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日志

 
 

2013年2月15日  

2013-02-15 07:05:51|  分类: 物理实验 |  标签: |举报 |字号 订阅

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高考资源网高中物理实验复习要点整理2

 

 

说明:

1.要求会正确使用的仪器主要有: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,等等。

2.要求认识误差问题在实验中的重要性,了解误差的概念,知道系统误差和偶然误差;知道用多次测量求平均植的方法减小偶然误差;能在某些实验中分析误差的主要来源;不要求计算误差。

3.要求知道有效数字的概念,会用有效数字表达直接测量的结果,间接测量的有效数字运算不作要求。

 

 

1、长度的测量

[例题]

1.游标卡尺的读数:主尺最小分度是1mm,则图中三个卡尺的读数为:

甲图中的游标是10分度,则读数为 mm;

乙图中的游标是20分度,则读数为 mm;

丙图中的游标是50分度,则读数为 mm。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

答案:29.8,10.70,8.30。

 

    2.螺旋测微器的读数:图中甲为 mm;乙为 mm,丙为 mm。

 

 

 

 

 

答案:0.900,8.600,8.480

 

 

2、互成角度的两个共点力的合成

[实验目的]

验证力的合成的平行四边形定则。

[实验原理]

此实验是要用互成角度的两个力与一个力产生相同的效果(即:使橡皮条在某一方向伸长一定的长度),看其用平行四边形定则求出的合力与这一个力是否在实验误差允许范围内相等,如果在实验误差允许范围内相等,就验证了力的平行四边形定则。

[实验器材]

木板一块,白纸,图钉若干,橡皮条一段,细绳,弹簧秤两个,三角板,刻度尺,量角器。

[实验步骤]

1.用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的方木板上。

2.用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点,用两条细绳套结在橡皮条的另一端。

3.用两个弹簧秤分别钩住两个细绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置O(如图所示)。

4.用铅笔描下结点O的位置和两条细绳套的方向,并记录弹簧秤的读数。在白纸上按比例作出两个弹簧秤的拉力F1和F2的图示,利用刻度尺和三角板根椐平行四边形定则求出合力F。

5.只用一个弹簧秤,通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置O,记下弹簧秤的读数和细绳的方向。按同样的比例用刻度尺从O点起做出这个弹簧秤的拉力F'的图示。

6.比较F'与用平行四边形定则求得的合力F,在实验误差允许的范围内是否相等。

7.改变两个分力F1和F2的大小和夹角。再重复实验两次,比较每次的F与F'是否在实验误差允许的范围内相等。

[注意事项]

1.用弹簧秤测拉力时,应使拉力沿弹簧秤的轴线方向,橡皮条、弹簧秤和细绳套应位于与纸面平行的同一平面内。

2.同一次实验中,橡皮条拉长后的结点位置O必须保持不变。

 

[例题]

1.在本实验中,橡皮条的一端固定在木板上,用两个弹簧秤把橡皮条的另一端拉到某一位置O点,以下操作中错误的是

A.同一次实验过程中,O点位置允许变动

B.在实验中,弹簧秤必须保持与木板平行,读数时视线要正对弹簧秤刻度

C.实验中,先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程,然后只需调节另一弹簧秤拉力的大小和方向,把橡皮条的结点拉到O点

D.实验中,把橡皮条的结点拉到O点时,两弹簧之间的夹角应取90°不变,以便于算出合力的大小

答案:ACD

2.某小组做本实验时得出如图所示的图(F'与A、O共线),其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳套的结点,图中______是F1与F2合力的真实值,______是F1与F2合力的实验值,需要进行比较的是______和______。通过本实验可以验证______。

答案:F',F,F',F,力的平行四边形定则

3.做本实验时,其中的三个实验步骤是:

(1)在水平放置的木板上垫一张白张,把橡皮条的一端固定在板上,另一端拴两根细线,通过细线同时用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条,使它与细线的结点达到某一位置O点,在白纸上记下O点和两弹簧秤的读数F1和F2

(2)在纸上根据F1和F2的大小,应用平行四边形定则作图求出合力F。

(3)只用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条,使它的伸长量与两个弹簧秤拉时相同,记下此时弹簧秤的读数F'和细绳的方向。

以上三个步骤中均有错误或疏漏,指出错在哪里?

在(1)中是________________。

在(2)中是________________。

在(3)中是________________。

答案:(1)两绳拉力的方向;(2)"的大小"后面加"和方向";(3)"相同"之后加"橡皮条与绳的结点拉到O点"

 

 

3、测定匀变速直线运动的加速度(含练习使用打点计时器)

[实验目的]

1.练习使用打点计时器,学习利用打上点的纸带研究物体的运动。

2.学习用打点计时器测定即时速度和加速度。

[实验原理]

1.打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,它每隔0.02s打一次点(由于电源频率是50Hz),因此纸带上的点就表示了和纸带相连的运动物体在不同时刻的位置,研究纸带上点之间的间隔,就可以了解物体运动的情况。

2.由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法:如图所示,0、1、2……为时间间隔相等的各计数点,s1、s2、s3、……为相邻两计数点间的距离,若s=s2-s1=s3-s2=……=恒量,即若连续相等的时间间隔内的位移之差为恒量,则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动。

3.由纸带求物体运动加速度的方法:

(1)用"逐差法"求加速度:即根据s4-s1=s5-s2=s6-s3=3aT2(T为相邻两计数点间的时间间隔)求出a1=、a2=、a3=,再算出a1、a2、a3的平均值即为物体运动的加速度。

(2)用v-t图法:即先根据vn=求出打第n点时纸带的瞬时速度,后作出v-t图线,图线的斜率即为物体运动的加速度。

[实验器材]

小车,细绳,钩码,一端附有定滑轮的长木板,打点计时器,低压交流电源,导线两根,纸带,米尺。

[实验步骤]

1.把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面,把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端,连接好电路,如图所示。

2.把一条细绳拴在小车上,细绳跨过滑轮,并在细绳的另一端挂上合适的钩码,试放手后,小车能在长木板上平稳地加速滑行一段距离,把纸带穿过打点计时器,并把它的一端固定在小车的后面。

3.把小车停在靠近打点计时器处,先接通电源,再放开小车,让小车运动,打点计时器就在纸带上打下一系列的点,取下纸带,换上新纸带,重复实验三次。

4.选择一条比较理想的纸带,舍掉开头的比较密集的点子,确定好计数始点0,标明计数点,正确使用毫米刻度尺测量两点间的距离,用逐差法求出加速度值,最后求其平均值。也可求出各计数点对应的速度,作v-t图线,求得直线的斜率即为物体运动的加速度。

[注意事项]

1.纸带打完后及时断开电源。

2.小车的加速度应适当大一些,以能在纸带上长约50cm的范围内清楚地取78个计数点为宜。

3.应区别计时器打出的轨迹点与人为选取的计数点,通常每隔4个轨迹点选1个计数点,选取的记数点不少于6个。

4.不要分段测量各段位移,可统一量出各计数点到计数起点0之间的距离,读数时应估读到毫米的下一位。

[例题]

1.电磁打点计时器是一种使用______电源的计时仪器,它的工作电压是______。如图所示,A是______,B是______,C是______,D是______,E是______,F是______。

答案:交流,4至6V,线圈,振动片,限位孔,振针,永磁体,接线柱。

 

 

 

 

 

 

2.如图是某同学测量匀变速直线运动的加速度时,从若干纸带中选中的一条纸带的一部分,他每隔4个点取一个计数点,图上注明了他对各计数点间距离的测量结果。

(1)为了验证小车的运动是匀变速运动,请进行下列计算,填入表内(单位:cm)

s2-s1

s3-s2

s4-s3

s5-s4

s6-s5

 

     

各位移差与平均值最多相差______cm,由此可以得出结论:小车的位移在________范围内相等,所以小车的运动是________。

(2)根据匀变速直线运动的规律,可以求得物体的加速度a==______m/s2

(3)根据an-3=,可求出

a1==______m/s2,a2==______m/s2,a3==______m/s2

所以,==______m/s2

答案:(1)1.60,1.55,1.62,1.53,1.61,1.58,0.05,任意两个连续相等的时间里、在误差允许的,匀加速直线运动;(2)1.58;(3)1.59,1.57,1.59,1.58。

3.在研究匀变速直线运动的实验中,如图所示,为一条记录小车运动情况的纸带,图中A、B、C、D、E为相邻的计数点,相邻计数点间的时间间隔T=0.1s。

(1)根据________计算各点瞬时速度,则

vA=______m/s,vB=______m/s,vC=______m/s,

vD=______m/s,vE=______m/s。

 

 

 

 

(2)在如图所示坐标中作出小车的v-t图线,并根据图线求出a=________。将图线延长与纵轴相交,交点的速度是________,此速度的物理意义是________。

答案:(1)vn=,0.53,0.88,1.23,1.58,1.93;(2)3.50m/s2,0.53m/s,开始计时小车的速度,即vA

 

 

4、验证牛顿第二定律

[实验目的]

验证牛顿第二定律。

[实验原理]

1.保持小车质量不变,改变小桶内砂的质量,从而改变细线对小车的牵引力,测出小车的对应加速度,作出加速度和力的关系图线,验证加速度是否与外力成正比。

2.保持小桶和砂的质量不变,在小车上加减砝码,改变小车的质量,测出小车的对应加速度,作出加速度和质量倒数的关系图线,验证加速度是否与质量成反比。

[实验器材]

小车,砝码,小桶,砂,细线,附有定滑轮的长木板,垫木,打点计时器,低压交流电源,导线两根,纸带,托盘天平及砝码,米尺。

[实验步骤]

1.用天平测出小车和小桶的质量M和M',把数据记录下来。

2.按如图装置把实验器材安装好,只是不把挂小桶用的细线系在小车上,即不给小车加牵引力。

3.平衡摩擦力:在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上垫木,反复移动垫木的位置,直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态(可以从纸带上打的点是否均匀来判断)。

4.在小车上加放砝码,小桶里放入适量的砂,把砝码和砂的质量m和m'记录下来。把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶,接通电源,放开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,取下纸带,在纸带上写上编号。

5.保持小车的质量不变,改变砂的质量(要用天平称量),按步骤4再做5次实验。

6.算出每条纸带对应的加速度的值。

7.用纵坐标表示加速度a,横坐标表示作用力,即砂和桶的总重力(M'+m')g,根据实验结果在坐标平面上描出相应的点,作图线。若图线为一条过原点的直线,就证明了研究对象质量不变时其加速度与它所受作用力成正比。

8.保持砂和小桶的质量不变,在小车上加放砝码,重复上面的实验,并做好记录,求出相应的加速度,用纵坐标表示加速度a,横坐标表示小车和车内砝码总质量的倒数,在坐标平面上根据实验结果描出相应的点并作图线,若图线为一条过原点的直线,就证明了研究对象所受作用力不变时其加速度与它的质量成反比。

[注意事项]

1.砂和小桶的总质量不要超过小车和砝码的总质量的

2.在平衡摩擦力时,不要悬挂小桶,但小车应连着纸带且接通电源。用手给小车一个初速度,如果在纸带上打出的点的间隔是均匀的,表明小车受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。

3.作图时应该使所作的直线通过尽可能多的点,不在直线上的点也要尽可能对称地分布在直线的两侧,但如遇个别特别偏离的点可舍去。

[例题]

1.在做验证牛顿第二定律的实验时,某学生将实验装置按如图安装,而后就接通源开始做实验,他有三个明显的错误:(1)____________;(2)____________;(3)____________。

答案:(1)没有平衡摩擦力;(2)不应挂钩码,应挂装有砂子的小桶;(3)细线太长悬挂物离地面太近。

 

 

 

 

 

 

 

2.在验证牛顿第二定律的实验中,用改变砂的质量的办法来改变对小车的作用力F,用打点计时器测出小车的加速度a,得出若干组F和a的数据。然后根据测得的数据作出如图所示的a-F图线,发现图线既不过原点,又不是直线,原因是

A.没有平衡摩擦力,且小车质量较大

B.平衡摩擦力时,所垫木板太高,且砂和小桶的质量较大

C.平衡摩擦力时,所垫木板太低,且砂和小桶的质量较大

D.平衡摩擦力时,所垫木板太高,且小车质量较大

答案:C

 

5、研究平抛物体的运动

[实验目的]

1.用实验方法描出平抛物体的运动轨迹。

2.从实验轨迹求平抛物体的初速度。

[实验原理]

平抛物体的运动可以看作是两个分运动的合运动:一是水平方向的匀速直线运动,另一个是竖直方向的自由落体运动。令小球做平抛运动,利用描迹法描出小球的运动轨迹,即小球做平抛运动的曲线,建立坐标系,测出曲线上的某一点的坐标x和y,根据重力加速度g的数值,利用公式y=gt2求出小球的飞行时间t,再利用公式x=vt,求出小球的水平分速度,即为小球做平抛运动的初速度。

 

[实验器材]

斜槽,竖直固定在铁架台上的木板,白纸,图钉,小球,有孔的卡片,刻度尺,重锤线。

[实验步骤]

1.安装调整斜槽:用图钉把白纸钉在竖直板上,在木板的左上角固定斜槽,可用平衡法调整斜槽,即将小球轻放在斜槽平直部分的末端处,能使小球在平直轨道上的任意位置静止,就表明水平已调好。

2.调整木板:用悬挂在槽口的重锤线把木板调整到竖直方向,并使木板平面与小球下落的竖直面平行。然后把重锤线方向记录到钉在木板的白纸上,固定木板,使在重复实验的过程中,木板与斜槽的相对位置保持不变。

3.确定坐标原点O:把小球放在槽口处,用铅笔记下球在槽口时球心在图板上的水平投影点O,O点即为坐标原点。

4.描绘运动轨迹:在木板的平面上用手按住卡片,使卡片上有孔的一面保持水平,调整卡片的位置,使从槽上滚下的小球正好穿过卡片的孔,而不擦碰孔的边缘,然后用铅笔在卡片缺口上点个黑点,这就在白纸上记下了小球穿过孔时球心所对应的位置。保证小球每次从槽上开始滚下的位置都相同,用同样的方法,可找出小球平抛轨迹上的一系列位置。取下白纸用平滑的曲线把这些位置连接起来即得小球做平抛运动的轨迹。

5.计算初速度:以O点为原点画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴,并在曲线上选取A、B、C、D、E、F六个不同的点,用刻度尺和三角板测出它们的坐标x和y,用公式x=v0t和y=gt2计算出小球的初速度v0,最后计算出v0的平均值,并将有关数据记入表格内。

[注意事项]

1.实验中必须保持通过斜槽末端点的切线水平,方木板必须处在竖直面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行,并使小球的运动靠近图板但不接触。

2.小球必须每次从斜槽上同一位置滚下。

3.坐标原点(小球做平抛运动的起点)不是槽口的端点,应是小球在槽口时,球的球心在木板上的水平投影点。

4.要在平抛轨道上选取距O点远些的点来计算球的初速度,这样可使结果的误差较小。

[例题]

1.下列哪些因素会使"研究平抛物体的运动"实验的误差增大

A.小球与斜槽之间有摩擦

B.安装斜槽时其末端不水平

C.建立坐标系时,以斜槽末端端口位置为坐标原点

D.根据曲线计算平抛运动的初速度时,在曲线上取作计算的点离原点O较远

答案:BC

2.如图所示,在"研究平抛物体的运动"的实验时,用一张印有小方格的纸记录轨迹,小方格的边长=1.25cm。若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示,则小球平抛的初速度的计算式为v0=________(用、g表示),其值是________(取g=9.8m/s2),小球在b点的速率是________。

答案:2,0.70m/s,0.875m/s

 

 

6、验证机械能守恒定律

[实验目的]

验证机械能守恒定律。

[实验原理]

当物体自由下落时,只有重力做功,物体的重力势能和动能互相转化,机械能守恒。若某一时刻物体下落的瞬时速度为v,下落高度为h,则应有:mgh=mv2,借助打点计时器,测出重物某时刻的下落高度h和该时刻的瞬时速度v,即可验证机械能是否守恒,实验装置如图所示。

测定第n点的瞬时速度的方法是:测出第n点的相邻前、后两段相等时间T内下落的距离snsn+1,由公式vn=,或由vn=算出,如图所示。

 

 

 

 

 

 

 

 

[实验器材]

铁架台(带铁夹),打点计时器,学生电源,导线,带铁夹的重缍,纸带,米尺。

[实验步骤]

1.按如图装置把打点计时器安装在铁架台上,用导线把打点计时器与学生电源连接好。

2.把纸带的一端在重锤上用夹子固定好,另一端穿过计时器限位孔,用手竖直提起纸带使重锤停靠在打点计时器附近。

3.接通电源,松开纸带,让重锤自由下落。

4.重复几次,得到3~5条打好点的纸带。

5.在打好点的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近2mm,且点迹清晰一条纸带,在起始点标上0,以后各依次标上1,2,3……,用刻度尺测出对应下落高度h1、h2、h3……。

6.应用公式vn=计算各点对应的即时速度v1、v2、v3……。

7.计算各点对应的势能减少量mghn和动能的增加量mvn2,进行比较。

[注意项事]

1.打点计时器安装时,必须使两纸带限位孔在同一竖直线上,以减小摩擦阻力。

2.选用纸带时应尽量挑第一、二点间距接近2mm的纸带。

3.因不需要知道动能和势能的具体数值,所以不需要测量重物的质量。

[例题]

1.本实验中,除铁架台、铁夹、学生电源、纸带和重物外,还需选用下述仪器中的哪几种?

A.秒表 B.刻度尺 C.天平 D.打点计时器

答案:BD

2.在"验证机械能守恒定律"的实验中,已知打点计时器所用电源的频率为50Hz。查得当地的重加速度g=9.80m/s2,测得所用的重物的质量为1.00kg。实验中得到一条点迹清晰的纸带,把第一个点记作O,另连续的4个点A、B、C、D作为测量的点,经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm。根据以上数据,可知重物由O点到运动C点,重力势能减少量等于________J,动能的增加量等于________J。(取3位有效数字)

答案:7.62,7.57

3.在本实验中,所用电源的频率为50Hz,某同学选择了一条理想的纸带,用刻度尺测量时各计数点位置对应刻度尺上的读数如图所示。(图中O是打点计时器打的第一个点,A、B、C、D、E分别是以每打两个点的时间作为计时单位取的计数点)。根据纸带求:

(1)重锤下落的加速度。

(2)若重锤质量为mkg,则重锤从起始下落至B时,减少的重力势能为多少?

(3)重锤下落到B时,动能为多大?

(4)从(2)、(3)的数据可得什么结论?产生误差的主要原因是什么?

答案:(1)9.69m/s2;(2)|△Ep|=1.95mJ;(3)Ek=1.89mJ;(4)在实验误差允许的范围内,重锤重力势能的减少等于其动能的增加,机械能守恒。产生误差的主要原因是重锤下落过程中受到阻力(空气阻力、纸带与限位孔间的摩擦阻力)的作用。

 

7〈实验七 探究动能定理〉

 

该实验是 新增实验,值得注意的是该实验具有探究性质。在课本必修2(P71)有该实验的描述,其原理与实验三(验证机械能守恒定律)相似。用重锤带动纸带自由下落,通过分析纸带,测出某两点的瞬时速度v1v2和重锤下落高度,即可求出此时重锤的动能增量 和重力做的功。是否还有其它实验方法,可能是高考命题的一个方向。但不管如何,始终把握住动能定理

8探究弹力和弹簧伸长的关系

[点评] 

该实验 高考新增实验,是新课程标准所倡导的探究型实验。虽为探究,但本实验过于简单,除各地模拟试题中偶有出现,在历年高考试题几乎没有出现过。所以本实验考生只需熟悉基本原理和步骤,以及长度的测量和读数即可。

 

 

 

 

 

9、用描迹法画出电场中平面上的等势线

[实验目的]

利用电场中电势差及等势面的知识,练习用描迹法画出电场中一个平面上的等势线。

[实验原理]

用导电纸上形成的稳恒电流场来模拟静电场,当两探针与导电纸上电势相等的两点接触时,与探针相连的灵敏电流计中通过的电流为零,指针不偏转,从而可以利用灵敏电流计找出导电纸上的等势点,并依据等势点描绘出等势线。

[实验器材]

学生电源或电池组(电压约为6V),灵敏电流计,开关,导电纸,复写纸,白纸,圆柱形金属电极两个,探针两支,导线若干,木板一块,图钉,刻度尺。

 

[实验步骤]

1.在平整的木板上,由下而上依次铺放白纸、复写纸、导电纸各一张,导电纸有导电物质的一面要向上,用图钉把白纸、复写纸、和导电纸一起固定在木板上。

2.在导电纸上平放两个跟它接触良好的圆柱形电极,两个电极之间的距离约为10cm,将两个电极分别与电压约为6V的直流电源的正负极相接,作为"正电荷"和"负电荷",再把两根探针分别接到灵敏电流计的"+"、"-"接线柱上(如图所示)。

3.在导电纸上画出两个电极的连线,在连线上取间距大致相等的五个点作基准点,并用探针把它们的位置复印在白纸上。

4.接通电源,将一探针跟某一基准点接触,然后在这一基准点的一侧距此基准点约1cm处再选一点,在此点将另一探计跟导电纸接触,这时一般会看到灵敏电流计的指针发生偏转,左右移动探针位置,可以找到一点使电流计的指针不发生偏转,用探针把这一点位置复印在白纸上。

5.按步骤(4)的方法,在这个基准点的两侧逐步由近及远地各探测出五个等势点,相邻两个等势点之间的距离约为1cm。

6.用同样的方法,探测出另外四个基准点的等势点。

7.断开电源,取出白纸,根据五个基准点的等势点,画出五条平滑的曲线,这就是五条等势线。

[注意事项]

1.电极与导电纸接触要良好,且与导电纸的相对位置不能改变。

2.寻找等势点时,应从基准点附近由近及远地逐渐推移,不可冒然进行大跨度的移动,以免电势差过大,发生电流计过载现象。

3.导电纸上所涂导电物质相当薄,故在寻找等势点时,不能用探针在导电纸上反复划动,而应采用点接触法。

4.探测等势点不要太靠近导电纸的边缘,因为实验是用电流场模拟静电场,导电纸边缘的电流方向与边界平行,并不与等量异种电荷电场的电场线相似。

[例题]

1.如图为描绘电场中等势线的装置,所用的电流计电流从哪一接线柱流入,其指针就向哪一侧偏。

在寻找基准点O的另一等势点时,探针I与O点接触,另一探针II与导电纸上的C点接触,电流计的指针向负接线柱一侧偏转,为了尽快探测到新等势点,探针II应由C点逐渐

A.向上移动 B.向下移动 C.向左移动 D.向右移动。

答案:C

2.某同学在做"电场中等势线的描绘实验"中,若手头没有灵敏电流计,是否可以用内阻较大的电压表代替?

答案:能。将电压表一端接某一电极,另一端接探针,使探针与各基准点接触并在附近移动,电压表读数相等的点即为等势点。

 

 

10、测定金属的电阻率

[实验目的]

用伏安法间接测定某种金属导体的电阻率;练习使用螺旋测微器。

[实验原理]

根据电阻定律公式R=,只要测量出金属导线的长度和它的直径d,计算出导线的横截面积S,并用伏安法测出金属导线的电阻R,即可计算出金属导线的电阻率。

[实验器材]

被测金属导线,直流电源(4V),电流表(0-0.6A),电压表(0-3V),滑动变阻器(50Ω),电键,导线若干,螺旋测微器,米尺。

[实验步骤]

1.用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d,计算出导线的横截面积S。

2.按如图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路。

3.用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度,反复测量3次,求出其平均值

4.把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置,电路经检查确认无误后,闭合电键S。改变滑动变阻器滑动片的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值,断开电键S,求出导线电阻R的平均值。

5.将测得的R、、d值,代入电阻率计算公式中,计算出金属导线的电阻率。

6.拆去实验线路,整理好实验器材。

[注意事项]

1.测量被测金属导线的有效长度,是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度,亦即电压表两并入点间的部分待测导线长度,测量时应将导线拉直。

2.本实验中被测金属导线的电阻值较小,因此实验电路必须采用电流表外接法。

3.实验连线时,应先从电源的正极出发,依次将电源、电键、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路(闭合电路),然后再把电压表并联在待测金属导线的两端。

4.闭合电键S之前,一定要使滑动变阻器的滑动片处在有效电阻值最大的位置。

5.在用伏安法测电阻时,通过待测导线的电流强度I的值不宜过大(电流表用0~0.6A量程),通电时间不宜过长,以免金属导线的温度明显升高,造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。

[例题]

1.在"测定金属的电阻率"实验中,以下操作中错误的是

A.用米尺量出金属丝的全长三次,算出其平均值

B.用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径,算出其平均值

C.用伏安法测电阻时采用安培表的内接线路,多次测量后算出其平均值

D.实验中应保持金属丝的温度不变

 

2.欲用伏安法测定一段阻值约为5左右的金属导线的电阻,要求测量结果尽量准确,现备有以下器材:

 

A.电池组(3V,内阻1);

B.电流表(0~3A,内阻0.0125

C.电流表(0~0.6A,内阻0.125

D.电压表(0~3V,内阻3k

E.电压表(0~15V,内阻15k

F.滑动变阻器(0~20,额定电流1A)

G.滑动变阻器(0~2000,额定电流0.3A)

H.电键、导线。

(1)上述器材中应选用的是________。(填写各器材的字母代号)

(2)实验电路应采用电流表________接法。(填"内"或"外")

(3)设实验中,电流表、电压表的某组示数如图所示,图示中I=________A,U=________V。

(4)将图中给定的器材连成实验电路。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11、用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻

[实验目的]

测定电池的电动势和内电阻。

[实验原理]

如图1所示,改变R的阻值,从电压表和电流表中读出几组I、U值,利用闭合电路的欧姆定律求出几组、r值,最后分别算出它们的平均值。

此外,还可以用作图法来处理数据。即在坐标纸上以I为横坐标,U为纵坐标,用测出的几组I、U值画出U-I图象(如图2)所得直线跟纵轴的交点即为电动势值,图线斜率的绝对值即为内电阻r的值。

[实验器材]

待测电池,电压表(0-3V),电流表(0-0.6A),滑动变阻器(10Ω),电键,导线。

[实验步骤]

1.电流表用0.6A量程,电压表用3V量程,按电路图连接好电路。

2.把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。

3.闭合电键,调节变阻器,使电流表有明显示数,记录一组数据(I1、U1),用同样方法测量几组I、U的值。

4.打开电键,整理好器材。

5.处理数据,用公式法和作图法两种方法求出电动势和内电阻的值。

[注意事项]

1.为了使电池的路端电压变化明显,电池的内阻宜大些,可选用已使用过一段时间的1号干电池。

2.干电池在大电流放电时,电动势会明显下降,内阻r会明显增大,故长时间放电不宜超过0.3A,短时间放电不宜超过0.5A。因此,实验中不要将I调得过大,读电表要快,每次读完立即断电。

3.要测出不少于6组I、U数据,且变化范围要大些,用方程组求解时,要将测出的I、U数据中,第1和第4为一组,第2和第5为一组,第3和第6为一组,分别解出、r值再平均。

4.在画U-I图线时,要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧。个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。这样,就可使偶然误差得到部分的抵消,从而提高精确度。

5.干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小,即不会比电动势小很多,这时,在画U-I图线时,纵轴的刻度可以不从零开始,而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始)。但这时图线和横轴的交点不再是短路电流。不过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻。

[例题]

1.用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻的实验中,所用电流表和电压表的内电阻分别为,如图为所需的器材。

(1)请你把它们连成实验电路,注意两个电表要选用适当量程,并要求变阻器的滑动片在左端时其电阻值最大。

(2)一位同学记录的6组数据见下表,试根据这些数据在图中画出U-I图线,根据图线求出电池的电动势________V,内阻________

 

I/A 

0.12 

0.20 

0.31 

0.32 

0.50 

0.57 

U/V 

1.37 

1.32 

1.24 

1.18 

1.19 

1.05 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

答案:(1)略;(2)1.46,0.72。

2.用伏安法测电池的电动势和内阻的实验中,由于电流表和电压表内阻的影响,以下说法正确的是

A.用图a所示电路时,

B.用图a所示电路时,

C.用图b所示电路时,

D.用图b所示电路时,

答案:AB

 

 

12、练习用多用电表(万用表)测电阻

[实验目的]

练习使用多用电表测电阻。

[实验原理]

多用电表由表头、选择开关和测量线路三部分组成(如图),表头是一块高灵敏度磁电式电流表,其满度电流约几十到几百A,转换开关和测量线路相配合,可测量交流和直流电流、交流和直流电压及直流电阻等。测量直流电阻部分即欧姆表是依据闭合电路欧姆定律制成的,原理如图所示,当红、黑表笔短接并调节R使指针满偏时有

Ig== (1)

当电笔间接入待测电阻Rx时,有

Ix= (2)

联立(1)、(2)式解得

= (3)

由(3)式知当Rx=R时,Ix=Ig,指针指在表盘刻度中心,故称R为欧姆表的中值电阻,由(2)式或(3)式可知每一个Rx都有一个对应的电流值I,如果在刻度盘上直接标出与I对应的Rx的值,那么当红、黑表笔分别接触待测电阻的两端,就可以从表盘上直接读出它的阻值。

由于电流和电阻的非线性关系,表盘上电流刻度是均匀的,其对应的电阻刻度是不均匀的,电阻的零刻度在电流满刻度处。

[实验器材]

多用电表,标明阻值为几欧、几十欧、几百欧、几千欧的定值电阻各一个,小螺丝刀。

[实验步骤]

1.机械调零,用小螺丝刀旋动定位螺丝使指针指在左端电流零刻度处,并将红、黑表笔分别接入"+"、"-"插孔。

2.选挡:选择开关置于欧姆表"×1"挡。

3.短接调零:在表笔短接时调整欧姆挡的调零旋钮使指针指在右端电阻零刻度处,若"欧姆零点"旋钮右旋到底也不能调零,应更换表内电池。

4.测量读数:将表笔搭接在待测电阻两端,读出指示的电阻值并与标定值比较,随即断开表笔。

5.换一个待测电阻,重复以上2、3、4过程,选择开关所置位置由被测电阻值与中值电阻值共同决定,可置于"×1"或"×10"或"×100"或"×1k"挡。

6.多用电表用完后,将选择开关置于"OFF"挡或交变电压的最高挡,拔出表笔。

[注意事项]

1.多用电表在使用前,应先观察指针是否指在电流表的零刻度,若有偏差,应进行机械调零。

2.测量时手不要接触表笔的金属部分。

3.合理选择量程,使指针尽可能指在中间刻度附近(可参考指针偏转在~5R的范围)。若指针偏角太大,应改换低挡位;若指针偏角太小,应改换高挡位。每次换挡后均要重新短接调零,读数时应将指针示数乘以挡位倍率。

4.测量完毕后应拔出表笔,选择开头置OFF挡或交流电压最高挡,电表长期不用时应取出电池,以防电池漏电。

[例题]

1.多用电表中"+"孔插______(红、黑)表笔,电流是从该表笔流______(填"进"或"出"),欧姆表内部电池的正极是接______(填"红"或"黑")表笔的。

答案:红,进,黑。

2.一学生使用多用电表测电阻,他在实验中有违反使用规则之处。他的主要实验步骤如下:

A.把选择开关置于"×1"欧姆挡;

B.把表笔插入插孔中,先把两表笔相接触,旋转调零旋钮,使指针指在电阻刻度的零位上;

C.把两表笔分别与某一待测电阻的两端相连,发现这时指针偏转角度较小;

D.换用"×100"挡,发现这时指针偏转适中,随即记下电阻值;

E.把表笔从插孔中拔出后,就把多用表放回桌上原处,实验完毕。

这个学生已经注意到在测量时待测电阻与其它元件或电源断开,不用手碰表笔的金属杆。这个学生在实验中哪一个或哪些步骤违反了使用规则?

答案:D先调零后再测R;E将选择开关置于"OFF"或交流电压最大挡。

3.调零后,用"×10"挡测量一个电阻的阻值,发现表针偏转角度很大,正确的判断和做法是

A.这个电阻阻值很小

B.这个电阻阻值很大

C.为了把电阻测得更准一些,应换用"×1"档,重新测量

D.为了把电阻测得更准一些,应换用"×100"档,重新测量

答案:AC

 

 

 

 

 

二、测量性实验

(1)长度的测量

1.测量原则:(1)为避免读数出错,三种测量器具(包括毫米刻度尺)均应以mm为单位读数!(2)用游标尺或螺旋测微器测长度时,均应注意从不同方位多测量几次,读平均值。(3)尺应紧贴测量物,使刻度线与测量面间无缝隙。

2.实验原理高考资源网

游标卡尺

(1)10分度的卡尺,游标总长度为9mm,分成10等份,每等份为0.9mm,每格与主尺最小分度差0.1mm;20分度的卡尺,游标总长度为19mm,分成20等份,每等份为mm,每格与主尺最小分度差0.05(即)mm;50分度的卡尺,游标总长度为49mm,分成50等份,每等份为mm,每格与主尺最小分度差0.02(即)mm;

(2)读数方法:以洲标尺的零刻度线对准位置读出主尺上的整毫米数,在读出周标尺上的第几条线与相近的某条线重合,将对齐的洲标尺刻度乘以该卡尺的精确度(即总格的倒数),将主尺读数与游标读数相加即得测量值。

螺旋测微器

(1)工作原理:每转一周,螺杆运动一个螺距0.5mm,将它等分为50等份,则每转一份即表示0.01mm,故它精确到0.01mm即千分之一厘米,故又叫千分尺。

(2)读数方法:先从主尺上读出露出的刻度值,注意主尺上有整毫米和半毫米两行刻线,不要漏读半毫米值。再读可动刻度部分的读数,看第几条刻度线与主尺重合(注意估读),乘以0.01mm即为可动读数,再将固定和可动读数相加即为测量值。注意:螺旋测微器读数如以mm为单位,小数点后一定要读够三位数字,如读不够,应以零来补齐。

注意事项:(1)游标卡尺读数时,主尺的读数应从游标的零刻度处读,而不能从游标的机械末端读。(2)游标尺使用时,不论多少分度都不用估读20分度的读数,末位数一定是0或5;50分度的卡尺,末位数一定是偶数。(3)若游标尺上任何一格均与主尺线对齐,选择较近的一条线读数。(4)螺旋测微器的主尺读数应注意半毫米线是都露出。(4)螺旋测微器的可动部分读数时,即使某一线完全对齐,也应估读零。

(2)用单摆测重力加速度

  1. 实验目的:用单摆测定当地的重力加速度。
  2. 实验原理:g=
  3. 实验器材:长约1m的细线、小铁球、铁架台、米尺、游标卡尺、秒表。
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  1. 小球摆动时,最大偏角应小于50
  2. 小球应在竖直面内振动。
  3. 计算单摆振动次数时,应从摆球通过平衡位置时开始计时。
  4. 摆长应为悬点到球心的距离。即:L=摆线长+摆球的半径。

(3)用油膜法估测分子直径

1.实验原理:油酸滴在水面上,可认为在水面上形成了单分子油膜,如把分子认为是球状,测出其厚度即为直径。

2.实验器材:盛水方盘、注射器(或胶头滴管)、试剂瓶、坐标纸、玻璃、痱子粉(或石膏粉)、酒精油酸溶液、量筒。

3.步骤:盘中倒水侍其静,胶头滴管吸液油,逐滴滴入量筒中,一滴液体应记清,痱子粉均与撒水面上,靠近水面一滴成,油膜面积稳定后,方盘上放玻璃稳,描出轮廓印(坐标)纸上,再把格数来数清,多于半格算一格,少于半格舍去无,数出方格求面积,体积应从浓度求。
4.注意事项:(1)实验前应注意方盘是否干净,否则油膜难以形成。(2)方盘中的水应保持平衡,痱子粉应均匀浮在水面上(3)向水面滴酒精溶液时应靠近水面,不能离水面太高,否则油膜难以形成。(4)向水面只能滴一滴油酸溶液。(5)计算分子直径时,注意滴加的不是纯油酸,而是酒精油酸溶液,应用一滴溶液的体积乘以溶液的体积百分比浓度。
(4)测定金属的电阻率
1.电路连接方式是安培表外接法,而不是内接法。
2.测L时应测接入电路的电阻丝的有效长度。
3.闭合开关前,应把滑动变阻器的滑动触头置于正确位置。
4.多次测量U、I,先计算R,再求R平均值。
5.电流不宜过大,否则电阻率要变化,安培表一般选0—0.6安挡。
(5)测定电源的电动势和内电阻
1.实验电路图:安培表和滑动变阻器串联后与伏特表并联。


2.测量误差:、r测量值均小于真实值。
3.安培表一般选0-0.6A档,伏特表一般选0-3伏档。
4.电流不能过大,一般小于0.5A。
误差:电动势的测量值和内电阻的测量值均小于真实值。
(6)电表改装(测内阻)
实验注意:(1)半偏法测电流表内阻时,应满足电位器阻值远远大于待测表内阻(倍左右)的条件。(2)选用电动势高的电源有助于减少误差。(3)半偏法测得的内阻值偏小(读数时干路电流大于满度电流,通过电阻箱的电流大于半偏电流,由分流规律可得)。(4)改装后电表的偏转仍与总电流或总电压成正比,刻度或读数可由此来定且刻度线应均匀。(5)校准电路一般采用分压器接法。(6)绝对误差与相对(百分)误差相比,后者更能反应实验精确程度。

 

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