高考物理二轮复习 第2部分 专项4 考前回扣——结论性语句再强化 6 力学和电学实验学案

六、力学和电学实验(一)力学实验1熟知常规力学量的测量物理量测量工具、使用方法或测量方法力弹簧测力计(不超量程，调零；会读数)；力传感器(调零)质量天平(水平放置、调零；被测物体放左盘、砝码放右盘；会读数)长度刻度尺要估读，精度1 mm；螺旋测微器要估读，精度0.01 mm；游标卡尺不估读，精度有0.1 mm、0.05 mm、0.02 mm三种时间打点计时器(电磁式6 V以下交流电，电火花220 V交流电，打点时间间隔0.02 s)；光电计时器(记录挡光时间t)；秒表(不估读，精度0.1 s)速度打点纸带：vt/2；频闪照相：vt/2；光电门：瞬时速度：v(d为遮光板宽度)；速度传感器加速度打点纸带：a；频闪照相：a；光电门：a或a；vt图象：ak(斜率)2.洞悉重要力学实验的考点(1)研究匀变速直线运动装置图操作要领平行：细绳、纸带与长木板平行靠近：小车释放前，应靠近打点计时器的位置先后：实验时先接通电源，后释放小车；实验后先断开电源，后取下纸带适当：悬挂钩码要适当，避免纸带打出的点太少或过于密集考查热点考装置：器材装配正误考读算：读纸带计数点间位移；计算瞬时速度；计算加速度摩擦力：无须平衡(木板平放或斜放均可)远小于：无须满足(悬挂钩码质量与小车质量)(2)探究弹力与弹簧伸长的关系装置图操作要领考查热点操作：弹簧竖直悬挂；待钩码静止时测出弹簧长度作图：坐标轴标度要适中，单位要标注；连线时要使各数据点均匀分布在直线的两侧考装置：器材装配、读数考作图：根据记录数据作相关图线考计算：根据Fx或Fl或mx图象求k(3)验证力的平行四边形定则装置图操作要领等效：同一次实验中橡皮筋拉长后的结点O位置必须保持不变拉力：沿弹簧测力计轴线方向拉，橡皮筋、弹簧测力计和细绳套与纸面平行；两分力F1、F2的夹角不要太大或太小作图：选定比例要相同；严格按力的图示要求作平行四边形求合力考查热点考读数：弹簧测力计示数考操作：两次拉橡皮筋时需将结点O拉到同一位置求合力：根据分力F1、F2的大小与方向用作图法求合力会区分：能区分合力的理论值与真实值(4)验证牛顿运动定律装置图操作要领平衡：必须平衡摩擦力(改变小车或重物质量，无须重新平衡)质量：小盘和砝码的总质量远小于小车质量(若使用力传感器，或以小车与重物的系统为研究对象无须满足此要求)其他：细绳与长木板平行；小车从靠近打点计时器的位置释放；实验时先接通电源，后释放小车考查热点考装置：器材装配正误；平衡摩擦力的方法、标准；质量控制要求测定a：根据纸带或光电门数据计算加速度求结论：描点作a-F或a-图象，并得出结论判成因：给定异常aF图象，判断其可能成因(5)探究动能定理装置图操作要领平衡：必须平衡摩擦力做功：橡皮筋做的功是变力功，不能具体求解，须用倍增法改变功的大小小车：靠近打点计时器且接通电源再释放小车；每次小车必须由同一位置静止弹出考查热点考装置：平衡摩擦力的方法、判断标准求速度：小车获得的速度就是纸带点距均匀的速度考图象：作Wv或Wv2图象，得出结论(6)验证机械能守恒定律装置图操作要领考查热点安装：打点计时器竖直安装；纸带沿竖直方向拉直重物：选密度大、质量大、体积小的金属块，且靠近打点计时器处释放速度：应用vn，不能用vn或vngt计算考装置：器材选择、装配正误考运算：下落速度的计算；减少的重力势能与增加的动能的计算考图象：根据h或h图象的斜率判断机械能是否守恒(7)验证动量守恒定律装置图实验原理碰撞前后动量mav0mav1mbv2，即maOBmaOAmbOC是否守恒考查热点考装置：斜槽末端切线应调整水平；a球质量大于b球考原理：小球落地点的判定及精准定位；必要的物理量的测量；碰撞前后守恒式的计算考拓展：验证动量守恒定律其他实验装置、方法及关系式 (二)电学实验1熟知常规电学量的测量物理量测量工具、使用方法或测量方法电压电压表(会选用；会接线；会读数)；电压传感器；多用电表电压挡；灵敏电流计与大电阻串联电流电流表(会选用；会接线；会读数)；电流传感器；多用电表电流挡；灵敏电流计与小电阻并联电阻多用电表电阻挡(估测)；伏安法(外接法、内接法)；等效替代法测电阻；电阻箱(接线、读数)；滑动变阻器(选用、接线)电动势伏安法；伏阻法；安阻法等2.洞悉重要电学实验的考点(1)测定金属的电阻率电路图实验原理测Rx：Rx(伏安法) 算：Rx，考查热点考读数：U、I、L及d(待测金属丝直径)考电路：电路设计或选择、实物连线或改错，器材选择考运算：UI图象求Rx，求(2)描绘小灯泡的伏安特性曲线电路图实验原理电路：伏安法外接；滑动变阻器分压式图象：UI图象为曲线(温度升高，灯丝电阻增大)考查热点考电路：电路设计或选择、实物连线或改错，器材选择考作图：描点、连线画UI图象考运算：由UI图象求电阻、电功率 (3)测定电源的电动势与内阻电路图实验原理伏安法：EUIr安阻法：EI(Rr)伏阻法：EUr考查热点考电路：电路设计或选择、实物连线或改错，器材选择考作图：描点连线画UI图象考运算：由UI或I1R或U1R1图象，求E、r(4)练习使用多用电表电路图实验原理VA挡：相当于电压表、电流表挡：闭合电路欧姆定律调零：机械调零、欧姆调零电流方向：红表笔进，黑表笔出考查热点考读数：电压、电流、电阻挡的读值挡：闭合电路欧姆定律调零：机械调零、欧姆调零电流方向：红表笔进，黑表笔出(5)传感器的简单应用电路图实验原理传感器能够将感受到的物理量(力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)考查热点考热敏：热敏电阻特性(欧姆表法、伏安法)考光敏：光敏电阻特性(欧姆表法、伏安法)【保温训练】1游标卡尺和螺旋测微器是物理实验中常用的测量仪器，现分别用两种仪器测量一金属丝的长度和直径，下面两图的读数分别是a、_cm，b、_mm.图50【解析】(1)游标卡尺的主尺读数为50 mm，游标尺上第3个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为30.05 mm0.15 mm，所以最终读数为：50 mm0.15 mm50.15 mm5.015 cm.(2)螺旋测微器的固定刻度为2 mm，可动刻度为15.00.01 mm0.150 mm，所以最终读数为2 mm0.150 mm2.150 mm.【答案】5.0152.1502(2017东北三省四市教研联合体一模)如图51甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置该同学在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放图51(1)该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则d_cm.(2)实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是_；(3)下列不必要的一项实验要求是_(请填写选项前对应的字母)A应将气垫导轨调节水平B应使A位置与光电门间的距离适当大些C应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量D应使细线与气垫导轨平行(4)改变钩码质量，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，通过描点作出线性图象，研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出_图象(选填“t2F”“F”或“F”) 【导学号：19624211】【解析】(1)由图知第5条刻度线与主尺对齐，d2 mm50.05 mm2.25 mm0.225 cm；(2)实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，滑块经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度根据运动学公式得若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是遮光条到光电门的距离L；(3)A项，应将气垫导轨调节水平，拉力才等于合力，故A不合题意；B项，应使A位置与光电门间的距离适当大些，有利于减小误差，故B不合题意；C项，拉力是直接通过传感器测量的，故与小车质量和钩码质量大小无关，故C符合题意；D项，要保持拉线方向与木板平面平行，拉力才等于合力，故D不合题意；故选C.(4)由题意可知，该实验中保持小车质量M不变，因此有：v22aL，v，a，2L所以研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出F图象【答案】(1)0.225(2)遮光条到光电门的距离L(3)C(4)-F3(2017达州市一模)图52(a)为测量滑块与水平木板之间的动摩擦因数的实验装置示意图木板固定在水平桌面上，打点计时器电源的频率为50 Hz，开始实验时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列的点(1)图(b)给出的是实验中获取的一条纸带的一部分，每相邻两计数点间还有4个打点(图中未标出)，计数点间的距离如图所示根据图中数据计算加速度a_(保留两位有效数字)图52(2)为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有_(填入正确答案的字母)A滑块运动的时间tB木板的质量m1C滑块的质量m2D托盘和砝码的总质量m3(3)滑块与木板间的动摩擦因数_(用被测物理量的字母表示，重力加速度为g)【解析】(1)每相邻两计数点间还有4个打点，说明相邻的计数点时间间隔：T0.1 s，由图b可知，x11.89 cm0.018 9 m，x22.40 cm0.024 0 m，x32.88 cm0.028 8 m，x43.39 cm0.033 9 m，x53.88 cm0.038 8 m，x64.37 cm0.043 7 m；根据逐差法有：a m/s20.50 m/s2(2)要测量动摩擦因数，由fFN可知要求，需要知道摩擦力和压力的大小，压力就是滑块的重力，所以需要知道滑块的质量，摩擦力要根据滑块的运动来求得，滑块做的是匀加速运动，拉滑块运动的是托盘和砝码，所以也要知道托盘和砝码的质量，故A、B错误，C、D正确(3)以整个系统为研究对象，根据牛顿第二定律有：m3gf(m3m2)afm2g联立解得：.【答案】(1)0.50(2)CD(3)4(2017乌鲁木齐二模)某兴趣小组设计了如下的实验，验证弹簧弹性势能的公式Epkx2，式中k是劲度系数，x是形变量(压缩量或伸长量)图53提供的器材：刻度尺、木板、木块、长度不同的弹簧(材料和规格相同)若干第一步：验证弹性势能与形变量的关系水平放置的木板左端固定一个弹簧，弹簧处于原长状态，木块与弹簧恰好接触并静止于O点用外力将木块向左推至A点后释放，木块在运动过程中与弹簧脱离，最终停在B点测得O、B间的距离为x1，A、B间的距离为x2.重复上述过程多次(1)若以_为横轴，以x2为纵轴作出的图象为过原点的直线，就验证了弹簧的弹性势能与其形变量的平方成正比的结论第二步：验证弹性势能与劲度系数的关系(2)通过推导可得材料和规格相同但长度不同的弹簧，其劲度系数与弹簧的长度成_比换用不同长度L的弹簧实验，保证弹簧每次有相同的形变量，测得多组x2.若以为横轴，以_为纵轴做出的图象为过原点的直线，这就验证了弹簧形变量相同时，弹簧的弹性势能与其劲度系数成正比的结论(3)用本实验提供的器材和方法_(选填“能”或“不能”)验证弹性势能公式中的系数.【解析】(1)根据能量守恒得，Epmgx2，可知弹性势能与x2成正比，形变量为x2x1，若弹性势能与形变量的平方成正比，则x2与(x2x1)2图线是一条过原点的倾斜直线，所以以(x2x1)2为横轴，若以x2为纵轴作出的图象为过原点的直线，就验证了弹簧的弹性势能与其形变量的平方成正比的结论(2)推导弹性势能与劲度系数成正比，由于弹性势能正比于x2，可知以x2为纵轴，以为横轴，图象为过原点的直线，这就验证了弹簧形变量相同时，弹簧的弹性势能与其劲度系数成正比的结论，可知正比于劲度系数，则劲度系数与弹簧的长度成反比(3)该实验只能验证弹性势能的大小与弹簧的劲度系数成正比，与形变量的平方成正比，不能验证弹性势能公式中的系数.【答案】(1)(x2x1)2(2)反x2(3)不能5有一个待测电阻R的阻值约为7.5 ，现要精确测量该待测电阻的阻值有下列器材供选用：A电压表(03 V，内阻未知)B电流表(03 A，内阻约为0.5 )C电流表(0100 mA，内阻为4.0 )D定值电阻R0 1.0 E滑动变阻器(10 ，2 A)F滑动变阻器(1 k，0.5 A)G学生电源(直流4 V)，还有开关一个，导线若干(1)实验中所用电流表应选用_(选填“B”或“C”)(2)实验中所用滑动变阻器选用_(选填“E”或“F”)(3)实验时要求精确测量待测电阻R的值，测量电压从零开始多取几组数据，请在虚线方框中画出满足实验要求的测量电路图(4)某同学根据实验得到某组数据为电压表示数为1.60 V，电流表示数为40.0 mA，由此数据可得待测电阻Rx _.(结果保留两位有效数字) 【导学号：19624212】【解析】(1)电路中可能出现的最大电流Im A0.53 A，可见电流表B的量程过大，直接用电流表C量程过小；故可用该电流表C与定值电阻并联，此时改装成的电流表量程为IIg A0.5 A；(2)滑动变阻器要用分压电路，选用阻值较小的E；(3)电路图如图所示：(4)当电流表示数为40.0 mA时，此时通过Rx的电流Ix0.040 A A0.20 A；Rx两端电压为：Ux1.60 V0.044 V1.44 V；则待测电阻Rx 7.2 .【答案】(1)C(2)E(3)见解析图(4)7.26(2017海淀区模拟)某同学欲将量程为200 A的电流表改装成电压表，他采用如图54所示的实验电路测量该电流表的内阻，根据实验电路，请回答下列问题图54有如下的主要实验器材供选择：A电阻箱(阻值范围0999.9 )B电阻箱(阻值范围099 999.9 )C电源(电动势6.0 V，内阻0.30 )D电源(电动势12 V，内阻0.60 )E电源 (电动势50 V，内阻2.0 )为减小实验误差，可变电阻R1应选择_，电源应选择_(填字母代号)该同学主要实验步骤依次是：A按电路图连接好电路，并使两个开关处于断开状态；B将R1的阻值调到最大；C闭合S1；D调节R1的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度；E闭合S2；F调节R1和R2的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度的一半；G记下R2的阻值上述实验步骤中，错误的步骤是_(填字母代号)如果按正确步骤测得电流表的内阻为190 ，要将此表改装成量程为2.0 V的电压表V，应选一个阻值为_的电阻与电流表串联用标准的电压表对改装的电压表进行校准，发现测量同一电压值时，改装电压表的示数比标准表的示数小，则应该适当地将与电流表串联的电阻调_(选填“大”或“小”)一些【解析】由于该实验要求开关S2闭合前后通过干路的电流保持不变，根据闭合电路欧姆定律可知电阻箱R1的阻值应足够大，所以电阻R1应选择B，则电源电动势越大，测量误差越小，但如果选用50 V的电压，则应选用的电阻为 2.5105 ，超过了给出的电阻箱总阻值，所以电源应选择D.步骤F中，应保持R1的阻值不变，只调节 R2，所以错误的步骤是F.根据欧姆定律应有：RRg，解得：R9 810 .根据欧姆定律可知，减小分压电阻的阻值，可以增大通过改装电压表的电流，从而增大电压表的示数，所以应该适当地将与电流表串联的电阻调小一些【答案】B，DF9 810小7( 2017厦门一中月考)老师要求同学们测出一待测电源的电动势及内阻，所给的实验器材有：待测电源E，定值电阻R1(阻值未知)，电阻箱R(099.99 )电压表V(量程为3.