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文檔簡介
1、2015年高考物理實(shí) 驗(yàn) 總 復(fù) 習(xí)實(shí)驗(yàn)一:用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模河么螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律.二、實(shí)驗(yàn)原理:1 .打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(1)作用:計(jì)時(shí)儀器,每隔 打一次點(diǎn).(2)工作條件:電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器:4 V6 V的 電源.電火花計(jì)時(shí)器: 的交流電源.2 .利用紙帶判斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動的方法 沿直線運(yùn)動的物體在連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)不同時(shí)刻的速度分別為v1、v2、v3、v4、,若v2-v1 =v3 v2=v4 v3=,則說明物體在相等時(shí)間內(nèi)速度的增量相等,由此說明物體在做勻變速直線運(yùn)動,即Av Av1 A v2 a=At At At(2)沿直線運(yùn)動的物體在
2、連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移分別為x1, x2, x3, x4,若Ax=x2-x1 = x3x2=x4x3 =,則說明物體在做勻變速直線運(yùn)動,且 :3.速度、加速度的求解方法(1) “平均速度法”求速度,即Vn=,如下圖所示.(2) “逐差法”求加速度(以 6段為例),即a1=, a2=,a3=,然后取平均值,即 T = a1 +a3 =,這樣使所3給數(shù)據(jù)全部得到利用,以提高準(zhǔn)確性.(3) “圖象法”求加速度,即由“平均速度法”求出多個(gè)點(diǎn)的速度,畫出vt圖,直線的即加速度.三、實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、一端附有定滑輪的長木板、小車、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、電源. 四、實(shí)驗(yàn)過程1 .實(shí)驗(yàn)步驟(1)把附有滑輪
3、的長木板放在實(shí)驗(yàn)桌上,并使滑輪伸出桌 面,把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長木板上沒有滑輪的一端,連接 好電路.(2)把一條細(xì)繩拴在小車上,細(xì)繩跨過滑輪,下邊掛上合 適的鉤碼,把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,并把它的一端固定在 小車的后面.實(shí)驗(yàn)裝置見下圖,放手后,看小車能否在木 板上平穩(wěn)地加速滑行.(3)把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處,先 ,后,讓小車拖著紙帶運(yùn)動, 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn),換上新紙帶,重復(fù)三次.(4)從幾條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶,舍掉開始一些比較密集的點(diǎn),在后面便于測量的地方找一個(gè)開始點(diǎn),以后依次每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),確定好計(jì)數(shù)始點(diǎn),并標(biāo)明0、1、2、3、4, 測量各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)的距離
4、x,并記錄填入表中.位置編號012345時(shí)間t/sx/mv/(m - s 1)(5)計(jì)算出相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離Axl、Ax2、Ax3 -(6)利用一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于這段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求 得各計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2、3、4、5的瞬時(shí)速度,填入上面的表格中.(7)增減所掛鉤碼數(shù),再做兩次實(shí)驗(yàn).2 .數(shù)據(jù)處理及實(shí)驗(yàn)結(jié)論(1)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出v-t圖象根據(jù)表格中的V、t數(shù)據(jù),在平面直角坐標(biāo)系中仔細(xì)描點(diǎn),如右 圖可以看到,對于每次實(shí)驗(yàn),描出的幾個(gè)點(diǎn)都大致落在一條直線 上.做一條直線,使同一次實(shí)驗(yàn)得到的各點(diǎn)盡量落到這條直線上, 落不到直線上的點(diǎn),應(yīng) ,這條直線就是 本次實(shí)驗(yàn)的v t圖象,它是一條傾斜的
5、 線.(2)由實(shí)驗(yàn)得出的v-t圖象進(jìn)一步得出小車運(yùn)動的速度隨時(shí)間變 化的規(guī)律.有兩條途徑進(jìn)行分析:小車運(yùn)動的v t圖象是一條傾斜的直線如右圖,當(dāng)時(shí)間增加相同的值A(chǔ)t,速度也會增加相同的值A(chǔ)v,由此得出結(jié)論: 小車的速度隨時(shí)間 變化.既然小車的v t圖象是一條傾斜的直線,那么 v隨t變化的函數(shù)關(guān)系式為 v = kt+b,所以小車的速度隨時(shí)間均勻變化.五、注意事項(xiàng)1 .交流電源的電壓及頻率要符合要求.2 .實(shí)驗(yàn)前要檢查打點(diǎn)的穩(wěn)定性和清晰程度,必要時(shí)要調(diào)節(jié)振針的高度和更換復(fù)寫紙.3 .開始釋放小車時(shí),應(yīng)使 小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.4 .先接通電源,計(jì)時(shí)器工作后, 再放開小車,當(dāng)小車停止運(yùn)動時(shí)及時(shí)斷開電源
6、.5 .要防止鉤碼落地和小車跟滑輪相撞,當(dāng)小車到達(dá)滑輪前及時(shí)用手按住它.6 .牽引小車的鉤碼個(gè)數(shù)要適當(dāng),以免加速度過大而使紙帶上的點(diǎn)太少,或者加速度太小,而使各段位移無多大差別,從而使誤差增大,加速度的大小以能在50 cm長的紙帶上清楚地取得六、七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜.7 .要區(qū)別計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)與人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn),一般在紙帶上每隔四個(gè)點(diǎn)取一個(gè) 計(jì)數(shù)點(diǎn),即 時(shí)間間隔為 T=0.02X5 s = 0.1 s.8 .要多測幾組,盡量減小誤差.9 .描點(diǎn)時(shí)最好用坐標(biāo)紙,在縱、橫軸上選取合適的單位,用細(xì)鉛筆認(rèn)真描點(diǎn).實(shí)驗(yàn)二:探究彈簧彈力和伸長量的關(guān)系/z/z/zzzzzzz/z>g二,刻 g二度
7、7;二尺鉤O -弼占二_n_、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1 .探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系.2 .學(xué)會利用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),探究物理規(guī)律.二、實(shí)驗(yàn)原理1 .如圖所示,彈簧在下端懸掛鉤碼時(shí)會伸長,平衡時(shí)彈簧產(chǎn)生的彈力 與所掛鉤碼的重力大小相等.(彈力是彈簧伸長后產(chǎn)生的內(nèi)力,無法直接測量,根據(jù)牛頓第三定律和二力平衡原理,用重力大小表達(dá)彈力大小)2 .用刻度尺測出彈簧在不同鉤碼拉力下的伸長量x,建立坐標(biāo)系,以縱坐標(biāo)表示彈力大小 F,以橫坐標(biāo)表示彈簧的伸長量x,在坐標(biāo)系中描出實(shí)驗(yàn)所測得的各組(x、F)對應(yīng)的點(diǎn),用平滑的曲線連接起來,根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得的圖線,就可探知彈力大小與伸長量間的關(guān)系.(探究性實(shí)驗(yàn)大多數(shù)都是利用圖像尋找
8、物理量之間的關(guān)系,而且通過平方、取倒數(shù)等尋找線性關(guān)系) 三、實(shí)驗(yàn)器材:鐵架臺、彈簧、毫米刻度尺、鉤碼若干、三角板、坐標(biāo)紙、重垂線. 四、實(shí)驗(yàn)過程1 .實(shí)驗(yàn)步驟(1)將彈簧的一端掛在鐵架臺上,讓其自然下垂,用刻度尺測出彈簧自然伸長狀態(tài)時(shí)的長度L0,即。(2)如圖所示,在彈簧下端掛質(zhì)量為m1的鉤碼,量出此時(shí)彈簧的長度 L1,記錄m1和L1,填入自己設(shè)計(jì)的表格中.改變所掛鉤碼的質(zhì)量,量出對應(yīng)的彈簧長度,記錄 m2 m3 m4 m5和相應(yīng)的彈簧長度 L2、L3、L4、L5,并得出每次彈簧的伸長量 x1、x2、x3、x4、x5.鉤碼個(gè)數(shù)長度伸k里x彈力F0L0 =1L1 =x1 = L1 - L0F1
9、=2L2 =x2=L2-L0F2 =3L3 =x3=L3-L0F3=2 .數(shù)據(jù)處理(1)以彈力F(大小等于所掛鉤碼的重力)為縱坐標(biāo),以彈簧的伸長量 x為橫坐標(biāo),用描點(diǎn)法作 圖.連接各點(diǎn),得出彈力F隨彈簧伸長量x變化的圖線.(圖像是過原點(diǎn)的傾斜直線)若以彈簧長度為自變量,則圖像不過原點(diǎn)(2)以彈簧的伸長量為自變量,寫出曲線所代表的函數(shù),首先嘗試一次函數(shù),如果不行則考慮二次函數(shù)。(3)得出彈力和彈簧伸長之間的定量關(guān)系,解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義。3 .誤差分析(1)彈簧拉力大小的不穩(wěn)定會造成誤差.因此,使彈簧的懸掛端固定, 另一端通過懸掛鉤碼來充當(dāng)對彈簧的拉力,待穩(wěn)定后再讀數(shù)可以提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確
10、度.(2)盡量精確地測量彈簧的長度,也是減小實(shí)驗(yàn)誤差的基本方法.(3)描點(diǎn)、作圖不準(zhǔn)確.五、注意事項(xiàng)1 .所掛鉤碼不要過重,以免彈簧被過分拉伸,超出它的彈性限度.要注意觀察,適可而止.2 .每次所掛鉤碼的質(zhì)量差盡量大一些,從而使坐標(biāo)紙上描的點(diǎn)盡可能稀,這樣作出的圖線更精確.3 .測彈簧長度時(shí),一定要在彈簧豎直懸掛且處于平衡狀態(tài)時(shí)測量,以免增大誤差.4 .描點(diǎn)畫線時(shí),所描的點(diǎn)不一定都落在一條曲線上,但應(yīng)注意一定要使各點(diǎn)均勻分布在曲線的兩側(cè).5 .記錄數(shù)據(jù)時(shí)要注意彈力及彈簧伸長量的對應(yīng)關(guān)系及單位.六、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,也可以不測量彈簧的自然長度,而以彈簧的總長 作為自
11、變量,彈力為函數(shù),作出彈力隨彈簧長度變化的關(guān)系圖線.這樣可避免因測彈簧的自然 伸長而帶來的誤差.實(shí)驗(yàn)三:驗(yàn)證力的平行四邊形定則一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證互成角度的兩個(gè)力合成時(shí)的平行四邊形定則.二、實(shí)驗(yàn)原理使一個(gè)力F'和兩個(gè)力F1、F2都讓同一條一端固定的橡皮條伸長到某點(diǎn)即它們的作用效果相同,所以一個(gè)力F'就是這兩個(gè)力 F1和F2的合力.作出力F'的圖示,再根據(jù)平行四邊形定則作出力F1和F2的合力F的圖示,比較 F和F'的 和 是否都相同.三、實(shí)驗(yàn)器材方木板,白紙,彈簧測力計(jì) (兩只),橡皮條,細(xì)繩套(兩個(gè)),三科角板,刻度尺,圖釘(幾個(gè)).次,:四、實(shí)驗(yàn)過程21公1 .
12、在水平桌面上平放一塊方木板,在方木板上鋪一張白紙,用圖一A釘把白紙固定在方木板上./J*'I2 .用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點(diǎn),在橡皮條的另一端拴上兩條細(xì)繩,細(xì)繩的另一端系上細(xì)繩套.3 .用兩個(gè)彈簧測力計(jì)分別鉤住細(xì)繩套,互成角度地拉橡皮條,將結(jié)點(diǎn)拉到某一位置0,如圖所示.4 .用鉛筆描下 0點(diǎn)的位置和 的方向,讀出并記錄 的示數(shù).5 .用鉛筆和刻度尺在白紙上從0點(diǎn)沿兩條細(xì)繩的方向畫直線,按一定的標(biāo)度作出兩個(gè)力F1和F2的圖示,并以F1和F2為鄰邊用刻度尺和三角板作平行四邊形,過0點(diǎn)的平行四邊形的對角線即為合力F.6 .只用一個(gè)彈簧測力計(jì), 通過細(xì)繩把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到 ,讀出并記
13、錄 , 記下,按同一標(biāo)度用刻度尺從 0點(diǎn)作出這個(gè)力F'的圖示.7 .比較F'與用平行四邊形定則求出的合力F的大小和方向,看它們在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否相等.8 .改變F1和F2的大小和方向,再做兩次實(shí)驗(yàn). 五、誤差分析1 .彈簧測力計(jì)本身的誤差.2 .讀數(shù)誤差和作圖誤差.3.兩分力F1、F2間的夾角0越大,用平行四邊形定則作圖得出的合力F的誤差A(yù) F也越大.六、注意事項(xiàng)1 .同一實(shí)驗(yàn)中的兩只彈簧測力計(jì)的選取方法是:將兩只彈簧測力計(jì)調(diào)零后互鉤對拉,若兩只彈簧測力計(jì)在對拉過程中,讀數(shù)相同,則可選;若讀數(shù)不同,應(yīng)另換,直至相同為止.2 .在同一次實(shí)驗(yàn)中,使橡皮條拉長時(shí),結(jié)點(diǎn)0位置.
14、3 .用兩只彈簧測力計(jì)鉤住繩套互成角度地拉橡皮條時(shí),夾角不宜太大也不宜太小 ,在60°100°之間為宜.4 .讀數(shù)時(shí)應(yīng)注意使彈簧測力計(jì)與木板平行,并使細(xì)繩套與彈簧測力計(jì)的軸線在同一條直線上,避免彈簧測力計(jì)的外殼與彈簧測力計(jì)的限位卡之間有摩擦.讀數(shù)時(shí)眼睛要正視彈簧測力計(jì)的刻 度,在合力不超過量程及橡皮條彈性限度的前提下,拉力的數(shù)值盡量大些.5 .細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長一些,便于確定力的方向. 不要直接沿細(xì)繩套的方向畫直線,應(yīng)在細(xì)繩套末端用鉛筆畫一個(gè)點(diǎn),去掉細(xì)繩套后,再將所標(biāo)點(diǎn)與0點(diǎn)連接,即可確定力的方向.6 .在同一次實(shí)驗(yàn)中,畫力的圖示所 選定的標(biāo)度要相同,并且要恰當(dāng)選取標(biāo)度, 使所
15、作力的圖示 稍大一些.實(shí)驗(yàn)四:驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模憾?、?shí)驗(yàn)原理1 .驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律的實(shí)驗(yàn)依據(jù)是牛頓第二定律,即 .當(dāng)研究對象有兩個(gè)以上的參量 發(fā)生變化時(shí),設(shè)法控制某些參量使之不變,而研究另外兩個(gè)參量之間的變化關(guān)系,這種方法叫法.本實(shí)驗(yàn)中有力 F、質(zhì)量m和加速度a三個(gè)變量,研究 a與F及m的關(guān)系時(shí),先控制 不變,研究a與F的關(guān)系;然后再控制力 F不變,研究a與m的關(guān)系.2 .實(shí)驗(yàn)中需要測量的物理量和測量方法是:(1)小車及祛碼的總質(zhì)量 M:用 測出.(2)小車受到的拉力 F等于 的總重量 mg.(3)小車的加速度a根據(jù)打點(diǎn)紙帶由a=計(jì)算.三、實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫紙、 、一端
16、有定滑輪的長木板、小盤及祛碼、夾子、細(xì)繩、 電源、導(dǎo)線、天平、 、配重祛碼.四、實(shí)驗(yàn)過程.,1 實(shí)驗(yàn)步驟(如右圖)小車計(jì)時(shí)磨紙帶(1)用天平測量小盤的質(zhì)量 m和小車的質(zhì)量M.彳.一(2)把一端附有滑輪的長木板放在實(shí)驗(yàn)桌上,并使滑 I 一輪伸出桌面,把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長木板上遠(yuǎn)離滑合力、益f輪的一端,連接好電路.(平衡摩擦力:小車的尾部掛上紙帶,紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔,將木板無滑輪的一端稍微墊高一些,使小車在不掛小盤和祛碼的情況下,能沿木板做 運(yùn)動.這樣小車所受重力沿木板的分力與小車所受滑動摩擦力平衡.在保證小盤和祛碼的質(zhì)量 小車質(zhì)量的條件下,可以近似認(rèn)為小盤和祛碼的總重力大小等于小車所受的
17、合外力的大小.(4)把小車停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處,掛上小盤和祛碼,先接通電源,再讓小車拖著紙帶在木板上勻加速下滑,打出一條紙帶.計(jì)算 的重力,即為小車所受的合外力,由紙帶計(jì)算出小車的加速度,并把力和對應(yīng)的加速度填入表(一)中.(5)改變小盤內(nèi)祛碼的個(gè)數(shù),重復(fù)步驟4,并多做幾次.(6)保持小盤內(nèi)的祛碼個(gè)數(shù)不變,在小車上放上祛碼改變小車的質(zhì)量,讓小車在木板上滑動打出紙帶.計(jì)算祛碼和小車的總質(zhì)量M,并由紙帶計(jì)算出小車對應(yīng)的加速度.(7)改變小車上祛碼的個(gè)數(shù),重復(fù)步驟6,并將所對應(yīng)的質(zhì)量和加速度填入表(二)中.表(一)實(shí)驗(yàn)次數(shù)加速度a/(m - s -2)小盤祛碼重力 F/N1234表(二)實(shí)驗(yàn)次數(shù)加速度a
18、/(m - s- 2)小車祛碼質(zhì)重M/kg1232 .數(shù)據(jù)處理(1)需要計(jì)算各種情況下所對應(yīng)的小車加速度,可使用“研究勻變速直線運(yùn)動”的方法:先在紙帶上標(biāo)明計(jì)數(shù)點(diǎn),測量各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離,根據(jù)公式a=計(jì)算加速度.(2)需要記錄各組對應(yīng)的加速度 a與小車所受牽引力 F,然后建立直角坐標(biāo)系,用縱坐標(biāo)表示加 速度a,橫坐標(biāo)表示作用力 F,描點(diǎn)畫 圖象,如果圖象是一條過原點(diǎn)的直線,便證明加速度與作用力成正比.再記錄各組對應(yīng)的加速度a與小車和祛碼總質(zhì)量 M然后建立直角1坐標(biāo)系,用縱坐標(biāo)表不加速度a,橫坐標(biāo)表木總質(zhì)量的倒數(shù) 而 描點(diǎn)回 圖象,如果圖象是一條過原點(diǎn)的直線,就證明了加速度與質(zhì)量成 . 五、誤差分
19、析1.質(zhì)量的測量,紙帶上打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)間隔距離的測量以及拉線或紙帶不與木板平行等都會造 成誤差.X2.因?qū)嶒?yàn)原理不完善造成誤差:本實(shí)驗(yàn)中用小盤和祛碼的總重力代替小車受到的拉力(實(shí)際上小車受到的拉力要 小盤和祛碼的總重力),存在 誤差.小盤和祛碼的總質(zhì)量越接近小車的質(zhì)量,誤差就越;反之,小盤和祛碼的總質(zhì)量越小于小車的質(zhì)量,誤差就越.3.平衡摩擦力不準(zhǔn)造成誤差: 在平衡摩擦力時(shí),除了不掛小盤外,其他的都跟正式實(shí)驗(yàn)一樣(比 如要掛好紙帶、接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 ),勻速運(yùn)動的標(biāo)志是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上各點(diǎn)的 . 六、注意事項(xiàng)1 .在平衡摩擦力時(shí),不要把懸掛小盤的細(xì)線系在小車上,即不要給小車加任何牽引力,并
20、要讓小車拖著 運(yùn)動.2 .實(shí)驗(yàn)步驟2、3不需要重復(fù),即整個(gè)實(shí)驗(yàn)平衡了摩擦力后,不管以后是改變小盤和祛碼的總 質(zhì)量還是改變小車和祛碼的總質(zhì)量,都不需要重新 .3 .每條紙帶必須在滿足小車與車上所加祛碼的總質(zhì)量 小盤和祛碼的總質(zhì)量的條 件下打出.只有如此,小盤和祛碼的總重力才可視為小車受到的拉力.4 .改變拉力和小車質(zhì)量后,每次開始時(shí)小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,并應(yīng)先 , 再放開小車,且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車.5 .作圖象時(shí),要使盡可能多的點(diǎn)在所作直線上,不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能 分布在所作直線兩側(cè).6 .作圖時(shí)兩軸標(biāo)度比例要選擇恰當(dāng).各量須采用國際單位.這樣作圖線時(shí),坐標(biāo)點(diǎn)間距不至于過密,誤差會
21、小些.7 .為提高測量精度(1)應(yīng)舍掉紙帶上開頭比較密集的點(diǎn),在后邊便于測量的地方找一個(gè)起點(diǎn).(2)可以把每打五次點(diǎn)的時(shí)間作為時(shí)間單位,即從開始點(diǎn)起,每五個(gè)點(diǎn)標(biāo)出一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),而相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為 T= 0.1 s.實(shí)驗(yàn)五:探究動能定理一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .通過實(shí)驗(yàn)探究外力對物體做功與物體速度的關(guān)系.2 .通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,總結(jié)出做功與物體速度平方的正比關(guān)系. 二、實(shí)驗(yàn)原理1 .不是直接測量對小車做功,而是通過改變橡皮筋條數(shù)確定對小車做功W 2W 3W-.(橡皮筋的彈力屬于變力,更具有一般性)2 .由于橡皮筋做功而使小車獲得的速度可以由紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測出,也可以用其他方法測出.這樣,進(jìn)行若干
22、次測量,就得到若干組功和速度的數(shù)據(jù).(借助平拋運(yùn)動,也是求速度的常見方法)3 .以橡皮筋對小車做的功為縱坐標(biāo),小車獲得的速度為橫坐標(biāo),作出W-v曲線,分析這條曲線,可以得知橡皮筋對小車做的功與小車獲得的速度的定量關(guān)系.(仍然是利用圖像尋找關(guān)系)三、實(shí)驗(yàn)器材小車(前面帶小鉤)、100 g200 g祛碼、長木板,兩側(cè)適當(dāng)?shù)膶ΨQ位置釘兩個(gè)鐵釘、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及紙帶、學(xué)生電源及導(dǎo)線(使用電火花計(jì)時(shí)器不用學(xué)生電源 )、56條等長的橡皮筋、刻度尺. 四、實(shí)驗(yàn)過程1 .實(shí)驗(yàn)步驟(1)按如下圖所示將實(shí)驗(yàn)儀器安裝好.同時(shí)平衡摩擦力.(驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律也需要)(2)先用一條橡皮筋做實(shí)驗(yàn),用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測出 小車獲
23、得的速度v1 ,設(shè)此時(shí)橡皮筋對小車做的功為W1,將這一組數(shù)據(jù)記入表格.(3)用2條橡皮筋做實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長度與第一次 ,這樣橡皮筋對小車 做的功為 W2(其中 W2=2W1,測出小車獲得的速度 v2,將數(shù)據(jù)記入表格.(橡皮筋的規(guī)格要相同)(4)用3條、4條橡皮筋做實(shí)驗(yàn),用同樣的方法測出功和速度,記入表格.2 .數(shù)據(jù)處理(1)測量小車的速度:實(shí)驗(yàn)獲得如右圖所示的紙帶,為探究橡皮筋彈力做功和小車速度的關(guān)系,需要測量彈力做功結(jié)束時(shí)小車的速度,即小車做勻速運(yùn)動的速度,應(yīng)在紙帶上測量的物理量是x(用字母表示):A1、A2間的距離x,小車速度的表達(dá)式是(用測量的物理量表示)v =-(T為打點(diǎn)計(jì)時(shí)
24、器的時(shí)間間隔).(2)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄A| A2 A3橡皮筋 條數(shù)位移x/m時(shí)間t/s速度v/(m - s 1)速度平方v2/(m2 - s- 2)W2W3W(3)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析:在坐標(biāo) 紙上(如下圖)畫出W- v (是曲線) 和W v2 (是直線)圖線(“W以 一根橡皮筋做的功為單位).。(或叫(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:從圖象可知功與物 體速度變化的關(guān)系 W v2.五、誤差分析(1)誤差的主要來源是橡皮筋的長度、 比.粗細(xì)不一,使橡皮筋的拉力做功 w與橡皮筋的條數(shù)不成正(2)沒有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力時(shí)傾角過大也會造成誤差.(3)利用打上點(diǎn)的紙帶計(jì)算小車的速度時(shí),測量不準(zhǔn)帶來的誤差.六、注意事項(xiàng)(
25、1)平衡摩擦力很關(guān)鍵,將木板一端墊高,使小車重力沿斜面向下的分力與摩擦阻力平衡.方法是輕推小車,由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打在紙帶上的點(diǎn)的均勻程度判斷小車是否勻速運(yùn)動,找到木板一個(gè)合適的傾角.(如何平衡摩擦力)(2)測小車速度時(shí),紙帶上的點(diǎn)應(yīng)選均勻部分的,也就是選小車做勻速運(yùn)動狀態(tài)的.(如何選取紙帶上的點(diǎn))(3)橡皮筋應(yīng)選規(guī)格一樣的.力對小車做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可,不必計(jì)算出具體數(shù)值.(4)小車質(zhì)量應(yīng)大一些,使紙帶上打的點(diǎn)多一些.七、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)本實(shí)驗(yàn)中物體運(yùn)動的速度可以使用速度傳感器直接采集,比用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器方便快捷且誤差較小;實(shí)驗(yàn)情景也可加以改進(jìn),如研究物體以不同的初速度沿粗糙水平面滑動的距離,得
26、出物體 的初動能大小與克服摩擦力做功的情況,這時(shí)必須保證物體與水平面上各處的動摩擦因數(shù)相同.實(shí)驗(yàn)六:驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康睦米杂陕潴w運(yùn)動驗(yàn)證只有重力作用下的物體機(jī)械能守恒.二、實(shí)驗(yàn)原理1 .在只有重力做功的自由落體運(yùn)動中,物體的 和 互相轉(zhuǎn)化,但總的 保持不變.若物體某時(shí)刻瞬時(shí)速度為 V,下落高度為h,則重力勢能的減 少量為,動能的增加量為 ,看它們在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否 相等,若相等則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律.2 .計(jì)算打第n個(gè)點(diǎn)速度的方法:測出第 n個(gè)點(diǎn)與相鄰前后點(diǎn)間的距離 xn和xn + 1, 由公式 Vn=或 Vn=算出,如下圖所示.12 3 4) 丹二i n .+1 ( Q
27、 元?已4 1 Xn Xh+ hti+三、實(shí)驗(yàn)器材鐵架臺(含鐵夾),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,學(xué)生電源,紙帶,復(fù)寫紙,導(dǎo)線,毫米刻度尺,重物(帶紙帶夾).四、實(shí)驗(yàn)過程1 .實(shí)驗(yàn)步驟打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(2)打紙帶:將紙帶的一端用夾子固定在重物上,另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí) 件重物器的限位孔用手提著紙帶使重物靜止在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的地 廠匚八方.先,后,讓重物帶著紙帶自由下落.更換紙帶重復(fù)做 3次5次實(shí)驗(yàn).E(3)選紙帶:分兩種情況說明用gmV2= mghn驗(yàn)證時(shí),應(yīng)選點(diǎn)跡清晰,且 1、2兩點(diǎn)間距離小于或接近 的紙帶.若1、2兩點(diǎn)間的距離大于 2 mm這是由于 造成的.這樣,第 1個(gè)點(diǎn) 就不是運(yùn)動的起始點(diǎn)了,這樣的紙帶不能選.一
28、 1 c 1用mU 2m/= mgA h驗(yàn)證時(shí),由于重力勢能的相對性,處理紙巾時(shí),選擇適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn),這樣紙帶上打出的第 1、2兩點(diǎn)間的距離是否為 2 mm就無關(guān)緊要了,所以只要后面的點(diǎn)跡清晰就可選用.2 .數(shù)據(jù)處理1方法一:利用起始點(diǎn)和第n點(diǎn)計(jì)算,代入ghn和2 Vn2,如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許的條件下,,則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律.任取兩點(diǎn)計(jì)算(1)任取兩點(diǎn) A、B測出hAB,算出ghAB.1c 1c(2)算出2%2 ,v2的值.(3)在實(shí)驗(yàn)誤差允許的條件下,若 ,則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律.方法三:圖象法. 從紙帶上選取多個(gè)點(diǎn),測量從第一點(diǎn)到其余各點(diǎn)的下落高度h,并計(jì)算各點(diǎn)速度的平方V2,然后以 為
29、縱軸,以 為橫軸,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出 gh圖線.若在誤差允許的范圍內(nèi)圖象是一條 的直線,則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律. 五、誤差分析1 .本實(shí)驗(yàn)中因重物和紙帶的下落過程中要克服各種阻力(空氣阻力、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器阻力)做功,故動能的增加量 A Ek稍 重力勢能的減少量 AEp,即AEk<AEp,這屬于 誤差.改進(jìn)的辦法是調(diào)整器材的安裝,盡可能地減小阻力.2 .本實(shí)驗(yàn)的另一個(gè)誤差來源于長度的測量,屬 誤差.減小誤差的辦法是測下落距離時(shí) 都從0點(diǎn)量起,一次將各打點(diǎn)對應(yīng)的下落高度測量完,或者多次測量取平均值來減小誤差. 六、注意事項(xiàng)1 .安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)要豎直架穩(wěn),使其兩限位孔在同一豎直平面內(nèi)以減少摩擦阻力
30、.2 .重物應(yīng)選用質(zhì)量大、體積小、密度大的材料.3 .應(yīng)先接通電源,讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后,再松開紙帶讓重物下落.4 .紙帶長度應(yīng)選用 60 cm左右為宜,應(yīng)選用點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測量.5 .速度不能用 Vn= gtn或Vn=,2ghn計(jì)算,因?yàn)橹灰J(rèn)為加速度為 g,機(jī)械能當(dāng)然守恒,即相 當(dāng)于用機(jī)械能守恒定律驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,況且用Vn= gtn計(jì)算出的速度比實(shí)際值大,會得出機(jī)械能增加的結(jié)論,而因?yàn)槟Σ磷枇Φ挠绊?,機(jī)械能應(yīng)該減小,所以速度應(yīng)從紙帶上直接測 量計(jì)算.(速度的計(jì)算必須是從原理的第二步中去計(jì)算) 10 ., 同樣的道理,重物下洛的局度h,也只能用刻度尺直接測重,而不能用hn = 2
31、gt n或hn= Vn/2g計(jì)算得到.七、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)物體下落過程中通過某一位置的速度可以用光電計(jì)時(shí)器測出來,利用這種裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒 定律,能消除紙帶與限位孔的摩擦阻力帶來的系統(tǒng)誤差.實(shí)驗(yàn)七:伏安法測電阻一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康姆卜y電阻二、實(shí)驗(yàn)原理1、歐姆定律由I=U/R得出R=U/I,用伏特表測電阻兩端的電壓,電流表測流過電阻的電流。2、電流表、電壓表的應(yīng)用電流表內(nèi)接法電流表外接法電路圖Q-i_-誤差原因電流表分壓U 測=U x+ Ua電壓表分流I 測=Ix+ Iv電阻測量值R測=U 測/I 測=Rx+RA>Rx測量值真實(shí)值RxRvR測 = U測/I 測=區(qū)+R <Rx測量值真實(shí)值適用條
32、件RaRxRRx口訣人內(nèi)偏(大電阻用接法測量,測量值偏 一)小外偏(小電阻用接法測量,測量值偏)3、伏安法測電阻的電路選擇阻值比較法:先將待測電阻的估計(jì)值與電壓表、電流表的內(nèi)阻進(jìn)行比較, 若Rx較小,宜采用電流表 接法;若Rx較大,宜采用電流表 接法.臨界值計(jì)算法:Rx<7RvrM ,用電流表 接法.Rx>VRvrM ,用電流表 接法.4、實(shí)驗(yàn)試探法:按圖接好電路,讓電壓表接線柱P先后與a、b處接觸一下,如果電壓表的示數(shù)有較大的變化,而電流表的示數(shù)變化不大,則可采用電流表 接法;如果電流表的示數(shù)有較大的變化,而電壓表的示數(shù)變 化不大,則可采用電流表 接法.5.滑動變阻器的限流接法和
33、分壓接法(1)兩種接法比較一.、. E 內(nèi)容 jfy限流接法分壓接法對比說明兩種接法電路圖I 七a b也 一41串、并聯(lián) 關(guān)系/、同負(fù)載R上電壓()WLK ()()WLK ()分壓電路調(diào)節(jié)范圍調(diào)節(jié)范圍大負(fù)載R上電流()wiw ()()wiw ()分壓電路調(diào)節(jié)范圍調(diào)節(jié)范圍大閉合S前 觸頭位置()端()端都是為了保護(hù) 電路元件(2)限流電路、分壓電路的選擇原則:限流式適合測量阻值小的電阻(跟滑動變阻器的總電阻相比相差不多或比滑動變阻器的總電阻還小).因?yàn)镽x很小,限流式中滑動變阻器分的電壓很大,調(diào)節(jié)范圍很大.分壓式適合測量阻值較大的電阻 (一般比滑動變阻器的總電阻要大 ).因?yàn)镽x很大,分壓式中
34、Rx幾乎不影響電壓的分配,觸頭移動時(shí),電壓變化接近線性關(guān)系,便于調(diào)節(jié).幾種常見的選取原則若采用限流式,不能控制電流滿足實(shí)驗(yàn)要求,即若滑動變阻器阻值調(diào)到最大時(shí),待測電阻上 的電流(或電壓)仍超過電流表(或電壓表)的量程,或超過待測電阻的額定電流,則必須選用分 壓式.若待測電阻的阻值比滑動變阻器總電阻大得多,以致在限流電路中,滑動變阻器的滑動觸頭 從一端滑到另一端時(shí),待測電阻上的電流或電壓變化范圍不夠大,此時(shí),應(yīng)改用分壓電路.若實(shí)驗(yàn)中要求電壓從零開始連續(xù)可調(diào),則必須采用 電路.兩種電路均可使用的情況下,應(yīng)優(yōu)先采用 接法,因?yàn)?接法電路簡單、耗能 低.1、根據(jù)待測電阻、電流表、電壓表、滑動變阻器選擇
35、合適的電路圖2、按電路圖連接電路(電鍵要斷開,滑動變阻器要調(diào)到合適的位置)3、閉合電鍵,調(diào)節(jié)滑動變阻器,記錄電壓值和電流值,填入表格電壓U(伏)電流I (安)4、以U為縱軸,I為橫軸建立坐標(biāo)系,描點(diǎn)作圖,利用圖像求出待測電阻的阻值三、實(shí)驗(yàn)步驟四、誤差分析電流表、電壓表內(nèi)阻引起的系統(tǒng)誤差,內(nèi)接法和外接法只能減小誤差,不能消除誤差五、注意事項(xiàng)測量電路R實(shí)驗(yàn)八:測金屬絲電阻率一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .掌握螺旋測微器及游標(biāo)卡尺的原理及讀數(shù)方法.2 .掌握電流表、電壓表和滑動變阻器的使用方法及電流表和電壓表的讀數(shù)方法.3 .會用伏安法測電阻,并能測定金屬的電阻率.二、實(shí)驗(yàn)原理歐姆定律I=U/R電阻定律R= p
36、L/S 推出p= RS/L = d d2U/4LI三、實(shí)驗(yàn)器材被測金屬絲、螺旋測微器、毫米刻度尺、電壓表、電流表、直流電源、開關(guān)、滑動變阻器、導(dǎo) 線若干.四、實(shí)驗(yàn)步驟1 .用螺旋測微器在被測金屬導(dǎo)線上三個(gè)不同的位置各測一次 直徑,求出其平均值 d.2 .按右圖所示電路圖連接好用伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)電路.3 .用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬導(dǎo)線的有效長度, 反復(fù)測量3次,求出其平均值 L.4 .把滑動變阻器的滑片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置,電路經(jīng)檢查確認(rèn)無誤后,閉合開關(guān)S.改變滑動變阻器滑片的位置,讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值,填入記錄表格內(nèi),斷開開關(guān)S.電壓U(伏
37、)電流I (安)5.拆除電路,整理好實(shí)驗(yàn)器材.6.在求R的平均值時(shí)可用兩種方法(1)用R= %分別算出各次的數(shù)值,再取平均值.(2)用U-1圖線的斜率求出.7 .計(jì)算電阻率:將記錄的數(shù)據(jù)R L、d的值代入電阻率計(jì)算式 p= RS/L=兀d2U/4LI .五、注意事項(xiàng)1 .先測直徑,再連電路:為了方便,測量直徑時(shí)應(yīng)在金屬絲連入電路之前測量;2 .電流表外接法:本實(shí)驗(yàn)中被測金屬絲的阻值較小,故采用電流表外接法;3 .電流時(shí)間控制:電流不宜過大,通電時(shí)間不宜過長,以免金屬絲溫度過高,導(dǎo)致電阻率在實(shí)驗(yàn)過程中變大.六、誤差分析1 .測量誤差:測量金屬絲的直徑、長度以及電流、電壓時(shí)出現(xiàn)讀數(shù)誤差.l2 .測
38、量電路中電流表及電壓表對電阻測量的影響,因?yàn)殡娏鞅硗饨樱訰測R真,由R=S知P測 P真.3 .通電電流過大,時(shí)間過長,致使電阻絲發(fā)熱,電阻率隨之變化帶來誤差.實(shí)驗(yàn)九:描繪小燈泡的伏安特性曲線、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .描繪小電珠的伏安特性曲線.2 .分析伏安特性曲線的變化規(guī)律.二、實(shí)驗(yàn)原理1、用電流表測出流過小電珠的電流,用電壓表測出小電珠兩端的電壓,測出多組(U, I)值,在UI坐標(biāo)系中描出各對應(yīng)點(diǎn),用一條平滑的曲線將這些點(diǎn)連接起來.2、電流表外接:因?yàn)樾‰娭殡娮韬苄?,如果電流表?nèi)接,誤差明顯較大.3、滑動變阻器采用分壓式:使電壓能從0開始連續(xù)變化.三、實(shí)驗(yàn)器材小電珠(“4 )0.7 A或“3.8
39、V0.3 A ”、)4 V6 V學(xué)生電源、滑 動變阻器、電壓表、電流表、開關(guān)、導(dǎo)線若干、坐標(biāo)紙、鉛筆.四、實(shí)驗(yàn)過程1 .確定電流表、電壓表的量程,采用電流表外接法,滑動變阻 器采用分壓式接法,按右圖的原理圖連接好實(shí)驗(yàn)電路.2 .把滑動變阻器的滑動片調(diào)節(jié)到圖中最左端,接線經(jīng)檢查無誤 后,閉合開關(guān)S.3.移動滑動變阻器觸頭位置,測出12組左右不同的電壓值 U和電流值I,并將測量數(shù)據(jù)填入表格中,斷開開關(guān)S.U(V)00.20.40.60.81.01.2I(A)U(V)1.62.02.42.83.23.63.8I(A)4 .在坐標(biāo)紙上以U為橫軸,以I為縱軸,建立坐標(biāo)系.在坐標(biāo)紙上描出各組數(shù)據(jù)所對應(yīng)的點(diǎn)
40、.將描出的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來.故得到小電珠的伏安特性曲線.5 .拆除電路、整理儀器. 五、誤差分析1 .由于電壓表不是理想電表,內(nèi)阻并非無窮大,對電路的影響會帶來誤差,電流表外接,則電 流表示數(shù)比實(shí)際值偏大.2 .測量時(shí)讀數(shù)帶來誤差.3 .在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、作圖帶來誤差.六、注意事項(xiàng)1 .本實(shí)驗(yàn)中被測小電珠燈絲的電阻值較小,因此測量電路必須采用電流表外接法.2 .本實(shí)驗(yàn)要作出U- I圖線,要求測出一組包括零在內(nèi)的電流、電壓值,故控制電路必須采用分 壓接法.3 .為保護(hù)元件不被燒毀,開關(guān)閉合前變阻器滑片應(yīng)位于圖中的a端.4 .加在小電珠兩端的電壓不要超過其額定電壓.5 .連圖線時(shí)曲線要平滑,描
41、在圖線上的數(shù)據(jù)點(diǎn)應(yīng)均勻分布在圖線兩側(cè),絕對不要畫成折線.實(shí)驗(yàn)十:半偏法測電表內(nèi)阻一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y電流表、電壓表內(nèi)阻二、實(shí)驗(yàn)原理歐姆定律串聯(lián)分壓,電壓與電阻成正比并聯(lián)分流,電流與電阻成反比三、實(shí)驗(yàn)器材待測電流表、電壓表,電阻箱,滑動變阻器(一大一小) ,電池組,電鍵,導(dǎo)線 四、實(shí)驗(yàn)過程1、半偏法測電流表內(nèi)阻(1)按電路圖連接電路(2)先閉合開關(guān) ,調(diào)節(jié),使電流計(jì)達(dá)到滿偏;保持開關(guān) 閉合,電阻 不變,閉合開關(guān) 調(diào)節(jié) 使電流計(jì)半偏。則電阻箱的示數(shù)即為電流計(jì)內(nèi) 阻的測量值。2、半偏法測電壓表內(nèi)阻 (1)按電路圖連接電路 (2)閉合開關(guān)S1、S2,調(diào)節(jié),使伏特表達(dá)到滿偏,保持 閉合,保持R1不變,斷開 ,
42、調(diào)節(jié),使電壓表半偏。則電阻箱的示數(shù)即為伏特表的 內(nèi)阻的測量值。五、誤差分析1、半偏法測電流表內(nèi)阻的誤差分析電阻箱R2的接入使電路中的總電阻 ,電路中的總電流 滿偏電流Ig,因此,通過電阻箱的電流 計(jì)內(nèi)阻的測量值 真實(shí)值。該誤差為滿偏電流的一半lg/2,電流蘭.左O為減小實(shí)驗(yàn)誤差,滑動變阻器R1的阻值要遠(yuǎn)大于待測電流計(jì)的內(nèi)阻,同時(shí)要求電源要有足夠大的電動勢。2、半偏法測電壓表內(nèi)阻的誤差分析電阻箱R2的接入使電路中的總電阻 ,電路中的總電流 ,并聯(lián)部分電 壓, R2分走的電壓 滿偏電壓的一半,電壓表內(nèi)阻的測量值 真實(shí)值。 為減小實(shí)驗(yàn)誤差,滑動變阻器 R1的阻值要遠(yuǎn)小于待測電流計(jì)的內(nèi)阻。實(shí)驗(yàn)H一:電
43、表的改裝一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶㈦娏饔?jì)改裝成電壓表、電流表、歐姆表二、實(shí)驗(yàn)原理歐姆定律、閉合電路歐姆定律1、將電流計(jì)改裝成伏特表(串聯(lián)分壓,電壓與電阻成正比)U=I(1Re+R)2、將電流計(jì)改裝成電流表(并聯(lián)分流,電流與電阻成反比)3、將電流計(jì)改裝成歐姆表(閉合電路歐姆定律)歐姆表測電阻的原理是 ,歐姆表內(nèi)部 電路結(jié)構(gòu)如圖所示.R為調(diào)零電阻,紅黑表筆短接,進(jìn)行歐 姆調(diào)零時(shí),指針滿偏.根據(jù)閉合電路歐姆定律有Ig =,當(dāng)紅黑表筆之間接有未知電阻 Rx時(shí),有 I =,故每一個(gè)未知電阻都對應(yīng)一個(gè)電流值 I. 我們在刻度盤上直接算出 I對應(yīng)的Rx的值,所測電阻 Rx 即可從表盤上直接讀出. 由于I與R的非線性關(guān)系
44、,表盤上 電流刻度是 的,其對應(yīng)的電阻刻度卻是不均勻的,電阻的零刻度在處.當(dāng) Rx=Rg + R+r 時(shí),I = I2g,指針半偏,所以歐姆表的內(nèi)阻等于中值電阻.實(shí)驗(yàn)十二:測電源電動勢和內(nèi)電阻、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .掌握用電壓表和電流表測定電源的電動勢和內(nèi)阻的方法;2 .掌握用圖象法求電動勢和內(nèi)阻的方法.二、實(shí)驗(yàn)原理1 .實(shí)驗(yàn)依據(jù):閉合電路歐姆定律2 .實(shí)驗(yàn)電路:如右圖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 .作圖法數(shù)據(jù)處理,如右圖:(1)圖線與縱軸交點(diǎn)為 E.(2)圖線與橫軸交
45、點(diǎn)為I短=E.(3)圖線的斜率表示r =.AI進(jìn)一步理解閉合電路歐姆定律.三、實(shí)驗(yàn)器材 電池(被測電源)、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙、鉛筆.四、實(shí)驗(yàn)過程1 .實(shí)驗(yàn)步驟(1)電流表用0.6 A量程,電壓表用3 V量程,按右圖連接電路.(2)把變阻器的滑片移動到使阻值最大的一端.(3)閉合開關(guān),調(diào)節(jié)變阻器,使電流表有明顯示數(shù)并記錄一組數(shù)據(jù)(I1、U1).用同樣方法測量幾組I、U值.填入表格中.第1組第2組第3組第4組第5組第6組U/VI/A(4)斷開開關(guān),拆除電路,整理好器材.2 .數(shù)據(jù)處理:本實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)的處理方法,一是聯(lián)立方程求解的公式法,二是描點(diǎn)畫圖法.方法一 取六組對應(yīng)的
46、 J I數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)滿足的關(guān)系式 U=EIm U2=EI2r、U=EI 3r讓 第1式和第4式聯(lián)立方程,第 2式和第5式聯(lián)立方程,第3式和第6式聯(lián)立方程,這樣解得三 組E、r,取其平均值作為電池的電動勢 E和內(nèi)阻r的大小.方法二 以路端電壓U為縱軸、干路電流I為橫軸建立U- I坐標(biāo)系,在坐標(biāo)平面內(nèi)描出各組(U, I)值所對應(yīng)的點(diǎn),然后盡量多地通過這些點(diǎn)作一條直線,不在直線上的點(diǎn)大致均勻分布在直線 兩側(cè),則直線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)即是電池電動勢的大小(一次函數(shù)的縱軸截距),直線的斜率 大小即為電池的內(nèi)阻r.即r=|0U|.五、誤差分析1 .有讀數(shù)誤差和電表線性不良引起誤差.2 .用圖象法求E和r時(shí),
47、由于作圖不準(zhǔn)確造成的誤差.3 .本實(shí)驗(yàn)采用如圖所示的測量電路是存在 使電流表的示數(shù)I測 電池的輸出電流U趨近于零時(shí)Iv也趨近于零.所以此種 情況圖線與橫軸的交點(diǎn)為真實(shí)的短路電 流,而圖線與縱軸的交點(diǎn)為電動勢的測 量值,比真實(shí)值偏小.修正后的圖線如 右圖所示,顯然,E、r的測量值都比真 實(shí)值偏 ,測 r 真、E測 E 真.4 .若采用如圖所示電路,電流是準(zhǔn)確的,當(dāng)I很小時(shí),電流表的分壓很小,但隨電壓的增大, 電流I增大,電流表的 作用也逐漸增大.此種 情況如右圖所不,所以 E測 E 真、r測r 真.六、注意事項(xiàng)1 .為了使電池的路端電壓變化明顯,電池的內(nèi)阻應(yīng) 選的 些(選用已使用過一段時(shí)間的干電
48、池 ).2 .在實(shí)驗(yàn)中不要將I調(diào)得過大,每次讀完 U和I的數(shù)據(jù)后應(yīng)立即 電源,以免干電池在大電流放電時(shí)極化現(xiàn)象嚴(yán)重,使得E和r明顯變化.3 .測出不少于6組I、U數(shù)據(jù),且變化范圍要大些, 用方程組求解時(shí),類似于逐差法 ,要將測 出的I、U數(shù)據(jù)中,第1和第4組為一組,第2和第5組為一組,第3和第6組為一組,分別解 出E、r值再求平均.4 .在畫U- I圖線時(shí),要使盡可能多的點(diǎn)落在這條直線上,不在直線上的點(diǎn)應(yīng)對稱分布在直線兩側(cè),不要顧及個(gè)別離開直線較遠(yuǎn)的點(diǎn) ,以減小偶然誤差.5 .干電池內(nèi)阻較小時(shí),U的變化較小,此時(shí),坐標(biāo)圖中數(shù)據(jù)點(diǎn)將呈現(xiàn)如下圖(甲)所示的狀況,使下部大面積空間得不到利用.為此,可
49、使縱坐標(biāo)不從零開始而是根據(jù)測得的數(shù)據(jù)從某一恰當(dāng) 值開始(橫坐標(biāo)I必須從零開始),如圖(乙)所示,并且把縱坐標(biāo)的比例放大,可使結(jié)果的誤差 減小.此時(shí)圖線與橫軸交點(diǎn)不表示短路電流,而圖線與縱軸的截距仍為電動勢.要在直線上任 取兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的點(diǎn),用 r = |詈|計(jì)算出電池的內(nèi)阻r.(甲)(乙)實(shí)驗(yàn)十三:練習(xí)使用多用電表一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? . 了解多用電表的構(gòu)造和原理,掌握多用電表的使用方法.2 .會使用多用電表測電壓、電流及電阻.3 .會用多用電表探索黑箱中的電學(xué)元件.二、實(shí)驗(yàn)原理1 .表盤:多用電表可以用來測量 等,并且每一種測量都有幾個(gè)量程.外形見下圖: 上半部為表頭,表盤上有電流、電壓、電阻等多
50、種量程的刻度;下半部為選擇開關(guān),它的四周 刻有各種測量項(xiàng)目和量程.另外,還有歐姆表的調(diào)零旋鈕,機(jī)械調(diào)零旋鈕和測試筆的插孔.表頭指針定位螺絲 選擇開關(guān)歐姆調(diào)零旋鈕由于多用電表的測量項(xiàng)目和量程比較多,而表盤的空間有限,所以并不是每個(gè)項(xiàng)目的量程都有 專門的標(biāo)度,有些標(biāo)度就屬于共用標(biāo)度,如圖中的第二行就是交、直流電流和直流電壓共用的 標(biāo)度.2 .歐姆表測電阻的原理是 ,歐姆表內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)如圖所示. R為調(diào)零電 阻,紅黑表筆短接,進(jìn)行歐姆調(diào)零時(shí),指針滿偏.根據(jù)閉合電路歐姆定律有Ig = ° E ,蘭Rg+ R+ r紅黑表筆之間接有未知電阻I.我們在刻度盤上直接算出RRx時(shí),有I =Rg+ R+
51、 r + Rx個(gè)未知電阻都對應(yīng)一個(gè)電流值I對應(yīng)的Rx的值,所測電阻 Rx即可從表盤上直接讀出.由于 I與的非線性關(guān)系,表盤上電流刻度是 的,其對應(yīng)的電阻 刻度卻是不均勻的,電阻的零刻度在 處.當(dāng)Rx= Rg+ R+ r時(shí),I =某,指針半偏,所以歐姆表的內(nèi)阻等于中值電阻.3.內(nèi)部結(jié)構(gòu):多用電表是由一個(gè)小量程的電流表與若干元件組 成的,每進(jìn)行一種測量時(shí),只使用其中一部分電路,其他部分 不起作用.將多用電表的選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到電流擋,多用電表內(nèi)的電流表電 路就被接通;選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到電壓擋或電阻擋,表內(nèi)的電壓表 電路或歐姆表電路就被接通.三、實(shí)驗(yàn)器材多用電表、電學(xué)黑箱、直流電源、開關(guān)、導(dǎo)線若干、小電珠、
52、二極管、定值電阻(大、中、小三個(gè). 四、實(shí)驗(yàn)過程 1 .實(shí)驗(yàn)步驟(1)觀察多用電表的外形,認(rèn)識選擇開關(guān)的測量項(xiàng)目及量程.(2)檢查多用電表的指針是否停在表盤刻度左端 的零位置.若不指零,則可用小螺絲刀進(jìn)行 調(diào)零. 將紅、黑表筆分別插入“ + ” “”插孔.(4)如右圖(1)所示連好電路,將多用電表選擇開 關(guān)置于直流電壓擋,測小電珠兩端的電壓.(注意:紅表筆接 電勢,黑表筆接電勢, 且電表要與小燈泡 聯(lián))(5)如右圖(2)所示連接好電路,將選擇開關(guān)置于直流電流擋,測量通過小電珠的電流.(注意:紅表筆接電勢,黑表筆接 電勢,且電表要與小燈泡 聯(lián))(6)利用多用電表的歐姆擋測三個(gè)定值電阻的阻值,比較
53、測量值和真實(shí)值的誤差.(7)研究二極管的單向?qū)щ娦?,利用多用電表的歐姆擋測二極管兩個(gè)引線間的電阻,確定正負(fù)極.(8)探索黑箱內(nèi)的電學(xué)元件判斷目的應(yīng)用擋位現(xiàn)象電源電壓擋兩接線柱正、反接時(shí)均無示數(shù)說明無電源電阻歐姆擋兩接線柱間正、反接時(shí)示數(shù)()二極管歐姆擋正接時(shí)示數(shù)很(),反接時(shí)示教很()電容器歐姆擋指針先指“()”后逐漸增大到“()”,且越來越慢電感線圈歐姆擋示數(shù)由“8”逐漸減小到某一較小固定示數(shù)2.數(shù)據(jù)處理(1)測電壓、電流時(shí),選擇的檔位是電壓、電流的量程;測電阻時(shí),電阻值等于表針的示數(shù)與倍率的乘積.(2)測電阻時(shí),要選擇適當(dāng)?shù)谋堵?,使指針靠近中央位置。若指針偏轉(zhuǎn)角度過小,應(yīng)更換到更()倍率,反之,指針偏轉(zhuǎn)角度過小,應(yīng)更換到更()倍率。每更換一次倍率,都要重新進(jìn)行()調(diào)零。五、誤差分析1 .測電阻時(shí),刻度線不均勻造成讀數(shù)誤差.2 .舊電池電動勢下降,會使電阻測量值偏大.3 .測電阻讀數(shù)時(shí),忘記乘以相應(yīng)倍率.六、注意事項(xiàng)1 .使用多用電表“十三忌”(1)忌不調(diào)零就使用多用電表.(2)忌搞錯(cuò)連接方式,測電壓需 聯(lián),測電流需
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