物理实验专题
一、主干知法必记
(一)力学实验
1.熟知常规力学量的测量
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物理量 |
测量工具、使用方法或测量方法 |
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力 |
①弹簧测力计(不超量程,调零;会读数);②力传感器(调零) |
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质量 |
天平(水平放置、调零;被测物放左盘、砝码放右盘;会读数) |
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长度 |
①刻度尺(要估读,精度1 mm);②螺旋测微器(要估读,精度0.01 mm);③游标卡尺(不估读,精度有0.1 mm、0.05 mm、0.02 mm三种) |
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时间 |
①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);②光电计时器(记录挡光时间Δt);③停表(不估读,精度0.1 s) |
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速度 |
①打点纸带: |
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加速度 |
①打点纸带:a= |
2.洞悉重要力学实验的考点
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项目 |
装置图 |
操作要领 |
考查热点 |
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研究匀 变速直 线运动 |
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①平行:细绳、纸带与长木板平行 ②靠近:小车释放前,应靠近打点计时器的位置 ③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 ④适当:悬挂钩码要适当,避免纸带打出的点太少或过于密集 |
①考装置:器材装配正误 ②考读算:读纸带计数点间位移;计算瞬时速度;计算加速度 ③摩擦力:无须平衡(木板平放或斜放均可) ④远小于:无须满足(悬挂钩码质量与小车质量) |
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探究弹 力与弹 簧伸长 的关系 |
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①操作:弹簧竖直悬挂;待钩码静止时测出弹簧长度 ②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 |
①考装置:器材装配、读数 ②考作图:根据记录数据作相关图线 ③考计算:根据F-x,或F-l,或m-x图像求k |
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验证力 的平行 四边形 定则 |
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①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 ②拉力:沿弹簧测力计轴线方向拉,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 ③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 |
①考读数:弹簧测力计示数 ②考操作:两次拉橡皮条时需将结点O拉到同一位置 ③求合力:根据分力F1、F2大小与方向用作图法求合力 ④会区分:能区分合力的理论值与真实值 |
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验证牛 顿运动 定律 |
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①平衡:必须平衡摩擦力(改变小车或重物质量,无须重新平衡) ②质量:重物的总质量远小于小车质量(若使用力传感器,或以小车与重物的系统为研究对象无须满足此要求) ③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 |
①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 ②测定a:根据纸带或光电门数据计算加速度
③求结论:描点作a-F或a- ④判成因:给定异常a-F图像,判断其可能成因 |
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探究动 能定理 |
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①平衡:须平衡摩擦力 ②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 ③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 |
①考装置:平衡摩擦力的方法、判断标准 ②求速度:小车获得速度就是纸带点距均匀的速度 ③考图像:作W-v或W-v2图像,得出结论 |
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验证机 械能守 恒定律 |
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①安装:打点计时器竖直安装;纸带沿竖直方向拉直 ②重物:选密度大、质量大的金属块,且在靠近计时器处释放
③速度:应用vn= |
①考装置:器材选择、装配正误 ②考计算:下落速度的计算;减少重力势能与增加动能的计算
③考图像:由 |
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验证动 量守恒 定律 |
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①安装:斜槽末端切线必须沿水平方向 ②起点:斜槽末端上方r处 ③速度:应用小球平抛的水平位移替代 |
①考装置:器材安装、小球选取、O点确定 ②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 ③考结论:根据实验数据判断两球碰撞过程中动量是否守恒 |
(二)电学实验
1.熟知常规电学量的测量
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物理量 |
测量工具、使用方法或测量方法 |
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电压 |
①电压表(会选用;会接线;会读数);②电压传感器;③多用电表电压挡;④灵敏电流计与大电阻串联 |
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电流 |
①电流表(会选用;会接线;会读数);②电流传感器;③多用电表电流挡;④灵敏电流计与小电阻并联 |
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电阻 |
①多用电表电阻挡(粗测);②伏安法(外接法、内接法);③等效替代法测电阻;④电阻箱(接线、读数);⑤滑动变阻器(选用、接线) |
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电动势 |
①伏安法;②伏阻法;③安阻法等 |
2.洞悉重要电学实验的考点
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项目 |
电路图 |
实验原理 |
考查热点 |
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测定金 属的电 阻率 |
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①测Rx:Rx=
②算ρ:Rx=ρ |
①考读数:U、I、L及d ②考电路:电路设计或选择、实物连线或改错,器材选择 ③考计算:由U-I图像求Rx,求ρ |
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描绘小 电珠的 伏安特 性曲线 |
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①电路:伏安法外接;滑动变阻器分压式 ②图像:I-U图像为曲线(温度升高,灯丝电阻增大) |
①考电路:电路设计或选择、实物连线或改错,器材选择 ②考作图:描点、连线画I-U图像 ③考计算:由I-U图像求电阻、电功率 |
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测定电 源的电 动势与 内阻 |
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①伏安法:E=U+Ir ②安阻法:E=I(R+r)
③伏阻法:E=U+ |
①考电路:电路设计或选择、实物连线或改错,器材选择 ②考作图:描点连线画图线 ③考计算:由I-U或I-1-R或U-1-R-1图像,求E、r |
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练习使 用多用 电表 |
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①电压、电流挡:相当于电压表、电流表 ②欧姆挡:闭合电路欧姆定律 ③调零:机械调零、欧姆调零 ④电流方向:红表笔进,黑表笔出 |
①考读数:电压、电流、欧姆挡的读值 ②考使用:欧姆表选挡、调零、规范操作等 ③考黑箱:多用电表探测黑箱内的元件 |
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传感器 的简单 应用 |
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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) |
①考热敏:热敏电阻特性(欧姆表法、伏安法) ②考光敏:光敏电阻特性(欧姆表法、伏安法) |
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
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。
(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。
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处自由下落,小铁球依次通过两个光电门Ⅰ、Ⅱ,测得遮光时间分别为Δt1和Δt2,两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Ⅰ、Ⅱ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Ⅰ、Ⅱ的位置,测量g并求其平均值
答案 (1)7.373(7.372~7.374均可)
(2)
(3)BC
3.要测绘一个标有“3 V 0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线,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 Ω);
电流表(量程为0~250 mA,内阻约5 Ω);
电压表(量程为0~3 V,内阻约3 kΩ);
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 Ω,额定电流1 A)
B.滑动变阻器(最大阻值1 750 Ω,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 Ω的定值电阻R串联,接在电动势为1.5 V、内阻为1 Ω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0~0.6 A,内阻r=0.2 Ω
C.电流表2:量程0~0.6 A,内阻约为0.1 Ω
D.电压表1:量程0~3 V,内阻未知
E.电压表2:量程0~15 V,内阻未知
F.滑动变阻器1:0~10 Ω,2 A
G.滑动变阻器2:0~100 Ω,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= Ω。
答案 (1)B D F (2)甲 (3)1.5 0.8
