【名師伴你行】2021屆高考物理二輪復(fù)習(xí)考前知識回扣：物理實(shí)驗(yàn)

回扣五物理試驗(yàn)物理試驗(yàn)[重要學(xué)問記]一、試驗(yàn)器材的使用1．游標(biāo)卡尺和螺旋測微器的讀數(shù)(1)游標(biāo)卡尺測量大于1mm長度時(shí)，整的毫米數(shù)由主尺上讀出，毫米以下的部分從游標(biāo)尺上讀出．即讀數(shù)＝主尺讀數(shù)＋游標(biāo)尺讀數(shù)，其中“游標(biāo)尺讀數(shù)”就是與主尺某刻度線對齊的游標(biāo)刻度的序數(shù)乘以精確度．留意游標(biāo)卡尺不估讀．(2)螺旋測微器螺旋測微器又叫千分尺，“千分”就是千分之一毫米，即0.001mm.讀數(shù)時(shí)0.5mm以上的部分從固定刻度上讀，并且要看其“0.5mm”刻度線是否露出；0.5mm以下的部分從可動(dòng)刻度(螺旋)上讀出，要估讀一位，再把兩部分讀數(shù)相加即得測量值．如圖所示的讀數(shù)應(yīng)當(dāng)是6.700mm.2．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與紙帶處理(1)如圖所示，利用x1、x2、x3、…可以計(jì)算相鄰相等時(shí)間內(nèi)的位移差x2－x1、x3－x2、x4－x3、…，假如它們在允許的誤差范圍內(nèi)相等，則可以判定被測物體的運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)．(2)利用紙帶可以求被測物體在任一計(jì)數(shù)點(diǎn)對應(yīng)時(shí)刻的瞬時(shí)速度v.如vB＝eq\f(x2＋x3,2T).(3)利用紙帶求被測物體的加速度a.具體來說又有兩種方法：①“逐差法”：從紙帶上得到6個(gè)相鄰相等時(shí)間內(nèi)的位移，則a＝eq\f(x4＋x5＋x6－x1＋x2＋x3,9T2).②利用v-t圖象求a：求出A、B、C、D、E、F各點(diǎn)的瞬時(shí)速度畫出如圖所示的v-t圖線，圖線的斜率就等于加速度a.3．多用電表的使用(1)正確使用①電流的流向：電流總要從電表的“＋”插孔(紅表筆)流入，從“一”插孔(黑表筆)流出，所以使用歐姆擋時(shí)，多用電表內(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“機(jī)械零點(diǎn)”與“歐姆零點(diǎn)”：“機(jī)械零點(diǎn)”在表盤刻度左側(cè)“0”位置，調(diào)整的是表盤下邊中間的定位螺絲；“歐姆零點(diǎn)”在表盤刻度的右側(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：測量前應(yīng)依據(jù)估量阻值選用適當(dāng)?shù)膿跷唬捎跉W姆擋刻度的非線性，使用歐姆擋測電阻時(shí)，表頭指針偏轉(zhuǎn)過大、過小都有較大誤差，通常只使用表盤中間一段刻度范圍eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)R中～4R中))為測量的有效范圍．(2)留意問題①在使用前，應(yīng)觀看指針是否指向電流表的零刻度線，若有偏差，應(yīng)用螺絲刀調(diào)整多用電表中間的定位螺絲，使之歸零；②測電阻時(shí)，待測電阻須與其他元件和電源斷開，不能用手接觸表筆的金屬桿；③合理選擇歐姆擋的量程，使指針盡量指在表盤中心位置四周；④換用歐姆擋的另一量程時(shí)，肯定要先重新進(jìn)行歐姆調(diào)零；⑤讀數(shù)時(shí)，應(yīng)將表針示數(shù)乘以選擇開關(guān)所指的倍率；⑥測量完畢時(shí)，要把表筆從測試孔中拔出，選擇開關(guān)應(yīng)置于溝通電壓最高擋或OFF擋，若長時(shí)間不用時(shí)，還應(yīng)把電池取出．(3)原理被測電阻為Rx，I＝eq\f(E,Rg＋r＋R＋Rx)，指針指到某確定位置表頭電流I與電阻Rx一一對應(yīng)，但不是線性關(guān)系，表盤刻度不均勻①當(dāng)Rx＝0時(shí)，即調(diào)零，I＝Ig，在滿偏位置標(biāo)“0”．②當(dāng)Rx＝r＋Rg＋R時(shí)，I＝eq\f(Ig,2)，在半偏位置標(biāo)“r＋Rg＋R”．此值稱為中值電阻，從表盤可讀出．二、測量性試驗(yàn)1．測定金屬的電阻率(1)試驗(yàn)原理用毫米刻度尺測一段金屬絲的長度l，用螺旋測微器測導(dǎo)線的直徑d，用伏安法測導(dǎo)線的電阻R，依據(jù)電阻定律R＝ρeq\f(l,S)可求金屬絲的電阻率ρ＝eq\f(πd2,4l)R.(2)電流表的內(nèi)、外接在伏安法測電阻的試驗(yàn)中，若eq\f(RV,Rx)>eq\f(Rx,RA)，選用電流表外接電路；若eq\f(RV,Rx)<eq\f(Rx,RA)，選用電流表內(nèi)接電路．(3)把握電路的選擇假如滑動(dòng)變阻器的額定電流夠用，在下列狀況下必需接受分壓接法(如圖所示)：①用電器的電壓或電流要求從零開頭連續(xù)可調(diào)．②要求用電器的電壓或電流變化范圍大，但滑動(dòng)變阻器的阻值?。?．測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻(1)由閉合電路歐姆定律E＝U＋I(xiàn)r，只要測出兩組U、I值，就可以列方程組求出E和r.由于電源的內(nèi)阻一般很小，為減小測量誤差，常接受圖甲所示的電路，而不用圖乙所示電路．(2)儀器及電路的選擇①電壓表的量程依據(jù)測量電源的電動(dòng)勢的值選取．②電流表量程：本試驗(yàn)中一般選0～0.6A即可．③滑動(dòng)變阻器的選?。鹤柚狄话銥?0～20Ω.(3)數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)變R的值，測出多組U、I值，作出U-I圖線，如圖所示，圖線與U軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)即為電源電動(dòng)勢，圖線斜率的確定值即為電源內(nèi)阻．由于電源的內(nèi)阻很小，即使電流有較大的變化，路端電壓變化也很小，為充分利用圖象空間，電壓軸數(shù)據(jù)常從某一不為零的數(shù)開頭，但U-I圖象在U軸上的截距和圖線斜率的意義不變．三、驗(yàn)證性試驗(yàn)1．驗(yàn)證力的平行四邊形定則(1)原理：兩只彈簧秤互成角度拉橡皮條AB和一只彈簧秤拉橡皮條AB的效果相同．(2)留意問題①將兩只彈簧測力計(jì)鉤好對拉，若兩只彈簧測力計(jì)在拉的過程中讀數(shù)相同，則可選，否則不行選；②在滿足合力不超過量程及彈性限度的條件下，應(yīng)使拉力盡量大一些，以減小誤差；③畫力的圖示時(shí)，應(yīng)當(dāng)選定恰當(dāng)?shù)臉?biāo)度，盡量使圖畫得大一些，同時(shí)嚴(yán)格依據(jù)力的圖示要求和幾何作圖法作出合力；④在同一次試驗(yàn)中橡皮條拉長的結(jié)點(diǎn)O位置不變；⑤本試驗(yàn)誤差的主要來源除了彈簧測力計(jì)外，還可能來源于讀數(shù)誤差、作圖誤差，因此讀數(shù)時(shí)眼睛肯定要正視，按有效數(shù)字正確讀數(shù)和記錄，作圖時(shí)須保證兩力的對邊肯定要平行．2．驗(yàn)證加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系(1)了解該試驗(yàn)的系統(tǒng)誤差的來源．①用砂和砂桶的總重量代替小車受到的拉力．由牛頓其次定律可知，由于砂桶也在做勻加速運(yùn)動(dòng)，因此砂和砂桶的總重量確定大于小車受到的試驗(yàn)拉力．可以推導(dǎo)出結(jié)論：只有在小車的總質(zhì)量M遠(yuǎn)大于砂和砂桶的總質(zhì)量m時(shí)，才能使該系統(tǒng)誤差足夠?。跊]有考慮摩擦阻力的作用．應(yīng)當(dāng)用平衡摩擦力的方法來消退這個(gè)系統(tǒng)誤差．(2)為爭辯a、F、m三者的關(guān)系，要利用“把握變量法”，分別爭辯a與F、a與m的關(guān)系．(3)用圖象法驗(yàn)證a∝F、a∝m－1(后者必需用a-m－1圖象，不能用a-m圖象)．3．驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律本試驗(yàn)要求驗(yàn)證自由下落過程中機(jī)械能守恒，如圖所示，紙帶的左端是用夾子夾重物的一端．(1)原理：用刻度尺量出從0點(diǎn)到1、2、3、4、5各點(diǎn)的距離h1、h2、h3、h4、h5，利用“勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該段位移內(nèi)的平均速度”，算出2、3、4各點(diǎn)對應(yīng)的瞬時(shí)速度v2、v3、v4，驗(yàn)證與2、3、4各點(diǎn)對應(yīng)的重力勢能削減量mgh和動(dòng)能增加量eq\f(1,2)mv2是否相等．(2)留意事項(xiàng)①安裝時(shí)，重錘與紙帶限位孔必需在同一豎直線上；②試驗(yàn)時(shí)必需先接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后才能松開紙帶讓重錘下落；③要多做幾次試驗(yàn)，選點(diǎn)跡清楚，且第一、二兩點(diǎn)間距離接近2mm的紙帶進(jìn)行測量；④測量下落高度時(shí)，必需從起始點(diǎn)算起．為了減小測量值h的相對誤差，選取的各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)遠(yuǎn)些，紙帶也不宜過長，有效長度可在60～80cm；⑤因不需要知道動(dòng)能的具體數(shù)值，因此不需要測出重物的質(zhì)量m；⑥由于摩擦和空氣阻力的影響，總是mgh稍大于eq\f(1,2)mv2.四、探究性試驗(yàn)1．探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系(1)原理：彈簧受到拉力會伸長，平衡時(shí)彈簧產(chǎn)生的彈力和外力大小相等，這樣彈力的大小可以通過測定外力而得出．彈簧的伸長可用直尺測出，多測幾組數(shù)據(jù)，用列表或作圖的方法探究出彈力和彈簧伸長的定量關(guān)系．(2)留意事項(xiàng)①懸吊彈簧時(shí)讓它自然下垂，并要記錄彈簧的原長L0；②每轉(zhuǎn)變一次拉力的大小就需要做一次測量記錄．為了探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系，要盡可能多測幾組數(shù)據(jù)，以便在坐標(biāo)紙上能描出更多的點(diǎn)；③試驗(yàn)時(shí)拉力不要太大，不要超出彈簧的彈性限度；④在坐標(biāo)紙上嘗試描畫一條平滑曲線時(shí)，要順著各點(diǎn)的走始終描，描出的點(diǎn)不肯定正好在曲線上，但要留意使曲線兩側(cè)的點(diǎn)數(shù)大致相同．2．探究功與速度變化的關(guān)系(1)原理：作用在物體上的力越大，在力的方向上發(fā)生的位移越大，力對物體做的功就越多．而力越大產(chǎn)生的加速度也就越大，物體通過較大的位移后獲得的速度也就越大．所以力對物體做的功與速度是正向變化關(guān)系，可能與速度的一次方、二次方、三次方等成正比．如圖所示，小車在一條橡皮筋的作用下彈出，沿木板滑行．當(dāng)我們用2條、3條、…同樣的橡皮筋進(jìn)行第2次、第3次、…試驗(yàn)時(shí)，每次試驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長度都保持全都，那么，第2次、第3次、…試驗(yàn)中橡皮筋對小車做的功就是第一次的2倍、3倍、…假如把第一次試驗(yàn)時(shí)橡皮筋做的功記為W，以后各次做的功就是2W、3W、…橡皮筋做功而使小車獲得的速度可以由紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測出，進(jìn)行若干次測量，就得到若干次功和速度的數(shù)據(jù)．(2)按圖組裝好試驗(yàn)器材，平衡阻力的方法是將木板固定有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?，使小車緩慢勻速下滑?3)在處理數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)先對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行估量，大致推斷兩個(gè)量可能的關(guān)系，然后以W為縱坐標(biāo)，v2(或v，v3，eq\r(v))為橫坐標(biāo)作圖．3．描繪小燈泡的伏安特性曲線(1)試驗(yàn)原理①恒定電阻的伏安特性曲線是直線，而小燈泡燈絲的電阻隨溫度的上升而增大，故小燈泡的伏安特性曲線為曲線．②用電流表測出流過小燈泡的電流，用電壓表測出小燈泡兩端的電壓，測出多組(U，I)值后，在U-I坐標(biāo)系中描出對應(yīng)點(diǎn)，用一條平滑的曲線將這些點(diǎn)連接