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高中物理实验题典例分析 曾心瑶


 

高中物理实验题典例分析

 

曾心瑶

(四川省平昌县第二中学)

 

[例1]右图是电压表的刻度盘。若当时使用的是该表的0-3V量程,那么电压表读数为多少?若当时使用的是该表的0-15V量程,那么电压表度数又为多少?(   )

【解析】0-3V量程最小刻度是0.1V,是10分度的,因此要向下估读一位,读1.15V(由于最后一位是估读的,有偶然误差,读成1.14V-1.16V之间都算正确)。0-15V量程最小刻度为0.5V,不是10分度的,因此只要求读到0.1V这一位,所以读5.7V(5.6V-5.8V之间都算正确)。(   )

[答案]5.6V-5.8V

[例2]如图所示,在用玻璃砖测定玻璃折射率的实验中,如果所用的玻璃砖ABCD的上表面AB和下表面CD不严格平行(AD略大于BC),下列说法中正确的是(   )

A.用此玻璃砖做实验,画出的折射光线c和相应的入射光线a不再平行,因此对实验结果产生系统误差

B.用此玻璃砖做实验,画出的折射光线c和相应的入射光线a不再平行,但不会因此对实验结果产生影响

C.射出光线c相对于入射光线a有顺时针方向的微小偏转

D.射出光线c相对于入射光线a有逆时针方向的微小偏转

【解析】只要能把入射光线a在玻璃中的折射光线b确定下来,就能测定出玻璃的折射率。AB和CD不严格平行,a和c显然也不平行,但同样能确定出b的位置,因此不会对实验结果产生影响。可以设想AB和CD原来是平行的,现让CD逆时针转动一个小角度α,则法线也跟着逆时针转动α,b光线的入射角减小了α。由于折射角的变化大于入射角的变化,可以设想为射出光线c先随法线逆时针转动α(相当于折射角没变),再顺时针转动一个更大的角度到达新位置。

[答案]BC

【例3】实验室配有下列器材:铁架台(附夹子);长约1.5m的细线,细线下坠一个200g左右的石子;秒表;米尺。试根据提供的器材设计测量当地重力加速度的实验,并写出解析设细线下端系点到石子重心的距离为L。

【解析】若第一次摆线长为L1,则摆长为(L1+L0),测得简谐振动周期为T1,则

   (1)

将摆线长改变为L2,则摆长为(L2+L0),测得简谐振动周期为T2,则

   (2)

由(1)、(2)可得    g=

因此用直尺测出摆线长度的改变量和改变摆长前后周期T1、T2即可算出重力加速度值。

【点评】由于石子的重心位置无法确定,因此无法直接测量单摆的摆长。本实验利用单摆作简谐振动周期的平方与单摆摆长成正比的关系,设计出实验方案。运用公式g=,回避了对摆长的直接测量。

【例4】简述电流表内阻对测量结果的影响。

【解析】如在测量图2—89(甲)所示电路中通过电阻R)(或R.2)的电流I,必须把电流表串联在电路中,组成图2—89(乙)所示的电路,电流表有内阻RA,连人电路后,改变了电路中的电流(增大还是减小?),电流表测出的是改变后的电流I’,因而使测量产生误差,RA比R=Rl+R2小得越多,误差越小.电流表的内阻都很小,在RA比R小得多且测量不要求十分精确的情况下,可不考虑这一误差,而认为电流表的内阻RA=0,I=I’。若R与RA相差不大,则测量误差也较大,此时电流表内阻的影响不能忽略;显然此时的,I’

【例5】依图2~9l所示的电路图,将图2—92所示的器材连接成实验电路。

【解析】本题考查的关键是电流表的连接问题,按照图2-9l所示的电路图,电流表应测量灯泡Ll所在支路的电流,因此电流表应与灯泡Ll串联,灯泡Ll和电流表串联后

再与灯泡b并联。

在开关闭合前应作好两个方面的检查,其一是

实际线路是否按电路图连接正确,其二是电流是否

是从电流表的“+”接线柱流入.检查无误后,方能接

通开关。连接情况如图2—92所示。

【例6】在利用插针法测定玻璃砖折射率的实验中:

(1)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa’和bb’后,不自觉地碰了玻璃砖使它向aa’方向平移了少许,如图3-84所示。则他测出的折射率值将_____(选填“偏大”、“偏小”或“不变”);

(2)乙同学在画界面时,不自觉地将两界面aa’、bb’间距画得比玻璃砖宽度  大些,如图3-85所示,则他测得折射率_________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。

【解析】(1)如图3-86所示,甲同学利用插针法确定入射光线、折射光线后,测得的入射角、折射角没有受到影响,因此测得的折射率将不变。(2)如图3-87所示,乙同学利用插针法确定人射光线、折射光线后,测得的入射角不受影响,但测得的折射角比真实的折射角偏大,因此测得的折射率偏小。

【例7】某同学在做“当外力一定时加速度与质量的关系”实验时,得到如下数据:

(1)请你为该同学设计处理实验数据的方法。(2)实验结论是_____________。

【解析】在研究“当外力一定时加速度与质量的关系”时,应以自变量作为横坐标,以因变量作为纵坐标,运用图线法分析它们之间关系。若以质量(m)作为横坐标、以加速度(a)为纵坐标,则描点、画线后,所得的图象是一条曲线,如图6—2所示,该曲线是圆弧?是双曲线?分析该曲线并不能确定加速度与质量的关系;若以物体质量的倒数(1/m)为横坐标,以加速度(a)作为纵坐标,根据实验数据描出数据点,画线得出的图线为一条过原点的直线,如图6—3所示,它能直观、准确地得出加速度(a)与质量倒数(1/m)成正比,即在外力一定情况下,物体加速度与质量成反比。

【点评】(1)运用物理图象处理实验数据,这是物理实验的常用方法.在演示实验“欧姆定律的研究”、验证性实验“验证玻意耳定律”、测量性实验“用电流表和电压表测电池电动势和内电阻”等实验中,都采用了图象法进行实验数据的分析.本例正是考查运用图象法解决问题的能力。(2)作出图象的目的是:或者根据图线确定因变量与自变量之间的关系,或者根据有关知识分析图线斜率、截距、面积等的物理意义。



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