（浙江版 5年高考3年模擬A版）2020年物理總復(fù)習(xí) 專題十七 實(shí)驗(yàn)與探究課件.ppt

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專題十七實(shí)驗(yàn)與探究 高考物理 浙江專用 考點(diǎn)一力學(xué)實(shí)驗(yàn)考向基礎(chǔ)一 力學(xué)基本儀器的使用1 有效數(shù)字與誤差 1 有效數(shù)字 帶有一位不可靠數(shù)字的近似數(shù)字叫有效數(shù)字 而這位不可靠數(shù)字往往是產(chǎn)生于測量時(shí)的估讀 有效數(shù)字位數(shù)是從數(shù)字左邊第一位不為零的數(shù)字算起的 如0 012為 2位有效數(shù)字 有效數(shù)字與物理量的單位 無關(guān) 如1000mm與1 000m均為 4位有效數(shù)字 乘方不算有效數(shù)字 如1 00 102m為 3位有效數(shù)字 考點(diǎn)清單 2 誤差 測量值與真實(shí)值的差異叫誤差 2 基本儀器的使用 1 游標(biāo)卡尺和螺旋測微器的讀數(shù)a 游標(biāo)卡尺的讀數(shù) 注電源頻率為50Hz 通常情況n取5 故相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為0 1s 二 力學(xué)實(shí)驗(yàn)1 探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律 1 由紙帶判斷物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的方法如圖所示 0 1 2 為時(shí)間間隔相等的各計(jì)數(shù)點(diǎn) x1 x2 x3 為相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離 若 x x2 x1 x3 x2 x4 x3 C 常量 即若兩連續(xù)相等的時(shí)間間隔里的位移之差為恒量 則與紙帶相連的物體的運(yùn)動(dòng)為勻變速直線運(yùn)動(dòng) 2 由紙帶求運(yùn)動(dòng)物體加速度的方法a 用 逐差法 求加速度即根據(jù)x4 x1 x5 x2 x6 x3 3aT2 T為相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔 求出 a1 a2 a3 再算出a1 a2 a3的平均值作為物體運(yùn)動(dòng)的加速度 a b 用v t圖像法求加速度 即先根據(jù)vn 求出所選的各計(jì)數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的瞬時(shí)速度 后作出v t圖像 圖線的斜率即物體運(yùn)動(dòng)的加速度 3 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)a 細(xì)繩盡可能與木板平行 以確保細(xì)繩對小車的拉力不變 b 開始釋放小車時(shí) 小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 c 小車的加速度應(yīng)適當(dāng)大一些 以能在紙帶長約50cm的范圍內(nèi)清楚地取7 8個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜 d 為防止鉤碼落地撞壞以及小車跟定滑輪相撞 應(yīng)采取一些防范措施 e 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) 一般隔4個(gè)打出的點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) 選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)不少于6個(gè) f 不要分段測量各段位移 應(yīng)盡可能地一次測量完畢 讀數(shù)時(shí)估讀到毫米的下一位 2 探究求合力的方法 1 實(shí)驗(yàn)原理結(jié)點(diǎn)受三個(gè)共點(diǎn)力作用處于平衡狀態(tài) 則F1 F2的合力必與F3平衡 改用一個(gè)拉力F 使結(jié)點(diǎn)仍到同一位置 則F 必與F1 F2的合力等效 與F3平衡 以F1 F2為鄰邊作平行四邊形求出合力F 比較F 與F的大小和方向 探究出求合力時(shí)的平行四邊形定則 2 注意事項(xiàng)a 同一實(shí)驗(yàn)中的兩個(gè)彈簧測力計(jì)的選取方法是 將兩個(gè)彈簧測力計(jì)鉤好后對拉 若兩個(gè)彈簧測力計(jì)在拉的過程中 讀數(shù)相同 則可選 若不 同 應(yīng)另換 直至相同為止 使用時(shí)彈簧測力計(jì)與板面平行 b 在滿足合力不超過彈簧測力計(jì)量程及橡皮條形變不超過彈性限度的條件下 應(yīng)使拉力盡量大一些 以減小誤差 c 畫力的圖示時(shí) 應(yīng)該選定恰當(dāng)?shù)臉?biāo)度 盡量使圖畫得大一些 但也不要太大而畫出紙外 要嚴(yán)格按力的圖示要求和幾何作圖法作出合力 d 在同一次實(shí)驗(yàn)中 橡皮條拉長后的結(jié)點(diǎn)位置一定要相同 e 由作圖法得到的F和實(shí)際測量得到的F 不可能完全重合 但在誤差允許范圍內(nèi)可認(rèn)為F和F 重合即可 3 誤差分析本實(shí)驗(yàn)誤差的主要來源除彈簧測力計(jì)本身的誤差外 還有讀數(shù)誤差 作圖誤差 因此讀數(shù)時(shí)眼睛一定要正視 要按有效數(shù)字正確讀數(shù)和記錄 兩 力的對邊一定要平行 兩個(gè)分力F1 F2間夾角 越大 用平行四邊形作圖得出的合力F的誤差 F也越大 所以實(shí)驗(yàn)中不要把 取得太大 細(xì)線與彈簧測力計(jì)軸線要共線 且都與板面平行 3 探究加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路 由x at2知x a紙帶法拉力作為合力 1 實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)中 研究的參量有F m a 要探究它們的關(guān)系 可以控制參量m一定 研究a與F的關(guān)系 控制參量F一定 研究a與m的關(guān)系 2 注意事項(xiàng)a 平衡摩擦力不準(zhǔn)確造成誤差 平衡摩擦力的方法是在長木板的一端墊上小木塊 使其適當(dāng)傾斜 利用小車重力沿斜面向下方向的分力與摩擦力平衡 b 判斷小車是否做勻速直線運(yùn)動(dòng) 一般可目測 必要時(shí)可以打一條紙帶 看上面各點(diǎn)間的距離是否均勻 c 安裝器材時(shí) 要調(diào)整滑輪的高度 使拴小車的細(xì)繩與斜面平行 且砝碼盤應(yīng)在平衡摩擦力之后再掛上 d 為使所作的a F圖像和a 圖像趨于精確 每個(gè)圖都要求至少取5條以上的紙帶 每取一條紙帶時(shí) 要同時(shí)在紙帶上記錄相應(yīng)的外力和小車質(zhì)量的數(shù)據(jù) 并編號(hào)填表 e 描點(diǎn)作圖時(shí) 應(yīng)使盡可能多的點(diǎn)落在直線上 其余的點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè) 舍去個(gè)別誤差較大的點(diǎn) f 改變小車的質(zhì)量或拉力的大小時(shí) 改變量應(yīng)盡可能大一些 但應(yīng)滿足砝碼盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和車上砝碼的總質(zhì)量 一般來說 砝碼盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量不超過小車和車上砝碼總質(zhì)量的10 3 誤差分析a 質(zhì)量的測量誤差 紙帶上各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離的測量誤差等都會(huì)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響 這些屬于 偶然誤差 b 因?qū)嶒?yàn)原理不完善造成誤差 系統(tǒng)誤差小車受到的外力應(yīng)該是細(xì)繩的拉力 而計(jì)算時(shí) 采用的是砝碼盤和盤內(nèi)砝碼的總重力mg 這兩者之間存在著差異 由于砝碼盤和盤內(nèi)砝碼也做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 故其所受合外力不為零 mg F F為細(xì)繩上的張力 也是細(xì)繩對小車的拉力 用這種方法得到的結(jié)果必然存在誤差 因此本實(shí)驗(yàn)要求砝碼盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和車上砝碼的總質(zhì)量 c 平衡摩擦力不準(zhǔn)確從而造成誤差如果忘記了平衡摩擦力或平衡摩擦力不準(zhǔn)確都會(huì)造成誤差 4 研究平拋運(yùn)動(dòng) 1 實(shí)驗(yàn)原理使小球做平拋運(yùn)動(dòng) 利用描跡法描繪小球的運(yùn)動(dòng)軌跡 建立坐標(biāo)系 測出軌跡曲線上某一點(diǎn)的坐標(biāo)x和y 由公式 x v0t和y gt2 可得v0 x 2 注意事項(xiàng)a 固定斜槽時(shí) 要保證斜槽末端的切線水平 保證小球的初速度水平 b 固定木板時(shí) 木板必須處在豎直平面內(nèi)且與小球運(yùn)動(dòng)軌跡所在的豎直平面平行 固定時(shí)要用重垂線檢查坐標(biāo)紙豎線是否豎直 c 小球每次從斜槽上的同一位置由靜止釋放 為此 可在斜槽上某一位置固定一個(gè)擋板 d 要在斜槽上適當(dāng)高度釋放小球 使它以適當(dāng)?shù)乃匠跛俣葤伋?其軌跡由木板左上角到達(dá)右下角 這樣可以減小測量誤差 e 在取下坐標(biāo)紙前 應(yīng)在坐標(biāo)紙上記下小球飛離槽口時(shí)球心位置O 坐標(biāo)原點(diǎn)不是槽口的端點(diǎn) 而是球心在木板上的投影點(diǎn) 3 誤差分析小球初速度是否水平 運(yùn)動(dòng)軌跡是否與木板平行和空氣阻力是產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因 減小偶然誤差的方法 a 計(jì)算小球初速度時(shí)應(yīng)選擇距拋出點(diǎn)較遠(yuǎn)的一些點(diǎn)為宜 以便于測量和計(jì)算 b 描繪軌跡時(shí) 應(yīng)使平滑曲線盡可能過多數(shù)點(diǎn) 且使不在曲線上的點(diǎn)盡可能分布在曲線兩側(cè) c 在讀取和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)多取幾位有效數(shù)字 5 探究做功與物體速度變化的關(guān)系 1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路 2 實(shí)驗(yàn)原理a 改變功的大小 采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置 用1條 2條 3條 同樣的橡皮筋將小車?yán)酵晃恢冕尫?橡皮筋拉力對小車所做的功依次記為W 2W 3W b 確定速度的大小 小車獲得的速度v可以由紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測出 即算出勻速段的速度 c 尋找功與速度變化的關(guān)系 以橡皮筋對小車做的功為縱坐標(biāo) 小車獲得的速度的平方為橫坐標(biāo) 作出W v2圖像 分析該圖像 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 3 注意事項(xiàng)本實(shí)驗(yàn)是為了探究橡皮筋對小車做的功與小車獲得的速度間的關(guān)系 為此 必須排除摩擦力的干擾 所以要平衡摩擦力 即木板的傾斜程度應(yīng)滿足重力沿斜面向下的分力等于小車受到的阻力 4 誤差分析a 橡皮筋的長度 粗細(xì)不一 使橡皮筋的拉力與橡皮筋的條數(shù)不成正比 b 沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不準(zhǔn)確 6 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 1 實(shí)驗(yàn)原理 通過重物的自由落體運(yùn)動(dòng)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 先用紙帶記錄重物的運(yùn)動(dòng) 并得到下落高度為h時(shí)重物的瞬時(shí)速度v 然后比較減少的重力勢能mgh和增加的動(dòng)能mv2 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 計(jì)算打第n個(gè)點(diǎn)時(shí)瞬時(shí)速度的方法是 測出第n個(gè)點(diǎn)的相鄰兩段相等時(shí)間T內(nèi)下落的距離xn和xn 1 由公式vn 或vn 計(jì)算 如圖所示 2 注意事項(xiàng)a 實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的安裝 重物與紙帶 限位孔必須在同一豎直線上 以減小摩擦阻力 b 實(shí)驗(yàn)時(shí)必須先接通電源 讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后才能松開紙帶讓重物下落 c 本實(shí)驗(yàn)中的重力加速度g必須是當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?而不是紙帶的加速度a d 無需測量重物的質(zhì)量 3 誤差分析 實(shí)際上重物和紙帶下落過程中要克服阻力 主要是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力 做功 故動(dòng)能的增加量必定稍小于勢能的減少量 這屬于系統(tǒng)誤差 減少空氣阻力影響的方法是 使紙帶下掛的重物重力大些 且體積要小 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器產(chǎn)生的誤差 a 由于交流電周期的變化 引起打點(diǎn)時(shí)間間隔變化而產(chǎn)生誤差 b 計(jì)數(shù)點(diǎn)選擇不好 振動(dòng)片振動(dòng)不均勻 紙帶放置方法不正確引起摩擦 造成實(shí)驗(yàn)誤差 由于測長度帶來的誤差屬于偶然誤差 減小辦法 一是測距離時(shí)都從0點(diǎn)量起 二是多測幾次取平均值 7 探究單擺周期與擺長的關(guān)系 1 實(shí)驗(yàn)原理單擺在偏角 5 時(shí) 擺球的運(yùn)動(dòng)可看作簡諧運(yùn)動(dòng) 用累積法測出n次全振動(dòng)的時(shí)間t 則算得T 同時(shí)量得擺線長l 和小球直徑d 則單擺的擺長l l 然后用圖像法尋找周期T與擺長l的定量關(guān)系 2 注意事項(xiàng)a 選擇材料時(shí)擺線應(yīng)選擇細(xì)而不易伸長的線 比如用單根尼龍線 胡琴 絲弦或蠟線等 長度一般不應(yīng)短于1m 小球應(yīng)選用密度較大的金屬球 直徑應(yīng)較小 最好不超過2cm b 單擺懸線的上端不可隨意卷在鐵夾的桿上 應(yīng)夾緊在鐵夾中 以免擺動(dòng)時(shí)發(fā)生擺線下滑 擺長改變的現(xiàn)象 c 擺動(dòng)時(shí)控制擺線偏離豎直方向不超過5 d 擺動(dòng)時(shí) 要使之保持在同一個(gè)運(yùn)動(dòng)平面內(nèi) 不要形成圓錐擺 e 計(jì)算單擺的振動(dòng)次數(shù)時(shí) 應(yīng)以擺球通過平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí) 以后擺球從同一方向通過該位置時(shí)進(jìn)行讀數(shù) 且在數(shù) 零 的同時(shí)按下停表 開始計(jì)時(shí)計(jì)數(shù) 3 誤差分析a 本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差主要來源于單擺模型本身是否符合要求 即 懸點(diǎn)是 否固定 擺球是否可看作質(zhì)點(diǎn) 球 線是否符合要求 振動(dòng)是圓錐擺還是在同一豎直平面內(nèi)擺動(dòng)以及測量哪段長度作為擺長 等等 只要注意了上面這些問題 就可以使系統(tǒng)誤差減小到遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于偶然誤差而達(dá)到忽略不計(jì)的程度 b 本實(shí)驗(yàn)偶然誤差主要來自時(shí)間 即單擺周期 的測量上 因此 要注意測準(zhǔn)時(shí)間 周期 要從擺球通過平衡位置開始計(jì)時(shí) 不能多計(jì)或漏計(jì)振動(dòng)次數(shù) 為了減小偶然誤差 應(yīng)進(jìn)行多次測量后取平均值 c 本實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行長度 擺線長 擺球的直徑 的測量時(shí) 讀數(shù)讀到毫米位即可 即使用游標(biāo)卡尺測擺球直徑也只需讀到毫米位 在時(shí)間的測量中 停表讀數(shù)的有效數(shù)字的末位在 秒 的十分位即可 8 探究碰撞中的不變量 用實(shí)驗(yàn)法探究碰撞中的不變量 要測量物體的質(zhì)量和碰撞前后的速度 可以用多種實(shí)驗(yàn)方案來探究 實(shí)驗(yàn)方案一 光滑的木板面上 一輛小車A拖著一條紙帶勻速運(yùn)動(dòng) 碰上了靜止在前方的小車B 碰后兩車一起向右勻速運(yùn)動(dòng) 實(shí)驗(yàn)室里不能提供光滑的木板面 所以摩擦是不可避免的 如何減小摩擦對本實(shí)驗(yàn)的影響呢 將木板左端墊高 這是為了平衡摩擦力 探究需要確定質(zhì)量和速度 用天平測質(zhì)量 中心任務(wù)是要得出 速度 如圖是一條實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的紙帶 紙帶的左端代表A車碰前的運(yùn)動(dòng) 實(shí)驗(yàn)方案二 數(shù)字計(jì)時(shí)儀上可以得到遮光板通過光電門的時(shí)間t 如果要計(jì)算勻速運(yùn)動(dòng)的速度 還需知道遮光板寬度d 這樣速度v 在勻速運(yùn)動(dòng)中 遮光板寬一點(diǎn)或窄一點(diǎn) 對物體速度的計(jì)算會(huì)不會(huì)有影響 不會(huì) 在變速運(yùn)動(dòng)中 選取的遮光板寬度有什么要求 要窄一點(diǎn) 實(shí)驗(yàn)方案三 如圖所示 通過小球擺起的角度可以知道碰撞的速度 上述看到的三個(gè)實(shí)驗(yàn)方案 區(qū)別在于測速度的方法不同 如圖所示 先用重垂線確定O點(diǎn) 讓兩個(gè)球碰撞 入射小球的質(zhì)量m1大于被碰小球的質(zhì)量m2 兩球碰撞前后速度用平拋運(yùn)動(dòng)測 因下落時(shí)間相同 可以用水平位移替代速度 多次實(shí)驗(yàn) 得到下圖 實(shí)驗(yàn)方案四 小球落點(diǎn)有很多 用哪個(gè)代表落點(diǎn) 畫最小的圓 使落點(diǎn)全部在圓內(nèi) 圓心表示平均落點(diǎn)位置 考向突破考向一探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律1 測速度的常用方法 1 利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速度做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體 在其運(yùn)動(dòng)時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度的大小等于其在該段時(shí)間內(nèi)平均速度的大小 應(yīng)用此原理 瞬時(shí)速度的測量可轉(zhuǎn)化為位移和時(shí)間的測量 2 利用光電門測量速度光電門測量速度的原理 極短時(shí)間內(nèi)的平均速度大小可以近似認(rèn)為是該段時(shí)間內(nèi)某一時(shí)刻的瞬時(shí)速度大小 常將擋光片通過光電門時(shí)的平均速度作為瞬時(shí)速度 2 測加速度的方法 例1 2017浙江慈溪期中 17 1 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是中學(xué)研究物體運(yùn)動(dòng)時(shí)常用的實(shí)驗(yàn)器材 常見的有電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器兩種 關(guān)于電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器的比較 下列說法正確的是 A 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用交流電源 電火花計(jì)時(shí)器使用直流電源B 它們都是使用10V以下的交流電源C 當(dāng)電源頻率為50Hz時(shí) 它們都是每隔0 02s打一個(gè)點(diǎn)D 電火花計(jì)時(shí)器工作時(shí) 紙帶運(yùn)動(dòng)受到的阻力較小 所以實(shí)驗(yàn)誤差也較小 2 某同學(xué)用如圖甲所示裝置測量自由落體加速度g 得到如圖乙所示的一段紙帶 測得AB 7 65cm BC 9 17cm 已知交流電頻率為50Hz 則打B點(diǎn)時(shí)重物的瞬時(shí)速度為m s 測得的自由落體加速度g m s2 答案都保留3位有效數(shù)字 它比公認(rèn)的值偏 填 大 或 小 可能的原因有 甲 乙 解析 1 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器都使用交流電源 故A錯(cuò)誤 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作電壓是4 6V 電火花計(jì)時(shí)器的工作電壓是220V 故B錯(cuò)誤 當(dāng)電源頻率為50Hz時(shí) 它們都是每隔0 02s打一個(gè)點(diǎn) 故C正確 電火花計(jì)時(shí)器工作時(shí) 紙帶運(yùn)動(dòng)受到的阻力較小 誤差較小 故D正確 故選C D 2 由題意知 AB 7 65cm 0 0765m BC 9 17cm 0 0917m打B點(diǎn)時(shí)重物的瞬時(shí)速度 v m s 2 10m s由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論 x at2可知 重力加速度 g m s2 9 50m s2測量過程中由于存在空氣阻力和計(jì)時(shí)器對紙帶的摩擦力 使重力加速度的測量值小于真實(shí)值 答案見解析 例2 2016浙江10月選考 17 在 探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律 實(shí)驗(yàn)中 1 多選 下列說法中不正確或不必要的是 填字母 A 長木板一端必須墊高 使小車在不掛鉤碼時(shí)能在木板上做勻速運(yùn)動(dòng)B 連接鉤碼和小車的細(xì)線應(yīng)與長木板保持平行C 小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 先接通電源 后釋放小車D 選擇計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí) 必須從紙帶上第一個(gè)點(diǎn)開始 2 圖1是實(shí)驗(yàn)中打下的一段紙帶 算出計(jì)數(shù)點(diǎn)2的速度大小為m s 并在圖2中標(biāo)出 其余計(jì)數(shù)點(diǎn)1 3 4 5對應(yīng)的小車瞬時(shí)速度大小在圖2中已標(biāo)出 3 作圖并求得小車的加速度大小為m s2 圖1 圖2 解析 1 探究小車的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律時(shí) 并沒有要求小車所受合外力的大小等于細(xì)線上的拉力大小 即A選項(xiàng)不是必要的 在處理紙帶時(shí) 常常將前面的點(diǎn)去掉 從清晰可辨的點(diǎn)中取點(diǎn)后處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 所以D選項(xiàng)也不是必要的 B C選項(xiàng)都是必要的 因此答案為A D 2 根據(jù)題圖1可知x1 3 80cm x3 15 70cm 根據(jù)題圖2可知兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T 0 1s 所以v2 0 60m s 描點(diǎn)如圖所示 3 如圖所示 圖線斜率即加速度a 1 46m s2 答案見解析 考向二探究碰撞中的不變量速度是一個(gè)只能間接測量的物理量 在碰撞實(shí)驗(yàn)中可以利用兩種方法測量速度 1 用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速度2 利用平拋運(yùn)動(dòng)測速度 例3某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究碰撞中的不變量的實(shí)驗(yàn) 在小車甲的前端粘有橡皮泥 推動(dòng)小車甲使之做勻速運(yùn)動(dòng) 然后與原來靜止在前方的小車乙相碰并粘合成一體 繼續(xù)做勻速運(yùn)動(dòng) 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率f 50Hz 1 若已知測得打點(diǎn)紙帶如圖 b 所示 并測得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距 已標(biāo)在圖示上 A點(diǎn)為運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn) 則應(yīng)選段來計(jì)算小車甲碰前的速度 應(yīng)選段來計(jì)算小車甲和乙碰后的共同速度 以上兩空選填 AB BC CD 或 DE 2 已測得小車甲的質(zhì)量m1 0 40kg 小車乙的質(zhì)量m2 0 20kg 則碰前兩小車的總動(dòng)量為kg m s 碰后兩小車的總動(dòng)量為kg m s 保留三位有效數(shù)字 解題思路掌握用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速度的方法 運(yùn)用動(dòng)量守恒處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 解析 1 應(yīng)選擇小車運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定時(shí)的紙帶來計(jì)算速度 故應(yīng)選BC段計(jì)算小車甲碰前的速度 選DE段計(jì)算小車甲和乙碰后的共同速度 2 v1 m s 1 05m s m1v1 0 40 1 05kg m s 0 420kg m s 碰后甲和乙的共同速度v2 m s 0 695m s m1 m2 v2 0 40 0 20 0 695kg m s 0 417kg m s 答案 1 BCDE 2 0 4200 417 例4為了探究碰撞中的不變量 某同學(xué)選取了兩個(gè)體積相同 質(zhì)量不等的小球 按下述步驟做了實(shí)驗(yàn) 步驟1用天平測出兩個(gè)小球的質(zhì)量m1和m2 且m1 m2 步驟2安裝好實(shí)驗(yàn)裝置 使槽的末端的切線水平 將一木條豎直固定在右側(cè) 步驟3先不在斜槽的末端B點(diǎn)放小球m2 讓小球m1從頂端自A處靜止釋放 記下小球在豎直平面上的落點(diǎn)位置E 步驟4將小球m2放在斜槽末端B點(diǎn) 讓小球m1從頂端自A處靜止釋放 使它們碰撞 記下小球m1和m2在豎直平面上的落點(diǎn)位置 步驟5找出小球放在斜槽末端時(shí)小球球心對應(yīng)的木條上的等高點(diǎn)C 步驟6用刻度尺量出各落點(diǎn)到C點(diǎn)的距離 圖中D E和F是記下的三個(gè)落點(diǎn) 且到C點(diǎn)的距離分別為LD LE LF 請回答下列問題 1 小球m1與m2發(fā)生碰撞后 m1的落點(diǎn)是圖中點(diǎn) 2 用測量的物理量表示碰撞中不變量的等式為 解題思路理解利用平拋測速度的原理及用位移替代速度的思想方法 解析 1 兩小球碰撞后 m1的速度一定小于m2的速度 經(jīng)過相同的水平位移 m1的運(yùn)動(dòng)時(shí)間較長 在豎直方向下落的距離較大 所以F點(diǎn)應(yīng)是m1的落點(diǎn) 2 設(shè)B點(diǎn)到豎直木條的距離為x 小球下落距離為y 有x vt y gt2 可得v 所以v 故動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式為 答案 1 F 2 考點(diǎn)二電學(xué)實(shí)驗(yàn)考向基礎(chǔ)一 電學(xué)基本儀器的使用1 電流表和電壓表分別用來測量電流和電壓的儀器 電流表常用的有0 6A和3A兩種量程 而電壓表常用的有3V和15V兩種量程 使用方法和注意事項(xiàng)如下 1 選擇適當(dāng)?shù)牧砍?根據(jù)被測電流或電壓值的大小選擇量程 指針偏轉(zhuǎn)后位于滿偏刻度的2 3左右為宜 如果量程選擇太大 指針偏轉(zhuǎn)太小 會(huì)造成較大的測量誤差 2 正確接入電路 電流表應(yīng)串聯(lián)在被測電路中 電壓表應(yīng)并聯(lián)在被測電路兩端 兩種表都應(yīng)使電流從 接線柱流入 從 接線柱流出 3 正確讀數(shù) 讀數(shù)時(shí)應(yīng)使視線垂直于刻度盤面 學(xué)生實(shí)驗(yàn)所用電表的3V和3A量程要估讀到分度值的1 10 15V量程估讀到分度值的1 5 0 6A量程估讀到分度值的1 2 電表讀數(shù)時(shí) 務(wù)必看清每大格及每小格所表示的數(shù)值 4 注意內(nèi)阻影響 電流表和電壓表接入電路后一方面是作為儀器使用 一方面又是接入被測電路中的電阻 實(shí)驗(yàn)中沒有特別要求時(shí) 一般不考慮它們的內(nèi)阻對電路的影響 但在有些測量中 不能忽視 如伏安法測電阻等 注意對內(nèi)阻已知的電壓表或電流表 可將電壓表串聯(lián)在電路中測量小電流I 也可將電流表并聯(lián)在電路中測量小電壓U I RA 2 多用電表的使用先機(jī)械調(diào)零 再選擋 電流 交直流電壓或歐姆擋 2 實(shí)驗(yàn)原理在實(shí)驗(yàn)過程中 讀出并記錄若干組小燈泡兩端的電壓U和電流I的讀數(shù) 然后在坐標(biāo)紙上以I為縱軸 以U為橫軸畫出I U圖線 3 實(shí)驗(yàn)步驟a 適當(dāng)選擇電流表 電壓表的量程 采用電流表外接法 按圖中所示的電路原理圖連接好實(shí)驗(yàn)電路 b 滑動(dòng)變阻器采用 分壓接法 把滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)至滑動(dòng)變阻器的A端 電路經(jīng)檢查無誤后 閉合開關(guān)S c 改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置 讀出幾組相應(yīng)的電流表和電壓表的示數(shù)I和U 記入記錄表格內(nèi) 斷開開關(guān)S d 在坐標(biāo)紙上建立一個(gè)直角坐標(biāo)系 縱軸表示電流I 橫軸表示電壓U 將所測數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn) 用平滑曲線將各數(shù)據(jù)點(diǎn)連接起來 便得到伏安特性曲線 e 拆去實(shí)驗(yàn)線路 整理好實(shí)驗(yàn)器材 4 注意事項(xiàng)a 因本實(shí)驗(yàn)要作出I U圖線 要求測出一組包括零在內(nèi)的電壓 電流值 所以 變阻器要采用分壓接法 b 本實(shí)驗(yàn)中 因被測小燈泡電阻較小 所以實(shí)驗(yàn)電路必須采用電流表的 外接法 c 開關(guān)閉合前變阻器滑片移到使燈泡兩端電壓為零處 d 開關(guān)閉合后 調(diào)節(jié)變阻器滑片的位置 使燈泡兩端的電壓逐漸增大 可在電壓表讀數(shù)每增加一個(gè)定值 如0 5V 時(shí) 讀取一次電流值 調(diào)節(jié)滑片時(shí)應(yīng)注意使電壓表的示數(shù)不要超過小燈泡的額定電壓 e 在坐標(biāo)紙上建立坐標(biāo)系 橫 縱坐標(biāo)所取的標(biāo)度比例應(yīng)該適當(dāng) 盡量使測量數(shù)據(jù)畫出的圖線占滿坐標(biāo)紙 連線一定要用平滑的曲線 不能畫成折線 5 誤差分析a 測量電路存在系統(tǒng)誤差 未考慮電壓表的分流 造成測得的I值比真實(shí)值偏大 b 描繪I U圖線時(shí)作圖不準(zhǔn)確造成的偶然誤差 2 探究導(dǎo)體電阻與其影響因素 包括材料 的關(guān)系 1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想 2 實(shí)驗(yàn)原理用毫米刻度尺測金屬絲導(dǎo)線接入電路的長度L 用螺旋測微器測導(dǎo)線的直徑d 用伏安法測導(dǎo)線的電阻R 由R 得 3 實(shí)驗(yàn)步驟a 用螺旋測微器在導(dǎo)線的三個(gè)不同位置上各測一次直徑 取直徑d的平均值 然后計(jì)算出導(dǎo)線的橫截面積S b 將金屬絲兩端固定在接線柱上懸空拉直 用毫米刻度尺測量接入電路的金屬絲長度L 即有效長度 反復(fù)測量三次 求出平均值 c 依照圖中所示的電路圖用導(dǎo)線把器材連好 并把滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)至最大 d 電路經(jīng)檢查無誤后 閉合開關(guān)S 改變滑動(dòng)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 記入記錄表格內(nèi) 斷開開關(guān)S 求出電阻R的平均值 e 將測得的R L d值 代入電阻率計(jì)算公式 中 計(jì)算出金屬絲的電阻率 f 整理好實(shí)驗(yàn)器材 實(shí)驗(yàn)結(jié)束 4 注意事項(xiàng)a 本實(shí)驗(yàn)中被測金屬絲的電阻值較小 為了減小實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差 必須采用電流表外接法 b 實(shí)驗(yàn)連線時(shí) 應(yīng)先從電源的正極出發(fā) 依次將電源 開關(guān) 電流表 待測金屬絲 滑動(dòng)變阻器連成主干線路 閉合電路 然后再把電壓表并聯(lián)在待測金屬絲的兩端 c 測量被測金屬絲的有效長度 是指測量待測金屬絲接入電路的兩個(gè)端點(diǎn)之間的長度 測量時(shí)應(yīng)將金屬絲拉直 d 閉合開關(guān)S之前 一定要使滑動(dòng)變阻器的滑片處在有效電阻值最大的位置 e 在用伏安法測電阻時(shí) 通過待測金屬絲的電流I的值不宜過大 電流表用0 0 6A量程 通電時(shí)間不宜過長 以免金屬絲的溫度過高 造成其電阻率在實(shí)驗(yàn)過程中增大 f 求R的平均值可用兩種方法 第一種是算出各次的測量值 再取平均值 第二種是用U I圖線的斜率來求出 若采用圖像法 在描點(diǎn)時(shí) 要盡量使點(diǎn)間的距離拉大一些 連線時(shí)要讓各點(diǎn)均勻分布在直線兩側(cè) 個(gè)別明顯偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)可以不予考慮 g 連接實(shí)物圖時(shí) 所連的導(dǎo)線要接到接線柱上 h 電流表與電壓表的讀數(shù) 注意有效數(shù)字的位數(shù) 5 誤差分析 誤差來源a 直徑的測量 b 長度的測量 c 測量電路中電壓表對電阻測量的影響 d 通電電流的大小不同 通電時(shí)間的長短不同 致使金屬絲發(fā)熱而溫度不同 電阻率隨之變化 由于本實(shí)驗(yàn)采用電流表外接法 所以R測 R真 由 可知 測 真 3 練習(xí)使用多用電表 1 實(shí)驗(yàn)原理a 多用電表一般可以用來測電壓 電流和電阻等 而且每一種測量都有幾個(gè)量程 其外形如圖所示 上半部分為表盤 表盤上有電流 電壓 電阻等多種量程的刻度 下半部分為選擇開關(guān) 它的四周刻著各種測量項(xiàng)目和量程 另外 還有歐姆調(diào)零旋鈕 機(jī)械調(diào)零旋鈕和測試筆的插孔等 b 歐姆表測電阻的原理是閉合電路歐姆定律 歐姆表的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)如圖所示 R為調(diào)零電阻 將紅 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 所測電阻即可從表盤上直接讀出 由于I與R的非線性關(guān)系 表盤上的電流刻度是均勻的 其對應(yīng)的電阻刻度卻是不均勻的 電阻的零刻度在電流表滿偏處 當(dāng)Rx Rg R r時(shí) I 指針半偏 所以歐姆表的內(nèi)阻等于中值電阻 c 晶體二極管是半導(dǎo)體材料制成的 它有兩個(gè)極 一個(gè)叫正極 一個(gè)叫負(fù)極 它的符號(hào)如圖所示 晶體二極管具有單向?qū)щ娦?符號(hào)上的箭頭表示允許電流通過的方向 當(dāng)給二極管加正向電壓時(shí) 它的電阻很小 電路導(dǎo)通 當(dāng)給二極管加反向電壓時(shí) 它的電阻很大 電路截止 2 注意事項(xiàng)a 紅表筆應(yīng)插入面板上的 孔 黑表筆應(yīng)插入 孔 當(dāng)多用電表作為電流表或電壓表使用時(shí)分別表示表頭的高電勢或低電勢端 當(dāng)多用電表作為歐姆表使用時(shí) 黑表筆 與內(nèi)電源的正極相連 紅表筆 與內(nèi)電源的負(fù)極相連 這樣電流總是從同一方向流過表頭 b 與使用電壓表 電流表一樣 多用電表在使用前要進(jìn)行機(jī)械調(diào)零 即觀察指針是否指在刻線左端的零刻度處 若不指零 可用小螺絲刀 旋轉(zhuǎn)定位螺絲 c 使用歐姆擋測電阻時(shí) 還要進(jìn)行 歐姆調(diào)零 方法是 將選擇開關(guān)置于歐姆擋 適當(dāng)倍率 將兩表筆短接 調(diào)整歐姆調(diào)零旋鈕 使指針指在電阻刻度的零位上 注意每變換一次歐姆擋的倍率 都要重新進(jìn)行歐姆調(diào)零 d 關(guān)于歐姆擋量程的選擇 使用歐姆擋測電阻時(shí) 指針指示在表盤中值電阻左右讀數(shù)較準(zhǔn)確 如某多用電表電阻刻度中央刻度為15 當(dāng)待測電阻約為2k 時(shí) 應(yīng)選用歐姆擋的 100 擋 讀數(shù)不要忘記乘以相應(yīng)的倍率 e 測量時(shí) 待測電阻要與電源以及其他電阻斷開 且不能用手接觸表筆金屬部分 f 測量完畢后 要把表筆從測試孔中拔出 并將選擇開關(guān)置于 OFF 擋或交流電壓最高擋 4 測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻 1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想 2 實(shí)驗(yàn)原理如圖所示 改變R的阻值 從電壓表和電流表中讀出幾組U I值 利用閉合電路歐姆定律U E Ir求出幾組E r值 最后分別算出它們的平均值 用作圖法來處理數(shù)據(jù) 即在坐標(biāo)紙上以I為橫坐標(biāo) U為縱坐標(biāo) 用測出的幾組I U值畫出U I圖像 如圖所示 所得直線的縱截距即電動(dòng)勢值 圖線斜率的絕對值即內(nèi)阻r的值 3 實(shí)驗(yàn)步驟a 連接好電路 b 把變阻器的滑片移到使阻值最大的一端 c 閉合開關(guān) 調(diào)節(jié)變阻器 使電流表有明顯示數(shù) 記錄一組數(shù)據(jù) I U 用同樣方法測量幾組I U值 記錄在自己設(shè)計(jì)的表格中 d 斷開開關(guān) 整理好器材 e 處理數(shù)據(jù) 用公式法和作圖法兩種方法求出電動(dòng)勢和內(nèi)阻的值 4 注意事項(xiàng)a 為了使電源的路端電壓變化明顯 電源的內(nèi)阻宜大些 選用已使用過一段時(shí)間的干電池 b 電源在大電流放電時(shí)極化現(xiàn)象較嚴(yán)重 電動(dòng)勢E會(huì)明顯下降 內(nèi)阻r會(huì)明顯增大 故長時(shí)間放電不宜超過0 3A 短時(shí)間放電不宜超過0 5A 因此 實(shí)驗(yàn)中不要將I調(diào)得過大 讀電表要快 每次讀完后應(yīng)立即斷電 c 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 要將測出的I U數(shù)據(jù)中 第1組和第4組列方程組 第2組和第5組列方程組 第3組和第6組列方程組 分別解出E r值再求平均值 d 畫出U I圖線 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抵消 從而提高精確度 e 計(jì)算內(nèi)阻要在直線上任取兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的點(diǎn) 用r 計(jì)算出電源的內(nèi)阻r 5 誤差分析a 測量電路存在系統(tǒng)誤差 未考慮電壓表的分流 使得測量電流小于電源的真實(shí)電流值 b 由于電壓表的分流使電動(dòng)勢的測量值小于真實(shí)值 內(nèi)阻的測量值小于真實(shí)值 考向突破 考向測繪小燈泡的伏安特性曲線1 滑動(dòng)變阻器的連接方法電源和滑動(dòng)變阻器按一定的連接方式組合 形成了供電電路的兩種接線方式 限流式和分壓式 2 電流表的內(nèi) 外接法 3 電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材的選取原則及電路的實(shí)物連線 1 器材的選取原則a 安全性原則 實(shí)驗(yàn)中要保證電流 電壓值既不超過儀表的量程 又不超過變阻器 小燈泡 電阻箱等器材所允許的最大值 b 精確性原則 在不違反安全性原則的前提下 盡量使測量結(jié)果更精確 c 簡便性原則 在不違反前兩個(gè)原則的前提下 盡量使測量電路簡單好接 測量中的調(diào)節(jié)控制操作方便 2 電路的實(shí)物連線a 總的原則 先串后并 接線到柱 注意量程和正負(fù) b 對限流電路 只需用筆畫線當(dāng)做導(dǎo)線 從電源正極開始 把電源 開關(guān) 滑動(dòng)變阻器 伏安法 四部分依次串聯(lián)起來即可 注意電表的正負(fù)接線柱和量程 滑動(dòng)變阻器應(yīng)調(diào)到阻值最大處 c 對分壓電路 應(yīng)該先把電源 開關(guān)和滑動(dòng)變阻器的全部電阻絲三部分用導(dǎo)線連接起來 然后在滑動(dòng)變阻器電阻絲兩端之中任選一個(gè)接頭 比較該接頭和滑動(dòng)頭兩點(diǎn)的電勢高低 根據(jù)伏安法部分電表正負(fù)接線柱的情況 將 伏安法 部分接入該兩點(diǎn)間 注意滑動(dòng)變阻器應(yīng)調(diào)到使 伏安法 部分所接兩點(diǎn)間阻值最小處 另外 要特別注意滑動(dòng)變阻器的連接 有以下三種典型錯(cuò)誤接法 例3 2016浙江4月選考 18 5分 在 測繪小燈泡的伏安特性曲線 實(shí)驗(yàn)中 小燈泡額定電壓為2 5V 電流為0 3A 圖甲 圖乙 1 部分連線的實(shí)物圖如圖甲所示 請完成實(shí)物連接圖 2 某次實(shí)驗(yàn)中 當(dāng)電流表的示數(shù)為0 18A 電壓表的指針如圖乙所示 則電壓為V 此時(shí)小燈泡的功率是W 3 正確測量獲得的伏安特性曲線是下列圖像中的 填字母 解析 1 本實(shí)驗(yàn)小燈泡電阻較小 采用電流表外接法 因?yàn)橐枥L伏安特性曲線 電壓要從零開始調(diào)節(jié) 所以變阻器采用分壓式接法 2 電壓表讀數(shù)為1 50V 由P UI得 小燈泡功率為0 27W 3 隨著電壓和電流的增大 小燈泡功率增大 溫度升高 電阻值也增大 故圖線如C圖所示 答案 1 如圖所示 2 1 48 1 50均可0 27 3 C 例4 2018浙江11月選考 18 5分 為了比較精確地測定阻值未知的定值電阻Rx 小明設(shè)計(jì)了如圖1所示的電路 圖1 圖2 1 實(shí)驗(yàn)時(shí) 閉合開關(guān)S 滑動(dòng)變阻器的滑片滑至合適位置保持不變 將c點(diǎn)先后與a b點(diǎn)連接 發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)變化較大 電流表示數(shù)基本不變 則測量時(shí)應(yīng)將c點(diǎn)接 選填 a點(diǎn) 或 b點(diǎn) 按此連接測量 測量結(jié)果 選填 小于 等于 或 大于 Rx的真實(shí)值 2 根據(jù)實(shí)驗(yàn)測得的6組數(shù)據(jù) 在圖2中描點(diǎn) 作出了兩條圖線 你認(rèn)為正確的是 選填 或 并由圖線求出電阻Rx 保留兩位有效數(shù)字 解析 1 由題中表述可知 c先后與a b連接 電壓表變化比較大 說明電流表的電阻對電路影響比較大 所以應(yīng)該使用電流表外接法 即接a點(diǎn) 測量值比真實(shí)值偏小 2 根據(jù)電路的接法 當(dāng)電流為零時(shí)電壓表示數(shù)也為零 故圖線過原點(diǎn) 選 由斜率的倒數(shù)即電阻阻值可知 R 7 5 答案 1 a點(diǎn)小于 2 7 5 考點(diǎn)三電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)考向基礎(chǔ)一 探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件1 實(shí)驗(yàn)原理只要改變穿過閉合回路的磁通量 就可以使閉合回路產(chǎn)生感應(yīng)電流 感應(yīng)電流的有無通過連接在回路中的電流表的指針是否偏轉(zhuǎn)來判定 本實(shí)驗(yàn)應(yīng)注意探究改變穿過閉合回路磁通量的多種方式 2 參考方案 1 向線圈中插拔磁鐵 如圖所示 2 模仿法拉第的實(shí)驗(yàn) 如圖所示 二 探究感應(yīng)電流方向的規(guī)律電路連接好后 如圖的四種情況 測量結(jié)果記錄如表 表1線圈內(nèi)磁通量增加時(shí)的情況 表2線圈內(nèi)磁通量減少時(shí)的情況 表1說明 當(dāng)穿過線圈的磁通量 增加時(shí) 感應(yīng)電流的磁場方向跟原磁場方向 相反 表2說明 當(dāng)穿過線圈的磁通量 減少時(shí) 感應(yīng)電流的磁場方向跟原磁場方向 相同 由此得出 感應(yīng)電流具有這樣的方向 即感應(yīng)電流的磁場總要 阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的 變化 三 探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系1 實(shí)驗(yàn)原理變壓器是由原線圈 副線圈和鐵芯組成的 電流通過原線圈時(shí)在鐵芯中產(chǎn)生磁場 由于電流的大小 方向在不斷變化 鐵芯中的磁場也不斷變化 變化的磁場在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢 副線圈就存在輸出電 壓 本實(shí)驗(yàn)通過與副線圈相連接的多用電表 觀察原線圈電壓變化時(shí)副線圈的輸出電壓的變化 通過改變原 副線圈匝數(shù) 探究原 副線圈的電壓比與匝數(shù)比的關(guān)系 2 注意事項(xiàng) 1 為了人身安全 只能使用 低壓交流電源 所用電壓不要超過 12V 2 為了多用電表的安全 使用交流電壓擋測電壓時(shí) 先用最大量程試測 考點(diǎn)四光學(xué)實(shí)驗(yàn)考向基礎(chǔ)一 測定玻璃的折射率1 實(shí)驗(yàn)原理用插針法確定光路 找出跟入射光線相對應(yīng)的折射光線 用量角器測出入射角i和折射角r 根據(jù)折射定律計(jì)算出玻璃的折射率n 2 注意事項(xiàng) 1 玻璃磚要厚 用手拿玻璃磚時(shí) 只能接觸玻璃毛面或棱 嚴(yán)禁用玻璃磚當(dāng)尺子畫 界面 2 入射角應(yīng)在30 到60 之間 3 大頭針要 豎直插在白紙上 且玻璃磚每一側(cè)兩枚大頭針P1與P2間 P3與P4間的距離應(yīng)盡量 大一些 以減小確定光路方向時(shí)造成的誤差 4 玻璃磚的折射面要畫準(zhǔn) 5 由于要多次改變?nèi)肷浣侵貜?fù)實(shí)驗(yàn) 所以入射光線與出射光線要一一對應(yīng)編號(hào)以免混亂 3 誤差分析 1 確定入射光線 出射光線時(shí)的誤差 故入射側(cè) 出射側(cè)所插兩枚大頭針間距離宜大點(diǎn) 2 測量入射角與折射角時(shí)的誤差 故入射角不宜過小 但入射角也不宜過大 過大則反射光 較強(qiáng) 出射光 較弱 二 用雙縫干涉測量光的波長 同時(shí)練習(xí)使用游標(biāo)型測量頭 1 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)時(shí)可以用燈絲為線狀的燈泡作光源 在雙縫前加一 濾光片 紅 綠均可 讓雙縫對準(zhǔn)光源且雙縫 平行于燈絲 這樣通過雙縫的光為單色光 然后調(diào)節(jié)雙縫的間距 即可在筒內(nèi)帶有刻度的光屏上得到單色光的干涉條紋 再從觀察到的條紋中選若干條清晰的條紋 從屏上的刻度得出它們的間距 求出相鄰兩條亮 暗 紋的間距 x 干涉圖樣中相鄰兩條亮 暗 紋間的距離 x與雙縫間的距離d 雙縫到屏的距離l 單色光的波長 之間滿足 可以求出 可以讓學(xué)生觀察白光的干涉條紋 不加濾光片 直接觀察燈絲發(fā)出的光 在屏上可看到彩色條紋 2 注意事項(xiàng) 1 單縫和雙縫應(yīng)相互平行 其中心位于遮光筒的軸線上 雙縫到屏的距離應(yīng)相等 2 測雙縫到屏的距離l可用米尺測多次 取平均值 3 測條紋間距 x時(shí) 用測量頭測出n條亮 暗 紋間的距離a 求出相鄰的兩條亮 暗 紋間的距離 x 考向突破考向測定玻璃的折射率在測定玻璃磚折射率時(shí)有以下幾種情況 1 如果插針P1 P2的連線與玻璃磚的交點(diǎn)過分靠近玻璃磚右側(cè) 且入射角又大于某一數(shù)值 會(huì)出現(xiàn)隔著玻璃磚不能觀察到P1 P2兩插針的情況 此時(shí)的光路圖如圖所示 遇到這種現(xiàn)象 可將玻璃磚沿aa 界面向右平移 2 實(shí)驗(yàn)中一旦玻璃磚寬度所定的界面線aa 和bb 畫好后 放置的玻璃磚就不要隨便移動(dòng) 雖然稍微上下平移玻璃磚對測量結(jié)果沒有影響 其光路如圖所示 但如果玻璃磚稍微斜移 測得的折射率就會(huì)發(fā)生變化 3 本實(shí)驗(yàn)可不用量角器而改用圓規(guī)和毫米刻度尺 如圖所示 以入射點(diǎn)O為圓心 以折射光線OO 為半徑畫圓 延長入射光線交圓于C點(diǎn) 然后過O 和C分別作aa 的垂線 得交點(diǎn)A和B 用毫米刻度尺測量OA和OB的長度 即可求出玻璃的折射率n n 4 本實(shí)驗(yàn)中如果采用的不是兩面平行的玻璃磚 如采用三棱鏡或半圓形玻璃磚 一樣能測出折射率 例1 2018浙江選考適應(yīng)性測試 21 在 測定玻璃的折射率 實(shí)驗(yàn)中 某同學(xué)在畫玻璃磚邊界時(shí)操作如圖甲所示 請指出其不當(dāng)之處 寫出一點(diǎn)即可 實(shí)驗(yàn)中 已畫好玻璃磚邊界ab cd后 不小心誤將玻璃磚向上稍平移了一點(diǎn) 如圖乙所示 其他操作正確 則測得玻璃的折射率將 選填 變大 不變 或 變小 解析 玻璃磚屬精密儀器 不能用手觸摸玻璃光學(xué)面 只能用手觸摸毛玻璃處 應(yīng)在玻璃磚邊緣用筆點(diǎn)兩個(gè)點(diǎn) 之后利用刻度尺連線 不能把玻璃磚當(dāng)尺子用 以免損壞玻璃磚的光學(xué)面 如圖所示 入射角和折射角與原來一樣大 對折射率的測量沒有影響 答案 用手觸摸玻璃光學(xué)面或拿玻璃磚當(dāng)尺子用 不變 試題分析測定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)原理是折射定律n 通過作光路圖 將玻璃磚向上平移的光路圖與未向上平移的光路圖進(jìn)行比較 分析入射角和折射角是否變化 由折射定律分析折射率的變化 方法1學(xué)會(huì)操作操作是實(shí)驗(yàn)的核心 是有別于理性推理的地方 也是實(shí)驗(yàn)的魅力所在 要認(rèn)真做好考試說明的十九個(gè)實(shí)驗(yàn) 方法技巧 例1 1 在探究 滑塊的加速度與質(zhì)量的關(guān)系 的實(shí)驗(yàn)中 需要平衡滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力 某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲 乙兩套方案 甲方案中 通過在砝碼盤中添加砝碼使滑塊做勻速運(yùn)動(dòng) 乙方案中將木板調(diào)成傾斜 使滑塊做勻速運(yùn)動(dòng) 在兩套方案中 比較合理的是 填 甲 或 乙 方案 理由是 2 在探究 加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系 的實(shí)驗(yàn)中 某同學(xué)完成實(shí)驗(yàn)器材組裝后 準(zhǔn)備釋放小車時(shí)的情景如圖丙所示 請指出圖中的錯(cuò)誤或不妥之處 寫出兩處即可 丙 解析 1 甲方案中改變滑塊質(zhì)量后 滑塊所受的摩擦力是變化的 故無法平衡摩擦力 乙方案中 改變滑塊質(zhì)量后 重力沿斜面的分力mgsin 始終等于摩擦力 mgcos 故乙方案比較合理 2 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器沒有用交流電源 答 用直流電源 也可以 小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 答 小車離計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn) 也可以 沒有平衡摩擦力 答案見解析 點(diǎn)撥只有真正掌握了 平衡摩擦力 這一操作的原因 才能解決第一小問 第二小問考查的是同學(xué)們對該實(shí)驗(yàn)的熟悉程度以及日常操作規(guī)范 本題真正做到了 考到 而非 考倒 方法2學(xué)會(huì)分析在做每一個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí) 要?jiǎng)邮指獎(jiǎng)幽X 要斟酌每一個(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) 例2在 探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律 的實(shí)驗(yàn)中 小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在50Hz的低壓交變電源上 某同學(xué)在打出的紙帶上每5個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) 共取了A B C D E F六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) 從每一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)處將紙帶剪開分成五段 分別為a b c d e段 將這五段紙帶由短到長緊靠但不重疊地粘在xOy坐標(biāo)系中 如圖乙所示 由此可以得到一條表示v t關(guān)系的圖線 從而求出加速度的大小 甲乙 1 請你在xOy坐標(biāo)系中用最簡潔的方法作出能表示v t關(guān)系的圖線 2 從第一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)開始計(jì)時(shí) 為求出0 15s時(shí)刻的瞬時(shí)速度 需要測出哪一段紙帶的長度 3 若測得a段紙帶的長度為2 0cm e段紙帶的長度為10 0cm 則可求出加速度的大小為m s2 解析 1 紙帶的高度之比等于中間時(shí)刻速度之比 也就是說圖中a段紙帶高度代表0 05s時(shí)的瞬時(shí)速度 b段紙帶高度代表0 15s時(shí)的瞬時(shí)速度 c段紙帶高度代表0 25s時(shí)的瞬時(shí)速度 d段紙帶的高度代表0 35s時(shí)的瞬時(shí)速度 e段紙帶的高度代表0 45s時(shí)的瞬時(shí)速度 所以在xOy坐標(biāo)系中用最簡潔的方法作出能表示v t關(guān)系的圖線 如圖所示 2 b段紙帶高度代表0 15s時(shí)的瞬時(shí)速度 所以為求出0 15s時(shí)刻的瞬時(shí)速度 需要測出b段紙帶的長度 3 若測得a段紙帶的長度為2 0cm 則0 05s時(shí)的瞬時(shí)速度為0 2m s e段紙帶的長度為10 0cm 則0 45s時(shí)的瞬時(shí)速度為1m s 由以上可知 v 0 8m s t 0 4s 所以加速度a 2 0m s2 答案 1 如解析圖所示 2 b 3 2 0 點(diǎn)撥此題難點(diǎn)在于第一小問 在事先知道v t關(guān)系的情況下如何將其表示出來 這里我們要認(rèn)識(shí)到每條紙帶的寬度都是相等的 對應(yīng)于一段段相等的時(shí)間間隔 因此可以拿來作為時(shí)間的標(biāo)度 而中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度 就對應(yīng)了寬度一半處的紙帶高度 方法3學(xué)會(huì)作圖 會(huì)記錄 處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 并得出結(jié)論 是實(shí)驗(yàn)的最終目的所在 用作圖法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 直觀明了 容易發(fā)現(xiàn)規(guī)律 更能訓(xùn)練學(xué)生耐心細(xì)致的科學(xué)態(tài)度 作圖處理數(shù)據(jù)的步驟是 建坐標(biāo)系 描點(diǎn) 思考后連線 用圖線意義處理數(shù)據(jù) 例3要測繪一個(gè)標(biāo)有 3V0 6W 小燈泡的伏安特性曲線 燈泡兩端的電壓需要由零逐漸增加到3V 并便于操作 已選用的器材有 電池組 電動(dòng)勢為4 5V 內(nèi)阻約1 電流表 量程為0 250mA 內(nèi)阻約5 電壓表 量程為0 3V 內(nèi)阻約3k 開關(guān)一個(gè) 導(dǎo)線若干 實(shí)驗(yàn)中所用的滑動(dòng)變阻器應(yīng)選下列中的 填字母代號(hào) A 滑動(dòng)變阻器 最大阻值20 額定電流1A B 滑動(dòng)變阻器 最大阻值1750 額定電流0 3A 畫出實(shí)驗(yàn)電路圖 實(shí)驗(yàn)得到小燈泡的伏安特性曲線如圖所示 如果將這個(gè)小燈泡接到 電動(dòng)勢為1 5V 內(nèi)阻為5 0 的電源兩端 小燈泡消耗的功率是W 解析 因?qū)嶒?yàn)要求小燈泡兩端的電壓從零調(diào)節(jié) 并便于操作 所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)用分壓式接法 應(yīng)選變阻器A 因小燈泡正常工作時(shí)電阻為 R 15 3 而 200 即 所以用電流表外接法 電路圖如圖1所示 圖1 電源與小燈泡直接串聯(lián) 那么路端電壓等于小燈泡兩端的電壓 畫出內(nèi)阻為5 電動(dòng)勢為1 5V的電源的路端電壓與干路電流的關(guān)系圖線 如圖2所示 其與小燈泡的伏安特性曲線的交點(diǎn)即表示小燈泡與該電源直接串聯(lián) 圖2 根據(jù)交點(diǎn)坐標(biāo) 1 0V 0 1A 可以計(jì)算出小燈泡消耗的功率為 P 1 0 1W 0 1W 答案 A 電路圖見解析 0 1