第1课时 基础实验

第1课时基础实验测量实验命题角度一长度的测量【例1】对于如图1所示长度测量工具，请按要求正确读出数据。

甲乙图1(1)刻度尺测得纸带A、B两点间的距离是________cm；(2)螺旋测微器的读数是________mm 。

解析 (1)由题图可知，毫米刻度尺的最小分度为0.1 cm ，故A 、B 间的距离为6.25 cm ；(2)螺旋测微器的固定刻度为5.5 mm ，可动刻度为20.3×0.01 mm ＝0.203 mm ，所以最终读数为5.5 mm ＋0.203 mm ＝5.703 mm 。

答案 (1)6.25 (2)5.703命题角度二 利用打点计时器测速【例2】 (2019·全国卷Ⅰ，22)某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行探究。

物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图2所示。

已知打点计时器所用交流电的频率为50 Hz ，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。

在A 、B 、C 、D 、E 五个点中，打点计时器最先打出的是________点。

在打出C 点时物块的速度大小为________m/s(保留3位有效数字)；物块下滑的加速度大小为________m/s 2(保留2位有效数字)。

图2解析 物块加速下滑，因此打点间距逐渐增大，故最先打出的是A 点。

两个相邻计数点之间的时间间隔T ＝0.1 s ，根据v －＝v t 2得C 点的速度v C ＝x BD 2T ＝（5.85－1.20）×10－22×0.1 m/s ≈0.233 m/s由图知x AB ＝1.20 cm x BC ＝x AC －x AB ＝1.95 cm x CD ＝x AD －x AC ＝2.70 cm x DE ＝x AE －x AD ＝3.45 cm由逐差法可得a＝（x CD＋x DE）－（x AB＋x BC）4T2代入数值解得物块下滑的加速度大小a＝0.75 m/s2。

答案A0.2330.75注意区分几个关键点(1)区分计时点和计数点：计时点是指打点计时器在纸带上打下的点；计数点是指测量和计算时在纸带上所选取的点。

要注意“每五个点取一个计数点”与“每隔四个点取一个计数点”的取点方法是一样的。

(2)涉及打点计时器的实验均是先接通电源，待打点稳定后，再释放纸带。

命题角度三电阻(电阻率)的测量【例3】(2019·江苏卷，11)某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率。

实验操作如下：(1)螺旋测微器如图3所示。

在测量电阻丝的直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再旋动________(选填“A”“B”或“C”)，直到听到“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏。

图3(2)选择电阻丝的________(选填“同一”或“不同”)位置进行多次测量，取其平均值作为电阻丝的直径。

(3)图4甲中R x为待测电阻丝。

请用笔画线代替导线，将滑动变阻器接入图4乙实物电路中的正确位置。

甲乙图4(4)为测量R x，利用图4甲所示的电路，调节滑动变阻器测得5组电压U1和电流I1的值，作出的U1－I1关系图象如图5所示。

接着，将电压表改接在a、b两端，测得5组电压U2和电流I2的值，数据见下表：U2/V0.50 1.02 1.54 2.05 2.55I2/mA20.040.060.080.0100.0请根据表中的数据，在方格纸上作出U2－I2图象。

图5(5)由此，可求得电阻丝的R x＝________Ω。

根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率。

解析(1)旋转微调旋钮C。

(2)电阻丝的粗细不一定均匀，为保证测量结果准确，应在不同位置测直径，然后取平均值作为测量值。

(3)滑动变阻器采用分压式接入电路，注意线不能交叉，如答案图甲所示。

(4)将所给的5组数据标注在U－I图象中，用过原点的直线把它们连在一起，让尽可能多的点在直线上，如答案图乙所示。

(5)由题意知：U1I1＝R x＋R A＋R0，由U1－I1图线的斜率可得U1I1＝49.0 Ω。

U2I2＝R A＋R0，由作出的U2－I2图线的斜率可得U2I2＝25.5 Ω。

故R x＝(49.0－25.5) Ω＝23.5 Ω。

答案(1)C(2)不同(3)见图甲(4)见图乙(5)23.5(23.0～24.0都算对)甲乙1.仪器、仪表读数的几条规则(1)最小分度为“1”的仪器，测量误差出现在下一位，下一位按十分之一估读。

(2)最小分度是“2”和“5”的仪器，测量误差出现在同一位上，同一位分别按二分之一或五分之一估读。

(3)对游标卡尺读数时不要估读。

2.电流表内接法与外接法的选择电流表内接法电流表外接法电阻的测量值大于真实值电阻的测量值小于真实值适用R x≫R A，大电阻适用R x≪R V，小电阻命题角度四测电源的电动势和内阻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)测量纵轴截距：E斜率绝对值：r用电流表、电阻箱测量纵轴截距：rE斜率：1E用电压表、电阻箱测量纵轴截距：1E斜率：rE【例4】某同学要测量某电源的电动势和内阻，根据实验室提供的器材，设计了如图6甲的实验电路。

(1)请根据电路图将如图乙的器材连接成电路。

图6(2)闭合开关后，调节电阻箱接入电路的阻值。

得到多组电阻箱接入电路的阻值R 和对应的电压表的示数U ，为了比较准确地得出实验结论。

该同学准备用直线图象来处理实验数据，图象的纵坐标表示电压表读数U ，则图象的横坐标表示的物理量应该是________。

(3)该同学又尝试用另一种图象来处理数据。

即根据测得的多组电阻箱的阻值R 和记录的对应电压表的读数U ，作出1U －1R 图象如图丙所示，图线与横、纵坐标轴的截距分别为－b 、a ，定值电阻的阻值用R 0表示。

则可得该电源的电动势为________，内阻为________；测得的电动势与真实值比________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。

解析 (1)根据图示电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示。

(2)电源电动势为E ＝U ＋UR (R 0＋r )，整理得U ＝－U R (R 0＋r )＋E ，U 与UR 是线性关系，要得到直线图象，横坐标应表示U R 。

(3)电源电动势为E ＝U ＋UR (R 0＋r )， 整理得1U ＝R 0＋r E 1R ＋1E ，1U －1R 图象的斜率k ＝R 0＋r E ＝a b ，纵轴截距a ＝1E ，则电源电动势E＝1a ，电源内阻r＝1b－R0由于电压表分流作用，通过电源的电流大于UR，则电动势的测量值小于真实值。

答案(1)电路图见解析(2)UR(3)1a1b－R0偏小1.连接实物图的四点注意(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。

2.用好一个“电阻”1.小红同学在做“测定金属电阻率”的实验时，通过游标卡尺和螺旋测微器分别测量一薄金属圆片的直径和厚度，读出图7中的示数，游标卡尺所示的金属圆片直径的测量值为________mm，螺旋测微器所示的金属圆片厚度的测量值为________mm。

图7解析根据游标卡尺读数规则，该金属圆片的直径为49 mm＋3×0.05 mm＝49.15 mm；根据螺旋测微器读数规则，金属圆片的厚度为4.5 mm＋19.9×0.01 mm ＝4.699 mm。

答案 49.15 4.699(4.698～4.702均可)2.某实验小组利用拉力传感器和打点计时器探究加速度与力的关系。

他们将拉力传感器固定在小车上记录小车受到拉力的大小，按照图甲进行实验。

t ＝0时，小车处于图8甲所示的位置。

图8(1)该同学按图甲完成实验，请指出至少一处错误：____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。

(2)图乙是实验中获得的一条纸带的某部分，选取A 、B 、C 、D 、E 计数点(每两个计数点间还有4个计时点未画出)，A 、C 间的距离为________cm 。

(3)若打点计时器使用的交流电频率为50 Hz ，则小车的加速度大小为________m/s 2。

(结果保留2位有效数字)解析 (1)该实验的错误之处为：打点计时器连接了直流电源；小车释放时离打点计时器太远；实验前未平衡摩擦力。

(2)A 、C 间的距离为3.10 cm 。

(3)由Δx ＝aT 2，利用逐差法有a ＝x CE －x AC 4T 2＝[（10.10－3.10）－3.10]×10－24×0.01m/s 2≈0.98 m/s 2。

答案 (1)打点计时器连接了直流电源；小车释放时离打点计时器太远；实验前未平衡摩擦阻力(写出一处即可)(2)3.10(3.09～3.11均正确) (3)0.98(0.96～1.0均正确)3.一同学在学习金属的电阻率知识时发现不同的材料电阻率一般不同。

有些不法商贩在一些导线中掺入杂质，导致导线的质量不达标，该同学想通过测量导线的电阻率来进一步确定导线是否合格，于是该同学剥掉导线的绝缘外层，用剪刀剪下一段，设计了如图9(a)所示的实验电路。

图9(1)为了粗略测量该金属丝的电阻，该同学用如图(b)所示的多用电表在连接好的电路上进行测量。

①机械调零后将选择开关拨到“×1 Ω”挡。

②将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使_____________________________________________________________________________________________________。

③________________，将红表笔接P，黑表笔接Q，多用电表指针如图(c)所示，则金属丝总电阻约为________Ω。

(2)用螺旋测微器测金属丝直径，测得该金属丝直径d＝0.360 mm。

(3)闭合开关S，保持电流表示数不变，改变并记录电阻箱的阻值R和对应接入电路中金属丝长度L的数据，作出R－L图线如图(d)所示。

(4)根据测得的金属丝直径d及R－L图线，求得金属丝的电阻率ρ＝________。

(结果保留3位有效数字)解析(1)②欧姆调零时，将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在欧姆表盘零刻度处(或使指针指在电流满偏的位置)。

③测量时，需将多用电表接在金属丝两端，且电路处于断路状态，所以应断开开关S，取下线夹(或断开开关S，将线夹夹到Q端)。