徐志長(zhǎng)物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)中的幾個(gè)問(wèn)題

物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)中的幾個(gè)問(wèn)題慈溪中學(xué)徐志長(zhǎng)一、要理解和掌握考試說(shuō)明中規(guī)定的每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的、原理、器材、步驟、數(shù)據(jù)記錄和處理。例一：研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)1.實(shí)驗(yàn)思想、方法和原理本實(shí)驗(yàn)的目的是探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，裝置如圖所示。原理如下：測(cè)量小車速度用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，通過(guò)對(duì)紙帶的分析、計(jì)算得到各個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)速度；根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪小車運(yùn)動(dòng)的v－t圖象；根據(jù)圖線形狀直接分析或?qū)懗鰣D線的函數(shù)關(guān)系式，從而探究出小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器紙帶小車2.判斷小車的運(yùn)動(dòng)是否為勻變速運(yùn)動(dòng)012345x1x2x3x4x5根據(jù)△x=aT2判斷，即連續(xù)相等的時(shí)間內(nèi)相鄰之間的位移之差是一個(gè)常數(shù)3.在紙帶處理中如何求某計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度用“平均速度法”求速度，即：4.小車運(yùn)動(dòng)的加速度：

方法一：逐差法012345x1x2x3x4x5方法二：圖像法即由“平均速度法”求出多個(gè)點(diǎn)的速度，畫出v－t圖，直線的斜率即加速度0.1500.3000.4500.100.600v/(m·S－1)00.200.300.400.50t/s5.要會(huì)選擇實(shí)驗(yàn)器材（特別是電學(xué)實(shí)驗(yàn)）例一.1：[2011浙江(改動(dòng))]在“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，已提供了小車，一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、紙帶、帶小盤的細(xì)線、刻度尺、導(dǎo)線。為了完成實(shí)驗(yàn)，還須從下圖中選取實(shí)驗(yàn)器材，其名稱是①（漏選或全選得零分）；并分別寫出所選器材的作用②。答案：①學(xué)生電源、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、砝碼?；螂娀鸹ㄓ?jì)時(shí)器、砝碼。②略例一.2：某學(xué)生用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究小車的勻變速直線運(yùn)動(dòng)．他將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到頻率為50Hz的交流電源上，實(shí)驗(yàn)時(shí)得到一條紙帶，如圖所示．他在紙帶上便于測(cè)量的地方選取第一個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)，在這點(diǎn)下標(biāo)明A，第六個(gè)點(diǎn)下標(biāo)明B，第十一個(gè)點(diǎn)下標(biāo)明C，第十六個(gè)點(diǎn)下標(biāo)明D，第二十一個(gè)點(diǎn)下標(biāo)明E．測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)B點(diǎn)已模糊不清，于是他測(cè)得AC長(zhǎng)為14.56cm，CD長(zhǎng)為11.15cm，DE長(zhǎng)為13.73cm，則打C點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小為

m/s，小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小為___________m/s2，AB的距離應(yīng)為

cm．（保留三位有效數(shù)字）ABCDE6.要靈活處理特殊紙帶問(wèn)題解析：打C點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度為:小車的加速度為：由BC-AB=AC-2AB=aT2

可得:ABCDE例一.3：（10重慶卷）某同學(xué)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的物體的加速度，電源頻率f=50Hz在線帶上打出的點(diǎn)中，選出零點(diǎn)，每隔4個(gè)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，因保存不當(dāng)，紙帶被污染，如圖所示，A、B、C、D是依次排列的4個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，僅能讀出其中3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)到零點(diǎn)的距離：sA=16.6mmsB=126.5mmsD=624.5mm若無(wú)法再做實(shí)驗(yàn)，可由以上信息推知：①相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為_______s②打C點(diǎn)時(shí)物體的速度大小為____________m/s(取2位有效數(shù)字)③物體的加速度大小為

（用sA、sB、sD和f表示）ABCD解析：①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶每隔4個(gè)點(diǎn)選擇一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，則相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T=0.1s。②C點(diǎn)時(shí)物體的速度大小:根據(jù)間的平均速度等于點(diǎn)的速度得:③勻加速運(yùn)動(dòng)的位移特征是相鄰的相等時(shí)間間隔內(nèi)的位移以aT2均勻增大，有:BC=AB+aT2CD=BC+aT2=AB+2aT2；BD=2AB+3aT2所以:

ABCD二、要認(rèn)真做好每一個(gè)實(shí)驗(yàn)，要?jiǎng)邮指獎(jiǎng)幽X，要體味每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)，要理解和掌握實(shí)驗(yàn)操作中的注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)：（1）要選定一個(gè)合適的標(biāo)度（用力的圖示法畫出F1、

F2和F的圖示。用虛線把合力的箭頭端分別與兩個(gè)分力的箭頭端連接，觀察這個(gè)力的示意圖，你可能會(huì)得到探究求合力的方法）。（2）在同一次實(shí)驗(yàn)中，橡皮筋伸長(zhǎng)的結(jié)點(diǎn)位置要相同。（3）兩拉力F1和F2夾角不宜過(guò)小，作力的圖示，標(biāo)度要一致（4）拉彈簧秤時(shí)，秤的軸線與細(xì)線要在同一直線上例二：探究求合力的方法例二.1：在“探究求合力的方法”的實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是（）A．用三個(gè)已校好的彈簧測(cè)力計(jì)才能完成此實(shí)驗(yàn)B．用兩個(gè)校好的彈簧測(cè)力計(jì)就可以完成此實(shí)驗(yàn)C．用一個(gè)校好的彈簧測(cè)力計(jì)也能完成此實(shí)驗(yàn)D．實(shí)驗(yàn)中彈簧測(cè)力計(jì)的外殼與紙面間的摩擦將會(huì)影響實(shí)驗(yàn)的結(jié)果BC

例二.2：右圖是一個(gè)同學(xué)某次實(shí)驗(yàn)用兩彈簧秤通過(guò)細(xì)線Oa、Ob拉橡皮條OO’的情況，其中錯(cuò)誤或不妥當(dāng)之處有（至少寫兩條）：

。

。O′abO橡皮條細(xì)線參考答案：①細(xì)線Oa太短；②兩細(xì)線夾角太?。虎蹚椈沙拥妮S線沒(méi)有與細(xì)線在同一條直線上。金屬撥桿下面的照片是“用雙縫干涉測(cè)定光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)裝置，其中的金屬撥桿在實(shí)驗(yàn)中的作用是：

。使單縫與雙縫相互平行例三：用雙縫干涉測(cè)定光的波長(zhǎng)（2）本實(shí)驗(yàn)的步驟有：①取下遮光筒左側(cè)的元件，調(diào)節(jié)光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮；②按合理順序在光具座上放置各光學(xué)元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上；③用米尺測(cè)量雙縫到屏的距離；④用測(cè)量頭（其讀數(shù)方法與螺旋測(cè)微器相同）測(cè)量數(shù)條亮紋的間距。在操作步驟②時(shí)還應(yīng)注意___________________和______________________________。單縫和雙縫間距5～10cm使單縫與雙縫相互平行（3）在實(shí)驗(yàn)中，若經(jīng)粗調(diào)后透過(guò)測(cè)量頭上的目鏡觀察，看不到明暗相間的條紋，只看到一片亮區(qū)，造成這種情況的最可能原因是

。

單縫與雙縫不平行例四：測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)電阻注意事項(xiàng)：1．為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻宜大些，可選用已使用過(guò)一段時(shí)間的1號(hào)干電池。2．干電池在大電流放電時(shí)，電動(dòng)勢(shì)E會(huì)明顯下降，內(nèi)阻r會(huì)明顯增大，故長(zhǎng)時(shí)間放電不宜超過(guò)0.3A，短時(shí)間放電不宜超過(guò)0.5A。因此，實(shí)驗(yàn)中不要將I調(diào)得過(guò)大，讀電表要快，每次讀完立即斷電。3．要測(cè)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)，要將測(cè)出的I、U數(shù)據(jù)中，第1和第4為一組，第2和第5為一組，第3和第6為一組，分別解出E、r值再平均。4．在畫U-I圖線時(shí)，要使較多的點(diǎn)落在這條直線上或使各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)。個(gè)別偏離直線太遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去不予考慮。這樣，就可使偶然誤差得到部分的抵消，從而提高精確度。5．干電池內(nèi)阻較小時(shí)路端電壓U的變化也較小，即不會(huì)比電動(dòng)勢(shì)小很多，這時(shí)，在畫U-I圖線時(shí)，縱軸的刻度可以不從零開始，而是根據(jù)測(cè)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）。但這時(shí)圖線和橫軸的交點(diǎn)不再是短路電流。不過(guò)直線斜率的絕對(duì)值照樣還是電源的內(nèi)阻,這時(shí)要特別注意計(jì)算斜率時(shí)縱軸的刻度不從零開始。例四.1：甲同學(xué)采用如圖甲所示的電路測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻。提供的器材：電壓表（0～3V）、電流表（0～0.6A）及滑動(dòng)變阻器R、電鍵S、導(dǎo)線。實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示。AVRabcdeE

r甲S（1）連好電路后，當(dāng)該同學(xué)閉合電鍵S，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)為0，電壓表示數(shù)不為0。檢查各接線柱均未接錯(cuò)，接觸良好，且電路未發(fā)生短路；他用多用電表的電壓檔檢查電路，把兩表筆分別接bc和、de時(shí)，示數(shù)均為0，把兩表筆接cd時(shí)，示數(shù)與電壓表示數(shù)相同，由此可推斷故障是：_________________。AVRabcdeE

r甲S答案：（1）滑動(dòng)變阻器R斷路（2）排除故障后，該同學(xué)順利完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量，如下表所示。并根據(jù)數(shù)據(jù)在空白的坐標(biāo)紙上，作出乙圖所示的U—I圖線，該圖存在多處不妥之處，請(qǐng)指出。（指出兩處不妥之處）。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軸坐標(biāo)起點(diǎn)選取不當(dāng)；②U、I軸沒(méi)有標(biāo)記用何單位；③沒(méi)有把不在直線上的點(diǎn)均勻分布直線兩側(cè)。（3）為了在實(shí)驗(yàn)中保護(hù)電流表和調(diào)節(jié)電阻時(shí)電壓表、電流表的示數(shù)變化均明顯，乙同學(xué)對(duì)甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)了如圖丙所示的電路，丙電路中電阻R0應(yīng)該選取下列備選電阻的哪一個(gè)?答（）

A．1ΩB．5ΩC．10ΩD．20Ω

（4）若乙同學(xué)用圖丙的實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，只測(cè)得兩組數(shù)據(jù)為I1、U1，I2、U2。則該電源內(nèi)電阻r=

。AVRR0abcdeE

r丙S（3）答案：B（4）答案：（5）按電路圖給以下實(shí)驗(yàn)器材連線AVRR0abcdeE

r丙S例五.1：（09浙江高考）（1）在“探究單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，兩位同學(xué)用游標(biāo)卡尺測(cè)量小球的直徑如圖甲、乙所示。測(cè)量方法正確的是_____（選填“甲”或“乙”）。圖甲圖乙乙例五：浙江高考實(shí)驗(yàn)題例五.2（09浙江高考）（2）某同學(xué)從標(biāo)稱為“220V25W”、“220V300W”、“220V500W”的3只燈泡中任選一只，正確使用多用電表測(cè)量燈泡阻值如圖乙所示。該燈泡的阻值是

，標(biāo)稱的額定功率為

。160Ω歐姆表讀數(shù)160Ω。標(biāo)稱為、“220V300W”的燈泡經(jīng)計(jì)算其電阻為161Ω。陷阱設(shè)置之巧妙，使大量考生受騙上當(dāng)！25W例五.3（2011年浙江理綜第16題）如圖所示，在鐵芯上、下分別繞有匝數(shù)n1=800和n2=200的兩個(gè)線圈，上線圈兩端與u=51sin314tV的交流電源相連，將下線圈兩端接交流電壓表，則交流電壓表的讀數(shù)可能是：A．2.0VB．9.0VC．12.7VD．144.0Vun1n2VV學(xué)生電源V學(xué)生電源三、高考實(shí)驗(yàn)試題是源于課本實(shí)驗(yàn)又高于課本實(shí)驗(yàn)，所以要在善于理解和掌握課本實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兓吞岣?。例如用不同的原理或不同的器材?lái)做同一個(gè)實(shí)驗(yàn)。例六：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)裝置：紙帶打點(diǎn)計(jì)時(shí)器M1m1M2m2注意（1）平衡摩擦力（2）砝碼與砝碼盤的總質(zhì)量要遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量（3）研究a與F的關(guān)系式要控制小車的質(zhì)量不變研究a與m的關(guān)系時(shí)要控制拉力不變例六.1：用其他器材探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系——操作簡(jiǎn)單直觀，但需要對(duì)比實(shí)驗(yàn)，由于控制上等原因，誤差也較大。實(shí)驗(yàn)裝置圖所示。乙甲或小車小車夾子F1F2方案一：如測(cè)出兩個(gè)初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)在相等時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移x1、x2，由可得：把加速度的測(cè)量轉(zhuǎn)換為位移的測(cè)量。例六.2：測(cè)量小車在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的合外力是“探加速度與力、質(zhì)量關(guān)系”實(shí)驗(yàn)要解決的一個(gè)重要問(wèn)題。為此，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案：長(zhǎng)木板滑塊紙帶打點(diǎn)計(jì)時(shí)器墊塊鉤碼實(shí)驗(yàn)臺(tái)細(xì)線A．實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，一端系在滑塊上的細(xì)繩通過(guò)轉(zhuǎn)軸光滑的輕質(zhì)滑輪掛上鉤碼，用墊塊將長(zhǎng)木板固定有定滑輪的一端墊起。調(diào)整長(zhǎng)木板的傾角，直至輕推滑塊后，滑塊沿長(zhǎng)木板向下做勻速直線運(yùn)動(dòng)；長(zhǎng)木板滑塊紙帶打點(diǎn)計(jì)時(shí)器墊塊鉤碼實(shí)驗(yàn)臺(tái)細(xì)線B．保持長(zhǎng)木板的傾角不變，取下細(xì)繩和鉤碼，讓滑塊沿長(zhǎng)木板向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：①滑塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上所打出點(diǎn)的分布應(yīng)該是：

；②滑塊在勻加速下滑過(guò)程中所受的合外力大小

鉤碼的重力大小

（選填“大于”、“等于”或“小于”）；相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離相等

等于

思考：1.這個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟如何2.評(píng)析一下這個(gè)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)例六.3：用同一器材做不同實(shí)驗(yàn)在追尋科學(xué)家研究足跡的過(guò)程中，某同學(xué)為探究恒力做功和物體動(dòng)能變化間的關(guān)系，采用了如圖所示的“探究物體加速度與物體質(zhì)量、受力之間關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置．（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，該同學(xué)想用鉤碼的重力表示滑塊受到的合力，為了減小這種做法帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)誤差，你認(rèn)為在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該采取的兩項(xiàng)措施是

，

；鉤碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量

平衡摩擦力

（2）該小組同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)先正確平衡摩擦力，并滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，改變鉤碼的個(gè)數(shù)，確定小車加速度與受到的拉力F的關(guān)系，下列圖象中能表示該同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是

。A（3）如圖所示是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，其中A、B、C、D、E、F是連續(xù)的六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離已在圖中標(biāo)出，測(cè)出滑塊的質(zhì)量為M，鉤碼的總質(zhì)量為m.從打B點(diǎn)到打E點(diǎn)的過(guò)程中，為達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，該同學(xué)應(yīng)該尋找________和________之間的數(shù)值關(guān)系（用題中和圖中的物理量符號(hào)表示）．答案：mg(Δx2＋Δx3＋Δx4)四、近年來(lái)高考實(shí)驗(yàn)試題多了使用新的實(shí)驗(yàn)器材（如傳感器、光電門等）和用數(shù)表處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)方面的內(nèi)容。注意事項(xiàng)例七：探究功與速度變化的關(guān)系紙帶小車打點(diǎn)計(jì)時(shí)器