《实验过程重温》高三物理复习讲义.doc
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1、第 1 页,共 14 页练氏秘笈二:物理实验专题复习 广东省物理考试明(实验部分)实验内容说明实验一: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:验证力的平行四边形定则实验四: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(同时练习使用螺旋测微器)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1、 要求会正确使用的仪器主要有:刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、电火花计时器或电磁打点计时器、弹簧秤、电流表、电压表
2、、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等。2、要求认识误差问题在实验中的重要性,了解误差的概念,知道系统误差和偶然误差;知道用多次测量求平均值的方法减小偶然误差;能在某些实验中分析误差的主要来源;不要求计算误差。3、要求知道有效数字的概念,会用有效数字表达直接测量的结果。间接测量的有效数字运算不作要求注意: 实验一、 四、 五 、六,都是牵涉到打点计时器的,可以归为一类进行复习,实验二、三 、七这三个力学实验是特殊的;实验八、九、十、十一为电学实验,十二、十三比较少考,但也属考纲范围,切勿忽视。近几年高考试题物理实验的考察情况201020112012201334(1)力学实验:研究匀变速直线运动(刻度
3、尺)力学实验:研究匀变速直线运动(刻度尺、图像法)电学实验:替代法测电阻(游标卡尺、螺旋测微器)力学实验:研究匀变速直线运动(实验步骤、逐差法)34(2)电学实验:测电源电动势和内阻(U-R 公式法)电学实验:练习使用多用电表、描绘小灯泡的伏安特性曲线(电表读数误力学实验:探究弹簧弹力和弹簧伸长的关系(改装置、图像法)电学实验:伏安法测电阻(分压法、内接法)第 2 页,共 14 页差分析)仪器的使用1、螺旋测微器:测量值=固定刻度整半毫米数+可动刻度读数0.01mm示数:_ 示数:_2、游标卡尺:测量值=主尺整毫米数 +游标与主尺对齐格数(1mm/游标格数)示数:_ 示数:_实验一:研究匀变速
4、直线运动【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、测出匀变速直线运动的加速度【实验器材】打点计时器、一端有滑轮的长木板、小车、纸带、细线、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸【实验原理】1、用纸带上打点,可以记录小车运动中对应各时刻的位移(我国交流电频率为 50HZ,每打两个实际点之间的时间间隔为 0.02s,若两点间有 4 个点没画出或每隔四个点取一个点,则两点间的时间为0.1s)第 3 页,共 14 页2、求纸带上各计数点对应的瞬时速度:Txxvnn n213、求纸带对应的加速度:.2321654321 93Txxxxxxaaaa【实验步骤】1、按如图所示装好实验
5、装置2、接通打点计时器电源,释放小车,重复打点三次3、选择打点较清晰纸带,标好计数点,测出各相邻计数点之间距离4、计算有关计数点瞬时速度5、计算纸带对应的加速度。例题 1:研究小车匀变速直线运动的实验装置如右图所示,其中斜面倾角可调。打点计时器的工作频率为 50Hz。纸带上计数点的间距如下图所示,其中每相邻两点之间还有 4 个记录点未画出。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. 将小车停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夹板上,让纸带穿过限位孔。上述实验步骤的正确顺序是:_。图中标出的两计数点的时
6、间间隔 T=_s。计数点 5 对应的瞬时速度大小为 v5=_。为了充分利用记录数据,减小误差,小车加速度大小应为 a=_.实验四:验证牛顿运动定律【实验目的】1、掌握一种科学的研究方法-控制变量法2、理解加速度与力的关系,并知道得出这个关系的实验思想和方法3、理解加速度与质量的关系,并知道得出这个关系的实验思想和方法4、知道实验图线坐标轴物理量的变换,化曲线为直线【实验器材】第 4 页,共 14 页打点计时器、纸带和复写纸片、一端附有滑轮的长木板、小车、砝码、天平、细线、低压交流电源、导线、刻度尺、小砂桶、砂【实验原理】1、物体的加速度 a 不仅与力 F 有关,还与它本身质量 m 有关,为了定
7、量研究 a、F、m 三者关系,必须先控制某一个变量(如先控制质量 m)不变,来研究 a 与 F 的关系,再控制另一个变量(如 F)不变,赤研究 a 与 m 的关系。这就是控制变量法。2、本实验用到一个近似处理方法,把砂桶重力视为对小车拉力。只有当小车质量 M砂桶质量 m时,才可以这栏近似处理。说明如下:对小车: 对砂桶: 求得:MaF maFmg,只有当 Mm 时, mgmMMFmgF 【实验步骤】1、用天平测出小车质量 M、砂和小砂桶质量 m2、按如图所示安装实验装置,但不要悬挂小砂桶(不给小车加拉力)3、平衡摩擦:在长木板不带滑轮的一端下面适当垫一块薄木板,使小车拖着纸带在倾斜的长木板上能
8、做匀速运动,小车所受的摩擦力刚好与小车沿斜面的重力分量平衡。 (检验的方法可以打一条纸带出来,如果打出来的点均匀,则说明已经平衡好摩擦力了)4、把细线系在小车上,跨过滑轮悬挂砂桶,让小车紧靠打点计时器,先接通电源后释放小车,取下已经打点的纸带,标上编号及 M 和 m 质量值5、保持小车质量 M 不变,改变砂桶内砂的质量(即改变小车受到拉力) ,再做几次实验6、在每条约带上选取较理想的一部分打点,用逐差法求出每条纸带的加速度。7、用纵坐标表示加速度 a,横坐标表示力 F,根据每条纸上的拉力与加速度,在坐标纸上描点,作线(平滑直线或者曲线) ,如果这些点在一条通原点的倾斜直线上,即证明加速度与作用
9、力成正比。8、保持砂和砂桶的质量不变(即保持小车所受拉力不变) ,在小车上依次加砝码(每一点打点纸带上做好小车+砝码总质量记录) ,重复上述步骤 4-步骤 6 重做实验数次9、若直接作 a-M 图则很难判断曲线是否为反函数图像,用纵坐标表示加速度 a,横坐标表示小车和砝码总质量倒数 1/M,把每次实验结果在坐标纸上描点、作线,作 a-1/M 图如果是一条过原点的倾斜直线上,即证明加速度 a 与小车和砝码的总质量(即运动物体的质量)倒数成正比,也就是说,加速度与物体质量成反比,这就是化曲线为直线。注意:平衡好摩擦力后,改变小车质量不需要重新平衡摩擦力,注意图像的意义、误差分析问题。实验五:探究动
10、能定理【实验目的】第 5 页,共 14 页探究力对物体做功与物体速度变化的关系(即动能定理:)2 02 21 21mvmvWt【实验器材】小车(前面带小钩) 、100g200g 砝码、长木板(两侧适当位置钉上两枚钉子) 、薄垫木块、打点计时器及纸带、低压交流电源及导线、5、6 条相同的橡皮筋、刻度尺【实验原理】通过测定力对物体做不同功时物体的速度变化是多大来研究,要解决两个问题,一如何测定做功多少?二如何测定速度变化多少?可以用如图所示装置来研究,把橡皮筋两端固定在两枚钉子上,中间钩在小车上,把小车拉向打点计时器,做橡皮筋伸长,放手后橡皮筋弹力将对小车做功。所做功就与橡皮筋形变量有关,每次从同
11、一位置放开小车,每一条相同的橡皮筋做功一样,只要改变橡皮筋条数,就可以改变做功的倍数,解决做功计量问题。用打点器打出纸带,就可以计算出橡皮筋做功结束时小车的速度。【实验步骤】1、按如图所示装好实验装置,适当垫高固定打点计时器的长木板一端,去掉橡皮筋,使小车拖着纸带在倾斜长木板上刚好能匀速运动(此步骤即为平衡摩擦力)2、先用一条橡皮筋做实验,用打点计时打出的纸带测出小车获得的速度 v1,橡皮筋做功为W1W,将一组数据记入表格3、用两条橡皮筋做实验,得到小车速度 v2,橡皮筋做功为 W2=2W,将这组数据记入表格4、用三条、四条、五条。 。 。 。 。橡皮筋做实验,测出对应的速度 vn和做功 Wn
12、,都记入对应的数据。5、分析数据,在坐标纸上作图,先以纵坐标表示 W,横坐标表示 v,作出 w-v 图线(好像一条抛物线)6、在坐标纸上惟纵坐标表示 W,横坐标表示 v2,作出 Wv2图线,若为一条通过原点的直线,说明做功与速度的平方成正比。注意:纸带处理的时候,应该取中间分布均匀的点,取小车匀速时的速度来计算实验六:验证机械能守恒定律【实验目的】验证机械能守恒定律 kpEE【实验器材】铁架台、夹子、打点计时器、低压交流电源、纸带、复写纸片、刻度尺、重物【实验原理】第 6 页,共 14 页让重物从静止开始自由下落,如果重力势能减少量等于动能增加量,即,则证明了机2 21mvmgh 械能守恒。由
13、于是同一个重物,下落中质量一定,所以只要证明,就等于证明了机械能守2 21vgh 恒定律。所以本实验,不需要天平测重物质量。但一定要记录刚开始下落时的位置。 (先打点,再放重物)【实验步骤】1、按如图所示装好实验装置2、把纸一端在重物上用夹子固定好,另一端穿过打点计时器限位孔,用手竖直提出,使重物静止在打点计时器附近3、先接通电源,再松开手让重物带着纸带自由下落4、重复几次实验,打出几条纸带5、在打出的纸带中,选择点迹清晰且最初两点间距离约为 2mm 的一条纸带进行标记(起始点 0、以后各点依次为 1、2、3、 。 。 。 。 。 )和测量(测出各标记点到 0 点之间的距离 h1、h2、h3.
14、)6、用公式求出各标记点速度 vnThhvnn n2117、计算比较各点的势能减小量 mgh 与动能增加量 mv2/2 是否在实验允许误差范围内相等。注意:以上四个实验都用到打点计时器,要注意打点计时器使用的电源和操作方法。例题 2:根据落体法“验证机械能守恒定律”的实验,回答下列问题:(1)从下列器材中选出实验所必需的,其编号为_A打点计时器(含纸带); B.重锤;C天平;D.毫米刻度尺;E.秒表(2)实验中产生系统误差的主要原因是纸带通过打点计时器的摩擦阻力,使重锤获得的动能往往_它所减小的重力势能(填“大于” 、 “小于”或“等于”)(3)如果以 v2/2 为纵轴,以 h 为横轴,根据实
15、验数据绘出 v2/2h 图线是一条通过坐标原点的倾斜直线,该直线的斜率是_例题 3:利用气垫导轨验证机械能守恒定律实验装置示意图如左下图所示:(1)实验步骤:第 7 页,共 14 页将气垫导轨放在水平桌面上,桌面高度不低于 1 m,将导轨调至水平用游标卡尺测量挡光条的宽度 l,结果如右上图所示,由此读出 l_mm.由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离 x_cm.将滑块移至光电门 1 左侧某处,待砝码静止不动时,释放滑块,要求砝码落地前挡光条已通过光电门 2.从数字计时器(图中未画出)上分别读出挡光条通过光电门 1 和光电门 2 所用的时间 t1和 t2.用天平称出滑块和挡光条的总质量 M,再称
16、出托盘和砝码的总质量 m.(2)用表示直接测量量的字母写出下列所求物理量的表达式:滑块通过光电门 1 和光电门 2 时瞬时速度分别为 v1_和 v2_.当滑块通过光电门 1 和光电门 2 时,系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为 Ek1_和 Ek2_.在滑块从光电门 1 运动到光电门 2 的过程中,系统势能的减少 Ep_(重力加速度为 g)(3)如果 Ep_,则可认为验证了机械能守恒定律实验二:探究弹力和弹簧伸长的关系【实验目的】探究弹簧弹力与伸长量的关系,培养探究能力。胡克定律:xkF【实验器材】铁架台、弹簧、钩码、天平、刻度尺、坐标纸【实验原理】弹簧悬挂钩码静止时,弹力与钩码
17、的重力大小相等,测出每次悬挂不同钩码时的弹力大小(即钩码重力大小)F 与对应的弹簧伸长量 x,建立 F-x 坐标,描点作图,即可得到 F 与 x 的关系。【实验步骤】1、按如图所示装置实验装置2、测量弹簧的伸长(或总长)与对应的拉力(或所挂钩码的质量)3、列表记录数据,尽可能多测几组数据4、以力为纵坐标、伸长量为横坐标,在坐标纸上把每组数据描点5、根据所描点的走向,尝试作出一条光滑曲线(包括直线) ,注意去掉明显错误点6、以伸长量为自变量,写出曲线(或直线)的函数关系式第 8 页,共 14 页7、解释函数关系式中有关常量的物理意义注意:刻度尺的读数,注意做题过程中 X 是形变量还是伸长量实验三
18、:探究求合力的方法【实验目的】验证力合成、分解的平行四边形定则(矢量合成与分解)【实验器材】方木板、白纸、弹簧秤(两支) 、橡皮条、细线(两条) 、刻度尺、三角板、图钉、铅笔【实验原理】比较实验中直接测出的合力与根据平行四边形作出的合力,两者的大小、方向是否在实验允许误差范围内相同,可以确定是否达到了验证平行四边形定则的目的【实验步骤】1、在桌子上放一块方木板有,在木板上铺上一张白纸(作图钉固定的木板上)2、用图钉把橡皮条一端固定在 A 点,橡皮条另一端系两根细线,每根细线另一端系有绳套3、用两根弹簧秤分别钩住绳套通过细线拉橡皮条的一端,使结点伸长到 O 位置,记录下 O 位置、两弹簧秤的拉力
19、大小和方向4、用铅笔的刻度尺从 O 点沿两细线方向用直线,按一定比例在两直线上分别作出两弹簧秤的拉力F1、F2的力的图示,并用平行四边形定则作出合力 F5、用一根弹簧秤,拉橡皮条的同一端,使其伸长,结点到达原来的 O 点位置,记录下此时弹簧秤的拉力大小和方向,作出拉力 F的图示6、比较 F 与 F的大小和方向,在实验允许误差范围内是否相同7、改变两个分力的大小和方向,重做两次实验注意:记录的必须是位置方向,不要记录角度的大小实验七:验证动量守恒定律【实验目的】探究碰撞中不变量-动量守恒【实验器材】碰撞实验器(斜槽、重锤线) 、两个半径相等而质量不等的小球、白纸、复写纸、天平、砝码、刻度尺、游标
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