高中物理实验总复习和知识点总结.ppt

1、第十五部分,高考物理实验,一、实验分类 1测量性实验：7个 如：测量金属的电阻率 2验证性实验：3个 如：验证动量守恒定律 3研究性实验：9个 如：研究匀变速直线运动 二、考点及要求,一、2015高考实验分类、考点及要求,高考实验能力的要求,实验能力 能独立完成知识内容表中所列的实验，能明确实验目的，能理解实验原理和方法，能控制实验条件，会使用仪器，会观察、分析实验现象，会记录、处理实验数据，并得出结论；能灵活地运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题。,二、实验基础,一、误差与有效数字 1、绝对误差和相对误差 在实际测量中，被测量的测量值与真值之间不可避免地存在差异，这种差异称为测

2、量误差。 测量值x和真值的差值x称为测量值的绝对误差，即绝对误差x = x。 测量值的绝对误差与真值的比值的绝对值称为测量值的相对误差。相对误差通常用百分数表示。因为被测量的真值难以获知，所以实际测量中，通常是以公认值或用更精确方法得到的测定值来代替真值。相对误差反映了测量的精确程度。,2、系统误差和随机误差 （1）系统误差 由于仪器自身制造的精确度不够或实验原理、方法不够完善而产生的误差。系统误差一般不能用多次测量取平均值的方法加以消减。 例如：天平的不等臂性、刻度尺刻度的不够均匀及刻度尺的热胀冷缩、电表的准确度不够等造成的测量误差都属于仪器本身原因造成的系统误差。验证牛顿第二定律实验中以砂

3、和砂桶的重力作为小车所受的外力，伏安法测电阻时不计电表内阻的影响等原因造成的实验误差则属于实验原理、方法不够完备而产生的系统误差。,减小系统误差的方法 改进仪器、完善测量原理或方法。例如：伏安法测电阻时应根据实验要求选择合适的实验电路（安培表内接或外接）并选择量程合适的测量仪器，验证牛顿第二定律实验中要注意平衡摩擦力并使砂和砂桶的质量远远小于小车质量。,（2）随机（偶然）误差 由于各种不确定因素对测量各环节（测量者、测量仪器、被测对象以及测量过程等）的影响而造成的误差。 例如：测量者读数时产生的误差，调节仪器时（如透镜成像时像屏位置的确定、用插针法确定折射光方向）产生的误差，实验环境变化带来的

4、误差都属于随机误差。随机误差的特点是测量结果偏大、偏小是随机的、不确定的，但是随着测量次数的增加，偏大和偏小的机会是均等的。,减小随机误差的方法 多次测量取算术平均值。 增大被测量量减少相对误差。 图线法处理实验数据。 控制实验条件。,3、有效数字 测量结果的准确数字加一位测量误差（即估测值）所在位数字，统称为有效数字。 （1）在记录测量结果时，应注意以下关于有效数字的正确使用方法： 有效数字位数与小数点的位置无关。 出现在非零数字之间的“0”与最末位的“0”都是有效数字，不能随意舍去，也不能任意增加。 对于很大或很小的数，应采用科学记数法表示，以正确表示有效数字，一般情况下，使小数点前有一位

5、非零数字。,例：图中测量的长度为4.80cm，4.8为准确数字，0为估测值（是误差所在位），共三位有效数字。4.80cm 也可写为48.0mm 或 0.0480m，都是三位有效数字。若写为4.8cm，为二位有效数字；写为4.800cm，为四位有效数字，作为刻度尺测量结果，这两种写法都是错误的。0.0480m通常用科学记数法写作4.8010-2m，表示三位有效数字，误差发生在10-2这一位。,对于非测量值的数字，如公式中的确定倍数、指数、测量的次数都是准确数，它们的有效位数可认为无限多，不要求估读的测量仪器的读数，记录的均为准确数字，如游标卡尺的读数、电磁打点计时器打点周期。,（2）有效数字的运

6、算 在多次测量取平均值和利用物理规律由直接测量量计算间接测量量时，对结果应取2-3位有效数位。间接测量量的有效数字运算在高中不作要求。,二、测量工具的使用与读数方法。 高考中，卡尺、温度计、秒表、电阻箱和万用电表欧姆档一般不估读，以准确数字记录数据（即无估读位）。刻度尺、螺旋测微器及其他测量工具读数要求按照有效数字记录数据（即有估读位）。 任何测量工具在读数前，均应明确以下几个问题： 1、明确工具的读数规则（估读或不估读）。 2、明确工具的最小分度。,毫米刻度尺,2.05cm,3.60cm,5.00cm,1.45cm,6.12cm,物体的长度为：L=6.12cm1.45cm=4.67cm,毫米

7、刻度尺读数规则：XX.Xmm,长度的测量,34. 62cm,深度尺,主尺,紧固螺钉,内测量爪,外测量爪,游标尺,游标卡尺 1、构造：,2、测量原理,以分度为0.1mm的游标卡尺为例： 游标尺刻度总长19.0mm，每格1.90mm。,当主尺与游标尺第0条刻线对齐时，游标尺第1条刻线与主尺第2条刻线相差0.1mm；游标尺第2条刻线与主尺第4条刻线相差0.2mm 当游标尺第1条刻线与主尺第2条刻线对齐时，量爪相距0.1mm；游标尺第2条刻线与主尺第4条刻线对齐时，量爪相差0.2mm,0.1mm,3、分度与读数规则,游标尺的作用是将1mm细分为10等份，测量精度为0.1mm。,读游标尺0刻线所对主尺刻

8、度值：,读与主尺正对的游标尺刻线刻度值：,确定游标卡尺的最小分度：,0.1mm,11 mm,0.4mm,11.4mm,游标卡尺不能估读，测量值为：,游标卡尺,练习,工件内径：23.7mm,分度为0.1mm的游标卡尺读数规则：,XX.Xmm,X的可能值为：0,1,2,3,4,5,6,7,8,9。,游标卡尺,练习 请确定游标卡尺的最小分度与读数规则并读数。,分度为0.05mm的游标卡尺读数规则：,XX.XXmm,X的可能值为：0,5。,14.55mm,游标卡尺,练习 请确定游标卡尺的最小分度与读数规则并读数。,分度为0.02mm的游标卡尺读数规则：,XX.XXmm,X的可能值为：0,2,4,6,8

9、。,3.68mm,螺旋测微器（千分尺）,1、构造：,2、原理： 螺旋测微器套管刻度轴线下方是整毫米刻度，上方是0.5mm刻度，套管的最小分度是0.5mm 。鼓轮旋转一周，螺杆后退0.5mm，鼓轮上有50个小分度，所以，鼓轮上的最小分度是0.01mm，加一位估读数，可读到0.001mm。 螺旋测微器读数规则：XX.XXXmm,螺旋测微器,练习 请确定螺旋测微器的最小分度与读数规则并读数。,注：请在空白处两次单击左键以打开光源，再旋转（点击）手轮，开始实验测量。,3.125mm,12.946mm,读数：9.208mm,3、读数：,读数：10.629mm,读数：0.821mm,读数：0.478mm,

10、电流表与电压表,读数规则的判断（半格法）： 量程:0A-0.6A 最小分度:0.02A 半格刻度:0.01A 读数规则:0.00A 量程:0A - 3A 最小分度:0.1A 半格刻度:0.05A 读数规则:0.00A 量程:0V - 3V 最小分度:0.1V 半格刻度:0.05V 读数规则:0.00V 量程:0V -15V 最小分度:0.5V 半格刻度:0.25V 读数规则:00.0V,0A-0.6A:0.46A 0A-3A:2.30A,0A-0.6A:0.50A 0A-3A:2.50A,0V-3V:2.00V 0V-15V:10.0V,0V-3V:2.50V 0V-15V:12.5V,秒表,

11、最小分度：0.1s 读数规则：XmXXsX,读数：3分37秒5 即：217.5s,注：秒表使用完毕后，应让秒表继续走时直至停止，以释放弹性势能。,欧姆表 1、外部构造：,请根据操作步骤点击多用电表的相关旋钮或表笔开始模拟实验。,2、使用方法 （1）机械调零：调整定位螺丝，使指针指左端零刻度。 （2）选择档位：旋动选择开关选择档位。 （3）电阻调零：插入表笔，短接表笔，调整电阻调零旋钮，使指针指欧姆表零刻度。 （4）测量读数：将表笔与待测电阻连接（手不能与表笔金属部分接触）。指针示数乘档位倍率为待测电阻阻值（结果不估读）。 （5）指针越接近中值电阻测量越精确，若档位不合适，应重新选择，即重复第2

12、、3、4步骤。 （6）测量结束：将多用电表选择开关置于OFF档或交流电压最高档。拔出表笔。,15,OFF,3、欧姆表内部构造与测量原理：,思考：欧姆表刻度为何是非线性刻度？,当Rg+R+r =Rx时， Ix=Ig/2 ，此时被测电阻值Rx值为欧姆表的内电阻Ro=Rg+R+r，也称为欧姆表的中值电阻R中。 欧姆表在不同档位时的中值电阻不同，欧姆表指针在中值附近时测量误差较小，因此在测量时应选择合适的档位，使指针尽可能靠近中值刻度。 每次选择新的档位时，Rg改变，需重新设置电阻调零旋钮R以使表笔短接时指针重新满偏。,Rx,4、读数：,约1200,表盘刻度（不估读）档位倍率,注：测量时必须将待测电阻

13、与原电路分离，特别是电源！ 测量时双手不能与电阻两端接触否则示数偏小。,测量时指针越接近中值越精确。若指针偏角过大，应将选择开关调降一档。,电阻箱,读数：86.3,天平 1、使用方法： （1）将天平置于水平桌面上，游码归零。 （2）调整天平横梁平衡。 （3）左物右码，调节游码使天平平衡。 （4）确定游码刻度的最小分度及读数数位，读数。 2、最小分度及读数规则： 最小分度：0.2g 读数规则：砝码质量和+游码读数 XX.Xg,读数：36.4g,弹簧秤 1、使用方法： （1）确定最小分度及读数数位（有效数字记录）。 （2）零点调零。 （3）拉动时，使力的方向与弹簧伸长的方向相同。 （4）测量时不要

14、超过量程。 2、读数： 最小分度：0.2N 读数规则：X.XN,读数：1.8N,打点计时器的使用 电磁打点计时器：使用4-6V、50Hz交流电源，打点周期0.02秒。 电火花计时器：使用220V、50Hz交流电源，打点周期0.02秒。 安装时注意将两纸带限位孔的连线和纸带拉动方向相同，以减小纸带与限位孔之间的摩擦。 先接通电源，再释放纸带。,三、图象法处理数据,在探索或验证规律的实验中用图线法具有直观、形象的特点，还可以利用数学方法将成反比的规律转化为正比图线，这种“曲线改直法”是在验证或探索规律时常用的一种方法。 作图要求： 1、坐标轴必须标明所代表的物理量及单位； 2、坐标分度要与测量数据

15、的精确度一致，以保证不因数据处理而增加实验误差； 3、尽量使图线充满图纸。纵轴与横轴的标度可以不同，并且考虑到实验数据的取值范围，为使坐标纸能够得到充分的利用，坐标轴的的起始点数值不一定是0。,4、用光滑曲线连接测量数据点时，尽可能使较多的点在曲线上，其余的点均匀分布在曲线两侧，偏离曲线较远的点可作为误点舍去，所以，图线法比计算法有更好的平均效果。,三、高中物理分组实验（目录）,研究弹力和弹簧伸长的关系,实验要点：实验探究物理量间的关系 图象处理数据 实验器材：铁架台 钩码 刻度尺 弹簧 实验原理：利用刻度尺和钩码测量弹簧长度和弹簧弹力，通过图象分析弹力和弹簧伸长的关系。,实验步骤： （1）利

16、用刻度尺测量分别悬挂0、1、2、3个钩码时的弹簧长度。 （2）记录各次钩码质量和弹簧长度。计算各次钩码重力及弹簧的伸长量。 （3）作F-x图象，分析弹力和弹簧伸长的关系 （4）整理实验器材,实验数据处理：,实验结论： 弹簧的伸长量与弹力成正比。,例：在探究弹力和弹簧伸长的关系的实验中，用图像法处理数据时，某同学将弹簧的总长L作为横坐标，弹力F作为纵坐标，然后描点作图，若其他步骤都正确，则作出的图线应是下图中的（ ）,思考：本题图象中的直线斜率是什么？ 若绘制的弹簧弹力与形变量的F-x图像与正横轴有交点，可能原因是什么？,C,弹簧劲度系数,挂弹簧前测量弹簧长度，自重的影响,验证力的平行四边形定则

17、,实验要点：验证平行四边形法则 等效法 实验器材：木板、白纸、图钉、橡皮筋、细线、刻度尺、三角板、量角器、弹簧测力计。 实验原理：等效法、平行四边形法则。 实验步骤：见动画。,标记点,读数,标记方向,标记方向,读数,F,F是由一个弹簧秤的数据确定的，是实验理论值； F是根据两个弹簧秤的数据通过作图得到的，是实验测量值,例：在验证力的平行四边形定则实验中，所说的“合力与两个分力的效果相同”是指下列说法中的（ ） A每次将结点拉到相同的位置 B每次将橡皮条拉到相同的长度 C每次将橡皮条在同一方向上拉直 D使弹簧测力计每次示数相同,A,例：在验证力的平行四边形定则实验中，某同学写下了以下实验步骤，根

18、据你做这一实验的经验，认为这个同学有哪些重要的疏漏和错误： A用图钉把白纸固定在水平方木板上。 B用图钉把橡皮条一端固定在白纸的A点 C用两条细绳结在橡皮条的另一端，通过两条细绳用两个弹簧测力计互成角度地将结点拉到某位置O，记下两弹簧测力计的读数F1、F2。 D用刻度尺选定标度，画出F1、F2的图示。 E用一个弹簧测力计通过细绳将结点拉到一定位置，将弹簧测力计的读数F按相同的标度图示出来。 F由平行四边形法则画出F1和F2合力F与F比较 。,疏漏：C中漏“同时记下F1和F2方向”；E中漏“记下F的方向”。 错误：E中“用一个弹簧秤通过细绳将结点拉到同样位置O”。,研究匀变速直线运动,实验要点：

19、通过纸带分析测定瞬时速度和加速度。 实验器材：打点计时器、低压交流电源、导线、长木板、小车、钩码、纸带、刻度尺、细线。,实验原理与纸带分析： 用刻度尺测量零点（第一个清晰点）到各计数点的位移d（减小零点误差），计算各相临计数点的位移s。相邻计数点间有4个点未画出。,在考试时，为节省时间可用下列方法代替逐差法： 设：第6点到第3点的距离为S2，第3点到第0点的距离为S1。 若只有5个标记点，则可舍去0点，将剩余各段以上述方法求加速度。但要注意：,速度、加速度偏大,可以,将纸带上各段平均速度求出（即各计数点瞬时速度），并与其对应的时刻组成数据对，在v-t图中描点，再将各数据点以一条直线连接，求出图

20、线的斜率即为加速度。,思考：根据下面的纸带回答问题 （1）0与6号点间的距离如何测量？ （2）v0、v6是否可求？ （3）若低压电源的频率低于50Hz，求出的速度、加速度偏大还是偏小？ （4）如何用图象法求加速度？,例：如图所示为接在50Hz低压交流电源上的打点计时器，在纸带做匀加速直线运动时打出的一条纸带。图中所标的是每5个计时点取一个计数点A、B、D、E等，但第3个计数点C在图中未标出。由图中给出的数据计算纸带运动的加速度公式是a =_，其计算值是_m/s2；第3个计数点C与第2个计数点B之间的距离是_cm；在打下计数点B时，纸带运动的即时速度vB=_m/s。（其中，用S1表示A、B间距离

21、，用S4表示D、E间距离。）,验证牛顿第二定律,实验要点：控制变量法，图象法处理数据。 实验器材：打点计时器、低压交流电源、导线、长木板（滑轮）、小车、钩码、纸带、刻度尺、天平、细线、木块、小桶、沙子。,实验原理与数据处理： 调整木板倾角，使小车匀 速下滑（等间隔点），平衡摩擦力。由小桶和 沙子总重可知小车外力。 分别改变沙子质量和小车上钩码质量，通过纸带分析计算各次小车运动加速度，重复多次。 做a- F图象和a-1/M图象，计算图象斜率。 削减系统误差：mM,误差分析： 1、平衡摩擦力不当。,F,a,0,理论曲线,1/M,a,0,理论曲线,误差分析： 2、未符合Mm的近似条件。,F,a,0,

22、理论曲线,1/M,a,0,理论曲线,a-F图像：描点数据mg大于F理论值，当m与M差不多时图像点右移较多。,a-1/M图像：图像斜率为F。1/M越大，F实际值比mg小得越多。图像斜率逐渐减小。,误差分析： 3、考虑小车与配重组成的系统,思考：改变悬挂的配重质量，同时保证系统总质量不变时，加速度随系统合力变化的图像会发生弯曲吗？ 改变小车质量，同时悬挂的配重质量不变时，加速度随系统总质量倒数变化图像会发生弯曲吗？,将悬挂的配重逐一取下，放在小车上，以保证总质量不变。 不论M是否远大于m，a-mg图像均不会弯曲。,实测曲线,研究平抛运动,实验要点： 正确绘制平抛运动轨迹，求平抛物体的初速度。 实验

23、器材： 斜槽、小球、木板、固定支架、重锤、白纸、图钉、复写纸、刻度尺、三角板。,x,y,实验步骤,1.安装实验装置调节轨道末端水平。,2.记录抛出点位置及重锤线方向。,3.同高度释放小球，记录各轨迹点。,4.取下白纸，建立坐标系描绘轨迹。,5.取若干点坐标，计算平均初速度。,6.整理实验器材，结束实验。,注：上述实验中确定坐标原点和轨迹点的方法，不需要测量小球直径。,实验原理及数据处理： 调节斜槽末段水平（小球静止）。 小球到斜槽末端时球心位置为坐标原点，根据重锤线确定y轴和x轴。 根据小球运动过程中通过复写纸留下的标记点在白纸上正确描记球心位置。 重复多次（从同高度下落），描绘抛物线。 在抛

24、物线上新取多个数据点，测出坐标，带入公式计算初速度，并求平均值。,注：需要测量小球直径。,实验的变化：,例：在“研究平抛物体的运动”的实验中，可以测出小球经过曲线上任意位置的瞬时速度，实验简要步骤如下： 让小球多次从 位置上滚下，记下小球做平抛运动的一系列位置。 安装好器材，注意 ，记下斜槽末端O点和过O点的竖直线。 测出曲线上某点的坐标x、y，用v= 计算出该点的瞬时速度。 取下白纸，以O为原点，以竖直线为轴建立坐标系，用平滑曲线画平抛轨迹。 （1）完成上述步骤，将正确的答案填在横线上。 （2）上述实验步骤的合理顺序是 。,斜槽上的同一高度,调整斜槽调节槽口水平,例：一个同学做“研究平抛物体

25、的运动”的实验，只在纸上记录下重锤线y的方向，忘记在纸上记录下斜槽末端位置，并只在坐标纸上描出如图所示一段曲线。现在我们可以在曲线上取A、B两点，用刻度尺分别量出它们到y轴的距离：AA=x1，BB=x2，以及AB的竖直距离h，从而求出小球抛出的水平初速度v0为（ ）,A,思考：若平抛初始点缺失，为测量平抛初速度，可采取的两种处理方法是什么？,附：平抛运动的闪光照片,两图均为小球平抛运动过程的闪光照片，若已知小方格边长代表的实际距离为L，求小球平抛运动的初速度。,验证碰撞中的动量守恒,实验要点：小球平均落点的确定方法，测量量的转换测速度转换为测水平位移，两球飞行的水平距离的确定。 实验器材：斜槽

26、、小球（等大不等质）、重锤、白纸、复写纸、天平、刻度尺、三角板、圆规。,O,M,P,N,m1,m2,实验原理及数据处理： 天平称量两小球质量。 调节斜槽末段水平（小球静止）。 先不放被碰球，记录入射球落点P，再将被碰球放于轨道末端，使入射球从同一高度下落，记录两球落点M、N。重复多次。拟合落点平均位置。 测量量各长度，带入下式验证等式是否成立。,速度测量的转化,O M P N,两球从相同高度做平抛运动：,思考： （1）是否还要测量小球质量？ （2）是否还要测量小球直径？ （3）是否还要测量小球下落高度？ （4）实验中白纸和复写纸是否可以移动？,是,否,否,否；是,例： “验证碰撞中的动量守恒“

27、实验装置如图所示，让质量为m1的小球从斜面上某处自由滚下，与静止在支柱上质量为m2的小球发生对心碰撞，则： (1)两小球质量的关系应满足( )。 A.m1=m2 B.m1m2 C.m1m2 D.没有限制 (2)实验必须满足的条件是( )。 A.轨道末端的切线必须是水平的 B.斜槽轨道必须光滑 C.入射球m1每次必须从同一高度滚下 D.入射球m1和被碰球m2的球心在碰撞瞬间必须在同一高度 (3)实验中必须测量的量是( )。 A.小球的质量ml和m2 B.小球半径 C.桌面离地的高度H D.小球起始高度 E.从两球相碰到两球落地的时间 F.小球ml单独滚下的水平距离 G.两小球m1和m2相碰后飞出

28、的水平距离,B,ACD,ABFG,验证机械能守恒定律,实验要点：测定瞬时速度，验证机械能守恒定律。 实验器材：打点计时器、重锤、低压交流电源、导线、铁架台、纸带、刻度尺、夹子。,注意：安装打点计时器时要使两纸带限位孔的连线处于竖直方向，以减小与纸带的摩擦力。,实验原理与数据处理： 测量各个下落高度hn，计算各点瞬时速度vn（1号记数点尽量往后取以减小长度测量误差）。 验证mghn=mvn2/2在误差允许范围内是否成立，比较gh和v2/2的数值。（不必测量重锤质量，但重锤质量大些对减小实验误差有利。g取当地重力加速度。）,小,撞针与纸带的摩擦影响,运用图象法处理数据,建立v2/2-h图象，观察是

29、否成线性关系，描出过原点的直线，计算图线斜率（g）与当地重力加速度值比较，验证机械能是否守恒。,思考：如果当地重力加速度不知道，应如何获得？ *验证机械能守恒的标准是什么？,单摆测重力加速度,相对误差在10%以内,例：做验证机械能守恒定律的实验步骤有： （1）把打点计时器固定在铁架台上，并用导线将打点计时器接在低压直流电源上； （2）将连有重物的纸带穿过打点计时器限位孔，用手稳提纸带； （3）释放纸带，同时接通电源开关打出一条纸带； （4）更换纸带，重复实验，选点迹清晰且第1、2点间距约为2mm的纸带备用 （5）用天平称出重物的质量； （6）用公式 验证机械能守恒定律； 在上述实验步骤中错误的

30、是 ；多余的是 。,（1）（2）（3）（6）,（5）,（4）,用单摆测定重力加速度,实验要点：单摆周期公式 测定单摆周期的方法 实验器材：细线、钢球、铁架台、夹子、刻度尺、秒表。 实验原理与数据处理 测定摆长：将单摆挂好后，用刻度尺测定摆长 (约1米)。或用刻度尺和卡尺测定摆线长l和钢球直径d。求得摆长：L=l+d/2（ld）,注意：摆长测量结果只需记录到毫米位，但考试时若有刻度尺读数题仍按读数规则读数。摆线悬点必须固定。,测定周期：将单摆从平衡位置拉开一小角度（小于5）无初速释放。当单摆摆动到最低点时开始计时，采用倒序计数法（3，2，1，0，1）用秒表测定20-50次全振动的时间t计算周期T

31、=t/n。 计算重力加速度：,改变摆长（80cm-120cm），重复多次取平均值。 实验中的摆线不宜过长或过短，应较细，弹性小。摆球密度应较大。振动次数不宜过长或过短。,思考：如果在测定周期时，悬点出现松动，使摆线变长，会对实验结果产生怎样的影响？,g偏小,运用图象法处理数据,建立T2-L图象，观察是否成线性关系，描出过原点的直线，计算图线斜率（ ）求出当地重力加速度：,思考：为减小作图误差，在规划坐标轴标度时可采取怎样的措施？这时图象会有什么变化？,坐标轴原点可以不从零开始。图线不再过原点但斜率不变。,例：在用单摆测定重力加速度的实验中， （1）有如下器材可供选择，你认为应选用的器材的序号是

32、 。 A约1m长的细线 B约0.3m长的细线 C约0.8m长的粗线 D直径约1cm的实心木球 E直径约1cm的实心铁球 F游标卡尺 G螺旋测微器 H毫米刻度尺 I秒表 J铁架台 （2）如果测出的重力加速度偏大，可能因为（ ） A测量周期时，记录到的全振动次数比实际多了一次 B测量周期时，记录到的全振动次数比实际少了一次 C用摆线长做为摆长 D *摆动角度大于5度,A,AEHIJ,*当摆角大于5时单摆周期会增大。,例：在利用单摆测定重力加速度的实验中，由于单摆做简谐振动的周期 ，于是有 。 改变单摆的摆长，只要测出摆长及相应的振动周期，作出T2-L图线，就可求出当地的重力加速度。T2-L图线应该

33、经过坐标原点。某学生在实验中测得的T2-L图线为如图所示的直线，则： （1）造成图线不过原点的原因是（ ） A每次都将n个周期的时间计成n+1个周期的时间 B每次在测量摆长时，都将摆线长当成了摆长 C每次实验时，摆球的振幅都不同 D每次实验时，摆球的质量都不同 （2）当地重力加速度为 。 （取2=9.87）,B,9.87m/s2,探究动能定理,实验要点：探究合外力做功与物体动能变化之间的关系。,实验器材：长木板、小车、橡皮筋、打点计时器、垫块、图钉、刻度尺、纸带、交流电源。,分别将1、2、3根相同的橡皮筋并接后与小车相连，每次使小车在橡皮筋拉紧时从同一初位置弹出。利用打点计时器打出的纸带计算各

34、次橡皮筋恢复原长时小车的最大速度。因各次橡皮筋的长度变化相同，所以各次橡皮筋做的功可记为：W、2W、3W。绘制出W-v2图像，分析做功与小车动能变化的关系，得出实验结论。,描绘小灯泡的伏安曲线,实验原理：采用伏安法测量灯丝电流及两端电压，调整滑动变阻器，测量多组数据后，描绘伏安曲线。 实验电路：实验用灯泡灯丝电阻很小，通常采用电流表外接法。为绘制较大区间得伏安曲线，滑动变阻器采用分压法。,数据记录：,曲线描绘：,思考： 该实验可以采用限流接法吗？ 当滑动变阻器总阻超过灯丝电阻2倍以上时考虑。 U-I图象是曲线，说明什么？ 灯丝电阻随温度升高而增加。 曲线上某点切线的斜率是电阻吗？ 不是。,例：

35、某同学用右图所示的电路，测绘标有“3.8V 0.3A”的小灯泡的灯丝电阻R随电压U变化图象。 除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择： 电流表： A1(量程100mA，内阻约为2)； A2(量程0.6A，内阻约为0.3)； 电压表： V1(量程5V，内阻约为5K)； V2(量程15V，内阻约为15K)； 滑动变阻器： R1(阻值范围010)； R2(阻值范围02K)； 电源： E1(电动势为1.5V，内阻约为0.2)； E2(电动势为4V，内阻约为0.04)。,为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表，电压表，滑动变阻器，电源。（填器材的符号）,E2,A2,V1,R1,根据实验数据，计算并

36、描绘出RU图象如图所示，由图象可知，此灯泡在不工作时，灯丝电阻为；当所加电压为3.00V时，灯丝电阻为，灯泡实际消耗的电功率为W。,11.5,1.5,0.78,根据RU图象，可确定小灯泡耗电功率P与外加电压U的关系。符合该关系的示意图是下列图中的。,A,测定金属的电阻率（伏安法测电阻）,实验要点：螺旋测微器的使用。测定金属电阻率的方法。 实验器材：电流表、电压表、直流电源、滑动变阻器、螺旋测微器、米尺、金属电阻丝、开关、导线。,实验原理与数据处理： 螺旋测微器测三次金属丝直径取平均值。毫米刻度尺测三次金属丝长度取平均值。 连接电路置滑动变阻器阻值最大。 闭合电键，改变滑动变阻器滑片位置，记录几

37、组电压与电流值，断开电键。计算R，取平均值。 将各实验数据代入电阻率间接测量式，计算金属丝电阻率。 拆卸电路，整理器材。,思考： 在处理数据时，是否可以先计算各次测量的电压平均值和电流平均值，再求出电阻平均值？ 不可以。,附：依据电路图连接实物图,例：有一合金丝，横截面积为S=5.110-7m2，长L10m2，要测其电阻率。现备有量程3伏，内阻3千欧的电压表，量程0.6安，内阻0.1欧的电流表，两节干电池，0100欧滑动变阻器，开关、导线等。用伏安法测其电阻时，如电路选取正确，电压表示数为2.4伏，电流表示数为0.12安，所选取的是内接法还是外接法电路？滑动变阻器是限流法连接还是分压法连接？被

38、测合金丝的阻值是多少欧？合金丝的电阻率是多少？,内接法，限流法，19.9 ， 1.010-6 m,测定电源的电动势和内阻,实验要点：测定电动势和内阻的方法。利用图像处理数据。 实验器材：电流表、电压表、待测电源、滑动变阻器、开关、导线。,实验电路： 实验用电源为一节干电池，电动势和内阻约为1.5V和1.0左右。实验室常用的安培表（量程0.6A）的内阻RA为 0.125，伏特表（量程3V）的内阻RV为3K。采用电流表内接法系统误差较小。（详见后述）,实验原理与数据处理： 根据闭合电路欧姆定律，调节电路中滑动变阻器，测量多组路端电压和总电流，由方程组求解电源电动势及内阻，或描点作出U-I图像，由图

39、像确定电源的电动势和内阻。 确定电压表、电流表量程，连接电路。 将滑动变阻器阻值置于最大。 闭合电键，调节滑动变阻器，记录多组电压表、电流表读数。 断开电键，整理器材。处理数据。,图象法处理实验数据,图象曲线解析式：,左图有：当I=0时，U=E；当U=0时，I为短路电流，由此可求内阻r。 右图有：当I=0时，U=E；当U=U0时，I=I0，,或在图象上取两个新点求斜率。,电动势和内阻的测量值均略小于真值,电动势无误差，内阻的测量值远大于真值,图象法误差分析,*等效法误差分析,电动势和内阻的测量值均略小于真值,电动势无误差，内阻的测量值远大于真值,相对误差均为：0.03,内阻相对误差为：12.5

40、,减小实验误差的方法 1、作图时纵轴从U0开始刻画标度，以增大曲线斜率的绝对值，减小作图误差。 2、将标准定值电阻（几欧姆）与待测电源串联，采用如下电路进行实验。内阻测量值为电源内阻与定值电阻之和。此法也可以增大曲线斜率的绝对值，减小作图误差。,I-R法： 原理：E= IR+Ir 器材：安培表和电阻箱 误差：由于电流表分压作用，电动势无系统误差，内阻测量值偏大。 U-R法： 原理：E=U+Ur/R 器材：伏特表和电阻箱 误差：由于电压表分流作用，电动势和内阻的测量值均偏小。,实验的变化：测电动势的其他方法,断路法： 原理：E=U+Ir （I=0断路时） 器材：电压表 误差：由于电压表有内阻（非

41、断路），只有当RV远大于r时，UV近似等于E。电动势测量值偏小。,相对误差：0.03,U-U法： 原理： 器材：两块电压表,注：不能求电源内阻，除非已知一个电压表内阻。,小结： 通过以上几种测量方法的分析可以看到，无论实验条件和手段如何变化，实验测量都是围绕实验原理而设计的。测量电源电动势和内电阻的原理都是闭合电路欧姆定律，围绕这一原理我们可以采用不同的实验方法，掌握实验原理就掌握了实验的核心。,例：如图示的电路中，R1、R2为标准电阻，测定电源的电动势和内阻时，如果偶然误差可以忽略不计，则电动势的测量值 真实值，内阻的测量值 真实值，产生误差的原因是 。,等于；偏大；电流表有内阻,例：用电压

42、表和电阻箱测量电源电动势和内电阻，可用的实验器材有： 被测电源：电动势约为8V，内阻约为2； 电压表V：量程10V，内阻RV约为10k； 电阻箱R：阻值范围：0999.9，允许最 大电流1.0A； 开关2只、导线若干。 实验中，在开关闭合前，电阻箱各个旋钮应该放在_位置。在测量过程中，为保证电路的安全，应使电阻箱的电阻不得小于某一阻值，该阻值约为_ 。 简要说明测量的主要步骤和测量量。 用测量量计算电源电动势的表达式为E= ，计算电源内阻的表达式为r=_。,把电流表改装成电压表（电阻的测量）1、欧姆表法2、伏安法3、替代法4、半偏法（1）电流表半偏法（2）电压表半偏法（3）半偏法测电表内阻5、

43、比例法（1）并联分流（2）串联分压（3）比例法测微安表内阻（4）比例法测电压表内阻6、 *惠斯通电桥法7、电路的设计与器材的选择,2、伏安法,1、欧姆表法,测量方法详见二、测量工具的使用与读数方法之欧姆表。,伏安法的误差分析,总结：“小外大内” 注：电流表、电压表的系统误差：指针接近满偏时有较高精度。 量程选择的原则：保证安全前提下，尽可能选择较小量程。,UV=UX IA=IV+IX R测=UV/IA RX,UV=UX+UA IA=IX R测=UV/IARX,RX=UV/（IA-UV/RV）,RX=（UV-IARA）/IA,当RXRV时,当RXRA时,例：图为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验

44、所需的器材实物图，设计实验电路，并连接实物图器材规格如下：,（A）待测电阻Rx（约100 ） （B）直流毫安表（量程0-10mA，内阻50） （C）直流电压表（量程0-3V，内阻5k） （D）直流电源（输出电压4V，内阻很小） （E）滑动变阻器（阻值范围0-15，额定电流1A） （F）电键1个，导线若干。,例：有一个电阻Rx，其阻值大约是25k ，可供选择的器材是： 电流表A1（0-100A，2 k ） 电流表A2（0-500A，300 ） 电压表V1（0-10V，100 k ） 电压表V2（0-50V，500 k ） 直流稳压电源 E（15V，1A） 滑动变阻器 R（1k ，1W） 电键K和

45、若干根导线。 试选择适当的器材，选取适当的电路，使测量尽可能准确，并画出电路图。,3、替代法 （1） 电键S接1，调节电阻R，使电流表指示某一读数。 （2） 电键S接2，保持电阻R不变，调节电阻R0，使电流表仍指示方才那一读数。 （3） 从电阻箱R0上读出电阻值，即为待测电阻Rx的阻值。 误差分析：电阻箱的阻值不连续性导致不能保证电流调回原值。,注：单刀双掷开关是运用替代法的标志。,单刀双掷开关,例：04北京理综 为了测定电流表A1的内阻，采用如图（1）所示的电路。其中： A1是待测电流表，量程为300A，内阻约为100； A2是标准电流表，量程为200A； R1是电阻箱，阻值范围0999.9

46、； R2是滑动变阻器； R3是保护电阻； E 是电池组，电动势为4V，内阻不计； S1是单刀单掷开关；S2是单刀双掷开关。,（1）根据电路图（1），请在图（2）画出连线，将器材连接成实验电路。 （2）连接好电路, 将开关S2扳到接点a处，接通开关S1，调整滑动变阻器R2使电流表A2的示数是150A；然后开关S2扳到接点b处，保持R2不变，调节电阻箱,86.3,86.3,R1，使A2的示数仍为150A。若此时电阻箱各旋钮的位置如图（3）所示，电阻箱R1的阻值_，则待测电流表A1的内阻Rg=_。,（3）上述实验中，无论怎样调整滑动变阻器R2 的滑动端位置，都要保证两块电流表的安全。在下面提供的四个

47、电阻中，保护电阻R3应选用（ ） A. 200k B. 20k C. 15k D. 20,（4） 下面提供最大阻值不同的四个滑动变阻器供选用。既要满足上述实验要求，又要调整方便，滑动变阻器选（ ） A. 1k B. 5k C. 10k D. 25k,B,C,分析：选择C已能够满足上述实验要求（使A2的示数为150A）。 在实验开始前，应将滑动变阻器置于阻值最大。若选择D，会使滑动变阻器滑片移动行程过大，调整不方便。,4、半偏法 电流表半偏法： （1）闭合K1，断开K2，调节R2，使电流表指示满偏或指示某一读数。 （2）闭合K2 ，保持电阻R2不变，调节电阻R1，使电流表读数减半。 （3）从电阻

48、箱R1上读出电阻值，即为电流表内阻值。,误差分析： 当接入R1时，总电流增大， R1电流大于电流表电流，R1小于电流表内阻。即： R测 RA时误差较小。为减小误差，可适当选用具有较大电动势的电源。,例：在“把电流表改装为电压表的实验”中，需要利用如图所示的电路测定电流表的内阻，步骤如下： 接通S1调节R1，使电流表指针偏转 到满刻度； 再接通S2调节R2使电流表指针偏转 到满刻度一半； 读出的阻值，即认为rg= R2 。 已知电流表满偏电流为500 A，其 内阻约在100左右。实验室配有的可变电阻有： A电阻箱(0-10 ) B电阻箱(0-9999 ) C滑动变阻器(0-200 ) D滑动变阻

49、器(0-20 k ) (1)电路图中R1应选_， R2应选_。 (2)若上述实验中，读得R2的阻值为100 ， 则电流表内阻的测量值和真实值相比_（填“偏大”或“偏小”） (3)若将此电流表改装成量程为2V的电压表，应_联一个阻值为_ 的电阻。,答案：（1） D、B (2) 偏小 (3)串；3900,电压表半偏法： （1）闭合K1，闭合K2，调节R2，使电压表指示满偏或指示某一读数。 （2）断开 K2，保持电阻R2不变，调节电阻R1，使电压表读数减半。 （3）从电阻箱R1上读出电阻值，即为电压表内阻值。,误差分析： 当接入R1时，分压器输出电压增大，R1两端电压大于电压表内阻两端电压。,R1大

50、于电压表内阻。即： R测Rv 当R2 R时误差较小。为减小误差，可适当选用具有较大电动势的电源。,思考：本电路改为限流法可行吗？,一般不可行,例：利用如图11所示电路测量一量程为300 mV的电压表的内阻Rv，Rv（约为300）。 某同学的实验步骤如下： 按电路图正确连接好电路，把滑动变阻器R的滑片P滑到a端，闭合电键S2，并将电阻箱R0的阻值调到较大； 闭合电键S1，调节滑动变阻器 滑片的位置，使电压表的指针指 到满刻度； 保持电键S1闭合和滑动变阻器 滑片P的位置不变，断开电键S2， 调整电阻箱R0的阻值大小，使电 压表的指针指到满刻度的一半； 读出此时电阻箱R0的阻值，即等 于电压表内阻

51、RV。,实验所提供的器材除待测电压表、 电阻箱（最大阻值999.9）、 电池（电动势约1.5V，内阻可忽略 不计）、导线和电键之外，还有如 下可供选择的实验器材： A滑动变阻器：最大阻值150 B滑动变阻器：最大值阻10 C定值电阻：阻值约20 D定值电阻：阻值约200 根据以上设计的实验方法，回答下列问题。 为了使测量比较精确，从可供选择的实验器材中，滑动变阻器R应选用 ，定值电阻R应选用 （填写可供选择实验器材前面的序号）。 对于上述的测量方法，从实验原理分析可知，在测量操作无误的情况下，实际测出的电压表内阻的测量值R测_真实值RV (填“大于”、“小于”或“等于”)，且在其他条件不变的情

52、况下，若RV越大，其测量值R测的误差就越_(填“大”或“小”)。,B,C,大于,小,5、比例法 并联分流 （电流表内阻影响不计时）,（1）闭合电键 S，调节保护电阻 R和电阻箱电阻R0，使两电流表中电流恰当。 （2）读出电阻箱上的电阻值R0和两电流表中的电流值 I1和 I2。 （3）将测量值R0、I1和I2分别代入计算公式可得待测电阻值。,误差分析：由于忽略电流表内阻影响，造成系统误差。当Rx和R0电阻均远大于电流表内阻时误差较小。,串联分压 （电压表内阻影响不计时）,（1）闭合电键 S，调节保护电阻 R和电阻箱电阻R0，使两电压表中电压恰当。 （2）读出电阻箱上的电阻值R0和两电压表中的电压

53、值 U1和 U2。 （3）将测量值R0、U1和U2分别代入计算公式可得待测电阻值。,误差分析：由于忽略电压表内阻影响，造成系统误差。当Rx和R0电阻均远小于电压表内阻时误差较小。,比例法测微安表内阻,（1）闭合电键S，调节保护电阻R和电阻箱电阻R0，使两微安表中电流恰当。 （2）读出电阻箱上的电阻值R0和两微安表中的电流值I1和I2。 （3）将测量值R0、I1和I2分别代入计算公式可得微安表1内阻值。,注：因电阻箱最小调节阻值一般为0.1，所以该实验电路无法精确测量内阻在10-110-2量级的电流表内阻，而微安表内阻通常在102 左右。,误差分析：没有由实验原理本身造成的系统误差。,（1）闭合

54、电键 S，调节保护电阻 R和电阻箱电阻R0，使两电压表的电压恰当。 （2）读出电阻箱上的电阻值R0和两电压表中的电压值U1和U2。 （3）将测量值R0、U1和U2分别代入计算公式可得电压表1内阻值。,比例法测电压表内阻,注：因电压表内阻通常在103104 左右，所以R0应选用最大阻值为9999或99999的电阻箱。,误差分析：没有由实验原理本身造成的系统误差。,例：用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值（约100）： 电源E，电动势约为6.0V，内阻可忽略不计； 电流表A1，量程050mA，内电阻r1=20； 电流表A2，量程0300mA，内电阻r1=4； 定值电阻R0，阻值R0=20； 滑动变阻

55、器R，最大阻值为10； 单刀单掷开关S，导线若干。 要求测量中尽量减小误差，并测多组数据。试在虚线框中画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图（原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注）。 根据你所画的电路原理图，将图中所示的实物连成实验电路。 若某次测量中电流表A1的示数为I1，电流表A2的示数为I2。则由已知量和测量量计算Rx的表达式为Rx=_。,例：为了测量量程为3V的电压表V1的内阻（内阻约2000），实验室可以提供的器材有： 电流表A1，量程为0.6A，内阻约0.1 电压表V2，量程为5V，内阻约3500 变阻箱R1，阻值范围为0-9999 变阻箱R2，阻值范围为0-99.9 滑动变阻

56、器R3，最大阻值约为100， 额定电流1.5A 电源E，电动势6V，内阻约0.5 单刀单掷开关K，导线若干。 (a)请从上述器材中选择必要的器材，设计一个测量电压表V1的内阻的实验电路，在虚线方框中画出电路原理图（电路原理图中的元件要用题中相应的英文字母标注），要求测量尽量准确。 (b)说明实验所要测量的量：_；写出计算 电压表V1的内阻RV的计算公式为RV=_。,U1、U2、R1,*6、惠斯通电桥法 电路如图：R1和R2是已知阻值的标准电阻，R是电阻箱，Rx是待测电阻。调整R使灵敏电流计示数为零，此时AB两点等势。R和Rx两端电压相等， R1和R2 两端电压相等，有：,测量精度较高,7、电路

57、的设计与器材的选择,1、明确电源的电动势大小和内电阻，及有关器材对电路中电流和电压的要求、用电器的额定电压和额定电流。 2、根据给定的器材，猜想可能的实验测量方法，如： （1）只有一对电流表和电压表伏安法 （2）有一个单刀双掷开关替代法 （3）有两个单刀单掷开关和电阻箱半偏法 （4）有一对电流表（电压表）及电阻箱或用一个已知内阻的电流表（电压表）测电表内阻比例法 （5）有灵敏电流计两个标准电阻及电阻箱电桥法,3、根据待测电阻的粗测值匹配电表量程。 （1）电路中的电流和电压不能超过电表的量程。 （2）电流表和电压表的指针偏转越接近满量程精度越高。尽量使各电表同时接近满偏。 （3）在满足上述两点的

58、前提下，仪表量程应能满足滑动变阻器可以在足够范围内调节的需要。 （4）若各电表量程均无法直接匹配，同时有保护性标准电阻可选，则考虑选择串联或并联适当的电阻以分压或分流，最终达到量程的匹配。 （5）欧姆表指针越接近中值电阻精度越高。 4、若采用伏安法，根据两表内阻选择内接或外接。 5、根据题目要求或测量要求，估算电路中的负载电阻及电流、电压的调节范围，选定滑动变阻器连接方法，确定所需恰当的阻值。（具体方法见下页） 注：以上方法需灵活运用，通盘考虑。,滑动变阻器两种用法的选择,基本原则： 1、安全性 I滑额够大，仪表不超量程，用电器上的电流、电压不超额定值，电源不过载。 2、有效性 调节范围能够满足实验测量需要。 在何种情况下选择限流电路： 1、当电路能够满足上述两个基本原则时，优先选择限流