专题十七实验（讲解部分）（完整版）

专题十七实验高考物理江苏省专用考点一力学实验一、误差1.误差测量值与真实值的差异叫误差。误差存在于一切测量之中,而且贯穿测量

过程的始终。实验中,误差是不可避免的,但可以减小。2.误差分析按误差的性质和来源划分,可分为系统误差和偶然误差两种。(1)系统误差:来源于仪器误差、理论误差、环境误差。减小系统误差的方

法有校准测量仪器、改进实验方法等。考点清单从分析数据看,误差分为绝对误差和相对误差。(1)绝对误差:绝对误差是测量值与真实值之差的绝对值。即绝对误差=|测

量值-真实值|,它反映测量值偏离真实值的大小。(2)相对误差:相对误差等于绝对误差与真实值之比,常用百分数表示,即相

对误差=

×100%。相对误差反映了实验结果的精确程度。对于两个测量值的评价,必须考虑相对误差。绝对误差大者,其相对误差不

一定大。(2)偶然误差:来源于各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物体的影

响。减小偶然误差的方法有多次测量取平均值。3.绝对误差与相对误差三位、四位有效数字。数3.6表示最末一位数字6是不可靠的,而数字3.6

0、3.600则表示最末一位数字0是不可靠的。二、有效数字1.当用毫米刻度尺测量书本时,量得的长度为184.2mm,最末一位数字2是

估计出来的,是不可靠数字,但是仍然有意义,仍要写出来。这种带有一位

不可靠数字的近似数字,叫有效数字。2.在有效数字中,数3.6、3.60、3.600的含义是不同的,它们分别代表两位、等效法概念等效思维的方法是将复杂(或抽象)的物理问题等效为熟知(或形象)的物理问题的方法实例验证力的平行四边形定则的实验中,用合力与分力效果相同来检验定则是否成立;在测量微小长度的仪器中,螺旋测微器利用等效的思想把微小的直线位移转化为角位移并在较大的圆周上对其进行显示等三、实验的主要思想方法控制变量法概念控制变量法是在研究和解决问题的过程中,对影响事物变化规律的因素或条件加以人为控制,使其中一些条件按照特定的要求发生变化或不发生变化实例验证牛顿第二定律四、刻度尺(米尺)1.常用于测量的刻度尺分度值为1mm,量程不等。测量时要估读到毫米的

下一位。2.用刻度尺测量时需要注意:(1)要使刻度尺的刻线紧贴被测物体。(2)用零刻线在端头的刻度尺测量时,为了防止因端头磨损而产生误差,常

选择刻度尺的某一刻线为测量起点,测量的长度等于被测物体的两个端点

在刻度尺上的读数之差。五、打点计时器1.认识“两种仪器”2.作用:计时仪器,接频率为50Hz交变电流,每隔0.02s打一次点。3.工作条件

4.计时点和计数点的比较计时点是打点计时器打在纸带上的实际点,两相邻点间的时间间隔为0.02

s;计数点是人们根据需要按一定的个数选择的点,两个相邻计数点间的时

间间隔由选择的个数而定,如每5个点取一个计数点和每隔4个点取一个计

数点,时间间隔都是0.1s。纸带上相邻的两点的时间间隔均相同,速度越大,纸带上的计数点越稀疏。六、实验数据的处理方法1.列表法在记录和处理数据时,为了简单而明确地表示出有关物理量之间的对应关

系,将数据填写在适当的表格内,称为列表法。列成表格不但可以减少或避

免错误,便于发现问题和分析问题,而且有助于找出各物理量之间的变化规

律。分析表格中的数据时一般找出相同量,分析各个量间的关系。2.平均值法现行教材中只介绍了算术平均值,即把测定的若干组数据相加求和,然后除

以测量次数。必须注意:(1)求取平均值时应该按原来测量仪器的准确度决定保留的位数;(2)什么情况下取平均值,例如在“测定玻璃折射率”的实验中,应分别求

出各入射角对应的折射率再求平均值,而不是将各入射角及折射角取平均

值后再求折射率。3.作图法用作图法处理实验数据是物理实验中最常用的方法之一。用作图法处理

数据的优点是直观、简便,有取平均值的效果,由图线的斜率、截距、包围

面积等可以研究物理量之间的变化关系,找出规律。作图的规则:(1)要标明轴名、单位、数值。(2)连线时不一定通过所有的数据点,而要使数据点在线的两侧合理地分

布。(3)在图上求直线的斜率时,要选取线上相距较远的两点,不一定要取原来

测的数据点。(4)作图时常设法使图线线性化,即“将曲改直”。例如:在验证牛顿第二

定律的实验中,将a-m图像改画成a-

图像后,就可将不易看出二者关系的曲线改画成关系明朗的直线。考点二电学实验一、长度的测量及其测量工具的选用1.游标卡尺(1)构造和用途:如图所示。(2)原理:利用游标尺每小格长度和主尺每小格长度的微小差值,把微小长度积累起来进行测量。(3)读数:如表所示游标尺(mm)精度(mm)测量结果(游标尺上第n个格与主尺

上的某刻线对齐时)(mm)刻度格数刻度总长度每小格与1毫米的差1090.10.1主尺上读的毫米数+0.1n20190.050.05主尺上读的毫米数+0.05n50490.020.02主尺上读的毫米数+0.02n2.螺旋测微器(1)构造原理:螺旋测微器是测量长度的仪器之一。在实验中常用它测量小

球的直径、金属丝的直径和薄板的厚度等。用它测量长度,可以精确到0.0

1mm,还可以估读到0.001mm(即毫米的千分位),因此螺旋测微器又称为千

分尺。如图所示是常用的螺旋测微器。它的测砧A和固定刻度B固定在框架C上,

旋钮D、微调旋钮D'和可动刻度E、测微螺杆F连在一起,通过精密螺纹套

在B上。精密螺纹的螺距是0.5mm,即D每旋转一周,F前进或后退0.5mm。

因此,从可动刻度旋转了多少个等份就知道长度变化了多少个0.01mm。(2)读数:测量值=固定刻度整毫米数+半毫米数+可动刻度读数(含估读数)×

0.01mm。注意:半毫米线露出时,半毫米数为0.5mm,否则为零;测量值的

最后一位一定在毫米的千分位上。(3)游标卡尺与螺旋测微器读数方法的比较:①游标卡尺和螺旋测微器原理不同,使用和读数也不尽相同,可加强对比记

忆。②游标卡尺读数时要以游标尺的左边缘为基准读取主尺上的示数;而螺旋

测微器读数时要注意固定刻度的半毫米线是否露出。③游标卡尺读数时不需向后估计一位,而螺旋测微器读数时要准确到0.01

mm,估计到0.001mm,即测量结果若以mm为单位,小数点后必须保留三

位。二、电学实验器材的选取原则1.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。2.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。3.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。三、电路的实物连线1.总的原则:先串后并,接线到柱,注意量程和正负。2.对限流电路,在开关闭合前,滑动变阻器的滑片应调到阻值最大处。3.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。(注意滑动变阻器的滑片应调到使“伏安

法”部分所接两点间阻值最小处)

电流表电压表符号

参数量程:0~0.6A,0~3A内阻:小于1Ω量程:0~3V,0~15V内阻:3kΩ,15kΩ读数方法视线垂直于刻度盘表面,一般都需估读,3A量程估读到分度值的

,0.6A量程估读到分度值的

视线垂直于刻度盘表面,一般都需估读,3V量程估读到分度值的

,15V量程估读到分度值的

四、电流表、电压表的读数五、电流表的内接法和外接法的比较

内接法外接法电路图

误差原因电流表分压U测=Ux+UA电压表分流I测=Ix+IV电阻测量值R测=

=Rx+RA>Rx测量值大于真实值

R测=

=

<Rx测量值小于真实值适用条件RA≪RxRV≫Rx适用于测量大电阻小电阻两种电路的选择方法1.阻值比较法:先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较,若

Rx较小,宜采用电流表外接法;若Rx较大,宜采用电流表内接法。简单概括为

“大内偏大,小外偏小”。2.临界值计算法Rx<

时,用电流表外接法。Rx>

时,用电流表内接法。3.实验试触法:按图接好电路,让电压表一根接头P先后与a、b处接触一下,如果电压表的示数有较大的变化,而电流表的示数变化不大,则可采用电流表外接法;如果电流表的示数有较大的变化,而电压表的示数变化不大,则

可采用电流表内接法。六、滑动变阻器的限流式接法和分压式接法

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≤E0≤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

件必须选用分压式的3种情况1.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。2.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。3.若实验中要求电压从零开始调节,则必须采用分压式接法。考点三选考实验一、模型的建立1.通过扫描隧道显微镜我们知道分子(原子)并不是一个个的小球,把分子

看成小球是对分子建立的一种理想化物理模型,模型都是人们根据研究的问题而建立的,理想模型在一定场合、一定条件下突出客观事物的某种主

要因素,忽略次要因素而建立起来的。将分子看成小球,与力学中的质点、

电学中的点电荷一样,都是理想化的模型。实际分子的结构是很复杂的,我

们所计算出的分子大小只是一个粗略的数量级的概念。2.单摆的运动也可以看成一个理想化的运动模型,但摆球不能看成质点,在

测摆长时应从球心开始算起。3.在几何光学中,不应把光看成电磁波,而应看成光能量传播方向的几何线,

表示光的传播方向的直线称为光线,光线是一种几何的抽象。在实际当中

不可能得到一条光线。测量玻璃的折射率利用了光线的模型,光线也是为

了研究问题而建立起来的物理模型。二、研究微小量的方法可以通过一些实验的设计来通过测量较大的量来研究较小的量。1.比如测量金属丝的直径采用累积法,把金属丝缠绕起来,测其长度再除以

匝数从而得到其直径。2.再比如我们可以用量筒和刻度尺估测一粒绿豆的直径,先用量筒测出一

定的绿豆的体积V,再将这些绿豆平摊在水平桌面上,不要重叠,测出所占的

面积S,则绿豆的直径d=

。3.油膜法测分子直径的大小也利用了这一思想,让油酸分子在水面形成单

分子层,如图,则其体积与面积两个宏观量的比即其分子直径。知能拓展一、研究匀变速直线运动拓展一力学实验实验原理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Δx=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.由纸带求物体运动加速度的方法(1)用“逐差法”求加速度根据a=

求加速度。(2)用图像法求加速度先根据vn=

(T为相邻两计数点间的时间间隔)求出所选的各计数点对应的瞬时速度,后作出v-t图像,图线的斜率的绝对值即物体运动的加速

度。实验器材电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸

带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片。实验步骤1.按图把一端附有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2.把细绳的一端固定在小车上,跨过滑轮后在另一端挂上适量的钩码,让纸带穿过打点计时器的限位孔后一端固定在小车上,用手拉住小车。3.先接通电源,后放开小车,让小车运动,这样打点计时器就在纸带上打下一

系列点,取下纸带,更换新纸带,至少重复3次。4.选打点清晰的纸带进行研究,舍去开头比较密集的点,确定好计数始点,每

隔4个计时点取一个计数点,使时间间隔为T=0.1s。5.用毫米刻度尺量出相邻两计数点之间的距离x1、x2、x3、…xn。用逐差法

计算加速度的值,最后求其平均值。(或计算出各计数点对应的瞬时速度,

作出v-t图像,求得小车运动的加速度)注意事项1.细绳尽可能与木板平行,以确保细绳对小车的拉力不变;2.开始释放小车时,小车应尽量靠近打点计时器;3.小车的加速度应适当大一些,以能在纸带长约50cm的范围内清楚地取7~

8个计数点为宜;4.要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点(一般把打点计时器打

出的点中每5个点取1个计数点),选取的计数点不少于6个。数据处理1.分析物体的运动性质——测量相邻计数点间的距离,计算相邻计数点距

离之差,看其是否为常数,从而确定物体的运动性质。2.利用逐差法求解平均加速度a1=

,a2=

,a3=

⇒a=

=

3.利用平均速度求瞬时速度:vn=

=

4.利用速度-时间图像求加速度(1)作出速度-时间图像,通过图像的斜率求解物体的加速度;(2)剪下相邻计数点间的纸带,然后将纸带紧排在一起求解加速度。例1研究小车匀变速直线运动的实验装置如图(a)所示,其中斜面倾角θ可

调。打点计时器的工作频率为50Hz。纸带上计数点的间距如图(b)所示,

其中每相邻两点之间还有4个点未画出。

图(a)图(b)①部分实验步骤如下:A.测量完毕,关闭电源,取出纸带。B.接通电源,待打点计时器工作稳定后放开小车。C.将小车停靠在打点计时器附近,小车尾部与纸带相连。D.把打点计时器固定在平板上,让纸带穿过限位孔。上述实验步骤的正确顺序是:

(用字母填写)。②图(b)中标出的相邻两计数点的时间间隔T=

s。③计数点5对应的瞬时速度大小计算式为v5=

。④为了充分利用记录数据,减小误差,小车加速度大小的计算式应为a=

。解析①按常规实验步骤排序即可,先安装再操作后整理,所以正确顺序是

DCBA。②因相邻两计数点间有4个点没有画出,所以相邻两计数点的时间

间隔有5个0.02s,共计0.1s。③由

=

可知,v5=

。④由Δx=aT2,结合逐差法可得a=

。答案见解析二、验证力的平行四边形定则实验原理互成角度的两个力F1、F2与另外一个力F'产生相同的效果,看F1、F2用平行

四边形定则求出的合力F与F'在实验误差允许范围内是否相同。实验器材木板、白纸、图钉若干、橡皮条、细绳、弹簧测力计两只、三角板、刻

度尺。实验步骤1.用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的木板上。2.用两只弹簧测力计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,如图甲所示。3.用铅笔描下结点O的位置和两个细绳套的方向,并记录弹簧测力计的读数,利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力F。4.只用一只弹簧测力计,通过细绳套把橡皮条的结点拉到相同的位置O,记

下弹簧测力计的读数F'和细绳套的方向,如图乙所示。5.比较F‘与用平行四边形定则求得的合力F,看它们在实验误差允许的范围

内是否相同。注意事项1.位置不变:在同一次实验中,使橡皮条拉长时结点O的位置一定要相同,这

是为了使合力的作用效果与两个分力共同作用效果相同,利用了等效替代

的思想。2.角度合适:用两只弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时,其夹角

不宜太小,也不宜太大,以60°~100°之间为宜。3.在合力不超过弹簧测力计量程及在橡皮条弹性限度内形变应尽量大一

些,以减小误差。细绳套应适当长一些,这样便于确定力的方向。4.统一标度:在同一次实验中,画力的图示选定的标度要相同,并且要恰当地

选定标度,使力的图示稍大一些。误差分析1.误差来源:除弹簧测力计本身的误差外,还有读数误差、作图误差等。2.减小误差的办法:(1)实验过程中读数时眼睛一定要正视弹簧测力计的刻度盘,要按有效数字

位数要求和弹簧测力计的精度正确读数和记录。(2)作图时使用刻度尺,并借助于三角板,使表示两力的对边一定要平行。例2某同学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”。弹

簧测力计A挂于固定点P,下端用细线挂一重物M。弹簧测力计B的一端用

细线系于O点,手持另一端向左拉,使结点O静止在某位置。分别读出弹簧

测力计A和B的示数,并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的

方向。(1)本实验用的弹簧测力计的单位为N,图中A的示数为

N。(2)下列不必要的实验要求是

。(请填写选项前对应的字母)A.应测量重物M所受的重力B.弹簧测力计应在使用前校零C.拉线方向应与木板平面平行D.改变拉力,进行多次实验,每次都要使O点静止在同一位置(3)某次实验中,该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程,请你提出两

个解决办法。解析(1)由图知弹簧测力计A的分度值为0.2N,按“二分之一”估读法可

知小数点后保留一位,故读得结果为3.6N。(2)本实验是利用平衡条件确定两拉力的合力——与重物M所受重力等值

反向,故A是必要的。因弹簧测力计的零点误差影响到各拉力的测量值,且

不能保证各拉力的真实值之比与测量值之比相等,故B也是必要的。因只

有拉线方向与木板平行时才能保证各力在竖直板上记录的方向与真实方

向相同,故C是必要的。由于本实验中只需测出两拉力的大小和方向以及

重物的重力即可验证平行四边形定则,而测力计A的拉力不同时O点的位

置就不同,故不可能也无必要使O点静止在同一位置,故D符合题意。(3)见答案。答案(1)3.6(2)D(3)①改变弹簧测力计B拉力的大小;②减小重物M的

质量。(或将A更换成较大量程的弹簧测力计、改变弹簧测力计B拉力的

方向等)实验原理1.保持质量不变,探究加速度跟合力的关系。2.保持合力不变,探究加速度与质量的关系。3.作出a-F图像和a-

图像,确定其关系。三、验证牛顿运动定律实验器材小车、砝码、小盘、细绳、一端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、天平、米尺。实验步骤1.测量:用天平测量小盘和砝码的质量m'和小车的质量m。2.安装:按照如图所示装置把实验器材安装好,只是不把悬挂小盘的细绳系

在小车上(即不给小车牵引力)。3.平衡摩擦力:在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块,使小车

能匀速下滑。4.操作:(1)小盘通过细绳绕过定滑轮系于小车上,先接通电源后放开小车,

断开电源,取下纸带并编上号码。(2)保持小车的质量m不变,改变小盘和砝码的质量m',重复步骤(1)。(3)在每条纸带上选取一段比较理想的部分,计算出小车运动的加速度a。(4)描点作图,作a-F的图像。(5)保持小盘和砝码的质量m'不变,改变小车质量m,重复步骤(1)和(3),作a-

图像。注意事项1.平衡摩擦力:适当垫高木板的右端,使小车的重力沿斜面方向的分力正好

平衡小车和纸带受到的阻力。在平衡摩擦力时,不要把悬挂小盘的细绳系

在小车上,让小车拉着穿过打点计时器的纸带匀速运动。只要在实验前平

衡摩擦力一次即可。2.实验条件:m≫m'。若使用拉力传感器,则无须满足m≥m'。3.一先一后一按:改变拉力和小车质量后,每次开始时小车应尽量靠近打点

计时器,并应先接通电源,后释放小车,且应在小车到达滑轮前按住小车。误差分析1.因实验原理不完善引起的误差:本实验用小盘和砝码的总重力m'g代替小

车的拉力,而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力。2.摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带

和细绳不严格与木板平行都会引起误差。数据处理1.利用Δx=aT2及逐差法求a。2.以a为纵坐标,F为横坐标,根据各组数据描点,如果这些点在一条过原点

的直线上,说明a与F成正比。3.以a为纵坐标,

为横坐标,描点、连线,如果该线为过原点的直线,就能判定a与m成反比。例3某同学利用图(a)所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速

度a与钩码的质量m的对应关系图,如图(b)所示。实验中小车(含发射器)的

质量为200g,实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮,小车的加速

度由位移传感器及与之相连的计算机得到,回答下列问题:

图(a)图(b)(1)根据该同学的结果,小车的加速度与钩码的质量成

(填“线

性”或“非线性”)关系。(2)由图(b)可知,a-m图线不经过原点,可能的原因是

。(3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下,小车的加速度与作用力成正比”的结论,并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外

力,则实验中应采取的改进措施是

。钩

码的质量应满足的条件是

。解题导引

解析(1)将图(b)中各点连线,得到的是一条曲线,故a与m的关系是非线性的。(2)由图(b)可知,当钩码质量不为零时,在一定范围内小车加速度仍为零,即

钩码对小车的拉力大于某一数值时小车才产生加速度,故可能的原因是存

在摩擦力。(3)若将钩码所受重力作为小车所受合力,则应满足三个条件,一是摩擦力

被平衡,二是绳平行于轨道平面,此二者可保证绳对车的拉力等于车所受合

力,设绳的拉力为T,由mg-T=ma、T=Ma有T=

g=

,可见当m≪M时才有T≈mg,故第三个条件为m≪M。答案(1)非线性(2)存在摩擦力(3)调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力远小于小车的质量四、探究动能定理实验目的探究功与物体速度变化的关系。实验原理(如图所示)1.一条橡皮筋作用在小车上移动距离s——做功为W0。2.两条橡皮筋作用在小车上移动距离s——做功应为2W0。3.三条橡皮筋作用在小车上移动距离s——做功应为3W0。4.利用打点计时器求出小车离开橡皮筋的速度,列表、作图,由图像可以确

定功与速度变化的关系。实验器材橡皮筋、小车、木板、打点计时器、纸带、铁钉等。实验步骤1.垫高木板的一端,平衡摩擦力。2.拉伸的橡皮筋对小车做功:(1)用一条橡皮筋拉小车——做功W。(2)用两条橡皮筋拉小车——做功2W。(3)用三条橡皮筋拉小车——做功3W。3.测出每次做功后小车获得的速度。4.分别用各次实验测得的v和W绘制W-v或W-v2、W-v3……图像,直到明确

得出W和v的关系。实验结论物体速度v与外力做功W间的关系W=

mv2。实验注意事项1.将木板一端垫高,使小车的重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡。方法

是轻推小车,由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否做匀

速运动,找到长木板的一个合适的倾角。2.测小车速度时,应选纸带上的点均匀的部分,也就是选小车做匀速运动的

部分。3.橡皮筋应选规格一样的。力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位

即可,不必计算出具体数值。4.小车质量应大一些,使纸带上打的点多一些。实验探究的技巧与方法1.不直接计算W和v的数值,而只是看第2次、第3次、……实验中的W和v是

第1次的多少倍,简化数据的测量和处理。2.作W-v图像,或W-v2、W-v3图像,直到作出的图像是一条倾斜的直线。例4如图所示,是某研究性学习小组做探究动能定理的实验装置,图中是

小车在一条橡皮筋作用下弹出,沿木板滑行的情形,这时,橡皮筋对小车做

的功为W。当我们用2条、3条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2

次、第3次……实验时,每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放,小车每次实验

中获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。

(1)除了图中已给出的实验器材外,还需要的器材有

;(2)平衡摩擦后,每次实验得到的纸带上的点并不都是均匀的,为了测量小车获得的速度,应选用纸带

的部分进行测量;(3)下面是本实验的数据记录表,请将第2次、第3次……实验中橡皮筋做的

功填写在对应的位置;次数橡皮筋做的功某两点间的距离x(m)对应的时间t(s)小车获得的速度vn小车速度的平方

1W0.2000.2

2

0.2800.2

3

0.3000.2

4

0.4000.2

5

0.4500.2

(4)从理论上讲,橡皮筋做的功Wn和小车速度vn变化的关系应是Wn∝

,请你根据表中测定的数据在如图所示的坐标系中作出相应的图像

验证理论的正确性。解析(1)本实验中需要计算小车的速度,而计算小车的速度需要测量纸带

上所打点之间的距离,故要用到刻度尺。(2)小车在橡皮筋的作用下做加速运动,橡皮筋做功完毕后小车做匀速运

动,因此,匀速时的速度即橡皮筋做功过程的末速度,故应选用纸带上点距

均匀部分测量。(3)橡皮筋每增加一条,对小车做的功就增加W,当我们用2条、3条……完全

相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验时,橡皮筋做的功分别

是2W、3W、4W、5W……(4)由动能定理可知,Wn=

m

,故Wn与

成正比。由v=

可得,v1=

m/s=1.0m/s,v2=

m/s=1.4m/s,v3=

m/s=1.5m/s,v4=

m/s=2.0m/s,v5=

m/s=2.25m/s,对应

=1.0m2/s2,

=1.96m2/s2,

=2.25m2/s2,

=4m2/s2,

=5.06m2/s2,由以上数据描点画图,如图所示,由图像可见,在误差允许范围内,图线是经过原点的直线,说明Wn与

成正比。答案(1)刻度尺(2)点距均匀(3)2W3W4W5W(4)

图像见解析图五、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(如图所示)通过实验,求出做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能

的增加量,若二者相等,说明机械能守恒,从而验证机械能守恒定律。实验器材打点计时器、电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台(带铁夹)、

导线两根。实验步骤1.安装器材:将打点计时器固定在铁架台上,用导线将打点计时器与电源相连。2.打纸带用手竖直提起纸带,使重物停靠在打点计时器下方附近,先接通电源,再松

开纸带,让重物自由下落,打点计时器就在纸带上打出一系列的点,取下纸

带,换上新的纸带重打几条(3~5条)纸带。3.选纸带:分两种情况说明(1)若选第1点O到下落到某一点的过程,即用mgh=

mv2来验证,应选点迹清晰,且1、2两点间距离小于或接近2mm的纸带。(2)用

m

-

m

=mgΔh验证时,由于重力势能的相对性,处理纸带时选择适当的点为基准点,这样纸带上打出的第1、2两点间的距离是否小于或接近2mm就无关紧要了。实验结论在误差允许的范围内,自由落体运动过程机械能守恒。误差分析1.测量误差:减小测量误差的方法,一是测下落距离时都从0点量起,一次将

各打点对应下落高度测量完,二是多测几次取平均值。2.系统误差:由于重物和纸带下落过程中要克服阻力做功,故动能的增加量

ΔEk=

m

必定稍小于重力势能的减少量ΔEp=mghn,改进办法是调整安装的器材,尽可能地减小阻力。注意事项1.打点计时器要竖直:安装打点计时器时要竖直架稳,使其两限位孔在同一

竖直平面内,以减小摩擦阻力。2.重物应选用质量大、体积小、密度大的材料。3.应先接通电源,让打点计时器正常工作,后松开纸带让重物下落。4.测长度,算速度:某时刻的瞬时速度的计算应用vn=

,不能用vn=

或vn=gt来计算。数据验证方案方案一:利用起始点和第n点计算代入mghn和

m

,如果在实验误差允许的范围内,mghn和

m

相等,则验证了机械能守恒定律。方案二:任取两点计算1.任取两点A、B,测出hAB,算出mghAB。2.算出

m

-

m

的值。3.在实验误差允许的范围内,若mghAB=

m

-

m

,则验证了机械能守恒定律。方案三:图像法从纸带上选取多个点,测量从第一点到其余各点的下落高度h,并计算各点速度的平方v2,然后以

v2为纵轴,以h为横轴,根据实验数据作出

v2-h图像。若在误差允许的范围内图像是一条过原点且斜率为g的直线,则验证

了机械能守恒定律。例5利用上页图示装置进行验证机械能守恒定律的实验时,需要测量物体由

静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h。(1)某班同学利用实验得到的纸带,设计了以下四种测量方案:a.用刻度尺测出物体下落的高度h,并测出下落时间t,通过v=gt计算出瞬时

速度v。b.用刻度尺测出物体下落的高度h,并通过v=

计算出瞬时速度v。c.根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两

点间的平均速度,测算出瞬时速度v,并通过h=

计算出高度h。d.用刻度尺测出物体下落的高度h,根据做匀变速直线运动时纸带上某点的

瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速度v。以上方案中只有一种正确,正确的是

。(填入相应的字母)(2)某同学经正确操作得到打点纸带,在纸带后段每两个计时间隔取一个计数点,依次为1、2、3、4、5、6、7,测量各计数点到第1个点的距离h,并正

确求出打相应点时的速度v。各计数点对应的数据见下表:请在如图坐标系中描点作出v2-h图线;由图线可知,重物下落的加速度g'=

m/s2(保留三位有效数字);若当地的重力加速度g=9.80m/s2,根据作计数点1234567h/m0.1240.1940.2790.3800.4970.6300.777v/(m·s-1)

1.942.332.733.133.50

v2/(m2·s-2)

3.765.437.459.8012.25

出的图线,能粗略验证自由下落的重物机械能守恒的依据是

。解析(1)在验证机械能守恒定律的实验中不能将物体下落的加速度看做

g,只能把它当做未知的定值,所以正确方案只有d项。(2)若机械能守恒,则满足v2=2gh,则v2-h图线的斜率表示当地的重力加速度

的2倍,由所作的图线可求出斜率为19.5m/s2,故g'=9.75m/s2,在误差允许的

范围内g'=g,故机械能守恒。答案(1)d(2)图线如图所示9.75(9.69~9.79均可)图线为通过坐标原点的一条直线,所求g'与g基本相等拓展二电学实验一、测定金属丝的电阻率实验原理(如图所示)根据电阻定律公式知道只要测出金属丝的长度和它的直径d,计算出横截

面积S,并用伏安法测出电阻Rx,即可计算出金属丝的电阻率。实验器材被测金属丝,直流电源(4V),电流表(0~0.6A),电压表(0~3V),滑动变阻器(0

~50Ω),开关,导线若干,螺旋测微器,毫米刻度尺。实验步骤1.用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径,求出其平

均值d。2.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丝的有效长度,反复测量三次,

求出其平均值l。4.把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置。5.闭合开关,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,填入记录表格内。6.将测得的Rx、l、d值,代入公式R=ρ

和S=

中,计算出金属丝的电阻率。注意事项1.先测直径,再连接电路:为了方便,测量直径应在金属丝连入电路之前测量。2.电流表外接法:本实验中被测金属丝的阻值较小,故采用电流表外接法。3.电流控制:电流不宜过大,通电时间不宜过长,以免金属丝温度过高,导致

电阻率在实验过程中变大。误差分析1.若为内接法,电流表分压。2.若为外接法,电压表分流。3.长度和直径的测量有误差。例6实验室购买了一捆标称长度为100m的铜导线,某同学想通过实验测

定其实际长度。该同学首先测得导线横截面积为1.0mm2,查得铜的电阻

率为1.7×10-8Ω·m,再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻Rx,从而确定导

线的实际长度。可供使用的器材有:电流表:量程0~0.6A,内阻约0.2Ω;电压表:量程0~3V,内阻约9kΩ;滑动变阻器R1:最大阻值5Ω;滑动变阻器R2:最大阻值20Ω;定值电阻:R0=3Ω;电源:电动势6V,内阻可不计;开关、导线若干。回答下列问题:(1)实验中滑动变阻器应选

(填“R1”或“R2”),闭合开关S前应将

滑片移至

端(填“a”或“b”)。(2)在实物图丙中,已正确连接了部分导线,请根据图甲电路完成剩余部分

的连接。丙(3)调节滑动变阻器,当电流表的读数为0.50A时,电压表示数如图乙所示,

读数为

V。(4)导线实际长度为

m(保留2位有效数字)。解析(1)因控制电路是限流式接法,而测量电路总电阻在3.0Ω以上,为使

测量电路有较大的调节范围,滑动变阻器应选用总阻值较大的R2。为了保

证开关闭合时电路的安全,应使滑动变阻器接入电路中的阻值最大,即开关

闭合前滑片应置于a端。(2)见答案。(3)由图乙知该电压表的分度值为0.1V,故按“十分之一”估读法可知测

量结果为2.30V。(4)R0+Rx=

=4.60Ω,故Rx=1.60Ω。由Rx=ρ

可得L=

,代入数据可得L≈94m。答案(1)R2

a(2)如图所示(3)2.30(4)94二、描绘小灯泡的伏安特性曲线实验原理1.测多组小灯泡的U、I的值,并绘出I-U图像;2.由图线的斜率反映电流与电压和温度的关系。实验器材小灯泡“3.8V,0.3A”、电压表“0~3V~15V”、电流表“0~0.6A~3

A”、滑动变阻器、学生电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔。实验步骤1.画出电路图(如图甲所示)。2.将小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、开关用导线连

接成如图乙所示的电路。3.测量与记录移动滑动变阻器触头位置,测出12组左右不同的电压值U和电流值I,并将

测量数据填入自己设计的表格中。4.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。(3)将描出的点用平滑的曲线连接起来,得到小灯泡的伏安特性曲线。实验器材选取1.原则:(1)安全;(2)精确;(3)操作方便。2.具体要求(1)电源允许的最大电流不小于电路中的实际最大电流,干电池中电流一般

不允许超过0.6A。(2)用电器的额定电流不能小于通过该用电器的实际最大电流。(3)电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值。(4)电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的

以上。(5)从便于操作的角度来考虑,限流式接法要选用与待测电阻相近的滑动变

阻器,分压式接法要选用较小阻值的滑动变阻器。注意事项1.电路的连接方式(1)电流表应采用外接法,因为小灯泡(3.8V,0.3A)的电阻很小,与量程为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,目的是使小灯泡两端的电压能从0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灯泡分得电压为0的一端,使

开关闭合时小灯泡的电压能从0开始变化,同时也是为了防止开关刚闭合

时因小灯泡两端电压过大而烧坏灯丝。3.I-U图线如果发生明显弯曲时绘点要密,以防出现较大误差。误差分析1.由于电压表不是理想电表,内阻并非无穷大,会带来误差,电流表外接,由

于电压表的分流,使测得的电流值大于真实值。2.测量时读数带来误差。3.在坐标纸上描点、作图带来误差。例7有一个额定电压为2.8V,功率约为0.8W的小灯泡,现要用伏安法描

绘这个小灯泡的I-U图线,有下列器材供选用:A.电压表(0~3V,内阻6kΩ);B.电压表(0~15V,内阻30kΩ);C.电流表(0~3A,内阻0.1Ω);D.电流表(0~0.6A,内阻0.5Ω);E.滑动变阻器(10Ω,2A);F.滑动变阻器(200Ω,0.5A);G.蓄电池(电动势6V,内阻不计)。(1)用如图甲所示的电路进行测量,电压表应选用

,电流表应选用

,滑动变阻器应选用

。(用字母代号表示)

甲乙(2)通过实验测得此小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示,由图线可求得此小

灯泡在正常工作时的电阻为

Ω,此时灯泡的功率为

W。(3)若将此灯泡与电动势为6V、内阻不计的电源连接,要使灯泡正常发光,

需串联一个阻值为

Ω的电阻。解析(1)小灯泡的额定电压为2.8V,故电压表应选用0~3V量程的电压表;

小灯泡的额定功率为0.8W,故小灯泡的额定电流约为0.3A,电流表应选取

0~0.6A量程的电流表;滑动变阻器应选择阻值较小的滑动变阻器,便于调

节。(2)根据图乙可知,当小灯泡两端的电压为2.8V时,对应的电流为0.28A,则R

=

=

Ω=10Ω,此时灯泡的功率为P=UI=2.8×0.28W=0.784W。(3)当灯泡正常发光时电路中的电流为I=0.28A,则串联电阻两端的电压为

UR=6V-2.8V=3.2V。根据欧姆定律可知应串联电阻的阻值为R=

=

Ω=11.4Ω。答案(1)ADE(2)100.784(3)11.4三、测量电源的电动势和内阻实验原理闭合电路欧姆定律实验器材电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺。实验步骤1.电流表用0~0.6A的量程,电压表用0~3V的量程,按图连接好电路。用同样的方法再测量几组I、U值,填入表格中。4.断开开关,拆除电路,整理好器材。2.把滑动变阻器的滑片移到使阻值最大的一端。3.闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表有明显示数并记录一组数据(I1,U)。实验数据求E、r的处理方法1.列方程求解:由U=E-Ir得

,解得E、r。2.用作图法处理数据,如图所示:

(1)图线与纵轴交点为E;(3)图线的斜率表示r=

。注意事项1.为了使路端电压变化明显,可使用内阻较大的旧电池。2.电流不要过大,应小于0.5A,读数要快。3.要测出不少于6组的(I,U)数据,变化范围要大些。4.若U-I图线纵轴刻度不从零开始,则图线和横轴的交点不再是短路电流,

内阻应根据r=

确定。5.电流表要内接(因为r很小)。误差来源(1)偶然误差:用图像法求E和r时作图不准确。(2)系统误差:电压表分流。例8用实验测一电池的内阻r和一待测电阻的阻值Rx。已知电池的电动

势约为6V,电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧。可选用的实验器材有:电流表A1(量程0~30mA);电流表A2(量程0~100mA);电压表V(量程0~6V);滑动变阻器R1(阻值0~5Ω);滑动变阻器R2(阻值0~300Ω);开关S一个,导线若干。某同学的实验过程如下:Ⅰ.设计如图1所示的电路图,正确连接电路。

图1图2Ⅱ.将R的阻值调到最大,闭合开关,逐次调小R的阻值,测出多组U和I的值,并

记录。以U为纵轴,I为横轴,得到如图2所示的图线。Ⅲ.断开开关,将Rx改接在B、C之间,A与B直接相连,其他部分保持不变。重

复Ⅱ的步骤,得到另一U-I图线,图线与横轴I的交点坐标为(I0,0),与纵轴U的

交点坐标为(0,U0)。回答下列问题:①电流表应选用

,滑动变阻器应选用

;②由图2的图线,得电源内阻r=

Ω;③用I0、U0和r表示待测电阻的关系式Rx=

,代入数值可得Rx;④若电表为理想电表,Rx接在B、C之间与接在A、B之间,滑动变阻器滑片

都从最大阻值位置调到某同一位置,两种情况相比,电流表示数变化范围

,电压表示数变化范围

。(选填“相同”或“不同”)解析①电路总电阻可能的最小值约为20Ω,则回路中可能的最大电流Im=

A=300mA,可见,电流表应选用A2。若选用滑动变阻器R1,电路中电流变化范围太窄,并且当R1连入电路阻值最

大时,电路中电流仍可能会超过电流表A2的量程,故应选用R2。②图2中,U-I图线的斜率的绝对值等于电源内阻,由图像可知:r=25Ω。③由题意可知,Rx+r=

,则Rx=

-r。④若电表为理想电表,Rx接在B、C或A、B之间,对干路中电流无影响,故电

流表示数变化范围相同,很显然,电压表示数变化范围不相同。答案①A2

R2②25③

-r④相同不同四、练习使用多用电表欧姆表原理(多用电表测电阻原理)1.构造:如图所示,欧姆表由电流表G、电池、调零电阻R和红、黑表笔组成。欧姆表内部:电流表、电池、调零电阻串联。外部:接被测电阻Rx。全电路电阻R总=Rg+R+r+Rx。2.工作原理:闭合电路欧姆定律,I=

。3.刻度的标定:红、黑表笔短接(被测电阻Rx=0)时,调节调零电阻R,使I=Ig,电

流表的指针达到满偏,这一过程叫欧姆调零。(1)当I=Ig时,Rx=0,在满偏电流Ig处标为“0”。(图甲)(2)当I=0时,Rx→∞,在I=0处标为“∞”。(图乙)(3)当I=

时,Rx=Rg+R+r,此电阻值等于欧姆表的内阻值,Rx叫中值电阻。多用电表1.多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等,并且每一种测量都有几个

量程。2.外形如图所示:上半部为表盘,表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的

刻度;下半部为选择开关,它的四周刻有各种测量项目和量程。3.多用电表面板上还有:欧姆表的欧姆调零旋钮(使电表指针指在右端零欧

姆处)、指针定位螺丝(使电表指针指在左端的“0”位置)、表笔的正、负

插孔(红表笔插入“+”插孔,黑表笔插入“-”插孔)。二极管的单向导电性1.晶体二极管是由半导体材料制成的,它有两个极,即正极和负极,它的符号

如图甲所示。2.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,如图乙所示;当给二极

管加反向电压时,它的电阻很大,电路截止,如图丙所示。3.将多用电表的选择开关拨到欧姆挡,红、黑表笔接到二极管的两极上,当

黑表笔接“正”极,红表笔接“负”极时,电阻示数较小,反之电阻示数很大,由此可判断出二极管的正、负极。实验器材多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小灯泡、二极管、

定值电阻(大、中、小)三个。实验步骤1.观察:观察多用电表的外形,认识选择开关的测量项目及量程。2.机械调零:检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置。若不

指零,则可用小螺丝刀进行机械调零。3.将红、黑表笔分别插入“+”、“-”插孔。4.测量小灯泡的电压和电流。(1)按如图甲所示的电路图连好电路,将多用电表选择开关置于直流电压

挡,测小灯泡两端的电压。(2)按如图乙所示的电路图连好电路,将选择开关置于直流电流挡,测量通

过小灯泡的电流。5.测量定值电阻(1)根据被测电阻的估计阻值,选择合适的挡位,把两表笔短接,观察指针是否指在欧姆表的“0”刻度,若不指在欧姆表的“0”刻度,调节欧姆调零旋

钮,使指针指在欧姆表的“0”刻度处;(2)将被测电阻接在两表笔之间,待指针稳定后读数;(3)读出指针在刻度盘上所指的数值,用读数乘以所选挡位的倍率,即得测

量结果;(4)测量完毕,将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。多用电表使用注意事项1.表内电源正极接黑表笔,负极接红表笔,但是红表笔插入“+”插孔,黑表

笔插入“-”插孔,注意电流的实际方向应为“红入”,“黑出”。2.区分“机械零点”与“欧姆零点”。机械零点是表盘刻度左侧的“0”

位置,调整的是表盘下边中间的指针定位螺丝;欧姆零点是指刻度盘右侧的

“0”位置,调整的是欧姆调零旋钮。3.由于欧姆挡表盘难以估读,测量结果只需取两位有效数字,读数时注意乘

以相应挡位的倍率。4.使用多用电表时,手不能接触表笔的金属杆,特别是在测电阻时,更应注意

不要用手接触表笔的金属杆。5.测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开,否则不但影响测量结果,

甚至可能损坏电表。6.测电阻时每换一挡必须重新欧姆调零。7.使用完毕,选择开关要置于交流电压最高挡或“OFF”挡。长期不用,应

把表内电池取出。多用电表对电路故障的检测1.断路故障的检测方法(1)用直流电压挡:a.将电压表与电源并联,若电压表示数不为零,说明电源良好,若电压表示数

为零,说明电源损坏。b.在电源完好时,再将电压表与外电路的各部分电路并联。若电压表示数

等于电源电动势,则说明该部分电路中有断点。(2)用直流电流挡:将电流表串联在电路中,若电流表的示数为零,则说明与电流表串联的部分

电路断路。(3)用欧姆挡检测将各元件与电源断开,然后接到红、黑表笔间,若有阻值(或有电流)说明元件完好,若电阻无穷大(或无电流)说明此元件断路。2.短路故障的检测方法(1)将电压表与电源并联,若电压表示数为零,说明电源被短路;若电压表示

数不为零,则外电路的部分电路不被短路或不完全被短路。(2)用电流表检测,若串联在电路中的电流表示数不为零,故障可能是短

路。例9如图1所示的黑箱中有三只完全相同的电学元件,小明使用多用电表

对其进行探测。图1图2(1)在使用多用电表前,发现指针不在左边“0”刻度线处,应先调整图2中多用电表的

(选填“A”、“B”或“C”)。(2)在用多用电表的直流电压挡探测黑箱a、b接点间是否存在电源时,一表

笔接a,另一表笔应

(选填“短暂”或“持续”)接b,同时观察指针

偏转情况。(3)在判定黑箱中无电源后,将选择开关旋至“×1”挡,调节好多用电表,测

量各接点间的阻值。测量中发现,每对接点间正反向阻值均相等,测量记录

如下表。两表笔分别接a、b时,多用电表的示数如图2所示。请将记录表补充完整,并在图1的黑箱图中画出一种可能的电路。两表笔接的接点多用电表的示数a,b

Ωa,c10.0Ωb,c15.0Ω解析(1)A是机械调零,B是欧姆调零,C是功能选择开关,故选填A。(2)为防止a、b间存在高压电源在持续接通时烧坏电表,应采用“点触”方式。(3)正反向阻值相等说明两接点间无二极管。由题图2可以读出a、b间阻值为5.0Ω。因黑箱内只有三个阻值相等的电阻,由表内数据知b、c间电阻等于a、b间电阻与a、c间电阻之和,故可推测a、b间电阻与a、c间电阻相串联。又因a、c间阻值是a、b间阻值的2倍,故a、b间有一个电阻时a、c间两个电阻串联;a、c间有一个电阻时a、b间两个电阻并联,电路图见答案。答案(1)A(2)短暂(3)5.0如图所示拓展三选修课程实验一、用油膜法估测分子的大小注意事项1.实验前应检查方盘是否干净。2.方盘中的水应保持稳定状态,最好静置一段时间,痱子粉均匀撒在水面

上。3.向水面滴油酸酒精溶液时,针尖应竖直、靠近水面,如果离水面太高,可能

无法形成油膜。最好在1cm左右。4.计算油膜面积时,以坐标纸上方格的数目来计算,不足半个的舍去,多于半

个的算1个。5.油酸酒精溶液的浓度以小于

为宜。例10在“用油膜法估测分子大小”的实验中,所用的油酸酒精溶液的浓

度为每1000mL溶液中有纯油酸0.6mL,用注射器测得1mL上述溶液为80

滴,把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内,让油膜在水面上尽可能散开,测得油酸

薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示,图中正方形小格的边长为1cm。试求:(1)油酸薄膜的面积是

cm2;(2)实验测出油酸分子的直径是

m;(结果保留两位有效数字)(3)实验中为什么要让油膜尽可能散开?解析(1)舍去不足半格的,多于半格的算一格,数一下共有118个;一个小方

格的面积S0=L2=1cm2,所以面积S=118×1cm2=118cm2。(2)一滴纯油酸的体积V=

×

mL=7.5×10-12m3油酸分子直径d=

=

m≈6.4×10-10m。(3)让油膜尽可能散开,是为了在水面上形成单分子油膜。答案(1)118(2)6.4×10-10(3)这样做的目的是在水面上形成单分子油膜

二、单摆的周期与摆长的关系注意事项1.悬线顶端不能晃动,需用夹子夹住,保证顶点固定。2.强调在同一平面内振动且摆角小于5°。3.选择在摆球摆到平衡位置处开始计时,并数准全振动的次数。4.小球自然下垂时,用米尺量出悬线长l,用游标卡尺测量小球的直径,然后

算出摆球的半径r,则摆长L=l+r。5.选用长一米左右的细线。例11(1)在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中,两位同学用游标卡尺

测量小球的直径如图甲、乙所示。测量方法正确的是

(选填“甲”或“乙”)。

(2)实验时,若摆球在垂直纸面的平面内摆动,为了将人工记录振动次数改

为自动记录振动次数,在摆球运动最低点的左、右两侧分别放置一激光光

源与光敏电阻,如图丙所示。光敏电阻与某一自动记录仪相连,该仪器显示解析(1)由“游标卡尺的使用方法”知乙图操作正确。(2)小球摆动到最低点时,挡光使得光敏电阻阻值增大,从t1时刻开始,再经两

次挡光完成一个周期,故T=2t0;摆长为摆线长加小球半径,若小球直径变大,

则摆长增加,由周期公式T=2π

可知,周期变大;若小球直径变大,则挡光时间增加,即Δt变大。答案(1)乙(2)2t0变大变大三、测定玻璃的折射率注意事项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。例12如图,画有直角坐标系xOy的白纸位于水平桌面上。M是放在白纸

上的半圆形玻璃砖,其底面的圆心在坐标原点,直边与x轴重合。OA是画在

纸上的直线,P1、P2为竖直地插在直线OA上的两枚大头针,P3是竖直地插在

纸上的第三枚大头针,α是直线OA与y轴正方向的夹角,β是直线OP3与y轴负

方向的夹角。只要直线OA画得合适,且P3的位置选取得正确,测出角α和β,

便可求得玻璃的折射率。某学生在用上述方法测量玻璃的折射率时,在他画出的直线OA上竖直地

插上了P1、P2两枚大头针,但在y<0的区域内,不管眼睛放在何处,都无法透

过玻璃砖看到P1、P2的像,他应采取的措施是

。若他已透过玻璃砖看到了P1、P2的像,确定P3位置的方

法是

。若他已正确地测得了α、β的值,

则玻璃的折射率n=

。

解析“在y<0的区域内,不管眼睛放在何处,都无法透过玻璃砖看到P1、P2的像”的原因是光线射到O点时发生了全反射,即入射角太大,故应减小入射角,具体做法是:在白纸上画一条与y轴正方向夹角较小的直线OA,把大头针P1、P2竖直地插在所画的直线上,直到在y<0的区域内透过玻璃砖能够看到P1、P2的像。按实验的要求,所插入的大头针应该在同一条光路上,因此确定P3位置的方

法是:在y<0的区域移动眼睛的位置,当看到P1、P2重合时,在眼睛与O点间

任取一点,即可作为P3。由折射率的定义得n=

。答案见解析四、验证动量守恒定律注意事项1.前提条件保证碰撞是一维的,即保证两物体在碰撞之前沿同一直线运动,碰撞之后还

沿这条直线运动。2.利用斜槽进行实验,入射球质量要大于被碰球质量,即m1>m2,防止碰后m1

被反弹。例13某同学利用打点计时器和气垫导