2020届二轮复习专题五　物理实验课件（42张）（江苏专用） 42页

专题五　物理实验 一、基本仪器的使用 1.长度测量类仪器: (1)毫米刻度尺的读数:精确到毫米,估读到分度值的下一位。 游标尺 精度/mm 测量结果(游标尺上第 n 条刻线与主尺上的某刻线对齐时)/mm 刻度格数 刻度总长度/mm 每小格与1毫米差/mm 10 9 0.1 0.1 主尺上读的毫米数+0.1 n 20 19 0.05 0.05 主尺上读的毫米数+0.05 n 50 49 0.02 0.02 主尺上读的毫米数+0.02 n (2)游标卡尺的读数 (3)螺旋测微器的读数 测量值=固定刻度读数+可动刻度读数(含估读),单位为mm。 2.时间测量类仪器: (1)打点计时器:每打两个点的时间间隔为0.02 s,一般每五个点取一个计数点, 则时间间隔为Δ t =0.02 × 5 s=0.1 s。 (2)频闪照相机:用等时间间隔获取图像信息的方法将物体在不同时刻的位置 记录下来。 (3)光电计时器:记录遮光时间。 仪器 极性 量程选择 读数 电流表 有正、负接线柱的电表,电流由电 表的正接线柱流入、负接线柱流 出 使指针指示超过满偏刻度的   的 位置 0~3 V和0~3 A量程估读到分度值 的   ;0~15 V量程估读到分度值的   ;0~0.6 A量程估读到分度值的   电压表 欧姆表 使指针尽量指在表盘的中间位置 左右 表盘读数乘以相应挡位的倍率 3.电流表、电压表、欧姆表的比较: 4.使用多用电表的“三注意”: (1)电流的流向:使用欧姆挡时,多用电表内部电池的正极接黑表笔,负极接红 表笔,从电源外部看,电流从红表笔流入,从黑表笔流出。 (2)区分“机械调零”和“欧姆调零”:“机械调零”在表盘刻度左侧“0” 位置,调整表盘下边的指针定位螺丝;“欧姆调零”在表盘刻度的右侧电阻刻 度“0”位置,调整欧姆调零旋钮。 (3)倍率选择:使用欧姆挡测电阻时,表头指针偏转过大或过小均有较大误差, 指针偏转角度在   满偏刻度到   满偏刻度之间读数较准确。 例1     (2019江苏淮安期末)(1)如图所示为指针式多用电表,其中 S 、 K 、 T 为三 个可调节的部件,现用此电表测量一定值电阻,测量的某些操作步骤如下: ①调节指针定位螺丝部件,使电表指针指向电流0刻度处; ②将选择开关旋转到欧姆挡位置; ③将红、黑表笔分别插入“+”、“-”插孔,笔尖相互接触, 调节部件 　　    　     (选填“ S ”“ K ”或“ T ”),使电表指针 指向“0 Ω”; ④测量该定值电阻阻值,多用电表指针示数如图所示,则该电阻的 阻值为 　    　     Ω。 (2)欧姆调零后,用“ × 10”挡测量另一电阻的阻值,发现指针偏转角度很大,则 下列说法或做法中正确的是 　　　     (填序号)。 A.该电阻的阻值很小 B.该电阻的阻值很大 C.为测得更准确些,应当换用“ × 1”挡,重新欧姆调零后进行测量 D.为测得更准确些,应当换用“ × 100”挡,重新欧姆调零后进行测量   (3)关于多用电表的使用,下列说法正确的有 　　　     。 A.甲图是用多用电表直流电压挡测量小灯泡两端的电压,表笔接法正确 B.乙图是用多用电表直流电流挡测量电路中的电流,表笔接法正确 C.丙图中用的是多用电表欧姆挡测量二极管的反向电阻 D.丁图中用多用电表欧姆挡测量的是二极管的反向电阻 答案 　(1)③ T 　④1 400　(2)C　(3)BD 解析 　 (1)③ 测电阻时先进行欧姆调零 , 即先短接红、黑表笔 , 调节调零旋钮 T , 使指针指向欧姆挡的零刻度线。④欧姆调零后 , 测量电阻读出示数 , K 指向 “ × 100” 挡 , 则电阻 R =1 400 Ω 。 (2) 题目所指偏转角度过大 , 即欧姆挡示数太小 , 要使示数变大 , 则要减小倍率 , 重新欧姆调零后 , 再测量 , 故选项 C 正确。 (3) 题中甲图是用直流电压挡测电压 , 但要求电流从红接线柱流入 , 显然红、 黑表笔接反 , 故 A 错误 ; 题中乙图是用直流电流挡测电流 , 要将电表串联接入 电路 , 电流从红表笔流进 , 故 B 正确 ; 丙图和丁图是用欧姆挡测二极管的反向 电阻 , 则要求电流从二极管的负极流进 , 即欧姆表的黑表笔与二极管的负极相 连,故D正确,C错误。 变式     (2018江苏镇江一模)(1)如图是某只多用电表的表盘示意图,当用“ × 1 0”欧姆挡测量某定值电阻的阻值时,其指针位置如图中①所示,其示数为      　     Ω;当用直流“0~10 V”量程测量电压时,其指针位置如图中②所示,其示 数为 　　     V。   (2)图中螺旋测微器的示数为 　　　     mm;图中游标卡尺的示数为 　　　     mm。   答案 　(1)30　4.6　(2)9.193(在9.191~9.195之间均可)　7.6 解析　(1)当用“ × 10”欧姆挡测量某定值电阻的阻值时,其指针位置如题图 中①所示,其示数为3 × 10 Ω=30 Ω;当用直流“0~10 V”量程测量电压时,其指 针位置如题图中②所示,其示数为4.6 V。 (2)螺旋测微器的示数为9 mm+0.01 mm × 19.3=9.193 mm;游标卡尺的示数为0. 7 cm+0.1 mm × 6=7.6 mm。 拓展     (2017江苏南京、盐城一模)某学生用多用电表测电阻。使用的实验 器材:多用电表、电压表、滑动变阻器及若干导线。   甲 乙 (1) 先将多用电表调到电阻“ × 100” 挡 , 再将红表笔和黑表笔 　　     , 调整      　     , 使指针指向“ 0 Ω” 。 (2)再将调节好的多用电表红表笔和 　　     (选填“1”或“2”)端相连,黑表 笔连接另一端。将滑动变阻器的滑片滑到适当位置,欧姆表的读数如图乙所 示,则被测电阻为 　　     kΩ。 (3)图甲中的电压表有两个量程:0~3 V,内阻为 R 1 ;0~15 V,内阻为 R 2 ,则 R 1 　　     R 2 (选填“>”“=”或“<”)。 答案 　(1)直接接触　欧姆调零旋钮　(2)1　2.5　(3)< 解析 　(1)多用电表欧姆挡使用前需要调零,方法是将红、黑表笔直接接触, 调节欧姆调零旋钮,使指针指向“0 Ω”。 (2)电流由红表笔流入、黑表笔流出,所以红表笔接1,黑表笔接2;由题图乙可 知被测电阻阻值为2.5 kΩ。 (3)电压表是由小量程电流计串联一个电阻改装而成的,由分压规律可知,串 联电阻 R =   - R g , I g 、 R g 相同,量程 U 越大,串联电阻越大,所以 R 1 < R 2 。 二、力学实验及创新 有些物理量不能由测量仪器直接测量,这时,可利用待测物理量和可直接测量 的物理量之间的关系,将待测物理量的测量转化为可直接测量的物理量的测 量。 模块 待测物理量 基本测量方法 力学 速度 ①利用纸带(或频闪照相), v n =   ②利用平抛运动, v 0 = x   ③利用光电门, v =   角速度 利用 ω =   加速度 利用纸带,逐差法, a =   画出 v - t 图像,图线的斜率为加速度 利用光电门, a =   或 a =   力 根据 F = ma ,转化为测量 m 、 a 功 根据 W =Δ E k 转化为测量 m 、 v 重力加速度 落体法(滴水法、频闪照片、光电门)、抛体法等 动摩擦因数 平面、斜面上利用平衡法、匀加速直线运动转化为测量加速度 例2     (2018江苏单科,11,10分)某同学利用如图所示的实验装置来测量重力 加速度 g 。细绳跨过固定在铁架台上的轻质滑轮,两端各悬挂一只质量为 M 的 重锤。实验操作如下: ①用米尺量出重锤1底端距地面的高度 H ; ②在重锤1上加上质量为 m 的小钩码; ③左手将重锤2压在地面上,保持系统静止。释放重锤2,同时右手开启秒表, 在重锤1落地时停止计时,记录下落时间; ④重复测量3次下落时间,取其平均值作为测量值 t 。   请回答下列问题: (1)步骤④可以减小对下落时间 t 测量的 　　　　　     (选填“偶然”或“系 统”)误差。 (2)实验要求小钩码的质量 m 要比重锤的质量 M 小很多,主要是为了 　　         。 A.使 H 测得更准确 B.使重锤1下落的时间长一些 C.使系统的总质量近似等于2 M D.使细绳的拉力与小钩码的重力近似相等 (3)滑轮的摩擦阻力会引起实验误差。现提供一些橡皮泥用于减小该误差,可 以怎么做? (4)使用橡皮泥改进实验后,重新进行实验测量,并测出所用橡皮泥的质量为 m 0 。用实验中的测量量和已知量表示 g ,得 g = 　　　     。 答案 　(1)偶然　(2)B　(3)在重锤1上粘上橡皮泥,调整橡皮泥质量直至轻拉 重锤1后松手,能观察到其匀速下落。　(4)   解析 　(1)重复测量3次下落时间,取平均值作为测量值 t ,可以减小对下落时间 t 测量的偶然误差。 (2) m 相对 M 越小,系统的加速度越小,重锤1下落的时间就越长,测量时间的相 对误差就越小,故B正确。 (3)在重锤1上粘上橡皮泥,轻拉重锤1后松手,若能匀速运动,就说明平衡了滑 轮摩擦阻力。 (4)系统匀加速下落的过程中有 H =   at 2 mg =(2 M + m + m 0 ) a 联立解得 g =   。 引申     (2019江苏苏、锡、常、镇四市二模)某同学甲用图1所示的装置测量 木块与木板之间的动摩擦因数,跨过光滑定滑轮的细线两端分别与放置在木 板上的木块和弹簧测力计相连。 (1)下列说法正确的是 　　　     (填序号)。 A.实验前,应先对弹簧测力计调零 B.应保持与木块相连的细线水平 C.实验时,应将木板匀速向左拉出 D.实验时,拉木板的速度越大越好   (2)图2是某次实验中弹簧测力计示数放大图,木块受到的滑动摩擦力 f = 　     　     N。 (3)为进行多次实验,甲同学采取了在木块上增加砝码个数的方法。若砝码的 质量、动摩擦因数和重力加速度分别用 m 、 μ 和 g 来表示,测得多组数据后,该 同学描绘的 f - m 关系图线如图3所示,则甲同学测得的动摩擦因数 μ = 　　          。(重力加速度 g 取10 m/s 2 )   图3 (4)若甲所用木块为 A 。在保持其他器材不变的情况下,同学乙换用了木块 B 也进行了上述实验,木块 B 的质量比 A 大0.02 kg, A 、 B 的材料以及它们的表面 粗糙程度相同,最后乙同学也描绘出了 f - m 关系图线,请你帮乙同学在图3中画 出该图线。 答案 　(1)AB　(2)2.75(2.74~2.76)　(3)0.4 (4)如图所示   解析 　(1)实验前,应先对弹簧测力计调零,否则读数不准确,故A正确;应保持 与木块相连的细线水平,否则木块与木板之间的正压力不等于木块的重力,故 B正确;木板与木块之间的滑动摩擦力为一定值,与它们之间的相对运动速度 大小及匀速或变速状态无关,故C、D错误。 (2)摩擦力等于弹簧测力计的读数,根据读数规则得出结果,注意估读。 (3)由 f = μ ( M + m ) g 可知,题中图像的斜率 k = μg ,通过求题中图3中图线的斜率可 求得动摩擦因数的值。 (4)由实验原理可知,图像的斜率不变,只要把原来的图线向左平移一段,使两 图线的水平距离在图像上表示为相差0.02 kg即可。 三、电学实验及创新 有些物理量不能由测量仪器直接测量,这时,可利用待测物理量和可直接测量的物理量之间的关系,将待测物理量的测量转化为可直接测量的物理量的测量。 模块 待测物理量 基本测量方法 电学 电阻 (精确测量) ①根据 R =   转化为测量 U 、 I (伏安法) ②电阻箱(半偏法、替代法) 电功率 根据 P = UI 转化为测量 U 、 I 电源电动势 和内阻 根据 E = U + Ir 转化为测量 U 、 I ,然后联立方程组求解或运用图像处理(伏安法、伏阻法、安阻法等) 例3     (2018江苏单科,10,8分)一同学测量某干电池的电动势和内阻。 (1)如图甲所示是该同学正准备接入最后一根导线(图中虚线所示)时的实验 电路。请指出图中在器材操作上存在的两个不妥之处。   甲 (2)实验测得的电阻箱阻值 R 和电流表示数 I ,以及计算的   数据见下表: R /Ω 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 I /A 0.15 0.17 0.19 0.22 0.26   /A -1 6.7 6.0 5.3 4.5 3.8 　　根据表中数据,在方格纸上作出 R -   关系图像。 由图像可计算出该干电池的电动势为 　　　　　     V;内阻为 　　　     Ω。   (3)为了得到更准确的测量结果,在测出上述数据后,该同学将一只量程为100 mV的电压表并联在电流表的两端。调节电阻箱,当电流表的示数为0.33 A时,电压表的指针位置如图乙所示,则该干电池的电动势应为 　　　     V,内阻应为 　　　     Ω。   乙 答案 　(1)①开关未断开　②电阻箱阻值为零 (2)如图所示　1.4(1.30~1.44都算对)　1.2(1.0~1.4都算对)　(3)1.4[结果与(2) 问第一个空格一致]　1.0[结果比(2)问第二个空格小0.2]   解析 　(1)在连接电路过程中,要求开关处于断开状态;在闭合开关前,要求电 阻箱接入电路的电阻最大。 (2)依照表中数据,描点连线,如答案图所示。由闭合电路欧姆定律可得 I =   ,整理可得 R = E ·   - r ,与图像对应,则 E =1.4 V, r =1.2 Ω。 (3)由题图乙可知电压表的读数为66 mV,由欧姆定律可得电流表的内阻 r '=   =0.2 Ω,则由闭合电路欧姆定律可得 I =   ,整理可得 R = E ·   -( r + r '),与(2)中 图像对应,则 E =1.4 V, r =1.0 Ω。 引申     (2019江苏单科,11,10分)某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻 率。实验操作如下: (1)螺旋测微器如图1所示。在测量电阻丝直径时,先将电阻丝轻轻地夹在测 砧与测微螺杆之间,再旋动 　　　     (选填“ A ”“ B ”或“ C ”),直到听见 “喀喀”的声音,以保证压力适当,同时防止螺旋测微器的损坏。   图1 (2)选择电阻丝的 　　　     (选填“同一”或“不同”)位置进行多次测量,取 其平均值作为电阻丝的直径。 (3)图2甲中 R x 为待测电阻丝。请用笔画线代替导线,将滑动变阻器接入图2乙 实物电路中的正确位置。   图2甲 图2乙 (4)为测量 R x ,利用图2甲所示的电路,调节滑动变阻器测得5组电压 U 1 和电流 I 1 的值,作出的 U 1 - I 1 关系图像如图3所示。接着,将电压表改接在 a 、 b 两端,测得 5组电压 U 2 和电流 I 2 的值,数据见下表: U 2 /V 0.50 1.02 1.54 2.05 2.55 I 2 /mA 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 　　请根据表中的数据,在方格纸上作出 U 2 - I 2 图像。   图3 (5)由此,可求得电阻丝的 R x = 　     Ω。根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率。 答案 　(1) C 　(2)不同　(3)见图甲　(4)见图乙 (5)23.5(23.0~ 24.0都算对)   图甲 图乙 解析 　(1)为防止测砧与测微螺杆对电阻丝产生的压力过大,应该旋动微调旋 钮 C 。 (2)为防止电阻丝的粗细不均匀造成对其直径测量的误差,要求在电阻丝上不 同位置测量后取其平均值。 (3)实物图连接见答案。 (4)将表格中数据先在方格纸上描点,再用平滑的直线连接,图见答案。 (5)在题图2甲电路中 U 1 = I 1 ( R x + R A + R 0 ),当电压表改接在 a 、 b 两端时 U 2 = I 2 ( R A + R 0 ),可见 U 1 - I 1 图线的斜率 k 1 = R x + R A + R 0 , U 2 - I 2 图线的斜率 k 2 = R A + R 0 ,故由两图线的 斜率可得被测电阻的阻值 R x = k 1 - k 2 ≈ 23.5 Ω。