2019高考物理二轮复习专题八物理实验学.pdf

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1、专题八 物理实验专题八 物理实验 一、主干知法必记一、主干知法必记 (一)力学实验 1.熟知常规力学量的测量 物理 量 测量工具、使用方法或测量方法 力弹簧测力计(不超量程,调零;会读数);力传感器(调零) 质量天平(水平放置、调零;被测物放左盘、砝码放右盘;会读数) 长度 刻度尺(要估读,精度1 mm);螺旋测微器(要估读,精度0.01 mm);游标卡尺(不估读,精度有0. 1 mm、0.05 mm、0.02 mm 三种) 时间 打点计时器(电磁打点计时器使用 6 V 以下交流电,电火花计时器使用 220 V 交流电,频率为 50 Hz 时打点时间间隔均为 0.02 s);光电计时器(记录挡

2、光时间t);停表(不估读,精度 0.1 s) 速度打点纸带: = = ;频闪照相: = = ;光电门:瞬时速度 v=(d 为遮光板宽度);速度传感器vt 2 v x t vt 2 v x t d t 加速 度 打点纸带:a=;频闪照相:a=;光电门:a=或 a=;v-t 图像:a=k(斜率) x T2 x T2 v22- v21 2x v2- v1 t 2.洞悉重要力学实验的考点 项目装置图操作要领考查热点 研究匀 变速直 线运动 平行:细绳、纸带与长木板平 行 靠近:小车释放前,应靠近打 点计时器的位置 考装置:器材装配正误 考读算:读纸带计数点间位移;计 算瞬时速度;计算加速度 摩擦力:无

3、须平衡(木板平放或斜 先后:实验时先接通电源,后 释放小车;实验后先断开电源, 后取下纸带 适当:悬挂钩码要适当,避免 纸带打出的点太少或过于密集 放均可) 远小于:无须满足(悬挂钩码质量 与小车质量) 探究弹 力与弹 簧伸长 的关系 操作:弹簧竖直悬挂;待钩码 静止时测出弹簧长度 作图:坐标轴标度要适中,单 位要标注;连线时要使各数据点 均匀分布在直线的两侧 考装置:器材装配、读数 考作图:根据记录数据作相关图 线 考计算:根据 F-x,或 F-l,或 m-x 图像求 k 验证力 的平行 四边形 定则 等效:同一次实验中橡皮条 拉长后的结点 O 位置必须保持 不变 拉力:沿弹簧测力计轴线方

4、向拉,橡皮条、弹簧测力计和细 绳套与纸面平行;两分力 F1、F2 的夹角不要太大或太小 作图:选定比例要相同;严格 按力的图示要求作平行四边形 求合力 考读数:弹簧测力计示数 考操作:两次拉橡皮条时需将结 点 O 拉到同一位置 求合力:根据分力 F1、F2大小与方 向用作图法求合力 会区分:能区分合力的理论值与 真实值 验证牛 顿运动 定律 平衡:必须平衡摩擦力(改变 小车或重物质量,无须重新平 衡) 质量:重物的总质量远小于 小车质量(若使用力传感器,或 考装置:器材安装正误;平衡摩擦 力的方法、标准;质量控制要求 测定 a:根据纸带或光电门数据计 算加速度 求结论:描点作 a-F 或 a-

5、 图像,并 1 M 以小车与重物的系统为研究对 象无须满足此要求) 其他:细绳与长木板平行;小 车在靠近打点计时器的位置释 放;实验时先接通电源,后释放 小车 得出结论 判成因:给定异常 a-F 图像,判断 其可能成因 探究动 能定理 平衡:须平衡摩擦力 做功:橡皮筋做的功是变力 功,不能具体求解,须用倍增法 改变功的大小 小车:靠近打点计时器且接 通电源再释放小车;每次小车须 由同一位置静止释放 考装置:平衡摩擦力的方法、判断 标准 求速度:小车获得速度就是纸带 点距均匀的速度 考图像:作 W-v 或 W-v2图像,得出 结论 验证机 械能守 恒定律 安装:打点计时器竖直安装; 纸带沿竖直方

6、向拉直 重物:选密度大、质量大的金 属块,且在靠近计时器处释放 速度:应用 vn=,不 hn + 1- hn - 1 2T 能用 vn=或 vn=gt 计算 2ghn 考装置:器材选择、装配正误 考计算:下落速度的计算;减少重 力势能与增加动能的计算 考图像:由 -h 或-h 图像的 v2 2 v2 2 斜率判断机械能守恒 验证动 量守恒 定律 安装:斜槽末端切线必须沿 水平方向 起点:斜槽末端上方 r 处 速度:应用小球平抛的水平 位移替代 考装置:器材安装、小球选取、O 点确定 考测量:小球质量的测量和小球 平抛运动的水平位移的测量 考结论:根据实验数据判断两球 碰撞过程中动量是否守恒 (

7、二)电学实验 1.熟知常规电学量的测量 物理 量 测量工具、使用方法或测量方法 电压电压表(会选用;会接线;会读数);电压传感器;多用电表电压挡;灵敏电流计与大电阻串联 电流电流表(会选用;会接线;会读数);电流传感器;多用电表电流挡;灵敏电流计与小电阻并联 电阻 多用电表电阻挡(粗测);伏安法(外接法、 内接法);等效替代法测电阻;电阻箱(接线、 读数); 滑动变阻器(选用、接线) 电动 势 伏安法;伏阻法;安阻法等 2.洞悉重要电学实验的考点 项目电路图实验原理考查热点 测定金 属的电 阻率 测 Rx:Rx= (伏安法) U I 算:Rx= ,= L S SRx L 考读数:U、I、L 及

8、 d 考电路:电路设计或选择、实物连 线或改错,器材选择 考计算:由 U-I 图像求 Rx,求 描绘小 电珠的 伏安特 电路:伏安法外接;滑动变 阻器分压式 图像:I-U 图像为曲线(温 考电路:电路设计或选择、实物连 线或改错,器材选择 考作图:描点、连线画 I-U 图像 性曲线度升高,灯丝电阻增大)考计算:由 I-U 图像求电阻、电功 率 测定电 源的电 动势与 内阻 伏安法:E=U+Ir 安阻法:E=I(R+r) 伏阻法:E=U+ r U R 考电路:电路设计或选择、实物连 线或改错,器材选择 考作图:描点连线画图线 考计算:由 I-U 或 I-1-R 或 U-1-R-1 图像,求 E、

9、r 练习使 用多用 电表 电压、电流挡:相当于电 压表、电流表 欧姆挡:闭合电路欧姆定 律 调零:机械调零、欧姆调 零 电流方向:红表笔进,黑 表笔出 考读数:电压、电流、欧姆挡的读 值 考使用:欧姆表选挡、调零、规范 操作等 考黑箱:多用电表探测黑箱内的 元件 传感器 的简单 应用 传感器能够将感受到的物 理量(力、热、光、声等)转 换成便于测量的量(一般是 电学量) 考热敏:热敏电阻特性(欧姆表法、 伏安法) 考光敏:光敏电阻特性(欧姆表法、 伏安法) 二、易错知识点拨二、易错知识点拨 1.读数类题目中易在分度值、有效数字、单位间的换算上出现错误。 2.纸带问题中易将计时点和计数点混淆,计

10、算时易漏掉单位的换算。 3.验证力的平行四边形定则的实验中误认为两弹簧测力计夹角为 90。 4.多用电表欧姆挡使用时易出现换挡不调零的现象。 5.电流表的内、外接法,滑动变阻器的分压和限流在具体应用中易混。 6.用 U-I 图像分析电源电动势和内电阻时,易漏掉坐标原点的物理意义,误认为都是零。 7.实物连图时,易出现电源正、负极和电表正、负接线柱不对应的现象。 8.设计性实验中,不能很好地将基本实验原理进行转换。 三、保温训练三、保温训练 1.在 “探究小车的速度随时间变化的规律” 实验中,如图甲是一条记录小车运动情况的纸带,A、 B、 C、 D、 E 为相邻计数点,相邻计数点间的时间间隔为

11、T=0.1 s。 (1)计算各点的瞬时速度,vB= m/s,vC=2.64 m/s,vD=3.90 m/s; (2)在图乙所示坐标中作出小车的 v-t 图线,并根据图线求出 a= m/s2。 乙 答案 (1)1.38 (2)见解析图 12.6 解析 (1)B 点的瞬时速度等于 AC 段的平均速度,则 vB= m/s=1.38 m/s。 xAC 2T 0.276 0.2 (2)v-t 图线如图所示 图线的斜率表示加速度 a= m/s2=12.6 m/s2。 v t 3.90 - 1.38 0.3 - 0.1 2.某同学利用如图(a)所示装置测量当地重力加速度。实验时,通过电磁铁控制小铁球从 P

12、处自由下落, 小铁球依次通过两个光电门、,测得遮光时间分别为t1和t2,两光电门中心的高度差为 h,回答下 列问题: (1)用螺旋测微器测得小铁球直径的示数如图(b)所示,则小铁球的直径 D= mm; (2)计算重力加速度表达式为 g= ;(用测定的物理量的符号表示) (3)为了减小实验误差,以下建议合理的是 。 A.减小光电门、间的高度差 B.换用密度更大、体积更小的金属球 C.多次改变光电门、的位置,测量 g 并求其平均值 答案 (1)7.373(7.3727.374 均可) (2) 1 2h( D t2) 2 -( D t1) 2 (3)BC 3.要测绘一个标有“3 V 0.6 W”小灯

13、泡的伏安特性曲线,灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到 3 V,并便 于操作。已选用的器材有: 电池组(电动势 4.5 V,内阻约 1 ); 电流表(量程为 0250 mA,内阻约 5 ); 电压表(量程为 03 V,内阻约 3 k); 开关一个、导线若干。 (1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的 (填字母代号)。 A.滑动变阻器(最大阻值 20 ,额定电流 1 A) B.滑动变阻器(最大阻值 1 750 ,额定电流 0.3 A) (2)实验的电路图应选用下列的图 (填字母代号)。 (3)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示。现将两个这样的小灯泡并联后再与一个 2 的定 值电阻 R 串联,接在

14、电动势为 1.5 V、内阻为 1 的电源两端,如图乙所示。每个小灯泡消耗的功率是 W。 答案 (1)A (2)B (3)0.09 4.某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻,现备有下列器材: A.被测干电池一节 B.电流表 1:量程 00.6 A,内阻 r=0.2 C.电流表 2:量程 00.6 A,内阻约为 0.1 D.电压表 1:量程 03 V,内阻未知 E.电压表 2:量程 015 V,内阻未知 F.滑动变阻器 1:010 ,2 A G.滑动变阻器 2:0100 ,1 A H.开关、导线若干 (1)伏安法测电池电动势和内阻的实验中,由于电流表和电压表内阻的影响,测量结果存在系统误 差。在现有器材的条件下,要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。在上述器材中请选择适当的器 材:A、 、 、 、H(填写选项前的字母); (2)实验电路图应选择如图中的 (填“甲”或“乙”); (3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的 U-I 图像,则在修正了实验系统误差后, 干电池的电动势 E= V,内电阻 r= 。 答案 (1)B D F (2)甲 (3)1.5 0.8