1、2012届高三物理一轮复习学案：第十七章物理实验第四节 测量型实验考点透析一、命题趋势走向测量型实验是运用较准确的测量仪器，较完善的测量原理，来实现物理量的测定。包括：测定匀变速运动的加速度、用单摆测重力加速度、用油膜法估测测分子的大小、测定金属材料的电阻率、伏安法测电源电动势和内电阻、测定玻璃的折射率和用双缝干涉测光的波长。可以预计，在今后的高考中测量型实验的力学部分命题思路不会有太大的变化，新题型仍以电学实验为主。二、理解和掌握的内容1.原理：所测物理量相关公式或物理规律即是它的实验原理，但公式或规律中除被测物理量外，必须是可直接测量的物理量或再间接测量的物理量。2.构造测量相关量所需的器
2、材及其相应的装置。如组装单摆，画电路图、连接电路等。注意：在组装装置时，要使实验能顺利完成。如电路的选择。3.过程设计：实验过程的安排要科学合理，过程混乱可能造成测量困难或测量错误。要注意初状态的设置，如电表的调零、电路开关断开等。4.测量读数：注意各种测量工具的读数方法、估读等。5.数据处理：一般用列表法、做图法、计算求平均值法，测量类实验一般用计算求平均值法。注意：求平均值时，不要把一些过程的变量平均，可平均过程常量或最后结果。如测电阻率时，固定导体的长度、截面直径可平均，而测量几次的电压和电流不能平均。6.纸带数据的测量和计算：某点的即时速度：根据匀变速直线运动的物体某段时间内的平均速度
3、等于该时间中间时刻的平均速度,即Vn=(Sn+Sn+1)/2T。纸带的加速度a=S/T2，其中S为连续相等时间内的位移差。注意：当纸带的速度较小时，常采用五个点为一个计数点，此时两计数点的时间间隔为5T。例题精析例1.用伏安法测量一个定值电阻的器材规格如下：待测电阻Rx (约100W)；直流电流表(量程010mA，内阻50W)；直流电压表(量程03V，内阻5kW)；直流电源(输出电压3V，内阻不计)，滑动变阻器(阻值范围015W，允许最大电流1A)；电键一个，导线若干条。根据器材的规格和实验要求作出实验电路图。解析：如果将滑动变阻器采用限流式连结，电路中最小电流Imin=3/(15+50+10
4、0)=18mA，仍大于直流电流表的量程，所以滑动变阻器应采用分压式连接。电流表的内外接法可采用比较法：Rx/RV=100/5000=1/50；Rx/RA=100/50=2由于外接法误差来源于伏特表分流，内接法误差来源于电流表分压，所以电流表应采用外接法，实验电路如图1所示。例2. 某电压表的内阻在20 kW和50 kW之间，现要测量其内阻，实验室提供下列可供选用的器材，待测电压表V（量程3V）；电流表A1(量程200mA)；电流表A2(量程5 mA )；电流表A3（量程0.6A)；滑动变阻器R（最大阻值1 kW)；电源E（4）；电键S；导线若干。(1)所提供的电流表中应选用_（填写字母代号）(
5、2)实验要求多测几组数据，尽量减小误差，请画出实验电路图。解析：依公式R=U/I可以求出电压表的内阻。因为电路中最大电流值 Imax=E/RV=0.2mA (将RV =20K代入) 所以电流表应选A1。又滑线变阻器阻值远小于电压表电阻，并要求多测几组数据变阻器采用分压器电路，如图2所示。滑动头初位应有最小分压值。总结：伏安法测电阻的一般思路：（1）选择器材应考虑三个方面因素：精确性尽量选择精度高（最小刻度值小）的仪器，电压表、电流表在使用时指针应偏转到满刻度的2/3以上；方便性选用滑动变阻器时应考虑对外供电电压的变化范围既能满足实验要求，又便于调节，滑动变阻器调节时应用到大部分电阻线，否则不便
6、于调节；安全性通过电源和电阻的电流不能超过其允许的最大电流，电表不能超量程。（2）选择电路测量电路的选择测量电路有两种方法：电流表内接法和外接法（a）直接比较：当RxRA用内接法，当RxRV用外接法。（b）临界计算：当内、外解法相对误差相等时，有，所以（RARV）为临界值。当（即Rx为大电阻）用内接法；当（即Rx为小电阻）用外接法。图 3（c）测试判断法：如图3所示，将S分别接触a点和b点，若看到电流表读数变化较大，说明电压表分流影响较大，应该选用内接法；若看到电压表读数变化较大，说明电流表分压影响较大，应该选用外接法。供电电路的选择（a）待测电阻的阻值远大于变阻器的总电阻时，用分压电路（b）
7、要求待测电阻上的电压或电流变化范围较大，且从零开始连续可调，用分压电路（c）用限流电路时，电表示数超过量程时，用分压电路（3）实物连接：注意导线的连接点都画在接线柱上（导线中间不应有分叉及交叉），电表量程、正负极是否恰当等。例3. 为测定一个6V、3W的小电珠在不同电压下的功率，所需的实验器材如有直流电流表(量程00.6A，03A)；直流电压表(量程03V，015V)；滑动变阻器阻值为10W。还有直流电源，电键和若干导线。已知电流表内阻可以不计。测量时要求电珠两端电压从0开始连续调节，测得多组数据，请按要求画出电路图，并标明电流表和电压表使用量程。解析：由于实验要求电珠两端电压从0伏开始连续调
8、节，显然只能采用分压式电路。又由于电流表内阻可以忽略，所以与电珠相连的测量电路应采用电流表的内接法。这样可以画出电路图如图3所示。因为电珠最大电压为6V，应选电压表15V档。又电珠6V时功率为3W，则其最大电流为0.5A，故电流表选0.6A档。能力提升1.某同学在测玻璃砖的折射率的实验中，采用了如图5所示方法：以P1 P2与玻璃砖的交点O为圆心作圆，分别交P1 P2连线于A点，OO连线延长线于B点，并通过这两点向界面法线作 线，用刻度尺测得数据如图5所示，则此玻璃的折射率为 。2.某同学在测定一厚度均匀的圆形玻璃砖的折射率时，先在白纸上作一与圆形玻璃相同的圆，圆心为O，将玻璃砖平放在白纸上，使
9、其边界与所画的圆重合。在玻璃砖的一侧插两根大头针P1、P2，在另一侧再先后插两根大头针P3、P4，从另一侧隔着玻璃砖观察大头针好象在一条直线上，移去玻璃砖后如图（5）所示。试画出沿P1、P2连线方向的入射光线通过圆形玻璃后的传播方向和在玻璃中的传播方向，写出计算玻璃折射率的表达式。3.在测量电池电动势和内电阻时，若有两只电压表V1、V2量程相同，内阻分别为RV1、RV2，且RV1RV2；两只电流表A1、A2量程相同，内阻分别为RA1、RA2。且RA1RA2，在该实验中，为了使E、r的测量值精确些，选择的电表可以是( )A. V1与A1 B. V1与A2 C. V2与A1 D. V2与A24.在
10、用电压表和电流表测量两节干电池串联的电动势和内电阻时，除备用被测电池、导线和开关外，还备用下列器材可供选择：A.电流表（00.6A）；B.电流表（03A）；C.电压表（03V）；D.电压表（015V）；E.滑动变阻器（020、2A）；F.滑动变阻器（01750、0.3A）。图 7应选用的器材是 ；一个学生用以上所选择的器材测得如上表所示的数据，在坐标系上做出UI图象，并从图7中可得电源电动势为 ，内电阻为 。5.有两只电压表A、B，量程已知，内阻未知；另有一干电池，它的电阻不能忽略，但不知等于多少；只用这两只电压表、开关和一些导线，通过测量计算出这个电池的电动势，电池的电动势不超过电压表的量程
11、。 画出实验的电路图；用测得量导出电动势的表达式。若用两只电流表可以吗？6.在实验室要测量小灯泡的伏安特性，要求加在灯泡上的电压从零开始。备有的器材：电压表、电流表、电池、开关、滑动变阻器、导线若干。试画出实验电路图；实验测得的数据如图8所示，根据表中的数据做出小灯泡的伏安特性曲线；该图象不是一条直线的原因是 。图 9图 87.在如图（9）所示的电路中，不计电表内阻的影响，改变变阻器滑片的位置，得到电压表V1、V2的示数随电流表A的示数的变化关系的图象；其中表示电压表V1的示数与电流表示数的变化关系的图象是 ；由图象可求出电池的内阻是 。8. 欲用伏安法测定一段阻值约为5W左右的金属导线的电阻
12、，要求测量结果尽量准确，现备有以下器材：A. 电池组(3V，内阻1W)；图 10B. 电流表(03A，内阻0.0125W)；C. 电流表(00.6A，内阻0.125W)；D. 电压表(03V，内阻3kW)；E. 电压表(015V，内阻15kW)；F. 滑动变阻器(020W，额定电流1A)；G. 滑动变阻器(02000W，额定电流0.3A)；H. 电键、导线。(1) 上述器材中应选用的是_。（填写各器材的字母代号）(2)实验电路应采用电流表_接法。(填“内”或“外”)图 11(3)设实验中，电流表、电压表的某组示数如图10所示，图示中_A，U_V。(4)为使通过待测金属导线的电流强度能在00.5
13、A范围内改变，请按要求画出测量待测金属导线的电阻Rx的原理电路图，然后根据你设计的原理电路将图11中给定的器材连成实验电路。图 129. 为测一个量程03.0v内阻约为数千欧的直流电压表内阻，采用电流表，电压表串联接入电路，实验器材如下： A. 待测电压表(03v数千欧) B. 直流电流表(00.6A约0.2) C. 直流电流表(0100mA约2) D. 直流电流表(010mA约50) E. 滑动变阻器(050，允许最大电流0.5A)； F. 电键、导线G. 直流电源(输出电压6v内阻不计)(1)实验中测出电压表内阻的计算式是RV_，需测物理量分别由_和_读出(写代号)；(2)在实物图12上连
14、线。10. 一待测电阻阻值在100W200W之间，额定功率为0.25W，现用伏安法测量它的电阻。可供选择的器材有：（ ）A.电流表(量程50mA、内阻20W)； B. 电流表(量程3mA、内阻0.01W)；C. 电压表(量程5V、内阻10kW)；D. 滑动变阻器(阻值范围020W、额定电流2A)；E. 电池组(电动势12V、电阻不计)；F. 电键1只、导线若干；则适用的器材应选 （填字母代号），并画出测量用的实验原理图。11.在做用油膜法估测分子大小的实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中有纯油酸6mL。用注射器测得1mL上述溶液为75滴。把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内，待水面稳定后
15、，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油酸的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图17所示。坐标中正方形的边长为1cm，则有：油酸膜的面积是 cm2，该油酸分子的直径估算为 m。图五专题四1. 垂线；4/3.2.略.3.AB.4. ACE；2.9伏；2.3欧.5略.6. .外接、分压；由于温度变化引起电阻变化。7.a；(U3-U2)/(I2-I1) 8. A C D F H； 外；0.48；2.20；电源电路分压式；电流表内接。9.U/I； A； D 如图五10. (1)被测电阻阻值在100200W之间，而所给的滑动变阻器阻值020W，R变R，本实验采用分压式组接变阻器。(2)电路中出现最大电流Imax=(0.25/100)1/2=0.05A=50mA, 选电流表A。图六(3)用比较法考虑安培表的接法。RV/Rx=104/100=102；Rx/RA=100/20=5.因此伏特表分流引起的误差小，安培表外接。 亦可求临界电阻R0=（RARV）1/2=448Rx最大为200W448W；应采用安培表外接。注意：分压器应令电压初始为零。电键应接在干路。电路图如图六11.(1)BDEC；(2).a，b.15.103；7.710-10m