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1、实验专题一基本仪器 学生实验 【热点展示】1基本仪器的原理、读数和使用，如游标卡尺、螺旋测微器、电流表、电压表、多用电表等2学生实验中体现的基本实验方法、思想及相应的操作步骤3学生实验中实验原理的理解分析，实验操作的合理步骤，实验中的注意事项及误差分析等4实验数据的处理方法及结论的总结归纳一、掌握基本仪器的原理、使用方法1搞清仪器的结构、原理例如知道欧姆表的结构，才能了解其刻度为什么不均匀；电流应从红表笔入，测量时为什么要与其他电路断开，知道表头的原理，才能掌握电压表、电流表改装2搞清仪器的量程和精确度实验中，仪器保护和误差是两个重要方面，超过量程要毁坏仪器，量程一般与最大刻度相联系，精确度很
2、多与最小刻度相联系3搞清不同仪器的特殊陛，如电流表要串联，电压表要并联使甩4搞清不同仪器使用时的注意事项二、基本仪器简介1长度测量类：刻度尺，游标卡尺，螺旋测微器(1)游标卡尺构造和用途：如图所示原理：利用游标尺最小分度和主尺最小分度的微小差值，把微小长度积累起来进行测量读数：如下表所示游标尺(mm)精度(mm)测量结果(游标尺上第n个格与主尺上的某刻度线对正时) (mm)刻度格数刻度总长度每小格与1毫米差1090.10.1主尺上读的毫米数+0.1n20190.050.05主尺上读的毫米数+0.05n50490.02主尺上读的毫米数+0.02n (2)螺旋测微器用途：螺旋测微器是测量长度的仪器
3、之一在实验中常用它测量小球的直径、金属丝的直径和薄板的厚度等用它测量长度，可以精确到0.01 mnl，还可以估读到0.001 Inlrn(即毫米的千分位)，因此螺旋测微器又称为千分尺 构造原理：图142所示是常用的螺旋测微器把横向的微小量转化为径向的较大量进行测量它的测砧A和固定刻度B固定在框架C上，旋钮D、微调旋钮D和可动刻度E、测微螺杆F连在一起，通过精密螺纹套在B上精密螺纹的螺距是0.5mm，即D每旋转一周，F前进或后退0.5mm可动刻度分成50等份每一等份表示0.01mm，即可动刻度每转过一等份，F前进或后退0.01 mm，因此，从可动刻度旋转了多少个等份就知道长度变化了多少个0.01
4、mm读数： 测量值一固定刻度整毫米数+半毫米数+可动刻度读数(含估读)0.01 mm【特别提醒】半毫米线露出时，半毫米数0.5mm，否则为零；答案的最后一位一定在毫米的千分位上2时问测量类：秒表、打点计时器、频闪照相机(1)打点计时器：打点计时器有两种，一种是电磁打点计时器，另一种是电火花打点计时器它们都是使用交流电源的计时仪器，电磁打点计时器的工作电压是4 V6 V；电火花打点计时器的工作电压是220 V，当电源频率是50 Hz时，它们每隔0.02 s打一次点这是用来配合运动学公式间接测速度与加速度的一种计时仪器【特别提醒】 要先打点后拉动纸条； 不能用直流电源； 振针过长会使点迹出现拖痕，
5、过短会使点迹不清； 区分计时点和计数点，若每5个计时点取1个计数点，此时计数点的时间间隔为0.1 s(2)频闪照相机：其作用和处理方法与打点计时器类似，它是用等时间隔获取图象的信息的方法将物体在不同时刻的位置记录下来，使用时要明确频闪的时间间隔3电学量测量类：电流表、电压表、多用电表(1)电流表和电压表分别用来测量电流和电压的仪器电流表常用的有0.6 A和3 A两种量程，而电压表常用的有3 V和15 V两种量程使用方法和注意事项如下：选择适当的量程根据被测电流或电压值的大小选择量程，使指针偏转超过满偏的2/3，至少也要超过1/3如果量程选择太大，指针偏转太小，会造成较大的测量误差正确接入电路电
6、流表应串联在被测电路中，电压表应并联在被测电路中两种表都应使电流从“+”接线柱流入、“一”接线柱流出正确读数读数时应使视线垂直于刻度盘面学生实验用电表的3 V和3 A量程要估读到最小分度的1/10，15 V量程估读到最小分度的l/5，0.6 A量程估读到最小分度的1/2多量程电表读数时，务必看清每大格及每小格所表示的数值注意内阻影响，电流表和电压表接入电路后一方面作为仪器使用，同时又是接入被测电路中的一个电阻实验中没有特别要求时，一般不考虑它们的内阻对电路的影响，但在有些测量中，不能忽视，如伏安法测电阻等【特别提醒】 对内阻已知的电压表或电流表，可将电压表串联在电路中测量小电流；也可将电流表并
7、联在电路中测量小电压U=IRA(2)多用电表可测交、直流电压、直流电流和电阻大小的仪器(图143)测量前，应先检查表针是否停在左端的“0”位置否则，要用小螺丝刀轻轻地转动表盘下边中间的调整定位螺丝，使指针指零万用表有两根测试笔，将红表笔和黑表笔分别插入正(+)、负(一)测试笔插孔测量交、直流电压和直流电流时，只要把选择旋钮置于相应的挡位和量程即可，连接电路的方式跟上面的电压表与电流表使用方法一样测电阻时：对应的多用电表的表头最上端刻度是不均匀的，“0”位置在最右端；测电压和电流时：对应下面的刻度是均匀的多用电表欧姆挡的使用方法如下：测量前应根据估计阻值选用适当的量程由于指针处在表盘中间一段刻度
8、内读数较准确，而指在两端则误差很大，因此要选择恰当的量程，尽量使指针处在中间附近，未知元件电阻情况下，可先转到x100挡若指针偏转太大(电阻太小了)，则换一个小一些的量程测电阻前要调零，就是要把红、黑两表笔相碰，旋转表笔插空上方的调零旋钮，使指针指到右边的零位置处测电阻时，待测电阻要跟别的元件和电源断开，不然就得不到正确的测量结果，甚至还可能烧坏电表；两手也不能同时握两表的金属部分；读数时不要忘了乘上相应的倍率换用欧姆挡的另一量程时，一定要重新进行“调零”，才能进行下一次测量用后要把选择开关旋离欧姆挡，并处于0FF或交流电压最高挡长期不用要将电池取出4电路调节类：滑动变阻器、电阻箱滑动变阻器是
9、一个可以连续改变阻值的可变电阻，常用于调节电路中的电流大小及两点间的电压；电阻箱不能连续改变阻值，但可读取阻值，在用半偏法、替代法测电阻时有所体现(1)滑动变阻器调节电路的两种方式见下表：内容 方式限流接法分压接法对比说明两种接法电路图串、并联关系不同负载R上电压调节范围分压电路调节范围大负载R上电流调节范围分压电路调节范围大闭合S前触头位置b端a端都是为了保护负载额定条件下电路总功率EIE(I+IP)分压电路耗能较多注：忽略电源的内阻R0为滑动变阻器的最大值(2)连接方式的选择原则通常滑动变阻器以限流接法为主，但在下列三种情况下，必须选择分压连接方式：若采用限流时，变阻器无论怎样调节，电流还
10、是超过电表或用电器允许的电流值变阻器电阻远小于被测电阻或电路中串联的其他电阻阻值，使电压电流变化很小，不利于取值要求回路中某部分电路的电压从零开始连续变化三、仪器选择的三个原则1可行性原则：要根据实验要求和实际条件选用合适的仪器使实验切实可行，以达到目的比如手头有两个电压表，一个量程是3 V，另一个是15 V，要测量的元件的电压可达到10 V，从可行性原则上分析，当然只能选用15 V量程的电压表了2准确性原则：根据实验的需要，选取精度合适的仪器，具体到某个实验仪器时，不是越精越好，只要精度够用就行比如测金属丝长度用毫米刻度尺即可，而测其直径，由于太细，要用螺旋测微器3可操作性原则：实验时要调节
11、方便，易于操作比如对滑动变阻器，如果是用分压法连入电路的则应选用小阻值的滑动变阻器，只有这样，在移动滑动触头时，相应的用电器上的电压变化才会明显，电压变化与滑动距离几乎成线性关系如果选用大阻值的滑动变阻器，就会出现在移动滑动触头时，刚开始时用电器上的电压几乎不变，过了某位置后又突然增大的现象，不易操作四、验证型学生实验在考纲规定的学生实验中，有三个验证型实验，分别是：验证力的平行四边形定则，验证动量守恒定律，验证机械能守恒定律1验证力的平行四边形定则的实验原理：结点受三个共点力作用处于平衡状态，则F1与F2的合力必与橡皮条拉力平衡，改用一个拉力F使结点仍到O点，则F必与F1和F2的合力等效以F
12、1和F2为邻边作平行四边形求出合力F，比较F与F的大小和方向，验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则2验证动量守恒定律的实验原理小球从斜槽上滚下后做平抛运动，由平抛运动知识可知，只要小球下落的高度相同，在落地前运动的时间就相同若用飞行时间作时间单位，小球的水平速度在数值上就等于小球飞出的水平距离设入射球，被碰球的质量分别为m1、m2，则入射球碰前动量为(被碰球静止) p1=m1v1设碰撞后加m1、m2的速度分别为v1、v2，则碰撞后系统总动量为 p2= m1 v1+ m2 v2只要测出小球的质量及两球碰撞前后飞出的水平距离，代入上述两式就可研究动量守恒3验证机械能守恒定律的实验原理只有重力
13、做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能可以互相转化，但总的机械能守恒利用打点计时器在纸带上记录下物体自由下落的高度并计算出瞬时速度”，从而验证物体在自由下落过程中，重力势能的减少量EP=mgh与物体动能的增加量Ek=mv2/2相等测定某点的瞬时速度的方法是：物体做匀变速直线运动，在某时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度五、几种重要的实验方法实验方法方法介绍举例等效法当某一个物理量不能或不易直接测量时，如果可以用另一个物理量代替它而又不影响问题的实质时，我们就可以接受这种方案，这种方法叫等效法 “验证动量守恒定律”中，用水平位移代替速度累积法(放大法)把某些难以直接测量的微小物理量累积后测
14、量，可大大提高测量的精度，这种方法叫累积法(1)一个大头针的质量=(1千个大头针的总质量)/1000(2)“用单摆测定重力加速度”中周期T=50次全振动的总时间/50控制变量法在三个以上因素可以变化的实验中，为了找出它们之间的关系，排除干扰，可以先保持一些量不变，而观察其中一个量的变化对另一个物理量的影响，这种方法叫控制变量法(1)“验证牛顿第二定律”实验中，先m不变，分析aF再F不变，分析a1/m(2)当电阻一定时，通过它的电流强度与电压成正比，电压一定时，与电阻成反比留迹法把瞬息即逝的现象(位置、轨迹)通过留下某种痕迹的方法记录下来叫留迹法(1)“研究平抛物体的运动” 中用铅笔留迹(2)“
15、验证动量守恒”中用复写纸留迹转换法许多物理量是不能直接测量的，但可以通过物理公式与其他物理量建立关系，此时测量其他物理量就可以求出待测量了，这叫转换法测金属电阻率中，通过测d、U、I、l的测量，由公式计算获得模拟法不能直接对某一物理现象进行实验时，可以对与之相类似的易测量的其他物理现象进行模拟六、实验数据的处理方法1列表法在记录和处理数据时，为了简单而明确地表示出有关物理量之间的对应关系，将数据填写在适当的表格内，称为列表法列成表格不但可以减少或避免错误，便于发现问题和分析问题，而且有助于找出各物理量之间的变化规律分析表格中的记录数据时一般找出相同量，分析其他量的数据关系表格要求简单明了，用符号标明各物理量并写明单位，所列数据要符合有效数字的有关规定
