學(xué)案冷靜解決實驗題

學(xué)案冷靜解決實驗題第一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二類型一力學(xué)實驗題例1某同學(xué)利用透明直尺和光電計時器來驗證機(jī)械 能守恒定律,實驗的簡易示意圖如圖1所示.當(dāng)有不 透光物體從光電門間通過時,光電計時器就可以顯 示物體的擋光時間.所用的西甌XD-007光電門傳感 器可測的最短時間為0.02ms.將擋光效果好、寬度 為d=3.8×10-3m的黑色磁帶貼在透明直尺上，從 一定高度由靜止釋放直尺，并使其豎直通過光電門. 某同學(xué)測得各段黑色磁帶通過光電門的時間Δti與 圖中所示的高度差Δhi，并將部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行了處 理，結(jié)果如下表所示.（取g=9.8m/s2.注:表格中M

為直尺質(zhì)量）第二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二圖1第三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二（1）從表中數(shù)據(jù)可知，直尺上磁帶通過光電門的瞬時速度是利用vi=d/Δti求出的，請你簡要分析該同學(xué)這樣做的理由是

.（2）請將表格中數(shù)據(jù)填寫完整.答案4.224.006M4.018M瞬時速度等于極短時間或極短位移內(nèi)的平均速度Δti（10-3s）vi=d/Δti（m/s）ΔEki=Mvi2/2-Mv12/2Δhi（m）MgΔhi11.213.1321.153.310.58M0.060.58M31.003.782.24M0.232.25M40.954.003.10M0.323.14M50.900.41第四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二（3）通過實驗得出的結(jié)論是

.（4）根據(jù)該實驗請你判斷下列ΔEki-Δhi圖象中正確的是

.在誤差允許的范圍內(nèi)，重力勢能的減少量等于動能的增加量C第五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二解析（1）由于黑色磁帶的寬度d僅有3.8×10-3m，可認(rèn)為是極短位移.根據(jù)瞬時速度的意義,瞬時速度等于極短時間或極短位移內(nèi)的平均速度,所以可以利用vi=d/Δti求出直尺上磁帶通過光電門時的瞬時速度.（2）v5=d/Δt5=3.8×10-3m/（0.90×10-3）s=4.22m/sΔEk5=Mv52-Mv12=4.006MMgΔh5=M×9.8×0.41=4.018M.第六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二（4）由ΔEki=MgΔhi可知ΔEki-Δhi圖象應(yīng)為過原點(diǎn)傾斜向上的直線,所以圖象C正確.解題歸納分析選擇圖象一般先確定函數(shù)關(guān)系,再由函數(shù)關(guān)系選擇正確的圖象.（3）顯然ΔEk5≈MgΔh5,由此得出的實驗結(jié)論是：在誤差允許的范圍內(nèi)，重力勢能的減少量等于動能的增加量.第七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二預(yù)測1（1）在彈性限度內(nèi)， 彈簧 彈力的大小與彈簧伸 長（或縮短）的長度的比 值，叫做彈簧的勁度系數(shù). 為了測量一輕彈簧的勁度系數(shù)，某同學(xué)進(jìn)行了如下實驗設(shè)計：如圖2所示，將兩平行金屬導(dǎo)軌水平固定在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，金屬桿ab與導(dǎo)軌接觸良好，水平放置的輕彈簧一端固定于O點(diǎn)，另一端與金屬桿連接并保持絕緣.在金屬桿滑動的過程中，彈簧與金屬桿、金屬桿與導(dǎo)軌均保持垂直，彈簧的形變始終在彈性限度內(nèi)，通過減小金屬桿與導(dǎo)圖2第八頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二 軌之間的摩擦和在彈簧的形變較大時讀數(shù)等方法，使摩擦對實驗結(jié)果的影響可忽略不計.請你按要求幫助該同學(xué)解決實驗所涉及的兩個問題. ①幫助該同學(xué)完成實驗設(shè)計.請你用低壓直流電源（）滑動變阻器（）、電流表 （）、開關(guān)（）設(shè)計一電路圖，畫在圖 中虛線框內(nèi)，并正確加在導(dǎo)軌的C、D兩端. ②若已知導(dǎo)軌間的距離為d,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，正確連接電路后，閉合開關(guān)，使金屬桿隨擋板緩慢移動，當(dāng)移開擋板且金屬桿靜止時，測出通過金屬桿的電流為I1，記下金屬桿的位置，斷開開關(guān)，測出彈簧對應(yīng)的長度為x1；改變滑動變阻器的第九頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二 阻值，再次讓金屬桿靜止時，測出通過金屬桿的電流為I2，彈簧對應(yīng)的長度為x2，則彈簧的勁度系數(shù)k=

. （2）氣墊導(dǎo)軌（如圖 3甲）工作時，空氣從 導(dǎo)軌表面的小孔噴出， 在導(dǎo)軌表面和滑塊內(nèi)表 面之間形成一層薄薄的 空氣層，使滑塊不與導(dǎo)軌表面直接接觸，大大減小了滑塊運(yùn)動時的阻力.為了驗證動量守恒定律，在水平氣墊導(dǎo)軌上放置兩個質(zhì)量均為a的滑塊，每個甲第十頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二 滑塊的一端分別與穿過打點(diǎn)計時器的紙帶相連，兩個打點(diǎn)計時器所用電源的頻率均為b.氣墊導(dǎo)軌正常工作后，接通兩個打點(diǎn)計時器的電源，并讓兩滑塊以不同的速度相向運(yùn)動，兩滑塊相碰后粘在一起繼續(xù)運(yùn)動.圖乙為某次實驗打出的、點(diǎn)跡清晰的紙帶的一部分，在紙帶上以同間距的6個連續(xù)點(diǎn)為一段劃分紙帶，用刻度尺分別量出其長度s1、s2和s3.若題中各物理量的單位均為國際單位，那么，碰撞前兩滑塊的動量大小分別為

、

， 兩滑塊的總動量大小為

；碰撞后兩滑塊的 總動量大小為

.重復(fù)上述實驗，多做幾第十一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二 次.若碰撞前、后兩滑塊的總動量在實驗誤差允許的范圍內(nèi)相等，則動量守恒定律得到驗證. 乙 圖3第十二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二解析（1）①設(shè)計的電路如圖.（只要電路能正常工作且電流表測量的是通過ab的電流，電路設(shè)計就算正確）②第一次有BdI1=kx1,第二次有BdI2=kx2所以k=（2）因為打點(diǎn)計時器用電源的頻率為b,所以打點(diǎn)周期為，所以碰前滑塊動量分別為p1=mv1=a· =0.2abs1第十三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二因為運(yùn)動方向相反，所以碰前兩物塊總動量為p=p1-p2=0.2ab（s1-s3）碰前兩滑塊的總動量p′=2a· =0.4abs2、答案（1）①見解析② 或（2）0.2abs30.2abs10.2ab（s1-s3）0.4abs2p2=mv2=a· =0.2abs3第十四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二類型二電學(xué)實驗題例2

在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中，可供選擇的實驗儀器如下：第十五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二（1）在上述器材中，滑動變阻器應(yīng)該選擇

，電流表應(yīng)該選擇

.（填寫器材代號）（2）在圖4甲中用筆畫線代替導(dǎo)線,把實驗儀器連接成完整的實驗電路.R1A2圖4第十六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二（3）利用實驗中得到的實驗數(shù)據(jù)在I-U坐標(biāo)系中,描繪出小燈泡的伏安特性曲線如圖4乙所示.根據(jù)此圖給出的信息,圖中P為小燈泡的功率可以判斷出下列選項中正確的是

.D第十七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二解析（1）由于“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗電路中采用分壓電路，滑動變阻器應(yīng)該選用阻值比較小的R1；標(biāo)有“3.8V、0.3A”字樣的小燈泡的額定電流為0.3A，電流表選用量程為0~500mA，內(nèi)阻為0.4Ω的電流表A2.（2）實驗電路如圖所示.第十八頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二（3）小燈泡的電功率P=U2/R=I2R,由于小燈泡的電阻隨電壓U或電流I的增大而增大,所以小燈泡的電功率P隨U2變化的曲線是B,P隨I2變化的曲線是D.解題歸納凡是要求電流或電壓的測量值從零或很小開始逐漸增大的實驗必須采用分壓電路.分壓電路中滑動變阻器選擇阻值較小的.第十九頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二預(yù)測2要測定一個自感系數(shù)很大的線圈L的直流電阻RL,實驗室提供下列器材: ①待測線圈L，阻值約為2Ω，額定電流為2A； ②電流表A1量程為0.6A，內(nèi)阻為r=0.2Ω； ③電流表A2量程為3A，內(nèi)阻為r=0.2Ω； ④滑動變阻器R1阻值為1~10Ω； ⑤滑動變阻器R2阻值為0~1kΩ； ⑥定值電阻R3=10Ω，R4=100Ω； ⑦電池E，電動勢為9V，內(nèi)阻很小； ⑧開關(guān)S1、S2. 要求實驗時,改變滑動變阻器,在盡可能大的范圍內(nèi)測得多組A1、A2的讀數(shù)I1、I2,利用I1-I2的圖象,求出電感線圈的電阻.第二十頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二（1）實驗中定值電阻應(yīng)選用

,滑動變阻器應(yīng)選用

.（2）請在方框內(nèi)畫出電路圖.（3）I2-I1對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式為

.第二十一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二（4）實驗結(jié)束時應(yīng)先斷開開關(guān)

.（5）由I2-I1圖象得出I2/I1的平均值為6.0,則電感線圈的直流電阻為

Ω.解析（1）采用已知內(nèi)阻的小量程電流表A1替代電壓表測量電壓,需要串聯(lián)一個大于等于R=4V/0.6A=6.7Ω的定值電阻.所以實驗中定值電阻應(yīng)選用阻值為10Ω的R3,滑動變阻器應(yīng)選用阻值為1~10Ω的R1.（2）測量線圈的電阻一般采用伏安法，為了防止測量自感系數(shù)很大的線圈斷電產(chǎn)生的大自感電流燒壞電表，可與電表串聯(lián)一個開關(guān).第二十二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二由于待測線圈L的阻值約為2Ω，額定電流為2A，最大電壓為4V，而電源電動勢為9V，所以必須采用分壓電路，電流表外接電路進(jìn)行測量，電路如圖所示.（3）由I1（R3+r）=（I2-I1）RL解得I2=（4）實驗結(jié)束時應(yīng)先斷開開關(guān)S2（5）由 =6.0，解得RL=（R3+r）/5=2.04Ω.第二十三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二答案

（1）

（2）

（3）（4）S2（5）2.04R3R12.04第二十四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二A組1.在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中,在研究加速度a與小車的質(zhì)量M的關(guān)系時,由于沒有注意始終滿足Mm的條件,結(jié)果得到的圖象應(yīng)是下圖中的 （）D第二十五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二2.在測量金屬絲電阻率的實驗中,已知電阻絲的電阻約為10Ω,現(xiàn)備有下列器材供選用: A.量程是0~0.6A,內(nèi)阻是0.5Ω的電流表 B.量程是0~3A,內(nèi)阻是0.1Ω的電流表 C.量程是0~3V,內(nèi)阻是6kΩ的電壓表 D.量程是0~15V,內(nèi)阻是30kΩ的電壓表 E.阻值為0~1kΩ,額定電流為0.5A的滑動變阻器 F.阻值為0~10Ω,額定電流為2A的滑動變阻器 G.蓄電池（6V） H.開關(guān)一個,導(dǎo)線若干 （1）為使測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確,電流表應(yīng)選用

,電壓表應(yīng)選用

,滑動變阻器應(yīng)選用

.（只填字母代號）ACF第二十六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二（2）若圖5所示的實驗儀器就是我們選定的,請用鉛筆畫線連接實驗電路.圖5第二十七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二解析本題主要考查儀器的選擇和電路的選擇與連接.根據(jù)題意,測量數(shù)據(jù)的變化范圍應(yīng)盡量的大,因此滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法,故選總阻值較小的F,又因6V電壓全加在10Ω兩端時,最大電流才0.6A,故電流表選A.為了減小電壓表的讀數(shù)誤差應(yīng)選C,由R絲<得,電流表應(yīng)采用外接法.答案（2）如下圖所示第二十八頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二B組1.某同學(xué)利用數(shù)碼相機(jī)并配合計算機(jī) 對平拋運(yùn)動實驗進(jìn)行現(xiàn)場攝像,實拍 實放,根據(jù)實驗總結(jié)出平拋物體的運(yùn) 動規(guī)律.實驗裝置如右圖6所示:把兩 條一模一樣且較光滑的斜槽一高一低固定在豎直演示板左側(cè),在右上角固定一電磁鐵. 具體操作分為以下幾步:（1）準(zhǔn)備實驗儀器和攝像系統(tǒng)器材的選擇和連接:演示實驗裝置如圖6所示放在水平桌面上.準(zhǔn)備兩個一模一樣的鐵球.把數(shù)碼相機(jī)直接安裝在可調(diào)照明燈支架上.將數(shù)碼相機(jī)的信號輸出端用屏蔽導(dǎo)線連接到計算機(jī)上.圖6第二十九頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二（2）將其中一個鐵球放在裝置左上角斜槽的某一高度用電磁鐵吸住,另一個放在裝置右上角與斜槽末端相同的高度用電磁鐵吸住.用開關(guān)自動控制:當(dāng)?shù)谝粋€鐵球離開斜槽末端瞬間,另一個鐵球同時下落,錄像片慢放時的幾個鏡頭如圖7所示:圖7第三十頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二由這幾個鏡頭能得出的結(jié)論是

.（3）將兩個相同的鐵球分別放在裝置左上角和左下角斜槽某一高度處用電磁鐵吸住,用開關(guān)控制讓兩個鐵球同時下落,離開斜槽末端后,一個做平拋運(yùn)動,一個近似做勻速運(yùn)動.①此步驟中有些地方操作不當(dāng)，其改進(jìn)方法是

.改正操作后,得到錄像片幾個慢放鏡頭如圖8所示:平拋運(yùn)動豎直分運(yùn)動可以看成是自由落體運(yùn)動兩鐵球應(yīng)從離斜槽末端相同的高度釋放第三十一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二圖8②由這幾個鏡頭能得出的結(jié)論是

.（4）該同學(xué)利用Photoshop軟件將多個影像合成為一幅照片,以鐵球拋出點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立x軸和y軸，并描出了運(yùn)動軌跡.但后來不小心將照片的上面的一小部分丟失了,如圖所示.于是他從曲線上平拋運(yùn)動水平方向分運(yùn)動可以看成是勻速運(yùn)動第三十二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二取A、B兩點(diǎn),用刻度尺分別量出它們到y(tǒng)軸的距離AA′=x1,BB′=x2，以及AB的豎直距離h，已知重力加速度為g，照片縱、橫長均縮小為實物的,以上數(shù)據(jù)的單位均已化為國際制單位.僅從這些數(shù)據(jù)求出鐵球拋出時的初速度v0為

.第三十三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二2.為了測定某電源內(nèi)阻r和一段電阻線單位長度的電阻R0，設(shè)計了如下圖9甲所示的電路，ab是一段粗細(xì)均勻的電阻線，R是阻值為2Ω的保護(hù)電阻，電源電動勢為6V，電流表內(nèi)阻不計，示數(shù)用I表示，滑動變阻器滑片P與電阻絲有良好接觸，aP長度用Lx表示，其他導(dǎo)線電阻不計.實驗時閉合電鍵,調(diào)節(jié)P的位置,將Lx和與之對應(yīng)的I數(shù)據(jù)記錄在下表.實驗次數(shù)12345Lx（m）0.100.200.300.400.50I（A）1.961.451.201.020.881/I（A-1）0.510.690.830.981.14第三十四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二（1）在圖9乙中畫出1/I-Lx圖象.圖9第三十五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二（2）從圖中根據(jù)截距和斜率，求出該電源內(nèi)阻r為

Ω；該電阻線單位長度的電阻R0為

Ω.解析（1）1/I-Lx圖象如圖所示.（2）設(shè)電源電動勢為