物理實驗專題
一、主干知法必記
(一)力學實驗
1.熟知常規力學量的測量
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物理量 |
測量工具、使用方法或測量方法 |
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力 |
①彈簧測力計(不超量程,調零;會讀數);②力傳感器(調零) |
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質量 |
天平(水平放置、調零;被測物放左盤、砝碼放右盤;會讀數) |
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長度 |
①刻度尺(要估讀,精度1 mm);②螺旋測微器(要估讀,精度0.01 mm);③游標卡尺(不估讀,精度有0.1 mm、0.05 mm、0.02 mm三種) |
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時間 |
①打點計時器(電磁打點計時器使用6 V以下交流電,電火花計時器使用220 V交流電,頻率為50 Hz時打點時間間隔均為0.02 s);②光電計時器(記錄擋光時間Δt);③停表(不估讀,精度0.1 s) |
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速度 |
①打點紙帶: |
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加速度 |
①打點紙帶:a= |
2.洞悉重要力學實驗的考點
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項目 |
裝置圖 |
操作要領 |
考查熱點 |
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研究勻 變速直 線運動 |
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①平行:細繩、紙帶與長木板平行 ②靠近:小車釋放前,應靠近打點計時器的位置 ③先后:實驗時先接通電源,后釋放小車;實驗后先斷開電源,后取下紙帶 ④適當:懸掛鉤碼要適當,避免紙帶打出的點太少或過于密集 |
①考裝置:器材裝配正誤 ②考讀算:讀紙帶計數點間位移;計算瞬時速度;計算加速度 ③摩擦力:無須平衡(木板平放或斜放均可) ④遠小于:無須滿足(懸掛鉤碼質量與小車質量) |
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探究彈 力與彈 簧伸長 的關系 |
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①操作:彈簧豎直懸掛;待鉤碼靜止時測出彈簧長度 ②作圖:坐標軸標度要適中,單位要標注;連線時要使各數據點均勻分布在直線的兩側 |
①考裝置:器材裝配、讀數 ②考作圖:根據記錄數據作相關圖線 ③考計算:根據F-x,或F-l,或m-x圖像求k |
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驗證力 的平行 四邊形 定則 |
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①等效:同一次實驗中橡皮條拉長后的結點O位置必須保持不變 ②拉力:沿彈簧測力計軸線方向拉,橡皮條、彈簧測力計和細繩套與紙面平行;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;嚴格按力的圖示要求作平行四邊形求合力 |
①考讀數:彈簧測力計示數 ②考操作:兩次拉橡皮條時需將結點O拉到同一位置 ③求合力:根據分力F1、F2大小與方向用作圖法求合力 ④會區分:能區分合力的理論值與真實值 |
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驗證牛 頓運動 定律 |
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①平衡:必須平衡摩擦力(改變小車或重物質量,無須重新平衡) ②質量:重物的總質量遠小于小車質量(若使用力傳感器,或以小車與重物的系統為研究對象無須滿足此要求) ③其他:細繩與長木板平行;小車在靠近打點計時器的位置釋放;實驗時先接通電源,后釋放小車 |
①考裝置:器材安裝正誤;平衡摩擦力的方法、標準;質量控制要求 ②測定a:根據紙帶或光電門數據計算加速度
③求結論:描點作a-F或a- ④判成因:給定異常a-F圖像,判斷其可能成因 |
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探究動 能定理 |
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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:靠近打點計時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、判斷標準 ②求速度:小車獲得速度就是紙帶點距均勻的速度 ③考圖像:作W-v或W-v2圖像,得出結論 |
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驗證機 械能守 恒定律 |
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①安裝:打點計時器豎直安裝;紙帶沿豎直方向拉直 ②重物:選密度大、質量大的金屬塊,且在靠近計時器處釋放
③速度:應用vn= |
①考裝置:器材選擇、裝配正誤 ②考計算:下落速度的計算;減少重力勢能與增加動能的計算
③考圖像:由 |
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驗證動 量守恒 定律 |
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①安裝:斜槽末端切線必須沿水平方向 ②起點:斜槽末端上方r處 ③速度:應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點確定 ②考測量:小球質量的測量和小球平拋運動的水平位移的測量 ③考結論:根據實驗數據判斷兩球碰撞過程中動量是否守恒 |
(二)電學實驗
1.熟知常規電學量的測量
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物理量 |
測量工具、使用方法或測量方法 |
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電壓 |
①電壓表(會選用;會接線;會讀數);②電壓傳感器;③多用電表電壓擋;④靈敏電流計與大電阻串聯 |
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電流 |
①電流表(會選用;會接線;會讀數);②電流傳感器;③多用電表電流擋;④靈敏電流計與小電阻并聯 |
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電阻 |
①多用電表電阻擋(粗測);②伏安法(外接法、內接法);③等效替代法測電阻;④電阻箱(接線、讀數);⑤滑動變阻器(選用、接線) |
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電動勢 |
①伏安法;②伏阻法;③安阻法等 |
2.洞悉重要電學實驗的考點
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項目 |
電路圖 |
實驗原理 |
考查熱點 |
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測定金 屬的電 阻率 |
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①測Rx:Rx=
②算ρ:Rx=ρ |
①考讀數:U、I、L及d ②考電路:電路設計或選擇、實物連線或改錯,器材選擇 ③考計算:由U-I圖像求Rx,求ρ |
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描繪小 電珠的 伏安特 性曲線 |
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①電路:伏安法外接;滑動變阻器分壓式 ②圖像:I-U圖像為曲線(溫度升高,燈絲電阻增大) |
①考電路:電路設計或選擇、實物連線或改錯,器材選擇 ②考作圖:描點、連線畫I-U圖像 ③考計算:由I-U圖像求電阻、電功率 |
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測定電 源的電 動勢與 內阻 |
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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考電路:電路設計或選擇、實物連線或改錯,器材選擇 ②考作圖:描點連線畫圖線 ③考計算:由I-U或I-1-R或U-1-R-1圖像,求E、r |
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練習使 用多用 電表 |
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①電壓、電流擋:相當于電壓表、電流表 ②歐姆擋:閉合電路歐姆定律 ③調零:機械調零、歐姆調零 ④電流方向:紅表筆進,黑表筆出 |
①考讀數:電壓、電流、歐姆擋的讀值 ②考使用:歐姆表選擋、調零、規范操作等 ③考黑箱:多用電表探測黑箱內的元件 |
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傳感器 的簡單 應用 |
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傳感器能夠將感受到的物理量(力、熱、光、聲等)轉換成便于測量的量(一般是電學量) |
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、易錯知識點撥
1.讀數類題目中易在分度值、有效數字、單位間的換算上出現錯誤。
2.紙帶問題中易將計時點和計數點混淆,計算時易漏掉單位的換算。
3.驗證力的平行四邊形定則的實驗中誤認為兩彈簧測力計夾角為90°。
4.多用電表歐姆擋使用時易出現換擋不調零的現象。
5.電流表的內、外接法,滑動變阻器的分壓和限流在具體應用中易混。
6.用U-I圖像分析電源電動勢和內電阻時,易漏掉坐標原點的物理意義,誤認為都是零。
7.實物連圖時,易出現電源正、負極和電表正、負接線柱不對應的現象。
8.設計性實驗中,不能很好地將基本實驗原理進行轉換。
三、保溫訓練
1.在“探究小車的速度隨時間變化的規律”實驗中,如圖甲是一條記錄小車運動情況的紙帶,A、B、C、D、E為相鄰計數點,相鄰計數點間的時間間隔為T=0.1 s。
(1)計算各點的瞬時速度,vB= m/s,vC=2.64 m/s,vD=3.90 m/s;
(2)在圖乙所示坐標中作出小車的v-t圖線,并根據圖線求出a= m/s2。
乙
答案 (1)1.38 (2)見解析圖 12.6
解析 (1)B點的瞬時速度等于AC段的平均速度,則vB=
=
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=
=
m/s2=12.6 m/s2。
2.某同學利用如圖(a)所示裝置測量當地重力加速度。實驗時,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光電門Ⅰ、Ⅱ,測得遮光時間分別為Δt1和Δt2,兩光電門中心的高度差為h,回答下列問題:
(1)用螺旋測微器測得小鐵球直徑的示數如圖(b)所示,則小鐵球的直徑D= mm;
(2)計算重力加速度表達式為g= ;(用測定的物理量的符號表示)
(3)為了減小實驗誤差,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,測量g并求其平均值
答案 (1)7.373(7.372~7.374均可)
(2)
(3)BC
3.要測繪一個標有“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(電動勢4.5 V,內阻約1 Ω);
電流表(量程為0~250 mA,內阻約5 Ω);
電壓表(量程為0~3 V,內阻約3 kΩ);
開關一個、導線若干。
(1)實驗中所用的滑動變阻器應選下列中的 (填字母代號)。
A.滑動變阻器(最大阻值20 Ω,額定電流1 A)
B.滑動變阻器(最大阻值1 750 Ω,額定電流0.3 A)
(2)實驗的電路圖應選用下列的圖 (填字母代號)。
(3)實驗得到小燈泡的伏安特性曲線如圖甲所示。現將兩個這樣的小燈泡并聯后再與一個2 Ω的定值電阻R串聯,接在電動勢為1.5 V、內阻為1 Ω的電源兩端,如圖乙所示。每個小燈泡消耗的功率是 W。
答案 (1)A (2)B (3)0.09
4.某同學用伏安法測一節干電池的電動勢和內阻,現備有下列器材:
A.被測干電池一節
B.電流表1:量程0~0.6 A,內阻r=0.2 Ω
C.電流表2:量程0~0.6 A,內阻約為0.1 Ω
D.電壓表1:量程0~3 V,內阻未知
E.電壓表2:量程0~15 V,內阻未知
F.滑動變阻器1:0~10 Ω,2 A
G.滑動變阻器2:0~100 Ω,1 A
H.開關、導線若干
(1)伏安法測電池電動勢和內阻的實驗中,由于電流表和電壓表內阻的影響,測量結果存在系統誤差。在現有器材的條件下,要盡可能準確地測量電池的電動勢和內阻。在上述器材中請選擇適當的器材:A、 、 、 、H(填寫選項前的字母);
(2)實驗電路圖應選擇如圖中的 (填“甲”或“乙”);
(3)根據實驗中電流表和電壓表的示數得到了如圖丙所示的U-I圖像,則在修正了實驗系統誤差后,干電池的電動勢E= V,內電阻r= Ω。
答案 (1)B D F (2)甲 (3)1.5 0.8
