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專題八　物理實(shí)驗(yàn) 一、主干知法必記 (一)力學(xué)實(shí)驗(yàn) 1.熟知常規(guī)力學(xué)量的測(cè)量 物理量 測(cè)量工具、使用方法或測(cè)量方法 力 ①?gòu)椈蓽y(cè)力計(jì)(不超量程,調(diào)零;會(huì)讀數(shù));②力傳感器(調(diào)零) 質(zhì)量 天平(水平放置、調(diào)零;被測(cè)物放左盤、砝碼放右盤;會(huì)讀數(shù)) 長(zhǎng)度 ①刻度尺(要估讀,精度1 mm);②螺旋測(cè)微器(要估讀,精度0.01 mm);③游標(biāo)卡尺(不估讀,精度有0.1 mm、0.05 mm、0.02 mm三種) 時(shí)間 ①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用6 V以下交流電,電火花計(jì)時(shí)器使用220 V交流電,頻率為50 Hz時(shí)打點(diǎn)時(shí)間間隔均為0.02 s);②光電計(jì)時(shí)器(記錄擋光時(shí)間Δt);③停表(不估讀,精度0.1 s) 速度 ①打點(diǎn)紙帶:vt2=v=xt;②頻閃照相:vt2=v=xt;③光電門:瞬時(shí)速度v=dΔt(d為遮光板寬度);④速度傳感器 加速度 ①打點(diǎn)紙帶:a=ΔxT2;②頻閃照相:a=ΔxT2;③光電門:a=v22-v122x或a=v2-v1t;④v-t圖像:a=k(斜率) 　　2.洞悉重要力學(xué)實(shí)驗(yàn)的考點(diǎn) 項(xiàng)目 裝置圖 操作要領(lǐng) 考查熱點(diǎn) 研究勻 變速直 線運(yùn)動(dòng) ①平行:細(xì)繩、紙帶與長(zhǎng)木板平行 ②靠近:小車釋放前,應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置 ③先后:實(shí)驗(yàn)時(shí)先接通電源,后釋放小車;實(shí)驗(yàn)后先斷開電源,后取下紙帶 ④適當(dāng):懸掛鉤碼要適當(dāng),避免紙帶打出的點(diǎn)太少或過于密集 ①考裝置:器材裝配正誤 ②考讀算:讀紙帶計(jì)數(shù)點(diǎn)間位移;計(jì)算瞬時(shí)速度;計(jì)算加速度 ③摩擦力:無須平衡(木板平放或斜放均可) ④遠(yuǎn)小于:無須滿足(懸掛鉤碼質(zhì)量與小車質(zhì)量) 探究彈 力與彈 簧伸長(zhǎng) 的關(guān)系 ①操作:彈簧豎直懸掛;待鉤碼靜止時(shí)測(cè)出彈簧長(zhǎng)度 ②作圖:坐標(biāo)軸標(biāo)度要適中,單位要標(biāo)注;連線時(shí)要使各數(shù)據(jù)點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè) ①考裝置:器材裝配、讀數(shù) ②考作圖:根據(jù)記錄數(shù)據(jù)作相關(guān)圖線 ③考計(jì)算:根據(jù)F-x,或F-l,或m-x圖像求k 驗(yàn)證力 的平行 四邊形 定則 ①等效:同一次實(shí)驗(yàn)中橡皮條拉長(zhǎng)后的結(jié)點(diǎn)O位置必須保持不變 ②拉力:沿彈簧測(cè)力計(jì)軸線方向拉,橡皮條、彈簧測(cè)力計(jì)和細(xì)繩套與紙面平行;兩分力F1、F2的夾角不要太大或太小 ③作圖:選定比例要相同;嚴(yán)格按力的圖示要求作平行四邊形求合力 ①考讀數(shù):彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù) ②考操作:兩次拉橡皮條時(shí)需將結(jié)點(diǎn)O拉到同一位置 ③求合力:根據(jù)分力F1、F2大小與方向用作圖法求合力 ④會(huì)區(qū)分:能區(qū)分合力的理論值與真實(shí)值 驗(yàn)證牛 頓運(yùn)動(dòng) 定律 ①平衡:必須平衡摩擦力(改變小車或重物質(zhì)量,無須重新平衡) ②質(zhì)量:重物的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量(若使用力傳感器,或以小車與重物的系統(tǒng)為研究對(duì)象無須滿足此要求) ③其他:細(xì)繩與長(zhǎng)木板平行;小車在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置釋放;實(shí)驗(yàn)時(shí)先接通電源,后釋放小車 ①考裝置:器材安裝正誤;平衡摩擦力的方法、標(biāo)準(zhǔn);質(zhì)量控制要求 ②測(cè)定a:根據(jù)紙帶或光電門數(shù)據(jù)計(jì)算加速度 ③求結(jié)論:描點(diǎn)作a-F或a-1M圖像,并得出結(jié)論 ④判成因:給定異常a-F圖像,判斷其可能成因 探究動(dòng) 能定理 ①平衡:須平衡摩擦力 ②做功:橡皮筋做的功是變力功,不能具體求解,須用倍增法改變功的大小 ③小車:靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器且接通電源再釋放小車;每次小車須由同一位置靜止釋放 ①考裝置:平衡摩擦力的方法、判斷標(biāo)準(zhǔn) ②求速度:小車獲得速度就是紙帶點(diǎn)距均勻的速度 ③考圖像:作W-v或W-v2圖像,得出結(jié)論 驗(yàn)證機(jī) 械能守 恒定律 ①安裝:打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直安裝;紙帶沿豎直方向拉直 ②重物:選密度大、質(zhì)量大的金屬塊,且在靠近計(jì)時(shí)器處釋放 ③速度:應(yīng)用vn=hn+1-hn-12T,不能用vn=2ghn或vn=gt計(jì)算 ①考裝置:器材選擇、裝配正誤 ②考計(jì)算:下落速度的計(jì)算;減少重力勢(shì)能與增加動(dòng)能的計(jì)算 ③考圖像:由v22-h或Δv22-Δh圖像的斜率判斷機(jī)械能守恒 驗(yàn)證動(dòng) 量守恒 定律 ①安裝:斜槽末端切線必須沿水平方向 ②起點(diǎn):斜槽末端上方r處 ③速度:應(yīng)用小球平拋的水平位移替代 ①考裝置:器材安裝、小球選取、O點(diǎn)確定 ②考測(cè)量:小球質(zhì)量的測(cè)量和小球平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移的測(cè)量 ③考結(jié)論:根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)判斷兩球碰撞過程中動(dòng)量是否守恒 　　(二)電學(xué)實(shí)驗(yàn) 1.熟知常規(guī)電學(xué)量的測(cè)量 物理量 測(cè)量工具、使用方法或測(cè)量方法 電壓 ①電壓表(會(huì)選用;會(huì)接線;會(huì)讀數(shù));②電壓傳感器;③多用電表電壓擋;④靈敏電流計(jì)與大電阻串聯(lián) 電流 ①電流表(會(huì)選用;會(huì)接線;會(huì)讀數(shù));②電流傳感器;③多用電表電流擋;④靈敏電流計(jì)與小電阻并聯(lián) 電阻 ①多用電表電阻擋(粗測(cè));②伏安法(外接法、內(nèi)接法);③等效替代法測(cè)電阻;④電阻箱(接線、讀數(shù));⑤滑動(dòng)變阻器(選用、接線) 電動(dòng)勢(shì) ①伏安法;②伏阻法;③安阻法等 　　2.洞悉重要電學(xué)實(shí)驗(yàn)的考點(diǎn) 項(xiàng)目 電路圖 實(shí)驗(yàn)原理 考查熱點(diǎn) 測(cè)定金 屬的電 阻率 ①測(cè)Rx:Rx=UI(伏安法) ②算ρ:Rx=ρLS,ρ=SRxL ①考讀數(shù):U、I、L及d ②考電路:電路設(shè)計(jì)或選擇、實(shí)物連線或改錯(cuò),器材選擇 ③考計(jì)算:由U-I圖像求Rx,求ρ 描繪小 電珠的 伏安特 性曲線 ①電路:伏安法外接;滑動(dòng)變阻器分壓式 ②圖像:I-U圖像為曲線(溫度升高,燈絲電阻增大) ①考電路:電路設(shè)計(jì)或選擇、實(shí)物連線或改錯(cuò),器材選擇 ②考作圖:描點(diǎn)、連線畫I-U圖像 ③考計(jì)算:由I-U圖像求電阻、電功率 測(cè)定電 源的電 動(dòng)勢(shì)與 內(nèi)阻 ①伏安法:E=U+Ir ②安阻法:E=I(R+r) ③伏阻法:E=U+URr ①考電路:電路設(shè)計(jì)或選擇、實(shí)物連線或改錯(cuò),器材選擇 ②考作圖:描點(diǎn)連線畫圖線 ③考計(jì)算:由I-U或I-1-R或U-1-R-1圖像,求E、r 練習(xí)使 用多用 電表 ①電壓、電流擋:相當(dāng)于電壓表、電流表 ②歐姆擋:閉合電路歐姆定律 ③調(diào)零:機(jī)械調(diào)零、歐姆調(diào)零 ④電流方向:紅表筆進(jìn),黑表筆出 ①考讀數(shù):電壓、電流、歐姆擋的讀值 ②考使用:歐姆表選擋、調(diào)零、規(guī)范操作等 ③考黑箱:多用電表探測(cè)黑箱內(nèi)的元件 傳感器 的簡(jiǎn)單 應(yīng)用 傳感器能夠?qū)⒏惺艿降奈锢砹?力、熱、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的量(一般是電學(xué)量) ①考熱敏:熱敏電阻特性(歐姆表法、伏安法) ②考光敏:光敏電阻特性(歐姆表法、伏安法) 二、易錯(cuò)知識(shí)點(diǎn)撥 1.讀數(shù)類題目中易在分度值、有效數(shù)字、單位間的換算上出現(xiàn)錯(cuò)誤。 2.紙帶問題中易將計(jì)時(shí)點(diǎn)和計(jì)數(shù)點(diǎn)混淆,計(jì)算時(shí)易漏掉單位的換算。 3.驗(yàn)證力的平行四邊形定則的實(shí)驗(yàn)中誤認(rèn)為兩彈簧測(cè)力計(jì)夾角為90。 4.多用電表歐姆擋使用時(shí)易出現(xiàn)換擋不調(diào)零的現(xiàn)象。 5.電流表的內(nèi)、外接法,滑動(dòng)變阻器的分壓和限流在具體應(yīng)用中易混。 6.用U-I圖像分析電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻時(shí),易漏掉坐標(biāo)原點(diǎn)的物理意義,誤認(rèn)為都是零。 7.實(shí)物連圖時(shí),易出現(xiàn)電源正、負(fù)極和電表正、負(fù)接線柱不對(duì)應(yīng)的現(xiàn)象。 8.設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中,不能很好地將基本實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 三、保溫訓(xùn)練 1.在“探究小車的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中,如圖甲是一條記錄小車運(yùn)動(dòng)情況的紙帶,A、B、C、D、E為相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T=0.1 s。 (1)計(jì)算各點(diǎn)的瞬時(shí)速度,vB=　　　m/s,vC=2.64 m/s,vD=3.90 m/s; (2)在圖乙所示坐標(biāo)中作出小車的v-t圖線,并根據(jù)圖線求出a=　　　　m/s2。 乙 答案　(1)1.38　(2)見解析圖　12.6 解析　(1)B點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于AC段的平均速度,則vB=xAC2T=0.2760.2 m/s=1.38 m/s。 (2)v-t圖線如圖所示 圖線的斜率表示加速度 a=ΔvΔt=3.90-1.380.3-0.1 m/s2=12.6 m/s2。 2.某同學(xué)利用如圖(a)所示裝置測(cè)量當(dāng)?shù)刂亓铀俣?。?shí)驗(yàn)時(shí),通過電磁鐵控制小鐵球從P處自由下落,小鐵球依次通過兩個(gè)光電門Ⅰ、Ⅱ,測(cè)得遮光時(shí)間分別為Δt1和Δt2,兩光電門中心的高度差為h,回答下列問題: (1)用螺旋測(cè)微器測(cè)得小鐵球直徑的示數(shù)如圖(b)所示,則小鐵球的直徑D=　　　　mm; (2)計(jì)算重力加速度表達(dá)式為g=　　　　　　　　;(用測(cè)定的物理量的符號(hào)表示) (3)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差,以下建議合理的是　　　　。 A.減小光電門Ⅰ、Ⅱ間的高度差 B.換用密度更大、體積更小的金屬球 C.多次改變光電門Ⅰ、Ⅱ的位置,測(cè)量g并求其平均值 答案　(1)7.373(7.372~7.374均可) (2)12hDΔt22-DΔt12 (3)BC 3.要測(cè)繪一個(gè)標(biāo)有“3 V　0.6 W”小燈泡的伏安特性曲線,燈泡兩端的電壓需要由零逐漸增加到3 V,并便于操作。已選用的器材有: 電池組(電動(dòng)勢(shì)4.5 V,內(nèi)阻約1 Ω); 電流表(量程為0~250 mA,內(nèi)阻約5 Ω); 電壓表(量程為0~3 V,內(nèi)阻約3 kΩ); 開關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干。 (1)實(shí)驗(yàn)中所用的滑動(dòng)變阻器應(yīng)選下列中的　　　　(填字母代號(hào))。 A.滑動(dòng)變阻器(最大阻值20 Ω,額定電流1 A) B.滑動(dòng)變阻器(最大阻值1 750 Ω,額定電流0.3 A) (2)實(shí)驗(yàn)的電路圖應(yīng)選用下列的圖　　　　(填字母代號(hào))。 (3)實(shí)驗(yàn)得到小燈泡的伏安特性曲線如圖甲所示?，F(xiàn)將兩個(gè)這樣的小燈泡并聯(lián)后再與一個(gè)2 Ω的定值電阻R串聯(lián),接在電動(dòng)勢(shì)為1.5 V、內(nèi)阻為1 Ω的電源兩端,如圖乙所示。每個(gè)小燈泡消耗的功率是　　　　W。 答案　(1)A　(2)B　(3)0.09 4.某同學(xué)用伏安法測(cè)一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,現(xiàn)備有下列器材: A.被測(cè)干電池一節(jié) B.電流表1:量程0~0.6 A,內(nèi)阻r=0.2 Ω C.電流表2:量程0~0.6 A,內(nèi)阻約為0.1 Ω D.電壓表1:量程0~3 V,內(nèi)阻未知 E.電壓表2:量程0~15 V,內(nèi)阻未知 F.滑動(dòng)變阻器1:0~10 Ω,2 A G.滑動(dòng)變阻器2:0~100 Ω,1 A H.開關(guān)、導(dǎo)線若干 (1)伏安法測(cè)電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中,由于電流表和電壓表內(nèi)阻的影響,測(cè)量結(jié)果存在系統(tǒng)誤差。在現(xiàn)有器材的條件下,要盡可能準(zhǔn)確地測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。在上述器材中請(qǐng)選擇適當(dāng)?shù)钠鞑?A、　　　　、　　　　、　　　　、H(填寫選項(xiàng)前的字母); (2)實(shí)驗(yàn)電路圖應(yīng)選擇如圖中的　　　(填“甲”或“乙”); (3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)中電流表和電壓表的示數(shù)得到了如圖丙所示的U-I圖像,則在修正了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差后,干電池的電動(dòng)勢(shì)E=　　　　V,內(nèi)電阻r=　　　　Ω。 答案　(1)B　D　F　(2)甲　(3)1.5　0.8