《高考物理实验》word版.doc

高中物理总复习 物理实验教案 专题一：误差和有效数字1 误差1. 误差的概念：实验中得到的测量值与真实值的差异称为误差2. 误差的种类：按照产生误差的原因，误差可分为系统误差和偶然误差由于实验原理不够完善、实验方法比较粗略、实验仪器不够精确等客观原因产生的误差，称为系统误差。系统误差的特点是测量数据和真实值相比较总是偏大或总是偏小。用多次测量取平均值的方法不能减小或消除系统误差。只有通过完善实验原理、改进实验方法、提高仪器精度，才能减小系统误差。各种偶然因素（例如气候、温度、湿度和实验者的素质与技能等等）对测量仪器、被测对象、实验人员的影响造成的误差叫做偶然误差。偶然误差的特点是测量数据与真实值相比较，时而偏大，时而偏小。可以用多次实验取平均值的方法减小偶然误差。有效数字：带有一位不可靠数字的近似数称为有效数字注意：有效数字中只能有一位不可靠数。小数点后面最后一位的零是有意义的不能随便舍去和添加，而小数中的第一个非零数字前面的零是用来表示小数点的位置的，不是有效数字。例如：48、4.8、4.80、4.800是不一样的，它们分别是两位、三位和四位有效数字；3.6、0.36、0.036、0.0036都是两位有效数字，只是它们的大小不一样；45800和是不一样的，前者是五位有效数字，最后一个零是不可靠数字。后者是三位有效数字，其中8是不可靠数字。专题二：长度的测量游标卡尺1.结构与测量原理2.测量的是什么？测的是各个测脚的两个测量面之间的距离和测深杆伸出的长度3.读的是什么？读的是主尺上零刻线与游标上零刻线之间的距离4.怎样读数？主尺读数与游标读数之和练习1：指出下面图示的游标卡尺的精度并练习读数练习2：指出下面图示的游标卡尺的精度并练习读数练习3：指出下面图示的游标卡尺的精度并练习读数练习4：指出下面图示的游标卡尺的精度并练习读数螺旋测微器（千分尺）1.结构与测量原理：2.测量的什么？测的是测微螺杆的端面与测砧的端面之间的距离.3.读的是什么？读的是固定刻度的零线与可动刻度的前沿的距离.4.怎样读数？读的是固定刻度的读数与可动刻度的读数之和.练习1：练习2：练习3：若在右图所示的基础上将千分尺的可动刻度逆时针旋转72（从右向左看），此时其读数应是多少？专题三：互成角度的两个力的合成及探索弹力与弹簧伸长的关系互成角度的两个力的合成目的：验证力的合成的平行四边形法则器材：步骤：1安装仪器；2用一个测力计通过细绳套拉橡皮绳，将其末端拉至某点O，记录：O点的位置；细绳套的取向，即合力F的方向；测力计的示数，即合力F的大小；3以O点为起点，按比例做出表示合力F的线段，并画上箭头表示其方向；4用两个测力计，通过两个细绳套同时沿不同的方向拉橡皮绳，将其末端仍然拉至O点，并记录：两个细绳套的取向，即两个分力F1、F2的方向；两个测力计的示数，即两个分力F1、F2的大小；5以O点为起点，按比例分别做出表示分力F1、F2的线段，并画上箭头表示它们的方向；6用表示两个分力F1、F2的线段为邻边，作平行四边形，再作出这个平行四边形的处于F1、F2这间的那条对角线；7比较这条对角线与表示合力F的线段，即可验证力的合成的平行四边形法则8改变两个细绳套的取向，重复47的步骤，使验证的结论更加可信。探索弹力与弹簧伸长的关系练习：某同学用如图所示的装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验他先测出不挂砝码时弹簧下端所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上砝码，并逐个增加砝码，测出指针所指的标尺刻度，所得数据列表如下：(重力加速度g = 9.8m/s2)砝码质量m/102g01.002.003.004.005.006.007.00标尺刻度x/10-2m15.0018.9422.8226.7830.6634.6042.0054.50x/10-2mm/102g012345678152025303540455055根据所测数据，在下面的坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺刻度x与砝码m的关系曲线根据所测得的数据和关系曲线可以判断，在N范围内弹力的大小与弹簧伸长关系满足胡克定律这种规格弹簧的劲度系数为N/m专题四：打点记时器的使用一打点记时器的有关问题打点计时器的用途：打点记时器是记录运动物体发生的位移及其所用时间的仪器两种打点记时器1电磁打点记时器结构及工作原理缺点：工作不稳定；不易调整；对运动的纸带有一定的附加阻力注意：只能供给4 6V的低压交流电.2电火花打点记时器工作原理；优点结构简单，工作稳定，使用方便；对运动纸带没有附加的阻力。可直接使用220V交流电.记录纸带的处理和阅读有时由于纸带上的记时点比较密集，数量较大，需对这些记时点进行编组处理，经处理后的纸带如下图相关名词及其含意：记时点、计数点、打点间隔、计时间隔、打点周期t0（在我国通常t0 = 0.02s）、计时周期T（T = nt0，n为一个计时间隔中记时点的间隔数）。二打点记时器的使用测直线运动的平均速度利用可测出各段位移上的平均速度.判别直线运动的性质（匀速运动，变速运动？匀变速运动，非匀变速运动？）怎样判别？根据匀速直线运动“在任意相等的时间内发生的位移都相等”的判别原则，可以判别拖动纸带的物体是否在做匀速直线运动.根据匀变速直线运动“在连续相等的时间内的位移之差等于定值”的原则，可以判别拖动纸带的物体是否在做匀变速直线运动.测定匀变速直线运动的瞬时速度和加速度1测定匀变速直线运动的瞬时速度根据：做匀变速直线运动的质点于某时刻的瞬时速度，等于以该时刻为中间时刻的那段过程的平均速度作法： （以下图为例）先测定S1、S2、S3、S4、S5、S6.比较S2S1；S3S2；S4S3；S5S4与S6S5是否相等若第二步的结论是肯定的，即可利用求出打b、c、d、e、f各点时纸带运动的瞬时速度.2测匀变速直线运动加速度当确认上图的纸带对应的运动是匀加速直线运动时，即可用下列的各种方法测出其加速度方法一。连续等时位移差法利用，可求出加速度的下列测量值然后再用求出加速度的平均值.分析：将代入可得加速度的平均值为此法中，有效的工作只是测S1和S6，其余的工作都是无效的，其弊端是显而易见的.方法二。有间隔的位移差法受方法一的启发，加速度的各个测量值可用下列各式求出：然后再对其求平均值，即可得出加速度的测量值分析：此法得出的加速度的测量值实际为其效果相当于针对从打a点到打d点，和打d点到打f点的过程直接应用求加速度（见下图）方法三。速度图象法利用测出打b、c、d、e、f各点时的瞬时速度，然后做出如下图所示的速度图象，再求出其斜率，即可测出纸带运动的加速度验证机械能守恒1.做法：使重锤带动纸带自由下落，并用打点计时器在下落的纸带上打出计时点.选出合格的纸带（符合什么条件的纸带才是合格的纸带？），将纸带上的第1个计时点记为0，从比较清晰的计时点开始依次记为1、2、3、4、5.（见下图）。测出纸带上1、2、3、4、5各个计时点到计时点0的距离(即下落的高度)h1、h2、h3、h4、h5 .利用“做匀变速直线运动的质点于某时刻的即时速度，等于以该时刻为中间时刻的那段过程的平均速度”的规律测出打2、3、4、5各点时重锤下落的瞬时速度v2、v3、v4、v5 .()比较2gh2、2gh3、2gh4、2gh5 .与是否相等，从而验证机械能是否守恒.2问题：实验时应该先释放纸带还是先开动打点记时器？如何保证打点器刚刚打出第一个点时重锤刚好开始下落？如何保证纸带上第一个记时点清晰而不模糊？能否不用上述方法测各个记时点对应的瞬时速度，而根据自由落体的运动规律，利用已测出的重锤下落的各个高度h1、h2、h3、h4、h5 ，求出打各点时的速度v1、v2、v3、v4、v5 .？本实验是否需要测重锤的质量？（从课本介绍的内容看，似乎需要测重锤的质量）如果初速度为零的条件（即打点器刚刚打出第一个点时重锤刚好开始下落）不能得到保证，或得不到第一个记时点清晰的纸带，这个验证工作能否继续进行？可以：放弃第一个记时点，利用其余的清晰的记时点，即可完成验证工作.做法： 放弃最初的模糊不清的记时点，选择一个清晰的点记为0，再从适当的距离上将记时点依次编号为1、2、3、4、5 利用“做匀变速直线运动的质点于某时刻的即时速度，等于以该时刻为中间时刻的那段过程的平均速度”的规律，测出打0号点时重锤下落的瞬时速度v0及打1、2、3、4、5各点时重锤下落的瞬时速度v1、v2、v3、v4、v5 . 分别测出0号点到1、2、3、4各点的距离h1、h2、h3、h4（如图） 分别比较与、与、与、与是否相等，若这些关系在误差允许的范围内近似相等，则机械能守恒就得到了验证专题五：研究平抛运动目的：用描迹法画出做平抛运动的物体的运动轨迹，利用这个轨迹测出该物体的初速度.练习1某同学在做研究平抛运动的实验时，部分操作过程如下：1 在桌边安装斜槽轨道S，调节斜槽轨道的倾斜程度，使其末段呈水平状态.2 在贴近斜槽轨道的槽口处竖立一块钉有白纸的木板，调节木板使其处于竖直平面内且与做平抛运动的小球的运动方向平行.3 在白纸上靠近槽口处用铅笔作一标记O代表运动小球离开槽口时的位置4 使小球多次从斜槽轨道上的同一位置P自由滚下，并由O点开始做平抛运动，分别用铅笔在白纸上记录小球掠过的位置a、b、c、d、e .5 取下白纸，过记录小球运动轨迹的各点O、a、b、c、d、e 作平滑的曲线.至此该同学发现他的研究工作无法继续进行，请问产生如此后果的原因是什么？练习2一次用闪光照相的方法研究平抛运动的规律时，由于某种原因，只拍摄到了部分方格背景及做平抛运动的小球的三个瞬时位置（如图所示），已知闪光间隔为，不计空气阻力，取，据此可知：小球被抛出后，运动到A点所需时间为 s小球队刚被抛出时速度大小为 练习3右图是在某同学在做“研究平抛运动”的实验时，在白纸上记录的一段不够完整的小球做平抛运动的轨迹（缺少刚刚抛出时的一小段轨迹）abc，和一条表示竖直方向的直线mn，试利用这些有限的记录测出小球做平抛运动的初速度.专题六：验证动量守恒定律方法一：用简易的斜槽轨道，验证A、B两小球在碰撞过程中动量守恒（见第二册课本P252253）练习1：右图是用第二册课本P252253所介绍的实验装置图中O是用悬于斜槽轨道末端的重锤线在水平地面上确定的点，M、P、N三点中有的是入射小球A单独从斜槽轨道上的K点滚下后直接落到地面上的落点，有的是入射小球A从K点滚下与静止在槽口的小球B正碰后，分别在水平地面上的落点（这些点均记录在铺在水平地面上的白纸上）.另外，已用天平测出了A球的质量为m1和B球的质量为m2.为了验证A、B两球相碰过程中动量是否守恒，需要比较与是否相等.方法二：用斜面小车和打点记时器验证两小车在碰撞过程中动量守恒.装置（见右图）：斜面（长木板）；垫块；打点器；拖有纸带的小车A；沾有橡皮泥的小车B；纸带等等作法：用天平分别测出小车A和沾有橡皮泥的小车B的质量.适当垫高长木板固定有打点计时器的一端，使小车恰好能静止在木板上，且稍加推动即能沿长木板匀速下滑.将小车B轻轻地放在长木板的中部，把小车A靠近打点器，并将其纸带穿过打点器.先开动打点器，然后用适当的力沿斜面向下推小车A一下，使小车A在沿长木板向下匀速运动，运动过程中与小车B相碰，且相碰后连在一起继续向下运动在此过程中打点器便在纸带上打出了一连串的计时点（如下图）对纸带上的计时点进行必要的测量，结合已测出的两小车的质量，便可验证两小车在相碰过程中动量是否守恒.练习3：若在该实验中已测得小车A的质量，小车B的质量，打好的纸带纸带如下图所示，已知下图的记数周期T = 0.1s由以上信息可知，两车相碰前系统的总动量等于 kgm/s；两车相碰后系统的总动量等于 kgm/s方法四：用气垫导轨验证两滑块在碰撞过程中动量守恒（见课本第二册P254255）专题七：用单摆测重力加速度原理：由单摆周期公式可得重力加速度，可见只要测出单摆的摆长l及其摆动周期即可利用上式求出当地的重力加速度g.练习1：若在上述实验中利用计算重力加速度，试判断下列原因将导致实验误差偏大还是偏小A. 在数单摆摆动次数时少数了一次B. 计算摆长时忘了在摆线长度上加摆球的半径C. 操作不留神，摆球在空中转了圈D. 选用的摆线既不够细，也不够轻E. 选用的摆线不够坚韧，稍微用力即可拉长F. 选用的摆球的密度不够大练习2：某同学在做“用单摆测重力加速度”的实验时，设计了如下的数据记录表格.该同学设计的表格存在什么问题，应如何改正？摆长l/ml1l2l3 l4l5摆长平均值重力加速度周期T/sT1T2T3T4T5周期平均值实验数据的处理：方法一，数字计算法：用数个摆长不同的单摆作实验，分别测出其摆长和振动周期，再求出与之对应的重力加速度测量值，然后对这些重力加速度的测量值求平均值1021009998cm练习3：某同学在做用单摆测重力加速度的实验时，用右图甲的方式测了摆长，然后令该单摆在竖直平面内做小幅度的摆动，并用秒表记录了单摆完成50次全振动所用的时间，其记录的情况如图乙所示。由图可知该单摆的摆长l =m，完成50次全振动用的时间为t =s，其摆动周期为T =s根据该同学记录的情况可以算出当地的重力加速度为g =m/s2。（9.72m/s2）方法二，图象法：（指出利用下面的各种图象怎样求出g值）利用实验数据作出图象，然后利用该图象求重力加速度（其中k1为图象的斜率）利用实验数据作出图象，然后利用该图象求重力加速度（其中k2为图象的斜率）利用实验数据作出图象，然后利用该图象求重力加速度（其中k3为图象的斜率）练习4：某同学在做“用单摆测重力加速度”的实验时，测出了不同摆长L时，单摆对应的摆动周期T的许多组数据，然后利用这些数据画出了如右图所示的L T2图象，并测出了这个图象的斜率k。你认为利用该斜率k计算当地重力加速度的表达式应是：g = 。练习5：某同学在做用单摆测重力加速度的实验中，利用他自己测出的实验数据画出了如右图所示的T2L（T为周期，L为摆长）图象，发现该图象没有过坐标原点，分析可知，他在实验中产生的失误是。若他没有介意已经出现的问题，就利用该图象的斜率去计算重力加速度，若实验的其他步骤及作图和计算过程中均没有其他失误，则他测出的重力加速度与不发生该失误相比较，应（填“偏大”、“偏小”或“相等”）。练习6：若由于某种原因，仅能测量摆线的长度，而摆球的半径无法测量此时还能否用单摆测量当地的重力加速度？若能够，请说明测量原理及测量方法.专题八：用电流场模拟静电场描绘静电场中的等势线原理：将一些特殊形状的电极安放在厚薄均匀的导电纸上，接上电源后导电纸上电流的流动路径将类似于静电场的电场线的分布情况，而这些电流路径上电势相等的点的分布情况将类似于静电场中等势面的分布情况，于是就可以用电流场模拟静电场，寻找其中电势相等的点，从而画出静电场中的等势面与导电纸纸面的交线，即等势线。仪器：导电纸、点状电极、绝缘板、低压直流电源、灵敏电流计、探针、白纸、复写纸等等.实验步骤：练习1：在做“用电流场模拟等量异性点电荷的静电场描绘其等势线”的实验中，下列哪些措施不会改变该实验的结果A将直流电源的电压从6V提高到12VB将300A的直流电流表换成量程为300mV、内阻为105直流电压表C将电源的正负极对调D将直流电源换成交流电源，同时将直流灵敏电流计换成交流灵敏电流计。练习2：仿照课本上描绘等势线的实验，设计一个描绘匀强电场的等势线的实验装置.练习3：仿照课本上描绘等势线的实验，设计一个描绘孤立点电荷电场的等势线的实验装置.（能否仅在导电纸上固定一个点状电极，然后把只这个电极与直流电源的正极或负极相连来完成该实验）专题九：测电阻伏安法测电阻1. 原理：用电流表测出通过被测电阻的电流I，同时用电压表测出被测电阻两端电压U，然后代入公式即可求出被测电阻的阻值.2. 测量电路：由于用电流表测通过被测电阻中的电流与用电压表测被测电阻两端电压这两项任务不能同时达到，于是不得已出现电流表内接法与电流表外接法两种测量电路（见右图）.3. 两种测量电路的测量误差1 内接法：电流的测量值等于通过被测电阻的电流的真实值，即，电压表的测量值，等于被测电阻两端电压的真实值与电流表两端电压之和，即，于是被测电阻的测量值即内接法中被测电阻的测量值等于被测量电阻的真实值与电流表内阻之和可见在这种接法中电流表的内阻越小，测量误差就越小2 外接法：电压表的测量值等于被测电阻两端电压的真实值，即，电流表的测量值等于通过被测电阻的电流真实值与通过电压表的电流之和，即，于是被测电阻的测量值即外接法中被测电阻的测量值等于被测量电阻的真实值与电压表内阻的并联值可见在这种接法中电压表的内阻越大，测量误差就越小3 两种电路的选择：若电流表的内阻与电压表的内阻已知，则可以用上述任何一种电路进行测量，然后对测量结果进行修正修正的方法是：内接法中；外接法中若电流表的内阻与电压表的内阻未知，则可用下面的方法对两种电路进行选择其选择电路如右图选择的方法为：当转换开关S2在a、b两点之间切换时，若电流表的示数变化显著，电压表的示数变化微小，说明电压表的内阻不是很大，而电流表的内阻很小，则选用电流表内接法；当转换开关S2在a、b两点之间切换时，若电压表的示数变化显著，电流表的示数变化微小，说明电流表的内阻不是很小，而电压表的内阻很大，则选用电流表外接法当转换开关S2在a、b两点之间切换时，若电压表和电流表的示数变化的显著程度基本相同，则电流表内接法与外接法的误差程度相关无几，可选用任何一种电路进行测量两种控制电路限流电路和分压电路对控制电路的一般要求：有够用的调节范围；便于操作。1 限流电路电路（如右图）；调节范围-限流电阻大小的确定：被控电路两端电压为：限流电阻大小的确定：从以下两个因素考虑，R0比R大的越多，被控制电路两端电压的调节范围就越大；但从调节是否方便的角度来看R0又不宜过大。可用具体例子进行分析,如：设被控制电路的电阻R为10，滑动变阻器R0的阻值范围为01000，供电电压U0为10V，则被控制电路两端电压uR随R0的变化情况如右图所示可见，针对调节范围的要求，限流电阻宜选用大一些的滑动变阻器，但从便于操作的角度来看，滑动变阻器又不宜太大一般取滑动变阻器的阻值是被控电阻的35倍即可2 分压电路电路（如图）；调节范围：无论滑动变阻器取多大值，该电路的调节范围均为0U0分压电阻大小的确定：从调节方便的角度来看，宜取R0 R，小的越多被调电压越趋近于线性变化。（为什么？且看下面的分析）设被控电路的电阻为R，滑动变阻器的总电阻为R0，电源两端的电压恒为U0。将它们接成的分压电路如图所示，设调节过程于某时刻滑动变阻器的a端到滑动端p的电阻为Rx，则被控电路两端电压显然，被控电压uR随Rx的变化呈非线性关系当R0R时，可将R0Rx及略去，于是得：可见，当R0R时，uR随Rx近似呈线性变化。用具体数据进行分析：如取被控电阻R = 10，分压电阻（滑动变阻器）R0 = 1000，则R两端的电压变化图象将右上图所示；若取R = 1000，R0 = 10，则R两端的电压变化图象将右图所示可见分压电路中的滑动变阻器宜取小一些的值练习1图1为某热敏电阻的(电阻值随温度改变，且对温度很敏感) I-U关系曲线图。为了通过测量得到图1所示I-U关系的完整曲线，在图2和图3两个电路中应选择的是图；简要说明理由：。（电源电动势为9V，内阻不计，滑线变阻器的阻值为0-100）。在图4电路中，电源电压恒为9V，电流表读数为70mA，定值电阻R1=250。由热敏电阻的I-U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为V；电阻R2的阻值为。练习2用以下器材测量一个阻值约为2k的待测电阻Rx的阻值：电源E，电动势为9.0V有较小的内阻，；电压表V1，量程为2.0V，内阻r1 = 1k；电压表V2，量程为6V，内阻r1 = 3k；滑线变阻器R，最大阻值为100；单刀单掷开关S及足量的导线测量中要求被测电阻两端电压（或通过被测电阻的电流）有较大的调节范围，试画出测量电阻Rx的一种实验电路的原理图(原理图中各元件要用上段文字中的元件符号表示)若测量中电压表V1的示数用U1表示，电压表V2的示数用U2表示，用测出的量和题目提供的已知量表示Rx 的表达式应是Rx该实验的系统误差主要来源于（填下面选项的编号）A实验原理不完善；B两电压表的精度不够高；C实验者从电压表上读取的数据不够准确；D电源的电动势比9V大的较多。在实物图中连接电路多用表（万用表）测电阻1原理：参看下面的练习题练习2在右图所示的电路中E为不计内阻的电源，G为有刻度但无标度的灵敏电流计，R0为可变电阻，Rx为阻值未知的电阻。欲测Rx的阻值，将Rx接在电路的a、b 两点之间，然后，进行了如下的操作：闭合电键S，调节可变电阻R0，使电流计满偏(如图甲)，记录此时可变电阻R0的阻值R(譬如为600)；断开电键S，此时电流计的指针指在图乙所示的位置。试据可知Rx的阻值为。若用上面的方法测另一个电阻R的阻值，断开电键S之后，电流计的指针指在图丙所示的位置，由此可知R = 。欧姆表就是根据类似如上的原理制成的。将这个电流计功能符号G改成，将满偏电流值处改成0，0电流值处改成，图乙所示的刻度处改成400，图丙所示的刻度改成1200，于是这个装置就可以用来测电阻了2欧姆表的基本构造：多用表在测电阻时(欧姆表)的基本电路如右图所示。其工作原理与上面的练习题所涉及的原理一致。注意：之所以将内置电池的正极接黑表笔、负极接红表笔是为了保证多用表测电压、测电流和测电阻时，测试电流均从红表笔流入仪表，从黑表笔流出仪表。3欧姆表的使用方法：用欧姆表测电阻电阻调零选择适当的倍率；所谓“适当”，即实施测量时，表针指在表盘的中间区域。之所以这样要求，是因为指针指在表盘的中间区域时读数误差较小。可利用下图举例分析：设被测电阻大约1500，若倍率取“100”时，则测量时表针指在表盘中间示数“15”附近，其测量精度为100；若倍率取“10”，则测量时表针将指在表盘左端示数“100200”之间，其测量精度约为500；若倍率取“1k”，则测量时表针将指在示数“12”之间，其测量精度约为500。显然倍率取“100”，表针指在表盘的中间区域时测量精度较高，测量误差较小。将两个测试表笔短路，调节调零电阻，使表针指向零电阻(即最右边的刻度)将被测电阻接在两个测试表笔之间，读出指针指出的示数，乘以当前所选用的倍率，即为该电阻的阻值；再用相同的程序测其他电阻的阻值；测完后将选择开关置于(关)的位置，或置于交流电压最高档用欧姆表判断二极管的正负极原理：由于二极管的正反向电阻有很大的区别(正向电阻很小，而反向电阻很大)，所以可以用欧姆表测其正反向电阻，即可确定其正负极（即确定二极管的导电方向）。方法：用多用表的欧姆档测二极管两个方向的电阻，当所测电阻较小的那一次，与欧姆表的黑表笔所连接的那个极就是二极管的正极。练习4“黑盒子”表面有a、b、c三个接线柱，盒内总共有两个电子元件，每两个接线柱之间只可能连接一个元件。为了探明盒内元件的种类及连接方式，某位同学用多用电表进行了如下探测：第一步：用电压挡，对任意两接线柱正、反向测量，指针不发生偏转图1第二步：用电阻1000挡，对任意两个接线柱正、反向测量，指针偏转情况如图1所示。（1）第一步测量结果表明盒内_。（2）图2示出了图11和图12中欧姆表指针所处的位置，其对应的阻值是。图3示出了图13中欧姆表指针所处的位置，其对应的阻值是。（3）请在图4的接线柱间，用电路图符号画出盒内的元件及连接情况。（4）一个小灯泡与3V电池组的连接情况如图5所示。如果把图5中e、f两端用导线直接相连，小灯泡仍可正常发光。欲将e、f两端分别与黑盒子上的两个接线柱相连，使小灯泡仍可发光。那么，e端应连接到接线柱，f端应连接到接线柱。专题十：电表的改装半偏法测电流计内阻（也属于比较法测电阻）将电流计改装成电压表或电流表之前，均应知道电流计的内阻，所以应设法测出其内阻。1实验电路：如右图所示。其中G为待测内阻的灵敏电流计，E为电源，R1为变阻器，R2为电阻箱。2操作方法：将电键S1、S2均断开，将变阻器R1及电阻箱R2的阻值均调到最大。闭合电键S1，调节变阻器R1，使被测电流计G的示数达到满偏电流Ig。保持变阻器R1的阻值不变，闭合电键S2，然后调节电阻箱R2，使电流计的示数变为Ig/2。记下此时电阻箱R2的示数R。于是认为电流计的内阻rg = R。3测量原理：在上述的操作中，使电流计的示数达到满偏后，在闭合S2，调节电阻箱R2的过程中，由于变阻器R1的阻值固定不变，即认为电路中的总电流维持不变，因此当通过电流计的电流为总电流的一半时，认为通过R2的电流也为总电流的一半，于是这两条支路的电阻一定相等，即电流计的内阻一定等于电阻箱的电阻。4误差情况及原因误差情况：该方法测出的电流计内阻的测量值将小于其实际值。误差原因：闭合电键S2之后，由于电路中的总电阻减小，所以电路中的总电流将有所增大，此时调节R2使电流计的示数变为原来的一半，则通过电阻R2的电流将大于通过电流计的电流，故此时R2的阻值一定小于电流计的内阻。而该方法恰好认为电流计内阻等于R2的阻值，所以测量结果必然偏小。.减小误差的措施：提高供电电压，同时增大可变电阻R1的阻值，从而尽量减小由于R2的接入导致总电流发生的变化。练习1在用右图所示的电路测电流计的内阻时，先闭合电键S1，调节变阻器R1，使电流计的示数为300A。然后保持R1的阻值不变，闭合电键S2，调节电阻箱R2，使电流计的示数为100A，读得此时R2的阻值为450。由此可知，被测电流计的内阻为。电流表的改装1将电流计改装成量程较大的电流表（或扩大电流表的量程）：改装的思路：给电流计（或小量程电流表）并联一个分流电阻，让电流计（或小量程电流表）不能承受的电流通过这个分流电阻。2将电流计改装成电压表（扩大电压表的量程）改装的思路：给电流计（或小量程电压表）串联一个分压电阻，让电流计（或小量程电压表）不能承受的那部分电压由这个分压电阻来承担。练习2实验室内有一电压表(mV)（毫伏表），量程为150mV，内阻约为1500现要将其改成量程为10mA的电流表，并用标准电流表对其进行核对为此，提供如下器材：干电池E（电动势约为4.5V）；电阻箱R0（0999.9）；滑动变阻器R（050）；定值电阻R1（300），定值电阻R2（3k），定值电阻R3（30k）；标准电流表A1（量程200A）；标准电流表A2（有1.5mA、15mA、150mA三个量程）及开关K对电压表进行改装时必须先知道其内阻可用图示的电路测量电压表的内阻在既不损坏仪器又能使精确度尽可能高的条件下，电路中的保护电阻R应选用（R3），电路中的电流表A应选用（A1）若合上开关K，调节滑动变阻器，使电压表的读数为150mV，此时电流表A的读数为102A，由此可得电压表的内阻为（取三位有效数字）（1.47103）改装时应给电压表（并联）联一个阻值为（取三位有效数字）（15.2）的电阻，这个电阻可选用上面提供器材中的对改装好的电流表进行核对时，应把电流表（A2的15mA量程）作为标准电流表使用。在右面的方框中画出改装及核对的整个电路原理图，要求能从0开始对各个刻度逐一核对，同时还能保证电路安全工作（在图中要注明各元件的代表符号）专题十一：电源电动势内阻的测定方法一.伏安法测电源电动势内阻1原理如果在改变电路工作状态的过程中，用电压表和电流表测出电源的端电压及总电流的若干组数据，即可利用解方程组或作图象，求出该电源的电动势及内阻。2测量电路：见右图（注意：必须把电压表通过开关直接并联在电源两端）3测量方法：改变滑动变阻器的阻值，记录若干组电流表与电压表的测量数据，然后可分别用下面两种方法求出电源的电动势和内阻.解联立方程求电动势内阻：由方程组 可解得 .用U I图象求解利用测量数据在U I 坐标系中画出该电源的U - I图象，根据该图象的纵截距等于电动势，斜率等于电源内阻的相反数，即可求出电源的电动势用内阻。（注意：用此法要科学地处理坐标轴，请看下面的练习）组别123456U/V1.371.321.241.181.101.05I/A0.120.200.310.320.500.57练习1下面是在测某电池的电动势及内阻的实验中记录的六组数据，请在直角坐标系中画出其U - I图象，并根据图象算出待测电池的电动势和内电阻显然，对于电源的UI特性图象的图甲和图乙的两种画法中，用图乙的画法测出的数据更准确4两种测量电路的误差分析两种可能的测量电路如右边图a和图b所示，下面对这两种测量电路的测量误差做定性的分析：设电源端电压的实际值为U，电压表的示数、即端电压的测量值为U；通过电源的实际电流为I，电流表的示数、即总电流的测量值为I。对右图所示的测量电路a的误差分析设右边UI坐标系中棕色直线为被测电源实际的伏安特性图象。根据电路的联接情况可知，该电路中U U，I I，而且端电压越高，小得就越多，情况如图中的m点和n点所示，当端电压为零时I I，如图中p点所示。可见，利用实验数据画出的UI特性图象将如绿色直线所示。所以，该电路电动势与内阻的测量值均偏小。但由于电压表的内阻通常都很大，其分流作用很有限，所以，测量误差很小。对右图所示的测量电路b的误差分析设右边UI坐标系中棕色直线为被测电源实际的伏安特性图象。根据电路的联接情况可知，该电路中U U，I = I，而且总电流越大，小得就越多，情况如图中的m点和n点所示，当总电流为零时，U U，如图中p点所示。可见，利用实验数据画出的UI特性图象将如绿色直线所示。所以，该电路电动势的测量值与真实值相等，而内阻的测量值大于电源的真实内阻。而且由于电流表的内阻通常与电源的内阻相差不多，故电源内阻的测量误差相当可观。故伏安法测电源电动势内阻时，只选用图a所示的电路！方法二.伏特欧姆法测电源电动势内阻电路：如右图器材：被测电源E（内阻为r）、电压表V、电阻箱R、电键导线等等原理及测量方法：改变电阻箱的阻值使其电阻分别为R1、R2、R3、R4，并记录电压表相应的示数U1、U2、U3、U4.然后代入方程组： 序号12345电阻R/电压U/V比值U/R即可求出电源的电动势用内阻.或者将测得的数据填入右表然后据此画出U关系图象，其纵截距即为电源的电动势，斜率的相反数即为电源的内阻。练习9图中E为直流电源，R为已知的定值电阻，为理想电压表，其量程略大于电源电动势，K1和K2为开关。现要利用图中电路测量电源的电动势E和内阻r，试写出主要实验步骤、必须测量的物理量，以及用这些物理量所得的电动势及内阻的表达式。方法三：安培欧姆法（不讲此法）专题十二：示波器的使用示波器的工作原理示波器是能够显示电信号随时间变化情况的电子仪器，其显示部分称为示波管，示波管的基本构造及工作原理如下：取四块金属板，将其中两块一上一下水平安装，另外两块一左一右竖直安装，四块金属板相互绝缘，围成一个主截面为正方形的空间。在金属板前端垂直于金属板安装一块画有直角坐标系xoy的能记录电子落点的荧光屏mnpq。穿过四块金属板所围空间的正中央的直线恰好与荧光屏垂直且通过坐标原点0（如图1所示），整个装置处于高真空中。若在上下两金属板之间或左右两金属板之间加上周期性变化的电压后，将在每对金属板之间产生周期性变化匀强电场，热阴极产生的电子经加速电压加速后以速度v0沿上述中线源源不断地射入金属板之间的空间。金属板上若不加偏转电压，电子恰好打在荧光屏上的原点0处，若在水平偏转极板上加上扫描电压，同时在竖直偏转极板上加上信号电压，即可在荧光屏上看到信号电压随时间变化的函数图象。这就是示波管的工作原理。练习题：若只在示波管的左右两极板之间加上如图2所示的电压，从示波管的前端看荧光屏，其上的图象应是下图4中的。若只在上下两极板之间加上如图3所示的电压，从示波管的前端看荧光屏，其上的图象应是下图5中的。若同时（即两个图象的零时刻是同一时刻）给左右极板和上下极板分别加上图2与图3所示的电压，且图2的周期T1与图3的周期T2相等。从示波管的前端看荧光屏，其上的图象应是图5中的。 若同时（即两个图象的零时刻是同一时刻）给左右极板和上下极板分别加上图2与图3所示的电压，且图2的周期T1是图3的周期T2的两倍。从示波管的前端看荧光屏，其上的图象应是图5中的。若同时（即两个图象的零时刻是同一时刻）全左右极板和上下极板分别加上图2与图3所示的电压，且图2的周期T1是图3的周期T2的3/4。从示波管的前端看荧光屏，其上的图象应是下面图6中的。解：由于扫描电压的周期和信号电压的周期不同，所以的各个不同的扫描周期内电子束在荧光屏上扫过的轨迹不尽相同。本题中扫描周期是信号周期的3/4，所以在每个扫描周期荧光屏上只能呈现3/4个信号波形。具体情况如下：从零时刻起，在第一个扫描周期内，荧光屏上将产生第一个3/4周期的正弦信号（如下图中的棕色图象）；在第二个扫描周期内，荧光屏上将产生第二个3/4周期的正弦信号（如下图中的橙色图象）；在第三个扫描周期内，荧光屏上将产生第三个3/4周期的正弦信号（如下图中的绿色图象）；在第四个扫描周期内，荧光屏上将产生第四个3/4周期的正弦信号（如下图中的蓝色图象）。至此经历了正弦信号的3个周期，此后上述情景将重复出现，于是，荧光屏上呈现的情景就如上面的选项D所示。（注意：此情景是稳定的荧光屏上的图象虽然比较复杂，既不跳动也不滚动。）示波器的调节与使用（参看课本第二册P263“练习使用示波器”）1开机：开机前的准备：先反“辉度”关到最小（将“辉度”旋钮反时针转到底）.“竖直位移”和“水平位移”旋钮转到中间位置.“衰减”旋钮置于最高档（即衰减1）.“扫描范围”旋钮置于“外X”档.开机打开电源开关，预热一两分钟.顺时针旋转“辉度”旋钮，使荧光屏上出现一个亮度适中的亮斑.（不要使亮斑过亮，更不要使亮斑在一个位置长时间停留）2调节亮斑，并观察其移动亮斑的聚集：调节聚集和辅助聚集旋钮，使亮斑最圆最小.观察亮斑的移动：调节水平位移及竖直位移旋钮，观察亮斑的左右及上下移动.3观察扫描并进行调节将“扫描范围”置于最低档（10100），将“扫描微调”逆时针转到底（使水平扫描频率最低），适当旋转“X增益”，即可看到亮斑在荧光屏上自左向右的慢速扫描.慢慢地顺时针旋转扫描微调旋钮即可看到亮斑的扫描频率越来越高（将“扫描范围”旋钮置于1001k、1k10k或10k100k，亦可提高扫描频率）.再调节“X增益”，可使扫描线伸长或缩短.4观察亮斑在竖直方向的移动并进行调节用图示的方式通过“Y输入”和“地”接线柱给示波器加一个竖直偏转的直流电压（直流电源用一两节干电池即可）.观察亮斑在竖直方向的移动：将扫描范围置于“外X”，使亮斑位于荧光屏的中央，将“DC、AC”开关置于“DC”，然后闭合右图电路中的电键，配合使用“衰减”旋钮和“Y增益”旋钮，可将亮斑调节到适当的位置.然后调节滑动变阻器，可使亮斑上下移动.改变右图中电池的极性或者拨动示波器面板上的“同步”即“、”开关均可改变亮斑的移动方向.观察扫描线在照直方向的移动将“扫描范围”置于“外X”以外的其他位置，选择适当的扫描频率及适当的“X增益”和“水平位移”使荧光屏上形成一段长度和位置适当的水平扫描线，然后再用与类似的方法即可观察到水平扫描线的上下移动.5观察正弦交流电的图象将“衰减”旋钮置于“”，由本机提供一个正弦交流电压，将“扫描范围”置于“10100”档，适当调节“扫描微调”得到一个稳定的正弦图象，配合调节“Y增益”、“X增益”、“水平位移”和“竖直位移”可得到一个长短、幅度、位置均合适的图象.改变扫描频率，观察并思考图象的变化情况.改变同步极性，观察图象的变化情况.专题十三：光学实验：测玻璃的折射率实验原理：（略）问题：测玻璃的折射率时所用的插针法，主要解决了什么疑难问题？练习10：若在该实验中出现如下问题，对实验结果有没有影响？如果没影响，试说明道理；如果有影响，那么测量结果将比玻璃的实际折射率偏大还是偏小？为什么？1 在白纸上所画的代表玻璃砖两个界面的两条直线之间的距离大于玻璃砖两界面之间的实际距离，其他方面没有问题2 在白纸上画好表示玻璃砖两个界面的直线之后，不留神玻璃砖的位置发生了平移，使得玻璃砖的两个界面与这两条直线不重合，但没有发现，继续插针作实验，其他方面没有问题。aabbP1P23 在白纸上画好表示玻璃砖两个界面的直线之后，不留神玻璃砖发生了小角度的转动，使得玻璃砖的两个界面与这两条直线不平行(情景如右图)，但没有发现，继续插针作实验，其他方面没有问题。aabbP1P2P3P4所用的玻璃砖的两个表面实际上不平行，但是在白纸上画的代表玻璃砖界面的两条直线与玻璃砖的两个界面完全吻合，其他方面也不存在什么问题。其他方面均没有什么问题只是在最后作图时，过入射点的法线和表示玻璃砖界面的直线不垂直(情景如右图)。：用双缝干涉装置测光的波长练习11：下图是利用双缝干涉测某单色光波长的实验装置测得双缝屏到毛玻璃屏的距离为0.2m、双缝的距离为0.4mm图是通过该仪器的观测装置看到毛玻璃屏上的干涉图样，其中1、2、3、4、5是明条纹的编号图、图是利用该仪器测光的波长时观察到的情景，图是测第1号明条纹的位置，此时观测装置上千分尺的读数为 mm，图是测第4号明条纹的位置，此时观测装置上千分尺的读数为 mm。白光源滤光片单缝屏双缝屏遮光筒毛玻璃屏观察与测量装置光具座图明条纹暗条纹12345图00455图0045540图根据上面测出的测量数据可知，被测光的波长为 nm。