高考物理实验专项

高考物理实验专项

‎2018高考物理实验 必考 实验一：研宄匀变速直线运动 实验二：探宄弹力和弹簧伸长的关系 实验三：验证力的平行四边形定则 实验四：验证牛顿运动定律 实验五：探宄动能定理 实验六：验证机械能守恒定律 实验七：验证动量守恒定律 实验八：测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器）‎ 实验九：描绘小电珠的伏安特性曲线 实验十：测定电源的电动势和内阻 实验十一：练习使用多用电表 实验十二：传感器的简单使用 选考 实验一: 探宄单摆的运动、用单摆测定重力加速度 ‎ 实验二: 测定玻璃的折射率 实验三： 用双缝干涉测光的波长 说明：‎ ‎1.要求会正确使用的仪器主要有：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、打点计时器、弹簧秤、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等 ‎2.要求认识误差问题在实验中的重要性，了解误差的概念， 知道系统误差和偶然 误差；知道用多次测量 求平均值的方法减小偶然误差；能在某些实 验中分析误差的主要 来源；不要求计算误差 ‎ ‎3.要求知道有效 数字的概念，会用有效 数字表达直接测量的 结果。间接测量的有效 数字运算不作要求 ‎1、长度的测量 ‎[例题]‎ ‎1．游标卡尺的读数：主尺最小分度是1mm，则图中三个卡尺的读数为：‎ 甲图中的游标是10分度，则读数为 mm；‎ 乙图中的游标是20分度，则读数为 mm；‎ 丙图中的游标是50分度，则读数为 mm。‎ 乙 甲 丙 ‎ 答案：29.8，10.70，8.30。‎ ‎ 2．螺旋测微器的读数：图中甲为 mm；乙为 mm，丙为 mm。‎ 乙 丙 甲 ‎ 答案：0.900，8.600，8.480‎ 实验一：研宄匀变速直线运动 ‎ [实验目的]‎ ‎ 1．练习使用打点计时器，学习利用打上点的纸带研究物体的运动。‎ ‎ 2．学习用打点计时器测定即时速度和加速度。‎ ‎[实验原理]‎ ‎ 1．打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，它每隔0.02s打一次点（由于电源频率是50Hz），因此纸带上的点就表示了和纸带相连的运动物体在不同时刻的位置，研究纸带上点之间的间隔，就可以了解物体运动的情况。‎ ‎ 2．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，s1、s2、s3、……为相邻两计数点间的距离，若△s=s2-s1=s3-s2=……=恒量，即若连续相等的时间间隔内的位移之差为恒量，则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动。‎ ‎ 3．由纸带求物体运动加速度的方法：‎ ‎ （1）用“逐差法”求加速度：即根据s4-s1=s5-s2=s6-s3=3aT2（T为相邻两计数点间的时间间隔）求出a1=、a2=、a3=，再算出a1、a2、a3的平均值即为物体运动的加速度。‎ ‎ （2）用v-t图法：即先根据vn=求出打第n点时纸带的瞬时速度，后作出v-t图线，图线的斜率即为物体运动的加速度。‎ ‎[实验器材]‎ ‎ 小车，细绳，钩码，一端附有定滑轮的长木板，打点计时器，低压交流电源，导线两根，纸带，米尺。‎ ‎[实验步骤]‎ ‎ 1．把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路，如图所示。‎ ‎ 2．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，并在细绳的另一端挂上合适的钩码，试放手后，小车能在长木板上平稳地加速滑行一段距离，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面。‎ ‎ 3．把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，再放开小车，让小车运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，取下纸带，换上新纸带，重复实验三次。‎ ‎ 4．选择一条比较理想的纸带，舍掉开头的比较密集的点子，确定好计数始点0，标明计数点，正确使用毫米刻度尺测量两点间的距离，用逐差法求出加速度值，最后求其平均值。也可求出各计数点对应的速度，作v-t图线，求得直线的斜率即为物体运动的加速度。‎ ‎[注意事项]‎ ‎ 1．纸带打完后及时断开电源。‎ ‎ 2．小车的加速度应适当大一些，以能在纸带上长约50cm的范围内清楚地取7～8个计数点为宜。‎ ‎ 3．应区别计时器打出的轨迹点与人为选取的计数点，通常每隔4个轨迹点选1个计数点，选取的记数点不少于6个。‎ ‎ 4．不要分段测量各段位移，可统一量出各计数点到计数起点0之间的距离，读数时应估读到毫米的下一位。‎ ‎[例题]‎ ‎ 1．电磁打点计时器是一种使用______电源的计时仪器，它的工作电压是______。如图所示，A是______，B是______，C是______，D是______，E是______，F是______。‎ ‎ 答案：交流，4至6V，线圈，振动片，限位孔，振针，永磁体，接线柱。‎ A B C D E F O A B C D E F cm s1‎ ‎2.80‎ ‎4.40‎ s2‎ ‎5.95‎ s3‎ ‎7.57‎ s4‎ ‎9.10‎ s5‎ ‎10.71‎ s6‎ ‎ 2．如图是某同学测量匀变速直线运动的加速度时，从若干纸带中选中的一条纸带的一部分，他每隔4个点取一个计数点，图上注明了他对各计数点间距离的测量结果。‎ ‎ （1）为了验证小车的运动是匀变速运动，请进行下列计算，填入表内（单位：cm）‎ s2-s1‎ s3-s2‎ s4-s3‎ s5-s4‎ s6-s5‎ ‎ 各位移差与平均值最多相差______cm，由此可以得出结论：小车的位移在________范围内相等，所以小车的运动是________。‎ ‎ （2）根据匀变速直线运动的规律，可以求得物体的加速度a==______m/s2。‎ ‎ （3）根据an-3=，可求出 ‎ a1==______m/s2，a2==______m/s2，a3==______m/s2，‎ ‎ 所以，==______m/s2。‎ ‎ 答案：（1）1.60，1.55，1.62，1.53，1.61，1.58，0.05，任意两个连续相等的时间里、在误差允许的，匀加速直线运动；（2）1.58；（3）1.59，1.57，1.59，1.58。‎ ‎ 3．在研究匀变速直线运动的实验中，如图所示，为一条记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔T=0.1s。‎ ‎ （1）根据________计算各点瞬时速度，则 cm ‎7.00‎ ‎17.50‎ ‎31.50‎ ‎49.00‎ A B C D E ‎ vA=______m/s，vB=______m/s，vC=______m/s，‎ ‎ vD=______m/s，vE=______m/s。‎ t/s ‎0.1‎ ‎0.2‎ ‎0.3‎ ‎0.4‎ ‎0‎ ‎60‎ ‎80‎ ‎100‎ ‎120‎ ‎140‎ ‎160‎ v/cm·s-1‎ ‎ （2）在如图所示坐标中作出小车的v-t图线，并根据图线求出a=________。将图线延长与纵轴相交，交点的速度是________，此速度的物理意义是________。‎ ‎ 答案：（1）vn=，0.53，0.88，1.23，1.58，1.93；（2）3.50m/s2，0.53m/s，开始计时小车的速度，即vA。‎ 皮筋对小车做功与小车速度的平方成正比．‎ 实验二：探宄弹力和弹簧伸长的关系 ‎【重难点：】1、理解实验原理 ‎ 2、弄清实验的步骤 ‎ ‎ 3、学会利用图象法处理实验数据，探究物理规律 ‎ 4、注意误差分析 ‎【误差分析】‎ ‎1．本实验的误差来源之一是由弹簧拉力大小的不稳定造成的，因此，使弹簧的悬挂端固定，另一端通过悬挂钩码来充当对弹簧的拉力，可以提高实验的准确度．‎ ‎2．弹簧长度的测量是本实验的主要误差来源，所以，应尽量精确地测量弹簧的长度．‎ ‎3．在F－x图象上描点、作图不准确．‎ ‎【注意事项】‎ ‎1．每次增减钩码测量有关长度时，均需保证弹簧及钩码不上下振动而处于静止状态，否则，弹簧弹力将可能与钩码重力不相等．‎ ‎2．弹簧下端增加钩码时，注意不要超过弹簧的限度．‎ ‎3．测量有关长度时，应区别弹簧原长l0、实际总长l及伸长量x三者之间的不同，明确三者之间的关系．‎ ‎4．建立平面直角坐标系时，两轴上单位长度所代表的量值要适当，不可过大，也不可过 小．‎ ‎5．描线的原则是，尽量使各点落在描出的线上，少数点分布于线两侧，描出的线不应是折线，而应是平滑的曲线．‎ ‎6．记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位 Ø ‎1、在“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验中，以下说法正确的是(　AB　)‎ A．弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度 B．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态 C．用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量 D．用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等 Ø ‎2、某同学做“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验，他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L，把L－L0作为弹簧的伸长量x，这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是(　C　)．‎ Ø ‎3、以下是一位同学做“弹力与弹簧伸长的关系”的实验．‎ ² 下列的实验步骤是这位同学准备完成的，请你帮这位同学按操作的先后顺序，用字 ‎ 母排列出来是____CBDAEF_____________．‎ A． 以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组数据(x，F)对应的点，并用平 ‎ 滑的曲线连结起来 B．记下弹簧不挂钩码时，其下端在刻度尺上的刻度L0‎ C．将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，‎ ‎ 在弹簧附近竖直固定一刻度尺 D．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个……钩 ‎ 码，并分别记下钩码静止时，弹簧下端所对应的刻度 ‎ 并记录在表格内，然后取下钩码 E．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量的关 ‎ 系式 F．解释函数表达式中常数的物理意义 ü 这位同学探究弹力大小与弹簧伸长量之间的关系所测的几组数据在图中坐标上已描出：‎ ü 在图中的坐标上作出F－x图线．‎ ü 写出曲线的函数表达式(x用cm作单位)：______F＝0.43x___（N）_______.‎ Ø ‎5、在“探究弹力与弹簧伸长的关系，并测定弹簧的劲度系数”的实验中，实验装置如图。所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力．实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度．‎ Ø ‎(1)有一个同学通过以上实验测量后把6组数据描点在如坐标图2－4－3中，请作出F-L图线．‎ Ø ‎(2)由此图线可得出的结论是 _在弹性限度内，弹力和弹簧的伸长量成正比_ __ ___．该弹簧的原长为L0＝__10_cm，劲度系数k＝___25__________N/m.‎ Ø ‎(3)试根据以上该同学的实验情况，请你帮助他设计一个记录实验数据的表格．(不必填写其实验测得的具体数据)‎ Ø ‎(4)该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较．‎ 优点在于：_避免弹簧自身所受重力对实验的影响______________；‎ 缺点在于：__弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差____________.‎ 实验三：验证力的平行四边形定则 ‎ [实验目的]‎ ‎ 验证力的合成的平行四边形定则。‎ ‎[实验原理]‎ ‎ 此实验是要用互成角度的两个力与一个力产生相同的效果（即：使橡皮条在某一方向伸长一定的长度），看其用平行四边形定则求出的合力与这一个力是否在实验误差允许范围内相等，如果在实验误差允许范围内相等，就验证了力的平行四边形定则。‎ ‎[实验器材]‎ ‎ 木板一块，白纸，图钉若干，橡皮条一段，细绳，弹簧秤两个，三角板，刻度尺，量角器。‎ ‎[实验步骤] ‎ ‎ 1．用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的方木板上。‎ ‎ 2．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，用两条细绳套结在橡皮条的另一端。‎ ‎ 3．用两个弹簧秤分别钩住两个细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O（如图所示）。‎ ‎ 4．用铅笔描下结点O的位置和两条细绳套的方向，并记录弹簧秤的读数。在白纸上按比例作出两个弹簧秤的拉力F1和F2的图示，利用刻度尺和三角板根椐平行四边形定则求出合力F。‎ ‎ 5．只用一个弹簧秤，通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置O，记下弹簧秤的读数和细绳的方向。按同样的比例用刻度尺从O点起做出这个弹簧秤的拉力F'的图示。‎ ‎ 6．比较F'与用平行四边形定则求得的合力F，在实验误差允许的范围内是否相等。‎ ‎ 7．改变两个分力F1和F2的大小和夹角。再重复实验两次，比较每次的F与F'是否在实验误差允许的范围内相等。‎ ‎[注意事项]‎ ‎ 1．用弹簧秤测拉力时，应使拉力沿弹簧秤的轴线方向，橡皮条、弹簧秤和细绳套应位于与纸面平行的同一平面内。‎ ‎ 2．同一次实验中，橡皮条拉长后的结点位置O必须保持不变。‎ ‎[例题]‎ ‎ 1．在本实验中，橡皮条的一端固定在木板上，用两个弹簧秤把橡皮条的另一端拉到某一位置O点，以下操作中错误的是 ‎ A．同一次实验过程中，O点位置允许变动 ‎ B．在实验中，弹簧秤必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤刻度 ‎ C．实验中，先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧秤拉力的大小和方向，把橡皮条的结点拉到O点 ‎ D．实验中，把橡皮条的结点拉到O点时，两弹簧之间的夹角应取90°不变，以便于算出合力的大小 ‎ 答案：ACD A F1‎ F2‎ F′‎ F O ‎ 2．某小组做本实验时得出如图所示的图（F'与A、O共线），其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳套的结点，图中______是F1与F2合力的真实值，______是F1与F2合力的实验值，需要进行比较的是______和______。通过本实验可以验证______。‎ ‎ 答案：F'，F，F'，F，力的平行四边形定则 ‎ 3．做本实验时，其中的三个实验步骤是：‎ ‎ （1）在水平放置的木板上垫一张白张，把橡皮条的一端固定在板上，另一端拴两根细线，通过细线同时用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条，使它与细线的结点达到某一位置O点，在白纸上记下O点和两弹簧秤的读数F1和F2。‎ ‎ （2）在纸上根据F1和F2的大小，应用平行四边形定则作图求出合力F。‎ ‎ （3）只用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条，使它的伸长量与两个弹簧秤拉时相同，记下此时弹簧秤的读数F'和细绳的方向。‎ ‎ 以上三个步骤中均有错误或疏漏，指出错在哪里？‎ ‎ 在（1）中是________________。‎ ‎ 在（2）中是________________。‎ ‎ 在（3）中是________________。‎ ‎ 答案：（1）两绳拉力的方向；（2）“的大小”后面加“和方向”；（3）“相同”之后加“橡皮条与绳的结点拉到O点”‎ 实验四：验证牛顿运动定律 ‎ [实验目的]‎ 验证牛顿第二定律。‎ ‎[实验原理]‎ ‎ 1．如图所示装置，保持小车质量不变，改变小桶内砂的质量，从而改变细线对小车的牵引力，测出小车的对应加速度，作出加速度和力的关系图线，验证加速度是否与外力成正比。‎ ‎ 2．保持小桶和砂的质量不变，在小车上加减砝码，改变小车的质量，测出小车的对应加速度，作出加速度和质量倒数的关系图线，验证加速度是否与质量成反比。‎ ‎[实验器材]‎ ‎ 小车，砝码，小桶，砂，细线，附有定滑轮的长木板，垫木，打点计时器，低压交流电源，导线两根，纸带，托盘天平及砝码，米尺。‎ ‎[实验步骤]‎ ‎ 1．用天平测出小车和小桶的质量M和M'，把数据记录下来。‎ ‎ 2．按如图装置把实验器材安装好，只是不把挂小桶用的细线系在小车上，即不给小车加牵引力。‎ ‎ 3．平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上垫木，反复移动垫木的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态（可以从纸带上打的点是否均匀来判断）。‎ ‎ 4．在小车上加放砝码，小桶里放入适量的砂，把砝码和砂的质量m和m'记录下来。把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，取下纸带，在纸带上写上编号。‎ ‎ 5．保持小车的质量不变，改变砂的质量（要用天平称量），按步骤4再做5次实验。‎ ‎ 6．算出每条纸带对应的加速度的值。‎ ‎ 7．用纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力，即砂和桶的总重力(M'+m')g，根据实验结果在坐标平面上描出相应的点，作图线。若图线为一条过原点的直线，就证明了研究对象质量不变时其加速度与它所受作用力成正比。‎ ‎ 8．保持砂和小桶的质量不变，在小车上加放砝码，重复上面的实验，并做好记录，求出相应的加速度，用纵坐标表示加速度a，横坐标表示小车和车内砝码总质量的倒数，在坐标平面上根据实验结果描出相应的点并作图线，若图线为一条过原点的直线，就证明了研究对象所受作用力不变时其加速度与它的质量成反比。‎ ‎[注意事项]‎ ‎ 1．砂和小桶的总质量不要超过小车和砝码的总质量的。‎ ‎ 2．在平衡摩擦力时，不要悬挂小桶，但小车应连着纸带且接通电源。用手给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点的间隔是均匀的，表明小车受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。‎ ‎ 3．作图时应该使所作的直线通过尽可能多的点，不在直线上的点也要尽可能对称地分布在直线的两侧，但如遇个别特别偏离的点可舍去。‎ ‎[例题]‎ ‎ 1．在做验证牛顿第二定律的实验时，某学生将实验装置按如图安装，而后就接通源开始做实验，他有三个明显的错误：（1）____________；（2）____________；（3）____________。‎ ‎ 答案：（1）没有平衡摩擦力；（2）不应挂钩码，应挂装有砂子的小桶；（3）细线太长悬挂物离地面太近。‎ ‎ 2‎ ‎．在验证牛顿第二定律的实验中，用改变砂的质量的办法来改变对小车的作用力F，用打点计时器测出小车的加速度a，得出若干组F和a的数据。然后根据测得的数据作出如图所示的a-F图线，发现图线既不过原点，又不是直线，原因是 ‎ A．没有平衡摩擦力，且小车质量较大 ‎ B．平衡摩擦力时，所垫木板太高，且砂和小桶的质量较大 ‎ C．平衡摩擦力时，所垫木板太低，且砂和小桶的质量较大 ‎ D．平衡摩擦力时，所垫木板太高，且小车质量较大 答案：C 实验五：探宄动能定理 一、实验原理 ‎1．为什么探究的是功与速度变化的关系？‎ 物体的动能与速度密切相关，而物体的速度变化与它的受力有关．物体在力的作用下走一定位移速度发生变化，因此我们要去探究功与速度变化的关系．‎ ‎2．如何改变功的大小？‎ 每次橡皮筋拉的长度要保持一致，则每根橡皮筋做的功是相同的，所以改变橡皮筋的条数就改变了做功的大小．‎ ‎3．如何确定小车获得的速度？‎ 小车获得的速度可以由纸带和打点计时器测出，也可以用其他的方法测出．‎ 二、实验器材 长木板、薄木块、小车、橡皮筋、砝码盘及砝码、打点计时器、低电压交流电源、导线、毫米刻度尺、纸带及复写纸等．‎ 三、实验步骤 ‎1．按图组装好实验仪器，由于小车在运动中会受到阻力，‎ 把木板装有打点计时器的一端用薄木块略微垫高，平衡摩擦力 ‎2．把纸带拴在小车的后面，并穿过打点计时器，先用一条橡皮筋进行实验，把橡皮筋拉伸一定长度，放开小车．‎ ‎3．换纸带，并改用2条、3条……同样的橡皮筋进行第2次、第3次……实验时，每次实验中橡皮筋拉伸的长度要相同．‎ ‎4．由纸带算出小车获得的速度？，把各次实验获得的速度依次记入对应的表格中.‎ 橡皮筋的条数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ 力对小车做的功 ‎1W ‎2W ‎3W ‎4W ‎5W 小车获得的速度 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎5.观察测出数据进行估计，大致判断两个量可能的关系，然后以W为纵坐标，以v2(或v、v3)为横坐标作图，寻找二者的关系．‎ 四、注意事项 ‎1．平衡摩擦力时连着纸带且接通电源．‎ ‎2．小车所受的阻力Ff应包括小车受的摩擦力和打点计时器对小车后所拖的纸带的摩擦力．‎ ‎3．小车应靠近打点计时器，并且先接通电源后再放手．‎ 五、误差分析 误差是不可避免的，但我们可以尽量减小它，为减小本实验的实验误差，要注意以下几个方面的问题：‎ ‎1．在长木板上，小车、铁钉、打点计时器的位置应调整适当，以保证打在纸带上的点便于处理，求出小车运动的速度．‎ ‎2．平衡摩擦力时，可使木板略微倾斜，作为补偿，保证小车脱离橡皮筋后做匀速运动．‎ ‎3．小车的质量较小，当用多条橡皮筋时，打出的点过少，应改用质量稍大的小车(或加砝码)，以保证打出的点便于处理．‎ 试 题 精 选 ‎1、(2009·南京模拟)为了探究功与速度变化的关系，现提供如图所示的器材，让小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行，请思考探究思路并回答下列问题．(打点计时器交流电频率为50Hz)‎ ‎(1)为了消除摩擦力的影响应采取什么措施？___________________________.‎ ‎(2)当我们分别用同样的橡皮筋1条、2条、3条…并起来进行第1次、第2次、第3次…实验时，每次实验中橡皮筋拉伸的长度都保持一致，我们把第1次实验时橡皮筋对小车做的功记为W.‎ ‎(3)由于橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度可以由打点计时器的纸带测出，如图所示是其中四次实验打出的部分纸带．‎ ‎(4)试根据第(2)、(3)项中的信息，填写下表.‎ 次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ 橡皮筋对小车做功 W 小车速度v(m/s)‎ v2(m2/s2)‎ 从表中数据可得出结论：__________________.‎ ‎1、答案：(1)将木板固定有打点计时器的一端垫起适当的高度，使小车缓慢匀速下滑．‎ ‎ (4)由匀速运动的公式v＝，即可求出小车的速度，其中x从图上读出分别为‎2.00cm,‎2.83cm,‎3.46cm,‎4.00cm，t＝T＝＝0.02s.‎ 次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ 橡皮筋对小车做功 W ‎2W ‎3W ‎4W 小车速度v(m/s)‎ ‎1.00‎ ‎1.42‎ ‎1.73‎ ‎2.00‎ v2(m2/s2)‎ ‎1.00‎ ‎2.02‎ ‎2.99‎ ‎4.00‎ 在误差允许的范围内橡 实验六：验证机械能守恒定律 ‎ [实验目的]‎ ‎ 验证机械能守恒定律。‎ ‎[实验原理]‎ ‎ 当物体自由下落时，只有重力做功，物体的重力势能和动能互相转化，机械能守恒。若某一时刻物体下落的瞬时速度为v，下落高度为h，则应有：mgh=mv2，借助打点计时器，测出重物某时刻的下落高度h和该时刻的瞬时速度v，即可验证机械能是否守恒，实验装置如图所示。‎ ‎ 测定第n点的瞬时速度的方法是：测出第n点的相邻前、后两段相等时间T内下落的距离sn和sn+1，由公式vn=，或由vn=算出，如图所示。‎ O N Sn Sn+1‎ dn-1‎ dn+1‎ ‎[实验器材]‎ ‎ 铁架台（带铁夹），打点计时器，学生电源，导线，带铁夹的重缍，纸带，米尺。‎ ‎[实验步骤]‎ ‎ 1．按如图装置把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时器与学生电源连接好。‎ ‎ 2．把纸带的一端在重锤上用夹子固定好，另一端穿过计时器限位孔，用手竖直提起纸带使重锤停靠在打点计时器附近。‎ ‎ 3．接通电源，松开纸带，让重锤自由下落。‎ ‎ 4．重复几次，得到3～5条打好点的纸带。‎ ‎ 5．在打好点的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近2mm，且点迹清晰一条纸带，在起始点标上0，以后各依次标上1，2，3……，用刻度尺测出对应下落高度h1、h2、h3……。‎ ‎ 6．应用公式vn=计算各点对应的即时速度v1、v2、v3……。‎ ‎ 7．计算各点对应的势能减少量mghn和动能的增加量mvn2，进行比较。‎ ‎[注意项事]‎ ‎ 1．打点计时器安装时，必须使两纸带限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。‎ ‎ 2．选用纸带时应尽量挑第一、二点间距接近2mm的纸带。‎ ‎ 3．因不需要知道动能和势能的具体数值，所以不需要测量重物的质量。‎ ‎[例题]‎ ‎ 1．本实验中，除铁架台、铁夹、学生电源、纸带和重物外，还需选用下述仪器中的哪几种？‎ ‎ A．秒表 B．刻度尺 C．天平 D．打点计时器 ‎ 答案：BD ‎0‎ ‎1‎ A B C D ‎ 2．在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz。查得当地的重加速度g=9.80m/s2，测得所用的重物的质量为1.00kg。实验中得到一条点迹清晰的纸带，把第一个点记作O，另连续的4个点A、B、C、D作为测量的点，经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm。根据以上数据，可知重物由O点到运动C点，重力势能减少量等于________J，动能的增加量等于________J。（取3位有效数字）‎ ‎ 答案：7.62，7.57‎ O A B C D ‎125.0‎ ‎195.0‎ ‎280.5‎ ‎381.5‎ E ‎498.0‎ ‎0‎ ‎(mm)‎ ‎ 3．在本实验中，所用电源的频率为50Hz，某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测量时各计数点位置对应刻度尺上的读数如图所示。（图中O是打点计时器打的第一个点，A、B、C、D、E分别是以每打两个点的时间作为计时单位取的计数点）。根据纸带求：‎ ‎ （1）重锤下落的加速度。‎ ‎ （2）若重锤质量为mkg，则重锤从起始下落至B时，减少的重力势能为多少？‎ ‎ （3）重锤下落到B时，动能为多大？‎ ‎ （4）从（2）、（3）的数据可得什么结论？产生误差的主要原因是什么？‎ ‎ 答案：（1）9.69m/s2；（2）|△Ep|=1.95mJ；（3）Ek=1.89mJ；（4）在实验误差允许的范围内，重锤重力势能的减少等于其动能的增加，机械能守恒。产生误差的主要原因是重锤下落过程中受到阻力（空气阻力、纸带与限位孔间的摩擦阻力）的作用。‎ 实验七：验证动量守恒定律 ‎ [实验目的]‎ 研究在弹性碰撞的过程中，相互作用的物体系统动量守恒。‎ ‎[实验原理]‎ ‎ 一个质量较大的小球从斜槽滚下来，跟放在斜槽前边小支柱上另一质量较小的球发生碰撞后两小球都做平抛运动。由于两小球下落的高度相同，所以它们的飞行时间相等，这样如果用小球的飞行时间作时间单位，那么小球飞出的水平距离在数值上就等于它的水平速度。因此，只要分别测出两小球的质量m1、m2，和不放被碰小球时入射小球在空中飞出的水平距离s1，以及入射小球与被碰小球碰撞后在空中飞出的水平距离s1'和s2'，若m1s1在实验误差允许范围内与m1s1'+m2s2'相等，就验证了两小球碰撞前后总动量守恒。‎ ‎[实验器材]‎ 碰撞实验器（斜槽、重锤线），两个半径相等而质量不等的小球；白纸；复写纸；天平和砝码；刻度尺，游标卡尺（选用），圆规。‎ ‎[实验步骤]‎ ‎ 1．用天平测出两个小球的质量m1、m2。‎ ‎ 2．安装好实验装置，将斜槽固定在桌边，并使斜槽末端点的切线水平。‎ ‎ 3．在水平地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸。‎ ‎ 4．在白纸上记下重锤线所指的位置O，它表示入射球m1碰前的位置。‎ ‎ 5．先不放被碰小球，让入射球从斜槽上同一高度处由静止开始滚下，重复10次，用圆规作尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心就是入射球不碰时的落地点的平均位置P。‎ ‎ 6．把被碰球放在小支柱上，调节装置使两小球相碰时处于同一水平高度，确保入射球运动到轨道出口端时恰好与靶球接触而发生正碰。‎ ‎ 7．再让入射小球从同一高度处由静止开始滚下，使两球发生正碰，重复10次，仿步骤（5）求出入射小球的落点的平均位置M和被碰小球落点的平均位置N。‎ ‎ 8．过O、N作一直线，取OO'=2r（可用游标卡尺测出一个小球的直径，也可用刻度尺测出紧靠在一起的两小球球心间的距离），O'就是被碰小球碰撞时的球心竖直投影位置。‎ ‎ 9．用刻度尺量出线段OM、OP、O'N的长度。‎ ‎ 10．分别算出m1·与m1·+m2·的值，看m1·与m1·+m2·在实验误差允许的范围内是否相等。‎ ‎[注意事项]‎ ‎ 1．应使入射小球的质量大于被碰小球的质量。‎ ‎ 2．要调节好实验装置，使固定在桌边的斜槽末端点的切线水平，小支柱与槽口间距离使其等于小球直径，而且两球相碰时处在同一高度，碰撞后的速度方向在同一直线上。‎ ‎ 3．每次入射小球从槽上相同位置由静止滚下，可在斜槽上适当高度处固定一档板，使小球靠着挡板，然后释放小球。‎ ‎ 4．白纸铺好后不能移动。‎ ‎[例题]‎ ‎ 1．因为下落高度相同的平抛小球（不计空气阻力）的________相同，所以我们在“碰撞中的动量守恒”实验中可以用________作为时间单位，那么，平抛小球的________在数值上等于小球平抛的初速度。‎ ‎ 答案：飞行时间，飞行时间，水平位移。‎ ‎2．如图所示为“碰撞中的动量守恒”实验装置示意图。‎ ‎(1)入射小球1与被碰小球2直径相同，均为d，它们的质量相比较，应是m1________m2。‎ ‎(2)为了保证小球做平抛运动，如何调整斜槽？‎ ‎(3)之后的实验步骤为：‎ A．在地面上依次铺白纸和复写纸。‎ B．确定重锤对应点O。‎ C．不放球2，让球1从斜槽滑下，确定它落地点位置P。‎ D．把球2放在立柱上，让球1从斜槽滑下，与球2正碰后，确定球1和球2落地点位置M和N。‎ E．用刻度尺量OM、OP、ON的长度。‎ F．看是否相等，以验证动量守恒。‎ 上述步骤有几步不完善或有错误，请指出并写出相应的正确步骤。‎ ‎ 答案：（1）＞ （2）其末端切线水平 （3）D选项中，球1应从与C项相同高度滑下；P、M、N点应该是多次实验落地点的平均位置。F项中，应看是否相等。‎ ‎3．某同学用图1所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律，图中PQ是斜槽，QR为水平槽。实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹。重复这种操作10次。图1中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点。B球落点痕迹如图2所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零点与O点对齐。‎ ‎ （1）碰撞后B球的水平射程应取为__________cm。‎ ‎ （2）在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？答：__________(填选项号)。‎ ‎ A．水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离 ‎ B．A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离 ‎ C．测量A球或B球的直径 ‎ D．测量A球和B球的质量（或两球质量之比）‎ ‎ E．测量G点相对于水平槽面的高度 ‎ 答案：（1）65.7；（2）ABD 实验八：测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器）‎ ‎ [实验目的]‎ ‎ 用伏安法间接测定某种金属导体的电阻率；练习使用螺旋测微器。‎ ‎[实验原理]‎ ‎ 根据电阻定律公式R=，只要测量出金属导线的长度和它的直径d，计算出导线的横截面积S，并用伏安法测出金属导线的电阻R，即可计算出金属导线的电阻率。‎ ‎[实验器材]‎ ‎ 被测金属导线，直流电源（4V），电流表(0-0.6A)，电压表（0-3V），滑动变阻器（50Ω），电键，导线若干，螺旋测微器，米尺。‎ ‎[实验步骤]‎ ‎ 1．用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d，计算出导线的横截面积S。‎ ‎ 2．按如图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路。‎ ‎ 3．用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值。‎ ‎ 4．把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，闭合电键S。改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，断开电键S，求出导线电阻R的平均值。‎ ‎ 5．将测得的R、、d值，代入电阻率计算公式中，计算出金属导线的电阻率。‎ ‎ 6．拆去实验线路，整理好实验器材。‎ ‎[注意事项]‎ ‎ 1．测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两并入点间的部分待测导线长度，测量时应将导线拉直。‎ ‎ 2．本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路必须采用电流表外接法。‎ ‎ 3．实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、电键、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路（闭合电路），然后再把电压表并联在待测金属导线的两端。‎ ‎ 4．闭合电键S之前，一定要使滑动变阻器的滑动片处在有效电阻值最大的位置。‎ ‎ 5．在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度I的值不宜过大（电流表用0~0.6A量程），通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。‎ ‎[例题]‎ ‎ 1．在“测定金属的电阻率”实验中，以下操作中错误的是 ‎ A．用米尺量出金属丝的全长三次，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安培表的内接线路，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 ‎ 答案：AC ‎ 2．欲用伏安法测定一段阻值约为5左右的金属导线的电阻，要求测量结果尽量准确，现备有以下器材：‎ ‎ A．电池组（3V，内阻1）；‎ ‎ B．电流表（0~3A，内阻0.0125）‎ ‎ C．电流表（0~0.6A，内阻0.125）‎ ‎ D．电压表（0~3V，内阻3k）‎ ‎ E．电压表（0~15V，内阻15k）‎ ‎ F．滑动变阻器（0~20，额定电流1A）‎ ‎ G．滑动变阻器（0~2000，额定电流0.3A）‎ ‎ H．电键、导线。‎ ‎ （1）上述器材中应选用的是________。（填写各器材的字母代号）‎ ‎ （2）实验电路应采用电流表________接法。（填“内”或“外”）‎ ‎ （3）设实验中，电流表、电压表的某组示数如图所示，图示中I=________A，U=________V。‎ ‎ （4）将图中给定的器材连成实验电路。‎ ‎ ‎ 答案：（1）ACDFH；（2）外；（3）0.48，2.20；（4）略。‎ 实验九：描绘小电珠的伏安特性曲线 一、滑动变阻器的限流接法和分压接法 ‎1．两种接法比较 ‎ 方式 内容 限流式接法 分压式接法 对比说明 两种接法电路图 串、并 联关系 不同 负载R上电压调节范围 ≤U≤E ‎0≤U≤E 分压电 路调节 范围大 负载R上电流调节范围 ≤I≤ ‎0≤I≤ 分压电 路调节 范围大 闭合S前触头位置 b端 a端 都是为了 保护电路 元件 由上表可以看出：滑动变阻器的分压式接法中，电压和电流的调节范围大，限流式接法较节能．‎ ‎2．两种接法的选择 ‎ (1) 选择不同接法的原则 ‎(2)两种接法的适用条件 ‎①限流式接法适合测量阻值小的电阻(跟滑动变阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小)．‎ ‎②分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的总电阻要大)．‎ ‎③如果R很小，限流式接法中滑动变阻器分得电压较大，调节范围也比较大．R很大时，分压式接法中R几乎不影响电压的分配，滑片移动时，电压变化接近线性关系，便于调节．‎ a．若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求，即若滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流(‎ 或电压)，则必须选用分压式接法．‎ b．若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化不明显，此时，应改用分压电路．‎ c．若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式接法．‎ d．两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法电路简单、耗能低．‎ 二、描绘小电珠的伏安特性曲线 实验目的 ‎1．描绘小电珠的伏安特性曲线．‎ ‎2．分析小电珠伏安特性曲线的变化规律．‎ 实验原理 ‎1．用电流表测出流过小电珠的电流，用电压表测出小电珠两端的电压，测出多组(U，I)值，在U－I坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连起来．‎ ‎2．电流表外接：因为小电珠的电阻很小，如果电流表内接，误差明显较大；滑动变阻器采用分压式接法，使电压能从零开始连续变化．‎ 实验器材 小电珠(3.8 V,0.3 A)或(2.5 V,0.6 A)一个、电压表(0～3 V～15 V)与电流表(0～0.6 A～3 A)各一个、滑动变阻器(最大阻值20 Ω)一个、学生低压直流电源(或电池组)、开关一个、导线若干、坐标纸、铅笔．‎ 实验步骤 ‎1．确定电流表、电压表的量程，采用电流表外接法，滑动变阻器采用分 压式接法，按图1的原理图连接好实验电路．‎ ‎ 图1‎ ‎2．把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端，接线经检查无误后闭合开关S.‎ ‎3．移动滑动变阻器滑片位置，测出多组不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入表格中，断开开关S.‎ U(V)‎ ‎0‎ ‎0.2‎ ‎0.4‎ ‎0.6‎ ‎0.8‎ ‎1.0‎ ‎1.2‎ I(A)‎ U(V)‎ ‎1.6‎ ‎2.0‎ ‎2.4‎ ‎2.8‎ ‎3.2‎ ‎3.6‎ ‎3.8‎ I(A)‎ ‎4．拆除电路，整理仪器．‎ 数据处理 ‎1．在坐标纸上以U为横轴，I为纵轴，建立直角坐标系．‎ ‎2．在坐标纸上描出各组数据所对应的点．(坐标系纵轴和横轴的标度要适中，以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜)‎ ‎3．将描出的点用平滑的曲线连结起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线．‎ 误差分析 ‎1．由于电压表、电流表不是理想电表，电表内阻对电路的影响会带来误差．‎ ‎2．电流表、电压表的读数带来误差，要严格按照读数规则读数．‎ ‎3．在坐标纸上描点、作图带来操作误差．‎ 注意事项 ‎1．电路的连接方式 ‎(1)电流表应采用外接法，因为小电珠(3.8 V,0.3 A)的电阻很小，与0～0.6 A的电流表串联时，电流表的分压影响很大．‎ ‎(2)滑动变阻器应采用分压式接法，目的是使小电珠两端的电压能从零开始连续变化.‎ ‎2．闭合开关S前，滑动变阻器的触头应移到使小电珠分得电压为零的一端，使开关闭合时小电珠的电压从零开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝．‎ ‎3．I－U图线在U0＝1.0 V左右将发生明显弯曲，故在U0＝1.0 V左右描点要密，以防出现较大误差．‎ ‎4．电流表选择0.6 A量程，电压表量程的选择视小电珠的额定电压而定，即若使用“3.8 V,0.3 A”的小电珠，选用电压表的15 V量程；若使用“2.5 V,0.6 A”的小电珠，则选用电压表的3 V量程．‎ ‎5．当小电珠的电压接近额定值时要缓慢增加，到额定值记录后马上断开开关．‎ ‎6．误差较大的点要舍去，I－U图线应是平滑曲线而非折线．‎ 实验改进 一种测小电珠的电阻的准确方法 实验原理：如图2所示，两个电压表完全相同且内阻很大．移动滑动触头，调节电阻箱的示数，使两个电压表示数相同，则电阻箱的读数即为小电珠电阻，记下小电珠的电阻和电压；多次移动滑动触头，采用相同方法，记下相应电阻箱示数和 电压表的读数．在坐标纸上画出R－U图线，并分析R随U变化的规律．‎ 图2‎ 在描绘小电珠的伏安特性曲线的实验中，由于电表内阻的影响，会产生系统误差使得小电珠的电阻测量不准确.上述实验方法可以消除这种误差，操作、读数也较方便.‎ 记忆口诀 电路连接是关键，先串后并把线连,‎ 滑动变阻要分压，A表外接减误差,‎ 电压从零开始调，U－I坐标连曲线,‎ 连好曲线细研究，得出规律记心间.‎ 例1　图3中所示器材为某同学测绘额定电压为2.5 V的小灯泡的I－U特性曲线的实验器材．‎ ‎(1)根据实验原理，用笔画线代替导线，将图中的实验电路图连接完整．‎ 图3‎ ‎(2)开关S闭合之前，图中滑动变阻器的滑片应该置于________．(选填“A端”、“B端”或“AB中间”)‎ ‎(3)实验中测得有关数据如下表：‎ U/V ‎0.40‎ ‎0.80‎ ‎1.20‎ ‎1.60‎ ‎2.00‎ ‎2.40‎ ‎2.80‎ I/A ‎0.10‎ ‎0.16‎ ‎0.20‎ ‎0.23‎ ‎0.25‎ ‎0.26‎ ‎0.27‎ 根据表中的实验数据，在图4中画出小灯泡的I－U特性曲线．‎ 图4‎ ‎(4)若已知小灯泡灯丝在27 °C时电阻值约为1.5 Ω，并且其电阻值与灯丝的热力学温度成正比，试估算该小灯泡以额定功率工作时灯丝的温度约为______°C.(保留三位有效数字)‎ 例2　某同学想描绘某一热敏电阻的伏安特性曲线，实验室提供下列器材：‎ A．电压表V(量程为0～5 V，内阻约5 kΩ)‎ B．电流表A1(量程为0～25 mA，内阻约为0.2 Ω)‎ C．电流表A2(量程为0～0.6 A，内阻约为0.1 Ω)‎ D．滑动变阻器R1(0～10 Ω，额定电流1.5 A)‎ E．滑动变阻器R2(0～1 000 Ω，额定电流0.5 A)‎ F．定值电阻R0(R0＝1 000 Ω)‎ G．直流电源(电动势6 V，内阻忽略不计)‎ H．电键一个、导线若干 ‎(1)该同学选择了适当的器材组成描绘伏安特性曲线的电路，得到热敏电阻电压和电流的7组数据(如下表)，请你在图5中作出热敏电阻的伏安特性曲线.‎ 电压U(V)‎ ‎0.0‎ ‎1.0‎ ‎2.0‎ ‎2.4‎ ‎3.0‎ ‎3.6‎ ‎4.0‎ 电流I(mA)‎ ‎0.0‎ ‎1.6‎ ‎5.8‎ ‎8.0‎ ‎11.8‎ ‎16.0‎ ‎20.0‎ 图5‎ ‎(2)由此曲线可知，该热敏电阻的阻值随电压的增大而________(选填“增大”或“减小”)．该同学选择的电流表是________(选填“B”或“C”)，选择的滑动变阻器是________(选填“D”或“E”)．‎ ‎(3)请在虚线框中画出该同学完成此实验的电路图(热敏电阻符号为)‎ 实验电路设计的思路与方法 电路设计也是高考实验题中常考题型之一．首先应明确题目的要求，看清题目要求测定什么物理量，验证、探究什么物理规律，或要求设计达到何种标准的电路等．其设计原则是：安全、方便、经济．任何实验电路都由测量电路和控制电路构成，测量电路又由电表和被测元件构成，而控制电路由变阻器、开关、电源构成．在测量电路中，一般由电流表内接和外接两种方式，对于给定电表内阻的情况，应先比较R0与待测电阻Rx的关系，其中R0＝，若Rx>R0，则设计为内接；若Rx

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