1、實驗題答題技巧（二）四、測量型實驗題電阻的測量（二）實驗題作為考查實驗能力的有效途徑和重要手段，在高考試題中一直占有相當大的比重，而電學實驗 因其實驗理論、步驟的完整性及與大學物理實驗結合的緊密性，成了高考實驗考查的重中之重，測量電阻 成為高考考查的焦點。伏安法測電阻是測量電阻最基本的方法，常涉及電流表內外接法的選擇與滑動變阻 器限流、分壓式的選擇，前者是考慮減小系統誤差，后者是考慮電路的安全及保證可讀取的數據。另外，考題還常設置障礙讓考生去克服，如沒有電壓表或沒有電流表等，這就要求考生根據實驗要求 及提供的儀器，發揮思維遷移，將已學過的電學知識和實驗方法靈活地運用到新情境中去。這樣，就有效

2、地考查了考生設計和完成實驗的能力。【答題技巧】明確伏安法測電阻的基本原理（1）基本原理伏安法測電阻的基本原理是歐姆定律R= U只要測出元件兩端的電壓和通過的電流，即可由歐姆定律計算出該元件的阻值。 測量電路的系統誤差當Rx遠大于FA或臨界阻值.RAR時，采用電流表內接（如圖甲所示）。采用電流表內接時，系統誤差使得電阻的測量值大于真實值，即R測R真。當FL遠小于FV或臨界阻值FAF/F時，采用電流表外接（如圖乙所示）。采用電流表外接時，系統誤差使得電阻的測量值小于真實值，即R測R真。（3）控制電路的安全及偶然誤差根據電路中各元件的安全要求及電壓調節的范圍不同，滑動變阻器有限流接法與分壓接法兩種選

3、擇。1滑動變阻器限流接法（如圖丙所示）。一般情況或沒有特別說明的情況下，由于限流電路能耗較小， 結構連接簡單，應優先考慮限流連接方式。限流接法適合測量小電阻和與變阻器總電阻相比差不多或還小的電阻。2滑動變阻器分壓接法（如圖丁所示）。當采用限流電路，電路中的最小電流仍超過用電器的額定電流圖丁2時，必須選用滑動變阻器的分壓連接方式；當用電器的電阻遠大于滑動變阻器的總電阻值，且實驗要求的電壓變化范圍較大（或要求測量多組實驗數據）時，必須選用滑動變阻器的分壓接法；要求某部分電路的電 壓從零開始可連續變化時，必須選用滑動變阻器的分壓連接方式。 常見的測量電阻的方法:名稱電路測量原理伏安法UR（=亍伏安法

4、消除系統誤差-U2UR(=RxI211等效替代法R. 1電源輸出電壓不變，將S合到2,調節R, 使電表的示數與S合到1時的示數相等，則R=R忽略電源內阻法|irJ閉合S,調節R,同時記錄電表的示數，在忽略電源內阻的情況下，可由閉合電路的歐 姆定律求出R活用電表法串聯分壓法1酸內阻已知時，甩=氐U2并聯分流法冊I2內阻已知時，RA1=J RA2I1半偏法閉合S,斷開S2調節R誣表滿偏；閉合S,只調節R，使表半偏（R?R），則RG=Rz調節F2=0,閉合S,調節R使表滿偏；只調節F2誡表半偏（R?FV），貝UFV=F2【典例6】從下表中選出適當的實驗器材，設計一電路來測量電流表的內阻ri.要求方法

5、簡捷，有盡可能高的測量精度，并能測得多組數據。器材代號規格電流表量程為100 mA,內阻1待測（約4Q）電流表量程為500卩A,內阻2=750Q電壓表量程為10 V，內阻r3=10 kQ電阻R阻值約100Q，作保護電阻用中學常見的實驗有：“驗證平行四邊形定則”、“驗證牛頓第二定律”、“驗證機械能守恒定律”等?；瑒幼冏杵鱎2總阻值約50Q電池E電動勢為1.5 V，內阻很小開關S導線若干(1)畫出電路圖，標明所用器材的代號。(2)若選測量數據中的一組來計算ri，則所用的表達式ri =_，式中各符號的意義是:O【解折】 根據所列儀器的特點，電溢表丄的內阻已知由此可采用兩電流表并聯因為兩電茨表兩【名師

6、點睛】(1)分析題意可知需測量電流表的內阻，按常規方法應用伏安法，將電壓表并聯在待測電流表兩端，但經分析可知即使該電流表滿偏，其兩端的電壓也僅為0.4 V，遠小于量程10 V。這恰恰就是本題設計考核學生應變能力的“陷阱”。(2)此題也可理解為“將已知內阻的電流表-當成電壓表使用”，這實際也是伏安法的一種推廣形式。五、驗證型實驗題驗證型實驗就是要通過實驗手段去驗證某一物理理論或物理規律是否正確。為此就要從生活中尋找出 符合這一物理規律特性的物理現象，這個物理現象既能在實驗室實現，同時又要過程簡單、操作方便，并 能測量出有關的數據。因此，做好驗證型實驗的前提，就是要創設好物理情景，這就是驗證型實驗

7、的實驗 思想。如在驗證機械能守恒定律的實驗中，可以創設出多種物理情景：自由落體運動、氣墊導軌上的滑塊運動等。而其中讓物體自由下落在中學實驗室很容易做到，過程也簡單。只要測出物體下落的高度及對應的 速度，就可以進行驗證。物體下落的高度可由直尺直接測量出，而物體速度的測量可以用打點計時器，讓 重物帶動紙帶作自由下落，根據紙帶測出物體下落的高度h及對應點的速度v,通過v2=2gh來驗證，從而設計出了驗證方案?！敬痤}技巧】在驗證型實驗中，主要把握以下幾方面：1掌握并靈活運用實驗方法。端的電壓相等,即可省去電壓的測量，從而減小實撿誤差,【答案】(1)電路圖如圖所示。竽Ii、I2分別為、的示數I1hr：4

8、例如，在驗證牛頓第二定律的實驗中，加速度的大小即與外力的大小有關，又與物體質量有關，實驗中采用了“控制變量”法，從而完成驗證。2要重視實驗的驗證條件。物理定律的成立必須滿足一定條件，驗證實驗中必須滿足這些條件才能使實驗順利進行。如在驗證力的合成法則的實驗中，實驗的條件是“力的作用效果相同”，因此，在兩個分力和一個力分別作用下，同一彈性繩的同一端點必須到達同一位置才能滿足實驗的驗證條件。在驗證機械能守恒定律的實驗中，“只有重力做功”是實驗的驗證條件，而實驗中阻力的存在是不可避免的，阻力做功過 大時，實驗誤差大，實驗將失去意義，為此，實驗中要求鐵架臺豎直、架穩，且小球選用質量大、體積小 的重錘，使

9、重力遠遠大于實驗中的阻力，阻力做的功可以忽略不計，從而滿足了實驗的驗證條件?！镜淅?】在用打點計時器驗證機械能守恒定律的實驗中，質量m= 1.00 kg的重物自由下落，打點計時器在紙帶上打出一系列點。如圖所示為選取的一條符合實驗要求的紙帶，0為第一個點，A B C為從合適位置開始選取的三個連續點(其他點未畫出)。0JAcP1-15L55cmH1IMri-19-2() rm1；-25.23 cm-；i已知打點計時器每隔0.02 s打一次點，當地的重力加速度g=9.80 m/s2.那么：紙帶的_ 端(選填“左”或“右”)與重物相連；(2)根據圖上所得的數據，應取圖中0點和_ 點來驗證機械能守恒定律

10、；(3)從0點到所取點，重物重力勢能減少量 & =_J，動能增加量 E=_ J(結果取三位有效數字)；(4)實驗的結論是_?！窘馄怼?重物下落過程中，在忽略空氣阻力、摩揀阻力的情況下，機械能守恒。別用打點計時器可 以記錄重物下落的高度及對應的疇時速度從而驗證機械能是否守恒【答案】(1)左(2)B(3)1.881.84(4)在誤差范圍內，重物下落過程中機械能守恒【名師點睛】驗證機械能守恒的實驗方案可以很多，具有一定的開放性，本實驗也可以利用滑塊在傾斜的氣墊導軌 上下滑的情景驗證機械能守恒定律，瞬時速度可以利用光電門及小車上安裝的窄片測量。六、探究設計型實驗題所謂設計型實驗，就是根據實驗目

11、的，自主運用物理知識、實驗方法和技能，完成實驗的各個環節（實驗目的、對象、原理、儀器選擇、實驗步驟、數據處理等），擬定實驗方案，分析實驗現象，并在此基礎上作出適當評價。設計型實驗的顯著特點：相同的實驗內容可設計不同的過程和方法，實驗思維可另辟蹊徑，如設計出 與常見實驗（書本曾經介紹過的實驗）不同的實驗。以控制實驗條件達到實驗目的而設計的實驗問題，不受 固有實驗思維束縛，完全是一種源于書本、活于書本的新穎實驗。所謂探究型實驗題，就是運用實驗手段探索未知領域，嘗試多種可能因素及其出現的結果，在此基礎 上，通過觀察、探究、分析實驗對象、事件的主要特征，認識研究對象的變化過程和變化條件，獲取必要 的可

12、靠數據，依據實驗結果客觀地揭示事物的內在聯系和本質規律，從而得出結論。中學實驗中比較典型 的是“探究功與速度變化” “探究加速度與物體受力和質量的關系” “探究彈性勢能的表達式”等?！敬痤}技巧】設計型實驗的處理要按照以下程序：明確實驗目的T設計實驗原理T根據實驗原理設計多種實驗方案T對實驗方案進行可行性分析，篩選 確定最佳方案T根據所定方案選擇實驗器材T擬定實驗步驟T對實驗數據進行處理T得出實驗結論并進行 誤差分析。值得一提的是，依據不同的實驗原理選擇不同的實驗方案時，應遵循科學性，可行性，精確性， 簡便、直觀性這四條基本原則。探究型實驗題的處理方法：在熟悉各種儀器的使用方法、基本實驗原理、方

13、法和步驟的前提下，仔細閱讀題目，理解題意，根據 題給要求，廣泛聯想，設計出合理的實驗方案即可。當然，所設計出的方案應盡可能簡單、方便。對于數 據處理和誤差分析的試題，則應根據題目所給的文字、圖表等信息進行分析，找出各物理量之間的關系（定性或定量的關系）并總結出其變化規律，把握問題的本質特征。【典例8】一同學要研究輕彈簧的彈性勢能與彈簧改變量的關系，他的實驗如下：在離地面高度為h的光滑水平桌面上，沿著與桌子邊緣垂直的方向放置一輕質彈簧，其左端固定，右端與質量為m的一小鋼球接觸。當彈簧處于自然長度時，小鋼球恰好在桌子邊緣，如圖8所示，讓鋼球每次向左壓縮彈簧一段相同的距離后由靜止釋放，使鋼球沿水平方

14、向飛出桌面，小球在空中飛行后落到水平地面，水平距離為s,重力加速度為go6(2)彈簧長度的壓縮量x與對應的鋼球在空中飛行的水平距離s的實驗數據如下表所示:x(cm)s(cm)2.06.13.912.06.018.28.024.1根據上面的實驗數據，探究得出彈簧的彈性勢能巳與彈簧長度的壓縮量x之間的關系式【解析】 設小球在空中運動的時間為孫則豎直方向解得尸斗亍 小球平拋的初速度由機械能守恒，小球在彈幵過程中獲得的動能等于幵始時彈蓄的彈性勢能，有滬討滬討= =舊舊Q)從表格中可咲看出亍正比于豈即或r= 3A又由 T 埒可知威耳二耳二+ +打打= =9瓷)即彈性勢龍瓦與彈蕃的壓縮量才的平方成正比關系

15、，民民= =心心, ,止為比例系數。2【答案】(1)Ep= =mgsEp= =kx2【典例9】某探究小組設計了“用一把尺子測定動摩擦因數”的實驗方案。如圖所示，將一個小球和一個滑塊用細繩連接，跨在斜面上端。開始時小球和滑塊均靜止，剪斷細繩后，小球自由下落，滑塊沿斜面下滑，可先后聽到小球落地和滑塊撞擊擋板的聲音，保持小球和滑塊釋放的位置不變，調整擋板位置，重 復以上操作直到能同時聽到小球落地和滑塊撞擊擋板的聲音。用刻度尺測出小球下落的高度H滑塊釋放點與擋板處的高度差h和沿斜面運動的位移x.(空氣阻力對(1)請你推導出彈簧的彈性勢能h、水平距離s等物理量的關系本實驗的影響可以忽略）。（1）_滑塊沿

16、斜面運動的加速度與重力加速度的比值為 _（2）_滑塊與斜面間的動摩擦因數為 _（3）（多選）以下能引起實驗誤差的是（）。A.滑塊的質量B.當地重力加速度的大小C.長度測量時的讀數誤差D.小球落地和滑塊撞擊擋板不同時【解析】（1）對于滑塊的運動及小球的自由落體，分別有:1 . 1解得:垃垃對渭塊在斜面的運動，運用牛頓第二定律有:另外，必須嚴格控制，小球落地與滑塊撞擊擋板同步，這是一-,X2、1(1)Hh-H x2-h2CD七、創新實驗型創新實驗題要求考生能將教材中的學生實驗和演示實驗的實驗原理、方法進行遷移和應用，試題新穎、能力要求高。如力學中與紙帶相關的實驗、電學中電路的設計、計算形式的實驗題

17、等都可能考查學生運用 已學過的實驗方法、原理處理新情境實驗題的能力，做題時一定要審清題意，明確實驗目的，聯想和遷移 應用相關實驗原理。【典例10】 某研究性學習小組用如圖甲所示裝置來測定當地的重力加速度，主要操作過程如下：1安裝實驗器材，調節試管夾（小鐵球）、光電門和紙杯在同一豎直線上；2打開試管夾，由靜止釋放小鐵球，用光電計時器記錄小鐵球在兩個光電門間的運動時間t,并用刻度nn土,興_ 迅-B_JT艮卩皿耳# &-=曲野1SA_=1msin & icgicos禺=皿已h 州（”.圧 .*與、毎JT二牙由表達式|1=22一可以看出，影響實驗誤差的原因有一h2込H丿解得r=.7才

18、_占x、h、H的測量。a xg=電成立的前【答案】尺(圖甲中未畫出)測量出兩個光電門之間的高度h,計算出小鐵球通過兩光電門間的平均速度V；83保持光電門1的位置不變，改變光電門2的位置，重復的操作。測出多組數據，計算出對應的平均速度v；4畫出v-1圖象。請根據實驗，回答如下問題：(1)設小鐵球到達光電門1時的速度為vo,當地的重力加速度為g.則小鐵球通過兩光電門間的平均速度v的表達式為 _(用vo、g和t表示)。(2)實驗測得的數據如下表：實驗次數123456h(cm)10.0020.0030.0040.0050.0060.00t(s)0.0690.1190.1590.1950.2260.25

19、5v(m/s)1.451.681.892.052.212.35請在坐標紙(如圖乙)上畫出v-1圖象。(3)根據vt圖象，可以求得當地的重力加速度g=_m/s2，試管夾到光電門1的距離約為_cm.(結果均保留兩位有效數字)【解析】 本題實殮裝置中有兩個光電門，這個裝置比較常見，可以用來研究勻變速直線運動、探究 動能定理、臉證機械能守恒定律等。實驗中可次通過光電計時器測出小鐵球通過兩光電門的時間簾知道小 鐵球直徑寬度可得小鐵球通過光電門的瞬時速度兒用刻度尺測出兩光電門的距宮然后進行一系列的分 析12h1(1)因為h=vot+?gt，所以v=t=vo+2gt.(2)在坐標紙上描點，用一條直線將這些點連接起來，使盡可能多的點在直線上，不在直線上的點均勻 分布于直線兩側。222v0(3