2021年高考物理总复习：物理实验（三）
复习要点
针对物理实验中几类典型问题，做一点理性的研究.
二、难点剖析
1．“纸带处理”问题。
（1）“纸带处理”实际上是应用“综合法”的一种数据处理. （2）“纸带处理”问题包含着三个基本问题：
动动的形式的判断——△s恒定，则为匀速直线运动（△s＞0，为匀加速直线运动，△s＜0，为匀减速直线运动＝，△s不恒定，则为变速直线运动.
瞬时速度的计算——一般一段时间内的平均速度来代替这段时间中的时刻的瞬时速度，即 ?=υ1中.
加速度的计算——除了借助于公式△s=n△T2来帮助计算加速度外，还可以借助于υ－t图线的斜率来帮助计算加速度.
（3）很显然，后两个基本问题的解决依赖于第一个问题的结论，即：只有当△s恒定，运动是匀变速直线运动，瞬时速度和加速度的计算才可以用上述方法. 2．“伏安法”测电阻的两种电路选择问题.
（1）“伏安法”测电阻的两种电路：电流表内接电路和电流表外接电路分别如图28—1（a）、（b）所示.
（2）两种电路引起系统误差的原因和系统误差的方向：电流表内接电路是由于电流表内阻RA的分压而引起系统误差，其
测量值总是偏大；电流表外接电路则是由于电压表内阻RV的分流而引起系统误差，其测量值总是偏小.
（3）两种电路的选择：粗略地讲，当待测电阻Rx的阻值较大时，选择电流表内接电路；当待测电阻Rx的阻值较小时，选择电流表外接电路.当择电流表外接电路.
3．“测定电源的电动势和内阻”实验的系统误差的分析问题.
（1）用“公式法”分析如图28—2所示的电流表内接电路的系统误差测量值可由方程组 E=U1+I1r，E=U2+I2r， 求得，为 E=
RRRAR＜x时，选择电流表内接电路，当A＜x时，选RxRVRxRVI1U2?I2U1U?U1，r=2
I1?I2I1?I2考虑到电流表内阻RA分压，其真实值E0、r0可由方程组 E0=U1+I1（r0+RA）， E0=U2+I2(r0+RA)， 求得，为 E0=
I1U2?I2U1U?U1，r0=2－RA.
I1?I2I1?I2将测量值E、r与真值E0、r0比较，有 E=E0，r＞r0.
（2）用“图线法”分析如图28—3所示的电流表外接电路的系统误差. 图28—3
以路端电压U为纵坐标，干路电流I为横坐标建立直角坐标系.不计电压表电阻RV的分流时得到的
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实验曲线应如图28—4中虚线所示，考虑到电压表内阻RV的分流，同时注意到：①短路电流不因电压表内阻RV的分流而改变（即压表内阻，RV分流不同（
EE0=） ②路端电压取不同值（U1和U2时），电rr0U1U2和），一是理论曲线应如图中虚线所示。对照RVRV图28—4
两条线即可得到测量值E、r和真实值E0、r0间关系为
E＜E0，r＜r0.
4．“仪器的选择原则”问题. 仪器的选择原则可粗略地分为：
（1）可行性原则：在这一原则指导下，主要考虑到三个基本问题，即：原理可行性问题，安全可行性问题和方便可行性问题。
（2）准确性原则：在这一原则指导下，考虑的主要问题是：选什么仪器可以减小实验的系统误差. 应明确的是：这两个原则应该是相互包容和互为补充的，且“准确性原则”应建立在“可行性原则”的基础之上.
三、典型例题
例1．如图28—5所示的是研究直线运动规律时用打点计时器打出的纸带，O、A、B、C、D是每隔5个点取出的计数点.A、B、C、D各计数点距起始的O点的距离分别为8.79cm、16.08cm、21.87cm、26.16cm，则：
（1）物体做的是何种运动；
（2）打点计时器打出C点时物体的瞬时速度为多大？ （3）物体的加速度为多大？
分析：运用匀变速直线运动的规律及其推论。即可解决“纸带处理”的各种问题。 解答：由题中所给数据可得 s1=8.79cm，
s2=(16.08－8.79)cm=7.29cm， s3=(21.87－16.08)cm=5.79cm，
s4=(26.16－21.87)cm=4.29cm. 图28—5 T=5×0.02s=0.10s.
（1）∵△s=s2－s1=s3－s2=s4－s3=－1.50cm， 即△s恒定，且△s＜0.
∴物体做的是匀减速直线运动. （2）由υ3=
(s3?s4)可得 2T υc=0.504m/s （3）由△s=aT2可得
a=－1.5m/s2.（负号说明与速度方向相反）
例2．一个未知电阻Rx无法估计它的阻值，按图28—6中（a）、（b）两种电路各测一次，（a）中电表读数分别为3V和4mA，（b）中电表读数分别为3V和3mA.比较两组数据：按____________电路的接法测量较好，Rx的实验值为__________Ω，它比Rx的真实值偏__________.
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图28—6
分析：注意分析“伏安法”测电阻时两种连接方式产生系统误差的原因。
解答：由于两种不同的接法使电流表的读数变化显著，这说明电压表的分流较明显，因此可以判断Rx的阻值与电压表内阻较接近，应选用电流表内接电路（即b图所示电路）.Rx的实验值为
Rx=
Ub3V==1000Ω Ib3mA它比真实值偏大.
例3．在“测电源的电动势和内阻”的实验中获得的四组数据如下：I1=0.15A、U1=1.30V、I2=0.25A、U2=1.20V、I3=0.35A、U3=1.10V、I4=0.45A、U4=0.95V.根据数据在图28—7所给出的坐标平面内画出U—I图线，并根据图线求出电源电动势E=_________V和内电阻r=_______Ω.
图28—7 图28—8
分析：根据图线的物理意义是分析此例的基础.
解答：根据数据作出U—I图线如图28—8所示，由闭合电路的欧姆定律可得 E=1.45V，r=1.0Ω
例4：某同学在完成了“测定玻璃的折射率”的实验的光路后，采用了如图28—9所示的处理方式：以入射光线P1P2与玻璃砖界面的交点O为圆心画圆，交P1P2于A，交折射光线OO/的延长线于B，过 图28—9
A、B作经O点的法线NN/的垂线AA/和BB/ ，若测得圆半径R=OA=OB=50mm，AA/=OB/=40mm，则玻璃的折射率为n=________.
分析：折射定律与相约的几何关系是求解比例的两个重要基础. 解答：由折射定律n=
sini不难得到. sinrsiniAA/OBn==· /sinrOAOBAA/ =
BB/=
AA/OB?OB2/2
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=
40502?402=
4. 3
例5．在本实验中，某同学测得电阻丝的长度为92.00cm，接着进行的测量是 （1）用没有零误差的螺旋测微器测量电阻丝的直径d=_________m，计算得出电
阻丝的横截面积S=________m2. 图28—10
图28—11
（2）用伏安法测量电阻丝的电阻，电流表和电压表的示数如图28—11所示，可知电阻丝两端的电压U=__________.通过电阻丝的电流I=________，电阻丝的电阻R=_________.
（3）依据上述数据所得的电阻率为ρ=_________.
分析：此例的解答要求会读数，懂得实验原理并据此作相应的数据处理.
1—
πd2算得：S=0.212×106m2。 4U（2）由图28—11中读得：u=2.20V. I=0.53A；根据欧姆定律R=算得：R=4.15Ω.
ISR—
（3）于是得：ρ==9.56×107Ωm.
L解答：（1）由图28—10中读得：d=0.520×103m；根据公式S=
—
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巩固练习
1．在“测定金属的电阻率”的实验中，测定电阻丝的长度和直径的数据时，应进行多次测量后取其平均值，这是为了___________；而对于直径数据，还需要更换测量位置，并在不同的和径向进行多次测量后取其平均值，这是为了__________.
2．“伏安法”测电阻时，为提高测量的精确度，可在连接电路时，将电压表的一端P预留出来，使P分别跟a、b两点接触一下，如图28—12所示，同时注意观察电表的示数，则下面的决定正确的是（ ）
A．两次比较若电流表A的示数变化显著，则P应接在a点 B．两次比较若电流表A的示数变化显著，则P应接在b点 C．两次比较若电压表V的示数变化显著，则P应接在a点
D．两次比较若电压表V的法数变化显著，则P应接在b点 图28—12
3．如图28—13所示的电路中，灯泡L1和I2均能正常发光，工作一段时间后发现L1变亮，L2变暗，电压表V的示数变大，若电路中只有一个元件发生断路故障，该元件是（ ）
A．R1
流表、电压
B．R2 C．R3 D．R4
图28—13 图28—14
4．一量程为100μA内阻为100Ω的电流表，现串联一个9900Ω的电阻将它改装成电表的量程是_______V.用它测量电压表盘指针位置如图28—14所示，该电压的大小是________V.
5．如图28—15所示是把量程为3mA的电流表改装成欧姆表的结构示意图，其中电流电动势E=1.5V，经改装后，若将原电流表3mA刻度处的刻度值定为零位置。则2mA刻度处应标________Ω，1mA处应标___________Ω.
6．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，所需器材如图28—16所示，请画线将实物连接好。
图28—15 图28—16
7．用伏安法较准确地测定一个电阻值约100Ω的电阻，所给的器材规格如下： A．电流表（0～0.6A，内阻0.1Ω ） B．电压表（0～6V，内阻5kΩ） C．电池（4.5V，内阻不计） D．滑动变阻器（0～50Ω，1A）
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2021年高考物理总复习：物理实验(三)
