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高中物理總復(fù)習(xí) 《物理實(shí)驗(yàn)》教案 專(zhuān)題一：誤差和有效數(shù)字 1． 誤差 1. 誤差的概念：實(shí)驗(yàn)中得到的測(cè)量值與真實(shí)值的差異稱(chēng)為誤差 2. 誤差的種類(lèi)：按照產(chǎn)生誤差的原因，誤差可分為系統(tǒng)誤差和偶然誤差 ⑴．由于實(shí)驗(yàn)原理不夠完善、實(shí)驗(yàn)方法比較粗略、實(shí)驗(yàn)儀器不夠精確等客觀(guān)原因產(chǎn)生的誤差，稱(chēng)為系統(tǒng)誤差。 系統(tǒng)誤差的特點(diǎn)是測(cè)量數(shù)據(jù)和真實(shí)值相比較總是偏大或總是偏小。 用多次測(cè)量取平均值的方法不能減小或消除系統(tǒng)誤差。只有通過(guò)完善實(shí)驗(yàn)原理、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法、提高儀器精度，才能減小系統(tǒng)誤差。 ⑵．各種偶然因素（例如氣候、溫度、濕度和實(shí)驗(yàn)者的素質(zhì)與技能……等等）對(duì)測(cè)量?jī)x器、被測(cè)對(duì)象、實(shí)驗(yàn)人員的影響造成的誤差叫做偶然誤差。 偶然誤差的特點(diǎn)是測(cè)量數(shù)據(jù)與真實(shí)值相比較，時(shí)而偏大，時(shí)而偏小。 可以用多次實(shí)驗(yàn)取平均值的方法減小偶然誤差。 ㈡．有效數(shù)字：帶有一位不可靠數(shù)字的近似數(shù)稱(chēng)為有效數(shù)字 注意： ⑴．有效數(shù)字中只能有一位不可靠數(shù)。 ⑵．小數(shù)點(diǎn)后面最后一位的零是有意義的不能隨便舍去和添加，而小數(shù)中的第一個(gè)非零數(shù)字前面的零是用來(lái)表示小數(shù)點(diǎn)的位置的，不是有效數(shù)字。 例如：48、4.8、4.80、4.800是不一樣的，它們分別是兩位、三位和四位有效數(shù)字； 3.6、0.36、0.036、0.0036都是兩位有效數(shù)字，只是它們的大小不一樣； 45800和是不一樣的，前者是五位有效數(shù)字，最后一個(gè)零是不可靠數(shù)字。后者是三位有效數(shù)字，其中8是不可靠數(shù)字。 專(zhuān)題二：長(zhǎng)度的測(cè)量 ㈠．游標(biāo)卡尺 1.結(jié)構(gòu)與測(cè)量原理 2.測(cè)量的是什么？測(cè)的是各個(gè)測(cè)腳的兩個(gè)測(cè)量面之間的距離和測(cè)深桿伸出的長(zhǎng)度 3.讀的是什么？讀的是主尺上零刻線(xiàn)與游標(biāo)上零刻線(xiàn)之間的距離 4.怎樣讀數(shù)？主尺讀數(shù)與游標(biāo)讀數(shù)之和 練習(xí)1：指出下面圖示的游標(biāo)卡尺的精度并練習(xí)讀數(shù) 練習(xí)2：指出下面圖示的游標(biāo)卡尺的精度并練習(xí)讀數(shù) 練習(xí)3：指出下面圖示的游標(biāo)卡尺的精度并練習(xí)讀數(shù) 練習(xí)4：指出下面圖示的游標(biāo)卡尺的精度并練習(xí)讀數(shù) ㈡．螺旋測(cè)微器（千分尺） 1.結(jié)構(gòu)與測(cè)量原理： 2.測(cè)量的什么？測(cè)的是測(cè)微螺桿的端面與測(cè)砧的端面之間的距離. 3.讀的是什么？讀的是固定刻度的零線(xiàn)與可動(dòng)刻度的前沿的距離. 4.怎樣讀數(shù)？讀的是固定刻度的讀數(shù)與可動(dòng)刻度的讀數(shù)之和. 練習(xí)1： 練習(xí)2： 練習(xí)3：若在右圖所示的基礎(chǔ)上將千分尺的可動(dòng)刻度逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)72（從右向左看），此時(shí)其讀數(shù)應(yīng)是多少？ 專(zhuān)題三：互成角度的兩個(gè)力的合成及探索彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系 ㈠．互成角度的兩個(gè)力的合成 目的：驗(yàn)證力的合成的平行四邊形法則 器材： 步驟： 1．安裝儀器； 2．用一個(gè)測(cè)力計(jì)通過(guò)細(xì)繩套拉橡皮繩，將其末端拉至某點(diǎn)O，記錄：①．O點(diǎn)的位置；②．細(xì)繩套的取向，即合力F的方向；③．測(cè)力計(jì)的示數(shù)，即合力F的大小； 3．以O(shè)點(diǎn)為起點(diǎn)，按比例做出表示合力F的線(xiàn)段，并畫(huà)上箭頭表示其方向； 4．用兩個(gè)測(cè)力計(jì)，通過(guò)兩個(gè)細(xì)繩套同時(shí)沿不同的方向拉橡皮繩，將其末端仍然拉至O點(diǎn)，并記錄：①．兩個(gè)細(xì)繩套的取向，即兩個(gè)分力F1、F2的方向；②．兩個(gè)測(cè)力計(jì)的示數(shù)，即兩個(gè)分力F1、F2的大??； 5．以O(shè)點(diǎn)為起點(diǎn)，按比例分別做出表示分力F1、F2的線(xiàn)段，并畫(huà)上箭頭表示它們的方向； 6．用表示兩個(gè)分力F1、F2的線(xiàn)段為鄰邊，作平行四邊形，再作出這個(gè)平行四邊形的處于F1、F2這間的那條對(duì)角線(xiàn)； 7．比較這條對(duì)角線(xiàn)與表示合力F的線(xiàn)段，即可驗(yàn)證力的合成的平行四邊形法則． 8．改變兩個(gè)細(xì)繩套的取向，重復(fù)4－7的步驟，使驗(yàn)證的結(jié)論更加可信。 ㈡．探索彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系 練習(xí)：某同學(xué)用如圖所示的裝置做探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)．他先測(cè)出不掛砝碼時(shí)彈簧下端所指的標(biāo)尺刻度，然后在彈簧下端掛上砝碼，并逐個(gè)增加砝碼，測(cè)出指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，所得數(shù)據(jù)列表如下：(重力加速度g = 9.8m/s2) 砝碼質(zhì)量m/102g 0 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 標(biāo)尺刻度x/10-2m 15.00 18.94 22.82 26.78 30.66 34.60 42.00 54.50 x/10-2m m/102g 0 1 2 3 4 5 6 7 8 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ⑴．根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)，在下面的坐標(biāo)紙上作出彈簧指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度x與砝碼m的關(guān)系曲線(xiàn)． ⑵．根據(jù)所測(cè)得的數(shù)據(jù)和關(guān)系曲線(xiàn)可以判斷，在 N范圍內(nèi)彈力的大小與彈簧伸長(zhǎng)關(guān)系滿(mǎn)足胡克定律．這種規(guī)格彈簧的勁度系數(shù)為 N/m． 專(zhuān)題四：打點(diǎn)記時(shí)器的使用 一．打點(diǎn)記時(shí)器的有關(guān)問(wèn)題 ㈠．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的用途：打點(diǎn)記時(shí)器是記錄運(yùn)動(dòng)物體發(fā)生的位移及其所用時(shí)間的儀器． ㈡．兩種打點(diǎn)記時(shí)器 1．電磁打點(diǎn)記時(shí)器 ⑴．結(jié)構(gòu)及工作原理 ⑵．缺點(diǎn)： ①．工作不穩(wěn)定；②．不易調(diào)整；③．對(duì)運(yùn)動(dòng)的紙帶有一定的附加阻力． ⑶．注意：只能供給4 ~ 6V的低壓交流電. 2．電火花打點(diǎn)記時(shí)器 ⑴．工作原理； ⑵．優(yōu)點(diǎn)． ①．結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定，使用方便；②．對(duì)運(yùn)動(dòng)紙帶沒(méi)有附加的阻力。 ⑶．可直接使用220V交流電. ㈢．記錄紙帶的處理和閱讀 有時(shí)由于紙帶上的記時(shí)點(diǎn)比較密集，數(shù)量較大，需對(duì)這些記時(shí)點(diǎn)進(jìn)行編組處理，經(jīng)處理后的紙帶如下圖 相關(guān)名詞及其含意：記時(shí)點(diǎn)、計(jì)數(shù)點(diǎn)、打點(diǎn)間隔、計(jì)時(shí)間隔、打點(diǎn)周期t0（在我國(guó)通常t0 = 0.02s）、計(jì)時(shí)周期T（T = nt0，n為一個(gè)計(jì)時(shí)間隔中記時(shí)點(diǎn)的間隔數(shù)）。 二．打點(diǎn)記時(shí)器的使用 ㈠．測(cè)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的平均速度 利用可測(cè)出各段位移上的平均速度. ㈡．判別直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)（勻速運(yùn)動(dòng)，變速運(yùn)動(dòng)？勻變速運(yùn)動(dòng)，非勻變速運(yùn)動(dòng)？） 怎樣判別？ 根據(jù)勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)“在任意相等的時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移都相等”的判別原則，可以判別拖動(dòng)紙帶的物體是否在做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng). 根據(jù)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)“在連續(xù)相等的時(shí)間內(nèi)的位移之差等于定值”的原則，可以判別拖動(dòng)紙帶的物體是否在做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng). ㈢．測(cè)定勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度和加速度 1．測(cè)定勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度 根據(jù)：做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)于某時(shí)刻的瞬時(shí)速度，等于以該時(shí)刻為中間時(shí)刻的那段過(guò)程的平均速度． 作法： （以下圖為例） ⑴．先測(cè)定S1、S2、S3、S4、S5、S6. ⑵．比較S2－S1；S3－S2；S4－S3；S5－S4與S6－S5是否相等 ⑶．若第二步的結(jié)論是肯定的，即可利用 求出打b、c、d、e、f各點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度. 2．測(cè)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)加速度 當(dāng)確認(rèn)上圖的紙帶對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)是勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，即可用下列的各種方法測(cè)出其加速度 方法一。連續(xù)等時(shí)位移差法．利用，可求出加速度的下列測(cè)量值 然后再用求出加速度的平均值. 分析：將代入可得加速度的平均值為 此法中，有效的工作只是測(cè)S1和S6，其余的工作都是無(wú)效的，其弊端是顯而易見(jiàn)的. 方法二。有間隔的位移差法． 受方法一的啟發(fā)，加速度的各個(gè)測(cè)量值可用下列各式求出： 然后再對(duì)其求平均值，即可得出加速度的測(cè)量值 分析：此法得出的加速度的測(cè)量值實(shí)際為 其效果相當(dāng)于針對(duì)從打a點(diǎn)到打d點(diǎn)，和打d點(diǎn)到打f點(diǎn)的過(guò)程直接應(yīng)用求加速度（見(jiàn)下圖） 方法三。速度圖象法． 利用測(cè)出打b、c、d、e、f各點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度，然后做出如下圖所示的速度圖象，再求出其斜率，即可測(cè)出紙帶運(yùn)動(dòng)的加速度 ㈣．驗(yàn)證機(jī)械能守恒 1.做法： ⑴．使重錘帶動(dòng)紙帶自由下落，并用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在下落的紙帶上打出計(jì)時(shí)點(diǎn). ⑵．選出合格的紙帶（符合什么條件的紙帶才是合格的紙帶？），將紙帶上的第1個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)記為0，從比較清晰的計(jì)時(shí)點(diǎn)開(kāi)始依次記為1、2、3、4、5…….（見(jiàn)下圖）。 ⑶．測(cè)出紙帶上1、2、3、4、5……各個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)到計(jì)時(shí)點(diǎn)0的距離(即下落的高度)h1、h2、h3、h4、h5 ……. ⑷．利用“做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)于某時(shí)刻的即時(shí)速度，等于以該時(shí)刻為中間時(shí)刻的那段過(guò)程的平均速度”的規(guī)律測(cè)出打2、3、4、5……各點(diǎn)時(shí)重錘下落的瞬時(shí)速度v2、v3、v4、v5 …….(……) ⑸．比較2gh2、2gh3、2gh4、2gh5 …….與是否相等，從而驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒. 2．問(wèn)題： ⑴．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)該先釋放紙帶還是先開(kāi)動(dòng)打點(diǎn)記時(shí)器？ ⑵．如何保證打點(diǎn)器剛剛打出第一個(gè)點(diǎn)時(shí)重錘剛好開(kāi)始下落？ ⑶．如何保證紙帶上第一個(gè)記時(shí)點(diǎn)清晰而不模糊？ ⑷．能否不用上述方法測(cè)各個(gè)記時(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度，而根據(jù)自由落體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，利用已測(cè)出的重錘下落的各個(gè)高度h1、h2、h3、h4、h5 ……，求出打各點(diǎn)時(shí)的速度v1、v2、v3、v4、v5 …….？ ⑸．本實(shí)驗(yàn)是否需要測(cè)重錘的質(zhì)量？（從課本介紹的內(nèi)容看，似乎需要測(cè)重錘的質(zhì)量） ⑹．如果初速度為零的條件（即打點(diǎn)器剛剛打出第一個(gè)點(diǎn)時(shí)重錘剛好開(kāi)始下落）不能得到保證，或得不到第一個(gè)記時(shí)點(diǎn)清晰的紙帶，這個(gè)驗(yàn)證工作能否繼續(xù)進(jìn)行？ ※可以：放棄第一個(gè)記時(shí)點(diǎn)，利用其余的清晰的記時(shí)點(diǎn)，即可完成驗(yàn)證工作. ※做法： ① 放棄最初的模糊不清的記時(shí)點(diǎn)，選擇一個(gè)清晰的點(diǎn)記為0，再?gòu)倪m當(dāng)?shù)木嚯x上將記時(shí)點(diǎn)依次編號(hào)為1、2、3、4、5…… ② 利用“做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)于某時(shí)刻的即時(shí)速度，等于以該時(shí)刻為中間時(shí)刻的那段過(guò)程的平均速度”的規(guī)律，測(cè)出打0號(hào)點(diǎn)時(shí)重錘下落的瞬時(shí)速度v0及打1、2、3、4、5……各點(diǎn)時(shí)重錘下落的瞬時(shí)速度v1、v2、v3、v4、v5 ……. ③ 分別測(cè)出0號(hào)點(diǎn)到1、2、3、4……各點(diǎn)的距離h1、h2、h3、h4……（如圖）． ④ 分別比較與、與、與、與……是否相等，若這些關(guān)系在誤差允許的范圍內(nèi)近似相等，則機(jī)械能守恒就得到了驗(yàn)證． 專(zhuān)題五：研究平拋運(yùn)動(dòng) 目的：用描跡法畫(huà)出做平拋運(yùn)動(dòng)的物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，利用這個(gè)軌跡測(cè)出該物體的初速度. 練習(xí)1．某同學(xué)在做研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，部分操作過(guò)程如下： 1． 在桌邊安裝斜槽軌道S，調(diào)節(jié)斜槽軌道的傾斜程度，使其末段呈水平狀態(tài). 2． 在貼近斜槽軌道的槽口處豎立一塊釘有白紙的木板，調(diào)節(jié)木板使其處于豎直平面內(nèi)且與做平拋運(yùn)動(dòng)的小球的運(yùn)動(dòng)方向平行. 3． 在白紙上靠近槽口處用鉛筆作一標(biāo)記O代表運(yùn)動(dòng)小球離開(kāi)槽口時(shí)的位置 4． 使小球多次從斜槽軌道上的同一位置P自由滾下，并由O點(diǎn)開(kāi)始做平拋運(yùn)動(dòng)，分別用鉛筆在白紙上記錄小球掠過(guò)的位置a、b、c、d、e ……. 5． 取下白紙，過(guò)記錄小球運(yùn)動(dòng)軌跡的各點(diǎn)O、a、b、c、d、e …… 作平滑的曲線(xiàn). 至此該同學(xué)發(fā)現(xiàn)他的研究工作無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行，請(qǐng)問(wèn)產(chǎn)生如此后果的原因是什么？ 練習(xí)2．一次用閃光照相的方法研究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律時(shí)，由于某種原因，只拍攝到了部分方格背景及做平拋運(yùn)動(dòng)的小球的三個(gè)瞬時(shí)位置（如圖所示），已知閃光間隔為，不計(jì)空氣阻力，取，據(jù)此可知： ⑴．小球被拋出后，運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)所需時(shí)間為 s． ⑵．小球隊(duì)剛被拋出時(shí)速度大小為 ． 練習(xí)3．右圖是在某同學(xué)在做“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，在白紙上記錄的一段不夠完整的小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡（缺少剛剛拋出時(shí)的一小段軌跡）abc，和一條表示豎直方向的直線(xiàn)mn，試?yán)眠@些有限的記錄測(cè)出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度. 專(zhuān)題六：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律 方法一：用簡(jiǎn)易的斜槽軌道，驗(yàn)證A、B兩小球在碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒（見(jiàn)第二冊(cè)課本P252~253） 練習(xí)1：右圖是用第二冊(cè)課本P252~253所介紹的實(shí)驗(yàn)裝置．圖中O是用懸于斜槽軌道末端的重錘線(xiàn)在水平地面上確定的點(diǎn)，M、P、N三點(diǎn)中有的是入射小球A單獨(dú)從斜槽軌道上的K點(diǎn)滾下后直接落到地面上的落點(diǎn)，有的是入射小球A從K點(diǎn)滾下與靜止在槽口的小球B正碰后，分別在水平地面上的落點(diǎn)（這些點(diǎn)均記錄在鋪在水平地面上的白紙上）. 另外，已用天平測(cè)出了A球的質(zhì)量為m1和B球的質(zhì)量為m2. 為了驗(yàn)證A、B兩球相碰過(guò)程中動(dòng)量是否守恒，需要比較 與 是否相等. 方法二：用斜面小車(chē)和打點(diǎn)記時(shí)器驗(yàn)證兩小車(chē)在碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒. 裝置（見(jiàn)右圖）：斜面（長(zhǎng)木板）；墊塊；打點(diǎn)器；拖有紙帶的小車(chē)A；沾有橡皮泥的小車(chē)B；紙帶等等…… 作法： ⒈用天平分別測(cè)出小車(chē)A和沾有橡皮泥的小車(chē)B的質(zhì)量. ⒉適當(dāng)墊高長(zhǎng)木板固定有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端，使小車(chē)恰好能靜止在木板上，且稍加推動(dòng)即能沿長(zhǎng)木板勻速下滑. ⒊將小車(chē)B輕輕地放在長(zhǎng)木板的中部，把小車(chē)A靠近打點(diǎn)器，并將其紙帶穿過(guò)打點(diǎn)器. ⒋先開(kāi)動(dòng)打點(diǎn)器，然后用適當(dāng)?shù)牧ρ匦泵嫦蛳峦菩≤?chē)A一下，使小車(chē)A在沿長(zhǎng)木板向下勻速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與小車(chē)B相碰，且相碰后連在一起繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)．在此過(guò)程中打點(diǎn)器便在紙帶上打出了一連串的計(jì)時(shí)點(diǎn)（如下圖） ⒌對(duì)紙帶上的計(jì)時(shí)點(diǎn)進(jìn)行必要的測(cè)量，結(jié)合已測(cè)出的兩小車(chē)的質(zhì)量，便可驗(yàn)證兩小車(chē)在相碰過(guò)程中動(dòng)量是否守恒. 練習(xí)3：若在該實(shí)驗(yàn)中已測(cè)得小車(chē)A的質(zhì)量，小車(chē)B的質(zhì)量，打好的紙帶紙帶如下圖所示，已知下圖的記數(shù)周期T = 0.1s．由以上信息可知，兩車(chē)相碰前系統(tǒng)的總動(dòng)量等于 kgm/s；兩車(chē)相碰后系統(tǒng)的總動(dòng)量等于 kgm/s 方法四：用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證兩滑塊在碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒（見(jiàn)課本第二冊(cè)P254~255） 專(zhuān)題七：用單擺測(cè)重力加速度 原理：由單擺周期公式可得重力加速度，可見(jiàn)只要測(cè)出單擺的擺長(zhǎng)l及其擺動(dòng)周期即可利用上式求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭. 練習(xí)1：若在上述實(shí)驗(yàn)中利用計(jì)算重力加速度，試判斷下列原因?qū)?dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差偏大還是偏小 A. 在數(shù)單擺擺動(dòng)次數(shù)時(shí)少數(shù)了一次 B. 計(jì)算擺長(zhǎng)時(shí)忘了在擺線(xiàn)長(zhǎng)度上加擺球的半徑 C. 操作不留神，擺球在空中轉(zhuǎn)了圈 D. 選用的擺線(xiàn)既不夠細(xì)，也不夠輕 E. 選用的擺線(xiàn)不夠堅(jiān)韌，稍微用力即可拉長(zhǎng) F. 選用的擺球的密度不夠大 練習(xí)2：某同學(xué)在做“用單擺測(cè)重力加速度”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，設(shè)計(jì)了如下的數(shù)據(jù)記錄表格.該同學(xué)設(shè)計(jì)的表格存在什么問(wèn)題，應(yīng)如何改正？ 擺長(zhǎng)l/m l1 l2 l3 l4 l5 擺長(zhǎng)平均值 重力加速度 周期T/s T1 T2 T3 T4 T5 周期平均值 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理： 方法一，數(shù)字計(jì)算法：用數(shù)個(gè)擺長(zhǎng)不同的單擺作實(shí)驗(yàn)，分別測(cè)出其擺長(zhǎng)和振動(dòng)周期，再求出與之對(duì)應(yīng)的重力加速度測(cè)量值，然后對(duì)這些重力加速度的測(cè)量值求平均值 1 0 2 100 99 98 cm 練習(xí)3：某同學(xué)在做用單擺測(cè)重力加速度的實(shí)驗(yàn)時(shí)，用右圖甲的方式測(cè)了擺長(zhǎng)，然后令該單擺在豎直平面內(nèi)做小幅度的擺動(dòng)，并用秒表記錄了單擺完成50次全振動(dòng)所用的時(shí)間，其記錄的情況如圖乙所示。由圖可知該單擺的擺長(zhǎng)l = m，完成50次全振動(dòng)用的時(shí)間為t = s，其擺動(dòng)周期為T(mén) = s根據(jù)該同學(xué)記錄的情況可以算出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間 = m/s2。（9.72m/s2） 方法二，圖象法：（指出利用下面的各種圖象怎樣求出g值） ⑴．利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出圖象，然后利用該圖象求重力加速度（其中k1為圖象的斜率） ⑵．利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出圖象，然后利用該圖象求重力加速度（其中k2為圖象的斜率） ⑶．利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出圖象，然后利用該圖象求重力加速度（其中k3為圖象的斜率） 練習(xí)4：某同學(xué)在做“用單擺測(cè)重力加速度”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，測(cè)出了不同擺長(zhǎng)L時(shí)，單擺對(duì)應(yīng)的擺動(dòng)周期T的許多組數(shù)據(jù)，然后利用這些數(shù)據(jù)畫(huà)出了如右圖所示的L ――T2圖象，并測(cè)出了這個(gè)圖象的斜率k。你認(rèn)為利用該斜率k計(jì)算當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊谋磉_(dá)式應(yīng)是：g = 。 練習(xí)5：某同學(xué)在做用單擺測(cè)重力加速度的實(shí)驗(yàn)中，利用他自己測(cè)出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出了如右圖所示的T2――L（T為周期，L為擺長(zhǎng)）圖象，發(fā)現(xiàn)該圖象沒(méi)有過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，分析可知，他在實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的失誤是 。若他沒(méi)有介意已經(jīng)出現(xiàn)的問(wèn)題，就利用該圖象的斜率去計(jì)算重力加速度，若實(shí)驗(yàn)的其他步驟及作圖和計(jì)算過(guò)程中均沒(méi)有其他失誤，則他測(cè)出的重力加速度與不發(fā)生該失誤相比較，應(yīng) （填“偏大”、“偏小”或“相等”）。 練習(xí)6：若由于某種原因，僅能測(cè)量擺線(xiàn)的長(zhǎng)度，而擺球的半徑無(wú)法測(cè)量．此時(shí)還能否用單擺測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?？若能夠，?qǐng)說(shuō)明測(cè)量原理及測(cè)量方法. 專(zhuān)題八：用電流場(chǎng)模擬靜電場(chǎng)描繪靜電場(chǎng)中的等勢(shì)線(xiàn) 原理：將一些特殊形狀的電極安放在厚薄均勻的導(dǎo)電紙上，接上電源后導(dǎo)電紙上電流的流動(dòng)路徑將類(lèi)似于靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)的分布情況，而這些電流路徑上電勢(shì)相等的點(diǎn)的分布情況將類(lèi)似于靜電場(chǎng)中等勢(shì)面的分布情況，于是就可以用電流場(chǎng)模擬靜電場(chǎng)，尋找其中電勢(shì)相等的點(diǎn)，從而畫(huà)出靜電場(chǎng)中的等勢(shì)面與導(dǎo)電紙紙面的交線(xiàn)，即等勢(shì)線(xiàn)。 儀器：導(dǎo)電紙、點(diǎn)狀電極、絕緣板、低壓直流電源、靈敏電流計(jì)、探針、白紙、復(fù)寫(xiě)紙等等……. 實(shí)驗(yàn)步驟：…… 練習(xí)1：在做“用電流場(chǎng)模擬等量異性點(diǎn)電荷的靜電場(chǎng)描繪其等勢(shì)線(xiàn)”的實(shí)驗(yàn)中，下列哪些措施不會(huì)改變?cè)搶?shí)驗(yàn)的結(jié)果 A．將直流電源的電壓從6V提高到12V B．將300μA的直流電流表?yè)Q成量程為300mV、內(nèi)阻為105Ω直流電壓表 C．將電源的正負(fù)極對(duì)調(diào) D．將直流電源換成交流電源，同時(shí)將直流靈敏電流計(jì)換成交流靈敏電流計(jì)。 練習(xí)2：仿照課本上描繪等勢(shì)線(xiàn)的實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)一個(gè)描繪勻強(qiáng)電場(chǎng)的等勢(shì)線(xiàn)的實(shí)驗(yàn)裝置. 練習(xí)3：仿照課本上描繪等勢(shì)線(xiàn)的實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)一個(gè)描繪孤立點(diǎn)電荷電場(chǎng)的等勢(shì)線(xiàn)的實(shí)驗(yàn)裝置. （能否僅在導(dǎo)電紙上固定一個(gè)點(diǎn)狀電極，然后把只這個(gè)電極與直流電源的正極或負(fù)極相連來(lái)完成該實(shí)驗(yàn)） 專(zhuān)題九：測(cè)電阻 ㈠．伏安法測(cè)電阻 1. 原理：用電流表測(cè)出通過(guò)被測(cè)電阻的電流I，同時(shí)用電壓表測(cè)出被測(cè)電阻兩端電壓U，然后代入公式即可求出被測(cè)電阻的阻值. 2. 測(cè)量電路：由于用電流表測(cè)通過(guò)被測(cè)電阻中的電流與用電壓表測(cè)被測(cè)電阻兩端電壓這兩項(xiàng)任務(wù)不能同時(shí)達(dá)到，于是不得已出現(xiàn)電流表內(nèi)接法與電流表外接法兩種測(cè)量電路（見(jiàn)右圖）. 3. 兩種測(cè)量電路的測(cè)量誤差 1． 內(nèi)接法：電流的測(cè)量值等于通過(guò)被測(cè)電阻的電流的真實(shí)值，即，電壓表的測(cè)量值，等于被測(cè)電阻兩端電壓的真實(shí)值與電流表兩端電壓之和，即，于是被測(cè)電阻的測(cè)量值 　　　　　　　 即內(nèi)接法中被測(cè)電阻的測(cè)量值等于被測(cè)量電阻的真實(shí)值與電流表內(nèi)阻之和．可見(jiàn)在這種接法中電流表的內(nèi)阻越小，測(cè)量誤差就越?。? 2． 外接法：電壓表的測(cè)量值等于被測(cè)電阻兩端電壓的真實(shí)值，即，電流表的測(cè)量值等于通過(guò)被測(cè)電阻的電流真實(shí)值與通過(guò)電壓表的電流之和，即，于是被測(cè)電阻的測(cè)量值 即外接法中被測(cè)電阻的測(cè)量值等于被測(cè)量電阻的真實(shí)值與電壓表內(nèi)阻的并聯(lián)值．可見(jiàn)在這種接法中電壓表的內(nèi)阻越大，測(cè)量誤差就越小． 3． 兩種電路的選擇： ①．若電流表的內(nèi)阻與電壓表的內(nèi)阻已知，則可以用上述任何一種電路進(jìn)行測(cè)量，然后對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正．修正的方法是： 內(nèi)接法中； 外接法中． ②．若電流表的內(nèi)阻與電壓表的內(nèi)阻未知，則可用下面的方法對(duì)兩種電路進(jìn)行選擇．其選擇電路如右圖．選擇的方法為： 當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)S2在a、b兩點(diǎn)之間切換時(shí)，若電流表的示數(shù)變化顯著，電壓表的示數(shù)變化微小，說(shuō)明電壓表的內(nèi)阻不是很大，而電流表的內(nèi)阻很小，則選用電流表內(nèi)接法； 當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)S2在a、b兩點(diǎn)之間切換時(shí)，若電壓表的示數(shù)變化顯著，電流表的示數(shù)變化微小，說(shuō)明電流表的內(nèi)阻不是很小，而電壓表的內(nèi)阻很大，則選用電流表外接法． 當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)S2在a、b兩點(diǎn)之間切換時(shí)，若電壓表和電流表的示數(shù)變化的顯著程度基本相同，則電流表內(nèi)接法與外接法的誤差程度相關(guān)無(wú)幾，可選用任何一種電路進(jìn)行測(cè)量． ⒋兩種控制電路――限流電路和分壓電路 對(duì)控制電路的一般要求：①．有夠用的調(diào)節(jié)范圍；②．便于操作。 1． 限流電路 電路（如右圖）； 調(diào)節(jié)范圍----限流電阻大小的確定：被控電路兩端電壓為： 限流電阻大小的確定：從以下兩個(gè)因素考慮，①．R0比R大的越多，被控制電路兩端電壓的調(diào)節(jié)范圍就越大；②．但從調(diào)節(jié)是否方便的角度來(lái)看R0又不宜過(guò)大。 可用具體例子進(jìn)行分析,如：設(shè)被控制電路的電阻R為10Ω，滑動(dòng)變阻器R0的阻值范圍為0~1000Ω，供電電壓U0為10V，則被控制電路兩端電壓uR隨R0的變化情況如右圖所示．可見(jiàn)，針對(duì)調(diào)節(jié)范圍的要求，限流電阻宜選用大一些的滑動(dòng)變阻器，但從便于操作的角度來(lái)看，滑動(dòng)變阻器又不宜太大．一般取滑動(dòng)變阻器的阻值是被控電阻的3~5倍即可． 2． 分壓電路 電路（如圖）； 調(diào)節(jié)范圍：無(wú)論滑動(dòng)變阻器取多大值，該電路的調(diào)節(jié)范圍均為0~U0． 分壓電阻大小的確定： 從調(diào)節(jié)方便的角度來(lái)看，宜取R0 ＜ R，小的越多被調(diào)電壓越趨近于線(xiàn)性變化。（為什么？且看下面的分析） 設(shè)被控電路的電阻為R，滑動(dòng)變阻器的總電阻為R0，電源兩端的電壓恒為U0。將它們接成的分壓電路如圖所示，設(shè)調(diào)節(jié)過(guò)程于某時(shí)刻滑動(dòng)變阻器的a端到滑動(dòng)端p的電阻為Rx，則被控電路兩端電壓 顯然，被控電壓uR隨Rx的變化呈非線(xiàn)性關(guān)系 當(dāng)R0＜＜　R時(shí)，可將R0Rx及略去，于是得： 可見(jiàn)，當(dāng)R0＜＜　R時(shí)，uR隨Rx近似呈線(xiàn)性變化。 用具體數(shù)據(jù)進(jìn)行分析：如取被控電阻R = 10Ω，分壓電阻（滑動(dòng)變阻器）R0 = 1000Ω，則R兩端的電壓變化圖象將右上圖所示； 若取R = 1000Ω，R0 = 10Ω，則R兩端的電壓變化圖象將右圖所示．可見(jiàn)分壓電路中的滑動(dòng)變阻器宜取小一些的值． 練習(xí)1．圖1為某熱敏電阻的(電阻值隨溫度改變，且對(duì)溫度很敏感) I-U關(guān)系曲線(xiàn)圖。 ⑴．為了通過(guò)測(cè)量得到圖1所示I-U關(guān)系的完整曲線(xiàn)，在圖2和圖3兩個(gè)電路中應(yīng)選擇的是圖 ；簡(jiǎn)要說(shuō)明理由： 。（電源電動(dòng)勢(shì)為9V，內(nèi)阻不計(jì)，滑線(xiàn)變阻器的阻值為0-100Ω）。 ⑵．在圖4電路中，電源電壓恒為9V，電流表讀數(shù)為70mA，定值電阻R1=250Ω。由熱敏電阻的I-U關(guān)系曲線(xiàn)可知，熱敏電阻兩端的電壓為 V；電阻R2的阻值為 Ω。 練習(xí)2．用以下器材測(cè)量一個(gè)阻值約為2kΩ的待測(cè)電阻Rx的阻值：電源E，電動(dòng)勢(shì)為9.0V有較小的內(nèi)阻，；電壓表V1，量程為2.0V，內(nèi)阻r1 = 1kΩ；電壓表V2，量程為6V，內(nèi)阻r1 = 3kΩ；滑線(xiàn)變阻器R，最大阻值為100Ω；單刀單擲開(kāi)關(guān)S及足量的導(dǎo)線(xiàn)． ⑴．測(cè)量中要求被測(cè)電阻兩端電壓（或通過(guò)被測(cè)電阻的電流）有較大的調(diào)節(jié)范圍，試畫(huà)出測(cè)量電阻Rx的一種實(shí)驗(yàn)電路的原理圖(原理圖中各元件要用上段文字中的元件符號(hào)表示)． ⑵．若測(cè)量中電壓表V1的示數(shù)用U1表示，電壓表V2的示數(shù)用U2表示，用測(cè)出的量和題目提供的已知量表示Rx 的表達(dá)式應(yīng)是Rx＝ ． ⑶．該實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差主要來(lái)源于 （填下面選項(xiàng)的編號(hào)） A．實(shí)驗(yàn)原理不完善； B．兩電壓表的精度不夠高； C．實(shí)驗(yàn)者從電壓表上讀取的數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確； D．電源的電動(dòng)勢(shì)比9V大的較多。 ⑷．在實(shí)物圖中連接電路． ㈡．多用表（萬(wàn)用表）測(cè)電阻 1．原理：參看下面的練習(xí)題 練習(xí)2．在右圖所示的電路中E為不計(jì)內(nèi)阻的電源，G為有刻度但無(wú)標(biāo)度的靈敏電流計(jì)，R0為可變電阻，Rx為阻值未知的電阻。 ⑴．欲測(cè)Rx的阻值，將Rx接在電路的a、b 兩點(diǎn)之間，然后，進(jìn)行了如下的操作： ①．閉合電鍵S，調(diào)節(jié)可變電阻R0，使電流計(jì)滿(mǎn)偏(如圖甲)，記錄此時(shí)可變電阻R0的阻值R(譬如為600Ω)； ②．?dāng)嚅_(kāi)電鍵S，此時(shí)電流計(jì)的指針指在圖乙所示的位置。 試據(jù)可知Rx的阻值為 。 ⑵．若用上面的方法測(cè)另一個(gè)電阻R′的阻值，斷開(kāi)電鍵S之后，電流計(jì)的指針指在圖丙所示的位置，由此可知R′ = 。 歐姆表就是根據(jù)類(lèi)似如上的原理制成的。將這個(gè)電流計(jì)功能符號(hào)G改成Ω，將滿(mǎn)偏電流值處改成0，0電流值處改成∞，圖乙所示的刻度處改成400Ω，圖丙所示的刻度改成1200Ω……，于是這個(gè)裝置就可以用來(lái)測(cè)電阻了 2．歐姆表的基本構(gòu)造： 多用表在測(cè)電阻時(shí)(歐姆表)的基本電路如右圖所示。其工作原理與上面的練習(xí)題所涉及的原理一致。 注意：之所以將內(nèi)置電池的正極接黑表筆、負(fù)極接紅表筆是為了保證多用表測(cè)電壓、測(cè)電流和測(cè)電阻時(shí)，測(cè)試電流均從紅表筆流入儀表，從黑表筆流出儀表。 3．歐姆表的使用方法： Ⅰ．用歐姆表測(cè)電阻 ⑴．電阻調(diào)零 ⑵．選擇適當(dāng)?shù)谋堵?；所謂“適當(dāng)”，即實(shí)施測(cè)量時(shí)，表針指在表盤(pán)的中間區(qū)域。之所以這樣要求，是因?yàn)橹羔樦冈诒肀P(pán)的中間區(qū)域時(shí)讀數(shù)誤差較小。可利用下圖舉例分析： 設(shè)被測(cè)電阻大約1500Ω，若倍率取“100”時(shí)，則測(cè)量時(shí)表針指在表盤(pán)中間示數(shù)“15”附近，其測(cè)量精度為100Ω；若倍率取“10”，則測(cè)量時(shí)表針將指在表盤(pán)左端示數(shù)“100~200”之間，其測(cè)量精度約為500Ω；若倍率取“1k”，則測(cè)量時(shí)表針將指在示數(shù)“1~2”之間，其測(cè)量精度約為500Ω。顯然倍率取“100”，表針指在表盤(pán)的中間區(qū)域時(shí)測(cè)量精度較高，測(cè)量誤差較小。 ⑶．將兩個(gè)測(cè)試表筆短路，調(diào)節(jié)調(diào)零電阻，使表針指向零電阻(即最右邊的刻度) ⑷．將被測(cè)電阻接在兩個(gè)測(cè)試表筆之間，讀出指針指出的示數(shù)，乘以當(dāng)前所選用的倍率，即為該電阻的阻值； ⑸．再用相同的程序測(cè)其他電阻的阻值； ⑹．測(cè)完后將選擇開(kāi)關(guān)置于(關(guān))的位置，或置于交流電壓最高檔 Ⅱ．用歐姆表判斷二極管的正負(fù)極 原理：由于二極管的正反向電阻有很大的區(qū)別(正向電阻很小，而反向電阻很大)，所以可以用歐姆表測(cè)其正反向電阻，即可確定其正負(fù)極（即確定二極管的導(dǎo)電方向）。 方法：用多用表的歐姆檔測(cè)二極管兩個(gè)方向的電阻，當(dāng)所測(cè)電阻較小的那一次，與歐姆表的黑表筆所連接的那個(gè)極就是二極管的正極。 練習(xí)4．“黑盒子”表面有a、b、c三個(gè)接線(xiàn)柱，盒內(nèi)總共有兩個(gè)電子元件，每?jī)蓚€(gè)接線(xiàn)柱之間只可能連接一個(gè)元件。為了探明盒內(nèi)元件的種類(lèi)及連接方式，某位同學(xué)用多用電表進(jìn)行了如下探測(cè)： 第一步：用電壓擋，對(duì)任意兩接線(xiàn)柱正、反向測(cè)量，指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn) 圖1 第二步：用電阻1000擋，對(duì)任意兩個(gè)接線(xiàn)柱正、反向測(cè)量，指針偏轉(zhuǎn)情況如圖1所示。 （1）第一步測(cè)量結(jié)果表明盒內(nèi)______________________。 （2）圖2示出了圖1〔1〕和圖1〔2〕中歐姆表指針?biāo)幍奈恢茫鋵?duì)應(yīng)的阻值是 Ω。圖3示出了圖1〔3〕中歐姆表指針?biāo)幍奈恢茫鋵?duì)應(yīng)的阻值是 Ω。 （3）請(qǐng)?jiān)趫D4的接線(xiàn)柱間，用電路圖符號(hào)畫(huà)出盒內(nèi)的元件及連接情況。 （4）一個(gè)小燈泡與3V電池組的連接情況如圖5所示。如果把圖5中e、f兩端用導(dǎo)線(xiàn)直接相連，小燈泡仍可正常發(fā)光。欲將e、f兩端分別與黑盒子上的兩個(gè)接線(xiàn)柱相連，使小燈泡仍可發(fā)光。那么，e端應(yīng)連接到 接線(xiàn)柱，f端應(yīng)連接到 接線(xiàn)柱。 專(zhuān)題十：電表的改裝 ㈠．半偏法測(cè)電流計(jì)內(nèi)阻（也屬于比較法測(cè)電阻） 將電流計(jì)改裝成電壓表或電流表之前，均應(yīng)知道電流計(jì)的內(nèi)阻，所以應(yīng)設(shè)法測(cè)出其內(nèi)阻。 1．實(shí)驗(yàn)電路：如右圖所示。其中G為待測(cè)內(nèi)阻的靈敏電流計(jì)，E為電源，R1為變阻器，R2為電阻箱。 2．操作方法： ⑴．將電鍵S1、S2均斷開(kāi)，將變阻器R1及電阻箱R2的阻值均調(diào)到最大。 ⑵．閉合電鍵S1，調(diào)節(jié)變阻器R1，使被測(cè)電流計(jì)G的示數(shù)達(dá)到滿(mǎn)偏電流Ig。 ⑶．保持變阻器R1的阻值不變，閉合電鍵S2，然后調(diào)節(jié)電阻箱R2，使電流計(jì)的示數(shù)變?yōu)镮g/2。記下此時(shí)電阻箱R2的示數(shù)R。于是認(rèn)為電流計(jì)的內(nèi)阻rg = R。 3．測(cè)量原理： 在上述的操作中，使電流計(jì)的示數(shù)達(dá)到滿(mǎn)偏后，在閉合S2，調(diào)節(jié)電阻箱R2的過(guò)程中，由于變阻器R1的阻值固定不變，即認(rèn)為電路中的總電流維持不變，因此當(dāng)通過(guò)電流計(jì)的電流為總電流的一半時(shí)，認(rèn)為通過(guò)R2的電流也為總電流的一半，于是這兩條支路的電阻一定相等，即電流計(jì)的內(nèi)阻一定等于電阻箱的電阻。 4．誤差情況及原因 ⑴．誤差情況：該方法測(cè)出的電流計(jì)內(nèi)阻的測(cè)量值將小于其實(shí)際值。 ⑵．誤差原因：閉合電鍵S2之后，由于電路中的總電阻減小，所以電路中的總電流將有所增大，此時(shí)調(diào)節(jié)R2使電流計(jì)的示數(shù)變?yōu)樵瓉?lái)的一半，則通過(guò)電阻R2的電流將大于通過(guò)電流計(jì)的電流，故此時(shí)R2的阻值一定小于電流計(jì)的內(nèi)阻。而該方法恰好認(rèn)為電流計(jì)內(nèi)阻等于R2的阻值，所以測(cè)量結(jié)果必然偏小。 ⑶.減小誤差的措施： 提高供電電壓，同時(shí)增大可變電阻R1的阻值，從而盡量減小由于R2的接入導(dǎo)致總電流發(fā)生的變化。 練習(xí)1．在用右圖所示的電路測(cè)電流計(jì)的內(nèi)阻時(shí)，先閉合電鍵S1，調(diào)節(jié)變阻器R1，使電流計(jì)的示數(shù)為300μA。然后保持R1的阻值不變，閉合電鍵S2，調(diào)節(jié)電阻箱R2，使電流計(jì)的示數(shù)為100μA，讀得此時(shí)R2的阻值為450Ω。由此可知，被測(cè)電流計(jì)的內(nèi)阻為 。 ㈡．電流表的改裝 1．將電流計(jì)改裝成量程較大的電流表（或擴(kuò)大電流表的量程）： 改裝的思路：給電流計(jì)（或小量程電流表）并聯(lián)一個(gè)分流電阻，讓電流計(jì)（或小量程電流表）不能承受的電流通過(guò)這個(gè)分流電阻。 2．將電流計(jì)改裝成電壓表（擴(kuò)大電壓表的量程） 改裝的思路：給電流計(jì)（或小量程電壓表）串聯(lián)一個(gè)分壓電阻，讓電流計(jì)（或小量程電壓表）不能承受的那部分電壓由這個(gè)分壓電阻來(lái)承擔(dān)。 練習(xí)2．實(shí)驗(yàn)室內(nèi)有一電壓表(mV)（毫伏表），量程為150mV，內(nèi)阻約為1500Ω．現(xiàn)要將其改成量程為10mA的電流表，并用標(biāo)準(zhǔn)電流表對(duì)其進(jìn)行核對(duì)．為此，提供如下器材：干電池E（電動(dòng)勢(shì)約為4.5V）；電阻箱R0（0～999.9Ω）；滑動(dòng)變阻器R′（0～50Ω）；定值電阻R1（300Ω），定值電阻R2（3kΩ），定值電阻R3（30kΩ）；標(biāo)準(zhǔn)電流表A1（量程200μA）；標(biāo)準(zhǔn)電流表A2（有1.5mA、15mA、150mA三個(gè)量程）及開(kāi)關(guān)K． ⑴．對(duì)電壓表進(jìn)行改裝時(shí)必須先知道其內(nèi)阻．可用圖示的電路測(cè)量電壓表的內(nèi)阻．在既不損壞儀器又能使精確度盡可能高的條件下，電路中的保護(hù)電阻R應(yīng)選用 （R3），電路中的電流表A應(yīng)選用 ．（A1） ⑵．若合上開(kāi)關(guān)K，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表的讀數(shù)為150mV，此時(shí)電流表A的讀數(shù)為102μA，由此可得電壓表的內(nèi)阻為 （取三位有效數(shù)字）．（1.4710－3Ω） ⑶．改裝時(shí)應(yīng)給電壓表 （并聯(lián)）聯(lián)一個(gè)阻值為 （取三位有效數(shù)字）（15.2Ω）的電阻，這個(gè)電阻可選用上面提供器材中的 ． ⑷．對(duì)改裝好的電流表進(jìn)行核對(duì)時(shí)，應(yīng)把電流表 （A2的15mA量程）作為標(biāo)準(zhǔn)電流表使用。在右面的方框中畫(huà)出改裝及核對(duì)的整個(gè)電路原理圖，要求能從0開(kāi)始對(duì)各個(gè)刻度逐一核對(duì)，同時(shí)還能保證電路安全工作（在圖中要注明各元件的代表符號(hào)）． 專(zhuān)題十一：電源電動(dòng)勢(shì)內(nèi)阻的測(cè)定 方法一.伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)內(nèi)阻 1．原理 如果在改變電路工作狀態(tài)的過(guò)程中，用電壓表和電流表測(cè)出電源的端電壓及總電流的若干組數(shù)據(jù)，即可利用解方程組或作圖象，求出該電源的電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻。 2．測(cè)量電路：見(jiàn)右圖（注意：必須把電壓表通過(guò)開(kāi)關(guān)直接并聯(lián)在電源兩端） 3．測(cè)量方法： 改變滑動(dòng)變阻器的阻值，記錄若干組電流表與電壓表的測(cè)量數(shù)據(jù)，然后可分別用下面兩種方法求出電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻． ⑴.解聯(lián)立方程求電動(dòng)勢(shì)內(nèi)阻： 由方程組 　　　　　 可解得 　　　　　 ⑵.用U — I圖象求解 利用測(cè)量數(shù)據(jù)在U — I 坐標(biāo)系中畫(huà)出該電源的U -- I圖象，根據(jù)該圖象的縱截距等于電動(dòng)勢(shì)，斜率等于電源內(nèi)阻的相反數(shù)，即可求出電源的電動(dòng)勢(shì)用內(nèi)阻。 （注意：用此法要科學(xué)地處理坐標(biāo)軸，請(qǐng)看下面的練習(xí)） 組別 1 2 3 4 5 6 U/V 1.37 1.32 1.24 1.18 1.10 1.05 I/A 0.12 0.20 0.31 0.32 0.50 0.57 練習(xí)1．下面是在測(cè)某電池的電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中記錄的六組數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)谥苯亲鴺?biāo)系中畫(huà)出其U -- I圖象，并根據(jù)圖象算出待測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻 顯然，對(duì)于電源的U――I特性圖象的圖甲和圖乙的兩種畫(huà)法中，用圖乙的畫(huà)法測(cè)出的數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確 4．兩種測(cè)量電路的誤差分析 兩種可能的測(cè)量電路如右邊圖a和圖b所示，下面對(duì)這兩種測(cè)量電路的測(cè)量誤差做定性的分析： 設(shè)電源端電壓的實(shí)際值為U，電壓表的示數(shù)、即端電壓的測(cè)量值為U′；通過(guò)電源的實(shí)際電流為I，電流表的示數(shù)、即總電流的測(cè)量值為I′。 ⑴．對(duì)右圖所示的測(cè)量電路a的誤差分析 設(shè)右邊U――I坐標(biāo)系中棕色直線(xiàn)為被測(cè)電源實(shí)際的伏安特性圖象。根據(jù)電路的聯(lián)接情況可知，該電路中U′ ＝ U，I′ ＜ I，而且端電壓越高，小得就越多，情況如圖中的m點(diǎn)和n點(diǎn)所示，當(dāng)端電壓為零時(shí)I′ ＝ I，如圖中p點(diǎn)所示?？梢?jiàn)，利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出的U――I特性圖象將如綠色直線(xiàn)所示。所以，該電路電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻的測(cè)量值均偏小。但由于電壓表的內(nèi)阻通常都很大，其分流作用很有限，所以，測(cè)量誤差很小。 ⑵．對(duì)右圖所示的測(cè)量電路b的誤差分析 設(shè)右邊U――I坐標(biāo)系中棕色直線(xiàn)為被測(cè)電源實(shí)際的伏安特性圖象。根據(jù)電路的聯(lián)接情況可知，該電路中U′ ＜ U，I′ = I，而且總電流越大，小得就越多，情況如圖中的m點(diǎn)和n點(diǎn)所示，當(dāng)總電流為零時(shí)，U′ ＝ U，如圖中p點(diǎn)所示?？梢?jiàn)，利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出的U――I特性圖象將如綠色直線(xiàn)所示。所以，該電路電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值與真實(shí)值相等，而內(nèi)阻的測(cè)量值大于電源的真實(shí)內(nèi)阻。而且由于電流表的內(nèi)阻通常與電源的內(nèi)阻相差不多，故電源內(nèi)阻的測(cè)量誤差相當(dāng)可觀(guān)。 故伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)內(nèi)阻時(shí)，只選用圖a所示的電路！ 方法二.伏特歐姆法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)內(nèi)阻 電路：如右圖 器材：被測(cè)電源E（內(nèi)阻為r）、電壓表V、電阻箱R、電鍵導(dǎo)線(xiàn)等等…… 原理及測(cè)量方法：改變電阻箱的阻值使其電阻分別為R1、R2、R3、R4……，并記錄電壓表相應(yīng)的示數(shù)U1、U2、U3、U4……. 然后代入方程組：　　　　 序號(hào) 1 2 3 4 5 …… 電阻R/Ω 電壓U/V 比值U/R 即可求出電源的電動(dòng)勢(shì)用內(nèi)阻. 或者將測(cè)得的數(shù)據(jù)填入右表然后據(jù)此畫(huà)出U――關(guān)系圖象，其縱截距即為電源的電動(dòng)勢(shì)，斜率的相反數(shù)即為電源的內(nèi)阻。 練習(xí)9．圖中E為直流電源，R為已知的定值電阻，為理想電壓表，其量程略大于電源電動(dòng)勢(shì)，K1和K2為開(kāi)關(guān)?，F(xiàn)要利用圖中電路測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r，試寫(xiě)出主要實(shí)驗(yàn)步驟、必須測(cè)量的物理量，以及用這些物理量所得的電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻的表達(dá)式。 方法三：安培歐姆法（不講此法） 專(zhuān)題十二：示波器的使用 ㈠．示波器的工作原理 示波器是能夠顯示電信號(hào)隨時(shí)間變化情況的電子儀器，其顯示部分稱(chēng)為示波管，示波管的基本構(gòu)造及工作原理如下： 取四塊金屬板，將其中兩塊一上一下水平安裝，另外兩塊一左一右豎直安裝，四塊金屬板相互絕緣，圍成一個(gè)主截面為正方形的空間。在金屬板前端垂直于金屬板安裝一塊畫(huà)有直角坐標(biāo)系xoy的能記錄電子落點(diǎn)的熒光屏mnpq。穿過(guò)四塊金屬板所圍空間的正中央的直線(xiàn)恰好與熒光屏垂直且通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)0（如圖1所示），整個(gè)裝置處于高真空中。若在上下兩金屬板之間或左右兩金屬板之間加上周期性變化的電壓后，將在每對(duì)金屬板之間產(chǎn)生周期性變化勻強(qiáng)電場(chǎng)，熱陰極產(chǎn)生的電子經(jīng)加速電壓加速后以速度v0沿上述中線(xiàn)源源不斷地射入金屬板之間的空間。金屬板上若不加偏轉(zhuǎn)電壓，電子恰好打在熒光屏上的原點(diǎn)0處，若在水平偏轉(zhuǎn)極板上加上掃描電壓，同時(shí)在豎直偏轉(zhuǎn)極板上加上信號(hào)電壓，即可在熒光屏上看到信號(hào)電壓隨時(shí)間變化的函數(shù)圖象。這就是示波管的工作原理。 練習(xí)題： ⑴．若只在示波管的左右兩極板之間加上如圖2所示的電壓，從示波管的前端看熒光屏，其上的圖象應(yīng)是下圖4中的 。 ⑵．若只在上下兩極板之間加上如圖3所示的電壓，從示波管的前端看熒光屏，其上的圖象應(yīng)是下圖5中的 。 ⑶．若同時(shí)（即兩個(gè)圖象的零時(shí)刻是同一時(shí)刻）給左右極板和上下極板分別加上圖2與圖3所示的電壓，且圖2的周期T1與圖3的周期T2相等。從示波管的前端看熒光屏，其上的圖象應(yīng)是圖5中的 。 ⑷．若同時(shí)（即兩個(gè)圖象的零時(shí)刻是同一時(shí)刻）給左右極板和上下極板分別加上圖2與圖3所示的電壓，且圖2的周期T1是圖3的周期T2的兩倍。從示波管的前端看熒光屏，其上的圖象應(yīng)是圖5中的 。 ⑸．若同時(shí)（即兩個(gè)圖象的零時(shí)刻是同一時(shí)刻）全左右極板和上下極板分別加上圖2與圖3所示的電壓，且圖2的周期T1是圖3的周期T2的3/4。從示波管的前端看熒光屏，其上的圖象應(yīng)是下面圖6中的 。 解：由于掃描電壓的周期和信號(hào)電壓的周期不同，所以的各個(gè)不同的掃描周期內(nèi)電子束在熒光屏上掃過(guò)的軌跡不盡相同。本題中掃描周期是信號(hào)周期的3/4，所以在每個(gè)掃描周期熒光屏上只能呈現(xiàn)3/4個(gè)信號(hào)波形。具體情況如下：從零時(shí)刻起，在第一個(gè)掃描周期內(nèi)，熒光屏上將產(chǎn)生第一個(gè)3/4周期的正弦信號(hào)（如下圖中的棕色圖象）；在第二個(gè)掃描周期內(nèi)，熒光屏上將產(chǎn)生第二個(gè)3/4周期的正弦信號(hào)（如下圖中的橙色圖象）；在第三個(gè)掃描周期內(nèi)，熒光屏上將產(chǎn)生第三個(gè)3/4周期的正弦信號(hào)（如下圖中的綠色圖象）；在第四個(gè)掃描周期內(nèi)，熒光屏上將產(chǎn)生第四個(gè)3/4周期的正弦信號(hào)（如下圖中的藍(lán)色圖象）。至此經(jīng)歷了正弦信號(hào)的3個(gè)周期，此后上述情景將重復(fù)出現(xiàn)，于是，熒光屏上呈現(xiàn)的情景就如上面的選項(xiàng)D所示。（注意：此情景是穩(wěn)定的熒光屏上的圖象雖然比較復(fù)雜，既不跳動(dòng)也不滾動(dòng)。） ㈡．示波器的調(diào)節(jié)與使用（參看課本第二冊(cè)P263“練習(xí)使用示波器”） 1．開(kāi)機(jī)： ⑴．開(kāi)機(jī)前的準(zhǔn)備： ①．先反“輝度”關(guān)到最小（將“輝度”旋鈕反時(shí)針轉(zhuǎn)到底）. ②．“豎直位移”和“水平位移”旋鈕轉(zhuǎn)到中間位置. ③．“衰減”旋鈕置于最高檔（即衰減1）. ④．“掃描范圍”旋鈕置于“外X”檔. ⑵．開(kāi)機(jī) ①．打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，預(yù)熱一兩分鐘. ②．順時(shí)針旋轉(zhuǎn)“輝度”旋鈕，使熒光屏上出現(xiàn)一個(gè)亮度適中的亮斑.（不要使亮斑過(guò)亮，更不要使亮斑在一個(gè)位置長(zhǎng)時(shí)間停留） 2．調(diào)節(jié)亮斑，并觀(guān)察其移動(dòng) ①．亮斑的聚集：調(diào)節(jié)聚集和輔助聚集旋鈕，使亮斑最圓最小. ②．觀(guān)察亮斑的移動(dòng)：調(diào)節(jié)水平位移及豎直位移旋鈕，觀(guān)察亮斑的左右及上下移動(dòng). 3．觀(guān)察掃描并進(jìn)行調(diào)節(jié) 將“掃描范圍”置于最低檔（10～100），將“掃描微調(diào)”逆時(shí)針轉(zhuǎn)到底（使水平掃描頻率最低），適當(dāng)旋轉(zhuǎn)“X增益”，即可看到亮斑在熒光屏上自左向右的慢速掃描.慢慢地順時(shí)針旋轉(zhuǎn)掃描微調(diào)旋鈕即可看到亮斑的掃描頻率越來(lái)越高（將“掃描范圍”旋鈕置于100～1k、1k～10k或10k～100k……，亦可提高掃描頻率）.再調(diào)節(jié)“X增益”，可使掃描線(xiàn)伸長(zhǎng)或縮短. 4．觀(guān)察亮斑在豎直方向的移動(dòng)并進(jìn)行調(diào)節(jié) 用圖示的方式通過(guò)“Y輸入”和“地”接線(xiàn)柱給示波器加一個(gè)豎直偏轉(zhuǎn)的直流電壓（直流電源用一兩節(jié)干電池即可）. ①．觀(guān)察亮斑在豎直方向的移動(dòng)： 將掃描范圍置于“外X”，使亮斑位于熒光屏的中央，將“DC、AC”開(kāi)關(guān)置于“DC”，然后閉合右圖電路中的電鍵，配合使用“衰減”旋鈕和“Y增益”旋鈕，可將亮斑調(diào)節(jié)到適當(dāng)?shù)奈恢?然后調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，可使亮斑上下移動(dòng).改變右圖中電池的極性或者撥動(dòng)示波器面板上的“同步”即“＋、－”開(kāi)關(guān)均可改變亮斑的移動(dòng)方向. ②．觀(guān)察掃描線(xiàn)在照直方向的移動(dòng) 將“掃描范圍”置于“外X”以外的其他位置，選擇適當(dāng)?shù)膾呙桀l率及適當(dāng)?shù)摹癤增益”和“水平位移”使熒光屏上形成一段長(zhǎng)度和位置適當(dāng)?shù)乃綊呙杈€(xiàn)，然后再用與①類(lèi)似的方法即可觀(guān)察到水平掃描線(xiàn)的上下移動(dòng). 5．觀(guān)察正弦交流電的圖象 ⑴．將“衰減”旋鈕置于“～”，由本機(jī)提供一個(gè)正弦交流電壓，將“掃描范圍”置于“10～100”檔，適當(dāng)調(diào)節(jié)“掃描微調(diào)”得到一個(gè)穩(wěn)定的正弦圖象，配合調(diào)節(jié)“Y增益”、“X增益”、“水平位移”和“豎直位移”可得到一個(gè)長(zhǎng)短、幅度、位置均合適的圖象. ⑵．改變掃描頻率，觀(guān)察并思考圖象的變化情況. ⑶．改變同步極性，觀(guān)察圖象的變化情況. 專(zhuān)題十三：光學(xué)實(shí)驗(yàn) ㈠：測(cè)玻璃的折射率 實(shí)驗(yàn)原理：（略） 問(wèn)題：測(cè)玻璃的折射率時(shí)所用的插針?lè)?，主要解決了什么疑難問(wèn)題？ 練習(xí)10：若在該實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)如下問(wèn)題，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有沒(méi)有影響？如果沒(méi)影響，試說(shuō)明道理；如果有影響，那么測(cè)量結(jié)果將比玻璃的實(shí)際折射率偏大還是偏小？為什么？ 1． 在白紙上所畫(huà)的代表玻璃磚兩個(gè)界面的兩條直線(xiàn)之間的距離大于玻璃磚兩界面之間的實(shí)際距離，其他方面沒(méi)有問(wèn)題． 2． 在白紙上畫(huà)好表示玻璃磚兩個(gè)界面的直線(xiàn)之后，不留神玻璃磚的位置發(fā)生了平移，使得玻璃磚的兩個(gè)界面與這兩條直線(xiàn)不重合，但沒(méi)有發(fā)現(xiàn)，繼續(xù)插針作實(shí)驗(yàn)，其他方面沒(méi)有問(wèn)題。 a a′ b b′ P1 P2 3． 在白紙上畫(huà)好表示玻璃磚兩個(gè)界面的直線(xiàn)之后，不留神玻璃磚發(fā)生了小角度的轉(zhuǎn)動(dòng)，使得玻璃磚的兩個(gè)界面與這兩條直線(xiàn)不平行(情景如右圖)，但沒(méi)有發(fā)現(xiàn)，繼續(xù)插針作實(shí)驗(yàn)，其他方面沒(méi)有問(wèn)題。 a a′ b b′ P1 P2 P3 P4 ⑷．所用的玻璃磚的兩個(gè)表面實(shí)際上不平行，但是在白紙上畫(huà)的代表玻璃磚界面的兩條直線(xiàn)與玻璃磚的兩個(gè)界面完全吻合，其他方面也不存在什么問(wèn)題。 ⑸．其他方面均沒(méi)有什么問(wèn)題只是在最后作圖時(shí)，過(guò)入射點(diǎn)的法線(xiàn)和表示玻璃磚界面的直線(xiàn)不垂直(情景如右圖)。 ㈡：用雙縫干涉裝置測(cè)光的波長(zhǎng) 練習(xí)11：下圖①是利用雙縫干涉測(cè)某單色光波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)裝置．測(cè)得雙縫屏到毛玻璃屏的距離為0.2m、雙縫的距離為0.4mm．圖②是通過(guò)該儀器的觀(guān)測(cè)裝置看到毛玻璃屏上的干涉圖樣，其中1、2、3、4、5……是明條紋的編號(hào)．圖③、圖④是利用該儀器測(cè)光的波長(zhǎng)時(shí)觀(guān)察到的情景，圖③是測(cè)第1號(hào)明條紋的位置，此時(shí)觀(guān)測(cè)裝置上千分尺的讀數(shù)為 mm，圖④是測(cè)第4號(hào)明條紋的位置，此時(shí)觀(guān)測(cè)裝置上千分尺的讀數(shù)為 mm。 白光源 濾光片 單縫屏 雙縫屏 遮光筒 毛玻璃屏 觀(guān)察與測(cè)量裝置 光具座 圖① 明條紋 暗條紋 1 2 3 4 5 …… 圖② 0 0 45 5 圖③ 0 0 45 5 40 圖④ 根據(jù)上面測(cè)出的測(cè)量數(shù)據(jù)可知，被測(cè)光的波長(zhǎng)為 nm。