2018高考物理实验全面总结 44页

‎2017高考物理实验复习 ‎　针对每一个实验，注意做到“三个掌握、五个会”，即掌握实验目的、步骤、原理;会控制条件、会使用仪器、会观察分析、会处理数据并得出相应的结论、会设计简单的实验方案。（这句是听别的老师说的，觉得挺对的）‎ 第一部分 考查的内容及要点 一、 基本仪器的使用：‎ 刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、打点计时器、弹簧秤、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等 二、 基本实验操作：‎ 实物连线、实验步骤、纠错、补漏、排序等。‎ 三、 基本实验原理：‎ 详见“第二部分：实验专题总结”‎ 四、 实验数据处理及误差分析：‎ 图像法（剔除错误数据，找规律），列表法（多个量之间的关系，正反比关系）；减小误差（换仪器、换方法、多次测量、作图等）‎ 五、 开放性实验题：‎ 设计实验，实验探究，实验变式（这部分的关键是回归已知的实验，用脑海里已有的实验原理和实验仪器去解决新问题是这类题的关键）‎ 第二部分 实验专题总结 一、 实验部分考题分析：‎ 力学实验的主线是打点计时器（光电门）；‎ 电学实验的主线是各种方法测各种电阻；‎ 电磁学内容实验题略有涉猎，但很少；‎ 考题基本为课本实验的变式、组合或重新设计。‎ 二、考纲实验：‎ 实验一：研究匀变速直线运动 实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系 实验三：验证力的平等四边形定则 实验四：验证牛顿运动定律 实验五：探究动能定理 实验六：验证机械能守恒定律 实验七：验证动量守恒定律 实验八：测定金属的电阻率 实验九：描绘小电珠的伏安特性曲线 实验十：测定电源的电动势和内阻 实验十一：练习使用多用电表 实验十二：传感器的简单使用 ‎ 实验十三：用油膜法估测分子的大小 （3-3）‎ 实验十四：探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度（3-4）‎ 实验十五：测定玻璃的折射率 实验十六：用双缝干涉测光的波长 三、专题突破：‎ ‎ 实验一 研究匀变速直线运动 本题做的比较多了，要点基本上都掌握了，这里只强调两点：1.不要上来就用公式，要先验证一下是不是匀变速，即△s是否都相等；2.本题可能涉及到牛顿力学，不要漏知识点。‎ 一、实验目的 ‎1．练习使用打点计时器，学会用打上点的纸带研究物体的运动．‎ ‎2．掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法．‎ ‎3．能够利用纸带测定物体做匀变速直线运动的加速度．‎ 二、实验原理 ‎1．理论基础 ‎ 沿直线运动的物体在连续相等的时间内不同时刻的速度分别为v1、v2、v3、…，若v2-v1=v3-v2=v4-v3=…，则说明该物体在相等时间内速度的增量相等，由此说明该物体在 做匀变速直线运动；‎ ‎2．打点计时器的工作原理：‎ ‎ (1)作用：计时仪器，每隔0.02 s打一次点．‎ 工作条件①电磁打点计时器：4～6v交流电②电火花打点计时器：200v交流电 ‎ (3)纸带上点的意义：‎ ‎①表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置．（记录了时间和位移）‎ ‎②通过研究纸带上各点之间的间隔，可以判断物体的运动情况．‎ ‎ 设相邻两点之间的位移为S1、S2、S3…‎ ‎ (1)若如S2-S1=S3-S2=…=Sn-Sn-1=0．则物体做匀速直线运动．‎ ‎ (2)若如S2-S1=S3-S2=…=Sn-Sn-1≠0，则物体做变速直线运动．‎ ‎3．求物体加速度的方法和速度 ‎ (1)逐差法 ‎ 如图实-1-1所示，相邻两计数点间的距离分别为S1、S2、S3…、S6两计数点间的时间间隔为T，根据△s=aT2‎ ‎ ‎ 同理如 即为所求物体运动的加速度．‎ ‎（2）平均速度法求速度 求各点的瞬时速度 ‎ (2)V-t图象法 根据: ，求出各个记数点的瞬时速度，再作出v-t图像，其斜率表示加速度。 ‎ 三、实验器材 ‎ 电磁打点计时器或电火花计时器、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、刻度尺、导线、电源、垫片等．‎ 四、实验步骤与数据处理 ‎1．如图实-1-2所示，把原来放于水平桌面上的长木板一端垫起，把打点计时器固定在木板被垫起的那一端，连接好电路．让平整的纸带穿过打点计时器的限位孔把纸带的一端固定在小车后面．‎ ‎2．用手按住小车，使小车停在靠近打点计时器处．先接通电源。再放开小车．小车在拖着纸带运动的同时，打点计时器就在纸带上打下一系列的点．断开电源，取下纸带；更换新纸带，重复实验三次．‎ ‎3．从三条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开头一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个开始点，为了测量方便和减少误差，通常不用每打一次点的时间作为时间的单位，而用每打五次点（每隔四个点）的时间作为时间的单位，就是T=0.02S× 5=0.1S，在选好的开始点下标明A，依次标为B、C、D、E…叫做计数点．‎ ‎4．用毫米刻度尺正确测出每相邻两计数点之间的距离S1、S2、S3、S4、S、5S6并填入下表中。‎ ‎5．比较各段的加速度是否相等，得出结论，即小车沿斜面的下滑是否可以看成匀变速直线运动。‎ ‎6．根据实验原理中所讲的方法，计算小车的加速度或根据 v-t图象求出小车的加速度．‎ 五、注意事项 ‎1．开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器．‎ ‎2．应该先接通电源，再释放小车，当小车到达滑轮前及时用手按住.‎ ‎3．先断开电源，再取下纸带．‎ ‎4．如打出的点较轻或是短线时，应调整振针距复写纸的高度．‎ ‎5．选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰，适当舍弃点密集部分，适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少秒．‎ ‎6．每打好一条纸带，将定位轴上的复写纸换个位置，以保证打点清晰．‎ ‎7．不要分段测量各段位移，应尽可能地一次测量完毕(可先统一量出各计数点到计数起点0之间的距离)．读数时应估读到毫米的下一位。‎ ‎8．要多测几组，尽量减小误差．‎ 六、误差分析 ‎ ‎1．根据纸带测量的位移有误差．‎ ‎2．根据位移计算的瞬时速度有误差．‎ ‎3．计算的加速度有误差．‎ ‎4．用作图法作出的v-t图线并非是一条直线．‎ ‎5．木板的粗糙程度并非完全相同．‎ 高考真题 ‎1.（2013广东）（1）研究小车匀速直线运动的实验装置如图16（a）所示其中斜面倾角θ可调，打点计时器的工作频率为50HZ，纸带上计数点的间距如图16（b）所示，七中每相邻两点之间还有4个记录点未画出。‎ ① 部分实验步骤如下：‎ A. 测量完毕，关闭电源，取出纸带 B. 接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车 C. 将小车依靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连 D. 把打点计时器固定在平板上，让纸穿过限位孔 上述实验步骤的正确顺序是： （用字母填写）‎ ② 图16（b）中标出的相邻两计数点的时间间隔T= s ③ 计数点5对应的瞬时速度大小计算式为V5= 。‎ ④ 为了充分利用记录数据，减小误差，小车加速度大小的计算式应为a= ‎ ‎2.（2011广东）（1）图14是“研究匀变速直线运动”实验中获得的一条纸带，O、A、B、C、D和E为纸带上六个计数点，加速度大小用a表示。‎ ‎① OD间的距离为________cm。‎ ‎② 图15是根据实验数据绘出的s-t2图线（s为各计数点至同一起点的距离），斜率表示________，其大小为________m/s2（保留三位有效数字）。‎ ‎1. DCBA 0.1 s (S4+S5)/0.2 m/s a= [(S4+S5+S6)-(S1+S2+S3)]/0.09 m/s2‎ ‎2.（1）① 2.20 ②加速度的二分之一 0.923‎ 实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系 本题的考点是：连线，对图线物理意义的理解。尤其是直线的斜率、截距、与坐标轴所围的面积、交点的物理意义。可以类比v-t图的物理意义背记。‎ 一、实验目的 I．培养学生用所学知识探究物理规律的能力．‎ ‎2．探究弹力和弹簧伸长的关系．‎ ‎3．养成用图象法处理实验数据的习惯．‎ 二、实验原理 ‎1．如图实-2-1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．‎ ‎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．‎ 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、实验步骤与数据处理 ‎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，即原长．‎ ‎2.如图实-2-2所示，将已知质量的钩码挂在弹簧的下端，在平衡时测量弹簧的总长L并计算钩码的重力，填写在记录表格里．‎ ‎3．改变所挂钩码的质量，重复前面的实验过程多次．‎ ‎4．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．‎ ‎5．以弹簧的伸长量x为自变量，写出曲线所代表的函数．首先尝试写成一次函数，如果不行则考虑二次函数．‎ ‎6．得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系，解释函数表达式中常数(斜率K)的物理意义．‎ 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，以减小误差．‎ ‎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．描出的线不应是折线，而应是平滑的曲线．‎ ‎5．记录数据时要注意弹力与弹簧伸长量的对应关系及单位．‎ 六、误差分析 ‎1．钩码标值不准确，弹簧长度测量不准确带来误差．‎ ‎2．画图时描点及连线不准确也会带来误差．‎ ‎3．弹簧竖直悬挂时，未考虑弹簧自身重力的影响而带来误差．‎ 高考真题 ‎34.（2012广东）（2）某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系。‎ ‎①将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧，弹簧轴线和刻度尺都应在______方向（填“水平”或“竖直”）‎ ‎②弹簧自然悬挂，待弹簧______时，长度记为L0，弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为Lx；在砝码盘中每次增加10g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6，数据如下表表：‎ 代表符号 L0‎ Lx L1‎ L2‎ L3‎ L4‎ L5‎ L6‎ 数值（cm）‎ ‎25.35‎ ‎27.35‎ ‎29.35‎ ‎31.30‎ ‎33.4‎ ‎35.35‎ ‎37.40‎ ‎39.30‎ 表中有一个数值记录不规范，代表符号为_______。由表可知所用刻度尺的最小长度为______。‎ ‎③图16是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与_________的差值（填“L0或L1”）。‎ ‎④由图可知弹簧和的劲度系数为_________N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为_________g（结果保留两位有效数字，重力加速度取9.8m/s2）。‎ ‎34. (2) ①竖直 ②稳定 L3 1mm ‎③ L0‎ ① ‎ 4.9 10‎ 实验三 验证力的平行四边形定则 ‎ 本题的考点是：验证力的平行四边形定则。一般与实验二一同考察。因此要注意，利用图像法处理数据、有效数字的保留（若无要求则与题目一致）、弹簧秤的使用、作图法求合力。本题还要时刻注意与实验二的联系。‎ 一、实验目的 ‎1.掌握弹簧测力计的正确使用方法．‎ ‎2.根据实验的要求，会对给定的实验步骤排序、纠错．‎ ‎3.验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则，培养用作图法处理问题的能力．‎ 二、实验原理 等效法：使一个力F′和两个力F1、F2都让同一条一端固定的橡皮筋伸长到某点。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′的大小和方向是否都相同．‎ 三、实验器材 ‎ 方木板，白纸，弹簧测力计(两只)，橡皮筋，细绳套(两个)，三角板，刻度尺，图钉(几个)、铅笔．‎ 四、实验步骤与数据处理 ‎1．用图钉把白纸钉在水平桌面的方木板上．‎ ‎2．用图钉把橡皮筋的一端固定在A点，橡皮筋的另一端拴上两个细绳套．‎ ‎3．用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸长到某一位置0，如图实-3-1所示，记录两弹簧测力计的读数，用铅笔描下O点的位置及此时两细绳套的方向．‎ ‎4．用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧测力计的读数F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力F的图示．‎ ‎5．只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮筋的结点拉到同样的位置0，记下弹簧测力计的读数和细绳的方向，用刻度尺从0点按同样的标度沿记录的方向作出这只弹簧测力计的拉力F′的图示．‎ ‎6．比较力F′与用平行四边形定则作出的合力F在大小和方向上是否相同．‎ ‎7．改变两个力F1与F2的大小和夹角，再重复实验两次．‎ 五、注意事项 ‎1．不要直接以橡皮筋端点为结点，可拴一短细绳连两细绳套，以三绳交点为结点，应使结点小些，以便准确地记录结点0的位置．‎ ‎2．在同一次实验中，使橡皮筋拉长时结点O的位置一定要相同．‎ ‎3．不要用老化的橡皮筋，检查方法是用一个弹簧拉橡皮筋，要反复做几次，使橡皮筋拉到相同的长度看弹簧读数有无变化．‎ ‎4．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，取掉细绳套后，再将所标点与0点连直线确定力的方向．‎ ‎5．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，使所作力的图示稍大一些．‎ 六、误差分析 ‎ 本实验误差的主要来源除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差、作图误差，因此读数时眼睛一定要正视，要按有效数字正确读数和记录，两力与各对边要平行．两个分力F1‎ 和F2间的夹角θ越大，用平行四边形作图得出的合力F的误差△F也越大，所以实验中不要把θ取得太大，但也不宜太小，以600～1000之间为宜．‎ 例题分析 F1‎ F合 F3‎ F2‎ 图甲 F1‎ F合 F3‎ F2‎ 图乙 O N1‎ N2‎ N3‎ B C A ‎1.有同学利用如图的装置来验证力的平行四边形定则：在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮A和B，将绳子打一个结点O，每个勾码的重量相等，当系统达到平衡时，根据勾码个数读出三根据绳子的拉力TOA、TOB和TOC，回答下列问题：‎ ‎（1）改变勾码个数，实验能完成的是（ ）‎ A．勾码的个数N1=N2=2，N3=4 ‎ B．勾码的个数N1=N3=3，N2=4 ‎ C．勾码的个数N1=N2=N3=4‎ D．勾码的个数N1=3，N2=4，N3=5‎ ‎（2）在拆下勾码和绳子前,最重要的一个步骤是（ ）‎ A．标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向．‎ B．量出OA、OB、OC三段绳子的长度 C．用量角器量出三根绳子之间的夹角 D．用天平测出勾码的质量 ‎（3）在作图时，你认为 下图中图 是正确的．‎ ‎（填“甲”或“乙”）‎ BCD A 甲 实验四　验证牛顿运动定律 ‎ 本题实验器材与实验一基本相同，原理也有相互交叠的内容，常常糅合到一起出题，因此一点要审好题目到底探究的是什么？再进行作答，防止跑偏。‎ 一、实验目的 ‎1．学会用控制变量法研究物理规律；‎ ‎2．验证牛顿第二定律；‎ ‎3．掌握利用图象处理数据的方法．‎ 二、实验原理 ‎1．验证牛顿运动定律的实验依据是牛顿运动定律，即F＝Ma，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的方法叫控制变量法．本实验中有力F、质量M和加速度a三个变量，研究加速度a与F及M的关系时，先控制质量M不变，讨论加速度a与力F的关系；然后再控制力F不变，讨论加速度a与质量M的关系．‎ ‎2．实验中需要测量的物理量和测量方法是：小车及砝码的总质量M；用天平测出．‎ 小车受到的拉力F认为等于托盘和砝码的总重力mg．‎ 小车的加速度a利用纸带根据Δs=aT2计算． ‎ 三、实验器材 打点计时器、纸带、复写纸片、小车、一端附有定滑轮的长木板、重物、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平（带有一套砝码）、刻度尺、砝码．‎ 四、实验步骤及数据处理 ‎1．用天平测出小车和砝码的总质量M，小盘和砝码的总质量m，把数值记录下来．‎ 图3-4-1‎ ‎2．按如图3-4-1所示把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在车上，即不给小车加牵引力．‎ ‎3．平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫一块木板．反复移动木板的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态．这时，小车拖着纸带运动时受到的摩擦阻力恰好与小车所受的重力在斜面方向上的分力平衡．‎ ‎4．把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小盘，先接通电源再放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列的点，打完点后切断电源，取下纸带，在纸带上标上纸带号码．‎ ‎5．保持小车和砝码的质量不变，在小盘里放入适量的砝码，把小盘和砝码的总质量m′记录下来，重复步骤4．在小桶内再放入适量砝码，记录下小盘和砝码的总质量m″，再重复步骤4．‎ ‎6．重复步骤5两次，得到三条纸带．‎ ‎7．在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，标明计数点，测量计数点间的距离，算出每条纸带上的加速度的值．‎ ‎8．用纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力F，作用力的大小F等于小盘和砝码的总重力，根据实验结果在坐标平面上画出相应的点，如果这些点是在一条过原点的直线上，便证明了加速度与作用力成正比．‎ ‎9．保持小盘和砝码的质量不变，在小车上加砝码，重复上面的实验，用纵坐标表示加速度a，横坐标表示小车和砝码总质量的倒数，根据实验结果在坐标平面上画出相应的点．如果这些点是在一条过原点的直线上，就证明了加速度与质量成反比．‎ 五、注意事项 ‎1．一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是调出一个合适的斜面，使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车受的摩擦阻力．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，并要让小车拖着打点的纸带运动．‎ ‎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砝码的总质量还是改变小车和砝码的总质量，都不需要重新平衡摩擦力．‎ ‎3．每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出．只有如此，小盘和砝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，并应先接通电源，再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车．‎ ‎5．作图象时，要使尽可能多的点分布在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧.‎ ‎6．作图时两轴标度比例要选择适当，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．‎ 六、误差分析 ‎1．质量的测量误差纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差，拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差.‎ ‎2．因实验原理不完善造成误差 本实验中用小盘和砝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于小盘和砝码的总重力），存在系统误差．‎ 小盘和砝码的总质量越接近小车的质量，误差就越大；反之，小盘和砝码的总质量越小于小车的质量,误差就越小．‎ ‎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距离相等．‎ 高考物理 ‎23(2012全国理综).（11分）‎ 图1为验证牛顿第二定律的实验装置示意图。图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源，打点的时间间隔用Δt表示。在小车质量未知的情况下，某同学设计了一种方法用来研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”。‎ ‎（1）完成下列实验步骤中的填空：‎ ‎①平衡小车所受的阻力：小吊盘中不放物块，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打点计时器打出一系列________的点。‎ ‎②按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块，在小车中放入砝码。‎ ‎③打开打点计时器电源，释放小车，获得带有点列的纸袋，在纸袋上标出小车中砝码的质量m。‎ ‎④按住小车，改变小车中砝码的质量，重复步骤③。‎ ‎⑤在每条纸带上清晰的部分，没5个间隔标注一个计数点。测量相邻计数点的间距s1，s2，…。求出与不同m相对应的加速度a。‎ ‎⑥以砝码的质量m为横坐标为纵坐标，在坐标纸上做出关系图线。若加速度与小车和砝码的总质量成反比，则与m处应成_________关系（填“线性”或“非线性”）。‎ ‎（2）完成下列填空：‎ ‎（ⅰ）本实验中，为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是_______________________。‎ ‎（ⅱ）设纸带上三个相邻计数点的间距为s1、s2、s3。a可用s1、s3和Δt表示为a=__________。图2为用米尺测量某一纸带上的s1、s3的情况，由图可读出s1=__________mm，s3=__________。由此求得加速度的大小a=__________m/s2。‎ ‎（ⅲ）图3为所得实验图线的示意图。设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿定律成立，则小车受到的拉力为___________，小车的质量为___________。‎ ‎【解析与答案】（1）间距相等的点。（2）线性 ‎（2）（i）远小于m(ii)‎ ‎ ‎ ‎.‎ ‎(iii)设小车的质量为，则有，变形得,所以图象的斜率为，所以作用力，图象的截距为，所以。‎ 砂、砂桶 图1‎ 小车、砝码、打点计时器 ‎●‎ ‎□‎ ‎□‎ ‎□‎ ‎□‎ 接交流电源 ‎21（2012安徽卷）.（18分）Ⅰ.（10分）图1为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图。砂和砂桶的总质量为，小车和砝码的总质量为。实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小。‎ ‎(1)试验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一滑轮的高度，使细线与长木板平行。接下来还需要进行的一项操作是 A. 将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动。‎ B. 将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动。‎ C. 将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动。‎ ‎(2)实验中要进行质量和的选取，以下最合理的一组是 ‎ A. =200, =10、15、20、25、30、40‎ B. =200, =20、40、60、80、100、120‎ C. =400, =10、15、20、25、30、40‎ D. =400, =20 40、60、80、100、120‎ ‎（3）图2 是试验中得到的一条纸带，、、、、、、为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。量出相邻的计数点之间的距离分别为=4.22 cm、=4.65 cm、=5.08 cm、=5.49 cm、=5.91 cm、=6.34 cm 。已知打点计时器的工作效率为50 Hz,则小车的加速度= m/s2 （结果保留2位有效数字）。‎ A 图2‎ ‎●‎ ‎●‎ ‎●‎ ‎●‎ ‎●‎ ‎●‎ ‎●‎ B C D E F G ‎21Ⅰ答案：（1）B；(2)C；（3）0.42‎ 要使砂和砂桶的重力mg近似等于小车所受合外力，首先要平衡摩擦力，然后还要满足m＜＜M。而平衡摩擦，不需挂砂桶，但要带纸带，故（1）选B，（2）选C。（3）用逐差法，求得。‎ 实验五 探究动能定理 ‎ 本题的实验仪器与原理在前几个实验中已经多次用到，应该不是问题，只是本题也可以变式为“探究弹簧的弹性势能”，实验思路基本相同，只是知识有所迁移。‎ 一、实验目的 ‎ 通过实验得出质量一定时，力对物体做功与物体动能的关系．‎ 二、实验原理 ‎ 如图实-5-l所示，小车在橡皮筋的作用下弹出．沿木板滑行．当我们用2条、3条……同样的橡皮筋进行第2次、第3次……实验时，每次实验中橡皮筋拉伸的长度都保持一致．那么，第2次、第3次……实验中橡皮筋对小车做的功就是第一次的2倍、3倍……如果把第一次实验时橡皮筋的功记为W，以后各次的功就是2W、3W……‎ ‎ 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．这样进行若干次测量，就得到若干组功和速度的数据．‎ ‎ 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，以第一次实验时的功w为单位．作出W-V曲线,即功-速度曲线．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或作出W-V2图象,指出W与V2的关系,进而找出功与动能变化之间的关系．‎ 三、实验器材 小车(前面带小钩)、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)、5～6条等长的橡皮筋、刻度尺．‎ 四、实验步骤及数据处理 ‎1．按图实-5-1所示将实验仪器安装好，同时平衡摩擦力．‎ ‎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相同，这时橡皮筋对小车做的功为W2,测出小车获得的速度V2．将数据记人表格．‎ ‎4．用3条、4条……橡皮筋做实验，用同样的方法测出功和速度，记人表格.‎ ‎5．分析数据，得出结论 ‎(1)测量小车的速度：实验获得如图实-5-2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A1、A2间的距离s，小车速度的表达式是v=s/T=手(T为打点计时器的时间间隔)。‎ ‎(2)实验数据记录 ‎(3)实验数据处理及分析：在坐标纸上(图实-5-3)画出W-V和W-V2图线(“W”以一根橡皮筋做的功为单位)．‎ ‎(4)实验结论：从图象可知功与物体速度变化的关系为W∝V2‎ 五、注意事项 ‎1．平衡摩擦力：实验中的小车不可避免地要受到摩擦力的作用，摩擦力对小车做负功，我们研究的是橡皮筋做的功与物体速度的关系，应设法排除摩擦力的影响，可采用将木板一端垫高的方法来实现．将木板一端垫高，使重力沿斜面方向的分力与摩擦力相平衡，就能消除摩擦力的影响．判断已平衡掉摩擦力的方法是：轻推一下小车，观察小车不受其他力时能在木板上做匀速运动．‎ ‎2．打点计时器打出的纸带上相邻各点的间距并不均匀，应选间距均匀的那一段纸带来计算小车的速度，因为这一段是橡皮筋对小车做功完毕时的情形．‎ ‎3．本实验并不需要测量橡皮筋做的功到底是多少焦耳，只是测出以后各次实验橡皮筋做的功是第一次实验时的多少倍，这样做可以大大简化操作．‎ 六、误差分析 ‎1．误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力与橡皮筋的条数不成正比．‎ ‎2．平衡摩擦力不彻底或平衡过了也会造成误差．‎ ‎3．利用打上点的纸带计算小车的速度时，测量不准带来误差．‎ 例1.为了探究恒力作用时的动能定理，某同学做了如下实验，他让滑块在某一水平面上滑行，利用速度采集器获取其初速度v，并测量出不同初速度的最大滑行距离x，得到下表所示几组数据: ‎ 数据组 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ v/(m·s-1) ‎ ‎0‎ ‎0.16‎ ‎0.19‎ ‎0.24‎ ‎0.30‎ ‎0.49‎ x/m ‎0‎ ‎0.045‎ ‎0.075‎ ‎0.111‎ ‎0.163‎ ‎0.442‎ ‎(1)一同学根据表中数据，作出x-v图象如图甲所示.观察该图象，该同学作出如下推理：根据x-v图象大致是一条抛物线，可以猜想x可能与v2成正比.请在图乙所示坐标纸上选择适当的坐标轴作出图线验证该同学的猜想.‎ ‎(2)根据你所作的图象，你认为滑块滑行的最大距离x与滑块初速度平方v2的关系是 （ ） ‎ 实验六 验证机械能守恒定律 此题看似老套，其实变数很多，比如2012年海南卷的实验题，就采用了斜面与光电门，算是变化比较大的了，不过该题只要抓住考察的本源（两个物体组成的系统的机械能守恒）做起来并不难。‎ 一、实验目的 验证机械能守恒定律 二、实验原理 ‎1.在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能互相转化。但总的机械能保持不变．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mgh，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．速度的测量；做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度等于相邻两点之间的平均速度 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Sn和Sn+1，，由公式 ‎ 算出，如图实一6—1所示．‎ 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、实验步骤及数据处理 ‎1．安装置：按图实-6-2所示将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路．‎ ‎2．打纸带：将纸带的一端用夹予固定在重物上，另一端穿过打点计时器的限位孔。用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方．先接通电源，后松开纸带，让重物带着纸带自由下落．更换纸带重复做3～5次实验．‎ ‎3．选纸带：在打好点的纸带中挑选点迹清晰且打点呈一条直线的一条纸带．‎ ‎4．数据处理：在起始点标上0，在以后各点依次标上l、2、3……用刻度尺测出对应下落高度h1、h2、h3……利用计算出点1、点2、点3、……的瞬时速度v1，v2、v3、……‎ ‎5．验证 ‎ 方法一：利用起始点和第n点计算．代入,如果在实验误差允许的条件下,则机械能守恒定律是正确的．‎ ‎ 方法二：任取两点计算.‎ ‎ (1)任取两点A、B测出hAB，算出ghAB．‎ ‎ (2)算出的值．‎ ‎(3)在实验误差允许的条件下，如果,则机械能守恒定律是正确的．‎ 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。然后以为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出-h图线．若在误差允许的范围内图象是一条过原点且斜率为g的直线，则验证了机械能守恒．‎ 五、注意事项 ‎1．打点计时器要稳定地固定在铁架台上，打点计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向，以减小摩擦阻力．‎ ‎2．重物要选用密度大、体积小的物体，这样可以减小空气阻力的影响，从而减小实验误差．‎ ‎3．实验中，需保持提纸带的手不动，且保证纸带竖直,待接通电源，打点计时器工作稳定后，再松开纸带．‎ ‎4．测下落高度时，要从第一个打点测起，并且各点对应下落高度要一次性测量完．‎ ‎5．可以不测出物体质量，只需验证。即可．‎ ‎6．速度不能用或计算，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．同样的道理，重物下落的高度h，也只能用刻度尺直接测量，而不能用计算得到．‎ 六、误差分析 ‎1．本实验中因重物和纸带在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△EK稍小于重力势能的减少量△EP，即△EK<△EP，这属于系统误差．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，属偶然误差．减小误差的办法是测下落距离时都从第一点0量起，一次性将各打点对应的下落高度测量完，采用多次测量取平均值来减小误差．‎ 高考真题 ‎14（2012海南卷）.现要通过实验验证机械能守恒定律。实验装置如图1所示：水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测试遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到导轨低端C点的距离，h表示A与C的高度差，b表示遮光片的宽度，s表示A ,B 两点的距离，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度。用g表示重力加速度。完成下列填空和作图；‎ ‎（1）若将滑块自A点由静止释放，则在滑块从A运动至B的过程中，滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为____。动能的增加量可表示为_ _。若在运动过程中机械能守恒，与s的关系式为= __ ‎ ‎(2)多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点（A点）下滑，测量相应的s与t值，结果如下表所示：‎ 以s为横坐标，为纵坐标，在答题卡上对应图2位置的坐标纸中描出第1和第5个数据点；根据5个数据点作直线，求得该直线的斜率k=__________(保留3位有效数字).‎ 由测得的h、d、b、M和m数值可以计算出直线的斜率，将k和进行比较，若其差值在试验允许的范围内，则可认为此试验验证了机械能守恒定律。‎ 答案：（1）、、‎ ‎ （2）2.40‎ 实验七 验证动量守恒定律 以上就是力学的实验题，这部分实验，大多数情况下与教材上的情形一致，重在考查学生的基本实验技能（常见实验仪器的使用、读数、数据的采集，记录、图像法处理实验数据，简单误差分析）。 ‎ 少数情况下会要求比较高，体现出“老背景，新面孔”。根据所要测量的相关量、探究或验证的物理规律，列出其数学表达式，根据表达式进行相关的分析、选择、判断、计算，以达到设计和完成实验的目的，培养学生分析综合、实验探究和实践创新的能力。‎ 实验八 测定金属的电阻率 ‎ 本题是第一个电学实验，但是对基本物理仪器的考察却很全面，需要小心对待。另外，分压、限流的选择也是本题的一个考点：分压电路可以使待测电阻上的电压从最大值调到零，限流电路却不可以．分压电路连线复杂，限流电路连线简单．分压电路消耗的额外功率大，限流电路消耗的额外功率小．我们可根据这两种电路的特点，按照实情况选择电路。原则上是能限流不分压（节能），但实际题目中基本都是分压。‎ 一、实验目的 l.练习使用螺旋测微器．‎ ‎2.学会用伏安法测量电阻的阻值．‎ ‎3.测定金属的电阻率．‎ 二、实验原理 ‎1．把金属丝接人电路中，用电压表测金属丝两端的电压，用电流表测金属丝中的电流，利用R=U/I，得到金属丝的电阻．‎ ‎2．用米尺量得金属丝的长度L，用螺旋测微器量得金属丝的直径，算出横截面积S．‎ ‎(1)螺旋测微器的构造原理 ‎①螺旋测微器的构造如下图所示是常用的螺旋测微器．它的小砧A和固定刻度S固定在框架F上．旋钮K、微调旋钮K′和可动刻度H、测微螺杆P连在一起，通过精密螺纹套在S上．‎ ‎ ②螺旋测微器的原理测微螺杆P与固定刻度S之间的精密螺纹的螺距为0.5mm，即旋钮K每旋转一周，P前进或后退0.5mm。而可动刻度H上的刻度为50等份，每转动一小格，P前进或后退0.01mm，即螺旋测微器的精确度为0.01mm．读数时误差出现在毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺．‎ ‎(2)螺旋测微器的读数：测量时被测物体长度的整数毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出．测量值(毫米)=固定刻度数(毫米)(注意半毫米刻线是否露出)+可动刻度数(估读一位)×0.01(毫米)。‎ ‎ 3．利用电阻定律，得出金属丝电阻率的公式．‎ 三、实验器材 ‎ 毫米刻度尺，螺旋测微器，直流电流表和直流电压表，滑动变阻器(阻值范围0～50 Ω)．电池组，开关，被测金属丝，导线若干．‎ 四、实验步骤及数据处理 ‎1．求导线横截面积S，在准备好的金属丝上三个不同位置用螺旋测微器各测一次直径。求出其平均值d，．‎ ‎2．将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度(即有效长度)，反复测量三次。求出平均值．‎ ‎3．按图实-7-2所示电路图连接好电路。注意滑动变阻器应调在阻值最大的位置，电流表、电压表量程要选择恰当．‎ ‎4．闭合开关S．调节滑动变阻器的滑动触片，使电流表、电压表分别有一适当的读数，并记录下来．‎ ‎5．继续调节滑动变阻器的滑动触片，重复步骤4，做三次，记录下每次电流表和电压表的读数．‎ ‎6．打开开关S，拆除电路，整理好实验器材．‎ ‎7．将上面各次记录的数据填入下表．‎ ‎(1)导线长度= cm= m．‎ ‎(2)导线横截面积S= mm= m2．‎ ‎(3)导线的电阻 Ω．‎ ‎8．数据处理：将记录的数据R、、d的值，代入电阻率计算公式 ‎9．整理仪器．‎ 五、注意事项 ‎1．本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路必须用电流表外接法．‎ ‎2．实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路(闭合电路)，然后再把电压表并联在待测金属导线的两端．‎ ‎3．为了方便，应在金属导线连人电路前测导线直径，且在三个不同位置各测一次，求其平均值；而测量导线长度时，应测量拉直的连入电路的有效长度，且测三次，取平均值．‎ ‎4．闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器滑片置于电阻的最大值处．‎ ‎5．测电阻时，电流不宜过大，通电时间不宜过长．‎ ‎6．求R的平均值可用两种方法：第一种是用R=U/I算出各次的测量值，再取平均值；第二种方法是用U-I(图线)的斜率求出．‎ 六、误差分析 ‎1．金属丝的直径的测量和长度的测量带来的实验误差．‎ ‎2．测量电路中的电流表及电压表对电阻测量的影响．由于本实验采用电流表外接法，所以R测>RA时用内接法，当Rx<r真．R测实际是r和RA的串联值．‎ 七、知识拓展：测电源电动势和内阻的其他方法 ‎1．用电阻箱、电流表测定 电路图如图实-9-6所示．原理：改变电阻箱的阻值，记录R与I．应用E=I1((R1+r))和E=I2(R2+r)解出E 、r．为了准确可多测几组数据，求平均值，也可以用图象处理，误差为：E测=E，‎ r测>r． ‎ ‎2．用电阻箱和电压表测定 ‎ 电路如图实-9-7所示。原理：改变电阻箱的阻值，记录R和U。应用，解出E、r为了准确可多测几组数据，求平均值，也可以用图像处理，误差为E测=E，r测