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文档简介

1、2015年高考物理实 验 总 复 习实验一:用打点计时器探究小车速度随时间变化的规律一、实验目的:用打点计时器探究小车速度随时间变化的规律.二、实验原理:1 .打点计时器(1)作用:计时仪器,每隔 打一次点.(2)工作条件:电磁打点计时器:4 V6 V的 电源.电火花计时器: 的交流电源.2 .利用纸带判断物体是否做匀变速直线运动的方法 沿直线运动的物体在连续相等时间内不同时刻的速度分别为v1、v2、v3、v4、,若v2-v1 =v3 v2=v4 v3=,则说明物体在相等时间内速度的增量相等,由此说明物体在做匀变速直线运动,即Av Av1 A v2 a=At At At(2)沿直线运动的物体在

2、连续相等时间内的位移分别为x1, x2, x3, x4,若Ax=x2-x1 = x3x2=x4x3 =,则说明物体在做匀变速直线运动,且 :3.速度、加速度的求解方法(1) “平均速度法”求速度,即Vn=,如下图所示.(2) “逐差法”求加速度(以 6段为例),即a1=, a2=,a3=,然后取平均值,即 T = a1 +a3 =,这样使所3给数据全部得到利用,以提高准确性.(3) “图象法”求加速度,即由“平均速度法”求出多个点的速度,画出vt图,直线的即加速度.三、实验器材打点计时器、纸带、一端附有定滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、电源. 四、实验过程1 .实验步骤(1)把附有滑轮

3、的长木板放在实验桌上,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.(2)把一条细绳拴在小车上,细绳跨过滑轮,下边挂上合 适的钩码,把纸带穿过打点计时器,并把它的一端固定在 小车的后面.实验装置见下图,放手后,看小车能否在木 板上平稳地加速滑行.(3)把小车停在靠近打点计时器处,先 ,后,让小车拖着纸带运动, 打点计时器就在纸带上打下一系列的点,换上新纸带,重复三次.(4)从几条纸带中选择一条比较理想的纸带,舍掉开始一些比较密集的点,在后面便于测量的地方找一个开始点,以后依次每五个点取一个计数点,确定好计数始点,并标明0、1、2、3、4, 测量各计数点到0点的距离

4、x,并记录填入表中.位置编号012345时间t/sx/mv/(m - s 1)(5)计算出相邻的计数点之间的距离Axl、Ax2、Ax3 -(6)利用一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求 得各计数点1、2、3、4、5的瞬时速度,填入上面的表格中.(7)增减所挂钩码数,再做两次实验.2 .数据处理及实验结论(1)由实验数据得出v-t图象根据表格中的V、t数据,在平面直角坐标系中仔细描点,如右 图可以看到,对于每次实验,描出的几个点都大致落在一条直线 上.做一条直线,使同一次实验得到的各点尽量落到这条直线上, 落不到直线上的点,应 ,这条直线就是 本次实验的v t图象,它是一条倾斜的

5、 线.(2)由实验得出的v-t图象进一步得出小车运动的速度随时间变 化的规律.有两条途径进行分析:小车运动的v t图象是一条倾斜的直线如右图,当时间增加相同的值At,速度也会增加相同的值Av,由此得出结论: 小车的速度随时间 变化.既然小车的v t图象是一条倾斜的直线,那么 v随t变化的函数关系式为 v = kt+b,所以小车的速度随时间均匀变化.五、注意事项1 .交流电源的电压及频率要符合要求.2 .实验前要检查打点的稳定性和清晰程度,必要时要调节振针的高度和更换复写纸.3 .开始释放小车时,应使 小车靠近打点计时器.4 .先接通电源,计时器工作后, 再放开小车,当小车停止运动时及时断开电源

6、.5 .要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞,当小车到达滑轮前及时用手按住它.6 .牵引小车的钩码个数要适当,以免加速度过大而使纸带上的点太少,或者加速度太小,而使各段位移无多大差别,从而使误差增大,加速度的大小以能在50 cm长的纸带上清楚地取得六、七个计数点为宜.7 .要区别计时器打出的点与人为选取的计数点,一般在纸带上每隔四个点取一个 计数点,即 时间间隔为 T=0.02X5 s = 0.1 s.8 .要多测几组,尽量减小误差.9 .描点时最好用坐标纸,在纵、横轴上选取合适的单位,用细铅笔认真描点.实验二:探究弹簧弹力和伸长量的关系/z/z/zzzzzzz/z>g二,刻 g二度 

7、7;二尺钩O -弼占二_n_、实验目的:1 .探究弹力和弹簧伸长的关系.2 .学会利用图象法处理实验数据,探究物理规律.二、实验原理1 .如图所示,弹簧在下端悬挂钩码时会伸长,平衡时弹簧产生的弹力 与所挂钩码的重力大小相等.(弹力是弹簧伸长后产生的内力,无法直接测量,根据牛顿第三定律和二力平衡原理,用重力大小表达弹力大小)2 .用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量x,建立坐标系,以纵坐标表示弹力大小 F,以横坐标表示弹簧的伸长量x,在坐标系中描出实验所测得的各组(x、F)对应的点,用平滑的曲线连接起来,根据实验所得的图线,就可探知弹力大小与伸长量间的关系.(探究性实验大多数都是利用图像寻找

8、物理量之间的关系,而且通过平方、取倒数等寻找线性关系) 三、实验器材:铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、三角板、坐标纸、重垂线. 四、实验过程1 .实验步骤(1)将弹簧的一端挂在铁架台上,让其自然下垂,用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度L0,即。(2)如图所示,在弹簧下端挂质量为m1的钩码,量出此时弹簧的长度 L1,记录m1和L1,填入自己设计的表格中.改变所挂钩码的质量,量出对应的弹簧长度,记录 m2 m3 m4 m5和相应的弹簧长度 L2、L3、L4、L5,并得出每次弹簧的伸长量 x1、x2、x3、x4、x5.钩码个数长度伸k里x弹力F0L0 =1L1 =x1 = L1 - L0F1

9、=2L2 =x2=L2-L0F2 =3L3 =x3=L3-L0F3=2 .数据处理(1)以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标,以弹簧的伸长量 x为横坐标,用描点法作 图.连接各点,得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线.(图像是过原点的倾斜直线)若以弹簧长度为自变量,则图像不过原点(2)以弹簧的伸长量为自变量,写出曲线所代表的函数,首先尝试一次函数,如果不行则考虑二次函数。(3)得出弹力和弹簧伸长之间的定量关系,解释函数表达式中常数的物理意义。3 .误差分析(1)弹簧拉力大小的不稳定会造成误差.因此,使弹簧的悬挂端固定, 另一端通过悬挂钩码来充当对弹簧的拉力,待稳定后再读数可以提高实验的准确

10、度.(2)尽量精确地测量弹簧的长度,也是减小实验误差的基本方法.(3)描点、作图不准确.五、注意事项1 .所挂钩码不要过重,以免弹簧被过分拉伸,超出它的弹性限度.要注意观察,适可而止.2 .每次所挂钩码的质量差尽量大一些,从而使坐标纸上描的点尽可能稀,这样作出的图线更精确.3 .测弹簧长度时,一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量,以免增大误差.4 .描点画线时,所描的点不一定都落在一条曲线上,但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧.5 .记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位.六、实验改进在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中,也可以不测量弹簧的自然长度,而以弹簧的总长 作为自

11、变量,弹力为函数,作出弹力随弹簧长度变化的关系图线.这样可避免因测弹簧的自然 伸长而带来的误差.实验三:验证力的平行四边形定则一、实验目的:验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则.二、实验原理使一个力F'和两个力F1、F2都让同一条一端固定的橡皮条伸长到某点即它们的作用效果相同,所以一个力F'就是这两个力 F1和F2的合力.作出力F'的图示,再根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F的图示,比较 F和F'的 和 是否都相同.三、实验器材方木板,白纸,弹簧测力计 (两只),橡皮条,细绳套(两个),三科角板,刻度尺,图钉(几个).次,:四、实验过程21公1 .

12、在水平桌面上平放一块方木板,在方木板上铺一张白纸,用图一A钉把白纸固定在方木板上./J*'I2 .用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点,在橡皮条的另一端拴上两条细绳,细绳的另一端系上细绳套.3 .用两个弹簧测力计分别钩住细绳套,互成角度地拉橡皮条,将结点拉到某一位置0,如图所示.4 .用铅笔描下 0点的位置和 的方向,读出并记录 的示数.5 .用铅笔和刻度尺在白纸上从0点沿两条细绳的方向画直线,按一定的标度作出两个力F1和F2的图示,并以F1和F2为邻边用刻度尺和三角板作平行四边形,过0点的平行四边形的对角线即为合力F.6 .只用一个弹簧测力计, 通过细绳把橡皮条的结点拉到 ,读出并记

13、录 , 记下,按同一标度用刻度尺从 0点作出这个力F'的图示.7 .比较F'与用平行四边形定则求出的合力F的大小和方向,看它们在实验误差允许的范围内是否相等.8 .改变F1和F2的大小和方向,再做两次实验. 五、误差分析1 .弹簧测力计本身的误差.2 .读数误差和作图误差.3.两分力F1、F2间的夹角0越大,用平行四边形定则作图得出的合力F的误差A F也越大.六、注意事项1 .同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是:将两只弹簧测力计调零后互钩对拉,若两只弹簧测力计在对拉过程中,读数相同,则可选;若读数不同,应另换,直至相同为止.2 .在同一次实验中,使橡皮条拉长时,结点0位置.

14、3 .用两只弹簧测力计钩住绳套互成角度地拉橡皮条时,夹角不宜太大也不宜太小 ,在60°100°之间为宜.4 .读数时应注意使弹簧测力计与木板平行,并使细绳套与弹簧测力计的轴线在同一条直线上,避免弹簧测力计的外壳与弹簧测力计的限位卡之间有摩擦.读数时眼睛要正视弹簧测力计的刻 度,在合力不超过量程及橡皮条弹性限度的前提下,拉力的数值尽量大些.5 .细绳套应适当长一些,便于确定力的方向. 不要直接沿细绳套的方向画直线,应在细绳套末端用铅笔画一个点,去掉细绳套后,再将所标点与0点连接,即可确定力的方向.6 .在同一次实验中,画力的图示所 选定的标度要相同,并且要恰当选取标度, 使所

15、作力的图示 稍大一些.实验四:验证牛顿运动定律一、实验目的:二、实验原理1 .验证牛顿运动定律的实验依据是牛顿第二定律,即 .当研究对象有两个以上的参量 发生变化时,设法控制某些参量使之不变,而研究另外两个参量之间的变化关系,这种方法叫法.本实验中有力 F、质量m和加速度a三个变量,研究 a与F及m的关系时,先控制 不变,研究a与F的关系;然后再控制力 F不变,研究a与m的关系.2 .实验中需要测量的物理量和测量方法是:(1)小车及祛码的总质量 M:用 测出.(2)小车受到的拉力 F等于 的总重量 mg.(3)小车的加速度a根据打点纸带由a=计算.三、实验器材打点计时器、纸带、复写纸、 、一端

16、有定滑轮的长木板、小盘及祛码、夹子、细绳、 电源、导线、天平、 、配重祛码.四、实验过程.,1 实验步骤(如右图)小车计时磨纸带(1)用天平测量小盘的质量 m和小车的质量M.彳.一(2)把一端附有滑轮的长木板放在实验桌上,并使滑 I 一轮伸出桌面,把打点计时器固定在长木板上远离滑合力、益f轮的一端,连接好电路.(平衡摩擦力:小车的尾部挂上纸带,纸带穿过打点计时器的限位孔,将木板无滑轮的一端稍微垫高一些,使小车在不挂小盘和祛码的情况下,能沿木板做 运动.这样小车所受重力沿木板的分力与小车所受滑动摩擦力平衡.在保证小盘和祛码的质量 小车质量的条件下,可以近似认为小盘和祛码的总重力大小等于小车所受的

17、合外力的大小.(4)把小车停在打点计时器处,挂上小盘和祛码,先接通电源,再让小车拖着纸带在木板上匀加速下滑,打出一条纸带.计算 的重力,即为小车所受的合外力,由纸带计算出小车的加速度,并把力和对应的加速度填入表(一)中.(5)改变小盘内祛码的个数,重复步骤4,并多做几次.(6)保持小盘内的祛码个数不变,在小车上放上祛码改变小车的质量,让小车在木板上滑动打出纸带.计算祛码和小车的总质量M,并由纸带计算出小车对应的加速度.(7)改变小车上祛码的个数,重复步骤6,并将所对应的质量和加速度填入表(二)中.表(一)实验次数加速度a/(m - s -2)小盘祛码重力 F/N1234表(二)实验次数加速度a

18、/(m - s- 2)小车祛码质重M/kg1232 .数据处理(1)需要计算各种情况下所对应的小车加速度,可使用“研究匀变速直线运动”的方法:先在纸带上标明计数点,测量各计数点间的距离,根据公式a=计算加速度.(2)需要记录各组对应的加速度 a与小车所受牵引力 F,然后建立直角坐标系,用纵坐标表示加 速度a,横坐标表示作用力 F,描点画 图象,如果图象是一条过原点的直线,便证明加速度与作用力成正比.再记录各组对应的加速度a与小车和祛码总质量 M然后建立直角1坐标系,用纵坐标表不加速度a,横坐标表木总质量的倒数 而 描点回 图象,如果图象是一条过原点的直线,就证明了加速度与质量成 . 五、误差分

19、析1.质量的测量,纸带上打点计时器打点间隔距离的测量以及拉线或纸带不与木板平行等都会造 成误差.X2.因实验原理不完善造成误差:本实验中用小盘和祛码的总重力代替小车受到的拉力(实际上小车受到的拉力要 小盘和祛码的总重力),存在 误差.小盘和祛码的总质量越接近小车的质量,误差就越;反之,小盘和祛码的总质量越小于小车的质量,误差就越.3.平衡摩擦力不准造成误差: 在平衡摩擦力时,除了不挂小盘外,其他的都跟正式实验一样(比 如要挂好纸带、接通打点计时器 ),匀速运动的标志是打点计时器打出的纸带上各点的 . 六、注意事项1 .在平衡摩擦力时,不要把悬挂小盘的细线系在小车上,即不要给小车加任何牵引力,并

20、要让小车拖着 运动.2 .实验步骤2、3不需要重复,即整个实验平衡了摩擦力后,不管以后是改变小盘和祛码的总 质量还是改变小车和祛码的总质量,都不需要重新 .3 .每条纸带必须在满足小车与车上所加祛码的总质量 小盘和祛码的总质量的条 件下打出.只有如此,小盘和祛码的总重力才可视为小车受到的拉力.4 .改变拉力和小车质量后,每次开始时小车应尽量靠近打点计时器,并应先 , 再放开小车,且应在小车到达滑轮前按住小车.5 .作图象时,要使尽可能多的点在所作直线上,不在直线上的点应尽可能 分布在所作直线两侧.6 .作图时两轴标度比例要选择恰当.各量须采用国际单位.这样作图线时,坐标点间距不至于过密,误差会

21、小些.7 .为提高测量精度(1)应舍掉纸带上开头比较密集的点,在后边便于测量的地方找一个起点.(2)可以把每打五次点的时间作为时间单位,即从开始点起,每五个点标出一个计数点,而相邻计数点间的时间间隔为 T= 0.1 s.实验五:探究动能定理一、实验目的1 .通过实验探究外力对物体做功与物体速度的关系.2 .通过实验数据分析,总结出做功与物体速度平方的正比关系. 二、实验原理1 .不是直接测量对小车做功,而是通过改变橡皮筋条数确定对小车做功W 2W 3W-.(橡皮筋的弹力属于变力,更具有一般性)2 .由于橡皮筋做功而使小车获得的速度可以由纸带和打点计时器测出,也可以用其他方法测出.这样,进行若干

22、次测量,就得到若干组功和速度的数据.(借助平抛运动,也是求速度的常见方法)3 .以橡皮筋对小车做的功为纵坐标,小车获得的速度为横坐标,作出W-v曲线,分析这条曲线,可以得知橡皮筋对小车做的功与小车获得的速度的定量关系.(仍然是利用图像寻找关系)三、实验器材小车(前面带小钩)、100 g200 g祛码、长木板,两侧适当的对称位置钉两个铁钉、打点计时器及纸带、学生电源及导线(使用电火花计时器不用学生电源 )、56条等长的橡皮筋、刻度尺. 四、实验过程1 .实验步骤(1)按如下图所示将实验仪器安装好.同时平衡摩擦力.(验证牛顿运动定律也需要)(2)先用一条橡皮筋做实验,用打点计时器和纸带测出 小车获

23、得的速度v1 ,设此时橡皮筋对小车做的功为W1,将这一组数据记入表格.(3)用2条橡皮筋做实验,实验中橡皮筋拉伸的长度与第一次 ,这样橡皮筋对小车 做的功为 W2(其中 W2=2W1,测出小车获得的速度 v2,将数据记入表格.(橡皮筋的规格要相同)(4)用3条、4条橡皮筋做实验,用同样的方法测出功和速度,记入表格.2 .数据处理(1)测量小车的速度:实验获得如右图所示的纸带,为探究橡皮筋弹力做功和小车速度的关系,需要测量弹力做功结束时小车的速度,即小车做匀速运动的速度,应在纸带上测量的物理量是x(用字母表示):A1、A2间的距离x,小车速度的表达式是(用测量的物理量表示)v =-(T为打点计时

24、器的时间间隔).(2)实验数据记录A| A2 A3橡皮筋 条数位移x/m时间t/s速度v/(m - s 1)速度平方v2/(m2 - s- 2)W2W3W(3)实验数据处理及分析:在坐标 纸上(如下图)画出W- v (是曲线) 和W v2 (是直线)图线(“W以 一根橡皮筋做的功为单位).。(或叫(4)实验结论:从图象可知功与物 体速度变化的关系 W v2.五、误差分析(1)误差的主要来源是橡皮筋的长度、 比.粗细不一,使橡皮筋的拉力做功 w与橡皮筋的条数不成正(2)没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大也会造成误差.(3)利用打上点的纸带计算小车的速度时,测量不准带来的误差.六、注意事项(

25、1)平衡摩擦力很关键,将木板一端垫高,使小车重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡.方法是轻推小车,由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否匀速运动,找到木板一个合适的倾角.(如何平衡摩擦力)(2)测小车速度时,纸带上的点应选均匀部分的,也就是选小车做匀速运动状态的.(如何选取纸带上的点)(3)橡皮筋应选规格一样的.力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可,不必计算出具体数值.(4)小车质量应大一些,使纸带上打的点多一些.七、实验改进本实验中物体运动的速度可以使用速度传感器直接采集,比用打点计时器方便快捷且误差较小;实验情景也可加以改进,如研究物体以不同的初速度沿粗糙水平面滑动的距离,得

26、出物体 的初动能大小与克服摩擦力做功的情况,这时必须保证物体与水平面上各处的动摩擦因数相同.实验六:验证机械能守恒定律一、实验目的利用自由落体运动验证只有重力作用下的物体机械能守恒.二、实验原理1 .在只有重力做功的自由落体运动中,物体的 和 互相转化,但总的 保持不变.若物体某时刻瞬时速度为 V,下落高度为h,则重力势能的减 少量为,动能的增加量为 ,看它们在实验误差允许的范围内是否 相等,若相等则验证了机械能守恒定律.2 .计算打第n个点速度的方法:测出第 n个点与相邻前后点间的距离 xn和xn + 1, 由公式 Vn=或 Vn=算出,如下图所示.12 3 4) 丹二i n .+1 ( Q

27、 元?已4 1 Xn Xh+ hti+三、实验器材铁架台(含铁夹),打点计时器,学生电源,纸带,复写纸,导线,毫米刻度尺,重物(带纸带夹).四、实验过程1 .实验步骤打点计时器(2)打纸带:将纸带的一端用夹子固定在重物上,另一端穿过打点计时 件重物器的限位孔用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地 厂匚八方.先,后,让重物带着纸带自由下落.更换纸带重复做 3次5次实验.E(3)选纸带:分两种情况说明用gmV2= mghn验证时,应选点迹清晰,且 1、2两点间距离小于或接近 的纸带.若1、2两点间的距离大于 2 mm这是由于 造成的.这样,第 1个点 就不是运动的起始点了,这样的纸带不能选.一

28、 1 c 1用mU 2m/= mgA h验证时,由于重力势能的相对性,处理纸巾时,选择适当的点为基准点,这样纸带上打出的第 1、2两点间的距离是否为 2 mm就无关紧要了,所以只要后面的点迹清晰就可选用.2 .数据处理1方法一:利用起始点和第n点计算,代入ghn和2 Vn2,如果在实验误差允许的条件下,,则验证了机械能守恒定律.任取两点计算(1)任取两点 A、B测出hAB,算出ghAB.1c 1c(2)算出2%2 ,v2的值.(3)在实验误差允许的条件下,若 ,则验证了机械能守恒定律.方法三:图象法. 从纸带上选取多个点,测量从第一点到其余各点的下落高度h,并计算各点速度的平方V2,然后以 为

29、纵轴,以 为横轴,根据实验数据绘出 gh图线.若在误差允许的范围内图象是一条 的直线,则验证了机械能守恒定律. 五、误差分析1 .本实验中因重物和纸带的下落过程中要克服各种阻力(空气阻力、打点计时器阻力)做功,故动能的增加量 A Ek稍 重力势能的减少量 AEp,即AEk<AEp,这属于 误差.改进的办法是调整器材的安装,尽可能地减小阻力.2 .本实验的另一个误差来源于长度的测量,属 误差.减小误差的办法是测下落距离时 都从0点量起,一次将各打点对应的下落高度测量完,或者多次测量取平均值来减小误差. 六、注意事项1 .安装打点计时器时要竖直架稳,使其两限位孔在同一竖直平面内以减少摩擦阻力

30、.2 .重物应选用质量大、体积小、密度大的材料.3 .应先接通电源,让打点计时器正常工作后,再松开纸带让重物下落.4 .纸带长度应选用 60 cm左右为宜,应选用点迹清晰的纸带进行测量.5 .速度不能用 Vn= gtn或Vn=,2ghn计算,因为只要认为加速度为 g,机械能当然守恒,即相 当于用机械能守恒定律验证机械能守恒定律,况且用Vn= gtn计算出的速度比实际值大,会得出机械能增加的结论,而因为摩擦阻力的影响,机械能应该减小,所以速度应从纸带上直接测 量计算.(速度的计算必须是从原理的第二步中去计算) 10 ., 同样的道理,重物下洛的局度h,也只能用刻度尺直接测重,而不能用hn = 2

31、gt n或hn= Vn/2g计算得到.七、实验改进物体下落过程中通过某一位置的速度可以用光电计时器测出来,利用这种装置验证机械能守恒 定律,能消除纸带与限位孔的摩擦阻力带来的系统误差.实验七:伏安法测电阻一、实验目的伏安法测电阻二、实验原理1、欧姆定律由I=U/R得出R=U/I,用伏特表测电阻两端的电压,电流表测流过电阻的电流。2、电流表、电压表的应用电流表内接法电流表外接法电路图Q-i_-误差原因电流表分压U 测=U x+ Ua电压表分流I 测=Ix+ Iv电阻测量值R测=U 测/I 测=Rx+RA>Rx测量值真实值RxRvR测 = U测/I 测=区+R <Rx测量值真实值适用条

32、件RaRxRRx口诀人内偏(大电阻用接法测量,测量值偏 一)小外偏(小电阻用接法测量,测量值偏)3、伏安法测电阻的电路选择阻值比较法:先将待测电阻的估计值与电压表、电流表的内阻进行比较, 若Rx较小,宜采用电流表 接法;若Rx较大,宜采用电流表 接法.临界值计算法:Rx<7RvrM ,用电流表 接法.Rx>VRvrM ,用电流表 接法.4、实验试探法:按图接好电路,让电压表接线柱P先后与a、b处接触一下,如果电压表的示数有较大的变化,而电流表的示数变化不大,则可采用电流表 接法;如果电流表的示数有较大的变化,而电压表的示数变 化不大,则可采用电流表 接法.5.滑动变阻器的限流接法和

33、分压接法(1)两种接法比较一.、. E 内容 jfy限流接法分压接法对比说明两种接法电路图I 七a b也 一41串、并联 关系/、同负载R上电压()WLK ()()WLK ()分压电路调节范围调节范围大负载R上电流()wiw ()()wiw ()分压电路调节范围调节范围大闭合S前 触头位置()端()端都是为了保护 电路元件(2)限流电路、分压电路的选择原则:限流式适合测量阻值小的电阻(跟滑动变阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小).因为Rx很小,限流式中滑动变阻器分的电压很大,调节范围很大.分压式适合测量阻值较大的电阻 (一般比滑动变阻器的总电阻要大 ).因为Rx很大,分压式中

34、Rx几乎不影响电压的分配,触头移动时,电压变化接近线性关系,便于调节.几种常见的选取原则若采用限流式,不能控制电流满足实验要求,即若滑动变阻器阻值调到最大时,待测电阻上 的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程,或超过待测电阻的额定电流,则必须选用分 压式.若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多,以致在限流电路中,滑动变阻器的滑动触头 从一端滑到另一端时,待测电阻上的电流或电压变化范围不够大,此时,应改用分压电路.若实验中要求电压从零开始连续可调,则必须采用 电路.两种电路均可使用的情况下,应优先采用 接法,因为 接法电路简单、耗能 低.1、根据待测电阻、电流表、电压表、滑动变阻器选择

35、合适的电路图2、按电路图连接电路(电键要断开,滑动变阻器要调到合适的位置)3、闭合电键,调节滑动变阻器,记录电压值和电流值,填入表格电压U(伏)电流I (安)4、以U为纵轴,I为横轴建立坐标系,描点作图,利用图像求出待测电阻的阻值三、实验步骤四、误差分析电流表、电压表内阻引起的系统误差,内接法和外接法只能减小误差,不能消除误差五、注意事项测量电路R实验八:测金属丝电阻率一、实验目的1 .掌握螺旋测微器及游标卡尺的原理及读数方法.2 .掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法.3 .会用伏安法测电阻,并能测定金属的电阻率.二、实验原理欧姆定律I=U/R电阻定律R= p

36、L/S 推出p= RS/L = d d2U/4LI三、实验器材被测金属丝、螺旋测微器、毫米刻度尺、电压表、电流表、直流电源、开关、滑动变阻器、导 线若干.四、实验步骤1 .用螺旋测微器在被测金属导线上三个不同的位置各测一次 直径,求出其平均值 d.2 .按右图所示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 L.4 .把滑动变阻器的滑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,闭合开关S.改变滑动变阻器滑片的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值,填入记录表格内,断开开关S.电压U(伏

37、)电流I (安)5.拆除电路,整理好实验器材.6.在求R的平均值时可用两种方法(1)用R= %分别算出各次的数值,再取平均值.(2)用U-1图线的斜率求出.7 .计算电阻率:将记录的数据R L、d的值代入电阻率计算式 p= RS/L=兀d2U/4LI .五、注意事项1 .先测直径,再连电路:为了方便,测量直径时应在金属丝连入电路之前测量;2 .电流表外接法:本实验中被测金属丝的阻值较小,故采用电流表外接法;3 .电流时间控制:电流不宜过大,通电时间不宜过长,以免金属丝温度过高,导致电阻率在实验过程中变大.六、误差分析1 .测量误差:测量金属丝的直径、长度以及电流、电压时出现读数误差.l2 .测

38、量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响,因为电流表外接,所以R测R真,由R=S知P测 P真.3 .通电电流过大,时间过长,致使电阻丝发热,电阻率随之变化带来误差.实验九:描绘小灯泡的伏安特性曲线、实验目的1 .描绘小电珠的伏安特性曲线.2 .分析伏安特性曲线的变化规律.二、实验原理1、用电流表测出流过小电珠的电流,用电压表测出小电珠两端的电压,测出多组(U, I)值,在UI坐标系中描出各对应点,用一条平滑的曲线将这些点连接起来.2、电流表外接:因为小电珠电阻很小,如果电流表内接,误差明显较大.3、滑动变阻器采用分压式:使电压能从0开始连续变化.三、实验器材小电珠(“4 )0.7 A或“3.8

39、V0.3 A ”、)4 V6 V学生电源、滑 动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干、坐标纸、铅笔.四、实验过程1 .确定电流表、电压表的量程,采用电流表外接法,滑动变阻 器采用分压式接法,按右图的原理图连接好实验电路.2 .把滑动变阻器的滑动片调节到图中最左端,接线经检查无误 后,闭合开关S.3.移动滑动变阻器触头位置,测出12组左右不同的电压值 U和电流值I,并将测量数据填入表格中,断开开关S.U(V)00.20.40.60.81.01.2I(A)U(V)1.62.02.42.83.23.63.8I(A)4 .在坐标纸上以U为横轴,以I为纵轴,建立坐标系.在坐标纸上描出各组数据所对应的点

40、.将描出的点用平滑的曲线连接起来.故得到小电珠的伏安特性曲线.5 .拆除电路、整理仪器. 五、误差分析1 .由于电压表不是理想电表,内阻并非无穷大,对电路的影响会带来误差,电流表外接,则电 流表示数比实际值偏大.2 .测量时读数带来误差.3 .在坐标纸上描点、作图带来误差.六、注意事项1 .本实验中被测小电珠灯丝的电阻值较小,因此测量电路必须采用电流表外接法.2 .本实验要作出U- I图线,要求测出一组包括零在内的电流、电压值,故控制电路必须采用分 压接法.3 .为保护元件不被烧毁,开关闭合前变阻器滑片应位于图中的a端.4 .加在小电珠两端的电压不要超过其额定电压.5 .连图线时曲线要平滑,描

41、在图线上的数据点应均匀分布在图线两侧,绝对不要画成折线.实验十:半偏法测电表内阻一、实验目的测电流表、电压表内阻二、实验原理欧姆定律串联分压,电压与电阻成正比并联分流,电流与电阻成反比三、实验器材待测电流表、电压表,电阻箱,滑动变阻器(一大一小) ,电池组,电键,导线 四、实验过程1、半偏法测电流表内阻(1)按电路图连接电路(2)先闭合开关 ,调节,使电流计达到满偏;保持开关 闭合,电阻 不变,闭合开关 调节 使电流计半偏。则电阻箱的示数即为电流计内 阻的测量值。2、半偏法测电压表内阻 (1)按电路图连接电路 (2)闭合开关S1、S2,调节,使伏特表达到满偏,保持 闭合,保持R1不变,断开 ,

42、调节,使电压表半偏。则电阻箱的示数即为伏特表的 内阻的测量值。五、误差分析1、半偏法测电流表内阻的误差分析电阻箱R2的接入使电路中的总电阻 ,电路中的总电流 满偏电流Ig,因此,通过电阻箱的电流 计内阻的测量值 真实值。该误差为满偏电流的一半lg/2,电流兰.左O为减小实验误差,滑动变阻器R1的阻值要远大于待测电流计的内阻,同时要求电源要有足够大的电动势。2、半偏法测电压表内阻的误差分析电阻箱R2的接入使电路中的总电阻 ,电路中的总电流 ,并联部分电 压, R2分走的电压 满偏电压的一半,电压表内阻的测量值 真实值。 为减小实验误差,滑动变阻器 R1的阻值要远小于待测电流计的内阻。实验H一:电

43、表的改装一、实验目的将电流计改装成电压表、电流表、欧姆表二、实验原理欧姆定律、闭合电路欧姆定律1、将电流计改装成伏特表(串联分压,电压与电阻成正比)U=I(1Re+R)2、将电流计改装成电流表(并联分流,电流与电阻成反比)3、将电流计改装成欧姆表(闭合电路欧姆定律)欧姆表测电阻的原理是 ,欧姆表内部 电路结构如图所示.R为调零电阻,红黑表笔短接,进行欧 姆调零时,指针满偏.根据闭合电路欧姆定律有Ig =,当红黑表笔之间接有未知电阻 Rx时,有 I =,故每一个未知电阻都对应一个电流值 I. 我们在刻度盘上直接算出 I对应的Rx的值,所测电阻 Rx 即可从表盘上直接读出. 由于I与R的非线性关系

44、,表盘上 电流刻度是 的,其对应的电阻刻度却是不均匀的,电阻的零刻度在处.当 Rx=Rg + R+r 时,I = I2g,指针半偏,所以欧姆表的内阻等于中值电阻.实验十二:测电源电动势和内电阻、实验目的1 .掌握用电压表和电流表测定电源的电动势和内阻的方法;2 .掌握用图象法求电动势和内阻的方法.二、实验原理1 .实验依据:闭合电路欧姆定律2 .实验电路:如右图3 . E和r的求解:由U= EIri I1U2-I2U1U1=E- I1r ,E= I1 -I2得:,解得:U2= E- I2rU2- U1r =I1 -I24 .作图法数据处理,如右图:(1)图线与纵轴交点为 E.(2)图线与横轴交

45、点为I短=E.(3)图线的斜率表示r =.AI进一步理解闭合电路欧姆定律.三、实验器材 电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔.四、实验过程1 .实验步骤(1)电流表用0.6 A量程,电压表用3 V量程,按右图连接电路.(2)把变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端.(3)闭合开关,调节变阻器,使电流表有明显示数并记录一组数据(I1、U1).用同样方法测量几组I、U值.填入表格中.第1组第2组第3组第4组第5组第6组U/VI/A(4)断开开关,拆除电路,整理好器材.2 .数据处理:本实验中数据的处理方法,一是联立方程求解的公式法,二是描点画图法.方法一 取六组对应的

46、 J I数据,数据满足的关系式 U=EIm U2=EI2r、U=EI 3r让 第1式和第4式联立方程,第 2式和第5式联立方程,第3式和第6式联立方程,这样解得三 组E、r,取其平均值作为电池的电动势 E和内阻r的大小.方法二 以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立U- I坐标系,在坐标平面内描出各组(U, I)值所对应的点,然后尽量多地通过这些点作一条直线,不在直线上的点大致均匀分布在直线 两侧,则直线与纵轴交点的纵坐标即是电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距),直线的斜率 大小即为电池的内阻r.即r=|0U|.五、误差分析1 .有读数误差和电表线性不良引起误差.2 .用图象法求E和r时,

47、由于作图不准确造成的误差.3 .本实验采用如图所示的测量电路是存在 使电流表的示数I测 电池的输出电流U趋近于零时Iv也趋近于零.所以此种 情况图线与横轴的交点为真实的短路电 流,而图线与纵轴的交点为电动势的测 量值,比真实值偏小.修正后的图线如 右图所示,显然,E、r的测量值都比真 实值偏 ,测 r 真、E测 E 真.4 .若采用如图所示电路,电流是准确的,当I很小时,电流表的分压很小,但随电压的增大, 电流I增大,电流表的 作用也逐渐增大.此种 情况如右图所不,所以 E测 E 真、r测r 真.六、注意事项1 .为了使电池的路端电压变化明显,电池的内阻应 选的 些(选用已使用过一段时间的干电

48、池 ).2 .在实验中不要将I调得过大,每次读完 U和I的数据后应立即 电源,以免干电池在大电流放电时极化现象严重,使得E和r明显变化.3 .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,类似于逐差法 ,要将测 出的I、U数据中,第1和第4组为一组,第2和第5组为一组,第3和第6组为一组,分别解 出E、r值再求平均.4 .在画U- I图线时,要使尽可能多的点落在这条直线上,不在直线上的点应对称分布在直线两侧,不要顾及个别离开直线较远的点 ,以减小偶然误差.5 .干电池内阻较小时,U的变化较小,此时,坐标图中数据点将呈现如下图(甲)所示的状况,使下部大面积空间得不到利用.为此,可

49、使纵坐标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),如图(乙)所示,并且把纵坐标的比例放大,可使结果的误差 减小.此时图线与横轴交点不表示短路电流,而图线与纵轴的截距仍为电动势.要在直线上任 取两个相距较远的点,用 r = |詈|计算出电池的内阻r.(甲)(乙)实验十三:练习使用多用电表一、实验目的1 . 了解多用电表的构造和原理,掌握多用电表的使用方法.2 .会使用多用电表测电压、电流及电阻.3 .会用多用电表探索黑箱中的电学元件.二、实验原理1 .表盘:多用电表可以用来测量 等,并且每一种测量都有几个量程.外形见下图: 上半部为表头,表盘上有电流、电压、电阻等多

50、种量程的刻度;下半部为选择开关,它的四周 刻有各种测量项目和量程.另外,还有欧姆表的调零旋钮,机械调零旋钮和测试笔的插孔.表头指针定位螺丝 选择开关欧姆调零旋钮由于多用电表的测量项目和量程比较多,而表盘的空间有限,所以并不是每个项目的量程都有 专门的标度,有些标度就属于共用标度,如图中的第二行就是交、直流电流和直流电压共用的 标度.2 .欧姆表测电阻的原理是 ,欧姆表内部电路结构如图所示. R为调零电 阻,红黑表笔短接,进行欧姆调零时,指针满偏.根据闭合电路欧姆定律有Ig = ° E ,兰Rg+ R+ r红黑表笔之间接有未知电阻I.我们在刻度盘上直接算出RRx时,有I =Rg+ R+

51、 r + Rx个未知电阻都对应一个电流值I对应的Rx的值,所测电阻 Rx即可从表盘上直接读出.由于 I与的非线性关系,表盘上电流刻度是 的,其对应的电阻 刻度却是不均匀的,电阻的零刻度在 处.当Rx= Rg+ R+ r时,I =某,指针半偏,所以欧姆表的内阻等于中值电阻.3.内部结构:多用电表是由一个小量程的电流表与若干元件组 成的,每进行一种测量时,只使用其中一部分电路,其他部分 不起作用.将多用电表的选择开关旋转到电流挡,多用电表内的电流表电 路就被接通;选择开关旋转到电压挡或电阻挡,表内的电压表 电路或欧姆表电路就被接通.三、实验器材多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小电珠、

52、二极管、定值电阻(大、中、小三个. 四、实验过程 1 .实验步骤(1)观察多用电表的外形,认识选择开关的测量项目及量程.(2)检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端 的零位置.若不指零,则可用小螺丝刀进行 调零. 将红、黑表笔分别插入“ + ” “”插孔.(4)如右图(1)所示连好电路,将多用电表选择开 关置于直流电压挡,测小电珠两端的电压.(注意:红表笔接 电势,黑表笔接电势, 且电表要与小灯泡 联)(5)如右图(2)所示连接好电路,将选择开关置于直流电流挡,测量通过小电珠的电流.(注意:红表笔接电势,黑表笔接 电势,且电表要与小灯泡 联)(6)利用多用电表的欧姆挡测三个定值电阻的阻值,比较

53、测量值和真实值的误差.(7)研究二极管的单向导电性,利用多用电表的欧姆挡测二极管两个引线间的电阻,确定正负极.(8)探索黑箱内的电学元件判断目的应用挡位现象电源电压挡两接线柱正、反接时均无示数说明无电源电阻欧姆挡两接线柱间正、反接时示数()二极管欧姆挡正接时示数很(),反接时示教很()电容器欧姆挡指针先指“()”后逐渐增大到“()”,且越来越慢电感线圈欧姆挡示数由“8”逐渐减小到某一较小固定示数2.数据处理(1)测电压、电流时,选择的档位是电压、电流的量程;测电阻时,电阻值等于表针的示数与倍率的乘积.(2)测电阻时,要选择适当的倍率,使指针靠近中央位置。若指针偏转角度过小,应更换到更()倍率,反之,指针偏转角度过小,应更换到更()倍率。每更换一次倍率,都要重新进行()调零。五、误差分析1 .测电阻时,刻度线不均匀造成读数误差.2 .旧电池电动势下降,会使电阻测量值偏大.3 .测电阻读数时,忘记乘以相应倍率.六、注意事项1 .使用多用电表“十三忌”(1)忌不调零就使用多用电表.(2)忌搞错连接方式,测电压需 联,测电流需

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