为0～1 k Ω，额定电流为0.5 A 的滑动变阻器； F ．阻值为0～10 Ω，额定电流为2 A 的滑动变阻器；
G ．蓄电池(6 V)； H ．开关一个，导线若干．
(1)为使测量结果尽量准确，电流表应选用 ，电压表应选用 ，滑动变阻器应选用 ．(只填字母代号)
(2)若如图所示的实验仪器就是我们选定的，请片用铅笔画线连接实验电路．
●技巧点拨：本题先用伏安法测电阻，然后根据电阻定律S
L R ρ
=转换间接求出电阻
LI
SU =
ρ．
变式训练 金属的电阻牢会随着温度的升高而增大．某同学通过做实验研究一个小
灯泡灯丝的伏安特性．下表是他在实验时获得的通过灯泡的电流I和灯泡曲端电压U的一系列数据．
这位同学在实验过程中选用的是下列器材中的 (填字母)
A．直流电源 B．0～30Ω的滑动变阻器
C．电压表(0～15 V，内阻约15 kΩ) D．电压表(0～3 V，内阻约为3 kΩ)
E．电流丧(0～0.6 A，内阻约0.1Ω ) F．电流表(0～3 A，内阻约0.01Ω)
G．开关 H．导线
实验时他应选用的是下图所示电路中的图。
热点考向四实验数据的处理、误差及注意事项
【例8】在用电流表和电压表“测电池的电动势和内阻”实验
中，所用电流表和电压表的内阻分别为0.1Ω和1kΩ．图示为实验所需的器件图：
(1)试在实物图中画出连线，将器件连接成实验电路．
(2)一位同学记录的几组数据见表，试根据这些数据在图中画出U—I图线，根据图线读出电池的电动势E= V，
根据图线求出电池的内阻r= Ω．
●方法总结：(1)采用描点法做图时，对误差较大的点要舍弃，如本实验中点(0.32，1.18)．作直线时要使尽可能多的点分布在直线上，不在上面的点需平均分配在直线两侧，以减小实验误差．
(2)要深刻理解图线斜率、截距、面积等的物理意义．由于本题中电源的U-I图线的纵坐标不是从零开始的，所以横坐标的截距不是短路电流，不能由I=E/r确定内阻．由U=E-Ir知，在任何情况下，直线的斜率绝对值︱k︱=r都是成立的．
(3)图象法处理数据可推广到很多实验中去，如“测定金属的电阻率”的实验中用I-U图线中直线斜率的倒数来表示电阻的大小．
变式训练在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，备有下列器材：
A．小灯泡(3.8 V，0.3 A) B．直流电源(电动势4 V，内电阻约0.5Ω)
C．电流表A1(量程0～500 mA，内电阻0.5Ω) D．电流表A2(量程0～5 mA，内电阻50Ω)
E．滑动变阻器R l(0～10Ω，额定电流为2 A) F．滑动变阻器R2(0～100Ω，额定电流为0.2 A) G．定值电阻R0(950Ω，额定电流为2 A) H．开关一个、导线若干
①某同学发现上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，于是他设计了图甲中三种实物连接方式，其中最合理的是(a)、(b)、(c)中的 (填代号)；在该电路中，为了操作方便且能较准确地进行测量，滑动变阻器应选 (填器材前的字母代号)．
②该同学根据①中选出的合理电路，在实验中正确操作，测出了多组电流数据并记录在预先设计的表格中
(见下表)．请
你将对应的电压值算出，填入该表格中．
③请你在图中作出小灯泡的伏安特性曲线．
【例9】表格中所列数据是测量小灯泡U—I关系的实验数据
(1)分析上表内实验数据可知，应选用的实验电路图是图 (填“甲”或“乙”)；
(2)在方格纸内画出小灯泡的U —I 曲线．分析曲线可知小灯泡的电阻随
I 变大而 (填“变大”、“变小”或“不变”)；
(3)如图丙所示，用一个定值电阻R 和两个上述小灯泡组成串并联电路，连接到内阻不计、电动势为3 V 的电源上．已知流过电阻R 的电流是流过灯泡b 电流的两倍，则流过灯泡b 的电流约为 A ．
热点考向五 电学设计性实验
【例10】有一电阻R x ，其阻值在100～200Ω之间，额定功率为
0.25W 。要用伏安法较准确地测量它的阻值，实验器材有： 安培表A 1，量程为50mA ，R A 1=100Ω 安培表A 2，量程为1A ，R A 2=20Ω 电压表V 1，量程为5V ，R V 1=10k Ω 电压表V 2，量程为15V ， R V 2=30k Ω 变阻器R 1，变阻范围0～20Ω ，2A 变阻器R 2，变阻范围0～1000Ω，1A 9V 电源，电键，导线。
⑴实验中应选用的电流表、电压表、变阻器分别是： 。 ⑵画出所用实验电路图。
●方法总结： 首先通过估算通过电阻电流和电压的最大值来电流表、电压表的量程，然后根据R 1＜R x ，滑动变阻器连接方式应选用分压电路。根据x R 变式训练 热敏电阻是传感电路中常用的电子元件．现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整．已知常温下待测热敏电阻的值约 4Ω - 5 Ω ．热敏电阻和温度计 插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其他备用的仪表和器具有：盛有热水的热水瓶（图中未画出）、电源（ 3V 、内阻可忽略）、直流电流表（内阻约1Ω ）、直流电压表（内阻约 5 K Ω）、滑动变阻器（ 0 - 200Ω ）、开关、导线若干． ( l ）在方框中画出实验电路图，要求测量误差尽可能小． ( 2 ）根据电路图，在图的实物图上连线． ( 3 ）简要写出完成接线后的主要实验步骤. 四、强化练习 1.按照有效数字规则读出以下各游标尺的测量值. ⑴⑵ 读数为_____________cm. 读数为_____________mm. ⑶⑷ 读数为____________m. 读数为_____________cm. ⑸ 读数为_____________cm. 2..用螺旋测微器测量长度时,可以精确到______m,读数应该读到______mm.读出下列四种情况下的测量结果. ⑴⑵⑶⑷ ⑴_________mm。⑵_________cm⑶____________m。⑷_________×10-3m。 3．在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，质量m=1. 00㎏的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列点．如图所示为选取的一条符合实验要求的纸带，O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点（其他点未画出）．已知打点计时器每隔0.02 s打一次点，当地的重力加速度g=9. 80m/s2．那么： (1)纸带的 端（选填“左”或“右’）与重物相连； (2)根据图上所得的数据，应取图中O 点和 点来验证机械能守恒定律； (3)从O 点到所取点，重物重力势能减少量P E ?= J ，动能增加量K E ?= J ；(结果取3位有效数字） (4)实验的结论是 。 4．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所示，并在其上取A 、 B 、 C 、 D 、 E 、F 、G 等7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点，图中没有画出，打点计时器接周期为T=0.02 s 的交流电源．他经过测量并计算得到打点计时器在打B 、 C 、 D 、 E 、F 各点时物体的瞬时速度如下表： (1)计算F v 的公式为F v = ； (2)根据（1）中得到的数据，以A 点对应的时刻为t=0，作出v －t 图象，并求物体的加速度a= m/s 2 ; (3)如果当时电网中交变电流的频率是f=51 Hz ，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比 （选填：偏大、偏小或不变）． 5．某同学通过实验对平抛运动进行研究，他在竖直墙上记录了抛物线轨 迹的一部分，如图所示．O 点不是抛出点，x 轴沿水平方向，由图中所给的数据可求出平抛物体的初速度是 m/s,抛出点的坐标x ＝ m, y ＝ m (g 取10m/s 2 ) 6.某同学做平抛运动实验时，在白纸片上只画出了表示竖直向下方 向的y 轴 和平抛物体运动轨迹的后一部分，而且漏标了抛出点的位置，如图所示.这位同学希望据此图能测出物体的初速度，请你给他出出主意： （1）简要说明据此图测定该物体初速度的方法____________. （2）需要增加的测量工具有____________. （3）用测量出的物理量表示测量的结果：v 0=____________. 7.某同学用如图所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律.实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹.重复上述操作10次，得到10个落点痕迹.再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹.重复这种操作10次，得到了如图所示的三个落地点. （1）请你叙述用什么方法找出落地点的平均位置._______________________.并在图中读出OP=_______________. （2）已知m A∶m B=2∶1，碰撞过程中动量守恒，则由图可以判断出R是__________球的落地点，P是__________球的落地点. （3）用题中的字母写出动量守恒定律的表达式____________________. 8．在“用单摆测定重力加速度”的实验中： (1）摆动时偏角满足的条件是，为了减小测量周期的误差，计时开始时，摆球应是经过最（填“高”或“低’）的点的位置，且用停表测量单摆完成多次全振动所用的时间，求出周期．图甲中停表示数为一单摆振动50次所需时间，则单摆振动周期为。 (2）用最小刻度为1 mm的刻度尺测摆长，测量情况如图乙所示．O为悬挂点，从图乙中可知单摆的摆长为m。 (3）若用L表示摆长，T表示周期，那么重力加速度的表达式为g= 。 (4）考虑到单摆振动时空气浮力的影响后，学生甲说：“因为空气浮力与摆球重力方向相反，它对球的作用相当于重力加速度变小，因此振动周期变大．”学生乙说：“浮力对摆球的影响好像用一个轻一些的摆球做实验，因此振动周期不变”，这两个学生中。 A.甲的说法正确 B.乙的说法正确 C.两学生的说法都是错误的 9.在“用单摆测定重力加速度”的实验中，用刻度尺量出悬点到小球距离为96.60 cm，用游标卡尺量出小球直径是5.26 cm，测量周期的实验有3次，结果如下表： 这个单摆振动周期的测定值是____________ s. 当地重力加速度的测定值是____________ m/s 2 .（取三位有效数字） 10.在“利用单摆测定重力加速度”的实验中，由单摆做简谐运动的周期公式得到g= 2 2 4T l .只要测出多组 单摆的摆长l 和运动周期T ，作出T 2 l 图象，就可以求出当地的重力加速度.理论上T 2 l 图象是一条过坐标原点的直线，某同学根据实验数据作出的图象如上图所示. （1）造成图象不过坐标点的原因可能是____________________________________________. （2）由图象求出的重力加速度g=____________m/s 2 .（取π2 =9.87） 11.在“用油膜法估测分子大小”实验中所用的油酸酒精溶液的浓度为1 000 mL 溶液中有纯油酸0.6 mL ，用注射器测得1 mL 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，图中正方形方格的边长为1 cm ，试求： （1）油酸膜的面积是___________cm 2 ； （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？ ______________________________________________________________________________. 12.某同学由于没有量角器，他在完成了光路图以后，以O 点为圆心、10.00 cm 长为半径画圆，分别交线段OA 于A 点，交O 、O ′连线延长线于C 点.过A 点作法线NN ′的垂线AB 交NN ′于B 点，过C 点作法线NN ′的垂线CD 交NN ′于D 点，如图所示.用刻度尺量得OB=8.00 cm,CD=4.00 cm.由此可得出玻璃折射率n=___________. 13．有一根长陶瓷管，其表面均匀地镀有一层很薄的电阻膜，管的两端有导电箍M 和N ，如图(甲)所示。 用多用表电阻档测得MN 间的电阻膜的电阻约为1k Ω，陶瓷管的直径远大于电阻膜的厚度。某同学利用下列器材设计了一个测量该电阻膜厚度d 的实验。 A ．米尺(最小分度为mm)； B ．游标卡尺(游标为20分度)； C ．电流表A 1(量程0～5mA ，内阻约10 Ω)； D ．电流表A 2 (量程0～100mA ，内阻约0.6Ω); E ．电压表V 1 (量程5V ，内阻约5k Ω)； F ．电压表V 2 (量程15V ，内阻约15k Ω)； G ．滑动变阻器R 1 (阻值范围0～10 Ω，额定电流1.5A)； H ．滑动变阻器R 2 (阻值范围0～1.5K Ω，额定电流1A)； I ．电源E (电动势6V ，内阻可不计)； J ．开关一个，导线若干。 ①他用毫米刻度尺测出电阻膜的长度为l=10.00cm ，用20分度游标卡尺测量该陶瓷管的外径，其示数如图（乙）所示，该陶瓷管的外径D= cm 。 ②为了比较准确地测量电阻膜的电阻，且调节方便，实验中应选用电流表 ，电压表 ， 滑动变阻器 。（填写器材前面的字母代号） ③在方框内画出测量电阻膜的电阻R 的实验电路图。 ④若电压表的读数为U ，电流表的读数为I ，镀膜材料的电阻率为ρ，计算电阻膜厚度d 的数学表达式为：d=___________（用所测得的量和已知量的符号表示）。 14．在“用电压表和电流表测电池的电动势和内阻”的实验时，一般不用新电池而用旧电池进行实验，其原因是：旧电池的内阻较大，路端电压随外电路电阻变化比较明显；而新电池的内阻很小，路端电压随外电路电阻变化就不明显，电压表的读数变化很小，从而降低了测量的精确程度。 当我们需要较为精确地测量一节新电池的内阻时，常用的办法是给电池串联一个定值电阻，在计算电池内电阻时当然要考虑到这个定值电阻的影响。 ①右图所给出实验所需的器材，请你用笔画线代替导线将这些仪器连成测量电路； 图（乙） S 图（甲） 甲 乙 ②写出操作步骤并说明需要测量的物理量； ③写出被测电源电动势E 和内阻r 的表达式。 15.如图甲所示为某一测量电阻的电路，R x 为待测电阻，R 为电阻可读可调的电阻箱，R ′为适当的保护电阻，阻值未知，电源E 的电动势未知，S 为单刀双掷开关，A 为电流表， 请完成以下要求： ①简述测量R x 的基本步骤； ②按图甲所示的电路，在图乙实物图上连线。 16.在“测定金属丝的电阻率”的实验中，需要用刻度尺测出金属丝的长度l ，用螺旋测微器测出金属丝的直径d ，用电流表和电压表测出金属丝的电阻R 。 （1）实验中测量金属丝的长度和直径时，刻度尺和螺旋测微器的示数分别如图所示，则金属丝长度的测量值l= cm ，金属丝直径的测量值为d= mm 。 （2）实验中给定电压表（内电阻为50k Ω）、电流表（内电阻为40Ω）、滑动变阻器（最大阻值为10Ω）、待测金属丝（电阻约为100Ω）、电源、开关及导线若干。 4 5 60 两位同学想用伏安法多次测量做出I-U 图线求出待测金属丝的阻值，他们设计了甲、乙两个电路，你认为采用 图更合理（填“甲”或“乙”），电压表的右端应接在 点（填“a ”或“b ”）。 （3）请你用笔画线代替导线，在图中按照第（2）问你所选择的电路图连接实验电路。 （4）用正确的方法测出了多组电流和电压值，并标在I-U 坐标系中，如图中“×”所示。请你根据测量值画出图线，并求出金属丝的阻值R x = Ω。则这种金属的电阻率约为 Ω?m （该结果保留一位有效数字）。 17．用伏安法测定一个待测电阻R x 的阻值（阻值约为200Ω），实验室提供如下器材： 电池组E 电动势3V ，内阻不计 电流表A 1 量程0—10mA ，内阻约为40Ω－60Ω 电流表A 2 量程0—500μA ，内阻为1k Ω 滑动变阻器R 1，阻值范围0—20Ω，额定电流2A 电阻箱R 2，阻值范围0—9999Ω，额定电流1A 电键S 、导线若干 要求实验中应尽可能准确的测量R x 的阻值，请回答下面问题： ①上述器材中缺少电压表，需选一只电流表将它改装成电压表，则改装表选用 的器材是 （填写器材代号）； ② 在方框中画出测量R x 阻值的电路图，并在图中表明器材代号； ③ 实验中将电阻箱R 2的阻值调到4000Ω，再调节滑动变阻器R 1，两表的示数如图所示，可读出电流表A 1的示数是________mA ，电流表A 2的示数是________μA ，测得待测电阻R x 的阻值是__________。 甲
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