浙江版5年高考3年模拟A版2020年物理总复习专题十七实验与探究课件.pptx

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1、专题十七 实验与探究,高考物理（浙江专用）,考点一 力学实验 考向基础 一、力学基本仪器的使用 1.有效数字与误差 (1)有效数字:带有一位不可靠数字的近似数字叫有效数字,而这位不可 靠数字往往是产生于测量时的估读,有效数字位数是从数字左边第一位 不为零的数字算起的,如0.012为 2位 有效数字;有效数字与物理量 的单位 无关 ,如1 000 mm与1.000 m 均为 4 位有效数字;乘 方不算有效数字,如1.00102 m 为 3 位有效数字。,考点清单,(2)误差:测量值与真实值的差异叫误差。,2.基本仪器的使用 (1)游标卡尺和螺旋测微器的读数 a.游标卡尺的读数,注 电源频率为50

2、 Hz,通常情况n取5,故相邻两计数点的时间间隔为0.1 s。,二、力学实验 1.探究小车速度随时间变化的规律 (1)由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法 如图所示,0、1、2、为时间间隔相等的各计数点,x1、x2、x3、为相 邻两计数点间的距离,若x=x2-x1=x3-x2=x4-x3=C(常量),即若两连续相等 的时间间隔里的位移之差为 恒量 ,则与纸带相连的物体的运动 为 匀变速 直线运动。,(2)由纸带求运动物体加速度的方法 a.用“逐差法”求加速度 即根据x4-x1=x5-x2=x6-x3= 3aT2 (T为相邻两计数点间的时间间隔)求 出。 a1= 、a2= 、a3= ,再算出a1

3、、a2、a3的平均值作为物体运 动的加速度,a= 。 b.用v-t图像法求加速度,即先根据vn= 求出所选的各计数点对应的瞬时速度,后作 出v-t图像,图线的斜率即物体运动的 加速度 。 (3)实验注意事项 a.细绳尽可能与木板平行,以确保细绳对小车的拉力不变; b.开始释放小车时,小车应尽量靠近打点计时器; c.小车的加速度应适当大一些,以能在纸带长约50 cm的范围内清楚地 取78个计数点为宜; d.为防止钩码落地撞坏以及小车跟定滑轮相撞,应采取一些防范措施; e.要区别计时器打出的点与人为选取的计数点(一般隔4个打出的点取1 个计数点),选取的计数点不少于6个;,f.不要分段测量各段位移

4、,应尽可能地一次测量完毕,读数时估读到毫米 的下一位。 2.探究求合力的方法 (1)实验原理 结点受三个共点力作用处于平衡状态,则F1、F2的合力必与F3平衡,改用 一个拉力F使结点 仍到同一位置 ,则F必与F1、F2的合力 等 效 ,与F3平衡,以F1、F2为邻边作平行四边形求出合力F,比较F与F的 大小和方向,探究出求合力时的平行四边形定则。 (2)注意事项 a.同一实验中的两个弹簧测力计的选取方法是:将两个弹簧测力计钩好 后对拉,若两个弹簧测力计在拉的过程中,读数 相同 ,则可选,若不,同,应另换,直至相同为止,使用时弹簧测力计与板面平行; b.在满足合力不超过弹簧测力计量程及橡皮条形变

5、不超过弹性限度的 条件下,应使拉力尽量大一些,以减小误差; c.画力的图示时,应该选定恰当的标度,尽量使图画得大一些,但也不要 太大而画出纸外,要严格按力的图示要求和几何作图法作出合力; d.在同一次实验中,橡皮条拉长后的结点位置一定要 相同 ; e.由作图法得到的F和实际测量得到的F不可能完全重合,但在误差允 许范围内可认为F和F重合即可。 (3)误差分析 本实验误差的主要来源除弹簧测力计本身的误差外,还有读数误差、作 图误差,因此读数时眼睛一定要正视,要按有效数字正确读数和记录,两,力的对边一定要平行。两个分力F1、F2间夹角越大,用平行四边形作 图得出的合力F的误差F也越大,所以实验中不

6、要把取得太大。细线 与弹簧测力计轴线要共线,且都与板面平行。 3.探究加速度与力、质量的关系 实验设计思路,由x= at2知xa 纸带法 拉力作为合力 (1)实验原理 本实验中,研究的参量有F、m、a,要探究它们的关系,可以控制参量m一 定,研究a与F的关系;控制参量F一定,研究a与m的关系。 (2)注意事项 a.平衡摩擦力不准确造成误差。平衡摩擦力的方法是在长木板的一端 垫上小木块,使其适当倾斜,利用小车重力沿斜面向下方向的 分力 与 摩擦力 平衡。 b.判断小车是否做匀速直线运动,一般可目测,必要时可以打一条纸带,看上面各点间的距离是否 均匀 。 c.安装器材时,要调整滑轮的高度,使拴小车

7、的细绳与斜面 平行 , 且砝码盘应在平衡摩擦力之后再挂上。 d.为使所作的a-F图像和a- 图像趋于精确,每个图都要求至少取5条以 上的纸带。每取一条纸带时,要同时在纸带上记录相应的外力和小车质 量的数据,并编号填表。 e.描点作图时,应使尽可能多的点落在直线上,其余的点 均匀分布 在直线的两侧,舍去个别误差较大的点。 f.改变小车的质量或拉力的大小时,改变量应尽可能大一些,但应满足砝 码盘和盘内砝码的总质量 远小于 小车和车上砝码的总质量。一般来说,砝码盘和盘内砝码的总质量不超过小车和车上砝码总质量的10%。,(3)误差分析 a.质量的测量误差,纸带上各计数点间距离的测量误差等都会对实验结

8、果造成影响,这些属于“偶然误差”。 b.因实验原理不完善造成误差系统误差 小车受到的外力应该是细绳的拉力,而计算时,采用的是砝码盘和盘内 砝码的总重力mg,这两者之间存在着差异。由于砝码盘和盘内砝码也 做匀加速直线运动,故其所受合外力不为零,mg F,F为细绳上的 张力,也是细绳对小车的拉力。用这种方法得到的结果必然存在误差, 因此本实验要求砝码盘和盘内砝码的总质量远小于小车和车上砝码的 总质量。,c.平衡摩擦力不准确从而造成误差 如果忘记了平衡摩擦力或平衡摩擦力不准确都会造成误差。 4.研究平抛运动 (1)实验原理 使小球做平抛运动,利用描迹法描绘小球的运动轨迹,建立坐标系,测出 轨迹曲线上

9、某一点的坐标x和y,由公式: x=v0t和y= gt2,可得v0=x,(2)注意事项 a.固定斜槽时,要保证斜槽末端的切线水平,保证小球的初速度水平; b.固定木板时,木板必须处在竖直平面内且与小球运动轨迹所在的竖直 平面平行,固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直; c.小球每次从斜槽上的同一位置由静止释放,为此,可在斜槽上某一位置固定一个挡板; d.要在斜槽上适当高度释放小球,使它以适当的水平初速度抛出,其轨迹 由木板左上角到达右下角,这样可以减小测量误差; e.在取下坐标纸前,应在坐标纸上记下小球飞离槽口时球心位置O,坐标 原点不是槽口的端点,而是球心在木板上的投影点。,(3)误差分析

10、小球初速度是否水平、运动轨迹是否与木板平行和空气阻力是产生系 统误差的原因。 减小偶然误差的方法: a.计算小球初速度时应选择距抛出点较远的一些点为宜,以便于测量和 计算; b.描绘轨迹时,应使平滑曲线尽可能过多数点,且使不在曲线上的点尽可 能分布在曲线两侧; c.在读取和处理实验数据时多取几位有效数字。,5.探究做功与物体速度变化的关系 (1)实验设计思路,(2)实验原理 a.改变功的大小:采用如图所示的实验装置,用1条、2条、3条、 同样 的橡皮筋将小车拉到 同一 位置释放,橡皮筋拉力对小车 所做的功依次记为W、2W、3W、。,b.确定速度的大小:小车获得的速度v可以由纸带和打点计时器测出

11、,即 算出匀速段的速度。 c.寻找功与速度变化的关系:以橡皮筋对小车做的功为纵坐标,小车获得 的速度的平方为横坐标,作出W-v2图像。分析该图像,可以得知橡皮筋对 小车做的功与小车获得的速度的定量关系。,(3)注意事项 本实验是为了探究橡皮筋对小车做的功与小车获得的速度间的关系,为 此,必须排除摩擦力的干扰,所以要平衡 摩擦力 ,即木板的倾斜程 度应满足重力沿斜面向下的 分力 等于小车受到的阻力。 (4)误差分析 a.橡皮筋的长度、粗细不一,使橡皮筋的拉力与橡皮筋的条数不成正 比。 b.没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不准确。 6.验证机械能守恒定律 (1)实验原理,通过重物的自由落体运动来验证机械

12、能守恒定律。 先用纸带记录重物的运动,并得到下落高度为h时重物的瞬时速度v;然 后比较减少的 重力势能mgh 和 增加的动能 mv2 ,看它们在实验误差允许的范围内是否相等。若相等,则验证 了机械能守恒定律。 计算打第n个点时瞬时速度的方法是:测出第n个点的相邻两段相等时间 T内下落的距离xn和xn+1,由公式vn= 或vn= 计算,如图所示。,(2)注意事项 a.实验中打点计时器的安装,重物与纸带、限位孔必须在同一竖直线上, 以减小摩擦阻力; b.实验时必须 先接通电源 ,让打点计时器正常工作后才能松开纸 带让重物下落; c.本实验中的重力加速度g必须是当地的重力加速度,而不是纸带的加 速度

13、a。 d.无需测量重物的质量。,(3)误差分析 .实际上重物和纸带下落过程中要克服阻力(主要是打点计时器的阻 力)做功,故动能的增加量必定 稍小于 势能的减少量,这属于系统 误差。减少空气阻力影响的方法是:使纸带下挂的重物重力 大些 ,且体积要 小 。 .打点计时器产生的误差: a.由于交流电周期的变化,引起打点时间间隔变化而产生误差; b.计数点选择不好,振动片振动不均匀、纸带放置方法不正确引起摩擦, 造成实验误差; .由于测长度带来的误差属于偶然误差,减小办法:一是测距离时都从0 点量起,二是多测几次取 平均值 。,7.探究单摆周期与摆长的关系 (1)实验原理 单摆在偏角 5 时,摆球的运

14、动可看作简谐运动,用累积法测出n 次全振动的时间t,则算得T= ,同时量得摆线长l和小球直径d,则 单摆的摆长l= l+ ,然后用图像法寻找周期T与摆长l的定量关系。 (2)注意事项 a.选择材料时摆线应选择细而不易伸长的线,比如用单根尼龙线、胡琴,丝弦或蜡线等,长度一般不应短于 1 m 。小球应选用密度 较 大 的金属球,直径应 较小 ,最好不超过2 cm; b.单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上,应夹紧在铁夹中,以免摆动 时发生摆线下滑、摆长改变的现象; c.摆动时控制摆线偏离竖直方向不超过 5 ; d.摆动时,要使之保持在同一个运动平面内,不要形成圆锥摆; e.计算单摆的振动次数时,应

15、以摆球通过 平衡 位置时开始计时,以 后摆球从同一方向通过该位置时进行读数,且在数“零”的同时按下停 表,开始计时计数。 (3)误差分析 a.本实验系统误差主要来源于单摆模型本身是否符合要求。即:悬点是,否固定,摆球是否可看作质点,球、线是否符合要求,振动是圆锥摆还是 在同一竖直平面内摆动以及测量哪段长度作为摆长,等等。只要注意了 上面这些问题,就可以使系统误差减小到远远小于偶然误差而达到忽略 不计的程度。 b.本实验偶然误差主要来自时间(即单摆周期)的测量上。因此,要注意 测准时间(周期),要从摆球通过平衡位置开始计时,不能多计或漏计振动 次数。为了减小偶然误差,应进行多次测量后取平均值。

16、c.本实验中进行长度(摆线长、摆球的直径)的测量时,读数读到毫米位 即可(即使用游标卡尺测摆球直径也只需读到毫米位)。在时间的测量 中,停表读数的有效数字的末位在“秒”的十分位即可。 8.探究碰撞中的不变量,用实验法探究碰撞中的不变量,要测量物体的质量和碰撞前后的速度。 可以用多种实验方案来探究。 实验方案一: 光滑的木板面上,一辆小车A拖着一条纸带匀速运动,碰上了静止在前方 的小车B,碰后两车一起向右匀速运动。 实验室里不能提供光滑的木板面,所以摩擦是不可避免的,如何减小摩 擦对本实验的影响呢?将 木板左端垫高 ,这是为了平衡摩擦力。 探究需要确定质量和速度,用 天平 测质量。中心任务是要得

17、出,速度,如图是一条实验时打出的纸带:纸带的 左 端代表A车碰前的 运动。,实验方案二:,数字计时仪上可以得到遮光板通过光电门的时间t,如果要计算匀速运 动的速度,还需知道 遮光板宽度d ,这样速度v= 。 在匀速运动中,遮光板宽一点或窄一点,对物体速度的计算会不会有影 响? 不会 。在变速运动中,选取的遮光板宽度有什么要求? 要窄一点 。,实验方案三: 如图所示,通过小球摆起的角度可以知道碰撞的速度。 上述看到的三个实验方案,区别在于测速度的方法不同。,如图所示,先用重垂线确定O点。让两个球碰撞(入射小球的质量m1大于 被碰小球的质量m2),两球碰撞前后速度用平抛运动测,因下落时间相同, 可

18、以用 水平位移 替代速度。多次实验,得到下图。,实验方案四:,小球落点有很多,用哪个代表落点?画最小的圆,使落点全部在圆内,圆心 表示平均落点位置。,考向突破 考向一 探究小车速度随时间变化的规律 1.测速度的常用方法 (1)利用打点计时器测速度 做匀变速直线运动的物体,在其运动时间中点的瞬时速度的大小等于其 在该段时间内平均速度的大小,应用此原理,瞬时速度的测量可转化为 位移和时间的测量。 (2)利用光电门测量速度 光电门测量速度的原理:极短时间内的平均速度大小可以近似认为是该 段时间内某一时刻的瞬时速度大小。常将挡光片通过光电门时的平均 速度作为瞬时速度。,2.测加速度的方法,例1 (20

19、17浙江慈溪期中,17)(1)打点计时器是中学研究物体运动时常 用的实验器材,常见的有电磁打点计时器和电火花计时器两种。关于电 磁打点计时器和电火花计时器的比较,下列说法正确的是 。 A.电磁打点计时器使用交流电源,电火花计时器使用直流电源 B.它们都是使用10 V以下的交流电源 C.当电源频率为50 Hz时,它们都是每隔0.02 s打一个点 D.电火花计时器工作时,纸带运动受到的阻力较小,所以实验误差也较小 (2)某同学用如图甲所示装置测量自由落体加速度g,得到如图乙所示的 一段纸带,测得AB=7.65 cm,BC=9.17 cm。已知交流电频率为50 Hz,则打 B点时重物的瞬时速度为 m

20、/s,测得的自由落体加速度g=,m/s2(答案都保留3位有效数字),它比公认的值偏 (填“大” 或“小”),可能的原因有 。,甲,乙,解析 (1)电磁打点计时器和电火花计时器都使用交流电源,故A错误; 电磁打点计时器工作电压是46 V,电火花计时器的工作电压是220 V, 故B错误;当电源频率为50 Hz时,它们都是每隔0.02 s打一个点,故C正确; 电火花计时器工作时,纸带运动受到的阻力较小,误差较小,故D正确。 故选C、D。 (2)由题意知:AB=7.65 cm=0.076 5 m,BC=9.17 cm=0.091 7 m 打B点时重物的瞬时速度:v= = m/s=2.10 m/s 由匀

21、变速直线运动的推论:x=at2可知,重力加速度:g= = m/s2=9.50 m/s2 测量过程中由于存在空气阻力和计时器对纸带的摩擦力,使重力加速度的测量值小于真实值。,答案 见解析,例2 (2016浙江10月选考,17)在“探究小车速度随时间变化的规律” 实验中 (1)(多选)下列说法中不正确或不必要的是 (填字母)。 A.长木板一端必须垫高,使小车在不挂钩码时能在木板上做匀速运动 B.连接钩码和小车的细线应与长木板保持平行 C.小车应靠近打点计时器,先接通电源,后释放小车 D.选择计数点时,必须从纸带上第一个点开始 (2)图1是实验中打下的一段纸带,算出计数点2的速度大小为 m /s,并

22、在图2中标出,其余计数点1、3、4、5对应的小车瞬时速度大小在 图2中已标出。 (3)作图并求得小车的加速度大小为 m/s2。,图1,图2,解析 (1)探究小车的速度随时间变化的规律时,并没有要求小车所受 合外力的大小等于细线上的拉力大小,即A选项不是必要的。在处理纸 带时,常常将前面的点去掉,从清晰可辨的点中取点后处理实验数据,所 以D选项也不是必要的。B、C选项都是必要的。因此答案为A、D。 (2)根据题图1可知x1=3.80 cm,x3=15.70 cm,根据题图2可知两相邻计数点 间的时间间隔T=0.1 s,所以v2= 0.60 m/s,描点如图所示。 (3)如图所示,图线斜率即加速度

23、a1.46 m/s2。,答案 见解析,考向二 探究碰撞中的不变量 速度是一个只能间接测量的物理量,在碰撞实验中可以利用两种方法测 量速度: 1.用打点计时器测速度 2.利用平抛运动测速度,例3 某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞中的不变量的实验:在 小车甲的前端粘有橡皮泥,推动小车甲使之做匀速运动,然后与原来静 止在前方的小车乙相碰并粘合成一体,继续做匀速运动。打点计时器所 用交流电的频率f=50 Hz。 (1)若已知测得打点纸带如图(b)所示,并测得各计数点间距(已标在图示 上)。A点为运动的起点,则应选 段来计算小车甲碰前的速度。 应选 段来计算小车甲和乙碰后的共同速度(以上两空选填 “

24、AB”、“BC”、“CD”或“DE”)。,(2)已测得小车甲的质量m1=0.40 kg,小车乙的质量m2=0.20 kg,则碰前两 小车的总动量为 kgm/s,碰后两小车的总动量为 kgm/ s。(保留三位有效数字),解题思路 掌握用打点计时器测速度的方法;运用动量守恒处理实验数据。,解析 (1)应选择小车运动稳定时的纸带来计算速度,故应选BC段计算 小车甲碰前的速度,选DE段计算小车甲和乙碰后的共同速度。 (2)v1= = m/s=1.05 m/s, m1v1=0.401.05 kgm/s=0.420 kgm/s; 碰后甲和乙的共同速度 v2= = m/s=0.695 m/s, (m1+m2

25、)v2=(0.40+0.20)0.695 kgm/s=0.417 kgm/s。,答案 (1)BC DE (2)0.420 0.417,例4 为了探究碰撞中的不变量,某同学选取了两个体积相同、质量不 等的小球,按下述步骤做了实验: 步骤1 用天平测出两个小球的质量m1和m2,且m1m2。 步骤2 安装好实验装置,使槽的末端的切线水平,将一木条竖直固定在 右侧。,步骤3 先不在斜槽的末端B点放小球m2,让小球m1从顶端自A处静止释 放,记下小球在竖直平面上的落点位置E。 步骤4 将小球m2放在斜槽末端B点,让小球m1从顶端自A处静止释放,使 它们碰撞,记下小球m1和m2在竖直平面上的落点位置。 步

26、骤5 找出小球放在斜槽末端时小球球心对应的木条上的等高点C。 步骤6 用刻度尺量出各落点到C点的距离,图中D、E和F是记下的三 个落点,且到C点的距离分别为LD、LE、LF。 请回答下列问题: (1)小球m1与m2发生碰撞后,m1的落点是图中 点。 (2)用测量的物理量表示碰撞中不变量的等式为 。,解题思路 理解利用平抛测速度的原理及用位移替代速度的思想方 法。,解析 (1)两小球碰撞后,m1的速度一定小于m2的速度,经过相同的水平 位移,m1的运动时间较长,在竖直方向下落的距离较大,所以F点应是m1的 落点。 (2)设B点到竖直木条的距离为x,小球下落距离为y,有x=vt,y= gt2,可得

27、v= ,所以v ,故动量守恒定律的表达式为 = + 。,答案 (1)F (2) = +,考点二 电学实验 考向基础 一、电学基本仪器的使用 1.电流表和电压表 分别用来测量电流和电压的仪器。电流表常用的有0.6 A和3 A两种量 程,而电压表常用的有3 V和15 V两种量程。使用方法和注意事项如下: (1)选择适当的量程。根据被测电流或电压值的大小选择量程,指针偏 转后位于满偏刻度的2/3左右为宜。如果量程选择太大,指针偏转太小, 会造成较大的测量误差。 (2)正确接入电路。电流表应串联在被测电路中,电压表应并联在被测 电路两端,两种表都应使电流从“+”接线柱流入,从“-”接线柱流出。,(3)

28、正确读数。读数时应使视线垂直于刻度盘面。学生实验所用电表的 3 V和3 A量程要估读到分度值的1/10,15 V量程估读到分度值的1/5,0.6 A量程估读到分度值的1/2。电表读数时,务必看清每大格及每小格所表 示的数值。 (4)注意内阻影响,电流表和电压表接入电路后一方面是作为仪器使用, 一方面又是接入被测电路中的电阻。实验中没有特别要求时,一般不考 虑它们的内阻对电路的影响,但在有些测量中,不能忽视,如伏安法测电 阻等。,注意 对内阻已知的电压表或电流表,可将电压表串联在电路中测量小 电流I= ;也可将电流表并联在电路中测量小电压U=IRA。 2.多用电表的使用 先机械调零,再选挡(电流

29、、交直流电压或欧姆挡)。,(2)实验原理 在实验过程中,读出并记录若干组小灯泡两端的电压U和电流I的读数, 然后在坐标纸上以I为纵轴,以U为横轴画出I-U图线。 (3)实验步骤 a.适当选择电流表、电压表的量程,采用电流表外接法,按图中所示的电 路原理图连接好实验电路。,b.滑动变阻器采用 分压 接法。把滑动变阻器的滑片调至滑动变 阻器的A端,电路经检查无误后,闭合开关S。 c.改变滑动变阻器滑片的位置,读出几组相应的电流表和电压表的示数I 和U,记入记录表格内,断开开关S。 d.在坐标纸上建立一个直角坐标系,纵轴表示电流I,横轴表示电压U,将 所测数据在坐标系中描点,用平滑曲线将各数据点连接

30、起来,便得到伏 安特性曲线。 e.拆去实验线路,整理好实验器材。,(4)注意事项 a.因本实验要作出I-U图线,要求测出一组包括零在内的电压、电流值, 所以,变阻器要采用分压接法; b.本实验中,因被测小灯泡电阻较小,所以实验电路必须采用电流表的 外接法 ; c.开关闭合前变阻器滑片移到使灯泡两端电压为零处; d.开关闭合后,调节变阻器滑片的位置,使灯泡两端的电压逐渐增大,可在电压表读数每增加一个定值(如0.5 V)时,读取一次电流值;调节滑片 时应注意使电压表的示数不要超过小灯泡的额定电压;,e.在坐标纸上建立坐标系,横、纵坐标所取的标度比例应该适当,尽量使 测量数据画出的图线占满坐标纸。连

31、线一定要用平滑的曲线,不能画成 折线。 (5)误差分析 a.测量电路存在系统误差,未考虑电压表的分流,造成测得的I值比真实 值 偏大 ; b.描绘I-U图线时作图不准确造成的偶然误差。,2.探究导体电阻与其影响因素(包括材料)的关系 (1)实验设计思想,(2)实验原理 用毫米刻度尺测金属丝导线接入电路的长度L,用螺旋测微器测 导线的 直径d,用伏安法测导线的电阻R,由R= ,得= = 。 (3)实验步骤 a.用螺旋测微器在导线的三个不同位置上各测一次直径,取直径d的 平均值 ,然后计算出导线的横截面积S。,b.将金属丝两端固定在接线柱上悬空拉直,用毫米刻度尺测量 接入 电路 的金属丝长度L(即

32、有效长度),反复测量三次,求出平均值 。 c.依照图中所示的电路图用导线把器材连好,并把滑动变阻器的阻值调 至最大。,d.电路经检查无误后,闭合开关S,改变滑动变阻器滑片的位置,读出几组 相应的电流表、电压表的示数I和U的值,记入记录表格内,断开开关S, 求出电阻R的平均值。 e.将测得的R、L、d值,代入电阻率计算公式= = 中,计 算出金属丝的电阻率。 f.整理好实验器材,实验结束。 (4)注意事项 a.本实验中被测金属丝的电阻值较小,为了减小实验的系统误差,必须采 用电流表 外接法 ;,b.实验连线时,应先从电源的正极出发,依次将电源、开关、电流表、待 测金属丝、滑动变阻器连成主干线路(

33、闭合电路),然后再把电压表并联 在待测金属丝的两端; c.测量被测金属丝的有效长度,是指测量待测金属丝接入电路的两个端 点之间的长度,测量时应将金属丝拉直; d.闭合开关S之前,一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的 位置; e.在用伏安法测电阻时,通过待测金属丝的电流I的值不宜过大(电流表 用00.6 A量程),通电时间不宜过长,以免金属丝的温度过高,造成其电 阻率在实验过程中 增大 ; f.求R的平均值可用两种方法:第一种是算出各次的测量值,再取平均值,第二种是用U-I图线的斜率来求出。若采用图像法,在描点时,要尽量使 点间的距离拉大一些,连线时要让各点均匀分布在直线两侧,个别明显

34、偏离较远的点可以不予考虑; g.连接实物图时,所连的导线要接到接线柱上; h.电流表与电压表的读数,注意有效数字的位数。 (5)误差分析误差来源 a.直径的测量; b.长度的测量; c.测量电路中电压表对电阻测量的影响; d.通电电流的大小不同,通电时间的长短不同,致使金属丝发热而温度不 同,电阻率随之变化。,由于本实验采用电流表外接法,所以R测 R真,由= ,可知测真。 3.练习使用多用电表 (1)实验原理 a.多用电表一般可以用来测电压、电流和电阻等,而且每一种测量都有 几个量程。其外形如图所示,上半部分为表盘,表盘上有电流、电压、 电阻等多种量程的刻度,下半部分为选择开关,它的四周刻着各

35、种测量 项目和量程。另外,还有 欧姆调零 旋钮、 机械调零 旋钮 和测试笔的插孔等。,b.欧姆表测电阻的原理是闭合电路欧姆定律,欧姆表的内部电路结构如 图所示。R为调零电阻,将红、黑表笔短接,进行欧姆调零时,指针满偏, 根据闭合电路欧姆定律有 Ig= ;当红、黑表笔间接有未,知电阻Rx时,有I= ,故每一个未知电阻都对应一个电 流值I。我们在刻度盘上直接算出I对应的Rx的值,所测电阻即可从表盘 上直接读出。由于I与R的非线性关系,表盘上的电流刻度是均匀的,其 对应的电阻刻度却是不均匀的,电阻的零刻度在电流表满偏处。当Rx= Rg+R+r 时,I= ,指针半偏,所以欧姆表的内阻等于中值电阻。 c

36、.晶体二极管是半导体材料制成的,它有两个极,一个叫正极,一个叫负 极,它的符号如图所示。,晶体二极管具有单向导电性(符号上的箭头表示允许电流通过的方向); 当给二极管加正向电压时,它的电阻很小,电路导通;当给二极管加反向 电压时,它的电阻很大,电路截止。 (2)注意事项 a.红表笔应插入面板上的 “+” 孔,黑表笔应插入 “-” 孔, 当多用电表作为电流表或电压表使用时分别表示表头的高电势或低电 势端;当多用电表作为欧姆表使用时,黑表笔(“-”)与内电源的 正 极 相连,红表笔(“+”)与内电源的 负极 相连。这样电流总是 从同一方向流过表头。 b.与使用电压表、电流表一样,多用电表在使用前要

37、进行 机械调零 (即观察指针是否指在刻线左端的零刻度处,若不指零,可用小螺丝刀,旋转定位螺丝)。 c.使用欧姆挡测电阻时,还要进行“欧姆调零”,方法是:将选择开关置 于欧姆挡(适当倍率),将两表笔短接,调整欧姆调零旋钮,使指针指在电 阻刻度的零位上。,注意 每变换一次欧姆挡的倍率,都要重新进行欧姆调零。 d.关于欧姆挡量程的选择:使用欧姆挡测电阻时,指针指示在表盘中值电 阻左右读数较准确。如某多用电表电阻刻度中央刻度为15,当待测电阻 约为2 k时,应选用欧姆挡的 “100” 挡,读数不要忘记乘以相 应的倍率。 e.测量时,待测电阻要与电源以及其他电阻断开,且不能用手接触表笔金 属部分。 f.

38、测量完毕后,要把表笔从测试孔中拔出,并将选择开关 置于 “OFF”挡 或 交流电压最高挡 。,4.测定电池的电动势和内阻 (1)实验设计思想,(2)实验原理 如图所示,改变R的阻值,从电压表和电流表中读出几组U、I值,利用闭 合电路欧姆定律U=E-Ir求出几组E、r值,最后分别算出它们的平均值。 用作图法来处理数据:即在坐标纸上以I为横坐标、U为纵坐标,用测出 的几组I、U值画出U-I图像。如图所示。所得直线的 纵截距即电动势值,图线斜率的绝对值即内阻r的值。,(3)实验步骤 a.连接好电路。 b.把变阻器的滑片移到使阻值最大的一端。 c.闭合开关,调节变阻器,使电流表有明显示数,记录一组数据

39、(I、U),用 同样方法测量几组I、U值,记录在自己设计的表格中。 d.断开开关,整理好器材。 e.处理数据,用公式法和作图法两种方法求出电动势和内阻的值。,(4)注意事项 a.为了使电源的路端电压变化明显,电源的内阻宜大些(选用已使用过一 段时间的干电池); b.电源在大电流放电时极化现象较严重,电动势E会明显下降,内阻r会明 显增大,故长时间放电不宜超过0.3 A,短时间放电不宜超过0.5 A,因此, 实验中不要将I调得过大,读电表要快,每次读完后应立即断电; c.测出不少于6组I、U数据,且变化范围要大些,用方程组求解,要将测出 的I、U数据中,第1组和第4组列方程组,第2组和第5组列方

40、程组,第3组 和第6组列方程组,分别解出E、r值再求平均值; d.画出U-I图线,要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直,线的两侧,个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑,这样,就可使偶然误 差得到部分抵消,从而提高精确度; e.计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点,用r= 计算出电源的 内阻r。 (5)误差分析 a.测量电路存在系统误差,未考虑电压表的分流,使得测量电流 小于 电源的真实电流值。 b.由于电压表的分流使电动势的测量值 小于 真实值,内阻的测量 值 小于 真实值。 考向突破,考向 测绘小灯泡的伏安特性曲线 1.滑动变阻器的连接方法 电源和滑动变阻器按一定的连接方式组合,形

41、成了供电电路的两种接线 方式:限流式和分压式。,2.电流表的内、外接法,3.电学实验器材的选取原则及电路的实物连线 (1)器材的选取原则 a.安全性原则:实验中要保证电流、电压值既不超过仪表的量程,又不超 过变阻器、小灯泡、电阻箱等器材所允许的最大值。 b.精确性原则:在不违反安全性原则的前提下,尽量使测量结果更精确。 c.简便性原则:在不违反前两个原则的前提下,尽量使测量电路简单好 接,测量中的调节控制操作方便。 (2)电路的实物连线 a.总的原则:先串后并,接线到柱,注意量程和正负。,b.对限流电路,只需用笔画线当做导线,从电源正极开始,把电源、开 关、滑动变阻器、“伏安法”四部分依次串联

42、起来即可(注意电表的 正负接线柱和量程,滑动变阻器应调到阻值最大处)。 c.对分压电路,应该先把电源、开关和滑动变阻器的全部电阻丝三部分 用导线连接起来,然后在滑动变阻器电阻丝两端之 中任选一个接头,比较该接头和滑动头两点的电势高低,根据伏安法部 分电表正负接线柱的情况,将“伏安法”部分接入该两点间。(注意滑 动变阻器应调到使“伏安法”部分所接两点间阻值最小处)另外,要特 别注意滑动变阻器的连接,有以下三种典型错误接法:,例3 (2016浙江4月选考,18,5分)在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实 验中,小灯泡额定电压为2.5 V、电流为0.3 A。,图甲,图乙,(1)部分连线的实物图如图甲所示

43、,请完成实物连接图; (2)某次实验中,当电流表的示数为0.18 A,电压表的指针如图乙所示,则 电压为 V,此时小灯泡的功率是 W; (3)正确测量获得的伏安特性曲线是下列图像中的 (填字母)。,解析 (1)本实验小灯泡电阻较小,采用电流表外接法,因为要描绘伏安 特性曲线,电压要从零开始调节,所以变阻器采用分压式接法。 (2)电压表读数为1.50 V,由P=UI得,小灯泡功率为0.27 W。 (3)随着电压和电流的增大,小灯泡功率增大,温度升高,电阻值也增大,故 图线如C图所示。,答案 (1)如图所示 (2)1.481.50均可 0.27 (3)C,例4 (2018浙江11月选考,18,5分

44、)为了比较精确地测定阻值未知的定值 电阻Rx,小明设计了如图1所示的电路。 图1,图2,(1)实验时,闭合开关S,滑动变阻器的滑片滑至合适位置保持不变,将c点 先后与a、b点连接,发现电压表示数变化较大,电流表示数基本不变,则 测量时应将c点接 (选填“a点”或“b点”),按此连接测量,测 量结果 (选填“小于”、“等于”或“大于”)Rx的真实值。 (2)根据实验测得的6组数据,在图2中描点,作出了两条图线。你认为正 确的是 (选填“”或“”),并由图线求出电阻Rx= 。(保留两位有效数字),解析 (1)由题中表述可知,c先后与a、b连接,电压表变化比较大,说明 电流表的电阻对电路影响比较大,

45、所以应该使用电流表外接法,即接a点, 测量值比真实值偏小。 (2)根据电路的接法,当电流为零时电压表示数也为零,故图线过原点,选 ,由斜率的倒数即电阻阻值可知,R=7.5 。,答案 (1)a点 小于 (2) 7.5,考点三 电磁感应实验 考向基础 一、探究电磁感应的产生条件 1.实验原理 只要改变穿过闭合回路的磁通量,就可以使闭合回路产生感应电流,感 应电流的有无通过连接在回路中的电流表的指针是否偏转来判定。本 实验应注意探究改变穿过闭合回路磁通量的多种方式。 2.参考方案 (1)向线圈中插拔磁铁,如图所示。,(2)模仿法拉第的实验,如图所示。,二、探究感应电流方向的规律 电路连接好后,如图的

46、四种情况,测量结果记录如表:,表1 线圈内磁通量增加时的情况,表2 线圈内磁通量减少时的情况,表1说明:当穿过线圈的磁通量 增加 时,感应电流的磁场方向 跟原磁场方向 相反 。 表2说明:当穿过线圈的磁通量 减少 时,感应电流的磁场方向跟原 磁场方向 相同 。 由此得出:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要 阻碍 引起感应电流的磁通量的 变化 。 三、探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系 1.实验原理 变压器是由原线圈、副线圈和铁芯组成的。电流通过原线圈时在铁芯 中产生磁场,由于电流的大小、方向在不断变化,铁芯中的磁场也不断 变化,变化的磁场在副线圈中产生感应电动势,副线圈就存在输出电

47、,压。本实验通过与副线圈相连接的多用电表,观察原线圈电压变化时副 线圈的输出电压的变化;通过改变原、副线圈匝数,探究原、副线圈的 电压比与匝数比的关系。 2.注意事项 (1)为了人身安全,只能使用 低压交流电源 ,所用电压不要超过 12 V ; (2)为了多用电表的安全,使用交流电压挡测电压时,先用最大量程试测。,考点四 光学实验 考向基础 一、测定玻璃的折射率 1.实验原理 用插针法确定光路,找出跟入射光线相对应的折射光线;用量角器测出 入射角i和折射角r;根据折射定律计算出玻璃的折射率n= 。 2.注意事项 (1)玻璃砖要厚,用手拿玻璃砖时,只能接触玻璃毛面或棱,严禁用玻璃砖 当尺子画 界

48、面 ; (2)入射角应在30到60之间;,(3)大头针要 竖直 插在白纸上,且玻璃砖每一侧两枚大头针P1与P2 间、P3与P4间的距离应尽量 大一些 ,以减小确定光路方向时造成 的误差; (4)玻璃砖的折射面要画准; (5)由于要多次改变入射角重复实验,所以入射光线与出射光线要一一 对应编号以免混乱。 3.误差分析 (1)确定入射光线、出射光线时的误差,故入射侧、出射侧所插两枚大 头针间距离宜大点; (2)测量入射角与折射角时的误差。故入射角不宜过小,但入射角也不 宜过大,过大则反射光 较强 ,出射光 较弱 。,二、用双缝干涉测量光的波长( 同时练习使用游标型测量头) 1.实验原理 实验时可以用灯丝为线状的灯泡作光源,在双缝前加一 滤光片 (红、绿均可) ,让双缝对准光源且双缝 平行于 灯丝,这样通过双 缝的光为单色光。然后调节双缝的间距,即可在筒内带有刻度的光屏上 得到单色光的干涉条纹,再从观察到的条纹中选若干条清晰的条