高考物理专题提升二轮复习 第1部分 专题6 第3讲 改进型和设计型实验课件

第3讲改进型和设计型实验11．(2012年新课标卷)图6－3－1中虚线框内存在一沿水平方向，且与纸面垂直的匀强磁场．现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小，并判定其方向．所用部分器材已在图中给出，其中D为位于纸面内的U形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长；E为直流电源；R为电阻箱；A为电流表；S为开关．此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线．2图6－3－1(1)在图中画线连接成实验电路图．(2)完成下列主要实验步骤中的填空：①按图接线．②保持开关S断开，在托盘内加入适量细沙，使D处于平衡状态；然后用天平称出细沙的质量m1.3③闭合开关S，调节R的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量的细沙，使D______；然后读出_____________，并用天平称出__________________．④用米尺测量______________．(3)用测量得的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小，可以得出B＝________.(4)判定磁感应强度方向的方法是：若____________，磁感应强度方向垂直纸面向外；反之，磁感应强度方向垂直纸面向里．4图49答案：(1)如图49所示．(2)③重新处于平衡状态电流表的示数I此时细沙的质量m2④D的底边长L(3)B＝|m1－m2|gIL(4)m2m152．(2012年江苏卷)为测定木块与桌面之间的动摩擦因数，小亮设计了如图6－3－2所示的装置进行实验．实验中，当木块A位于水平桌面上的O点时，重物B刚好接触地面，将A拉到P点，待B稳定后静止释放，A最终滑到Q点，分别测量OP、OQ的长度h和s，重复上述实验，分别记录几组实验数据．图6－3－26h/cm20.030.040.050.060.0s/cm19.528.539.048.056.5(1)实验开始时，发现A释放后会撞到滑轮，请提出两个解决方案：___________________________________________.(2)请根据下表的实验数据在6－3－3中作出s－h关系图象.图6－3－37(3)实验测得A、B的质量分别为m＝0.40kg、M＝0.50kg，根据s－h图象可计算出A木块与桌面间的动摩擦因数μ＝__________(结果保留一位有效数字)．(4)实验中，滑轮轴的摩擦会导致μ的测量结果________(填“偏大”或“偏小”)．8解析：(3)在B开始下落至落地时，根据动能定理有Mgh－μmgh＝12(M＋m)v2，在B落地后，A运动到Q点，根据动能定理有－μmgs＝0－12mv2，解得μ＝MhM＋ms＋mh.将M＝0.5kg、m＝0.4kg代入得μ＝5h9s＋4h＝59×sh＋4，从s－h图象可得斜率k＝0.93，即sh＝0.93，代入上式得μ＝0.4.(4)滑轮轴的摩擦会导致s偏小，从而μ偏大．9答案：(1)减小B的质量，增加细线的长度，或增大A的质量，降低B的起始高度(2)如图50所示．图50(3)0.4(4)偏大10由于近两年广东实行理综考试，整个物理科平均用时只有50分钟，物理实验难度大大降低，故这方面考题或所占分值较少，广大考生可在这方面少花一些时间．11改进型和设计型力学实验【例1】(2011年佛山联考)某研究性学习小组欲探究光滑斜面上物体下滑的加速度与物体质量及斜面倾角是否有关系．实验室提供如下器材：A．表面光滑的长木板(长度为L)；B.小车；C.质量为m的钩码若干个；D.方木块(备用于垫木板)；E.米尺；F.秒表．(1)实验过程：第一步，在保持斜面倾角不变时，探究加速度与质量的关系．实验中，通过向小车放入钩码来改变物体的质量，只要测出小车由斜面顶端滑至底端所用的时间t，就可以由公式a＝________求出a，某同学记录的数据如下表所示：12质量时间t/s次数MM＋mM＋2m11.421.411.4221.401.421.3931.411.381.42根据以上信息，我们发现，在实验误差范围内质量改变之后平均下滑时间________(填“改变”或“不改变”)，经过分析得出下滑的加速度与物体质量________．13L/m1.00h/m0.100.200.300.400.500.100.200.300.400.500.971.9502.9253.9104.900第二步，在物体质量不变时，探究加速度与倾角的关系．实验中通过改变方木块垫放位置来调整长木板倾角，由于没有量角器，因此通过测量出木板顶端到水平面的高度h，求出倾角α的正弦值sinα＝hL.某同学记录了高度h和加速度a的对应值如下表：sinα＝hLa/(m·s－2)14请先在如图6－3－4所示的坐标纸上建立适当的坐标轴后描点作图，然后根据所作的图线求出当地的重力加速度g＝________.进一步分析可知，光滑斜面上物体下滑的加速度与倾角的关系为__________________．图6－3－4(2)该探究小组所采用的探究方法是__________________．15解析：(1)由L＝12at2得a＝2Lt2.由表中可看出：在实验误差允许的范围内，小车下滑的时间是不变的，说明小车的加速度与小车的质量无关．以a为纵轴，以sinα为横轴，选取适当的标度作出图象如图6－3－5所示．图6－3－5由mgsinα＝ma可得a＝gsinα，故图线a－sinα的斜率即为当地的重力加速度由图可知，g＝k＝9.80m/s2.(2)该探究小组采用的探究方法是控制变量法．16图51答案：(1)2Lt2不改变无关如图51所示9．80m/s2a＝gsinα(2)控制变量法17在设计和改进实验时，一般遵循以下步骤和原则：(1)由题意找出实验原理式，即带有“所求的物理量”的公式；(2)由公式确定还有哪些待测量(不能太多)；(3)由待测量确定实验器材；(4)由实验器材设计实验步骤；(5)将测量值代入原理式，求出所求的物理量．181．(2012年海南卷)现要通过实验验证机械能守恒定律．实验装置如图6－3－6所示：水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测试遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到导轨低端C点的距离，h表示A与C的高度差，b表示遮光片的宽度，s表示A、B两点的距离，将遮光片通过光电门的平均速度看做滑块通过B点时的瞬时速度．用g表示重力加速度，完成下列填空和作图：19图6－3－6(1)若将滑块自A点由静止释放，则在滑块从A点运动至B点的过程中，滑块、遮光片与砝码组成的系统的重力势能减小量可表示为________．动能的增加量可表示为_________．若在运动过程中机械能守恒，1t2与s的关系式为1t2＝___________.20实验次数12345s/m0.6000.8001.0001.2001.400t/ms8.227.176.445.855.431.481.952.412.923.39(2)多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点(A点)下滑，测量相应的s与t值，结果如下表所示：以s为横坐标，1t2为纵坐标，在6－3－7中描出第1个和第5个数据点，根据5个数据点作直线，求得该直线的斜率k＝__________×104m－1·s－2(保留三位有效数字)．1t2(×104s－2)21图6－3－7由测得的h、d、b、M和m数值可以计算出1t2－s直线的斜率k0，将k和k0进行比较，若其差值在实验允许的范围内，则可认为此实验验证了机械能守恒定律．22答案：(1)hMmgsd12(m＋M)b2t21t2＝2hM－dmgM＋mdb2s(2)图略2.4023改进型和设计型电学实验【例2】为了测量一个量程为3.0V的电压表的内阻Rv(约几千欧)，某同学采用了如图6－3－8甲所示的电路，电路中电阻箱R0的最大阻值为9999.9Ω，滑动变阻器R的最大阻值为50Ω.甲乙图6－3－824(1)按图甲所示的电路在图乙所给出的实物图中画图连接导线．(2)①该同学的部分实验步骤是：A．断开电键S，连接好电路．B．把滑动变阻器R滑片P滑到b端．C．将电阻箱R0的阻值调到零．D．闭合电键S.E．调节滑动变阻器R，使电压表的示数为3.0V.25该同学再进行一步操作就可以比较精确地测量出电压表的内阻RV，这一步操作应该是___________________________.用实验测得的物理量表示出电压表的内阻RV的表达式：______________.②请你解释该同学所做的实验为什么可以比较精确地测量出电压表的内阻RV：_____________.实际上这种测量方法还是有系统误差的，其实际值与测量值相比要__________(填“偏大”或“偏小”)．26答案：(1)如图52所示．图52(2)①调节电阻箱阻值，使电压表示数为1.5V，并读出此时电阻箱的阻值R0Rv＝R0②由于Rv＋R0≫RbP，当增大电阻箱电阻R0时，并联电阻两端电压值几乎不变偏小27正确地选择仪器和设计电路的问题，有一定的灵活性，解决时应掌握和遵循一些基本的原则，即“安全性”、“方便性”、“精确性”原则，兼顾“误差小”、“仪器少”、“耗电少”等各方面因素综合考虑，灵活运用．282．(2012年福建卷)某研究性学习小组欲测定一节电池的电动势E.(1)先直接用多用电表测定该电池的电动势．在操作无误的情况下，多用电表表盘示数如图6－3－9，其示数为________V.图6－3－929(2)然后，用电压表V、电阻箱R、定值电阻R0、开关S、若干导线和该电池组成电路，测定该电池的电动势．①根据电路图6－3－10，用笔画线代替导线，将实物图6－3－11连接成完整的电路．图6－3－10图6－3－1130②闭合开关S，调整电阻箱阻值R，读出电压表的相应示数U.该学习小组测出大量数据，分析筛选出下表所示的R、U数据，并计算出相应的1R与1U的值．请用表中的数据在坐标纸6－3－12上描点，并作出1U－1R图线.R/Ω166.771.450.033.325.020.0U/V8.35.94.84.23.22.9/(×10－2Ω－1)0.601.402.003.004.005.00/V－10.120.170.210.240.310.35IRIU31图6－3－12③从图线中可求得E＝__________V.32答案：(1)9.4(2)①如图53所示．图53②如图54所示．③9.5～11.1图5433