1、1 设计型实验设计方案，变通拓展 设计型实验题从仪器的使用、装置的改造、电路的设计、数据的灵活处理等方面进行 变通和拓展应对这类实验题的方法是深刻理解实验的原理、方法，进行合理迁移 例3 某电池的电动势约为3 V，某实验小组要测量该电池的电动势和内阻 (1)实验中要测量的电池内阻较小，实验器材除了被测电池以外，还有一电阻箱R， 一开关S，若干导线，内阻R g 30 、量程为1 mA的电流表G，阻值为2 970 的定值电阻R 0 ，阻值为2.00 的定值电阻R 1 .请设计并画出合理的测量该电池电 动势及内阻的实验电路图，图中标明相关器材的字母符号 (2)为了比较准确地得出实验结论，该小组的同学
2、准备用线性图象来处理实验数据， 图象的纵坐标表示电流表的示数I，横坐标表示的物理量是_ (3)若作出的图象在纵轴上的截距为I 0 ，图象斜率的绝对值为k，则可求得该电池的 电动势E_，内阻r_.(用测量量和所给量的符号表示) 【解析】 (1)题目中给出了电阻箱和电流表，由于电流表 的量程太小，若要改装成大量程的电流表，需要并联的电阻 很小，题中所给条件不能满足实验要求，若要改装成一个量 程为3 V的电压表，需要串联一个电阻，UI g (R g R)， U为改装后电压表的量程，R为串联电阻，代入数据得3 V110 3 A(30 R)，解得R2 970 .因此用R 0 与电流表串联可以改装成量程为
3、3 V的电 压表，这样就可以用“伏阻法”测电池的电动势和内阻由于电池内阻较小，电路 中应串联一个保护电阻，增大等效电源的内阻电路图如图 (2)由闭合电路欧姆定律得EI(R g R 0 ) (R 1 r)，得 IRgR0 R I (R 1 r) ，因此横坐标表示的物理量应是 . E RgR0 I R I R (3)由题意得I 0 ，R 1 rk，解得EI 0 (R g R 0 )，rkR 1 . E RgR0 【答案】 (1)如图所示 (2) (3)I 0 (R g R 0 ) kR 1 I R 【名师点评】 (1)若给定的电表量程太大或太小，并且给出了定值电阻的阻值，往 往要对电表进行改装 (
4、2)若题中给出了某一电流表或电压表的内阻，往往预示着可将电表“反串”使用 尝试应用 某实验小组按图8所示组装器材：将长木板固定在水平实验台上，把木块放 在粗糙的水平长木板上，木块的右侧拴有一细线，跨过固定在长木板边缘的滑轮与重物 连接，木块的左侧与穿过打点计时器的纸带相连实验时，木块在重物牵引下向右运动， 重物落地后，木块继续向右做匀减速运动，图9给出了重物落地后打点计时器打出的纸2 带，小黑点代表计数点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，各计数点间的距 离如图所示(单位为厘米)打点计时器所用交变电流频率为50 Hz，g取10 m/s 2 ，不计 纸带与木块间的拉力 图8 图9 (1)
5、根据纸带提供的数据计算木块与长木板之间的动摩擦因数_(结果保 留小数点后两位) (2)打点计时器在打下A点和B点时，木块的速度 v A _m/s，v B _m/s(结果保留小数点后两位) (3)要测量在AB段木板对木块的摩擦力所做的功W AB ，还需要的实验器材是 _，还应测量的物理量是_(填入所选实验器材和物理量前的字母) A木块的质量m 1 B长木板的质量m 2 C重物的质量m 3 D木板的长度L EAB段的距离L AB F重物落地后，木块运动的时间t G天平 H停表 【解析】 (1)由于每相邻两计数点间还有4个点，所以相邻的计数点间的时间间隔 T0.1 s，根据匀变速直线运动的推论公式x
6、aT 2 可以求出加速度的大小，得 x 4 x 1 3a 1 T 2 ，x 5 x 2 3a 2 T 2 ，x 6 x 3 3a 3 T 2 为了更加准确地求解加速度，我们对三个加速度取平均值得a (a 1 a 2 a 3 ) 1 3 即小车运动的加速度计算表达式为 a x6x5x4x3x2x1 9T2 m/s 2 0.64 m/s 2 10.069.418.758.137.486.84 102 9 0.12 即水平面上的木块以0.64 m/s 2 的加速度做匀减速直线运动对木块受力分析：根 据牛顿第二定律得3 F f mgma 解得 0.06. a g (2)根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，有 v A m/s0.72 m/s 6.847.48 102 2 0.1 v B m/s0.97 m/s. 9.4110.06 102 2 0.1 (3)物体运动的过程中只有摩擦力做功，要测量在AB段木板对木块的摩擦力所做的 功W AB ，可以应用动能定理：W AB mv mv ，由公式可知： 1 2 2 A 1 2 2 B 需要测量木块的质量，所以需要天平故需仪器G，要测的物理量为A. 【答案】 (1)0.06 (2)0.72 0.97 (3)G A
