【物理】2020届一轮复习人教版物理实验学案

【物理】2020届一轮复习人教版物理实验学案

专题八　物理实验 一、主干知法必记 ‎(一)力学实验 ‎1.熟知常规力学量的测量 物理量 测量工具、使用方法或测量方法 力 ‎①弹簧测力计(不超量程,调零;会读数);②力传感器(调零)‎ 质量 天平(水平放置、调零;被测物放左盘、砝码放右盘;会读数)‎ 长度 ‎①刻度尺(要估读,精度1 mm);②螺旋测微器(要估读,精度0.01 mm);③游标卡尺(不估读,精度有0.1 mm、0.05 mm、0.02 mm三种)‎ 时间 ‎①打点计时器(电磁打点计时器使用6 V以下交流电,电火花计时器使用220 V交流电,频率为50 Hz时打点时间间隔均为0.02 s);②光电计时器(记录挡光时间Δt);③停表(不估读,精度0.1 s)‎ 速度 ‎①打点纸带:vt‎2‎=v=xt;②频闪照相:vt‎2‎=v=xt;③光电门:瞬时速度v=dΔt(d为遮光板宽度);④速度传感器 加速度 ‎①打点纸带:a=ΔxT‎2‎;②频闪照相:a=ΔxT‎2‎;③光电门:a=v‎2‎‎2‎‎-‎v‎1‎‎2‎‎2x或a=v‎2‎‎-‎v‎1‎t;④v-t图像:a=k(斜率)‎ ‎　　2.洞悉重要力学实验的考点 项目 装置图 操作要领 考查热点 研究匀 变速直 线运动 ‎①平行:细绳、纸带与长木板平行 ‎②靠近:小车释放前,应靠近打点计时器的位置 ‎③先后:实验时先接通电源,后释放小车;实验后先断开电源,后取下纸带 ‎④适当:悬挂钩码要适当,避免纸带打出的点太少或过于密集 ‎①考装置:器材装配正误 ‎②考读算:读纸带计数点间位移;计算瞬时速度;计算加速度 ‎③摩擦力:无须平衡(木板平放或斜放均可)‎ ‎④远小于:无须满足(悬挂钩码质量与小车质量)‎ 探究弹 力与弹 簧伸长 的关系 ‎①操作:弹簧竖直悬挂;待钩码静止时测出弹簧长度 ‎②作图:坐标轴标度要适中,单位要标注;连线时要使各数据点均匀分布在直线的两侧 ‎①考装置:器材装配、读数 ‎②考作图:根据记录数据作相关图线 ‎③考计算:根据F-x,或F-l,或m-x图像求k 验证力 的平行 四边形 定则 ‎①等效:同一次实验中橡皮条拉长后的结点O位置必须保持不变 ‎②拉力:沿弹簧测力计轴线方向拉,橡皮条、弹簧测力计和细绳套与纸面平行;两分力F1、F2的夹角不要太大或太小 ‎③作图:选定比例要相同;严格按力的图示要求作平行四边形求合力 ‎①考读数:弹簧测力计示数 ‎②考操作:两次拉橡皮条时需将结点O拉到同一位置 ‎③求合力:根据分力F1、F2大小与方向用作图法求合力 ‎④会区分:能区分合力的理论值与真实值 验证牛 顿运动 定律 ‎①平衡:必须平衡摩擦力(改变小车或重物质量,无须重新平衡)‎ ‎②质量:重物的总质量远小于小车质量(若使用力传感器,或以小车与重物的系统为研究对象无须满足此要求)‎ ‎③其他:细绳与长木板平行;小车在靠近打点计时器的位置释放;实验时先接通电源,后释放小车 ‎①考装置:器材安装正误;平衡摩擦力的方法、标准;质量控制要求 ‎②测定a:根据纸带或光电门数据计算加速度 ‎③求结论:描点作a-F或a-‎1‎M图像,并得出结论 ‎④判成因:给定异常a-F图像,判断其可能成因 探究动 能定理 ‎①平衡:须平衡摩擦力 ‎②做功:橡皮筋做的功是变力功,不能具体求解,须用倍增法 ‎①考装置:平衡摩擦力的方法、判断标准 ‎②求速度:小车获得速度就是纸带 改变功的大小 ‎③小车:靠近打点计时器且接通电源再释放小车;每次小车须由同一位置静止释放 点距均匀的速度 ‎③考图像:作W-v或W-v2图像,得出结论 验证机 械能守 恒定律 ‎①安装:打点计时器竖直安装;纸带沿竖直方向拉直 ‎②重物:选密度大、质量大的金属块,且在靠近计时器处释放 ‎③速度:应用vn=hn+1‎‎-‎hn-1‎‎2T,不能用vn=‎2ghn或vn=gt计算 ‎①考装置:器材选择、装配正误 ‎②考计算:下落速度的计算;减少重力势能与增加动能的计算 ‎③考图像:由v‎2‎‎2‎-h或Δv‎2‎‎2‎-Δh图像的斜率判断机械能守恒 验证动 量守恒 定律 ‎①安装:斜槽末端切线必须沿水平方向 ‎②起点:斜槽末端上方r处 ‎③速度:应用小球平抛的水平位移替代 ‎①考装置:器材安装、小球选取、O点确定 ‎②考测量:小球质量的测量和小球平抛运动的水平位移的测量 ‎③考结论:根据实验数据判断两球碰撞过程中动量是否守恒 ‎　　(二)电学实验 ‎1.熟知常规电学量的测量 物理量 测量工具、使用方法或测量方法 电压 ‎①电压表(会选用;会接线;会读数);②电压传感器;③多用电表电压挡;④灵敏电流计与大电阻串联 电流 ‎①电流表(会选用;会接线;会读数);②电流传感器;③多用电表电流挡;④灵敏电流计与小电阻并联 电阻 ‎①多用电表电阻挡(粗测);②伏安法(外接法、内接法);③等效替代法测电阻;④电阻箱(接线、读数);⑤滑动变阻器(选用、接线)‎ 电动势 ‎①伏安法;②伏阻法;③安阻法等 ‎　　2.洞悉重要电学实验的考点 项目 电路图 实验原理 考查热点 测定金 属的电 阻率 ‎①测Rx:Rx=UI(伏安法)‎ ‎②算ρ:Rx=ρLS,ρ=‎SRxL ‎①考读数:U、I、L及d ‎②考电路:电路设计或选择、实物连线或改错,器材选择 ‎③考计算:由U-I图像求Rx,求ρ 描绘小 电珠的 伏安特 性曲线 ‎①电路:伏安法外接;滑动变阻器分压式 ‎②图像:I-U图像为曲线(温度升高,灯丝电阻增大)‎ ‎①考电路:电路设计或选择、实物连线或改错,器材选择 ‎②考作图:描点、连线画I-U图像 ‎③考计算:由I-U图像求电阻、电功率 测定电 源的电 动势与 内阻 ‎①伏安法:E=U+Ir ‎②安阻法:E=I(R+r)‎ ‎③伏阻法:E=U+URr ‎①考电路:电路设计或选择、实物连线或改错,器材选择 ‎②考作图:描点连线画图线 ‎③考计算:由I-U或I-1-R或U-1-R-1图像,求E、r 练习使 用多用 电表 ‎①电压、电流挡:相当于电压表、电流表 ‎②欧姆挡:闭合电路欧姆定律 ‎③调零:机械调零、欧姆调零 ‎④电流方向:红表笔进,黑表笔出 ‎①考读数:电压、电流、欧姆挡的读值 ‎②考使用:欧姆表选挡、调零、规范操作等 ‎③考黑箱:多用电表探测黑箱内的元件 传感器 的简单 应用 传感器能够将感受到的物理量(力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)‎ ‎①考热敏:热敏电阻特性(欧姆表法、伏安法)‎ ‎②考光敏:光敏电阻特性(欧姆表法、伏安法)‎ 二、易错知识点拨 ‎1.读数类题目中易在分度值、有效数字、单位间的换算上出现错误。‎ ‎2.纸带问题中易将计时点和计数点混淆,计算时易漏掉单位的换算。‎ ‎3.验证力的平行四边形定则的实验中误认为两弹簧测力计夹角为90°。‎ ‎4.多用电表欧姆挡使用时易出现换挡不调零的现象。‎ ‎5.电流表的内、外接法,滑动变阻器的分压和限流在具体应用中易混。‎ ‎6.用U-I图像分析电源电动势和内电阻时,易漏掉坐标原点的物理意义,误认为都是零。‎ ‎7.实物连图时,易出现电源正、负极和电表正、负接线柱不对应的现象。‎ ‎8.设计性实验中,不能很好地将基本实验原理进行转换。‎ 三、保温训练 ‎1.在“探究小车的速度随时间变化的规律”实验中,如图甲是一条记录小车运动情况的纸带,A、B、C、D、E为相邻计数点,相邻计数点间的时间间隔为T=0.1 s。‎ ‎(1)计算各点的瞬时速度,vB=　　　m/s,vC=2.64 m/s,vD=3.90 m/s; ‎ ‎(2)在图乙所示坐标中作出小车的v-t图线,并根据图线求出a=　　　　m/s2。 ‎ 乙 答案　(1)1.38　(2)见解析图　12.6‎ 解析　(1)B点的瞬时速度等于AC段的平均速度,则vB=xAC‎2T=‎0.276‎‎0.2‎ m/s=1.38 m/s。‎ ‎(2)v-t图线如图所示 图线的斜率表示加速度 a=ΔvΔt=‎3.90-1.38‎‎0.3-0.1‎ m/s2=12.6 m/s2。‎ ‎2.某同学利用如图(a)所示装置测量当地重力加速度。实验时,通过电磁铁控制小铁球从P处自由下落,小铁球依次通过两个光电门Ⅰ、Ⅱ,测得遮光时间分别为Δt1和Δt2,两光电门中心的高度差为h,回答下列问题:‎ ‎(1)用螺旋测微器测得小铁球直径的示数如图(b)所示,则小铁球的直径D=　　　　mm; ‎ ‎(2)计算重力加速度表达式为g=　　　　　　　　;(用测定的物理量的符号表示) ‎ ‎(3)为了减小实验误差,以下建议合理的是　　　　。 ‎ A.减小光电门Ⅰ、Ⅱ间的高度差 B.换用密度更大、体积更小的金属球 C.多次改变光电门Ⅰ、Ⅱ的位置,测量g并求其平均值 答案　(1)7.373(7.372~7.374均可)‎ ‎(2)‎‎1‎‎2hDΔt‎2‎‎2‎‎-‎DΔt‎1‎‎2‎ ‎(3)BC ‎3.要测绘一个标有“3 V　0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线,灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3 V,并便于操作。已选用的器材有:‎ 电池组(电动势4.5 V,内阻约1 Ω);‎ 电流表(量程为0~250 mA,内阻约5 Ω);‎ 电压表(量程为0~3 V,内阻约3 kΩ);‎ 开关一个、导线若干。‎ ‎(1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的　　　　(填字母代号)。 ‎ A.滑动变阻器(最大阻值20 Ω,额定电流1 A)‎ B.滑动变阻器(最大阻值1 750 Ω,额定电流0.3 A)‎ ‎(2)实验的电路图应选用下列的图　　　　(填字母代号)。 ‎ ‎(3)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示。现将两个这样的小灯泡并联后再与一个2 Ω的定值电阻R串联,接在电动势为1.5 V、内阻为1 Ω的电源两端,如图乙所示。每个小灯泡消耗的功率是　　　　W。 ‎ 答案　(1)A　(2)B　(3)0.09‎ ‎4.某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻,现备有下列器材:‎ A.被测干电池一节 B.电流表1:量程0~0.6 A,内阻r=0.2 Ω C.电流表2:量程0~0.6 A,内阻约为0.1 Ω D.电压表1:量程0~3 V,内阻未知 E.电压表2:量程0~15 V,内阻未知 F.滑动变阻器1:0~10 Ω,2 A G.滑动变阻器2:0~100 Ω,1 A H.开关、导线若干 ‎(1)伏安法测电池电动势和内阻的实验中,由于电流表和电压表内阻的影响,测量结果存在系统误差。在现有器材的条件下,要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。在上述器材中请选择适当的器材:A、　　　　、　　　　、　　　　、H(填写选项前的字母); ‎ ‎(2)实验电路图应选择如图中的　　　(填“甲”或“乙”); ‎ ‎(3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的U-I图像,则在修正了实验系统误差后,干电池的电动势E=　　　　V,内电阻r=　　　　Ω。 ‎ 答案　(1)B　D　F　(2)甲　(3)1.5　0.8‎