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专题六 实验技能与创新
第16讲　力学实验与创新
知识归纳素养奠基
第16讲　力学实验与创新
知识归纳素养奠基
1．系统误差：由于仪器本身不精密、实验方法粗略或实验原理不完善而产生的误差．系统误差总是同样偏大或偏小．系统误差可以通过更新仪器、完善原理和精确实验方法来减小．
2．偶然误差：由各种偶然因素如测量、读数不准确、作图不规范造成的误差．偶然误差表现为重复做同一实验时总是时而偏大时而偏小．偶然误差可用多次测量取平均值或作图的方法来减小．
3．有效数字：带有一位不可靠数字的近似数字叫有效数字．有效数字从左边第一个不为零的数字算起，如0.012 5为三位有效数字，中学阶段一般取两位或三位有效数字．
第16讲　力学实验与创新
知识归纳素养奠基
4．必考实验归纳：
实验1：研究匀变速直线运动
实验2：探究弹力和弹簧伸长量的关系
实验3：验证力的平行四边形定则
实验4：验证牛顿第二定律
实验5：研究平抛运动
实验6：探究动能定理
实验7：验证机械能守恒定律
实验8：验证动量守恒定律
实验9：用单摆测重力加速度
最近几年高考热点实验为：研究匀变速直线运动、验证牛顿第二定律、验证动量守恒定律，考察频率高，有的还有一定的难度，主要体现在考察基本实验方法、数据处理、图像处理上．
第16讲　力学实验与创新
命题点一　基本仪器的使用与读数
1．测长度两种仪器对比．
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游标卡尺(不估读) (1)读数：测量值＝主尺读数(mm)＋精度×游标尺上对齐刻线数值(mm)；
(2)常用精确度：10分度游标，精度0.1 mm；
20分度游标，精度0.05 mm；
50分度游标，精度0.02 mm
第16讲　力学实验与创新
2.游标卡尺和螺旋测微器读数时应注意的问题．
(1)10分度的游标卡尺，以mm为单位，小数点后只有1位.20分度和50分度的游标卡尺以mm为单位，小数点后有2位．
(2)游标卡尺在读数时先读主尺数据，再读游标尺数据，最后两数相加．游标卡尺读数不估读．
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续上表
螺旋测微器(需估读) 测量值＝固定刻度＋可动刻度(带估读值)×0.01 mm
第16讲　力学实验与创新
(3)不要把游标尺的边缘当成零刻线，从而把主尺的刻度读错．
(4)螺旋测微器读数时，要注意固定刻度上表示半毫米的刻度线是否已经露出．
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第16讲　力学实验与创新
某同学用螺旋测微器测圆柱体的直径时，示数如图甲所示，此示数为________mm；用游标卡尺测量某物体的厚度时，示数如图乙所示，此示数为________cm.
细研命题点提升素养
解析：螺旋测微器的固定刻度读数8 mm，可动刻度读数为0.01×47.0＝0.470 mm，所以最终读数为8 mm＋0.470 mm＝8.470 mm，由于需要估读，因此在范围8.470～8.472 mm内均正确；游标卡尺的主尺读数为2 cm，游标尺上第13个刻度与主尺上某一刻度对齐，因此游标读数为0.05×13 mm＝0.65 mm＝0.065 cm，所以最终读数为2 cm＋0.065 cm＝2.065 cm.
答案：8.470(8.470～8.472均正确)　2.065
第16讲　力学实验与创新
1．图1螺旋测微器读数为________mm，图2游标卡尺读数为________cm.
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解析：螺旋测微器读数为0.5 mm＋40.0×0.01 mm＝0.900 mm；游标卡尺读数为14 mm＋10×0.05 mm＝14.50 mm＝1.450 cm.
答案：0.900　1.450
第16讲　力学实验与创新
2．用螺旋测微器测不同规格的金属丝的直径，示数如图所示．由图可读出金属丝的直径为
图甲________mm；图乙________cm；图丙________mm；图丁________mm.
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第16讲　力学实验与创新
解析：根据螺旋测微器的读数方法：螺旋测微器的读数值＝固定刻度值＋可动刻度×0.01 mm，读出题中甲、乙、丙、丁四图的读数值分别是10.002(10.001～10.003均正确) mm、0.536 5(0.536 4～0.536 6均正确) cm、
11 mm＋5×0.1 mm＝11.5 mm、5 mm＋5×0.05 mm＝5.25 mm.
细研命题点提升素养
答案：10.002(10.001～10.003均正确)　0.536 5(0.5364～0.5366均正确)　11.5　5.25
第16讲　力学实验与创新
命题点二　以打点计时器或光电门为计时工具的力学实验
一、常规时间测量类仪器
1．打点计时器．
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计时器种类 工作电源电压 打点间隔
电磁打点计时器 交流50 Hz，8 V 0.02 s
电火花计时器 交流50 Hz，220 V 0.02 s
2.频闪照相机．
其作用和处理方法与打点计时器类似，它是用等时间间隔获取图像的信息的方法，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．
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3．求速度和加速度．
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第16讲　力学实验与创新
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续上表
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续上表
第16讲　力学实验与创新
二、打点计时器的使用
实验操作中的注意事项：
1．平行：纸带、细绳要和长木板平行．
2．靠近：释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器的位置．
3．两先两后：实验时应先接通电源，后释放小车；实验后先断开电源，后取下纸带．
4．防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止槽码落地或小车与滑轮碰撞．
5．减小误差：小车另一端挂的槽码质量要适当，避免速度过大而使纸带上打的点太少，或者速度太小，使纸带上打的点过于密集．
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第16讲　力学实验与创新
(2023·全国甲卷)某同学利用如图(a)所示的实验装置
探究物体做直线运动时平均速度与时间的关系．让小车左
端和纸带相连．右端用细绳跨过定滑轮和钩码相连．钩码
下落，带动小车运动，打点计时器打出纸带．某次实验得
到的纸带和相关数据如图(b)所示．
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第16讲　力学实验与创新
预测1　研究匀变速直线运动实验
1.(2023·浙江卷)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，实验装置如图1所示．
①需要的实验操作有__________(多选)．
A．调节滑轮使细线与轨道平行
B．倾斜轨道以补偿阻力
C．小车靠近打点计时器静止释放
D．先接通电源再释放小车
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第16讲　力学实验与创新
②经正确操作后打出一条纸带，截取其中一段如图2所示．选取连续打出的点0、1、2、3、4为计数点，则计数点1的读数为__________cm.已知打点计时器所用交流电源的频率为50 Hz，则打计数点2时小车的速度大小为__________m/s(结果保留3位有效数字)．
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第16讲　力学实验与创新
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第16讲　力学实验与创新
预测2　探究牛顿第二定律
2．(2022·浙江卷)(1)“探究小车速度随时间变化的规律”实验装置如图1所示，长木板水平放置，细绳与长木板平行．图2是打出纸带的一部分，以计数点O为位移测量起点和计时起点，则打计数点B时小车位移大小为________cm.由图3中小车运动的数据点，求得加速度为________m/s2(保留两位有效数字)．
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第16讲　力学实验与创新
利用图1装置“探究加速度与力、质量的关系”的实验，需调整的是______．
A．换成质量更小的车
B．调整长木板的倾斜程度
C．把钩码更换成砝码盘和砝码
D．改变连接小车的细绳与长木板的夹角
(2)“探究求合力的方法”的实验装置如图4所示，在该实验中，
①下列说法正确的是________；
A．拉着细绳套的两只弹簧秤，稳定后读数应相同
B．在已记录结点位置的情况下，确定一个拉力的方向需要再
选择相距较远的两点
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第16讲　力学实验与创新
C．测量时弹簧秤外壳与木板之间不能存在摩擦
D．测量时，橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近并平行于木板
②若只有一只弹簧秤，为了完成该实验至少需要________(选填“2”“3”或“4”)次把橡皮条结点拉到O.
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第16讲　力学实验与创新
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第16讲　力学实验与创新
(2)①在不超出弹簧测力计的量程和橡皮条形变限度的条件下，使拉力适当大些，不必使两只测力计的示数相同，故A项错误；在已记录结点位置的情况下，确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的一个点就可以了，故B项错误；实验中拉弹簧秤时，只需让弹簧与外壳间没有摩擦，此时弹簧测力计的示数即为弹簧对细绳的拉力相等，与弹簧秤外壳与木板之间是否存在摩擦无关，故C项错误；为了减小实验中摩擦对测量结果的影响，拉橡皮条时，橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近并平行于木板，故D项正确．故选D.②若只有一只弹簧秤，为了完成该实验，用手拉住一条细绳，用弹簧秤拉住另一条细绳，互成角度的拉橡皮条，使其结点达到某一点O，记下位置O和弹簧秤示数F1和两个拉力的方向；交换弹簧秤和手所拉细绳的位置，再次将结点拉至O点，使两力的方
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第16讲　力学实验与创新
向与原来两力方向相同，并记下此时弹簧秤的示数F2；只有一个弹簧秤将结点拉至O点，并记下此时弹簧秤的示数F的大小及方向；所以若只有一只弹簧秤，为了完成该实验至少需要3次把橡皮条结点拉到O.
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答案：(1)6.15～6.25　1.7 ～2.1　BC　(2)①D　②3
第16讲　力学实验与创新
3．(2022·山东卷)在天宫课堂中、我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的实验．受此启发．某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等器材设计了测量物体质量的实验，如图甲所示．主要步骤如下：
①将力传感器固定在气垫导轨左端支架上，加速度传感器固定在滑块上；
②接通气源，放上滑块，调平气垫导轨；
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第16讲　力学实验与创新
③将弹簧左端连接力传感器，右端连接滑块．弹簧处于原长时滑块左端位于O点．A点到O点的距离为5.00 cm，拉动滑块使其左端处于A点，由静止释放并开始计时；
④计算机采集获取数据，得到滑块所受弹力F、加速度a随时间t变化的图像，部分图像如图乙所示．
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第16讲　力学实验与创新
回答以下问题(结果均保留两位有效数字)：
(1)弹簧的劲度系数为________N/m.
(2)该同学从图乙中提取某些时刻F与a的数据，画出a-F图像如图丙中Ⅰ所示，由此可得滑块与加速度传感器的总质量为________kg.
(3)该同学在滑块上增加待测物体，重复上述实验步骤，在图丙中画出新的a-F图像Ⅱ，则待测物体的质量为________kg.
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第16讲　力学实验与创新
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第16讲　力学实验与创新
预测3　探究动能定理
4．(2021·华南师大附中月考)某实验小组用如图所示实验装置探究合力做功与动能变化的关系．铁架台固定在水平桌面上，将足够长的薄长木板倾斜放置，一端固定在水平桌面边缘P处，另一端放置在铁架台的铁杆上，忽略铁杆粗细，P处放置一光电门(未画出)．实验步骤如下：
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第16讲　力学实验与创新
①用游标卡尺测出滑块上的挡光片的宽度l，用天平测出滑块的质量m；
②平衡摩擦力：以P处为长木板的转动中心，调节长木板在铁架台上的放置位置，使滑块恰好沿木板向下做匀速运动．在铁架台竖直杆上记下此位置Q1，用刻度尺测出Q1到水平桌面的高度H；
③长木板一端保持在P处，另一端放置在铁架台竖直杆Q2位置，用刻度尺量出Q1、Q2的距离h1，将滑块从木板上的Q2位置由静止释放，记录挡光片的挡光时间t1；
④保持长木板一端在P处，重新调节长木板另一端在铁架台上的放置位置，重复步骤③数次．
Ⅰ.滑块沿长木板由Q2运动到P的过程中，用测量的物理量回答下列问题(已知重力加速度为g)．
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第16讲　力学实验与创新
(1)滑块动能的变化量ΔEk＝____________．
(2)滑块克服摩擦力做的功Wf＝__________________．
(3)合力对滑块做的功W合＝____________．
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第16讲　力学实验与创新
预测4　验证机械能守恒定律
5．某实验小组在实验室中利用倾角为30°的气垫导轨和两光电门计时器A和B验证滑块在气垫导轨上自由下滑过程中机械能守恒．已知遮光条的宽度为d，先后通过A、B光电门的时间分别为Δt1、Δt2.(已知当地重力加速度为g)
(1)本实验中还需要测量的物理量有________(填字母序号)．
A．滑块质量M　　　　 B．光电门A和B的距离s
C．滑块释放点的高度h D．遮光条的高度H
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第16讲　力学实验与创新
(2)验证本过程机械能守恒的原理表达式__________(用已知量和需要测量的量表示)．
(3)下列操作中可以减小实验误差的是__________(填字母序号)．
A．增加遮光条的宽度
B．把金属滑块换成木质滑块
C．减小遮光条的宽度
D．增加遮光条的高度H
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6．某实验小组为验证系统机械能守恒，设计了如图所示的装置，实验过程如下：
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图甲
(1)用螺旋测微器测量砝码上端固定的遮光片厚度时，螺旋测微器示数如图乙所示，则d＝____________mm，测得砝码和遮光片总质量m＝0.026 kg.
第16讲　力学实验与创新
图乙
(2)按图甲安装实验器材并调试，确保砝码竖直上下振动时，遮光片运动最高点高于光电门1的激光孔，运动最低点低于光电门2的激光孔．
(3)实验时，利用计算机记录弹簧拉伸量x及力传感器的读数F，画出F-x图像，如图丙所示．
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第16讲　力学实验与创新
图丙
(4)测量遮光片经过光电门1的挡光时间t1＝0.005 1 s，弹簧的拉伸量x1＝0.04 m，经过光电门2的挡光时间t2＝0.010 2 s，弹簧的拉伸量x2＝0.08 m，以及两个光电门激光孔之间的距离h＝0.04 m.
(5)遮光片从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的增加量Ep＝______J，系统动能的减少量Ek＝____________J(结果保留三位有效数字，g＝10 m/s2)，实验表明在误差允许范围内系统机械能守恒．
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预测5　验证动量定理
7．某同学用如图所示的实验装置验证动量定理，所用器材包括：气垫导轨、滑块(上方安装有宽度为d的遮光片)、两个与计算机相连接的光电门、砝码盘和砝码等．
细研命题点提升素养
实验步骤如下：
(1)开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间________时，可认为气垫导轨水平．
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(2)用天平测砝码与砝码盘的总质量m1、滑块(含遮光片)的质量m2.
(3)用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接，并让细线水平拉动滑块．
(4)令滑块在砝码和砝码盘的拉动下从左边开始运动，和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过A、B两处的光电门的遮光时间Δt1、Δt2及遮光片从A运动到B所用的时间t12.
(5)在遮光片随滑块从A运动到B的过程中，如果将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受拉力，拉力冲量的大小I＝______，滑块动量改变量的大小Δp＝______．(用题中给出的物理量及重力加速度g表示)
(6)某次测量得到的一组数据为：d＝1.000 cm，m1＝1.50×10－2 kg，m2＝0.400 kg，Δt1＝3.800×10－2 s，Δt2＝1.220×10－2 s，t12＝1.50 s，取g＝9.80 m/s2.计算可得I＝________N·s，Δp＝________kg·m·s－1.(结果均保留三位有效数字)
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预测6　验证动量守恒定律
8．某同学为了验证对心碰撞过程中的动量守恒定律，设计了如下实验：用纸板搭建如图所示的滑道，使硬币可以平滑地从斜面滑到水平面上，其中OA为水平段．选择相同材质的一元硬币和一角硬币进行实验．
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第16讲　力学实验与创新
测量硬币的质量，得到一元和一角硬币的质量分别为m1和m2(m1>m2)．将硬币甲放置在斜面某一位置，标记此位置为B.由静止释放甲，当甲停在水平面上某处时，测量甲从O点到停止处的滑行距离OP.将硬币乙放置在O处，左侧与O点重合，将甲放置于B点由静止释放．当两枚硬币发生碰撞后，分别测量甲乙从O点到停止处的滑行距离OM和ON.保持释放位置不变，重复实验若干次，得到OP、OM、ON的平均值分别为s0、s1、s2.
(1)在本实验中，甲选用的是________(填“一元”或“一角”)硬币．
(2)碰撞前，甲到O点时速度的大小可表示为________(设硬币与纸板间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g)．
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命题点三　“非纸带”类实验
“非纸带”类实验包括有探究弹力与弹簧伸长量的关系、验证力的平行四边形定则、探究影响向心力大小的因素、用单摆测重力加速度等．
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小圆同学用橡皮筋、同种一元硬币、刻度尺、塑料袋、支架等，设计了如图(a)所示的实验装置，测量冰墩墩玩具的质量．主要实验步骤如下：
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(1)查找资料，得知每枚硬币的质量为6.05 g.
(2)将硬币以5枚为一组逐次加入塑料袋，测量每次稳定后橡皮筋的长度l，记录数据如下表．
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序号 1 2 3 4 5
硬币数量n/枚 5 10 15 20 25
长度l/cm 10.51 12.02 13.54 15.05 16.56
(3)根据表中数据在图(b)上描点，绘制图线．
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(4)取出全部硬币，把冰墩墩玩具放入塑料袋中，稳定后橡皮筋长度的示数如图(c)所示，此时橡皮筋的长度为________cm.
(5)由上述数据计算得冰墩墩玩具的质量为___g(计算结果保留三位有效数字)．
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解析：(3)根据表格标点连线如图
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(4)由题图(c)可知刻度尺的分度值为1 mm，故读数l＝15.35 cm.
(5)设橡皮筋的劲度系数为k，原长为x0，
则n1mg＝k(l1－x0)，n2mg＝k(l5－x0)，
设冰墩墩的质量为m1，
则有m1g＝k(l－x0)，
联立各式代入数据可得m1≈42.69 g.
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答案：(3)图见解析　(4)15.35　(5)42.69
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预测1　探究弹力与伸长量关系
实验要点：
(1)橡皮条、弹簧的弹力大小与伸长量之间的关系满足胡克定律，实验的数据处理中一般选用图像法．
(2)胡克定律描述的是在弹性限度内，橡皮条(弹簧)的弹力与形变量成正比，如果超出弹性限度，正比关系不再成立．
(3)弹簧测力计读数时要先看量程和分度值，再根据指针所指的位置读出所测力的大小．如分度值为0.1 N，则要估读，即有两位小数，如分度值为0.2 N，则小数点后只能有一位小数．
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1．某兴趣小组同学想探究橡皮圈中的张力与橡皮圈的形变量是否符合胡克定律，若符合胡克定律，则进一步测量其劲度系数(圈中张力与整圈形变量之比)．他们设计了如图甲所示实验：橡皮圈上端固定在细绳套上，结点为O，刻度尺竖直固定在一边，“0”刻度与结点O水平对齐，橡皮圈下端悬挂钩码，依次增加钩码的个数，分别记录所挂钩码的总质量m和对应橡皮圈下端P的刻度值x，如下表所示：
细研命题点提升素养
钩码质量m/g 20 40 60 80 100 120
P点刻度值x/cm 5.53 5.92 6.30 6.67 7.02 7.40
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(1)请在图乙中，根据表中所给数据，充分利用坐标纸，作出m-x图像．
(2)作出m-x图像后，同学们展开了讨论：
甲同学认为：这条橡皮圈中的张力和橡皮圈的形变量基本符合胡克定律；
乙同学认为：图像的斜率k即为橡皮圈的劲度系数；
丙同学认为：橡皮圈中的张力并不等于所挂钩码的重力；
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第16讲　力学实验与创新
请参与同学们的讨论，并根据图像数据确定：橡皮圈不拉伸时的总周长约为________cm，橡皮圈的劲度系数约为________N/m(重力加速度g取10 m/s2，结果保留三位有效数字)．
(3)若实验中刻度尺的“0”刻度略高于橡皮圈上端结点O，则由实验数据得到的劲度系数将________(选填“偏小”“偏大”或“不受影响”)；若实验中刻度尺没有完全竖直，而读数时视线保持水平，则由实验数据得到的劲度系数将__________(选填“偏小”“偏大”或“不受影响”)．
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解析：(1)描点作出m-x图像如图所示．
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第16讲　力学实验与创新
预测2　探究两个互成角度的力的合成规律
实验要点：
本实验的依据是合力与分力的等效性，在操作时要记住“三注意”和“七记录”．
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三注意 两次O点的位置必须相同
两个细绳套不要太短
夹角不宜太大也不宜太小，在60°～100°之间为宜
七记录 两个弹簧测力计拉橡皮筋时，记录两弹簧测力计示数、两绳方向和O点的位置(五记录)
一个弹簧测力计拉橡皮筋时，记录弹簧测力计示数和细绳方向(二记录)
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2.(2023·全国乙卷)在“验证力的平行四边形定则”的实验中使用的器材有：木板、白纸、两个标准弹簧测力计、橡皮条、轻质小圆环、刻度尺、铅笔、细线和图钉若干．完成下列实验步骤：
①用图钉将白纸固定在水平木板上．
②将橡皮条的一端固定在木板上，另一端系在轻质小圆环上．将两细线也系在小圆环上，它们的另一端均挂上测力计．用互成一定角度、方向平行于木板、大小适当的力拉动两个测力计，小圆环停止时由两个测力计的示数得到两拉力F1和F2的大小，并__________(多选，填正确答案字母号)．
A．用刻度尺量出橡皮条的长度
B．用刻度尺量出两细线的长度
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第16讲　力学实验与创新
C．用铅笔在白纸上标记出小圆环的位置
D．用铅笔在白纸上标记出两细线的方向
③撤掉一个测力计，用另一个测力计把小圆环拉到________，由测力计的示数得到拉力F的大小，沿细线标记此时F的方向．
④选择合适标度，由步骤②的结果在白纸上根据力的平行四边形定则作F1和F2的合成图，得出合力F′的大小和方向；按同一标度在白纸上画出力F的图示．
⑤比较F′和F的________，从而判断本次实验是否验证了力的平行四边形定则．
细研命题点提升素养
第16讲　力学实验与创新
解析：②将橡皮条的一端固定在木板上，另一端系在轻质小圆环上．将两细线也系在小圆环上，它们的另一端均挂上测力计．用互成一定角度、方向平行于木板、大小适当的力拉动两个测力计，小圆环停止时由两个测力计的示数得到两拉力F1和F2的大小，还需要用铅笔在白纸上标记出小圆环的位置以及用铅笔在白纸上标记出两细线的方向．故选CD.③撤掉一个测力计，用另一个测力计把小圆环拉到相同位置，由测力计的示数得到拉力F的大小，沿细线标记此时F的方向．⑤比较F′和F的大小和方向，从而判断本次实验是否验证了力的平行四边形定则．
细研命题点提升素养
答案：②CD　③相同位置　⑤大小和方向
第16讲　力学实验与创新
预测3　探究平抛运动
实验要点和操作关键．
(1)应保持斜槽末端的切线水平，钉有坐标纸的木板竖直，并使小钢球的运动靠近坐标纸但不接触．
(2)小钢球每次必须从斜槽上同一位置无初速度滚下，斜槽的粗糙程度对该实验没有影响．在斜槽上释放小钢球的高度应适当，使小钢球以合适的水平初速度抛出．
(3)坐标原点不是槽口的端点，应是小钢球在槽口时球心在坐标纸上的水平投影点．
细研命题点提升素养
第16讲　力学实验与创新
3．(2023·广东湛江统考一模)某物理小组利用如图甲所示的装置探究平抛运动规律．在斜槽轨道的末端安装一个光电门，调节激光束与实验所用小钢球的球心等高，斜槽末端切线水平，又分别在该装置正上方A处和右侧正前方B处安装频闪摄像头进行拍摄，钢球从斜槽上的固定位置无初速度释放，通过光电门后抛出，测得钢球通过光电门的平均时间为2.10 ms，得到的频闪照片如图丙所示，O为抛出点，P为运动轨迹上某点，g取9.80 m/s2.
细研命题点提升素养
第16讲　力学实验与创新
(1)用50分度游标卡尺测得钢球直径如图乙所示，则钢球直径d＝________mm，由此可知钢球通过光电门的速度v＝________m/s(此空结果保留两位小数)．
(2)在图丙中，B处摄像头所拍摄的频闪照片为________(选填“a”或“b”)．
(3)测得图丙a中OP距离为59.10 cm，b中OP距离为44.10 cm，则钢球平抛的初速度大小v0＝________m/s(结果保留两位小数)．
(4)通过比较钢球通过光电门的速度v与由平抛运动规律解得的平抛初速度v0的关系，从而验证平抛运动的规律．
细研命题点提升素养
第16讲　力学实验与创新
细研命题点提升素养
第16讲　力学实验与创新
预测点4　利用单摆测重力加速度
实验要点：
(1)选择材料时应选择细、轻又不易伸长的线，长度一般在1 m左右，小球应选用密度较大的金属球．
(2)悬线顶端不能晃动，需用夹子夹住，保证悬点固定．
(3)注意摆动时控制摆线偏离竖直方向不超过5°.
(4)选择在摆球摆到平衡位置处时开始计时，并数准全振动的次数．
细研命题点提升素养
第16讲　力学实验与创新
4．(2023·新课标卷)一学生小组做“用单摆测量重力加速度的大小”实验．
细研命题点提升素养
(1)用实验室提供的螺旋测微器测量摆球直径．首先，调节螺旋测微器，拧动微调旋钮使测微螺杆和测砧相触时，发现固定刻度的横线与可动刻度上的零刻度线未对齐，如图(a)所示，该示数为________mm；螺旋测微器在夹有摆球时示数如图(b)所示，该示数为________mm，则摆球的直径为_________mm.
第16讲　力学实验与创新
(2)单摆实验的装置示意图如图(c)所示，其中角度盘需要固定在杆上的确定点O处，摆线在角度盘上所指的示数为摆角的大小．若将角度盘固定在O点上方，则摆线在角度盘上所指的示数为5°时，实际摆角__________5°(填“大于”或“小于”)．
(3)某次实验所用单摆的摆线长度为81.50 cm，则摆长为__________cm.实验中观测到从摆球第1次经过最低点到第61次经过最低点的时间间隔为54.60 s，则此单摆周期为________s，该小组测得的重力加速度大小为________m/s2(结果均保留3位有效数字，π2取9.870)．
细研命题点提升素养
解析：(1)测量前测微螺杆和测砧相触时，图(a)的示数为d0＝0 mm＋0.7×
0.01 mm＝0.007 mm，
第16讲　力学实验与创新
螺旋测微器读数是固定刻度读数(0.5 mm整数倍)加可动刻度(0.5 mm以下的小数)读数，图中读数为d1＝20 mm＋3.4×0.01 mm＝20.034 mm，
则摆球的直径为d＝d1－d0＝20.027 mm.
(2)角度盘的大小一定，即在规定的位置安装角度盘，测量的摆角准确，但将角度盘固定在规定位置上方，即角度盘到悬挂点的距离变短，同样的角度，摆线在刻度盘上扫过的弧长变短，故摆线在角度盘上所指的示数为5°时，实际摆角大于5°.
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第16讲　力学实验与创新
细研命题点提升素养
第16讲　力学实验与创新
预测5　探究影响向心力大小的因素
5．(2023·广东汕头一模)物理创新实验研究小组用步进电机、圆盘、小物块、手机等制作了圆周运动综合探究平台，探究圆周运动中向心力、向心加速度等各个物理量之间的关系：
(1)手机内部自带加速度传感器，可测量向心加速度大小与方向，规定x、y、z三个方向的正方向如图所示．某同学站在转台上将手水平伸直，以不同朝向拿着手机，如图以自己身体为轴旋转，某段时间内测得y轴方向加速度—时间图像如图，x、z轴方向加速度为零，则她可以是________(填选项前的字母)．
细研命题点提升素养
第16讲　力学实验与创新
A．将手机竖起，手机屏幕正对自己旋转
B．手机平放在手掌上，屏幕朝上，让底边对着自己旋转
C．手机平放在手掌上，屏幕朝上，让侧边对着自己旋转
细研命题点提升素养
(2)为了测加速度传感器在手机中位置，该同学如图将手机沿径向平放固定在圆盘上，底边正对圆盘转轴，让步进电机带动圆盘旋转，手机的加速度、角速度等值可通过手机app phyphox读取，由an - ω2的图像获得斜率为k(使用国际单位)，再用刻度尺测量手机底边到转轴的长度d，如图，则d＝________m．手机内部加速度传感器到手机底边的长度为______(用题目所给的物理量表示)．
第16讲　力学实验与创新
(3)手机中有光照传感器，用手电筒在圆盘固定位置打光，手机旋转时记录光照强度周期性变化如图所示，则手机旋转的周期为______s(保留2位小数)．测得手机的质量m，周期为T，手机视为质点，手机到转轴的距离为r，可求得向心力Fn＝________(用题目所给的物理量表述)．
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第16讲　力学实验与创新
细研命题点提升素养
第16讲　力学实验与创新
6．某同学探究做圆周运动的物体的向心力大小与运动半径、角速度及质量的关系的实验装置如图所示．水平光滑圆盘沿半径方向有一个小槽，槽内固定有压力传感器，用来测量向心力大小；圆盘可绕通过圆心的竖直轴匀速转动，竖直轴与电动机用传送带相连(图中未画出)，电动机转动的角速度可以控制．将质量为m的小球紧贴压力传感器放置，测出小球到圆盘圆心的距离r，且保持不变，启动电动机，使圆盘转动．
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第16讲　力学实验与创新
(1)保持m、r不变，改变圆盘转动的角速度，多次测量，得到小球的向心力Fn与角速度ω2的关系如图乙所示，若r＝0.2 m，则小球的质量为________kg(保留2位有效数字)．
(2)该同学采用的实验方法是________．
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第16讲　力学实验与创新
命题点四　力学创新实验
力学创新实验题的3个特点．
(1)以基本的力学模型为载体，依托运动学规律和力学知识设计实验．
(2)将实验的基本方法——控制变量法，处理数据的基本方法——图像法、逐差法等融入实验的综合分析之中．
(3)在试题表现形式上，由单一、基本的形式向综合、开放的形式发展；在试题内容的变化上，主要有实验目的和实验原理的迁移，实验条件和实验方法的改变，实验器材和实验数据处理的变换，演变计算题为实验问题等．
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第16讲　力学实验与创新
预测1　测量时间频率
1．“筋膜枪”是利用内部电机带动“枪头”高频冲击肌肉，缓解肌肉酸痛的装备．某同学为了测量“枪头”的冲击频率，如图(a)将带限位孔的塑料底板固定在墙面上，“枪头”放在限位孔上方，靠近并正对纸带．启动筋膜枪，松开纸带，让纸带在重锤带动下穿过限位孔，“枪头”在纸带上打下系列点迹．更换纸带，重复操作，得到多条纸带，选取点迹清晰的纸带并舍去密集点迹，完成下列实验内容：
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第16讲　力学实验与创新
(1)该同学发现点迹有拖尾现象，他在测量各点间距时，以拖尾点迹左侧边沿为测量点，如图(b)．①纸带的________(选填“左”或“右”)端连接重锤；②取重力加速度为9.8 m/s2，可算得“枪头”的冲击频率为________Hz，A点对应的速度为________m/s(计算结果均保留两位有效数字)．
(2)该次实验产生误差的原因有
A．纸带与限位孔间有摩擦力
B．测量各点间的距离不精确
C．“枪头”打点瞬间阻碍纸带的运动
其中最主要的原因是________(选填“A”“B”或“C”)．
细研命题点提升素养
第16讲　力学实验与创新
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第16讲　力学实验与创新
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第16讲　力学实验与创新
预测2　测量重力加速度
2．用如图甲所示的装置做测定重力加速度”的实验．实验器材有：支架、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺丝夹子、接水铝盒、米尺、频闪照相机．具体实验步骤如下：
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第16讲　力学实验与创新
①在漏斗内盛满清水，旋松螺丝夹子，水滴会一滴滴地落下；
②用频闪照相机拍摄黑色背景下滴落的水滴流，逐渐调节螺丝夹子使滴水的频率逐渐减小，直到第一次拍到一串仿佛固定不动的水滴；
③用竖直放置的米尺测得各个水滴所对应的刻度；
④采集数据进行处理．
(1)实验中第一次拍到一串仿佛固定不动的水滴时，水滴滴落的频率______(选填“ 大于”“等于”或“小于”)频闪照相机的拍摄频率．
(2)实验中频闪照相机第一次拍摄到水滴“固定不动”时的闪光频率为20 Hz，某同学读出其中比较圆的相邻水滴间的距离如图乙所示，根据数据测得当地重力加速度g＝________m/s2；第8个水滴此时的速度v8＝________m/s(结果保留三位有效数字)．
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第16讲　力学实验与创新
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第16讲　力学实验与创新
细研命题点提升素养
第16讲　力学实验与创新
预测3　测量动摩擦因数
3．某同学利用测质量的小型家用电子秤，设计
了测量木块和木板间动摩擦因数μ的实验．如图
(a)所示，木板和木块A放在水平桌面上，电子秤
放在水平地面上，木块A和放在电子秤上的重
物B通过跨过定滑轮的轻绳相连．调节滑轮，
使其与木块A间的轻绳水平，与重物B间的轻绳
竖直．在木块A上放置n(n＝0，1，2，3，4，5)
个砝码(电子秤称得每个砝码的质量m0为20.0 g)，
向左拉动木板的同时，记录电子秤的对应示数
m.
细研命题点提升素养
第16讲　力学实验与创新
(1)实验中，拉动木板时__________(选填“必须”或“不必”)保持匀速．
(2)用mA和mB分别表示木块A和重物B质量，则m和mA、mB、m0、μ、n所满足的关系式为m＝__________．
(3)根据测量数据在坐标纸上绘制出m－n图像，如图(b)所示，可得木块A和木板间的动摩擦因数μ＝________(保留2位有效数字)．
细研命题点提升素养
解析：(1)木块与木板间的滑动摩擦力与两者之间的相对速度无关，则实验拉动木板时不必保持匀速．
(2)对木块、砝码以及重物B分析可知
μ(mA＋nm0)g＋mg＝mBg，
解得m＝mB－μ(mA＋nm0)．
第16讲　力学实验与创新
细研命题点提升素养(共133张PPT)
专题六 实验技能与创新
第17讲　电学实验与创新
知识归纳素养奠基
第17讲　电学实验与创新
知识归纳素养奠基
1．电学量测量仪器．
(1)电流表、电压表、欧姆表的对比．
第17讲　电学实验与创新
知识归纳素养奠基
2.欧姆表工作原理．
(1)电路：欧姆表是多用电表电阻挡的一个挡位，电路如图所示．
电流的流向：由于使用多用电表时不管测量项目是什么，电流都要从电表的“＋”插孔(红表笔)流入，从“－”插孔(黑表笔)流出，所以使用欧姆挡时，多用电表内部电池的正极接的是黑表笔，负极接的是红表笔．
第17讲　电学实验与创新
知识归纳素养奠基
第17讲　电学实验与创新
知识归纳素养奠基
3．电流表的内外接法选择．
两种接法的比较．
第17讲　电学实验与创新
知识归纳素养奠基
4．滑动变阻器连接的限流接法和分压接法．
两种接法的对比．
第17讲　电学实验与创新
命题点一　多用电表　实验仪器的使用和读数
1．欧姆表的原理．
(1)欧姆表内有电源，红表笔与内部电源负极相连，黑表笔与内部电源的正极相连，故其电流方向为“红表笔流进，黑表笔流出”．
细研命题点提升素养
第17讲　电学实验与创新
2．多用电表使用“五步”法．
(1)选倍率，一般要选择比被测电阻的估计值低一个数量级的倍率，如估计值为200 Ω，就应该选×10的倍率．
(2)进行欧姆调零．
(3)将红、黑表笔接被测电阻两端进行测量．
(4)将指针示数乘以倍率，得测量值．
(5)测量结束后，将选择开关扳到OFF或交流电压最高挡．
特别注意：用欧姆挡测电阻时，如果指针偏转角度太小(即指针所指的欧姆刻度值太大)，应该适当增大倍率重新调零后再测量；如果指针偏转角度太大(即指针所指的欧姆刻度值太小)，应该适当减小倍率重新调零后再测量．
细研命题点提升素养
第17讲　电学实验与创新
某小组同学在实验室练习使用多用电表，图甲为他们所使用的多用电表的电路原理图，电流表的满偏电流为25 mA，当选择开关接3时为量程为5 V的电压表，该多用表表盘刻度如图乙所示，C为表盘正中间的刻度．请完成如下有关操作和计算．
细研命题点提升素养
第17讲　电学实验与创新
(1)选择开关接3时指针在图乙所示位置，则其读数为________V.
(2)选择开关接2时，多用电表为一个倍率“×10”的欧姆表，若图乙中C处的刻度为30，则电源的电动势为________V.
细研命题点提升素养
解析：(1)当选择开关接3时是量程为5 V的电压表，其分度值为0.1 V，其示数为3.60 V．(2)C处电阻为中值电阻，则电表内阻为300 Ω，电源电动势E＝IR＝0.025×300 V＝7.5 V.
答案：(1)3.60　(2)7.5
第17讲　电学实验与创新
(2022·湖南卷)小梦同学自制了一个两挡位(“×1”“×10”)的欧姆表，其内部结构如图所示，R0为调零电阻(最大阻值为R0m)，Rs、Rm、Rn为定值电阻(Rs＋R0m细研命题点提升素养
第17讲　电学实验与创新
(1)短接①②，将单刀双掷开关S与m接通，电流计G示数为Im.保持电阻R0滑片位置不变，将单刀双掷开关S与n接通，电流计G示数变为In，则Im______In(填“大于”或“小于”)．
(2)将单刀双掷开关S与n接通，此时欧姆表的挡位为____(填“×1”或“×10”)．
(3)若从“×1”挡位换成“×10”挡位，调整欧姆零点(欧姆零点在电流计G满偏刻度处)时，调零电阻R0的滑片应该_______(选填“向上”或“向下”)调节．
细研命题点提升素养
第17讲　电学实验与创新
细研命题点提升素养
第17讲　电学实验与创新
细研命题点提升素养
第17讲　电学实验与创新
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第17讲　电学实验与创新
1．如图甲所示，将多用电表转换开关置于欧姆挡“×100”，黑表笔接电压表的“＋”接线柱，红表笔接电压表的“－”接线柱，构成闭合电路．
细研命题点提升素养
(1)电压表的读数为________V，欧姆表的读数为________Ω.
(2)欧姆表的中心刻度为__________Ω，其意义是________．
A．欧姆表中干电池的电阻
B．欧姆表中电流表的电阻和调零电阻的总电阻
第17讲　电学实验与创新
C．欧姆表中干电池的电阻和调零电阻的总电阻
D．欧姆表中干电池的电阻、电流表电阻和调零电阻的总电阻
(3)由此推算，欧姆表中电源的电动势为________V．(计算结果保留二位小数)
细研命题点提升素养
解析：(1)电压表的接线柱接的是3 V的，所以量程为3 V，应选择下半部分刻度值读数，且估读一位，所以电压为1.00 V.
欧姆表选择的是“×100”挡位，所以读数为
28×100 Ω＝2.8×103 Ω.
(2) 欧姆表选择的是“×100”挡位，所以中间刻度读数为15×100 Ω＝1.5×103 Ω，
欧姆表中间刻度的读数表示中值电阻，大小与欧姆表的内阻相等，即与欧姆表中干电池的电阻、电流表电阻和调零电阻的总电阻相等，故A、B、C项错误，D项正确．故选D.
第17讲　电学实验与创新
细研命题点提升素养
第17讲　电学实验与创新
2．(2022·佛山市二模)小明同学想探究多用电表欧姆调零电阻阻值的最大调节范围，他进行了以下实验操作：
细研命题点提升素养
(1)小明首先调节旋钮______(选填“A”“B”或“C”)使指针指到图乙中a位置．
(2)将电阻箱的阻值调到最大，并按图甲连接好电路，此时电阻箱接线柱P的电势比Q______(选填“高”或“低”)．
第17讲　电学实验与创新
(3)将旋钮C拨到R“×1”挡，并将旋钮B顺时针旋转到底(此时欧姆调零电阻的阻值最小)，然后调节电阻箱的阻值，直至表盘指针指到电流满偏刻度值处，读出此时电阻箱的阻值为R1；继续调节电阻箱的阻值，直至表盘指针指到图乙中的b处，读出此时电阻箱的阻值为R2；则此时该多用电表R“×1”挡的总内阻为________(用R1和R2表示)．
(4)最后将旋钮B逆时针旋转到底(此时欧姆调零电阻的阻值最大)，并将电阻箱的阻值调到0，此时电表指针指到图乙中的c处，则此时流过表头的电流与满偏电流的比值为________．
(5)该多用电表欧姆调零电阻阻值最大值和最小值的差为________(用R1和R2表示)．
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第17讲　电学实验与创新
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3．某物理兴趣小组设计了如图甲所示的欧姆表电路，通过控制开关S和调节电阻箱，可使欧姆表具有“×1”和“×10”两种倍率．所用器材如下：
A．干电池：电动势E＝1.5 V，内阻r＝0.5 Ω；
B．电流表G：满偏电流Ig＝1 mA，内阻Rg＝150 Ω；
C．定值电阻：R1＝1 200 Ω；
D．电阻箱R2和R3：最大阻值均为999.9 Ω；
E．电阻箱R4：最大阻值为9 999 Ω；
F．开关一个，红、黑表笔各1支，导线若干．
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第17讲　电学实验与创新
(1)该实验小组按图甲正确连接好电路．当开关S断开时，将红、黑表笔短接，调节电阻箱R2使电流表达到满偏，此时闭合电路的总电阻叫作欧姆表的内阻
R内，则R内＝________Ω，欧姆表的倍率是________(选填“×1”或“×10”)
(2)闭合电键S：
第一步：调节电阻箱R2和R3，当R2＝________Ω且R3＝________Ω时，再将红、黑表笔短接，电流表再次满偏．
第二步：在红、黑表笔间接入电阻箱R4，调节R4，当电流表指针指向如图乙所示的位置时，对应的欧姆表的刻度值为________Ω.
细研命题点提升素养
第17讲　电学实验与创新
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第17讲　电学实验与创新
命题点二　以测电阻为核心的实验
1．伏安法测电阻两种接法的比较．
细研命题点提升素养
项目 内接法 外接法
电路图
误差原因 电流表分压，U测＝Ux＋UA 电压表分流，I测＝Ix＋IV
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续上表
第17讲　电学实验与创新
2.滑动变阻器的限流式接法和分压式接法．
(1)两种接法的比较．
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第17讲　电学实验与创新
由表可看出：滑动变阻器的分压式接法中，电压和电流的调节范围很大，限流式接法较节能．
(2)必须选用分压式接法的三种情况．
①若采用限流式接法不能控制电流(或电压)满足实验要求，即若滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流(或电压)，则必须选用分压式接法．
②若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化范围不够大，此时应改用分压式电路．
③若实验中要求电压从零开始调节，或要求调节范围尽量大一些，则必须采用分压式电路．
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第17讲　电学实验与创新
3．测电阻实验时仪表的选择及接法．
(1)仪表选择的三个主要原则：安全性(量程不能太小)、准确性(量程不能太大)、方便性(滑动变阻器要方便调节)．
(2)选择电流表内外接法的口诀：“好表要内接”(越接近理想电流表，其分压的影响越小)或“内大大”(大电阻适合电流表内接法，测量值比实际值偏大)．
(3)选择滑动变阻器接法的口诀：“以小控大用分压”(并联总电阻主要由小电阻决定，并联总电流主要由电阻小的支路决定，故并联电路对小电阻的变化更敏感，即小电阻“控制”着大电阻)．
(4)电表有时可反常规使用：已知内阻的电压表可当电流表使用，已知内阻的电流表可当电压表使用．
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第17讲　电学实验与创新
(5)定值电阻的常见用途：保护电路、分压或分流．
(6)电压表量程的选择：比电源电动势略大或相差不多．
(7)电流表量程的选择：电压表量程与被测电阻比值相差不多．
细研命题点提升素养
第17讲　电学实验与创新
4．电阻测量的创新实验．
细研命题点提升素养
第17讲　电学实验与创新
细研命题点提升素养
续上表
第17讲　电学实验与创新
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续上表
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细研命题点提升素养
续上表
第17讲　电学实验与创新
(2023·全国乙卷)一学生小组测量某金属丝(阻值约十几欧姆)的电阻率．现有实验器材：螺旋测微器、米尺、电源E、电压表(内阻非常大)、定值电阻R0(阻值10.0 Ω)、滑动变阻器R、待测金属丝、单刀双掷开关K、开关S、导线若干．图(a)是学生设计的实验电路原理图．完成下列填空：
　
(1)实验时，先将滑动变阻器R接入电路的电阻调至最大，闭合S.
细研命题点提升素养
第17讲　电学实验与创新
(2)将K与1端相连，适当减小滑动变阻器R接入电路电阻，此时电压表读数记为U1，然后将K与2端相连，此时电压表读数记为U2.由此得到流过待测金属丝的电流I＝______，金属丝的电阻r＝________(结果均用R0、U1、U2表示)．
(3)继续微调R，重复(2)的测量过程，得到多组测量数据，如下表所示：
细研命题点提升素养
U1/mV 0.57 0.71 0.85 1.14 1.43
U2/mV 0.97 1.21 1.45 1.94 2.43
(4)利用上述数据，得到金属丝的电阻r＝14.2 Ω.
(5)用米尺测得金属丝长度L＝50.00 cm.用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径，某次测量的示数如图(b)所示，该读数为d＝________mm.多次测量后，得到直径的平均值恰好与d相等．
第17讲　电学实验与创新
(6)由以上数据可得，待测金属丝所用材料的电阻率ρ＝________×10－7 Ω·m.(保留2位有效数字)
细研命题点提升素养
第17讲　电学实验与创新
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第17讲　电学实验与创新
预测1　伏安法测电阻
1．导电漆是将金属粉末添加于特定树脂原料中制作而成的能导电的喷涂油漆．现有一根用导电漆制成的截面为正方形的细长样品(固态)，某同学欲测量其电阻率，设计了如图(a)所示的电路图，实验步骤如下：
细研命题点提升素养
第17讲　电学实验与创新
a．测得样品截面的边长a＝ 0.20 cm；
b．将平行排列的四根金属探针甲、乙、丙、丁与样品接触，其中甲、乙、丁位置固定，丙可在乙、丁间左右移动；
c．将丙调节至某位置，测量丙和某探针之间的距离L；
d．闭合开关S，调节电阻箱R的阻值，使电流表示数I＝0.40 A，读出相应的电压表示数U，断开开关S；
e．改变丙的位置，重复步骤c、d，测量多组L和U，作出U-L图像如图(b)所示，得到直线的斜率k.
回答下列问题：
(1)L是丙到__________(选填“甲”“乙”或“丁”)的距离．
(2)写出电阻率的表达式ρ＝__________(用k、a、I表示)．
(3)根据图像计算出该样品的电阻率ρ＝__________Ω·m(保留两位有效数字)．
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第17讲　电学实验与创新
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第17讲　电学实验与创新
2．(2022·全国乙卷)一同学探究阻值约为550 Ω的待测电阻
Rx在0～5 mA范围内的伏安特性．可用器材有：电压表V
(量程为3 V，内阻很大)，电流表A(量程为1 mA，内阻为
300 Ω)，电源E(电动势约为4 V，内阻不计)，滑动变阻器
R(最大阻值可选10 Ω或1.5 kΩ)，定值电阻R0(阻值可选75 Ω
或150 Ω)，开关S，导线若干．
(1)要求通过Rx的电流可在0～5 mA范围内连续可调，将图(a)所示的器材符号连线，画出实验电路的原理图．
(2)实验时，图(a)中的R应选最大阻值为________(填“10 Ω”或“1.5 kΩ”)的滑动变阻器，R0应选阻值为______(填“75 Ω”或“150 Ω”)的定值电阻．
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第17讲　电学实验与创新
(3)测量多组数据可得Rx的伏安特性曲线．若在某次测量中，电压表、电流麦的示数分别如图(b)和图(c)所示，则此时Rx两端的电压为________V，流过Rx的电流为______mA，此组数据得到的Rx的阻值为_______Ω(保留3位有效数字)．
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解析：(1)电流表内阻已知，电流表与R0并联扩大电流表量程，进而准确测量通过Rx的电流，电压表单独测量Rx的电压；滑动变阻器采用分压式接法，电表从0开始测量，满足题中通过Rx的电流从0～5 mA连续可调，电路图如下．
第17讲　电学实验与创新
(2)电路中R应选最大阻值为10 Ω的滑动变阻器，方便电路的调节，测量效率高、实验误差小．
通过Rx的电流最大为5 mA，需要将电流表量程扩大为原来的5倍，根据并联分流的规律示意图如下
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第17讲　电学实验与创新
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第17讲　电学实验与创新
回答下列问题：
(1)在闭合S1前，图(a)中R1的滑片应移动到________(选填“a”或“b”)端．
(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并作出R2-t曲线．
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t/℃ 25.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0
R2/Ω 900.0 680.0 500.0 390.0 320.0 270.0 240.0
第17讲　电学实验与创新
(3)由图(b)可得到RT在25 ℃～80 ℃范围内的温度特性．当t＝44.0 ℃时，可得RT＝________Ω.
(4)将RT握于手心，手心温度下R2的相应读数如图(c)所示，该读数为________Ω，则手心温度为________℃.
细研命题点提升素养
解析：(1)闭合开关S1前，应让滑片移动到b端，使滑动变阻器连入电路的阻值最大．
(3)由图像可知t＝44.0 ℃时，电阻的阻值为450.0 Ω.
(4)由图(c)可得电阻箱阻值为620.0 Ω，由图像可得温度约为33.0 ℃.
第17讲　电学实验与创新
答案：(1)b
(2)如图所示
(3)450.0　(4)620.0　33.0
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第17讲　电学实验与创新
预测3　电表半偏法测电阻
5．(2023·海南卷)用如图1所示的电路测量一个量程为100 μA，内阻约为2 000 Ω的微安表头的内阻，所用电源的电动势约为12 V，有两个电阻箱可选，R1(0 ～ 9 999.9 Ω)，R2(0～99 999.9 Ω)
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(1)RM应选________，RN应选________．
第17讲　电学实验与创新
(2)根据电路图2，请把实物连线补充完整．
(3)下列操作顺序合理排列是______．
①将变阻器滑动头P移至最左端，将RN调至最大值；
②闭合开关S2，调节RM，使微安表半偏，并读出RM阻值；
③断开S2，闭合S1，调节滑动头P至某位置再调节RN使表头满偏；
④断开S1、S2，拆除导线，整理好器材．
细研命题点提升素养
第17讲　电学实验与创新
(4)如图3是RM调节后面板，则待测表头的内阻为_______，该测量值________
(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值．
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第17讲　电学实验与创新
(5)将该微安表改装成量程为2 V的电压表后，某次测量指针指在如图4所示位置，则待测电压为________V(保留3位有效数字)．
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(6)某次半偏法测量表头内阻的实验中，S2断开，电表满偏时读出RN值，在滑动头P不变，S2闭合后调节电阻箱RM，使电表半偏时读出RM，若认为OP间电压不变，则微安表内阻为________(用RM、RN表示)．
第17讲　电学实验与创新
解析：(1)根据半偏法的测量原理可知，RM与R1相当，当闭合S2之后，变阻器上方的电流应基本不变，就需要RN较大，对下方分压电路影响甚微．故RM应选R1，RN应选R2.
(2)根据电路图连接实物图如下．
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第17讲　电学实验与创新
(3)根据半偏法的实验步骤应为
①将变阻器滑动头P移至最左端，将RN调至最大值；
③断开S2，闭合S1，调节滑动头P至某位置再调节RN使表头满偏；
②闭合开关S2，调节RM，使微安表半偏，并读出RM阻值；
④断开S1、S2，拆除导线，整理好器材．
(4)根据RM调节后面板读数为1 998.0 Ω.
当闭合S2后，原电路可看成如下电路
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第17讲　电学实验与创新
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第17讲　电学实验与创新
6.利用如图所示电路测量一量程为300 mV的电压表的内阻RV
(约为300 Ω)．某同学的实验步骤如下：
①按电路图正确连接好电路，把滑动变阻器R的滑片P滑到a
端，闭合电键S2，并将电阻箱R0的阻值调到较大；
②闭合电键S1，调节滑动变阻器滑片的位置，使电压表的指针
指到满刻度；
③保持电键S1闭合和滑动变阻器滑片P的位置不变，断开电键S2，调整电阻箱R0的阻值大小，使电压表的指针指到满刻度的三分之一；读出此时电阻箱
R0＝596 Ω的阻值，则电压表内电阻RV＝________Ω.
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第17讲　电学实验与创新
实验所提供的器材除待测电压表、电阻箱(最大阻值999.9 Ω)、电池(电动势约1.5 V，内阻可忽略不计)、导线和电键之外，还有如下可供选择的实验器材：
A．滑动变阻器：最大阻值200 Ω；
B．滑动变阻器：最大阻值10 Ω；
C．定值电阻：阻值约20 Ω；
D．定值电阻：阻值约200 Ω.
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根据以上设计的实验方法，回答下列问题．
(1)为了使测量比较精确，从可供选择的实验器材中，滑动变阻器R应选用__________，定值电阻R′应选用______________(填写可供选择实验器材前面的序号)．
第17讲　电学实验与创新
(2)对于上述的测量方法，从实验原理分析可知，在测量操作无误的情况下，实际测出的电压表内阻的测量值R测_____(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值RV，这误差属于__________(选填“偶然”或“系统”)误差，且在其他条件不变的情况下，若RV越大，其测量值R测的误差就越________(选填“大”或“小”)．
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第17讲　电学实验与创新
预测4　电桥平衡法测电阻
7．某同学用以下电路测量电压表的内阻，R1是滑动变阻器，R2、R3、R4是三个电阻箱．实验操作如下：合上开关K1后，适当地调节三个电阻箱的阻值，使开关K2反复断开和闭合时待测电压表的示数不发生变化．
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第17讲　电学实验与创新
(1)电阻箱R2的面板指示如图，其读数为________Ω.
(2)待测电压表的内阻可表示为RV＝________(用电阻箱的电阻符号表示)．
(3)为了提高测量的准确度，可以采用的方法是__________．
A．适当增大电源的电压
B．适当减小电源的电压
C．调小R1的阻值，反复进行上面的操作
D．调大R1的阻值，反复进行上面的操作
(4)该同学测得电压表的内阻后，继续研究这个电路．即在合上开关K1且反复断开和闭合开关K2电压表的示数不发生变化的前提下，进行如下操作：先断开K2，保持其余电阻不变，减小R2，则电压表的示数________(选填“增大”或“减小”)；再合上K2，则通过该开关的电流方向为____________(选填“从a到b”或“从b到a”)．
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预测5　伏伏法测电表的内阻
8．某实验小组要精确测定额定电压为220 V的电热丝正常工作时的电阻，已知电热丝R，正常工作时的电阻约为1 100 Ω，实验室提供的器材有：
A．定值电阻R1＝500 Ω；
B．定值电阻R2＝1 200 Ω；
C．滑动变阻器R(阻值范围为0～20 Ω)；
D．电压表V1(量程为0～100 V，内阻为RV1＝1 000 Ω)；
E．电压表V2(量程为0～300 V，内阻RV2约为9 kΩ)；
F．电源E(可视为蓄电池组，电动势为300 V，内阻不计)；
G．开关S一只．
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第17讲　电学实验与创新
(1)某实验小组设计了如图所示的电路图，请选择合适的器材：电表1应为________(均填器材前的字母代号，下同)，电表2应为________，实验小组的同学认为应该将电表1________(选填“串”或“并”)联一定值电阻方可顺利完成实验，该定值电阻应为________．
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第17讲　电学实验与创新
(2)实验小组选择器材并按要求正确连接实物电路后，进行了测量．
(3)当电热丝Rx正常工作时，若电压表V1的测量值为U1，内阻为RV1；电压表V2的测量值为U2，内阻为RV2；定值电阻的阻值分别为R1和R2.写出测量电热丝Rx正常工作时的电阻的表达式为Rx＝________(用上述给定的部分物理量符号表示)．
(4)利用以上电路及实验器材最终测量得到的电热丝Rx正常工作时的电阻与准确值相比________(选填“偏大”“偏小”或“相等”)．
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第17讲　电学实验与创新
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第17讲　电学实验与创新
预测6　安安法测电表的内阻
9．利用下列器材设计一个如图所示电路，尽量准确地测量Rx电阻(Rx约为100 Ω)．
电流表A1(量程0～250 mA，内阻R1＝5 Ω)；
电流表A2(量程0～300 mA，内阻约为5 Ω)；
滑动变阻器R1(最大阻值约为5 Ω，额定电流为1 A)；
滑动变阻器R2(最大阻值约为10 Ω，额定电流为2 A)；
电源(E＝6 V，内阻r约为0.5 Ω)；
开关S导线若干．
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第17讲　电学实验与创新
(1)实验时两个滑动变阻器在本实验中选用的是__________(选填“R1”或“R2”)．
(2)某同学设计方案正确，测量得到电流表A1的读数为I1，电流表A2的读数为I2，则这段金属丝电阻的计算式Rx＝__________．从设计原理看，其测量值与真实值相比__________(选填“偏大”“偏小”或“相等”)．
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第17讲　电学实验与创新
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第17讲　电学实验与创新
预测7　闭合回路欧姆定律测电阻
10．(2022·山东卷)某同学利用实验室现有器材，设计了一个测量电阻阻值的实验．实验器材：
干电池E(电动势1.5 V，内阻未知)；
电流表A1(量程10 mA，内阻为90 Ω)；
电流表A2(量程30 mA，内阻为30 Ω)；
定值电阻R0(阻值为150 Ω)；
滑动变阻器R(最大阻值为100 Ω)；
待测电阻Rx；
开关S，导线若干．
测量电路如图所示．
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第17讲　电学实验与创新
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第17讲　电学实验与创新
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第17讲　电学实验与创新
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第17讲　电学实验与创新
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第17讲　电学实验与创新
命题点三　以测电源电动势和内阻为核心的电学实验
1．伏安法测电源电动势和内阻．
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第17讲　电学实验与创新
细研命题点提升素养
第17讲　电学实验与创新
2．测电源的电动势和内阻的3种常用方案．
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第17讲　电学实验与创新
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续上表
第17讲　电学实验与创新
不管选择哪种实验方案，其基本的原理和方法都是相通的，都紧紧围绕着原有学生实验(伏安法)的设计思想，只是局部有所改进和创新．所以，熟练掌握基本的学生实验的原理和方法是解答设计型实验的前提和基础．
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第17讲　电学实验与创新
(2023·湖北卷)某实验小组为测量干电池的电动势和内阻，设计了如图(a)所示电路，所用器材如下：
电压表(量程0～3 V，内阻很大)；
电流表(量程0～0.6 A)；
电阻箱(阻值0～999.9 Ω)；
干电池一节、开关一个和导线若干．
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第17讲　电学实验与创新
(1)根据图(a)，完成图(b)中的实物图连线．
(2)调节电阻箱到最大阻值，闭合开关．逐次改变电阻箱的电阻，记录其阻值R、相应的电流表示数I和电压表示数U.根据记录数据作出的U-I图像如图(c)所示，则干电池的电动势为__________V(保留3位有效数字)、内阻为__________Ω(保留2位有效数字)．
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第17讲　电学实验与创新
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预测1　伏安法
1．(2023·浙江卷)在“测量干电池的电动势和内阻”实验中
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第17讲　电学实验与创新
(1)部分连线如图1所示，导线a端应连接到________(选填“A”“B”“C”或“D”)接线柱上．正确连接后，某次测量中电压表指针位置如图2所示，其示数为________V.
(2)测得的7组数据已标在如图3所示U-I坐标系上，用作图法求干电池的电动势E＝________V和内阻r＝________Ω(计算结果均保留两位小数)．
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解析：(1)电压表测量的电压应为滑动变阻器接入电路中电阻丝两端的电阻，开关应能控制电路，所以导线a端应连接到B处；干电池电动势约为1.5 V，电压表选择0～3 V量程，分度值为0.1 V，题图中电压表读数为1.20 V.
第17讲　电学实验与创新
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第17讲　电学实验与创新
预测2　安阻法
2．(2022·湖北卷)某探究小组学习了多用电表的工作原理和使用方法后，为测量一种新型材料制成的圆柱形电阻的电阻率，进行了如下实验探究．
(1)该小组用螺旋测微器测量该圆柱形电阻的直径D，示数如图甲所示，其读数为________mm.再用游标卡尺测得其长度L.
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第17讲　电学实验与创新
(2)该小组用如图乙所示的电路测量该圆柱形电阻Rx的阻值．图中电流表量程为0.6 A、内阻为1.0 Ω，定值电阻R0的阻值为20.0 Ω，电阻箱R的最大阻值为999.9 Ω.首先将S2置于位置1，闭合S1，多次改变电阻箱R的阻值，记下电流表的对应读数I，实验数据见下表．
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第17讲　电学实验与创新
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第17讲　电学实验与创新
预测3　伏阻法
3．某同学要用电阻箱和电压表测量某水果电池组的电动势和内阻，考虑到水果电池组的内阻较大，为了提高实验的精度，需要测量电压表的内阻．实验室中恰好有一块零刻度在中央的双向电压表，该同学便充分利用这块表，设计了如图所示的实验电路，既能实现对该电压表内阻的测量，又能利用该表完成水果电池组电动势和内阻的测量．该同学用到的实验器材有：待测水果电池组(电动势约4 V、内阻约50 Ω)，双向电压表(量程为2 V、内阻约为2 kΩ)，电阻箱(0～9 999 Ω)，滑动变阻器(0～200 Ω)，一个单刀双掷开关及若干导线．
(1)该同学按如图1所示电路图连线后，首先测量了电压表的内阻．请完善测量电压表内阻的实验步骤：
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第17讲　电学实验与创新
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第17讲　电学实验与创新
(2)若测得电压表内阻为2 kΩ，可分析此测量值应________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值．
(3)接下来测量电源的电动势和内阻，实验步骤如下：
①将开关S拨至________(选填“1”或“2”)位置，将R1的滑片移到最________端，不再移动；
②调节电阻箱的阻值，使电压表的示数达到一合适值，记录电压表的示数和电阻箱的阻值；
③重复第二步，记录多组电压表的示数和对应的电阻箱的阻值．
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第17讲　电学实验与创新
预测4　电磁学实验
4．某实验小组利用如图所示实验装置进行“探究感应电流方向的规律”的实验，其中线圈A与电源电路连接，线圈B与电流表G连接．在实验过程中，①需要查清线圈________(选填“A”、“B”或“A和B”)的绕制方向．②是否需要查清流入电流表的电流方向与指针偏转方向之间的关系？答：________(选填“需要”或“不需要”)
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第17讲　电学实验与创新
解析：在实验过程中，除了需要查清流入检流计电流方向与指针偏转方向之间的关系之外，还应查清线圈A和线圈B的绕制方向．
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答案：A和B　需要
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5．某学校物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”．可拆变压器如图甲、乙所示．
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(1)下列说法正确的是________．
A．为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数
B．变压器原线圈接低压交流电时，可以用多用电表的“直流电压挡”测量副线圈电压
第17讲　电学实验与创新
C．测量副线圈电压时，先用中间挡位的量程试测，大致确定后再选用适当的挡位
D．研究副线圈匝数对副线圈电压的影响时，需保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数
(2)变压器铁芯是由相互绝缘的薄硅钢片平行叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这样设计的原因是__________．
A．减小涡流，提高变压器的效率
B．增大涡流，提高变压器的效率
C．增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量
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第17讲　电学实验与创新
(3)一位同学实验时，发现两个线圈的导线粗细不同．他选择的原线圈为800匝，副线圈为400匝，原线圈接学生电源的正弦交流输出端“6 V”挡位，测得副线圈的电压为3.2 V．则下列分析正确的是________．
A．原线圈导线比副线圈导线粗
B．学生电源实际输出电压大于标注的“6 V”
C．原线圈实际匝数与标注的“800”不符，应大于800
D．副线圈实际匝数与标注的“400”不符，应小于400
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第17讲　电学实验与创新
命题点四　电学创新拓展实验
电学创新实验，大都是在教材常规实验的基础上，进行重组、包装、拓展、创新，它们源于教材，但高于教材，解决这类创新实验时，应注意以下三点：
(1)无论哪个电学实验，不管怎么创新都离不开电路，离不开实验仪器的选取，电流表内、外接法的判断，滑动变阻器的分压与限流的分析．
(2)在解决设计型实验时，要注意条件的充分利用，如对于给定确切阻值的电压表和电流表，电压表可当成电流表使用，电流表也可当成电压表使用，利用这一特点，可以拓展伏安法测电阻的方法，如伏伏法、安安法等．
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第17讲　电学实验与创新
(3)对一些特殊电阻的测量，如电流表或电压表内阻的测量，电路设计有其特殊性，即首先要注意到其自身量程对电路的影响，其次要充分利用其“自报电流”或“自报电压”的功能．因此，在测电压表内阻时，无须另并联电压表；测电流表内阻时，无须再串联电流表．
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第17讲　电学实验与创新
电磁血流量计是基于法拉第电磁感应定律，运用在心血管手术和有创外科手术的精密监控仪器，可以测量血管内血液的流速．如图甲所示，某段监测的血管可视为规则的圆柱体模型，其前后两个侧面a、b固定两块竖直正对的金属电极板(未画出，电阻不计)，匀强磁场方向竖直向下，血液中的正负离子随血液一起从左至右水平流动，则a、b电极间存在电势差．
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第17讲　电学实验与创新
(1)若用电压表监测a、b电极板间的电势差，则与电压表“＋”接线柱相连的是图甲中__________(选填“a”或“b”)电极板．
(2)某次监测中，用电压表测出a、b电极间的电势差U，已知a、b电极板间的距离d，磁感应强度B，血管壁厚度不计，则用上述物理量表示血流速度的表达式为________；若U＝150 μV，d＝3.0 mm，B＝0.12 T，根据数据可估算出血流速度为________m/s(结果保留两位有效数字)．
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第17讲　电学实验与创新
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第17讲　电学实验与创新
1．市面上有一种铜热电阻温度传感器Cu50(如图甲所示)，铜热电阻封装在传感器的探头内．某物理兴趣小组查到了热电阻Cu50的阻值随温度变化的一些信息，并绘制出了如图乙所示图像．该小组想利用这种传感器制作一个温度计，他们准备的实验器材如下：干电池，电动势为1.5 V，内阻不计；灵敏毫安表，量程20 mA，内阻为15 Ω；电阻箱；开关、导线若干．
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第17讲　电学实验与创新
(1)若直接将干电池、开关、灵敏毫安表、铜热电阻温度传感器Cu50串接成一个电路作为测温装置，则该电路能测的最低温度为________℃.
(2)该实验小组为了使温度从0 ℃开始测量，又设计了如图丙所示的电路图，其中R为铜热电阻，R1为电阻箱，并进行了如下操作：
a．将传感器探头放入冰水混合物中，过一段时间后闭合开关，调节电阻箱R1，使毫安表指针满偏，此时R1＝________Ω；
b．保持电阻箱的阻值不变，把传感器探头放入温水中，过一段时间后闭合开关，发现毫安表的读数为18.0 mA，则温水的温度为________ ℃(保留两位有效数字)．
c．写出毫安表的电流值I(A)和温度t(℃)的关系式：________．
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d．根据关系式将毫安表刻度盘上的电流值改写为温度值，这样就可以通过毫安表的表盘直接读出被测物体的温度．
(3)若干电池用久了后其电动势不变，而内阻明显变大，其他条件不变．若使用此温度计前按题(2)中a步骤的操作进行了调节，仍使毫安表指针满偏，测量结果将会________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)．
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2．小明利用压敏电阻制作一台电子秤，如图甲所示，其内部电路如图乙所示，电源电动势E＝4.5 V，内阻r＝1 Ω，R1是保护电阻，R2是调零电阻(最大阻值为20 Ω)，压敏电阻值R随压力F变化规律为R＝2F＋5(Ω)，不计内阻的电流表量程为100 mA，g＝10 m/s2.实验步骤如下：
步骤1：调零．盘上不放重物，闭合开关，移动变阻器滑片，使电流表指针满偏；
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步骤2：标值．①将已知质量的重物G放在秤盘上，保持滑片不动，在电流表指针对应位置标上质量值；②换用不同已知质量的重物，重复步骤2，直到表盘刻度全部标为质量值为止．
(1)现有四个规格保护电阻，R1应选哪一个________．
A．0.3 Ω　　　　　　　 B．3 Ω
C．30 Ω D．300 Ω
(2)对电子秤调零后，R2阻值为________Ω.
(3)若电流表示数为30 mA，则待测重物质量m＝________kg(结果保留3位有效数字)．
(4)电子秤用久了，电源内阻变大，电动势变化很小可忽略不计，其他条件不变，仍进行了步骤1中调零过程，用这样的电子秤测量质量时，测量结果________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．
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3．(2023·广东汕头统考一模)收音机中可变电容器作为调谐电台使用．如图(a)和图(b)为空气介质单联可变电容器的结构，它是利用正对面积的变化改变电容器的电容大小，某同学想要研究这种电容器充、放电的特性，于是将之接到如图(c)所示的实验电路中，实验开始时电容器不带电．
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(1)首先将开关S打向1，这时观察到灵敏电流计G有短暂的示数，稳定后，旋转旋钮，使电容器正对面积迅速变大，从开始到最终稳定，灵敏电流计示数随时间变化的图像可能是________(填选项中的字母序号)．
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第17讲　电学实验与创新
(2)充电稳定后，断开单刀双掷开关，用电压表接在电容器两端测量电压，发现读数缓慢减小，原因是____________________________________________
___________________________________________________________________.
(3)该同学做完实验，得到电容器的电容后，突然想起他用的是一节旧电池(电动势不变，内阻不可忽略)，他想要得到尽量精确的电容值，________(选填
“需要”或“不需要”)重新换一节新电池来测量．
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专题六 实验技能与创新
第18讲　热学、光学实验与创新
知识归纳素养奠基
第18讲　热学、光学实验与创新
知识归纳素养奠基
用油膜法估测分子的大小，主要对如何通过采用估算的方法测出微小量分子直径的方法，体现如何进行理想化处理；探究气体实验定律、测定玻璃的折射率实验方法主要体现在基本作图上，这也是实验基本方法，一定要掌握好．用双缝干涉测光的波长实验方法主要体现在精密量具的读数上，掌握了游标卡尺和螺旋测微器的原理和读数方法后，对实验四的读数也就会了.
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命题点一　用油膜法估测分子的大小
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第18讲　热学、光学实验与创新
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(4)用滴管(或注射器)向水面中央滴入一滴配制好的油酸酒
精溶液，油酸就在水面上慢慢散开，形成单分子油膜．
(5)待油酸薄膜形状稳定后，将一块较大的玻璃板盖在浅盘
上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上．
(6)将玻璃板取出放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S.
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第18讲　热学、光学实验与创新
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4．误差分析．
(1)油酸酒精溶液的实际浓度和理论值间存在偏差；
(2)一滴油酸酒精溶液的实际体积和理论值间存在偏差；
(3)油酸在水面上的实际分布情况和理想中的“均匀”“单分子纯油酸层”间存在偏差；
(4)采用“互补法(即不足半个舍去，大于半个的算一个)”计算获得的油膜面积与实际的油膜面积间存在偏差．
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某实验小组完成“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验．
(1)该小组进行下列实验操作，请选出需要的实验操作，并将它们按操作先后顺序排列：D________C(用字母符号表示)．
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(2)某次实验时，滴下油酸酒精溶液后，爽身粉迅速散开形成如图所示的“锯齿”边沿图案，出现该图样的可能原因是________．
A．盆中装的水量太多
B．爽身粉撒得太多，且厚度不均匀
C．盆太小，导致油酸无法形成单分子层
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解析：(1)“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤为：用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积；往浅盘里倒入约2 cm深的水，水面稳定后将适量爽身粉均匀撒在水面上；用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定，将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘
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上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上；计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小．则实验操作顺序为DBFEC.(2)出现该图样的可能原因是：爽身粉撒得太多，且厚度不均匀，导致油酸没有均匀排列开．故选B.
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答案：(1)BFE　(2)B
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在做“用油膜法估测分子的大小”实验中，油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液中有纯油酸6 mL.用注射器得1 mL上述溶液中有液滴50滴．把1滴该溶液滴入盛水的浅水盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅水盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻璃放在坐标纸上，其形状如图所示，坐标中正方形小方格的边长为20 mm.求：
(1)油酸膜的面积是多少？
(2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少？
(3)根据上述数据，估测出油酸分子的直径是多少？
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1．在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，
(1)本实验中做了三点理想化假设：将油酸分子视为球形；______________；油酸分子是紧挨在一起的；
(2)配制油酸酒精溶液时，油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL 溶液中有纯油酸
5 mL，用注射器测得0.5 mL上述溶液有100滴，把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有爽身粉的浅盘里，测得油酸膜的近似轮廓如图1所示，图1中正方形小方格的边长为2 cm，则估测出油酸分子的直径是________m(结果保留两位有效数字)；
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(3)在一次实验中得到了如图2所示的油膜，如果按此油膜来计算分子直径，你认为测量结果相对真实值会____________(选填“偏大”“偏小”或“无系统误差”)．
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2．(1)在用油膜法估测分子大小的实验中，用移液管量取0.25 mL油酸，倒入标注250 mL的容量瓶中，再加入酒精后得到250 mL的溶液．然后用滴管吸取这种溶液，向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的液面达到量筒中1 mL的刻度，再用滴管取配好的油酸溶液，向撒有爽身粉的盛水浅盘中滴下2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜稳定后，放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜，如图甲所示．坐标格的每个小正方形大小为2 cm×2 cm.由图可以估算出油膜的面积是________cm2，由此估算出油酸分子的直径是________m(保留1位有效数字)．
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(2)图乙是用扫描隧道显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片．这个量子围栏是由48个铁原子在铜的表面排列成直径为1.4×10－8 m的圆周而组成的，由此可以估算出铁原子的直径约为________m(结果保留1位有效数字)．
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命题点二　探究气体实验定律
1．“探究气体等温变化的规律”实验．
本实验应用物理实验中常用的控制变量法，探究在气体质量和温度不变的情况下(即等温过程)，气体的压强与体积的关系，如图所示．
(1)为保证等温变化，实验过程中不要用手握住注射器有气体的部位．同时，改变体积过程应缓慢，以免影响密闭气体的温度．为保证气体密闭，应在活塞与注射器内壁间涂上润滑油，注射器内外气体的压强差不宜过大．
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(2)实验中所用的压力表精度较高，而气柱体积是直接在注射器上读出的，其误差会直接影响实验结果．
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2．探究一定质量的理想气体的状态变化图像与特点．
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利用如图所示装置验证气体等温变化实验规律，用一个带两根细管的橡皮塞塞紧烧瓶的瓶口，压强传感器通过其中一根不带阀门的细管连通烧瓶中的空气，另一根带阀门的细管连通注射器．开始时阀门处于关闭状态，注射器针筒的最大刻度线到阀门之间充满了水．实验时打开阀门，缓慢推动注射器活塞向烧瓶内注入水．根据注射器刻度记录注入水的体积V，同时记录对应气体的压强p值，得到多组实验数据．利用图像法处理数据得到图甲．
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(3)某同学在处理数据时发现pV′乘积随压强p增大而变小，即nRT变小，导致这个现象的原因是：①装置出现漏气，②环境温度降低．
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答案：(1)V　b　(2)气体体积从V2减小到V1过程中外界对气体做的功的大小　(3)①装置出现漏气，②环境温度降低
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1.某物理实验小组为了探究在压强不变的情况下气体的体积与热力学温度的关系，选用了如图(a)所示的实验装置，图中压强计的指针可指示出管内气柱的压强，刻度可指示出气柱的体积，整个装置安装在固定架上，实验中气柱质量不变．
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(1)将下列实验步骤补充完整；
①在烧杯中放入冰水混合物，使其浸没气柱，压强计示数稳定后，记下冰水混合物的热力学温度T、气柱的体积V和压强p0；
②改变烧杯内的水温，使水浸没气柱，经过一段时间后，缓慢调节活塞位置改变气柱的体积，使压强计的示数_______，记下气柱体积和水的热力学温度；
③多次改变水温，重复步骤②；
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(2)下表为某次实验记录的数据：
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项目 1 2 3 4 5 6 7
T/K 273 283 300 313 325 333 347
V/mL 10.0 10.4 11.0 11.4 12.0 12.2 12.7
(3)根据表格中的数据在图(b)给出的坐标系中补齐数据点，并作出V-T图线．
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(4)根据作出V-T的图线可知，一定质量的气体在压强不变的情况下，体积V与热力学温度T成________关系．
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解析：(1)本实验是探究在压强不变的情况下气体的体积和热力学温度的关系，故需要控制压强保持不变，使压强计示数为p0.
(3)根据表格的数据，补齐数据点并描点连线，作出如下图线：
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(4)根据作出的V-T图线可知，一定质量的气体在压强不变的情况下，体积V与热力学温度T成一次线性关系．
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答案：(1)p0　(3)图见解析　(4)线性
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2．下图是“用DIS研究在温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”的实验装置示意图．实验操作步骤如下∶
①将活塞移动到注射器满刻度处；
②用软管连接注射器和压强传感器，并将压强传感器重置；
③用数据线依次连接压强传感器、数据采集器、计算机；
④推动活塞，记录多组注射器上的刻度数值V，以及相应的压强传感器示数p
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命题点三　测定玻璃的折射率
1．实验原理．
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②把玻璃砖平放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐，画出玻璃砖的另一条长边bb′.
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(2)插针与测量．
①在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线的方向，直到P1的像被P2挡住，再在观察的这一侧依次插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P1、P2的像及P3，记下P3、P4的位置．
②移去玻璃砖，连接P3、P4并延长交bb′于O′，连接OO′即为折射光线，入射角θ1＝∠AOM，折射角θ2＝∠O′ON.
③用量角器测出入射角和折射角，查出它们的正弦值，将数据填入表格中．
④改变入射角θ1，重复实验步骤，列表记录相关测量数据．
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4．注意事项．
(1)玻璃砖应选用厚度、宽度较大的．
(2)大头针要插得竖直，且间隔要大些．
(3)入射角不宜过大或过小，一般在15°～75°之间．
(4)玻璃砖的折射面要画准，不能用玻璃砖界面代替直尺画界线．
(5)实验过程中，玻璃砖和白纸的相对位置不能改变．
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某同学用插针法测量某种材料制成的三棱镜的折射率，主要实验步骤如下：
(1)先在木板上铺一张方格纸，方格纸上的小格子均为正方形，将棱镜放在方格纸上，然后画出棱镜的界面，如图所示．在棱镜的一侧插上两枚大头针P1和P2，用“ ”表示大头针的位置，然后在另一侧透过棱镜观察，并依次插上大头针P3和P4，利用相关实验器材测出棱镜的折射率，下列说法正确的有________．
A．P3只需挡住P2的像
B．P4挡住P3的同时，还要挡住P1和P2的像
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C．该实验除刻度尺外，还必须使用量角器
D．该实验仅需使用刻度尺，无需使用量角器
(2)经正确操作，四枚大头针的位置如图所示，请在图上作出实验光路图．
(3)依据光路图，可得该棱镜的折射率为________
(计算结果保留3位有效数字)．
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解析：(1)实验的过程中，要先在白纸上放好玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在玻璃砖另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针P3和P4，使P3同时挡住P1、P2的像，P4挡住P3及P1、P2的像，故A项错误，B项正确；该实验仅需使用刻度尺，无需使用量角器，故C项错误，D项正确．故选BD.
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(2)光路图如图所示
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某研究小组根据光学知识，设计了一个测液体折射率的仪器．如图所示，在一个圆盘上，过其圆心O作两条相互垂直的直径BC、EF.在半径OA上，垂直盘面插上两枚大头针P1、P2并保持位置不变．每次测量时让圆盘的下半部分竖
直进入液体中，而且总使得液面与直径BC相平，EF作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P1、P2，在圆周EC部分插上P3，使P3挡住P1、P2的像．同学们通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据P3所插的位置，就可以直接读出液体折射率的值．
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(1)若∠AOF＝30°，OP3与OC之间的夹角为30°，则P3处刻的折射率的值为__________．
(2)图中P3、P4两处，对应折射率较大的是__________．
(3)下列关于该实验的说法，正确的是________________．
A．大头针P1、P2应适当远一些
B．∠AOF可以非常小
C．EC弧上的刻度是不均匀的
D．插大头针P3应垂直于盘面
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命题点四　用双缝干涉测光的波长
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②接好光源，打开开关，使灯丝正常发光．
③调节各器件的高度，使光源发出的光能沿轴线到达光屏．
④安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，二者间距约5～10 cm，这时，可观察白光的干涉条纹．
⑤在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹．
(2)测定单色光的波长．
①安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹．
②使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上的读数a1，将该条纹记为第1条亮纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a2，将该条纹记为第n条亮纹．
③用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(d是已知的)．
④改变双缝间的距离d，双缝到屏的距离l，重复测量．
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(3)调节的基本依据是：照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒不共轴所致，干涉条纹不清晰一般原因是单缝与双缝不平行所致，故应正确调节．
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利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝间距d＝0.4 mm，双缝到光屏间的距离l＝0.5 m，实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹．
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(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可________．
A．将单缝向双缝靠近
B．将屏向靠近双缝的方向移动
C．将屏向远离双缝的方向移动
D．使用间距更小的双缝
(2)某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图2所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也如图2中所给出，则
①分划板在图中A位置时游标卡尺的读数为xA＝11.1 mm，在B位置时游标卡尺读数为xB＝________mm，相邻两条纹间距Δx＝________mm；
②该单色光的波长λ＝________m.
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(3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图3所示．则在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx时，测量值______(选填“大于” “小于”或“等于”)实际值．
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某实验小组利用图1装置测量某种单色光的波长，实验时，接通电源使光源正常发光，调节器材，在目镜中可以观测到干涉图样。
(1)如图1所示，实验所需器材在光具座上依次排列，则A、B处分别是________、________．(均选填“单缝”“双缝”)
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(2)在目镜中看到的干涉图样是图2中________(选填“甲”或“乙”)．
(3)移动测量头上的手轮，使分划板的中心刻线对准第2条亮纹的
中心，记下此时手轮上读数x1；转动测量头，使分划板的中心刻
线向右移动对准第6条亮纹的中心，此时手轮上的读数为x2，如
图3所示，则读数x2＝________mm；已知双缝与屏的距离为L，
双缝间距为d，则单色光的波长λ＝________(用题目中给出的字
母表示)．
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解析：(1)发生干涉的条件是相位差恒定且频率相同，所以组装仪器时，A处应固定单缝，产生相位差恒定的光；B处固定双缝，产生两列频率相同的光，从而可以在毛玻璃上形成稳定的干涉图样．(2)干涉图样为明暗相间且等间距的条纹，故选甲．(3)由图示螺旋测微器可知，固定刻度读数1.5 mm，可动刻度读数为20.0×0.01＝0.200 mm，
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