第六专题 实验专题（学生版）

南师附中江宁分校高三物理第二轮专题复习 实验专题

第六专题 实验专题

课前准备

物理《考试说明》中要求学生熟练掌握的基本仪器有13种，除打点计时器和滑动变阻器不需要读数外，其余11种都涉及到读数问题。其中游标卡尺、螺旋测微器的读数问题，在历年的高考题中出现频率较高，另外像弹簧秤、欧姆表的读数问题也时有涉及，应为本专题的复习重点。凡涉及需要估读的仪器应当解决好：怎样估读、估读到哪一位数等问题，这是本专题的难点所在。 （一）测量仪器使用常规

对于测量仪器的使用，首先要了解测量仪器的量程、精度、使用注意事项和读数方法。 1．关于量程问题：这是保护测量仪器的一项重要参数，特别是天平、弹簧秤、温度计、电流表、电压表和多用电表等，超量程使用会损坏仪器，所以实验时要根据实验的具体情况选择量程适当的仪器。在使用电流表、电压表时，选用量程过大的仪器，采集的实验数据过小，会造成相对误差较大，应选择使测量值位于电表量程的1/3以上的电表；使用多用电表测电阻时，应选择适当的档位，使欧姆表的示数在电表的中值附近。

2．关于精度问题：所选用仪器的精度直接影响着测量读数的有效数字的位数，因此应在使用前了解仪器的精度，即看清仪器的最小分度值。其中螺旋测微器和秒表的最小分度是一定的。但游标卡尺上游标尺的最小分度、天平游码标尺的最小分度、弹簧秤和温度计刻线的最小分度，都因具体的仪器情况不同而有所差异，电流表、电压表和多用电表则会因所选择的档位不同而造成最小分度值有所不同，因此在进行这些仪器的读数时，一定要看清所选的档位。

3．使用注意事项：一般不同的仪器在使用中都有其特殊的要求，以下几点要特别注意： ⑴天平在进行测量前应先调平衡。

⑵打点计时器所用电源要求为4～6V的交流电源。 ⑶多用电表的欧姆档每次换档后要重新调零，被测电阻要与电路断开，使用完毕要将选择开关转至交流电压最高档或“OFF”档。 ⑷滑动变阻器、电阻箱和定值电阻使用过程中要考虑其允许的最大电流。滑动变阻器采用限流接法时，滑动触片开始应位于变阻器阻值最大的位置；滑动变阻器采用分压接法时，滑动触片开始应位于分压为零的位置。

⑸电阻箱开始应处于阻值最大状态，调整电阻箱的阻值时，不能由大到小发生突变，以免因为阻值过小而烧坏电阻箱。 （二）测量仪器的读数方法

1．需要估读的仪器：在常用的测量仪器中，刻度尺、螺旋测微器、电流表、电压表、天平、弹簧秤等读数时都需要估读。因为最终的读数要以有效数字的形式给出，而有效数字的最后一位数字为估计数字，应和误差所在位置一致，在实际操作中，究竟估读到哪一位数字，应由测量仪器的精度（即最小分度值）和实验误差要求两个因素共同决定。 根据仪器的最小分度可以分别采用1/2、1/5、1/10的估读方法，一般： 最小分度是2的，（包括0.2、0.02等），采用1/2估读，如安培表0～0.6A档； 最小分度是5的，（包括0.5、0.05等），采用1/5估读，如伏特表0～15V档；

最小分度是1的，（包括0.1、0.01等），采用1/10估读，如刻度尺、螺旋测微器、安培表0～3A档、电压表0～3V档等，当测量精度要求不高或仪器精度不够高时，也可采用1/2估读。

2．不需要估读的测量仪器：游标卡尺、秒表、电阻箱在读数时不需要估读；欧姆表刻度不均匀，可以不估读或按半刻度估读。

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⑴游标卡尺的读数：游标卡尺的读数部分由主尺(最小分度为1mm)，和游标尺两部分组成。按照游标的精度不同可分为三种：（a）10分游标，其精度为0.1mm；（b）20分游标，其精度为0.05mm；（c）50分游标，精度为0.02mm。游标卡尺的读数方法是：以游标零刻度线为准在主尺上读出整毫米数L1，再看游标尺上哪条刻度线与主尺上某刻度线对齐，由游标上读出毫米以下的小数L2，则总的读数为：L1+ L2。

⑵机械秒表的读数：机械秒表的长针是秒针，转一周是30s。因为机械表采用的齿轮传动，指针不可能停留在两小格之间；所以不能估读出比0.1 s更短的时间。位于秒表上部中间的小圆圈里面的短针是分针，表针走一周是15 min，每小格为0.5 min。秒表的读数方法是：

。 t?短针读数（t1）+长针读数（t2）

⑶电阻箱：能表示出接入电阻值大小的变阻器；读数方法是：各旋扭对应的指示点的示数乘以面板上标记的倍数，它们之和就是电阻箱接入电路的阻值。使用电阻箱时要特别注意通过电阻的电流不能超过允许的最大数值。 （三）典例分析 一、刻度尺：

1-1：如图（甲）所示的物体A的长度是

_________cm=_________m，如图（乙）所示

的

物

体

B

二、游标卡尺：

2-1：游标卡尺的游标有10个等分刻度，当左、右测脚合拢时，游标尺在主尺上的位置如图（甲），当用此尺测某工件时，游标尺在主尺上的位置如图（乙）所示，则工件的实际长度是（ ）

A.9.9 mm B.10.8 mm C.11.4 mm D.12.6 mm

2-2：下面各图均是用游标卡尺测量时的刻度图，甲、乙为20分度游标尺，丙、丁为50分度游标尺，它们的读数分别为：甲_______cm，乙________cm，丙________cm，丁________mm.

的

长

度

是

___________mm=___________m.

甲

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乙

丙

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2-3：有一种新式游标卡尺，它的刻度与传统的游标卡尺明显不同。新式游标卡尺的刻线看起来很“稀疏”，使得读数显得清晰明了，便于使用者正确读取数据。通常游标卡尺的刻度有10分度、20分度、50分度三种规格；新式游标卡尺也有相应的三种，但刻度却是：19mm等分成10份，39mm等分成20份，99mm等分成50份，以“39mm等分成20份”的新式游标卡尺为例，如图所示。

(1)它的准确度是 mm；

(2)用它测量某物体的厚度，示数如图所示，正确的读数是 cm。

三、螺旋测微器：

3-1：用螺旋测微器测圆柱体的直径时，示数如图所示，此示数为______________mm. 3-2：读出下面各螺旋测微器的读数.甲____________mm，乙____________mm，丙_____________mm.

四、秒表

4-1：读出机械秒表的读数。

五、打点计时器：

5-1：关于计时器，下列说法正确的是（ ）

A.电磁打点计时器是一种使用低压直流电源的计时仪器

B.电磁打点计时器是一种使用交流220 V电源的计时仪器，其打点周期为0.02 s

C.电磁打点计时器是一种使用低压（4—6 V）交流电源的计时仪器，其打点周期为0.02 s D.电火花打点计时器是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示点迹的计时仪器，它使用220V交流电源

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丁

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5-2：根据打点计时器打出的纸带，我们可以不利用公式计算就能直接得到的物理量是（ ） A.时间间隔 B.位移 C.加速度 D.平均速度 5-3：一位同学在用打点计时器做“测匀变速直线运动的加速度”的实验时，纸带上打出的不是圆点而是如图所示的一些短线，这可能是因为（ ）

A.打点计时器错接在直流电源上 B.电源电压不稳定 C.电源的频率不稳定 D.打点针压得过紧

5-4：下图是用打点计时器打出的一条纸带，其计数周期为T，运动加速度和打D点时的瞬时速度分别用a和vD表示，下列选项正确的是（ ）

2

A.a=(s6+s5+s4-s1-s2-s3)/9T, vD=(d4-d2)/2T

B.a=(d6-2d3-d1)/9T2, vD=(d2+d3+d4+d5)/4T C.a=(d6+d5+d4-d1-d2-d3)/9T, vD=s3/T D.a=(s6+s5+s4-s1-s2-s3)/3T, vD=(d3+d4)/2T 六、电流表和电压表：

6-1：按照有效数字规则读出下列电表的测量值。

⑴ 1 2 ⑵

0 0 5 V 10 15 3

0 0 0.2 0.4 0.6 3 32

1 A 2 接0~3V量程时读数为________V。 接0~3A量程时读数为_______A。 接0~15V量程时读数为_______V。 接0~0.6A量程时读数为______A。 七、电阻箱的读数：

7-1：读出右图所示电阻箱的阻值。

八、多用电表

8-1：实验室新进了一批低电阻的电磁螺线管，已知螺线管使用的金属丝电阻率ρ=1.7310

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Ωm。课外活动小组的同学设计了一个试验来测算螺线管使用的金属丝长度。他们选择了

多用电表、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、螺旋测微器（千分尺）、导线和学生电源等。

⑴他们使用多用电表粗测金属丝的电阻，操作过程分以下三个步骤：（请填写第②步操作） ．．．．．．．．①将红、黑表笔分别插入多用电表的“＋”、“－”插孔；选择电阻档“31”； ②_______________________________________；

③把红黑表笔分别与螺线管金属丝的两端相接，多用表的示数如图所示。

（2）他们使用千分尺测量金属丝的直径，示数如图所示，金属丝的直径为______mm；

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第一课时 力学实验

序号 内 容 要求 Ⅱ 说 明 物理l 1 5.速度随时间的变化规律(实验、探究) 2 3 4 7.力的合成和分解 力的平行四边形定则(实验、探究) 12.加速度与物体质量、物体受力的关系(实验、探究) 18.验证机械能守恒定律(实验、探究) 力的合成和分解的计Ⅱ 算，只限于用作图法或直角三角形知识解决 Ⅱ Ⅱ 物理2 实验1 力的合成和分解 力的平行四边形定则

【实验设计】

【实验原理】

如果两个共点力F1和F2的效果与一个力F的作用效果都是把橡皮绳拉到同一点，那么F就是F1和F2的合力。我们只要以F1和F2为邻边作平行四边形，如果它的对角线与代表F的线段基本重合，那么就验证了力的平行四边形定则。 【注意事项】和【误差分析】见《步步高》P38

【基础训练】

1. 在“验证力的平行四边形定则”的实验中，其中的三个实验步骤如下：

（1）在水平放置的木板上垫一张白纸，把橡皮条的一端固定在木板上，另一端拴两根细线；通过细线同时用两个测力计互成角度的拉橡皮条，使它与细线的结点到达某一位置O点，在白纸上记下O点和两测力计的读数F1、F2。

（2）在纸上根据F1、F2的大小，应用平行四边形定则作图求出合力F.

（3）只用一个测力计通过细绳拉橡皮条，是它的伸长量与用两个测力计拉时相同。几下此时测力计的读数F0和细绳的方向。

以上三个步骤中均有错误或疏漏，请指出：

（1）__________________________________________________________________________ （2）__________________________________________________________________________ （3）__________________________________________________________________________

2．在“验证力的平行四边形定则”实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套（如图）。实验中需用两个弹簧秤分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条。某同学认为在此过程中必须注意以下几项： A．两根细绳必须等长

B．橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上。 C．在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行。 其中正确的是 。（填入相应的字母）

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【典型例题】

1．将橡皮筋的一端固定在A点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5牛、最小刻度为0.1牛的弹簧测力计。沿着两个不同的方向拉弹簧测力计。当橡皮筋的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直，如图所示。这时弹簧测力计的读数可从图中读出。 (1)由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为____牛和____牛。(只须读到0.1牛) (2)在本题的虚线方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力。

2．李明同学在做《互成角度的两个力的合成》实验时，利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位

置O点以及两只弹簧秤拉力的大小如图（a）所示， （1）试在图（a）中作出无实验误差情况下F1和F2的合力图示，并用F表示此力． （2）有关此实验，下列叙述正确的是 ▲ ． （A）两弹簧秤的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大

（B）橡皮筋的拉力是合力，两弹簧秤的拉力是分力

（C）两次拉橡皮筋时，需将橡皮筋结点拉到同一位置O．这样做的目的是保证两次弹簧秤拉力的效果相同 （D）若只增大某一只弹簧秤的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变，只需调整另一只弹簧秤拉力的大小即可

（3）图（b）所示是李明和张华两位同学在做以上实验时得到

的结果，其中哪一个实验比较符合实验事实？（力F’是用一只弹簧秤拉时的图示） 答： ． （4）在以上比较符合实验事实的一位同学中，造成误差的主要原因是：（至少写出两种情况）

答：

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实验2 速度随时间的变化规律

【实验设计】

【实验原理】

（1）求任一点的瞬时速度：中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度。 2T

（2）求加速度 vn?xn?xn?1①用?S?aT求加速度。为了能用到每一个数据，用逐差法求加速度。

a1?s4?s13T22即：

a?、

?a2?s5?s23T2、

a3?s6?s33T2，

a1?a2?a33(s4?s5?s6)?(s1?s2?s3)(3T)2

②用速度-时间图像求加速度，即求得各中间时刻的瞬时速度，然后画速度-时间图像，通过直线的斜率求加速度，这也是平均。 【基础训练】

1．如图所示，某同学在做“研究匀变速直线运动”实验中，由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点的时间间隔为T=0.10s，其中S1=7.05cm、

S2=7.68cm、S3=8.33cm、S4=8.95cm、S5=9.61cm、S6=10.26cm，则A点处瞬时速度的大小是

__________m/s，小车运动的加速度计算表达式为________________，加速度的大小是_______m/s2（计算结果保留两位有效数字）。

2．某学生用打点计时器研究小车的匀变速直线运动。他将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上，实验得到一条纸带。他在纸带上便于测量的地方选取第一个计时点，在这点下标明A，在第六个点下标明B，第十一个点下标明C，第十六个点下标明D，第二十一点下标明E。测量时发现B点已模糊不清，于是他测得AC的长为14.56cm，CD长为11.15cm，DE长为13.73cm，则打C点时小车的瞬时速度大小为 m/s，小车运动的加速度

2

大小为 m/s，AB的距离应为 cm。（保留三位有效数字）

A B C D E 【典型例题】

1．实验装置如图1所示；一木块放在水平长木板上，左侧拴有一细软线，跨过固定在木板

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边缘的滑轮与一重物相连，木块右侧与打点计时器的纸带相连，在重物牵引下，木块在木板上向左运动，重物落地后，木块继续向左做匀减速运动，图2给出了重物落地后，打点计时器在纸带上打出的一些点，试根据给出的数据，求木块与木板间的摩擦因数μ。要求写出主要的运算过程，结果保留2位有效数字。打点计时器所用交流电频率为50Hz，不计纸带与木块间的拉力。（取重力加速度g?10m/s2）

2．在“利用打点计时器测定匀加速直线运动加速度”的实验中，某同学在打出的纸带上每5点取一个计数点，共取了A、B、C、D、E、F六个计数点（每相邻两个计数点间的四个点未画出）。从每一个计数点处将纸带剪开分成五段（分别叫a、b、c、d、e段），将这五段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在xoy坐标系中，如图所示，由此可以得到一条表示v-t关系的图线，从而可求出加速度。

A

哪个轴相当于v轴？

⑵这种实验数据处理的方法可称为“等效替代法”。在以下的物理研究中，采用这种类似方法的是 。

A．通过实验和推理得出牛顿第一定律

B．在“验证碰撞中的动量守恒”实验中，用小球落地点的水平距离来代替速度 C．在研究电流与电压、电阻关系时，先保持电阻不变，研究电流与电压的关系 D．在描述电场或磁场时，引入电场线或磁感线

⑶从第一个计数点开始计时，要想求出0.15s时刻的瞬时速度，需要测出哪一段纸带的长度？答： 。

⑷若测得a段纸带的长度为2.0cm，e段纸带的长度为10.0cm，则加速度为 m/s2。

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B

C

D

E

⑴请你在xoy坐标系中用最简洁的方法做出能表示v-t关系的图线(作答在题卡上)，并指出

F 南师附中江宁分校高三物理第二轮专题复习 实验专题

实验3 加速度与物体质量、物体受力的关系

【实验设计】

【实验原理】

两个相同的小车并排放在光滑水平桌面上，小车前端系上细线，线的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里分别放有不同质量的砝码。小车所受的水平拉力F的大小可以认为等于砝码（包括砝码盘）的重力大小。小车后端也系有细线，用一只夹子夹住两根细线，控制两辆小车同时开始运动和结束运动。

由于两个小车初速度都是零，运动时间又相同，s?位移s之比就等于它们的加速度a之比。 【基础训练】

1．某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验，图（a）为实验装置简图。（交流电的频率为50Hz）

12at?a，只要测出两小车位移，

2 （1）图（b）为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为 m/s。（保留二位有效数字）

2

（2）保持砂和砂桶质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m及对应的数据如下表：

实验次数 小车加速度 1m，

1 1.90 0.25 4.00 2 1.72 0.29 3.45 3 1.49 0.33 3.03 4 1.25 0.40 2.50 5 1.00 0.50 2.00 6 0.75 0.71 1.41 7 0.50 1.00 1.00 8 0.30 1.67 0.60 a/m2s—2 小车质量 m/kg 1m/kg?1 - 9 -

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请在方格坐标纸中画出a?1m

图线，并从图线求出小车加速度a与质量倒数

1m之间的关系

式是 。

（3）保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量，该同学根据实验数据作出了加速度a随合力F的变化图线如图（c）所示。该图线不通过原点，其主要原因

是 。 【典型例题】

1．现要验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合

外力成正比”这一物理规律。给定的器材如下：一倾角可以调节的长斜面（如图）、小车、计时器一个、米尺。

A1

⑴填入适当的公式或文字，完善以下实验步骤（不考虑摩擦力的影响）：

①让小车自斜面上方一固定点A1从静止开始下滑到斜面底端A2，记下所用的时间t。 ②用米尺测量A1与A2之间的距离s，则小车的加速度a＝ 。 ③用米尺测量A1相对于A2的高度h。设小车所受重力为mg，则小车所受的合外力F＝ 。

④改变 ，重复上述测量。

⑤以h为横坐标，1/t2为纵坐标，根据实验数据作图。如能得到一条过原点的直线，则可验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律。 ⑵在探究如何消除上述实验中摩擦阻力影响的过程中，某同学设计的方案是：

①调节斜面倾角，使小车在斜面上匀速下滑。测量此时A1点相对于斜面底端A2的高度h0。 ②进行⑴中的各项测量。

③计算与作图时用（h－h0）代替h。 对此方案有以下几种评论意见： A．方案正确可行。

B．方案的理论依据正确，但利用所给的器材无法确定小车在斜面上是否做匀速运动。 C．方案的理论依据有问题，小车所受摩擦力与斜面倾角有关。 其中合理的意见是 。

A2

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实验4 验证机械能守恒定律

【实验设计】

【实验原理】

根据打点计时器打出的纸带，用米尺测出重锤（或小车）下落的高度hn=dn，求出对应点的即时速度；比较mghn与则机械能守恒。 【基础训练】

1．在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器接在电压为E，频率为f的交流电源上，在实验中打下一条理想纸带，如图所示，选取纸带上打出的连续5个点A、B、C、D、E，测出A点距起始点的距离为so，点AC间的距离为s1，点CE间的距离为s2，已知重锤的质量为m，当地的重力加速度为g，则

12mvn2，若二者相等

①起始点O到打下C点的过程中，重锤重力势能的减少量为?Ep＝ ，重锤动能的增加量为?Ek＝ . ②根据题中提供的条件，可求出重锤实际下落的加速度a= ,它和当地的重力速度g进行比较，则a g（填“大于”、“等于”或“小于”）.

2．在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列关于实验误差的说法正确的是（ ） A.所用电源的电压不稳是造成该实验误差的主要原因。 B.重锤质量的称量不准会引起较大的误差。 C.重锤质量选得较大一些，有利于减小误差。

D.在求某点的速度时，通过所打的点得出时间t，再使用公式v=gt进行计算，这样得到的速度值会更准确。 【典型例题】

1．某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律．弧形轨道末端水平，离地面的高度为H。将钢球从轨道的不同高度h处静止释放，钢球的落点距轨道末端的水平距离为s．

2

(1)若轨道完全光滑，s与h的理论关系应满足s2＝ (用H、h表示)． (2)该同学经实验测量得到一组数据，如下表所示：

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h(10－１m) 2.00 3.00 3.89 4.00 5.20 5.00 6.53 6.00 7.78 s2 (10－１m２) 2.62 请在坐标纸上作出s－h关系图． 2

(3)对比实验结果与理论计算得到的s－h关系图线(图中已画出)，自同一高度静止释放的钢球，水平抛出的速率 (填“小于”或“大于”)理论值．

(4)从s2－h关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率差十分显著，你认为造成上述偏差的可

2

能原因是 ．

2．如图所示，两个质量各为m1和m2的小物块A和B，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，已知m1＞m2，现要利用此装置验证机械能守恒定律.

（1） 若选定物块A从静止开始下落的过程进行测量，则需要测量的物理量有 ①物块的质量m1、m2；

②物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间； ③物块B上升的距离及上升这段距离所用的时间； ④绳子的长度.

（2）为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出以下建议： ①绳的质量要轻：

②在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好； ③尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃； ④两个物块的质量之差要尽可能小.

以上建议中确实对提高准确程度有作用的是 。（在答题卡上对应区域填入选项前的编号）

（3）写出一条上面没有提到的提高实验结果准确程度有益的建议： .

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第二课时 电学实验

选修3—1 5 6 7 42.决定导线电阻的因素(实验、探究) 43.描绘小灯泡的伏安特性曲线(实验、探究) 45.测量电源的电动势和内阻(实验、探究) 实验5 决定导线电阻的因素 【实验设计】

Ⅱ Ⅱ Ⅱ

【实验原理】

用刻度尺测一段金属导线的长度L，用螺旋测微器测导线的直径d，计算出导线的横截面积S，用伏安法测导线的电阻R；根据电阻定律，金属的电阻率??【基础训练】

1．在“决定导线电阻的因素”的实验中，待测金属导线的电阻Rx 约为5Ω．实验室备有下列实验器材

A．电压表V1(量程3V，内阻约为15kΩ) B．电压表V2 (量程15V，内阻约为75 kΩ) C．电流表A1(量程3A，内阻约为0.2Ω) D．电流表A2(量程600mA．，内阻约为1Ω) E．变阻器R1 (0～100Ω，0.3A)

F．变阻器R2 (0~2000Ω，0.1 A)

G．电池E(电动势为3V，内阻约为0.3Ω) H．开关S，导线若干

(1)为提高实验精确度，减小实验误差，应选用的实验器材有 。 (2)为减小实验误差，应选用下图中 (填“a”或“b”)为该实验的电原理图，并按所洗择的电原理图把实物图用导线连接起来．

RSL??dR4L2。

(3)若用刻度尺测得金属丝长度为60．00cm，用螺旋测微器测得导线的直径为0.635mm，两电表的示数分别如下图所示，则电阻值为 Ω，电阻率为 。

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【典型例题】

1.一水平放置的圆盘绕过其圆心的竖直轴匀速转动。盘边缘上固定一竖直的挡光片。盘转动时挡光片从一光电数字计时器的光电门的狭缝中经过，如图1 所示。图2为光电数字计时器的示意图。光源A中射出的光可照到B中的接收器上。若A、B间的光路被遮断，显示器C上可显示出光线被遮住的时间。

挡光片的宽度用螺旋测微器测得，结果如图3所示。圆盘直径用游标卡尺测得，结果如图4所示。由图可知，

（l）挡光片的宽度为_____________mm。 （2）圆盘的直径为_______________cm。（注：游标上第二个刻度线与主尺对齐） （3）若光电数字计时器所显示的时间为50.0 ms，则圆盘转动的角速度为_______弧度/秒（保留3位有效数字）

V 为电压表，内阻为4000Ω；mA 2.图为用伏安法测量电阻的原理图。图中， 为电流表，内阻为50Ω。E为电源，R为电阻箱，Rx为待测电阻，S为开关。

（l）当开关闭合后电压表读数U＝l.6V，电流表读数I＝2.0mA。若将Rx?UI作为测

量值，所得结果的百分误差是____________。

（2）若将电流表改为内接。开关闭合后，重新测得电压表读数和电流表读数，仍将电压表读数与电流表读数之比作为测量值，这时结果的百分误差是______________。

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(百分误差 ?实际值?测量值实际值?100%)

3. 影响物质材料电阻率的因素很多，一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大，而半导体材料的电阻率则与之相反，随温度的升高而减少。某课题研究组在研究某种导电材料的用电器件Z的导电规律时，利用如图甲的分压电路测得其电压与电流的关系如表所示：

U(V) I(A)

（1）根据表中数据，判断用电器件Z可能属于上述哪类材料？

（2）把用电器件Z接入图乙所示的电路中，电流表的读数为1.8A，电池的电动势为3V，内阻不计，试求电阻R的电功率。

（3）根据表中的数据找出该用电器Z的电流随电压变化的规律是I=kU，试求出n和k的数值，并写出k的单位。

实验6 描绘小灯泡的伏安特性曲线

【实验设计】

n

0.40 0.20 0.60 0.45 0.80 0.80 1.00 1.25 1.20 1.80 1.50 2.81 1.60 3.20

【实验原理】

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根据部分电路欧姆定律，I?UR可得I?1RU，即在I-U坐标系中，图线的斜率等于电阻的

倒数。

【基础训练】

1．某同学从实验室中找到一只小灯泡，上边标称功率值为0.75W，额定电压值已模糊不清，为了得到额定电压值，他先用欧姆表直接测出该灯泡的电阻约2Ω，然后根据公式计算出该灯泡的额定电压U =PR=2?0.75V =1.23V。该同学怀疑所得电压值不准确，于是，他利用表（1）中可供选择的实验器材设计一个电路进行测量。当电压达到1.23V时，发现灯泡亮度很弱，于是，该同学继续缓慢地增加电压，当达到2.70V时，发现灯泡已过亮，立即断开开关，通过表（2）中记录的数据进行分析。 电压表V 电流表A1 电流表 A2 量程3V，内阻约3KΩ 量程150mA，内阻约2Ω 量程500mA，内阻约0.6Ω 滑线变阻器R1 0－20Ω 滑线变阻器R2 0－50Ω 电源E 电动势4.0V，内阻不计 表1 . 实验器材 次数 1 2 3 4 5 6 7 开关S和导线 U/V 0.20 0.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.70 I/mA 80 155 195 227 255 279 310 表2. 实际测量的电压、电流值 试完成下列实验要求：（Ⅰ）根据表（2）中的实验数据，在给出的方格纸内画图，并从图线上分析该灯的额定电压到底为多少 ；与一开始的计算相比，是大还是小？为什么 。

（Ⅱ）从表（2）中的实验数据可以分析，该同学实验时所选择的电路应为下列四个电路图中的图 ；所用的电流表为 ；滑线变阻器为 。

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【典型例题】

1．某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性。现在器材：直流恒流电源（在正常工作状态下输出的电流恒定）、电压表，待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等。 ．．．．

(1)若用上述器材测量热敏电阻的阻的随温度变化的特性，请你在下左图的实物图上连线。

（2）实验的主要步骤：

①正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的电流值；②在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开关， ， ，断开开关；

③重复第②步操作若干次，测得多组数据.

（3）实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得上右图的R-t关系图线，请根据图线写出该热敏电阻的R-t关系式：R= + t(Ω)（保留3位有效数字）

实验7 测量电源的电动势和内阻

【实验设计】

【实验原理】

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如下左图所示，改变R的阻值，从电压表和电流表中读出几组I、U值，利用闭合电路的欧姆定律求出几组E、r值，最后分别算出它们的平均值。

此外，还可以用作图法来处理数据。即在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标，用测出的几组I、U值画出U-I图像（如右图）所得直线跟纵轴的交点即为电动势值，图线斜率的绝对值即为内电阻r的值。

【基础训练】

1．在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻”实验中，某同学测得了七组数据（如下表）．

(1)根据表中实验数据在图中作出I—U图线；从图线中得出，电源电动势E= V，内 电阻r= Ω.

(2)若一位同学未画出图线，只选用其中两组U和I的数据，根据公式E= U1+I1r和E=U2+I2r算出E和r，这样做可能得出误差很大的结果，则他选用其中第 组和第 组数据时算得的结果误差大．

【典型例题】 1．测量电源的电动势E及内阻r（E约为4.5V，r约为1.5Ω）。

器材：量程3V的理想电压表，量程0.5A的电流表

R=4Ω，滑线变阻器R′，电键K，导线若干。

（具有一定内阻），固定电阻

①画出实验电路原理图。图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出。

②实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1；当电流表读数为I2时，电压表读

数为U2。则可以求出E= ，r= 。

（用I1，I2，U1，U2及R表示）

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2．甲同学设计了如图所示的电路测电源电动势E及电阻R1和R2的阻值。实验器材有：待测电源E（不计内阻），待测电阻R1，待测电阻R2，电压表V（量程为1.5V，内阻很大），电阻箱R (0~99.99Ω ) ，单刀单掷开关S1，单刀双掷开关S2，导线若干。

①先测电阻R1的阻值。请将甲同学的操作补充完整：闭合S1，将S2切换到a，调节电阻箱，读出其示数r和对应的电压表示数Ul，保持电阻箱示数不变，将S2切换到b，读出电压表的示数U2。则电阻R1的表达式为R1＝______________。

②甲同学已经测得电阻Rl=4.8Ω，继续测电源电动势E和电阻R2的阻值。该同学的做法是：闭合S1，将S2切换到a，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数U，由测得的数据，绘出了如图所示的

1U?1R图线，则电源电动势E=_____________V，电阻R2

=______________Ω。

③利用甲同学设计的电路和测得的电阻Rl，乙同学测电源电动势E 和电阻R2的阻值的做法是：闭合S1，将S2切换到b，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应的电压表示数

U，由测得的数据，绘出于相应的

1U?1R?R1图线，根据图线得到电源电动势E和电阻R2。

这种做法与甲同学的做法比较，由于电压表测得的数据范围________________（选填“较大”、“较小”或“相同”)，所以________________同学的做法更恰当些。

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第三课时 选修部分实验 选修3—4 9 81.单摆的周期与摆长的关系(实验、探究) I I I 10 90.测定玻璃的折射率(实验、探究) 选修3—5 11 97.验证动量守恒定律(实验、探究) 实验9 单摆的周期与摆长的关系 【实验设计】

【实验原理】 单摆周期定律T?2?lg

。

【基础训练】

1．某同学在做“用单摆测重力加速度”的实验时，手边备有以下器材：①带孔螺丝，质量100g左右；②铁架台（附固定夹）；③细丝线；④20cm长的刻度尺；⑤秒表。用这些器材进行如下实验：

A.将有关器材组成单摆（如简图所示）。 B.测出其振动n个完整周期总时间t1。

C.将螺丝上提0.2m，再测出其振动n个完整周期的总时间t2。 试根据该同学实验得出的数据，求： （1）重力加速度g为多少？

（2）在B步骤中单摆的摆长L为多少？

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球的尺寸为实际小球尺寸的

1k。

⑴小球在拍摄段时间内的最终速度 . ⑵设小球半径为r，密度为?，液体密度为

?2，液体对小球的摩擦阻力与球在垂直速度方向

的投影面积S成正比，与小球速度v成正比，即f??Sv，?为阻力系数，试导出?的表达式 .

3.科学探究活动通常包括以下环节：提出问题，作出假设，制定计划，搜集证据，评估交流等．一组同学研究“运动物体所受空气阻力与运动速度关系”的探究过程如下：

A．有同学认为：运动物体所受空气阻力可能与其运动速度有关．

B．他们计划利用一些“小纸杯”作为研究对象，用超声测距仪等仪器测量“小纸杯”在空中直线下落时的下落距离、速度随时间变化的规律，以验证假设．

C．相同的实验条件下，同学们首先测量了单只“小纸杯”在空中下落过程中不同时刻的下落距离，将数据填入下表中，图(a)是对应的位移一时间图线．然后将不同数量的“小纸杯”叠放在一起从空中下落，分别测出它们的速度一时间图线，如图(b)中图线l、2、3、4、5所示． D．同学们对实验数据进行分析、归纳后，证实了他们的假设．

回答下列提问：

(1)与上述过程中A、C步骤相应的科学探究环节分别是 、 ． (2)图(a)中的AB段反映了运动物体在做 运动，表中X处的值为 ． (3)图(b)中各条图线具有共同特点，“小纸杯”在下落的开始阶段做 运动，最后“小纸杯”做 运动．

(4)比较图(b)中的图线 l和图线5，指出在1.0～1.5s时间段内，速度随时间变化关系的差异： 。

4．如图（乙）所示，将包有白纸的圆柱棒替代纸带和重物，蘸有颜料的毛笔固定在马达上并随之转动，使之替代打点计时器．当烧断挂圆柱的线后，圆柱竖直自由落下，毛笔就在圆柱白纸上划出记

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号，图（甲）所示，测得记号之间的距离依次为26、42、58、74、90、106mm，已知马达铭牌上有“1440r／min”字样，请说明如何由此验证机械能守恒．

5．从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量“金属丝的电阻率”。要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能得到多组数据。

金属丝（L） 电流表（A1）

电流表（A2） 电压表（V） 电阻（R1）

长度为L0

直径为D 内阻r1 = 40Ω 内阻r2 = 1000Ω 内阻10kΩ 起保护作用 内阻很小

量程10mA 量程500?A 量程10V 阻值为100Ω 总阻值约20Ω 电动势1.5V

滑动变阻器（R2） 电池（E） 开关（S）

导线若干

（1）在下列方框中画出电路图，并标明所用器材的代号。

（2）若选测量数据中的一组数据计算电阻率?，则所用的表达式?= 中各符号的意义是

。

6．某同学为了测电流表A1的内阻精确值，有如下器材： 电流表A1（量程300 mA，内阻约为5Ω); 电流表A2（量程600 mA，内阻约为1Ω) ; 电压表V（量程15 V，内阻约为3 kΩ) ; 定值电阻R0 (5Ω) ;

滑动变阻器R1(0～10Ω，额定电流为1 A); 滑动变阻器R2(0～250Ω，额定电流为0. 3 A) ; 电源E（电动势3 V，内阻较小）． 导线、开关若干．

(1)要求电流表 A1的示数从零开始变化，且多测几组数据，尽可能的减少误差．在如图所示线框内画出测量用的电路图，并在图中标出所用仪器的代号．

(2)若选测量数据中的一组来计算电流表A1的内阻r1，则所用电流表A1的内阻r1表达式为r1 = ；式中各符号的意义是 。

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，式

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7．给你以下器材：待测直流电源1个(电动势未知，内阻约几欧)，电阻箱1个，电流表1个，电流表表盘有刻度但无刻度值，量程符合要求，开关1个，另有导线若干条.

(1)请画出用以上有关器材测量电源内阻的电路图；(电阻箱的符号为

)

(2)请根据所用的器材情况，说明实验操作方案及要记录的数据，并根据你所测出的数据导出电源内阻的表达式.用该实验方案测电源内阻引起误差的主要原因是什么?

8.在“测定电源电动势和内阻”的实验中，除待测电源外，足够的连接导线外，实验室仅提供：两只量程合适的电压表、以及一个电表的内阻，一只单刀双掷开关。

（1）画出实验原理图；

（2）写出用测量值表示的电源电动势和内阻的表达式，并注明式中量的含义。

9. 从下列实验器材中选出适当的器材，设计测量电路来测量两个电流表的内阻，要求方法简捷，操作方便，可进行多次测量并有尽可能高的测量精度。 （A）待测电流表A1，量程40mA，内电阻约几十Ω （B）待测电流表A2，量程30mA，内电阻约几十Ω （C）电压表V，量程15V，内阻rV=15kΩ （D）电阻箱R1，阻值范围0—9999.99Ω （E）电阻箱R2，阻值范围0—99.99Ω

（F）滑动变阻器R3，阻值范围0—150Ω，额定电流1.5A （G）滑动变阻器R4，阻值0—20Ω，额定电流2A

（H）电阻R0，阻值是40Ω，功率是0.5W（作保护电阻用） （I）电池组，电动势为12V，内电阻为0.5Ω

此外还有单刀开关若干和导线若干，供需要选用。

（1）请设计一个测量电路，画出电路图。

（2）选出必要的器材，用器材前的字母表示，有____________________。 （3）需要哪些物理量，写出和的表达式。

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