徐志长物理实验复习中的几个问题

物理实验复习中的几个问题慈溪中学徐志长一、要理解和掌握考试说明中规定的每一个实验的目的、原理、器材、步骤、数据记录和处理。例一：研究匀变速直线运动1.实验思想、方法和原理本实验的目的是探究小车速度随时间变化的规律，装置如图所示。原理如下：测量小车速度用打点计时器，通过对纸带的分析、计算得到各个时刻的瞬时速度；根据实验数据描绘小车运动的v－t图象；根据图线形状直接分析或写出图线的函数关系式，从而探究出小车速度随时间变化的规律。打点计时器纸带小车2.判断小车的运动是否为匀变速运动012345x1x2x3x4x5根据△x=aT2判断，即连续相等的时间内相邻之间的位移之差是一个常数3.在纸带处理中如何求某计数点的瞬时速度用“平均速度法”求速度，即：4.小车运动的加速度：

方法一：逐差法012345x1x2x3x4x5方法二：图像法即由“平均速度法”求出多个点的速度，画出v－t图，直线的斜率即加速度0.1500.3000.4500.100.600v/(m·S－1)00.200.300.400.50t/s5.要会选择实验器材（特别是电学实验）例一.1：[2011浙江(改动)]在“研究匀变速直线运动实验时，已提供了小车，一端附有定滑轮的长木板、纸带、带小盘的细线、刻度尺、导线。为了完成实验，还须从下图中选取实验器材，其名称是①（漏选或全选得零分）；并分别写出所选器材的作用②。答案：①学生电源、电磁打点计时器、砝码。或电火花计时器、砝码。②略例一.2：某学生用打点计时器研究小车的匀变速直线运动．他将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上，实验时得到一条纸带，如图所示．他在纸带上便于测量的地方选取第一个计时点，在这点下标明A，第六个点下标明B，第十一个点下标明C，第十六个点下标明D，第二十一个点下标明E．测量时发现B点已模糊不清，于是他测得AC长为14.56cm，CD长为11.15cm，DE长为13.73cm，则打C点时小车的瞬时速度大小为

m/s，小车运动的加速度大小为___________m/s2，AB的距离应为

cm．（保留三位有效数字）ABCDE6.要灵活处理特殊纸带问题解析：打C点时小车的瞬时速度为:小车的加速度为：由BC-AB=AC-2AB=aT2

可得:ABCDE例一.3：（10重庆卷）某同学用打点计时器测量做匀加速直线运动的物体的加速度，电源频率f=50Hz在线带上打出的点中，选出零点，每隔4个点取1个计数点，因保存不当，纸带被污染，如图所示，A、B、C、D是依次排列的4个计数点，仅能读出其中3个计数点到零点的距离：sA=16.6mmsB=126.5mmsD=624.5mm若无法再做实验，可由以上信息推知：①相邻两计数点的时间间隔为_______s②打C点时物体的速度大小为____________m/s(取2位有效数字)③物体的加速度大小为

（用sA、sB、sD和f表示）ABCD解析：①打点计时器打出的纸带每隔4个点选择一个计数点，则相邻两计数点的时间间隔为T=0.1s。②C点时物体的速度大小:根据间的平均速度等于点的速度得:③匀加速运动的位移特征是相邻的相等时间间隔内的位移以aT2均匀增大，有:BC=AB+aT2CD=BC+aT2=AB+2aT2；BD=2AB+3aT2所以:

ABCD二、要认真做好每一个实验，要动手更要动脑，要体味每一个实验的细节，要理解和掌握实验操作中的注意事项注意事项：（1）要选定一个合适的标度（用力的图示法画出F1、

F2和F的图示。用虚线把合力的箭头端分别与两个分力的箭头端连接，观察这个力的示意图，你可能会得到探究求合力的方法）。（2）在同一次实验中，橡皮筋伸长的结点位置要相同。（3）两拉力F1和F2夹角不宜过小，作力的图示，标度要一致（4）拉弹簧秤时，秤的轴线与细线要在同一直线上例二：探究求合力的方法例二.1：在“探究求合力的方法”的实验中，下列说法正确的是（）A．用三个已校好的弹簧测力计才能完成此实验B．用两个校好的弹簧测力计就可以完成此实验C．用一个校好的弹簧测力计也能完成此实验D．实验中弹簧测力计的外壳与纸面间的摩擦将会影响实验的结果BC

例二.2：右图是一个同学某次实验用两弹簧秤通过细线Oa、Ob拉橡皮条OO’的情况，其中错误或不妥当之处有（至少写两条）：

。

。O′abO橡皮条细线参考答案：①细线Oa太短；②两细线夹角太小；③弹簧秤的轴线没有与细线在同一条直线上。金属拨杆下面的照片是“用双缝干涉测定光的波长”实验装置，其中的金属拨杆在实验中的作用是：

。使单缝与双缝相互平行例三：用双缝干涉测定光的波长（2）本实验的步骤有：①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；③用米尺测量双缝到屏的距离；④用测量头（其读数方法与螺旋测微器相同）测量数条亮纹的间距。在操作步骤②时还应注意___________________和______________________________。单缝和双缝间距5～10cm使单缝与双缝相互平行（3）在实验中，若经粗调后透过测量头上的目镜观察，看不到明暗相间的条纹，只看到一片亮区，造成这种情况的最可能原因是

。

单缝与双缝不平行例四：测电源的电动势与内电阻注意事项：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E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E、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,这时要特别注意计算斜率时纵轴的刻度不从零开始。例四.1：甲同学采用如图甲所示的电路测定电源的电动势和内电阻。提供的器材：电压表（0～3V）、电流表（0～0.6A）及滑动变阻器R、电键S、导线。实验电路如图甲所示。AVRabcdeE

r甲S（1）连好电路后，当该同学闭合电键S，发现电流表示数为0，电压表示数不为0。检查各接线柱均未接错，接触良好，且电路未发生短路；他用多用电表的电压档检查电路，把两表笔分别接bc和、de时，示数均为0，把两表笔接cd时，示数与电压表示数相同，由此可推断故障是：_________________。AVRabcdeE

r甲S答案：（1）滑动变阻器R断路（2）排除故障后，该同学顺利完成实验数据的测量，如下表所示。并根据数据在空白的坐标纸上，作出乙图所示的U—I图线，该图存在多处不妥之处，请指出。（指出两处不妥之处）。0.20.40.6I1.02.03.00UI/AU/V0.102.930.202.870.302.850.402.770.502.750.602.70（2）答案：①U轴坐标起点选取不当；②U、I轴没有标记用何单位；③没有把不在直线上的点均匀分布直线两侧。（3）为了在实验中保护电流表和调节电阻时电压表、电流表的示数变化均明显，乙同学对甲同学的实验进行改进，设计了如图丙所示的电路，丙电路中电阻R0应该选取下列备选电阻的哪一个?答（）

A．1ΩB．5ΩC．10ΩD．20Ω

（4）若乙同学用图丙的实验电路进行实验，只测得两组数据为I1、U1，I2、U2。则该电源内电阻r=

。AVRR0abcdeE

r丙S（3）答案：B（4）答案：（5）按电路图给以下实验器材连线AVRR0abcdeE

r丙S例五.1：（09浙江高考）（1）在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中，两位同学用游标卡尺测量小球的直径如图甲、乙所示。测量方法正确的是_____（选填“甲”或“乙”）。图甲图乙乙例五：浙江高考实验题例五.2（09浙江高考）（2）某同学从标称为“220V25W”、“220V300W”、“220V500W”的3只灯泡中任选一只，正确使用多用电表测量灯泡阻值如图乙所示。该灯泡的阻值是

，标称的额定功率为

。160Ω欧姆表读数160Ω。标称为、“220V300W”的灯泡经计算其电阻为161Ω。陷阱设置之巧妙，使大量考生受骗上当！25W例五.3（2011年浙江理综第16题）如图所示，在铁芯上、下分别绕有匝数n1=800和n2=200的两个线圈，上线圈两端与u=51sin314tV的交流电源相连，将下线圈两端接交流电压表，则交流电压表的读数可能是：A．2.0VB．9.0VC．12.7VD．144.0Vun1n2VV学生电源V学生电源三、高考实验试题是源于课本实验又高于课本实验，所以要在善于理解和掌握课本实验的基础上进行适当的变化和提高。例如用不同的原理或不同的器材来做同一个实验。例六：探究加速度与力、质量的关系实验装置：纸带打点计时器M1m1M2m2注意（1）平衡摩擦力（2）砝码与砝码盘的总质量要远小于小车的总质量（3）研究a与F的关系式要控制小车的质量不变研究a与m的关系时要控制拉力不变例六.1：用其他器材探究加速度与力、质量的关系——操作简单直观，但需要对比实验，由于控制上等原因，误差也较大。实验装置图所示。乙甲或小车小车夹子F1F2方案一：如测出两个初速度为零的匀加速运动在相等时间内发生的位移x1、x2，由可得：把加速度的测量转换为位移的测量。例六.2：测量小车在运动过程中所受的合外力是“探加速度与力、质量关系”实验要解决的一个重要问题。为此，某同学设计了如下实验方案：长木板滑块纸带打点计时器垫块钩码实验台细线A．实验装置如图所示，一端系在滑块上的细绳通过转轴光滑的轻质滑轮挂上钩码，用垫块将长木板固定有定滑轮的一端垫起。调整长木板的倾角，直至轻推滑块后，滑块沿长木板向下做匀速直线运动；长木板滑块纸带打点计时器垫块钩码实验台细线B．保持长木板的倾角不变，取下细绳和钩码，让滑块沿长木板向下做匀加速直线运动。请回答下列问题：①滑块做匀速直线运动时，打点计时器在纸带上所打出点的分布应该是：

；②滑块在匀加速下滑过程中所受的合外力大小

钩码的重力大小

（选填“大于”、“等于”或“小于”）；相邻两计数点的距离相等

等于

思考：1.这个实验步骤如何2.评析一下这个实验的优缺点例六.3：用同一器材做不同实验在追寻科学家研究足迹的过程中，某同学为探究恒力做功和物体动能变化间的关系，采用了如图所示的“探究物体加速度与物体质量、受力之间关系”的实验装置．（1）实验时，该同学想用钩码的重力表示滑块受到的合力，为了减小这种做法带来的实验误差，你认为在实验中应该采取的两项措施是

，

；钩码的总质量远小于滑块的质量

平衡摩擦力

（2）该小组同学实验时先正确平衡摩擦力，并满足钩码的质量远小于小车的质量，改变钩码的个数，确定小车加速度与受到的拉力F的关系，下列图象中能表示该同学实验结果的是

。A（3）如图所示是实验中得到的一条纸带，其中A、B、C、D、E、F是连续的六个计数点，相邻计数点间的时间间隔为T，相邻计数点间距离已在图中标出，测出滑块的质量为M，钩码的总质量为m.从打B点到打E点的过程中，为达到实验目的，该同学应该寻找________和________之间的数值关系（用题中和图中的物理量符号表示）．答案：mg(Δx2＋Δx3＋Δx4)四、近年来高考实验试题多了使用新的实验器材（如传感器、光电门等）和用数表处理实验数据方面的内容。注意事项例七：探究功与速度变化的关系纸带小车打点计时器