实验专题
命题人：成武一中高三物理组 2012-5-3
【考纲解读】：
1、实验分布：2012年山东考试说明中要求的物理实验共13个。力学实验有6个：研究匀变速直线运动、探究弹力和弹簧伸长的关系、验证力的平行四边形定则、验证牛顿运动定律、探究动能定理、验证机械能守恒定律。电学实验5个：测金属的电阻率（同时练习使用螺旋测微器），描绘小电珠的伏安特性曲线，测量电源的电动势和内电阻；练习使用多用电表；传感器的简单使用。选修3-3实验1个：用油膜法估测分子的大小。（要求会正确使用温度计）选修3-5实验1个：验证动量守恒定律。
2、能力要求：考试说明中对实验的能力要求有：能独立完成所列实验，能明确实验目的，能理解实验原理和方法，能控制实验条件，会使用仪器，会观察，分析实验现象，会记录，处理数据，并得出结论，对结论进行分析和评价；能运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题，包括简单的设计性实验；能发现问题，提出问题，制定解决方案，并对方案进行评价。 3、具体要求：
（1）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、电火花计时器或电磁打点计时器、弹簧秤、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等。 （2）要求认识误差问题在实验中的重要性，了解误差的概念，知道系统误差和偶然误差；知道用多次测量求平均值的方法减小偶然误差；能在某些实验中分析误差的主要来源；不要求计算误差。
（3）要求知道有效数字的概念，会用有效数字表达直接测量的结果。间接测量的有效数字运算不做要求。 【高考考情分析】： 年份 2007 2008 2009 2010 主要考点 力电分配 难度 中 高 中 高 伏安法测电阻：伏安电路、内外接、器材选取、画电路图、电学 实物连线 伏安法测电阻：伏安电路、内外接、器材选取、画电路图、电学 图像 验证平行四边形定则；设计光敏控制电路：器材的选择、力学+电学实验原理、画电路图、图像 （拼盘） 探究加速度与力的关系：分析误差、比较实验方法分析a-F图像；多用电表的使用（测定金属的电阻率）：使用多用电表，电路故障分析。 测定动摩擦因数：原理、表达式、分析误差；电源的输出功率：U-I图像、实验原理。 力学+电学（拼盘） 力学+电学（拼盘） 2011 高 命题特点： 1．实验题答案中总有“语言表述型”答案，有的是原理方面的、有的是误差方面的、有的是结论方面的。 2．“一力一电”成定式。电学是重点，以能用到电流表、电压表、滑动变阻器的实验为热点。 【高考考向预测】：2012年考试说明把2010年山东高考的物理实验题作为题型示例，预计2012年高考仍已“一力一电”，继续体现“力学实验生活化，电学实验实用化”的命题趋势。预测2012年力和电试题难易程度相当，甚至力学难度略大于电学，力学实验关注实验的设计，电学实验则重点注意原有实验的拓展。
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第10讲 力学实验
三年高考回顾
1、（09年山东卷）（1）某同学在家中尝试验证平行四边形定则，他找到三条相同的橡皮
筋（遵循胡克定律）和若干小事物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉字，设计了如下实验：将两条橡皮筋的一端分别在墙上的两个钉子A、B上，另一端与第二条橡皮筋连接，结点为O，将第三条橡皮筋的另一端通过细胞挂一重物。 ①为完成实验，下述操作中必需的是 。
a．测量细绳的长度 b．测量橡皮筋的原长
c．测量悬挂重物后像皮筋的长度 d．记录悬挂重物后结点O的位置
②钉子位置固定，欲利用现有器材，改变条件再次实验证，可采用的方法是 2、（10年）（山东卷）
某同学设计了如下图所示的装置来探究加速度与力的关系．弹簧秤固定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接．在桌面上画出两条平行线MN、PQ，并测出间距d.开始时将木板置于MN处，现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数F0，以此表示滑动摩擦力的大小．再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的示数F1，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到PQ处的时间t.
(1)木板的加速度可以用d、t表示为a＝________；为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是(一种即可)______．
(2)改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度a与弹簧秤示数F1的关系．下列图象能表示该同学实验结果的是________．
(3)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是________． a．可以改变滑动摩擦力的大小 b．可以更方便地获取多组实验数据 c．可以比较精确地测出摩擦力的大小 d．可以获得更大的加速度以提高实验精度
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3、（2011山东）某探究小组设计了“用一把尺子测定动摩擦因数”的实验方案．如图所示，将一个小球和一个滑块用细绳连接，跨在斜面上端．开始时小球和滑块均静止，剪断细绳后，小球自由下落，滑块沿斜面下滑，可先后听到小球落地和滑块撞击挡板的声音．保持小球和滑块释放的位置不变，调整挡板位置，重复以上操作，直到能同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音．用刻度尺测出小球下落的高度H、滑块释放点与挡板处的高度差h和沿斜面运动的位移x.(空气阻力对本实验的影响可以忽略) (1)滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为__________． (2)滑块与斜面间的动摩擦因数为________． (3)以下能引起实验误差的是________． a．滑块的质量
b．当地重力加速度的大小 c．长度测量时的读数误差
d．小球落地和滑块撞击挡板不同时
热点一、长度的测量 典例分析
例题1．读出下面图中游标卡尺与螺旋测微器的读数，游标卡尺的读数为________cm，螺旋测微器的读数为________cm.
例题2、用毫米刻度尺测弹簧的长度的读数 ___________________mm;__________________mm
热点二、速度、加速度的测量
例题3、一打点计时器固定在斜面上某处，一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下，
如图1所示。图2是打出的纸带的一段。
⑴已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，利用图2给出的数据可求出小车下滑的加速度a=_________。
⑵为了求出小车在下滑过程中所受的阻力，还需测量的物理量 。用测得的量及加速度a表示小车在下滑过程中所受的阻力计算式为f =_________ 。 （3）如果当时电网中交变电流的频率是f=49Hz，而做实验的同学并不知道，那么由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏_______（填“大”或“小”）．
打点计时器 图1 3 / 28
例题4、．某同学利用打点计时器探究小车速度随时间变化的关系，所用交流电的频率为50 Hz，下图为某次实验中得到的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6、7为计数点，相邻两计数点间还有3个打点未画出．从纸带上测出x1＝3.20 cm，x2＝4.74 cm，x3＝6.40 cm，x4＝8.02 cm，x5＝9.64 cm，x6＝11.28 cm，x7＝12.84 cm.
(1)请通过计算，在下表空格内填入合适的数据(计算结果保留三位有效数字)；
计数点 各计数点的速度/(m·s) －1
1 0.50 2 0.70 3 0.90 4 1.10 5 6 1.51 (2)根据表中数据，在所给的坐标系中作出v－t图象(以0计数点作为计时起点)；由图象可得，小车运动的加速度大小为________m/s2.
例题5、“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示．
(1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示．计时器打点的时间间隔为0.02 s．从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距．该
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小车的加速度
a＝________m/s.(结果保留两位有效数字)
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(2)平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上．挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度．小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：
砝码盘中砝码总重力F(N) －20.196 0.69 0.392 1.18 0.588 1.66 0.784 2.18 0.980 2.70 加速度a (m·s) 请根据实验数据作出a－F的关系图象．
(3)根据提供的实验数据作出的a－F图线不通过原点，请说明主要原因．
例题6、如图甲所示，是某同学验证动能定理的实验装置．
其步骤如下：
a．易拉罐内盛上适量细沙，用轻绳通过滑轮连接在小车上，小车连接纸带．合理调整木板倾角，让小车沿木板匀速下滑．
b．取下轻绳和易拉罐，测出易拉罐和细沙的质量m及小车质量M.
C．取下细绳和易拉罐后，换一条纸带，让小车由静止释放，打出的纸带如图乙(中间部分未画出)，O为打下的第一点．已知打点计时器的打点频率为f，重力加速度为g.
(1)步骤c中小车所受的合外力为________．
(2)为验证从O→C过程中小车合外力做功与小车动能变化的关系，测出BD间的距离为x0，OC间距离为x1，则C点的速度为________. 需要验证的关系式为________(用所测物理量的符号表示)．
例题7、某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化关系”的实验如下图，图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做的功记为W.当用2条、3条??，完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次??实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致．每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出．
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