物理（五）-2025年高考考前20天终极冲刺攻略

第五辑 热学和光学实验……………………………………………………………………03 力学和电学实验……………………………………………………………………22 高考对于热学实验的知识点的命题形式是：根据实验原理，设计实验，正确处理实验数据，得出实验结论。将考查的知识点延伸到演示实验中，扩展到设计性、应用性等实验。需要学生能够将所学的实验原理和实验方法知识迁移到情境实验中去。 常考考点 真题举例 杨氏双缝干涉实验的实验目的、原理 2024·广东·高考真题 探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系 2023·山东·高考真题 用插针法测介质折射率的实验步骤和数据处理 2024·浙江·高考真题 用插针法测介质折射率的注意事项和误差分析 2024·安徽·高考真题 杨氏双缝干涉实验的实验步骤和数据处理 2024·河北·高考真题 用插针法测介质折射率的实验步骤和数据处理 2024·湖北·高考真题  用插针法测介质折射率的实验步骤和数据处理 2024·甘肃·高考真题 根据侧移量判断折射率大小 2023·海南·高考真题 山东卷2023年考察了热学实验的知识点，难度偏易，预计2025年高考这部分知识点同样会出现在考卷中。 广东卷2023~2024年连续两年考察了光学实验的知识点，2023年考了 用插针法测介质折射率的实验，2024年考了杨氏双缝干涉实验，难度偏易，近两年广东卷把光学的两个实验都考查了，预计2025年高考会考查热学实验。 海南卷2022~2023年连续两年考查了光学实验的知识点，2023年考了 用插针法测介质折射率的实验，2022年考了杨氏双缝干涉实验，难度偏易。预计2025年高考会考查光学实验。 浙江卷2024年考察了光学实验的知识点，考查用插针法测介质折射率的实验，难度偏易，预计2025年高考会考查杨氏双缝干涉实验。 安徽卷2024年考察了光学实验的知识点，考查用插针法测介质折射率的实验，难度偏易，预计2025年高考会考查杨氏双缝干涉实验。 考点1：热学实验 一、实验：用油膜法估测油酸分子的大小 1、实验原理 利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜，用D＝计算出油膜的厚度，其中V为一滴油酸酒精溶液中所含油酸的体积，S为油膜面积，这个厚度就近似等于油酸分子的直径，如下图。 【注意】把1滴油酸滴在水面上，水面上会形成一层油膜，油膜是由单层油酸分子（C17H33COOH）中的烃基 C17H33- 组成的。 尽管油酸分子有着复杂的结构和形状，分子间也存在着间隙，但在估测其大小时，可以把它简化为球形处理，并认为它们紧密排布。 2、实验器材 量筒、注射器、浅盘、油酸酒精溶液、玻璃板、坐标纸、痱子粉或滑石粉、细彩笔、水。 3、实验操作 配制油酸酒精溶液，取纯油酸1 mL，注入500 mL的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面达到500 mL刻度线为止。 用注射器将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并记下量筒内增加一定体积Vn时的滴数n。根据V0＝算出每滴油酸酒精溶液的体积V0。 向浅盘里倒入约2 cm深的水，并将痱子粉或滑石粉均匀地撒在水面上。 用注射器(或滴管)将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，油酸立即在水面散开，形成一块油膜。油膜上没有爽身粉，可以清楚地看出它的轮廓。 待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，并将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上。 将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S(求面积时以坐标纸上边长为1 cm的正方形为单位计算轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个)。 根据溶液的比例，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V，并代入公式D＝算出薄膜的厚度D，即为分子直径。 重复以上实验步骤，多测几次油酸薄膜的厚度，求平均值，即为油酸分子直径的大小。 4、误差分析 纯油酸体积的计算引起误差。 对油膜形状画线时带来误差。 数格子法本身是一种估算的方法，从而会带来误差。 5、物理量的测量 对“V”的测量 ①配制一定浓度的油酸酒精溶液，设其浓度为n； ②用注射器吸取一段油酸酒精溶液，读出它的体积为V0； ③再把它一滴滴地滴入烧杯中，记下液滴的总滴数N； ④则一滴油酸酒精溶液中，纯油酸的体积V＝n。 对“S”的测量 ①浅盘里盛水，把适量的爽身粉均匀撒在水面上； ②用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液，待油膜形状稳定后，将带方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描下薄膜的形状； ③数出轮廓范围内正方形的个数n0，不足半个的舍去，多于半个的算一个； ④用正方形的个数乘单个正方形的面积S0(即n0S0)计算出油膜的面积S。 6、误差分析 ①油酸酒精溶液配制后不要长时间放置，以免浓度改变，产生较大的实验误差。 ②实验前应注意，浅盘应清洗干净，否则难以形成油膜。 ③痱子粉的用量不要太多，否则不易成功。撒完痱子粉后，浅盘中的水面应保持平衡，痱子粉应均匀浮在水面上。 ④向水面滴一滴油酸酒精溶液.滴油酸酒精溶液的滴管口应在离水面1cm之内，否则油膜难以形成。 ⑤要待油膜形状稳定后，再画轮廓。 ⑥运用数格子法测油膜面积大于半格的算一格，小于半格的舍去这种方法所取方格的单位越小，计算的面积误差越小。 ⑦本实验只要求估算分子大小，实验结果数量级符合要求即可。 二、实验：探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系 1、实验思路 在保证密闭注射器中气体的质量和温度不变的条件下，通过改变密闭注射器中气体的体积，由压力表读出对应气体的压强值，进而研究在恒温条件下气体的压强与体积的关系。 2、实验原理 先选定一个热力学系统，比如一定质量的空气，在温度不变的情况下，测量气体在不同体积时的压强，再分析气体压强与体积的关系。 利用注射器选取一段空气柱为研究对象，如下图所示，注射器下端的开口有橡胶套，它和柱塞一起把一段空气柱封闭。在实验过程中，一方面让空气柱内气体的质量不变；另一方面，让空气柱的体积变化不要太快，保证温度不发生明显的变化。 3、实验器材 带铁夹的铁架台、注射器、柱塞(与压力表密封连接)、压力表、橡胶套，刻度尺。 4、实验装置图 5、物理量的测量 利用注射器选取一段空气柱为研究对象，注射器下端的开口有橡胶套，它和柱塞一起把一段空气柱封闭。 把柱塞缓慢地向下压或向上拉，读取空气柱的长度与压强的几组数据。空气柱的长度l可以通过刻度尺读取，空气柱的长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V。空气柱的压强p可以从与注射器内空气柱相连的压力表读取。 6、实验数据 作p－V图像：以压强p为纵坐标，以体积V为横坐标，用采集的各组数据在坐标纸上描点，绘出等温曲线，如图所示。观察p－V图像的特点看能否得出p、V的定量关系。 作p－图像：以压强p为纵坐标，以为横坐标，在坐标纸上描点。如果p－图像中的各点位于过原点的同一条直线上(如图所示)，就说明压强p跟成正比，即压强与体积成反比。如果不在同一条直线上，我们再尝试其他关系。 7、实验结论 一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，其压强与体积的倒数成正比，p－V图线是双曲线的一支，但不同温度下的图线是不同的。 8、注意事项 实验前检查注射器的气密性，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。 改变气体体积时，要缓慢进行。 实验过程中，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。 读数时视线要与柱塞底面平行。 作p－图像时，应使尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点应均匀分布于直线两侧，偏离太大的点应舍弃掉。 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。 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。 在等温过程中，气体的压强与体积的关系在p－V图像中呈现为双曲线。处理实验数据时，要通过变换，即画p－图像，把双曲线变为直线，说明p和V成反比。这是科学研究中常用的数据处理的方法，因为一次函数反映的物理规律比较直观，容易得出相关的对实验研究有用的参数。 考点2：光学实验 一、实验：测量玻璃的折射率 1、实验原理 如下图所示，当光线AO以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线O′B，从而求出折射光线OO′和折射角θ2，再根据n＝或n＝计算出玻璃的折射率 2实验器材 木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔。 3、实验步骤 用图钉把白纸固定在木板上； 在白纸上画一条直线aa′，并取aa′上的一点O为入射点，作过O点的法线NN′； 画出线段AO作为入射光线，并在AO上插上P1、P2两根大头针； 在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线aa′对齐，并画出另一条长边的对齐线bb′； 眼睛在bb′的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使P1的像被P2的像挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，再插上P4，使P4挡住P3和P1、P2的像； 移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P3、P4的针孔位置确定出射光线O′B及出射点O′，连接O、O′得线段OO′； 用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2； 改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的，并取平均值。 4、数据分析 计算法：由n＝，算出不同入射角时的n值，并取平均值。 图像法：作sin θ1－sin θ2图像，由n＝可知其斜率为折射率。 单位圆法：以入射点O为圆心，作半径为R的圆，如图所示，则sin θ1＝，sin θ2＝，OE＝OE′＝R，所以用刻度尺量出EH、E′H′的长度就可以求出n＝＝. 5、注意事项 不能把边界线和入射光线画的过粗。 入射角不能太大，也不能太小，在20°- 70°之间为宜。 玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5cm以上。 用手拿玻璃砖时，手只能接触玻璃砖的毛面或棱，不能触摸光洁的光学面，严禁把玻璃砖当尺子画玻璃砖的另一边bb′。 实验过程中，玻璃砖在纸上的位置不可移动。 大头针应竖直地插在白纸上，且玻璃砖每两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应大一点，以减小确定光路方向时造成的误差。 实验时入射角不宜过小，否则会使测量误差过大，也不宜过大，否则在bb′一侧将看不到P1、P2的像。 二、实验：用双缝干涉测量光的波长 1、实验目的 会用测量头测量条纹间距离；掌握用公式Δx＝λ 测定波长的方法；观察白光及单色光的双缝干涉图样。 2、实验原理 双缝间距d，双缝到屏的距离l。双缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0。对屏上与P0距离为x的一点P，两缝与P的距离PS1＝r1，PS2＝r2。在线段PS2上作PM＝PS1，则S2M＝r2－r1，因d≪l，三角形S1S2M可看作直角三角形。则r2－r1＝dsin θ(令∠S2S1M＝θ)。另x≈ltan θ≈lsin θ则r2－r1＝d， 若P处为亮纹，则d＝±kλ，(k＝0，1，2，……)，解得x＝±kλ。(k＝0，1，2……)，相邻两亮纹或暗纹的中心间距Δx＝λ。 3、实验器材 光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃光屏、光具座、测量头及刻度尺等。 4、实验装置图 5、实验步骤 观察双缝干涉图样： ①将光源、遮光筒、毛玻璃光屏依次安放在光具座上； 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，使光源灯丝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，使双缝与单缝平行，二者间距约为5～10 cm，这时可观察到白光的干涉条纹； ⑤在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。 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使分化板的中心刻线对齐某条亮条纹的中央，如图所示，记下手轮上的读数a1；转动手轮，使分化板中心刻线移至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a2，得出n个亮条纹间的距离为a＝|a2－a1|，则相邻两亮条纹间距Δx＝； ③用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(d是已知的)； ④重复测量、计算，求出波长的平均值； ⑤换用不同的滤光片，重复实验。 6、实验数据 条纹间距的计算：Δx＝； 波长计算：λ＝Δx＝； 计算多组数据，求λ的平均值。 7、注意事项 光源使用线状长丝灯泡，调节时使之与单缝平行且靠近，仪器所用的灯泡，其灯丝冷电阻较小，如果一开始就用12V电压，往往会由于电流过大而使电源的保险丝烧断或过载保护因此，加在灯泡上的电压应逐挡升高至12V,使用时不得超过12V。建议使用汽车或摩托车双灯丝灯泡，可直接打到12V。 实验中会出现屏上的光很弱的情况，主要是灯丝、单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴所致；干涉条纹是否清晰与单缝和双缝是否平行有关。 安装时，要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一条轴线上，并使单缝、双缝平行且竖直。 双缝干涉仪是比较精密的实验仪器，要轻拿轻放，不要随便拆分遮光筒、测量头等元件。 在读取a1至a2的整个过程中，不能拨动拨杆或转动测量头,否则会引起干涉条纹移动而使读数无效。 测量条纹间距时,测量头中分划板中心线必须与条纹的中央对齐。 8、误差分析 l的测量：l用毫米刻度尺测量，如果可能，可多次测量求平均值； 条纹间距Δx的测定：Δx利用测量头测量．可利用“累积法”测n条亮纹间距，再求Δx＝，并且采用多次测量求Δx平均值的方法进一步减小误差。 【典例1】（2023·山东·高考真题）利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定一托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强和体积（等于注射器示数与塑料管容积之和），逐次增加砝码质量，采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示。    回答以下问题： （1）在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体 。 A．与成正比    B．与成正比 （2）若气体被压缩到，由图乙可读出封闭气体压强为 （保留3位有效数字）。 （3）某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了，则在计算乘积时，他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随的增大而 （填“增大”或“减小”）。 【答案】 B 增大 【详解】（1）[1]在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体，与成正比。 故选B。 （2）[2]若气体被压缩到，则有 由图乙可读出封闭气体压强为 （3）[3]某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了，则在计算乘积时，根据 可知他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随的增大而增大。 【典例2】（2024·浙江·高考真题）如图所示，用“插针法”测量一等腰三角形玻璃砖（侧面分别记为A和 B、顶角大小为）的折射率。 ①在白纸上画一条直线ab，并画出其垂线cd，交于O点； ②将侧面A沿ab放置，并确定侧面B的位置ef ③在cd上竖直插上大头针P1和P2，从侧面B透过玻璃砖观察P1和P2，插上大头针P3，要求P3能挡住 （选填“P1”、“P2”或“P1和P2”）的虚像； ④确定出射光线的位置 （选填“需要”或“不需要”第四枚大头针； ⑤撤去玻璃砖和大头针，测得出射光线与直线ef的夹角为α，则玻璃砖折射率 n= 。 【答案】 P1和P2 不需要 【详解】③[1]要求P1和P2在一条光线上，该光线透过玻璃砖后过P3，故P3要能挡住P1和P2的虚像； ④[2]cd与ab垂直，则过P1和P2的光线与ab垂直，光垂直入射时传播方向不变，可确定ef边上的入射点，此时只需要找到折射光线上的一点即可确定出射光线，不需要插第四枚大头针； ⑤[3]根据几何关系可知入射角为，折射角为，如图所示 故 【典例3】（2024·安徽·高考真题）某实验小组做“测量玻璃的折射率”及拓展探究实验． (1)为测量玻璃的折射率，按如图所示进行实验，以下表述正确的一项是________。（填正确答案标号） A．用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和 B．在玻璃砖一侧插上大头针、，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使把挡住，这样就可以确定入射光线和入射点。在眼睛这一侧，插上大头针，使它把、都挡住，再插上大头针，使它把、、都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点 C．实验时入射角应尽量小一些，以减小实验误差 (2)为探究介质折射率与光的频率的关系，分别用一束红光和一束绿光从同一点入射到空气与玻璃的分界面．保持相同的入射角，根据实验结果作出光路图，并标记红光和绿光，如图乙所示．此实验初步表明：对于同一种介质，折射率与光的频率有关．频率大，折射率 （填“大”或“小”） (3)为探究折射率与介质材料的关系，用同一束微光分别入射玻璃砖和某透明介质，如图丙、丁所示。保持相同的入射角，测得折射角分别为、，则玻璃和该介质的折射率大小关系为n玻璃 n介质（填“”或“”）。此实验初步表明：对于一定频率的光，折射率与介质材料有关。 【答案】(1)B (2)大 (3) 【详解】（1）A．在白纸上画出一条直线a作为界面，把长方体玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边与a对齐。用直尺或者三角板轻靠在玻璃砖的另一长边，按住直尺或三角板不动，将玻璃砖取下，画出直线代表玻璃砖的另一边，而不能用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和，故A错误； B．在玻璃砖一侧插上大头针、，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使把挡住，这样就可以确定入射光线和入射点。在眼睛这一侧，插上大头针，使它把、都挡住，再插上大头针，使它把、、都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点，故B正确； C．实验时入射角应尽量大一些，但也不能太大（接近），以减小实验误差，故C错误； 故选B。 （2）由图乙可知，入射角相同，绿光的折射角小于红光的折射角，根据光的折射定律 可知绿光的折射率大于红光的折射率，又因为绿光的频率大于红光的频率，所以频率大，折射率大。 （3）根据折射定律可知，玻璃的折射率为 该介质的折射率为 其中 所以 【名校预测·第一题】（2025·青海西宁·二模）在探究气体压强与体积关系实验中，某兴趣小组设计如图实验装置。已知重力加速度为g，注射器气密性和导热良好且外界环境温度保持不变，不计一切摩擦。 (1)用刻度尺测得注射器刻度上到的长度为，注射器活塞的横截面积为 cm2； (2)取下沙桶，向右拉动活塞一段距离后，用橡胶套堵住注射孔，此时的气体压强为大气压；挂上沙桶，稳定后，测出此时的气体体积和沙桶的总质量，则气体压强的表达式 ；（请选用、、S、表示） (3)在沙桶内适量添加沙子，重复多次步骤，以沙桶的总质量为纵轴，以为横轴，绘制图像，其图像如图乙所示，图中横轴截距为，纵轴截距为，可求得未悬挂沙桶时注射器内气体的体积 。 【答案】(1)10 (2) (3) 【详解】（1）注射器刻度上到的长度为，则注射器活塞的横截面积为 （2）挂上沙桶，稳定后，根据平衡条件有 解得 （3）注射器气密性和导热良好且外界环境温度保持不变，根据玻意耳定律有 结合上述有 解得 结合图乙有 ， 解得 【名校预测·第二题】（2025·河北沧州·模拟预测）可见光的波长范围约为，分子直径约为。在中学实验室通过选用恰当的方法，可以测量这样的微小量。下列分别给出两种微小量的测量方法。 (1)通过双缝干涉实验测量单色光的波长，实验装置如图甲所示，其中测量头包括毛玻璃、游标尺、分划板、手轮、目镜等。 ①测量某亮条纹位置时，手轮上的示数如图乙所示，其示数为 mm。 ②下列可以增加目镜中观察到条纹个数的方法为 。（多选） A．将单缝向双缝靠近         B．将屏向靠近双缝的方向移动 C．使用间距更大的双缝     D．将实验中的紫光更换为红光 ③若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，假设某种单色光的条纹间距为，则该单色光的波长 。 (2)用油膜法估测油酸分子的大小实验，将浓度为的油酸酒精溶液一滴一滴滴入量筒，测出一滴溶液的体积为，向浅盘中倒入适量的水，并向水面均匀地撒入痱子粉，把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油酸膜的轮廓，如图丙所示，数出形成的油膜占据了115个方格，坐标纸中正方形方格的边长为1cm，则估测出油酸分丙子的直径为 m。（计算结果保留2位有效数字） 【答案】(1) 4.485/4.486/4.487/4.488 BC (2) 【详解】（1）①[1]螺旋测微器的固定刻度读数为4mm，可动刻度的读数为，测量值为 ②[2]由公式，可知条纹间距与双缝间距、双缝到屏的距离和光的波长有关，所以若想增加从目镜中观察到的条纹个数，就要减小条纹宽度，则可通过减小双缝到屏的距离、增大双缝间距、选用波长较短的光来实现，将单缝向双缝靠近对条纹间距无影响，将实验中的紫光更换为红光波长变大，则BC正确。 故选BC。 ③[3]根据条纹间距公式 可计算单色光的波长 （2）油酸分子直径 【名校预测·第三题】（2025·山东·一模）某实验小组用“插针法”测量玻璃的折射率，如图甲所示，所用器材有：平行玻璃砖、木板、白纸、大头针、刻度尺、量角器、铅笔、图钉等。 (1)下列操作正确的是_____。 A．为了减小误差，选择的入射角应尽量大些 B．插大头针时，必须在另一侧观察，让挡住的像 C．为了减小误差，大头针、和、之间的距离应适当大些 D．如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度小的玻璃砖来测量 (2)同学们按照正确的操作步骤，多次改变入射角，根据测得的入射角和折射角的正弦值，作出了如图乙所示图线，由图线可知该玻璃砖的折射率是 。 (3)某位同学不小心将界面画成如图丙中实线所示（虚线为玻璃砖轮廓），其他实验操作均正确，则实验测得的折射率 （选填“偏大”、“偏小”、“不变”或“都有可能”）。 【答案】(1)C (2)1.5 (3)都有可能 【详解】（1）A．为了减小测量误差，入射角应适当大一些，但不能太大，故A错误； B．插大头针时，应该在同一侧让和的同一条直线上作为入射光线，故B错误； C．为了减小实验误差，入射角应尽量大些，玻璃砖的宽度也宜大一些，大头针应垂直插在纸面上，且应使大头针、和、之间的距离应适当大些，故C正确； D．利用“插针法”测定玻璃的折射率时，宽度较大的玻璃砖中光线较长，测量误差较小，所以为了减小误差，应选用宽度大的玻璃砖来测量，故D错误。 故选C。 （2）根据折射定律可知 可得 则与的函数，其斜率的倒数表示折射率，即 （3）红线表示实际的光路图 而黑线是作图时所采用的光路图，可见，入射角没有变化，折射角的测量值偏大，根据折射率公式 可知小星同学测得的折射率与真实值相比偏小； 红线表示实际的光路图 而黑线是作图时所采用的光路图，可见，入射角没有变化，折射角的测量值偏小，根据折射率公式 可知小星同学测得的折射率与真实值相比偏大； 光路如图所示 操作正确，与画玻璃砖形状无关，所以小星同学测得的折射率与真实值相比不变。 由上可知测得的折射率为偏大、偏小和不变都有可能。 【名校押题·第一题】押题1. 洛埃镜实验是利用平面镜研究光波的性质。某次实验时，小南用光电传感器代替光屏，测量单色光的波长，其原理如图甲所示，单色光从单缝S射出，一部分直接投射到传感器上，另一部分入射到平面镜后反射到传感器上。传感器沿矩形的长边（图中竖直方向）均匀分布着许多光敏单元，各个光敏单元得到的光照信息经计算机处理后，在显示器得到各点的光照强度，形象地展示亮条纹的分布，得到干涉图像的条纹间距。图乙中a曲线是小南得到的干涉图像。 (1)由图甲可知单缝S到传感器的距离为 cm； (2)单缝S到平面镜的距离，则单色光的波长为 nm（保留3位有效数字）； (3)若只把光源换成频率更大的单色光，则新的光强分布是图乙中的 （填“b”或“c”）曲线。 押题2. 在“用双缝干涉测量光的波长”实验中。 (1)在观察红光的干涉图样时，现有A毛玻璃屏、B双缝、C白光光源、D滤光片、E单缝等光学元件，将C白光光源放在光具座最右端，依次放置其他光学元件，由右至左，表示各光学元件的字母排列顺序应为： （选填“①”或“②”）。 ①C、D、E、B、A        ②C、D、B、E、A (2)一同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，如图所示。若要使两者对齐，该同学应如何调节____________。 A．仅左右转动透镜 B．仅旋转单缝 C．仅旋转双缝 D．仅旋转测量头 (3)某次测量，测量头前的游标卡尺显示如下所示，所对应的读数应为 mm。 (4)为了使测得单色光的条纹间距增大，在其他条件不变的情况下，以下做法合适的是__________。 A．增大单缝与双缝间距 B．增大双缝与毛玻璃屏间距 C．更换双缝间距更小的双缝片 D．增强光源亮度 押题3. 在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验过程中。 （1）单分子油膜：油酸分子式为，它的一个分子可以看成由两部分组成，一部分是，另一部分是，对水有很强的亲和力。当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，其中酒精溶于水中，并很快挥发。油酸中一部分冒出水面，而部分留在水中，油酸分子就直立在水面上，形成一个单分子层油膜。 （2）配制溶液：将1mL纯油酸配制成2000mL的油酸酒精溶液。 （3）测量体积：用量筒测出1mL溶液共有80滴。 （4）平静水面：在边长为30~40cm浅盘里倒入2~3cm深清水，待水面稳定后将爽身粉均匀地撒在水面上。 （5）滴入溶液：用清洁滴管将配制好的1滴溶液轻轻滴入浅盘中。 （6）描线：待油膜散开稳定后，用描线笔描出油膜轮廓。 （7）数格，每格边长是0.5cm，油膜轮廓如图所示。 ①油膜的面积为 （结果保留两位有效数字）； ②油酸分子的直径约为 m（结果保留两位有效数字）； ③在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，实验小组测得油酸分子直径的结果明显偏小，原因可能是 。 A．油酸在水面未完全散开时即描线 B．计算油膜面积时把所有不足一格的方格计算在内 C．用量筒测出1mL溶液的滴数时，多数了滴数 1、【答案】(1)61.0 (2)610 (3)b 【详解】（1）单缝S到传感器的距离为81.0cm-20.0cm=61.0cm （2）等效双缝宽度 相邻亮条纹中心间距 由 得 （3）若只把光源换成频率更大的单色光，则波长变小，根据 可知条纹间距变小，可知新的光强分布是图乙中的b。 2、【答案】(1)① (2)D (3)50.70 (4)BC 【详解】（1）为了获取单色的线光源，光源后面应放置滤光片、单缝、单缝形成的线光源经过双缝产生干涉现象，在光屏上可以观察到干涉条纹，因此由右至左，各光学元件排列顺序应为白色光片C、滤光片D、单缝E、双缝B、毛玻璃屏A、故为C、D、E、B、A，故①正确，②错误； 故选①。 （2）发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，若要使两者对齐，该同学应调节测量头。 故选D。 （3）螺旋测微器的精度为0.05mm，其示数为固定刻度与可动刻度之和，所以图示数为50mm+14×0.05mm=50.70mm； （4）依据双缝干涉条纹间距公式分析知，要使Δx增大，可以增大L，减小d，也可以增大λ，与单缝和双缝间及光的强度无关； 故选BC。 3、【答案】 BC 【详解】[1]根据题意可知，油膜所占坐标纸格数约140格，故油膜面积为 [2]一滴油酸酒精混合溶液纯油酸的体积为 油酸分子的直径约为 [3]A．油酸在水面未完全散开时即描线会导致面积S偏小，故直径偏大，A错误； B．计算油膜面积时把所有不足一格的方格计算在内，会导致面积S偏大，故直径偏小，B正确； C．用量筒测出1mL溶液的滴数时，多数了滴数，会导致计算的油酸体积偏小，故直径偏小，C正确。 故选BC。 力学和电学实验探究题是高考的必考内容，高考对于这部分知识点的命题形式是：根据实验原理，设计实验，正确处理实验数据，得出实验结论。将考查的知识点延伸到演示实验中，扩展到设计性、应用性等实验。需要学生能够将所学的实验原理和实验方法知识迁移到情境实验中去。 对于力学实验，高考的命题特点是：原始实验题目少，基本上都是以基本力学模型为载体，根据运动学和动力学知识设计实验，主要形式有：实验原理的拓展和延伸（来源于教程，又高于教材，需要分析理解实验而不是盲目背诵实验）；情境的设计与创新（认真审题，理解是做什么，怎么做和为什么。万变不离其宗。）；实验器材的等效与替换（不变目的但变装置；不变装置但变目的）。 对于电学实验，高考的命题特点是：主要是创新类电学实验。仪器的使用创新：根据题意找到实验在教材中的原型；装置的改造：运用改装的知识完成实验，测量电表的内阻时要充分利用待测电表自身的测量功能，不需要其它电表来测量自身的参数；数据的处理：电学实验最常考的就是图像法；电路设计：从题目给定的电路原理图入手分析，再根据所学的电学知识找到解题突破口。 常考考点 真题举例 验证加速度与力成正比的实验步骤、数据处理与误差分析 2024·广东·高考真题 电学创新实验 2024·广东·高考真题 验证加速度与力成正比的实验步骤、数据处理与误差分析 2024·天津·高考真题 验证动量守恒定律的实验步骤和数据处理 2022·福建·高考真题 重力加速度及其测定 2024·贵州·高考真题 验证机械能守恒定律的实验步骤与数据处理 2024·浙江·高考真题 验证加速度与质量成反比的实验 2024·甘肃·高考真题 用单摆测重力加速度的实验 2024·广西·高考真题 测量电源电动势和内阻的实验 2024·天津·高考真题 观察电容器充、放电现象 2024·重庆·高考真题 使用多用电表测量二极管的正反向电阻 2024·浙江·高考真题 伏安法测量未知电阻 2024·福建·高考真题 广东卷2022~2024年连续三年考查力学和电学实验的知识点，总体的趋势往一题多个试验和创新方向发展。预计2025年这两部分知识会继续出现在考卷中。 浙江卷2022~2024年连续三年考查力学和电学实验的知识点， 浙江卷对于这两部分实验的考查力度较大，在试卷中的占比较大。。预计2025年这两部分知识会继续出现在考卷中。 福建卷2023~2024年连续三年考查力学和电学实验的知识点，难度适中。预计2025年这两部分知识会继续出现在考卷中。 北京卷2023~2024年连续两年考查力学实验的知识点，难度适中。2022~2024年连续三年考查电学实验的知识点，难度偏易。预计2025年这部分知识会继续出现在考卷中。 考点3: 力学实验 一、探究小车速度随时间变化的规律 1、实验原理 ①利用纸带计算瞬时速度：以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度。 ②用v－t图像表示小车的运动情况：以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，用描点法画出小车的v－t图像，图线的倾斜程度表示加速度的大小，若图像是一条倾斜的直线，则物体做匀变速直线运动。 3、实验器材 电火花计时器（或电磁打点计时器）、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片。 4、实验装置图 5、实验步骤 ①把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路。 ②把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面。放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行。 ③把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，后释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列小点。 ④断开电源，换上新纸带，重复实验两次。 ⑤增减所挂槽码，按以上步骤再做两次实验。 6、数据处理 ①从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头一些比较密集的点，从后边便于测量的点作为计时起点。 ②为了计算方便和减小误差，通常用连续打点五次的时间作为时间单位，即计数点的时间间隔为T＝0.1 s。如下图所示。 ③正确使用毫米刻度尺测量每相邻两计数点间的距离，不要直接去测量两个计数点间的距离，而是要量出各个计数点到计时零点的距离d1、d2、d3…然后再算出相邻的两个计数点的距离x1＝d1；x2＝d2－d1；x3＝d3－d2；x4＝d4－d3…，并填入设计的表格中，如下表所示。 位置编号 0 1 2 3 4 5 6 时间t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 x/m (dn－dn－1)/m v/(m·s－1) ④用平均速度求瞬时速度：vn＝＝. ⑤用逐差法求解平均加速度 a1＝，a2＝，a3＝⇒a＝＝。 ⑥根据记录的v、t数据,在直角坐标系中描点，根据所描的点做一条直线，如下图所示，通过图像的斜率求解物体的加速度。图像和纵坐标轴的交点表示开始计时小车的速度——初速度。 ⑦x1、x2、x3…xn是相邻两计数点间的距离．是两个连续相等的时间内的位移差：Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2，…。若=，则说明小车做匀变速直线运动。 7、误差分析 ①根据纸带，使用刻度尺测量计数点的位移有误差。 ②木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀。小车运动时加速度有变化造成误差，这样测量得到的加速度只能是所测量段的平均加速度。 ③电源频率不稳定，造成相邻两点的时间间隔T不完全相等。 ④纸带运动时打点不稳定引起测量误差。 ⑤用作图法，作v－t图像时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差。 8、注意事项 ①纸带、细绳要和木板平行，小车运动要平稳。释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器的位置。 ②实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源，后取下纸带。 ③选择一条点迹清晰的纸带，舍弃点密集部分，适当选取计数点。不要分段测量各段位移，应尽可能地一次测量完毕。对纸带进行测量时，应测量出各个计数点到起始点O之间的距离。 ④在小车到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地和小车与滑轮相撞。 ⑤在坐标纸上，纵、横轴选取合适的单位，要避免所描点过密或过疏，描点连线时不能连成折线，应作一条直线，让各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧。 ⑥不需要平衡摩擦力；不需要满足悬挂槽码质量远小于小车质量。 ⑦区分计时点和计数点：计时点是指打点计时器在纸带上打下的点。计数点是指测量和计算时在纸带上所选取的点，要注意“每5个点取一个计数点”与“每隔4个点取一个计数点”取点方法是一样的，时间间隔均为。 ⑧实验中的读数问题：刻度尺的精度为1mm，读数时应估读到0.1mm。刻度尺的读数要估读到毫米的下一位。 ⑨有效数字的位数：在一个数中，自左向右，从第一个不为零的数字起，到右边最末一位数字止(包括末位数为零的数字)，共有几个数字，就是几位有效数字。 【注意】实验考点：纸袋求速度和加速度的公式；纸带中相邻Δx不为零且为定值，则可判定物体做匀变速直线运动；图像v-t求斜率。 二、探究弹簧弹力与形变量的关系 1、实验原理 弹簧弹力的确定方法：弹簧的下端悬挂钩码时弹簧会伸长，平衡时弹簧产生的弹力大小等于所挂钩的重力大小； 弹簧伸长量的确定方法：在未挂重物时，用刻度尺测量弹簧原长l0，挂上钩码平衡后，再用刻度尺测量弹簧长度l，则弹簧伸长量Δx=l-l0； 根据实验数据制作表格和图像并探究弹簧弹力与伸长量之间的定量关系。 2、实验仪器 铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、坐标纸。 3、实验装置图 4、实验步骤 ①将铁架台放在实验桌上，根据实验装置图安装实验装置，待弹簧自由下垂并静止时测量原长l0； ②在弹簧下端悬挂1个钩码，当钩码静止时测出弹簧的总长度l，计算弹簧的伸长量，并记下钩码的重力； ③增加钩码的数量（2个钩码、3个钩码……）重复步骤②，将测量的数据记录在下面的表格中。 钩码的个数 钩码所受的重力G/N 弹簧的弹力F/N 弹簧总长l/m 弹簧伸长量Δx/m 1 2 3 4 5 6 5、实验数据的处理 根据表格数据，以弹力F为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标建立平面直角坐标系，用描点法作图，做出弹簧弹力与伸长量之间的关系图像，如下图所示： 根据图像得出弹力与弹簧伸长量的函数关系式，表达式中的斜率即为弹簧的劲度系数，即k＝。 6、实验结论 在弹簧的弹簧限度内，弹簧的弹力与弹簧的伸长量成正比； 弹簧弹力与弹簧伸长量的关系函数表达式是F=kx。 7、实验误差 弹簧长度测量不准确可能引起的实验误差。 画图时描点、连线不准确引起的实验误差。 弹簧自身重力的影响产生的实验误差。 钩码的标值不准确引起的实验误差。 【注意】实验考点：描点时用平滑的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与形变量间的关系。作图像时，不要连成“折线”，而应尽量让点落在直线上或均匀分布在两侧。 三、验证力的平行四边形定则 1、实验原理 等效替代法：使一个力F′的作用效果和两个力F1、F2的共同作用效果相同，就是让同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点，所以F′就是F1、F2的合力，做出F′的图示。 平行四边形定则：根据平行四边形定则做出F1、F2的合力F的图示。 验证：比较F和F′的大小和方向是否相同。若在误差允许的范围内相等，则验证了力的平行四边形定则。 2、实验器材 方木板、白纸、弹簧测力计(两个)、橡皮条、细绳套、三角板、刻度尺、图钉(若干)。 3、实验装置图 4、实验步骤 ①在水平桌面上平放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸固定在方木板上。 ②用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端各系上细绳套。 ③用两个弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，将结点拉到某一位置O，如图所示。 ④用铅笔描下O点的位置和两条细绳的方向，读出并记录两个弹簧测力计的示数。 ⑤用铅笔和刻度尺在白纸上从O点沿两条细绳的方向画直线，按一定的标度做出两个力F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺和三角板作平行四边形，过O点的平行四边形的对角线即为合力F。 ⑥只用一个弹簧测力计，通过细绳把橡皮条的结点拉到同样的位置O，读出并记录弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度用刻度尺从O点做出这个力F′的图示。 ⑦比较F′与用平行四边形定则求出的合力F的大小和方向，看它们在实验误差允许的范围内是否相等。 ⑧改变F1和F2的大小和方向，再做两次实验。 5、实验数据处理 ①用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳的方向画直线，按选定的标度做出这两个弹簧测力计的读数F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形。过O点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力F的图示。 ②用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的F′的方向做出这个弹簧测力计的拉力F′的图示。 ③比较F′和平行四边形定则求出的合力F在大小和方向上是否相同，从而验证平行四边形定则。 6、实验误差 读数误差：弹簧测力计数据在允许的情况下，尽量大一些，读数时眼睛一定要正视，要按有效数字正确读数和记录。。 做图误差：结点O的位置和两个弹簧测力计的方向画得不准确，作图比例不恰当、不准确等造成作图误差；两个分力的起始夹角α太大，如大于120°，再做后两次实验时，α变化范围不大，因而弹簧测力计示数变化不显著，读数误差较大，导致作图产生较大误差。 减少误差的措施：①橡皮条的结点要小一些，细绳（套）要长一些；②用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，夹角应适当的大一些；③在同一次实验中，橡皮条拉长后结点的位置必须保持不变；④画力的图示时，应选定恰当的长度作为标度。应尽量将图画的大一些，但也不要画出纸外。 7、注意事项 同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是：将两只弹簧测力计调零后互钩对拉，若两只弹簧测力计读数相同，则可选；若读数不同，应调整或另换，直至相同为止。 被测力的方向应与弹簧测力计轴线方向一致，拉动时弹簧不可与外壳相碰或摩擦。 在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点O的位置一定要相同。 在具体实验时，两分力间夹角不宜过大，也不宜过小，以60°～120°之间为宜。 读数时应正视、平视刻度。 使用弹簧测力计测力时，读数应尽量大些，但不能超出它的测量范围。 读数时视线要正视弹簧测力计的刻度板，同时读数时要注意估读到最小刻度的下一位。 【注意】实验考点：①等效法；②平行四边形定则；③弹簧测力计的读数；④合力的作图法。 四、探究加速度与力、质量的关系 1、实验原理 加速度与力的关系：保持小车质量不变，通过改变槽码的个数改变小车所受的拉力。小车所受的拉力可认为与槽码所受的重力相等。测得不同拉力下小车运动的加速度，探究加速度与力的关系。 加速度与质量的关系：保持小车所受的拉力不变，通过在小车上增加重物改变小车的质量。测得不同质量的小车在这个拉力下运动的加速度，探究加速度与质量的关系。 做出图像和图像，确定a与F、m的关系。 2、实验器材 小车、打点计时器、纸带、刻度尺、天平、砝码、槽码、一端带有滑轮的长木板、细线等 3、实验装置图 4、实验测量的物理量 小车的质量的测量：可以用天平测量质量，为了改变小车的质量，可以在小车中增减砝码的数量。 加速度的测量：①小车做初速度为零的匀加速直线运动，则可用刻度尺测量位移x和秒表测量时间t，然后由公式 算出加速度；②将打点计时器的纸带连在小车上，根据纸带上打出的点来测量加速度；③因为我们探究的是加速度与其他物理量之间的比例关系，因此测量不同情况下物体加速度的比值，测出两个初速度为零的匀加速运动在相同时间内发生的位移x1、x2，位移之比就是加速度之比。 力的测量：平衡摩擦力并满足重物的质量远小于小车的质量时，可以用细绳所挂重物的重力代替小车所受的合外力。 5、实验步骤 ①用天平测出小车和槽码的质量。 ②按照上面实验装置图安装好实验装置，小车不洗细绳，安装纸带。 ③平衡摩擦力（方法：在长木板无滑轮一端抬高，移动垫木的位置到打点计时器正常工作在纸带上所打的点出现相邻点间距相等的现象时停止，固定好位置，如下图所示。目的：使重力的分力与摩擦力平衡，让细绳拉小车的力等于小车所受的合外力） ④把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂槽码，将车拉到打点计时器附近。 ⑤先打开计时器电源，再释放小车，得到纸带并在纸带上标记号码，记下槽码的重量。 ⑥改变槽码的重量，重复以上的步骤几次。 ⑦控制槽码质量不变，改变小车质量，再测几组数据。 ⑧设计表格，记录实验数据，表格形式如下： 6、实验数据处理 探究加速度与力的关系，以加速度为纵坐标，力为横坐标建立直角坐标系，根据以上实验数据在图上描点，并用光滑的直线将点连接起来，如下图所示： 探究加速度与质量的关系，以加速度为纵坐标，质量为横坐标建立直角坐标系，根据以上实验数据在图上描点，并用光滑的曲线将点连接起来，如下图所示： 由于上图为双曲线，说明加速度与质量成反比，可用加速度为纵坐标，质量的倒数为横坐标作图，如下图所示： 7、实验结论 保持物体质量M不变时，物体的加速度a与所受力F成正比.。 保持力F不变时，物体的加速度a与质量M成反比。 8、实验注意事项 打点前小车应靠近打点计时器且应先接通电源后释放小车； 在平衡摩擦力时，不要悬挂槽盘，但小车应连着纸带且接通电源。 改变槽码的质量的过程中，要始终保证槽码的质量远小于小车的质量。 作图时应使所作的直线通过尽可能多的点，不在直线上的点也要尽可能的对称分布在直线的两侧，但若遇到个别偏离较远的点可舍去。 9、误差分析 平衡摩擦力操作不当，将有以下两种情况出现： 斜面倾角太小，平衡摩擦力不足，加速度与力、质量的倒数的图像如下图所示： 斜面倾角太大，平衡摩擦力过度，加速度与力、质量的倒数的图像如下图所示： 槽码的质量不能远小于小车的质量，即所挂槽码的质量太大时，加速度与力的图像中曲线的斜率会不断减小，如下图所示： 分析：由mg - Ma = ma,由此可得,只有在<<M时，才有F ≈ mg。 ，则m越大时，其差值也越大。 质量测量、长度测量中也存在偶然误差，可通过多次测量取平均值的方法来减小误差。 作图时存在误差。 【注意】实验考点：①做出a－F图像和a－图像，确定a与F、m的关系；②图像的处理以及实验的注意事项；③平衡摩擦力的目的是使细线的拉力作为小车的合外力；④钩码（砂和砂桶）的质量m远小于小车的质量M。 五、探究平抛运动的特点 1、实验原理 平抛运动可以看作是两个分运动的合成：一是水平方向的匀速直线运动，其速度等于平抛物体运动的初速度；另一个是竖直方向的自由落体运动。利用铅笔确定做平抛运动的小球运动时若干不同位置，然后描出运动轨迹，测出曲线上任一点的坐标x和y，利用公式x=vt和y=gt2就可求出小球的水平分速度，即平抛物体的初速度。 2、实验仪器 木板及竖直固定支架、斜槽（附金属小球）、重锤、图钉、白纸、刻度尺、三角板、铅笔。 3、实验装置图 4、实验步骤 ①把斜槽放在桌面上，让其末端伸出桌面外，调节末端使其切线水平固定。  ②在带有支架的木板上，用图钉把白纸定好，并让竖放木板左上方靠近槽口，使小球滚下飞出后的轨道平面跟板面平行，如图所示。  ③把小球飞离斜槽末端时的球心位置投影到白纸上，描出点O，过O点利用重垂线描出竖直方向。 ④让小球每次都从斜槽上同一适当位置滚下，在粗略确定的位置附近，用铅笔较准确地确定小球通过的位置，并记下这一点，以后依次改变x值，用同样的方法确定其他各点的位置。 ⑤把白纸从木板上取下来，用三角板过O作与竖直方向垂直的x轴，将一系列所描的点用平滑的曲线连接起来，这就是小球平抛运动的轨迹。 5、实验数据处理 运动轨迹的判断：①如图所示，在x轴上做出等距离的几个点A1、A2、A3…，把线段OA1的长度记为l，则OA2＝2l，OA3＝3l，由A1、A2、A3…向下作垂线，与轨迹交点分别记为M1、M2、M3…，若轨迹是一条抛物线，则各点的y坐标和x坐标之间应该满足关系式y＝ax2(a是待定常量)，用刻度尺测量某点的x、y两个坐标值代入y＝ax2求出a，再测量其他几个点的x、y坐标值，代入y＝ax2，若在误差范围内都满足这个关系式，则这条曲线是一条抛物线。 ②建立y-x2图像，根据所测量的各个点的x、y坐标值分别计算出对应y值和x2值，在y-x2坐标系中描点，连接各点看是否在一条直线上，并求出该直线的斜率即为a值。 初速度的计算：①若原点O为抛出点，利用公式x＝v0t和y＝gt2即可求出多个初速度v0＝x，最后求出初速度的平均值，这就是做平抛运动的物体的初速度。 ②若原点O不是抛出点，如图所示，在轨迹曲线上取三点A、B、C，使xAB＝xBC＝x，如图所示。A到B与B到C的时间相等，设为T，yBC－yAB＝gT2，且v0T＝x，由以上两式得v0＝x。 6、实验误差 安装斜槽时，其末端切线不水平。  小球每次滚下的初位置不尽相同。 建立坐标系时，可能误将斜槽末端端口作为坐标原点。  空气阻力使小球不是真正的平抛运动。 描点不准确。 7、注意事项 ①实验中必须保持通过斜槽末端的切线水平，木板必须处在竖直面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行，并使小球的运动靠近图板但不接触。 ②小球必须每次从斜槽上同一位置由静止滚下，即在斜槽上固定一个挡板，每次都从挡板位置释放小球。  ③坐标原点（小球做平抛运动的起点）不是槽口的端点，应是小球在槽口时，球心在木板上的水平投影点。  ④要在斜槽上适当的高度释放小球，使它以适当的水平初速度抛出，其轨迹由图板左上角到达右下角；要在平抛轨迹上选取距O点远一些的点来计算小球的初速度，这样可以减小测量误差。 ⑤固定木板时，木板必须处在竖直平面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行，固定时要用重锤线检查坐标纸是竖直。 【注意】实验考点：平抛规律的应用；运动轨迹的判断；初速度的计算。 六、探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 1、实验原理 本实验探究了向心力与多个物理量之间的关系，因而实验方法采用了控制变量法。 匀速转动手柄，可以使塔轮、长槽和短槽匀速转动，槽内的小球也就随之做匀速圆周运动，此时小球向外挤压挡板，挡板对小球有一个指向圆周运动圆心的弹力作为小球做匀速圆周运动的向心力，可以通过标尺上露出的红白相间等分标记，粗略计算出两球所需向心力的比值。 在实验过程中可以通过两个小球同时做圆周运动对照，分别分析下列情形：①在质量、半径一定的情况下，探究向心力大小与角速度的关系；②在质量、角速度一定的情况下，探究向心力大小与半径的关系；③在半径、角速度一定的情况下，探究向心力大小与质量的关系。 2、实验装置图 3、实验器材 向心力演示器、质量不等的小球。 4、实验步骤 分别将两个质量相等的小球放在实验仪器的两个小槽中，且小球到转轴(即圆心)距离相同即圆周运动半径相同。将皮带放置在适当位置使两转盘转动，记录不同角速度下的向心力大小(格数)。 分别将两个质量相等的小球放在实验仪器的长槽和短槽两个小槽中，将皮带放置在适当位置使两转盘转动角速度相等、小球到转轴(即圆心)距离不同即圆周运动半径不等，记录不同半径的向心力大小(格数)。 分别将两个质量不相等的小球放在实验仪器的两个小槽中，且小球到转轴(即圆心)距离相同即圆周运动半径相等，将皮带放置在适当位置使两转盘转动角速度相等，记录不同质量下的向心力大小(格数)。 5、实验数据处理 分别做出Fn－ω2、Fn－r、Fn－m的图像，分析向心力大小与角速度、半径、质量之间的关系。 6、实验结论 在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度的平方成正比。 在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成正比。 在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比。 7、实验注意事项 摇动手柄时应力求缓慢加速，注意观察其中一个标尺的格数．达到预定格数时，即保持转速恒定，观察并记录其余读数。 七、验证机械能守恒定律 1、实验原理 通过实验，分别求做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量。 验证的表达式：mv＋mgh2＝mv＋mgh1或mv－mv＝mgh1－mgh2。 需测量的物理量：物体所处两位置之间的高度差、物体的运动速度。 2、实验仪器 带有铁夹的铁架台、导线、复写纸、重物、刻度尺、打点计时器及电源、纸带、交流电源等。 3、实验装置图 4、实验步骤 安装装置：按上图所示把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时器与电源连接好。  打纸带：在纸带的一端把重物用夹子固定好，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带使重物停靠在打点计时器附近。先接通电源后释放纸带，让重物拉着纸带自由下落。重复几次，得到3～5条打好点的纸带。  选纸带并测量：选择一条点迹清晰的纸带，确定要研究的开始和结束的位置，记下第一个点的位置O，并在纸带上从任意点开始依次选取几个计数点1、2、3、4、…，并量出各点到O点的距离h1、h2、h3、…，测量并计算出两位置之间的距离Δh及在两位置时纸带的速度，代入表达式进行验证。 5、实验数据的处理 计算各点对应的瞬时速度：根据公式计算物体在打下点1、2、…时的即时速度v1、v2、…。 验证方法：①任取两点A、B，如果在实验误差允许范围内mghAB＝mvB2－mv2，则机械守恒定律得到验证。②选择开始的两点间距接近2 mm的一条纸带，打的第一个点为起始点，如果在实验误差允许范围内mghn＝mv，则机械能守恒定律得到验证。③用数据画出v2-h图像，在实验误差允许范围内图线是一条过原点且斜率为g的直线，则机械能守恒定律得到验证。 6、实验误差 本实验的误差主要是纸带测量产生的偶然误差以及重物和纸带运动中的空气阻力及打点计时器的摩擦阻力引起的系统误差。  计时器平面不在竖直方向，纸带平面与计时器平面不平行会增大阻力。 电磁打点计时器的阻力大于电火花计时器，交流电的频率f不是50 Hz也会带来误差，f＜50Hz，使动能Ek＜EP的误差进一步加大f＞50 Hz，则可能出现Ek＞EP的结果。 本实验中的重力加速度g必须是当地的重力加速度，而不是纸带的加速度a。  7、注意事项 实验时，应先接通电源，让打点计时器正常工作后再松开纸带让重物下落。 实验应选用质量和密度较大的重物。  本实验中的几种验证方法均不需要测重物的质量m。  安装打点计时器时，要使两限位孔的中线在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。 速度不能用v＝gt或v＝计算，应根据纸带上测得的数据，利用vn＝计算瞬时速度。 【注意】实验考点：速度的计算；重力势能的减少量和对应过程动能的增加量的计算；v2-h图像的研究。 八、验证动量守恒定律 1、实验原理 在一维碰撞中，测出相碰的两物体的质量m1、m2和碰撞前、后物体的速度v1、v2、v1′、v2′，算出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后动量是否相等。 2、实验方案及过程 方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 实验装置图： 实验器材：气垫导轨、数字计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥。 实验步骤： ①测质量：用天平测出滑块的质量； ②安装：正确安装好气垫导轨，如上图所示； ③实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度； ④改变条件，重复实验：改变滑块的质量；改变滑块的初速度大小和方向； ⑤验证：一维碰撞中的动量守恒 实验数据处理： ①滑块速度的测量：，式中为滑块上挡光片的宽度(仪器说明书上给出，也可直接测量)，为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间； ②验证的表达式：m1v1＋m2v2= m1v1′＋m2v2′。 实验注意事项：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”， 调整气垫导轨时，应确保导轨水平。 方案二：研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒 实验装置图： 实验器材：斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸、圆规、铅垂线等。 实验步骤： ①测质量：用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球； ②安装：按照如图甲所示安装实验装置。调整斜槽，使斜槽底端水平； ③铺纸：白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好，记下铅垂线所指的位置O； ④放球找点：不放被撞小球，每次让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复10次。用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心P就是小球落点的平均位置； ⑤碰撞找点：把被撞小球放在斜槽末端，每次让入射小球从斜槽同一高度(同步骤(4)中的高度)自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次。用步骤④的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置M和被撞小球落点的平均位置N，如图乙所示； ⑥验证：连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度．将测量数据填入表中，最后代入，看在误差允许的范围内是否成立； ⑦整理：将实验器材放回原处 实验数据整理：验证的表达式：。 实验注意事项：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”；斜槽末端的切线必须水平；选质量较大的小球作为入射小球；实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变；小球落地点的平均位置要用圆规来确定：用尽可能小的圆把所有落点都圈在里面，圆心就是落点的平均位置；入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放。 其它方案：用两摆球碰撞、在光滑桌面上两车碰撞验证动量守恒定律，如下图所示。 九、单摆法测重力加速度 1、实验原理 当摆角较小时，单摆做简谐运动，其运动周期为，得。则测出单摆的摆长l和周期 T，即可求出当地的重力加速度g。 2、实验装置图 3、实验器材 铁架台及铁夹、中心有孔的小钢球、不易伸长的细线、秒表、有毫米刻度的米尺、三角板。 4、实验步骤 ①在细线的一端打一个比小钢球上的孔径稍大些的结，将细线穿过球上的小孔，制成一个单摆。 ②将铁夹固定在铁架台的上端,铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外。将做好的单摆固定在铁夹 上，使摆球自然下垂，在单摆平衡位置处做上标记。 ③用毫米刻度尺量出摆线长度l′，用游标卡尺测出金属小球的直径，即得出金属小球半径r，计算出摆长。 ④将单摆从平衡位置拉开一个小角度(一般不大于5°)，使单摆在竖直平面内摆动。待摆动平稳后测出单摆完成30～50次全振动所用的时间t，计算出单摆的振动周期T。 ⑤根据单摆周期公式，计算当地的重力加速度。 ⑥改变摆长，重做几次实验。 5、实验数据处理 ①公式法：利用求出周期，算出三次测得的周期的平均值，然后利用公式求重力加速度。 ②图像法：根据测出的一系列摆长l对应的周期T，作的图像，由单摆周期公式得，图像应是一条过原点的直线，如图所示，求出图线的斜率k，即可利用求重力加速度。 6、实验注意事项 ①应选择细、轻又不易伸长的悬线，长度一般在1m左右。小球应选用密度较大的金属球，直径应较小，最好不超过2cm。 ②开始摆动时需注意：摆角要小于5°（保证做简谐运动）；不要使摆动成为圆锥摆。 ③必须从摆球通过最低点时开始计时，测出单摆做50次全振动所用时间，算出周期的平均值T。 十、创新的分析 1、核心原理 ①以基本的力学模型为载体，依托运动学规律和动力学定律设计实验。 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，融入到实验的综合分析之中。 2、解题方法 ①根据题目情境，提取相应的力学模型，明确实验的理论依据和实验目的，设计实验方案. ②进行实验，记录数据，应用原理公式或图像法处理实验数据，结合物体实际受力情况和理论受力情况对结果进行误差分析 3、题型简介 题型一：实验器材的等效与替换 特点：实验装置、器材变化，但实验原理、方法等不变。 创新形式：①用气垫导轨代替长木板：应调整导轨水平，不必平衡摩擦力；②用光电门、频闪相机代替打点计时器；③用电子秤、力传感器或已知质量的钩码等代替弹簧测力计。 题型二：实验结论的拓展与延伸 特点:实验的装置、器材等不变，但实验目的变了。利用所测数据，求另一物理量或验证另一个物理规律。 创新形式：由测定加速度延伸为测定动摩擦因数，通过研究纸带、频闪照片或光电装置得出物体的加速度，再利用牛顿第二定律求出物体所受的阻力或小车与木板间的动摩擦因数。 题型三：实验情景的设计与创新 特点：用学过的物理规律和实验方法设计或解答新情景实验。 创新形式：①利用钢球摆动验证机械能守恒定律；②利用验证牛顿第二定律测动摩擦因数；③利用运动公式解决新情景实验等。 十一、拓展创新实验 1、实验器材及速度的测量方法的改进 改进方法如下图所示。 2、获得加速度方法的改进 将长木板倾斜，靠小车的重力获得加速度(如图甲、乙所示)来代替用重物的拉力获得加速度，如下图所示。 3、计时方法的改进 采用频闪照相法和滴水法获得两点间的时间间隔来代替打点计时器，如下图所示。 4、弹簧实验装置的实验创新 弹簧水平放置，重物的重力作为弹簧的拉力，消除了弹簧自重的影响，如下图所示。 F－x图像的可由传感器和计算机输入数据直接获得，如下图所示。 5、探究互成角度力的合成规律常见创新实验方案 弹簧测力计的拉力可由钩码的重力或力传感器获得，如下图所示。 6、探究加速度与无题受力、物体质量的关系实验创新 实验装置使用位移传感器，力传感器，弹簧测力计，气垫导轨，光电门等，这是从实验器材角度进行创新，如下图所示。 【注意】利用弹簧测量计或者力传感器直接测量合外力的大小，加速度可由纸带上的点计算得出，合外力由弹簧测力计测出来。 【注意】利用位移传感器测位移，测出两个初速度为零的匀加速直线运动在相同时间内发生的位移x1、x2,则位移之比等于加速度之比,即。 利用光电门测量加速度，利用光电门测出滑块通过G1、G2的速度v1、v2，根据v12 -v22 =2ax求出加速度，这是从实验目的角度进行创新，如下图所示。 【注意】本实验可结合牛顿第二定律，由mg－μMg＝(M＋m)a得出物块与水平桌面间的动摩擦因数。 挂上合适的托盘和砝码，改变木板的倾角，使质量为 M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑，这是从实验原理角度进行创新，如下图所示。 【注意】取下托盘和砝码，测出其总质量为m，让小车沿木板下滑，可知小车所受合力为mg。改变砝码质量，多次重复实验探究加速度与物体受力关系。 7、探究平抛运动的特点实验创新 频闪照相法：通过频闪照相，获得小球做平抛运动时的频闪照片，如下图所示； 以抛出点为原点，建立直角坐标系； 通过频闪照片描出物体经过相等时间间隔所到达的位置； 测量出经过T、2T、3T、…时间内小球做平抛运动的水平位移和竖直位移，并填入表格； 分析数据得出小球水平分运动和竖直分运动的特点。 8、探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系实验创新 该实验可从实验方案及器材的角度进行创新或者从实验目的的角度进行创新。 实验方案及器材的创新：以拉力传感器、速度传感器、转速测量仪的使用使实验方案得以改进，有利于物理量的测量。 实验目的的创新：以圆周运动的形式测量其他物理量。 9、验证机械能守恒定律实验创新 ①研究对象创新：研究对象从单个物体变为研究连接体这个系统的机械能守恒。 ②速度测量方法的创新：光电门、频闪照相、平抛运动都可以用来测量速度。 ③物体运动形式创新：物体从自由落体改为沿圆弧面下滑，在斜面上运动。 ④实验器材的创新：利用气垫导轨代替长木板，减小阻力对实验结果的影响。 10、验证动量守恒定律实验创新 在验证动量守恒定律的实验中，物体速度的测量方式很多种，如利用平抛运动的水平位移代替速度，利用光电门测量滑块的速度，利用机械能守恒定律测量摆块速度，利用动能定理和滑行位移测量硬币速度。 实验命题中常用同一实验装置验证不同的物理规律。验证两球碰撞中系统动量是否守恒的同时，探究弹簧锁定时具有的弹性势能；验证两球碰撞中系统动量是否守恒的同时，探究两球的弹性碰撞机械能守恒的表达式。 11、用单摆测量重力加速度实验创新 将单线摆改成双线摆，如下图所示。双线摆也是一种单摆，它的优点是可以把摆球的运动轨迹约束在一个确定的平面上。或者把双线摆的其中一根悬线，换成一根很轻的硬杆，组成一个“杆线摆”，如下图所示。杆线摆可以绕着悬挂轴OO′来回摆动，杆与悬挂轴OO′垂直，其摆球的运动轨迹被约束在一个倾斜的平面内。 铁架台上装一重垂线。在铁架台的立柱跟重垂线平行的情况下把“杆线摆”装在立柱上，调节摆线的长度，使摆杆与立柱垂直，则此时摆杆是水平的。如下图所示，把铁架台底座的一侧垫高，立柱倾斜，绕立柱摆动的钢球实际上是在一倾斜平面上运动。测出静止时摆杆与重垂线的夹角为β，则该倾斜平面与水平面的夹角θ＝90°－β。 此时周期公式为：T＝2π＝2π。 考点4: 电学实验 一、观察电容器的充、放电现象 1、实验原理 ①电容器的充电过程：如下图所示，当开关S接1时，电容器接通电源，在静电力的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、负极板带等量的正、负电荷。电荷在移动的过程中形成电流，在充电开始时电流比较大，随着极板上电荷的增多，电流逐渐减小，当电容器两极板间电压等于电源电压时电荷停止定向移动，电流为零。 ②电容器的放电过程：如下图所示，当开关S接2时，相当于将电容器的两极板直接用导线连接起来，电容器正、负极板上电荷发生中和。在电子移动过程中形成电流，放电开始电流较大，随着两极板上的电荷量逐渐减小，电路中的电流逐渐减小，两极板间的电压也逐渐减小到零。 3、实验装置图 4、实验步骤 ①按实验装置图连接好电路。 ②把单刀双掷开关S打在上面，使触点1和触点2连通，观察电容器的充电现象，并将结果记录在表格中。 ③将单刀双掷开关S打在下面，使触点3和触点2连通，观察电容器的放电现象，并将结果记录在表格中。 ④记录好实验结果，关闭电源。 5、注意事项 ①要选择大容量的电容器。 ②实验要在干燥的环境中进行。 ③电流表要选用小量程的灵敏电流计。 二、导体电阻的测量（五种方法） 1、双安法 利用两个电流表的组合测量电流表的内阻或其他电阻的方法。 原理： ①电路图如下，电流表A1、A2的读数分别为I1、I2 ，电流表A1的内阻为r1，定值电阻R0的电流I0＝I2－I1，电流表A1的电压U1＝(I2－I1)R0。若r1为已知量，可求得R0＝。若R0为已知量，可求得电流表A1的内阻r1＝。 ②电路图如下，电流表A1、A2的读数分别为I1、I2 ，电流表A1的内阻为r1。则有I1(r1＋R0)＝(I2－I1)Rx，则如果r1、R0已知，可求出Rx的阻值；如果R0、Rx已知，可以求出电流表A1的内阻r1。 ③电路图如下，电流表A1、A2的读数分别为I1、I2 ，电流表A1的内阻为r1。则有I1(r1＋Rx)＝(I2－I1)R0，则如果r1、R0已知，可求出Rx的阻值；如果R0、Rx已知，可以求出电流表A1的内阻r1。 【注意】已知内阻值的电流表可当作电压表使用。在缺少合适的电压表的情况下，常用电流表代替电压表使用，这是设计电路中的常用技巧，也是高考的热点之一。 2、双伏法 利用两个电压表的组合测量电压表的内阻或其他电阻的方法。 原理： ①电路图如下，电压表V1、V2的读数分别为U1、U2 ，，电压表V1的内阻r1，电压表U1的电流I1＝，若r1为已知量，可求得R0＝r1。若R0为已知量，可求得电压表V1的内阻r1＝R0。 ②电路图如下，如果电压表V1的内阻r1、电阻R0已知，电压表V1、V2的读数分别为U1、U2 ，根据电路知识可知流过被测电阻Rx的电流为I＝＋＝，则被测电阻为Rx＝＝。同理，如果R0、Rx为已知，可以由上面的关系求出电压表V1的内阻r1。 3、等效替代法 测量某电阻(或电表的内阻)时，用电阻箱替换待测电阻，若二者对电路所起的作用相同(如电流或电压相等)，则电阻箱与待测电阻是等效的。故电阻箱的读数即为待测电阻的阻值。 原理： 电流等效替代，电路图如下，实验步骤为：①按如图电路图连接好电路，并将电阻箱R0的阻值调至最大，滑动变阻器的滑片P置于a端；②)闭合S1、S2，调节滑片P，使电流表指针指在适当的位置，记下此时电流表的示数为I；③断开S2，再闭合S3，保持滑动变阻器滑片P位置不变，调节电阻箱，使电流表的示数仍为I；④此时电阻箱接入电路的阻值R0与未知电阻Rx的阻值等效，即Rx＝R0。 电压等效替代，电路图如下，实验步骤为：①按如图电路图连接好电路，并将电阻箱R0的阻值调至最大，滑动变阻器的滑片P置于a端；②) 闭合S1、S2，调节滑片P，使电压表指针指在适当的位置，记下此时电压表的示数为U；③断开S2，再闭合S3，保持滑动变阻器滑片P位置不变，调节电阻箱使电压表的示数仍为U；④此时电阻箱接入电路的阻值R0与未知电阻Rx的阻值等效，即Rx＝R0。 4、电桥法 电桥法是测量电阻的一种特殊方法。 原理：如下左图所示，实验中调节电阻箱R3，使灵敏电流计G的示数为0；当IG＝0时，有UAB＝0，则UR1＝UR3，UR2＝URx，电路可以等效为如下右图所示；根据欧姆定律有＝，＝，由以上两式解得R1Rx＝R2R3或＝，这就是电桥平衡的条件，由该平衡条件可求出被测电阻Rx的阻值。 5、半偏法 利用半偏法测量电流表或电压表的内阻时，先不连接电阻箱或将电阻箱阻值调为零，将电流表或电压表的指针调至满偏，然后再并联或串联上电阻箱，调节电阻箱的阻值，使电表示数为满偏刻度的一半，则认为电阻箱的阻值与待测的电流表或电压表内阻相等。 原理： 电流表半偏法，电路图如下，实验步骤为：①按如图所示连接实验电路；②断开S2，闭合S1，调节R1，使电流表满偏；③保持R1不变，闭合S2，调节R2，使电流表半偏，然后读出R2的值，则RA＝R2。 测量结果偏小（RA测＝R2<RA），原因：当闭合S2时，总电阻减小，总电流增大，大于原电流表的满偏电流，而此时电流表半偏，所以流经R2的电流比电流表所在支路的电流大，R2的电阻比电流表的电阻小，而我们把R2的读数当成电流表的内阻，故测得的电流表的内阻偏小。减少误差的方法：选电动势较大的电源E，滑动变阻器R1满足条件为R1≫RA。 电压表半偏法，电路图如下，实验步骤为：①按如图所示连接实验电路；②将R2的值调为零，闭合S，调节R1的滑片，使电压表满偏；③保持R1的滑片不动，调节R2，使电压表半偏，然后读出R2的值，则RV＝R2。 测量结果偏大（RV测＝R2>RV），原因：当R2的阻值由零逐渐增大时，R2与电压表两端的总电压也将逐渐增大，因此电压表读数等于Um时，R2两端的电压将大于Um，使R2>RV，从而造成RV的测量值偏大．显然电压表半偏法适用于测量内阻较大的电压表的电阻。减少误差的方法：选电动势较大的电源E，滑动变阻器R1满足条件为R1≪RV。 三、导体电阻率的测量 1、实验原理 设计实验电路，如实验电路图，取一段金属电阻丝连接到电路中，测出电阻丝的电阻R、长度l和直径d（S＝），由R＝ρ得：ρ＝（用R、S、l表示）＝（用R、d、l表示），从而计算出该电阻丝所用材料的电阻率。 2、实验电路图 3、实验器材 被测金属丝，直流电源，电流表，电压表，滑动变阻器，开关，导线若干，螺旋测微器，刻度尺。 4、实验步骤 用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径d，求出其平均值。 用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度l，反复测量三次，求出平均值。 连接好用伏安法测电阻的实验电路。 把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置。 闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记录在表格内。 5、实验数据处理 求Rx的平均值的方法：①用Rx＝分别算出各次的数值，再取平均值；②用U－I图线的斜率求出。 金属丝电阻率的计算：ρ＝Rx＝。 6、实验误差分析 偶然误差：金属导线的直径测量、长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差。 统误差：(1)采用伏安法测量金属导线的电阻时，由于采用的是电流表外接法，测量值小于真实值，使电阻率的测量值偏小。 由于金属导线通电后会发热升温，使金属导线的电阻率变大，造成测量误差。 7、实验注意事项 ①先测直径，再连电路。为了准确，应测量拉直悬空的连入电路的导线的有效长度（测量待测金属丝接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的待测金属丝长度），且各测量三次，取平均值。 ②实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属丝、滑动变阻器连成主干线路（闭合电路），然后再把电压表并联在待测金属丝的两端。 ③本实验中被测金属丝的阻值较小，故采用电流表外接法。 ④实验过程中电流不宜过大，通电时间不宜太长，以免金属丝温度过高，导致电阻率在实验过程中变大。 ⑤闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在阻值最大的位置。 ⑥为准确求出R的平均值，应多测几组U、I数值，若采用图像法求R的平均值时，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑。 四、测量电源的电动势和内阻（3种方法） 1、伏安法 实验原理：闭合电路欧姆定律，即U＝E−Ir。 实验电路图 实验器材：电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺。 实验步骤：①根据电路图连接好电路，电流表用0.6 A的量程，电压表用3 V的量程；②把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置；③闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1，U1)。用同样的方法再测量几组I、U值，填入表格中；④断开开关，拆除电路，整理好器材。 实验数据处理：①列方程组进行求解，将两组数据(I1，U1)和(I2，U2)代入到方程U＝E－Ir得，解得E、r。②用作图法处理数据，如下图所示，由图像可得：图线与纵轴交点为E；图线与横轴交点为I短＝；图线的斜率的绝对值表示r＝||。 实验注意事项：①应使用内阻大些(用过一段时间)的干电池；在实验中不要将I调得过大；每次读完I和U的数据后应立即断开电源，以免干电池在大电流放电时E和r明显变化。②合理选择电压表、电流表量程。测一节干电池的电动势和内阻时，电压表选3 V量程，电流表选0.6 A量程，滑动变阻器选0～10 Ω。③在作U－I图线时，要使较多的点落在这条直线上，不在直线上的点应均匀分布在直线的两侧，忽略个别偏离直线较远的点，以减小偶然误差。 实验误差分析：偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作U－I图像时描点不准确。 系统误差：①电流表内接法：电压表的分流作用造成误差，电压值越大，电压表分流越多，对应的I真与I测的差越大，IV＝。其中U－I图像如下图所示。 结论：I真＝I测＋，E测<E真，r测<r真(r测＝)。 ②电流表外接法：电流表的分压作用造成误差，电流越大，电流表分压越多，对应U真与U测的差越大，UA＝I·RA。其中U－I图像如下图所示。 结论：U真＝U测＋IRA，E测＝E真，r测>r真 (r测＝r＋RA)。 2、安阻法 实验原理：闭合电路的欧姆定律，即E＝IR＋Ir。 实验电路图 实验器材：电源、电流表、电阻箱、开关、导线、坐标纸和刻度尺。 数据处理：①列方程组进行求解，将两组数据(I1，R1)和(I2，R2)代入到方程E＝I(R＋r)，得，解方程组求得E、r。②图像法：由E＝I(R＋r)可得：①＝R＋，可作－R图像，如图甲所示，－R图像的斜率k＝，纵轴截距为。②R＝E·－r，可作R－图像，如图乙所示，R－图像的斜率k＝E，纵轴截距为－r。 误差分析：由于电流表有内阻，导致电源内阻测量不准确；结论：E测＝E真，r测＞r真，r测＝r真＋rA)。 3、伏阻法 实验原理：闭合电路欧姆定律，即E＝U＋r。 实验电路图： 实验器材：电源、电压表、电阻箱、开关、导线、坐标纸和刻度尺。 数据处理：①列方程组进行求解，将两组数据(U1，R1)和(U2，R2)代入到方程E＝I(R＋r)，得，解方程组可求得E和r；②图像法：由E＝U＋r得：＝＋·。故－图像的斜率k＝，纵轴截距为，如下图所示。 误差分析：由于电压表有内阻，干路电流表达式不准确，导致电动势测量不准确；结论为E测＜E真，r测＜r真。 五、练习使用多用电表 1、认识多用电表 外形如下图所示：上半部分为表盘，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度；下半部分为选择开关，它的四周刻有各种测量项目和量程。 欧姆表的欧姆调零旋钮(使电表指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“0”位置)、表笔的正、负插孔(红表笔插入“＋”插孔，黑表笔插入“－”插孔)。 2、原理图 3、用途 （1）测电压：将功能选择开关旋转到直流电压挡；根据待测电压的估计值选择直流电压挡合适的量程；测量时，用红黑测试表笔使多用电表与被测电路并联，使电流从“＋”插孔流入多用电表，从“－”插孔流出多用电表；根据挡位所指的量程以及指针所指的刻度值，读出电压表的示数。电路图如下所示： （2）测电流：选择直流电流挡合适的量程；将被测电路导线卸开一端，把多用电表串联在电路中；测量时，用红黑测试表笔使多用电表与被测电路串联，使电流从“＋”插孔流入多用电表，从“－”插孔流出多用电表；根据挡位所指的量程以及指针所指的刻度值，读出电流表的示数。电路图如下所示： （3）测电阻： 原理如下表所示： 电路图 I与Rx的对应关系 相当于待测电阻Rx＝0，调节R使，即表头满偏(RΩ＝Rg＋r＋R) 相当于待测电阻Rx＝∞，此时I＝0，指针不偏转 待测电阻为Rx，，指针指到某确定位置 刻度特点 表头电流满偏Ig处，对应欧姆表零刻度(右侧) 表头电流I＝0处，对应欧姆表∞刻度(左侧) 表头电流I与电阻Rx一一对应，但不是线性关系，表盘刻度不均匀 黑表笔与电源的正极连接，红表笔与电源的负极连接，电流方向为“红进黑出”。 当多用电表指针指在中央时＝，故中值电阻R中＝RΩ。 测量步骤：①估测待测电阻阻值，选择合适的量程；②欧姆调零；③将被测电阻接在红、黑表笔之间；④读数：指针示数乘以倍率；⑤使用完毕：选择开关置于“OFF”挡，长期不用应取出电池。 【注意】①区分“机械零点”与“欧姆零点”。机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置，机械调零调节的是表盘下边中间的指针定位螺丝；欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置，欧姆调零调节的是欧姆调零旋钮；②使指针指在中值附近，否则换挡；③测电阻时每换一次挡必须重新欧姆调零；④手不能接触表笔的金属杆；⑤测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开。 （4）测量二极管的正、反向电阻： 二极管：晶体二极管由半导体材料制成，它的符号如图所示，左端为正极，右端为负极。电学符号如下图所示，特点是当给二极管加正向电压时电阻很小，当给二极管加反向电压时电阻很大。 测量方法：将多用电表欧姆调零之后，若多用电表指针偏角很大，则黑表笔接触二极管的正极，红表笔接触二极管的负极，如下图所示；若多用电表指针偏角很小，则黑表笔接触二极管的负极，红表笔接触二极管的正极，如下图所示。 （5）判断电路中的断路故障： ①直流电压档：将电压表与电源并联，若电压表示数不为零，说明电源良好，若电压表示数为零，说明电源损坏。 ②直流电流挡：将电流表串联在电路中，若电流表的示数为零，则说明与电流表串联的部分电路断路。 ③欧姆挡：将各元件与电源断开，然后接到红、黑表笔间，若有阻值说明元件完好，若电阻无穷大说明此元件断路。 （6）判断电路中的短路故障： ①将电压表与电源并联，若电压表示数为零，说明电源被短路；若电压表示数不为零，则外电路的部分电路不被短路或不完全被短路。 ②用电流表检测，若串联在电路中的电流表示数不为零，故障应是短路。 六、描绘小灯泡的伏安特性曲线 1、实验原理 用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两端的电压，测出多组(U，I)值，在I－U坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连起来。 2、实验电路图 3、实验器材 电压表、电流表、滑动变阻器、学生低压直流电源(或电池组)、开关一个、导线若干、坐标纸、铅笔、小灯泡一个（(3.8 V,0.3 A)或(2.5 V,0.6 A)）。 4、实验步骤 ①确定电表量程，按照实验电路图连接电路。 ②将滑动变阻器滑片滑到a端，闭合开关，使电压从0开始变化。 ③移动滑片，测出多组不同的电压与电流值。 ④在坐标纸上以I为纵轴，以U为横轴，建立坐标系，在坐标纸上描出各组数据所对应的点，将各点用平滑的曲线连接起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线。 ⑤拆除电路，整理器材。 5、实验注意事项 电流表应采用外接法：因为小灯泡(3.8 V,0.3 A)的电阻很小，与量程为0.6 A的电流表串联时，电流表的分压影响很大。 滑动变阻器应采用分压式接法：目的是使小灯泡两端的电压能从0开始连续变化。 闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应移到使小灯泡分得电压为0的一端，使开关闭合时小灯泡的电压能从0开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小灯泡两端电压过大而烧坏灯丝。 I－U图线在U0＝1.0 V左右将发生明显弯曲，故在U＝1.0 V附近描点要密集一些，以防出现较大误差。 6、实验误差分析 偶然误差：测量时读数带来误差；描点、作图不准确带来误差。 系统误差：由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，会带来误差，电流表外接，由于电压表的分流，使测得的电流值大于真实值。 七、探究影响感应电流方向的因素 1、实验探究 如图所示，将螺线管和电流计组成如图所示的闭合电路，分别将条形磁铁的N极和S极插入或拔出线圈，记录感应电流方向 。 2、实验器材 电流表、条形磁体、电池、开关、导线、线圈B。 3、实验步骤 ①按图把线圈B与电流表连接成闭合电路，如下图所示；②将条形磁铁的N极分别插入线圈B，插入后不动，抽出线圈B，观察电流表指针的偏转情况，将结果填入设计的表格中；③将条形磁铁的S极分别插入线圈B，插入后不动，抽出线圈B，观察电流表指针的偏转情况，将结果填入表格中。④整理器材。 4、实验现象 5、实验结论 线圈内磁通量增加时的情况： 图号 磁场方向 感应电流方向（俯视） 感应电流的磁场方向 归纳总结 甲 向下 逆时针 向上 感应电流的磁场阻碍磁通量的增加 乙 向上 顺时针 向下 线圈内磁通量减少时的情况： 图号 磁场方向 感应电流方向（俯视） 感应电流的磁场方向 归纳总结 丙 向下 顺时针 向下 感应电流的磁场阻碍磁通量的减少 6、实验注意事项 电流表选用零刻度在中间的灵敏电流计。 进行一种操作后，等电流计指针回零后再进行下一步操作。 确定电流方向与电流表指针偏转方向的关系时，要用试触法并注意减小电流强度，防止电流过大或通电时间过长损坏电流表。 八、探究电磁感应的产生条件 1、实验原理 由于改变闭合电路的磁通量，就可以使闭合电路产生感应电流，感应电流的有无可通过连接在电路中的电流表的指针是否偏转来判定，实验中应注意探究改变闭合电路磁通量的多种方式。 2、实验器材 导体棒、蹄形磁铁、条形磁铁、零刻度在刻度盘中央的电流表、用软铁棒做铁芯的线圈A、无铁芯的内径略大于线圈A外径的线圈B、千电池若干节、开关、滑动变阻器、导线若干。 3、实验步骤 实验一：①按图把线圈B与电流表连接成闭合电路，如下图所示；②将条形磁铁的N极分别插入线圈B，插入后不动，抽出线圈B，观察电流表指针的偏转情况，将结果填入设计的表格中；③将条形磁铁的S极分别插入线圈B，插入后不动，抽出线圈B，观察电流表指针的偏转情况，将结果填入表格中。④整理器材。 实验二：①按图接好电路，开关处于断开，动变阻器接入电阻较大，如下图所示；②分别闭合、断开开关，观察电流表指针的偏转情况，将结果填入表格中；③闭合开关后，迅速移动滑动变阻器的滑片，观察电流表指针的偏转情况并记录在表格中。④整理器材。 实验三：①按图把导体棒与电流表连接成闭合电路，，放在磁场中，如下图所示；②将导体棒左右平动，观察电流表指针的偏转情况，将结果填入设计的表格中；③将导体棒前后平动，观察电流表指针的偏转情况，将结果填入设计的表格中；④将导体棒上下平动，观察电流表指针的偏转情况，将结果填入设计的表格中。④整理器材。 4、实验现象 实验一：实验现象如下图所示。 线圈内磁通量增加时的情况： 图号 磁场方向 感应电流方向（俯视） 感应电流的磁场方向 归纳总结 甲 向下 逆时针 向上 感应电流的磁场阻碍磁通量的增加 乙 向上 顺时针 向下 线圈内磁通量减少时的情况： 图号 磁场方向 感应电流方向（俯视） 感应电流的磁场方向 归纳总结 丙 向下 顺时针 向下 感应电流的磁场阻碍磁通量的减少 丁 向上 逆时针 向上 实验二：开关闭合瞬间，有电流产生；开关断开瞬间，有电流产生；开关闭合时，滑动变阻器滑片不动，无电流产生；开关闭合时，迅速移动滑动变阻器滑片，有电流产生。 实验三：实验现象如下表所示。 导体棒的运动 表针的摆动方向 导体棒的运动 表针的摆动方向 向右平动 向左 向后平动 不摆动 向左平动 向右 向上平动 不摆动 向前平动 不摆动 向下平动 不摆动 5、实验结论 实验一：只有当磁铁相对线圈运动时，有电流产生；磁铁相对线圈静止时，没有电流产生。 实验二：只有当线圈A中电流变化时，线圈B中才会产生电流。 实验三：只有左右平动时，导体棒切割磁感线，有电流产生，前后平动、上下平动，导体棒都不切割磁感线，没有电流产生。 【注意】引起感应电流的表面因素很多，但本质的原因是磁通量的变化。因此，电磁感应现象产生的条件可以概括为：只要穿过闭合电路的磁通量变化，闭合电路中就有感应电流产生。 6、实验注意事项 实验中使用磁性较强的磁铁，电流表用灵敏电流表。 实验一中,插入磁铁后要在线圈中停留一段时间，待电流表回到零位后再拔出，改变插拔速度，进行观察。 实验二中,滑动变阻器滑片移动速度不要太快，注意电路连接情况，要明确电源的电流并未进入大线圈。 实验二中，小线圈中放入铁芯，可使实验现象更明显。 九、探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 1、实验原理 互感现象是变压器工作的基础。原线圈中电流的大小、方向不断变化,在铁芯中激发的磁场也不断变化,变化的磁场在副线圈中产生感应电动势。 实验方法采用控制变量法：①n1、U1一定，研究n2和U2的关系；②n2、U1一定，研究n1和U2的关系。 2、实验器材 学生电源(低压交流电源，小于12 V)、可拆变压器（如图甲）、多用电表、导线若干。 3、实验装置图 4、实验步骤 按图乙所示连接好电路，将两个多用电表调到交流电压档，并记录两个线圈的匝数。 接通学生电源，读出电压值，并记录在表格中。 保持匝数不变，多次改变输入电压，记录每次改变后原、副线圈的电压值。 保持输入电压、原线圈的匝数不变，多次改变副线圈的匝数，记录每次的副线圈的匝数和对应的电压值。 5、实验数据处理 分析变压器原、副线圈两端电压U1、U2之比与原、副线圈的匝数n1、n2之比的关系。 6、实验结论 当原线圈匝数不变、输入电压不变时，随着副线圈匝数的增加，输出电压增大，即副线圈电压与副线圈的匝数成正比；当副线圈匝数不变、输入电压不变时，随着原线圈匝数的增加，副线圈电压变小，即副线圈电压与原线圈的匝数成反比。 实验表明原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比，即＝。 7、实验注意事项 在改变学生电源电压、线圈匝数前均要先断开电源开关，再进行操作。 为了人身安全，学生电源的电压不能超过12 V，通电时不能用手接触裸露的导线和接线柱。 为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量。 8、实验误差分析 铁芯中有磁损耗，产生涡流，造成误差。 原、副线圈有电阻，有热损耗，造成误差。 原、副线圈不是理想线圈，有漏磁，造成误差。 电表的读数产生误差。 十、创新的方法 1、转换法 将不易测量的物理量转换成易于测量的物理量进行测量，然后再反过来求解待测物理量，这种方法叫做转换法。例如在测量金属丝电阻率的实验中，虽然无法直接测量电阻率，但可通过测量金属丝的长度、直径和电阻阻值，然后再计算出电阻率。 2、替代法 用一个标准的已知量替代被测量，通过调整标准量，使整个测量系统恢复到替代前的状态，则被测量等于标准量。 3、控制变量法 研究一个物理量与其它几个物理量的关系时，要使其中的一个或几个物理量不变，分别研究这歌物理量与其他各物理量的关系，然后再归纳总结。 十一、解题的基本思路 1、找原型 根据题意找出题中实验再教材中的实验原型，并能准确、完整地重现出来。 2、找差别 根据题中所提供的实验器材与原型中的器材进行对比，找出不同点，这往往是解题的关键。 3、定方案 通过与原实验对比的结果和需要测量的物理量，来确定实验设计与实验步骤。 【注意】创新型实验多是对教材实验或常见的练习题进行器材和装置的改换而成，按照实验题目的要求，进行实验的设计或有关物理量的测量。该类题目也可能是对实验方法加以改进或重组进行新实验的设计。要注意数据处理、误差的来源等。 十二、解决电学创新实验要抓住两点 1、选择好合适的实验原理 求解电学设计型题的关键在于理解清楚原理，并在此基础上将基本方法灵活迁移，在方法迁移的过程中寻找解题的突破口。 2、设计合理的电路 根据题意确定电流表、电压表和滑动变阻器等仪器，然后确定电流表的接法，再选择控制电路并画出实验电路图。 十三、解题的三个要点 充分参考教材原实验的原理、器材、步骤、数据分析、误差分析等处理方法，遵循正确、安全、准确的基本实验原则。 立足实验要求，选用相关电学规律分析实验原理，如欧姆定律、串并连规律等。 加强推究性思考，运用物理方法进行科学设计。 【典例1】（2024·湖北·高考真题）某同学设计了一个测量重力加速度大小g的实验方案，所用器材有：2g砝码若干、托盘1个、轻质弹簧1根、米尺1把、光电门1个、数字计时器1台等。 具体步骤如下： ①将弹簧竖直悬挂在固定支架上，弹簧下面挂上装有遮光片的托盘，在托盘内放入一个砝码，如图（a）所示。 ②用米尺测量平衡时弹簧的长度l，并安装光电门。 ③将弹簧在弹性限度内拉伸一定长度后释放，使其在竖直方向振动。 ④用数字计时器记录30次全振动所用时间t。 ⑤逐次增加托盘内砝码的数量，重复②③④的操作。 该同学将振动系统理想化为弹簧振子。已知弹簧振子的振动周期，其中k为弹簧的劲度系数，M为振子的质量。 (1)由步骤④，可知振动周期 。 (2)设弹簧的原长为，则l与g、、T的关系式为 。 (3)由实验数据作出的图线如图（b）所示，可得 （保留三位有效数字，取9.87）。 (4)本实验的误差来源包括_____（双选，填标号）。 A．空气阻力 B．弹簧质量不为零 C．光电门的位置稍微偏离托盘的平衡位置 【答案】(1) (2) (3) (4)AB 【详解】（1）30次全振动所用时间t，则振动周期 （2）弹簧振子的振动周期 可得振子的质量 振子平衡时，根据平衡条件 可得 则l与g、、T的关系式为 （3）根据整理可得 则图像斜率 解得 （4）A．空气阻力的存在会影响弹簧振子的振动周期，是实验的误差来源之一，故A正确； B．根据弹簧振子周期公式可知，振子的质量影响振子的周期，通过光电门测量出的周期为振子考虑弹簧质量的真实周期，而根据（3）问求出的的关系是不考虑弹簧质量的关系式子，二者的中的是不相等的，所以弹簧质量不为零是误差来源之一，故B正确； C．利用光电门与数字计时器的组合测量周期的原理：根据简谐运动的规律可知，只要从开始计时起，振子的速度第二次与开始计时的速度相等即为一个周期，与是否在平衡位置无关，故C错误。 故选AB。 【典例2】（2024·辽宁·高考真题）图（a）为一套半圆拱形七色彩虹积木示意图，不同颜色的积木直径不同。某同学通过实验探究这套积木小幅摆动时周期T与外径D之间的关系。 (1)用刻度尺测量不同颜色积木的外径D，其中对蓝色积木的某次测量如图（b）所示，从图中读出 。 (2)将一块积木静置于硬质水平桌面上，设置积木左端平衡位置的参考点O，将积木的右端按下后释放，如图（c）所示。当积木左端某次与O点等高时记为第0次并开始计时，第20次时停止计时，这一过程中积木摆动了 个周期。 (3)换用其他积木重复上述操作，测得多组数据。为了探究T与D之间的函数关系，可用它们的自然对数作为横、纵坐标绘制图像进行研究，数据如下表所示： 颜色 红 橙 黄 绿 青 蓝 紫 2.9392 2.7881 2.5953 2.4849 2.197 1.792 根据表中数据绘制出图像如图（d）所示，则T与D的近似关系为______。 A． B． C． D． (4)请写出一条提高该实验精度的改进措施： 。 【答案】(1)7.54/7.55/7.56 (2)10 (3)A (4)见解析 【详解】（1）刻度尺的分度值为0.1cm，需要估读到分度值下一位，读数为 （2）积木左端两次经过参考点O为一个周期，当积木左端某次与O点等高时记为第0次并开始计时，之后每计数一次，经历半个周期，可知，第20次时停止计时，这一过程中积木摆动了10个周期。 （3）由图（d）可知，与成线性关系，根据图像可知，直线经过与，则有 解得 则有 解得 可知 故选A。 （4）为了减小实验误差，提高该实验精度的改进措施：用游标卡尺测量外径D、通过测量40次或60次左端与O点等高所用时间来求周期、适当减小摆动的幅度。 【典例3】（2024·天津·高考真题）某同学用图示装置探究加速度与力的关系。 (1)为补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力，调节木板倾角，使小车在不挂槽码时运动，并打出纸带进行检验，下图中能表明补偿阻力恰当的是_________； A． B． C． D． (2)某次实验得到一条纸带，部分计数点如下图所示（每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出），测得。已知打点计时器所接交流电源频率为，则小车的加速度 （要求充分利用测量数据，结果保留两位有效数字）； (3)该同学将一个可以直接测出绳子拉力的传感器安装在小车上，小车和传感器总质量为。按要求补偿阻力后，该同学共进行了四次实验，悬挂的槽码质量依次为处理数据时，用两种方式得到小车（含传感器）受到的合力，一种将槽码所受重力当作合力、另一种将传感器示数当作合力，则这两种方式得到的合力差异最大时，槽码质量为 g。 【答案】(1)B (2)0.51 (3)40 【详解】（1）若补偿摩擦力恰当，则小车应该匀速运动，打出的纸带应该点迹均匀分布，故选B。 （2）每相邻两个计数点间还有4个点未画出，可知T=0.1s；小车的加速度 （3）根据牛顿第二定律，对砝码 mg-T=ma 对小车 T=Ma 可得 则当m较小时传感器的示数越接近与砝码的重力mg；m越大，则传感器的示数与砝码重力的差异越大，即这两种方式得到的合力差异最大时，槽码质量为40g。 【典例4】（2024·广东·高考真题）某科技小组模仿太阳能发电中的太阳光自动跟踪系统，制作光源跟踪演示装置，实现太阳能电池板方向的调整，使电池板正对光源。图甲是光照方向检测电路。所用器材有：电源E（电动势3V）、电压表（V1）和（V2）（量程均有3V和15V，内阻均可视为无穷大）：滑动变阻器R：两个相同的光敏电阻和；开关S：手电筒：导线若干。图乙是实物图。图中电池板上垂直安装有半透明隔板，隔板两侧装有光敏电阻，电池板固定在电动机转轴上。控制单元与检测电路的连接未画出。控制单元对光照方向检测电路无影响。请完成下列实验操作和判断。 (1)电路连接。 图乙中已正确连接了部分电路，请完成虚线框中滑动变阻器R、电源E、开关S和电压表（V）间的实物图连线 。 (2)光敏电阻阻值与光照强度关系测试。 ①将图甲中R的滑片置于 端。用手电筒的光斜照射到和，使表面的光照强度比表面的小。 ②闭合S，将R的滑片缓慢滑到某一位置。（V）的示数如图丙所示，读数为 V，U2的示数为1.17V。由此可知，表面光照强度较小的光敏电阻的阻值 （填“较大”或“较小”）。 ③断开S。 (3)光源跟踪测试。 ①将手电筒的光从电池板上方斜照射到和。②闭合S。并启动控制单元。控制单元检测并比较两光敏电阻的电压，控制电动机转动。此时两电压表的示数，图乙中的电动机带动电池板 （填“逆时针”或“顺时针”）转动，直至 时停止转动，电池板正对手电筒发出的光 【答案】(1) (2) b 1.60 较大 (3) 逆时针 U1=U2 【详解】（1）电路连线如图 （2）①[1]为了保证电路的安全，实验开始前要使光敏电阻两端电压尽可能小，则R的滑片需置于b端。 ②[2][3]电压表量程为3V，最小刻度为0.1V，则读数为1.60V；电压表U1比电压表U2的示数大，说明RG1＞RG2，由此可知表面光照强度较小的光敏电阻的阻值较大。 （3）[1][2]电压表的示数U1＜U2，说明RG1表面的光照强度比RG2表面的大，因此电动机带动电池板逆时针转动，直至U1=U2，时停止转动，电池板正对手电筒发出的光。 【典例5】（2024·全国甲卷·高考真题）电阻型氧气传感器的阻值会随所处环境中的氧气含量发生变化。在保持流过传感器的电流（即工作电流）恒定的条件下，通过测量不同氧气含量下传感器两端的电压，建立电压与氧气含量之间的对应关系，这一过程称为定标。一同学用图（a）所示电路对他制作的一个氧气传感器定标。实验器材有：装在气室内的氧气传感器（工作电流）、毫安表（内阻可忽略）、电压表、电源、滑动变阻器、开关、导线若干、5个气瓶（氧气含量分别为、、、、）。 （1）将图（a）中的实验器材间的连线补充完整 ，使其能对传感器定标； （2）连接好实验器材，把氧气含量为1%的气瓶接到气体入口； （3）把滑动变阻器的滑片滑到 端（填“a”或“b”），闭合开关； （4）缓慢调整滑动变阻器的滑片位置，使毫安表的示数为，记录电压表的示数U； （5）断开开关，更换气瓶，重复步骤（3）和（4）； （6）获得的氧气含量分别为、、和的数据已标在图（b）中；氧气含量为时电压表的示数如图（c），该示数为 V（结果保留2位小数）。 现测量一瓶待测氧气含量的气体，将气瓶接到气体入口，调整滑动变阻器滑片位置使毫安表的示数为，此时电压表的示数为1.50V，则此瓶气体的氧气含量为 （结果保留整数）。 【答案】 1.40 17 【详解】（1）[1]为了保持流过传感器的电流恒定，电阻型氧气传感器两端的电压调节范围较大，所以滑动变阻器采用分压式接法，由于毫安表内阻可忽略，所以电流表采用内接法，实物连接图如图所示 （3）[2]为了保护电路，闭合开关前，需要电阻型氧气传感器两端的电压为零，故滑动变阻器的滑片滑到端口； （6）[3]由图可知，电压表的分度值为0.1V，需要估读到分度值下一位，其读数为1.40V； [4]当瓶气体的氧气含量为时，电压为1.40V，在图（b）中描出该点，用平滑的曲线将各点连接起来，如图所示 可知电压表的示数为1.50V时，此瓶气体的氧气含量为。 【典例6】（2024·天津·高考真题）某同学研究闭合电路的规律。 (1)根据闭合电路的欧姆定律得出了电源输出功率P与外电路电阻关系图像，如图所示，则P的峰值对应的外电路电阻值R应 电源内阻r（填“大于”、“小于”或“等于”）； (2)测定电源的电动势和内阻，可供选用的器材有： A．电压表：（量程，内阻约为） B．电流表：（量程，内阻约为） C．滑动变阻器：（最大阻值，额定电流） D．滑动变阻器：（最大阻值，额定电流） E．待测电源：（电动势约为，内阻约为） F．开关、导线若干 （i）实验中所用的滑动变阻器应选 （填器材前字母代号）； （ii）实物电路如图所示，单刀双掷开关可分别与1、2端闭合，为使电源内阻的测量结果更接近真实值，应与 端闭合。 【答案】(1)等于 (2) C 2 【详解】（1）电源输出功率 则当R=r时电源输出功率P最大； （2）（i）[1]实验中所用的滑动变阻器应选阻值较小的C即可； （ii）[2]电压表内阻远大于电源内阻，应采用相对电源的电流表外接法，使电源内阻的测量结果更接近真实值，应与2端闭合。 【名校预测·第一题】（2025·重庆·模拟预测）某兴趣小组利用题图1所示装置，来测量“当地重力加速度大小”。主要实验步骤如下：    ①将两块带有转轴A的平板按图示方式安装在铁架台上，使固定螺丝B与转轴A在同一水平线上，测得A、B的间距为L； ②在A处安装一光电门，并使光电门与倾斜的平板垂直； ③调节可动螺丝C的高度并固定，然后将一正方体小物块从C正上方由静止释放，记录释放点到B的高度h，以及物块通过光电门的遮光时间t； ④只改变可动螺丝C的高度，多次重复步骤③，记录多组（t，h）数据。 已知该物块与倾斜平板间的动摩擦因数处处相同，且物块边长为d（）。回答下列问题： (1)该物块经过光电门时的速度大小v= （用d、t表示）。 (2)该小组同学根据实验数据作出了图像，如题图2所示。已知该图像斜率为k，则当地重力加速度大小g= （用k、d表示）。） (3)通过竖直刻度尺可知，释放点到B的高度。若hB的位置读数偏小，则对应的重力加速度的测量值将 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 【答案】(1) (2) (3)不变 【详解】（1）物块经过光电门时的速度大小 （2）设斜面倾角为，物块从静止到光电门，由动能定理，有 而 整理可得， 即斜率，则 （3）若的位置读数偏小，则偏大，图线相对于原来的会水平移动，但不改变斜率，重力加速度的测量值也不改变。 【名校预测·第二题】（2025·辽宁沈阳·模拟预测）某同学利用现有的实验器材想要测量当地的重力加速度。一光滑桌面倾斜放置，其与水平面间的夹角为θ，在桌面上固定一悬挂点O，轻绳通过拉力传感器拴接在O点，另一端连接一个质量为m的物块。 ①现给物块足够大的初速度，使其在桌面内做圆周运动，分别记录物块在最低点时绳子的拉力和最高点时绳子的拉力，改变不同的初速度，记录多组和； ②建立坐标系，以拉力为纵轴、拉力为横轴，得到了一条线性图像，测得图线斜率为k，纵轴截距为b (1)根据以上数据，可得重力加速度的表达式为 （用m、b、θ表示）； (2)在本次实验中，斜率 ； (3)若仅考虑物块运动过程中的受到桌面的滑动摩擦力，不计其他阻力，此时的斜率将 （选填“大于”“小于”或者“等于”）该值。 【答案】(1) (2)1 (3)等于 【详解】（1）小球在最低点时，有 在最高点时，有 从最低点到最高点，根据动能定理有 联立可得 可知图像的纵轴截距为 解得重力加速度为 （2）由 可知图像的斜率为 （3）若考虑滑动摩擦力，则从最低点到最高点，根据动能定理有 其中 整理可得 故仍然为1，保持不变。 【名校预测·第三题】（2025·山西太原·一模）某小组为探究向心力的大小，设计了如下实验。粗糙圆形水平桌面可匀速转动，不可伸长的细绳一端连接固定在桌面圆心O处的拉力传感器，另一端连接物块P，P与O的距离为r，P与桌面间的动摩擦因数为。力传感器可测得绳上的拉力F，初始时刻F示数为0，细绳始终处于伸直状态。若P与桌面始终相对静止，P与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，细绳质量不计，重力加速度为g，请回答下列问题： (1)控制桌面转动的角速度不变，改变P的质量多次实验，记录数据后绘出图像，下列选项中最符合的是__________； A． B． C． (2)控制P的质量不变，改变桌面转动的角速度多次实验，绘出的图像为一条直线，直线的斜率为k，截距为，则滑块的质量可表示为 ，动摩擦因数可表示为 。（用题中所给的字母表示） 【答案】(1)A (2) 【详解】（1）根据题意，由牛顿第二定律有 又有 联立解得 由于、、、不变，可知，即图像为过原点直线。 故选A。 （2）[1][2]结合小问（1）分析，整理可得 则有， 解得， 【名校预测·第四题】（2025·甘肃白银·模拟预测）某同学设计了一个电子气泡式水平仪，如图所示。当被测平面水平时，密闭圆柱形玻璃管中的气泡正好处于玻璃管的正中央，此时电压表的示数为0。已知电压表的0刻度线在表盘的正中央，在组装仪器之前，测得当电流从端流入电压表，电压表的指针向右偏转，导电水柱的电阻主要取决于水量。 (1)在闭合开关S前，应将滑动变阻器的滑片滑到 （填“”或“”）端。 (2)闭合开关S后，将水平仪放到水平面上进行调零，应调节 ，使电压表的示数恰好为零。 (3)检测某平面时，发现电压表的指针向左偏，则气泡一定在玻璃管正中央的 （填“左”或“右”）侧少许，为使检测平面水平应该适当垫高 （填“左”或“右”）端。 (4)为提高水平仪的测量精度，应选择下列哪块电压表_____（填正确答案标号）。 A．量程为，内阻为 B．量程为，内阻为 【答案】(1)b (2)电阻箱的阻值 (3) 左 右 (4)A 【详解】（1）为保证电路的安全，闭合开关S前应将滑动变阻器调到阻值最大处，故滑片滑到端。 （2）设玻璃管中央电极左侧水柱的电阻为，中央电极右侧水柱的电阻为，当时，电压表的示数为0，所以要调节电阻箱，使等式成立 （3）[1][2]电压表示数为0时，E、F两点的电势相同，当气泡在玻璃管正中央的左侧时玻璃管中央电极左侧水柱的电阻增大，中央电极右侧水柱的电阻减小，使得点的电势降低，而点的电势不变，故点电势高于点电势，电流从点流入电压表，电压表指针向左偏。气泡在玻璃管正中央的左侧，应将被测平面的右端垫高少许，使电压表的示数为0，这样被测平面就调成水平了。 （4）量程为的电压表满偏电流为，量程为的电压表满偏电流为，前者更加灵敏，只要有微弱电流指针就可以发生偏转，所以为提高水平仪的测量精度，应选择A。 【名校预测·第五题】（2025·福建福州·模拟预测）材料的电阻随压力的变化而变化的现象称为压阻效应”，利用这种效应可以测量压力大小。某同学计划利用压敏电阻测量物体的质量，他先测量压敏电阻处于不同压力时的电阻值。利用以下器材设计一个可以测量处于压力中的该压敏电阻阻值的电路，要求误差较小，提供的器材如下： A．压敏电阻，无压力时阻值 B．滑动变阻器，最大阻值约为 C．滑动变阻器，最大阻值约为 D．灵敏电流计，量程，内阻为 E.电压表V，量程，内阻约为 F.直流电源，电动势为3V，内阻很小 G.开关S，导线若干 (1)滑动变阻器应选用 （选填“”或“”），实验电路图应选用 （选填“图1”，或“图2”）。 (2)实验中发现灵敏电流计量程不够，若要将其改装为量程的电流表，需要 （选填“串联”或“并联”）一个电阻， 。（保留两位有效数字） (3)多次改变压力，在室温下测出对应电阻值，可得到如图3所示压敏电阻的图线，其中表示压力为时压敏电阻的阻值，表示无压力时压敏电阻的阻值。由图线可知，压力越大，压敏电阻的阻值 （选填“越大”或“越小”）。 (4)若利用图4所示电路测量静置于压敏电阻上物体的质量，需要将电压表表盘刻度值改为对应的物体质量。若，则应标在电压值 （选填“大”或“小”）的刻度上。请分析表示物体质量的示数是否随刻度均匀变化，并说明理由 。 【答案】(1) 图1 (2) 并联 2.7 (3)越小 (4) 较小 物体质量与电压不是线性关系，因此物体质量示数随刻度不是均匀变化 【详解】（1）[1][2]要求误差较小，所以需要选择电压调节范围较大，即滑动变阻器采用分压式连接，为方便实验操作应选择最大阻值较小的滑动变阻器：根据题意确定滑动变阻器的接法，然后选择实验电路图图1。 （2）[1][2]扩大电流表量程需要并联分流电阻，应用并联电路特点与欧姆定律 求出并联电阻阻值 （3）由图3所示图象可知，随压力增大，增大而不变，则变小，即压力越大，压敏电阻的阻值越小； （4）[1][2]若，则压敏电阻受到的压力，压敏电阻阻值，电压表测压敏电阻两端电压，电阻越小电阻分压越小，则，即应标在电压值较小的刻度上：物体质量与电压不是线性关系，因此物体质量示数随刻度不是均匀变化。 【名校预测·第六题】（2025·广东·模拟预测）某科技小组想通过实验探究热敏电阻的温度特性。如图甲所示，为滑动变阻器，为电阻箱，热敏电阻处在虚线所示的温控室中。 (1)实验前，开关、先断开，将滑动变阻器的滑片移到 （填“”或“”端；实验时，记录温控室的温度，将打到1，闭合，调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为；然后保持滑动变阻器的滑片位置不变，再将打到2，调节电阻箱，使电流表的示数为 ，记录此时电阻箱的示数，即为热敏电阻的阻值； (2)多次改变温控室的温度，重复上述实验过程，测得多组热敏电阻在不同温度下对应的电阻值，作出图像，如图乙所示，由图像可知，该热敏电阻的阻值随温度的升高而 （填“增大”或“减小”）； (3)上述实验过程中，若电流表内阻不可忽略，则热敏电阻的测量值 （填“大于”、“等于”或“小于”）真实值； (4)现将此热敏电阻接在电流恒定的电路中，当它产生的热量与向周围环境散热达到平衡时，热敏电阻的温度稳定在某一值，且满足关系式，其中是散热系数，是电阻的温度，是周围环境温度，为电流。已知，，，结合乙图可知该热敏电阻的温度稳定在 ℃。（保留两位有效数字） 【答案】(1) b (2)减小 (3)等于 (4)50 【详解】（1）[1]闭合电键前，应将滑动变阻器的滑片移动b端，使滑动变阻器接入电路的电阻最大。 [2]电流表前后两次一致，保证电路前后两次等效，所以调整电阻箱，使电流表的示数也为。 （2）从图像可以看出，该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。 （3）电流表内阻即使不可忽略，只要保证开关打到1或2时电流表的读数一致，则热敏电阻的测量值等于真实值。 （4）由题意可知，电阻的散热功率表示为 其中 则可解得 在图像中做出如图所示的图线。 据其与理论图线的交点即可求得：该电阻的温度大约稳定在。 押题1. 兴趣小组利用如下装置验证“加速度与力和质量的关系”的实验。 第一小组：验证加速度与力的关系器材包含：导轨上有刻度尺的气垫导轨（含气泵）、光电门B、数字计时器、带挡光片的滑块A、钩码若干、力的传感器（质量不计）和天平。 实验步骤：固定好光电门B，调整导轨水平，用刻度尺测出遮光条与光电门之间的距离L及挡光片的宽度d，并记录滑块的位置，测出滑块和挡光片的总质量为M。滑块用平行于导轨的细线跨过动滑轮连接在传感器上。在传感器上悬挂一个钩码，由静止释放滑块，记录滑块经过光电门的时间为，读出传感器的示数F，保持小车的质量不变，改变钩码的个数且从同一位置释放，进行多次实验，并作出图像。 根据实验步骤回答下列问题： (1)不挂钩码和细线，接通气泵，在任意位置轻放滑块，观察到滑块 ，兴趣小组判断调整后的导轨已经水平。 (2)为了直观的由图像看出物体的加速度与合力F的正比关系，小组应该绘制图像 （选填“”“ ”“ ”或“”）。 第二小组：验证加速度与质量的关系 兴趣小组与邻桌的同学一起做验证“加速度与质量关系”的实验。他们将两个气垫导轨对称地放置在一条水平直线上，保持两个导轨上的光电门固定在相同刻度处（即保持滑块的位移相同），测出A和B两个滑块的质量为与，滑块上连接一条平行于桌面的细线，细线中间放置用一个悬挂钩码的滑轮，并使细线与导轨平行且跨过气垫导轨上的滑轮。现同时从各自的气垫导轨上同一位置由静止释放，记录A和B两个滑块上遮光片（两遮光片宽度相同）分别通过光电门的时间为和。 (3)若测量结果满足 （用上述字母表示），即可得出物体加速度与质量的关系。 押题2. 某实验小组利用如图甲所示的实验装置探究加速度与力的关系。图中小车A的质量为M，连接在小车后的纸带穿过电火花计时器，它们均置于已平衡摩擦力的一端带有定滑轮的足够长的木板上，钩码B的质量为m，C为力传感器（与计算机连接可以直接读数）。实验时改变B的质量，记下力传感器的对应读数F，不计绳与滑轮的摩擦。 (1)下列说法正确的是（　　） A．绳与长木板必须保持平行 B．实验时应先释放小车后接通电源 C．实验中m应远小于M (2)如图乙为某次实验得到的纸带，纸带上标出了所选的4个计数点之间的距离，相邻计数点间还有4个点没有画出，已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电。由此可求得钩码B的加速度的大小是 m/s²。（结果保留两位有效数字） (3)该同学以力传感器的示数F为横坐标，小车A的加速度a为纵坐标，画出a—F图像是一条直线，如图丙所示，图线与横坐标轴的夹角为，求得图线的斜率为k，则小车质量为（　　） A． B． C．k D．因直线不通过坐标原点，无法求小车质量 押题3. 用如图所示实验装置探究外力一定时加速度与质量的关系。 (1)为补偿小车受到的阻力，调节木板倾角，使小车在不挂槽码时运动，并打出纸带进行检验，下图中能表明补偿阻力恰当的是__________。 A． B． C． D． (2)保持槽码质量不变，改变小车上砝码的质量，得到一系列打点纸带。通过分析纸带数据利用逐差法求出小车的加速度a，以小车和砝码的总质量M为横坐标，加速度的倒数为纵坐标，甲、乙两组同学分别得到的图像如图所示。 由图可知，在所受外力一定的条件下，a与M成 （填“正比”或“反比”）；甲组所用的 （填“小车”、“砝码”或“槽码”）质量比乙组的更大。 押题4. 在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，学校某实验小组的同学们采用了如图甲、乙、丙所示的可拆式变压器和电路图进行研究。 (1)下列说法正确的是_____。 A．实验中要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，需要运用的科学方法是控制变量法 B．为了人身安全，实验中只能使用低压直流电源，电压不要超过12V C．降压变压器的副线圈导线最好比原线圈导线粗一些 (2)在某次实验中，其中一个多用电表读数如图丁所示，此电压表读数为 V。 (3)同学们在实验过程中，记录如下表所示四组实验数据。 第一组 第二组 第三组 第四组 N1/匝 100 100 100 200 N2/匝 200 400 400 400 U1/V 1.85 0.91 1.81 3.65 U2/V 4.00 4.00 8.00 8.00 ①分析表中数据可知，N1应是 （选填“原”或“副”）线圈的匝数。 ②进一步分析数据可发现：原、副线圈电压比与匝数比不严格相等，对该现象分析，下列观点正确的是 。 A．原、副线圈的电压的频率不相等 B．变压器线圈中有电流通过时会发热 C．铁芯在交变磁场的作用下会发热 D．穿过副线圈的磁通量大于原线圈的磁通量 押题5. 某实验小组为了测量某种材料制成的电阻丝的电阻，实验室提供的器材有： A．电流表G1（内阻Rg1=75Ω，满偏电流Ig1=25mA） B．电流表G2（内阻Rg2=90Ω，满偏电流Ig2=10mA） C．定值电阻R0（25Ω，1A） D．电阻箱R1（0~9999Ω，1A） E.滑动变阻器R2（10Ω，1A） F.电源E（9V，内阻不计） G.多用电表 H.开关S和导线若干 该组同学进行了以下操作： (1)先用多用电表粗测电阻丝的阻值，当用“×10”挡测量时，指针位置如图甲所示，则示数为 Ω。 (2)为更准确的测量电阻丝阻值，该组同学设计电路图如图乙所示。若用G2与电阻箱R1串联，改装成量程为9V的电压表，则电阻箱的阻值R1应为 ，同时将R0与G1并联以扩展其量程。然后调节滑动变阻器的滑片到合适位置，测得电流表G1的示数为I1，电流表G2的示数为I2，则该种材料的电阻Rx= （用I1、I2、R1、Rg2表示）。 押题6. 某同学利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性，制作了一个简易的汽车低油位报警装置。 (1)该同学为了探究该热敏电阻阻值随温度变化的关系，设计了如图甲所示的实验电路，定值电阻，则在闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于最 （选填“左”或“右”）端；在某次测量中，若毫安表的示数为2.5mA，的示数为1.0mA，两电表可视为理想电表，则热敏电阻的阻值为 kΩ。 (2)该同学通过探究得到热敏电阻随温度变化的规律如图乙所示，他利用此热敏电阻设计的汽车低油位报警装置如图丙所示，其中电源电动势E=6.0V，定值电阻R=1.1kΩ，长为l=50cm的热敏电阻下端紧靠在油箱底部，不计报警器和电源的内阻。已知流过报警器的电流I3.0mA时报警器开始报警，若测得报警器报警时油液（热敏电阻）的温度为30℃，油液外热敏电阻的温度为70℃，由此可知油液的警戒液面到油箱底部的距离约为 cm。 1、【答案】(1)静止 (2) (3) 【详解】（1）本实验调节气垫导轨水平，由于滑块与气垫导轨间的摩擦可以忽略不计，故只需要使滑块不挂重物，打开气泵，释放滑块后静止即可。 （2）根据题目的数据，可得小车的加速度由牛顿第二定律得出 再根据运动学公式可得 解出小车的加速度 联立可得 即可验证牛顿第二定律，若多次测量只需要绘制出图像即可，其他物理量为常数，由图像可知斜率为。 （3）第二组实验只需要定量探究物体的加速度与质量的关系，即 由于两个滑块的运动情况只有时间不同，即，只需要验证物块的质量与时间的平方成正比即可，故可知 2、【答案】(1)A (2)0.25 (3)B 【详解】（1）A．探究加速度与力的关系的实验中，为保证绳子拉力沿着小车运动的方向，使小车所受的合力方向与运动方向在同一直线上，绳与长木板必须保持平行，故A正确； B．实验时应先接通电源，待打点计时器稳定工作后（打点稳定），再释放小车，获得尽量多的有效的点，故B错误； C．本题中由于使用了力传感器，力传感器能够直接测量出绳子对小车的拉力大小，所以不需要满足 “m应远小于M”这一条件，故C错误。 故选A。 （2）[1]相邻计数点间还有4个点没有画出，故相邻计数点时间间隔为 小车加速度为 故钩码B的加速度的大小是 （3）直线不通过坐标原点，则可能是摩擦力平衡过度，则根据牛顿第二定律 解得得 则 小车质量为 故选B。 3、【答案】(1)B (2) 反比 槽码 【详解】（1）补偿小车受到的阻力时，若小车匀速运动，则表明补偿阻力合适，此时纸带点迹间距均匀，B符合题意。 故选B。 （2）[1]图像可知在所受外力一定的条件下，与M成正比，表面a与M成反比； [2]由于设槽码的质量为m，则由牛顿第二定律有 整理得 故图像斜率越小，槽码的质量m越大，由图可知甲组所用的槽码质量比乙组的要大。 4、【答案】(1)AC (2)7.4 (3) 副 BC 【详解】（1）A．实验中要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，需要运用的科学方法是控制变量法，A正确； B．不能使用直流电源，因为直流电源变压器不工作，B错误； C．降压变压器副线圈的电流大于原线圈的电流，所以副线圈导线最好比原线圈导线粗一些，C正确。 故选AC。 （2）根据图丁，量程是10V，所以电压表的读数是7.4V； （3）[1]根据实验数据得 ，N1是副线圈，原、副线圈电压比与匝数比不严格相等的原因是有铜损或者铁损； [2] A．原、副线圈的电压的频率一定相等，A错误； B．变压器线圈中有电流通过时会发热，有铜损，导致原、副线圈电压比与匝数比不严格相等，B正确； C．铁芯在交变磁场的作用下会发热，有铁损，导致原、副线圈电压比与匝数比不严格相等，C正确； D．由于漏磁，则穿过副线圈的磁通量小于原线圈的磁通量， D错误。 故选BC。 5、【答案】(1)90 (2) 810 【详解】（1）欧姆表的读数为指针所指刻度与倍率的乘积，所以读数为 （2）[1]用G2与电阻箱R1串联，改装成量程为9V的电压表，则 代入数据解得 [2]根据欧姆定律有 6、【答案】(1) 左 5.0/5 (2)20 【详解】（1）[1]滑动变阻器采用分压接法，为保护电路安全，在开关闭合前应将滑动变阻器的滑片P置于最左端； [2]由于和并联，故有 代入数据解得 （2）设警戒液面到油箱底部的距离为x，温度为30℃时热敏电阻的阻值为，则在油液内的热敏电阻的阻值为 同理，可得油液外的热敏电阻的阻值为 其中，由闭合电路欧姆定律有 将E=6V、I=3.0mA、R=1.1kΩ代入可得x=20cm ( 82 / 82 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第五辑 热学和光学实验……………………………………………………………………03 力学和电学实验……………………………………………………………………17 高考对于热学实验的知识点的命题形式是：根据实验原理，设计实验，正确处理实验数据，得出实验结论。将考查的知识点延伸到演示实验中，扩展到设计性、应用性等实验。需要学生能够将所学的实验原理和实验方法知识迁移到情境实验中去。 常考考点 真题举例 杨氏双缝干涉实验的实验目的、原理 2024·广东·高考真题 探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系 2023·山东·高考真题 用插针法测介质折射率的实验步骤和数据处理 2024·浙江·高考真题 用插针法测介质折射率的注意事项和误差分析 2024·安徽·高考真题 杨氏双缝干涉实验的实验步骤和数据处理 2024·河北·高考真题 用插针法测介质折射率的实验步骤和数据处理 2024·湖北·高考真题  用插针法测介质折射率的实验步骤和数据处理 2024·甘肃·高考真题 根据侧移量判断折射率大小 2023·海南·高考真题 山东卷2023年考察了热学实验的知识点，难度偏易，预计2025年高考这部分知识点同样会出现在考卷中。 广东卷2023~2024年连续两年考察了光学实验的知识点，2023年考了 用插针法测介质折射率的实验，2024年考了杨氏双缝干涉实验，难度偏易，近两年广东卷把光学的两个实验都考查了，预计2025年高考会考查热学实验。 海南卷2022~2023年连续两年考查了光学实验的知识点，2023年考了 用插针法测介质折射率的实验，2022年考了杨氏双缝干涉实验，难度偏易。预计2025年高考会考查光学实验。 浙江卷2024年考察了光学实验的知识点，考查用插针法测介质折射率的实验，难度偏易，预计2025年高考会考查杨氏双缝干涉实验。 安徽卷2024年考察了光学实验的知识点，考查用插针法测介质折射率的实验，难度偏易，预计2025年高考会考查杨氏双缝干涉实验。 考点1：热学实验 一、实验：用油膜法估测油酸分子的大小 1、实验原理 利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜，用D＝计算出油膜的厚度，其中V为一滴油酸酒精溶液中所含油酸的体积，S为油膜面积，这个厚度就近似等于油酸分子的直径，如下图。 【注意】把1滴油酸滴在水面上，水面上会形成一层油膜，油膜是由单层油酸分子（C17H33COOH）中的烃基 C17H33- 组成的。 尽管油酸分子有着复杂的结构和形状，分子间也存在着间隙，但在估测其大小时，可以把它简化为球形处理，并认为它们紧密排布。 2、实验器材 量筒、注射器、浅盘、油酸酒精溶液、玻璃板、坐标纸、痱子粉或滑石粉、细彩笔、水。 3、实验操作 配制油酸酒精溶液，取纯油酸1 mL，注入500 mL的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面达到500 mL刻度线为止。 用注射器将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并记下量筒内增加一定体积Vn时的滴数n。根据V0＝算出每滴油酸酒精溶液的体积V0。 向浅盘里倒入约2 cm深的水，并将痱子粉或滑石粉均匀地撒在水面上。 用注射器(或滴管)将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，油酸立即在水面散开，形成一块油膜。油膜上没有爽身粉，可以清楚地看出它的轮廓。 待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，并将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上。 将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S(求面积时以坐标纸上边长为1 cm的正方形为单位计算轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个)。 根据溶液的比例，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V，并代入公式D＝算出薄膜的厚度D，即为分子直径。 重复以上实验步骤，多测几次油酸薄膜的厚度，求平均值，即为油酸分子直径的大小。 4、误差分析 纯油酸体积的计算引起误差。 对油膜形状画线时带来误差。 数格子法本身是一种估算的方法，从而会带来误差。 5、物理量的测量 对“V”的测量 ①配制一定浓度的油酸酒精溶液，设其浓度为n； ②用注射器吸取一段油酸酒精溶液，读出它的体积为V0； ③再把它一滴滴地滴入烧杯中，记下液滴的总滴数N； ④则一滴油酸酒精溶液中，纯油酸的体积V＝n。 对“S”的测量 ①浅盘里盛水，把适量的爽身粉均匀撒在水面上； ②用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液，待油膜形状稳定后，将带方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描下薄膜的形状； ③数出轮廓范围内正方形的个数n0，不足半个的舍去，多于半个的算一个； ④用正方形的个数乘单个正方形的面积S0(即n0S0)计算出油膜的面积S。 6、误差分析 ①油酸酒精溶液配制后不要长时间放置，以免浓度改变，产生较大的实验误差。 ②实验前应注意，浅盘应清洗干净，否则难以形成油膜。 ③痱子粉的用量不要太多，否则不易成功。撒完痱子粉后，浅盘中的水面应保持平衡，痱子粉应均匀浮在水面上。 ④向水面滴一滴油酸酒精溶液.滴油酸酒精溶液的滴管口应在离水面1cm之内，否则油膜难以形成。 ⑤要待油膜形状稳定后，再画轮廓。 ⑥运用数格子法测油膜面积大于半格的算一格，小于半格的舍去这种方法所取方格的单位越小，计算的面积误差越小。 ⑦本实验只要求估算分子大小，实验结果数量级符合要求即可。 二、实验：探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系 1、实验思路 在保证密闭注射器中气体的质量和温度不变的条件下，通过改变密闭注射器中气体的体积，由压力表读出对应气体的压强值，进而研究在恒温条件下气体的压强与体积的关系。 2、实验原理 先选定一个热力学系统，比如一定质量的空气，在温度不变的情况下，测量气体在不同体积时的压强，再分析气体压强与体积的关系。 利用注射器选取一段空气柱为研究对象，如下图所示，注射器下端的开口有橡胶套，它和柱塞一起把一段空气柱封闭。在实验过程中，一方面让空气柱内气体的质量不变；另一方面，让空气柱的体积变化不要太快，保证温度不发生明显的变化。 3、实验器材 带铁夹的铁架台、注射器、柱塞(与压力表密封连接)、压力表、橡胶套，刻度尺。 4、实验装置图 5、物理量的测量 利用注射器选取一段空气柱为研究对象，注射器下端的开口有橡胶套，它和柱塞一起把一段空气柱封闭。 把柱塞缓慢地向下压或向上拉，读取空气柱的长度与压强的几组数据。空气柱的长度l可以通过刻度尺读取，空气柱的长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V。空气柱的压强p可以从与注射器内空气柱相连的压力表读取。 6、实验数据 作p－V图像：以压强p为纵坐标，以体积V为横坐标，用采集的各组数据在坐标纸上描点，绘出等温曲线，如图所示。观察p－V图像的特点看能否得出p、V的定量关系。 作p－图像：以压强p为纵坐标，以为横坐标，在坐标纸上描点。如果p－图像中的各点位于过原点的同一条直线上(如图所示)，就说明压强p跟成正比，即压强与体积成反比。如果不在同一条直线上，我们再尝试其他关系。 7、实验结论 一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，其压强与体积的倒数成正比，p－V图线是双曲线的一支，但不同温度下的图线是不同的。 8、注意事项 实验前检查注射器的气密性，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。 改变气体体积时，要缓慢进行。 实验过程中，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。 读数时视线要与柱塞底面平行。 作p－图像时，应使尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点应均匀分布于直线两侧，偏离太大的点应舍弃掉。 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。 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。 在等温过程中，气体的压强与体积的关系在p－V图像中呈现为双曲线。处理实验数据时，要通过变换，即画p－图像，把双曲线变为直线，说明p和V成反比。这是科学研究中常用的数据处理的方法，因为一次函数反映的物理规律比较直观，容易得出相关的对实验研究有用的参数。 考点2：光学实验 一、实验：测量玻璃的折射率 1、实验原理 如下图所示，当光线AO以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线O′B，从而求出折射光线OO′和折射角θ2，再根据n＝或n＝计算出玻璃的折射率 2实验器材 木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔。 3、实验步骤 用图钉把白纸固定在木板上； 在白纸上画一条直线aa′，并取aa′上的一点O为入射点，作过O点的法线NN′； 画出线段AO作为入射光线，并在AO上插上P1、P2两根大头针； 在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线aa′对齐，并画出另一条长边的对齐线bb′； 眼睛在bb′的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使P1的像被P2的像挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，再插上P4，使P4挡住P3和P1、P2的像； 移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P3、P4的针孔位置确定出射光线O′B及出射点O′，连接O、O′得线段OO′； 用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2； 改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的，并取平均值。 4、数据分析 计算法：由n＝，算出不同入射角时的n值，并取平均值。 图像法：作sin θ1－sin θ2图像，由n＝可知其斜率为折射率。 单位圆法：以入射点O为圆心，作半径为R的圆，如图所示，则sin θ1＝，sin θ2＝，OE＝OE′＝R，所以用刻度尺量出EH、E′H′的长度就可以求出n＝＝. 5、注意事项 不能把边界线和入射光线画的过粗。 入射角不能太大，也不能太小，在20°- 70°之间为宜。 玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5cm以上。 用手拿玻璃砖时，手只能接触玻璃砖的毛面或棱，不能触摸光洁的光学面，严禁把玻璃砖当尺子画玻璃砖的另一边bb′。 实验过程中，玻璃砖在纸上的位置不可移动。 大头针应竖直地插在白纸上，且玻璃砖每两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应大一点，以减小确定光路方向时造成的误差。 实验时入射角不宜过小，否则会使测量误差过大，也不宜过大，否则在bb′一侧将看不到P1、P2的像。 二、实验：用双缝干涉测量光的波长 1、实验目的 会用测量头测量条纹间距离；掌握用公式Δx＝λ 测定波长的方法；观察白光及单色光的双缝干涉图样。 2、实验原理 双缝间距d，双缝到屏的距离l。双缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0。对屏上与P0距离为x的一点P，两缝与P的距离PS1＝r1，PS2＝r2。在线段PS2上作PM＝PS1，则S2M＝r2－r1，因d≪l，三角形S1S2M可看作直角三角形。则r2－r1＝dsin θ(令∠S2S1M＝θ)。另x≈ltan θ≈lsin θ则r2－r1＝d， 若P处为亮纹，则d＝±kλ，(k＝0，1，2，……)，解得x＝±kλ。(k＝0，1，2……)，相邻两亮纹或暗纹的中心间距Δx＝λ。 3、实验器材 光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃光屏、光具座、测量头及刻度尺等。 4、实验装置图 5、实验步骤 观察双缝干涉图样： ①将光源、遮光筒、毛玻璃光屏依次安放在光具座上； 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，使光源灯丝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，使双缝与单缝平行，二者间距约为5～10 cm，这时可观察到白光的干涉条纹； ⑤在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。 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使分化板的中心刻线对齐某条亮条纹的中央，如图所示，记下手轮上的读数a1；转动手轮，使分化板中心刻线移至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a2，得出n个亮条纹间的距离为a＝|a2－a1|，则相邻两亮条纹间距Δx＝； ③用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(d是已知的)； ④重复测量、计算，求出波长的平均值； ⑤换用不同的滤光片，重复实验。 6、实验数据 条纹间距的计算：Δx＝； 波长计算：λ＝Δx＝； 计算多组数据，求λ的平均值。 7、注意事项 光源使用线状长丝灯泡，调节时使之与单缝平行且靠近，仪器所用的灯泡，其灯丝冷电阻较小，如果一开始就用12V电压，往往会由于电流过大而使电源的保险丝烧断或过载保护因此，加在灯泡上的电压应逐挡升高至12V,使用时不得超过12V。建议使用汽车或摩托车双灯丝灯泡，可直接打到12V。 实验中会出现屏上的光很弱的情况，主要是灯丝、单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴所致；干涉条纹是否清晰与单缝和双缝是否平行有关。 安装时，要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一条轴线上，并使单缝、双缝平行且竖直。 双缝干涉仪是比较精密的实验仪器，要轻拿轻放，不要随便拆分遮光筒、测量头等元件。 在读取a1至a2的整个过程中，不能拨动拨杆或转动测量头,否则会引起干涉条纹移动而使读数无效。 测量条纹间距时,测量头中分划板中心线必须与条纹的中央对齐。 8、误差分析 l的测量：l用毫米刻度尺测量，如果可能，可多次测量求平均值； 条纹间距Δx的测定：Δx利用测量头测量．可利用“累积法”测n条亮纹间距，再求Δx＝，并且采用多次测量求Δx平均值的方法进一步减小误差。 【典例1】（2023·山东·高考真题）利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定一托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强和体积（等于注射器示数与塑料管容积之和），逐次增加砝码质量，采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示。    回答以下问题： （1）在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体 。 A．与成正比    B．与成正比 （2）若气体被压缩到，由图乙可读出封闭气体压强为 （保留3位有效数字）。 （3）某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了，则在计算乘积时，他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随的增大而 （填“增大”或“减小”）。 【典例2】（2024·浙江·高考真题）如图所示，用“插针法”测量一等腰三角形玻璃砖（侧面分别记为A和 B、顶角大小为）的折射率。 ①在白纸上画一条直线ab，并画出其垂线cd，交于O点； ②将侧面A沿ab放置，并确定侧面B的位置ef ③在cd上竖直插上大头针P1和P2，从侧面B透过玻璃砖观察P1和P2，插上大头针P3，要求P3能挡住 （选填“P1”、“P2”或“P1和P2”）的虚像； ④确定出射光线的位置 （选填“需要”或“不需要”第四枚大头针； ⑤撤去玻璃砖和大头针，测得出射光线与直线ef的夹角为α，则玻璃砖折射率 n= 。 【典例3】（2024·安徽·高考真题）某实验小组做“测量玻璃的折射率”及拓展探究实验． (1)为测量玻璃的折射率，按如图所示进行实验，以下表述正确的一项是________。（填正确答案标号） A．用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和 B．在玻璃砖一侧插上大头针、，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使把挡住，这样就可以确定入射光线和入射点。在眼睛这一侧，插上大头针，使它把、都挡住，再插上大头针，使它把、、都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点 C．实验时入射角应尽量小一些，以减小实验误差 (2)为探究介质折射率与光的频率的关系，分别用一束红光和一束绿光从同一点入射到空气与玻璃的分界面．保持相同的入射角，根据实验结果作出光路图，并标记红光和绿光，如图乙所示．此实验初步表明：对于同一种介质，折射率与光的频率有关．频率大，折射率 （填“大”或“小”） (3)为探究折射率与介质材料的关系，用同一束微光分别入射玻璃砖和某透明介质，如图丙、丁所示。保持相同的入射角，测得折射角分别为、，则玻璃和该介质的折射率大小关系为n玻璃 n介质（填“”或“”）。此实验初步表明：对于一定频率的光，折射率与介质材料有关。 【名校预测·第一题】（2025·青海西宁·二模）在探究气体压强与体积关系实验中，某兴趣小组设计如图实验装置。已知重力加速度为g，注射器气密性和导热良好且外界环境温度保持不变，不计一切摩擦。 (1)用刻度尺测得注射器刻度上到的长度为，注射器活塞的横截面积为 cm2； (2)取下沙桶，向右拉动活塞一段距离后，用橡胶套堵住注射孔，此时的气体压强为大气压；挂上沙桶，稳定后，测出此时的气体体积和沙桶的总质量，则气体压强的表达式 ；（请选用、、S、表示） (3)在沙桶内适量添加沙子，重复多次步骤，以沙桶的总质量为纵轴，以为横轴，绘制图像，其图像如图乙所示，图中横轴截距为，纵轴截距为，可求得未悬挂沙桶时注射器内气体的体积 。 【名校预测·第二题】（2025·河北沧州·模拟预测）可见光的波长范围约为，分子直径约为。在中学实验室通过选用恰当的方法，可以测量这样的微小量。下列分别给出两种微小量的测量方法。 (1)通过双缝干涉实验测量单色光的波长，实验装置如图甲所示，其中测量头包括毛玻璃、游标尺、分划板、手轮、目镜等。 ①测量某亮条纹位置时，手轮上的示数如图乙所示，其示数为 mm。 ②下列可以增加目镜中观察到条纹个数的方法为 。（多选） A．将单缝向双缝靠近         B．将屏向靠近双缝的方向移动 C．使用间距更大的双缝     D．将实验中的紫光更换为红光 ③若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，假设某种单色光的条纹间距为，则该单色光的波长 。 (2)用油膜法估测油酸分子的大小实验，将浓度为的油酸酒精溶液一滴一滴滴入量筒，测出一滴溶液的体积为，向浅盘中倒入适量的水，并向水面均匀地撒入痱子粉，把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油酸膜的轮廓，如图丙所示，数出形成的油膜占据了115个方格，坐标纸中正方形方格的边长为1cm，则估测出油酸分丙子的直径为 m。（计算结果保留2位有效数字） 【名校预测·第三题】（2025·山东·一模）某实验小组用“插针法”测量玻璃的折射率，如图甲所示，所用器材有：平行玻璃砖、木板、白纸、大头针、刻度尺、量角器、铅笔、图钉等。 (1)下列操作正确的是_____。 A．为了减小误差，选择的入射角应尽量大些 B．插大头针时，必须在另一侧观察，让挡住的像 C．为了减小误差，大头针、和、之间的距离应适当大些 D．如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度小的玻璃砖来测量 (2)同学们按照正确的操作步骤，多次改变入射角，根据测得的入射角和折射角的正弦值，作出了如图乙所示图线，由图线可知该玻璃砖的折射率是 。 (3)某位同学不小心将界面画成如图丙中实线所示（虚线为玻璃砖轮廓），其他实验操作均正确，则实验测得的折射率 （选填“偏大”、“偏小”、“不变”或“都有可能”）。 【名校押题·第一题】押题1. 洛埃镜实验是利用平面镜研究光波的性质。某次实验时，小南用光电传感器代替光屏，测量单色光的波长，其原理如图甲所示，单色光从单缝S射出，一部分直接投射到传感器上，另一部分入射到平面镜后反射到传感器上。传感器沿矩形的长边（图中竖直方向）均匀分布着许多光敏单元，各个光敏单元得到的光照信息经计算机处理后，在显示器得到各点的光照强度，形象地展示亮条纹的分布，得到干涉图像的条纹间距。图乙中a曲线是小南得到的干涉图像。 (1)由图甲可知单缝S到传感器的距离为 cm； (2)单缝S到平面镜的距离，则单色光的波长为 nm（保留3位有效数字）； (3)若只把光源换成频率更大的单色光，则新的光强分布是图乙中的 （填“b”或“c”）曲线。 押题2. 在“用双缝干涉测量光的波长”实验中。 (1)在观察红光的干涉图样时，现有A毛玻璃屏、B双缝、C白光光源、D滤光片、E单缝等光学元件，将C白光光源放在光具座最右端，依次放置其他光学元件，由右至左，表示各光学元件的字母排列顺序应为： （选填“①”或“②”）。 ①C、D、E、B、A        ②C、D、B、E、A (2)一同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，如图所示。若要使两者对齐，该同学应如何调节____________。 A．仅左右转动透镜 B．仅旋转单缝 C．仅旋转双缝 D．仅旋转测量头 (3)某次测量，测量头前的游标卡尺显示如下所示，所对应的读数应为 mm。 (4)为了使测得单色光的条纹间距增大，在其他条件不变的情况下，以下做法合适的是__________。 A．增大单缝与双缝间距 B．增大双缝与毛玻璃屏间距 C．更换双缝间距更小的双缝片 D．增强光源亮度 押题3. 在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验过程中。 （1）单分子油膜：油酸分子式为，它的一个分子可以看成由两部分组成，一部分是，另一部分是，对水有很强的亲和力。当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，其中酒精溶于水中，并很快挥发。油酸中一部分冒出水面，而部分留在水中，油酸分子就直立在水面上，形成一个单分子层油膜。 （2）配制溶液：将1mL纯油酸配制成2000mL的油酸酒精溶液。 （3）测量体积：用量筒测出1mL溶液共有80滴。 （4）平静水面：在边长为30~40cm浅盘里倒入2~3cm深清水，待水面稳定后将爽身粉均匀地撒在水面上。 （5）滴入溶液：用清洁滴管将配制好的1滴溶液轻轻滴入浅盘中。 （6）描线：待油膜散开稳定后，用描线笔描出油膜轮廓。 （7）数格，每格边长是0.5cm，油膜轮廓如图所示。 ①油膜的面积为 （结果保留两位有效数字）； ②油酸分子的直径约为 m（结果保留两位有效数字）； ③在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，实验小组测得油酸分子直径的结果明显偏小，原因可能是 。 A．油酸在水面未完全散开时即描线 B．计算油膜面积时把所有不足一格的方格计算在内 C．用量筒测出1mL溶液的滴数时，多数了滴数 力学和电学实验探究题是高考的必考内容，高考对于这部分知识点的命题形式是：根据实验原理，设计实验，正确处理实验数据，得出实验结论。将考查的知识点延伸到演示实验中，扩展到设计性、应用性等实验。需要学生能够将所学的实验原理和实验方法知识迁移到情境实验中去。 对于力学实验，高考的命题特点是：原始实验题目少，基本上都是以基本力学模型为载体，根据运动学和动力学知识设计实验，主要形式有：实验原理的拓展和延伸（来源于教程，又高于教材，需要分析理解实验而不是盲目背诵实验）；情境的设计与创新（认真审题，理解是做什么，怎么做和为什么。万变不离其宗。）；实验器材的等效与替换（不变目的但变装置；不变装置但变目的）。 对于电学实验，高考的命题特点是：主要是创新类电学实验。仪器的使用创新：根据题意找到实验在教材中的原型；装置的改造：运用改装的知识完成实验，测量电表的内阻时要充分利用待测电表自身的测量功能，不需要其它电表来测量自身的参数；数据的处理：电学实验最常考的就是图像法；电路设计：从题目给定的电路原理图入手分析，再根据所学的电学知识找到解题突破口。 常考考点 真题举例 验证加速度与力成正比的实验步骤、数据处理与误差分析 2024·广东·高考真题 电学创新实验 2024·广东·高考真题 验证加速度与力成正比的实验步骤、数据处理与误差分析 2024·天津·高考真题 验证动量守恒定律的实验步骤和数据处理 2022·福建·高考真题 重力加速度及其测定 2024·贵州·高考真题 验证机械能守恒定律的实验步骤与数据处理 2024·浙江·高考真题 验证加速度与质量成反比的实验 2024·甘肃·高考真题 用单摆测重力加速度的实验 2024·广西·高考真题 测量电源电动势和内阻的实验 2024·天津·高考真题 观察电容器充、放电现象 2024·重庆·高考真题 使用多用电表测量二极管的正反向电阻 2024·浙江·高考真题 伏安法测量未知电阻 2024·福建·高考真题 广东卷2022~2024年连续三年考查力学和电学实验的知识点，总体的趋势往一题多个试验和创新方向发展。预计2025年这两部分知识会继续出现在考卷中。 浙江卷2022~2024年连续三年考查力学和电学实验的知识点， 浙江卷对于这两部分实验的考查力度较大，在试卷中的占比较大。。预计2025年这两部分知识会继续出现在考卷中。 福建卷2023~2024年连续三年考查力学和电学实验的知识点，难度适中。预计2025年这两部分知识会继续出现在考卷中。 北京卷2023~2024年连续两年考查力学实验的知识点，难度适中。2022~2024年连续三年考查电学实验的知识点，难度偏易。预计2025年这部分知识会继续出现在考卷中。 考点3: 力学实验 一、探究小车速度随时间变化的规律 1、实验原理 ①利用纸带计算瞬时速度：以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度。 ②用v－t图像表示小车的运动情况：以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，用描点法画出小车的v－t图像，图线的倾斜程度表示加速度的大小，若图像是一条倾斜的直线，则物体做匀变速直线运动。 3、实验器材 电火花计时器（或电磁打点计时器）、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片。 4、实验装置图 5、实验步骤 ①把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路。 ②把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面。放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行。 ③把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，后释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列小点。 ④断开电源，换上新纸带，重复实验两次。 ⑤增减所挂槽码，按以上步骤再做两次实验。 6、数据处理 ①从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头一些比较密集的点，从后边便于测量的点作为计时起点。 ②为了计算方便和减小误差，通常用连续打点五次的时间作为时间单位，即计数点的时间间隔为T＝0.1 s。如下图所示。 ③正确使用毫米刻度尺测量每相邻两计数点间的距离，不要直接去测量两个计数点间的距离，而是要量出各个计数点到计时零点的距离d1、d2、d3…然后再算出相邻的两个计数点的距离x1＝d1；x2＝d2－d1；x3＝d3－d2；x4＝d4－d3…，并填入设计的表格中，如下表所示。 位置编号 0 1 2 3 4 5 6 时间t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 x/m (dn－dn－1)/m v/(m·s－1) ④用平均速度求瞬时速度：vn＝＝. ⑤用逐差法求解平均加速度 a1＝，a2＝，a3＝⇒a＝＝。 ⑥根据记录的v、t数据,在直角坐标系中描点，根据所描的点做一条直线，如下图所示，通过图像的斜率求解物体的加速度。图像和纵坐标轴的交点表示开始计时小车的速度——初速度。 ⑦x1、x2、x3…xn是相邻两计数点间的距离．是两个连续相等的时间内的位移差：Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2，…。若=，则说明小车做匀变速直线运动。 7、误差分析 ①根据纸带，使用刻度尺测量计数点的位移有误差。 ②木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀。小车运动时加速度有变化造成误差，这样测量得到的加速度只能是所测量段的平均加速度。 ③电源频率不稳定，造成相邻两点的时间间隔T不完全相等。 ④纸带运动时打点不稳定引起测量误差。 ⑤用作图法，作v－t图像时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差。 8、注意事项 ①纸带、细绳要和木板平行，小车运动要平稳。释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器的位置。 ②实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源，后取下纸带。 ③选择一条点迹清晰的纸带，舍弃点密集部分，适当选取计数点。不要分段测量各段位移，应尽可能地一次测量完毕。对纸带进行测量时，应测量出各个计数点到起始点O之间的距离。 ④在小车到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地和小车与滑轮相撞。 ⑤在坐标纸上，纵、横轴选取合适的单位，要避免所描点过密或过疏，描点连线时不能连成折线，应作一条直线，让各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧。 ⑥不需要平衡摩擦力；不需要满足悬挂槽码质量远小于小车质量。 ⑦区分计时点和计数点：计时点是指打点计时器在纸带上打下的点。计数点是指测量和计算时在纸带上所选取的点，要注意“每5个点取一个计数点”与“每隔4个点取一个计数点”取点方法是一样的，时间间隔均为。 ⑧实验中的读数问题：刻度尺的精度为1mm，读数时应估读到0.1mm。刻度尺的读数要估读到毫米的下一位。 ⑨有效数字的位数：在一个数中，自左向右，从第一个不为零的数字起，到右边最末一位数字止(包括末位数为零的数字)，共有几个数字，就是几位有效数字。 【注意】实验考点：纸袋求速度和加速度的公式；纸带中相邻Δx不为零且为定值，则可判定物体做匀变速直线运动；图像v-t求斜率。 二、探究弹簧弹力与形变量的关系 1、实验原理 弹簧弹力的确定方法：弹簧的下端悬挂钩码时弹簧会伸长，平衡时弹簧产生的弹力大小等于所挂钩的重力大小； 弹簧伸长量的确定方法：在未挂重物时，用刻度尺测量弹簧原长l0，挂上钩码平衡后，再用刻度尺测量弹簧长度l，则弹簧伸长量Δx=l-l0； 根据实验数据制作表格和图像并探究弹簧弹力与伸长量之间的定量关系。 2、实验仪器 铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、坐标纸。 3、实验装置图 4、实验步骤 ①将铁架台放在实验桌上，根据实验装置图安装实验装置，待弹簧自由下垂并静止时测量原长l0； ②在弹簧下端悬挂1个钩码，当钩码静止时测出弹簧的总长度l，计算弹簧的伸长量，并记下钩码的重力； ③增加钩码的数量（2个钩码、3个钩码……）重复步骤②，将测量的数据记录在下面的表格中。 钩码的个数 钩码所受的重力G/N 弹簧的弹力F/N 弹簧总长l/m 弹簧伸长量Δx/m 1 2 3 4 5 6 5、实验数据的处理 根据表格数据，以弹力F为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标建立平面直角坐标系，用描点法作图，做出弹簧弹力与伸长量之间的关系图像，如下图所示： 根据图像得出弹力与弹簧伸长量的函数关系式，表达式中的斜率即为弹簧的劲度系数，即k＝。 6、实验结论 在弹簧的弹簧限度内，弹簧的弹力与弹簧的伸长量成正比； 弹簧弹力与弹簧伸长量的关系函数表达式是F=kx。 7、实验误差 弹簧长度测量不准确可能引起的实验误差。 画图时描点、连线不准确引起的实验误差。 弹簧自身重力的影响产生的实验误差。 钩码的标值不准确引起的实验误差。 【注意】实验考点：描点时用平滑的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与形变量间的关系。作图像时，不要连成“折线”，而应尽量让点落在直线上或均匀分布在两侧。 三、验证力的平行四边形定则 1、实验原理 等效替代法：使一个力F′的作用效果和两个力F1、F2的共同作用效果相同，就是让同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点，所以F′就是F1、F2的合力，做出F′的图示。 平行四边形定则：根据平行四边形定则做出F1、F2的合力F的图示。 验证：比较F和F′的大小和方向是否相同。若在误差允许的范围内相等，则验证了力的平行四边形定则。 2、实验器材 方木板、白纸、弹簧测力计(两个)、橡皮条、细绳套、三角板、刻度尺、图钉(若干)。 3、实验装置图 4、实验步骤 ①在水平桌面上平放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸固定在方木板上。 ②用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端各系上细绳套。 ③用两个弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，将结点拉到某一位置O，如图所示。 ④用铅笔描下O点的位置和两条细绳的方向，读出并记录两个弹簧测力计的示数。 ⑤用铅笔和刻度尺在白纸上从O点沿两条细绳的方向画直线，按一定的标度做出两个力F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺和三角板作平行四边形，过O点的平行四边形的对角线即为合力F。 ⑥只用一个弹簧测力计，通过细绳把橡皮条的结点拉到同样的位置O，读出并记录弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度用刻度尺从O点做出这个力F′的图示。 ⑦比较F′与用平行四边形定则求出的合力F的大小和方向，看它们在实验误差允许的范围内是否相等。 ⑧改变F1和F2的大小和方向，再做两次实验。 5、实验数据处理 ①用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳的方向画直线，按选定的标度做出这两个弹簧测力计的读数F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形。过O点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力F的图示。 ②用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的F′的方向做出这个弹簧测力计的拉力F′的图示。 ③比较F′和平行四边形定则求出的合力F在大小和方向上是否相同，从而验证平行四边形定则。 6、实验误差 读数误差：弹簧测力计数据在允许的情况下，尽量大一些，读数时眼睛一定要正视，要按有效数字正确读数和记录。。 做图误差：结点O的位置和两个弹簧测力计的方向画得不准确，作图比例不恰当、不准确等造成作图误差；两个分力的起始夹角α太大，如大于120°，再做后两次实验时，α变化范围不大，因而弹簧测力计示数变化不显著，读数误差较大，导致作图产生较大误差。 减少误差的措施：①橡皮条的结点要小一些，细绳（套）要长一些；②用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，夹角应适当的大一些；③在同一次实验中，橡皮条拉长后结点的位置必须保持不变；④画力的图示时，应选定恰当的长度作为标度。应尽量将图画的大一些，但也不要画出纸外。 7、注意事项 同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是：将两只弹簧测力计调零后互钩对拉，若两只弹簧测力计读数相同，则可选；若读数不同，应调整或另换，直至相同为止。 被测力的方向应与弹簧测力计轴线方向一致，拉动时弹簧不可与外壳相碰或摩擦。 在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点O的位置一定要相同。 在具体实验时，两分力间夹角不宜过大，也不宜过小，以60°～120°之间为宜。 读数时应正视、平视刻度。 使用弹簧测力计测力时，读数应尽量大些，但不能超出它的测量范围。 读数时视线要正视弹簧测力计的刻度板，同时读数时要注意估读到最小刻度的下一位。 【注意】实验考点：①等效法；②平行四边形定则；③弹簧测力计的读数；④合力的作图法。 四、探究加速度与力、质量的关系 1、实验原理 加速度与力的关系：保持小车质量不变，通过改变槽码的个数改变小车所受的拉力。小车所受的拉力可认为与槽码所受的重力相等。测得不同拉力下小车运动的加速度，探究加速度与力的关系。 加速度与质量的关系：保持小车所受的拉力不变，通过在小车上增加重物改变小车的质量。测得不同质量的小车在这个拉力下运动的加速度，探究加速度与质量的关系。 做出图像和图像，确定a与F、m的关系。 2、实验器材 小车、打点计时器、纸带、刻度尺、天平、砝码、槽码、一端带有滑轮的长木板、细线等 3、实验装置图 4、实验测量的物理量 小车的质量的测量：可以用天平测量质量，为了改变小车的质量，可以在小车中增减砝码的数量。 加速度的测量：①小车做初速度为零的匀加速直线运动，则可用刻度尺测量位移x和秒表测量时间t，然后由公式 算出加速度；②将打点计时器的纸带连在小车上，根据纸带上打出的点来测量加速度；③因为我们探究的是加速度与其他物理量之间的比例关系，因此测量不同情况下物体加速度的比值，测出两个初速度为零的匀加速运动在相同时间内发生的位移x1、x2，位移之比就是加速度之比。 力的测量：平衡摩擦力并满足重物的质量远小于小车的质量时，可以用细绳所挂重物的重力代替小车所受的合外力。 5、实验步骤 ①用天平测出小车和槽码的质量。 ②按照上面实验装置图安装好实验装置，小车不洗细绳，安装纸带。 ③平衡摩擦力（方法：在长木板无滑轮一端抬高，移动垫木的位置到打点计时器正常工作在纸带上所打的点出现相邻点间距相等的现象时停止，固定好位置，如下图所示。目的：使重力的分力与摩擦力平衡，让细绳拉小车的力等于小车所受的合外力） ④把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂槽码，将车拉到打点计时器附近。 ⑤先打开计时器电源，再释放小车，得到纸带并在纸带上标记号码，记下槽码的重量。 ⑥改变槽码的重量，重复以上的步骤几次。 ⑦控制槽码质量不变，改变小车质量，再测几组数据。 ⑧设计表格，记录实验数据，表格形式如下： 6、实验数据处理 探究加速度与力的关系，以加速度为纵坐标，力为横坐标建立直角坐标系，根据以上实验数据在图上描点，并用光滑的直线将点连接起来，如下图所示： 探究加速度与质量的关系，以加速度为纵坐标，质量为横坐标建立直角坐标系，根据以上实验数据在图上描点，并用光滑的曲线将点连接起来，如下图所示： 由于上图为双曲线，说明加速度与质量成反比，可用加速度为纵坐标，质量的倒数为横坐标作图，如下图所示： 7、实验结论 保持物体质量M不变时，物体的加速度a与所受力F成正比.。 保持力F不变时，物体的加速度a与质量M成反比。 8、实验注意事项 打点前小车应靠近打点计时器且应先接通电源后释放小车； 在平衡摩擦力时，不要悬挂槽盘，但小车应连着纸带且接通电源。 改变槽码的质量的过程中，要始终保证槽码的质量远小于小车的质量。 作图时应使所作的直线通过尽可能多的点，不在直线上的点也要尽可能的对称分布在直线的两侧，但若遇到个别偏离较远的点可舍去。 9、误差分析 平衡摩擦力操作不当，将有以下两种情况出现： 斜面倾角太小，平衡摩擦力不足，加速度与力、质量的倒数的图像如下图所示： 斜面倾角太大，平衡摩擦力过度，加速度与力、质量的倒数的图像如下图所示： 槽码的质量不能远小于小车的质量，即所挂槽码的质量太大时，加速度与力的图像中曲线的斜率会不断减小，如下图所示： 分析：由mg - Ma = ma,由此可得,只有在<<M时，才有F ≈ mg。 ，则m越大时，其差值也越大。 质量测量、长度测量中也存在偶然误差，可通过多次测量取平均值的方法来减小误差。 作图时存在误差。 【注意】实验考点：①做出a－F图像和a－图像，确定a与F、m的关系；②图像的处理以及实验的注意事项；③平衡摩擦力的目的是使细线的拉力作为小车的合外力；④钩码（砂和砂桶）的质量m远小于小车的质量M。 五、探究平抛运动的特点 1、实验原理 平抛运动可以看作是两个分运动的合成：一是水平方向的匀速直线运动，其速度等于平抛物体运动的初速度；另一个是竖直方向的自由落体运动。利用铅笔确定做平抛运动的小球运动时若干不同位置，然后描出运动轨迹，测出曲线上任一点的坐标x和y，利用公式x=vt和y=gt2就可求出小球的水平分速度，即平抛物体的初速度。 2、实验仪器 木板及竖直固定支架、斜槽（附金属小球）、重锤、图钉、白纸、刻度尺、三角板、铅笔。 3、实验装置图 4、实验步骤 ①把斜槽放在桌面上，让其末端伸出桌面外，调节末端使其切线水平固定。  ②在带有支架的木板上，用图钉把白纸定好，并让竖放木板左上方靠近槽口，使小球滚下飞出后的轨道平面跟板面平行，如图所示。  ③把小球飞离斜槽末端时的球心位置投影到白纸上，描出点O，过O点利用重垂线描出竖直方向。 ④让小球每次都从斜槽上同一适当位置滚下，在粗略确定的位置附近，用铅笔较准确地确定小球通过的位置，并记下这一点，以后依次改变x值，用同样的方法确定其他各点的位置。 ⑤把白纸从木板上取下来，用三角板过O作与竖直方向垂直的x轴，将一系列所描的点用平滑的曲线连接起来，这就是小球平抛运动的轨迹。 5、实验数据处理 运动轨迹的判断：①如图所示，在x轴上做出等距离的几个点A1、A2、A3…，把线段OA1的长度记为l，则OA2＝2l，OA3＝3l，由A1、A2、A3…向下作垂线，与轨迹交点分别记为M1、M2、M3…，若轨迹是一条抛物线，则各点的y坐标和x坐标之间应该满足关系式y＝ax2(a是待定常量)，用刻度尺测量某点的x、y两个坐标值代入y＝ax2求出a，再测量其他几个点的x、y坐标值，代入y＝ax2，若在误差范围内都满足这个关系式，则这条曲线是一条抛物线。 ②建立y-x2图像，根据所测量的各个点的x、y坐标值分别计算出对应y值和x2值，在y-x2坐标系中描点，连接各点看是否在一条直线上，并求出该直线的斜率即为a值。 初速度的计算：①若原点O为抛出点，利用公式x＝v0t和y＝gt2即可求出多个初速度v0＝x，最后求出初速度的平均值，这就是做平抛运动的物体的初速度。 ②若原点O不是抛出点，如图所示，在轨迹曲线上取三点A、B、C，使xAB＝xBC＝x，如图所示。A到B与B到C的时间相等，设为T，yBC－yAB＝gT2，且v0T＝x，由以上两式得v0＝x。 6、实验误差 安装斜槽时，其末端切线不水平。  小球每次滚下的初位置不尽相同。 建立坐标系时，可能误将斜槽末端端口作为坐标原点。  空气阻力使小球不是真正的平抛运动。 描点不准确。 7、注意事项 ①实验中必须保持通过斜槽末端的切线水平，木板必须处在竖直面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行，并使小球的运动靠近图板但不接触。 ②小球必须每次从斜槽上同一位置由静止滚下，即在斜槽上固定一个挡板，每次都从挡板位置释放小球。  ③坐标原点（小球做平抛运动的起点）不是槽口的端点，应是小球在槽口时，球心在木板上的水平投影点。  ④要在斜槽上适当的高度释放小球，使它以适当的水平初速度抛出，其轨迹由图板左上角到达右下角；要在平抛轨迹上选取距O点远一些的点来计算小球的初速度，这样可以减小测量误差。 ⑤固定木板时，木板必须处在竖直平面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行，固定时要用重锤线检查坐标纸是竖直。 【注意】实验考点：平抛规律的应用；运动轨迹的判断；初速度的计算。 六、探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 1、实验原理 本实验探究了向心力与多个物理量之间的关系，因而实验方法采用了控制变量法。 匀速转动手柄，可以使塔轮、长槽和短槽匀速转动，槽内的小球也就随之做匀速圆周运动，此时小球向外挤压挡板，挡板对小球有一个指向圆周运动圆心的弹力作为小球做匀速圆周运动的向心力，可以通过标尺上露出的红白相间等分标记，粗略计算出两球所需向心力的比值。 在实验过程中可以通过两个小球同时做圆周运动对照，分别分析下列情形：①在质量、半径一定的情况下，探究向心力大小与角速度的关系；②在质量、角速度一定的情况下，探究向心力大小与半径的关系；③在半径、角速度一定的情况下，探究向心力大小与质量的关系。 2、实验装置图 3、实验器材 向心力演示器、质量不等的小球。 4、实验步骤 分别将两个质量相等的小球放在实验仪器的两个小槽中，且小球到转轴(即圆心)距离相同即圆周运动半径相同。将皮带放置在适当位置使两转盘转动，记录不同角速度下的向心力大小(格数)。 分别将两个质量相等的小球放在实验仪器的长槽和短槽两个小槽中，将皮带放置在适当位置使两转盘转动角速度相等、小球到转轴(即圆心)距离不同即圆周运动半径不等，记录不同半径的向心力大小(格数)。 分别将两个质量不相等的小球放在实验仪器的两个小槽中，且小球到转轴(即圆心)距离相同即圆周运动半径相等，将皮带放置在适当位置使两转盘转动角速度相等，记录不同质量下的向心力大小(格数)。 5、实验数据处理 分别做出Fn－ω2、Fn－r、Fn－m的图像，分析向心力大小与角速度、半径、质量之间的关系。 6、实验结论 在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度的平方成正比。 在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成正比。 在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比。 7、实验注意事项 摇动手柄时应力求缓慢加速，注意观察其中一个标尺的格数．达到预定格数时，即保持转速恒定，观察并记录其余读数。 七、验证机械能守恒定律 1、实验原理 通过实验，分别求做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量。 验证的表达式：mv＋mgh2＝mv＋mgh1或mv－mv＝mgh1－mgh2。 需测量的物理量：物体所处两位置之间的高度差、物体的运动速度。 2、实验仪器 带有铁夹的铁架台、导线、复写纸、重物、刻度尺、打点计时器及电源、纸带、交流电源等。 3、实验装置图 4、实验步骤 安装装置：按上图所示把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时器与电源连接好。  打纸带：在纸带的一端把重物用夹子固定好，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带使重物停靠在打点计时器附近。先接通电源后释放纸带，让重物拉着纸带自由下落。重复几次，得到3～5条打好点的纸带。  选纸带并测量：选择一条点迹清晰的纸带，确定要研究的开始和结束的位置，记下第一个点的位置O，并在纸带上从任意点开始依次选取几个计数点1、2、3、4、…，并量出各点到O点的距离h1、h2、h3、…，测量并计算出两位置之间的距离Δh及在两位置时纸带的速度，代入表达式进行验证。 5、实验数据的处理 计算各点对应的瞬时速度：根据公式计算物体在打下点1、2、…时的即时速度v1、v2、…。 验证方法：①任取两点A、B，如果在实验误差允许范围内mghAB＝mvB2－mv2，则机械守恒定律得到验证。②选择开始的两点间距接近2 mm的一条纸带，打的第一个点为起始点，如果在实验误差允许范围内mghn＝mv，则机械能守恒定律得到验证。③用数据画出v2-h图像，在实验误差允许范围内图线是一条过原点且斜率为g的直线，则机械能守恒定律得到验证。 6、实验误差 本实验的误差主要是纸带测量产生的偶然误差以及重物和纸带运动中的空气阻力及打点计时器的摩擦阻力引起的系统误差。  计时器平面不在竖直方向，纸带平面与计时器平面不平行会增大阻力。 电磁打点计时器的阻力大于电火花计时器，交流电的频率f不是50 Hz也会带来误差，f＜50Hz，使动能Ek＜EP的误差进一步加大f＞50 Hz，则可能出现Ek＞EP的结果。 本实验中的重力加速度g必须是当地的重力加速度，而不是纸带的加速度a。  7、注意事项 实验时，应先接通电源，让打点计时器正常工作后再松开纸带让重物下落。 实验应选用质量和密度较大的重物。  本实验中的几种验证方法均不需要测重物的质量m。  安装打点计时器时，要使两限位孔的中线在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。 速度不能用v＝gt或v＝计算，应根据纸带上测得的数据，利用vn＝计算瞬时速度。 【注意】实验考点：速度的计算；重力势能的减少量和对应过程动能的增加量的计算；v2-h图像的研究。 八、验证动量守恒定律 1、实验原理 在一维碰撞中，测出相碰的两物体的质量m1、m2和碰撞前、后物体的速度v1、v2、v1′、v2′，算出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后动量是否相等。 2、实验方案及过程 方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 实验装置图： 实验器材：气垫导轨、数字计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥。 实验步骤： ①测质量：用天平测出滑块的质量； ②安装：正确安装好气垫导轨，如上图所示； ③实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度； ④改变条件，重复实验：改变滑块的质量；改变滑块的初速度大小和方向； ⑤验证：一维碰撞中的动量守恒 实验数据处理： ①滑块速度的测量：，式中为滑块上挡光片的宽度(仪器说明书上给出，也可直接测量)，为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间； ②验证的表达式：m1v1＋m2v2= m1v1′＋m2v2′。 实验注意事项：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”， 调整气垫导轨时，应确保导轨水平。 方案二：研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒 实验装置图： 实验器材：斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸、圆规、铅垂线等。 实验步骤： ①测质量：用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球； ②安装：按照如图甲所示安装实验装置。调整斜槽，使斜槽底端水平； ③铺纸：白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好，记下铅垂线所指的位置O； ④放球找点：不放被撞小球，每次让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复10次。用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心P就是小球落点的平均位置； ⑤碰撞找点：把被撞小球放在斜槽末端，每次让入射小球从斜槽同一高度(同步骤(4)中的高度)自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次。用步骤④的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置M和被撞小球落点的平均位置N，如图乙所示； ⑥验证：连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度．将测量数据填入表中，最后代入，看在误差允许的范围内是否成立； ⑦整理：将实验器材放回原处 实验数据整理：验证的表达式：。 实验注意事项：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”；斜槽末端的切线必须水平；选质量较大的小球作为入射小球；实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变；小球落地点的平均位置要用圆规来确定：用尽可能小的圆把所有落点都圈在里面，圆心就是落点的平均位置；入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放。 其它方案：用两摆球碰撞、在光滑桌面上两车碰撞验证动量守恒定律，如下图所示。 九、单摆法测重力加速度 1、实验原理 当摆角较小时，单摆做简谐运动，其运动周期为，得。则测出单摆的摆长l和周期 T，即可求出当地的重力加速度g。 2、实验装置图 3、实验器材 铁架台及铁夹、中心有孔的小钢球、不易伸长的细线、秒表、有毫米刻度的米尺、三角板。 4、实验步骤 ①在细线的一端打一个比小钢球上的孔径稍大些的结，将细线穿过球上的小孔，制成一个单摆。 ②将铁夹固定在铁架台的上端,铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外。将做好的单摆固定在铁夹 上，使摆球自然下垂，在单摆平衡位置处做上标记。 ③用毫米刻度尺量出摆线长度l′，用游标卡尺测出金属小球的直径，即得出金属小球半径r，计算出摆长。 ④将单摆从平衡位置拉开一个小角度(一般不大于5°)，使单摆在竖直平面内摆动。待摆动平稳后测出单摆完成30～50次全振动所用的时间t，计算出单摆的振动周期T。 ⑤根据单摆周期公式，计算当地的重力加速度。 ⑥改变摆长，重做几次实验。 5、实验数据处理 ①公式法：利用求出周期，算出三次测得的周期的平均值，然后利用公式求重力加速度。 ②图像法：根据测出的一系列摆长l对应的周期T，作的图像，由单摆周期公式得，图像应是一条过原点的直线，如图所示，求出图线的斜率k，即可利用求重力加速度。 6、实验注意事项 ①应选择细、轻又不易伸长的悬线，长度一般在1m左右。小球应选用密度较大的金属球，直径应较小，最好不超过2cm。 ②开始摆动时需注意：摆角要小于5°（保证做简谐运动）；不要使摆动成为圆锥摆。 ③必须从摆球通过最低点时开始计时，测出单摆做50次全振动所用时间，算出周期的平均值T。 十、创新的分析 1、核心原理 ①以基本的力学模型为载体，依托运动学规律和动力学定律设计实验。 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，融入到实验的综合分析之中。 2、解题方法 ①根据题目情境，提取相应的力学模型，明确实验的理论依据和实验目的，设计实验方案. ②进行实验，记录数据，应用原理公式或图像法处理实验数据，结合物体实际受力情况和理论受力情况对结果进行误差分析 3、题型简介 题型一：实验器材的等效与替换 特点：实验装置、器材变化，但实验原理、方法等不变。 创新形式：①用气垫导轨代替长木板：应调整导轨水平，不必平衡摩擦力；②用光电门、频闪相机代替打点计时器；③用电子秤、力传感器或已知质量的钩码等代替弹簧测力计。 题型二：实验结论的拓展与延伸 特点:实验的装置、器材等不变，但实验目的变了。利用所测数据，求另一物理量或验证另一个物理规律。 创新形式：由测定加速度延伸为测定动摩擦因数，通过研究纸带、频闪照片或光电装置得出物体的加速度，再利用牛顿第二定律求出物体所受的阻力或小车与木板间的动摩擦因数。 题型三：实验情景的设计与创新 特点：用学过的物理规律和实验方法设计或解答新情景实验。 创新形式：①利用钢球摆动验证机械能守恒定律；②利用验证牛顿第二定律测动摩擦因数；③利用运动公式解决新情景实验等。 十一、拓展创新实验 1、实验器材及速度的测量方法的改进 改进方法如下图所示。 2、获得加速度方法的改进 将长木板倾斜，靠小车的重力获得加速度(如图甲、乙所示)来代替用重物的拉力获得加速度，如下图所示。 3、计时方法的改进 采用频闪照相法和滴水法获得两点间的时间间隔来代替打点计时器，如下图所示。 4、弹簧实验装置的实验创新 弹簧水平放置，重物的重力作为弹簧的拉力，消除了弹簧自重的影响，如下图所示。 F－x图像的可由传感器和计算机输入数据直接获得，如下图所示。 5、探究互成角度力的合成规律常见创新实验方案 弹簧测力计的拉力可由钩码的重力或力传感器获得，如下图所示。 6、探究加速度与无题受力、物体质量的关系实验创新 实验装置使用位移传感器，力传感器，弹簧测力计，气垫导轨，光电门等，这是从实验器材角度进行创新，如下图所示。 【注意】利用弹簧测量计或者力传感器直接测量合外力的大小，加速度可由纸带上的点计算得出，合外力由弹簧测力计测出来。 【注意】利用位移传感器测位移，测出两个初速度为零的匀加速直线运动在相同时间内发生的位移x1、x2,则位移之比等于加速度之比,即。 利用光电门测量加速度，利用光电门测出滑块通过G1、G2的速度v1、v2，根据v12 -v22 =2ax求出加速度，这是从实验目的角度进行创新，如下图所示。 【注意】本实验可结合牛顿第二定律，由mg－μMg＝(M＋m)a得出物块与水平桌面间的动摩擦因数。 挂上合适的托盘和砝码，改变木板的倾角，使质量为 M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑，这是从实验原理角度进行创新，如下图所示。 【注意】取下托盘和砝码，测出其总质量为m，让小车沿木板下滑，可知小车所受合力为mg。改变砝码质量，多次重复实验探究加速度与物体受力关系。 7、探究平抛运动的特点实验创新 频闪照相法：通过频闪照相，获得小球做平抛运动时的频闪照片，如下图所示； 以抛出点为原点，建立直角坐标系； 通过频闪照片描出物体经过相等时间间隔所到达的位置； 测量出经过T、2T、3T、…时间内小球做平抛运动的水平位移和竖直位移，并填入表格； 分析数据得出小球水平分运动和竖直分运动的特点。 8、探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系实验创新 该实验可从实验方案及器材的角度进行创新或者从实验目的的角度进行创新。 实验方案及器材的创新：以拉力传感器、速度传感器、转速测量仪的使用使实验方案得以改进，有利于物理量的测量。 实验目的的创新：以圆周运动的形式测量其他物理量。 9、验证机械能守恒定律实验创新 ①研究对象创新：研究对象从单个物体变为研究连接体这个系统的机械能守恒。 ②速度测量方法的创新：光电门、频闪照相、平抛运动都可以用来测量速度。 ③物体运动形式创新：物体从自由落体改为沿圆弧面下滑，在斜面上运动。 ④实验器材的创新：利用气垫导轨代替长木板，减小阻力对实验结果的影响。 10、验证动量守恒定律实验创新 在验证动量守恒定律的实验中，物体速度的测量方式很多种，如利用平抛运动的水平位移代替速度，利用光电门测量滑块的速度，利用机械能守恒定律测量摆块速度，利用动能定理和滑行位移测量硬币速度。 实验命题中常用同一实验装置验证不同的物理规律。验证两球碰撞中系统动量是否守恒的同时，探究弹簧锁定时具有的弹性势能；验证两球碰撞中系统动量是否守恒的同时，探究两球的弹性碰撞机械能守恒的表达式。 11、用单摆测量重力加速度实验创新 将单线摆改成双线摆，如下图所示。双线摆也是一种单摆，它的优点是可以把摆球的运动轨迹约束在一个确定的平面上。或者把双线摆的其中一根悬线，换成一根很轻的硬杆，组成一个“杆线摆”，如下图所示。杆线摆可以绕着悬挂轴OO′来回摆动，杆与悬挂轴OO′垂直，其摆球的运动轨迹被约束在一个倾斜的平面内。 铁架台上装一重垂线。在铁架台的立柱跟重垂线平行的情况下把“杆线摆”装在立柱上，调节摆线的长度，使摆杆与立柱垂直，则此时摆杆是水平的。如下图所示，把铁架台底座的一侧垫高，立柱倾斜，绕立柱摆动的钢球实际上是在一倾斜平面上运动。测出静止时摆杆与重垂线的夹角为β，则该倾斜平面与水平面的夹角θ＝90°－β。 此时周期公式为：T＝2π＝2π。 考点4: 电学实验 一、观察电容器的充、放电现象 1、实验原理 ①电容器的充电过程：如下图所示，当开关S接1时，电容器接通电源，在静电力的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、负极板带等量的正、负电荷。电荷在移动的过程中形成电流，在充电开始时电流比较大，随着极板上电荷的增多，电流逐渐减小，当电容器两极板间电压等于电源电压时电荷停止定向移动，电流为零。 ②电容器的放电过程：如下图所示，当开关S接2时，相当于将电容器的两极板直接用导线连接起来，电容器正、负极板上电荷发生中和。在电子移动过程中形成电流，放电开始电流较大，随着两极板上的电荷量逐渐减小，电路中的电流逐渐减小，两极板间的电压也逐渐减小到零。 3、实验装置图 4、实验步骤 ①按实验装置图连接好电路。 ②把单刀双掷开关S打在上面，使触点1和触点2连通，观察电容器的充电现象，并将结果记录在表格中。 ③将单刀双掷开关S打在下面，使触点3和触点2连通，观察电容器的放电现象，并将结果记录在表格中。 ④记录好实验结果，关闭电源。 5、注意事项 ①要选择大容量的电容器。 ②实验要在干燥的环境中进行。 ③电流表要选用小量程的灵敏电流计。 二、导体电阻的测量（五种方法） 1、双安法 利用两个电流表的组合测量电流表的内阻或其他电阻的方法。 原理： ①电路图如下，电流表A1、A2的读数分别为I1、I2 ，电流表A1的内阻为r1，定值电阻R0的电流I0＝I2－I1，电流表A1的电压U1＝(I2－I1)R0。若r1为已知量，可求得R0＝。若R0为已知量，可求得电流表A1的内阻r1＝。 ②电路图如下，电流表A1、A2的读数分别为I1、I2 ，电流表A1的内阻为r1。则有I1(r1＋R0)＝(I2－I1)Rx，则如果r1、R0已知，可求出Rx的阻值；如果R0、Rx已知，可以求出电流表A1的内阻r1。 ③电路图如下，电流表A1、A2的读数分别为I1、I2 ，电流表A1的内阻为r1。则有I1(r1＋Rx)＝(I2－I1)R0，则如果r1、R0已知，可求出Rx的阻值；如果R0、Rx已知，可以求出电流表A1的内阻r1。 【注意】已知内阻值的电流表可当作电压表使用。在缺少合适的电压表的情况下，常用电流表代替电压表使用，这是设计电路中的常用技巧，也是高考的热点之一。 2、双伏法 利用两个电压表的组合测量电压表的内阻或其他电阻的方法。 原理： ①电路图如下，电压表V1、V2的读数分别为U1、U2 ，，电压表V1的内阻r1，电压表U1的电流I1＝，若r1为已知量，可求得R0＝r1。若R0为已知量，可求得电压表V1的内阻r1＝R0。 ②电路图如下，如果电压表V1的内阻r1、电阻R0已知，电压表V1、V2的读数分别为U1、U2 ，根据电路知识可知流过被测电阻Rx的电流为I＝＋＝，则被测电阻为Rx＝＝。同理，如果R0、Rx为已知，可以由上面的关系求出电压表V1的内阻r1。 3、等效替代法 测量某电阻(或电表的内阻)时，用电阻箱替换待测电阻，若二者对电路所起的作用相同(如电流或电压相等)，则电阻箱与待测电阻是等效的。故电阻箱的读数即为待测电阻的阻值。 原理： 电流等效替代，电路图如下，实验步骤为：①按如图电路图连接好电路，并将电阻箱R0的阻值调至最大，滑动变阻器的滑片P置于a端；②)闭合S1、S2，调节滑片P，使电流表指针指在适当的位置，记下此时电流表的示数为I；③断开S2，再闭合S3，保持滑动变阻器滑片P位置不变，调节电阻箱，使电流表的示数仍为I；④此时电阻箱接入电路的阻值R0与未知电阻Rx的阻值等效，即Rx＝R0。 电压等效替代，电路图如下，实验步骤为：①按如图电路图连接好电路，并将电阻箱R0的阻值调至最大，滑动变阻器的滑片P置于a端；②) 闭合S1、S2，调节滑片P，使电压表指针指在适当的位置，记下此时电压表的示数为U；③断开S2，再闭合S3，保持滑动变阻器滑片P位置不变，调节电阻箱使电压表的示数仍为U；④此时电阻箱接入电路的阻值R0与未知电阻Rx的阻值等效，即Rx＝R0。 4、电桥法 电桥法是测量电阻的一种特殊方法。 原理：如下左图所示，实验中调节电阻箱R3，使灵敏电流计G的示数为0；当IG＝0时，有UAB＝0，则UR1＝UR3，UR2＝URx，电路可以等效为如下右图所示；根据欧姆定律有＝，＝，由以上两式解得R1Rx＝R2R3或＝，这就是电桥平衡的条件，由该平衡条件可求出被测电阻Rx的阻值。 5、半偏法 利用半偏法测量电流表或电压表的内阻时，先不连接电阻箱或将电阻箱阻值调为零，将电流表或电压表的指针调至满偏，然后再并联或串联上电阻箱，调节电阻箱的阻值，使电表示数为满偏刻度的一半，则认为电阻箱的阻值与待测的电流表或电压表内阻相等。 原理： 电流表半偏法，电路图如下，实验步骤为：①按如图所示连接实验电路；②断开S2，闭合S1，调节R1，使电流表满偏；③保持R1不变，闭合S2，调节R2，使电流表半偏，然后读出R2的值，则RA＝R2。 测量结果偏小（RA测＝R2<RA），原因：当闭合S2时，总电阻减小，总电流增大，大于原电流表的满偏电流，而此时电流表半偏，所以流经R2的电流比电流表所在支路的电流大，R2的电阻比电流表的电阻小，而我们把R2的读数当成电流表的内阻，故测得的电流表的内阻偏小。减少误差的方法：选电动势较大的电源E，滑动变阻器R1满足条件为R1≫RA。 电压表半偏法，电路图如下，实验步骤为：①按如图所示连接实验电路；②将R2的值调为零，闭合S，调节R1的滑片，使电压表满偏；③保持R1的滑片不动，调节R2，使电压表半偏，然后读出R2的值，则RV＝R2。 测量结果偏大（RV测＝R2>RV），原因：当R2的阻值由零逐渐增大时，R2与电压表两端的总电压也将逐渐增大，因此电压表读数等于Um时，R2两端的电压将大于Um，使R2>RV，从而造成RV的测量值偏大．显然电压表半偏法适用于测量内阻较大的电压表的电阻。减少误差的方法：选电动势较大的电源E，滑动变阻器R1满足条件为R1≪RV。 三、导体电阻率的测量 1、实验原理 设计实验电路，如实验电路图，取一段金属电阻丝连接到电路中，测出电阻丝的电阻R、长度l和直径d（S＝），由R＝ρ得：ρ＝（用R、S、l表示）＝（用R、d、l表示），从而计算出该电阻丝所用材料的电阻率。 2、实验电路图 3、实验器材 被测金属丝，直流电源，电流表，电压表，滑动变阻器，开关，导线若干，螺旋测微器，刻度尺。 4、实验步骤 用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径d，求出其平均值。 用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度l，反复测量三次，求出平均值。 连接好用伏安法测电阻的实验电路。 把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置。 闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记录在表格内。 5、实验数据处理 求Rx的平均值的方法：①用Rx＝分别算出各次的数值，再取平均值；②用U－I图线的斜率求出。 金属丝电阻率的计算：ρ＝Rx＝。 6、实验误差分析 偶然误差：金属导线的直径测量、长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差。 统误差：(1)采用伏安法测量金属导线的电阻时，由于采用的是电流表外接法，测量值小于真实值，使电阻率的测量值偏小。 由于金属导线通电后会发热升温，使金属导线的电阻率变大，造成测量误差。 7、实验注意事项 ①先测直径，再连电路。为了准确，应测量拉直悬空的连入电路的导线的有效长度（测量待测金属丝接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的待测金属丝长度），且各测量三次，取平均值。 ②实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属丝、滑动变阻器连成主干线路（闭合电路），然后再把电压表并联在待测金属丝的两端。 ③本实验中被测金属丝的阻值较小，故采用电流表外接法。 ④实验过程中电流不宜过大，通电时间不宜太长，以免金属丝温度过高，导致电阻率在实验过程中变大。 ⑤闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在阻值最大的位置。 ⑥为准确求出R的平均值，应多测几组U、I数值，若采用图像法求R的平均值时，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑。 四、测量电源的电动势和内阻（3种方法） 1、伏安法 实验原理：闭合电路欧姆定律，即U＝E−Ir。 实验电路图 实验器材：电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺。 实验步骤：①根据电路图连接好电路，电流表用0.6 A的量程，电压表用3 V的量程；②把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置；③闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1，U1)。用同样的方法再测量几组I、U值，填入表格中；④断开开关，拆除电路，整理好器材。 实验数据处理：①列方程组进行求解，将两组数据(I1，U1)和(I2，U2)代入到方程U＝E－Ir得，解得E、r。②用作图法处理数据，如下图所示，由图像可得：图线与纵轴交点为E；图线与横轴交点为I短＝；图线的斜率的绝对值表示r＝||。 实验注意事项：①应使用内阻大些(用过一段时间)的干电池；在实验中不要将I调得过大；每次读完I和U的数据后应立即断开电源，以免干电池在大电流放电时E和r明显变化。②合理选择电压表、电流表量程。测一节干电池的电动势和内阻时，电压表选3 V量程，电流表选0.6 A量程，滑动变阻器选0～10 Ω。③在作U－I图线时，要使较多的点落在这条直线上，不在直线上的点应均匀分布在直线的两侧，忽略个别偏离直线较远的点，以减小偶然误差。 实验误差分析：偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作U－I图像时描点不准确。 系统误差：①电流表内接法：电压表的分流作用造成误差，电压值越大，电压表分流越多，对应的I真与I测的差越大，IV＝。其中U－I图像如下图所示。 结论：I真＝I测＋，E测<E真，r测<r真(r测＝)。 ②电流表外接法：电流表的分压作用造成误差，电流越大，电流表分压越多，对应U真与U测的差越大，UA＝I·RA。其中U－I图像如下图所示。 结论：U真＝U测＋IRA，E测＝E真，r测>r真 (r测＝r＋RA)。 2、安阻法 实验原理：闭合电路的欧姆定律，即E＝IR＋Ir。 实验电路图 实验器材：电源、电流表、电阻箱、开关、导线、坐标纸和刻度尺。 数据处理：①列方程组进行求解，将两组数据(I1，R1)和(I2，R2)代入到方程E＝I(R＋r)，得，解方程组求得E、r。②图像法：由E＝I(R＋r)可得：①＝R＋，可作－R图像，如图甲所示，－R图像的斜率k＝，纵轴截距为。②R＝E·－r，可作R－图像，如图乙所示，R－图像的斜率k＝E，纵轴截距为－r。 误差分析：由于电流表有内阻，导致电源内阻测量不准确；结论：E测＝E真，r测＞r真，r测＝r真＋rA)。 3、伏阻法 实验原理：闭合电路欧姆定律，即E＝U＋r。 实验电路图： 实验器材：电源、电压表、电阻箱、开关、导线、坐标纸和刻度尺。 数据处理：①列方程组进行求解，将两组数据(U1，R1)和(U2，R2)代入到方程E＝I(R＋r)，得，解方程组可求得E和r；②图像法：由E＝U＋r得：＝＋·。故－图像的斜率k＝，纵轴截距为，如下图所示。 误差分析：由于电压表有内阻，干路电流表达式不准确，导致电动势测量不准确；结论为E测＜E真，r测＜r真。 五、练习使用多用电表 1、认识多用电表 外形如下图所示：上半部分为表盘，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度；下半部分为选择开关，它的四周刻有各种测量项目和量程。 欧姆表的欧姆调零旋钮(使电表指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“0”位置)、表笔的正、负插孔(红表笔插入“＋”插孔，黑表笔插入“－”插孔)。 2、原理图 3、用途 （1）测电压：将功能选择开关旋转到直流电压挡；根据待测电压的估计值选择直流电压挡合适的量程；测量时，用红黑测试表笔使多用电表与被测电路并联，使电流从“＋”插孔流入多用电表，从“－”插孔流出多用电表；根据挡位所指的量程以及指针所指的刻度值，读出电压表的示数。电路图如下所示： （2）测电流：选择直流电流挡合适的量程；将被测电路导线卸开一端，把多用电表串联在电路中；测量时，用红黑测试表笔使多用电表与被测电路串联，使电流从“＋”插孔流入多用电表，从“－”插孔流出多用电表；根据挡位所指的量程以及指针所指的刻度值，读出电流表的示数。电路图如下所示： （3）测电阻： 原理如下表所示： 电路图 I与Rx的对应关系 相当于待测电阻Rx＝0，调节R使，即表头满偏(RΩ＝Rg＋r＋R) 相当于待测电阻Rx＝∞，此时I＝0，指针不偏转 待测电阻为Rx，，指针指到某确定位置 刻度特点 表头电流满偏Ig处，对应欧姆表零刻度(右侧) 表头电流I＝0处，对应欧姆表∞刻度(左侧) 表头电流I与电阻Rx一一对应，但不是线性关系，表盘刻度不均匀 黑表笔与电源的正极连接，红表笔与电源的负极连接，电流方向为“红进黑出”。 当多用电表指针指在中央时＝，故中值电阻R中＝RΩ。 测量步骤：①估测待测电阻阻值，选择合适的量程；②欧姆调零；③将被测电阻接在红、黑表笔之间；④读数：指针示数乘以倍率；⑤使用完毕：选择开关置于“OFF”挡，长期不用应取出电池。 【注意】①区分“机械零点”与“欧姆零点”。机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置，机械调零调节的是表盘下边中间的指针定位螺丝；欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置，欧姆调零调节的是欧姆调零旋钮；②使指针指在中值附近，否则换挡；③测电阻时每换一次挡必须重新欧姆调零；④手不能接触表笔的金属杆；⑤测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开。 （4）测量二极管的正、反向电阻： 二极管：晶体二极管由半导体材料制成，它的符号如图所示，左端为正极，右端为负极。电学符号如下图所示，特点是当给二极管加正向电压时电阻很小，当给二极管加反向电压时电阻很大。 测量方法：将多用电表欧姆调零之后，若多用电表指针偏角很大，则黑表笔接触二极管的正极，红表笔接触二极管的负极，如下图所示；若多用电表指针偏角很小，则黑表笔接触二极管的负极，红表笔接触二极管的正极，如下图所示。 （5）判断电路中的断路故障： ①直流电压档：将电压表与电源并联，若电压表示数不为零，说明电源良好，若电压表示数为零，说明电源损坏。 ②直流电流挡：将电流表串联在电路中，若电流表的示数为零，则说明与电流表串联的部分电路断路。 ③欧姆挡：将各元件与电源断开，然后接到红、黑表笔间，若有阻值说明元件完好，若电阻无穷大说明此元件断路。 （6）判断电路中的短路故障： ①将电压表与电源并联，若电压表示数为零，说明电源被短路；若电压表示数不为零，则外电路的部分电路不被短路或不完全被短路。 ②用电流表检测，若串联在电路中的电流表示数不为零，故障应是短路。 六、描绘小灯泡的伏安特性曲线 1、实验原理 用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两端的电压，测出多组(U，I)值，在I－U坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连起来。 2、实验电路图 3、实验器材 电压表、电流表、滑动变阻器、学生低压直流电源(或电池组)、开关一个、导线若干、坐标纸、铅笔、小灯泡一个（(3.8 V,0.3 A)或(2.5 V,0.6 A)）。 4、实验步骤 ①确定电表量程，按照实验电路图连接电路。 ②将滑动变阻器滑片滑到a端，闭合开关，使电压从0开始变化。 ③移动滑片，测出多组不同的电压与电流值。 ④在坐标纸上以I为纵轴，以U为横轴，建立坐标系，在坐标纸上描出各组数据所对应的点，将各点用平滑的曲线连接起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线。 ⑤拆除电路，整理器材。 5、实验注意事项 电流表应采用外接法：因为小灯泡(3.8 V,0.3 A)的电阻很小，与量程为0.6 A的电流表串联时，电流表的分压影响很大。 滑动变阻器应采用分压式接法：目的是使小灯泡两端的电压能从0开始连续变化。 闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应移到使小灯泡分得电压为0的一端，使开关闭合时小灯泡的电压能从0开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小灯泡两端电压过大而烧坏灯丝。 I－U图线在U0＝1.0 V左右将发生明显弯曲，故在U＝1.0 V附近描点要密集一些，以防出现较大误差。 6、实验误差分析 偶然误差：测量时读数带来误差；描点、作图不准确带来误差。 系统误差：由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，会带来误差，电流表外接，由于电压表的分流，使测得的电流值大于真实值。 七、探究影响感应电流方向的因素 1、实验探究 如图所示，将螺线管和电流计组成如图所示的闭合电路，分别将条形磁铁的N极和S极插入或拔出线圈，记录感应电流方向 。 2、实验器材 电流表、条形磁体、电池、开关、导线、线圈B。 3、实验步骤 ①按图把线圈B与电流表连接成闭合电路，如下图所示；②将条形磁铁的N极分别插入线圈B，插入后不动，抽出线圈B，观察电流表指针的偏转情况，将结果填入设计的表格中；③将条形磁铁的S极分别插入线圈B，插入后不动，抽出线圈B，观察电流表指针的偏转情况，将结果填入表格中。④整理器材。 4、实验现象 5、实验结论 线圈内磁通量增加时的情况： 图号 磁场方向 感应电流方向（俯视） 感应电流的磁场方向 归纳总结 甲 向下 逆时针 向上 感应电流的磁场阻碍磁通量的增加 乙 向上 顺时针 向下 线圈内磁通量减少时的情况： 图号 磁场方向 感应电流方向（俯视） 感应电流的磁场方向 归纳总结 丙 向下 顺时针 向下 感应电流的磁场阻碍磁通量的减少 6、实验注意事项 电流表选用零刻度在中间的灵敏电流计。 进行一种操作后，等电流计指针回零后再进行下一步操作。 确定电流方向与电流表指针偏转方向的关系时，要用试触法并注意减小电流强度，防止电流过大或通电时间过长损坏电流表。 八、探究电磁感应的产生条件 1、实验原理 由于改变闭合电路的磁通量，就可以使闭合电路产生感应电流，感应电流的有无可通过连接在电路中的电流表的指针是否偏转来判定，实验中应注意探究改变闭合电路磁通量的多种方式。 2、实验器材 导体棒、蹄形磁铁、条形磁铁、零刻度在刻度盘中央的电流表、用软铁棒做铁芯的线圈A、无铁芯的内径略大于线圈A外径的线圈B、千电池若干节、开关、滑动变阻器、导线若干。 3、实验步骤 实验一：①按图把线圈B与电流表连接成闭合电路，如下图所示；②将条形磁铁的N极分别插入线圈B，插入后不动，抽出线圈B，观察电流表指针的偏转情况，将结果填入设计的表格中；③将条形磁铁的S极分别插入线圈B，插入后不动，抽出线圈B，观察电流表指针的偏转情况，将结果填入表格中。④整理器材。 实验二：①按图接好电路，开关处于断开，动变阻器接入电阻较大，如下图所示；②分别闭合、断开开关，观察电流表指针的偏转情况，将结果填入表格中；③闭合开关后，迅速移动滑动变阻器的滑片，观察电流表指针的偏转情况并记录在表格中。④整理器材。 实验三：①按图把导体棒与电流表连接成闭合电路，，放在磁场中，如下图所示；②将导体棒左右平动，观察电流表指针的偏转情况，将结果填入设计的表格中；③将导体棒前后平动，观察电流表指针的偏转情况，将结果填入设计的表格中；④将导体棒上下平动，观察电流表指针的偏转情况，将结果填入设计的表格中。④整理器材。 4、实验现象 实验一：实验现象如下图所示。 线圈内磁通量增加时的情况： 图号 磁场方向 感应电流方向（俯视） 感应电流的磁场方向 归纳总结 甲 向下 逆时针 向上 感应电流的磁场阻碍磁通量的增加 乙 向上 顺时针 向下 线圈内磁通量减少时的情况： 图号 磁场方向 感应电流方向（俯视） 感应电流的磁场方向 归纳总结 丙 向下 顺时针 向下 感应电流的磁场阻碍磁通量的减少 丁 向上 逆时针 向上 实验二：开关闭合瞬间，有电流产生；开关断开瞬间，有电流产生；开关闭合时，滑动变阻器滑片不动，无电流产生；开关闭合时，迅速移动滑动变阻器滑片，有电流产生。 实验三：实验现象如下表所示。 导体棒的运动 表针的摆动方向 导体棒的运动 表针的摆动方向 向右平动 向左 向后平动 不摆动 向左平动 向右 向上平动 不摆动 向前平动 不摆动 向下平动 不摆动 5、实验结论 实验一：只有当磁铁相对线圈运动时，有电流产生；磁铁相对线圈静止时，没有电流产生。 实验二：只有当线圈A中电流变化时，线圈B中才会产生电流。 实验三：只有左右平动时，导体棒切割磁感线，有电流产生，前后平动、上下平动，导体棒都不切割磁感线，没有电流产生。 【注意】引起感应电流的表面因素很多，但本质的原因是磁通量的变化。因此，电磁感应现象产生的条件可以概括为：只要穿过闭合电路的磁通量变化，闭合电路中就有感应电流产生。 6、实验注意事项 实验中使用磁性较强的磁铁，电流表用灵敏电流表。 实验一中,插入磁铁后要在线圈中停留一段时间，待电流表回到零位后再拔出，改变插拔速度，进行观察。 实验二中,滑动变阻器滑片移动速度不要太快，注意电路连接情况，要明确电源的电流并未进入大线圈。 实验二中，小线圈中放入铁芯，可使实验现象更明显。 九、探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 1、实验原理 互感现象是变压器工作的基础。原线圈中电流的大小、方向不断变化,在铁芯中激发的磁场也不断变化,变化的磁场在副线圈中产生感应电动势。 实验方法采用控制变量法：①n1、U1一定，研究n2和U2的关系；②n2、U1一定，研究n1和U2的关系。 2、实验器材 学生电源(低压交流电源，小于12 V)、可拆变压器（如图甲）、多用电表、导线若干。 3、实验装置图 4、实验步骤 按图乙所示连接好电路，将两个多用电表调到交流电压档，并记录两个线圈的匝数。 接通学生电源，读出电压值，并记录在表格中。 保持匝数不变，多次改变输入电压，记录每次改变后原、副线圈的电压值。 保持输入电压、原线圈的匝数不变，多次改变副线圈的匝数，记录每次的副线圈的匝数和对应的电压值。 5、实验数据处理 分析变压器原、副线圈两端电压U1、U2之比与原、副线圈的匝数n1、n2之比的关系。 6、实验结论 当原线圈匝数不变、输入电压不变时，随着副线圈匝数的增加，输出电压增大，即副线圈电压与副线圈的匝数成正比；当副线圈匝数不变、输入电压不变时，随着原线圈匝数的增加，副线圈电压变小，即副线圈电压与原线圈的匝数成反比。 实验表明原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比，即＝。 7、实验注意事项 在改变学生电源电压、线圈匝数前均要先断开电源开关，再进行操作。 为了人身安全，学生电源的电压不能超过12 V，通电时不能用手接触裸露的导线和接线柱。 为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量。 8、实验误差分析 铁芯中有磁损耗，产生涡流，造成误差。 原、副线圈有电阻，有热损耗，造成误差。 原、副线圈不是理想线圈，有漏磁，造成误差。 电表的读数产生误差。 十、创新的方法 1、转换法 将不易测量的物理量转换成易于测量的物理量进行测量，然后再反过来求解待测物理量，这种方法叫做转换法。例如在测量金属丝电阻率的实验中，虽然无法直接测量电阻率，但可通过测量金属丝的长度、直径和电阻阻值，然后再计算出电阻率。 2、替代法 用一个标准的已知量替代被测量，通过调整标准量，使整个测量系统恢复到替代前的状态，则被测量等于标准量。 3、控制变量法 研究一个物理量与其它几个物理量的关系时，要使其中的一个或几个物理量不变，分别研究这歌物理量与其他各物理量的关系，然后再归纳总结。 十一、解题的基本思路 1、找原型 根据题意找出题中实验再教材中的实验原型，并能准确、完整地重现出来。 2、找差别 根据题中所提供的实验器材与原型中的器材进行对比，找出不同点，这往往是解题的关键。 3、定方案 通过与原实验对比的结果和需要测量的物理量，来确定实验设计与实验步骤。 【注意】创新型实验多是对教材实验或常见的练习题进行器材和装置的改换而成，按照实验题目的要求，进行实验的设计或有关物理量的测量。该类题目也可能是对实验方法加以改进或重组进行新实验的设计。要注意数据处理、误差的来源等。 十二、解决电学创新实验要抓住两点 1、选择好合适的实验原理 求解电学设计型题的关键在于理解清楚原理，并在此基础上将基本方法灵活迁移，在方法迁移的过程中寻找解题的突破口。 2、设计合理的电路 根据题意确定电流表、电压表和滑动变阻器等仪器，然后确定电流表的接法，再选择控制电路并画出实验电路图。 十三、解题的三个要点 充分参考教材原实验的原理、器材、步骤、数据分析、误差分析等处理方法，遵循正确、安全、准确的基本实验原则。 立足实验要求，选用相关电学规律分析实验原理，如欧姆定律、串并连规律等。 加强推究性思考，运用物理方法进行科学设计。 【典例1】（2024·湖北·高考真题）某同学设计了一个测量重力加速度大小g的实验方案，所用器材有：2g砝码若干、托盘1个、轻质弹簧1根、米尺1把、光电门1个、数字计时器1台等。 具体步骤如下： ①将弹簧竖直悬挂在固定支架上，弹簧下面挂上装有遮光片的托盘，在托盘内放入一个砝码，如图（a）所示。 ②用米尺测量平衡时弹簧的长度l，并安装光电门。 ③将弹簧在弹性限度内拉伸一定长度后释放，使其在竖直方向振动。 ④用数字计时器记录30次全振动所用时间t。 ⑤逐次增加托盘内砝码的数量，重复②③④的操作。 该同学将振动系统理想化为弹簧振子。已知弹簧振子的振动周期，其中k为弹簧的劲度系数，M为振子的质量。 (1)由步骤④，可知振动周期 。 (2)设弹簧的原长为，则l与g、、T的关系式为 。 (3)由实验数据作出的图线如图（b）所示，可得 （保留三位有效数字，取9.87）。 (4)本实验的误差来源包括_____（双选，填标号）。 A．空气阻力 B．弹簧质量不为零 C．光电门的位置稍微偏离托盘的平衡位置 【典例2】（2024·辽宁·高考真题）图（a）为一套半圆拱形七色彩虹积木示意图，不同颜色的积木直径不同。某同学通过实验探究这套积木小幅摆动时周期T与外径D之间的关系。 (1)用刻度尺测量不同颜色积木的外径D，其中对蓝色积木的某次测量如图（b）所示，从图中读出 。 (2)将一块积木静置于硬质水平桌面上，设置积木左端平衡位置的参考点O，将积木的右端按下后释放，如图（c）所示。当积木左端某次与O点等高时记为第0次并开始计时，第20次时停止计时，这一过程中积木摆动了 个周期。 (3)换用其他积木重复上述操作，测得多组数据。为了探究T与D之间的函数关系，可用它们的自然对数作为横、纵坐标绘制图像进行研究，数据如下表所示： 颜色 红 橙 黄 绿 青 蓝 紫 2.9392 2.7881 2.5953 2.4849 2.197 1.792 根据表中数据绘制出图像如图（d）所示，则T与D的近似关系为______。 A． B． C． D． (4)请写出一条提高该实验精度的改进措施： 。 【典例3】（2024·天津·高考真题）某同学用图示装置探究加速度与力的关系。 (1)为补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力，调节木板倾角，使小车在不挂槽码时运动，并打出纸带进行检验，下图中能表明补偿阻力恰当的是_________； A． B． C． D． (2)某次实验得到一条纸带，部分计数点如下图所示（每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出），测得。已知打点计时器所接交流电源频率为，则小车的加速度 （要求充分利用测量数据，结果保留两位有效数字）； (3)该同学将一个可以直接测出绳子拉力的传感器安装在小车上，小车和传感器总质量为。按要求补偿阻力后，该同学共进行了四次实验，悬挂的槽码质量依次为处理数据时，用两种方式得到小车（含传感器）受到的合力，一种将槽码所受重力当作合力、另一种将传感器示数当作合力，则这两种方式得到的合力差异最大时，槽码质量为 g。 【典例4】（2024·广东·高考真题）某科技小组模仿太阳能发电中的太阳光自动跟踪系统，制作光源跟踪演示装置，实现太阳能电池板方向的调整，使电池板正对光源。图甲是光照方向检测电路。所用器材有：电源E（电动势3V）、电压表（V1）和（V2）（量程均有3V和15V，内阻均可视为无穷大）：滑动变阻器R：两个相同的光敏电阻和；开关S：手电筒：导线若干。图乙是实物图。图中电池板上垂直安装有半透明隔板，隔板两侧装有光敏电阻，电池板固定在电动机转轴上。控制单元与检测电路的连接未画出。控制单元对光照方向检测电路无影响。请完成下列实验操作和判断。 (1)电路连接。 图乙中已正确连接了部分电路，请完成虚线框中滑动变阻器R、电源E、开关S和电压表（V）间的实物图连线 。 (2)光敏电阻阻值与光照强度关系测试。 ①将图甲中R的滑片置于 端。用手电筒的光斜照射到和，使表面的光照强度比表面的小。 ②闭合S，将R的滑片缓慢滑到某一位置。（V）的示数如图丙所示，读数为 V，U2的示数为1.17V。由此可知，表面光照强度较小的光敏电阻的阻值 （填“较大”或“较小”）。 ③断开S。 (3)光源跟踪测试。 ①将手电筒的光从电池板上方斜照射到和。②闭合S。并启动控制单元。控制单元检测并比较两光敏电阻的电压，控制电动机转动。此时两电压表的示数，图乙中的电动机带动电池板 （填“逆时针”或“顺时针”）转动，直至 时停止转动，电池板正对手电筒发出的光 【典例5】（2024·全国甲卷·高考真题）电阻型氧气传感器的阻值会随所处环境中的氧气含量发生变化。在保持流过传感器的电流（即工作电流）恒定的条件下，通过测量不同氧气含量下传感器两端的电压，建立电压与氧气含量之间的对应关系，这一过程称为定标。一同学用图（a）所示电路对他制作的一个氧气传感器定标。实验器材有：装在气室内的氧气传感器（工作电流）、毫安表（内阻可忽略）、电压表、电源、滑动变阻器、开关、导线若干、5个气瓶（氧气含量分别为、、、、）。 （1）将图（a）中的实验器材间的连线补充完整 ，使其能对传感器定标； （2）连接好实验器材，把氧气含量为1%的气瓶接到气体入口； （3）把滑动变阻器的滑片滑到 端（填“a”或“b”），闭合开关； （4）缓慢调整滑动变阻器的滑片位置，使毫安表的示数为，记录电压表的示数U； （5）断开开关，更换气瓶，重复步骤（3）和（4）； （6）获得的氧气含量分别为、、和的数据已标在图（b）中；氧气含量为时电压表的示数如图（c），该示数为 V（结果保留2位小数）。 现测量一瓶待测氧气含量的气体，将气瓶接到气体入口，调整滑动变阻器滑片位置使毫安表的示数为，此时电压表的示数为1.50V，则此瓶气体的氧气含量为 （结果保留整数）。 【典例6】（2024·天津·高考真题）某同学研究闭合电路的规律。 (1)根据闭合电路的欧姆定律得出了电源输出功率P与外电路电阻关系图像，如图所示，则P的峰值对应的外电路电阻值R应 电源内阻r（填“大于”、“小于”或“等于”）； (2)测定电源的电动势和内阻，可供选用的器材有： A．电压表：（量程，内阻约为） B．电流表：（量程，内阻约为） C．滑动变阻器：（最大阻值，额定电流） D．滑动变阻器：（最大阻值，额定电流） E．待测电源：（电动势约为，内阻约为） F．开关、导线若干 （i）实验中所用的滑动变阻器应选 （填器材前字母代号）； （ii）实物电路如图所示，单刀双掷开关可分别与1、2端闭合，为使电源内阻的测量结果更接近真实值，应与 端闭合。 【名校预测·第一题】（2025·重庆·模拟预测）某兴趣小组利用题图1所示装置，来测量“当地重力加速度大小”。主要实验步骤如下：    ①将两块带有转轴A的平板按图示方式安装在铁架台上，使固定螺丝B与转轴A在同一水平线上，测得A、B的间距为L； ②在A处安装一光电门，并使光电门与倾斜的平板垂直； ③调节可动螺丝C的高度并固定，然后将一正方体小物块从C正上方由静止释放，记录释放点到B的高度h，以及物块通过光电门的遮光时间t； ④只改变可动螺丝C的高度，多次重复步骤③，记录多组（t，h）数据。 已知该物块与倾斜平板间的动摩擦因数处处相同，且物块边长为d（）。回答下列问题： (1)该物块经过光电门时的速度大小v= （用d、t表示）。 (2)该小组同学根据实验数据作出了图像，如题图2所示。已知该图像斜率为k，则当地重力加速度大小g= （用k、d表示）。） (3)通过竖直刻度尺可知，释放点到B的高度。若hB的位置读数偏小，则对应的重力加速度的测量值将 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 【名校预测·第二题】（2025·辽宁沈阳·模拟预测）某同学利用现有的实验器材想要测量当地的重力加速度。一光滑桌面倾斜放置，其与水平面间的夹角为θ，在桌面上固定一悬挂点O，轻绳通过拉力传感器拴接在O点，另一端连接一个质量为m的物块。 ①现给物块足够大的初速度，使其在桌面内做圆周运动，分别记录物块在最低点时绳子的拉力和最高点时绳子的拉力，改变不同的初速度，记录多组和； ②建立坐标系，以拉力为纵轴、拉力为横轴，得到了一条线性图像，测得图线斜率为k，纵轴截距为b (1)根据以上数据，可得重力加速度的表达式为 （用m、b、θ表示）； (2)在本次实验中，斜率 ； (3)若仅考虑物块运动过程中的受到桌面的滑动摩擦力，不计其他阻力，此时的斜率将 （选填“大于”“小于”或者“等于”）该值。 【名校预测·第三题】（2025·山西太原·一模）某小组为探究向心力的大小，设计了如下实验。粗糙圆形水平桌面可匀速转动，不可伸长的细绳一端连接固定在桌面圆心O处的拉力传感器，另一端连接物块P，P与O的距离为r，P与桌面间的动摩擦因数为。力传感器可测得绳上的拉力F，初始时刻F示数为0，细绳始终处于伸直状态。若P与桌面始终相对静止，P与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，细绳质量不计，重力加速度为g，请回答下列问题： (1)控制桌面转动的角速度不变，改变P的质量多次实验，记录数据后绘出图像，下列选项中最符合的是__________； A． B． C． (2)控制P的质量不变，改变桌面转动的角速度多次实验，绘出的图像为一条直线，直线的斜率为k，截距为，则滑块的质量可表示为 ，动摩擦因数可表示为 。（用题中所给的字母表示） 【名校预测·第四题】（2025·甘肃白银·模拟预测）某同学设计了一个电子气泡式水平仪，如图所示。当被测平面水平时，密闭圆柱形玻璃管中的气泡正好处于玻璃管的正中央，此时电压表的示数为0。已知电压表的0刻度线在表盘的正中央，在组装仪器之前，测得当电流从端流入电压表，电压表的指针向右偏转，导电水柱的电阻主要取决于水量。 (1)在闭合开关S前，应将滑动变阻器的滑片滑到 （填“”或“”）端。 (2)闭合开关S后，将水平仪放到水平面上进行调零，应调节 ，使电压表的示数恰好为零。 (3)检测某平面时，发现电压表的指针向左偏，则气泡一定在玻璃管正中央的 （填“左”或“右”）侧少许，为使检测平面水平应该适当垫高 （填“左”或“右”）端。 (4)为提高水平仪的测量精度，应选择下列哪块电压表_____（填正确答案标号）。 A．量程为，内阻为 B．量程为，内阻为 【名校预测·第五题】（2025·福建福州·模拟预测）材料的电阻随压力的变化而变化的现象称为压阻效应”，利用这种效应可以测量压力大小。某同学计划利用压敏电阻测量物体的质量，他先测量压敏电阻处于不同压力时的电阻值。利用以下器材设计一个可以测量处于压力中的该压敏电阻阻值的电路，要求误差较小，提供的器材如下： A．压敏电阻，无压力时阻值 B．滑动变阻器，最大阻值约为 C．滑动变阻器，最大阻值约为 D．灵敏电流计，量程，内阻为 E.电压表V，量程，内阻约为 F.直流电源，电动势为3V，内阻很小 G.开关S，导线若干 (1)滑动变阻器应选用 （选填“”或“”），实验电路图应选用 （选填“图1”，或“图2”）。 (2)实验中发现灵敏电流计量程不够，若要将其改装为量程的电流表，需要 （选填“串联”或“并联”）一个电阻， 。（保留两位有效数字） (3)多次改变压力，在室温下测出对应电阻值，可得到如图3所示压敏电阻的图线，其中表示压力为时压敏电阻的阻值，表示无压力时压敏电阻的阻值。由图线可知，压力越大，压敏电阻的阻值 （选填“越大”或“越小”）。 (4)若利用图4所示电路测量静置于压敏电阻上物体的质量，需要将电压表表盘刻度值改为对应的物体质量。若，则应标在电压值 （选填“大”或“小”）的刻度上。请分析表示物体质量的示数是否随刻度均匀变化，并说明理由 。 【名校预测·第六题】（2025·广东·模拟预测）某科技小组想通过实验探究热敏电阻的温度特性。如图甲所示，为滑动变阻器，为电阻箱，热敏电阻处在虚线所示的温控室中。 (1)实验前，开关、先断开，将滑动变阻器的滑片移到 （填“”或“”端；实验时，记录温控室的温度，将打到1，闭合，调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数为；然后保持滑动变阻器的滑片位置不变，再将打到2，调节电阻箱，使电流表的示数为 ，记录此时电阻箱的示数，即为热敏电阻的阻值； (2)多次改变温控室的温度，重复上述实验过程，测得多组热敏电阻在不同温度下对应的电阻值，作出图像，如图乙所示，由图像可知，该热敏电阻的阻值随温度的升高而 （填“增大”或“减小”）； (3)上述实验过程中，若电流表内阻不可忽略，则热敏电阻的测量值 （填“大于”、“等于”或“小于”）真实值； (4)现将此热敏电阻接在电流恒定的电路中，当它产生的热量与向周围环境散热达到平衡时，热敏电阻的温度稳定在某一值，且满足关系式，其中是散热系数，是电阻的温度，是周围环境温度，为电流。已知，，，结合乙图可知该热敏电阻的温度稳定在 ℃。（保留两位有效数字） 押题1. 兴趣小组利用如下装置验证“加速度与力和质量的关系”的实验。 第一小组：验证加速度与力的关系器材包含：导轨上有刻度尺的气垫导轨（含气泵）、光电门B、数字计时器、带挡光片的滑块A、钩码若干、力的传感器（质量不计）和天平。 实验步骤：固定好光电门B，调整导轨水平，用刻度尺测出遮光条与光电门之间的距离L及挡光片的宽度d，并记录滑块的位置，测出滑块和挡光片的总质量为M。滑块用平行于导轨的细线跨过动滑轮连接在传感器上。在传感器上悬挂一个钩码，由静止释放滑块，记录滑块经过光电门的时间为，读出传感器的示数F，保持小车的质量不变，改变钩码的个数且从同一位置释放，进行多次实验，并作出图像。 根据实验步骤回答下列问题： (1)不挂钩码和细线，接通气泵，在任意位置轻放滑块，观察到滑块 ，兴趣小组判断调整后的导轨已经水平。 (2)为了直观的由图像看出物体的加速度与合力F的正比关系，小组应该绘制图像 （选填“”“ ”“ ”或“”）。 第二小组：验证加速度与质量的关系 兴趣小组与邻桌的同学一起做验证“加速度与质量关系”的实验。他们将两个气垫导轨对称地放置在一条水平直线上，保持两个导轨上的光电门固定在相同刻度处（即保持滑块的位移相同），测出A和B两个滑块的质量为与，滑块上连接一条平行于桌面的细线，细线中间放置用一个悬挂钩码的滑轮，并使细线与导轨平行且跨过气垫导轨上的滑轮。现同时从各自的气垫导轨上同一位置由静止释放，记录A和B两个滑块上遮光片（两遮光片宽度相同）分别通过光电门的时间为和。 (3)若测量结果满足 （用上述字母表示），即可得出物体加速度与质量的关系。 押题2. 某实验小组利用如图甲所示的实验装置探究加速度与力的关系。图中小车A的质量为M，连接在小车后的纸带穿过电火花计时器，它们均置于已平衡摩擦力的一端带有定滑轮的足够长的木板上，钩码B的质量为m，C为力传感器（与计算机连接可以直接读数）。实验时改变B的质量，记下力传感器的对应读数F，不计绳与滑轮的摩擦。 (1)下列说法正确的是（　　） A．绳与长木板必须保持平行 B．实验时应先释放小车后接通电源 C．实验中m应远小于M (2)如图乙为某次实验得到的纸带，纸带上标出了所选的4个计数点之间的距离，相邻计数点间还有4个点没有画出，已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电。由此可求得钩码B的加速度的大小是 m/s²。（结果保留两位有效数字） (3)该同学以力传感器的示数F为横坐标，小车A的加速度a为纵坐标，画出a—F图像是一条直线，如图丙所示，图线与横坐标轴的夹角为，求得图线的斜率为k，则小车质量为（　　） A． B． C．k D．因直线不通过坐标原点，无法求小车质量 押题3. 用如图所示实验装置探究外力一定时加速度与质量的关系。 (1)为补偿小车受到的阻力，调节木板倾角，使小车在不挂槽码时运动，并打出纸带进行检验，下图中能表明补偿阻力恰当的是__________。 A． B． C． D． (2)保持槽码质量不变，改变小车上砝码的质量，得到一系列打点纸带。通过分析纸带数据利用逐差法求出小车的加速度a，以小车和砝码的总质量M为横坐标，加速度的倒数为纵坐标，甲、乙两组同学分别得到的图像如图所示。 由图可知，在所受外力一定的条件下，a与M成 （填“正比”或“反比”）；甲组所用的 （填“小车”、“砝码”或“槽码”）质量比乙组的更大。 押题4. 在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，学校某实验小组的同学们采用了如图甲、乙、丙所示的可拆式变压器和电路图进行研究。 (1)下列说法正确的是_____。 A．实验中要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，需要运用的科学方法是控制变量法 B．为了人身安全，实验中只能使用低压直流电源，电压不要超过12V C．降压变压器的副线圈导线最好比原线圈导线粗一些 (2)在某次实验中，其中一个多用电表读数如图丁所示，此电压表读数为 V。 (3)同学们在实验过程中，记录如下表所示四组实验数据。 第一组 第二组 第三组 第四组 N1/匝 100 100 100 200 N2/匝 200 400 400 400 U1/V 1.85 0.91 1.81 3.65 U2/V 4.00 4.00 8.00 8.00 ①分析表中数据可知，N1应是 （选填“原”或“副”）线圈的匝数。 ②进一步分析数据可发现：原、副线圈电压比与匝数比不严格相等，对该现象分析，下列观点正确的是 。 A．原、副线圈的电压的频率不相等 B．变压器线圈中有电流通过时会发热 C．铁芯在交变磁场的作用下会发热 D．穿过副线圈的磁通量大于原线圈的磁通量 押题5. 某实验小组为了测量某种材料制成的电阻丝的电阻，实验室提供的器材有： A．电流表G1（内阻Rg1=75Ω，满偏电流Ig1=25mA） B．电流表G2（内阻Rg2=90Ω，满偏电流Ig2=10mA） C．定值电阻R0（25Ω，1A） D．电阻箱R1（0~9999Ω，1A） E.滑动变阻器R2（10Ω，1A） F.电源E（9V，内阻不计） G.多用电表 H.开关S和导线若干 该组同学进行了以下操作： (1)先用多用电表粗测电阻丝的阻值，当用“×10”挡测量时，指针位置如图甲所示，则示数为 Ω。 (2)为更准确的测量电阻丝阻值，该组同学设计电路图如图乙所示。若用G2与电阻箱R1串联，改装成量程为9V的电压表，则电阻箱的阻值R1应为 ，同时将R0与G1并联以扩展其量程。然后调节滑动变阻器的滑片到合适位置，测得电流表G1的示数为I1，电流表G2的示数为I2，则该种材料的电阻Rx= （用I1、I2、R1、Rg2表示）。 押题6. 某同学利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性，制作了一个简易的汽车低油位报警装置。 (1)该同学为了探究该热敏电阻阻值随温度变化的关系，设计了如图甲所示的实验电路，定值电阻，则在闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于最 （选填“左”或“右”）端；在某次测量中，若毫安表的示数为2.5mA，的示数为1.0mA，两电表可视为理想电表，则热敏电阻的阻值为 kΩ。 (2)该同学通过探究得到热敏电阻随温度变化的规律如图乙所示，他利用此热敏电阻设计的汽车低油位报警装置如图丙所示，其中电源电动势E=6.0V，定值电阻R=1.1kΩ，长为l=50cm的热敏电阻下端紧靠在油箱底部，不计报警器和电源的内阻。已知流过报警器的电流I3.0mA时报警器开始报警，若测得报警器报警时油液（热敏电阻）的温度为30℃，油液外热敏电阻的温度为70℃，由此可知油液的警戒液面到油箱底部的距离约为 cm。 ( 82 / 82 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$