【文章內(nèi)容簡介】 、 F 2 = ( M+ 3 m ) a 2 ,解得 F 2 =21 ?? ??10, 可見 F 1 2 F 2 。 ( 4 ) 滑塊做勻加速運(yùn)動(dòng) , v2= 2 aL , 而 v=????, 加速度a=?? ?? ??10 ??=?? ??10, 聯(lián)立可得 n=5 ??2?? ??178。1?? 2, 根據(jù) n 1?? 2圖象的斜率 k=5 ??2?? ??,則當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹? ??2?? ??。 【答案】 ( 1 ) 0 . 520 cm ( 2 )???? ( 3 ) 小于 ( 4 )5 ??2?? ?? 【點(diǎn)評】測量的實(shí)驗(yàn)原理是解決這類實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵 , 通過直接測量與待測量相關(guān)的物理量 , 通常有兩種處理數(shù)據(jù)的方法 , 即公式法和圖象法。如本題采用圖象法 , 繪制 n 與 t 的函數(shù)圖象 , 通過 n 1?? 2圖象的斜率計(jì)算間接得到待測量 g 。 二、探究性實(shí)驗(yàn) 探究性實(shí)驗(yàn)旨在通過實(shí)驗(yàn)探索某種物理規(guī)律、研究某個(gè)物理問題 , 要求學(xué)生將自己掌握的物理知識和實(shí)驗(yàn)技能應(yīng)用到新的實(shí)驗(yàn)情境中 , 由題給條件自行選定實(shí)驗(yàn)原理 , 確定實(shí)驗(yàn)方案 , 選擇合適的器材去研究物理現(xiàn)象 , 通過實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)信息分析各物理量中的內(nèi)在聯(lián)系 , 找出其中所包含的物理規(guī)律。 某同學(xué)做“探究加速度與力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn) , 實(shí)驗(yàn)的探究對象是鋁塊 ( 質(zhì)量小于砂桶的 ), 在靜止釋放輕繩前 ,裝置如圖甲 所示。 甲 乙 ( 1 ) 該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)操作中有兩處明顯錯(cuò)誤 , 分別是 和 。 ( 2 ) 糾錯(cuò)后開始實(shí)驗(yàn) : 保持鋁塊的質(zhì)量 m 不變 , 通過在砂桶中添加砂來改變對鋁塊的拉力 。 每次釋放輕繩 , 由力傳感器可測得拉力的大小 F , 由紙帶上打出的點(diǎn)可算出對應(yīng)加速度的大小 a 。 已知重力加速度為 g 。該同學(xué)根據(jù)多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出如圖乙所示的一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線 , 他標(biāo)注縱軸為加速度 a , 但忘記標(biāo)注橫軸 , 你認(rèn)為橫軸代表的物理量是 ( 用所給的字母表示 ) 。 ( 3 ) 若把力傳感器裝在右側(cè)輕繩上 , 則實(shí) 驗(yàn)的誤差會更 ( 選填“大”或“小” ) 。 ( 4 ) 本裝置還可用來做 的實(shí)驗(yàn)。 ( 只填一個(gè) ) 【解析】 ( 1 ) 應(yīng)用紙帶進(jìn)行打點(diǎn)計(jì)時(shí)研究 , 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)該接在交流電源上 。 要進(jìn)行打點(diǎn)的紙帶留得太短或鉛塊的位置太高 , 或砂桶的位置太低。 ( 2 ) 對鋁塊 , 根據(jù)牛頓第二定律 , F mg=ma , 則a=1??( F mg ), a 與 F mg 成正比例函數(shù)。 ( 3 ) 若把力傳感器裝在右側(cè)輕繩上 , 因繩與滑輪的摩擦 ,則實(shí)驗(yàn)的誤差會更大。 ( 4 ) 該裝置能測位移、速度、加速度 , 還能做的實(shí)驗(yàn)有探究動(dòng)能定理、驗(yàn)證機(jī)械 能守恒定律或探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系。 【答案】 ① 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器錯(cuò)接在直流電源上 ( 或打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)該接在交流電源上 ) 要進(jìn)行打點(diǎn)的紙帶留得太短 ( 或鋁塊的位置太高 , 或砂桶的位置太低 ) ② F mg ③ 大 ④ 探究動(dòng)能定理 ( 或驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 , 或探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系 ) 三、遷移性實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)原理是解決知識遷移性實(shí)驗(yàn)問題的關(guān)鍵 , 是進(jìn)行這類實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的根本依據(jù)和起點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)原理決定了應(yīng)當(dāng)測量哪些物理量、如何安排實(shí)驗(yàn)步驟等項(xiàng)目。實(shí)驗(yàn)原理應(yīng)根據(jù)題干的要求、條件等信息確定。 某實(shí)驗(yàn)小組欲探究光滑斜面上物體下滑的加速度與物體質(zhì)量及 斜面傾角是否有關(guān)系。實(shí)驗(yàn)室提供如下器材 : A . 表面光滑的長直軌道 B . 可疊放鉤碼的物理小車 C . 秒表 D . 方木塊 ( 用于墊高軌道 ) E . 質(zhì)量為 m 的鉤碼若干個(gè) F . 米尺 該研究小組采用控制變量法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究 , 即 : ( 1 ) 當(dāng)保持長直軌道的傾角不變 , 探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí) , 可通過 來改變物體質(zhì)量 , 通過測出軌道長 L 和小車由軌道頂端滑至底端所用時(shí)間 t , 可求得物 體的加速度 a= 。他們通過分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn) : 在誤差允許范圍內(nèi) , 質(zhì)量改變之后 , 物體下滑所用時(shí)間可認(rèn)為不改變。 由此得出結(jié)論 : 光滑斜面上物體下 滑的加速度與物體質(zhì)量無關(guān)。 ( 2 ) 在物體質(zhì)量不變時(shí) , 探究加速度與傾角的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí) , 通過改變方木塊墊放位置來調(diào)整長直軌道的傾角 , 由于沒有量角器 , 該小組通過測量出軌道長 L 和長直軌道頂端到水平面高度 h , 求出傾角 α 的正弦值 sin α =???。下表是他們的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 ① 請將表格補(bǔ)充完整并在圖甲的方格紙內(nèi)畫出 α sin α 圖象。 甲 ② 分析 α sin α 圖象得出的結(jié)論是 。 ③ 利用 α sin α 圖象 , 求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?g= m/s2。 【解析】 ( 1 ) 改變小車的質(zhì)量 , 就是增減砝碼 。 小車做勻加速運(yùn)動(dòng) , 由 L=12at2可得加速度 a=2 ???? 2。 ( 2 ) ① 由幾何關(guān)系 , sin α =???, 當(dāng) h= 0 . 2 m , L= 1 m 時(shí) , sin α = 0 . 2 。 當(dāng) t= 1 . 00 s 時(shí) , 可得 a= 2 . 00 m/s2。 然后根據(jù)描點(diǎn) ,連成平滑的線 , 如圖乙。 乙 ② 由于圖象是一條過原點(diǎn)的直線 , 可得光滑斜面上物體下滑的加速度與傾角 α 的正弦值成正比。 ③ 根據(jù) a=g sin α 可得圖象的斜率就是當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?, 可得 g= 9 . 76 m/s2。 【 答案】 ( 1 ) 在小車上疊放鉤碼 2 ???? 2 ( 2 ) ① 0 . 20 2 . 00 如圖乙 ② 光滑斜面上物體下滑的加速度與斜面傾角的正弦值成正比 ③ 9 . 6 ~ 9 . 9 【審題范例】 【例題】某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置 , 一根輕質(zhì)細(xì)繩繞過定滑輪 A 和輕質(zhì)動(dòng)滑輪 B 后 , 一端與力傳感器相連 , 另一端與小車相連 , 動(dòng)滑輪 B 下面懸掛一個(gè)鉤碼。 某次實(shí)驗(yàn)中 , 由靜止開始向右拉動(dòng)紙帶的右端 , 使小車向右加速運(yùn)動(dòng) , 由傳感器測出細(xì)繩對小車的拉力 F= 0 . 69 N ,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶如圖乙所示 , 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用交流電的頻率 f= 50 Hz , 重力加速度 g= 10 m/s2, 試回答下列問題 : 甲 乙 ( 1 ) 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下標(biāo)號為“ 3 ”的計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí) , 小車的速度 v 3 = m/s ( 保留 3 位有效數(shù)字 ) 。 ( 2 ) 要求盡可能多的利用圖乙中的數(shù)據(jù)計(jì)算小車 運(yùn)動(dòng)的加速度大小 a , 結(jié)果是 a= m/s2( 保留 1 位小數(shù) ) 。 ( 3 ) 不計(jì)輕繩與滑輪及軸與滑輪之間的摩擦 , 動(dòng)滑輪 B下面所懸掛鉤碼的質(zhì)量 m= kg 。 【規(guī)范答題】 ( 1 ) 計(jì)數(shù)點(diǎn)“ 3 ”為“ 2 ”和“ 4 ”的計(jì)時(shí)中點(diǎn) ,中間時(shí)刻點(diǎn)的速度等于這段時(shí)間的平均速度 , 則小車的速度 : v 3 = ?? =????+ ???? + 12 ??=6 . 71 + 6 . 250 . 0 8179。 10 2 m/s = 1 . 62 m/s 。 ( 2 ) 由逐差法公式 , 可得 a=??8+ ??7+ ??6+ ??5 ??4 ??3 ??2 ??116 ??2= 3 . 0 m/s2。 ( 3 ) 對鉤碼 , 由牛頓第二定律 , 2 F T mg=m??2, 即 2 179。0 . 69 10 m= 1 . 5 m , 解得 m= 0 . 12 kg 。 【答案】 ( 1 ) 1 . 62 ( 2 ) 3 ( 3 ) 0 . 12 第二講 電 學(xué) 實(shí) 驗(yàn) 2 . 多用電表的使用 ( 1 ) 電流的方向 : 歐姆表內(nèi)部電池的正極接外部負(fù)接線柱 ( 黑表筆 ) 。 使用多用電表時(shí) , 電流都要從電表的正接線柱( 紅表筆 ) 流入多用表 , 從負(fù)接線柱 ( 黑表筆 ) 流出。 ( 2 ) 區(qū)分“機(jī)械零點(diǎn)”與“歐姆零點(diǎn)” : “機(jī)械零點(diǎn)”在刻度盤左側(cè)“ 0 ”位置 , 需要時(shí)通過表盤下方中間的定位螺絲進(jìn)行調(diào)節(jié) 。 “歐姆零點(diǎn)”在表盤刻度的右側(cè)電阻刻度“ 0 ”位置 , 需要時(shí)通過歐姆擋的調(diào)零旋鈕進(jìn)行調(diào)節(jié)。 ( 3 ) 測電阻時(shí)需選用適當(dāng)?shù)膿跷?( 倍率 ), 每改變一次擋位 , 都要重新進(jìn)行歐姆調(diào)零。 ( 4 ) 測電阻時(shí)要將電阻與其他元件和電源斷開 , 使用完畢應(yīng)將選擇開關(guān)旋至 OFF 擋或交流電壓最大擋。 3 . 電學(xué)儀器的選擇 ( 1 ) 電源的選擇 : 一般可以根據(jù)待測電阻的額定電流或額定電壓選擇符合需要的直流電源。 ( 2 ) 電表的選擇 : 根據(jù)電源的電動(dòng)勢或待測用電器的額定電壓選擇電壓表的量程 。 根據(jù)待測電流的最大電流選擇電流表。 ( 1 ) 分壓接法的選用 : 要求被控制電路的電流 ( 或電壓 ) 從零開始可連續(xù)調(diào)節(jié) , 如測定導(dǎo)體的伏安特性曲線等電路 。 被控制電路的電阻 R 遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器的最大值 R 0 。 實(shí)驗(yàn)要求的電壓變化范圍較大 ( 或要求測量多組數(shù)據(jù) )。 若采用限流接法 ,電路中實(shí)際電壓 ( 或電流 ) 的最小值仍超過電表或電器的額定值。 ( 2 ) 限流接法的選用 : 測量電路電流或電壓沒有要求從零開始連續(xù)調(diào)節(jié) , 只是小范圍內(nèi)測量 , 且被控制電路的電阻R 與滑動(dòng)變阻器的最大值 R 0 接近或 R 略小于 R 0 。 測量電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻。 試觸法確定電流表內(nèi)外接法 : 如圖所示 , 將單刀雙擲開關(guān) S分別接觸 a 點(diǎn)和 b 點(diǎn) , 若電流表讀數(shù)變化較大 , 說明通過電壓表的電流不能忽略 , 則選用內(nèi)接法 。 若試觸結(jié)果為電壓表示數(shù)變化大 , 則 選用外接法。 四、電學(xué)實(shí)驗(yàn)的考查類型及處理思路 考綱中列舉的電學(xué)實(shí)驗(yàn)有 5 個(gè) , 即“測定金屬的電阻率( 同時(shí)練習(xí)使用螺旋測微器 ) ”“描繪小電珠的伏安特性曲線”“測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻”“練習(xí)使用多用電表”和 “傳感器的簡單使用”。縱觀近幾年高考 , 電學(xué)實(shí)驗(yàn)部分考查了儀表的讀數(shù)、儀器和電路的選擇、實(shí)物圖的連接、實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)、步驟的安排、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法、誤差分析 , 真正考查了考生對電學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)際操作能力、探究能 力和對實(shí)驗(yàn)原理、方法的理解和遷移能力。 1 . 電學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本思想方法 ( 1 ) 等效法 如在電表的改裝中 , 通過并聯(lián)分流電阻來等效為電流表的內(nèi)阻 , 串聯(lián)分壓電阻來等效為電壓表的內(nèi)阻 , 還有用替換法測電阻 , 等等 , 都是等效法的應(yīng)用。 ( 2 ) 轉(zhuǎn)換法 將某些不易顯示、不易直接測量的物理量轉(zhuǎn)化為易于顯示、易于測量的物理量的方法稱為轉(zhuǎn)換法 ( 間接測量法 ) 。轉(zhuǎn)換法是物理實(shí)驗(yàn)常用的方法。例如 , 電流表是利用電流在磁場中受力 , 把電流轉(zhuǎn)化為指針的偏轉(zhuǎn)角。 ( 3 ) 累積法 在缺乏高精密度的測量儀器的情況下測細(xì)金屬絲的直徑 , 常把細(xì)金屬絲緊密纏繞在圓 柱體上測若干匝的總長度 ,然后除以匝數(shù)就可求出細(xì)金屬絲的直徑 。 測一張薄紙的厚度時(shí) , 常先測出若干頁紙的總厚度 , 再除以被測頁數(shù) , 即所求每頁紙的厚度 。 等等。 2 . 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法 ( 1 ) 列表法 在記錄和處理數(shù)據(jù)時(shí) , 常常將數(shù)據(jù)列成表格。數(shù)據(jù)列表可以簡單而又明確地表示出有關(guān)物理量之間的關(guān)系 , 有助于找出物理量之間聯(lián)系的規(guī)律性。 ( 2 ) 公式法 把數(shù)據(jù)代入物理公式計(jì)算出結(jié)果的方法。這種方法一般在處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)帶來較大的誤差。如 : 在測量電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中 , 就可以根據(jù)閉合電路歐姆定律公式E=U+Ir=I ( R+r ), 解方程 組求電動(dòng)勢和內(nèi)阻。 ( 3 ) 圖象法 圖象法是物理實(shí)驗(yàn)中廣泛應(yīng)用的處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法。如 : 在測量電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中 , 可以用如圖甲所示的電路 , 根據(jù)測量的若干組路端電壓和電流數(shù)據(jù) , 作 U I 圖象求解電動(dòng)勢和內(nèi)阻 。 也可能用如圖乙所示的電路 , 根據(jù)公式 U=E ????r 。改變電阻箱的阻值 R , 測出相應(yīng)的電壓 U , 得到若干組 R 和 U 的數(shù)值 , 然后作出???? U 圖象 , 得到一條直線 , 直線的截距為電源的電動(dòng)勢 E , 斜率為電源內(nèi)阻 r 。 也可以作出1??1??圖象 , 根據(jù)圖象的斜率和截距來求電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻 。等等 。另外作圖時(shí)常通過選取適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)軸使圖線線性化 ,即“變曲為直”。 【解題精要】 一、測量性實(shí)