第十七 物理實(shí)驗(yàn)
物理高考實(shí)驗(yàn)命題的改革,成為物理高考改革的主題，改革的力度不斷強(qiáng)化。近幾年高考實(shí)驗(yàn)考查的特點(diǎn)：一是以電學(xué)實(shí)驗(yàn)考查為主；二是重視對(duì)基本儀器使用的考查；三是注重對(duì)實(shí)驗(yàn)的思想、方法及原理理解的考查；四是注重聯(lián)系實(shí)際的考查。近兩年的高考實(shí)驗(yàn)題與以往相比，給人耳目一新的感覺。首先考題于教材，不避陳題。但又不拘泥于教材中的19個(gè)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，有些實(shí)驗(yàn)考題既不是學(xué)生實(shí)驗(yàn)也不是演示實(shí)驗(yàn)，而是在有關(guān)物理知識(shí)的基礎(chǔ)上，演化成實(shí)驗(yàn)研究題。但實(shí)驗(yàn)的核心——實(shí)驗(yàn)原理是學(xué)生在學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)中應(yīng)知應(yīng)會(huì)的。這要求我們更深層次地去分析、推理、探索和預(yù)見有關(guān)實(shí)驗(yàn)問題，這種試題的創(chuàng)新布局，特別突出了實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目己恕?br />第一節(jié) 基本測(cè)量?jī)x器的使用
【考點(diǎn)透析】
一、命題趨勢(shì)走向
近年高考對(duì)基本測(cè)量?jī)x器的考查形式主要以選擇、填空、作圖等分布，其考查的知識(shí)重點(diǎn)將是對(duì)儀器的讀數(shù)、連線、選擇與使用等。
二、理解和掌握的內(nèi)容
高考需掌握的13種儀器：刻度尺、天平、彈簧秤、游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器、秒表、電火花計(jì)時(shí)器（或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器）、溫度計(jì)、電流表、電壓表、多用電表、變阻器、電阻箱等。在有刻度的測(cè)量工具中，在使用前要進(jìn)行調(diào)零，在使用時(shí)還要需注意一些事項(xiàng)，確保實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，以免損壞儀器或影響準(zhǔn)確程度。這些儀器中除變阻器和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器外都需要讀數(shù)，除游標(biāo)卡尺、秒表、電阻箱外都需估讀，估讀的原則是一般估讀到最小刻度的1/10。
要求知道有效數(shù)字的概念，會(huì)用有效數(shù)字表達(dá)直接測(cè)量結(jié)果，有效數(shù)字——測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確數(shù)字加一位測(cè)量誤差所在位數(shù)字，統(tǒng)稱有效數(shù)字。
【例題精析】
1.兩尺讀數(shù)
例1.有一游標(biāo)卡尺，主尺的最小分度是1mm，游標(biāo)上有20個(gè)小的等分刻度。用它測(cè)量一工的長(zhǎng)度，如圖1所示，圖示的讀數(shù)是_______毫米。
解析：這是一個(gè)20分度的游標(biāo)卡尺，其精度為0.05mm。由放大圖可看出游標(biāo)零線所對(duì)應(yīng)的主尺刻度為104mm，游標(biāo)上第1條線與主尺上某條刻線對(duì)正。所以，工長(zhǎng)度=主尺刻度+精度×游標(biāo)對(duì)齊刻度數(shù)（不估讀）=104mm+0.05mm×1=104.05mm。
游標(biāo)卡尺的讀數(shù)一定要注意游標(biāo)卡尺的精度，且最好用毫米作單位，以免出現(xiàn)差錯(cuò)。
例2．用螺旋測(cè)微器測(cè)量一段粗細(xì)均勻的金屬絲的直徑，示數(shù)如圖2所示，讀數(shù)是___________mm。
解析：從主尺上讀出13.500mm，從螺套上讀出0.350mm，再估讀0.007mm，三者相加即讀數(shù)13.857mm。
螺旋測(cè)微器的讀數(shù)一定要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻度是否已經(jīng)露出。
2.機(jī)械秒表的讀數(shù)
機(jī)械秒表有兩根表針，長(zhǎng)針是秒針，每轉(zhuǎn)一圈是30s，最小分度是0.1s。位于表盤上部小圓圈里面的短針是分針，分針轉(zhuǎn)一圈15min，每小格0.5min。因?yàn)闄C(jī)械表采用的是齒輪傳動(dòng)，指針不可能停留在兩小格之間，所以不能估讀出比0.1s更小的讀數(shù)。
3.多用電表的使用
例3.某人用萬(wàn)用電表按正確步驟測(cè)量一電阻阻值,指針指示位置如圖3,則這電阻值是____.如果要用這萬(wàn)用電表測(cè)量一個(gè)約200歐的電阻,為了使測(cè)量比較精確,選擇開關(guān)應(yīng)選的歐姆擋是_ __
解析：表針示數(shù)是12，檔位是×100，故測(cè)得此電阻值為12×100=1.2Ω。若測(cè)約200Ω的電阻，要使表針指在中間刻度附近，應(yīng)選×10檔位。
多用電表的讀數(shù)取值，一般應(yīng)取指針在表盤中央附近較為合理，從這一點(diǎn)出發(fā)去考慮選擇檔位。
歐姆表在使用前，首先是估計(jì)待測(cè)電阻的大小，選擇合適的檔位，然后調(diào)零，再進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量完畢，應(yīng)將旋鈕撥至“OFF”或“交流最高檔”。
【能力提升】
1.下列關(guān)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的說(shuō)法中正確的是：
A.它是一種計(jì)時(shí)器材，可以用直接測(cè)量時(shí)間；
B.它接入的電壓越高，打出的點(diǎn)越快，即兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔越短；
C.組成它的部分之一——振動(dòng)片必須是用軟鐵制成的；
D.打點(diǎn)記時(shí)器必須和紙帶配合起用才有意義。
2.下列哪些是使用彈簧秤時(shí)應(yīng)注意的：
A.使用前必須先觀察它的測(cè)量范圍，不能使被測(cè)力超過(guò)其測(cè)量范圍；
B.使用它之前還要觀察它的最小刻度值，便于讀數(shù)；
C.彈簧秤的指針不在零點(diǎn)，必須進(jìn)行調(diào)整到零刻線上；
D.力的作用線必須在它的中軸線上；
3.使用溫度計(jì)時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)有：
A.不要使被測(cè)物的溫度超過(guò)它的測(cè)量范圍；
B.測(cè)量液體或氣體溫度時(shí)，不要使它們脫離溫度計(jì)的玻璃泡；
C.讀數(shù)時(shí)，待溫度計(jì)中的液柱停止不動(dòng)時(shí)才讀數(shù)；
D.為方便，讀數(shù)時(shí)，可把溫度計(jì)從被測(cè)物體中拿出。
4.精確度為0.1mm的游標(biāo)卡尺，游標(biāo)尺刻度總長(zhǎng)為9mm，當(dāng)其最末一個(gè)刻度線與主尺的44mm的刻度線對(duì)齊時(shí)，則游標(biāo)尺的第五條刻度線所對(duì)應(yīng)的主尺刻度應(yīng)為（ ）
A.35.0mm B.39.5mm C.43.3mm D.35.4mm
5.已知游標(biāo)卡尺的主尺最小分度是1mm，游標(biāo)尺上有10個(gè)小的等分刻度，它們的總長(zhǎng)等于9mm，用這游標(biāo)卡尺測(cè)得物體長(zhǎng)度為2.37cm，這時(shí)游標(biāo)尺上的第 條刻度線與主尺的 mm刻度對(duì)齊。
6.如圖4所示，是A、B兩把卡尺的游標(biāo)位置，A尺的狹縫寬度是 mm，B尺的狹縫寬度是 mm。
7.讀出圖5所示儀器指示的數(shù)值：
（1）天平 ；（2）螺旋測(cè)微器 （3）彈簧秤
（4）秒表
8.讀出如圖7所示各儀器的測(cè)量數(shù)據(jù)：溫度計(jì)讀數(shù)為 氣壓計(jì)讀數(shù)為
電壓表讀數(shù)為 電流表讀數(shù)為____ __萬(wàn)用表讀數(shù)為______ _______
圖7
9.有兩個(gè)伏特表由完全相同的電流表改裝而成，第一只伏特表的量程U1=5V，第二只伏特表的量程U2=15V。為了測(cè)量15～20V的電壓，將兩電壓表串聯(lián)使用。關(guān)于兩伏特表的示數(shù)和指針的偏轉(zhuǎn)角，下列那些說(shuō)法正確：
A.兩伏特表的示數(shù)相同； B.兩伏特表指針的偏轉(zhuǎn)角相同；
C.兩伏特表的示數(shù)之比1：3； D.兩伏特表指針的偏轉(zhuǎn)角之比為1：3
10.用歐姆擋刻度盤如圖8所示的萬(wàn)用表，檢驗(yàn)兩個(gè)電阻的阻值。已知它們的阻值分別為R1= 60Ω，R2=420Ω。下面提出了測(cè)量過(guò)程中一系列可能的操作，請(qǐng)你選出能盡可能準(zhǔn)確地測(cè)量各阻值和符合萬(wàn)用表安全使用規(guī)則的各項(xiàng)操作。并且將它們按合理的順序填寫在后面的橫線上：
A.把選擇開頭扳到歐姆擋×1；
B.把選擇開關(guān)扳到歐姆×100；
C.把選擇開關(guān)扳到歐姆×10；
D.把選擇開關(guān)扳到歐姆×1；
E.把選擇開關(guān)扳到交流電壓擋×1000；
F.將兩表筆分別接到R1兩端，讀出R1的阻值，隨后即斷開；
G.將兩表筆分別接到R2兩端，讀出R2的阻值，隨后即斷開；
H.兩表筆短接，調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕，使表針對(duì)準(zhǔn)歐姆擋刻度盤上的0，隨后即斷開。
所選操作及順序?yàn)?用字母代號(hào)填寫)_______。(操作總數(shù)應(yīng)視實(shí)際需要而定)
11.一位學(xué)生使用萬(wàn)用表測(cè)電阻，他在實(shí)驗(yàn)中有違反使用規(guī)則之處，其主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：
A.把選擇開關(guān)扳到×1的歐姆擋上；
B.把表筆插入測(cè)試筆插孔中，先把兩根表筆相接觸旋轉(zhuǎn)調(diào)零旋鈕，使指針指在電阻刻度的零位上；
C.把兩根表筆分別與某一待測(cè)電阻的兩端接觸，發(fā)現(xiàn)這時(shí)指針偏轉(zhuǎn)較小。(相對(duì)電阻刻度的零刻線)；
D.換用×100的歐姆擋上，發(fā)現(xiàn)這時(shí)指針偏轉(zhuǎn)適中，隨即記下歐姆數(shù)值；E.把表筆從測(cè)試筆插孔中撥出后，把萬(wàn)用表放回桌上原處，實(shí)驗(yàn)完畢。
這個(gè)學(xué)生在測(cè)量時(shí)已注意到：待測(cè)電阻與其它元和電斷開，不用手碰表筆的金屬桿。
這個(gè)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中違反了使用規(guī)則的地方是：___ __；
___ ___。
12.電表在運(yùn)輸過(guò)程中，一般要把正負(fù)接線柱用導(dǎo)線連接起，這是為什么？
第二節(jié) 觀察、研究型實(shí)驗(yàn)
[考點(diǎn)透析]
一、命題趨勢(shì)走向
觀察、研究型實(shí)驗(yàn)的演示實(shí)驗(yàn)較多，實(shí)驗(yàn)本身又比較簡(jiǎn)單，不可能有較難、較繁的命題。但作為對(duì)物理實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的考查，會(huì)有題目出現(xiàn)在選擇題中。
二、理解和掌握的內(nèi)容
1.研究類實(shí)驗(yàn)也稱為探索性實(shí)驗(yàn)，它往往不一定知道某一物理規(guī)律的具體內(nèi)容，要通過(guò)模擬物理過(guò)程，揭示物理量間的關(guān)系，總結(jié)、歸納出物理規(guī)律。故在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程時(shí)，要清楚通過(guò)哪些物理量的測(cè)量或觀察、如何選擇實(shí)驗(yàn)器材構(gòu)造物理裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、注意哪些問題等。
2.研究類實(shí)驗(yàn)主要有：研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)、用描跡法描繪電場(chǎng)中等勢(shì)線、描繪小燈泡的伏安特性曲線、用多用電表探索黑箱內(nèi)的電學(xué)元、練習(xí)使用示波器、傳感器的簡(jiǎn)單應(yīng)用等。一些其它類的實(shí)驗(yàn)也可轉(zhuǎn)化為研究類實(shí)驗(yàn)，如：研究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。
3.演示實(shí)驗(yàn)主要是定性觀察現(xiàn)象，目的是通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象，明白現(xiàn)象的原因和規(guī)律。因此，應(yīng)在掌握相關(guān)規(guī)律的同時(shí)，著力理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康�、保證實(shí)驗(yàn)條、觀察分析現(xiàn)象，以達(dá)到對(duì)概念和規(guī)律的理解。
[例題精析]
例1.在研究平拋物體運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，用一張印有小方格的紙記錄軌跡，小方格的邊長(zhǎng)l=1.25cm。若小球在平拋運(yùn)動(dòng)途中的幾個(gè)位置如圖1中的a、b、c、d所示,則小球平拋的初速度的計(jì)算式為V0＝______(用l、g表示),其值是 。(取g=9.8米/秒2)
解析：由圖示可知，小球在水平方向上作勻速運(yùn)動(dòng)。在豎直方向作自由落體運(yùn)動(dòng)�！鱵=gt2，即l=gt2，又2l=V0t所以V0=2（gl）1/2
代入l、g值得：V0=0.70m/s
說(shuō)明：a點(diǎn)不是拋出點(diǎn)，如果是拋出點(diǎn)，則在相等的相鄰時(shí)間內(nèi)豎直方向的位移之比為1：3：5，而不是現(xiàn)在的1：2：3。拋出點(diǎn)在a點(diǎn)的左上方某個(gè)位置。
例2.試根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)原理設(shè)計(jì)測(cè)量彈射器彈丸出射速度的實(shí)驗(yàn)方法。提供實(shí)驗(yàn)器材:彈射器(含彈丸，見圖2);鐵架臺(tái)(帶夾具);米尺。
（1)畫出實(shí)驗(yàn)示意圖；（2）在安置彈射器時(shí)應(yīng)注意
（3）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該測(cè)量的物理量是_____(在圖中標(biāo)出)
（4）由于彈射器每次射出的彈丸初速度不可能完全相等，在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采取的方法是__________
（5）計(jì)算公式是____________________
解析：根據(jù)研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)及平拋運(yùn)動(dòng)的原理，可知使彈丸做平拋運(yùn)動(dòng)，通過(guò)測(cè)量下落高度可求出時(shí)間，再測(cè)出水平位移可求出其平拋的初速度。故：
①實(shí)驗(yàn)示意圖如圖3所示。
②彈射器必須保持水平，以保證彈丸初速度沿水平方向。
③應(yīng)測(cè)出彈丸下降的高度y=AB和水平射程x=BC
④在不改變高度y的條下進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)測(cè)量水平射程x，求平均值以減小誤差。
說(shuō)明：此題是一設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，要求在理解平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，想象出題目給定器材的用途。要求思維靈活，對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)的知識(shí)考查很深刻。
[能力提升]
1.在用電流場(chǎng)模擬靜電場(chǎng)描繪電場(chǎng)等勢(shì)線的實(shí)驗(yàn)中，在下列所給出的器材中，應(yīng)該選用的是____ (用器材前的字母表示)。
(A)6伏的交流電
(B)6伏的直流電
(C)100伏的直流電
(D)量程0～0.5伏，零刻度在刻度盤中央的電壓表
(E)量程0～300微安，零刻度在刻度盤中央的電流表
在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，要把復(fù)寫紙、導(dǎo)電紙、白紙鋪放在木板上，它們的順序(自上而下)是____、____、____。在實(shí)驗(yàn)中，按下電鍵，接通電路。若一個(gè)探針與基準(zhǔn)點(diǎn)O接觸，另一探針已分別在基準(zhǔn)點(diǎn)O的兩側(cè)找到了實(shí)驗(yàn)所需要的兩點(diǎn)a、b(如圖4)，則當(dāng)此探針與a點(diǎn)接觸時(shí)，電表的指針應(yīng)____(填“左偏”、“指零”或“右偏”)；當(dāng)此探針與b點(diǎn)接觸時(shí)，電表的指針應(yīng)____(填“左偏”、“指零”或“右偏”)。
2.在LC振蕩電路中，如已知電容C，并測(cè)得電路的固有振蕩周期T，即可求得電感L。為了提高測(cè)量精度，需多次改變C值并側(cè)得相應(yīng)的T值。現(xiàn)將側(cè)得的六組數(shù)據(jù)標(biāo)示在以C為橫坐標(biāo)、T2為縱坐標(biāo)的坐標(biāo)紙上，即圖5中用“×”表示的點(diǎn)。
（1）T、L、C的關(guān)系為_____。
（2）根據(jù)圖中給出的數(shù)據(jù)點(diǎn)作出T2與C的關(guān)系圖線。
（3）求得的L值是_____。
3.某同學(xué)利用熱敏元和高壓鍋研究了該鍋內(nèi)水的沸點(diǎn)與壓強(qiáng)的關(guān)系，所得的數(shù)據(jù)如下表所示。測(cè)得一個(gè)24cm高壓鍋的限壓閥的質(zhì)量為0.08g，排氣孔的內(nèi)徑為3mm。如果用它煮水消毒，則鍋內(nèi)的最大壓強(qiáng)可達(dá) Pa，這個(gè)高壓鍋內(nèi)最高溫度大約是 0C（當(dāng)時(shí)的大氣壓為1.03×105Pa，g=10m/s2）
T/0C9095100105110112114116118120122
P/Pa6684103123143151159167175183191
4.如圖6是某同學(xué)利用多用電表探測(cè)三端黑箱內(nèi)的電學(xué)元的示意圖。該同學(xué)利用歐姆檔的紅、黑表筆分別接觸各接線柱，測(cè)試結(jié)果如下表所示。已知該黑箱內(nèi)僅由兩個(gè)定值電阻和一個(gè)理想二極管組成，試畫出該黑箱內(nèi)電學(xué)元的連接方式，并完成該表所留的空格。
表筆位置A黑
B紅B黑
A紅A黑
C紅C黑
A紅B黑
C紅C黑
B紅
阻值示數(shù)/Ω240600400
5.如圖7是一盒子，里面裝有由導(dǎo)線和幾個(gè)阻值相同的電阻組成的電路，盒外有接線柱1、2、3、4，已知1、2間有電阻是1、3間電阻的1.5倍，是2、4間電阻的3倍，而3、4間沒有明顯電阻，欲使盒內(nèi)所含電阻數(shù)量最少，請(qǐng)畫出盒內(nèi)的電路圖。
6.如圖8是某同學(xué)《研究閉合電路歐姆定律》用的可調(diào)內(nèi)阻原電池示意圖，圖9為該電池剖面圖及實(shí)驗(yàn)時(shí)的外電路，其中A為鋅片、B為銅片，則：
（1）電的正極為 電的負(fù)極為
（2）當(dāng)只改變下列相應(yīng)條時(shí)，則對(duì)該實(shí)驗(yàn)存在的正確說(shuō)法是：
A.當(dāng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)時(shí)，電壓表V1的示數(shù)減小，電壓表V2的示數(shù)增大
B.若用打氣裝置往電池內(nèi)打氣，電壓表V1的示數(shù)減小，電壓表V2的示數(shù)增大
C.向電池內(nèi)打氣可以改變電池的內(nèi)阻，其原因是打入氣體后改變了電解液的截面積
D.電壓表V1的正極與B接線柱相連，電壓表V2的正極應(yīng)與C接線柱相連
7.在使用示波器的實(shí)驗(yàn)中某同學(xué)欲按要求先在熒光屏上調(diào)出亮斑，為此，他進(jìn)行了如下操作：首先將輝度調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針轉(zhuǎn)到底，豎直位移和水平位移旋鈕轉(zhuǎn)到某位置，將衰減調(diào)節(jié)旋鈕置于1000檔，掃描范圍旋鈕置于“外X”檔。然后打開電開關(guān)（指示燈亮），過(guò)2min后，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)輝度調(diào)節(jié)旋鈕，結(jié)果屏上始終無(wú)亮斑出現(xiàn)（示波器完好）。那么，他應(yīng)再調(diào)節(jié)下列哪個(gè)旋鈕才有可以在屏上出現(xiàn)亮斑？
A.豎直位移旋鈕 B.水平位移旋鈕 C.聚焦調(diào)節(jié)旋鈕 D.輔助聚焦旋鈕
8.如圖10為示波器面板，圖11為一信號(hào)。
（1）若要觀測(cè)此信號(hào)發(fā)出的正弦交流信號(hào)的波形，應(yīng)將信號(hào)的a端與示波器面板上的 接線柱相連，b端與 接線柱相連。
（2）若示波器所顯示的輸入波形在顯示屏下邊中央部位，要將波形上移，應(yīng)調(diào)節(jié)面板上的 旋鈕；要將此波形橫向展寬應(yīng)調(diào)節(jié) 旋鈕；要使屏上能夠顯示3個(gè)完整的波形，應(yīng)調(diào)節(jié) 旋鈕。
9.發(fā)光二極管是電器、儀器上作指示燈用的電子元，正常使用時(shí)帶“+”號(hào)的一端要與電正極相連，電流從元帶“+”號(hào)的一端流入。現(xiàn)要求用實(shí)驗(yàn)測(cè)出該元兩端的電壓U和通過(guò)的電流I，并據(jù)此描繪出U——I圖。
（1）畫出實(shí)驗(yàn)電路圖（要求二極管兩端電壓能在0～2.5V間變化）
（2）實(shí)驗(yàn)測(cè)得發(fā)光二極管U——I圖象如圖12所示，若發(fā)光二極管的正常工作電壓為2.0V，而電是由內(nèi)阻不計(jì)、電動(dòng)勢(shì)均為1.5V的兩節(jié)干電池串聯(lián)而成，則應(yīng)該串一個(gè)大小為 Ω的電阻才能使發(fā)光二極管正常工作。
第三節(jié) 驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)
【考點(diǎn)透析】
一、命題趨勢(shì)走向
驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)是在演示實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，人為地創(chuàng)造條，讓學(xué)生通過(guò)自己動(dòng)手，感知定律的正確性而進(jìn)行的學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。包括驗(yàn)證力的平行四邊形定則、驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律等。
在近年的高考中，有趨勢(shì)將上面的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)遷移到驗(yàn)證其它規(guī)律的跡象。
二、理解和掌握的內(nèi)容
1.原理：實(shí)驗(yàn)所驗(yàn)證的都是物理規(guī)律，其物理規(guī)律就是這個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理。
2.方法：在清楚實(shí)驗(yàn)所驗(yàn)證的物理規(guī)律的基礎(chǔ)上，要知道規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，測(cè)出式中涉及到的相關(guān)量，把驗(yàn)證類的實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化成測(cè)量類實(shí)驗(yàn)。
3.數(shù)據(jù)處理：把測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)代入到相關(guān)表達(dá)式中，進(jìn)行驗(yàn)證
【例題精析】
例1.將橡皮筋的一端固定在A點(diǎn)，另一端拴上兩根細(xì)繩，每根細(xì)繩分別連著一個(gè)量程為5牛、最小刻度為0.1牛的彈簧測(cè)力計(jì)。沿著兩個(gè)不同的方向拉彈簧測(cè)力計(jì)。當(dāng)橡皮筋的活動(dòng)端拉到O點(diǎn)時(shí)，兩根細(xì)繩相互垂直,如圖1所示.這時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)可從圖中讀出。
(1)由圖可讀得兩個(gè)相互垂直的拉力的大小分別為____牛和____牛。(只須讀到0.1牛)
(2)在本題的虛線方格紙上按作圖法的要求畫出這兩個(gè)力及它們的合力。
解析：本題考查彈簧秤的讀數(shù)、力的圖示、平行四邊形定則等方面的基本的實(shí)驗(yàn)素質(zhì)：按要求準(zhǔn)確讀數(shù)（包括有效數(shù)字）、準(zhǔn)確做出力的圖示（包括合理選取標(biāo)度、箭頭和刻度等）。在圖2中，每小格代表0.5N，將保證力的圖示較準(zhǔn)確，若每小格代表1N，則2.5N的力表達(dá)上容易造成誤差。
例2.在"驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律"的實(shí)驗(yàn)中，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電的頻率為50赫。查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝9.80米/秒2。測(cè)得所用的重物的質(zhì)量為1.00千克。實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，把第一個(gè)點(diǎn)記作0，另選連續(xù)的4個(gè)點(diǎn)A、B、C、D作為測(cè)量的點(diǎn)。經(jīng)測(cè)量知道A、B、C、D各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由點(diǎn)O運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，重力勢(shì)能的減少量等于____焦，動(dòng)能的增加量等于____焦(取3位有效數(shù)字)。
解析：從O點(diǎn)到C點(diǎn)勢(shì)能減少量為7.62J。利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)在一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的速度有Vc=BD/2T。動(dòng)能的增量△E=mVc2/2=7.58J。
本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的結(jié)果應(yīng)是：重力勢(shì)能減小量略大于動(dòng)能的增加量，其原因是有摩擦力存在。
【能力提升】
1.在互成角度的兩個(gè)力的合成實(shí)驗(yàn)中，有下列三個(gè)重要的步驟：
A.在水平放置的木板上墊一張白紙，把橡皮條的一端固定在木板上，另一端拴兩根細(xì)線，通過(guò)細(xì)線用兩個(gè)彈簧秤向兩個(gè)方向互成角度的同時(shí)拉橡皮條，使它的結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O點(diǎn)，在白紙上記下O點(diǎn)的位置和兩個(gè)彈簧秤的示數(shù)F1、F2；
B.在白紙上根據(jù)F1、F2的大小，應(yīng)用平行四邊形定則作圖求出合力F；
C.只用一個(gè)彈簧秤通過(guò)細(xì)線拉橡皮條，使它的伸長(zhǎng)量與用兩彈簧秤拉時(shí)相同，記下此時(shí)彈簧秤的讀數(shù)F′和細(xì)線的方向。
以上三個(gè)步驟中都有疏漏或錯(cuò)誤，請(qǐng)給予更正。
2.利用重錘下落驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是：
A.應(yīng)該用天平測(cè)出重錘的質(zhì)量；
B.選擇的紙帶只要點(diǎn)跡清晰即可；
C.在操作時(shí)，一定要先通電后放紙帶；
D.當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣缺仨氁阎�，否則無(wú)法計(jì)算重力勢(shì)能。
3.利用重錘下落驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是：
A.應(yīng)該用天平測(cè)出重錘的質(zhì)量；
B.選擇的紙帶只要點(diǎn)跡清晰即可；
C.在操作時(shí)，一定要先通電后放紙帶；
D.當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣缺仨氁阎�，否則無(wú)法計(jì)算重力勢(shì)能。
4.用一測(cè)力計(jì)水平拉一端固定的彈簧，用測(cè)量彈簧的勁度系數(shù)k，測(cè)出的拉力F與彈簧長(zhǎng)度L之間的數(shù)據(jù)關(guān)系如下表：
⑴在圖4中的坐標(biāo)中作出此彈簧的F—L圖象；
⑵圖象與L軸的交點(diǎn)表示 ，其值為 ；
⑶此彈簧的勁度系數(shù)為 。
5.用平板、小車及打點(diǎn)記時(shí)器等裝置能否驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律？要求是粘有橡皮泥的兩個(gè)小車碰撞。還需要哪些器材？測(cè)量哪些量？
6.某同學(xué)用圖5所示裝置通過(guò)半徑相同的A、B兩球的碰撞驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，圖中PQ是斜槽，QR為水平槽。實(shí)驗(yàn)時(shí)先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下，落在位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡。重復(fù)上述操作10次，得到10個(gè)落點(diǎn)痕跡。再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置G由靜止開始滾下和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡，重復(fù)這種操作10次。圖中O點(diǎn)是水平槽末端R在記錄紙上垂直投影點(diǎn)。B球落點(diǎn)痕跡如圖6所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在平面，米尺的零點(diǎn)于O點(diǎn)對(duì)齊。
（1）碰撞后B球的水平射程應(yīng)取 cm。
（2）在以下選項(xiàng)中，哪些是本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的測(cè)量？
第四節(jié) 測(cè)量型實(shí)驗(yàn)
[考點(diǎn)透析]
一、命題趨勢(shì)走向
測(cè)量型實(shí)驗(yàn)是運(yùn)用較準(zhǔn)確的測(cè)量?jī)x器，較完善的測(cè)量原理，實(shí)現(xiàn)物理量的測(cè)定。包括：測(cè)定勻變速運(yùn)動(dòng)的加速度、用單擺測(cè)重力加速度、用油膜法估測(cè)測(cè)分子的大小、測(cè)定金屬材料的電阻率、伏安法測(cè)電電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻、測(cè)定玻璃的折射率和用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)�？梢灶A(yù)計(jì)，在今后的高考中測(cè)量型實(shí)驗(yàn)的力學(xué)部分命題思路不會(huì)有太大的變化，新題型仍以電學(xué)實(shí)驗(yàn)為主。
二、理解和掌握的內(nèi)容
1.原理：所測(cè)物理量相關(guān)公式或物理規(guī)律即是它的實(shí)驗(yàn)原理，但公式或規(guī)律中除被測(cè)物理量外，必須是可直接測(cè)量的物理量或再間接測(cè)量的物理量。
2.構(gòu)造測(cè)量相關(guān)量所需的器材及其相應(yīng)的裝置。如組裝單擺，畫電路圖、連接電路等。注意：在組裝裝置時(shí)，要使實(shí)驗(yàn)?zāi)茼樌瓿�。如電路的選擇。
3.過(guò)程設(shè)計(jì)：實(shí)驗(yàn)過(guò)程的安排要科學(xué)合理，過(guò)程混亂可能造成測(cè)量困難或測(cè)量錯(cuò)誤。要注意初狀態(tài)的設(shè)置，如電表的調(diào)零、電路開關(guān)斷開等。
4.測(cè)量讀數(shù)：注意各種測(cè)量工具的讀數(shù)方法、估讀等。
5.數(shù)據(jù)處理：一般用列表法、做圖法、計(jì)算求平均值法，測(cè)量類實(shí)驗(yàn)一般用計(jì)算求平均值法。
注意：求平均值時(shí)，不要把一些過(guò)程的變量平均，可平均過(guò)程常量或最后結(jié)果。如測(cè)電阻率時(shí)，固定導(dǎo)體的長(zhǎng)度、截面直徑可平均，而測(cè)量幾次的電壓和電流不能平均。
6.紙帶數(shù)據(jù)的測(cè)量和計(jì)算：
①某點(diǎn)的即時(shí)速度：根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于該時(shí)間中間時(shí)刻的平均速度,即Vn=(Sn+Sn+1)/2T。
②紙帶的加速度a=ΔS/T2，其中ΔS為連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移差。
注意：當(dāng)紙帶的速度較小時(shí)，常采用五個(gè)點(diǎn)為一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，此時(shí)兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為5T。
[例題精析]
例1.用伏安法測(cè)量一個(gè)定值電阻的器材規(guī)格如下：待測(cè)電阻Rx (約100)；直流電流表(量程0～10mA，內(nèi)阻50)；直流電壓表(量程0～3V，內(nèi)阻5k)；直流電(輸出電壓3V，內(nèi)阻不計(jì))，滑動(dòng)變阻器(阻值范圍0～15，允許最大電流1A)；電鍵一個(gè)，導(dǎo)線若干條。根據(jù)器材的規(guī)格和實(shí)驗(yàn)要求作出實(shí)驗(yàn)電路圖。
解析：如果將滑動(dòng)變阻器采用限流式連結(jié)，電路中最小電流Imin=3/(15+50+100)=18mA，仍大于直流電流表的量程，所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式連接。
電流表的內(nèi)外接法可采用比較法：Rx/RV=100/5000=1/50；Rx/RA=100/50=2
由于外接法誤差于伏特表分流，內(nèi)接法誤差于電流表分壓，所以電流表應(yīng)采用外接法，實(shí)驗(yàn)電路如圖1所示。
例2. 某電壓表的內(nèi)阻在20 k和50 k之間，現(xiàn)要測(cè)量其內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)室提供下列可供選用的器材，待測(cè)電壓表V（量程3V）；電流表A1(量程200A)；電流表A2(量程5 mA )；電流表A3（量程0.6A)；滑動(dòng)變阻器R（最大阻值1 k)；電E（4Ｖ）；電鍵S；導(dǎo)線若干。
(1)所提供的電流表中應(yīng)選用_________（填寫字母代號(hào)）
(2)實(shí)驗(yàn)要求多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，盡量減小誤差，請(qǐng)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。
解析：依公式R=U/I可以求出電壓表的內(nèi)阻。
因?yàn)殡娐分凶畲箅娏髦?Imax=E/RV=0.2mA (將RV =20Ω代入) 所以電流表應(yīng)選A1。
又∵滑線變阻器阻值遠(yuǎn)小于電壓表電阻，并要求多測(cè)幾組數(shù)據(jù)
∴變阻器采用分壓器電路，如圖2所示�；瑒�(dòng)頭初位應(yīng)有最小分壓值。
總結(jié)：伏安法測(cè)電阻的一般思路：
（1）選擇器材
應(yīng)考慮三個(gè)方面因素：
①精確性——盡量選擇精度高（最小刻度值�。┑膬x器，電壓表、電流表在使用時(shí)指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)到滿刻度的2/3以上；
②方便性——選用滑動(dòng)變阻器時(shí)應(yīng)考慮對(duì)外供電電壓的變化范圍既能滿足實(shí)驗(yàn)要求，又便于調(diào)節(jié)，滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)時(shí)應(yīng)用到大部分電阻線，否則不便于調(diào)節(jié)；
③安全性——通過(guò)電和電阻的電流不能超過(guò)其允許的最大電流，電表不能超量程。
（2）選擇電路
①測(cè)量電路的選擇
測(cè)量電路有兩種方法：電流表內(nèi)接法和外接法
（a）直接比較：當(dāng)Rx≥RA用內(nèi)接法，當(dāng)Rx≤RV用外接法。
（b）臨界計(jì)算：當(dāng)內(nèi)、外解法相對(duì)誤差相等時(shí)，有 ，所以 （RA≤RV）為臨界值。當(dāng) （即Rx為大電阻）用內(nèi)接法；當(dāng) （即Rx為小電阻）用外接法。
（c）測(cè)試判斷法：如圖3所示，將S分別接觸a點(diǎn)和b點(diǎn)，若看到電流表讀數(shù)變化較大，說(shuō)明電壓表分流影響較大，應(yīng)該選用內(nèi)接法；若看到電壓表讀數(shù)變化較大，說(shuō)明電流表分壓影響較大，應(yīng)該選用外接法。
②供電電路的選擇
（a）待測(cè)電阻的阻值遠(yuǎn)大于變阻器的總電阻時(shí)，用分壓電路
（b）要求待測(cè)電阻上的電壓或電流變化范圍較大，且從零開始連續(xù)可調(diào)，用分壓電路
（c）用限流電路時(shí)，電表示數(shù)超過(guò)量程時(shí)，用分壓電路
（3）實(shí)物連接：注意導(dǎo)線的連接點(diǎn)都畫在接線柱上（導(dǎo)線中間不應(yīng)有分叉及交叉），電表量程、正負(fù)極是否恰當(dāng)?shù)取?br />例3. 為測(cè)定一個(gè)6V、3W的小電珠在不同電壓下的功率，所需的實(shí)驗(yàn)器材如有直流電流表(量程0－0.6A，0－3A)；直流電壓表(量程0－3V，0－15V)；滑動(dòng)變阻器阻值為10。還有直流電，電鍵和若干導(dǎo)線。已知電流表內(nèi)阻可以不計(jì)。測(cè)量時(shí)要求電珠兩端電壓從0Ｖ開始連續(xù)調(diào)節(jié)，測(cè)得多組數(shù)據(jù)，請(qǐng)按要求畫出電路圖，并標(biāo)明電流表和電壓表使用量程。
解析：由于實(shí)驗(yàn)要求電珠兩端電壓從0伏開始連續(xù)調(diào)節(jié)，顯然只能采用分壓式電路。又由于電流表內(nèi)阻可以忽略，所以與電珠相連的測(cè)量電路應(yīng)采用電流表的內(nèi)接法。這樣可以畫出電路圖如圖3所示。因?yàn)殡娭樽畲箅妷簽?V，應(yīng)選電壓表15V檔。又電珠6V時(shí)功率為3W，則其最大電流為0.5A，故電流表選0.6A檔。
[能力提升]
1.某同學(xué)在測(cè)玻璃磚的折射率的實(shí)驗(yàn)中，采用了如圖5所示方法：以P1 P2與玻璃磚的交點(diǎn)O為圓心作圓，分別交P1 P2連線于A點(diǎn)，OO′連線延長(zhǎng)線于B點(diǎn)，并通過(guò)這兩點(diǎn)向界面法線作 線，用刻度尺測(cè)得數(shù)據(jù)如圖5所示，則此玻璃的折射率為 。
2.某同學(xué)在測(cè)定一厚度均勻的圓形玻璃磚的折射率時(shí)，先在白紙上作一與圓形玻璃相同的圓，圓心為O，將玻璃磚平放在白紙上，使其邊界與所畫的圓重合。在玻璃磚的一側(cè)插兩根大頭針P1、P2，在另一側(cè)再先后插兩根大頭針P3、P4，從另一側(cè)隔著玻璃磚觀察大頭針好象在一條直線上，移去玻璃磚后如圖（5）所示。試畫出沿P1、P2連線方向的入射光線通過(guò)圓形玻璃后的傳播方向和在玻璃中的傳播方向，寫出計(jì)算玻璃折射率的表達(dá)式。
3.在測(cè)量電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻時(shí)，若有兩只電壓表V1、V2量程相同，內(nèi)阻分別為RV1、RV2，且RV1＞RV2；兩只電流表A1、A2量程相同，內(nèi)阻分別為RA1、RA2。且RA1＞RA2，在該實(shí)驗(yàn)中，為了使E、r的測(cè)量值精確些，選擇的電表可以是( )
A.V1與A1 B. V1與A2 C. V2與A1 D. V2與A2
4.在用電壓表和電流表測(cè)量?jī)晒?jié)干電池串聯(lián)的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻時(shí)，除備用被測(cè)電池、導(dǎo)線和開關(guān)外，還備用下列器材可供選擇：
A.電流表（0—0.6A）；B.電流表（0—3A）；C.電壓表（0—3V）；D.電壓表（0—15V）；
E.滑動(dòng)變阻器（0—20Ω、2A）；F.滑動(dòng)變阻器（0—1750Ω、0.3A）。
①應(yīng)選用的器材是 ；
②一個(gè)學(xué)生用以上所選擇的器材測(cè)得如上表所示的數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)系上做出U—I圖象，并從圖7中可得電電動(dòng)勢(shì)為 ，內(nèi)電阻為 。
5.有兩只電壓表A、B，量程已知，內(nèi)阻未知；另有一干電池，它的電阻不能忽略，但不知等于多少；只用這兩只電壓表、開關(guān)和一些導(dǎo)線，通過(guò)測(cè)量計(jì)算出這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)，電池的電動(dòng)勢(shì)不超過(guò)電壓表的量程。
①畫出實(shí)驗(yàn)的電路圖；
②用測(cè)得量導(dǎo)出電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式。
③若用兩只電流表可以嗎？
6.在實(shí)驗(yàn)室要測(cè)量小燈泡的伏安特性，要求加在燈泡上的電壓從零開始。備有的器材：電壓表、電流表、電池、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器、導(dǎo)線若干。
⑴試畫出實(shí)驗(yàn)電路圖；⑵實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)如圖8所示，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)做出小燈泡的伏安特性曲線；⑶該圖象不是一條直線的原因是 。
7.在如圖（9）所示的電路中，不計(jì)電表內(nèi)阻的影響，改變變阻器滑片的位置，得到電壓表V1、V2的示數(shù)隨電流表A的示數(shù)的變化關(guān)系的圖象；其中表示電壓表V1的示數(shù)與電流表示數(shù)的變化關(guān)系的圖象是 ；由圖象可求出電池的內(nèi)阻是 。
8. 欲用伏安法測(cè)定一段阻值約為5左右的金屬導(dǎo)線的電阻，要求測(cè)量結(jié)果盡量準(zhǔn)確，現(xiàn)備有以下器材：
A. 電池組(3V，內(nèi)阻1)；
B. 電流表(0～3A，內(nèi)阻0.0125)；
C. 電流表(0～0.6A，內(nèi)阻0.125)；
D. 電壓表(0～3V，內(nèi)阻3k)；
E. 電壓表(0～15V，內(nèi)阻15k)；
F. 滑動(dòng)變阻器(0～20，額定電流1A)；
G. 滑動(dòng)變阻器(0～2000，額定電流0.3A)；
H. 電鍵、導(dǎo)線。
(1)上述器材中應(yīng)選用的是_____________。（填寫各器材的字母代號(hào)）
(2)實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)采用電流表__________接法。(填“內(nèi)”或“外”)
(3)設(shè)實(shí)驗(yàn)中，電流表、電壓表的某組示數(shù)如圖10所示，圖示中Ｉ＝___A，U＝______V。
(4)為使通過(guò)待測(cè)金屬導(dǎo)線的電流強(qiáng)度能在0～0.5A范圍內(nèi)改變，請(qǐng)按要求畫出測(cè)量待測(cè)金屬導(dǎo)線的電阻Rx的原理電路圖，然后根據(jù)你設(shè)計(jì)的原理電路將圖11中給定的器材連成實(shí)驗(yàn)電路。
9. 為測(cè)一個(gè)量程0～3.0v內(nèi)阻約為數(shù)千歐的直流電壓表內(nèi)阻，采用電流表，電壓表串聯(lián)接入電路，實(shí)驗(yàn)器材如下：
A. 待測(cè)電壓表(0～3v數(shù)千歐)
B. 直流電流表(0～0.6A約0.2 )
C. 直流電流表(0～100mA約2 )
D. 直流電流表(0～10mA約50 )
E. 滑動(dòng)變阻器(0～50 ，允許最大電流0.5A)； F. 電鍵、導(dǎo)線
G. 直流電(輸出電壓6v內(nèi)阻不計(jì))
(1)實(shí)驗(yàn)中測(cè)出電壓表內(nèi)阻的計(jì)算式是RV＝_______，需測(cè)物理量分別由____和_____讀出(寫代號(hào))；
(2)在實(shí)物圖12上連線。
10. 一待測(cè)電阻阻值在100～200之間，額定功率為0.25W，現(xiàn)用伏安法測(cè)量它的電阻。可供選擇的器材有：（ ）
A.電流表(量程50mA、內(nèi)阻20)；
B. 電流表(量程3mA、內(nèi)阻0.01)；
C. 電壓表(量程5V、內(nèi)阻10k)；
D. 滑動(dòng)變阻器(阻值范圍0～20、額定電流2A)；
E. 電池組(電動(dòng)勢(shì)12V、電阻不計(jì))；
F. 電鍵1只、導(dǎo)線若干；
則適用的器材應(yīng)選 （填字母代號(hào)），并畫出測(cè)量用的實(shí)驗(yàn)原理圖。
11.圖1為測(cè)量電阻的電路，Rx為待測(cè)電阻，R的阻值己知，R‘為保護(hù)電阻，阻值未知。電E的電動(dòng)勢(shì)未知，1、2均為單刀雙擲開關(guān)。A為申流表，其內(nèi)阻不計(jì)
(1)按圖13所示的電路，在圖14的實(shí)物圖上連線
(2)測(cè)量Rx的步驟為：將2向d閉合，1向__________閉合，記下電流表讀數(shù)I1，再將2向c閉合，1向_______閉合，記電流表讀數(shù)I2。計(jì)算Rx的公式是Rx=__________
12、實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)有器材如實(shí)物圖16所示，有：
電池E，電動(dòng)勢(shì)約10V，內(nèi)阻約1Ω；
電流表A1，量程10A，內(nèi)阻r1約0.2Ω；
電流表A2，量程300mA，內(nèi)阻r2約5Ω；
電流表A3，量程250mA，內(nèi)阻r3約5Ω；
電阻箱R1，最大值999.9Ω，阻值最小改變量為0.1Ω；
滑動(dòng)變阻器R2，最大阻值100Ω；開關(guān)S，導(dǎo)線若干。
要求用圖15所示的電路測(cè)定圖中電流表A的內(nèi)阻。
（1）在所給的三個(gè)電流表中，那幾個(gè)可用此電路精確測(cè)出其內(nèi)阻？
（2）在可測(cè)的電流表中任選一個(gè)作為測(cè)量對(duì)象，在實(shí)物圖上連成測(cè)量電路。
（3）你要讀出的物理量是 用這些物理量表示待測(cè)內(nèi)阻的計(jì)算公式是 。
13、從下表中選出適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)一電路測(cè)量電流表A1的內(nèi)阻r1，要求方法簡(jiǎn)捷，有盡可能高的精度，并能測(cè)得多組數(shù)據(jù)。
器材（代號(hào)）規(guī)格
電流表（A1）量程10mA，內(nèi)阻r1，待測(cè)（約40Ω）
電流表（A2）量程500μA，內(nèi)阻r1=750Ω
電壓表（V）量程10V，內(nèi)阻r3=10Ω
電阻（R1）阻值約100Ω，作保護(hù)電阻用
滑動(dòng)變阻器（R2）總阻值約50Ω
電池（E）電動(dòng)勢(shì)1.5V，內(nèi)阻很小
開關(guān)（）
導(dǎo)線若干
（1）畫出電路圖，標(biāo)明所用器材的代號(hào)
（2）若選測(cè)量數(shù)據(jù)中的一組計(jì)算r1，則所用的表達(dá)式為 ，式中符號(hào)的意義是 。
14、用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)中采用雙縫干涉儀，它包括：
A.白熾燈，
B.單縫片，
C.光屏，
D.雙縫，
E.濾光片，(其中雙縫和光屏連在遮光筒上)
（1）把以上元安裝在光具座上時(shí)，正確的排列順序是：A、 (A已寫好)
（2）正確調(diào)節(jié)后，在屏上觀察到紅光干涉條紋，用測(cè)量頭測(cè)出10條紅光亮條紋的距離為a；改用綠光濾光片，其他條不變。用測(cè)量頭測(cè)出10條綠亮紋間的距離為b。則一定有 大于 。
15.在做《用油膜法估測(cè)分子大小》的實(shí)驗(yàn)中，所用油酸酒精溶液的濃度為每104mL溶液中有純油酸6mL。用注射器測(cè)得1mL上述溶液為75滴。把1滴該溶液滴入盛水的淺盤內(nèi)，待水面穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用筆在玻璃板上描出油酸的輪廓，再把玻璃板放在坐標(biāo)紙上，其形狀和尺寸如圖17所示。坐標(biāo)中正方形的邊長(zhǎng)為1cm，則有：油酸膜的面積是 cm2，該油酸分子的直徑估算為 m。
第五節(jié) 設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)
[考點(diǎn)透析]
一、命題趨勢(shì)走向
在理科綜合考試的說(shuō)明中，明確地把“設(shè)計(jì)和完成實(shí)驗(yàn)的能力”作為一個(gè)目標(biāo)，在上海的高考試題中，設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)具有很好的測(cè)試效果，全國(guó)的高考試題中對(duì)實(shí)驗(yàn)的考查也在逐步轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)型的實(shí)驗(yàn)，它必將是今后高考物理實(shí)驗(yàn)命題的熱點(diǎn)。
二、理解和掌握的內(nèi)容
知道中學(xué)物理中常用的物理實(shí)驗(yàn)思想、方法，并能應(yīng)用它進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。
[例題精析]
1.中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的主要方法：
⑴比較法：通過(guò)對(duì)一些物理現(xiàn)象或物理量的比較，達(dá)到異中求同和同中求異的目的。如用天平測(cè)量質(zhì)量要比用彈簧秤測(cè)量（重力求出質(zhì)量）準(zhǔn)確。
⑵替代法：用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的已知量代替被測(cè)量，調(diào)整此標(biāo)準(zhǔn)，使整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)恢復(fù)到替代前的狀態(tài)，則被測(cè)量等于標(biāo)準(zhǔn)量。如用電阻箱代替被測(cè)電阻。
⑶放大法：把被測(cè)物理量按一定規(guī)律放大后再進(jìn)行測(cè)量的方法。常用的有累積放大法，即在測(cè)量比較小的物理量時(shí)，累積后再測(cè)量，可減小誤差；機(jī)械放大法，如螺旋測(cè)微器就是利用機(jī)械放大進(jìn)行測(cè)量微小物體的長(zhǎng)度，提高測(cè)量精度；光學(xué)放大法，把微小的效應(yīng)用光學(xué)放大，如卡迪許實(shí)驗(yàn)和微小形變實(shí)驗(yàn)的光學(xué)放大等。
⑷轉(zhuǎn)換法：將不易測(cè)量的量轉(zhuǎn)換為另一種易測(cè)的量進(jìn)行測(cè)量的方法。
⑸等效法：如碰撞實(shí)驗(yàn)中用水平位移等效于水平速度；驗(yàn)證牛頓第二定律中的平衡替代前的狀態(tài)，則被測(cè)量等于標(biāo)準(zhǔn)量。如用電阻箱代替被測(cè)電阻。
⑹控制變量法：在有多因素影響的實(shí)驗(yàn)中，可先控制一些量不變，依次研究另一些因素的影響。如驗(yàn)證牛頓第二定律和驗(yàn)證歐姆定律實(shí)驗(yàn)。
另外還有留跡法、模擬法、補(bǔ)償法等。
2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法：一般分根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求和實(shí)驗(yàn)器材選擇實(shí)驗(yàn)方案、方法。
方案選擇的原則是：
①正確性：即實(shí)驗(yàn)方案所依據(jù)的原理要簡(jiǎn)明、正確；
②可靠性：即實(shí)驗(yàn)的方案的實(shí)施要安全可靠，不會(huì)對(duì)儀器即人身造成危害；
③簡(jiǎn)便性：即在保證實(shí)驗(yàn)正常進(jìn)行的前提下，便于操作、便于讀數(shù)、便于數(shù)據(jù)處理;
④精確性：即對(duì)各種可能的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行初步的誤差分析，盡可能選用實(shí)驗(yàn)精度高的方案。
3.實(shí)驗(yàn)器材的選擇：要根據(jù)題設(shè)條和實(shí)驗(yàn)要求選擇，另外要盡可能減小實(shí)驗(yàn)誤差。
例1.為測(cè)定木塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，某同學(xué)讓木塊從斜面上端自靜止起做勻加速下滑運(yùn)動(dòng)，如圖（1）所示，他使用的實(shí)驗(yàn)器材僅限于（1）傾角固定的斜面（傾角未知）、（2）木塊（3）秒表（4）米尺。實(shí)驗(yàn)中應(yīng)記錄的數(shù)據(jù)是 計(jì)算動(dòng)摩擦因數(shù)的公式是μ=
為了減少測(cè)量的誤差，可采用的辦法是
解析：本題設(shè)計(jì)原理是利用滑塊在斜面上做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度為：
a=gsinθ—μgcosθ
從而有：μ=tgθ—a/ gsinθ
因此必須知道tgθ、sinθ、和加速度a。
因?yàn)閠gθ=h/d, sinθ=h/L所以需用米尺測(cè)L,d,h。而加速度a=2L/t2 因此還需用秒表測(cè)滑塊從靜止開始下滑至底端的時(shí)間t。從而得μ= h/d —2L2/gdt2
為減少測(cè)量誤差需多次測(cè)量求平均值。
例2. 如圖2所示，P是一根表面均勻地鍍有很薄的發(fā)熱電阻膜的大陶瓷管。(其長(zhǎng)度L為50厘米左右，直徑D為10厘米左右)，鍍膜材料的電阻率ρ已知，管的兩端有導(dǎo)電箍N�，F(xiàn)給你米尺，伏特計(jì)V，安培計(jì)A，電E，滑動(dòng)變阻器R，電鍵和若干導(dǎo)線。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)定膜層厚度d的實(shí)驗(yàn)方案。
(1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)測(cè)定的物理量是：
(2)在圖3中用連線代替導(dǎo)線，連接測(cè)量電路實(shí)物圖。
(3)計(jì)算膜層厚度的公式是：
解析：利用所學(xué)過(guò)的物理知識(shí)巧測(cè)很薄的物的厚度，這是一道很能體現(xiàn)理論聯(lián)系實(shí)際的好試題。學(xué)生不難根據(jù)對(duì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)所需掌握的相關(guān)知識(shí)的理解和記憶，知道是利用歐姆定律，即R=U/I=ρL/S
困難在于找出厚度d與截面積S有何關(guān)系？能否僅憑題給的看似不足的已知條正確地表示出S，就看學(xué)生等值轉(zhuǎn)換的創(chuàng)造能力的高低了。
實(shí)際上我們可以把這根管形空心導(dǎo)體的環(huán)形截面等效成一個(gè)矩形截面，其長(zhǎng)為環(huán)的周長(zhǎng)πD。由于膜很薄，故πD與平均周長(zhǎng)π（D-d/2）相差甚微。因此它的截面積S=πDd
解得 d=LρI/πDU
實(shí)驗(yàn)中應(yīng)測(cè)定的物理量是L,D,U,I。
電路實(shí)物連接如圖4所示，(因條不明確，測(cè)量電路安培表內(nèi)接、外接均可�？刂齐娐窙]有特別要求時(shí)，可用限流接法。)
[能力提升]
1.給你一架天平和一只秒表，如何有實(shí)驗(yàn)估測(cè)用手急速豎直上拋小球時(shí)，手對(duì)小球做的功？要求寫出測(cè)量哪些量、如何測(cè)量，并寫出計(jì)算時(shí)所需的關(guān)系式。
2.有一只電壓表，量程已知，內(nèi)阻為RV，另有一電動(dòng)勢(shì)未知但不超過(guò)電壓表量程、內(nèi)阻不計(jì)的電池。用這只電壓表和電池，再有一些導(dǎo)線和開關(guān)，設(shè)計(jì)測(cè)量某一高值電阻Rx（和RV 差不多）的實(shí)驗(yàn)方法。要求畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，說(shuō)明測(cè)量步驟、需記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，被測(cè)電阻Rx的計(jì)算式。
3.實(shí)驗(yàn)室內(nèi)備有下列器材：A.長(zhǎng)度為1米的刻度尺；B.游標(biāo)卡尺；C.秒表；D.打點(diǎn)記時(shí)器；E.頻率為50Hz的電壓交流電；F.鐵架臺(tái)；G.天平；H.低壓直流電；I.重錘。用其中的什么器材如何測(cè)量重力加速度？
4.有下列器材：長(zhǎng)30厘米的毫米刻度尺；內(nèi)徑為2—3毫米的粗細(xì)均勻的直玻璃管，內(nèi)有一段長(zhǎng)約8—10厘米的水銀柱封閉一段長(zhǎng)約12—15厘米的空氣柱；量角器；溫度計(jì)；帶有重垂線的鐵架臺(tái)。
要求用上述器材，測(cè)出實(shí)驗(yàn)室內(nèi)大氣壓強(qiáng)。試設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案并簡(jiǎn)要說(shuō)明設(shè)計(jì)思想和需要測(cè)量的物理量。
5.如圖5所示的電路測(cè)定未知電阻Rx的值。圖中電電動(dòng)勢(shì)未知，內(nèi)阻與電流表內(nèi)阻均可忽略不計(jì)，R為電阻箱。
⑴若要測(cè)量Rx的值，R至少需要取 個(gè)不同的數(shù)值；⑵若電流表每個(gè)分度表示的電流值未知，但指針偏轉(zhuǎn)角度與通過(guò)的電流成正比，則在用此電路測(cè)量Rx時(shí)，R至少需要取 個(gè)不同的數(shù)值；
⑶若電內(nèi)阻不能忽略，能否用此電路測(cè)量Rx？
6.用實(shí)驗(yàn)室提供的下列器材：小磁鋼球（質(zhì)量為m），小銅球，相同的細(xì)線兩條，鐵架臺(tái)，鐵板，用這些器材如何測(cè)量小磁鋼球與鐵板距離為d時(shí)，它們之間的磁力的近似值。
⑴簡(jiǎn)要說(shuō)明實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想；
⑵簡(jiǎn)要說(shuō)明測(cè)量的重要步驟與測(cè)量的物理量；
⑶用已知量和測(cè)量量表示磁力的計(jì)算式是 。
7.用平板、小車及打點(diǎn)記時(shí)器等裝置能否驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律？要求是粘有橡皮泥的兩個(gè)小車碰撞。還需要哪些器材？測(cè)量哪些量？
8.“伏安法”測(cè)電阻時(shí)，由于電壓表、電流表內(nèi)阻的影響，使得測(cè)量結(jié)果總存在誤差，而按圖6所示電路進(jìn)行測(cè)量，則由電壓表、電流表內(nèi)阻所造成的誤差可消除。
（1）請(qǐng)你簡(jiǎn)要寫出還未完成的主要操作步驟，并用字母表達(dá)出相應(yīng)的測(cè)量值。
①閉合電鍵S1，電鍵S2接2，調(diào)節(jié)RP和RP’，使電壓表讀數(shù)接近滿量程，讀出電壓表和電流表讀數(shù)I2、V2。
②保持RP不變， 。
（2）請(qǐng)你推導(dǎo)出待測(cè)電阻R的表達(dá)式。
（3）用線把實(shí)物圖7按電路圖連成測(cè)量電路。
第十七 物理實(shí)驗(yàn)
專題一 1.CD 2.ABCD 3.ABC 4.B 5. 7 ；30 .6. 21.6 0.7 7.(1)15.60g (2)3.950(3)2.2N(4)253.0s 8. －5.2℃ 753.4mmHg 11.0v 0.28A 1200 9.BC 10. DHFAHGE 11. D.換擋后，應(yīng)重新調(diào)零；E.實(shí)驗(yàn)完畢，應(yīng)將選擇開關(guān)扳到OFF位。12.運(yùn)輸過(guò)程中可能引起表針擺動(dòng)，若用導(dǎo)線將正、負(fù)接線柱短接，形成閉合回路，則表針擺動(dòng)帶動(dòng)線圈切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)，即阻礙表針擺動(dòng)。
專題二1.BE；導(dǎo)電紙；復(fù)寫紙；白紙；指零；指零。2.（1）T2=4π2LC(2)如圖一
(3)0.0351H——0.0389H 3.2.16×105；1380C.4.(1)如圖二、圖三(2)240Ω；1000Ω；0Ω
5.如圖四 6.（1）B；A(2)BCD 7.AB 8.(1)Y輸入，地 （2）6，X增益；掃描范圍和掃描微調(diào) 9.77
專題三1.A.未記下細(xì)線的方向；B.應(yīng)根據(jù)F1、F2的大小和方向做圖；C.應(yīng)將橡皮條與線的結(jié)點(diǎn)拉至O點(diǎn)。2.CD3. 自然長(zhǎng)度；1cm；4/3N/m。4. 能。提示：被碰小車須靜止，碰撞小車質(zhì)量需大于被碰小車，以一定速度去碰撞被碰小車，平板需是平衡摩擦力后的，用紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)出碰前和碰后的速度，求出它們的動(dòng)量，即可驗(yàn)證動(dòng)量是否守恒。
5. 64.2——64.4；ABD
專題四1. 垂線；4/3.2.略.3.AB.4. ACE；2.9伏；2.3歐.5略.6. .外接、分壓；由于溫度變化引起電阻變化。7.a；(U3-U2)/(I2-I1) 8. A C D F H； 外；0.48；2.20；電電路分壓式；電流表內(nèi)接。
9.U/I； A； D 如圖五
10. (1)∵被測(cè)電阻阻值在100—200之間，而所給的滑動(dòng)變阻器阻值0—20，R變＜R，本實(shí)驗(yàn)采用分壓式組接變阻器。
(2)電路中出現(xiàn)最大電流Imax=(0.25/100)1/2=0.05A=50mA, 選電流表A。
(3)用比較法考慮安培表的接法。RV/Rx=104/100=102；Rx/RA=100/20=5.因此伏特表分流引起的誤差小，安培表外接。 亦可求臨界電阻R0=（R¬ARV）1/2=448Ω∵Rx最大為200<448；∴應(yīng)采用安培表外接。注意：分壓器應(yīng)令電壓初始為零。電鍵應(yīng)接在干路。電路圖如圖六
11.（1）略（2）a, b, l2R/L1
12. 略13. 略14.(1)BDEC；(2).a，b.15.103；7.7×10-10m
專題五 1.W=mg2t2/8 2.先只將電壓表接電兩端，電壓表讀數(shù)U1=E；再將電壓表與待測(cè)電阻串聯(lián)后接在電兩端，電壓表讀數(shù)為U2；Rx=( U1- U2)RV/ U2。 3.提示：用自由落體法。4.玻璃管內(nèi)封閉的空氣柱在等溫變化中PV=C,其中P=P0+P’， P’為水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)，則P’=L’cosθ，L’為水銀柱的長(zhǎng)度，θ為玻璃管與豎直方向的夾角，則有P’=C/L- P0；取幾個(gè)不同的θ角，分別測(cè)出L，做P’—1/L關(guān)系圖象，其截距即為P0。5. 2，2，不能。6.把小磁鋼球懸掛在鐵板上方d處，與鐵板的引力為f，則有mg+f=mg’， g’為等效重力加速度， f=m（g+g’），用單擺法測(cè)出g’后，即可求出f。7.能。提示：被碰小車須靜止，碰撞小車質(zhì)量需大于被碰小車，以一定速度去碰撞被碰小車，平板需是平衡摩擦力后的，用紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)出碰前和碰后的速度，求出它們的動(dòng)量，即可驗(yàn)證動(dòng)量是否守恒。8.略
本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/gaosan/36472.html
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