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高考物理实验物理实验教案

officeyyh 2013-09-29 评分 0 浏览量 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《高考物理实验物理实验教案doc》,可适用于自然科学领域,主题内容包含高中物理总复习《物理实验》教案专题一:误差和有效数字.误差误差的概念:实验中得到的测量值与真实值的差异称为误差误差的种类:按照产生误差的原因误差可分符等。

高中物理总复习《物理实验》教案专题一:误差和有效数字.误差误差的概念: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:、、、是不一样的它们分别是两位、三位和四位有效数字、、、都是两位有效数字只是它们的大小不一样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是不可靠数字。专题二:长度的测量.游标卡尺结构与测量原理测量的是什么?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怎样读数?主尺读数与游标读数之和练习:指出下面图示的游标卡尺的精度并练习读数练习:指出下面图示的游标卡尺的精度并练习读数练习:指出下面图示的游标卡尺的精度并练习读数练习: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)结构与测量原理: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:练习:练习:若在右图所示的基础上将千分尺的可动刻度逆时针旋转(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:.安装仪器.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.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.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F、F的方向.两个测力计的示数即两个分力F、F的大小.以O点为起点按比例分别做出表示分力F、F的线段并画上箭头表示它们的方向.用表示两个分力F、F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F、F这间的那条对角线.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..改变两个细绳套的取向重复-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=ms)砝码质量mg标尺刻度xm.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Nm.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.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~V的低压交流电.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V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t(在我国通常t=s)、计时周期T(T=ntn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.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S、S、S、S、S、S.比较S-SS-SS-SS-S与S-S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.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S和S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?)将纸带上的第个计时点记为从比较清晰的计时点开始依次记为、、、、……(见下图)。.测出纸带上、、、、……各个计时点到计时点的距离(即下落的高度)h、h、h、h、h…….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、、、……各点时重锤下落的瞬时速度v、v、v、v……(……).比较gh、gh、gh、gh……与是否相等从而验证机械能是否守恒.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h、h、h、h、h……求出打各点时的速度v、v、v、v、v……?.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再从适当的距离上将记时点依次编号为、、、、……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”的规律测出打号点时重锤下落的瞬时速度v及打、、、、……各点时重锤下落的瞬时速度v、v、v、v、v……分别测出号点到、、、……各点的距离h、h、h、h……(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.某同学在做研究平抛运动的实验时部分操作过程如下:.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.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.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.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…….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.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.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P~)练习:右图是用第二册课本P~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m和B球的质量为m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: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=s.由以上信息可知两车相碰前系统的总动量等于kgms两车相碰后系统的总动量等于kgms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P~)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: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: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lmlllll摆长平均值重力加速度周期TsTTTTT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练习: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=ms。(ms)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k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k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k为图象的斜率)练习: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――T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: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T――L(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: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: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V提高到VB.将μA的直流电流表换成量程为mV、内阻为Ω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: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: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)两种测量电路的测量误差.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..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..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S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S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S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。.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.R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R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Ω滑动变阻器R的阻值范围为~Ω供电电压U为V则被控制电路两端电压uR随R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~倍即可..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~U.分压电阻大小的确定:从调节方便的角度来看宜取R<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R电源两端的电压恒为U。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R<< R时可将RRx及略去于是得:可见当R<< R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=Ω分压电阻(滑动变阻器)R=Ω则R两端的电压变化图象将右上图所示若取R=ΩR=Ω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.图为某热敏电阻的(电阻值随温度改变且对温度很敏感)IU关系曲线图。.为了通过测量得到图所示IU关系的完整曲线在图和图两个电路中应选择的是图简要说明理由:。(电源电动势为V内阻不计滑线变阻器的阻值为Ω)。.在图电路中电源电压恒为V电流表读数为mA定值电阻R=Ω。由热敏电阻的IU关系曲线可知热敏电阻两端的电压为V电阻R的阻值为Ω。练习.用以下器材测量一个阻值约为kΩ的待测电阻Rx的阻值:电源E电动势为V有较小的内阻电压表V量程为V内阻r=kΩ电压表V量程为V内阻r=kΩ滑线变阻器R最大阻值为Ω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V的示数用U表示电压表V的示数用U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V大的较多。.在实物图中连接电路..多用表(万用表)测电阻.原理:参看下面的练习题练习.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R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R使电流计满偏(如图甲)记录此时可变电阻R的阻值R(譬如为Ω).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Ω将满偏电流值处改成电流值处改成图乙所示的刻度处改成Ω图丙所示的刻度改成Ω……于是这个装置就可以用来测电阻了.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。.欧姆表的使用方法:Ⅰ.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Ω若倍率取“”时则测量时表针指在表盘中间示数“”附近其测量精度为Ω若倍率取“”则测量时表针将指在表盘左端示数“~”之间其测量精度约为Ω若倍率取“k”则测量时表针将指在示数“~”之间其测量精度约为Ω。显然倍率取“”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Ⅱ.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.“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第二步:用电阻挡对任意两个接线柱正、反向测量指针偏转情况如图所示。()第一步测量结果表明盒内。()图示出了图〔〕和图〔〕中欧姆表指针所处的位置其对应的阻值是Ω。图示出了图〔〕中欧姆表指针所处的位置其对应的阻值是Ω。()请在图的接线柱间用电路图符号画出盒内的元件及连接情况。()一个小灯泡与V电池组的连接情况如图所示。如果把图中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。.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R为变阻器R为电阻箱。.操作方法:.将电键S、S均断开将变阻器R及电阻箱R的阻值均调到最大。.闭合电键S调节变阻器R使被测电流计G的示数达到满偏电流Ig。.保持变阻器R的阻值不变闭合电键S然后调节电阻箱R使电流计的示数变为Ig。记下此时电阻箱R的示数R。于是认为电流计的内阻rg=R。.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S调节电阻箱R的过程中由于变阻器R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R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。.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S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R使电流计的示数变为原来的一半则通过电阻R的电流将大于通过电流计的电流故此时R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R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R的阻值从而尽量减小由于R的接入导致总电流发生的变化。练习.在用右图所示的电路测电流计的内阻时先闭合电键S调节变阻器R使电流计的示数为μA。然后保持R的阻值不变闭合电键S调节电阻箱R使电流计的示数为μA读得此时R的阻值为Ω。由此可知被测电流计的内阻为。.电流表的改装.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。.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.实验室内有一电压表(mV)(毫伏表)量程为mV内阻约为Ω.现要将其改成量程为mA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V)电阻箱R(~Ω)滑动变阻器R′(~Ω)定值电阻R(Ω)定值电阻R(kΩ)定值电阻R(kΩ)标准电流表A(量程μA)标准电流表A(有mA、mA、mA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(R)电路中的电流表A应选用.(A).若合上开关K调节滑动变阻器使电压表的读数为mV此时电流表A的读数为μA由此可得电压表的内阻为(取三位有效数字).(-Ω).改装时应给电压表(并联)联一个阻值为(取三位有效数字)(Ω)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(A的mA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.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。.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).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UI图象求解利用测量数据在UI坐标系中画出该电源的UI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UVIA练习.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UI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U――I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.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U――I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′=UI′<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U――I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U――I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′<UI′=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U――I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R、R、R、R……并记录电压表相应的示数U、U、U、U……然后代入方程组:    序号……电阻RΩ电压UV比值UR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.图中E为直流电源R为已知的定值电阻eqoac(,V)为理想电压表其量程略大于电源电动势K和K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(如图所示)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v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中的。.若只在上下两极板之间加上如图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与图所示的电压且图的周期T与图的周期T相等。从示波管的前端看荧光屏其上的图象应是图中的。.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与图所示的电压且图的周期T是图的周期T的两倍。从示波管的前端看荧光屏其上的图象应是图中的。.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与图所示的电压且图的周期T是图的周期T的。从示波管的前端看荧光屏其上的图象应是下面图中的。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所以在每个扫描周期荧光屏上只能呈现个信号波形。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P“练习使用示波器”).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).“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).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.观察扫描并进行调节将“扫描范围”置于最低档(~)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~k、k~k或k~k……亦可提高扫描频率)再调节“X增益”可使扫描线伸长或缩短.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.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“~”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: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?.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..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。.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。.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: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m、双缝的距离为mm.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、、、、……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图是测第号明条纹的位置此时观测装置上千分尺的读数为mm。根据上面测出的测量数据可知被测光的波长为nm。EMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationDSMTEMBEDEquationD

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