实验章七

第七章实验探究题7.1探究力的作用以及三要素实验力可以使物体发生形变（力可以改变物体形状）由运动——静止知识点：力的作用效果力可以改变物体的运动状态由静止——运动运动快慢、方向发生改变（圆周，拐弯，旋转等，方向都在发生改变）力的三要素：力的大小、方向、作用点。

问题：实验方法：例：力的作用效果与哪些因素有关呢？小明设计了这样的实验：用一个弹性较好的钢片固定在桌边，在钢片上用细线挂钩码。

（使用的钩码规格相同）。

如图所示的是小明设计实验的几个主要步骤：（1）小明是通过观察来比较力的作用效果；（2）通过比较（a）和（c）两图，可以发现：力的作用效果与力的有关；（3）他想探究力的作用效果与力的方向有关，则应该选择图和图进行比较。

（4）通过比较（b）和（c）两图，能得到结论吗？答：，原因是。

2．在如图所示的四幅图中，甲、乙、丙为某运动员进行跳板跳水比赛的漫画图，丁为另一体重较大的运动员从同一跳板跳水的情形。

(1)观察图甲，人对跳板施加的力的作用效果是__ __；观察图乙，跳板对人的力的作用效果是__ __。

(2)观察图甲和丙，发现跳板形变程度不同，说明力的作用效果与_ __有关。

(3)观察图丙和丁的跳板形变程度，说明力的作用效果与__ __有关。

(4)图中不能探究力的方向是否影响力的作用效果，请设计简单实验验证。

7.2弹簧测力计实验探究原理：在弹性限度内，弹簧受到的拉力越大，弹簧的伸长量越长。

（在弹性限度内，弹簧的伸长量与所受拉力大小成正比。

）例题：1、小明同学在竖直悬挂的弹簧下加钩码，做“探究弹簧伸长量与弹力的关系”实验。

下表是小明同学收集的实验数据。

弹力/N 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 弹簧总长度/cm 6.0 7.2 8.4 9.6 10.8 12.0 弹簧伸长量/cm 0 1.2 2.4 4.8 6.0 （1）请你帮助小明同学完成上表的空白处。

（2）分析实验数据或从弹簧伸长量与弹力的关系图，你可得到的结论是。

1．(2012·黑龙江模拟)某同学分别用毫米刻度尺、10分度游标卡尺、50分度游标卡尺、螺旋测微器测量同一个物体的宽度，分别得到如下数据，其中读数肯定错误的是() A．10.0 mm B．9.9 mmC．10.05 mm D．9.990 mm解析：选C.由于10分度游标卡尺、50分度游标卡尺读数＝主尺＋游标尺对齐刻度×精确度，所以AB正确；螺旋测微器即千分尺读数＝主尺＋与主尺对齐的可动刻度×精确度(0.01)．所以D正确．2．在“测定金属的电阻率”实验中，以下操作中错误的是()A．用米尺量出接入电路部分金属丝的长度三次，算出其平均值B．用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径，算出其平均值C．用伏安法测电阻时采用电流表内接线路，多次测量后算出其平均值D．实验中应保持金属丝的温度不变解析：选 C.因在“测定金属的电阻率”实验中，所用电阻一般为几欧姆，电压表一般用0～3 V挡，内阻几千欧；电流表0～0.6 A挡，内阻零点几欧姆，所以测电阻时应采用电流表外接线路，选项C是错误的．3．在“测定金属丝的电阻率”的实验中，用正确的方法测出了多组电流和电压值，并标在U－I坐标系中，如图7－3－17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.(该结果保留二位有效数字)图7－3－17解析：测量图线如图所示．在直线上取一点可求直线的斜率为k＝90，即金属丝的阻值为R x＝90 Ω(88 Ω～90 Ω均正确)．答案：见解析4．甲、乙两同学使用完全相同的器材用伏安法测量同一未知电阻R x的阻值．给定器材为：待测电阻R x；电流表(量程0～5 mA，内阻约10 Ω)；电压表(量程为0～3 V，内阻约3000 Ω)；最大阻值为1700 Ω的滑动变阻器；电源E(电动势约3 V)；开关S、导线若干．两人的测量结果分别由图7－3－18中甲和乙给出．图7－3－18(1)由图甲得R x ＝______，由图乙得R x ＝______.(2)在下面虚线框中分别画出甲、乙两位同学所用的测量电路，并由测量结果判定______同学的测量结果较为准确．解析：(1)两图线的斜率表示电阻的测量值，由图R 甲＝1060 Ω(在1060±40内均对)；R 乙＝780 Ω(在780±40内均对)．(2)因图甲所示直线的斜率大，即测量值大，故甲同学采用的是电流表内接法，乙采用的是外接法．因电阻值远大于电流表内阻，故用内接法较为准确．答案：(1)(1060±40) Ω (780±40) Ω(2)甲 电路如图所示5．(2010·高考福建卷)如图7－3－19所示是一些准备用来测量待测电阻R x 阻值的实验、导线若干图7－3－19为了能正常进行测量并尽可能减小测量误差，实验要求测量时电表的读数大于其量程一半，而且调节滑动变阻器能使电表读数有较明显的变化．请用实线代替导线，在所给的实验器材中选择若干合适的器材，连成满足要求的测量R x 阻值的电路．解析：因为电源电动势为9 V ，而待测电阻约为1000 Ω，所以不可能使量程为3.0 A 的电流表读数超过量程的一半，故电流表舍弃不用；滑动变阻器总阻值小于待测电阻阻值，只能采用分压式电路接法．由于电压表内阻已知，故可将两电压表当做“电流表”来使用．连线如图所示，答案：见解析图7－3－206．(2012·山东青岛模拟)(1)某同学用螺旋测微器测量小零件的厚度时，螺旋测微器上的示数如图7－3－20所示，则小零件的厚度为______cm.(2)用伏安法测电阻时，由于电压表、电流表内阻的影响，测量结果总存在系统误差．按如图7－3－21所示的电路进行测量，可以消除这种系统误差．图7－3－21①该实验的第一步是：闭合电键S 1，将电键S 2接2，调节滑动变阻器R p 和r ，使电压表读数尽量接近满量程，读出这时电压表和电流表的示数U 1、I 1；请你接着写出第二步，并说明需要记录的数据：______.②由以上记录数据计算被测电阻R x 的表达式是R x ＝______.解析：(1)厚度为0.8462(0.8461～0.8464均可)．(2) 第一步对应的等效电路图如图甲所示，则R x ＋R A ＋R 1＝U 1I 1第二步应将电键S 2接1，读出这时电压表和电流表的示数U 2、I 2.其对应的等效电路图如图乙所示．则R A ＋R 1＝U 2I 2.由以上两式求得R x ＝U 1I 1－U 2I 2. 答案：(1)0.8462(0.8461～0.8464均可)(2)①将电键S 2接1，读出这时电压表和电流表的示数U 2、I 2 ②U 1I 1－U 2I 27．(2010·高考大纲全国卷Ⅱ)如图7－3－22，一热敏电阻R T 放在控温容器M 内；A 为毫安表，量程6 mA ，内阻为数十欧姆；E 为直流电源，电动势约为3 V ，内阻很小；R 为电阻箱，最大阻值为999.9 Ω；S 为开关．已知R T 在95 ℃时的阻值为150 Ω，在20 ℃时的阻值约为550 Ω.现要求在降温过程中测量在95 ℃～20 ℃之间的多个温度下R T 的阻值．(1)在图7－3－22中画出连线，完成实验原理电路图．图7－3－22 (2)完成下列实验步骤中的填空：①依照实验原理电路图连线．②调节控温容器M 内的温度，使得R T 的温度为95 ℃.③将电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全．④闭合开关．调节电阻箱，记录电流表的示数I 0，并记录________．⑤将R T 的温度降为T 1(20 ℃＜T 1＜95 ℃)；调节电阻箱，使得电流表的读数________，记录________________________________________________________________________．⑥温度为T 1时热敏电阻的电阻值RT 1＝________.⑦逐步降低T 1的数值，直至20 ℃为止；在每一温度下重复步骤⑤⑥.解析：(1)由实验器材知，不可能用伏安法测量电阻值，题中有电阻箱和毫安表，又电源的内阻不计，则可用调节电阻箱阻值，保持每次电路中电流相同的方法测电阻．(2)根据两次电流表的示数不变，可以列出等式I 0＝E R 0＋150，I 0＝E R 1＋R x，联立两式解得R x ＝R 0－R 1＋150.答案：(1)实验原理电路图如图所示(2)④电阻箱的读数R 0⑤仍为I 0 电阻箱的读数R 1⑥R 0－R 1＋150 Ω。

探究小灯泡的伏安特性曲线考点一实验原理与电路设计1．[电表读数及实验电路](2015·浙江理综·22)图1是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图．图1图2(1)根据图1画出实验电路图；(2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图2中的①、②、③、④所示，电流表量程为0.6 A，电压表量程为3 V．所示读数为：①________、②________、③________、④________.两组数据得到的电阻分别为________和________．2．[器材选取和电路设计]小亮同学为研究某电学元件(最大电压不超过2.5 V，最大电流不超过0.55 A)的伏安特性曲线，在实验室找到了下列实验器材：A．电压表(量程3 V，内阻6 kΩ)B．电压表(量程15 V，内阻30 kΩ)C．电流表(量程0.6 A，内阻0.5 Ω)D．电流表(量程3 A，内阻0.1 Ω)E．滑动变阻器(阻值范围0～5 Ω，额定电流为0.6 A)F．滑动变阻器(阻值范围0～100 Ω，额定电流为0.6 A)G．直流电源(电动势E＝3 V，内阻不计)H．开关、导线若干．该同学设计电路并进行实验，通过实验得到如下数据(I和U分别表示电学元件上的电流和电压).(1)为了提高实验结果的准确程度，电流表选________________；电压表选________________；滑动变阻器选________________．(以上均填写器材代号)(2)请在虚线框中画出实验电路图．3．[器材选取和电路设计]要测绘一个标有“6 V 2.5 W”小灯泡的伏安特性曲线，要求多次测量尽可能减小实验误差，备有下列器材：A．直流电源(6 V，内阻未知)B．电流表G(满偏电流3 mA，内阻R g＝10 Ω)C．电流表A(0～0.6 A，内阻未知)D．滑动变阻器R(0～20 Ω，5 A)E．滑动变阻器R′(0～200 Ω，1 A)F．定值电阻R0(阻值1 990 Ω)G．开关与导线若干(1)由于所给实验器材缺少电压表，某同学直接把电流表G作为电压表使用测出小灯泡两端电压，再用电流表A测出通过小灯泡的电流，从而画出小灯泡的伏安特性曲线，该方案实际上不可行，其最主要的原因是_________________________________________________________________________________________________________________________.(2)为完成本实验，滑动变阻器应选________(填器材前的序号)．(3)请在图3中完成本实验的实物电路图的连线．图3考点二数据处理及误差分析4．[实物连接及数据处理](2015·福建理综·19(2))某学习小组探究一小电珠在不同电压下的电功率大小，实验器材如图4甲所示，现已完成部分导线的连接．①实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中，电流表的示数从零开始逐渐增大，请按此要求用笔画线代替导线在图甲实物接线图中完成余下导线的连接；图4②某次测量，电流表指针偏转如图乙所示，则电流表的示数为________A；③该小组描绘出的伏安特性曲线如图丙所示，根据图线判断，将________只相同的小电珠并联后，直接与电动势为3 V、内阻为1 Ω的电源组成闭合回路，可使小电珠的总功率最大，其总功率的值约为________W(保留两位小数)．5．[两种图线结合处理实验数据]由金属丝制成的电阻器阻值会随温度的升高而变大．某同学为研究这一现象，亲自动手通过实验描绘这样一个电阻器的伏安特性曲线．可供选择的实验器材有：A．待测电阻器R x(2.5 V,1.2 W)B．电流表A(0～0.6 A，内阻为1 Ω)C．电压表V(0～3 V，内阻未知)D．滑动变阻器(0～10 Ω，额定电流为1 A)E．电源(E＝3 V，内阻r＝1 Ω)F．定值电阻R0(阻值为5 Ω)G．开关一个和导线若干(1)实验时，该同学采用电流表内接法，并且电阻器两端电压从零开始变化，请在方框内画出实验电路图．(2)按照正确的电路图，该同学测得实验数据如下：R全表格中的空格，然后在图5中画出电阻器的伏安特性曲线．图5(3)该同学将本实验中的电阻器R x以及给定的定值电阻R0二者串联起来，接在本实验提供的电源两端，则电阻器的实际功率是________W．(结果保留两位小数)考点三实验拓展与创新6．[实验创新]LED二极管的应用是非常广泛的，2014年诺贝尔物理学奖被授予了日本科学家赤崎勇、天野浩和美籍日裔科学家中村修二，以表彰他们发明了蓝色发光二极管(LED)，并因此带来的新型节能光源．某同学想要描绘某发光二极管的伏安特性曲线，实验测得它两端的电压U和通过它的电流I的数据如下表所示.A．电压表(量程0～3 V，内阻约20 kΩ)B．电压表(量程0～15 V，内阻约100 kΩ)C．电流表(量程0～50 mA，内阻约40 Ω)D．电流表(量程0～0.6 A，内阻约2 Ω)E．滑动变阻器(阻值范围0～20 Ω，允许最大电流2 A)F．电源(电动势6 V，内阻不计)G．开关，导线若干图6(1)该同学做实验时，电压表选用的是_______，电流表选用的是_______(填选项字母)．(2)如图6甲中的实物连线已经连了部分电路，请按实验要求将实物图中的连线补充完整．(3)根据表中数据，请在图乙中画出该二极管的I－U图线．(4)若此发光二极管的最佳工作电流为15 mA，现将此发光二极管与电动势为3 V、内阻不计的电池组相连，还需串联一个阻值R＝________ Ω的电阻，才能使它工作在最佳状态．(结果保留两位有效数字)7．[实验拓展](2013·江苏单科·10)为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系，小明测量小灯泡的电压U和电流I，利用P＝UI得到电功率，实验所使用的小灯泡规格为“3.0 V 1.8 W”，电源为12 V的电池，滑动变阻器的最大阻值为10 Ω.图7(1)准备使用的实物电路如图7所示，请将滑动变阻器接入电路的正确位置．(用笔画线代替导线)(2)现有10 Ω、20 Ω和50 Ω的定值电阻，电路中的电阻R1应选________Ω的定值电阻．(3)测量结束后，应先断开开关，拆除________两端的导线，再拆除其他导线，最后整理好器材．(4)小明处理数据后将P、U2描点在坐标纸上，并作出了一条直线，如图8所示，请指出图象中不恰当的地方．图8。