高考物理最新教案届高考物理二轮复习资料B 精品.docx
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高考物理最新教案届高考物理二轮复习资料B精品
2009届高考物理二轮精品复习资料B
专题五物理实验
自然科学是实验性科学，物理实验是物理学的重要组成部分．理科综合对实验能力提出了明确的要求，即是“设计和完成实验的能力”，它包含两个方面：
1．独立完成实验的能力．包括：
（1）理解实验原理、实验目的及要求；
（2）掌握实验方法步骤；
（3）会控制实验条件和使用实验仪器，会处理实验安全问题；
（4）会观察、解释实验现象，会分析、处理实验数据；
（5）会分析和评价实验结果，并得出合理的实验结论．
2．设计实验的能力．能根据要求灵活运用已学过的物理理论、实验方法和仪器，设计简单的实验方案并处理相关的实验问题．
一、基本仪器的使用
［方法归纳］
1．要求会正确使用的仪器
刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、打点计时器、弹簧秤、温度表、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱、示波器．
2．在力学和电学实验中，常需要利用测量工具直接测量基本物理量．
基本物理量
测量仪器
力学
长度
刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器
时间
秒表（停表）、打点计时器
质量
天平
电学
电阻（粗测）
欧姆表、电阻箱
电流
电流表
电压
电压表
3．读数方法：
用各种测量仪器测量有关物理量，读数时首先要弄清测量仪器的精度．以螺旋测微器为例：
精度为
mm=0.01mm，其读数方法是：
读数=固定刻度数（含半毫米刻度）＋可动刻度数（含估读刻度数）×精度．
[典例分析]
【例1】请将下列各种测量仪器的读数填在题中的横线上．
示数___________cm示数__________cm
示数___________s示数__________s
电阻箱连入电路中的
电阻为___________Ω
此时待测电阻为___________Ω
用0～15V档，此电压
表示数为___________V
用0～0.6A档，此电流
表示数为___________A
【特别提示】一般来说，除游标卡尺、秒表、电阻箱外，其他测量仪器的读数都需要估读，即读到精度的下一位．
二、独立完成实验
［方法归纳］
1．常见间接测量的物理量及其测量方法
有些物理量不能由测量仪器直接测量，这时，可利用待测量和可直接测量的基本物理量之间的关系，将待测物理量的测量转化为基本物理量的测量．
待测物理量
基本测量方法
力学
速度
①利用纸带，
；②利用平抛，
加速度
①利用纸带，逐差法
；②利用单摆
力
根据F=ma转化为测量m、a
功
根据
转化为测量m、S、v
电学
电阻（精确测量）
①根据
转化为测量U、I（伏安法）；②电阻箱（半偏、替代）
电功率
根据P=IU转化为测量U、I
电源电动势
根据E＝U＋Ir转化为测量U、I
2．处理实验数据的常用方法
为了减小由于实验数据而引起的偶然误差，常需要采用以下方法进行处理．
（1）多次测量求平均值；
（2）图象法
3．实验误差的分析
中学物理中只要求初步了解系统误差和偶然误差、绝对误差和相对误差的概念；能定性分析某些实验中产生误差的主要原因；知道用平均值法、图象法减小偶然误差；但不要求计算误差．
（1）系统误差和偶然误差：
测量值总是有规律的朝着某一方向偏离真值（总是偏大或总是偏小）的误差，称为系统误差．系统误差的主要来源是仪器本身不够精确，或实验原理、方法不够完善．由于偶然因素的影响，造成测量值的无规则起伏称为偶然误差．偶然误差是由于各种偶然因素对实验者、测量仪器，被测物理量的影响而产生的，多次测量偏大和偏小的机会相同，因此，多次测量求平均值可减小偶然误差．
（2）绝对误差和相对误差：
设某物理量的真值为A0，测量值为A，则绝对误差
，相对误差为
．真值A0常以公认值、理论值或多次测量的平均值代替．
[典型分析]
【例1】一打点计时器固定在斜面上某处，一小车拖着穿过打点计器的纸带从斜面上滑下，如图5-1甲所示，图5—1乙是打出的纸带的一段．
图5—1
（1）已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，利用图乙给出的数据可求出小车下滑的加速度a=____________．
（2）为了求出小车在下滑过程中所受的阻力，还需要测量的物理量有___________，用测得的量及加速度a表示阻力的计算式为f=_________________．
【例2】一个有一定厚度的圆盘，可以绕通过中心且垂直于盘面的水平轴转动．用下面的方法测量它匀速转动时的角速度．
实验器材：
电磁打点计时器，米尺，纸带，复写纸．
实验步骤：
（1）如图5—3所示，将电磁打点计时器固定在桌面上，将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔后，固定在待测圆盘的侧面上，使圆盘转动时，纸带可以卷在圆盘侧面上．
（2）启动控制装置使圆盘转动，同时接通电源，打点计时器开始打点．
（3）经过一段时间，停止转动和打点，取下纸带，进行测量．
①由已知量和测得量表示角速度的表达式为ω=________________，式中各量的意义是___________．
②某次实验测得圆盘半径r=5.50×10－2m，得到的纸带的一段如图5—4所示，求得角速度为________．
单位：
cm
图5—4
【例3】小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大．某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据（I和U分别表示小灯泡上的电流和电压）：
I/（A）
0.12
0.21
0.29
0.34
0.38
0.42
0.45
0.47
0.49
0.50
U（V）
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
1.60
1.80
2.00
（1）在左下框中画出实验电路图．可用的器材有：
电压表、电流表、滑线变阻器（变化范围0～10Ω）、电源、小灯泡、电键、导线若于．
（2）在图5—5中画出小灯泡的U—I曲线．
图5—5
（3）若将该小灯泡接在电动势是1.5V，内阻是2.0Ω的电池两端，小灯泡的实际功率是多少?
（简要写出求解过程，若需作图，可直接画在图中）
三、实验设计
[专题精讲]
实验设计应把重点放在力学和电学实验上，力学以打点计时器为中心展开，电学以电阻测量为中心展开．
1．进行实验设计的总体原则
（1）精确性：
在实验误差允许的范围内，应尽可能选择误差较小的方案．
（2）安全性：
实验方案的实施要安全可靠，不会对器材造成损害，且成功率高．
（3）可操作性：
实验应便于操作和读数，便于进行数据处理．
2．实验设计的基本思路
．
实验设计的关键在于实验原理的设计，它是进行实验的依据和起点，它决定了应选用（或还需）哪些实验器材，应测量哪些物理量，如何编排实验步骤．而实验原理的设计又往往依赖于所提供的实验器材（条件）和实验要求，它们相辅相成，互为条件．
以测量电表的内阻为例：
纵向：
伏安法及变式
1°电流表、电压表各一只，可以测量它们的内阻
2°两只同种电表，若知道一只的内阻，就可以测另一只的内阻
3°两只同种电表内阻都未知，则需要一只电阻箱才能测定电表的内阻
横向：
除伏安法外，还常用替代法、半偏法和闭合电路欧姆定律（计算法）
1°替代法
2°半偏法
3°闭合电路欧姆定律（计算法）
3．电学实验的器材选择和电路设计
（1）电路结构
完整的实验电路包括三个部分：
①测量电路，②控制电路（变阻器、开关），③电源．
（2）思路
（3）方法
①电表选择：
为了减小电表读数引起的偶然误差，选择电表时应先估算待测电流或电压的最大值，同时要考虑电表间、电表与电源间的配置是否合理，测量时各电表的最大偏转量都应接近量程．
②分压、限流电路选择
在下列情况下应选择分压电路
1°实验要求待测电阻两端电压从零开始连续变化。
2°限流不能保证安全，即限流电路中的最小电流超过电表量程或用电器的额定电流．常见于变阻器全电阻远小于测量部分电阻的情况．
3°限流能保证安全，但变阻器调节过程中，电表读数变化不明显，不满足实验测量多组数据的要求．常见于变阻器全电阻远小于测量部分电阻的情况．
在限流、分压两种电路都满足实验要求时，由于限流电路结构简单，损耗的电功率小，应优先选用．
③滑动变阻器的粗调和微调．
在限流电路中，对测量电路而言，全电阻较大的变阻器起粗调作用，全电阻较小的变阻器起微调作用；在分压电路中，变阻器的粗、微调作用正好与限流电路相反．
[典型分析]
【例4】如图5—8所示，水平桌面上固定着斜面体A，有小铁块B．斜面体的斜面是曲面，由其截面图可以看出曲线下端的切线是水平的．现提供的实验测量工具有：
天平、直尺．其它的实验器材可根据实验需要自选．现要设计一个实验，测出小铁块B自斜面顶端由静止下滑到底端的过程中，小铁块B克服摩擦力做的功．请回答下列问题：
（1）除题中供给的器材处，还需要选用的器材是：
____________________________________________________________．
（2）简要说明实验中需要测量的物理量（要求在图上标明）：
_____________________________________________________________．
（3）写出实验结果的表达式（重力加速度g已知）：
____________________________________________________________．
【例5】用伏安法测量一个定值电阻的阻值，备用器材如下：
待测电阻Rx（阻值约为25kΩ）
电流表A1：
（量程100
A，内阻2kΩ）
电流表A2：
（量程500
A，内阻300Ω）
电压表V1：
（量程10V，内阻100kΩ）
电流表V2：
（量程50V，内阻500kΩ）
电源E：
（电动势15V，允许最大电流1A）
滑动变阻器R：
（最大阻值1kΩ）
电键S，导线若干
为了尽量减小实验误差，要求测多组数据．
（1）电流表应选________________，电压表应选__________________．
（2）画出实验电路图．
【变式】用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值（900～1000Ω）：
电源E，具有一定内阻，电动势约为9.0V；
电压表V1，量程为1.5V，内阻r1=750Ω；
电压表V2，量程为5V，内阻r2=2500Ω；
滑线变阻器R，最大阻值约为100Ω；
单刀单掷开关S，导线若干．
（1）测量中要求电压表的读数不小于其量程的
，试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图（原理图中的元件要用题图中的相应的英文字母标注）．
（2）根据你所画的电路原理图在题给的实物图5—11上画出连线．
（3）若电压表V1的读数用U1表示，电压表v2的读数用U2表示，则由已知量和测得量表示Rx的公式为Rx=____________________．
【例6】为了测定电流表A1的内阻，采用如图5—14所示的电路．其中：
A1是待测电流表，量程为300
A，内阻约为100Ω；A2是标准电流表，量程为200
A；R1是电阻箱，阻值范围是0～999.9Ω；R2是滑动变阻器；R3是保护电阻；E是电池组，电动势为4V，内阻不计；S1是单刀掷开关．S2是单刀双掷开关．
图5—14图5—15
（1）根据电路图，请在图5—15中画出连线，将器材连接成实验电路．
（2）连接好电路，将开关S2扳到接点a处，接通开关S1，调整滑动变阻器R2使电表A2的读数是150
A；然后将开关S2扳到接点b处，保护R2不变，调节电阻R1，使A2的读数仍为150
A．若此时电阻箱各旋钮的位置如图5—16所示，电阻箱的阻值是_______Ω，则待测电流表A1的内阻R1=______Ω．
（3）上述实验中，无论怎样调整滑动变阻器R2的滑动端位置，都要保证两块电流表的安全．在下面提供的四个电阻中，保护电阻R3应选用：
_____________________（填写阻值相应的字母）．
A．200kΩB．20kΩC．15kΩD．20Ω
（4）下面提供最大阻值不同的四个滑动变阻器供选用．既要满足上述实验要求，又要调整方便，滑动变阻器___________________（填写阻值相应的字母）是最佳选择．
A．1kΩB．5kΩC．10kΩD．25kΩ
【例7】现有一块59C2型的小量程电流表G（表头），满偏电流为50
，内阻约为800～850Ω，把它改装成1mA、10mA的两量程电流表，可供选择的器材有：
滑动变阻器R1，最大阻值20Ω；滑动变阻器R2，最大阻值100kΩ；
电阻箱R′，最大阻值9999Ω；定值电阻R0，阻值1kΩ；
电池E1，电动势1.5V；电池E2，电动势3V；电池E3，电动势4.5V；（所有电池内阻不计），标准电流表A，满偏电流1.5mA；
单刀单掷开关S1和S2；单刀双掷开关S3；电阻丝及导线若干．
（1）采用如图5—18（甲）所示电路测量表头的内阻，为提高测量精确度，选用的滑动变阻器为____
______________，选用的电池为_______________．
甲乙丙
图5—18
（2）将G改装成两量程电流表，现有两种备选电路，如图5—18（乙）、（丙）所示．图_________为合理电路，另一电路不合理的理由是_______________________________．
（3）将改装后的电流表与标准电流表逐格进行核对（仅核对1mA量程），画出所用电路图，图中待核对的电流表符号用
来表示．
【例8】
（1）一个电压表VA的内阻RA=1000Ω，量程为1.0V，现要利用电阻箱扩大它的量程，改装成量程为3.0V的电压表．改装后，再用一量程为3.0V的精确的电压表VB对改装后的电压表的所有刻度进行校准．除了这两个电压表VA、VB外，还有下列一些器材：
电源E（电动势约为6V，内阻较小）
变阻器R（总电阻约10Ω）电阻箱R0（0～9999Ω）
开关S
导线若干
①如图5—20所示是以上器材和两个电压表VA、VB的实物示意图，试在图中画出连线，连成进行校准时的实验电路．
②图中电阻箱的取值等于________________Ω．
（2）用上述电压表VB和改装后并已校准过的电压表（以下称之为VC）以及一个开关和一些导线，去测量一个电动势大约为2V的电源的内阻r．①简要写出测量步骤．
②用测得的量表达r的公式应为r=____________．
四、跟踪练习
1．下列关于误差的说法正确的是（填字母）____________．
A．误差是实验中产生的错误
B．误差都是由于测量不仔细产生的
C．误差都是由于测量工具不精密产生的
D．任何测量都存在误差
E．实验时认真测量就可以避免误差
F．采用精密仪器，改进实验方法，可以消除误差
G．实验中产生误差是难免的，但可以想办法尽量减小误差
H．多次测量取平均值可以减小偶然误差
I．多次测量取平均值可以减小系统误差
2．甲、乙、丙三位同学在使用不同的游标卡尺测量同一物体的长度时，测量的结果分别如下：
甲同学：
使用游标为50分度的卡尺，读数为12.045cm
乙同学：
使用游标为10分度的卡尺，读数为12.04cm
丙同学：
使用游标为20分度的卡尺，读数为12.045cm
从这些数据中可以看出读数肯定有错误的是____________同学．
3．如图5—22甲、乙所示，用同一套器材测量铁块P与长金属板间的滑动摩擦力．甲图使金属板静止在水平桌面上，用手通过弹簧秤向右用力F拉P，使P向右运动；乙图把弹簧秤的一端固定在墙上，用力F水平向左拉金属板，使金属板向左运动．则铁块P与金属板间的滑动摩擦力的大小是__________N．
图5—22图5—23
4．在“研究平抛物体的运动”的实验中，得到的轨迹如图5—23所示．根据平抛运动的规律及图中给出的数据，可计算出小球平抛的初速度v0=________m/s．
5．在验证机械能守恒定律的实验中，质量m=1kg的重物自由下落，在纸带上打出了一系列的点，如图5—24所示，相邻记数点间的时间间隔为0.02s，长度单位是cm，g取9.8m/s2．求：
图5—24
（1）打点计时器打下计数点B时，物体的速度vB=________________（保留两位有效数字）．
（2）从起点O到打下记数点B的过程中，物体重力势能减小量ΔEP=___________，动能的增加量ΔEk=_________________（保留两个有效数字）．
（3）即使在实验操作规范、数据测量及数据处理很准确的前提下，该实验求得的ΔEp也一定略大一
ΔEk，这是实验存在系统误差的必然结果，试分析该系统误差产生的主要原因．
6．在测定一节干电池（电动势约为1.5V，内阻约为2Ω）的电动势和内阻的实验中，变阻器和电压表各有两个供选：
A电压表量程为15V，B电压表量程为3V，A变阻器为（20Ω，3A），B变阻器为（500Ω，0.2A）．
电压表应该选_______________（填A或B），这是因为____________________．变阻器应该选_______________（填A或B），这是因为__________________________．
7．利用如图5—25所示的电路测量电流表mA的内阻，闭合电键S，当变阻器的滑片滑至c处时，测得电流表mA和电压表V的示数分别是40mA、9V．已知图5—25中热敏电阻的I—U关系图线如图5—26所示，则电流表mA的内阻为（）
图5—25图5—26
A．0.14ΩB．85ΩC．140ΩD．225Ω
8．如图5—27所示，一只黑箱有A、B、C三个接线柱，规定每两个接线柱间最多只能接一个电器元件．并且已知黑箱内的电器元件是一只电阻和一只二极管．某同学利用多用电表的欧姆挡，用正确的操作方法依次进行了6次测量，将每次红、黑表笔的位置和测得的阻值都填入了下表．
红表笔接
A
A
B
B
C
C
黑表笔接
B
C
A
C
A
B
测得阻值（Ω）
100
10k
100k
10.1k
90
190
由表中的数据可以判定:
（1）电阻接在_________________两点间，阻值为_________________Ω．
（2）二极管接在_________________两点间，其中正极接在_________________点．二极管的正向阻值为____________Ω，反向阻值为______________Ω．
9．在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，测量头示意图如图5—28所示，调节分划板的位置，使分划板中心剖线对齐某亮条纹的中心，此时测量头的读数为_________________mm，转动手轮，使分划线向一侧移动，到另一条亮条纹的中心位置，由测量头再读出一读数．若实验测得第一条到第五条亮条纹中心间的距离为Δx=0.960mm，已知双缝间距为d=1.5mm，双缝到屏的距离为L=1.00m，则对应的光波波长
=_________________nm．
图5—28图5—29
10．如图5—29所示，画有直角坐标系Oxy的白纸位于水平桌面上．M是放在白纸上的半圆形玻璃砖，其底面的圆心在坐标原点，直边与x轴重合．OA是画在纸上的直线，P1、P2为竖直地插在直线OA上的两枚大头针，P3是竖直地插在纸上的第三枚大头针，
是直线OA与y轴正方向的夹角，
是直线OP3与y轴负方向的夹角．只要直线OA画得合适，且P3的位置取得正确，测出角
、
，便可求得玻璃的折射率．
某学生在用上述方法测量玻璃的折射率时，在他画出的直线OA上竖直地插上了P1、P2两枚大头针，但在y<0的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过玻璃砖看到P1、P2的像，他应采取的措施是______________________________．若他已透过玻璃砖看到了P1、P2的像，确定P3位置的方法是___________________________________．若他已正确地测得了
、
的值，则玻璃的折射率n=________________．
11．在用“油膜法估测分子大小”的实验中，所用油酸酒精的浓度为每104mL溶液中有纯油酸6mL，用注射器测得1mL上述溶液为75滴．把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油酸的轮廓形状，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图5—30所示，坐标中正方形方格的边长为1cm．试求：
（1）油酸膜的面积是____________cm2．
（2）每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是______________mL．
（3）按以上实验数据估测出油酸分子直径为___________m．[
（2）、（3）两问答案取一位有效数字]
12．在一次用单摆测定重力加速度的实验中，图5—31（甲）的O点是摆线的悬挂点，a、b点分别是球的上沿和球心，摆长L=_____________m．
甲乙
图5—31
图（乙）为测量周期用的秒表，长针转一圈的时间为30s，表盘上部的小圆共15大格，每一大格1min，该单摆摆动n=50次时，长、短针位置如图所示，所用时间t=_____________s．
用以上直接测量的物理量的英文符号表示重力加速度的计算式为g=_____________（不必代入具体数值）．
13．电磁打点计时器是一种计时装置，请根据电磁打点计时器的相关实验回答下列问题（电磁打点计时器所用电源频率为50Hz）：
（1）如图5—32所示，某同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定律的实验装置，在光滑水平面上，小车A的前端粘有橡皮泥，小车A受到瞬时冲量作用后做匀速运动，与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动．
图5—32
实验得到的打点纸带如图5—33所示，小车A的质量为0.4kg，小车B的质量为0.2kg，则碰前两小车的总动量为__________________kg·m/s，碰后两小车的总动量为___________]kg·m/s．（计算结果保留三位有效数字）
图5—33
（2）在“验证机械能守恒定律”的实验中：
①某同学用图5—34所示装置进行实验，得到如图5—35所示的纸带．测出点A、C间的距离为14.77cm，点C、E间的距离为16.33cm，已知当地重力加速度为9.8m/s2，重锤的质量为m=1.0kg，则垂锤在下落过程中受到的平均阻力大小Ff=_____________
图5—35
②某同学上交的实验报告显示重锤的动能略大于重锤的势能，则出现这一问题的原因可能是_______（填序号）．
A．重锤的质量测量错误B．该同学自编了实验数据
C．交流电源的频率不等于50HzD．重锤下落时受到的阻力过大
14．如图5—36所示，A、B是两个相同的小物块，C是轻弹簧，用一根细线连接A、B使弹簧C处于压缩状态，然后放置在光滑的水平桌面上．提供的测量器材有天平和刻度尺．试设计一个测定弹簧此时弹性势能Ep的实验方
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