【優(yōu)化方案】高三物理專題復(fù)習(xí)攻略 第一部分專題六第十四講 物理實驗課件 新人教版（重慶專用）.ppt

專題六實驗第十四講物理實驗 重點知識歸納 一 測量讀數(shù)類儀器使用1 游標卡尺 1 各種游標卡尺的有關(guān)參數(shù)如下表所示 2 游標卡尺的讀數(shù)方法 以游標零刻度線位置為準 在主尺上讀取整毫米數(shù) 看游標上哪一條刻度線與主尺上的某一刻度線 此某一刻度線不需讀出 對齊 由游標上對齊的刻度數(shù) 即格數(shù) 乘以游標卡尺的精確度得出毫米以下的小數(shù) 總的讀數(shù)為毫米整數(shù)加上毫米以下的小數(shù) 2 螺旋測微器 千分尺 量程一般為0 25mm 精確度是0 5mm 50 0 01mm 螺旋測微器的讀數(shù)方法 從固定標尺上讀出整毫米數(shù) 要注意半毫米刻度線是否露出 如果露出再加上0 5mm 圖14 1 0 5mm以下的讀數(shù)則等于與固定標尺上橫線對準的可動圓周上的讀數(shù) 要估讀一位 乘以精度0 01mm 測量長度為上述二者之和 如圖14 1中所示讀數(shù)為6mm 0 5mm 20 2 0 01mm 6 702mm 特別提醒 螺旋測微器的使用要注意兩點 1 半毫米刻度線 2 估讀 末位估讀的 0 不要漏掉 3 電流表 電壓表 1 電流表 電壓表使用時量程選擇的規(guī)則 根據(jù)被測電流或電壓值的大小選擇量程 測量時最好使指針偏轉(zhuǎn)超過所選量程的2 3 至少超過1 2 在不知道被測電流或電壓大小的情況下 應(yīng)選用電表的較大量程 然后再根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)情況選取合適的量程 2 讀數(shù)方法 讀數(shù)時應(yīng)使視線垂直于刻度盤表面 凡儀器最小刻度是10分度的 要求讀到最小刻度后再往下估讀一位 估讀的這位是不可靠數(shù)字 凡儀器最小刻度不是10分度的 只要求讀到最小刻度所在的這一位 不再往下估讀 4 電阻箱電阻箱是按照各個數(shù)量級上指針的對應(yīng)數(shù)值讀數(shù)的 指針必須指向某一個確定的數(shù)值 不能在兩個數(shù)值之間 因此電阻箱測量結(jié)果的各位讀數(shù)都是從電阻箱上指針所指位置直接讀出的 不再向下估讀 如圖14 2所示的電阻箱的阻值為84580 2 圖14 2 5 多用電表 1 使用多用電表測電壓 電流時 應(yīng)根據(jù)選擇的量程確定最小刻度值 然后讀數(shù) 2 使用歐姆擋時 注意以下幾個方面 用多用電表測電阻時 測量前應(yīng)根據(jù)估計的阻值選用適當?shù)膿跷?由于歐姆擋刻度的非線性 使用歐姆擋測電阻時 表頭指針偏轉(zhuǎn)過大或過小都有較大誤差 通常只使用表盤中間一段刻度范圍為測量的有效范圍 否則要變換倍率 每更換一次倍率 都要重新進行歐姆調(diào)零 由于歐姆擋表盤刻度不均勻 難于估讀 測量結(jié)果只需取兩位有效數(shù)字 計數(shù)時不要忘記乘上相應(yīng)擋位的倍率 測量時待測電阻要跟其他元件和電源斷開 多用電表使用完畢后 應(yīng)將選擇開關(guān)撥離歐姆擋 旋至off擋或交流電壓最高擋上 特別提醒 要區(qū)分開 機械零點 與 歐姆零點 機械零點 在表盤刻度左側(cè) 0 位置 調(diào)整的是表盤下邊中間的定位螺絲 歐姆零點 在表盤刻度的右側(cè)電阻刻度 0 位置 調(diào)整的是歐姆擋的調(diào)零旋鈕 二 力學(xué)實驗1 紙帶類 實驗 1 打點計時器打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器 它接在頻率為50hz的交流電源上使用時 每隔0 02s打一次點 因此 紙帶上的點就表示了和紙帶相連的運動物體在不同時刻的位置 通過研究紙帶上點跡間的距離 就可以確定物體的運動情況 圖14 3 當物體做勻速直線運動時 某段時間內(nèi)的平均速度等于各個時刻的瞬時速度 在 探究動能定理 實驗中 就是據(jù)此求得物體最終獲得的速度大小 因此要選取紙帶上打點間隔基本相等的部分進行測量 利用紙帶計算加速度 2 胡克定律類 實驗 1 原理 利用橡皮條或彈簧在彈性限度內(nèi) 力與形變量成正比 計算 測量 其長度的變化分析力的變化情況或建立f x坐標系 描點畫圖研究力的變化規(guī)律 2 應(yīng)用 根據(jù)平行四邊形定則驗證力的合成與分解 探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系 三 電學(xué)實驗1 電路設(shè)計及儀器選取原則正確地選擇儀器和設(shè)計實驗電路 有一定的靈活性 應(yīng)遵循以下幾個基本原則 1 正確性 2 安全性 3 方便性 4 精確性 2 伏安類 實驗中電流表的內(nèi) 外接法 特別提醒 在rv ra均不知的情況下 可采用試觸法 如圖14 4所示 分別將a端與b c接觸 如果前后兩次電流表示數(shù)比電壓表示數(shù)變化明顯 說明電壓表分流作用大 應(yīng)采用內(nèi)接法 如果前后兩次電壓表示數(shù)比電流表示數(shù)變化明顯 說明電流表分壓作用大 應(yīng)采用外接法 圖14 4 3 滑動變阻器的接法 1 若符合下列情況之一 則滑動變阻器必須接成分壓式 要求電表能從零開始讀數(shù) 要求電表能有較大的調(diào)節(jié)范圍 當待測電阻rx r 滑動變阻器的最大阻值 時 2 當待測電阻rx r 滑動變阻器的最大阻值 時 既可接成分壓式 也可接成限流式 四 實驗誤差1 偶然誤差和系統(tǒng)誤差從性質(zhì)和來源看 誤差分為偶然誤差和系統(tǒng)誤差兩種 1 偶然誤差是由各種偶然因素對實驗者 測量儀器 被測物理量的影響而產(chǎn)生的誤差 減小偶然誤差的方法就是通過多次測量求平均值 2 系統(tǒng)誤差是由于儀器本身不精確 或?qū)嶒灧椒ù致曰驅(qū)嶒炘聿煌晟贫a(chǎn)生的 要減小系統(tǒng)誤差 必須校準儀器 或改進實驗方法 或完善實驗原理 2 有效數(shù)字 1 測量既然總有誤差 測量的數(shù)值就只能是近似數(shù) 如 174 2mm 最末的一位數(shù)字 2 是不可靠數(shù)字 但它仍有意義不能舍 因為它代表了一個大概數(shù)量關(guān)系 比如這里174 2與174 8相比是接近174還是175就顯而易見了 像174 2mm這種帶一位不可靠數(shù)字的近似數(shù)字叫有效數(shù)字 有效數(shù)字的最后一位為誤差所在位 在實驗中 測量時要按有效數(shù)字的規(guī)則來讀數(shù) 2 確定有效數(shù)字時 應(yīng)注意以下問題 有效數(shù)字的位數(shù)與小數(shù)點的位置無關(guān) 有效數(shù)字的位數(shù)與單位無關(guān) 關(guān)于 0 在有效數(shù)字中的特殊性 0在前時 從左往右數(shù)第一個不為零的數(shù)字才是有效數(shù)字 0在后時 計入有效數(shù)字 乘方不算有效數(shù)字 比如3 020 10 3m s中的 3不是有效數(shù)字 10也不是 3 減小實驗誤差的方法 1 多次測量求平均值 2 累積法 3 圖象法 五 創(chuàng)新實驗1 創(chuàng)新實驗方案的設(shè)計 一般應(yīng)遵循以下四條原則 1 科學(xué)性原則 2 可靠性原則 3 方便性原則 4 準確性原則 2 設(shè)計性實驗的設(shè)計思路 熱點題型示例 2010年高考安徽理綜卷 1 在測定金屬的電阻率實驗中 用螺旋測微器測量金屬絲的直徑 示數(shù)如圖14 5所示 讀數(shù)為 mm 2 在用單擺測定重力加速度實驗中 用游標為20分度的卡尺測量擺球的直徑 示數(shù)如圖14 6所示 讀數(shù)為 cm 圖14 5 圖14 6 解析 1 固定刻度部分讀數(shù)為0 5mm 可動刻度部分讀數(shù)為11 7 0 01mm 0 117mm 則螺旋測微器的讀數(shù)為0 5mm 0 117mm 0 617mm 0 616mm 0 619mm都對 2 主尺上的讀數(shù)為0 6cm游標尺上的第15條刻線與主尺的某一刻線對齊 游標尺讀數(shù)為15 0 05mm 0 75mm 則游標卡尺的讀數(shù)為0 6cm 0 075cm 0 675cm 答案 1 0 617mm 0 616mm 0 619mm 2 0 675cm 強化訓(xùn)練1 2011年高考大綱全國卷 使用多用電表測量電阻時 多用電表內(nèi)部的電路可以等效為一個直流電源 一般為電池 一個電阻和一表頭相串聯(lián) 兩個表筆分別位于此串聯(lián)電路的兩端 現(xiàn)需要測量多用電表內(nèi)電池的電動勢 給定的器材有 待測多用電表 量程為60ma的電流表 電阻箱 導(dǎo)線若干 實驗時 將多用電表調(diào)至 1 擋 調(diào)好零點 電阻箱置于適當數(shù)值 完成下列填空 1 儀器連線如圖14 7所示 a和b是多用電表的兩個表筆 若兩電表均正常工作 則表筆a為 填 紅 或 黑 色 圖14 7 2 若適當調(diào)節(jié)電阻箱后 圖1中多用電表 電流表與電阻箱的示數(shù)分別如圖14 8 a b c 所示 則多用電表的讀數(shù)為 電流表的讀數(shù)為 ma 電阻箱的讀數(shù)為 圖14 8 a 圖14 8 b 圖14 8 c 3 將圖14 7中多用電表的兩表筆短接 此時流過多用電表的電流為 ma 保留3位有效數(shù)字 4 計算得到多用電表內(nèi)電池的電動勢為 v 保留3位有效數(shù)字 解析 1 由多用電表電流 紅表筆進 黑表筆出 電流表 接線柱電流流進 接線柱電流流出知 a表筆為黑色表筆 2 根據(jù)題圖讀數(shù) 多用電表讀數(shù)為14 0 電流表讀數(shù)為53 0ma 電阻箱讀數(shù)為4 1 6 0 1 4 6 答案 1 黑 2 14 053 04 6 3 102 4 1 54 在做 研究勻變速直線運動 的實驗時 某同學(xué)得到一條用打點計時器打下的紙帶如圖14 9所示 并在其上取了a b c d e f等6個計數(shù)點 每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個計時點 本圖中沒有畫出 打點計時器接的是220v 50hz的交變電源 他把一把毫米刻度尺放在紙帶上 其零刻度和計數(shù)點a對齊 圖14 9 1 按照有效數(shù)字的讀數(shù)規(guī)則讀出相鄰計數(shù)點ab bc cd de ef間的距離s1 s2 s3 s4 s5 它們依次為 cm cm cm cm cm 2 由以上數(shù)據(jù)計算打點計時器在打b c d e各點時 物體的即時速度vb vc vd ve依次是 m s m s m s m s 3 根據(jù)以上結(jié)果 試用兩種不同的方法計算該物體的加速度a 4 根據(jù) 2 中得到的數(shù)據(jù) 試在如圖14 10所示的坐標系中 用作v t圖象的方法 從圖象中求物體的加速度a 圖14 10 5 從圖象上求紙帶上的a f點所對應(yīng)的物體的即時速度va m s vf m s 并由此計算 當打點計時器打下a點的時刻 物體已經(jīng)從靜止開始做勻加速運動 s了 6 如果當時電網(wǎng)中交變電流的頻率是f 49hz 而做實驗的同學(xué)并不知道 那么由此引起的系統(tǒng)誤差將使加速度的測量值比實際值偏 理由是 4 圖象如圖14 11所示 圖14 11 答案 1 1 001 401 842 262 67 2 0 1200 1620 2050 247 3 0 42m s2 4 如圖14 11所示0 42m s2 5 0 0790 2900 188 6 大實際周期大于0 02s a s t2 1 t2 實際加速度小于測量加速度 強化訓(xùn)練2 2011年高考廣東卷 圖14 12是 研究勻變速直線運動 實驗中獲得的一條紙帶 o a b c d和e為紙帶上六個計數(shù)點 加速度大小用a表示 圖14 12 1 od間的距離為 cm 2 圖14 13是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的s t2圖線 s為各計數(shù)點至同一起點的距離 斜率表示 其大小為 m s2 保留三位有效數(shù)字 圖14 13 答案 1 1 20 2 加速度的一半0 933 2010年高考浙江卷 在 探究彈簧彈力大小與伸長量的關(guān)系 的實驗中 甲 乙兩位同學(xué)選用不同的橡皮繩代替彈簧 為測量橡皮繩的勁度系數(shù) 他們在橡皮繩下端依次逐個掛上鉤碼 每個鉤碼的質(zhì)量均為m 0 1kg 取g 10m s2 并記錄繩下端的坐標x加i 下標i表示掛在繩下端鉤碼個數(shù) 然后逐個拿下鉤碼 同樣記錄繩下端的坐標x減i 繩下端坐標的平均值xi x加i x減i 2的數(shù)據(jù)如下表 1 同一橡皮繩的x加i x減i 大于或小于 2 同學(xué)的數(shù)據(jù)更符合實驗要求 甲或乙 3 選擇一組數(shù)據(jù)用作圖法求出該橡皮繩的勁度系數(shù)k n m 4 為了更好地測量勁度系數(shù) 在選用鉤碼時需考慮的因素有哪些 解析 1 當所掛鉤碼增加時 橡皮繩的形變量增加 橡皮繩的長度變長 但發(fā)生形變需要一定的時間 因而在剛剛掛上鉤碼時 橡皮繩的長度應(yīng)小于掛上鉤碼平衡時的長度 同理可知當所掛鉤碼減小時 橡皮繩的長度應(yīng)大于掛上鉤碼平衡時的長度 而坐標x即為橡皮繩的長度 所以x加i小于x減i 2 每增加一個鉤碼 橡皮繩的形變量應(yīng)相等 所以乙同學(xué)的數(shù)據(jù)更符合實驗要求 3 根據(jù)題意 求出掛上不同鉤碼時 橡皮繩的形變量 鉤碼的重力等于橡皮繩的彈力f 做出彈力f隨形變量變化的圖線 圖線的斜率即為橡皮繩的勁度系數(shù) 4 盡可能使橡皮繩的伸長量在彈性范圍內(nèi) 同時要有足夠大的伸長量 以減小長度測量的誤差 答案 1 小于 2 乙 3 由所給數(shù)據(jù)得改變量如下表所示 由上表作圖得 圖14 14 由圖14 14可得k乙 57 70 n m 或 圖14 15 對于甲同學(xué)的數(shù)據(jù) 因為只有前幾個數(shù)據(jù)可認為在彈性范圍內(nèi) 由圖14 15中切線的斜率得k甲 25 34 n m 4 盡可能使伸長量在彈性范圍內(nèi) 同時有足夠大的伸長量 以減少長度測量的誤差 強化訓(xùn)練3 2011年高考安徽卷 為了測量某一彈簧的勁度系數(shù) 將該彈簧豎直懸掛起來 在自由端掛上不同質(zhì)量的砝碼 實驗測出了砝碼質(zhì)量m與彈簧長度l的相應(yīng)數(shù)據(jù) 其對應(yīng)點已在圖14 16上標出 g 9 8m s2 1 作出m l的關(guān)系圖線 2 彈簧的勁度系數(shù)為 n m 圖14 16 答案 1 如圖所示 2 0 248 0 262 18分 2010年高考北京卷 1 甲同學(xué)要把一個量程為200 a的直流電流計g 改裝成量度范圍是0 4v的直流電壓表 她按圖14 17所示電路用半偏法測定電流計g的內(nèi)電阻rg 其中電阻r0約為1k 圖14 17 為使rg的測量值盡量準確 在以下器材中 電源e應(yīng)選用 電阻器r1應(yīng)選用 電阻器r2應(yīng)選用 選填器材前的字母 a 電源 電動勢1 5v b 電源 電動勢6v c 電阻箱 0 999 9 d 滑動變阻器 0 500 e 電位器 一種可變電阻 與滑動變阻器相當 0 5 1k f 電位器 0 51k 該同學(xué)在開關(guān)斷開情況下 檢查電路連接無誤后 將r2的阻值調(diào)至最大 后續(xù)的實驗操作步驟依次是 最后記錄r1的阻值并整理好器材 請按合理的實驗順序 選填下列步驟前的字母 a 閉合s1b 閉合s2c 調(diào)節(jié)r2的阻值 使電流計指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度d 調(diào)節(jié)r2的阻值 使電流計指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半e 調(diào)節(jié)r1的阻值 使電流計指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半f 調(diào)節(jié)r1的阻值 使電流計指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度 如果所得的r1的阻值為300 0 則圖14 17中被測電流計g的內(nèi)阻rg的測量值為 該測量值 實際值 選項 略大于 略小于 或 等于 給電流計g 聯(lián) 選填 串 或 并 一個阻值為 k 的電阻 就可以將該電流計g改裝為量程為4v的電壓表 2 乙同學(xué)要將另一個電流計g改裝成直流電壓表 但他僅借到一塊標準電壓表v0 一個電池組e 一個滑動變阻器r 和幾個待用的阻值準確的定值電阻 該同學(xué)從上述具體條件出發(fā) 先將待改裝的表g直接與一個定值電阻r相連接 組成一個電壓表 然后用標準電壓表v0校準 請你畫完圖14 18方框中的校準電路圖 圖14 18 實驗中 當定值電阻r選用17 0k 時 調(diào)整滑動變阻器r 的阻值 電壓表v0的示數(shù)是4 0v時 表g的指針恰好指到滿量程的五分之二 當r選用7 0k 時 調(diào)整r 的阻值 電壓表v0的示數(shù)是2 0v時 表g的指針又指到滿量程的五分之二 由此可以判定 表g的內(nèi)阻rg是 k 滿偏電流ig是 ma 若要將表g改裝成量程是15v的電壓表 應(yīng)配備一個 k 的電阻 規(guī)范解答 1 考慮到減小誤差 電源應(yīng)選電動勢較大的b r1要選能讀出接入電路的電阻值的電阻箱 r2在電路中是限流連接 應(yīng)選用總阻值大于30k 的電位器f 3分 電流半偏法的具體操作順序是 a s1斷開 s2閉合 b 調(diào)節(jié)r2 使電流計指針滿偏 c 閉合s1 d 保持r2不變 調(diào)節(jié)r1 使電流計指針半偏 e 讀出r1 即為電流計內(nèi)阻值 3分 2 電路圖如圖14 19所示 13分 圖14 19 答案 1 bcf bcae 300略小于 串19 7 2 見規(guī)范解答 3 00 5027 0 強化訓(xùn)練4 2011年高考四川卷 為測量一電源的電動勢及內(nèi)阻 1 在下列三個電壓表中選一個改裝成量程為9v的電壓表a 量程為1v 內(nèi)阻大約為1k 的電壓表v1b 量程為2v 內(nèi)阻大約為2k 的電壓表v2c 量程為3v 內(nèi)阻為3k 的電壓表v3選擇電壓表 串聯(lián) k 的電阻可以改裝成量程為9v的電壓表 2 利用一個電阻箱 一只開關(guān) 若干導(dǎo)線和改裝好的電壓表 此表用符號v1 v2或v3與一個電阻串聯(lián)來表示 且可視為理想電壓表 畫出測量電源電動勢及內(nèi)阻的實驗原理電路圖 3 根據(jù)以上實驗原理電路圖進行實驗 讀出電壓表示數(shù)為1 50v時 電阻箱的阻值為15 0 電壓表示數(shù)為2 00v時 電阻箱的阻值為40 0 則電源的電動勢e v 內(nèi)阻r 答案 1 c6 2 如解析圖所示 3 7 510 0 2010年高考課標全國卷 用對溫度敏感的半導(dǎo)體材料制成的某熱敏電阻rt 在給定溫度范圍內(nèi) 其阻值隨溫度的變化是非線性的 某同學(xué)將rt和兩個適當?shù)墓潭娮鑢1 r2連成圖14 20虛線框內(nèi)所示的電路 以使該電路的等效電阻rl的阻值隨rt所處環(huán)境溫度的變化近似為線性