综合提能七 强基、固法为靶向的重点、分析类实验
考向1 机械能损失实验原理、误差分析及螺旋测微器的读数、光电管测速度
(2022·广东卷)某实验小组为测量小球从某一高度释放，与某种橡胶材料碰撞导致的机械能损失，设计了如图甲所示的装置，实验过程如下：
(1) 让小球从某一高度由静止释放，与水平放置的橡胶材料碰撞后竖直反弹．调节光电门位置，使小球从光电门正上方释放后，在下落和反弹过程中均可通过光电门．
(2) 用螺旋测微器测量小球的直径，示数如图乙所示，小球直径d＝__ __mm．
甲
乙
(3) 测量时，应__ __(填“A”或“B”，其中A为“先释放小球，后接通数字计时器”，B为“先接通数字计时器，后释放小球”)．记录小球第一次和第二次通过光电门的遮光时间t1和t2．
(4) 计算小球通过光电门的速度，已知小球的质量为m，可得小球与橡胶材料碰撞导致的机械能损失ΔE＝__ _(用字母m、d、t1和t2表示)．
(5) 若适当调高光电门的高度，将会__ __(填“增大”或“减小”)因空气阻力引起的测量误差．
考向2 伏安法测电阻及内接法与外接法原理、实验图像的分析
(2020·新课标Ⅰ)某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻Rx，所用电压表的内阻为1 kΩ，电流表内阻为0.5 Ω．该同学采用两种测量方案，一种是将电压表跨接在图甲所示电路的O、P两点之间，另一种是跨接在O、Q两点之间．测量得到如图乙所示的两条U－I图线，其中U与I分别为电压表和电流表的示数．
甲
乙
(1) 图乙中标记为Ⅱ的图线是采用电压表跨接在__ __(填“O、P”或“O、Q”)两点的方案测量得到的．
(2) 根据所用实验器材和图乙可判断，由图线__ __(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)得到的结果更接近待测电阻的真实值，结果为_ __ Ω．(结果保留一位小数)
(3) 考虑到实验中电表内阻的影响，需对(2) 中得到的结果进行修正，修正后待测电阻的阻值为_ __ Ω．(结果保留一位小数)
一、力学重点类实验
(2025·茂名一中月考)为探究物体加速度a与外力F和物体质量M的关系，研究小组的同学们在教材提供案例的基础上又设计了不同的方案，如图甲、乙、丙所示：甲方案中在小车前端固定了力传感器，并与细线相连，可以从传感器上直接读出细线拉力；乙方案中拉动小车的细线通过滑轮与弹簧测力计相连，从弹簧测力计上可读出细线拉力；丙方案中用带有光电门的气垫导轨和滑块代替长木板和小车．三种方案均以质量为m的槽码的重力作为动力．
甲
乙
丙
(1) 关于三个实验方案，下列说法中正确的是__ __．
A．甲、乙方案实验前均需要平衡摩擦力
B．甲、乙、丙方案均需要满足小车或滑块的质量远大于槽码的质量
C．乙方案中，小车加速运动时受到细线的拉力等于槽码所受重力的一半
(2) 某次甲方案实验得到一条纸带，部分计数点如图丁所示(每相邻两个计数点间还有4个计时点未画出)，测得s1＝3.71 cm，s2＝7.92 cm，s3＝12.63 cm，s4＝17.86 cm．已知打点计时器所接交流电源频率为50 Hz，则小车的加速度a＝_ __ m/s2．(结果保留两位有效数字)
丁
(3) 甲方案实验中，以小车的加速度a为纵坐标、钩码的重力F为横坐标作出的a－F图像．理想状态下应是一条过原点的直线，但由于实验误差影响，常出现如图戊所示的三种情况．关于这三种情况，下列说法中正确的是__ __．
戊
A．图线①交于纵轴的原因是钩码挂的个数太多
B．图线②右端弯曲的原因是钩码挂的个数太少
C．图线③交于横轴的原因可能是未平衡小车受到的阻力
三大定律相关验证、探究型实验，是重要的考查实验．要特别重视探究牛顿定律的实验．
1．从考查方式看，理解原理本质、深度分析误差是两个重要趋向，用纸带法或光电门测速度、加速度是标配，用刻度尺或游标卡尺、千分尺测高度或长度是常规．
2．从答题方面看，需加强表述的针对性，例如作a－F图验证牛顿第二定律时，连点作线段后要再虚线延长通过原点．
二、力学分析类实验
(2025·汕头三模)某同学设计实验验证机械能守恒定律，装置如图乙所示．一个质量为m、直径为d的小球固定于释放装置上，在小球正下方固定四个光电门，调节各光电门的中心，使其与小球的球心均在同一竖直线上．由静止释放小球，记录小球通过每个光电门的挡光时间，重力加速度为g．
甲
乙
丙
(1) 用游标卡尺测小球的直径，如图甲所示，可得小球的直径d＝__ __mm．
(2) 若测得某光电门的中心与释放点的竖直距离为h，小球通过此光电门的挡光时间为Δt，则小球从释放点下落至此光电门中心时的动能增加量ΔEk＝__ __(用题中字母表示)，重力势能减小量ΔEp＝mgh．
(3) 根据实验数据，做出ΔEk－ΔEp的图像，如图丙所示．若图中虚线的斜率k≈__ __(结果保留一位有效数字)，则可验证机械能守恒定律．
(4) 经过多次重复实验，发现小球经过第三个光电门时，ΔEk总是大于ΔEp，下列原因中可能的是_ _．
A．第三个光电门的中心与释放点的竖直距离测量值偏大
B．第三个光电门的中心偏离小球下落时球心所在的竖直线
C．小球下落过程中受到空气阻力的作用
解题的基本思路
1．找原型：根据题意找出题中实验在教材中的实验原型，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．
三、电学重点类实验
(2025·广州二中开学测试)磁敏电阻是一种对磁敏感、具有磁阻效应的电阻元件．物质在磁场中电阻发生变化的现象称为磁阻效应．某实验小组利用伏安法测量一磁敏电阻RM的阻值(约几千欧)随磁感应强度的变化关系．
所用器材：电源E(5 V)、滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)，电压表(量程为0～3 V，内阻为3 kΩ)和毫安表(量程为0～3 mA，内阻不计)．定值电阻R0＝1 kΩ、开关、导线若干．
甲
乙
丙
(1) 为了使磁敏电阻两端电压调节范围尽可能大，实验小组设计了电路图甲，请用笔代替导线在图乙中将实物连线补充完整．
(2) 某次测量时电压表的示数如图丙所示，电压表的读数为__ __ V，电流表读数为0.5 mA，则此时磁敏电阻的阻值为__ __．(结果保留三位有效数字)
(3) 实验中得到该磁敏电阻阻值R随磁感应强度B变化的曲线如图丁所示，某同学利用该磁敏电阻制作了一种报警器，其电路的一部分如图戊所示．图中E为直流电源(电动势为5.0 V，内阻可忽略)，当图中的输出电压达到或超过2.0 V时，便触发报警器(图中未画出)报警．若要求开始报警时磁感应强度为0.2 T，则图中__ _(填“R1”或“R2”)应使用磁敏电阻，另一固定电阻的阻值应为_ kΩ．(结果保留两位有效数字)
丁
戊
(4) 在图戊所示电路中，如果要提高此装置的灵敏度(即在磁感应强度更小时就能触发报警)，应该__ __(填“增大”或“减小”)磁敏电阻之外的定值电阻．
电阻的测量是电学实验中的重中之重，要下功夫、下足功夫
1．测电阻常用方法及分析
名称 电路 测量原理
伏安法 R＝，“小外小，大内大”(小电阻采用电流表外接法，测量值小于真实值；大电阻采用电流表内接法，测量值大于真实值) 若，Rx为大电阻；若，Rx为小电阻
替代法 单刀双掷开关分别与1、2相接，调节电阻箱R1，保证电流表两次读数相等，则R1的读数即等于待测电阻的阻值
半偏法 闭合S1，断开S2，调节R1使G表满偏；闭合S2，只调节R2，使G表半偏(R1 R2)，则R2＝R测，R测＜R真
使R2＝0，闭合S，调节R1使 V表满偏；只调节R2使 V表半偏(R V R1)，则R2＝R测，R测＞R真
电桥法 调节电阻箱R3，当A、B两点的电势相等时，R1和R3两端的电压相等，设为U1，同时R2和Rx两端的电压也相等，设为U2，根据欧姆定律有＝＝，由以上两式解得R1·Rx＝R2·R3，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
2．在电学设计性实验中，常以定值电阻的合理使用为背景来命题，必须弄清其主要作用(如下表)．
四、电学分析类实验
(2019·新课标Ⅰ)某同学要将一量程为250 μA的微安表改装为量程为20 mA的电流表．该同学测得微安表内阻为1 200 Ω，经计算后将一阻值为R的电阻与微安表连接，进行改装．然后利用一标准毫安表，根据图甲所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)．
甲
乙
(1) 根据图甲和题给条件，将乙中的实物连接．
(2) 当标准毫安表的示数为16.0 mA时，微安表的指针位置如图丙所示，由此可以推测出改装的电表量程不是预期值，而是__ __．(填正确答案标号)
丙
A．18 mA B．21 mA
C．25 mA D．28 mA
(3) 产生上述问题的原因可能是__ __．
A．微安表内阻测量错误，实际内阻大于1 200 Ω
B．微安表内阻测量错误，实际内阻小于1 200 Ω
C．R值计算错误，接入的电阻偏小
D．R值计算错误，接入的电阻偏大
(4) 要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可，其中k＝____．
关于电表改装的四点提醒
1．电表改装的问题实际上是串、并联电路中电流、电压的计算问题，只要把表头看成一个电阻Rg即可．
2．无论表头改装成电压表还是电流表，它的三个参量Ug、Ig、Rg是不变的，即通过表头的最大电流并不改变．
3．由改装后电压表的内阻RV＝R串＋Rg＝nRg可知，电压表量程越大，其分压电阻R越大，电压表内阻R V越大．
4．由改装后电流表的内阻RV＝＝可知，电流表的量程越大，其分流电阻R并越小，电流表的内阻RA越小．
配套热练
题组练
题组一 力学重点类实验
1．(2025·佛山顺德区二模)用图甲装置研究“小车(含拉力传感器)质量一定时，加速度与合外力关系”，实验步骤如下：
①细绳一端绕过光滑定滑轮与盘子(盘中装适量沙子)连接，另一端系在拉力传感器上．将小车放在长板的P位置，调整细绳与长板平行，在盘子中适当增减沙子，使小车沿长板向下做匀速运动，记录此时拉力传感器的示数F0．
②撤去细绳和盘子，让小车从P位置由静止开始下滑，设此时小车受到的合外力为F，通过计算机可得到小车与位移传感器的距离随时间变化的s－t图像，并求出小车的加速度a．
③改变长板的倾角，重复步骤①②可得多组F、a的数据．
完成下列相关实验内容：
甲
乙
(1) 在步骤①中，若小车运动越来越慢，则在保持长板倾角不变的情况下，应在盘中适当__ __(填“增加”或“减少”)沙子．在步骤①②中，F0__ __(填“＝”、“＞”或“＜”)F．
(2) 本次实验__ __(填“需要”或“不需要”)测量沙和盘子的总质量，__ __(填“需要”或“不需要”)平衡小车所受到的摩擦力．
(3) 某段时间内小车的s－t图像如图乙所示，根据图像可得小车的加速度大小为__ __ m/s2(计算结果保留两位小数)．
(4) 分析表格中的F、a数据可知：在误差允许范围内，小车质量一定时，__ __．
F合(N) 0.4 1.0 1.5 1.8 2.1
a( m/s2) 0.79 2.10 3.10 3.62 4.19
题组二 力学分析类实验
2．(1) 某同学用弹簧测力计粗测重力加速度．将一个质量为165 g的物体挂在校准后的竖直弹簧测力计下端，静止时指针如图1所示，则重力加速度为_ __m/s2(结果保留两位有效数字)．
(2) 某同学用如图2所示的装置测量重力加速度．打点计时器的打点周期为T．让重物从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图3所示．A、B、C、D、E为纸带上5个连续打下的点．根据纸带可得重力加速度g＝____(用h1、h2、h3、T表示)．
图1
图2
图3
(3) 某实验小组利用图4装置测量重力加速度．摆线上端固定在O点，下端悬挂一小钢球，通过光电门传感器采集摆动周期．
①组装好装置后，用毫米刻度尺测量摆线长度为L，用螺旋测微器测量小钢球直径为d．螺旋测微器示数如图5所示，小钢球直径d＝_ __mm，记摆长l＝L＋．
图4
图5
②多次改变摆线长度，在小摆角下测得不同摆长l对应的小钢球摆动周期T，并作出l－T2图像，如图6所示．已知图线斜率为k，可得重力加速度g＝__ __(用k、π表示)．
图6
题组三 电学重点类实验
3．(2025·佛山禅城区统一调研)人体脂肪测量仪是通过测量人体电阻来判断脂肪所占比重．某同学想在实验室测量人体电阻．
(1) 该同学先用单手紧捏红黑表笔的金属部分进行欧姆调零(如图甲所示)，然后用两手分别紧捏红黑表笔(如图乙所示)测自己的阻值，下列说法中正确的是__ __．
甲
乙
A．图甲的操作会影响测量结果
B．图乙的操作会影响测量结果
C．两图的操作均不会影响测量结果
D．两图的操作都会影响到测量结果
(2) 该同学设计电路更精确地测量人体电阻Rx．实验室提供的器材如下：
电压表 V1(量程5 V，内阻r1＝5 kΩ)．
电压表 V2(量程3 V，内阻r2＝3 kΩ)．
电流表A(量程0.6 A，内阻rA＝1 Ω)．
滑动变阻器R(额定电流1.5 A，最大阻值50 Ω)．
电源E(电动势6.0 V，内阻不计)．
开关S，导线若干．
请完成下列实验步骤：
①根据测量要求，请你选择合适的电表，并在图丙中将电路图连线补充完整，其中表1为__ __，表2为__ __．(填“V1”、“V2”或“A”)
丙
②选择合适的电表后，按图丙连接电路进行实验．若选择的电表为 V1、V2或A，相应的电表测量值分别记为U1、U2和I，则测得的人体电阻Rx＝____．(用给出的物理量符号表达)
题组四 电学分析类实验
4．(2025·潮州二模冲刺练习)
(1) 实验室中用欧姆表粗测待测电阻Rx的阻值，欧姆表倍率选“×1”，读数如图甲所示，可知待测电阻Rx的粗测阻值为__ __ Ω．
甲
(2) 某同学想更准确测出Rx的阻值，他找到可用器材如下：
A．电源：E＝3.0 V，内阻很小
B．电流表：量程0～10 mA，内阻未知且大部分刻度模糊不清
C．定值电阻：R0＝300 Ω
D．电阻箱：阻值范围0～999.9 Ω，两个
E．开关，导线若干．
①该同学设计的电路图如图乙所示，请根据电路图用笔画线替代导线完成图丙中实物连接．
乙
丙
②调节两电阻箱R1、R2的阻值分别为82.2 Ω、100.0 Ω，记下电流表指针所在位置．然后调节电阻箱R2的阻值为200.0 Ω，接着调节电阻箱R1的阻值，同时观察电流表指针，当指针又处于上述记下的位置时，电阻箱R1的阻值为35.9 Ω，由以上数据可求得待测电阻Rx的阻值为__ __ Ω．(保留三位有效数字)
(3) 本实验中电流表和电源内阻对实验结果__没有__(填“有”或“没有”)影响，减小实验误差的方法是__ __(写出一条即可)．
增强练
1．(2025·湛江测试一)如图所示是《普通高中物理课程标准》中列出的三个必做实验的部分步骤，请按要求完成实验内容．
甲
乙
丙
(1) 在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，某同学用如图甲所示的装置，打出的一条纸带如图乙所示，其中A、B、C、D、E为计数点，相邻两个计数点之间还有4个点未画出．已知打点计时器所接电源频率是50 Hz．实验时该纸带的__ __(填“左”或“右”)端是和小车相连的，由纸带上所示数据可算得小车运动的加速度大小为__ __m/s2(结果保留三位有效数字)．
(2) 在“长度的测量及其测量工具的选用”实验中，某同学用螺旋测微器测量某金属丝的直径d．某次测量结果如图丙所示，则这次测量的读数d＝_ __mm．
(3) 在“用单摆测量重力加速度的大小”的实验中，实验时，由静止释放摆球，从摆球摆至最低处时开始用秒表计时，当摆球第N次(开始计时时记为第1次)通过最低处时，停止计时，显示时间为t，则周期T＝_ _．若根据测出的一系列摆长L和对应的周期T，作出T2－L的图像，测得图线斜率为k，则当地重力加速度大小g＝____(用k表示)．
2．(2025·珠海实验等五校模拟预测)某同学利用图甲所示实验器材测量多用电表“×1”挡的内部电源电动势和内阻．
甲
乙
(1) 请用笔画线代替导线将电路连接完整．
(2) 调节滑动变阻器的滑片，记录下多组多用电表的示数R和电流表的示数I，作出R－图线如图乙所示．根据图中数据，可以求得多用电表内部电源的电动势E＝__ __V，内阻r＝__ _ Ω．(结果均保留两位有效数字)
(3) 忽略欧姆挡测量电阻时的误差及其他偶然误差，仅考虑实验系统误差，则该实验的测量值与真实值比较，E测__ __(填“＜”、“＞”或“＝”)E真．
(4) 根据欧姆表的原理可知，选择“×10”挡时，其内阻约为__ __Ω．
21世纪教育网(www.21cnjy.com)综合提能七 强基、固法为靶向的重点、分析类实验
考向1 机械能损失实验原理、误差分析及螺旋测微器的读数、光电管测速度
(2022·广东卷)某实验小组为测量小球从某一高度释放，与某种橡胶材料碰撞导致的机械能损失，设计了如图甲所示的装置，实验过程如下：
(1) 让小球从某一高度由静止释放，与水平放置的橡胶材料碰撞后竖直反弹．调节光电门位置，使小球从光电门正上方释放后，在下落和反弹过程中均可通过光电门．
(2) 用螺旋测微器测量小球的直径，示数如图乙所示，小球直径d＝__7.884～7.886__mm．
甲
乙
(3) 测量时，应__B__(填“A”或“B”，其中A为“先释放小球，后接通数字计时器”，B为“先接通数字计时器，后释放小球”)．记录小球第一次和第二次通过光电门的遮光时间t1和t2．
(4) 计算小球通过光电门的速度，已知小球的质量为m，可得小球与橡胶材料碰撞导致的机械能损失ΔE＝____(用字母m、d、t1和t2表示)．
(5) 若适当调高光电门的高度，将会__增大__(填“增大”或“减小”)因空气阻力引起的测量误差．
【解析】(2) 小球的直径为d＝7.5 mm＋38.5×0.01 mm＝7.885 mm．
(3) 在测量时，因小球下落时间很短，如果先释放小球，有可能会出现时间记录不完整，所以应先接通数字计时器，再释放小球，故选B．
(4) 依题意，小球向下、向上先后通过光电门时的速度分别为v1、v2，则有v1＝、v2＝，则小球与橡胶材料碰撞过程中机械能的损失量为ΔE＝＝m－m．
(5) 若调高光电门的高度，较调整之前小球会经历较大的空中距离，所以将会增大因空气阻力引起的测量误差．
考向2 伏安法测电阻及内接法与外接法原理、实验图像的分析
(2020·新课标Ⅰ)某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻Rx，所用电压表的内阻为1 kΩ，电流表内阻为0.5 Ω．该同学采用两种测量方案，一种是将电压表跨接在图甲所示电路的O、P两点之间，另一种是跨接在O、Q两点之间．测量得到如图乙所示的两条U－I图线，其中U与I分别为电压表和电流表的示数．
甲
乙
(1) 图乙中标记为Ⅱ的图线是采用电压表跨接在__O、P__(填“O、P”或“O、Q”)两点的方案测量得到的．
(2) 根据所用实验器材和图乙可判断，由图线__I__(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)得到的结果更接近待测电阻的真实值，结果为__49.5__ Ω．(结果保留一位小数)
(3) 考虑到实验中电表内阻的影响，需对(2) 中得到的结果进行修正，修正后待测电阻的阻值为__49.0__ Ω．(结果保留一位小数)
【解析】(1) 若将电压表接在O、P之间，I＝，则U＝·I，根据一次函数关系可知对应斜率为 ．若将电压表接在O、Q之间，电流表分压为UA＝IRA，根据欧姆定律可知U＝I(Rx＋RA)，根据一次函数可知对应斜率为(Rx＋RA)，对比图像的斜率可知kⅠ＞kⅡ，所以Ⅱ图线是采用电压表跨接在O、P之间．
(2) 因为待测电阻为几十欧姆的电阻，通过图像斜率大致估算待测电阻为50 Ω左右，根据 ，说明电流表的分压较小，电压表的分流较大，所以电压表应跨接在O、Q之间，所以选择图线I得到的结果较为准确．根据图像可知Rx＝≈49.5 Ω．
(3) 考虑电流表内阻，则修正后的电阻为R′x＝Rx－RA＝50.5 Ω－0.5 Ω＝49.0 Ω．
一、力学重点类实验
(2025·茂名一中月考)为探究物体加速度a与外力F和物体质量M的关系，研究小组的同学们在教材提供案例的基础上又设计了不同的方案，如图甲、乙、丙所示：甲方案中在小车前端固定了力传感器，并与细线相连，可以从传感器上直接读出细线拉力；乙方案中拉动小车的细线通过滑轮与弹簧测力计相连，从弹簧测力计上可读出细线拉力；丙方案中用带有光电门的气垫导轨和滑块代替长木板和小车．三种方案均以质量为m的槽码的重力作为动力．
甲
乙
丙
(1) 关于三个实验方案，下列说法中正确的是__A__．
A．甲、乙方案实验前均需要平衡摩擦力
B．甲、乙、丙方案均需要满足小车或滑块的质量远大于槽码的质量
C．乙方案中，小车加速运动时受到细线的拉力等于槽码所受重力的一半
(2) 某次甲方案实验得到一条纸带，部分计数点如图丁所示(每相邻两个计数点间还有4个计时点未画出)，测得s1＝3.71 cm，s2＝7.92 cm，s3＝12.63 cm，s4＝17.86 cm．已知打点计时器所接交流电源频率为50 Hz，则小车的加速度a＝__0.51__ m/s2．(结果保留两位有效数字)
丁
(3) 甲方案实验中，以小车的加速度a为纵坐标、钩码的重力F为横坐标作出的a－F图像．理想状态下应是一条过原点的直线，但由于实验误差影响，常出现如图戊所示的三种情况．关于这三种情况，下列说法中正确的是__C__．
戊
A．图线①交于纵轴的原因是钩码挂的个数太多
B．图线②右端弯曲的原因是钩码挂的个数太少
C．图线③交于横轴的原因可能是未平衡小车受到的阻力
【解析】(1) 由图示实验装置可知，甲、乙方案实验前均需要平衡摩擦力，A正确；由图示实验装置可知，甲实验中小车受到的拉力可以由力传感器测出，乙实验中小车所受拉力可以由弹簧测力计测出，甲、乙实验方案不需要满足小车或滑块的质量远大于槽码的质量，B错误；由图示可知，乙方案中，小车加速运动时槽码向下加速运动，槽码处于失重状态，小车加速运动时受到细线的拉力小于槽码所受重力的一半，C错误．
(2) 每相邻两个计数点间还有4个计数点未画出，打点计时器所接交流电源频率为50 Hz，相邻计数点间的时间间隔t＝5T＝＝ s＝0.1 s．根据匀变速直线运动的推论Δx＝at2，由逐差法可知，小车的加速度大小a＝＝＝ m/s2≈0.51 m/s2．
(3) 由图线①可知，纵轴的截距大于0，F＝0(即不挂钩码)时小车就具有了加速度，产生原因是平衡摩擦力时长木板的倾角过大，A错误；图线②在力较小时图像是直线，加速度与拉力成正比，拉力较大时图像向下弯曲，加速度偏小，由牛顿第二定律可得F＝Ma，mg－F＝ma，解得F＝，可知当m M时，F≈mg，a－F图像为直线，当钩码挂的个数太多时，不满足m M，则F＜mg，图像右端向下弯曲，所以图线②右端弯曲的原因是钩码挂的个数太多造成的，B错误；图线③在横轴的截距大于0，只有当F增加到一定值时，小车才获得加速度，产生原因是平衡摩擦力时长木板的倾角过小或未平衡小车受到的阻力，C正确．
三大定律相关验证、探究型实验，是重要的考查实验．要特别重视探究牛顿定律的实验．
1．从考查方式看，理解原理本质、深度分析误差是两个重要趋向，用纸带法或光电门测速度、加速度是标配，用刻度尺或游标卡尺、千分尺测高度或长度是常规．
2．从答题方面看，需加强表述的针对性，例如作a－F图验证牛顿第二定律时，连点作线段后要再虚线延长通过原点．
二、力学分析类实验
(2025·汕头三模)某同学设计实验验证机械能守恒定律，装置如图乙所示．一个质量为m、直径为d的小球固定于释放装置上，在小球正下方固定四个光电门，调节各光电门的中心，使其与小球的球心均在同一竖直线上．由静止释放小球，记录小球通过每个光电门的挡光时间，重力加速度为g．
甲
乙
丙
(1) 用游标卡尺测小球的直径，如图甲所示，可得小球的直径d＝__10.60__mm．
(2) 若测得某光电门的中心与释放点的竖直距离为h，小球通过此光电门的挡光时间为Δt，则小球从释放点下落至此光电门中心时的动能增加量ΔEk＝__m()2__(用题中字母表示)，重力势能减小量ΔEp＝mgh．
(3) 根据实验数据，做出ΔEk－ΔEp的图像，如图丙所示．若图中虚线的斜率k≈__1__(结果保留一位有效数字)，则可验证机械能守恒定律．
(4) 经过多次重复实验，发现小球经过第三个光电门时，ΔEk总是大于ΔEp，下列原因中可能的是__B__．
A．第三个光电门的中心与释放点的竖直距离测量值偏大
B．第三个光电门的中心偏离小球下落时球心所在的竖直线
C．小球下落过程中受到空气阻力的作用
【解析】(1) 由图甲可知游标卡尺精度为0.05 mm，则
d＝10 mm＋0.05 mm×12＝10.60 mm．
(2) 小球通过此光电门的速度v＝，则小球动能增加量ΔEk＝mv2＝m．
(3) 根据机械能守恒定律可得ΔEp＝ΔEk，则作出的ΔEk－ΔEp图像中虚线的斜率k≈1，则可验证机械能守恒定律．
(4) 第三个光电门的中心与释放点的竖直距离测量值偏大，则ΔEp的测量值偏大，使得ΔEk＜ΔEp，A错误；第三个光电门的中心偏离小球下落时球心所在的竖直线，使得挡光宽度小于小球的直径，则速度测量值偏大，ΔEk的测量值偏大，使得ΔEk＞ΔEp，B正确；小球下落过程中受到空气阻力的作用，使得减少的重力势能有一部分转化为内能，使得ΔEk＜ΔEp，C错误．
解题的基本思路
1．找原型：根据题意找出题中实验在教材中的实验原型，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．
三、电学重点类实验
(2025·广州二中开学测试)磁敏电阻是一种对磁敏感、具有磁阻效应的电阻元件．物质在磁场中电阻发生变化的现象称为磁阻效应．某实验小组利用伏安法测量一磁敏电阻RM的阻值(约几千欧)随磁感应强度的变化关系．
所用器材：电源E(5 V)、滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)，电压表(量程为0～3 V，内阻为3 kΩ)和毫安表(量程为0～3 mA，内阻不计)．定值电阻R0＝1 kΩ、开关、导线若干．
甲
乙
丙
(1) 为了使磁敏电阻两端电压调节范围尽可能大，实验小组设计了电路图甲，请用笔代替导线在图乙中将实物连线补充完整．
答案：图见解析
(2) 某次测量时电压表的示数如图丙所示，电压表的读数为__1.30或1.29或1.31__ V，电流表读数为0.5 mA，则此时磁敏电阻的阻值为__3.47×103 Ω__．(结果保留三位有效数字)
(3) 实验中得到该磁敏电阻阻值R随磁感应强度B变化的曲线如图丁所示，某同学利用该磁敏电阻制作了一种报警器，其电路的一部分如图戊所示．图中E为直流电源(电动势为5.0 V，内阻可忽略)，当图中的输出电压达到或超过2.0 V时，便触发报警器(图中未画出)报警．若要求开始报警时磁感应强度为0.2 T，则图中__R2__(填“R1”或“R2”)应使用磁敏电阻，另一固定电阻的阻值应为__2.2__ kΩ．(结果保留两位有效数字)
丁
戊
(4) 在图戊所示电路中，如果要提高此装置的灵敏度(即在磁感应强度更小时就能触发报警)，应该__减小__(填“增大”或“减小”)磁敏电阻之外的定值电阻．
【解析】(1) 实物连线如图所示．
(2) 电压表的读数为1.30 V．根据部分电路的欧姆定律U＋R0＝IRM，解得磁敏电阻的阻值为RM≈3.47×103 Ω．
(3) 根据闭合电路的欧姆定律可得U2＝I′R2＝，要求输出电压达到或超过2.0 V时报警，即要求磁感应强度增大时，磁敏电阻的阻值增大，输出电压增大，由于需增大R2阻值才能实现此功能，故R2为磁敏电阻．开始报警时磁感应强度为0.2 T，此时R2＝1.48 kΩ，电压为U2＝2.0 V，根据电路关系 ＝，解得另一固定电阻的阻值应为R1≈2.2 kΩ．
(4) 在磁感应强度更小时就能触发报警，此时磁敏电阻的阻值减小，根据电路关系＝，可知U2＝，故需减小磁敏电阻之外的定值电阻．
电阻的测量是电学实验中的重中之重，要下功夫、下足功夫
1．测电阻常用方法及分析
名称 电路 测量原理
伏安法 R＝，“小外小，大内大”(小电阻采用电流表外接法，测量值小于真实值；大电阻采用电流表内接法，测量值大于真实值) 若，Rx为大电阻；若，Rx为小电阻
替代法 单刀双掷开关分别与1、2相接，调节电阻箱R1，保证电流表两次读数相等，则R1的读数即等于待测电阻的阻值
半偏法 闭合S1，断开S2，调节R1使G表满偏；闭合S2，只调节R2，使G表半偏(R1 R2)，则R2＝R测，R测＜R真
使R2＝0，闭合S，调节R1使 V表满偏；只调节R2使 V表半偏(R V R1)，则R2＝R测，R测＞R真
电桥法 调节电阻箱R3，当A、B两点的电势相等时，R1和R3两端的电压相等，设为U1，同时R2和Rx两端的电压也相等，设为U2，根据欧姆定律有＝＝，由以上两式解得R1·Rx＝R2·R3，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
2．在电学设计性实验中，常以定值电阻的合理使用为背景来命题，必须弄清其主要作用(如下表)．
四、电学分析类实验
(2019·新课标Ⅰ)某同学要将一量程为250 μA的微安表改装为量程为20 mA的电流表．该同学测得微安表内阻为1 200 Ω，经计算后将一阻值为R的电阻与微安表连接，进行改装．然后利用一标准毫安表，根据图甲所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)．
甲
乙
(1) 根据图甲和题给条件，将乙中的实物连接．
答案：见解析
(2) 当标准毫安表的示数为16.0 mA时，微安表的指针位置如图丙所示，由此可以推测出改装的电表量程不是预期值，而是__C__．(填正确答案标号)
丙
A．18 mA B．21 mA
C．25 mA D．28 mA
(3) 产生上述问题的原因可能是__AC__．
A．微安表内阻测量错误，实际内阻大于1 200 Ω
B．微安表内阻测量错误，实际内阻小于1 200 Ω
C．R值计算错误，接入的电阻偏小
D．R值计算错误，接入的电阻偏大
(4) 要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可，其中k＝____．
【解析】(1) 电表改装时，微安表应与定值电阻R并联接入虚线框内，则实物电路连接如下图所示：
(2) 由标准毫安表与微安表的读数可知改装后的电流表，实际量程被扩大的倍数为n＝＝100倍，故当原微安表表盘达到满偏时，实际量程为250×10－3×100＝25 mA，故选C．
(3) 根据IgRg＝(I－Ig)R，得I＝Ig，改装后的量程偏大的原因可能是：原微安表内阻测量值偏小，即微安表实际内阻Rg大于1 200 Ω；或者因为定值电阻R的计算有误，实际接入电阻R阻值偏小，分流过大．故选AC．
(4) 由于接入电阻R时，改装后的表实际量程为25 mA，故满足IgRg＝(25－Ig)R，要想达到预期目的，即将微安表改装为量程为20 mA电流表，应满足IgRg＝(20－Ig)kR，其中Ig＝250 μA＝0.25 mA，联立解得k＝．
关于电表改装的四点提醒
1．电表改装的问题实际上是串、并联电路中电流、电压的计算问题，只要把表头看成一个电阻Rg即可．
2．无论表头改装成电压表还是电流表，它的三个参量Ug、Ig、Rg是不变的，即通过表头的最大电流并不改变．
3．由改装后电压表的内阻RV＝R串＋Rg＝nRg可知，电压表量程越大，其分压电阻R越大，电压表内阻R V越大．
4．由改装后电流表的内阻RV＝＝可知，电流表的量程越大，其分流电阻R并越小，电流表的内阻RA越小．
配套热练
题组练
题组一 力学重点类实验
1．(2025·佛山顺德区二模)用图甲装置研究“小车(含拉力传感器)质量一定时，加速度与合外力关系”，实验步骤如下：
①细绳一端绕过光滑定滑轮与盘子(盘中装适量沙子)连接，另一端系在拉力传感器上．将小车放在长板的P位置，调整细绳与长板平行，在盘子中适当增减沙子，使小车沿长板向下做匀速运动，记录此时拉力传感器的示数F0．
②撤去细绳和盘子，让小车从P位置由静止开始下滑，设此时小车受到的合外力为F，通过计算机可得到小车与位移传感器的距离随时间变化的s－t图像，并求出小车的加速度a．
③改变长板的倾角，重复步骤①②可得多组F、a的数据．
完成下列相关实验内容：
甲
乙
(1) 在步骤①中，若小车运动越来越慢，则在保持长板倾角不变的情况下，应在盘中适当__减少__(填“增加”或“减少”)沙子．在步骤①②中，F0__＝__(填“＝”、“＞”或“＜”)F．
(2) 本次实验__不需要__(填“需要”或“不需要”)测量沙和盘子的总质量，__不需要__(填“需要”或“不需要”)平衡小车所受到的摩擦力．
(3) 某段时间内小车的s－t图像如图乙所示，根据图像可得小车的加速度大小为__2.10__ m/s2(计算结果保留两位小数)．
(4) 分析表格中的F、a数据可知：在误差允许范围内，小车质量一定时，__小车的加速度与合外力成正比__．
F合(N) 0.4 1.0 1.5 1.8 2.1
a( m/s2) 0.79 2.10 3.10 3.62 4.19
【解析】(1) 在步骤①中，若小车运动越来越慢，则小车沿斜面向下做减速运动，故在保持长板倾角不变的情况下，应在盘中适当减少沙子．
小车匀速下滑时，由平衡条件得mg sin θ＝F0＋f，小车加速下滑时，由受力分析可得F＝mg sin θ－f，联立可得F＝F0．
(2) 由上述分析可知，小车加速下滑过程的合外力已通过①中小车匀速下滑时拉力传感器的示数F0读出，所以本次实验不需要测量沙和盘子的总质量，不需要平衡小车所受到的摩擦力．
(3) 图乙中标出的三个位置坐标反映了小车连续相等时间内的位移，根据匀变速直线运动的推论得Δx＝(0.382 0－0.252 0)－(0.491 0－0.382 0)＝a×0.12，解得a＝2.10 m/s2．
(4) 由表中数据可以看出，F与a的比值基本不变，所以可得：在误差允许范围内，小车质量一定时，小车的加速度与合外力成正比．
题组二 力学分析类实验
2．(1) 某同学用弹簧测力计粗测重力加速度．将一个质量为165 g的物体挂在校准后的竖直弹簧测力计下端，静止时指针如图1所示，则重力加速度为__9.7__m/s2(结果保留两位有效数字)．
(2) 某同学用如图2所示的装置测量重力加速度．打点计时器的打点周期为T．让重物从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图3所示．A、B、C、D、E为纸带上5个连续打下的点．根据纸带可得重力加速度g＝____(用h1、h2、h3、T表示)．
图1
图2
图3
(3) 某实验小组利用图4装置测量重力加速度．摆线上端固定在O点，下端悬挂一小钢球，通过光电门传感器采集摆动周期．
①组装好装置后，用毫米刻度尺测量摆线长度为L，用螺旋测微器测量小钢球直径为d．螺旋测微器示数如图5所示，小钢球直径d＝__20.035__mm，记摆长l＝L＋．
图4
图5
②多次改变摆线长度，在小摆角下测得不同摆长l对应的小钢球摆动周期T，并作出l－T2图像，如图6所示．已知图线斜率为k，可得重力加速度g＝__4π2k__(用k、π表示)．
图6
【解析】(1) 由图知物体的重力为G＝1.6 N，由G＝mg得g＝9.7 m/s2．
(2) 根据(h3－h2)－(h2－h1)＝g(2T)2，得g＝．
(3) ①小钢球直径d＝20 mm＋3.5×0.01 mm＝20.035 mm．
②单摆周期公式T＝2π，得l＝T2，可见k＝，得g＝4π2k．
题组三 电学重点类实验
3．(2025·佛山禅城区统一调研)人体脂肪测量仪是通过测量人体电阻来判断脂肪所占比重．某同学想在实验室测量人体电阻．
(1) 该同学先用单手紧捏红黑表笔的金属部分进行欧姆调零(如图甲所示)，然后用两手分别紧捏红黑表笔(如图乙所示)测自己的阻值，下列说法中正确的是__C__．
甲
乙
A．图甲的操作会影响测量结果
B．图乙的操作会影响测量结果
C．两图的操作均不会影响测量结果
D．两图的操作都会影响到测量结果
(2) 该同学设计电路更精确地测量人体电阻Rx．实验室提供的器材如下：
电压表 V1(量程5 V，内阻r1＝5 kΩ)．
电压表 V2(量程3 V，内阻r2＝3 kΩ)．
电流表A(量程0.6 A，内阻rA＝1 Ω)．
滑动变阻器R(额定电流1.5 A，最大阻值50 Ω)．
电源E(电动势6.0 V，内阻不计)．
开关S，导线若干．
请完成下列实验步骤：
①根据测量要求，请你选择合适的电表，并在图丙中将电路图连线补充完整，其中表1为__V1__，表2为__V2__．(填“V1”、“V2”或“A”)
丙
②选择合适的电表后，按图丙连接电路进行实验．若选择的电表为 V1、V2或A，相应的电表测量值分别记为U1、U2和I，则测得的人体电阻Rx＝____．(用给出的物理量符号表达)
【解析】(1) 先用单手紧捏红黑表笔的金属部分进行欧姆调零时，金属短接电阻为0，金属短接部分与人体电阻并联后总电阻仍然为0，可知图甲的操作不会影响测量结果．用两手分别紧捏红黑表笔测自己的阻值，表笔没有短接，所测电阻即为人体电阻，可知图乙的操作不会影响测量结果，即两图的操作均不会影响测量结果．故选C．
(2) ①人体电阻很大，电路电流很小，电流表量程太大，不能用电流表测电流；电压表内阻已知，可以用电压表测电流，由图丙可知，电表1两端电压大于电表2两端电压，则电表1应选择电压表 V1，电表2应选择电压表 V2．
由于人体电阻远大于滑动变阻器最大阻值，为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压式接法，实验电路图如图所示
②根据图示电路图，由欧姆定律可知，人体电阻阻值Rx＝＝．
题组四 电学分析类实验
4．(2025·潮州二模冲刺练习)
(1) 实验室中用欧姆表粗测待测电阻Rx的阻值，欧姆表倍率选“×1”，读数如图甲所示，可知待测电阻Rx的粗测阻值为__40__ Ω．
甲
(2) 某同学想更准确测出Rx的阻值，他找到可用器材如下：
A．电源：E＝3.0 V，内阻很小
B．电流表：量程0～10 mA，内阻未知且大部分刻度模糊不清
C．定值电阻：R0＝300 Ω
D．电阻箱：阻值范围0～999.9 Ω，两个
E．开关，导线若干．
①该同学设计的电路图如图乙所示，请根据电路图用笔画线替代导线完成图丙中实物连接．
乙
丙
答案：见解析
②调节两电阻箱R1、R2的阻值分别为82.2 Ω、100.0 Ω，记下电流表指针所在位置．然后调节电阻箱R2的阻值为200.0 Ω，接着调节电阻箱R1的阻值，同时观察电流表指针，当指针又处于上述记下的位置时，电阻箱R1的阻值为35.9 Ω，由以上数据可求得待测电阻Rx的阻值为__39.9__ Ω．(保留三位有效数字)
(3) 本实验中电流表和电源内阻对实验结果__没有__(填“有”或“没有”)影响，减小实验误差的方法是__多次测量求平均值__(写出一条即可)．
【解析】(1) 由题可知，欧姆表的倍率为“×1”，结合题图，其读数为40 Ω．
(2) ①结合图乙的原理图，将其连线，其实物连接如图所示
②电流表指针位置不变，说明电路中电阻值不变，有＝
解得Rx＝39.9 Ω．
(3) 本实验电流不变，总电阻不变，对电流表内阻和电源内阻没有要求，即本实验中电流表和电源内阻对实验结果无影响．
通过多次测量求平均值可减小实验误差．
增强练
1．(2025·湛江测试一)如图所示是《普通高中物理课程标准》中列出的三个必做实验的部分步骤，请按要求完成实验内容．
甲
乙
丙
(1) 在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，某同学用如图甲所示的装置，打出的一条纸带如图乙所示，其中A、B、C、D、E为计数点，相邻两个计数点之间还有4个点未画出．已知打点计时器所接电源频率是50 Hz．实验时该纸带的__左__(填“左”或“右”)端是和小车相连的，由纸带上所示数据可算得小车运动的加速度大小为__1.48__m/s2(结果保留三位有效数字)．
(2) 在“长度的测量及其测量工具的选用”实验中，某同学用螺旋测微器测量某金属丝的直径d．某次测量结果如图丙所示，则这次测量的读数d＝__0.517__mm．
(3) 在“用单摆测量重力加速度的大小”的实验中，实验时，由静止释放摆球，从摆球摆至最低处时开始用秒表计时，当摆球第N次(开始计时时记为第1次)通过最低处时，停止计时，显示时间为t，则周期T＝____．若根据测出的一系列摆长L和对应的周期T，作出T2－L的图像，测得图线斜率为k，则当地重力加速度大小g＝____(用k表示)．
【解析】(1) 由图乙所示纸带可知，纸带的左端与小车相连．
相邻两个计数点之间还有4个点未画出，则相邻计数点的时间间隔为T＝5×0.02 s＝0.1 s，根据逐差法可得，小车的加速度大小为a＝＝ m/s2＝1.48 m/s2．
(2) 螺旋测微器的精确值为0.01 mm，由图丙可得这次测量的读数为d＝0.5 mm＋1.7×0.01 mm＝0.517 mm．
(3) 当摆球第N次(开始计时时记为第1次)通过最低处时，停止计时，显示时间为t，则单摆全振动次数为n＝，周期为T＝＝．
由单摆周期公式T＝2π，可得T2＝L，可知T2－L图像的斜率为k＝，可得重力加速度大小为g＝．
2．(2025·珠海实验等五校模拟预测)某同学利用图甲所示实验器材测量多用电表“×1”挡的内部电源电动势和内阻．
甲
乙
(1) 请用笔画线代替导线将电路连接完整．
答案：见解析
(2) 调节滑动变阻器的滑片，记录下多组多用电表的示数R和电流表的示数I，作出R－图线如图乙所示．根据图中数据，可以求得多用电表内部电源的电动势E＝__1.5__V，内阻r＝__15__ Ω．(结果均保留两位有效数字)
(3) 忽略欧姆挡测量电阻时的误差及其他偶然误差，仅考虑实验系统误差，则该实验的测量值与真实值比较，E测__＝__(填“＜”、“＞”或“＝”)E真．
(4) 根据欧姆表的原理可知，选择“×10”挡时，其内阻约为__150__Ω．
【解析】(1) 电流表和滑动变阻器串联，实物连接如图所示
(2) 依题意，由闭合电路欧姆定律E＝I(R＋r)，得R＝E－r，由图乙可得E＝1.5 V，r＝15 Ω．
(3) 若考虑电流表内阻的影响，则修正后R＝E－(r＋RA)，斜率不变，故E测＝E真．
(4) 根据欧姆表的原理可知，欧姆表的内阻等于中值电阻，为150 Ω．
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共75张PPT)
专题六
综合提能七 强基、固法为靶向的重点、分析类实验
物理实验
直面高考真题
考向1 机械能损失实验原理、误差分析及螺旋测微器的读数、光电管测速度
(2022·广东卷)某实验小组为测量小球从某一高度释放，与某种橡胶材料碰撞导致的机械能损失，设计了如图甲所示的装置，实验过程如下：
(1) 让小球从某一高度由静止释放，与水平放置的橡胶材料碰撞后竖直反弹．调节光电门位置，使小球从光电门正上方释放后，在下落和反弹过程中均可通过光电门．
1
甲
(2) 用螺旋测微器测量小球的直径，示数如图乙所示，小球直径d＝_______________ mm．
7.884～7.886
【解析】(2) 小球的直径为d＝7.5 mm＋38.5×0.01 mm＝7.885 mm．
甲
乙
(3) 测量时，应______(填“A”或“B”，其中A为“先释放小球，后接通数字计时器”，B为“先接通数字计时器，后释放小球”)．记录小球第一次和第二次通过光电门的遮光时间t1和t2．
B
【解析】(3) 在测量时，因小球下落时间很短，如果先释放小球，有可能会出现时间记录不完整，所以应先接通数字计时器，再释放小球，故选B．
(4) 计算小球通过光电门的速度，已知小球的质量为m，可得小球与橡胶材料碰撞导致的机
械能损失ΔE＝______________________(用字母m、d、t1和t2表示)．
甲
乙
(5) 若适当调高光电门的高度，将会_______ (填“增大”或“减小”)因空气阻力引起的测量误差．
增大
【解析】(5) 若调高光电门的高度，较调整之前小球会经历较大的空中距离，所以将会增大因空气阻力引起的测量误差．
甲
乙
考向2 伏安法测电阻及内接法与外接法原理、实验图像的分析
(2020·新课标Ⅰ)某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻Rx，所用电压表的内阻为1 kΩ，电流表内阻为0.5 Ω．该同学采用两种测量方案，一种是将电压表跨接在图甲所示电路的O、P两点之间，另一种是跨接在O、Q两点之间．测量得到如图乙所示的两条U－I图线，其中U与I分别为电压表和电流表的示数．
2
甲
乙
(1) 图乙中标记为Ⅱ的图线是采用电压表跨接在__________(填“O、P”或“O、Q”)两点的方案测量得到的．
O、P
(2) 根据所用实验器材和图乙可判断，由图线______ (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)得到的结果更接近待测电阻的真实值，结果为________ Ω．(结果保留一位小数)
I
甲
乙
49.5
(3) 考虑到实验中电表内阻的影响，需对(2) 中得到的结果进行修正，修正后待测电阻的阻值为________ Ω. (结果保留一位小数)
49.0
【解析】(3) 考虑电流表内阻，则修正后的电阻为R′x＝Rx－RA＝50.5 Ω－0.5 Ω＝49.0 Ω．
甲
乙
综合提升
一、力学重点类实验
(2025·茂名一中月考)为探究物体加速度a与外力F和物体质量M的关系，研究小组的同学们在教材提供案例的基础上又设计了不同的方案，如图甲、乙、丙所示：甲方案中在小车前端固定了力传感器，并与细线相连，可以从传感器上直接读出细线拉力；乙方案中拉动小车的细线通过滑轮与弹簧测力计相连，从弹簧测力计上可读出细线拉力；丙方案中用带有光电门的气垫导轨和滑块代替长木板和小车．三种方案均以质量为m的槽码的重力作为动力．
1
甲
乙
丙
(1) 关于三个实验方案，下列说法中正确的是______．
A．甲、乙方案实验前均需要平衡摩擦力
B．甲、乙、丙方案均需要满足小车或滑块的质量远大于槽码的质量
C．乙方案中，小车加速运动时受到细线的拉力等于槽码所受重力的一半
A
甲
乙
丙
【解析】(1) 由图示实验装置可知，甲、乙方案实验前均需要平衡摩擦力，A正确；由图示实验装置可知，甲实验中小车受到的拉力可以由力传感器测出，乙实验中小车所受拉力可以由弹簧测力计测出，甲、乙实验方案不需要满足小车或滑块的质量远大于槽码的质量，B错误；由图示可知，乙方案中，小车加速运动时槽码向下加速运动，槽码处于失重状态，小车加速运动时受到细线的拉力小于槽码所受重力的一半，C错误．
(2) 某次甲方案实验得到一条纸带，部分计数点如图丁所示(每相邻两个计数点间还有4个计时点未画出)，测得s1＝3.71 cm，s2＝7.92 cm，s3＝12.63 cm，s4＝17.86 cm．已知打点计时器所接交流电源频率为50 Hz，则小车的加速度a＝________ m/s2．(结果保留两位有效数字)
0.51
甲
乙
丙
丁
(3) 甲方案实验中，以小车的加速度a为纵坐标、钩码的重力F为横坐标作出的a－F图像．理想状态下应是一条过原点的直线，但由于实验误差影响，常出现如图戊所示的三种情况．关于这三种情况，下列说法中正确的是______．
A．图线①交于纵轴的原因是钩码挂的个数太多
B．图线②右端弯曲的原因是钩码挂的个数太少
C．图线③交于横轴的原因可能是未平衡小车受到的阻力
C
甲
乙
丙
戊
三大定律相关验证、探究型实验，是重要的考查实验．要特别重视探究牛顿定律的实验．
1．从考查方式看，理解原理本质、深度分析误差是两个重要趋向，用纸带法或光电门测速度、加速度是标配，用刻度尺或游标卡尺、千分尺测高度或长度是常规．
2．从答题方面看，需加强表述的针对性，例如作a－F图验证牛顿第二定律时，连点作线段后要再虚线延长通过原点．
二、力学分析类实验
(2025·汕头三模)某同学设计实验验证机械能守恒定律，装置如图乙所示．一个质量为m、直径为d的小球固定于释放装置上，在小球正下方固定四个光电门，调节各光电门的中心，使其与小球的球心均在同一竖直线上．由静止释放小球，记录小球通过每个光电门的挡光时间，重力加速度为g．
2
甲
(1) 用游标卡尺测小球的直径，如图甲所示，可得小球的直径d＝_________ mm．
10.60
乙
【解析】(1) 由图甲可知游标卡尺精度为0.05 mm，则
d＝10 mm＋0.05 mm×12＝10.60 mm．
(2) 若测得某光电门的中心与释放点的竖直距离为h，小球通过此光电门的挡光时间为Δt，则小球从释放点下落至此光电门中心时
的动能增加量ΔEk＝___________(用题中字母表示)，重力势能减小量ΔEp＝mgh．
甲
乙
(3) 根据实验数据，做出ΔEk－ΔEp的图像，如图丙所示．若图中虚线的斜率k≈_____(结果保留一位有效数字)，则可验证机械能守恒定律．
1
【解析】(3) 根据机械能守恒定律可得ΔEp＝ΔEk，则作出的ΔEk－ΔEp图像中虚线的斜率k≈1，则可验证机械能守恒定律．
丙
(4) 经过多次重复实验，发现小球经过第三个光电门时，ΔEk总是大于ΔEp，下列原因中可能的是______．
甲
B
乙
【解析】(4) 第三个光电门的中心与释放点的竖直距离测量值偏大，则ΔEp的测量值偏大，使得ΔEk＜ΔEp，A错误；第三个光电门的中心偏离小球下落时球心所在的竖直线，使得挡光宽度小于小球的直径，则速度测量值偏大，ΔEk的测量值偏大，使得ΔEk＞ΔEp，B正确；小球下落过程中受到空气阻力的作用，使得减少的重力势能有一部分转化为内能，使得ΔEk＜ΔEp，C错误．
A．第三个光电门的中心与释放点的竖直距离测量值偏大
B．第三个光电门的中心偏离小球下落时球心所在的竖直线
C．小球下落过程中受到空气阻力的作用
解题的基本思路
1．找原型：根据题意找出题中实验在教材中的实验原型，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．
三、电学重点类实验
(2025·广州二中开学测试)磁敏电阻是一种对磁敏感、具有磁阻效应的电阻元件．物质在磁场中电阻发生变化的现象称为磁阻效应．某实验小组利用伏安法测量一磁敏电阻RM的阻值(约几千欧)随磁感应强度的变化关系．
所用器材：电源E(5 V)、滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)，电压表(量程为0～3 V，内阻为3 kΩ)和毫安表(量程为0～3 mA，内阻不计)．定值电阻R0＝1 kΩ、开关、导线若干．
3
甲
(1) 为了使磁敏电阻两端电压调节范围尽可能大，实验小组设计了电路图甲，请用笔代替导线在图乙中将实物连线补充完整．
甲
乙
答案：图见解析
【解析】(1) 实物连线如图所示．
(2) 某次测量时电压表的示数如图丙所示，电压表的读数为____________________ V，电流表读数为0.5 mA，则此时磁敏电阻的阻值为_________________．(结果保留三位有效数字)
1.30或1.29或1.31
丙
3.47×103 Ω
(3) 实验中得到该磁敏电阻阻值R随磁感应强度B变化的曲线如图丁所示，某同学利用该磁敏电阻制作了一种报警器，其电路的一部分如图戊所示．图中E为直流电源(电动势为5.0 V，内阻可忽略)，当图中的输出电压达到或超过2.0 V时，便触发报警器(图中未画出)报警．若要求开始报警时磁感应强度为0.2 T，则图中_______(填“R1”或“R2”)应使用磁敏电阻，另一固定电阻的阻值应为_______ kΩ．(结果保留两位有效数字)
丁
R2
2.2
(4) 在图戊所示电路中，如果要提高此装置的灵敏度(即在磁感应强度更小时就能触发报警)，应该________(填“增大”或“减小”)磁敏电阻之外的定值电阻．
减小
戊
电阻的测量是电学实验中的重中之重，要下功夫、下足功夫
1．测电阻常用方法及分析
名称 电路 测量原理
伏安法
名称 电路 测量原理
替代法 单刀双掷开关分别与1、2相接，调节电阻箱R1，保证电流表两次读数相等，则R1的读数即等于待测电阻的阻值
名称 电路 测量原理
半偏法 闭合S1，断开S2，调节R1使G表满偏；闭合S2，只调节R2，使G表半偏(R1 R2)，则R2＝R测，R测＜R真
使R2＝0，闭合S，调节R1使 V表满偏；只调节R2使 V表半偏(R V R1)，则R2＝R测，R测＞R真
名称 电路 测量原理
电桥法
2．在电学设计性实验中，常以定值电阻的合理使用为背景来命题，必须弄清其主要作用(如下表)．
四、电学分析类实验
(2019·新课标Ⅰ)某同学要将一量程为250 μA的微安表改装为量程为20 mA的电流表．该同学测得微安表内阻为1 200 Ω，经计算后将一阻值为R的电阻与微安表连接，进行改装．然后利用一标准毫安表，根据图甲所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)．
(1) 根据图甲和题给条件，将乙中的实物连接．
4
甲
乙
答案：见解析
【解析】(1) 电表改装时，微安表应与定值电阻R并联接入虚线框内，则实物电路连接如下图所示：
(2) 当标准毫安表的示数为16.0 mA时，微安表的指针位置如图丙所示，由此可以推测出改装的电表量程不是预期值，而是______．(填正确答案标号)
A．18 mA B．21 mA
C．25 mA D．28 mA
C
丙
(3) 产生上述问题的原因可能是________．
A．微安表内阻测量错误，实际内阻大于1 200 Ω
B．微安表内阻测量错误，实际内阻小于1 200 Ω
C．R值计算错误，接入的电阻偏小
D．R值计算错误，接入的电阻偏大
甲
乙
丙
AC
(4) 要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将
阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可，其中k＝______．
甲
乙
丙
关于电表改装的四点提醒
1．电表改装的问题实际上是串、并联电路中电流、电压的计算问题，只要把表头看成一个电阻Rg即可．
2．无论表头改装成电压表还是电流表，它的三个参量Ug、Ig、Rg是不变的，即通过表头的最大电流并不改变．
热练
题组一 力学重点类实验
1．(2025·佛山顺德区二模)用图甲装置研究“小车(含拉力传感器)质量一定时，加速度与合外力关系”，实验步骤如下：
甲
①细绳一端绕过光滑定滑轮与盘子(盘中装适量沙子)连接，另一端系在拉力传感器上．将小车放在长板的P位置，调整细绳与长板平行，在盘子中适当增减沙子，使小车沿长板向下做匀速运动，记录此时拉力传感器的示数F0．
②撤去细绳和盘子，让小车从P位置由静止开始下滑，设此时小车受到的合外力为F，通过计算机可得到小车与位移传感器的距离随时间变化的s－t图像，并求出小车的加速度a．
③改变长板的倾角，重复步骤①②可得多组F、a的数据．
完成下列相关实验内容：
(1) 在步骤①中，若小车运动越来越慢，则在保持长板倾角不变的情况下，应在盘中适当________(填“增加”或“减少”)沙子．在步骤①②中，F0 ______(填“＝”、“＞”或“＜”)F．
减少
甲
＝
【解析】(1) 在步骤①中，若小车运动越来越慢，则小车沿斜面向下做减速运动，故在保持长板倾角不变的情况下，应在盘中适当减少沙子．
小车匀速下滑时，由平衡条件得mg sin θ＝F0＋f，小车加速下滑时，由受力分析可得F＝mg sin θ－f，联立可得F＝F0．
(2) 本次实验__________(填“需要”或“不需要”)测量沙和盘子的总质量，__________(填“需要”或“不需要”)平衡小车所受到的摩擦力．
不需要
甲
不需要
【解析】(2) 由上述分析可知，小车加速下滑过程的合外力已通过①中小车匀速下滑时拉力传感器的示数F0读出，所以本次实验不需要测量沙和盘子的总质量，不需要平衡小车所受到的摩擦力．
(3) 某段时间内小车的s－t图像如图乙所示，根据图像可得小车的加速度大小为________ m/s2(计算结果保留两位小数)．
2.10
乙
【解析】(3) 图乙中标出的三个位置坐标反映了小车连续相等时间内的位移，根据匀变速直线运动的推论得Δx＝(0.382 0－0.252 0)－(0.491 0－0.382 0)＝a×0.12，解得a＝2.10 m/s2．
(4) 分析表格中的F、a数据可知：在误差允许范围内，小车质量一定时，______________________________．
F合(N) 0.4 1.0 1.5 1.8 2.1
a( m/s2) 0.79 2.10 3.10 3.62 4.19
小车的加速度与合外力成正比
【解析】(4) 由表中数据可以看出，F与a的比值基本不变，所以可得：在误差允许范围内，小车质量一定时，小车的加速度与合外力成正比．
题组二 力学分析类实验
2．(1) 某同学用弹簧测力计粗测重力加速度．将一个质量为165 g的物体挂在校准后的竖直弹簧测力计下端，静止时指针如图1所示，则重力加速度为_______m/s2(结果保留两位有效数字)．
9.7
【解析】(1) 由图知物体的重力为G＝1.6 N，由G＝mg得g＝9.7 m/s2．
图1
(2) 某同学用如图2所示的装置测量重力加速度．打点计时器的打点周期为T．让重物从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图3所示．A、B、C、D、E为纸带上5个连续
打下的点．根据纸带可得重力加速度g＝______________________ (用h1、h2、h3、T表示)．
图2
图3
20.035
图4
图5
②多次改变摆线长度，在小摆角下测得不同摆长l对应的小钢球摆动周期T，并作出l－T2图像，如图6所示．已知图线斜率为k，可得重力加速度g＝_________ (用k、π表示)．
4π2k
图6
题组三 电学重点类实验
3．(2025·佛山禅城区统一调研)人体脂肪测量仪是通过测量人体电阻来判断脂肪所占比重．某同学想在实验室测量人体电阻．
(1) 该同学先用单手紧捏红黑表笔的金属部分进行欧姆调零(如图甲所示)，然后用两手分别紧捏红黑表笔(如图乙所示)测自己的阻值，下列说法中正确的是______．
A．图甲的操作会影响测量结果
B．图乙的操作会影响测量结果
C．两图的操作均不会影响测量结果
D．两图的操作都会影响到测量结果
C
甲
乙
【解析】(1) 先用单手紧捏红黑表笔的金属部分进行欧姆调零时，金属短接电阻为0，金属短接部分与人体电阻并联后总电阻仍然为0，可知图甲的操作不会影响测量结果．用两手分别紧捏红黑表笔测自己的阻值，表笔没有短接，所测电阻即为人体电阻，可知图乙的操作不会影响测量结果，即两图的操作均不会影响测量结果．故选C．
(2) 该同学设计电路更精确地测量人体电阻Rx．实验室提供的器材如下：
电压表 V1(量程5 V，内阻r1＝5 kΩ)．
电压表 V2(量程3 V，内阻r2＝3 kΩ)．
电流表A(量程0.6 A，内阻rA＝1 Ω)．
滑动变阻器R(额定电流1.5 A，最大阻值50 Ω)．
电源E(电动势6.0 V，内阻不计)．
开关S，导线若干．
请完成下列实验步骤：
①根据测量要求，请你选择合适的电表，并在图丙中将电路图连线补充完整，其中表1为_______，表2为_______. (填“V1”、“V2”或“A”)
②选择合适的电表后，按图丙连接电路进行实验．若选择的电表为 V1、V2或A，相应的电表测量值分别记为U1、
U2和I，则测得的人体电阻Rx＝____________．(用给出的物理量符号表达)
V1
丙
V2
题组四 电学分析类实验
4．(2025·潮州二模冲刺练习)
(1) 实验室中用欧姆表粗测待测电阻Rx的阻值，欧姆表倍率选“×1”，读数如图甲所示，可知待测电阻Rx的粗测阻值为______ Ω．
40
【解析】(1) 由题可知，欧姆表的倍率为“×1”，结合题图，其读数为40 Ω．
甲
(2) 某同学想更准确测出Rx的阻值，他找到可用器材如下：
A．电源：E＝3.0 V，内阻很小
B．电流表：量程0～10 mA，内阻未知且大部分刻度模糊
不清
C．定值电阻：R0＝300 Ω
D．电阻箱：阻值范围0～999.9 Ω，两个
E．开关，导线若干．
①该同学设计的电路图如图乙所示，请根据电路图用笔画线替代导线完成图丙中实物连接．
答案：见解析
乙
②调节两电阻箱R1、R2的阻值分别为82.2 Ω、100.0 Ω，记下电流表指针所在位置．然后调节电阻箱R2的阻值为200.0 Ω，接着调节电阻箱R1的阻值，同时观察电流表指针，当指针又处于上述记下的位置时，电阻箱R1的阻值为35.9 Ω，由以上数据可求得待测电阻Rx的阻值为________ Ω．(保留三位有效数字)
39.9
丙
(3) 本实验中电流表和电源内阻对实验结果________(填“有”或“没有”)影响，减小实验误差的方法是____________________(写出一条即可)．
没有
【解析】(3) 本实验电流不变，总电阻不变，对电流表内阻和电源内阻没有要求，即本实验中电流表和电源内阻对实验结果无影响．
通过多次测量求平均值可减小实验误差．
丙
多次测量求平均值
1．(2025·湛江测试一)如图所示是《普通高中物理课程标准》中列出的三个必做实验的部分步骤，请按要求完成实验内容．
(1) 在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，某同学用如图甲所示的装置，打出的一条纸带如图乙所示，其中
甲
乙
A、B、C、D、E为计数点，相邻两个计数点之间还有4个点未画出．已知打点计时器所接电源频率是50 Hz．实验时该纸带的______(填“左”或“右”)端是和小车相连的，由纸带上所示数据可算得小车运动的加速度大小为________m/s2(结果保留三位有效数字)．
左
1.48
(2) 在“长度的测量及其测量工具的选用”实验中，某同学用螺旋测微器测量某金属丝的直径d．某次测量结果如图丙所示，则这次测量的读数d＝_________mm．
0.517
【解析】(2) 螺旋测微器的精确值为0.01 mm，由图丙可得这次测量的读数为d＝0.5 mm＋1.7×0.01 mm＝0.517 mm．
丙
(3) 在“用单摆测量重力加速度的大小”的实验中，实验时，由静止释放摆球，从摆球摆至最低处时开始用秒表计时，当摆球第N次(开始计时时记为第1次)通过最低处时，停
止计时，显示时间为t，则周期T＝________．若根据测出的一系列摆长L和对应的周期T，作出T2－L的图像，测得图线斜
率为k，则当地重力加速度大小g＝______(用k表示)．
甲
乙
2．(2025·珠海实验等五校模拟预测)某同学利用图甲所示实验器材测量多用电表“×1”挡的内部电源电动势和内阻．
(1) 请用笔画线代替导线将电路连接完整．
答案：见解析
甲
【解析】(1) 电流表和滑动变阻器串联，
实物连接如图所示
1.5
乙
15
(3) 忽略欧姆挡测量电阻时的误差及其他偶然误差，仅考虑实验系统误差，则该实验的测量值与真实值比较，E测______(填“＜”、“＞”或“＝”)E真．
甲
＝
(4) 根据欧姆表的原理可知，选择“× 10”挡时，其内阻约为_______Ω．
甲
【解析】(4) 根据欧姆表的原理可知，欧姆表的内阻等于中值电阻，为150 Ω．
150
