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1、 第1講力_學(xué)_實(shí)_驗(yàn) 一、誤差與有效數(shù)字 1．誤差 誤差 產(chǎn)生原因 大小特點(diǎn) 減小方法 系統(tǒng)誤差 實(shí)驗(yàn)儀器不精密 實(shí)驗(yàn)原理不完善 實(shí)驗(yàn)方法粗糙 總是偏大或偏小 更新儀器 完善實(shí)驗(yàn)原理 偶然誤差 測(cè)量、讀數(shù)不準(zhǔn)確 忽大忽小 畫(huà)圖象或取平均值 2．有效數(shù)字 (1)定義：帶有一位不可靠數(shù)字的近似數(shù)據(jù)。有效數(shù)字的最后一位是測(cè)量者估讀出來(lái)的，是誤差的來(lái)源。 (2)從數(shù)字左邊第一個(gè)不為零的數(shù)字算起，如0.012 5為三位有效數(shù)字。 二、基本儀器的使用與讀數(shù) 1．長(zhǎng)度測(cè)量類(lèi) (1)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)： 游標(biāo)尺(mm) 精度(mm) 測(cè)量結(jié)果(游標(biāo)尺上第

2、n個(gè)刻線與主尺上的某刻度線對(duì)正時(shí))(mm) 刻度格數(shù) 刻度總長(zhǎng)度 每小格與1毫米差 10 9 0.1 0.1 主尺上讀的毫米數(shù)＋0.1 n 20 19 0.05 0.05 主尺上讀的毫米數(shù)＋0.05 n 50 49 0.02 0.02 主尺上讀的毫米數(shù)＋0.02n (2)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)： 測(cè)量值＝固定刻度整毫米數(shù)＋半毫米數(shù)＋可動(dòng)刻度讀數(shù)(含估讀)×0.01 mm。 2．時(shí)間測(cè)量類(lèi) (1)機(jī)械秒表的讀數(shù)： ①原理：機(jī)械秒表的長(zhǎng)針是秒針，轉(zhuǎn)一周是30 s，因?yàn)闄C(jī)械表采用的是齒輪傳動(dòng)，指針不可能停留在兩小格之間，所以不能估讀出比0.1 s更短的時(shí)間。位

3、于秒表上部中間的小圓圈里面的短針是分針，指針走一圈15 min，每小格為0.5 min。 ②秒表的讀數(shù)方法是：T＝短針讀數(shù)(t1)＋長(zhǎng)針讀數(shù)(t2)。 (2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器： 計(jì)時(shí)器種類(lèi) 工作電源電壓 打點(diǎn)間隔 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 交流50 Hz,4～6 V 0.02 s 電火花打 點(diǎn)計(jì)時(shí)器 交流50 Hz,220 V 0.02 s (3)頻閃照相機(jī)： 其作用和處理方法與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器類(lèi)似，它是用等時(shí)間間隔獲取圖象信息的方法將物體在不同時(shí)刻的位置記錄下來(lái)，使用時(shí)要明確頻閃的時(shí)間間隔。 ………………………………………… (解讀命題角度) [例1]　(2012

4、·廣東高考)某同學(xué)測(cè)量一個(gè)圓柱體的電阻率，需要測(cè)量圓柱體的尺寸。 分別使用游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器測(cè)量圓柱體的長(zhǎng)度和直徑，某次測(cè)量的示數(shù)如圖5－1－1(a)和(b)所示，長(zhǎng)度為_(kāi)_______cm，直徑為_(kāi)_______mm。 圖5－1－1 [解析]　游標(biāo)卡尺的精度為0.1 mm，所以L＝(50＋1×0.1)mm＝5.01 cm，螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為d＝(5＋31.5×0.01) mm＝5.315 mm。 [答案]　5.01　5.315 ………………………………………(掌握類(lèi)題通法) 一、方法技巧要用好 (1)游標(biāo)卡尺在讀數(shù)時(shí)先確定各尺的分度，把數(shù)據(jù)讀成以毫米為單位的，先讀主尺數(shù)據(jù)

5、，再讀游標(biāo)尺數(shù)據(jù)，最后兩數(shù)相加。 (2)游標(biāo)卡尺讀數(shù)時(shí)不需要估讀。 (3)螺旋測(cè)微器讀數(shù)時(shí)，要注意固定刻度上表示半毫米的刻度線是否已經(jīng)露出，由可動(dòng)刻度的0刻度線位置判定；要準(zhǔn)確到0.01 mm，估讀到0.001 mm，即結(jié)果若用 mm做單位，則小數(shù)點(diǎn)后必須保留三位數(shù)字。 二、易錯(cuò)易混要明了 (1)游標(biāo)卡尺在讀數(shù)時(shí)注意區(qū)分卡尺的精度。 (2)螺旋測(cè)微器在讀數(shù)時(shí)，注意區(qū)別整刻度線與半毫米刻度線，注意判斷半毫米刻度線是否露出。 ………………………………………………(解讀命題角度) [例2]　(2012·山東高考)某同學(xué)利用圖5－1－2甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，探究物塊在水平桌面上的運(yùn)動(dòng)規(guī)

6、律。物塊在重物的牽引下開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，重物落地后，物塊再運(yùn)動(dòng)一段距離停在桌面上(尚未到達(dá)滑輪處)。從紙帶上便于測(cè)量的點(diǎn)開(kāi)始，每5個(gè)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖乙所示。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源的頻率為50 Hz。 圖5－1－2 (1)通過(guò)分析紙帶數(shù)據(jù)，可判斷物塊在兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)________和________之間某時(shí)刻開(kāi)始減速。 (2)計(jì)數(shù)點(diǎn)5對(duì)應(yīng)的速度大小為_(kāi)_______m/s，計(jì)數(shù)點(diǎn)6對(duì)應(yīng)的速度大小為_(kāi)_______m/s。(保留三位有效數(shù)字) (3)物塊減速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中加速度的大小為a＝________m/s2，若用來(lái)計(jì)算物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)(g為重力加速度)，則計(jì)算結(jié)果比動(dòng)

7、摩擦因數(shù)的真實(shí)值________(填“偏大”或“偏小”)。 [解析]　(1)從計(jì)數(shù)點(diǎn)1到6相鄰的相等時(shí)間內(nèi)的位移差Δx≈2.00 cm，在6、7計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移比5、6計(jì)數(shù)點(diǎn)之間增加了(12.28－11.01) cm＝1.27 cm<2.00 cm，因此，開(kāi)始減速的時(shí)刻在計(jì)數(shù)點(diǎn)6和7之間。 (2)計(jì)數(shù)點(diǎn)5對(duì)應(yīng)的速度大小為 v5＝＝m/s＝1.00 m/s。 計(jì)數(shù)點(diǎn)4對(duì)應(yīng)的速度大小為 v4＝＝m/s＝0.80 m/s。 根據(jù)v5＝，得計(jì)數(shù)點(diǎn)6對(duì)應(yīng)的速度大小為v6＝2v5－v4＝(2×1.00－0.80)m/s＝1.20 m/s。 (3)物塊在計(jì)數(shù)點(diǎn)7到11之間做減速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)Δx＝a

8、T2得 x9－x7＝2a1T2 x10－x8＝2a2T2 故a＝＝≈－2.00 m/s2 物塊做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力包括水平桌面的摩擦阻力和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的摩擦阻力，因此根據(jù)牛頓第二定律，得μmg＋f＝ma，即μ＝，因此用μ′＝計(jì)算出的動(dòng)摩擦因數(shù)比μ的真實(shí)值偏大。 [答案]　(1)6　7(或7　6)　(2)1.00　1.20 (3)－2.00　偏大 ……………………………………… (掌握類(lèi)題通法) 一、方法技巧要用好 1．計(jì)時(shí)點(diǎn)與計(jì)數(shù)點(diǎn) 要區(qū)別打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)與人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的區(qū)別與聯(lián)系，為便于測(cè)量和計(jì)算，一般每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，這樣時(shí)間間隔Δt＝0.02×5

9、s＝0.1 s。 2．求瞬時(shí)速度的方法 利用做勻變速運(yùn)動(dòng)的物體在一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度。如圖5－1－3所示，求打某一點(diǎn)的瞬時(shí)速度，只需在這一點(diǎn)的前后各取相同時(shí)間間隔T的兩段位移xn和xn＋1，則打n點(diǎn)時(shí)的速度vn＝。 圖5－1－3 3．利用紙帶求加速度的方法 (1)利用a＝求解：在已經(jīng)判斷出物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的情況下可利用Δx＝xn＋1－xn＝aT2求加速度a。 (2)逐差法： 圖5－1－4 如圖5－1－4所示，由xn－xm＝(n－m)aT2 可得：a1＝，a2＝， a3＝， 所以a＝＝ (3)兩段法：把上面x1、x2、x3、x4、x5、x

10、6分成時(shí)間相等(均為3T)的兩大段，則由x2－x1＝aT2得：(x4＋x5＋x6)－(x1＋x2＋x3)＝a(3T)2，解出的a與上面逐差法結(jié)果相等，但卻要簡(jiǎn)單的多。 (4)圖象法： ①由vn＝，求出相應(yīng)點(diǎn)的速度。 ②確定各計(jì)數(shù)點(diǎn)的坐標(biāo)值(v1，T)、(v2,2T)、…(vn，nT)。 ③畫(huà)出v－t圖象，圖線的斜率為物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度。 4．利用紙帶判斷物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的方法 (1)若相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離滿足Δx＝x2－x1＝x3－x2＝…＝xn－xn－1＝恒量(aT2)，說(shuō)明物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。 (2)v－t圖象為傾斜直線，說(shuō)明物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。 二、易

11、錯(cuò)易混要明了 (1)注意打點(diǎn)周期與計(jì)數(shù)點(diǎn)間時(shí)間間隔的關(guān)系。 (2)用逐差法求加速度時(shí)，注意公式中分母上的常數(shù)與位移段數(shù)的關(guān)系。 ………………………………………… (解讀命題角度) [例3]　(2012·浙江高考)在“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)中，現(xiàn)有木板、白紙、圖釘、橡皮筋、細(xì)繩套和一把彈簧秤。 (1)為完成實(shí)驗(yàn)，某同學(xué)另找來(lái)一根彈簧，先測(cè)量其勁度系數(shù)，得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表： 彈力F(N) 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 伸長(zhǎng)量x (10－2m) 0.74 1.80 2.80 3.72 4.60 5.58 6.4

12、2 用作圖法求得該彈簧的勁度系數(shù)k＝________N/m； (2)某次實(shí)驗(yàn)中，彈簧秤的指針位置如圖5－1－5所示，其讀數(shù)為_(kāi)_______N，同時(shí)利用(1)中結(jié)果獲得彈簧上的彈力值為2.50 N，請(qǐng)畫(huà)出這兩個(gè)共點(diǎn)力的合力F合； 圖5－1－5 (3)由圖得到F合＝________N。 [解析]　(1)以水平方向?yàn)閤軸，豎直方向?yàn)镕軸，建立直角坐標(biāo)系，然后找點(diǎn)，選盡可能多的點(diǎn)連成一條線，其圖線的斜率即為彈簧的勁度系數(shù)k，k＝N/m≈53 N/m。 (2)彈簧的讀數(shù)為2.10 N，選標(biāo)度 合力的圖示如圖所示。 (3)經(jīng)測(cè)量合力F合＝3.3 N [答案]　(1)見(jiàn)解析圖

13、　53(說(shuō)明：±2內(nèi)都可) (2)2.10(說(shuō)明：有效數(shù)字位數(shù)正確，±0.02內(nèi)都可)　見(jiàn)解析圖　(3)3.3(說(shuō)明：±0.2范圍內(nèi)都可) ……………………………………(掌握類(lèi)題通法) 一、方法技巧要用好 1．圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的規(guī)則 (1)作圖一定要用坐標(biāo)紙， 坐標(biāo)紙的大小要根據(jù)有效數(shù)字的位數(shù)和結(jié)果的需要來(lái)定； (2)要標(biāo)明坐標(biāo)軸物理量、單位，在軸上每隔一定的間距按有效數(shù)字的位數(shù)標(biāo)明數(shù)值； (3)圖上的連線不一定通過(guò)所有的數(shù)據(jù)點(diǎn)，而應(yīng)盡量使數(shù)據(jù)點(diǎn)合理地分布在線的兩側(cè)； (4)作圖時(shí)常通過(guò)選取適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)軸使圖線線性化，即“化曲為直”。 2．圖象法處理數(shù)據(jù)的缺點(diǎn) (1)在圖紙

14、上連線時(shí)有較大的主觀任意性。 (2)連線的粗細(xì)、圖紙的大小、圖紙本身的均勻程度等，都對(duì)結(jié)果的準(zhǔn)確性有影響。 二、易錯(cuò)易混要明了 (1)注意區(qū)別縱、橫坐標(biāo)軸的物理意義，標(biāo)度及單位。 (2)圖線的斜率、截距的物理意義。 1．(2012·新課標(biāo)全國(guó)卷)某同學(xué)利用螺旋測(cè)微器測(cè)量一金屬板的厚度。該螺旋測(cè)微器校零時(shí)的示數(shù)如圖1(a)所示，測(cè)量金屬板厚度時(shí)的示數(shù)如圖(b)所示。圖(a)所示讀數(shù)為_(kāi)_____ mm，圖(b)所示讀數(shù)為_(kāi)_____ mm，所測(cè)金屬板的厚度為_(kāi)_______ mm。 圖1 解析：圖(a)：0 mm＋0.01 mm×1.0＝0.010 mm；圖(b)：6.5

15、mm＋0.01 mm×37.0＝6.870 mm；故所測(cè)金屬板的厚度為6.870 mm－0.010 mm＝6.860 mm。 答案：0.010　6.870　6.860 2．(2012·合肥一模)甲、乙和丙三位同學(xué)做“互成角度的兩個(gè)力的合成”的實(shí)驗(yàn)，所用彈簧測(cè)力計(jì)的量程為0～5 N，他們都把橡皮條的一端固定在木板上的A點(diǎn)，橡皮條的另一端通過(guò)細(xì)繩連接彈簧測(cè)力計(jì)，用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)把橡皮條的另一端拉到某一確定的O點(diǎn)，如圖2所示，此時(shí)細(xì)繩都與平板平行，用F1和F2表示拉力的方向和大小。 甲同學(xué)：F1和F2的方向互相垂直，F(xiàn)1＝3.0 N、F2＝3.8 N；乙同學(xué)：F1和F2方向間的夾角約為30°，

16、F1＝F2＝4.0 N；丙同學(xué)：F1和F2方向間的夾角約為120°，F(xiàn)1＝F2＝4.0 N。這三位同學(xué)中操作不合適的是哪一位？并說(shuō)明原因。 圖2 解析：操作不合適的是乙同學(xué)，因?yàn)樗@兩個(gè)力的合力超過(guò)了測(cè)力計(jì)刻度的最大值5 N，下面再用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條時(shí)，結(jié)點(diǎn)不能被拉到O點(diǎn)。 答案：乙同學(xué)，原因見(jiàn)解析 3．(2012·湖北八校聯(lián)考)某學(xué)習(xí)小組利用自行車(chē)的運(yùn)動(dòng)“探究阻力做功與速度變化的關(guān)系”。人騎自行車(chē)在平直的路面上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)人停止蹬車(chē)后，由于受到阻力作用，自行車(chē)的速度會(huì)逐漸減小至零，如圖3所示。在此過(guò)程中，阻力做功使自行車(chē)的速度發(fā)生變化。 圖3 設(shè)自行車(chē)無(wú)動(dòng)力后受到的阻力

17、恒定。 (1)在實(shí)驗(yàn)中使自行車(chē)在平直的公路上獲得某一速度后停止蹬車(chē)，需要測(cè)出人停止蹬車(chē)后自行車(chē)向前滑行的距離s, 為了計(jì)算自行車(chē)的初速度v，還需要測(cè)量________(填寫(xiě)物理量的名稱(chēng)及符號(hào))。 (2)設(shè)自行車(chē)受到的阻力恒為f，計(jì)算出阻力做的功及自行車(chē)的初速度。改變?nèi)送Ｖ沟跑?chē)時(shí)自行車(chē)的速度，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，可以得到多組測(cè)量值。以阻力對(duì)自行車(chē)做功的大小為縱坐標(biāo)，自行車(chē)初速度為橫坐標(biāo)，作出W－v曲線。分析這條曲線，就可以得到阻力做的功與自行車(chē)速度變化的定性關(guān)系。在實(shí)驗(yàn)中作出W－v圖象如圖4所示，其中符合實(shí)驗(yàn)情況的是________。 圖4 解析：(1)自行車(chē)所受阻力恒定，當(dāng)人停止蹬車(chē)后，自行

18、車(chē)做勻減速運(yùn)動(dòng)，故有s＝t，因此要測(cè)出自行車(chē)的初速度v，還需測(cè)量人停止蹬車(chē)后自行車(chē)滑行的時(shí)間t。 (2)由動(dòng)能定理可知，－W＝0－mv2，故W＝mv2，C正確。 答案：(1)人停止蹬車(chē)后自行車(chē)滑行的時(shí)間t　(2)C 4．(2012·唐山調(diào)研)某學(xué)習(xí)小組在“探究功與速度變化關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中采用了圖5甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置。 圖5 (1)將氣墊導(dǎo)軌接通氣泵，通過(guò)調(diào)平螺絲調(diào)整氣墊導(dǎo)軌使之水平，檢查是否調(diào)平的方法是____________。 (2)如圖5乙所示，游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光條的寬度Δd＝________ cm；實(shí)驗(yàn)時(shí)，將橡皮條掛在滑塊的掛鉤上，向后拉伸一定的距離，并做好標(biāo)記，以保證每次拉伸

19、的距離恒定?，F(xiàn)測(cè)得掛一根橡皮條時(shí)，滑塊彈離橡皮條后，經(jīng)過(guò)光電門(mén)的時(shí)間為Δt，則滑塊最后勻速運(yùn)動(dòng)的速度表達(dá)式為_(kāi)_______(用字母表示)。 (3)逐條增加橡皮條，記錄每次遮光條經(jīng)過(guò)光電門(mén)的時(shí)間，并計(jì)算出對(duì)應(yīng)的速度。則畫(huà)出的W－v2圖象應(yīng)是________。 解析：根據(jù)游標(biāo)卡尺讀數(shù)規(guī)則，遮光條的寬度Δd＝0.5 cm＋10×0.005 cm＝0.550 cm。由速度定義可知，滑塊最后勻速運(yùn)動(dòng)的速度表達(dá)式為v＝；由動(dòng)能定理可知，W＝mv2，畫(huà)出的W－v2圖象應(yīng)是過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一條傾斜直線。 答案：(1)將滑塊輕置于氣墊導(dǎo)軌之上，看其是否滑動(dòng)(將滑塊輕置于氣墊導(dǎo)軌之上，輕推滑塊看是否勻速)，其

20、它方法正確同樣得分。 (2)0.550　(3)v＝　(4)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一條傾斜直線 5．(2012·安徽高考)圖6為“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。砂和砂桶的總質(zhì)量為m，小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量為M。實(shí)驗(yàn)中用砂和砂桶總重力的大小作為細(xì)線對(duì)小車(chē)?yán)Φ拇笮　? 圖6 (1)實(shí)驗(yàn)中，為了使細(xì)線對(duì)小車(chē)的拉力等于小車(chē)所受的合外力，先調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板一端滑輪的高度，使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行。接下來(lái)還需要進(jìn)行的一項(xiàng)操作是________。 A．將長(zhǎng)木板水平放置，讓小車(chē)連著已經(jīng)穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電，調(diào)節(jié)m的大小，使小車(chē)在砂和砂桶的牽引下運(yùn)動(dòng)。從打出的紙帶判斷小車(chē)是否做勻速運(yùn)動(dòng) B．將長(zhǎng)木板

21、的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?，讓小?chē)連著已經(jīng)穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，撤去砂和砂桶，給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電，輕推小車(chē)，從打出的紙帶判斷小車(chē)是否做勻速運(yùn)動(dòng) C．將長(zhǎng)木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?，撤去紙帶以及砂和砂桶，輕推小車(chē)，觀察判斷小車(chē)是否做勻速運(yùn)動(dòng) (2)實(shí)驗(yàn)中要進(jìn)行質(zhì)量m和M的選取，以下最合理的一組是________。 A．M＝200 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g B．M＝200 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g C．M＝400 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g D．M＝400 g，m＝20

22、 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g (3)圖7是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，A、B、C、D、E、F、G為7個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出。量出相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為：sAB＝4.22 cm、sBC＝4.65 cm、sCD＝5.08 cm、sDE＝5.49 cm、sEF＝5.91 cm，sFG＝6.34 cm。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50 Hz，則小車(chē)的加速度a＝________m/s2。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字) 圖7 解析：(1)小車(chē)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到重力、支持力、紙帶的拉力、木板對(duì)小車(chē)的摩擦力和細(xì)線拉力的作用。為了使細(xì)線對(duì)小車(chē)的拉力等

23、于小車(chē)所受的合力，因此應(yīng)把木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨龋允怪亓?、支持力、紙帶的拉力和摩擦力的合力為零，即小?chē)做勻速運(yùn)動(dòng)，因此在進(jìn)行這一操作時(shí)，不應(yīng)掛砂桶，小車(chē)應(yīng)連接紙帶，A、C項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)正確。 (2)由于繩子的拉力不易測(cè)量，本實(shí)驗(yàn)中用砂和砂桶的總重力來(lái)代替繩的拉力，而砂桶做加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度大小為a，則FT＝m(g－a)，當(dāng)砂桶的加速度很小時(shí)，F(xiàn)T近似等于mg，因此實(shí)驗(yàn)中應(yīng)控制實(shí)驗(yàn)條件，使砂桶的加速度很小。只有當(dāng)小車(chē)的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和砂桶的總質(zhì)量時(shí)，小車(chē)和砂桶的加速度才很小，繩的拉力才近似等于砂和砂桶的總重力。C項(xiàng)正確。 (3)相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間T＝0.1s，由Δx＝aT2可得a，代入數(shù)據(jù)

24、解得 a＝0.42 m/s2。 答案：(1)B　(2)C　(3)0.42 6．(2012·江蘇高考)為測(cè)定木塊與桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，小亮設(shè)計(jì)了如圖8所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)木塊A位于水平桌面上的O點(diǎn)時(shí)，重物B剛好接觸地面。將A拉到P點(diǎn)，待B穩(wěn)定后靜止釋放，A最終滑到Q點(diǎn)。分別測(cè)量OP、OQ的長(zhǎng)度h和s。改變h，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，分別記錄幾組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 圖8 (1)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，發(fā)現(xiàn)A釋放后會(huì)撞到滑輪，請(qǐng)?zhí)岢鰞蓚€(gè)解決方法。 (2)請(qǐng)根據(jù)下表的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出s－h(huán)關(guān)系的圖象。 h/(cm) 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 s/(cm) 19.5

25、 28.5 39.0 48.0 56.5 圖9 (3)實(shí)驗(yàn)測(cè)得A、B的質(zhì)量分別為m＝0.40 kg、M＝0.50 kg。根據(jù)s－h(huán)圖象可計(jì)算出A木塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝________。(結(jié)果保留一位有效數(shù)字) (4)實(shí)驗(yàn)中，滑輪軸的摩擦?xí)?dǎo)致μ的測(cè)量結(jié)果______(選填“偏大”或“偏小”)。 解析：(1)木塊A撞到滑輪是因?yàn)槟緣KA運(yùn)動(dòng)到滑輪位置時(shí)速度不為零，若使A不撞到滑輪應(yīng)減小繩子的拉力，即減小B的質(zhì)量；或增加細(xì)線的長(zhǎng)度使木塊A的初始位置遠(yuǎn)離滑輪。 (2)利用描點(diǎn)作圖法畫(huà)出s－h(huán)的圖象，如圖所示。 (3)在B下落h的過(guò)程中，對(duì)系統(tǒng)利用動(dòng)能定理得Mgh－μm

26、gh＝(M＋m)v2，B落地后以木塊A為研究對(duì)象，有－μmgs＝0－mv2，代入已知數(shù)據(jù)M＝0.5 kg，m＝0.4 kg，解得s＝h，其圖象的斜率k＝，由s－h(huán)圖象解得直線的斜率k＝，聯(lián)立解得木塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.4。 (4)由于滑輪軸有摩擦，所以(3)中表示出的摩擦力μmg實(shí)際是A與桌面的摩擦力加上滑輪軸的摩擦力，即μmg＝μAmg＋f軸>μAmg，所以滑輪的摩擦?xí)?dǎo)致μ的測(cè)量結(jié)果偏大。 答案：(1)減小B的質(zhì)量；增加細(xì)線的長(zhǎng)度(或增大A的質(zhì)量；降低B的起始高度) (2)見(jiàn)解析 (3)0.4　(4)偏大 7．(2012·廣東高考)某同學(xué)探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系。 (

27、1)將彈簧懸掛在鐵架臺(tái)上，將刻度尺固定在彈簧一側(cè)，彈簧軸線和刻度尺都應(yīng)在________方向(填“水平”或“豎直”)。 (2)彈簧自然懸掛，待彈簧________時(shí)，長(zhǎng)度記為L(zhǎng)0；彈簧下端掛上砝碼盤(pán)時(shí)，長(zhǎng)度記為L(zhǎng)x；在砝碼盤(pán)中每次增加10 g砝碼，彈簧長(zhǎng)度依次記為L(zhǎng)1至L6，數(shù)據(jù)如下表： 代表 符號(hào) L0 Lx L1 L2 L3 L4 L5 L6 數(shù)值 (cm) 25.35 27.35 29.35 31.30 33.4 35.35 37.40 39.30 表中有一個(gè)數(shù)值記錄不規(guī)范，代表符號(hào)為_(kāi)_______。由表可知所用刻度尺的最小分度為_(kāi)_____

28、__。 圖10 (3)圖10是該同學(xué)根據(jù)表中數(shù)據(jù)作的圖，縱軸是砝碼的質(zhì)量，橫軸是彈簧長(zhǎng)度與________的差值(填“L0”或“Lx”)。 (4)由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)_______N/m；通過(guò)圖和表可知砝碼盤(pán)的質(zhì)量為_(kāi)_______g(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，重力加速度取9.8 m/s2)。 解析：(1)彈簧的軸線必須沿重力方向，所以應(yīng)沿豎直方向。 (2)由于表中測(cè)量值已經(jīng)估讀到0.1 mm，所以刻度尺的最小刻度應(yīng)是1 mm。 (3)因?yàn)閙0g＝k(Lx－L0)，nmg＋m0g＝k(Ln－L0)，整理得nmg＝k(Ln－Lx)，所以橫軸應(yīng)為彈簧長(zhǎng)度與Lx的差值。 (4)從

29、上式可以看出圖象的斜率表示k的大小，即k＝＝4.9 N/m，m0＝＝1.0×10－2 kg＝10 g。 答案：(1)豎直　(2)靜止　L3　1 mm　(3)Lx　(4)4.9　10 8．(2012·江蘇重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)某研究性學(xué)習(xí)小組利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖11甲所示。在氣墊導(dǎo)軌上相隔一定距離的兩處安裝兩個(gè)光電傳感器A、B，滑塊P上固定一遮光條，若光線被遮光條遮擋，光電傳感器會(huì)輸出高電壓，兩光電傳感器采集數(shù)據(jù)后與計(jì)算機(jī)相連?；瑝K在細(xì)線的牽引下向左加速運(yùn)動(dòng)，遮光條經(jīng)過(guò)光電傳感器A、B時(shí)，通過(guò)計(jì)算機(jī)可以得到如圖乙所示的電壓U隨時(shí)間t變化的圖象。 圖11 (1)實(shí)驗(yàn)前，

30、按通氣源，將滑塊(不掛鉤碼)置于氣墊導(dǎo)軌上，輕推滑塊，當(dāng)圖乙中的Δt1________Δt2(選填“>”、“＝”或“<”)時(shí)，說(shuō)明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平。 (2)用螺旋測(cè)微器測(cè)遮光條寬度d，測(cè)量結(jié)果如圖丙所示，則d＝________ mm。 (3)滑塊P用細(xì)線跨過(guò)氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與質(zhì)量為m的鉤碼Q相連，將滑塊P由圖甲所示位置釋放，通過(guò)計(jì)算機(jī)得到的圖象如圖乙所示，若Δt1、Δt2和d已知，要驗(yàn)證滑塊和砝碼組成的系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒，還應(yīng)測(cè)出________和________(寫(xiě)出物理量的名稱(chēng)及符號(hào))。 (4)若上述物理量間滿足關(guān)系式________，則表明在上述過(guò)程中，滑塊和砝碼組成的系統(tǒng)機(jī)械

31、能守恒。 解析：(1)若氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平，滑塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，滑塊遮光條經(jīng)過(guò)光電傳感器A、B時(shí)時(shí)間相等。 (2)由螺旋測(cè)微器讀數(shù)規(guī)則，遮光條寬度d＝8 mm＋0.476 mm＝8.476 mm。 (3)要驗(yàn)證滑塊和砝碼組成的系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒，還應(yīng)測(cè)出滑塊質(zhì)量M，兩光電門(mén)間距離L。 (4)滑塊和砝碼組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，則有砝碼減小的重力勢(shì)能等于滑塊和砝碼組成的系統(tǒng)動(dòng)能的增加，即mgL＝(M＋m)()2－(M＋m)()2。 答案：(1)＝　(2)8.476(在8.474～8.477之間均算對(duì)) (3)滑塊質(zhì)量M　兩光電門(mén)間距離L (4)mgL＝(M＋m)()2－(M＋m)()2

32、 第2講電_學(xué)_實(shí)_驗(yàn) 一、電學(xué)量測(cè)量?jī)x器 1．電流表、電壓表、歐姆表的對(duì)比 儀器 極性 量程選擇 讀數(shù) 電流表 有正、負(fù)極的電表，電流由電表的正極流入，負(fù)極流出 使指針指示比滿偏刻度多的位置 3 V和3 A量程估讀到最小分度的；15 V量程估讀到最小分度的；0.6 A量程應(yīng)估讀到最小分度的 電壓表 歐姆表 使指針盡量指在表盤(pán)的中間位置左右 取兩位有效數(shù)字并乘以相應(yīng)擋位的倍率 2．多用電表的使用“三注意” (1)電流的流向： 由于使用多用電表時(shí)不管測(cè)量項(xiàng)目是什么，電流都要從電表的“＋”插孔(紅表筆)流入，從“－”插孔(黑表筆)流出，所以使用歐姆擋時(shí)，多

33、用電表內(nèi)部電池的正極接的是黑表筆，負(fù)極接的是紅表筆。 (2)要區(qū)分開(kāi)“機(jī)械零點(diǎn)”與“歐姆零點(diǎn)” “機(jī)械零點(diǎn)”在表盤(pán)刻度左側(cè)“0”位置。調(diào)整的是表盤(pán)下邊中間的定位螺絲；“歐姆零點(diǎn)”在表盤(pán)刻度的右側(cè)電阻刻度“0”位置，調(diào)整的是歐姆擋的調(diào)零旋鈕。 (3)選倍率： 測(cè)量前應(yīng)根據(jù)估計(jì)阻值選用適當(dāng)?shù)膿跷?。由于歐姆擋刻度的非線性，使用歐姆擋測(cè)電阻時(shí)，表頭指針偏轉(zhuǎn)過(guò)大或過(guò)小都有較大誤差。通常只使用表盤(pán)中間一段刻度范圍，指針偏轉(zhuǎn)角度在滿偏到滿偏之間為測(cè)量的有效范圍。 二、電流表的內(nèi)外接法選擇 1．兩種接法的比較 比較項(xiàng)目 電流表內(nèi)接法 電流表外接法 電路 誤差原因 由于電流表內(nèi)阻

34、的分壓作用，電壓表測(cè)量值偏大 由于電壓表內(nèi)阻的分流作用，電流表測(cè)量值偏大 測(cè)量結(jié)果 R測(cè)＝＝RA＋Rx>Rx 電阻的測(cè)量值大于真實(shí)值 R測(cè)＝＝Rx

35、：當(dāng)無(wú)法估計(jì)電阻的阻值，難以比較及的大小時(shí)，可采用電壓表試觸法看電流表、電壓表變化大小來(lái)確定，若電流表示數(shù)較電壓表示數(shù)變化明顯，說(shuō)明外接時(shí)電壓表分流作用大，應(yīng)采用內(nèi)接法；若電壓表示數(shù)較電流表示數(shù)變化明顯，說(shuō)明內(nèi)接時(shí)電流表的分壓作用大，應(yīng)采用外接法。 三、滑動(dòng)變阻器連接的限流接法和分壓接法 1．兩種接法的對(duì)比 　　方式 內(nèi)容　　 限流接法 分壓接法 對(duì)比 說(shuō)明 兩種接法 電路圖 串、并 聯(lián)關(guān) 系不同 負(fù)載Rx上 電壓調(diào)節(jié) 范圍 ≤U≤E 0≤U≤E 分壓電路調(diào)節(jié)范圍大 負(fù)載Rx上 電流調(diào)節(jié) 范圍 ≤I≤ 0≤I≤ 分壓電路調(diào)節(jié)范圍大

36、 閉合S前 觸頭位置 b端 a端 都起保護(hù)作用 額定條件 下電路總 功率 EI E(I＋I(xiàn)P) 分壓電路耗能較多 2．兩種接法的處理技巧 (1)滑動(dòng)變阻器限流式接法選取原則：一般在滑動(dòng)變阻器總電阻R0與Rx相差不大時(shí)，既不要求較大范圍調(diào)節(jié)電流和電壓，又不要求從零開(kāi)始讀數(shù)，則優(yōu)先選擇限流式接法。 (2)滑動(dòng)變阻器的分壓式接法選取原則： ①滑動(dòng)變阻器的全值電阻R0遠(yuǎn)小于用電器電阻Rx或電路中串聯(lián)的其他電阻的阻值，即Rx?R0。 ②要求用電器Rx的電流或電壓從零開(kāi)始連續(xù)變化。 ③采用限流式電路時(shí)，電路中的最小電流大于用電器Rx的額定電流，或給定的儀表量程偏小。

37、……………………………………………… (解讀命題角度) [例1]　(2012·上海高考)在練習(xí)使用多用電表的實(shí)驗(yàn)中： (1)某同學(xué)連接的電路如圖5－2－1所示。 圖5－2－1 ①若旋轉(zhuǎn)選擇開(kāi)關(guān)，使尖端對(duì)準(zhǔn)直流電流擋，此時(shí)測(cè)得的是通過(guò)________的電流； ②若斷開(kāi)電路中的電鍵，旋轉(zhuǎn)選擇開(kāi)關(guān)使其尖端對(duì)準(zhǔn)歐姆擋，此時(shí)測(cè)得的是________的電阻； ③若旋轉(zhuǎn)選擇開(kāi)關(guān)，使尖端對(duì)準(zhǔn)直流電壓擋，閉合電鍵，并將滑動(dòng)變阻器的滑片移至最左端，此時(shí)測(cè)得的是________兩端的電壓。 (2)(單選)在使用多用表的歐姆擋測(cè)量電阻時(shí)，若(　　) A．雙手捏住兩表筆金屬桿，測(cè)量值將偏大 B．測(cè)

38、量時(shí)發(fā)現(xiàn)指針偏離中央刻度過(guò)大，則必需減小倍率，重新調(diào)零后再進(jìn)行測(cè)量 C．選擇“×10”倍率測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)指針位于20與30正中間，則測(cè)量值小于25 Ω D．歐姆表內(nèi)的電池使用時(shí)間太長(zhǎng)，雖然完成調(diào)零，但測(cè)量值將略偏大 [解析]　(1)①當(dāng)多用電表選擇開(kāi)關(guān)尖端對(duì)準(zhǔn)直流電流擋時(shí)，電流表與R1串聯(lián)，此時(shí)電流表測(cè)得的是通過(guò)R1的電流。 ②切斷電路，選擇開(kāi)關(guān)尖端對(duì)準(zhǔn)歐姆擋時(shí)，測(cè)得的是R1和R2的串聯(lián)總電阻。 ③選擇開(kāi)關(guān)尖端對(duì)準(zhǔn)直流電壓擋，閉合開(kāi)關(guān)，且滑動(dòng)變阻器的滑片移至最左端時(shí)，電阻R1被短路，此時(shí)多用電表示數(shù)等于電阻R2兩端的電壓，也等于電源的路端電壓。 (2)雙手捏住兩表筆金屬桿時(shí)，測(cè)量值為被

39、測(cè)電阻與人體電阻的并聯(lián)阻值，應(yīng)偏小，A錯(cuò)誤；測(cè)量時(shí)指針若向左偏離中央刻度過(guò)大，應(yīng)增大倍率，B錯(cuò)誤；選擇開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)“×10”倍率時(shí)，指針位于20與30正中間時(shí)，測(cè)量值應(yīng)小于250 Ω，C錯(cuò)誤；電池用時(shí)間太久，電動(dòng)勢(shì)減小，雖然完成調(diào)零，但中值電阻偏小，測(cè)量時(shí)讀數(shù)將比真實(shí)值偏大，D正確。 [答案]　(1)①R1?、赗1和R2串聯(lián)?、跼2(或電源的路端電壓)　(2)D ………………………………………… (掌握類(lèi)題通法) 方法技巧要用好 1．使用多用電表的“五步”法 (1)選倍率，一般要選擇比被測(cè)電阻的估計(jì)值低一個(gè)數(shù)量級(jí)的倍率，如估計(jì)值為200 Ω就應(yīng)該選×10的倍率； (2)進(jìn)行歐姆調(diào)零；

40、 (3)將紅黑表筆接被測(cè)電阻兩端進(jìn)行測(cè)量； (4)將指針示數(shù)乘以倍率，得測(cè)量值； (5)測(cè)量結(jié)束后，將選擇開(kāi)關(guān)扳到OFF或交流電壓最高擋。 2．倍率調(diào)整方法 用歐姆擋測(cè)電阻時(shí)，如果指針偏轉(zhuǎn)角度太小(即指針?biāo)傅臍W姆刻度值太大)，應(yīng)該適當(dāng)增大倍率重新調(diào)零后再測(cè)量；如果指針偏轉(zhuǎn)角度太大(即指針?biāo)傅臍W姆刻度值太小)，應(yīng)該適當(dāng)減小倍率重新調(diào)零后再測(cè)量。 …………………………………… (解讀命題角度) [例2]　(2012·山東高考) 圖5－2－2 在測(cè)量金屬絲電阻率的實(shí)驗(yàn)中，可供選用的器材如下： 待測(cè)金屬絲：Rx(阻值約4 Ω，額定電流約0.5 A)； 電壓表： (量程3

41、 V，內(nèi)阻約3 kΩ)； 電流表： (量程0.6 A，內(nèi)阻約0.2 Ω) (量程3 A，內(nèi)阻約0.05 Ω) 電源：E1(電動(dòng)勢(shì)3 V，內(nèi)阻不計(jì))； E2(電動(dòng)勢(shì)12 V，內(nèi)阻不計(jì))； 滑動(dòng)變阻器：R(最大阻值約20 Ω) 螺旋測(cè)微器；毫米刻度尺；開(kāi)關(guān)S；導(dǎo)線。 (1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖5－2－2所示，讀數(shù)為_(kāi)_______mm。 (2)若滑動(dòng)變阻器采用限流接法，為使測(cè)量盡量精確，電流表應(yīng)選________，電源應(yīng)選________(均填器材代號(hào))，在虛線框內(nèi)完成電路原理圖。 [解析]　(1)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為1.5 mm＋27.3×0.0

42、1 mm＝1.773 mm。 (2)在用伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)，為使測(cè)量盡量精確，則電流表、電壓表指針需達(dá)到半偏以上，又因待測(cè)電阻絲的額定電流為0.5 A，所以電流表選 ，電源選E1即可。電路原理圖如圖所示。 [答案]　(1)1.773(1.771～1.775均正確) (2) 　E1　電路圖見(jiàn)解析 ………………………………………… (掌握類(lèi)題通法) 方法技巧要用好 1．器材選取三原則 (1)安全性原則：要能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求和客觀條件選用合適的儀器，使實(shí)驗(yàn)切實(shí)可行，能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。另外還要注意測(cè)量?jī)x器的量程，電器元件的電流不能超過(guò)其允許通過(guò)的最大電流等。 (2)精確性原則：根據(jù)實(shí)驗(yàn)的

43、需要，選用精度合適的測(cè)量工具，但對(duì)某個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)講，精確程度合適即可，并不是精度越高越好。 (3)方便性原則：實(shí)驗(yàn)時(shí)需考慮調(diào)節(jié)方便，便于操作，如滑動(dòng)變阻器的選擇，既要考慮它的額定電流，又要考慮它的阻值范圍，在二者都能滿足實(shí)驗(yàn)要求的情況下，還要考慮阻值大小對(duì)實(shí)驗(yàn)操作是否調(diào)節(jié)方便的問(wèn)題。 2．器材選取三要求 (1)根據(jù)不使電表受損和盡量減少誤差的原則選擇電表。首先保證流過(guò)電流表的電流和加在電壓表上的電壓均不超過(guò)使用量程，然后合理選擇量程。務(wù)必使指針有較大偏轉(zhuǎn)(一般取滿偏的1/3～2/3左右)，以減少測(cè)量和讀數(shù)的誤差。 (2)根據(jù)電路中可能出現(xiàn)的電流或電壓范圍選擇滑動(dòng)變阻器，注意流過(guò)滑動(dòng)變阻器的

44、電流不能超過(guò)它的額定值。對(duì)高阻值的變阻器，如果滑動(dòng)頭稍有移動(dòng)，使電流、電壓有很大變化的，不宜采用。 (3)應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的基本要求來(lái)選擇儀器。對(duì)于這種情況，只有熟悉實(shí)驗(yàn)原理，才能做出恰當(dāng)?shù)倪x擇。 3．器材選取的一般步驟 (1)找出唯一且必須的器材； (2)畫(huà)出電路圖(暫不把電表接入)； (3)估算最大值(在限流電路中把滑動(dòng)變阻器觸頭推向最小值)或估算最小值(在限流電路中把滑動(dòng)變阻器觸頭推向最大值)； (4)考慮能否使電壓表、電流表都達(dá)到滿偏的1/3以上。 ………………………………………… (解讀命題角度) [例3]　(2012·重慶高考)某中學(xué)生課外科技活動(dòng)小組利用銅片、鋅片

45、和家鄉(xiāng)盛產(chǎn)的柑橘制作了果汁電池，他們測(cè)量這種電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r，并探究電極間距對(duì)E和r的影響。實(shí)驗(yàn)器材如圖5－2－3所示。 圖5－2－3 (1)測(cè)量E和r的實(shí)驗(yàn)方案為：調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，改變電源兩端的電壓U和流過(guò)電源的電流I，依據(jù)公式________，利用測(cè)量數(shù)據(jù)作出U－I圖象，得出E和r。 (2)將電壓表視為理想表，要求避免電流表分壓作用對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，請(qǐng)?jiān)趫D5－2－3中用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線連接電路。 (3)實(shí)驗(yàn)中依次減小銅片與鋅片的間距，分別得到相應(yīng)果汁電池的U－I圖象如圖5－2－4中(a)、(b)、(c)、(d)所示，由此可知： 在該實(shí)驗(yàn)中，隨電極間距的減小，電源電動(dòng)勢(shì)__

46、______(填“增大”、“減小”或“不變”)，電源內(nèi)阻________(填“增大”、“減小”或“不變”)。 曲線(c)對(duì)應(yīng)的電源電動(dòng)勢(shì)E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω。當(dāng)外電路總電阻為2 500 Ω時(shí)，該電源的輸出功率P＝________mW。(均保留三位有效數(shù)字) 圖5－2－4 [解析]　(1)根據(jù)歐姆定律，路端電壓等于電動(dòng)勢(shì)減去內(nèi)電壓，即U＝E－Ir。 (2)該實(shí)驗(yàn)要求路端電壓測(cè)量準(zhǔn)確，故電壓表應(yīng)直接接在電源的兩端，滑動(dòng)變阻器只需能改變路端電壓的值即可，故采用限流式接法。 (3)根據(jù)圖象，電流為零時(shí)，路端電壓等于電動(dòng)勢(shì)，四條圖線對(duì)應(yīng)值均相同，故電極間距減小

47、時(shí)，電源電動(dòng)勢(shì)不變，四條圖線中圖線(d)短路電流最小，故內(nèi)阻最大，即隨電極間距減小，內(nèi)阻增大；圖線(c)對(duì)應(yīng)電動(dòng)勢(shì)從圖線中直接讀出，為0.975 V，當(dāng)電流為0.8 mA時(shí)，路端電壓為0.592 V，由U＝E－Ir計(jì)算得r≈478 Ω；當(dāng)外電路總電阻為2 500 Ω，則路端電壓為U＝ E≈0.819 V，輸出功率P＝＝W≈0.268 mW。 [答案]　(1)U＝E－Ir　(2)如圖所示　(3)不變　增大　0.975　478　0.268 ………………………………………… (掌握類(lèi)題通法) 一、方法技巧要用好 1．測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的三種方法 (1)用電壓表、電流表和可變電阻(如滑

48、動(dòng)變阻器)測(cè)量，如圖5－2－5所示，測(cè)出兩組U、I值，根據(jù)E＝U＋I(xiàn)r，通過(guò)計(jì)算或利用圖象就能求出電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。 圖5－2－5　　　　　　　　　圖5－2－6 (2)用電流表、電阻箱測(cè)量，如圖5－2－6所示，測(cè)出兩組I、R值，根據(jù)E＝I(R＋r)通過(guò)計(jì)算或利用圖象就能求出電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。 (3)用電壓表、電阻箱測(cè)量，如圖5－2－7所示，測(cè)出兩組U、R值，根據(jù)E＝U＋r，通過(guò)計(jì)算或利用圖象，就能求出電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。 2．?dāng)?shù)據(jù)處理 圖5－2－7 本實(shí)驗(yàn)在利用圖象處理數(shù)據(jù)時(shí)，要明確： (1)圖線的縱坐標(biāo)是路端電壓，它反映的是：當(dāng)電流I增大時(shí)，路

49、端電壓U將隨之減小，U與I成線性關(guān)系，U＝E－Ir。 (2)電阻的伏安特性曲線中，U與I成正比，前提是R保持一定，而這里的U－I圖線中，E、r不變，外電阻R改變，正是R的變化，才有I和U的變化。 (3)將圖線兩側(cè)延長(zhǎng)，縱軸截距點(diǎn)意味著斷路情況，它的數(shù)值就等于電源電動(dòng)勢(shì)E，橫軸截距點(diǎn)(路端電壓U＝0)意味著短路情況，它的數(shù)值等于短路電流。 (4)圖線斜率的絕對(duì)值表示電源內(nèi)阻，由于r一般很小，故得到的圖線斜率的絕對(duì)值就較小。為了使測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，可以將縱軸的坐標(biāo)不從零開(kāi)始，計(jì)算r時(shí)選取直線上相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)求得。 二、易錯(cuò)易混要明了 在連實(shí)物圖時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： (1)各導(dǎo)線都應(yīng)接在接線柱

50、上。 (2)不應(yīng)在導(dǎo)線中間出現(xiàn)分叉、導(dǎo)線不能交叉、跨過(guò)儀器。 (3)連接電表應(yīng)注意量程選用正確，正、負(fù)接線柱不要接錯(cuò)。 (4)開(kāi)關(guān)要控制所在電路。 ……………………………………………… (解讀命題角度) [例4]　(2012·新課標(biāo)全國(guó)卷)圖5－2－8中虛線框內(nèi)存在一沿水平方向、且與紙面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)?，F(xiàn)通過(guò)測(cè)量通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的安培力，來(lái)測(cè)量磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，并判定其方向。所用部分器材已在圖中給出，其中D為位于紙面內(nèi)的U形金屬框，其底邊水平，兩側(cè)邊豎直且等長(zhǎng)；E為直流電源；R為電阻箱； 為電流表；S為開(kāi)關(guān)。此外還有細(xì)沙、天平、米尺和若干輕質(zhì)導(dǎo)線。 圖5－2－8

51、 (1)在圖中畫(huà)線連接成實(shí)驗(yàn)電路圖。 (2)完成下列主要實(shí)驗(yàn)步驟中的填空： ①按圖接線。 ②保持開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，在托盤(pán)內(nèi)加入適量細(xì)沙，使D處于平衡狀態(tài)；然后用天平稱(chēng)出細(xì)沙質(zhì)量m1。 ③閉合開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)R的值使電流大小適當(dāng)，在托盤(pán)內(nèi)重新加入適量細(xì)沙，使D________________；然后讀出________________，并用天平稱(chēng)出________________。 ④用米尺測(cè)量________________。 (3)用測(cè)得的物理量和重力加速度g表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，可以得出B＝________________。 (4)判定磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的方法是：若____________，

52、磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外；反之，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里。 [解析]　根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮恚瑢㈦娫?、開(kāi)關(guān)、電阻箱、電流表及U形金屬框串聯(lián)起來(lái)，連接成電路圖，如圖所示。設(shè)金屬框質(zhì)量為M，托盤(pán)質(zhì)量為m0，第一次操作中未接通電源時(shí)由平衡條件：Mg＝(m0＋m1)g，第二次接通電源后，加入適量細(xì)沙m2使D重新處于平衡狀態(tài)，然后讀出電流 表的示數(shù)I，并測(cè)量出金屬框底部的長(zhǎng)度l，若金屬框受到的安培力豎直向下，由平衡條件：BIl＋Mg＝(m0＋m2)g，兩式聯(lián)立解得：B＝；若金屬框受到的安培力豎直向上，則B＝，綜上B＝g，若m2>m1，則由左手定則可知磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外，反之，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂

53、直紙面向里。 [答案]　(1)見(jiàn)解析圖　(2)③重新處于平衡狀態(tài)　電流表的示數(shù)I　此時(shí)細(xì)沙質(zhì)量m2?、蹹的底邊長(zhǎng)度l (3)　(4)m2>m1 ………………………………………… (掌握類(lèi)題通法) 方法技巧要用好 1．解決電學(xué)設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)常用的方法 (1)轉(zhuǎn)換法：將不易測(cè)量的物理量轉(zhuǎn)換成可以(或易于)測(cè)量的物理量進(jìn)行測(cè)量，然后再反求待測(cè)物理量的量值，這種方法叫轉(zhuǎn)換測(cè)量法(簡(jiǎn)稱(chēng)轉(zhuǎn)換法)，如在測(cè)量金屬電阻率的實(shí)驗(yàn)中，雖然無(wú)法直接測(cè)量電阻率，但通過(guò)測(cè)金屬絲的長(zhǎng)度和直徑，并將金屬絲接入電路測(cè)出其電阻，然后再計(jì)算出它的電阻率。 (2)替代法：用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的已知量替代被測(cè)量， 通過(guò)調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)量，

54、使整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)恢復(fù)到替代前的狀態(tài)，則被測(cè)量等于標(biāo)準(zhǔn)量。 (3)控制變量法：研究一個(gè)物理量與其他幾個(gè)物理量的關(guān)系時(shí)， 要使其中的一個(gè)或幾個(gè)物理量不變， 分別研究這個(gè)物理量與其他各物理量的關(guān)系，然后再歸納總結(jié)，如探究電阻的決定因素實(shí)驗(yàn)。 2．應(yīng)注意的問(wèn)題 (1)在解決設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)時(shí)，要注意條件的充分利用，如對(duì)于給定確切阻值的電壓表和電流表，電壓表可當(dāng)作電流表使用，電流表也可當(dāng)作電壓表使用，利用這一特點(diǎn)，可以拓展伏安法測(cè)電阻的方法，如伏伏法， 安安法等。 (2)對(duì)一些特殊電阻的測(cè)量，如電流表或電壓表內(nèi)阻的測(cè)量，電路設(shè)計(jì)有其特殊性即首先要注意到其自身量程對(duì)電路的影響，其次要充分利用其“自報(bào)電流或

55、自報(bào)電壓”的功能，因此在測(cè)電壓表內(nèi)阻時(shí)無(wú)需另并聯(lián)電壓表，測(cè)電流表內(nèi)阻時(shí)無(wú)需再串聯(lián)電流表。 押題訓(xùn)練(一) 1．某學(xué)生實(shí)驗(yàn)小組在做“測(cè)定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)時(shí)。 (1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑時(shí)的刻度位置如圖1所示。讀數(shù)為_(kāi)_______ mm。 (2)用伏安法測(cè)金屬絲的電阻時(shí)，測(cè)出了包括(0,0)在內(nèi)的6組電流I和電壓U的值，并已經(jīng)標(biāo)在了如圖2所示的坐標(biāo)紙上，請(qǐng)用鉛筆和直尺在坐標(biāo)紙上畫(huà)出合理的圖線，并求出該段金屬絲的電阻Rx＝________Ω。 圖1 圖2 (3)測(cè)該金屬絲電阻時(shí)，可供該實(shí)驗(yàn)小組選擇的器材如下： A．量程0.6 A，內(nèi)阻約

56、0.5 Ω的電流表A1 B．量程3 A，內(nèi)阻約0.01 Ω的電流表A2 C．量程10 mA，內(nèi)阻rA＝50 Ω的電流表A3 D．量程15 V，內(nèi)阻約30 kΩ的電壓表V E．阻值為0～10 Ω的滑動(dòng)變阻器 F．阻值為0～1 000 Ω的電阻箱 G．兩節(jié)干電池 H．開(kāi)關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干 如圖3所示，試補(bǔ)畫(huà)出該小組同學(xué)測(cè)金屬絲電阻Rx采用的電路圖，并標(biāo)明所選用電表的符號(hào)，如A1或A2等。 圖3 解析：(2)連線時(shí)注意讓多數(shù)點(diǎn)在直線上，不在直線上的點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)。U－I圖線的斜率表示電阻Rx＝＝5 Ω。 (3)電路中的最大電流I＝＝ A＝0.6 A，電流表選用A

57、1；電壓表V量程太大，不能用，應(yīng)考慮將A3與電阻箱R2串聯(lián)改裝成電壓表；因?yàn)殡妷簻y(cè)量值是從0開(kāi)始的，故滑動(dòng)變壓器應(yīng)采用分壓式接法。 答案：(1)2.000　(2)5　連線如圖甲所示　(3)電路圖如圖乙所示 2．(2012·安徽高考)圖4為“測(cè)繪小燈泡伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)的實(shí)物電路圖，已知小燈泡額定電壓為2.5 V。 圖4 (1)完成下列實(shí)驗(yàn)步驟： ①閉合開(kāi)關(guān)前，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，________； ②閉合開(kāi)關(guān)后，逐漸移動(dòng)變阻器的滑片，________； ③斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，……根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在方格紙上作出小燈泡燈絲的伏安特性曲線。 (2)在虛線框中畫(huà)出與實(shí)物電路相應(yīng)的電路圖。

58、 解析：(1)①滑動(dòng)變阻器在最左端時(shí)，小燈泡電壓最小，為了保護(hù)小燈泡不被燒壞，因此在閉合開(kāi)關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)處在最左端。②在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)，應(yīng)注意電壓表的示數(shù)，不能超過(guò)小燈泡的額定電壓。 答案：(1)①使它靠近變阻器左端的接線柱 ②增加小燈泡兩端的電壓，記錄電流表和電壓表的多組讀數(shù)，直至電壓達(dá)到額定電壓 (2)如圖所示 3．實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)有器材有：電池E，電動(dòng)勢(shì)約10 V，內(nèi)阻約1 Ω；電流表A1，量程約10 A，內(nèi)阻r1約0.2 Ω；電流表A2，量程300 mA，內(nèi)阻r2約5 Ω；電流表A3，量程250 mA，內(nèi)阻r3約5 Ω；電阻箱R1，最大阻值999.9

59、 Ω，最小值改變量為0.1 Ω；滑動(dòng)變阻器R2，最大值100 Ω；開(kāi)關(guān)S；導(dǎo)線若干。 要求用圖5乙所示的電路測(cè)量圖中電流表A的內(nèi)阻。 圖5 (1)在所給的3個(gè)電流表中，哪幾個(gè)可以用此電路精確測(cè)出其內(nèi)阻？答：________________________________________________________________________。 (2)在可測(cè)的電流表中任選一個(gè)作為測(cè)量對(duì)象，在實(shí)物圖甲上連成測(cè)量電路。 (3)你要讀出的物理量是________________，用這些物理量表示待測(cè)內(nèi)阻的計(jì)算公式是________________________。 解析：(1)

60、電流表A1不能精確測(cè)出其內(nèi)阻，因這時(shí)圖中的電流表A′應(yīng)為A2、A3中的一只，這使得電流表A1中的電流不能超過(guò)300 mA，其指針的偏轉(zhuǎn)極其微小，誤差很大，而A2、A3可用此電路精確測(cè)出其內(nèi)阻。 (2)若測(cè)電流表A3的內(nèi)阻，則需將電流表A3和電阻箱R1并聯(lián)，再與電流表A2串聯(lián)，實(shí)物連線如圖所示。實(shí)物圖連線時(shí)要注意電流從電表的正接線柱流入，從電表的負(fù)接線柱流出。 (3)根據(jù)前面的分析，要讀出的物理量是A、A′兩電流表的示數(shù)I、I′和電阻箱的阻值R1。待測(cè)電流表和電阻箱并聯(lián)，電壓相等，即IRA＝(I′－I)R1，所以待測(cè)內(nèi)阻的計(jì)算公式是RA＝R1。 答案：(1)A2　A3　(2)實(shí)物連線圖

61、見(jiàn)解析 (3)A、A′兩電流表的示數(shù)I、I′和電阻箱的阻值R1　RA＝R1 4．(2012·江蘇高考)如圖6甲所示的黑箱中有三只完全相同的電學(xué)元件，小明使用多用電表對(duì)其進(jìn)行探測(cè)。 圖6 (1)在使用多用電表前，發(fā)現(xiàn)指針不在左邊“0”刻度線處，應(yīng)先調(diào)整圖乙中多用電表的________(選填“A”、“B”或“C”)。 (2)在用多用電表的直流電壓擋探測(cè)黑箱a、b接點(diǎn)間是否存在電源時(shí)，一表筆接a，另一表筆應(yīng)________(選填“短暫”或“持續(xù)”)接b，同時(shí)觀察指針偏轉(zhuǎn)情況。 (3)在判定黑箱中無(wú)電源后，將選擇開(kāi)關(guān)旋至“×1”擋，調(diào)節(jié)好多用電表，測(cè)量各接點(diǎn)間的阻值。測(cè)量中發(fā)現(xiàn)，每對(duì)接

62、點(diǎn)間正反向阻值均相等，測(cè)量記錄如下表。兩表筆分別接a、b時(shí)，多用電表的示數(shù)如圖乙所示。 請(qǐng)將記錄表補(bǔ)充完整，并在黑箱圖中畫(huà)出一種可能的電路。 兩表筆接的接點(diǎn) 多用電表的示數(shù) a，b ________Ω a，c 10.0 Ω b，c 15.0 Ω 解析：(1)使用多用電表前應(yīng)先調(diào)整“指針定位螺絲”A，使指針指到左邊的“0”刻度線處。 (2)為保護(hù)多用電表的內(nèi)部元件，在測(cè)量黑箱中是否存在電源時(shí)，應(yīng)短暫接觸接點(diǎn)b。 (3)歐姆表的讀數(shù)為5×1 Ω＝5 Ω；每對(duì)接點(diǎn)間正反向電阻均相同，說(shuō)明黑箱中沒(méi)有二極管元件，根據(jù)表格中兩接點(diǎn)間電阻的數(shù)值，可設(shè)計(jì)的電路圖如圖所示。 答

63、案：(1)A　(2)短暫 (3)5.0　見(jiàn)解析圖 5．(2012·常州模擬)如圖7所示，用伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，在電路中接一阻值為2 Ω的電阻R0，通過(guò)改變滑動(dòng)變阻器，得到幾組電表的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)： 圖7 U/(V) 1.2 1.0 0.8 0.6 I/(A) 0.10 0.17 0.23 0.30 (1)R0的作用是______________________________________________________。 (2)用作圖法在圖8坐標(biāo)系內(nèi)作出U－I圖線。 (3)利用圖線，測(cè)得電動(dòng)勢(shì)E＝________V，內(nèi)阻r＝________

64、Ω。 圖8 (4)某同學(xué)測(cè)另一串聯(lián)電池組的輸出功率P隨外電阻R變化的曲線如圖9所示。由所得圖線可知，被測(cè)電池組電動(dòng)勢(shì)E＝______V，電池組的內(nèi)阻r＝______Ω。 圖9 解析：(1)R0的作用是防止電路短路，起到保護(hù)電源、電表的作用。 (2)U－I圖線如圖所示。 (3)由圖可知E＝1.5 V，r＝k－R0＝1.0 Ω (4)當(dāng)r＝R＝5 Ω時(shí)電源輸出功率最大，此時(shí)Pm＝()2·R， 可解得：E＝30 V。 答案：(1)保護(hù)電源、電表，防止短路 (2)見(jiàn)解析　(3)1.5　1.0　(4)30　5 押題訓(xùn)練(二) 1．(2012·江蘇四市聯(lián)考)某同學(xué)要

65、測(cè)量一電阻Rx(阻值約18 Ω)的阻值，實(shí)驗(yàn)室提供如下器材：電池組E(電動(dòng)勢(shì)3 V，內(nèi)阻約1 Ω)；電流表(量程0～0.6 A，內(nèi)阻約0.5 Ω)；電壓表(量程0～3 V，內(nèi)阻約5 kΩ)；電阻箱R(阻值范圍0～99.99 Ω，額定電流1 A)；開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線若干。 (1)為使測(cè)量盡可能準(zhǔn)確，應(yīng)采用下面給出的________所示電路進(jìn)行測(cè)量。 圖1 (2)下表中記錄了電阻箱阻值R及對(duì)應(yīng)電流表、電壓表的測(cè)量數(shù)據(jù)I、U，請(qǐng)?jiān)趫D2坐標(biāo)紙上作出－圖象，根據(jù)圖象得出電阻Rx的測(cè)量值為_(kāi)_______Ω。 圖2 次數(shù)

66、 1 2 3 4 5 R/Ω 8 12 16 20 24 I/A 0.44 0.36 0.32 0.29 0.25 U/V 2.30 2.40 2.56 2.60 2.70 /Ω－1 0.19 0.15 0.12 0.11 0.09 /Ω－1 0.13 0.08 0.06 0.05 0.04 (3)此實(shí)驗(yàn)中電阻R x的測(cè)量值與真實(shí)值相比________(選填“偏大”或“偏小”)。 解析：(1)由于待測(cè)電阻阻值較小，采用電流表外接；由于電流表量程太大，需要給待測(cè)電阻并聯(lián)一可讀出電阻值的分流電阻，所以選擇電路A。 (2)利用描點(diǎn)法作出－圖象，根據(jù)電路圖A，利用歐姆定律和并聯(lián)電路規(guī)律，U/R＋U/Rx＝I，解得＝＋。對(duì)照?qǐng)D象，圖象在縱軸截距的倒數(shù)為待測(cè)電阻阻值，即Rx＝1/0.061 Ω＝16.4 Ω。 (3)因電壓表的分流作用，圖象在縱軸上的截距應(yīng)為＋，因此測(cè)得的Rx值偏小。 答案：(1)A　(2)圖象見(jiàn)解析　16.4　(3)偏小 2．使用多用電表測(cè)量電阻時(shí)，多用電表內(nèi)部的電路可以等效為一個(gè)直流電源(一般為