（江蘇版 5年高考3年模擬A版）2020年物理總復(fù)習(xí) 專題十七 實驗課件.ppt

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1、專題十七實驗,高考物理（江蘇專用）,考點一力學(xué)實驗,考點清單,考向基礎(chǔ) 一、誤差 1.誤差 測量值與真實值的差異叫誤差。誤差存在于一切測量之中,而且貫穿測量過程的始終。實驗中,誤差是不可避免的,但可以減小。 2.誤差分析 按誤差的性質(zhì)和來源劃分,可分為系統(tǒng)誤差和偶然誤差兩種。 (1)系統(tǒng)誤差:來源于儀器誤差、理論誤差、環(huán)境誤差。減小系統(tǒng)誤差的方法有校準(zhǔn)測量儀器、改進(jìn)實驗方法等。,(2)偶然誤差:來源于各種偶然因素對實驗者、測量儀器、被測物體的影響。減小偶然誤差的方法有多次測量取平均值。 3.絕對誤差與相對誤差 從分析數(shù)據(jù)看,誤差分為絕對誤差和相對誤差。 (1)絕對誤差:絕對誤差是測量值與真實值

2、之差的絕對值。即絕對誤差=|測量值-真實值|,它反映測量值偏離真實值的大小。 (2)相對誤差:相對誤差等于絕對誤差與真實值之比,常用百分?jǐn)?shù)表示,即相對誤差=100%。相對誤差反映了實驗結(jié)果的精確程度。 注意對于兩個測量值的評價,必須考慮相對誤差。絕對誤差大者,其相對誤差不一定大。,二、有效數(shù)字 1.當(dāng)用毫米刻度尺測量書本時,量得的長度為184.2 mm,最末一位數(shù)字2是估計出來的,是不可靠數(shù)字,但是仍然有意義,仍要寫出來。這種帶有 一位不可靠數(shù)字的近似數(shù)字,叫做有效數(shù)字。 2.在有效數(shù)字中,數(shù)3.6、3.60、3.600的含義是不同的,它們分別代表兩位、三位、四位有效數(shù)字。數(shù)3.6表示最末一位

3、數(shù)字6是不可靠的,而數(shù)字3.60、3.600則表示最末一位數(shù)字0是不可靠的。,三、實驗的主要思想方法,四、刻度尺(米尺) 1.常用于測量的刻度尺分度值為1 mm,量程不等。測量時要估讀到毫米的下一位。 2.用刻度尺測量時需要注意: (1)要使刻度尺的刻線緊貼被測物體。 (2)用零刻線在端頭的刻度尺測量時,為了防止因端頭磨損而產(chǎn)生誤差,常選擇刻度尺的某一刻線為測量起點,測量的長度等于被測物體的兩個端點在刻度尺上的讀數(shù)之差。,,五、打點計時器 1.認(rèn) 識“兩種儀器”,2.作用:計時儀器,接頻率為50 Hz交變電流,每隔0.02 s打一次點。 3.工作 條件,4.計時點和計數(shù)點的比較 計時點是打點計

4、時器打在紙帶上的實際點,兩相鄰點間的時間間隔為0.02 s;計數(shù)點是人們根據(jù)需要按一定的個數(shù)選擇的點,兩個相鄰計數(shù)點間的時間間隔由選擇的個數(shù)而定,如每5個點取一個計數(shù)點和每隔4個點取一個計數(shù)點,時間間隔都是0.1 s。 紙帶上相鄰的兩點的時間間隔均相同,速度越大,紙帶上的計數(shù)點越稀疏。,考向一研究勻變速直線運(yùn)動 實驗原理 1.由紙帶判斷物體做勻變速直線運(yùn)動的方法 如圖所示,0、1、2為時間間隔相等的各計數(shù)點,x1、x2、x3為相鄰兩計數(shù)點間的距離,若x=x2-x1=x3-x2=x4-x3=C(常量),即若兩連續(xù)相等的時間間隔里的位移之差為恒量,則與紙帶相連的物體的運(yùn)動為勻變速直線運(yùn)動。 2.由

5、紙帶求物體運(yùn)動加速度的方法 (1)用“逐差法”求加速度,考向突破,根據(jù)x4-x1=x5-x2=x6-x3=3aT2(T為相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔)求出 a1=、a2=、a3=, 再算出平均值則為物體運(yùn)動的加速度,即 a= (2)用圖像法求加速度 先根據(jù)vn=(T為相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔)求出所選的各計數(shù) 點對應(yīng)的瞬時速度,后作出v-t圖像,圖線的斜率的絕對值即物體運(yùn)動的加速度。,實驗器材 電火花計時器(或電磁打點計時器)、一端附有滑輪的長木板、小車、 紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、電源、復(fù)寫紙片。 實驗步驟 1.按圖把一端附有滑輪的長木板平放在實驗桌上,并使滑輪伸出桌面,把打點計時器固定在

6、長木板上沒有滑輪的一端,連接好電路。,2.把細(xì)繩的一端固定在小車上,跨過滑輪后在另一端掛上適量的鉤碼,讓紙帶穿過打點計時器的限位孔后一端固定在小車上,用手拉住小車。 3.先接通電源,后放開小車,讓小車運(yùn)動,這樣打點計時器就在紙帶上打下一系列點,取下紙帶,更換新紙帶,至少重復(fù)3次。 4.選打點清晰的紙帶進(jìn)行研究,舍去開頭比較密集的點,確定好計數(shù)始點,每隔4個計時點取一個計數(shù)點,使時間間隔為 T=0.1 s。 5.用毫米刻度尺量出相鄰兩計數(shù)點之間的距離x1、x2、x3、xn。用逐差法計算加速度的值,最后求其平均值。(或計算出各計數(shù)點對應(yīng)的瞬時速度,作出v-t圖像,求得小車運(yùn)動的加速度),注意事項

7、1.細(xì)繩盡可能與木板平行,以確保細(xì)繩對小車的拉力不變; 2.開始釋放小車時,小車應(yīng)盡量靠近打點計時器; 3.小車的加速度應(yīng)適當(dāng)大一些,以能在紙帶長約50 cm的范圍內(nèi)清楚地取78個計數(shù)點為宜; 4.要區(qū)別打點計時器打出的點與人為選取的計數(shù)點(一般把打點計時器打出的點中每5個點取1個計數(shù)點),選取的計數(shù)點不少于6個。 數(shù)據(jù)處理 1.目的 通過紙帶求解物體運(yùn)動的加速度和瞬時速度,確定物體的運(yùn)動性質(zhì)等。,(2)利用逐差法求解平均加速度 a1=,a2=,a3=a== (3)利用平均速度求瞬時速度:vn== (4)利用速度-時間圖像求加速度 a.作出速度-時間圖像,通過圖像的斜率求解物體的加速度; b.

8、剪下相鄰計數(shù)點間的紙帶,然后將紙帶緊排在一起求解加速度。,2.方法 (1)分析物體的運(yùn)動性質(zhì)測量相鄰計數(shù)點間的距離,計算相鄰計數(shù)點距離之差,看其是否為常數(shù),從而確定物體的運(yùn)動性質(zhì)。,例1研究小車勻變速直線運(yùn)動的實驗裝置如圖(a)所示,其中斜面傾角可調(diào)。打點計時器的工作頻率為50 Hz。紙帶上計數(shù)點的間距如圖(b)所示,其中每相鄰兩點之間還有4個點未畫出。 圖(a),圖(b),部分實驗步驟如下: A.測量完畢,關(guān)閉電源,取出紙帶。 B.接通電源,待打點計時器工作穩(wěn)定后放開小車。 C.將小車?？吭诖螯c計時器附近,小車尾部與紙帶相連。 D.把打點計時器固定在平板上,讓紙帶穿過限位孔。 上述實驗步驟

9、的正確順序是:(用字母填寫)。 圖(b)中標(biāo)出的相鄰兩計數(shù)點的時間間隔T=s。,計數(shù)點5對應(yīng)的瞬時速度大小計算式為v5=。 為了充分利用記錄數(shù)據(jù),減小誤差,小車加速度大小的計算式應(yīng)為a=。,解析按常規(guī)實驗步驟排序即可,先安裝再操作后整理,所以正確順序是DCBA。因相鄰兩計數(shù)點間有4個點沒有畫出,所以相鄰兩計數(shù)點的時間間隔有5個 0.02 s,共計0.1 s。由=可知,v5=。由 x=aT2,結(jié)合逐差法可得a=。,答案見解析,考向二驗證力的平行四邊形定則 實驗原理 互成角度的兩個力F1、F2與另外一個力F產(chǎn)生相同的效果,看F1、F2用平行四邊形定則求出的合力F與F在實驗誤差允許范圍內(nèi)是否相同。

10、實驗器材 木板、白紙、圖釘若干、橡皮條、細(xì)繩、彈簧測力計兩只、三角板、刻度尺。 實驗步驟 1.用圖釘把一張白紙釘在水平桌面上的木板上。 2.用兩只彈簧測力計分別鉤住兩個細(xì)繩套,互成角度地拉橡皮條,使橡皮條伸長,結(jié)點到達(dá)某一位置O,如圖甲所示。,3.用鉛筆描下結(jié)點O的位置和兩個細(xì)繩套的方向,并記錄彈簧測力計的讀數(shù),利用刻度尺和三角板根據(jù)平行四邊形定則求出合力F。 4.只用一只彈簧測力計,通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點拉到相同的位置O,記下彈簧測力計的讀數(shù)F和細(xì)繩套的方向,如圖乙所示。 5.比較F與用平行四邊形定則求得的合力F,看它們在實驗誤差允許的范圍內(nèi)是否相同。,注意事項 1.位置不變:在同一次實驗

11、中,使橡皮條拉長時結(jié)點O的位置一定要相同,這是為了使合力的作用效果與兩個分力共同作用效果相同,利用了等效替代的思想。 2.角度合適:用兩只彈簧測力計鉤住細(xì)繩套互成角度地拉橡皮條時,其夾角不宜太小,也不宜太大,以60100之間為宜。 3.在合力不超過了彈簧測力計量程及在橡皮條彈性限度內(nèi)形變應(yīng)盡量大一些,以減小誤差。細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長一些,這樣便于確定力的方向。 4.統(tǒng)一標(biāo)度:在同一次實驗中,畫力的圖示選定的標(biāo)度要相同,并且要恰 當(dāng)?shù)剡x定標(biāo)度,使力的圖示稍大一些。,5.正確使用彈簧測力計 (1)將兩只彈簧測力計調(diào)零后水平互鉤對拉過程中,讀數(shù)相同,可選;若不同,應(yīng)另換或調(diào)校,直至相同為止。 (2)使用時

12、,讀數(shù)應(yīng)盡量大些,但不能超出范圍。 (3)使用時彈簧測力計應(yīng)與板面平行。 (4)讀數(shù)時應(yīng)正對、平視刻度。 誤差分析 1.誤差來源:除彈簧測力計本身的誤差外,還有讀數(shù)誤差、作圖誤差等。 2.減小誤差的辦法: (1)實驗過程中讀數(shù)時眼睛一定要正視彈簧測力計的刻度盤,要按有效,數(shù)字位數(shù)要求和彈簧測力計的精度正確讀數(shù)和記錄。 (2)作圖時使用刻度尺,并借助于三角板,使表示兩力的對邊一定要平行。,例2某同學(xué)用如圖所示的實驗裝置來驗證“力的平行四邊形定則”。彈簧測力計A掛于固定點P,下端用細(xì)線掛一重物M。彈簧測力計B的一端用細(xì)線系于O點,手持另一端向左拉,使結(jié)點O靜止在某位置。分別讀出彈簧測力計A和B的示

13、數(shù),并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點的位置和拉線的方向。,(1)本實驗用的彈簧測力計的單位為N,圖中A的示數(shù)為N。 (2)下列不必要的實驗要求是。(請?zhí)顚戇x項前對應(yīng)的字母) A.應(yīng)測量重物M所受的重力 B.彈簧測力計應(yīng)在使用前校零 C.拉線方向應(yīng)與木板平面平行 D.改變拉力,進(jìn)行多次實驗,每次都要使O點靜止在同一位置 (3)某次實驗中,該同學(xué)發(fā)現(xiàn)彈簧測力計A的指針稍稍超出量程,請你提出兩個解決辦法。,解析(1)由圖知彈簧測力計A的分度值為0.2 N,按“二分之一”估讀法可知小數(shù)點后保留一位,故讀得結(jié)果為3.6 N。 (2)本實驗是利用平衡條件確定兩拉力的合力與重物M所受重力等值反向,故A是必要

14、的。因彈簧測力計的零點誤差影響到各拉力的測量值,且不能保證各拉力的真實值之比與測量值之比相等,故B也是必要的。因只有拉線方向與木板平行時才能保證各力在豎直板上記錄的方向與真實方向相同,故C是必要的。由于本實驗中只需測出兩拉力的大小和方向以及重物的重力即可驗證平行四邊形定則,而測力計A的拉力不同時O點的位置就不同,故不可能也無必要使O點靜止在同一位置,故D符合題意。 (3)見答案。,答案(1)3.6(2)D(3)改變彈簧測力計B拉力的大小;減小重物M的質(zhì)量。(或?qū)更換成較大量程的彈簧測力計、改變彈簧測力計B拉力的方向等),考向三驗證牛頓運(yùn)動定律 方案一 實驗原理 1.保持質(zhì)量不變,探究加速度跟

15、合力的關(guān)系。 2.保持合力不變,探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系。 3.作出a-F圖像和a-圖像,確定其關(guān)系。 實驗器材 小車、砝碼、小盤、細(xì)繩、一端附有定滑輪的長木板、墊木、打點計時器、低壓交流電源、導(dǎo)線兩根、紙帶、天平、米尺。 實驗步驟 1.測量:用天平測量小盤和砝碼的質(zhì)量m和小車的質(zhì)量m。,2.安裝:按照如圖所示裝置把實驗器材安裝好,只是不把懸掛小盤的細(xì)繩系在小車上(即不給小車牽引力)。 3.平衡摩擦力:在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木塊,使小車能勻速下滑。,4.操作:(1)小盤通過細(xì)繩繞過定滑輪系于小車上,先接通電源后放開小車,斷開電源,取下紙帶并編上號碼。 (2)保持小車的質(zhì)量m不

16、變,改變小盤和砝碼的質(zhì)量m,重復(fù)步驟(1)。 (3)在每條紙帶上選取一段比較理想的部分,計算出小車運(yùn)動的加速度a。 (4)描點作圖,作a-F的圖像。 (5)保持小盤和砝碼的質(zhì)量m不變,改變小車質(zhì)量m,重復(fù)步驟(1)和(3),作a-圖像。 注意事項 1.平衡摩擦力:適當(dāng)墊高木板的右端,使小車的重力沿斜面方向的分力正好平衡小車和紙帶受到的阻力。在平衡摩擦力時,不要把懸掛小盤的細(xì),繩系在小車上,讓小車?yán)┻^打點計時器的紙帶勻速運(yùn)動。 2.不重復(fù)平衡摩擦力。 3.實驗條件:mm。 4.一先一后一按:改變拉力和小車質(zhì)量后,每次開始時小車應(yīng)盡量靠近打點計時器,并應(yīng)先接通電源,后釋放小車,且應(yīng)在小車到達(dá)滑

17、輪前按住小車。 誤差分析 1.因?qū)嶒炘聿煌晟埔鸬恼`差:本實驗用小盤和砝碼的總重力mg代替小車的拉力,而實際上小車所受的拉力要小于小盤和砝碼的總重力。 2.摩擦力平衡不準(zhǔn)確、質(zhì)量測量不準(zhǔn)確、計數(shù)點間距測量不準(zhǔn)確、紙帶和細(xì)繩不嚴(yán)格與木板平行都會引起誤差。,數(shù)據(jù)處理 1.利用x=aT2及逐差法求a。 2.以a為縱坐標(biāo),F為橫坐標(biāo),根據(jù)各組數(shù)據(jù)描點,如果這些點在一條過原點的直線上,說明a與F成正比。 3.以a為縱坐標(biāo),為橫坐標(biāo),描點、連線,如果該線為過原點的直線,就能 判定a與m成反比。 方案二 實驗原理 實驗中,研究的參量有F、m、a,在驗證牛頓第二定律的實驗中,可以控制參量m一定,研究a與F的

18、關(guān)系;控制參量F一定,研究a與m的關(guān)系。,實驗步驟 1.將一端附有滑輪的長木板放在水平桌面上,取兩個質(zhì)量相等的小車,放在光滑的水平長木板上,示意圖如圖所示。,2.在小車的前端各系上細(xì)繩,繩的另一端跨過定滑輪各掛一個砝碼盤,在盤內(nèi)分別放數(shù)目不等的砝碼,而在兩小車上放質(zhì)量相等的砝碼,使砝碼盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和車上砝碼的總質(zhì)量,分別用天平測出兩個砝碼盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量M1和M2,把數(shù)值記錄下來。此時,小車所受的水平拉力的大小F1和F2可以認(rèn)為等于砝碼盤和盤內(nèi)砝碼所受重力的大小。,3.在小車的后端也分別系上細(xì)繩,用一只夾子夾住這兩根細(xì)繩,便于同時控制兩輛小車,使它們同時開始運(yùn)動和同時停止

19、運(yùn)動。 4.打開夾子,讓兩輛小車同時從靜止開始運(yùn)動。小車走過一段距離后,夾上夾子,讓它們同時停下來。分別用刻度尺測出兩輛小車在這一段相同時間內(nèi)通過的位移大小x1和x2,并記錄下來。 5.分析所得到的兩輛質(zhì)量相等的小車在相同時間內(nèi)通過的位移與小車所受的水平拉力的大小的關(guān)系,從而得到質(zhì)量相等的物體運(yùn)動的加速度與物體所受作用力大小的關(guān)系。并將結(jié)論記在實驗結(jié)論中。 6.在兩個相同的砝碼盤內(nèi)放質(zhì)量相等的砝碼,而在兩輛小車上放質(zhì)量不等的砝碼,使兩輛小車的質(zhì)量不等,而所受的拉力相等。仍保證砝碼盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和車上砝碼的總質(zhì)量,分別用天平測出 兩輛小車和車上砝碼的總質(zhì)量m1和m2,把數(shù)值記錄下

20、來。,7.讓兩輛小車同時從靜止開始運(yùn)動。小車走過一段距離后,夾上夾子,讓它們同時停下來。分別用刻度尺測出兩輛小車在這一段相同時間內(nèi)通過的位移大小x1和x2,并記錄下來。 8.分析所得到的受相同拉力作用的兩輛小車在相同時間內(nèi)通過的位移大小與質(zhì)量大小的關(guān)系,從而得到所受拉力相等的物體運(yùn)動的加速度與物體質(zhì)量大小的關(guān)系。并將結(jié)論記在實驗結(jié)論中。 注意事項 1.在實驗中,小車所受的摩擦力是造成系統(tǒng)誤差的一個重要因素。因此利用小車重力沿斜面方向的分力平衡摩擦力。 2.改變小車的質(zhì)量或拉力的大小時,改變量應(yīng)盡可能大一些,但應(yīng)滿足砝 碼盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和車上砝碼的總質(zhì)量。,例3(2014課標(biāo),2

21、2,6分)某同學(xué)利用圖(a)所示實驗裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a與鉤碼的質(zhì)量m的對應(yīng)關(guān)系圖,如圖(b)所示。實驗中小車(含發(fā)射器)的質(zhì)量為200 g,實驗時選擇了不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩和輕定滑輪,小車的加速度由位移傳感器及與之相連的計算機(jī)得到,回答下列問題: 圖(a),圖(b),(1)根據(jù)該同學(xué)的結(jié)果,小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成(填“線性”或“非線性”)關(guān)系。 (2)由圖(b)可知,a-m圖線不經(jīng)過原點,可能的原因是。,(3)若利用本實驗裝置來驗證“在小車質(zhì)量不變的情況下,小車的加速度與作用力成正比”的結(jié)論,并直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力,則實驗中應(yīng)采取的改進(jìn)措施是。鉤碼的

22、質(zhì)量應(yīng)滿足的條件是。,解題導(dǎo)引,解析(1)將圖(b)中各點連線,得到的是一條曲線,故a與m的關(guān)系是非線性的。 (2)由圖(b)可知,當(dāng)鉤碼質(zhì)量不為零時,在一定范圍內(nèi)小車加速度仍為零,即鉤碼對小車的拉力大于某一數(shù)值時小車才產(chǎn)生加速度,故可能的原因是存在摩擦力。 (3)若將鉤碼所受重力作為小車所受合力,則應(yīng)滿足三個條件,一是摩擦力被平衡,二是繩平行于軌道平面,此二者可保證繩對車的拉力等于車所受合力,設(shè)繩的拉力為T,由mg-T=ma、T=Ma有T=g=,可見 當(dāng)mM時才有Tmg,故第三個條件為mM。,答案(1)非線性 (2)存在摩擦力 (3)調(diào)節(jié)軌道的傾斜度以平衡摩擦力遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量,考向四探究動

23、能定理 實驗?zāi)康?探究功與物體速度變化的關(guān)系。 實驗原理(如圖所示) 1.一條橡皮筋作用在小車上移動距離s做功為W0。 2.兩條橡皮筋作用在小車上移動距離s做功應(yīng)為2W0。,3.三條橡皮筋作用在小車上移動距離s做功應(yīng)為3W0。 4.利用打點計時器求出小車離開橡皮筋的速度,列表、作圖,由圖像可以確定功與速度變化的關(guān)系。,實驗器材 橡皮筋、小車、木板、打點計時器、紙帶、鐵釘?shù)取?實驗步驟 1.墊高木板的一端,平衡摩擦力。 2.拉伸的橡皮筋對小車做功: (1)用一條橡皮筋拉小車做功W。 (2)用兩條橡皮筋拉小車做功2W。,(3)用三條橡皮筋拉小車做功3W。 3.測出每次做功后小車獲得的速度。 4.分

24、別用各次實驗測得的v和W繪制W-v或W-v2、W-v3圖像,直到明確得出W和v的關(guān)系。 實驗結(jié)論 物體速度v與外力做功W間的關(guān)系W=mv2。 實驗注意事項 1.將木板一端墊高,使小車的重力沿斜面向下的分力與摩擦力平衡。方法是輕推小車,由打點計時器打在紙帶上的點的均勻程度判斷小車是否做勻速運(yùn)動,找到長木板的一個合適的傾角。,2.測小車速度時,應(yīng)選紙帶上的點均勻的部分,也就是選小車做勻速運(yùn)動 的部分。 3.橡皮筋應(yīng)選規(guī)格一樣的。力對小車做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可,不必計算出具體數(shù)值。 4.小車質(zhì)量應(yīng)大一些,使紙帶上打的點多一些。 實驗探究的技巧與方法 1.不直接計算W和v的數(shù)值,而只是看第

25、2次、第3次、實驗中的W和v是第1次的多少倍,簡化數(shù)據(jù)的測量和處理。 2.作W-v圖像,或W-v2、W-v3圖像,直到作出的圖像是一條傾斜的直線。,例4如圖所示,是某研究性學(xué)習(xí)小組做探究動能定理的實驗裝置,圖中是小車在一條橡皮筋作用下彈出,沿木板滑行的情形,這時,橡皮筋對小車做的功為W。當(dāng)我們用2條、3條完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次實驗時,每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放,小車每次實驗中獲得的速度由打點計時器所打的紙帶測出。 (1)除了圖中已給出的實驗器材外,還需要的器材有;,(2)平衡摩擦后,每次實驗得到的紙帶上的點并不都是均勻的,為了測量小車獲得的速度,應(yīng)選用紙帶的部分進(jìn)行測

26、量; (3)下面是本實驗的數(shù)據(jù)記錄表,請將第2次、第3次實驗中橡皮筋做的功填寫在對應(yīng)的位置;,(4)從理論上講,橡皮筋做的功Wn和小車速度vn變化的關(guān)系應(yīng)是Wn,請你根據(jù)表中測定的數(shù)據(jù)在如圖所示的坐標(biāo)系中作出相應(yīng)的圖像驗證理論的正確性。,解析(1)本實驗中需要計算小車的速度,而計算小車的速度需要測量紙帶上所打點之間的距離,故要用到刻度尺。 (2)小車在橡皮筋的作用下做加速運(yùn)動,橡皮筋做功完畢后小車做勻速運(yùn)動,因此,勻速時的速度即橡皮筋做功過程的末速度,故應(yīng)選用紙帶上點距均勻部分測量。 (3)橡皮筋每增加一條,對小車做的功就增加W,當(dāng)我們用2條、3條完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次實驗

27、時,橡皮筋做的功分別是2W、3W、4W、5W (4)由動能定理可知,Wn=m,故Wn與成正比。由v=可得,v1= m /s=1.0 m/s,v2= m/s=1.4 m/s,v3= m/s=1.5 m/s,v4= m/s=2.0,m/s,v5= m/s=2.25 m/s,對應(yīng)=1.0 m2/s2,=1.96 m2/s2,=2.25 m2/s2, =4 m2/s2,=5.06 m2/s2,由以上數(shù)據(jù)描點畫圖,如圖所示,由圖像可見,在 誤差允許范圍內(nèi),圖線是經(jīng)過原點的直線,說明Wn與成正比。,答案(1)刻度尺(2)點距均勻(3)2W3W4W5W(4)圖像 見解析圖,考向五驗證機(jī)械能守恒定律 實驗?zāi)康?/p>

28、 驗證機(jī)械能守恒定律。 實驗原理(如圖所示) 通過實驗,求出做自由落體運(yùn)動物體的重力勢能的減少量和相應(yīng)過程動能的增加量,若二者相等,說明機(jī)械能守恒,從而驗證機(jī)械能守恒定律。,實驗器材 打點計時器、電源、紙帶、復(fù)寫紙、重物、刻度尺、鐵架臺(帶鐵夾)、導(dǎo)線兩根。 實驗步驟 1.安裝器材:將打點計時器固定在鐵架臺上,用導(dǎo)線將打點計時器與電源相連。 2.打紙帶 用手豎直提起紙帶,使重物?？吭诖螯c計時器下方附近,先接通電源,再松開紙帶,讓重物自由下落,打點計時器就在紙帶上打出一系列的點,取下紙帶,換上新的紙帶重打幾條(35條)紙帶。,(1)若選第1點O到下落到某一點的過程,即用mgh=mv2來驗證,應(yīng)選

29、點跡 清晰,且1、2兩點間距離小于或接近2 mm的紙帶。 (2)用m-m=mgh驗證時,由于重力勢能的相對性,處理紙帶時選 擇適當(dāng)?shù)狞c為基準(zhǔn)點,這樣紙帶上打出的第1、2兩點間的距離是否小于或接近2 mm就無關(guān)緊要了。 實驗結(jié)論 在誤差允許的范圍內(nèi),自由落體運(yùn)動過程機(jī)械能守恒。 誤差分析 1.測量誤差:減小測量誤差的方法,一是測下落距離時都從0點量起,一次將各打點對應(yīng)下落高度測量完,二是多測幾次取平均值。,3.選紙帶:分兩種情況說明,2.系統(tǒng)誤差:由于重物和紙帶下落過程中要克服阻力做功,故動能的增加量Ek=m必定稍小于重力勢能的減少量Ep=mghn,改進(jìn)辦法是調(diào)整 安裝的器材,盡可能地減小阻力。

30、 注意事項 1.打點計時器要豎直:安裝打點計時器時要豎直架穩(wěn),使其兩限位孔在同一豎直平面內(nèi),以減小摩擦阻力。 2.重物應(yīng)選用質(zhì)量大、體積小、密度大的材料。 3.應(yīng)先接通電源,讓打點計時器正常工作,后松開紙帶讓重物下落。 4.測長度,算速度:某時刻的瞬時速度的計算應(yīng)用vn=,不能用vn= 或vn=gt來計算。,數(shù)據(jù)驗證方案 方案一:利用起始點和第n點計算 代入mghn和m,如果在實驗誤差允許的范圍內(nèi),mghn和m相等,則驗 證了機(jī)械能守恒定律。 方案二:任取兩點計算 1.任取兩點A、B,測出hAB,算出mghAB。 2.算出m-m的值。 3.在實驗誤差允許的范圍內(nèi),若mghAB=m-m,則驗證了

31、機(jī)械能守恒 定律。,從紙帶上選取多個點,測量從第一點到其余各點的下落高度h,并計算各點速度的平方v2,然后以v2為縱軸,以h為橫軸,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出v2-h 圖像。若在誤差允許的范圍內(nèi)圖像是一條過原點且斜率為g的直線,則驗證了機(jī)械能守恒定律。,方案三:圖像法,例5利用圖示裝置進(jìn)行驗證機(jī)械能守恒定律的實 驗時,需要測量物體由靜止開始自由下落到某點時 的瞬時速度v和下落高度h。(1)某班同學(xué)利用實驗 得到的紙帶,設(shè)計了以下四種測量方案: a.用刻度尺測出物體下落的高度h,并測出下落時間t,通過v=gt計算出瞬時速度v。 b.用刻度尺測出物體下落的高度h,并通過v=計算出瞬時速度v。 c.根據(jù)做勻變

32、速直線運(yùn)動時紙帶上某點的瞬時速度等于這點前后相鄰兩點間的平均速度,測算出瞬時速度v,并通過h=計算出高度h。 d.用刻度尺測出物體下落的高度h,根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動時紙帶上某點的瞬時速度等于這點前后相鄰兩點間的平均速度,測算出瞬時速度v。,以上方案中只有一種正確,正確的是。(填入相應(yīng)的字母) (2)某同學(xué)經(jīng)正確操作得到打點紙帶,在紙帶后段每兩個計時間隔取一個計數(shù)點,依次為1、2、3、4、5、6、7,測量各計數(shù)點到第1個點的距離h,并正確求出打相應(yīng)點時的速度v。各計數(shù)點對應(yīng)的數(shù)據(jù)見下表:,請在如圖坐標(biāo)系中描點作出v2-h圖線;由圖線可知,重物下落的加速度g=m/s2(保留三位有效數(shù)字);若當(dāng)?shù)氐?/p>

33、重力加速度g=9.80 m/s2,根據(jù)作出的圖線,能粗略驗證自由下落的重物機(jī)械能守恒的依據(jù)是。,解析(1)在驗證機(jī)械能守恒定律的實驗中不能將物體下落的加速度看做g,只能把它當(dāng)做未知的定值,所以正確方案只有d項。 (2)若機(jī)械能守恒,則滿足v2=2gh,則v2-h圖線的斜率表示當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣鹊?倍,由所作的圖線可求出斜率為19.5 m/s2,故g=9.75 m/s2,在誤差允許的范圍內(nèi)g=g,故機(jī)械能守恒。,答案(1)d(2)圖線如圖所示9.75(9.699.79均可) 圖線為通過坐標(biāo)原點的一條直線,所求g與g基本相等,考點二電學(xué)實驗,考向基礎(chǔ) 一、游標(biāo)卡尺、螺旋測微器 1.游標(biāo)卡尺 (1)

34、構(gòu)造和用途:如圖所示。,(2)原理:利用游標(biāo)尺每小格長度和主尺每小格長度的微小差值,把微小長度積累起來進(jìn)行測量。 (3)讀數(shù):如表所示,2.螺旋測微器 (1)構(gòu)造原理:螺旋測微器是測量長度的儀器之一。在實驗中常用它測量小球的直徑、金屬絲的直徑和薄板的厚度等。用它測量長度,可以精確到0.01 mm,還可以估讀到0.001 mm(即毫米的千分位),因此螺旋測微器又稱為千分尺。,如圖所示是常用的螺旋測微器。它的測砧A和固定刻度B固定在框架C上,旋鈕D、微調(diào)旋鈕D和可動刻度E、測微螺桿F連在一起,通過精密螺紋套在B上。精密螺紋的螺距是0.5 mm,即D每旋轉(zhuǎn)一周,F前進(jìn)或后退0.5 mm。因此,從可動

35、刻度旋轉(zhuǎn)了多少個等份就知道長度變化了多少個0.01 mm。,(2)讀數(shù):測量值=固定刻度整毫米數(shù)+半毫米數(shù)+可動刻度讀數(shù)(含估讀數(shù))0.01 mm。注意:半毫米線露出時,半毫米數(shù)為 0.5 mm,否則為零;測量值的最后一位一定在毫米的千分位上。 注意(1)游標(biāo)卡尺和螺旋測微器原理不同,使用和讀數(shù)也不盡相同,可加強(qiáng)對比記憶。,(2)游標(biāo)卡尺讀數(shù)時要以游標(biāo)尺的左邊緣為基準(zhǔn)讀取主尺上的示數(shù);而螺旋測微器讀數(shù)時要注意固定刻度的半毫米線是否露出。 (3)游標(biāo)卡尺讀數(shù)時不需向后估計一位,而螺旋測微器讀數(shù)時要準(zhǔn)確到0.01 mm,估計到0.001 mm,即測量結(jié)果若以mm為單位,小數(shù)點后必須保留三位。,二、

36、電學(xué)實驗器材的選取原則 1.安全性原則:實驗中要保證電流、電壓值既不超過儀表的量程,又不超過變阻器、小燈泡、電阻箱等器材所允許的最大值。 2.精確性原則:在不違反安全性原則的前提下,盡量使測量結(jié)果更精確。 3.簡便性原則:在不違反前兩個原則的前提下,盡量使測量電路簡單好接,測量中的調(diào)節(jié)控制操作方便。 三、電路的實物連線 1.總的原則:先串后并,接線到柱,注意量程和正負(fù)。 2.對限流電路,在開關(guān)閉合前,滑動變阻器的滑片應(yīng)調(diào)到阻值最大處。,3.對分壓電路,應(yīng)該先把電源、開關(guān)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,比較該接頭和滑動頭的電勢高低,根據(jù)“

37、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。(注意滑動變阻器的滑片應(yīng)調(diào)到使“伏安法”部分所接兩點間阻值最小處) 四、電流表、電壓表的讀數(shù),五、電表的改裝,在實驗室測量某金屬絲的電阻率時,經(jīng)分析需要一個量程為6 V的電壓表與一個量程為0.6 A的電流表,但實驗室為其提供的器材有兩個滿偏電流為Ig=3 mA、內(nèi)阻為Rg=120 的電流表,兩個最大阻值為9 999.9 的電阻箱?，F(xiàn)用以上器材改裝成滿足上述要求的電壓表和電流表,要得到量程為6 V的電壓表需將串聯(lián)的電阻箱調(diào)到1 880,要得到量程為0.6 A的電流表需將并聯(lián)的電阻箱調(diào)到0.6。,六、電流表的內(nèi)接法和外接法的比較,兩種

38、電路的選擇方法 1.阻值比較法:先將待測電阻的估計值與電壓表、電流表內(nèi)阻進(jìn)行比較,若Rx較小,宜采用電流表外接法;若Rx較大,宜采用電流表內(nèi)接法。簡單概括為“大內(nèi)偏大,小外偏小”。,2.臨界值計算法 Rx時,用電流表內(nèi)接法。 3.實驗試觸法:按圖接好電路,讓電壓表一根接頭P先后與a、b處接觸一下,如果電壓表的示數(shù)有較大的變化,而電流表的示數(shù)變化不大,則可采用電流表外接法;如果電流表的示數(shù)有較大的變化,而電壓表的示數(shù)變化不大,則可采用電流表內(nèi)接法。,七、滑動變阻器的限流式接法和分壓式接,必須選用分壓式的3種情況 1.若采用限流式接法不能控制電流滿足實驗要求,即若滑動變阻器阻值調(diào)到最大時,待測電阻

39、上的電流(或電壓)仍超過電流表(或電壓表)的量程,或超過待測電阻的額定電流(或電壓),則必須選用分壓式接法。 2.若待測電阻的阻值比滑動變阻器總電阻大得多,以致在限流電路中,滑動變阻器的滑片從一端滑到另一端時,待測電阻上的電流或電壓變化不明顯,此時,應(yīng)改用分壓電路。 3.若實驗中要求電壓從零開始調(diào)節(jié),則必須采用分壓式接法。,考向一游標(biāo)卡尺、螺旋測微器的讀數(shù) 游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法:“三看” (1)第一看精確度 例如(如圖所示) 易錯讀成11 mm+40.1 mm=11.40 mm 正確的讀數(shù)應(yīng)為11.4 mm,游標(biāo)卡尺不需估讀,后面不能隨意加零,也不能隨意去零。 例如(如圖所示),考向突破,易錯讀

40、成10 mm+120.05 mm=10.6 mm,正確的應(yīng)為10.60 mm。 (2)第二看游標(biāo)尺上的0刻度線位置,區(qū)分零刻度與標(biāo)尺最前端 例如(如圖所示) 易錯讀成11 mm+100.05 mm=11.50 mm,正確讀數(shù)應(yīng)為14 mm+100.05 mm=14.50 mm (3)第三看游標(biāo)尺的哪條(第N條)刻度線與主尺上的刻度線對齊,例6(2015海南單科,11)某同學(xué)利用游標(biāo)卡尺和螺旋測微器分別測量一圓柱體工件的直徑和高度,測量結(jié)果如圖(a)和(b)所示。該工件的直徑為cm,高度為mm。 圖(a),圖(b),解析圖(a)為20分度的游標(biāo)卡尺,其精度為0.05 mm。主尺讀數(shù)為12 mm

41、,游標(biāo)尺上第4條刻線與主尺上的一條刻線對齊,故測量結(jié)果為12 mm+4 0.05 mm=12.20 mm=1.220 cm。螺旋測微器的精度為0.01 mm,由圖(b)知固定刻度讀數(shù)為6.5 mm,可動刻度讀數(shù)為“36.0”,故工件的高度為6.5 mm+36.00.01 mm=6.860 mm。,答案1.2206.860,考向二測定金屬絲的電阻率 實驗原理(如圖所示) 根據(jù)電阻定律公式知道只要測出金屬絲的長度和它的直徑d,計算出橫截面積S,并用伏安法測出電阻Rx,即可計算出金屬絲的電阻率。,實驗器材 被測金屬絲,直流電源(4 V),電流表(00.6 A),電壓表(03 V),滑動變阻器(050

42、 ),開關(guān),導(dǎo)線若干,螺旋測微器,毫米刻度尺。,實驗步驟 1.用螺旋測微器在被測金屬絲上的三個不同位置各測一次直徑,求出其平均值d。 2.連接好用伏安法測電阻的實驗電路。 3.用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬絲的有效長度,反復(fù)測量三次,求出其平均值l。 4.把滑動變阻器的滑片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置。 5.閉合開關(guān),改變滑動變阻器滑片的位置,讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓 表的示數(shù)I和U的值,填入記錄表格內(nèi)。 6.將測得的Rx、l、d值,代入公式R=和S= 中,計算出金屬絲的電阻率。,注意事項 1.先測直徑,再連接電路:為了方便,測量直徑應(yīng)在金屬絲連入電路之前測量。 2.電流表外接

43、法:本實驗中被測金屬絲的阻值較小,故采用電流表外接法。 3.電流控制:電流不宜過大,通電時間不宜過長,以免金屬絲溫度過高,導(dǎo)致電阻率在實驗過程中變大。 誤差分析,1.若為內(nèi)接法,電流表分壓。 2.若為外接法,電壓表分流。 3.長度和直徑的測量有誤差。,例7實驗室購買了一捆標(biāo)稱長度為100 m的銅導(dǎo)線,某同學(xué)想通過實驗測定其實際長度。該同學(xué)首先測得導(dǎo)線橫截面積為1.0 mm2,查得銅的電阻率為1.710-8 m,再利用圖甲所示電路測出銅導(dǎo)線的電阻Rx,從而確定導(dǎo)線的實際長度。 可供使用的器材有: 電流表:量程00.6 A,內(nèi)阻約0.2 ; 電壓表:量程03 V,內(nèi)阻約9 k;,滑動變阻器R1:

44、最大阻值5 ; 滑動變阻器R2:最大阻值20 ; 定值電阻:R0=3 ; 電源:電動勢6 V,內(nèi)阻可不計; 開關(guān)、導(dǎo)線若干。 回答下列問題: (1)實驗中滑動變阻器應(yīng)選(填“R1”或“R2”),閉合開關(guān)S前應(yīng)將滑片移至端(填“a”或“b”)。 (2)在實物圖丙中,已正確連接了部分導(dǎo)線,請根據(jù)圖甲電路完成剩余部,分的連接。,丙,(3)調(diào)節(jié)滑動變阻器,當(dāng)電流表的讀數(shù)為0.50 A時,電壓表示數(shù)如圖乙所示,讀數(shù)為V。 (4)導(dǎo)線實際長度為m(保留2位有效數(shù)字)。,解析(1)因控制電路是限流式接法,而測量電路總電阻在3.0 以上,為使測量電路有較大的調(diào)節(jié)范圍,滑動變阻器應(yīng)選用總阻值較大的R2。為了保證

45、開關(guān)閉合時電路的安全,應(yīng)使滑動變阻器接入電路中的阻值最大,即開關(guān)閉合前滑片應(yīng)置于a端。 (2)見答案。 (3)由圖乙知該電壓表的分度值為0.1 V,故按“十分之一”估讀法可知測量結(jié)果為2.30 V。 (4)R0+Rx==4.60 ,故Rx=1.60 。由Rx=可得L=,代入數(shù)據(jù)可得L 94 m。,答案(1)R2a(2)如圖所示 (3)2.30 (4)94,考向三描繪小燈泡的伏安特性曲線 實驗原理 1.測多組小燈泡的U、I的值,并繪出I-U圖像; 2.由圖線的斜率反映電流與電壓和溫度的關(guān)系。 實驗器材 小燈泡“3.8 V,0.3 A”、電壓表“03 V15 V”、電流表“00.6 A3 A”、

46、滑動變阻器、學(xué)生電源、開關(guān)、導(dǎo)線若干、坐標(biāo)紙、鉛筆。,2.將小燈泡、電流表、電壓表、滑動變阻器、學(xué)生電源、開關(guān)用導(dǎo)線連接成如圖乙所示的電路。 3.測量與記錄 移動滑動變阻器觸頭位置,測出12組左右不同的電壓值U和電流值I,并 將測量數(shù)據(jù)填入自己設(shè)計的表格中。,實驗步驟 1.畫出電路圖(如圖甲所示)。,4.數(shù)據(jù)處理 (1)在坐標(biāo)紙上以U為橫軸,I為縱軸,建立直角坐標(biāo)系。 (2)在坐標(biāo)紙上描出各組數(shù)據(jù)所對應(yīng)的點。 (3)將描出的點用平滑的曲線連接起來,得到小燈泡的伏安特性曲線。 實驗器材選取 1.原則:(1)安全;(2)精確;(3)操作方便。 2.具體要求 (1)電源允許的最大電流不小于電路中的實

47、際最大電流,干電池中電流一般不允許超過0.6 A。 (2)用電器的額定電流不能小于通過該用電器的實際最大電流。,(3)電壓表或電流表的量程不能小于被測電壓或電流的最大值。 (4)電壓表或電流表的指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)到滿刻度的以上。 (5)從便于操作的角度來考慮,限流式接法要選用與待測電阻相近的滑動變阻器,分壓式接法要選用較小阻值的滑動變阻器。 注意事項 1.電路的連接方式 (1)電流表應(yīng)采用外接法,因為小燈泡(3.8 V,0.3 A)的電阻很小,與量程為0.6 A的電流表串聯(lián)時,電流表的分壓影響很大。 (2)滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法,目的是使小燈泡兩端的電壓能從0開始連續(xù)變化。,2.閉合開關(guān)S前,滑動

48、變阻器的觸頭應(yīng)移到使小燈泡分得電壓為0的一 端,使開關(guān)閉合時小燈泡的電壓能從0開始變化,同時也是為了防止開關(guān)剛閉合時因小燈泡兩端電壓過大而燒壞燈絲。 3.I-U圖線如果發(fā)生明顯彎曲時繪點要密,以防出現(xiàn)較大誤差。 誤差分析 1.由于電壓表不是理想電表,內(nèi)阻并非無窮大,會帶來誤差,電流表外接,由于電壓表的分流,使測得的電流值大于真實值。 2.測量時讀數(shù)帶來誤差。 3.在坐標(biāo)紙上描點、作圖帶來誤差。,例8有一個額定電壓為2.8 V,功率約為0.8 W的小燈泡,現(xiàn)要用伏安法描繪這個小燈泡的I-U圖線,有下列器材供選用: A.電壓表(03 V,內(nèi)阻6 k); B.電壓表(015 V,內(nèi)阻30 k); C

49、.電流表(03 A,內(nèi)阻0.1 ); D.電流表(00.6 A,內(nèi)阻0.5 ); E.滑動變阻器(10 ,2 A); F.滑動變阻器(200 ,0.5 A); G.蓄電池(電動勢6 V,內(nèi)阻不計) 。 (1)用如圖甲所示的電路進(jìn)行測量,電壓表應(yīng)選用,電流表應(yīng)選用,滑動變阻器應(yīng)選用。(用字母代號表示),甲 (2)通過實驗測得此小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示,由圖線可求得此小燈泡在正常工作時的電阻為,此時燈泡的功率為W。,乙 (3)若將此燈泡與電動勢為6 V、內(nèi)阻不計的電源連接,要使燈泡正常發(fā)光,需串聯(lián)一個阻值為 的電阻。,解析(1)小燈泡的額定電壓為2.8 V,故電壓表應(yīng)選用03 V量程的電壓表

50、;小燈泡的額定功率為0.8 W,故小燈泡的額定電流約為0.3 A,電流表應(yīng)選取00.6 A量程的電流表;滑動變阻器應(yīng)選擇阻值較小的滑動變阻器,便于調(diào)節(jié)。 (2)根據(jù)圖乙可知,當(dāng)小燈泡兩端的電壓為2.8 V時,對應(yīng)的電流為0.28 A,則R== =10 ,此時燈泡的功率為P=UI=2.80.28 W=0.784 W。 (3)當(dāng)燈泡正常發(fā)光時電路中的電流為I=0.28 A,則串聯(lián)電阻兩端的電壓為UR=6 V-2.8 V=3.2 V。根據(jù)歐姆定律可知應(yīng)串聯(lián)電阻的阻值為R= = =11.4 。,答案(1)ADE(2)100.784(3)11.4,考向四測量電源的電動勢和內(nèi)阻 實驗原理 閉合電路歐姆定律

51、 實驗器材 電池、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙和刻度尺。 實驗步驟 1.電流表用00.6 A的量程,電壓表用03 V的量程,按圖連接好電路。,2.把滑動變阻器的滑片移到使阻值最大的一端。 3.閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電流表有明顯示數(shù)并記錄一組數(shù)據(jù)(I1,U1)。用同樣的方法再測量幾組I、U值,填入表格中。 4.斷開開關(guān),拆除電路,整理好器材。,實驗數(shù)據(jù)求E、r的處理方法 1.列方程求解:由U=E-Ir得,解得E、r。 2.用作圖法處理數(shù)據(jù),如圖所示:,(1)圖線與縱軸交點為E; (2)圖線與橫軸交點為I短=; (3)圖線的斜率表示r=。 注意事項 1.為了使路端電壓變化明

52、顯,可使用內(nèi)阻較大的舊電池。 2.電流不要過大,應(yīng)小于0.5 A,讀數(shù)要快。 3.要測出不少于6組的(I,U)數(shù)據(jù),變化范圍要大些。,4.若U-I圖線縱軸刻度不從零開始,則圖線和橫軸的交點不再是短路電流,內(nèi)阻應(yīng)根據(jù)r=確定。 5.電流表要內(nèi)接(因為r很小)。 誤差來源 (1)偶然誤差:用圖像法求E和r時作圖不準(zhǔn)確。 (2)系統(tǒng)誤差:電壓表分流。,例9用實驗測一電池的內(nèi)阻r和一待測電阻的阻值Rx。已知電池的電動勢約為6 V,電池內(nèi)阻和待測電阻阻值都為數(shù)十歐?？蛇x用的實驗器材有: 電流表A1(量程030 mA); 電流表A2(量程0100 mA); 電壓表V(量程06 V); 滑動變阻器R1(阻值

53、05 ); 滑動變阻器R2(阻值0300 ); 開關(guān)S一個,導(dǎo)線若干。 某同學(xué)的實驗過程如下: .設(shè)計如圖1所示的電路圖,正確連接電路。,圖1 .將R的阻值調(diào)到最大,閉合開關(guān),逐次調(diào)小R的阻值,測出多組U和I的值,并記錄。以U為縱軸,I為橫軸,得到如圖2所示的圖線。,圖2 .斷開開關(guān),將Rx改接在B、C之間,A與B直接相連,其他部分保持不變。重復(fù)的步驟,得到另一U-I 圖線,圖線與橫軸I的交點坐標(biāo)為(I0,0),與縱軸U的交點坐標(biāo)為(0,U0)。,回答下列問題: 電流表應(yīng)選用,滑動變阻器應(yīng)選用; 由圖2的圖線,得電源內(nèi)阻r=; 用I0、U0和r表示待測電阻的關(guān)系式Rx=,代入數(shù)值可得Rx; 若

54、電表為理想電表,Rx接在B、C之間與接在A、B之間,滑動變阻器滑片都從最大阻值位置調(diào)到某同一位置,兩種情況相比,電流表示數(shù)變化范圍,電壓表示數(shù)變化范圍。(選填“相同”或“不同”),解析電路總電阻可能的最小值約為20 ,則回路中可能的最大電流Im= A=300 mA,可見,電流表應(yīng)選用A2。 若選用滑動變阻器R1,電路中電流變化范圍太窄,并且當(dāng)R1連入電路阻值最大時,電路中電流仍可能會超過電流表A2的量程,故應(yīng)選用R2。 圖2中,U-I圖線的斜率的絕對值等于電源內(nèi)阻,由圖像可知:r=25 。 由題意可知,Rx+r=,則Rx=-r。 若電表為理想電表,Rx接在B、C或A、B之間,對干路中電流無影響

55、,故電流表示數(shù)變化范圍相同,很顯然,電壓表示數(shù)變化范圍不相同。,答案A2R225-r相同不同,考向五練習(xí)使用多用電表 歐姆表原理(多用電表測電阻原理) 1.構(gòu)造:如圖所示,歐姆表由電流表G、電池、調(diào)零電阻R和紅、黑表筆組成。,歐姆表內(nèi)部:電流表、電池、調(diào)零電阻串聯(lián)。 外部:接被測電阻Rx。 全電路電阻R總=Rg+R+r+Rx。,2.工作原理:閉合電路歐姆定律,I=。 3.刻度的標(biāo)定:紅、黑表筆短接(被測電阻Rx=0)時,調(diào)節(jié)調(diào)零電阻R,使I=Ig,電流表的指針達(dá)到滿偏,這一過程叫歐姆調(diào)零。 (1)當(dāng)I=Ig時,Rx=0,在滿偏電流Ig處標(biāo)為“0”。(圖甲) (2)當(dāng)I=0時,Rx,在I=0處標(biāo)

56、為“”。(圖乙) (3)當(dāng)I=時,Rx=Rg+R+r,此電阻值等于歐姆表的內(nèi)阻值,Rx叫中值電阻。 多用電表 1.多用電表可以用來測量電流、電壓、電阻等,并且每一種測量都有幾個量程。 2.外形如圖所示:上半部為表盤,表盤上有電流、電壓、電阻等多種量程的刻度;下半部為選擇開關(guān),它的四周刻有各種測量項目和量程。,,3.多用電表面板上還有:歐姆表的歐姆調(diào)零旋鈕(使電表指針指在右端零歐姆處)、指針定位螺絲(使電表指針指在左端的“0”位置)、表筆的正、負(fù)插孔(紅表筆插入“+”插孔,黑表筆插入“-”插孔)。,二極管的單向?qū)щ娦?1.晶體二極管是由半導(dǎo)體材料制成的,它有兩個極,即正極和負(fù)極,它的符號如圖甲所

57、示。 2.晶體二極管具有單向?qū)щ娦?符號上的箭頭表示允許電流通過的方向)。當(dāng)給二極管加正向電壓時,它的電阻很小,電路導(dǎo)通,如圖乙所示;當(dāng)給二極管加反向電壓時,它的電阻很大,電路截止,如圖丙所示。,3.將多用電表的選擇開關(guān)撥到歐姆擋,紅、黑表筆接到二極管的兩極上,當(dāng)黑表筆接“正”極,紅表筆接“負(fù)”極時,電阻示數(shù)較小,反之電阻示數(shù)很大,由此可判斷出二極管的正、負(fù)極。 實驗器材 多用電表、電學(xué)黑箱、直流電源、開關(guān)、導(dǎo)線若干、小燈泡、二極管、定值電阻(大、中、小)三個。 實驗步驟 1.觀察:觀察多用電表的外形,認(rèn)識選擇開關(guān)的測量項目及量程。 2.機(jī)械調(diào)零:檢查多用電表的指針是否停在表盤刻度左端的零位置

58、。若,不指零,則可用小螺絲刀進(jìn)行機(jī)械調(diào)零。 3.將紅、黑表筆分別插入“+”、“-”插孔。 4.測量小燈泡的電壓和電流。 (1)按如圖甲所示的電路圖連好電路,將多用電表選擇開關(guān)置于直流電壓擋,測小燈泡兩端的電壓。,(2)按如圖乙所示的電路圖連好電路,將選擇開關(guān)置于直流電流擋,測量通過小燈泡的電流。,5.測量定值電阻 (1)根據(jù)被測電阻的估計阻值,選擇合適的擋位,把兩表筆短接,觀察指針是否指在歐姆表的“0”刻度,若不指在歐姆表的“0”刻度,調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕,使指針指在歐姆表的“0”刻度處; (2)將被測電阻接在兩表筆之間,待指針穩(wěn)定后讀數(shù); (3)讀出指針在刻度盤上所指的數(shù)值,用讀數(shù)乘以所選擋位的

59、倍率,即得測量結(jié)果; (4)測量完畢,將選擇開關(guān)置于交流電壓最高擋或“OFF”擋。 多用電表使用注意事項,1.表內(nèi)電源正極接黑表筆,負(fù)極接紅表筆,但是紅表筆插入“+”插孔,黑表筆插入“-”插孔,注意電流的實際方向應(yīng)為“紅入”,“黑出”。 2.區(qū)分“機(jī)械零點”與“歐姆零點”。機(jī)械零點是表盤刻度左側(cè)的“0”位置,調(diào)整的是表盤下邊中間的指針定位螺絲;歐姆零點是指刻度盤右側(cè)的“0”位置,調(diào)整的是歐姆調(diào)零旋鈕。 3.由于歐姆擋表盤難以估讀,測量結(jié)果只需取兩位有效數(shù)字,讀數(shù)時注意乘以相應(yīng)擋位的倍率。 4.使用多用電表時,手不能接觸表筆的金屬桿,特別是在測電阻時,更應(yīng)注意不要用手接觸表筆的金屬桿。 5.測量

60、電阻時待測電阻要與其他元件和電源斷開,否則不但影響測量結(jié)果,甚至可能損壞電表。,6.測電阻時每換一擋必須重新歐姆調(diào)零。 7.使用完畢,選擇開關(guān)要置于交流電壓最高擋或“OFF”擋。長期不用,應(yīng)把表內(nèi)電池取出。 多用電表對電路故障的檢測 1.斷路故障的檢測方法 (1)用直流電壓擋: a.將電壓表與電源并聯(lián),若電壓表示數(shù)不為零,說明電源良好,若電壓表示數(shù)為零,說明電源損壞。 b.在電源完好時,再將電壓表與外電路的各部分電路并聯(lián)。若電壓表示數(shù)等于電源電動勢,則說明該部分電路中有斷點。,(2)用直流電流擋: 將電流表串聯(lián)在電路中,若電流表的示數(shù)為零,則說明與電流表串聯(lián)的部分電路斷路。 (3)用歐姆擋檢測

61、 將各元件與電源斷開,然后接到紅、黑表筆間,若有阻值(或有電流)說明元件完好,若電阻無窮大(或無電流)說明此元件斷路。 2.短路故障的檢測方法 (1)將電壓表與電源并聯(lián),若電壓表示數(shù)為零,說明電源被短路;若電壓表示數(shù)不為零,則外電路的部分電路不被短路或不完全被短路。 (2)用電流表檢測,若串聯(lián)在電路中的電流表示數(shù)不為零,故障可能是短路。,例10如圖1所示的黑箱中有三只完全相同的電學(xué)元件,小明使用多用電表對其進(jìn)行探測。,圖1,圖2,(1)在使用多用電表前,發(fā)現(xiàn)指針不在左邊“0”刻度線處,應(yīng)先調(diào)整圖2 中多用電表的(選填“A”、“B”或“C”)。 (2)在用多用電表的直流電壓擋探測黑箱a、b接點間

62、是否存在電源時,一表筆接a,另一表筆應(yīng)(選填“短暫”或“持續(xù)”)接b,同時觀察指針偏轉(zhuǎn)情況。 (3)在判定黑箱中無電源后,將選擇開關(guān)旋至“1”擋,調(diào)節(jié)好多用電表,測量各接點間的阻值。測量中發(fā)現(xiàn),每對接點間正反向阻值均相等,測量記錄如下表。兩表筆分別接a、b時,多用電表的示數(shù)如圖2所示。 請將記錄表補(bǔ)充完整,并在圖1的黑箱圖中畫出一種可能的電路。,解析(1)A是機(jī)械調(diào)零,B是歐姆調(diào)零,C是功能選擇開關(guān),故選填A(yù)。 (2)為防止a、b間存在高壓電源在持續(xù)接通時燒壞電表,應(yīng)采用“點觸”方式。 (3)正反向阻值相等說明兩接點間無二極管。由題圖2可以讀出a、b間阻值為5.0 。因黑箱內(nèi)只有三個阻值相等的

63、電阻,由表內(nèi)數(shù)據(jù)知b、c間電阻等于a、b間電阻與a、c間電阻之和,故可推測a、b間電阻與a、c間電阻相串聯(lián)。又因a、c間阻值是a、b間阻值的2倍,故a、b間有一個電阻時a、c間兩個電阻串聯(lián);a、c間有一個電阻時a、b間兩個電阻并聯(lián),電路圖見答案。,答案(1)A(2)短暫(3)5.0如圖所示,考點三選考實驗,考向基礎(chǔ) 一、模型的建立 1.通過掃描隧道顯微鏡我們知道分子(原子)并不是一個個的小球,把分子看成小球是對分子建立的一種理想化物理模型,模型都是人們根據(jù)研究的問題而建立的,理想模型在一定場合、一定條件下突出客觀事物的某種主要因素,忽略次要因素而建立起來的。將分子看成小球,與力學(xué)中的質(zhì)點、電學(xué)

64、中的點電荷一樣,都是理想化的模型。實際分子的結(jié)構(gòu)是很復(fù)雜的,我們所計算出的分子大小只是一個粗略的數(shù)量級的概念。 2.單擺的運(yùn)動也可以看成一個理想化的運(yùn)動模型,但擺球不能看成質(zhì)點,在測擺長時應(yīng)從球心開始算起。 3.在幾何光學(xué)中,不應(yīng)把光看做電磁波,而應(yīng)看做光能量傳播方向的幾何,線,表示光的傳播方向的直線稱為光線,光線是一種幾何的抽象。在實際當(dāng)中不可能得到一條光線。測量玻璃的折射率利用了光線的模型,光線也是為了研究問題而建立起來的物理模型。 二、研究微小量的方法 可以通過一些實驗的設(shè)計來通過測量較大的量來研究較小的量。 1.比如測量金屬絲的直徑采用累積法,把金屬絲纏繞起來,測其長度再除以匝數(shù)從而得

65、到其直徑。 2.再比如我們可以用量筒和刻度尺估測一粒綠豆的直徑,先用量筒測出一定的綠豆的體積V,再將這些綠豆平攤在水平桌面上,不要重疊,測出所占的面積S,則綠豆的直徑d=。,3.油膜法測分子直徑的大小也利用了這一思想,讓油酸分子在水面形成 單分子層,如圖,則其體積與面積兩個宏觀量的比即其分子直徑。,考向突破,考向一用油膜法估測分子的大小,注意事項 1.實驗前應(yīng)檢查方盤是否干凈。 2.方盤中的水應(yīng)保持穩(wěn)定狀態(tài),最好靜置一段時間,痱子粉均勻撒在水面上。 3.向水面滴油酸酒精溶液時,針尖應(yīng)豎直、靠近水面,如果離水面太高,可能無法形成油膜。最好在1 cm左右。 4.計算油膜面積時,以坐標(biāo)紙上方格的數(shù)目

66、來計算,不足半個的舍去,多于半個的算1個。 5.油酸酒精溶液的濃度以小于為宜。,例11在“用油膜法估測分子大小”的實驗中,所用的油酸酒精溶液的濃度為每1 000 mL溶液中有純油酸0.6 mL,用注射器測得1 mL上述溶液為80滴,把1滴該溶液滴入盛水的淺盤內(nèi),讓油膜在水面上盡可能散開,測得油酸薄膜的輪廓形狀和尺寸如圖所示,圖中正方形小格的邊長為1 cm。試求: (1)油酸薄膜的面積是cm2; (2)實驗測出油酸分子的直徑是m;(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (3)實驗中為什么要讓油膜盡可能散開?,解析(1)舍去不足半格的,多于半格的算一格,數(shù)一下共有118個;一個小方格的面積S0=L2=1 cm2, 所以面積S=1181 cm2=118 cm2。 (2)一滴純油酸的體積V= mL=7.510-12 m3 油酸分子直徑d== m6.410-10 m。 (3)讓油膜盡可能散開,是為了在水面上形成單分子油膜。,答案(1)118(2)6.410-10 (3)這樣做的目的是在水面上形成單分子油膜,考向二單擺的周期與擺長的關(guān)系,注意事項 1.懸線頂端不能晃動,需用夾子夾住,保證頂點固定。 2.強(qiáng)調(diào)在同