1、物理实验方案的设计专题一、考点分析1实验试题是内容最丰富、最具活力、最具有发展前途的试题类型，高考大纲把实验能力概括为“一能三会” 。从近几年高考实验题看，已从 19 个主实验范围内考查原理、步骤、选择、处理数据、误差分析，慢慢过渡到要求学生学会用所学过的实验原理、方法，使用过的仪器，解决立意新颖、灵活的实验问题。2实验题着力渗透高考改革的重点要求，强化对考生能力特别是创造能力的考查力度。近几年试题从仪器使用、装置改造、新开发、电路设计等多方面设置了新颖的物理情境，为考生创造力的发挥提供了广阔的思维空间。从命题趋势来看，2006 年全国大部分地区都是理科综合考试，以培养人材为目标的素质教育，将
2、会在高考中进一步体现，特别是新教材改革之后，理综试卷中对实验的考查呈逐年上升的趋势。3近几年，高考实验题发生了明显的变化，已跳出了课本分组实验的范围，不仅延伸到演示实验中，而且出现了设计型实验。关于试验能力提出了“能灵活地运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题” ，在理科综合考试说明中，更明确地把“设计和完成实验的能力”作为五个考试目标中的一个目标。二、重点知识讲解1.关于误差系统误差: 由于仪器本身不精确，或实验方法粗略，或实验原理不完善产生的.偶然误差: 由于各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生的2.关于有效数字（1）有效数字：带有一位不可靠数字的近似数字叫做
3、有效数字。有效数字的最后一位是误差所在位。（2）有效数字位数的判定方法从左往右数，从第一个不为零的数字起，数到右边最末一位估读数字止。有效数字的位数与小数点的位置无关，可以采用科学记数法来表示。如：0.0735cm=7.3510-2cm以从左往右第一个不为零数字为标准，其左边的“0”不是有效数字其右边的“0”是有效数字。如：0.0123 是 3 位有效数字，0.01230 是 4 位有效数字。作为有效数字的“0” ，不可省略不写。如不能将 1.350cm 写成 1.35cm，因为它们的误差不相同。凡是用测量仪器直接测量的结果，读数一般要求在读出仪器最小刻度所在位的数值（可靠数字）后，再向下估读
4、一位（不可靠数字） ，这里不受有效数字位数的限制。间接测量的有效数字运算不作要求，运算结果一般可用 23 位有效数字表示。三.基本测量仪器及读数高考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、打点计时器、弹簧秤、温度表、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等等。1.理解仪器的工作原理。这能使我们灵活的使用仪器和分析问题。例如，理解 10 分度的游标卡尺，也就能理解和使用 20 分度和 50 分度的游标卡尺。2.熟悉仪器使用时的注意事项。这往往是高考实验题的考点。注意事项一般是这样几方面：可能危及仪器安全的。如：螺旋测微器，在小砧快接触工件时，应改用微调旋钮，以
5、免损坏精密螺杆。可能增大误差的。如使用螺旋测微器，读数时要注意半毫米刻度；测量仪器使用前，要调整零位（如弹簧秤、各种电表） 。使用时容易忽略的。最容易忽略的是仪器使用前的调整和使用后的复位。如：使用欧姆表，要机械调零和电阻档调零，换档后要重新进行电阻档调零，使用完毕要复位。3.正确选择量程。大的量用小量程，会损毁仪表；小的量用大量程，会增大误差。选择量程的原则是：在测量值不超过量程的前提下，选用尽量小的量程；在完全不清楚测量值的情况下，试用最大量程，再视情况逐渐减小量程。如电流表和电压表一般要求指针能偏转到刻度盘的 以上；欧姆表指针应在 范围内， 为刻度盘中心阻值。31中中 R4中4.掌握测量
6、仪器的读数方法。主要是估读问题，大部分刻度仪器读数时都需要估读。如刻度尺和温度计，要估读到最小刻度的 ；螺旋测微器要估读到可动刻度的 。1010四.重点实验点拔必考部分1互成角度度两个力的合成该实验是要用互成角度的两个力和另一个力产生相同的效果，看其用平行四边形定则求出的合力与这一个力是否在实验误差允许范围内相等，如果在实验误差允许范围内相等，就验证了力的合成的平行四边形定则。2探究弹力和弹簧伸长的关系（胡克定律）利用右图装置，改变钩码个数，测出弹簧总长度和所受拉力（钩码总重量）的多组对应值，填入表中。算出对应的弹簧的伸长量。在坐标系中描点，根据点的分布作出弹力 F 随伸长量 x 而变的图象，
7、从而发确定 F-x 间的函数关系。解释函数表达式中常数的物理意义及其单位。该实验要注意区分弹簧总长度和弹簧伸长量。对探索性实验，要根据描出的点的走向，尝试判定函数关系。 （这一点和验证性实验不同。 ）3研究匀变速直线运动图为打点计时器打下的纸带。选点迹清楚的一条，舍掉开始比较密集的点迹，从便于测量的地方取一个开始点 O，然后每 5 个点取一个计数点 A、B、C、D 。测出相邻计数点间的距离 s1、s 2、s 3 利用打下的纸带可以：求任一计数点对应的即时速度 v：如 (其中 T=50.02s=0.1s）sc23利用“逐差法”求 a： 16549s利用上图中任意相邻的两段位移求 a：如 23Ts
8、利用 v-t 图象求 a：求出 A、B 、C、D、E 、F 各点的即时速度，画出如右的 v-t 图线，t/s0 T 2T 3T 4T 5T 6Tv/(ms-1)B C Ds1s2s3A0 1 2 3 4 5图线的斜率就是加速度 a。4研究平抛物体的运动该实验的实验原理：平抛运动可以看成是两个分运动的合成：一个是水平方向的匀速直线运动，其速度等于平抛物体的初速度；另一个是竖直方向的自由落体运动。利用有孔的卡片确定做平抛运动的小球运动时的若干不同位置，然后描出运动轨迹，测出曲线任一点的坐标 x 和 y，利用 、 就可求出小球的水平分速度，即平抛物体的初速vtx21gty度,注意事项有：斜槽末端的切
9、线必须水平。用重锤线检验坐标纸上的竖直线是否竖直。以斜槽末端所在的点为坐标原点。如果是用白纸，则应以斜槽末端所在的点为坐标原点，在斜槽末端悬挂重锤线，先以重锤线方向确定 y 轴方向，再用直角三角板画出水平线作为 x 轴，建立直角坐标系。每次小球应从斜槽上的同一位置由静止开始下滑。5验证机械能守恒定律验证自由下落过程中机械能守恒，图示纸带的左端是用 夹子夹重物的一端。要多做几次实验，选点迹清楚，且第一、二两点间距离接 近2mm 的纸带进行测量。用刻度尺量出从 0 点到 1、2、3、4、5 各点的距离h1、h 2、h 3、h 4、h 5，利用“匀变速直线运动中间时刻的即时速度等于该段位移内的平均速
10、度” ，算出 2、3、4 各点对应的即时速度 v2、v 3、v 4，验证与 2、 3、4 各点对应的重力势能减少量 mgh 和动能增加量 是否相等。21mv由于摩擦和空气阻力的影响，本实验的系统误差总是使 21mvgh本实验不需要在打下的点中取计数点。也不需要测重物的质量。6伏安法测电阻伏安法测电阻有 a、b 两种接法，a 叫(安培表) 外接法，b 叫（安培表）内接法。外接法的系统误差是由电压表的分流引起的，测量值总小于真实值，小电阻应采用外接法；内接法的系统误差是由电流表的分压引起的，测量值总大于真实值，大电阻应采用内接法。如果无法估计被测电阻的阻值大小，可以利用试触法：如图将电压表的左端接
11、 a 点，而将右端第一次接 b 点，第二次接 c 点，观察电流表和电压表的变化，若电流表读数变化大，说明被测电阻是大电阻，应该用内接法测量；若电压表读数变化大，说明被测电阻是小电阻，应该用外接法测量。 （这里所说的变化大，是指相对变化，即 I/I 和 U/U） 。（1）滑动变阻器的连接滑动变阻器在电路中也有 a、b两种常用的接法：a 叫限流接法，b 叫分压接法。分压接法被测电阻上电压的调节范围大。当要求电压从零开始调节，或要求电压调节范围尽量大时应该用分压接法。用分压接法时，滑动变阻器应该选用阻值小的；用限流接法时，滑动变阻器应该选用阻值和被测电阻接近的。（2）实物图连线技术VAVAa ba
12、bR RVAVA图 5-10无论是分压接法还是限流接法都应该先把伏安法部分接好；对限流电路，只需用笔画线当作导线，从电源正极开始，把电源、电键、滑动变阻器、伏安法四部分依次串联起来即可（注意电表的正负接线柱和量程，滑动变阻器应调到阻值最大处）。对分压电路，应该先把电源、电键和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来，然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头，比较该接头和滑动触头两点的电势高低，根据伏安法部分电表正负接线柱的情况，将伏安法部分接入该两点间。7描绘小电珠的伏安特性曲线因为小电珠（即小灯泡）的电阻较小（10 左右）所以应该选用安培表外接法。小灯泡的电阻会随着电压的升高，灯丝温度的
13、升高而增大，所以 U-I 曲线不是直线。为了反映这一变化过程，灯泡两端的电压应该由零逐渐增大到额定电压。所以滑动变阻器必须选用分压接法。在上面实物图中应该选用右面的那个图，开始时滑动触头应该位于左端（使小灯泡两端的电压为零） 。由实验数据作出的 I-U 曲线如右，说明灯丝的电阻随温度升高而增大，也就说明金属电阻率随温度升高而增大。 （若用 U-I 曲线，则曲线的弯曲方向相反。）若选用的是标有“3.8V 0.3A”的小灯泡，电流表应选用 0-0.6A 量程；电压表开始时应选用 0-3V 量程，当电压调到接近 3V 时，再改用 0-15V 量程。8测定金属的电阻率被测电阻丝的电阻较小，所以选用电流
14、表外接法；本实验不要求电压调节范围，可选U/VI/AO用限流电路。因此选用上面左图的电路。开始时滑动变阻器的滑动触头应该在右端。本实验通过的电流不宜太大，通电时间不能太长，以免电阻丝发热后电阻率发生明显变化。9用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻根据闭合电路欧姆定律：E=U+Ir，本实验电路中电压表的示数是准确的，电流表的示数比通过电源的实际电流小，所以本实验的系统误差是由电压表的分流引起的。为了减小这个系统误差， 电阻 R 的取值应该小一些，所选用的电压表的内阻应该大一些。为了减小偶然误差，要多做几次实验，多取几组数据，然后利用 U-I 图象处理实验数据：将点描好后，用直尺画一条直线，使尽
15、量多的点在这条直线上，而且在直线两侧的点数大致相等。这条直线代表的 U-I 关系的误差是很小的。它在 U 轴上的截距就是电动势E（对应的 I=0） ，它的斜率的绝对值就是内阻 r。 （特别要注意：有时纵坐标的起始点不是0，求内阻的一般式应该是 r=| U/ I |） 。为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些（选使用过一段时间的 1 号电池）10把电流表改装为电压表此实验分三大步骤：用半偏法测定电流表头的内阻 Rg。根据扩大量程的需要调节跟电流表头串联电阻箱的阻值，把电流表改装成电压表，并改写表盘刻度。将改装的电压表跟标准电压表进行校对，分析误差原因，并进行校准。11用多用电表测探测黑箱
16、内电学元件使用前应查看指针是否指在刻度盘左端零刻线处。如不在，应进行机械调零。方VARSU/VI/Ao 0.2 0.4 0.63.02.01.0GR2R1K2K1E法是用小螺丝刀轻旋表头正下方中央处的调零螺丝，使指针指左端零刻线。根据被测物理量及其数量级将选择开关旋到相应的位置。读数时还要注意选用刻度盘上对应的量程刻度。 （如测量 20mA 左右的直流电流，应将选择开关对准左边 100mA 量程处；在刻度盘上，应该看最下一行刻度，即满偏刻度为 10 的刻度线，从刻度盘读出数据后还应再乘 10，得测量结果。 ）使用欧姆挡时，用多用电表的欧姆挡测电阻。使用多用电表时，两只手只能握住表笔的绝缘棒部分
17、，不能接触表笔上的金属部分（首先是为了安全；其次两手之间的人体电阻将与被测电路并联，改变了电路结构） 。不论使用多用电表的哪个挡，电流总是从多用电表的正接线柱（红表笔）进入电表，而从负接线柱（黑表笔流出） 。选考部分12 验证动量守恒定律（选考内容）由于 v1、v 1/、v 2/均为水平方向，且它们的竖直下落高度都相等，所以它们飞行时间相等，若以该时间为时间单位，那么小球的水平射程的数值就等于它们的水平速度。在右图中分别用 OP、OM 和 O /N 表示。因此只需验证：m1OP=m1OM+m2(O /N-2r）即可。注意事项：必须以质量较大的小球作为入射小球（保证碰撞后两小球都向前运动） 。小
18、球落地点的平均位置要用圆规来确定：用尽可能小的圆把所有落点都圈在里面，圆心就是落点的平均位置。所用的仪器有：天平、刻度尺、游标卡尺（测小球直径） 、碰撞实验器、复写纸、白纸、重锤、两个直径相同质量不同的小球、圆规。若被碰小球放在斜槽末端，而不用支柱，那么两小球将不再同时落地，但两个小球都将从斜槽末端开始做平抛运动，于是验证式就变为：m 1OP=m1OM+m2ON，两个小球O O /M P N2r重垂线的直径也不需测量了。13用单摆测定重力加速度（选考内容）摆长的测量：让单摆自由下垂，用米尺量出摆线长 L/（读到 0.1mm） ，用游标卡尺量出摆球直径（读到 0. 1mm）算出半径 r，则摆长
19、L=L/+r开始摆动时需注意：摆角要小于 5（保证做简谐运动） ；不要使摆动成为圆锥摆。必须从摆球通过最低点时开始计时，测出单摆做 50 次全振动所用的时间，算出周期的平均值 T。改变摆长重做几次实验，计算每次实验得到的重力加速度，再求这些重力加速度的平均值。14用油膜法估测分子的大小（选考内容）实验前应预先计算出每滴油酸溶液中纯油酸的实际体积：先了解配好的油酸溶液的浓度，再用量筒和滴管测出每滴溶液的体积，由此算出每滴溶液中纯油酸的体积 V。油膜面积的测量：油膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，将油膜的形状用彩笔画在玻璃板上；将玻璃板放在坐标纸上，以 1cm 边长的正方形为单位，用四舍五入的方法
20、数出油膜面积的数值 S（以 cm2 为单位） 。由 d=V/S 算出油膜的厚度，即分子直径的大小。15测定玻璃折射率（选考内容）关键是设法画出某细束光在空气射向玻璃发生折射时，空气中的光线和玻璃中的对应光线。有了这两条光线，再结合界面和法线，找到相应的入射角和折射角，再按定义求折射率。P1、P 2 的作用是确定唯一的一条入射光线（它们发出的所有光线中重合的那一条） 。P3 能同时挡住 P1、P 2 的像，说明 P3 在这条入射光线经过两次折射后的射出光线上；P 4 能同时挡住 P1、P 2 的像和 P3，说明 P4 也在这条入射光线经过两次折射后的射出光线上。只要画出了入射光线和相应的折射光线
21、，求折射率的方法可以有多种。 用量角器量出入射角 i 和折射角 r，从三角函数表查出它们的正弦值，根据折射定律计算折射率。以入射点 O 为圆心，以适当长（如 OB）为半径画圆，和入射光线和折射光线分别交于 A、B，从 A、 B 分别向法线做垂线，分别交法线于 M、N，用刻度尺量出AM、BN 的长度，则折射率等于 AM/BN。从 B 点做上表面的垂线，交上表面于 M，延长AO 与 BM 交于 N，用刻度尺量出 OB、ON 的长度，则折射率等于 OB/ON。注意事项：手拿玻璃砖时，不准触摸光洁的光学面，只能接触毛面或棱，严禁把玻璃砖当尺画玻璃砖的界面；实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变；大
22、头针应垂直地插在白纸上，且玻璃砖每一侧的两个大头针距离应大一些，以减小确定光路方向造成的误差；入射角应适当大一些，以减少测量角度的误差。16用双缝干涉测光的波长（选考内容）用双缝干涉测光的波长的实验设备示意图如右。图中是光源，是滤光片，是单缝，是双缝，是光屏。实验中，若已知双缝到光屏之间的距离 l 和双缝之间的距离 d。用测量头测量相邻亮纹间的距离，方法是：先将测量头目镜中中看到的分划板中心刻线对准某条亮纹的中心，然后转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，由两次手轮上的示数可以计算出相邻亮纹间的距离 x，再由公式 计算所测单色光的波长。lxd三、技巧方法（一）实验的主要思想方法在中
23、学物理实验中涉及的主要的思想方法有:1.等效法：等效方法是物理学研究的重要方法,也是物理实验中常用的方法.如“碰撞中irMBANO irirOABMN 的动量守恒“实验中,用小球的水平位移代替小球的水平速度；替代法测电阻更是等效法的直接应用等等。2.累积法：把某些难以直接准确测量的微小量累积后测量,提高测量的精确程度.如测单摆振动的周期,应测量单摆多次全振动的时间除以全振动次数,以减少个人反应时间造成误差的影响.在初中物理中也曾经学过用累积法测细铜线的直径.3.控制变量法：在许多的实验中,可以先控制一些量不变,依次研究某一个的影响.如牛顿第二定律实验中可以先保持质量一定,研究加速度和力的关系；
24、再保持力一定,研究加速度和质量的关系.4.留迹法：把瞬息即逝的现象(位置,轨迹,图象等)记录下来,如通过纸带上打出的小点记录小车的位置;用描迹法画出平抛物体的运动轨迹;用沙摆显示振动的图象。（二）实验数据的处理数据处理是对原始实验记录的科学加工,通过数据处理,往往可以从一堆表面上难以查觉的、似乎毫无联系的数据中找出内在的规律，在中学物理中常用的数据处理方法有：1 列表法将实验数据记录列成表格，可以简单而又明确的表示出有关物理量之间的关系，有助于找出物理量之间的规律性联系，具体采用时要注意写上标题、必要的说明、反映测量结果的的有效数字等等，2 作图法建立合适的直角坐标系，将实验采集得到的若干组数
25、据描于坐标系中，然后用平滑的曲线连成一定的图像，借助于图像的直观性来揭示物理量之间的规律性联系。（三）如何选取择电学仪器和实验电路1实验仪器的选择电学仪器主要是：电表、滑线变阻器、电源等器件，常从以下入手：(1).安全性原则:在实验中不损坏仪器或仪表,主要表现在安培表和伏特表测量值不超过最大量程,滑动变阻器、电源中通过的电流应小于额定电流，可依据欧姆定律算出实验电路调节中的电流值范围，再和某器材的最大电压和给定值相比较、选择。(2).可行性原则：选择器材要适用。且采用正确连接，保证实验顺利进行，且符合实验的要求范围。(3).方便性原则：选择的器材便于操作，如对不同阻值滑动变阻器连入电路采用不同
26、的接法，对用电器可有分流、分压、限流等不同用途，采用正确的连接能够既得到满足实验要求的电压范围，同时调节时电压表现为线性稳定变化。(4).准确性原则：选择的仪器使实验误差尽量小，实验精度尽量高，主要表现在：安培表、伏特表量程的选择应使指针指在满刻度的 2/3 以上读数准确，欧姆表量程的选择，应使指针指在中心刻度附近最准确。2实验电路（电流表内外接法）的选择外接法中由于电压表分流，使测量值偏小，适宜测量阻值较小的电阻，可记为“外小小” ；内接法中由于电流表分压，使测量值偏大，适宜测量阻值较大的电阻，可记为“内大大” 。3控制电路的选择主要是滑线变阻器分压式与限流式接法的选择（1） 、两种接法的区
27、别之处：对被测电阻 R 上的电压调节能力不同；对被测电阻 R 中的电流调节能力不同；电能的损耗不同。（2） 、常用的选择方法如下：负载电阻的阻值 R0远大于变阻器的总电阻 R 须用分压式电路；要求负载上电压或电流变化范围较大，且从零始可调，须用分压式电路；负载电阻的阻值 R0小球变阻器的总电阻 R 或相差不多，且电压电流变化不要求从零调起时，可采用限流接法；两种电路均可采用的情况下，应优先采用限流式法，因为限流接法总功耗较小；特殊问题中还要根据电压表和电流表量程以及电阻允许通过的最大电流来反复推敲，以更能减小误差的连接方式为好。（四）设计型实验的分析思路在确保符合设计的科学性、安全性、方便性、
28、准确性原则的前提下，设计性实验的关键是设计和选择实验原理。它是进行实验设计的依据和起点，它决定了应当测量哪些物理量，如何安排实验步骤等各个环节，只有在真正集会实验原理的基础上，才可能进而理清实验思路、掌握实验方法，确保实验过程中每一环节都能正确、有序地进行。实验设计可用下面的框图表示掌握基本仪器的使用方法、基本的实验方法和基本物理原理是解答设计型实验题的基础。四、例题解析 【例 1】 （03 年江苏 12）实验装置如图中图 1 所示，一木块放在水平长木板上，左侧拴有一细软线，跨过固定在木板边缘的滑轮一重物相连，木块右侧与打点计时器的纸带相连。在重物牵引下，木块在木板上向左运动，重物落地后，木块
29、继续向左匀减速运动。图 2 给出了重物落地后，打点计时器在纸带上打出的一些点，试根据给出的数据，求木块与木板间的摩擦因数 ，要求写出主要的运算过程，结果保留 2 位有效数字。 （打点计时器所用交流电频率为 50Hz,不计纸带与木板间的拉力。取重力加速度 g=10m/s2） 【思路串讲】由给出的数据可知，重物落地后，木块连续相等的时间 T 内的位移分别是S17.72cm,S 2=7.21cm,S3=6.71cm,S4=6.25cm,S5=5.29cm S6=5.76cm,S7=4.81cm,S8=4.31cm.以 a 表示加速度，根据匀变速直线运动的规律，有， 2483726154 aTSSs
30、题目要求和给出的条件演示和分组实验的实验原理物理规律和原理基本仪器的使用知识需测物理量和所需器材 实验步骤 数据处理实验原理图 18又知 T=0.04s，解得 a=-3.0m/s2重物落地后只受摩擦力的作用，以 表示木块的质量，m根据牛顿定律，有 解得 =0.30 。ag【例 2】(01 理综天津、江西 29)实验室中现有器材如实物图 1 所示，有：电池 E，电动势约 10V，内阻约 1；电流表 A1，量程 10A，内阻 r1约为 0.2；电流表 A2，量程 300mA，内阻 r2约为 5；电流表 A3，量程 250mA，内阻 r3约为 5；电阻箱 R1，最大阻值999.9，阻值最小改变量为
31、0.1；滑线变阻器 R2，最大阻值 100；开关 S；导线若干。要求用图 2 所示的电路测定图中电流表 A 的内阻。图 1 图 2（1）在所给的三个电流表中，哪几个可用此电路精确测出其内阻？（2）在可测的电流表中任选一个作为测量对象，在实物图上连成测量电路。（3）你要读出的物理量是_。用这些物理量表示待测内阻的计算公式是_。【思路串讲】首先确定可以精确测量的是 A2、 A3两电流表，若 A2、 A3两电流表的读数I2、I 3和电阻箱 R1的阻值 R1；据并联电路电压相等原理可知 ，13)(RIIr所以 132Ir【答案】 （1） A2、 A3（2）若测 r3，实物图如图：（将 A2、 A3的位
32、置互换不扣分；将A2、 A3换成 A1，或连线有错，都不给分。 ） （3） A2、 A3两电流表的读数 I2、 I3和电阻箱 R1的阻值 R1 。 （计算公式与测量实物图要相符，否则不给分。如图不正确132RIr也不给分）【例 3】 （04 天津）现有一块 59C2 型的小量程电流表 G（表头） ，满偏电流为 ，内阻A50约为 800850 ，把它改装成 、 的两量程电流表。mA10可供选择的器材有：滑动变阻器 R1，最大阻值 20 ； 滑动变阻器 ，最大阻值2Rk10电阻箱 ，最大阻值 定值电阻 ，阻值 ；90电池 E1，电动势 1.5V；电池 ，电动势 ；电池 ，电动势 ；（所有电2EV.
33、33EV5.4池内阻均不计）标准电流表 A，满偏电流 ；mA5.1单刀单掷开关 和 ，单刀双掷开关 ，电阻丝及导线若干。1S23S（1）采用如图 1 所示电路测量表头的内阻，为提高测量精确度，选用的滑动变阻器为 ；选用的电池为 。 GRS21E图 1（2）将 G 改装成两量程电流表。现有两种备选电路，对于图 2 和图 3。图 为合理电路，另一电路不合理的理由是 。AR10SE. .GRab10mAS3310Rcd 图 2 图 3（3）将改装后的电流表与标准电流表逐格进行核对（仅核对 1mA 量程） ，画出所用电路图，图中待核对的电流表符号用 来表示。A【思路串讲】 （1）在电流表半偏法测表头内
34、阻中，为了减小误差，电池应选电动势高的、滑动变阻器应选阻值大的。所以滑动变阻器应选 ，而电池应选 。2R3E（2）图 2 为合理电路，因为图 3 电路在通电状态下，更换量程会造成两分流电阻都未并联在表头两端，以致流过表头的电流超过其满偏电流而损坏，所以不合理。（3）采用分压式电路便于从零度连续校对，且两个安培表应串联，电路图参见答案。【答案】 （1） （或最大阻值 ） （或电动势 4.5V）2Rk103E（2） 2 图 3 电路在通电状态下，更换量程会造成两分流电阻都未并联在表头两端，以致流过表头的电流超过其满偏电流而损坏（3）如右图【例 4】 （04 理综四川、吉林 22）用以下器材测量一待
35、测电阻Rx的阻值（9001000）：电源 E，具有一定内阻，电动势约为 9.0V；电压表 V1，量程为 1.5V，内阻 r1750；电压表 V2，量程为 5V，内阻 r22500；滑线变阻器 R，最大阻值约为 100；单刀单掷开关 K，导线若干。（1）测量中要求电压表的读数不小于其量程的 ，31试画出测量电阻 Rx的一种实验电路原理图（原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注） 。（2）根据你所画的电路原理图在题给的实物图上画出连线。（3）若电压表 V1的读数用 U1表示，电压表 V2的读数用 U2表示，则由已知量和测得量表示 Rx的公式为 Rx_。 【思路串讲】 （1）常规的测电阻的方法是
36、伏安法，由于题中没有给电流表，但给出了两个内阻已知的电压表，故可考虑将两电压表串联或并联使用，通过电压表的读数及内阻间接求出对应电流，达到替代电流表的目的，电路原理图见图（2）实物连线见图；（3）按串并联规律分别对两种电路列式，不难求出： Rx 或 Rx21rU12)(U【例 5】(04 北京)为了测定电流表 A1的内阻，采用如图 1 所示的电路。其中：A1是待测电流表，量程为 300A，内阻约为 100；A2是标准电流表，量程是 200A；R1是电阻箱，阻值范围 0999.9；R2是滑动变阻器；R3是保护电阻；E 是电池组，电动势为 4V，内阻不计；S1是单刀单掷开关，S 2是单刀双掷开关。
37、(1)根据电路图 1，请在图 2 中画出连线，将器材接成实验电路(2)连接好电路，将开关 S2扳到接点 a 处，接通开关 S1，调整滑动变阻器 R2使电流表 A2的读数是 150A；然后将开关 S2扳到接点 b 处，保持 R2不变，调节电阻箱 R1，使 A2的读数仍为 150A。若此时电阻箱各旋钮的位置如图 3 所示，电阻箱 R1的阻值是 ，则待测电流表 A1的内阻 Rg 。（3）上述实验中，无论怎样调整滑动变阻器 R2的滑动端位置，都要保证两块电流表的安全。在下面提供的四个电阻中，保护电阻 R3应选用： （填写阻值相应的字母） 。A.200k B.20k C.15k D.20（4）下面提供最
38、大阻值不同的四个滑动变阻器供选用，既要满足上述实验要求，又要调整方便，滑动变阻器 （填写阻值相应的字母）是最佳选择。A.1k B.5k C.10k D.25k【思路串讲】 （1）按电路原理图，从电源正极出发顺序连线，连线图如下；（2）电阻箱读数为 8，显然3.61.061后来电阻箱 R1接入电路的阻值与则待测电流表 A1的内阻 Rg相等，故 Rg86.3 ；（3）由于 A2是标准电流表，量程是 200A，且 E 是电池组，电动势为 4V，可以求出回路中最小电阻须为 ，从两表安全的角度，故保护电阻选 B；kV204（4）滑动变阻器的选择结合安合与调节的方便等要求，确定 C 最优。五、误区诊断本专
39、题知识应用的误区常表现在对电学实验器材的对选择：不能恰当的从器材的量程、允许通过的电流或所加的电压、测量的准确程度（或从减小误差的角度） 、器材的安全使用、操作的方便、实验目的的达到等方面考虑。电路设计一直是电学实验考试的热点和重点，在以课本学生实验为原型，在实验器材、实验步骤题、数据处理等方面进行拓展、延伸、变化， 使电学实验试题源于课本而高于课本，使试题充满新意也正是考生的误点所在.【例 7】一同学学习了螺旋测微器的原理后,想自己动手制造一个螺旋测微器,他找到了一对密纹螺丝螺母,为了测出螺距,他将毫米刻度尺紧靠在螺杆上,测量结果如图 27 所示,则此密纹螺丝的螺距为 mm.接着他又在圆形螺
40、母的外侧均匀地刻上 50 个刻度,则从原理上说,该同学所制成的螺旋测微器的测量精度为 mm.误点：搞不清螺丝螺母具体指图中哪部分,对于螺旋测微器的测微原理不清导致无法将知识迁移,无从入手。 辨析：由图可知此密纹螺丝的螺距为 ，所以该同学所制成的螺mcx40.1旋测微器的测量精度为 x8.054.【例 8】如图所示，将包有白纸的圆柱棒总质量为 m 替代纸带和重物，蘸有颜料的毛笔固定在马达上并随之转动，使之替代打点计时器当烧断挂圆柱的线后，圆柱棒竖直自由落下，毛笔就在圆柱棒面上的纸上画出记号，如图 5-28 所示。测得记号之间的距离依次为26 mm、42mm、58mm、74mm、90mm、106m
41、m，已知马达铭牌上有“1 500rmin ”字样，5 999 个由此验证机械能守恒由以上内容回答下列问题：(1) 毛笔画的线距时间间隔 T_，右图中圆柱棒的 _端是悬挂端( 填“左”或“右”)(2) 根据图中所给数据，可知毛笔画下记号 C 时，圆柱棒下落速度 vC_，画下记号 D 时，圆柱棒下落速度vD_，动能的变化量为_，在这段位移上，圆柱棒重力势能的变化为_，由此可得出结论为_误点：不能将马达铭牌上有“1 500rmin”进行正确的单位转化，且在求重力势能的变化时，想当然的按机械能守恒定律填成与动能变化量完全同，忽视了这是一个验证性实验。辨析：（1）马达的转速 ，也就是转动周期为 ，所sr
42、rn/25min/150snT251以毛笔画的线距时间间隔为 0.04s，而且由于圆棒自由下落，所以线距应越来越小，故右图中圆柱棒的左端是悬挂端 ； (2)毛笔画下记号 C 时，圆柱棒下落速度 ，画下记号 D 时，smvc /25.104.2583圆柱棒下落速度 ，smvD/6.104.27583（2）所以动能的变化量为 ，圆柱棒重力势能的变化为JvEcDk 8.220.57mJ，可以得出的结论为：在误差允许的范围内，物体在自由下落过程中机械能守恒答案： 左 sT51svc/5.1sD/65.1mEk5.0在误差允许的范围内，物体在自由下落过程中机械能守恒JEp7.0【例 9】某同学采用如图甲
43、所示的电路测定电源电动势和内电阻，已知干电池的电动势约为 1.5V，内阻约 1 ，电压表 (0-3V 3k )，电流表(0-0.6A 1.0 )，滑动变阻器有 R1(102A)和 R2(100 01A)各一只； (1)实验中滑动变阻器应选用 (选填 R1.R2) (2)在图乙中用笔画线代替导线连接实验电路(3)在实验中测得多组电压和电流值，得到 如图丙所示的 UI， ，由图可较准确求出电源电动势 E= V， 内阻 r= 。误点：实际操作能力通过实物连线可以得到起现，尤其在确定电池的内阻时忽视了安培表内阻的影响。 辨析：(1)因为电流表的量程是 0.6A，而 R2 的额定电流仅 0.1A，从测量
44、时示数尽量大，指针偏转要大一些的角度，可以选择变阻器为 R1 图甲(2)实物连线如右图所示 (3)将图线延长纵轴截距即为电动势 1.48(1.47-1.49 均正确) 电池内阻 (0.780.89 均正确) 85.0ARIUr六、巩固练习1（03 上海 14）如图所示，在研究平抛运动时，小球 A 沿轨道滑下，离开轨道末端（末端水平）时撞开轻质接触式开关 S，被电磁铁吸住的小球 B 同时自由下落。改变整个装置的高度做同样的 实 验 ， 发 现 位 于 同 一 高 度 的 A、 B 两 球 总 是 同 时 落 地 。 该 实 验 现 象 说 明 了 A 球在 离 开 轨 道 后 A.水平方向的分运
45、动是匀速直线运动B.水平方向的分运动是匀加速直线运动C.竖直方向的分运动是自由落体运动 D.竖直方向的分运动是匀速直线运动 2(03 理综 22)根据试题要求填空或作图。（1）图 1 为多用电表的示意图，其中 S、K、T 为三个可调节的部件，现用此电表测量一阻值约为 20-30 的定值电阻，测量的某些操作步骤如下：调节可调部件_，使电表指针停在_位置；调节可调部件 K，使它的尖端指向_位置；将红、黑表笔分别插入“+” 、 “”插孔，笔尖相互接触，调节可调部件_，使电表指针指向_位置。（2）在用多用表测量另一电阻的阻值时，电表的读数如图 2 所示，该电阻的阻值为_ 。（3）现用伏安法测量（1）问
46、中的那个定值电阻 Rx 的阻值（约为 20-30 ） 。所供器材如下：电压表 V（量程 0-15V，内阻 20 ） ，电流表 A1（量程 0-50mA，内阻 20 ）电流表 A2（量程 0-30mA，内阻 4 ） 滑动变阻器 R（最大阻值为 50 ，额定电流为 1A）直流电源 E（电动势约 9V，内阻约 0.5 ）,电键 K 连线用的导线若干根。图 33在以上器材中选出适当的器材，画出电路图，要求在图上标出所选器材的符号。（4）该电阻是由电阻丝绕成的，为了求得该电阻线材料的电阻率，需用螺旋测微器测量电阻丝的直径，结果如图 3，其读数为 _。3.（04 天津）现有一块 59C2 型的小量程电流表
47、 G（表头） ，满偏电流为 ，内阻约为 800850 ，把它改装成 、A50mA1的两量程电流表。m1可供选择的器材有：滑动变阻器 R1，最大阻值 20 ；滑动变阻器 ，最大阻值2k0电阻箱 ，最大阻值 定值电阻 ，阻值 ；90Rk1电池 E1，电动势 1.5V；电池 ，电动势 ；电池 ，电动势 ；（所有电2EV.33EV5.4池内阻均不计）标准电流表 A，满偏电流 ；mA5.1单刀单掷开关 和 ，单刀双掷开关 ，电阻丝及导线若干。1S23S（1） 采用如图 1 所示电路测量表头的内阻，为提高测量精确度，选用的滑动变阻器为 ；选用的电池为 。 GRS21E图 1（2）将 G 改装成两量程电流表。现有两种备选电路，对于图 2 和图 3。图 为合理电路，另一电路不合理的理由是 。.Rab10mAS3G30Rcd1图 2 图 3（3）将改装后的电流表与标准电流表逐格进行核对（仅核对 1mA 量程） ，画出所用电路图，图中待核对的电流表符号用 来表示。A4(01 天津、江西)实验室中现有器材如实物图 1 所示，有：电池 E，电动势约 10V，内阻约 1；电流表 A1，量程 10A，内阻 r1约为 0.2；电流表 A2，量程 300mA，内阻 r2约为5；电流表 A3，量程 250mA，内阻 r3约
