高三板块Ⅶ 物理实验
【知识特点】物理学是一门实验科学。可以说无一科学结论不以实验为基础，即使是理想化的牛顿第一运动定律、理想气体的状态方程也有着坚实的实验证据说明推理的。
高考试题中也充分体现了这一点，物理实验以专有题型出现，约占全卷的15％。虽是纸上谈兵，但也把学生的理论与实践结合的能力、认知到创新推理的能力检索得很准确、很全面。
【知识结构】
二、
［例题选讲］
【例1】实验室中有器材如实物图1所示，有：电池E（电动势约10V、内阻约1Ω），电流表A1（量程10A，内阻r1约为0.2Ω），电流表A2（量程300mA，内阻r2约为5Ω），电流表A3（量程250mA，内阻r3约为5Ω），电阻箱R1（最大阻值999.9Ω，阻值最小改变量为0.1Ω），滑线变阻器R2（最大阻值100Ω），开关S，导线若干。
要求用图2所示的电路测定图中A的内阻。
（1）在所给的三个电流表中，哪几个可用次此电路精确测出其内阻：
答： 。
（2）在可测的电流表中任选一个作为测量对象，在实物图上连成测量电路。
（3）你要读出的物理量是 ，用这些物理量表示待测电阻的计算公式是 。
分析：本题不仅考查基本电学仪表和元件的使用法则，更侧重实验仪器的选择、电路分析能力、阅读试题能力的考查。同时，并联电路规律和欧姆定律的应用、电阻箱的连接和使用、滑动变阻器的连接等知识点的考查，在本题中均有涉及。
题中给出三个电流表，A1 和A2（A3）的最大量程相差很多，若A1选择，当A2或A3达到最大量程时，A1指针偏转不到满刻度的0.025％，几乎没有显示，从而选择A1是绝对错误的。如不能做出这一判断，则造成错误。
缺乏审题能力和阅读能力也是造成错误的原因之一，如题中指出“任选一个作为测量对象”就有不少同学不理解，结果将三个电流表接入电路之中，在第（1）问选对电流表A2和A3后，反而出现第（2）问中电路连接的错误。
解答：（1）A2和A3可用此电路精确测出其内阻。
（2）选A3测其内阻r3，连接测量电路如图所示。
（3）测量时应读出两电流表A2、A3的示数I2、I3和电阻箱R1的阻值Rx，由并联电路规律可得
［解后评析］本题属于电学中的测量题——测电阻，但测的是电表的内阻；测量方法也不是一般的“伏安法”，而是利用了电路的电流规律，并联电路中各支路等电压和欧姆定律而求解。这种做法，已经不是基本实验中的内容，是有所创新的内容了。因这种创新，使内阻达到更精确的结果。比去掉电阻箱R1与电流表A2，改接一个伏特表（应是毫伏表）于A3两端更精确。
【例2】用某精密仪器测量一物件的长度，得其长度为
。如果用最小刻度为
的米尺来测量，则其长度应读为
，如果用50分度的游标卡尺来测量，则其长度应读为
，如果用千分尺（螺旋测微器）来测量，则其长度应读为 。
解析：这是一道关于长度测量的问题，从这道题中，让我们认识米尺、游标卡尺和螺旋测微器的读数区别（既精确度区别）。则答案依次为：1.64，1.638，1.6381。
【例3】某同学用如图1所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律，图1中PQ是斜槽，QR为水平槽，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，重复上述操作10次，得到10个落点痕迹，再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上流下各自的落点痕迹，重复这种操作10次，图1中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点。B球落点痕迹如图2所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在平面，米尺的零点与O对齐。
（1）碰撞后B球的水平射程应取为 。
（2）在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？答 （填选项号）
A、水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离
B、A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离
C、测量A球或B球的直径
D、测量A球和B球的质量（或两球的质量之比）
E、测量G点相对于水平槽面的高度
解析：（1）应把记录纸上B球的落点痕迹用尽量小的圆包括起来，而后取其圆心位置，即可视为这些落点的平均位置。故取 64.7 （允许取值范围为64.2～65.2）
（2）本小题应认真审题和认真思考实验原理：题意中已给出A、B两球的半径相同，而实验装置中，A、B两球抛出点相同，均为槽口处。（不必如课本中，该实验设计为小球的抛出点在支柱顶端，则其抛射水平距离比A球少一个小球直径d）所以C可省略。
实验结论中，因小球的平抛初速都用水平射程代替，不必求出处速的具体数据，所以E省略。故需测量的为 ABD 。
［解后评析］本题应注意与课本实验介绍的差异，并以此分析其科学性、合理性、简捷性、准确性。
［练习题］
1、
在《电场中等势线的描绘》实验中，如图所示，A、B是两个电极，a、b、c、d、e是五个基准点。若电流从探针Ⅰ流入G时，G的指针向右偏转。现探针Ⅰ接触基准点e，探针Ⅱ接触P点时，G的指针向左偏转，为了尽快探测到e点的等势点，探针Ⅱ应由P点逐渐
A、向上移动； B、向下移动；
C、向左移动； D、向右移动。
2、 利用单摆测重力加速度的实验中，若测得g值比当地重力加速度的公认值小，可能是由于
A、计算摆长时，只考虑悬线长，而未加小球半径
B、计算摆长时，将悬线长加上小球的直径
C、测量周期时，将n次全振动，误记为（n+1）次全振动
D、单摆振动时，振幅较小
3、甲、乙两同学分别拿两只不同型号、已经校准的电压表去测量某电路两端的电压，在排除读数误差的前提下，甲同学的测量值是4.3V，乙同学的测量值是4.5V，则该电路电压的实际值是
A、
B、
C、
D、
4、如图是四位同学在“互成角度的两个力的合成”实验中作出的图示，图中F1、F2是两弹簧秤同时拉橡皮条的力的图示，F是根据平行四边形定则作出的合力的图示，F’是一个弹簧秤单独拉橡皮条的拉力的图示，其中属于明显错误的是
5、在测定玻璃砖折射率的实验示意图中，P1、P2、P3、P4是四根大头针的位置，通过玻璃砖观察时它们在同一直线上。为了提高实验的精确度，应该使
A、P1、P2及P3、P4间距离适当大些
B、P1、P2及P3、P4间距离适当小些
C、被测玻璃折射率为
D、被测玻璃折射率为
6、在杨氏双缝干涉实验装置中，双缝的作用是
A、 遮去过于强烈的灯光；
B、形成两个振动情况相同的光源；
B、 使白色光变成单色光；
D、使光发生折射。
7、一个同学做平抛实验，只在纸上记下重垂线Y轴的方向，忘记在纸上记下斜槽末端位置，并只在坐标纸上描出如图所示曲线，现在我们可以在曲线上取A、B两点，用刻度尺分别描出它们到Y轴的距离AA’=X1，BB’=X2，以及AB的垂直距离为H，从而求出小球抛出时的初速
为
A、
B、
C、
D、
8、为了测定电源的电动势和内电阻，用待测电池、电键、导线配合下列哪组仪器可达到实验目的
A、 一只电流表和一只电阻箱；
B、 一只电压表和一只电阻箱；
C、 
一只电流表和一个滑动变阻器；
D、一只电流表和一只电压表。
9、在用打点计时器研究匀变速直线运动规律的实验中，每隔0.02s打一点，每隔5个相邻点取作一个记数点，记数点A、B、C、D、E的位置如图所示。则该物体的加速度为 。物体运动经过B、C、D各点的即时速度
= ，
= ，
= 。
10、在“验证机械能守恒定律”的实验中，若以
为纵轴，以
为横轴，根据实验数据描制
图象，应是 ，才能验证机械能守恒定律；图象的斜率等于 。
11、欧姆表内电池用久后，其电动势变小，内阻变大，但仍可电阻调零，调零后测电阻时，测出的电阻阻值与真实值相比将 （填偏大、偏小或不变）。
12、为了测量一个量程为3V的电压表的内阻RV（约几kΩ），可以采用如图所示电路。
（1）在测量时，可供选择的实验步骤有
A、闭合开关K；
B、将电阻箱R0的阻值调到最大
C、将电阻箱R0的阻值调到零
D、调节电阻箱R0的阻值，使电压表指针指示1.5V，记下此时R0的值
E、调节变阻器R的滑动片P，使电压表示数为3V
F、把变阻器R的滑动片P滑到a端
G、把变阻器R的滑动片P滑到b端
H、断开开关K
把必要的合理的实验步骤选出来，按操作顺序将字母代号填在下面横线上 。
（2）若在D中读出R0的值为2400Ω，则电压表的内阻 RV = Ω，；用这种方法测出的内阻与其真实的内阻相比偏 （填大或小）
13、有一个电感线圈标有“6V，0.1A”字样，现在要测量这个电感线圈的电阻值，下列器材可供选用
A、伏特表（0—5V） B、伏特表（0—10V） C、安培表（0—0.3A）
D、安培表（0—0.6A） E、滑动变阻器（30Ω，2A） F、学生电源（直流9V）
（1）在实验中所用的伏特表应选 ，安培表应选 。
（2）画出实验电路图。
（3）实验时需测量的数据是 。说明以此测出的电阻值比真实值偏 （填“大”或“小”）
14、测定一根粗细均匀的金属导线的电阻。
其电阻Rx可用如图甲所示的电路测量。所给器材中电流表上只有刻度但未表明电流值；R1是电阻箱，其阻值是准确的；S2是单刀双掷电键（当掷刀扳向1时与1相通，当掷刀扳向2时与2相通）。
（1）将图乙中的实物按图甲连成电路，并用箭头表明滑动变阻器的滑动触头在实验开始时的位置。
（2）写出主要的实验步骤和测量结果。
15、现有一阻值为10.0Ω的定值电阻、一个电键、若干导线和一个电压表，该电压表表面上有刻度但无刻度值，要求设计一个能测定某电源内阻的实验方案。（已知电压表内阻很大，电压表量程大于电源电动势，电源内阻约为几Ω）要求：
（1）画出实验电路图；
（2）简要写出完成接线后的实验步骤；
（3）写出用测得的量计算电源内阻的表达式
= 。
16、要求测量两节干电池串联而成的电池组的电动势E和内电阻（约为几Ω），提供下列器材：
电压表V1（量程3V，内阻1kΩ）、电压表V2（量程15V，内阻2kΩ）、电阻箱（0～9999Ω）、电键、导线若干。
某同学用量程15V的电压表连接成如图所示的电路，实验步骤如下：
（1）合上电键S，将电阻箱R阻值调到R1=10Ω，读得电压表的读数为U1；
（2）将电阻箱R阻值调到R2=20Ω，读得电压表的读数为U2；
由方程组
；
解出
、。
为了减少实验误差，上述实验在选择器材和实验步骤中，应做哪些改进？
［参考答案］
1D， 2A， 3D， 4B， 5AD， 6B， 7A， 8AB，
9、
，
，
，
10、过原点的倾斜直线（成正比函数），
11、偏大
12、（1）GACEDH； （2）2400Ω，大
13、（1）B，C （2）如图
（3）电压表的读数U，电流表的读数I，小
14、略
（2）主要实验步骤如下：
A、将滑动变阻器调至输出电压为零的位置，再合上S1；
B、将S2扳向2，调滑动变阻器使电流表指针在某一电流刻度，并记下该位置；
C、使R1阻值最大后，将S2扳向1，调电阻箱，使电流表指针回到所记位置，记下电阻箱阻值R1。
15、（1）电路如图
（2）A、断开电键K，记下电压表的偏转格数N1；
B、合上电键K，记下电压表的偏转格数N2。
（3）
16、应改选电压表V1，改变电阻箱的阻值R，读取若干个对应的电压表读数U，而后对应计算各个电流值
。再做出
图线，得出E、。