文档文本内容
专题十四 实验
课标解读
考情分析 备考指导
考点 内容
．测量做直线运动物体的瞬时速度 从近几年的高考试题来看 高考加强
１ 物理是以实验为基础的学科 实验能力 ，
．探究弹簧弹力与形变量的关系 ， 了对实验探究能力的培养 所有试题
２ 是物理学科的重要能力 高考物理历来 ，
．探究两个互成角度的力的合成规律 ， 的考查都源于课本实验 但已从简单
３ 重视考查实验能力 从近几年的高考试 ，
．探究加速度与物体受力 物体质量的 ， 的背诵实验形式向分析 理解实验等
力学实验 ４ 、 题可以看出高考命题有以下几个特点 、
关系 ： 方面转变 因此 在复习备考中应深
．基本仪器的使用是考查的热点 ．实 ， ，
．探究平抛运动的特点 １ ；２ 刻理解课本实验原理 体会实验思
５ 验的实际操作是考查的重点 ．设计实 ，
．验证机械能守恒定律 ；３ 想 能根据基本实验原理设计实验方
６ 验是考查的难点 ．实验的基本原理和 ，
．验证动量守恒定律 ；４ 案 并能对实验数据进行处理 进而
７ 思想方法是考查的核心 ．实验数据处 ， ，
．长度的测量及其测量工具的选用 ；５ 得出实验结论 要知道系统误差与
１ 理在试题中逐年体现 是实验的一个重 。
．观察电容器的充 放电现象 ， 偶然误差 会分析误差来源 知道用
２ 、 要环节 主要考查考生对实验原理 实 ， ，
．测量金属丝的电阻率 。 、 多次测量求平均值的方法减小偶然
电学实验 ３ 验步骤 数据分析 注意事项等的掌握
．测量电源的电动势和内阻 、 、 ， 误差 会用有效数字表达直接测量的
４ 对实验进行拓展延伸的能力 对知识进 ，
．用多用电表测量电学中的物理量 ， 结果 间接测量结果的有效数字运算
５ 行迁移应用的能力 ，
．利用传感器制作简单的自动控制装置 。 一般不做要求
６ 。
命题立意 解题指导 拓展延伸
本题以研究小灯泡的伏安特性的实验为 本实验把电流表 和定值电阻Ｒ 串联 可延伸到电学实验中电表的改装和读数
Ａ１ ０ ，
背景 考查实物电路图的连接以及欧姆定 起来当作电压表使用 用电流表 测量 多用电表的原理和使用 以伏安法为代表
， ， Ａ２ ，
律 意在考查学生的综合分析能力和实验 干路的电流 则流过小灯泡的电流为两个 的电阻的几种测量方法 测量电源的电动
， ， ，
能力 电流表的差值 结合小灯泡的额定电压 势和内阻等实验
。 ， ， 。
得出电流表 的最大示数 答案解析
Ａ１ 。
见
Ｐ３４９
专题十四 实验 ８９９０ ５年高考３年模拟 Ａ版 高考物理
减小误差 小车的加速度宜适当大些 可以减小长度测
（４） ： ，
量的相对误差 加速度大小以能在约 的纸带上清楚地取
， ５０ ｃｍ
出 个计数点为宜
６～７ 。
考点一 力学实验
小车从靠近打点计时器位置释放
（５） 。
一、研究匀变速直线运动
二、探究弹簧弹力与形变量的关系
１．纸带的选取：一般实验应选取点迹清晰 无漏点且有足够
、 实验原理
多点的纸带 在 验证机械能守恒定律 实验中还要求纸带包含
。 “ ” 用悬挂法测量弹簧的弹力运用的是弹簧的弹力与挂在弹簧
第一 二两计时点 并且第一 二两计时点距离接近 ．
、 ， 、 ２０ ｍｍ。 下面的钩码的重力相等 弹簧的长度可以用刻度尺直接测出
２．根据纸带上点的密集程度选取计数点：打点计时器每打ｎ个 。 ，
伸长量可以由拉长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算
点取一个计数点 则相邻计数点间时间间隔为ｎ个打点时间间隔 。
， 。 实验步骤
３．测量计数点间距离：为了测量 计算方便和减小偶然误
、 １．把弹簧悬吊在铁架台上 让弹簧自然下垂 在弹簧不挂钩码时
差 测量距离时不要分段测量 尽可能一次测量完毕 即测量计 ， ，
， ， ， 测量弹簧的原长Ｌ
数起点到其他各计数点的距离 如图所示 则由图可得 ０。
。 ， ： ２．将已知质量的钩码挂在弹簧的下端 在平衡时测量弹簧的总
ｓ ｓ ｓ ｓ ｓ ｓ ｓ ｓ ｓ ｓ ｓ ｓ ｓ ｓ ｓ ｓ ｓ ，
Ⅰ＝ １， Ⅱ＝ ２－ １， Ⅲ＝ ３－ ２， Ⅳ＝ ４－ ３， Ⅴ＝ ５－ ４， Ⅵ＝ ６－ ５ 长并计算钩码的重力 ， 并将弹簧所受拉力Ｆ （ 等于所挂钩码的重
力 填写在记录表格里 然后改变所挂钩码的质量 重复前面的实
）， 。 ，
验过程多次
。
１ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８
Ｆ／
Ｎ
４．判定物体运动的性质
若ｓ ｓ ｓ ｓ ｓ ｓ 基本相等 则可判定物体在实验 Ｌ／
（１） Ⅰ、 Ⅱ、 Ⅲ、 Ⅳ、 Ⅴ、 Ⅵ ， ｃｍ
误差范围内做匀速直线运动
。
设 ｓ ｓ ｓ ｓ ｓ ｓ ｓ ｓ ｓ ｓ ｓ ｓ Δ Ｌ／ ｃｍ
（２） Δ １＝ Ⅱ－ Ⅰ，Δ ２＝ Ⅲ－ Ⅱ，Δ ３＝ Ⅳ－ Ⅲ，Δ ４＝ Ⅴ－ Ⅳ，
Δ ｓ ５＝ ｓ Ⅵ－ ｓ Ⅴ ３．根据所测数据 ， 在已经准备好的坐标纸上描点 ， 以力为纵
若 ｓ ｓ ｓ ｓ ｓ 基本相等 则可判定物体在实验误
Δ １、Δ ２、Δ ３、Δ ４、Δ ５ ， 坐标 ， 以弹簧的长度Ｌ为横坐标 。
差范围内做匀变速直线运动
。 ４．作图得到的是如图甲所示的图像 尽管是直线 也是一次函
。 ，
测定第ｎ点的瞬时速度
数 但不够简洁 即不是刚好反映函数间的正比关系 处理的办法
（３）
， ， 。
物体做匀变速直线运动时 在某段时间内的平均速度等于
是将坐标轴平移 就可以得到一个从原点出发的函数图像 图乙
，
， （ ）。
中间时刻的瞬时速度
。
即测出第ｎ点的相邻前
、
后两段相等时
平移后将横坐标由弹簧的长度改为弹簧的伸长量 Ｌ
Δ 。
间Ｔ内的位移
，
由平均速度公式即可求得第ｎ点的瞬时速度
，
如 ５．写出实验得到的曲线所代表的函数 即弹力与弹簧伸长
，
图中第 点的瞬时速度为
量的关系
４ ：
。
ｖ
ｓ
Ⅳ＋
ｓ
Ⅴ
ｓ
５－
ｓ
３
６．运用表中的数据验证所得到的函数关系
。
４＝ Ｔ ＝ Ｔ 。
２ ２
测定做匀变速直线运动物体的加速度
（４）
一般用逐差法求加速度 将如图所示的连续相等时间间隔
。
Ｔ内的位移ｓ ｓ ｓ ｓ ｓ ｓ 分成三组 利用 ｓ ａＴ２ 可得
Ⅰ、 Ⅱ、 Ⅲ、 Ⅳ、 Ⅴ、 Ⅵ ， Δ ＝ ：
ｓ ｓ ｓ ｓ ｓ ｓ
ａ Ⅳ－ Ⅰ ａ Ⅴ－ Ⅱ ａ Ⅵ－ Ⅲ 再算出 ａ ａ ａ 的平均值
１＝ Ｔ２ 、 ２＝ Ｔ２ 、 ３＝ Ｔ２ ， １、 ２、 ３ ， 注意事项
３ ３ ３
ａ ａ ａ １．悬吊弹簧时要让它自然下垂 别忘了测量弹簧的原长Ｌ
即 ａ １＋ ２＋ ３ 就是所测做匀变速直线运动物体的加速度 ， ０。
： ＝ ， 。 ２．每改变一次拉力的大小就要做一次测量记录 为了探究
３ 。
５．注意事项 弹力和弹簧伸长的关系 要尽可能多测几组数据 以便在坐标纸
， ，
平行 纸带 细绳要和长木板平行 上能描出更多的点
（１） ： 、 。 。
两先两后 实验中应先接通电源 后让小车运动 实验完 ３．实验时拉力不要太大 即钩码不能过多 以免弹簧超出
（２） ： ， ； （ ），
毕应先断开电源 后取下纸带 弹性限度
， 。 。
防止碰撞 在到达长木板末端前应让小车停止运动 防 ４．在坐标纸上尝试描画一条平滑曲线 包括直线 时 要顺
（３） ： ， （ ） ，
止钩码落地及小车与滑轮相撞 着各点的走向来描 描出的点不一定正好在曲线上 但要注意在
。 ， ，
宇宙中最奇异的天体，黑洞的反面———白洞 白洞是一种假设的宇宙天体。 它被认为是黑洞
的反面。 我们都知道黑洞由于极大的引力不会让任何东西从它的表面逃逸，可以吞噬掉一切靠近它的物
体，而白洞正好相反，由于它物质和能量的喷发，没有任何东西可以进入它们。
白洞是广义相对论的可能解决方案。 白洞是一个黑洞的时间逆转。 和黑洞一样，白洞也会产生引力，
所以它们会吸引周围的物体，但任何靠近白洞的物体最终都不会到达白洞。
专题十四 实验 ９１
曲线两侧的点数大致相同 研究ａ与ｍ的关系
。 。
５．写出曲线所代表的函数时 建议首先尝试用一次函数 如 实验步骤
， ，
果不行再考虑其他函数 １．将一端附有滑轮的长木板放在水平桌面上 取两个质量
。 ，
相等的小车 放在光滑的水平长木板上 示意图如图所示
三、探究两个互成角度的力的合成规律 ， ， 。
实验原理
结点受三个共点力作用处于平衡状态 则Ｆ Ｆ 的合力必与Ｆ
， １、 ２ ３
平衡 改用一个拉力Ｆ′使结点仍到Ｏ 则Ｆ′必与Ｆ Ｆ 的合力等效
， ， １、 ２ ，
与Ｆ 平衡 以Ｆ Ｆ 为邻边作平行四边形求出合力Ｆ 比较Ｆ与Ｆ ２．在小车的前端各系上细绳 绳的另一端跨过定滑轮各挂一
３ ， １、 ２ ， ′ ，
的大小和方向 以验证力合成时的平行四边形定则 个砝码盘 在盘内分别放数目不等的砝码 而在两小车上放质量
， 。 ， ，
实验步骤 相等的砝码 使砝码盘和盘内砝码的总质量远小于小车和车上砝
，
１．用图钉把白纸钉在放于水平桌面 码的总质量 分别用天平测出两个砝码盘和盘内砝码的总质量Ｍ
， １
的方木板上 和Ｍ 把数值记录下来 此时 小车所受的水平拉力的大小Ｆ 和
。 ２， 。 ， １
２．用图钉把橡皮条的一端固定在 Ａ Ｆ 可以认为等于砝码盘和盘内砝码所受重力的大小
２ 。
点 橡皮条的另一端拴上两个细绳套 ３．在小车的后端也分别系上细绳 用一只夹子夹住这两根细绳
， 。 ， ，
３．用两只弹簧测力计分别钩住细绳 便于同时控制两辆小车 使它们同时开始运动和同时停止运动
， 。
套 互成角度地拉橡皮条 将结点拉到某 ４．打开夹子 让两辆小车同时从静止开始运动 小车走过一段
， ， ， 。
一位置 如图 记录两弹簧测力计的读 距离后 夹上夹子 让它们同时停下来 分别用刻度尺测出两辆小
， ， ， ， 。
数 用铅笔描下Ｏ点的位置及此时两个细绳套的方向 车在这一段相同时间内通过的位移大小ｘ 和ｘ 并记录下来
， 。 １ ２， 。
４．用铅笔和刻度尺从结点Ｏ沿两条细绳套方向画直线 按 ５．分析所得到的两辆质量相等的小车在相同时间内通过的
，
选定的标度作出这两只弹簧测力计的读数Ｆ Ｆ 的图示 并以 位移与小车所受的水平拉力的大小的关系 从而得到质量相等
Ｆ 和Ｆ 为邻边用刻度尺和三角板作平行四边 １、 形 ２ 过Ｏ点 ， 画出 的物体运动的加速度与物体所受作用力大小 ， 的关系 并将结论
平 １ 行四边 ２ 形的对角线 即合力Ｆ的图示 ， 记在实验结论中 。
， 。 。
６．在两个相同的砝码盘内放质量相等的砝码 而在两辆小
，
车上放质量不等的砝码 使两辆小车的质量不等 而所受的拉力
， ，
相等 仍保证砝码盘和盘内砝码的总质量远小于小车和车上砝
。
码的总质量 分别用天平测出两辆小车和车上砝码的总质量ｍ
， １
和ｍ 把数值记录下来
２， 。
７．让两辆小车同时从静止开始运动 小车走过一段距离
。
后 夹上夹子 让它们同时停下来 分别用刻度尺测出两辆小车
， ， 。
在这一段相同时间内通过的位移大小ｘ ′和ｘ ′ 并记录下来
５．只用一只弹簧测力计钩住细绳套 把橡皮条的结点拉到 １ ２ ， 。
， ８．分析所得到的受相同拉力作用的两辆小车在相同时间内
同样的位置Ｏ 记下弹簧测力计的读数Ｆ 和细绳套的方向 用刻
， ′ ， 通过的位移大小与质量大小的关系 从而得到所受拉力相等的
度尺从Ｏ点按选定的标度沿记录的方向作出这只弹簧测力计的 ，
物体运动的加速度与物体质量大小的关系 并将结论记在实验
拉力Ｆ 的图示 。
′ 。 结论中
６．比较力Ｆ 与用平行四边形定则求出的合力Ｆ的大小和方 。
′ 注意事项
向 得出结论
， 。 １．在实验中 小车所受的摩擦力是造成系统误差的一个重
注意事项 ，
要因素 因此利用小车重力沿斜面方向的分力平衡摩擦力
１．同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是 将两只弹 。 。
：
簧测力计钩好后对拉 若两只弹簧测力计在对拉的过程中 读数 ２．为使所作的ａ Ｆ图像和ａ １ 图像更精确 每个图像都要
， ， － －ｍ ，
相同 则可选 若不同 应另换 直至相同为止 使用时弹簧测力
， ， ， ， ， 求至少取 组数据
计与板面平行 ５ 。
。 ３．改变小车的质量或拉力的大小时 改变量应尽可能大一
２．在满足合力不超过弹簧测力计量程及橡皮条形变不超过 ，
些 但应满足砝码盘和盘内砝码的总质量远小于小车和车上砝
弹性限度的条件下 应使拉力尽量大一些 以减小误差 ，
， ， 。 码的总质量 一般来说 砝码盘和盘内砝码的总质量不超过小
３．在同一次实验中 橡皮条拉长的结点Ｏ位置一定要相同 。 ，
， 。 车和车上砝码总质量的 ％
４．由作图法得到的 Ｆ 与实际测量得到的 Ｆ 不可能完全符 １０ 。
′ 误差分析
合 但在误差允许范围内可认为Ｆ和Ｆ 符合
， ′ 。 １．实验原理不完善 本实验用砝码盘和盘内砝码的总重力
：
四、探究加速度与物体受力、物体质量的关系 代替小车所受的拉力 而实际上小车所受的拉力要小于砝码盘
，
实验原理 和盘内砝码的总重力
。
实验中 研究的参量有Ｆ ｍ ａ 在验证牛顿第二定律的实验 ２．摩擦力平衡不准确 质量测量不准确 位移测量不准确
， 、 、 ， 、 、 、
中 可以控制参量ｍ一定 研究ａ与Ｆ的关系 控制参量Ｆ一定 纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差
， ， ； ， 。
静电摆球 由竖直放置的两块平行导体平板和一个涂覆金属膜的乒乓球悬挂于它们之间组成。 实验时
把两块导体平板和高压静电电源的正负极相连。 开启高压电源后，两块导体平板之间就产生了大体沿水平方向的电
场。 轻轻拨动悬挂乒乓球的绝缘细线，使乒乓球与某一平板相碰，之后它会在两块平板间重复往返碰撞，同时转移电
荷，能量的来源是与导体平板相连的高压静电电源。 静电场对飞行中的带电乒乓球所做的功补充了由于空气阻力因
素而产生的能耗，所以乒乓球在两极板间的来回运动可以持续地进行下去。
９２ ５年高考３年模拟 Ａ版 高考物理
数据处理
Ｅ １ ｍｖ２ 相等
１．以ａ为纵坐标 Ｆ为横坐标 描点 画线 如果该线为过原 Δ ｋ＝ 。
， ， 、 ， ２
点的直线 说明ａ与Ｆ成正比
， 。
２．以ａ为纵坐标 １ 为横坐标 描点 画线 如果该线为过原
，ｍ ， 、 ，
点的直线 就能判定ａ与ｍ成反比
， 。
五、探究平抛运动的特点
实验原理
使小球做平抛运动 利用描迹法描绘小球的运动轨迹 建立
， ，
坐标系 测出轨迹曲线上某一点的坐标ｘ和ｙ 由公式
， ， ：
ｇ
ｘ ｖ ｔ和ｙ １ ｇｔ２ 可得ｖ ｘ
＝ ０ ＝ ， ０＝ ｙ
２ ２
实验步骤（以斜面小槽法为例）
按图甲所示安装实验装置 使斜槽末端水平
（１） ， 。
实验步骤
１．将实验装置按要求装好 将纸带固定在重物上 让纸带穿
， ，
过打点计时器的限位孔
。
２．先用手提起纸带 使重物静止在靠近打点计时器的地方
， 。
３．接通电源 松开纸带 让重物自由下落 这样打点计时器
， ， ，
就在纸带上打下一系列点
。
４．重复以上步骤 多做几次
以斜槽水平末端端口上小球球心在木板上的投影点为 ， 。
（２） ５．从已打出的纸带中 选出第一 二点间的距离接近
坐标原点Ｏ 用重垂线画出过Ｏ点的竖直线作为ｙ轴 画出水平 ， 、 ２ ｍｍ
， ， 且点迹清晰的纸带 并对其进行测量
的ｘ轴 ， 。
。
ｘ ｘ
（３）
使小球从斜槽上同一位置由静止滚下
，
把笔尖放在小球 ６．利用公式ｖ
中＝
１＋
Ｔ
２分别求出物体在打下点
２、３、４…
时的
可能经过的位置上 如果小球运动中碰到笔尖 就用铅笔在该位 ２
， ， 瞬时速度ｖ ｖ ｖ
置画上一点 ， 用同样方法 ， 在小球运动路线上描下若干点 。 注意事 ２ 项 、 ３、 ４…
将白纸从木板上取下 将白纸上各点用平滑曲线连起
（４） ， １．组装实验装置时 重物与纸带 限位孔必须在同一竖直线上
来 如图乙所示 ， 、 ，
， 。 以减小摩擦阻力
注意事项 。
２．实验时必须先接通电源 让打点计时器正常工作后才能
固定斜槽时 要保证斜槽末端的切线水平 保证小球的 ，
（１） ， ， 松开纸带让重物下落
初速度水平 ；
； ３．因不需要知道动能的具体数值 所以不需要测出重物的
固定木板时 木板必须处在竖直平面内且与小球运动轨 ，
（２） ， 质量ｍ
迹所在的竖直平面平行 固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是 。
， 误差分析
否竖直
； １．测量误差 减小测量误差的方法 一是测下落距离时都从
小球每次从斜槽上的同一位置由静止释放 为此 可在 ： ，
（３） ， ， 点量起 一次将各打点对应下落高度测量完 二是多测几次取
斜槽上某一位置固定一个挡板 ０ ， ，
； 平均值
要在斜槽上适当高度释放小球 使它以适当的水平初速 。
（４） ， ２．系统误差 由于重物和纸带下落过程中要克服阻力做功
度抛出 其轨迹由木板左上角到达右下角 这样可以减小测量 ： ，
， ，
误差
；
故动能的增加量
Δ
Ｅ
ｋ＝
１ ｍｖ２ｎ 必定稍小于重力势能的减少量
坐标原点不是槽口的端点 而是球心在木板上的投影点 ２
（５） ， 。 Ｅ ｍｇｈ 改进办法是调整安装的器材 尽可能地减小阻力
计算小球的初速度时 应选距抛出点稍远一些的点为 Δ ｐ＝ ｎ， ， 。
（６） ， 验证方案
宜 以便于测量和计算
， 。 方案一 利用起始点和第ｎ点计算
：
六、验证机械能守恒定律
实验原理
将数据代入ｍｇｈ
ｎ
和 １ ｍｖ２ｎ， 如果在实验误差允许的范围内
，
２
在只有重力做功的自由落体运动中 物体的重力势能转化
为动能 但总的机械能守恒 利用打点计时
，
器在纸带上记录下物
ｍｇｈ
ｎ
和 １ ｍｖ２ｎ 相等
，
则验证了机械能守恒定律
。
， ， ２
体自由下落的高度ｈ及计算出瞬时速度ｖ 从而验证物体在自由 方案二 任取两点计算
， ：
下落过程中 重力势能的减少量 Ｅ ｍｇｈ与物体动能的增加量 任取两点Ａ Ｂ 测出ｈ 算出ｍｇｈ
， Δ ｐ＝ （１） 、 ， ＡＢ， ＡＢ。
月球内部可能蕴含“白金宝藏” 科学家认为，月球和地球的组成成分相似，月球火山岩中贵
金属的含量应与地球相当，但测量结果却远低于预期，这让科学家们困惑不已。 最新研究负责人、加拿大
达尔豪西大学的詹姆斯·布伦领导的团队首先在实验室里重现了月球内部的极端压力和极端温度，以观
察有多少硫化铁形成。 结果发现，在月球内部形成的大多数贵重金属都附着于硫化铁矿床上，这意味着它
们不能被岩浆带到月球表面，同时这也可以解释为什么月球岩石样本中发现的贵金属数量如此之少。
专题十四 实验 ９３
考点二 电学实验
（２）
算出 １
２
ｍｖ２Ｂ－
２
１ ｍｖ２Ａ 的值
。 一、观察电容器的充、放电现象
（３）
在实验误差允许的范围内
，
若ｍｇｈ
ＡＢ＝
１ ｍｖ２Ｂ－ １ ｍｖ２Ａ， 则 实验原理
２ ２ 电容器的充电过程
验证了机械能守恒定律 （１）
。 如图所示 当开关 接 时 电容器接通电源 在电场力的
方案三 图像法 ， Ｓ １ ， ，
： 作用下自由电子从正极板经过电源向负极板移动 正极板因失
从纸带上选取多个点 测量从第一点到其余各点的下落高 ，
， 去电子而带正电 负极板因获得电子而带负电 正 负极板带等
， 。 、
度ｈ 并计算各点速度的平方ｖ２ 然后以 １ ｖ２ 为纵轴 以ｈ为横 量的正 负电荷 电荷在移动的过程中形成电流 在充电开始
， ， ， 、 。 。
２ 时电流比较大 以后随着极板上电荷的增多 电流逐渐减小 当
， ， ，
轴 根据实验数据作出 １ ｖ２ ｈ图像 若在误差允许的范围内图 电容器两极板间电压等于电源电压时电荷停止移动 电流Ｉ
， － 。 ， ＝０。
２
像是一条过原点且斜率为ｇ的直线 则验证了机械能守恒定律
， 。
七、验证动量守恒定律
实验原理
在一维碰撞中 测出物体的质量ｍ和碰撞前后物体的速度
，
电容器的放电过程
ｖ ｖ′ 找出碰撞前的总动量ｐ ｍ ｖ ｍ ｖ 及碰撞后的总动量ｐ′ （２）
、 ， ＝ １ １＋ ２ ２ ＝ 如图所示 当开关 接 时 电容器的两极板直接用导线连
ｍ ｖ ′ ｍ ｖ ′ 看碰撞前后动量是否守恒 ， Ｓ ２ ，
１ １ ＋ ２ ２ ， 。 接起来 电容器正 负极板上电荷发生中和 在电子移动过程
实验步骤 ， 、 。
中 形成电流 放电开始时电流较大 随着两极板上的电荷量逐
１．先用天平测出小球质量ｍ ｍ ， 。 ，
１、 ２。 渐减小 电路中的电流逐渐减小 两极板间的电压也逐渐减小
２．在地面上铺一张白纸 白纸上铺放复写纸 ， ， ，
， 。 最后减小到零
３．在白纸上记下重垂线所指的位置Ｏ 它表示入射小球碰前 。
，
的位置
。
４．先不放被碰小球 让入射小球从斜槽上同一高度处滚下
， ，
重复 次 用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里
１０ ，
面 圆心就是入射小球不碰时的落地点Ｐ
。 。
５．把被碰小球放在小支柱上 让入射小球从同一高度滚下
实验器材
， ，
使它们发生正碰 重复 次 仿步骤 找出入射小球落点的平
， １０ ， ４ 的直流电源 单刀双掷开关 平行板电容器 电流表 电
均位置Ｍ和被碰小球落点的平均位置Ｎ ６ Ｖ 、 、 、 、
。 压表 小灯泡
６．过Ｏ Ｎ在纸上作一直线 取ＯＯ ｒ Ｏ 就是被碰小球碰 、 。
、 ， ′＝２ ， ′ 实验步骤
撞时的球心投影位置 用刻度尺和三角板测小球直径 ｒ
（ ２ ）。 按图连接好电路
７．用刻度尺量出线段的长度ＯＰ ＯＭ ＯＮ 把两小球的质量和相 （１） 。
、 、 ′ ，
应的线段长度代入ｍ ＯＰ ｍ ＯＭ ｍ ＯＮ看是否成立
１· ＝ １· ＋ ２· ′ 。
把单刀双掷开关 接 观察电容器的充电现象 并将
（２） Ｓ １， ，
结果记录在表格中
。
将单刀双掷开关 接 观察电容器的放电现象 并将
（３） Ｓ ２， ，
结果记录在表格中
。
记录好实验结果 整理好器材
（４） ， 。
实验记录和分析
：
实验项目 实验现象
注意事项 灯泡 灯泡的亮度由明到暗最后熄灭
电容器
斜槽末端的切线必须水平 电流表 电流表 的读数由大到小最后为零
（１） ； 充电 Ａ１ Ａ１
入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放
（２） ； 电压表 电压表的读数由小到大最后为
６Ｖ
选质量较大的小球作为入射小球
（３） ； 灯泡 灯泡的亮度由明到暗最后熄灭
实验过程中实验桌 斜槽 记录的白纸的位置要始终保 电容器
（４） 、 、 电流表 电流表 的读数由大到小最后为零
持不变 放电 Ａ２ Ａ２
。
电压表 电压表的读数由大到小最后为零
美味的冻水果 漫长的冬天给人们带来了寒冷，也赐予了方便的天然冰箱。 东北地区产水果
有限，绝大部分靠从关内购进。 春夏市面上的水果多会出现腐烂的情况，而冬季水果却很新鲜，就是冷冻
着的缘故。 像冻梨、冻柿子、冻苹果等，一个个硬得如钢球一般。 不懂的人拿起来只能咬下一道白印，而东
北人吃冻果却有诀窍。 既不用热水泡，也不用旺火烤，而是把冻果放在凉水中缓缓解冻，半个钟头，果子表
皮就结出一层冰，里面却软软的，咬上一口，酸甜可口，很是开胃。
９４ ５年高考３年模拟 Ａ版 高考物理
注意事项 三、测量电源的电动势和内阻
电流表要选用小量程的灵敏电流计 实验原理
（１） 。
要选择大容量的电容器 如图所示 改变 Ｒ 的阻值 从电压表和电流表中读出几组
（２） 。 ， ，
实验要在干燥的环境中进行 Ｕ Ｉ值 利用闭合电路欧姆定律Ｕ Ｅ Ｉｒ求出几组Ｅ ｒ值 最后
（３） 。 、 ， ＝ － 、 ，
在做放电实验时 在电路中串联一个电阻 以免烧坏电 分别算出它们的平均值
（４） ， ， 。
流表
。
二、测量金属丝的电阻率
实验原理
用毫米刻度尺测一段金属丝的长度Ｌ 用螺旋测微器测金属
，
Ｌ
丝的直径 ｄ 用伏安法测金属丝的电阻 Ｒ 由 Ｒ ρ 得ρ
， ， ＝ Ｓ ， ＝
实验步骤
ＲＳ
π·
ｄ２Ｒ
１．电流表用 ． 量程 电压表用 量程 按实验电路图连接
Ｌ ＝ Ｌ 。 ０６Ａ ， ３Ｖ ，
４ 好电路
实验步骤 。
２．把滑动变阻器的滑片移到使阻值最大的一端
１．用螺旋测微器在金属丝的三个不同位置上各测一次 取 。
， ３．闭合开关 调节滑动变阻器 使电流表有明显示数 记录
直径ｄ的平均值 然后计算出金属丝的横截面积Ｓ ， ， ，
， 。 一组数据 Ｉ Ｕ 用同样方法测量几组Ｉ Ｕ值 记录在自己设计
２．将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直 用毫米刻度尺 （ 、 ）， 、 ，
， 的表格中
测量接入电路的金属丝长度 即有效长度 反复测量三次 求出 。
（ ）， ， ４．断开开关 整理好器材
平均值Ｌ ， 。
。 ５．处理数据 用公式法和作图法两种方法求出电动势和内
３．依照图示连好电路 并把滑动变阻器的阻值调至最大 ，
， 。 阻的值
。
数据处理
{Ｕ Ｅ Ｉ ｒ
１．列方程求解 由Ｕ Ｅ Ｉｒ得 １＝ － １ 解得Ｅ ｒ
： ＝ － Ｕ Ｅ Ｉ ｒ， 、 。
２＝ － ２
２．用作图法处理数据 如图所示
， ：
４．实验时 读出几组相应的电流表 电压表的Ｉ和Ｕ的值 记
， 、 ，
入记录表格内 断开开关 求出电阻Ｒ的平均值
， Ｓ， 。
ＲＳ ｄ２Ｒ
５．将测得的Ｒ Ｌ ｄ值 代入电阻率计算公式ρ π·
、 、 ， ＝ Ｌ ＝ Ｌ 图线与纵轴交点为Ｅ
４ ① ；
中 计算出金属丝的电阻率 Ｅ
， 。 图线与横轴交点为Ｉ Ｉ
注意事项 ② 短， 短＝ ｒ ；
１．本实验中被测金属丝的电阻值较小 为了减小实验的系 Ｕ
， 图线斜率的绝对值为ｒ ｒ Δ
统误差 必须采用电流表外接法 ③ ， ＝ Ｉ 。
Δ
， 。
注意事项
２．测量被测金属丝的有效长度 是指测量待测金属丝接入
，
电路的两个端点之间的长度
１．为了使电池的路端电压变化明显 电池的内阻宜大些 选
， （
。
用已使用过一段时间的干电池
３．在用伏安法测电阻时 通过待测金属丝的电流Ｉ应从小到
）。
， ２．画出Ｕ Ｉ图像 要使较多的点落在这条直线上 不在直线
大变化且不宜过大 电流表用 ． 量程 通电时间不宜过 － ， ，
（ ０～０ ６ Ａ ），
上的点均匀分布在直线的两侧 个别偏离直线太远的点可舍去
长 以免金属丝的温度过高 造成其电阻率在实验过程中增大 ，
， ， 。
不考虑 这样 就可减小偶然误差 提高精确度
４．求Ｒ的平均值可用两种方法 第一种是算出各次的测量 。 ， ， 。
：
Ｕ
值 再取平均值 第二种是用Ｕ Ｉ图像 图线 的斜率来求出 ３．计算内阻时 要在直线上任取两个相距较远的点 用ｒ ｜Δ ｜
， ， － （ ） 。 ， ， ＝ Ｉ
误差分析———误差来源 ｜Δ ｜
计算出电源的内阻ｒ
１．直径的测量 。
。 误差分析
２．长度的测量
。 测量电路存在系统误差 未考虑电压表的分流 使得电流的
３．测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响 ， ，
。 测量值小于真实值 则电动势的测量值小于真实值 内阻的测量
４．通电电流的大小不同 通电时间的长短不同 致使金属丝 ， ，
， ， 值小于真实值
发热而温度不同 电阻率随之变化 。
， 。
ＲＳ 四、多用电表的使用
由于本实验采用电流表外接法 所以Ｒ Ｒ 由ρ 可
， 测＜ 真， ＝ Ｌ ， 欧姆表原理（多用电表测电阻原理）
知ρ
测＜
ρ
真。
１．构造：如图所示
，
欧姆表由电流表
Ｇ、
电池
、
调零电阻Ｒ和
长白山之最美天池 长白山天池位于长白山主峰火山锥体的顶部，像一颗璀璨的明珠，镶嵌
在雄伟壮丽的长白山主峰的群峰之中，她形似落叶，略呈椭圆形，是火山喷发后自然形成的火山口湖；天池
水面海拔为 ． 米，总蓄水量为 ． 亿立方米， 年荣获“海拔最高的火山湖”吉尼斯世界之最，而
２１８９１ ２０４ ２０００
且还可以满足游客“双足踏两国，跨国一步游”的梦想；站在悬雪崖上还可以看到 峰 景，因而观日出成
７ １６
为很多旅游爱好者的“最爱”之一。
专题十四 实验 ９５
红 黑表笔组成 ３．合理选择欧姆挡的量程 使指针尽量指在表盘中央位置
、 。 ，
附近
。
４．换用欧姆挡的另一倍率时 一定要重新进行欧姆调零 才
， ，
能进行测量
。
５．欧姆表读数时 应将表针所指示数乘选择开关所指的
，
倍率
。
６．测量完毕时 要把表笔从测试孔中拔出 选择开关应置于
， ，
交流电压最高挡或 挡 若长期不用时 还应把电池取出
欧姆表内部 电流表 电池 调零电阻串联 ＯＦＦ ， ， 。
： 、 、 。
外部 接被测电阻Ｒ
五、利用传感器制作简单的自动控制装置
： ｘ。
全电路电阻Ｒ Ｒ Ｒ ｒ Ｒ １．研究热敏电阻的特性
总＝ ｇ＋ ＋ ＋ ｘ。
Ｅ 实验原理
２．工作原理：闭合电路欧姆定律 Ｉ
， ＝Ｒ Ｒ ｒ Ｒ 。 闭合电路欧姆定律 用欧姆表进行测量和观察
ｇ＋ ＋ ＋ ｘ ， 。
３．刻度的标定：红 黑表笔短接 被测电阻Ｒ 时 调节调 实验步骤
、 （ ｘ＝０） ，
零电阻 Ｒ 使 Ｉ Ｉ 电流表的指针达到满偏 这一过程叫欧姆 将热敏电阻与多用电表接成电路 如图所示
， ＝ ｇ， ， （１） ， 。
调零
。
当Ｉ Ｉ 时 Ｒ 在满偏电流Ｉ 处标 图甲
（１） ＝ ｇ ， ｘ＝０， ｇ “０”。 （ ）
当Ｉ 时 Ｒ 在Ｉ 处标 图乙
（２） ＝０ ， ｘ→∞， ＝０ “∞”。 （ ）
Ｉ
当Ｉ ｇ时 Ｒ Ｒ Ｒ ｒ 此电阻值等于欧姆表的内阻
（３） ＝ ， ｘ＝ ｇ＋ ＋ ，
２
值 叫中值电阻
， 。 把多用电表置于 欧姆 挡 并选择适当的倍率测出烧
多用电表 （２） “ ” ，
杯中没有热水时热敏电阻的阻值 并记下温度计的示数
１．多用电表可以用来测量电流 电压 电阻等 并且每一种 ， 。
、 、 ， 向烧杯中注入少量的冷水 使热敏电阻浸没在冷水中
测量都有几个量程 （３） ， ，
。 记下温度计的示数和多用电表测量的热敏电阻的阻值
２．外形如图所示 上半部为表盘 表盘上有电流 电压 电阻 。
： ， 、 、 将热水分几次注入烧杯中 测出不同温度下热敏电阻的
等多种量程的刻度 下半部为选择开关 它的四周刻有各种测量 （４） ，
； ， 阻值 并记录
项目和量程 ， 。
。 注意事项
实验时 加热水后要等一会儿再测热敏电阻阻值 以使电阻
， ，
温度与水的温度相同 并同时读出水温
， 。
２．研究光敏电阻的特性
实验原理
闭合电路欧姆定律 用欧姆表进行测量和观察
， 。
实验步骤
将光敏电阻 多用电表 小电珠 滑动变阻器 开关 学生
（１） 、 、 、 、 、
电源按如图所示电路连接好 其中多用电表置于欧姆挡
， “×
挡
１００” 。
３．多用电表面板上还有 欧姆表的欧姆调零旋钮 使电表指
先测出室内自然光的照射下光敏电阻的阻值 并记录
： （
（２） ，
针指在右端零欧姆处 指针定位螺丝 使电表指针指在左端的
数据
）、 （
。
位置 表笔的正 负插孔 红表笔插入 插孔 黑表笔插入
“０” ）、 、 （ “＋” ， 打开电源 让小电珠发光 调节小电珠的亮度使之逐渐
（３） ， ，
插孔
“－” ）。 变亮 观察表盘指针显示电阻阻值的情况 并记录
注意事项 ， ， 。
测出用手掌 或黑纸 遮光时电阻的阻值 并记录
（４） （ ） ， 。
１．使用多用电表前 应观察指针是否指在左端的零刻线上 注意事项
， ，
若有偏差 应用螺丝刀调节多用电表中间的调零螺丝 使多用电
如果效果不明显 可将电阻部分电路放入带孔的纸盒
， ，
（１） ，
表的指针指在左端的零刻线处
中 通过盖上小孔改变射到光敏电阻上的光照强度
。
， 。
２．测电阻时 待测电阻要跟别的元件和电源断开 不能用手
欧姆表每次换挡后都要重新调零
， ，
（２） 。
接触表笔的金属杆
。
长白山特色美食之温泉煮鸡蛋 长白山温泉属自涌火山温泉，温度在 ，且矿物质含
６０～８２ ℃
量丰富。 泉水如此“给力”，用它煮出来的鸡蛋也不同寻常。 长白山的温泉水煮的鸡蛋，蛋黄凝固蛋清却并
不凝固，像酸奶一样一吸便能入口，口感嫩滑，味道鲜美，比普通的水煮蛋更加的甜美，别有一番滋味。 可
能只有在温泉里煮过的蛋才会这样神奇吧，很好吃，令人回味无穷，让游客可以在欣赏巍峨壮观的群峰的
同时，品尝这火山所带来的独特美味。
９６ ５年高考３年模拟 Ａ版 高考物理
刻度格数 刻度总 每小格与 精确度
（分度） 长度 的差值 （可精确到）
１ｍｍ
．
拓展一 仪器的使用与误差分析 １０ ９ｍｍ ０．１ｍｍ ０１ｍｍ
一、有效数字与误差 ２０ １９ｍｍ ０．０５ｍｍ ０．０５ｍｍ
１．有效数字：带有一位不可靠数字的近似数字叫有效数字 而 ５０ ４９ｍｍ ０．０２ｍｍ ０．０２ｍｍ
，
这位不可靠数字往往是产生于测量时的估读 有效数字位数是从 ４．读数：若用ｘ表示从主尺上读出的整毫米数 Ｋ表示从游
， ，
数字左边第一位不为零的数字算起的 如 ． 为两位有效数字 标尺上读出的与主尺上某一刻度线对齐的游标的格数 则记录
， ００１２ ； ，
有效数字与物理量的单位无关 如 与 ． 均为 位 结果表示为 ｘ Ｋ 精确度
， １ ０００ ｍｍ １０００ｍ ４ （ ＋ × ） ｍｍ。
有效数字 乘方不算有效数字 如 ． ２ 为 位有效数字 螺旋测微器的使用
； ， １００×１０ ｍ ３ 。
２．误差：测量值与真实值的差异叫误差 １．构造：如图所示 Ｂ为固定刻度 Ｅ为可动刻度
， ， 。
从产生原因看
（１） ：
系统误差 偶然误差
由于仪器本身不精密 实 由于各种偶然因素对实验者 测
， 、
来源 验方法粗略或实验原理 量仪器 被测物理量的影响而产
、
不完善而产生的 生的
２．原理：测微螺杆Ｆ与固定刻度Ｂ之间的精密螺纹的螺距
多次实验 误差总是偏大 多次实验 误差有时偏大 有时偏 为 ． 即旋钮Ｄ每旋转一周 Ｆ前进或后退 ． 而可动
特点 ， ， ， ０５ ｍｍ， ， ０５ ｍｍ，
或总是偏小 小 ， 而且偏大 、 偏小的机会相同 刻度Ｅ上的刻度为 等份 每转动一小格 Ｆ 前进或后退
５０ ， ，
减小 校准仪器 改进实验方法 ． 即螺旋测微器的精确度为 ． 读数时估读到毫
， 多次测量求平均值 ００１ ｍｍ， ０ ０１ ｍｍ。
方法 和设计原理 米的千分位上 因此 螺旋测微器又叫千分尺
， ， 。
３．读数：测量值 固定刻度数 注意半毫米刻度
从数据分析看 （ｍｍ）＝ （ｍｍ）（
（２） ： 线是否露出 可动刻度数 估读一位 ．
）＋ （ ）×００１（ｍｍ）。
绝对误差 相对误差（又叫百分误差） 如图所示 固定刻度示数为 ． 半毫米
， ２０ｍｍ，
刻度线未露出 而从可动刻度上读的示数为
测量值 真实值 ，
表达式 测量值 － 真实值 真实 － 值 ×１００ ％ １５ ． ０， 最后的读数为 ：２ ． ０ ｍｍ＋１５．０×０．０１ ｍｍ＝
２．１５０ ｍｍ。
反映测量值偏离真实值
意义 反映实验结果的精确程度 打点计时器
的大小
对于两个测量值的评价 必须考虑相对误差 绝对误差大 其
注意 ， ， ，
相对误差不一定大
二、基本仪器的使用
游标卡尺
１．构造：主尺 游标尺 主尺和游标尺上各有一个内 外测量
、 （ 、
爪 游标卡尺上还有一个深度尺 如图所示
）、 ， 。 注意 每隔四个点取一个计数点或每五个点取一个计数点
：
时 相邻计数点的时间间隔均为 ．
， ０１ ｓ。
三、电表的读数方法
在实验中 测量时要按照有效数字的规律来读数 测量仪
， 。
器的读数规则为 测量误差出现在哪一位 读数就相应读到哪一
： ，
位 在中学阶段一般可根据测量仪器的分度值来确定读数误差
，
出现的位置 对于常用的仪器可按下述方法读数
， 。
２．用途：测量厚度 长度 深度 内径 外径 分度值是 的仪器 测量误差出现在下一位 下一位
、 、 、 、 。 （１） “１” ， ，
３．原理：利用主尺的分度值与游标尺的分度值的差值制成 按十分之一估读 如分度值是 的刻度尺 测量误差出现在
。 ， １ ｍｍ ，
不管游标尺上有多少个小等分刻度 它的刻度部分的总长 毫米的十分位上 估读到十分之几毫米
， ， 。
度比主尺上的同样多的小等分刻度少 常见的游标卡尺 分度值是 或 的仪器 测量误差出现在同一位上
１ ｍｍ。 （２） “２” “５” ， ，
的游标尺上小等分刻度有 个 个 个 其规格见表
１０ 、２０ 、５０ ， ：
奇丽壮观的雾凇（一） 吉林省吉林市以雾凇闻名，吉林雾凇与桂林山水、云南石林和长江三峡
同为中国四大自然奇观，而吉林雾凇却是这四处自然景观中最为特别的一个，在每年的 月下旬到翌年 月
１２ ２
时集中出现，这段时间也是全年当中观赏吉林雾凇的最佳时节。 每当雾凇来临，吉林松花江岸十里长堤“忽
如一夜春风来，千树万树梨花开”，柳树结银花，松树绽银菊，把人们带进如诗如画的仙境。 江泽民同志
１９９１
年在吉林视察期间恰逢雾凇奇景，欣然秉笔，写下“寒江雪柳，玉树琼花，吉林树挂，名不虚传”之句。
专题十四 实验 ９７
同一位分别按二分之一或五分之一估读 如学生用的电流表 续表
。
． 量程 分度值为 ． 误差出现在安培的百分位 只读到 限流式接法 分压式接法 对比说明
０６ Ａ ， ０ ０２ Ａ， ，
安培的百分位 估读半小格 不足半小格的舍去 超过半小格的
， ， ， 负载Ｒ上
按半小格估读 以安培为单位读数时 百分位上的数字可能为
， ， ０、 电压调节 ＲＥ 分压电路调节范
学生用的电压表 量程 分度值为 ． 测量误差 范围（不计 Ｒ Ｒ ≤ Ｕ ≤ Ｅ ０≤ Ｕ ≤ Ｅ 围大
１、２、…、９； １５Ｖ ， ０５Ｖ， ＋ ０
出现在伏特的十分位上 只读到伏特的十分位 以伏特为单位读 电源内阻）
， ，
数时 十分位上的数字可能为
， ０、１、２、…、９。 负载Ｒ上
欧姆表的读数 待测电阻的阻值应为表盘读数乘上倍
（３） ： 电流调节 Ｅ Ｉ Ｅ Ｉ Ｅ 分压电路调节范
率 为减小读数误差 指针应指表盘较中间的部分 否则需换 范围（不计 Ｒ Ｒ ≤≤Ｒ ０≤≤Ｒ 围大
。 ， ， ＋ ０
挡 换挡后 需要重新进行欧姆调零 电源内阻）
， ， 。
四、多用电表的使用 闭合 前 都是为了保护电
Ｓ ｂ端 ａ端
测量前 机械调零 选挡 电流 交直流电压或欧姆挡 触头位置 路元件
： ， （ 、 ）
测量时 滑动变阻器必须接成分压电路的几种情况
： （２） ：
要求电压表能从零开始读数
电流挡 串联在电路中 电流从红表笔流入 ① ；
从黑表笔流出 ， 被测电路中含电源 ② 当待测电阻Ｒ ｘ≫ Ｒ （ 滑动变阻器的最大阻值 ） 时 ；
电压挡 并联在电路中 若采用限流式接法 电路中的最小电流仍超过电路中电
③ ，
表 电阻允许的最大电流
选挡位 进行欧姆调 、 。
，
零 电阻与电路断 若滑动变阻器的最大阻值和用电器的阻值差不多且要
， （３）
测电阻 开 换挡必须重新欧 求电压不从零开始变化 通常情况下 由于限流式结构简单 耗
， ， ， 、
姆调零 读数为表针 能少 优先使用限流式接法
， ， 。
欧姆挡
示数乘倍率 被测电路不含电源
，
３．伏安法测电阻的电路选择方法
即必须和电源断开
阻值比较法 先将待测电阻的估计值与电压表 电流表
黑表笔接二极管正 （１） ： 、
测二极管 极 ， 红表笔接二极管 的内阻进行比较 ， 若Ｒ ｘ 较小 ， 宜采用电流表外接法 ； 若Ｒ ｘ 较大 ，
负极 示数很小 反 宜采用电流表内接法
， ， 。
之 示数很大 临界值计算法
， （２） ：
Ｒ Ｒ Ｒ 时 用电流表外接法
测量后 ： 应将选择开关拨离欧姆挡 ， 并旋至 ＯＦＦ 挡或交流电 ｘ＜ Ｖ Ａ ， 。
压最高挡上 Ｒ Ｒ Ｒ 时 用电流表内接法
。 ｘ＞ Ｖ Ａ ， 。
实验试探法 按图接好电路 让
（３） ： ，
拓展二 测量电阻和描绘小灯泡的伏安特性曲线 电压表接线柱 Ｐ 先后与 ａ ｂ 处接触一
、
１．电流表的内外接法 下 如果电压表的示数有较大的变化 而
， ，
电流表的示数变化不大 则可采用电流表
电流表内接法 电流表外接法 ，
外接法 如果电流表示数有较大的变化 而电压表示数变化不大
； ， ，
电路图 可采用电流表内接法
。
４．描绘伏安特性曲线应注意的事项
电流表分压 电压表分流 电流表外接法 本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较
误差原因 （１） ：
Ｕ 测＝ Ｕ ｘ＋ Ｕ
Ａ
Ｉ 测＝ Ｉ ｘ＋ Ｉ
Ｖ
小
，
因此测量电路必须采用电流表外接法
。
Ｕ Ｕ Ｒ Ｒ 滑动变阻器应采用分压式连接
电阻 Ｒ 测 Ｒ Ｒ Ｒ Ｒ 测 ｘ Ｖ Ｒ （２）
测量值
测＝Ｉ
测
＝ ｘ＋ Ａ＞ ｘ 测＝Ｉ
测
＝Ｒ
ｘ＋
Ｒ
Ｖ
＜ ｘ 本实验要作出Ｉ
－
Ｕ图线
，
要求测出一组包括零在内的电流
、
测量值大于真实值 测量值小于真实值 电压值 故控制电路必须采用分压接法
， 。
Ｒ Ｒ 大电阻用内接法测 Ｒ Ｒ 小电阻用外接 保护元件安全 为保护元件不被烧毁 开关闭合前变阻
适用条件 Ａ≪ ｘ（ Ｖ≫ ｘ（
器滑
（
片
３
应
）
位于有效阻值
：
为零的一端 加在小灯
，
泡两端的电压不
量 测量值偏大 法测量 测量值偏小
， ） ， ） 。
要超过其额定电压
２．滑动变阻器的两种连接方式 。
滑动变阻器两种接法的对比 拓展三 测电源电动势（Ｅ）和内阻（ｒ）的常见方法
（１）
限流式接法 分压式接法 对比说明 １．伏安法：其电路如图所示
。
测量原理 Ｅ Ｕ Ｉ ｒ
① ： ＝ ＋ ·
两种接法 数据处理
串 并联关系不同 ② ：
电路图 、 ．计算法 解方程组
Ⅰ ：
{Ｅ Ｕ Ｉ ｒ
＝ １＋ １· 解得Ｅ ｒ
Ｅ Ｕ Ｉ ｒ， 、 。
＝ ２＋ ２·
奇丽壮观的雾凇（二） 在吉林，每到冬季，尽管松花江上冰冻如铁，但冰层下面几十米深的水
里仍能保持 的水温，水温和地面温差常在 左右。 温差使江水产生雾气，且久不消散。 沿江那十
４℃ ３０ ℃
里长堤，苍松林立，杨柳抚江。 在一定的气压、风向、温度等条件的作用下，江面的大量雾气遇冷后便以霜
的形式凝结在周围粗细不同的树枝上，形成大面积的雾凇奇观。 由于拥有得天独厚的自然条件，所以吉林
雾凇又具有持续时间长、厚度大、出现频率高的特点。
９８ ５年高考３年模拟 Ａ版 高考物理
．图像法 将原理公式变形得 Ｅ
Ⅱ ： 可将原理公式变形为 １ １ １ 作 １ １ 图线
Ｕ ｒ Ｉ Ｅ 以路端电压Ｕ为纵轴 以干 Ｒ ＝ ｒ ·Ｕ－ ｒ ， Ｒ－Ｕ 。
＝－ · ＋ ， ，
路电流Ｉ 为横轴 作 Ｕ Ｉ 图线 图线在纵轴 用电流表 和电阻箱Ｒ来测量 如图所示
， － ， （２） ， 。
Ｕ 上的截距代表电源的电动势Ｅ 斜率的绝 测量原理 Ｅ ＩＲ Ｉｒ
（ ） ， ① ： ＝ ＋
对值代表电源的内阻ｒ 定标度时 纵轴可以 数据处理
。 ， ②
不从零开始 ．计算法 解方程组
。 Ⅰ ：
２．一表一箱法 {Ｅ Ｉ Ｒ Ｉ ｒ
＝ １· １＋ １· 解出Ｅ ｒ
用电压表 和电阻箱Ｒ来测量 如图所示 Ｅ Ｉ Ｒ Ｉ ｒ， 、 。
（１） ， 。 ＝ ２· ２＋ ２·
Ｕ
测量原理 Ｅ Ｕ ｒ ．图像法 将原理公式变形为 １ １
① ： ＝ ＋Ｒ· Ⅱ ： Ｉ ＝ Ｅ·
数据处理 ｒ
② ： Ｒ 以干路电流的倒数 １ 为纵轴 以电
．计算法 解方程组 ＋Ｅ， （ Ｉ ） ，
Ⅰ ：
ì ï Ｕ 阻箱接入电路中的阻值 Ｒ 为横轴 作出 １
ï Ｅ ＝ Ｕ １＋Ｒ １ · ｒ （ ） ， Ｉ －
í １ 解出Ｅ ｒ
ï Ｕ ， 、 。 Ｒ图线 图线的斜率代表电动势的倒数 １ 图线在纵轴 １
ïＥ Ｕ ２ ｒ ， （ Ｅ ）， （ Ｉ ）
î ＝ ２＋Ｒ ·
２ ｒ
上的截距代表电源内阻与电动势的比值 也可以将原理
．图像法 将原理公式变形为 １ （ Ｅ ）。
Ⅱ ： ： Ｕ ＝
ｒ 公式变形为Ｒ Ｅ １ ｒ 作Ｒ １ 图线
１ １ 以路端电压的倒数 １ 为纵 ＝ · Ｉ － ， － Ｉ 。
Ｅ·Ｒ＋ Ｅ， （ Ｕ）
３．用一只电压表粗测电动势 直接将电压表接
，
轴 以电阻箱接入电路中的阻值的倒数 １ 电源两端 所测得的数值近似认为是电源的电动
， （ Ｒ） ，
Ｕ Ｅ ＥＲ
势 如图所示 Ｕ Ｖ 当Ｒ ｒ时
为横轴
，
作
Ｕ
１
－Ｒ
１ 图线
。
图线在纵轴
（ Ｕ
１
）
上的截距代表电源电 。 ，Ｒ
Ｖ
＝Ｒ
Ｖ＋
ｒ， ＝Ｒ
Ｖ＋
ｒ。 Ｖ≫ ，
Ｕ Ｅ
ｒ ≈ 。
动势的倒数 １ 斜率代表电源内阻与电动势的比值 也
（ Ｅ）， （ Ｅ）。
吉林特色美食（一） 雪衣豆沙已有百年历史，颇受游客欢迎。 主要原料是红豆、鸡蛋、白糖
等。 圆团状，色泽洁白，吃前撒上白糖，故有此称。 这道美食香甜可口、独具风味。 雪衣豆沙是吉菜传统风
味美食之一。 主料选用豆沙，辅以蛋泡糊，采用松炸的烹调方法制成。 成品宣软涨满，形圆色白似朵朵棉
桃。 在炸制中因其底部受热膨胀，雪白的豆沙球在油中自动翻转不停，极富情趣。 颜值高的同时，味道也
是让人难以忘记，值得一试。
应用一 探究测速度和加速度的方法
方法１ 测速度的方法
纸带法 平抛运动法 光电门法
如果物体做匀速直线运动 则 在运动物体上安装一个宽度 ｓ 很窄的挡
① ， （ ）
ｓ ｓ 光条 当挡光条随物体运动经过光电门
原理 ｖ ＝
２
Ａ Ｔ Ｃ ① 从抛出点开始 ， 则ｖ ０＝ ｔ ， ｈ ＝
２
１ ｇｔ２ 时
，
计 ， 时器记录运动时间
，
则此时物体的
则 ② 如 中 果 间 物 时 体 刻 做 速 匀 度 变 等 速 于 直 这 线 一 运 段 动 时 ， 所以ｖ ０＝ ｓ ｈ ＝ ｓ · ｇ ｈ 速度ｖ ＝ ｓ ｔ
： ２ ２
ｓ ｇ
间内的平均速度 即ｖ ｖ ＡＣ
， Ｂ＝ ＡＣ＝ Ｔ 连续相等时间间隔Ｔ内依次通过Ａ Ｂ和Ｃ点 则ｖ
２ ② 、 ， ０＝
ｓ
Δ ｙ ｙ ｇＴ２可测平抛初速度ｖ
Ｔ ； ２－ １＝ ０专题十四 实验 ９９
续表
纸带法 平抛运动法 光电门法
探究动能定理
原理 Ｗ １ ｍｖ２
： ＝ １－０
２
Ｗ １ ｍｖ２ 碰撞中的动量守恒定律
２ ＝ ２－０ 碰撞中的动量守恒定律原理
２ 原理 ｍ ｖ ｍ ｖ ′ ｍ ｖ ′
应用 ： １ １＝ １ １ ＋ ２ ２ ｓ ｓ ｓ ｓ
︙
ｍ ＯＰ ｍ ＯＭ ｍ ＯＮ ｍ １ ｍ ２ ｍ １ ｍ ２
１· ＝ １· ＋ ２· １ ｔ ＋ ２ ｔ ＝ １ ｔ ′＋ ２ ｔ ′
验证机械能守恒定律 １ ２ １ ２
原理 ｍｇｈ １ ｍｖ２
：① ＝
２
ｍｇ ｈ １ ｍｖ２ １ ｍｖ２
② Δ ＝ ２－ １
２ ２
方法２ 测加速度的方法 用ａ表示滑块下滑的加速度大小 用ｖ 表示挡光片前
（１） ， Ａ
纸带法 闪光拍照法 ｖ － ｔ图像法 端到达光电门时滑块的瞬时速度大小 ， 则ｖ与ｖ Ａ、 ａ和 Δ ｔ的关系
式为ｖ
原 理 任 物 意 体 相 以 邻 加速 相 度 等的 ａ做 时 匀 间 变 间 速 隔 直线 Ｔ 运 内 动 的 ， 位 在 由ｖ ｎ＝ ｓ ｎ＋ ２ Ｔ ｓ ｎ＋１ ， 计算出所 （ ＝ ２） 由 图 （ ｃ） 。 可求得 ， ｖ Ａ＝ ｃｍ／ｓ， ａ ＝ ｃｍ／ｓ ２ 。
（ ） 选的各计数点对应的瞬 结果保留 位有效数字
移之差为一定值 （ ３ ）
时速度作ｖ ｔ图像 解题导引
， －
逐差法 已知连续相邻相等时间间隔
① ：
Ｔ 内的位移 如 ｓ ｓ ｓ ｓ ｓ ｓ
（ ） （ ： １、 ２、 ３、 ４、 ５、 ６），
数 ｓ ｓ ｓ ｓ ｓ ｓ 取ｖ ｔ图像相距较远
据 则ａ ６＋ ５＋ ４－ ３－ ２－ １ －
处 ＝ （３ Ｔ ） ２ 的两点算出斜率 ， 即
理 隔差法 已知任意两段相等时间 Ｔ 加速度 解析 本题考查匀变速直线运动中平均速度、瞬时速度和
② ： （ ）
内位移为ｓ ｓ 则ａ ｓ ｎ－ ｓ ｍ 加速度之间的关系。
ｎ、 ｍ， ＝ （ ｎ － ｍ ） Ｔ２ 挡光片通过光电门的平均速度ｖ等于 ｔ时间段的中间时刻
Δ
例１ （２０１７课标Ⅱ，２２，６ 分）某同学研究在固定斜面 的速度
上运动物体的平均速度 瞬时速度和加速度之间的关系 使用 ｔ
的器材有 斜面 滑块 长 、 度不同的矩形挡光片 光电计时器 。 由ｖ ＝ ｖ ０＋ ａｔ可知ｖ ＝ ｖ Ａ＋ ａ Δ
： 、 、 、 。 ２
即ｖ ｖ １ ａ· ｔ，由图像的截距可知 ｖ ．
＝ Ａ＋ Δ Ａ＝５２ １２ ｃｍ／ｓ≈
２
．
５２１ ｃｍ／ｓ
其斜率ｋ １ ａ，故物体的加速度ａ ｋ ． ２
＝ ＝２ ＝１６３ ｃｍ／ｓ
２
ａ
实验步骤如下 答案 （ ）ｖ ｔ （ ） ． ．
： １ Ａ＋ Δ ２ ５２１ １６３
如图 将光电门固定在斜面下端附近 将一挡光片安 ２
① （ａ）， ；
装在滑块上 记下挡光片前端相对于斜面的位置 令滑块从斜面
， ， 应用二 探究测量电阻的方法
上方由静止开始下滑
； １．伏安法
当滑块上的挡光片经过光电门时 用光电计时器测得光
② ， {外接法
线被挡光片遮住的时间 ｔ 电路连接
Δ； 内接法
用 ｓ表示挡光片沿运动方向的长度 如图 所示 ｖ表示
③ Δ ［ （ｂ） ］， 特点 大内小外 内接法测量值偏大 测大电阻时应用内接
滑块在挡光片遮住光线的 ｔ时间内的平均速度大小 求出ｖ ： （ ，
Δ ， ； 法测量 外接法测量值偏小 测小电阻时应采用外接法测量
将另一挡光片换到滑块上 ； ， ）。
④ ， ２．伏伏法
使滑块上的挡光片前端与 中位
① 若电压表内阻已知 则可将其当作电流表 电压表和定值电
置相同 令滑块由静止开始下滑 ， 、
， ， 阻来使用
重复步骤 。
②、③；
如图甲所示 两电压表的满偏电流接近时 若已知 的
多次重复步骤
⑤ ④；
（１） ， ， Ｖ１
利用实验中得到的数据作 Ｕ
⑥ 内阻Ｒ 则可测出 的内阻Ｒ ２Ｒ
出ｖ ｔ图 如图 所示 １， Ｖ２ ２＝Ｕ １。
－Δ ， （ｃ） 。 １
完成下列填空 如图乙所示 两电压表的满偏电流 Ｉ Ｉ 时 若已知
： 图 （ｃ） （２） ， Ｖ１≪ Ｖ２ ，
吉林特色美食（二） 锅包肉是一道东北风味菜，主要调料有姜丝、葱丝、香菜等，把猪里脊肉
切片腌入味，裹上炸浆下锅炸至金黄色捞起，再下锅拌炒勾芡即成。 成菜色泽金黄，口味酸甜。 其原名为
“锅爆肉”，由于是用急火快炒，把铁锅烧热，把汁淋到锅里，浸透到肉里，所以叫“锅爆肉”。 俄罗斯人发
“爆”这个音为包，时间一长，“锅爆肉”就变成了“锅包肉”。 在西安事变以前，属于禁菜、私菜。 日军侵华
以后，张氏对东北部部分地区控制渐松，一些民间工艺、美食菜谱逐渐外流，锅包肉也开始在外部流传。
１００ ５年高考３年模拟 Ａ版 高考物理
的内阻Ｒ 并联一定值电阻 Ｒ 后 同样可得 的内阻
Ｖ１ Ｕ １，Ｖ１ ０ ， Ｖ２ 实验步骤 ：Ｓ 先与 ２ 接 ， 记录 ○ Ａ 的示数 ， 再与 １ 接 ， 调Ｒ值
Ｒ ２
２＝Ｕ
１
Ｕ
１
。 使
○ Ａ
示数与原值相等
，
则 Ｒ
ｘ＝
Ｒ
。
Ｒ ＋Ｒ
１ ０ 说明 对 的要求，只要有刻度且不超过量程即可，与
○
Ａ
指针是否超 ２ 无关，因为电流表示数不参与运算。
３
例２ 某同学在进行扩大电流表量程的实验时 需要知道
，
３．安安法 电流表的满偏电流和内阻 他设计了一个用标准电流表 来
。 Ｇ１
若电流表内阻已知 则可将其当作电流表 电压表以及定值 校对待测电流表 的满偏电流和测定 内阻的电路 如图所
， 、 Ｇ２ Ｇ２ ，
电阻来使用 示 已知 的量程略大于 的量程 图中Ｒ 为滑动变阻器
。 。 Ｇ１ Ｇ２ ， １ ，
如图甲所示 当两电流表所能测得的最大电压接近时 Ｒ 为电阻箱 该同学顺利完成了这个实验
（１） ， ， ２ 。 。
Ｉ Ｒ
如果已知 的内阻Ｒ 则可测得 的内阻Ｒ １ １
Ａ１ １， Ａ２ ２＝ Ｉ 。
２
如图乙所示 当两电流表的满偏电压Ｕ Ｕ 时 如果
（２） ， Ａ２≫ Ａ１ ，
已知 的内阻Ｒ 串联一定值电阻Ｒ 后 同样可测得 的
Ａ１ １，Ａ１ ０ ， Ａ２
Ｉ Ｒ Ｒ
电阻Ｒ
２＝
１（
Ｉ
１＋ ０）
。
①
实验过程包含以下步骤
，
其合理的顺序为
（
填步
２ 骤的字母代号
）；
合上开关
Ａ． Ｓ２
分别将Ｒ 和Ｒ 的阻值调至最大
Ｂ． １ ２
记下Ｒ 的最终读数
Ｃ． ２
４．半偏法测电阻 反复调节Ｒ 和Ｒ 的阻值 使 的示数仍为Ｉ 使 的
Ｄ． １ ２ ， Ｇ１ １， Ｇ２
指针偏转到满刻度的一半 此时Ｒ 的最终读数为ｒ
利用电流表半偏测 ○ Ｇ 的内阻 合上开关 ， ２
实验原理 如图 Ｅ． Ｓ１
（ ）： 调节Ｒ 使 的指针偏转到满刻度 此时 的示数为Ｉ
Ｆ． １ Ｇ２ ， Ｇ１ １，
记下此时 的示数
Ｇ１
仅从实验设计原理上看 用上述方法得到的 内阻的测
② ， Ｇ２
量值与真实值相比 填 偏大 偏小 或 相等
（ “ ”、“ ” “ ”）；
若要将 的量程扩大为Ｉ 并结合前述实验过程中测量
③ Ｇ２ ，
的结果 写出需在 上并联的分流电阻Ｒ 的表达式 Ｒ
， Ｇ２ 分 ， 分＝
实验步骤 Ｒ 调至阻值最大 闭合 调Ｒ 阻值使 示
：① １ ， Ｓ１， １ ○ Ｇ 。
解析 实验首先要保证 、 不被烧坏，应先将Ｒ 、Ｒ
数达满偏值 。 ① Ｇ１ Ｇ２ １ ２
的阻值调至最大。 实验中应保持合上 与断开 两种情况下
保持Ｒ 阻值不变 闭合 调Ｒ 使 示数达满偏值一 Ｓ２ Ｓ２
② １ ， Ｓ２， ２ ○ Ｇ 的示数Ｉ 为 的满偏电流Ｉ ，当合上 时， 示数为 Ｉ １
半 ， 同时记录 Ｒ ２ 的值 。 Ｇ１ １ Ｇ２ ｇ２ Ｓ２ Ｇ２ ２ ＝
③ Ｒ ｇ 测＝ Ｒ ２。 Ｉ ｇ２，此时流过Ｒ 的电流也为 Ｉ １，得Ｒ Ｒ 。 综上所述可知步骤
误差分析 ： 闭合 Ｓ２ 后 ， Ｒ ２ 与Ｒ ｇ 的并联值Ｒ 并＜ Ｒ ｇ， 所以Ｉ 总＞ ２ ２ ２ ２＝ Ｇ２
为 。 这种方法测量的 的内阻与真实值相等。
Ｉ ｇ， 而此时 ○ Ｇ 的示数为 １ Ｉ ｇ， 所以 Ｉ Ｒ ２＞ １ Ｉ ｇ， 所以 Ｒ ２＜ Ｒ ｇ， 所以 扩 ＢＥ 大 ＦＡＤＣ 量程 ② 时原理如图所示， Ｇ 有 ２ （Ｉ Ｉ ） Ｒ Ｉ ｒ，解得
Ｒ ｇ 测＜ 只 Ｒ 说 ｇ 有 。 明 当Ｒ Ｒ １≫ Ｒ Ｒ ｇ（ Ｒ Ｒ １≫ ２ Ｒ Ｒ ２） 为 时 选 ， Ｒ 器 ｇ 测 材 ≈ 提 Ｒ ｇ ２ 供 。 依据 即Ｒ 应选阻值 ③ Ｒ 分＝Ｉ Ｉ － １ Ｉ ｒ Ｇ １ 。 ２ － １ 分 ＝ １
１≫ ｇ、 １≫ ２ ， １
大的电阻 在安全范围内电源应选电动势大的
； 。
５．替代法测电阻
实验原理 如图
（ ）： Ｉ ｒ
答案 相等 １
①ＢＥＦＡＤＣ ② ③Ｉ Ｉ
－ １
肥皂泡中的热现象 我们都吹过肥皂泡，肥皂泡是先向上飘后下降，这是因为在开始的时候，
肥皂泡里是从嘴里吹出的热空气，此时，肥皂泡内气体的密度小于外部空气的密度，根据阿基米德原理可
知，此时肥皂泡受到的浮力大于它受到的重力，因此它会上升。 随着时间的推移，肥皂泡内、外气体发生热
交换，内部气体温度下降，因热胀冷缩，肥皂泡体积逐步减小，它受到的外界空气的浮力也会逐步变小，而
其受到的重力不变，这样，当重力大于浮力时，肥皂泡就会下降。
