专题5 物理实验Word文档下载推荐.docx

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例2．右图中螺旋测微计的读数为。

主尺上读数为：

6.5mm

螺旋尺上读数为22.3×

0.01mm=0.223mm

所以读数为:

6.723mm

：

螺旋测微计主尺分刻度分两部分，标有

数字部分为整mm数，另一部分为半mm数；

螺旋尺

的螺距为0.5mm,共分50格，所以精度为0.01mm,读数时还应估读到下一位，所以螺旋

测微计读数结果以mm为单位小数点后应有三位数。

【能力训练】

1．按照有效数字规则读出下列电表的测量值。

（1）

（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。

2．如图（a）所示是利用双缝干涉测定单色光波长的实验装置，滤光片的作用是_____，单缝

的作用是_______________，双缝的作用是______________，单缝和双缝之间的方向关系

是_______________．某同学在做该实验时，第一次分划板中心刻度对齐A条纹中心时

（图1），游标卡尺的示数如图3所示，第二次分划板中心刻度对齐B条纹中心时（图2），

游标卡尺的示数如图4所示，已知双缝间距为0.5mm，从双缝到屏的距离为1m，则图3

中游标卡尺的示数为__________mm．图4游标卡尺的示数为_______________mm．实验

时测量多条干涉条纹宽度的目的是______________，所测单色光的波长为___________m．

（a）

【高考预测】

1．当游标卡尺的外测量爪合拢后，游标的零刻度在主尺零刻度的左端，如图甲所示，用该

游标卡尺测量一物体长度时，得到如图乙所示的情况，则物体的实际长度为。

二、数据记录．处理和误差分析

（1）．有效数字：

测量读数（直接测量）要求按有效数字的规则来读写，但对有效数字

的运算不做要求，间接测量的结果一般写为2～3位有效数字就可以了，或按题目

要求取有效数字。

（2）．数据处理的基本方法

①列表法：

通过表格对数据进行比较，找出物理规律。

②作图法：

充分利用图像的斜率．截距．包围面积的物理意义分析处理数据

③平均值法：

注意应按原来测量的数据的准确度决定保留的位数

例3．某物理兴趣小组为了求一满足

规律的小型交流发电的电动势瞬时值的表

达式，先用交流电压表测出了发电机空载时电压为U=3V，然后在发电机转轴上固定一

个有一定厚度的半径为r的轻质圆盘，可以绕通过中心的水平轴转动，让它与纸带．打

点计时器组合成如图所示装置。

实验步骤：

（1）如图所示，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，固定在圆盘的侧面上，

使得圆盘转动时，纸带可以卷在圆盘侧面上。

（2）打点计时器接通电源，打点计时器开始打点，启动发电机使

圆盘转动。

（3）经过一段时间，关闭发电机和打点计时器接通电源，取下纸带，进行测量。

①由已知量和测得量的符号表示的电动势瞬时值的表达式为e=___。

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所示。

求得的e表

达式为_________。

（Em．ω用具体数字表示）

解析：

①设T为电磁打点计时器打点的时间间隔，r为圆盘的半径，x1．x2分别是纸带上

选定的两点所对应的米尺上的刻度值，n为选定的两点间的打点数（含两点）。

则纸带的

速度为

，由于纸带与圆盘之间不打滑，则圆盘边缘的线速度亦为

，由匀速圆周运动的规律有

，联立上面两式可得圆盘匀速转动时

的角速度为：

（n=2，3，……），所以e的表达式为

②在图中给出的纸带上任取两点，读出其米尺上的刻度值x1．x2，并将

T=0.02s．r=5.50×

10-2m及n值代入，可求出ω1值，重复上述步骤，求出ω2．ω3，再取

其平均值即为ω的值得ω=6.8rads-1（6.75～6.84均可）。

则e的表达式为

（V）

求交流电电动势瞬时值表达式关键一是求最大值，二是求发电机转动的角速

度ω。

本题中，电压表测的是电动势的有效值，故最大值

；

纸带处理问题，

一要注意单位换算，二是注意给出纸带上的点是实际打出的点还是记数点，若是计数点

要注意两计数点间的时间间隔。

例4．图甲为用伏安法测量电阻的原理图。

图中，为电压表，内阻为4000Ω；

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。

（1）当开关闭合后电压表读数U＝l.6V，电流

表读数I＝2.0mA。

若将

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如图乙。

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_______。

（百分误差

）

（1）测量值为

，因电流表外接，所以

，故真实值为

，对应的百分误差

．

（2）电流表内接时，百分误差

误差分析的关键是找出误差的来源。

在伏安法测电阻的实验中，外接法误差

来自电压表的分流作用，内接法误差则是电流表分压作用引起的。

根据来源情况求出真

实值即可求百分误差了。

三、设计性实验（实验原理和方法的迁移应用）

（一）设计要求

中学的设计型实验一般要求考生根据题目提出的目的．要求和给出的器材，设计出实验方案．这类题对考的要求较高，要求能将课本中分组实验和演示实验的实验原理．实验方法迁移到新的物理情景中，考生需深刻理解物理概念和规律，并能灵活运用，要有较强的创新能力．

（二）设计原则

①可行性原则：

即原理要正确

②安全性原则：

主要涉及仪器的量程选择．正确使用等方面

③可操作性原则：

实验要有便于操作，容易控制，便于数据处理等

④精确性原则：

实验要考虑尽量减少误差，同样涉及量程选择等方面内容

（三）设计关键

20090318

解决设计型实验问题的关键是确定实验原理，它是进行实验设计的根本依据和起点，它决定应当测量哪些物理量．如何安排实验步骤．如何处理数据等．

实验原理的确定：

一是根据问题的要求，二是根据问题的条件．

（四）设计思路

明确实验目的→设计实验原理→根据原理设计多种实验方案→对方案进行可行性分析,筛选确定最佳方案

（五）重点．难点：

电学实验设计问题

1．实验仪器的选择：

电流表．电压表选择：

从安全性考虑，要求电流．电压不超过电流表．电压表量程，从准确性考虑，要合理选择量程，务必使指针有较大偏转（一般要大于满偏度的1/3）。

滑动变阻器的选择：

注意电流不得超过其允许通过的最大电流。

大阻值电阻，一般不宜采用。

2．测量电路的选择（电流表的内．外接问题）

（甲）所示电路为电流表外接电路（简称外接法）；

（乙）所示电路为电流表内接电路（简称内接法）。

两种接法的选择可按下列方法进行：

粗选法：

一般来说，测小电阻用外接法，测大电阻用内接法

细选法：

①．当

<

时，电压表分流作用小，应选用外接法

当

>

时，电流表分压作用小，应选用内接法

=

时，两种方法均可。

②．试触法：

在

均不知的情况下采用。

如图

所示，分别将a端与b．c接触，如果前后两次电流表

示数比电压表示数变化明显，说明电压表分流作用大，

应采用内接法；

如果前后两次电压表示数比电流表示数变化明显，说明电流表分压作用

大，应采用外接法。

3．控制电路的选择（变阻器限流．分压问题）

为了改变测量电路（待测电阻）两端

的电压（或通过测量电路的电流），

常使滑动变阻器与电源连接作为控

制电路，滑动变阻器在电路中主要

有两种连接方式：

如图（甲）为滑

动变阻器的限流式接法。

如图（乙）

是滑动变阻器的分压式接法。

选取原则：

①要求负载上电压或电流变化范围大，且从零开始连续可调，须用分压式接法。

②负载电阻Rx远大于滑动变阻器总电阻R时，须用分压式接法，此时若采用限流式接

法对电路基本起不到调节作用。

③采用限流电路时，电路中的最小电流（电压）仍超过电流表的量程或超过用电器的额

定电流（电压）时，应采用变阻器的分压式接法。

④需要用描点法作图问题一般用分压式接法

⑤负载电阻的阻值Rx小于滑动变阻器的总电阻R或相差不大，并且电压表．电流表示

数变化不要求从零开始起调，可用限流式接法。

⑥两种电路均可使用时应优先用限流式接法，因为限流电路结构简单，总功率较小。

4．实物图的连接：

（1）要求：

①连接电表应注意量程选用正确，正．负接线柱不要接错。

②各导线都应接在接线柱上，导线中间出现分叉，导线不交叉。

③滑动变阻器在接线时要特别注意不能将线接到滑动触头上。

（2）方法：

①画出实验电路图。

②分析各元件连接方式，明确电流表与电压表的量程。

③画线连接各元件。

连线顺序应先画串联电路，再画并联电路。

一般先从电源正极开

始按电流方向先将干路和最靠近电源的支路连成回路，然后依次连好远离电源的各支

路，电压表可最后才连到要测部分的两端。

连接完毕，应进行检查，检查电路也应按照

连线的方法和顺序。

例5．为测量一量程为1.5V，内阻约为1500Ω的电压表V的内阻，提供以下器材：

干电池E

（电动势3V），电阻箱R，滑动变阻器R’（10Ω），电流

表（量程15mA），开关，导线若干。

（1）请在右边方框中画出实验电路图

（2）写出实验需记录的数据并用符号表示：

（3）测量结果（用上问中符号表示）Rv=

解析：

测量电路设计：

待测电压表的满偏电流Im≈1mA，所以不能直接用电流表测通过

电压表的电流，可以采用电阻箱来分流，即让电阻箱与待测电压表并联，然后与电流表

串联组成测量电路，电阻箱所分电流约为电压表电流的14倍，故电阻箱电阻调至约为

电压表内阻的1/14，即100Ω左右。

控制电路选择：

用粗选法：

R’比R并小得多，故应选分

流接法。

用细选法：

若接成限流式接法，当R’电阻调

至最大（10Ω）时，R并≈10R’，即电压表两端电压若

为U=10E/11≈2.7V超过了其量程，因此只能用分压式

接法

（1）测量电路如图所示

（2）需记录数据：

电压表读数U，电流表示数I，电阻箱阻值R

（3）因为

，被测电压表电流为

，故

当电流表与电压表量程不匹配时，可借助电阻箱与电流表间接测出待测部分

电流。

此时，电阻箱充当了电流表的角色，体现了“替代”的物理思想。

【变式题】：

上题中，若没有提供电流表，而是提供一只量程为3V，内阻R2=2500Ω的

电压表V2，又该如何测量？

解析:

新提供电压表V2满偏电流Im=1.2mA，接近于待

测电压的的满偏电流，设计电路时可以将两表直接串

联，此时电压表V2当电流表用，可测得V的电流为

，U2为电压表V2的示数，设此时V的读

数为U，则待测电压表内阻为：

思维点拨：

已知电阻的电流表可作小量程电压表用，已知电阻的电压表可作小量程电流

表用。

例6．下图是用来测量未知电阻Rx的实验电路的实物连线示意图，图中Rx是待测电阻，阻值

约为几千欧；

E是电池组，电动势6V，内阻不计；

V是电压表，量程3V，内阻r=3kΩ；

R是电阻箱，阻值范围0－9999Ω，R1是滑动变阻器，S1和S2是单刀单掷开关。

主要的实验步骤如下：

a．连好电路后，合上开关S1和S2，调节滑动

变阻器的滑片，使得电压表的示数为3.0V.

b．合上开关S1，断开开关S2，保持滑动变阻器

的滑片位置不变，调节电阻箱的阻值，使得

电压表的示数为1.5V.

c．读出电阻箱的阻值，并计算求得未知电阻Rx

的大小.

d．实验后整理仪器.

①根据实物连线示意图，在虚线框内画出实验的电路图，

图中标注元件的符号应与实物连接图相符。

②供选择的滑动变阻器有：

滑动变阻器A：

最大阻值100Ω，额定电流0.5A滑动变

阻器B：

最大阻值20Ω；

额定电流1.5A。

为了使实验的

系统误差尽量小，实验应选用的滑动变阻器是。

③电阻箱的旋钮位置如图所示，它的阻值是。

④未知电阻Rx=。

⑤测量值与真实值比较，测量值比真实值。

（填“偏大”．“相等”或“偏小”）

①电路图如右图

②半偏法测电阻，要求测量部分电压不变，即要求测量部分与滑

动变阻器右半部分并联的总电阻不变，据并联电路特点知，当

＜＜R测时，并联的总电阻由

决定，故应先B

③1400Ω

④Rx=2625Ω（Rx和电压表内阻相差不多，它们并联后的阻值

和电阻箱阻值相同。

）。

⑤偏大（提示：

断开S2后，电路总电阻增大，分压器上分到的

电压略大于3V，当把电压表示数调到1.5V时，电阻箱上的电

压将略大于1.5V,因此电阻箱的阻值略大于Rx和电压表的并联阻值。

此题采用了半偏法测Rx的电阻。

此法关键是如何保证S2断开和闭合时测量

电路电压基本不变。

测量电压表和电流表内阻时，一般不能直接用伏安法进行测量，因为电流表电

阻太少，其两端电压太小用电压表测误差太大，同理，电压表电阻太大，其上通过的电

流太小，电流表测误差太大。

故电流表．电压表内阻测量常用半偏法，替代法等。

半偏

法测电压表内阻时，要求R滑＜＜RV，这种方法测得电阻偏大。

半偏法测电流表内阻时，

要求R滑＞＞RA，这种方法由于电阻箱与电流表并联后总电阻变小，总电流变大，故电

阻箱电阻略小于RA，测得电阻偏小。

在使用替代法时注意，已知电阻的电流表可作小量

程电压表用，已知电阻的电压表可作小量程电流表用。

3．为了测量两个电压表VA．VB的内电阻，可以提供的仪器有

器材（代号）

规格

电压表（VA）

量程5V,内阻RA待测（约3000Ω）

电压表（VB）

量程3V,内阻RB待测（约2500Ω）

电流表（A）

量程3A，内阻r3=2.5Ω

电阻箱（R1）

阻值范围0－9999.9Ω

电阻箱（R2）

阻值范围0－99.9Ω

滑动变阻器（R3）

阻值为0－50Ω．额定电流1.5A

滑动变阻器（R4）

阻值为0－10Ω．额定电流1A

电池（E）

电动势12V,内阻约0.5Ω

电键（S）

单刀开关两个

导线若干

（1）在设计电路时,能否选用电流表A,并说明

原因

（2）选用的器材有

导线若干。

（填代号）

（3）为了测量两个电压表内电阻，请设计一个测量电

路，在方框中画出电路图

（4）需要测量的物理量（并用符号表示）

（5）根据上面测量数据得出两电压表内阻的计算式：

RA=，RB=

2．有一电阻Rx，其阻值在400～500Ω之间，要测量它的阻值，要求消除因电压表和电流表

内阻引起的误差，实验器材有：

安培表A，量程6mA,内阻约为20Ω

电压表V1，量程为6V，内阻约10kΩ

电压表V2，量程为3V，内阻约3kΩ

变阻器R1，变阻范围0～20Ω

变阻器R2，变阻范围0～1000Ω

电源E，电动势E=9V

开关两个，导线若干。

（1）在右图框中画出所用实验电路图。

（2）写出简单实验操作步骤及记录数据（用符号表示）

（3）测量结果表达式（用上问中对应符号表示）Rx=

【专题训练】

1．一多用表的电阻挡有三个倍率，分别是×

1，×

10，×

100.用×

10挡测量某电阻时，操作

步骤正确，发现表头指针偏转角度很大，为了较准确地进行测量，应换到挡，如

果换挡后立即用表笔连接待测电阻进行读数，那么缺少的步骤是，若补上

该步骤后测量，表盘的示数如图，则该电阻的阻值是Ω.

2．现要测定一根尼龙丝能承受的最大拉力F，手头只有一个质量为m的砝码（已知F＞mg）

和一个米尺．请回答：

（1）画出实验方案的示意图；

（2）其中需测量的物理量是__________；

（3）尼龙丝能承受的最大拉力F的表达式是_________．

3．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．

4．用以下器材测量一待测电阻的阻值。

器材（代号）与规格如下：

电流表A1（量程250mA,内阻r1为5Ω）；

标准电流表A2（量程300mA,内阻r2约为5Ω）；

待测电阻R1（阻值约为100Ω）；

滑动变阻器R2（最大阻值10Ω）；

电源E（电动势约为

10V，内阻r约为1Ω）；

单刀单掷开关S，导线若干。

（1）要求方法简捷，并能测多组数据，画出实验电路原理图，并标明每个器材的代号.

（2）需要直接测量的物理量是_______,用测的量表示待测电阻R1的计算公式是R1＝____。

5．用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值（约100Ω）

电源E，电动势约为6.0V，内阻可忽略不计；

电流表A1，量程为0—50mA，内阻r1=20Ω；

电流表A2，量程为0—300mA，内阻r2=4Ω；

定值电阻R0，阻值为20Ω

滑动变阻器R，最大阻值为10Ω；

单刀掷开关S，导线若干。

①要求测量中尽量减小误差，并测多组数据。

试在虚线框中画出测量电阻Rx的一种实验电路

原理图（原理图中的元件要用相应的英文字母标注）。

②若某次测量中电流表A1的示数为I1，电流表A2的

示数为I2。

则由已知量和测量量计算Rx的表达式为Rx=。

参考答案

1．解析：

量程是3V和3A时，最小分度是0.1V和0.1A,应估读到下一位，而量程为15V和

0.6A时，最小分度为0.5V和0.02A，所以只需估计到当前位。

答案：

（1）2.17；

10.8；

（2）0.80；

0.16

2．解析：

条纹间距为

由

得：

获得单色光，产生线光源，产生相干光源，平行，11.5mm，16.7mm，减小实验误

差，6.5×

10－7．

3．解析：

（1）电流表A不能选用，电流表量程太大，测量不准确

（2）VA．VB．R1．R3．S

（3）如右图所示

（4）闭合S1，断开S2，读出电压表读数VA1．VB1

闭合S2，调节R1的阻值为R时，读出电压表读数VA2．VB2

（5）

点拨：

本题中相当于VB作电流表用，也可认为VA与R1并联当电流表用。

游标尺的外测量爪合拢后，游标尺的零刻度在左边，且游标尺第3条刻度线与主

尺对齐，说明该尺的零误差L0=0.3mm－1mm=－0.7mm，用该游标尺去测量时，如图乙

所示物体的实际长度为

（1）电路图如图所示

（2）闭合S1．S2，调节R1．R2使V1示数为V2示数

的2倍，然后断开S2，保持R2滑片位置不变，调节

R1读出电流表A及电压表V2的示数I．U

（3）待测电阻阻值为：

由闭合S1．S2，调节R1．R2使V1示数为V2示

数的2倍，可知此时R2与电压表V2并联的总电阻跟

Rx相等，断开S2之后由于R2未调节，故电压分配关系不发生变化，即V2两示数总与Rx

两端电压相等，而电流表测的又是通过Rx的电流。

所以

。

1．×

1、调零（或重新调零）．22

2．

（1）实验方案的示意图如图所示．

（2）需要测量的量是：

尼龙丝的长L和刚好拉断时两悬点间的距离l．

（3）尼龙丝能承受的最大拉力的表达式是

3．其方法如下：

①由马达铭牌“1440r／min”算出毛笔画的线距时间间隔了

（s）

②根据

算出任意选取的相邻两条线的瞬时速度．

（m/s）

∴

（J）

而

（J）　　　　验证完毕．

4．

（1）实验电路图如图所示。

⑵两电流表A1．A2的读数为I1．I2和电流表A1的内阻为r1，

待测电阻R1的阻值的计算公式是：

5．①电路图如右图所示

②