徐志長物理實驗復(fù)習(xí)中的幾個問題

物理實驗復(fù)習(xí)中的幾個問題慈溪中學(xué)徐志長一、要理解和掌握考試說明中規(guī)定的每一個實驗的目的、原理、器材、步驟、數(shù)據(jù)記錄和處理。例一：研究勻變速直線運動1.實驗思想、方法和原理本實驗的目的是探究小車速度隨時間變化的規(guī)律，裝置如圖所示。原理如下：測量小車速度用打點計時器，通過對紙帶的分析、計算得到各個時刻的瞬時速度；根據(jù)實驗數(shù)據(jù)描繪小車運動的v－t圖象；根據(jù)圖線形狀直接分析或?qū)懗鰣D線的函數(shù)關(guān)系式，從而探究出小車速度隨時間變化的規(guī)律。打點計時器紙帶小車2.判斷小車的運動是否為勻變速運動012345x1x2x3x4x5根據(jù)△x=aT2判斷，即連續(xù)相等的時間內(nèi)相鄰之間的位移之差是一個常數(shù)3.在紙帶處理中如何求某計數(shù)點的瞬時速度用“平均速度法”求速度，即：4.小車運動的加速度：

方法一：逐差法012345x1x2x3x4x5方法二：圖像法即由“平均速度法”求出多個點的速度，畫出v－t圖，直線的斜率即加速度0.1500.3000.4500.100.600v/(m·S－1)00.200.300.400.50t/s5.要會選擇實驗器材（特別是電學(xué)實驗）例一.1：[2011浙江(改動)]在“研究勻變速直線運動實驗時，已提供了小車，一端附有定滑輪的長木板、紙帶、帶小盤的細線、刻度尺、導(dǎo)線。為了完成實驗，還須從下圖中選取實驗器材，其名稱是①（漏選或全選得零分）；并分別寫出所選器材的作用②。答案：①學(xué)生電源、電磁打點計時器、砝碼?；螂娀鸹ㄓ嫊r器、砝碼。②略例一.2：某學(xué)生用打點計時器研究小車的勻變速直線運動．他將打點計時器接到頻率為50Hz的交流電源上，實驗時得到一條紙帶，如圖所示．他在紙帶上便于測量的地方選取第一個計時點，在這點下標(biāo)明A，第六個點下標(biāo)明B，第十一個點下標(biāo)明C，第十六個點下標(biāo)明D，第二十一個點下標(biāo)明E．測量時發(fā)現(xiàn)B點已模糊不清，于是他測得AC長為14.56cm，CD長為11.15cm，DE長為13.73cm，則打C點時小車的瞬時速度大小為

m/s，小車運動的加速度大小為___________m/s2，AB的距離應(yīng)為

cm．（保留三位有效數(shù)字）ABCDE6.要靈活處理特殊紙帶問題解析：打C點時小車的瞬時速度為:小車的加速度為：由BC-AB=AC-2AB=aT2

可得:ABCDE例一.3：（10重慶卷）某同學(xué)用打點計時器測量做勻加速直線運動的物體的加速度，電源頻率f=50Hz在線帶上打出的點中，選出零點，每隔4個點取1個計數(shù)點，因保存不當(dāng)，紙帶被污染，如圖所示，A、B、C、D是依次排列的4個計數(shù)點，僅能讀出其中3個計數(shù)點到零點的距離：sA=16.6mmsB=126.5mmsD=624.5mm若無法再做實驗，可由以上信息推知：①相鄰兩計數(shù)點的時間間隔為_______s②打C點時物體的速度大小為____________m/s(取2位有效數(shù)字)③物體的加速度大小為

（用sA、sB、sD和f表示）ABCD解析：①打點計時器打出的紙帶每隔4個點選擇一個計數(shù)點，則相鄰兩計數(shù)點的時間間隔為T=0.1s。②C點時物體的速度大小:根據(jù)間的平均速度等于點的速度得:③勻加速運動的位移特征是相鄰的相等時間間隔內(nèi)的位移以aT2均勻增大，有:BC=AB+aT2CD=BC+aT2=AB+2aT2；BD=2AB+3aT2所以:

ABCD二、要認(rèn)真做好每一個實驗，要動手更要動腦，要體味每一個實驗的細節(jié)，要理解和掌握實驗操作中的注意事項注意事項：（1）要選定一個合適的標(biāo)度（用力的圖示法畫出F1、

F2和F的圖示。用虛線把合力的箭頭端分別與兩個分力的箭頭端連接，觀察這個力的示意圖，你可能會得到探究求合力的方法）。（2）在同一次實驗中，橡皮筋伸長的結(jié)點位置要相同。（3）兩拉力F1和F2夾角不宜過小，作力的圖示，標(biāo)度要一致（4）拉彈簧秤時，秤的軸線與細線要在同一直線上例二：探究求合力的方法例二.1：在“探究求合力的方法”的實驗中，下列說法正確的是（）A．用三個已校好的彈簧測力計才能完成此實驗B．用兩個校好的彈簧測力計就可以完成此實驗C．用一個校好的彈簧測力計也能完成此實驗D．實驗中彈簧測力計的外殼與紙面間的摩擦將會影響實驗的結(jié)果BC

例二.2：右圖是一個同學(xué)某次實驗用兩彈簧秤通過細線Oa、Ob拉橡皮條OO’的情況，其中錯誤或不妥當(dāng)之處有（至少寫兩條）：

。

。O′abO橡皮條細線參考答案：①細線Oa太短；②兩細線夾角太??；③彈簧秤的軸線沒有與細線在同一條直線上。金屬撥桿下面的照片是“用雙縫干涉測定光的波長”實驗裝置，其中的金屬撥桿在實驗中的作用是：

。使單縫與雙縫相互平行例三：用雙縫干涉測定光的波長（2）本實驗的步驟有：①取下遮光筒左側(cè)的元件，調(diào)節(jié)光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮；②按合理順序在光具座上放置各光學(xué)元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上；③用米尺測量雙縫到屏的距離；④用測量頭（其讀數(shù)方法與螺旋測微器相同）測量數(shù)條亮紋的間距。在操作步驟②時還應(yīng)注意___________________和______________________________。單縫和雙縫間距5～10cm使單縫與雙縫相互平行（3）在實驗中，若經(jīng)粗調(diào)后透過測量頭上的目鏡觀察，看不到明暗相間的條紋，只看到一片亮區(qū)，造成這種情況的最可能原因是

。

單縫與雙縫不平行例四：測電源的電動勢與內(nèi)電阻注意事項：1．為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻宜大些，可選用已使用過一段時間的1號干電池。2．干電池在大電流放電時，電動勢E會明顯下降，內(nèi)阻r會明顯增大，故長時間放電不宜超過0.3A，短時間放電不宜超過0.5A。因此，實驗中不要將I調(diào)得過大，讀電表要快，每次讀完立即斷電。3．要測出不少于6組I、U數(shù)據(jù)，且變化范圍要大些，用方程組求解時，要將測出的I、U數(shù)據(jù)中，第1和第4為一組，第2和第5為一組，第3和第6為一組，分別解出E、r值再平均。4．在畫U-I圖線時，要使較多的點落在這條直線上或使各點均勻分布在直線的兩側(cè)。個別偏離直線太遠的點可舍去不予考慮。這樣，就可使偶然誤差得到部分的抵消，從而提高精確度。5．干電池內(nèi)阻較小時路端電壓U的變化也較小，即不會比電動勢小很多，這時，在畫U-I圖線時，縱軸的刻度可以不從零開始，而是根據(jù)測得的數(shù)據(jù)從某一恰當(dāng)值開始（橫坐標(biāo)I必須從零開始）。但這時圖線和橫軸的交點不再是短路電流。不過直線斜率的絕對值照樣還是電源的內(nèi)阻,這時要特別注意計算斜率時縱軸的刻度不從零開始。例四.1：甲同學(xué)采用如圖甲所示的電路測定電源的電動勢和內(nèi)電阻。提供的器材：電壓表（0～3V）、電流表（0～0.6A）及滑動變阻器R、電鍵S、導(dǎo)線。實驗電路如圖甲所示。AVRabcdeE

r甲S（1）連好電路后，當(dāng)該同學(xué)閉合電鍵S，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)為0，電壓表示數(shù)不為0。檢查各接線柱均未接錯，接觸良好，且電路未發(fā)生短路；他用多用電表的電壓檔檢查電路，把兩表筆分別接bc和、de時，示數(shù)均為0，把兩表筆接cd時，示數(shù)與電壓表示數(shù)相同，由此可推斷故障是：_________________。AVRabcdeE

r甲S答案：（1）滑動變阻器R斷路（2）排除故障后，該同學(xué)順利完成實驗數(shù)據(jù)的測量，如下表所示。并根據(jù)數(shù)據(jù)在空白的坐標(biāo)紙上，作出乙圖所示的U—I圖線，該圖存在多處不妥之處，請指出。（指出兩處不妥之處）。0.20.40.6I1.02.03.00UI/AU/V0.102.930.202.870.302.850.402.770.502.750.602.70（2）答案：①U軸坐標(biāo)起點選取不當(dāng)；②U、I軸沒有標(biāo)記用何單位；③沒有把不在直線上的點均勻分布直線兩側(cè)。（3）為了在實驗中保護電流表和調(diào)節(jié)電阻時電壓表、電流表的示數(shù)變化均明顯，乙同學(xué)對甲同學(xué)的實驗進行改進，設(shè)計了如圖丙所示的電路，丙電路中電阻R0應(yīng)該選取下列備選電阻的哪一個?答（）

A．1ΩB．5ΩC．10ΩD．20Ω

（4）若乙同學(xué)用圖丙的實驗電路進行實驗，只測得兩組數(shù)據(jù)為I1、U1，I2、U2。則該電源內(nèi)電阻r=

。AVRR0abcdeE

r丙S（3）答案：B（4）答案：（5）按電路圖給以下實驗器材連線AVRR0abcdeE

r丙S例五.1：（09浙江高考）（1）在“探究單擺周期與擺長的關(guān)系”實驗中，兩位同學(xué)用游標(biāo)卡尺測量小球的直徑如圖甲、乙所示。測量方法正確的是_____（選填“甲”或“乙”）。圖甲圖乙乙例五：浙江高考實驗題例五.2（09浙江高考）（2）某同學(xué)從標(biāo)稱為“220V25W”、“220V300W”、“220V500W”的3只燈泡中任選一只，正確使用多用電表測量燈泡阻值如圖乙所示。該燈泡的阻值是

，標(biāo)稱的額定功率為

。160Ω歐姆表讀數(shù)160Ω。標(biāo)稱為、“220V300W”的燈泡經(jīng)計算其電阻為161Ω。陷阱設(shè)置之巧妙，使大量考生受騙上當(dāng)！25W例五.3（2011年浙江理綜第16題）如圖所示，在鐵芯上、下分別繞有匝數(shù)n1=800和n2=200的兩個線圈，上線圈兩端與u=51sin314tV的交流電源相連，將下線圈兩端接交流電壓表，則交流電壓表的讀數(shù)可能是：A．2.0VB．9.0VC．12.7VD．144.0Vun1n2VV學(xué)生電源V學(xué)生電源三、高考實驗試題是源于課本實驗又高于課本實驗，所以要在善于理解和掌握課本實驗的基礎(chǔ)上進行適當(dāng)?shù)淖兓吞岣?。例如用不同的原理或不同的器材來做同一個實驗。例六：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗裝置：紙帶打點計時器M1m1M2m2注意（1）平衡摩擦力（2）砝碼與砝碼盤的總質(zhì)量要遠小于小車的總質(zhì)量（3）研究a與F的關(guān)系式要控制小車的質(zhì)量不變研究a與m的關(guān)系時要控制拉力不變例六.1：用其他器材探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系——操作簡單直觀，但需要對比實驗，由于控制上等原因，誤差也較大。實驗裝置圖所示。乙甲或小車小車夾子F1F2方案一：如測出兩個初速度為零的勻加速運動在相等時間內(nèi)發(fā)生的位移x1、x2，由可得：把加速度的測量轉(zhuǎn)換為位移的測量。例六.2：測量小車在運動過程中所受的合外力是“探加速度與力、質(zhì)量關(guān)系”實驗要解決的一個重要問題。為此，某同學(xué)設(shè)計了如下實驗方案：長木板滑塊紙帶打點計時器墊塊鉤碼實驗臺細線A．實驗裝置如圖所示，一端系在滑塊上的細繩通過轉(zhuǎn)軸光滑的輕質(zhì)滑輪掛上鉤碼，用墊塊將長木板固定有定滑輪的一端墊起。調(diào)整長木板的傾角，直至輕推滑塊后，滑塊沿長木板向下做勻速直線運動；長木板滑塊紙帶打點計時器墊塊鉤碼實驗臺細線B．保持長木板的傾角不變，取下細繩和鉤碼，讓滑塊沿長木板向下做勻加速直線運動。請回答下列問題：①滑塊做勻速直線運動時，打點計時器在紙帶上所打出點的分布應(yīng)該是：

；②滑塊在勻加速下滑過程中所受的合外力大小

鉤碼的重力大小

（選填“大于”、“等于”或“小于”）；相鄰兩計數(shù)點的距離相等

等于

思考：1.這個實驗步驟如何2.評析一下這個實驗的優(yōu)缺點例六.3：用同一器材做不同實驗在追尋科學(xué)家研究足跡的過程中，某同學(xué)為探究恒力做功和物體動能變化間的關(guān)系，采用了如圖所示的“探究物體加速度與物體質(zhì)量、受力之間關(guān)系”的實驗裝置．（1）實驗時，該同學(xué)想用鉤碼的重力表示滑塊受到的合力，為了減小這種做法帶來的實驗誤差，你認(rèn)為在實驗中應(yīng)該采取的兩項措施是

，

；鉤碼的總質(zhì)量遠小于滑塊的質(zhì)量

平衡摩擦力

（2）該小組同學(xué)實驗時先正確平衡摩擦力，并滿足鉤碼的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，改變鉤碼的個數(shù)，確定小車加速度與受到的拉力F的關(guān)系，下列圖象中能表示該同學(xué)實驗結(jié)果的是

。A（3）如圖所示是實驗中得到的一條紙帶，其中A、B、C、D、E、F是連續(xù)的六個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T，相鄰計數(shù)點間距離已在圖中標(biāo)出，測出滑塊的質(zhì)量為M，鉤碼的總質(zhì)量為m.從打B點到打E點的過程中，為達到實驗?zāi)康模撏瑢W(xué)應(yīng)該尋找________和________之間的數(shù)值關(guān)系（用題中和圖中的物理量符號表示）．答案：mg(Δx2＋Δx3＋Δx4)四、近年來高考實驗試題多了使用新的實驗器材（如傳感器、光電門等）和用數(shù)表處理實驗數(shù)據(jù)方面的內(nèi)容。注意事項例七：探究功與速度變化的關(guān)系紙帶小車打點計時器