高考实验类型[下学期]
图片预览
文档简介
一、研究型实验
【考点指向】
研究型实验包含大量的演示实验和一部分学生实验：如“互成角度的两个力的合成”、“研究平抛物体的运动”、“研究电磁感应现象”、“用游标卡尺观察光的衍射现象”以及新大纲中加入的“探索弹力和弹簧伸长的关系”、“研究闭合电路欧姆定律”、“研究玩具电机的能量转化”等。这类实验大多为定性和半定量物理实验，目的是使学生明白一种物理规律。因此这类实验和物理理论、物理原理有着密切的关系，应在掌握物理规律的同时，掌握这些实验的目的、原理、实验操作、注意事项和误差分析，以起到对理解规律的促进作用。
鉴于研究型的演示实验数目偏多，实验本身又比较简单，因此，不可能在这一部分有较难、较繁的命题，如1994年到2000年间在选择、填空题型中，均有该类实验题目，在2001年及以后高考中，作为对学生物理实验素养的考查，必然仍有热学、光学和原子物理部分的研究型实验题目。这一点我们将在后面的《演示实验和经典物理实验》中作详细的讲解和分析。
【典型例题解析】
【例1】如图1－1－1所示是两位同学在研究“共点力的合成”时得到的实验结果，若根据实验中要求的符号表示各个力，则可判定其中哪一个实验结果是尊重实验事实的？
解析：（a）实验结果是尊重实验事实的，因为单独用一个力Fˊ作用于结点上，把结点拉到O点，Fˊ的方向必在AO方向上，而F1、F2的合力的作用与Fˊ一致。误差存在于用平行四边形的方法求得的合力F。故F有误差，Fˊ是准确的。
误区：平行四边形定则得到的F是理论值，直接拉伸得到的Fˊ是实验值。
说明：
（1）使用弹簧秤前，要先观察指针是否指在零刻度处，若指针不在零刻度处，要设法调整指针，使之指在零刻度处。
（2）使用弹簧秤时，要使之与木板平行，读数尽量大些，拉伸时不要超出量程。
（3）同一次实验中，橡皮条拉长时结点的位置一定要相同。
（4）在画力的合成图时，要恰当选定标度（单位长度所表示的力的大小）
（5）实验总是有误差的，用作图法得到的Fˊ与F不可能完全重合，但在误差范围内可以认为Fˊ和F重合。
【例2】 试根据平抛运动原理研究测量弹射器弹丸出射初速度的实验方法，提供实验器材：弹射器（含弹丸）见图1－1－2；铁架台（带夹具）；米尺。
（1）画出实验示意图。
（2）安装弹射器时应注意 。
（3）实验中需要测量的物理量（在示意图中用字母标出）： 。
(4)由于弹射器每次射出的弹丸初速度不可能完全相同，在实验中应该采用的方法是： 。
（5）计算公式： 。
解析：
（1）如图1－1－3所示。
（2）注意弹射器必须水平。
（3）测量的量是AB高与BC长。A是弹射器的开口端的中点，B点最好用重锤线找到。
（4）C处铺一块白纸，上面铺一块复写纸，几次弹射的落点，用一个最小的圆圈上，圆心即是C点。
（5）设h=，S=，，计算公式为：
说明：此题是一道设计型实验题，要求学生理解平抛运动的特点，同时还得想象出题目中给定的仪器的用途，思维要求较灵活，对平抛物体运动的知识考查也很深刻。
如（1）问， 要求学生画装置图，有些像化学题不失为一个很好的考查方向。装置图本身反映了实验的设计思想，建议教学中或复习中应在确定实验装置的基础上叙述实验原理，以使学生有的放矢。
（2）问，则是考查平抛运动的条件。强调初速度和重力之间的方向关系。
（3）用重锤线找B点和（4）问最小圆法确定落点,在动量守恒的实验中均有讲解，属基本实验技能,学生应该掌握。很好地考查了学生对知识的水平迁移能力。
（5）问，看起来简单．但它很好地考查了学生的应变能力。有些学生本身知道实验的做法，但由于题目中没有给出S和h 便不敢自己去设。此知识点也是设计性实验的一个特点。
【 例3】一个学生用图1－1－4所示的电路验证楞次定律，他在实验步骤中有重要的遗漏， 他的主要实验步骤如下：
（1）把蓄电池、开关和线圈A串联成一个电路。
（2）把电流表和线圈B串联成另一个电路。
（3）接通电源，给线圈A通电，并记下A中电流的方向，把线圈A插入线圈B中停一会儿再取出来，当线圈A在插入和取出过程中，以及停止运动时，观察电流表的指针有无偏转 并记下指针偏转的方向。
（4）改变线圈A中的电流方向，按步骤（3）重做实验。观察电流表的指针有无偏转，并记下指针偏转的方向。
这个同学想根据上述实验步骤验证愣次定律，他在实验中漏掉了什么重要实验步骤： 。
解析：查明电流表指针的偏转方向与线圈B中电流方向的关系。
本实验的实验原理是用零刻度在盘中央的电流表显示电流大小和判断电流方向。因此，电流表指针的偏转方向表征了电流的流动方向。
误区：对两个电路的相互作用关系不理解， 无法分析电路中的因果关系。
说明：“研究电磁感应现象”的实验电路是由两个回路构成，一个大线圈和电流表构成检验回路；小线圈、滑线变阻器、电键、电源构成原回路；两个回路通过变化的磁场联系起来。
该实验注意事项是在实验进行前必须查明检流计指针偏转方向和电流流入方向之间的关系。
在该实验中，磁场的变化是通过以下手段实现的：电键的开、闭；滑动变阻器滑片P的移动； 小线圈的插入与拔出（包括快慢）；是否插入铁芯等。
【例4】“用卡尺观察光的衍射现象”实验中，下列说法中哪个是对的（ ）
A．光源以线状白炽灯为最好，既细而直的光源较好；
B．除线状白炽灯外其他光源观察不到光的衍射现象；
C．当卡尺两脚间的狭缝与线状光源垂直时观察效果较好；
D．卡尺两脚间的狭缝应紧靠在眼睛上；
E．卡尺两脚间的狭缝应紧靠在光源上；
F．与光源距离较远时观察效果较好。
解答：（A、D、F）
说明: 光在传播过程中 当遇到尺寸跟光的波长可以相比拟的障碍物或小孔（缝）时，光就离开直线路径绕到障碍物阴影里去，产生明显的衍射现象，形成明暗相间的条纹或光环等衍射图样。利用游标卡尺可在其两测量脚之间形成一条极细的狭缝，具体实验步骤如下：
（l）把线状白炽灯跟电源接通调节游标卡尺两脚间的距离，形成一个0.5mm宽的狭缝。
（2）让狭缝竖直地紧靠眼睛，通过狭缝观看竖直放置的一线光源的灯丝，这时在狭缝的两侧可以看到彩色条纹。
（3）把狭缝宽度增大到0.8 mm观察条纹情况。
（4）把狭缝宽度缩小到0.2mm观察条纹情况。
【例5】有一游标卡尺、主尺的最小分度为1mm,游标尺上有20个等分刻度，游标卡尺的20个等分刻度的总长度为 mm；用该卡尺测长度时，可以准确
到 mm。图1－15所示工件的长度为 mm。
解析：游标尺全部刻度的总长总比主尺相同小格教的总长度短1mm，故游标尺上 20个小格的总长为19mm。游标尺每小格长为0.95mm，比主尺上每小格lmm短0.05mm，即测量时可以准确到0.05mm。该工件的长度为104.15mm。
具体计算可用下式表示L=10x+y+ns=10×10＋4＋0.05×3＝104.05mm。
因此，对游标卡尺的读数首先要算出准确度s，其次要读准主尺的读数x和y，再次是看清游标尺上的哪一条刻度线（n）与主尺的刻度线对齐。
说明：游标卡尺的构造主要是由主尺和游标尺构成。主尺的最小分度是lmm，游标尺上有10个小等分刻线，总长是9mm，故游标尺的每一等分度比主尺的最小分度少0.1mm。两测脚合并时，两尺的零刻线重合，游标的第十条刻度线与主尺的9mm刻度线重合，其余刻度线均不重合，游标第1条刻度线在主尺lmm刻度线左边0.1mm处，游标第2条刻度线在主尺2mm刻度线左边0.2mm处．依此类推，如图1－1－6所示。
在两测量脚之间放一张厚0.1mm的纸片，游标尺就向右移动0.1mm，这时它的第一条刻度线与主尺的1mm刻度线重合,其余刻度线都与主尺上的刻度线不重合。同样，在两测脚间放一块0.6mm的薄片,游标尺的第六条刻度线将与主尺的6mm刻度线重合，其余刻度线都与主尺上的刻度线不重合。所以被测薄片的厚度不超过lmm时,游标的第几条刻度线与主尺的某一刻度线重合，就表示薄片的厚度是零点几毫米。
在测量大于1mm的长度时,整的毫米数由主尺上读出，十分之几毫米从游标上读出。
这种游标尺上有10个小等分刻度的游标卡尺其准确度s=1/10mm，另外还有
游标尺上有20个或50个小等分刻度的游标卡尺，其准确度分别s=1/20mm=0.05mm。和s=1／50mm＝0.02mm。
用卡尺的下测脚可测长度、外径；上测脚可测内径；固定在游标尺上的窄片可测筒的深度。
游标卡尺的读数公式：测量值＝主尺读数十游标尺的读数，即：
L＝10x＋y＋ns（mm）
其中L为被测物体测量值，x为对应的主尺上标的数字（即厘米数）y为主尺上的整毫米数，n为与主尺上某刻度线对齐的游标尺刻度线的格数，s为此种卡尺的准确度。以上公式中的（10x＋y）即为主尺读数，ns即为游标尺的读数。
游标卡尺的使用和读数应注意：
①分清游标卡尺的准确度是多少。
②在主尺读数时一定要读游标零刻线左边最近的主尺刻度线的值。
③可先估读，然后把测量值与估读值比较看读数是否正确（很多同学忽视这一点，致使在读数中常常出现大的差错，一定要注意）。
④游标卡尺的读数在中学不作估读要求。
近年全国高考试卷中已先后三次考查游标卡尺读数问题，至此1O、20、50等分刻度的游标卡尺均已考过。
【例6】（97全国高考题）在用电流场模拟静电场描绘电场中等势线的实验中下列所给出的器材。应该选用的是 （用器材前的字母表示）：
A、6 V的交流电源；
B、6v的直流电源；
C、10OV的直流电源；
D、量程0—0.5V，零刻度在刻度盘中央的电压表；
E、量程0－300μA，零刻度在刻度盘中央的电流表。
在实验过程中，要把复写纸、导电纸、白纸铺放在木板上，它们的顺序（自上而下）是（l） （2） （3） 。
在实验中，按下电键，接通电路，若一个探针与基准点O接触，另一探针已分别在基准点o的两侧找到了实验所需要的两点a、b（如图1－1－7），则当此探针与a点接触时电表的指针应 （左偏、指零、右偏）；当此探针与b点接触时，电表的指针应 （左偏、指零、右偏）。
解答：B、E；（1）导电纸 （2）复写纸（3）白纸；指零。指零。
误区：错填“偏左”、“偏右”的考生均不清楚题设中所要寻找的点的含义。
说明：这个实验是用稳恒电流场模拟静电场，和静电场具有极其相似的性质。从考试情况看，这道实验题重点考查了教材中的实验学生是否真的做过、是否真的理解了。如最后两空均填“指零”，而指针“偏左”、“偏右”都是毫无根据的。“指零”的意义是被探测的点和基准点的电势差为零，即这两点等势，是这个实验中一直在找的点。
【例7】（91年上海高考题）用图1－1－8所示的实验装置，研究体积不变时气体的压强与温度的关系，当时大气压为HcmHg,封有一定质量气体的烧瓶浸在冰水混合物中,U型压强计可动管A和固定管B中的水银面刚好相平，将烧瓶浸入温度高于0℃的热水中，B管水银面将 ，这时应将A管 （以上两空填“上升”或“下降”），使B管中水银面 ；记下此时A、B两管中水银面的高度差为hcm，此状态下瓶中气体的压强为 。
解答：下降，上升，回到原位置，（H＋h）cmHg。
误区：A、B两管水银面相平时记下两水银面的位置，之后，若温度升高，B管内水银面下降，若要使B管内水银面回到原处可以用极限法思维，把A管内水银全部灌入B管内，则A管必上移。
说明：（1）此题可做如下变化：
图1－1－8是演示查理定律的实验装置，气压计两管内水银面在同一高度。现降低烧瓶内空气的温度，同时移动气压计右管使水银气压计左管水银面保持原来的高度不变，若整个实验正确无误，则表示两管内水银面压强差ΔP与瓶内气体温度差的关系是图1－1－9的 。
选择答案为（C、D）。此题是压强的变化量与温度变化量之间的关系。通过证明可知ΔP与ΔT(Δt)成正比关系：
错选A、B的原因：一是没看清题意；二是受思维定势的影响。
（2）如果此装置是用来研究盖·吕萨克定律，那么，情形将发生变化。若升高温度B管内水银面下降，要使被封闭气体压强仍回到原值，则A管必须下移才行。
【例8】图1－1－10是研究闭合电路的内电压、外电压和电动势间关系的装置。
（1）电压表V和Vˊ在实验中分别测 和 。
（2）在装置图中标出电压表V和Vˊ的正负接线柱。
（3）当滑动变阻器滑片向右移动时，电压表V和Vˊ的读数分别 和
（填“变大”、“变小”或“不变”），两读数数据关系为 。
解答：（1）外电路电压降，电源内电路电压降。
（2）外电路V表正接线柱接电源“＋”极。在内电路中Vˊ正接线柱接负极附近的探针，以保证电流始终是从电压表的正接线柱流入，从负接线柱流出（图略）。（3）变大，变小，U十Uˊ＝E（恒量）。
误区：主要错误在（2）问，考生不清楚内、外电路电流流向之间的关系。
说明：“研究闭合电路内、外电路电压和电动势关系”的实验装置有相当数量的学生根本没接触过，因此，造成对电路的错误理解。该实验的研究对学生充分理解全电路欧姆定律具有非常重要的作用。
【适应训练】
A组共点力的合成
1、一根弹簧秤刻度均匀，在弹簧的弹性限度内测量力，零点未调整，不挂重物时读数为2N；挂100N重物时，读数为92N；当读数为2ON时所挂重物的重力为( )
A、16N B、18N C、20N D、22N
2、某次实验中两弹簧秤示数与方向如图
1－1－11所示弹簧秤的最小刻度为0.1N，则两力F1= N，F2= N，在图上作出力的图示，根据图示可知合力F＝ N。
3、在做“互成角度的两个力的合成”实验时，以下说法中错误的有：
A、用两只弹簧秤拉橡皮条时，应使两细绳套之间的夹角为900，以便算出合力的大小；
B、用两只弹簧秤时，结点的位置必须与用一只弹簧秤拉时结点的位置重合；
C、若用两只弹簧秤拉橡皮条时合力的图示F与用一只弹簧秤拉橡皮条时拉力的图示Fˊ不完全重合，说明力的合成的平行四边形定则不一定是普遍成立的；
D、若F1和F2的方向不变，而大小各增加1N，则合力F的方向不变，大小也增加1N。
4、在“互成角度的两个力的合成”的实验中，已于图1－1－12中作出了两弹簧秤的拉力F1和F2的图示，O点是橡皮条的一个端点，图中每格的长度代表1N。
（1）用作图法作出合力F的图示。
（2）合力F的大小是 N。
5、如图1－1－13所示，用A、B两个测力计拉橡皮条的D端（O端固定），当D端达E处时（α+β）=900；然后保持A的读数不变,当α角由图中所示的值逐渐变小时,要使D端仍在E处，可采用的办法是 ( )
A、增大B的读数，减小β角；
B、减小B的读数，减小β角；
C、减小B的读数，增大β角；
D、增大B的读数，增大β角。
6、如图1－1－14所示，使弹簧秤Ⅰ从图示位置开始沿顺时针方向缓慢移动过程中，关于弹簧秤Ⅰ、Ⅱ的读数F1和F2的变化情况是( )
A、F1增大，F2减小；
B、F1减小，F2增大；
C、F1减小，F2先增大后减小；
D、F1减小，F2先减小后增大；
7、如图1－1－15所示在“共点力合成”实验中，橡皮筋一端固定于P点，另一端连接两个弹簧秤，分别用力F1与F2拉两个弹簧秤，使这端拉至O点，若要这端始终位于O点，但使F2大小不变地沿顺时针方向转过某一小角度，相应地使F1
的大小及图中β角作以下的哪些变化是可能的（ ）
A、增大F1的同时增大β角；
B、增大F1的同时保持β角不变；
C、增大F1同时减小β角；
D、减小 F1的同时减小β角。
B组 研究平抛物体的运动
1、在做“研究物体的平抛运动”实验时应选用下列各组器材中哪一组（ ）
A、铁架台、方木板、斜槽和小球、秒表、米尺和三角尺、重锤和细线、白纸和图钉、带孔卡片；
B、铁架台、方木板、斜槽和小球、天平和秒表、米尺和三角尺、重锤和细线、白纸和图钉、带孔卡片；
C、铁架台、方木板、斜槽和小球、米尺和三角尺、重锤、细线、白纸、图钉、带孔卡片；
D、铁架台、方木板、斜槽和小球、秒表和三角尺、重锤、细线、白纸、图钉、带孔卡片；
2、在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法要求，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上： 。
A、通过调节使斜槽的末端保持水平；
B、每次释放小球的位置必须不同；
C、每次必须由静止释放小球；
D、记录小球位置用的有孔的卡片每次必须严格地等距离下降；
E、小球运动时不应与木板上的白纸（或方格纸）相接触；
F、将球的位置记录在纸上后，取下纸用直尺将点连成折线；
3、安装实验装置的过程中，弧形斜槽装置的未端的切线必须是水平的，这样做的目的是（ ）
A、保证小球飞出时速度不太大也不太小；
B、保证小球飞出时，初速度水平；
C、保证小球在空中运动的时间每次都相等；
D、保证小球运动的轨迹是一条抛物线；
4、如果小球每次从斜槽滚下的初始位置不同，下列说法中错误的是（ ）
A、小球平抛的初速度不同；
B、小球每次均沿不同的抛物线运动；
C、小球在空中运动的时间每次均不相同；
D、小球通过相同的水平位移，所用时间均不相同；
5、在做本实验时应注意如下三点：
（1）在安装斜槽轨道时，应注意 ；
（2）在多次从静止开始释放小球时，应注意 ；
（3）在纸上记录斜槽轨道的末端O点后，需建立以O点为原点的坐标系，这时首先应利用 ，画出过O点的 。
6、某同学在做“研究平抛物体的运动”的实验中，忘记记下斜槽末端的位置O，A为物体运动一段时间后的位置，根据图1－1－16的图像求出物体平抛运动的初速度为（取g＝10m/s2） ( )
A、1.0m/s B 、10cm/s C、2.0m/s D、20cm/s
7、如图1－1－17所示，为小球作平抛运动的闪光照片的一部分，背景标尺每小格边长为5.0cm闪光的快慢为20次/秒，则由照片中求出小球的初速度为（ ）
A、O.38m/s B、1.00m/s C、1.50m/s
D、0.38cm/s
8、一位同学在做“研究平抛物体运动”的实验中，只画出小球平抛运动的一部分，如图1－1－18所示，他在轨迹曲线上任意取水平距离相等的三点A、B、C，量得它们之间的水平位移ΔX＝0.2m，又量得竖直高度为h1＝0.1m，h2＝0.2m，根据以上数据，可以求出小球抛出时的初速度v0= m/s。B点速度大小为vB= m/s。（g=10m／s2）。
9、如图1－1－19所示，在“研究平抛运动”的实验中，某同学忘记了记录抛出点的位置,但他记录了斜槽轨道末端所在的竖直线和一段运动轨迹。他在所记录的轨迹上选取了两点A、B，量得A、B到槽口所在竖直线的距离分别为x1和x2，A、B两点竖直方向的高度差为h，由此，他计算出该平抛运动的初速度为 。
10、一个学生做平抛运动实验时，只在白纸上画出与初速度平行的Ox轴，忘了画坐标原点O和oy轴，并且他只画出中间一部分轨迹如图1－1－20，如何只用一把刻度尺算出小球的初速度v0？
C组 研究电磁感应现象
1、关于“研究电磁感应现象”的实验的注意事项，下列说法中正确的是（ ）
A、原、副线圈在接入电路前，应查清其绕制方向；
B、原线圈因电阻很小，通电时间不宜过长，以免损坏电源和原线圈；
C、无论用什么方法使电流表指针偏转，都不要使偏转角度过大，以免损坏电流表；
D、在查明电流方向与指针偏转方向关系时，应将电源两极与电流表两接线柱相连。
2、用图1－1－21电路测试电流表指针偏转方向与电流方向的关系。实验中已有器材：干电池（E=1.5V，r＝1Ω）、灵敏电流表G(rg≈70Ω，Ig＝0.3mA）、电键S、导线若干，另备有电阻器的规格如下：（1）定值电阻（1Ω，5A）；（2）定值电阻（5Ω，1.5A）；（3）滑动变阻器（0－20Ω,1.5A）；（4）滑动变阻器（0－20OΩ．1.5A）。
实验时应从备用器材中选用 作r，选用 作R。
3、在“研究电磁感应现象”的实验中：
（1）将电流表接成如图1－1－22（a）所示电路闭合电键s，电流表指针向右偏。将这只电流表接入图1－1－22（b）所示的电路，当条形磁铁插入线圈的过程中，电流表指针向 偏（填左、右）。
（2）将这只电流表接入图1－1－22（c）所示的电路,闭合电键S的瞬间指针向左偏，则电源的 端为正极（填“A”或“B”）。
4、图1－1－23是研究电磁感应现象的实验电路图，下列说法正确的是（ ）
A、、L1是原线圈,L2是副线圈；
B、电键S能控制原线圈中电流的有无；
C、滑动变阻器能改变原线圈中电流的方向；
D、根据灵敏电流表G的指针偏转方向能够判定感应电流的方向。
5、如图1－1－24所示，已知电流表的电流从“十”接线柱流入时指针向右偏。下列判断正确的是（ ）
A、合上S后，将A插入B过程中，电流表指针向左偏；
B、合上S将线圈A插入B后，将变阻器触头向b移动时电流表指针向左偏；
C、合上S将线圈A插入B后，向A中插入铁芯时，电流表指针向左偏；
D、线圈A插入B后闭合S的瞬间，电流表指针向右偏；
6、如图1－1－25所示A为有铁芯的原线圈，B为副线圈，要在线圈B中产生图示方向的感应电流，应（ ）
A、将原线圈回路中的电键s闭合；
B、把原线圈回路中的电键s断开；
C、把原线圈回路中变阻器的滑片P向a端移动；
D、把线圈A从B中抽出；
7、有一灵敏电流表，接在图1－l－26(a）的电路中时，闭合电键指针向右偏转，若把该电流表与一个线圈串联，请在图1－1－26（b）中分别标明：（1）中表针的偏转方向；（2）中磁铁的极性；（3）中磁铁的运动方向；（4）中线圈的绕制情况。
8、在研究电磁感应现象的实验中所用器材如图1－1－27，它们是：
（1）电流表；
（2）直流电源；
（3）带铁芯的线圈A；
（4）线圈；
（5）电键；
（6）滑动变阻器（用来控制电流以改变磁场强弱）。
试按实验的要求在实物图上连线（图中已连好一根导线）。若连接滑动变阻器的两根导线接在接线柱C和D上，而在电键刚闭合时电流表指针右偏，则电键闭合后滑动变阻器的滑动触头向接线柱C移动时，电流表指针将 。
（填“左偏”“右偏”或“不偏”）。
D组 用游标卡尺观察光的衍射现象
1、某游标卡尺的最小分度为1mm，游标尺有10个等分刻度，游标尺上每一等分刻度为 mm；用这种卡尺测量一根钢管的外径和内径时，卡尺上的游标位置分别如图1－1－28（a）（b）所示，这根钢管的外径是 cm，内径是 cm,管壁的厚度是 cm。
2、有一种游标卡尺主尺的最小分度是lmm，游标尺上有50个等分刻度，此游标尺的总长度为 mm，用这种游标尺测量长度可以准确到 。用此卡尺测一木球直径时，游标尺零刻度是在3.2cm和3.3cm两刻线之间,若游标尺的第19条刻线与主尺刻线对齐，则此木球的直径为 cm。
3、在《用卡尺观察光的衍射现象》的实验中，调节游标卡尺两脚间的距离形成一条宽为0.5mm的狭缝。若游标尺刻度如图1－1－29（a）所示,调节时应使游标尺的第 条刻度线与主尺上 mm刻度线对齐。若游标尺刻度如图1－1－29（b）所示，调节时应使游标尺上的第 条刻度线与主尺上 mm刻线对齐。
4、在游标卡尺两测量脚间的狭缝宽度从0.1mm逐渐增加到0.8mm的过程中，通过狭缝观察同一线状光源的情况是（ ）
A、衍射现象逐渐不明显，最后看不到明显的衍射现象了。
B、衍射现象越来越明显；
C、衍射条纹的间距随狭缝变宽而逐渐变小；
D、衍射条纹的间距随狭缝宽度变宽而变大；
5、可见光在空气中的波长范围是：4.4×10－4mm到7.7×10－4mm之间。下面关于光的衍射现象发生条件的说法中正确的是（ ）
A、卡尺两脚间的狭缝的宽度小到万分之几毫米以下时，才观察到明显的衍射现象；
B、卡尺两脚间的狭缝小到0.4mm以下,通过它观察线状白炽灯的灯丝，有明显的衍射现象
C、卡尺两测量脚间的狭缝小到0.2mm以下，通过它观察各种光源，都能看到明显的衍射现象。
D、光的衍射条件“缝或孔的尺寸跟光的波长可以相比拟”是非常严格的，即只有孔或障碍物的尺寸跟光波长差不多时才能观察到光的衍射。
6、图1－1－30是通过游标卡尺两测量脚间的狭缝观察线状白炽灯时所拍下的四张照片，这四张照片表明了光通过单狭缝后形成的 图样。从照片（a）到（d）的图样分析可知，游标卡尺两测量脚之间的宽度是由
变 的，照片（d）中间条纹的颜色应是 色。
E组 静电场中等势线的描绘
1、在“电场中等势线的描绘”的实验中，提供了下列操作步骤，其中有差错的步骤为 。把正确的步骤选出，按合理的顺序将操作步骤的序号填在下面的横线上：
或 。
（1）在导电纸上画出两个电极的连线；
（2）将白纸、复写纸、导电纸依次铺放在木板上，并用图钉把三层纸固定在木板上；
（3）把电键闭合；
（4）把两个圆柱形电极平放在导电纸上，并通过电键分别与电源的正负极相连；
（5）在两个电极的连线上取间距大致相等的五个基准点，并用探针把它们的位置复印在白纸上；
（6）将灵敏电流计的两个接线柱与两个探针相接；
（7）将一个探针接在某个电极上，用另一个探针接触导电纸探测出若干等势点，连接这些等势点的平滑曲线就是一条等势线；
（8）将一个探针接触某个基准点不动，另一探针缓慢地反复移动，当灵敏电流计示数为零时用探针把这个(等势)点的位置复印在白纸上，用上述方法，在该基准点两侧各探测出五个等势点；
（9）探测出另外四个基准点的等势点；
（10）断开电源、取下白纸，描出电场中的等势线；
2、如果在“电场中等势线的描绘”实验中，每相差0.1V就画一条等势线，那么这些等势线在空间的分布情况是( )
A、以电极连线为中心的轴对称；
B、以电极连线的中垂线为中心的轴对称；
C、等势线之间的距离相等，间隔均匀；
D、距电极越近等势线越密；
3、“描绘电场中等势线”的实验装置如图1－1－31所示，如果以a、b两个电极的连线为X轴，以a、b连线的中垂线为y轴，并将一个探针固定置于y轴上的某一点，合上开关K，而将另一探针由b电极处沿x轴负方向移到a电极的过程中，灵敏电流计G的指针与零刻度线夹角的变化情况是（ ）
A、逐渐增大；
B、逐渐减小；
C、先变大后变小；
D、先变小后变大。
4、用实验方法得到的等势线如图1－1－32所示，电极A为正，B为负。一电子从图中的a点移到b点 ，电势能 （填“增大”或“减小”）。并在图中画出电场的电场线。
5、在图l－1－33中，A、B是两个电极，a、b、c、d、e是五个基准点。若电流从正接线柱流入G时，表针向正接线柱一侧偏转，且探针Ⅰ接触基准点d，另一探针Ⅱ接触P点时，灵敏电流计指针向正接线柱一侧偏转，为了尽快探测到d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
6、图l－l－34(a)是“电场中等势线描绘”的实验器材实物图，其中灵敏电流计的内部结构原理图如图1－1－34（b）所示，请用实线作导线连实物电路图。
7、在描绘等电势线的实验中，若把实验中的圆柱形电极改为长方体电极，会不会影响所描绘的等势线的形状？ （填“会”或“不会”）。若将电源电压提高为原来的2倍，则描绘得到的等势线形状与原来 （“相同”或“不同”）。找基准点的等势点时每次移动的跨度与原来相比应当 些（“大”或“小”）。
8、灵敏电流计的接线板上有三个接线柱，如图1－1－35所示，使用时应先接 接线柱和 接线柱，若指针偏转不明显，再将 接线柱换到 接线柱上。若该实验中没有灵敏电流计，是否可以用内阻较大的电压表代替？答 （填“能” 或 “不能”）
如能用电压表代替，具体做法应如何？
F组 演示实验与著名典型实验举例
1、图1－1－36是研究受迫振动的实验装置，当用不同转速匀速转动把手时，把手就给弹簧振子一个周期性的驱动力使弹簧振子作受迫振动，可以看到（ ）
A、振子作受迫振动的频率总等于驱动力的频率；
B、振子作受迫振动的频率总等于振子的固有频率；
C、当驱动力的频率与振子固有频率相等时，振幅最大；
D、振子的振幅与驱动力的频率无关；
2、图1－1－37是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源。图中已画出波源所在区域的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）之间距离表示一个波长。关于波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是（ ）
A、此时能明显观察到波的衍射现象；
B、挡板前后波纹间距离相等；
C、如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象；
D、如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显观察到衍射现象。
3、关于布朗运动的实验，下列说法中正确的是（ ）
A、图1－1－38中记录的是分子做无规则运动的情况；
B、图1－1－38中记录的是微粒做布朗运动的轨迹；
C、实验中可以看到，微粒越大布朗运动越明显；
D、实验中可以看到，温度越高布朗运动越激烈；
4、在图1－1－39所示的两个验电器A与B的顶端各安装了一个金属圆筒（称作法拉第圆筒），验电器B带有电荷。现用带有绝缘柄的金属小球e把B上的电荷尽量多地搬移至A，应采用的方法是（ ）
A、 把e与B的圆筒内壁接触后再与A的圆筒外壁接触，重复多次；
B、 把e与B的圆筒外壁接触后再与A的圆筒外壁接触，重复多次；
C、 把e与B的圆筒内壁接触后再与A的圆筒内壁接触，重复多次：
D、 把e与B的圆筒外壁接触后再与A的圆筒内壁接触，重复多次。
5、在研究点电荷作用力与距离、电量关系的演示实验中利用 方法来改变电荷的电量。演示装置如图1－1－40所示。
如果，则A、、B的连线必须在
如果，则必须是α 。
6、用电子射线管演示带电粒子在磁场中受洛仑兹力的实验装置如图1－1－41，图中虚线是带电粒子的运动轨迹，那么A接直流高压电源的 极，C为蹄形磁铁的 极。
7、图1－1－42为一演示实验电路图，图中L是一带铁芯的线圈，A是一灯泡，电键S处于闭合状态，电路是接通的。现将电键S打开，则在电路切断的瞬间．通过灯泡A的电流方向从 端到 端，这个实验是用来演示 现象的。
8、图1－1－43是一竖立的肥皂液薄膜的横截面，关于竖立的肥皂液薄膜上产生光的干涉现象，下列陈述中哪些是正确的（ ）
A、干涉条纹是由于光线在薄膜前后两表面反射形成的两列光波叠加造成的；
B、干涉条纹的暗线是由于上述两列反射波的波谷与波谷叠加造成的；
C、用绿色光照射薄膜产生的干涉条纹间距比黄色光照射时小；
D、薄膜上的干涉条纹基本上是竖立的；
9、图1－1－44表示的是透镜成像实验的装置（ ）
A、如透镜是凸透镜，则不论物体放在透镜左方何处，只要把光屏移到适当位置，一定能在屏上得到物体的像；
B、如透镜是凸透镜，则不论物体放在透镜左方何处，去掉光屏用眼睛从右向左沿主轴直接观察，一定看不到物体的像；
C、如透镜是凹透镜，则不论物体放在透镜左方何处，只要把光屏移到适当位置，一定能在屏上得到物体的像；
D、如透镜是凹透镜，则不论物体放在透镜左方何处，去掉光屏而用眼睛从右向左沿主轴直接观察，一定能看到物体的像。
10、如图1－1－45所示，用分光镜来观察氢的线状谱时，可观察到可见光范围内的四条特征谱线， 在实验中下列说法哪些是正确的（ ）
A、缝宽不能太大，否则就不是线光源；
B、S缝宽不能太小，否则发生衍射，
光不再是直线传播，且没有足够强的光
进入平行光管，光谱线就不清晰；
C、只要缝宽一定，S缝离凸透镜L1的
距离可任意确定；
D、光屏上的明线实际上是S的像，
一条明线对应一定频率的光，
调节s的宽窄就能适当调节明线的宽窄；
11、在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连。用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度，如图1－1－46所示，这时（ ）
A、锌板带正电，指针带负电；
B、锌板带正电，指针带正电；
C、锌板带负电，指针带正电；
E、 锌板带负电，指针带负电。
F、
12、在一次观察衍射现象的实验中，观察到如图1－1－47所示的清晰图样，那么障碍物应是（ ）
A、很小的不透明圆板；
B、很小的中间有圆孔的不透明圆板；
C、约有碗口大小的不透明圆板；
D、约有碗口大小的中间有圆孔的不透明圆板；
13、图l－l－48中是一种放射性物质，虚线方框内是匀强磁场，LLˊ是厚纸板，MMˊ是荧光屏，实验时发现在荧光屏的O、P两点处有亮斑。问此时磁场的方向、到达O点的射线、到达P点的射线应属下面的哪种情况（ ）
【参考答案】：
A组：
1、C; 2、3.00 ,1.80, 2.40; 3、A，C,D 4、（1）略，（2）5.8； 5、B;
6、D; 7、A,B,C
B组：
1、C; 2、A,C,E; 3、B; 4、C; 5、（1）斜槽末端切线水平；（2）同一高度释放；（3）重垂线、铅垂线； 6、C; 7、C; 8、2m/s,2.5m/s;
9、； 10、在曲线上选取三个点1、2、3，令相邻两点间水平距离相等，测水平距离s，再测出相邻两点间的竖直距离
C组：
1、A,B,C; 2、（1）（4）； 3、右，A; 4、A,B,D 5、D; 6、A;7、（1）向正接线柱偏，（2）下端S极，（3）磁铁向上运动，（4）与（1）的绕向相反；8、图略，左偏。
D组：
1、0.9,5.17,2.80,1.19; 2、49，0.02mm,3.238; 3、5，5，10，10；4、A,C; 5、B; 6、衍射，宽，窄，白；
E组：
1、（7）错，（2）(4)(6)(1)(5)(3)(8)(9)(10)或（2）（4）（1）（5）（6）（3）（8）（9）（10）； 2、A,B,D; 3、D; 4、增大，图略； 5、D; 6、略；7、会，相同，小；8、“－”，G,G,G0 能，将电压表一端接某一电极，另一端接探针，使探针与基准点接触并在其附近移动，电压表读数相等的点即为等势点。
F组：
1、 A,C; 2、A,B,C; 3、D; 4、D; 5、接触，同一水平线上，θ<50；
6、负，N; 7、a,b,自感； 8、A,C; 9、D; 10、A,B,D 11、B;
12、A; 13、C
三、测量型实验
[考点指向]
从严格意义上讲，测量型实验才是真正的实验，因为这类实验原理和实验结合紧密，应用了较准确的测量仪器，结果客观准确，与事实相符。这类实验主要包括力学中的“长度的测量”、“测定匀变速运动的加速度”、“用单摆测定重力加速度”；热学中的“用油膜法粗测分子的大小”；电学中的“测定金属材料的电阻率”、“伏安法测电阻”、“描绘小电珠的伏安特性曲线”、“多用电表的使用”、“伏安法测电源的电动势和内电阻”等；光学中的“测定玻璃的折射率”、“测定凸透镜的焦距”和“用双缝干涉测光的波长”等。可见，这部分实验以电学实验为主。灵活多变是这类实验一个明显的特征，因此，设计性实验常常和这部分实验结合，或利用其装置改做其他实验；或利用几个实验中的一些方法测量其他物理量；测电阻时，既可以测未知电阻的阻值，也可以测量电压表、电流表等电表的内阻。由于在此类实验中曾多次使用电流表和电压表，因此，应用这两种电表的几乎所有实验都可以设计，无疑增大了考察的灵活性。近年来，试题中又逐渐引入了电阻箱以及单刀双掷开关等器件，使考察的能力要求大大提高。
从近年的高考命题情况分析，今后的高考中测量类实验的力学部分命题思路不会有太大的变化，而电学实验的“设计型”趋向会进一步增大，而且应该是每年必考的实验。
[典型例题解析]
A组 测定匀变速运动的加速度
[例1]图1-3-1表示用打点计时器记录小车的运动情况，开始时小车在光滑水平玻璃板上运动，后来在薄布面上作匀减速直线运动，所打出的纸带如图1-3-1所示（附有刻度尺），纸带上相邻两点对应的时间间隔为0.02s。从纸带上可以确定小车做匀减速运动的初速度是 ；小车在布上运动的加速度大小是 。
解析：从纸带上的点迹可以看出，小车开始作匀速直线运动，可利用v=来计算。为了减小实验误差，S可取6.00～13.30cm之间的距离，t取相应值0.08s。加速度a的计算根据ΔS=aT2处理。
误区：题图中给出的小车运动方向要对应好，即小车起始阶段，小车运动较快，相同时间内运动的距离大。从纸带上看，小车是从右向左运动的。
说明：本实验的关键是处理纸带。处理纸带时应注意：
（1） 要会区别打点计时器打出的计时点还是人为选取的计数点。
（2） 要会确定打点计时器的打点周期，从而确定计时点或计数点之间的时间间隔。
（3） 公式中位移S1、S2、S3……是相邻两个计数点间的位移，不要误认为是总位移。
B组 用单摆测重力加速度
[例2]某同学在做“利用单摆测重力加速度”实验中，先测得摆线长为97.50cm，摆球直径为2.0cm，然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间t（如图1-3-2）。
（1）单摆摆长为 cm，秒表所示读数为 s。
（2）（选择题）如果他测得的g值偏小，可能的原因是[ ]
A. 测摆线长时摆线拉得过紧；
B. 摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了；
C. 开始计时，秒表被过迟按下
D. 实验中误将49次全振动数为50次
解析：98.5 ，99.8，B。
摆长L=L′+d/2=98.50cm；t=99.8s；机械秒表的读数方法是：先读出小圈内的分钟数（本题为1.5min=90s），再加上外面大圈上的秒数（本题为9.8s），因此，最后的结果是t=90s+9.8s=99.8s。这种读数方法与游标卡尺的读数方法相似。
由单摆周期公式T=2π,推出g===；
对于A项，L的测量值偏大，则g的测量值偏大；对于B项，L的测量值偏小，g的测量值偏小；C项，t的测量值偏小；D项，n的测量值偏大，都有g的测量值偏大。
说明：随着高考读表、读尺错误率升高、得分率降低现象的日益明显，在高考中对基本实验器材应用的考察逐年增加，且分值相对较重。其中包括游标卡尺、螺旋测微器的使用，气压计的使用，电流表、电压表、灵敏电流计、多用电表的使用以及本题中秒表的使用。这些仪器或器材都是中学物理实验的最基本器材，在实验时应重点练习它们的使用及正确熟练地读取实验数据，已成为几乎每年必考的项目，应加强这方面的练习。同时应当注意：考察的内容和仪表逐渐与实际测量的需要相联系，如50分度游标卡尺的使用范围很广，电子仪表，数字式仪表逐渐取代了机械表，螺旋测微器的适用范围较窄等。常用的基本仪器的使用确应重视。
本道试题以实验题的形式出现，同时也考察了实验中的一些注意事项。如摆长的测量方法，周期T的测量方法。在这个实验中，为了减小误差，测得了30次到50次全振动所用的总时间求出周期T仅是其中的一个方面，还应注意改变摆长后再重复测量，求得几个g值，最后取平均值。
该实验的实验原理为：当单摆摆角θ很小（θ﹤5o）时，可把其振动看成是简谐运动，其固有周期T=2π,由公式g=即可得g值。所以只要测出摆长L和单摆的周期T，即可算出重力加速度g值。
在该实验中应注意如下事项：
（1） 小球摆动时，摆角应小于5o，且应在同一竖直面内摆动，不应成为圆锥摆或椭圆摆。可以证明圆锥摆的周期公式T=2π，比单摆的周期小。
（2） 计算单摆的振动次数时，应以摆球通过平衡位置开始计时，以后摆球从同一侧通过平衡位置计时截止。
C组 伏安法测电阻及金属材料的电阻率
[例3]（′89全国高考题）在测量金属的电阻率的实验中，金属导线长约0.8m，直径小于1mm，电阻在5Ω左右。实验步骤如下：
（1）用米尺测量金属导线的长度，测三次，求出平均值L，在金属导线三个不同的位置上用 测量直径D，求出平均值；
（2）用伏安法测量金属导线的电阻R。试把图1-3-3中所给的器材连接成测量R的合适的线路。图中电流表的量程为0.6A，内阻接近1Ω；电压表的量程为3V，内阻为几kΩ；电源的电动势为6V；变阻器的阻值为0～20Ω。在闭合电键前，变阻器的滑动触点应处于正确位置。
（3）用上面测得的金属导线的长度L、直径D和电阻R，可根据电阻率的表达式ρ= 算出所测金属的电阻率。
解析：（1）螺旋测微器；（2）金属导线电阻约5Ω，与安培表内阻接近，而远小于伏特表内阻，故应该采用A表外接，如图1-3-4所示。（3）
说明：在测电阻（电阻率）实验中有以下几个问题须同时考虑：
1. 电流表内接法和外接法
由于电流表、电压表的内阻影响，不管采用电流表内接还是外接，都将存在误差。分析时紧紧抓住：电压表和电流表的读数尽可能是RX的两端电压和通过电流的值。
（1）当RV﹥﹥RX时（所谓远大于，一般是指大于100倍以上），采用图1-3-5（a）接法。
∵此时RV引起的分流误差很小，A表的读数几乎就是流过RX的电流，而V的读数就是RX两端的电压。
∴此时RX=较接近真实值。此电路的测量误差是电压表的分流所引起的。
（2）当RA﹤﹤RX时，图1-3-5（b）图。
∵此时RA引起的分压误差很小，V表的示数几乎就是Rx两端的电压，而A表的读数就是通过RX的电流。
∴此时RX=较接近真实值，电路的测量误差是电流表的分压造成的。
可以简记为：a.当时，即RX<时，采用电流表外接；RX〉时采用电流表内接。
（具体证明详见“实验15伏安法测电阻的电路选择”）
2. 变阻器的限流和分压作用
(1)限流作用：控制或调节电路中的电流。使用时接滑杆的一端（c或d）和电阻线圈的一端（a或b），如图1-3-6负载Rx的电压调节范围约为～ε。在合上开关前一定要使变阻器所使用的阻值最大，因此在闭合开关前一定要检查滑动触头P是否处在正确位置。
（2）分压作用：如图l－3－7所示，滑片P自a端向b端滑动时，负载电阻RX可分得从0开始连续变化的所有电压值（限流作用则不能）。滑动变阻器作分压使用时，调节负载上电压的变化范围比用作限流器时调节范围大，调节范围为0～ε，合上开关前滑片P应在a瑞，以使负载的电压和电流最小（均为零）。
在下列几种情况下,都应采用滑动变阻器的分压作用：
（1）当电路用滑动变阻器的限流作用时，电路中的最小电流均超过该支路中最大允许通过的电流时，必须用分压电路
（2）若滑动变阻器的最大电阻R＜RX,以致于当滑动变阻器用做限流作用时滑片P滑到滑动变阻器的两端时电路中电流的变化范围不大，要应用分压电路。
（3）题目中已明确要求被测电阻两端的电压从零开始变化或变化范围尽可能大时要用分压电路；又如电表改装后，要求和标准电表逐一刻度进行校准，也要用分压电路。
（4）实验中已给出一组I、U数据或I—U图线，经过分析发现，有些数据不是限流电路的结果时要用分压电路。
3．螺旋测微器的使用
螺旋测微器的螺距很短，例如等于0.5mm。周长比较长，例如等于50mm。把周长分为50等份，每1等份为1mm(1格)。在一周长上每移动1格（1mm），螺旋沿轴线移动0.01mm；沿周长上转动一周（50格），螺旋沿轴线移动0.5mm。因此大于0.5mm的读数可由固定刻度直接读出，小于0.5mm部分由可转动的螺旋刻度读出。在读数时是否超出0.5mm，由固定刻度的0.5mm刻度线来确定，超过就加上0.5mm，否则不加。
如图1-3-8固定刻度的读数是6.5mm（已超过0.5mm刻度线），可动刻度的读数是0.220mm（末位0是估读出来的，不能舍去），所以此时读数是6.50＋0.220=6.720mm。
4．用多用电表的欧姆挡可以粗测电阻，为选择安培表的内外接法和滑线变阻器的分压、限流作用做准备。
D组 伏安法测电池电动势和内电阻
［例4］某同学利用图1-3-9所示的给定器材和导线来测定一节干电池的电动势和内电阻，其主要实验步骤如下：
①先画出实验电路图，而后用导线将实物连接起来。
②移动滑动变阻器的滑键使其在电路中的初始阻值 。
③闭合电键K，改变滑动变阻器的阻值，记录如下表格数据，依据数据，做出U—I图像求出干电池的电动势ε= ，内电阻r= 。
实验次数 1 2 3 4 5
电压U/V 1.40 1.30 1.20 1.10 1.00
电流I/A 0.18 0.40 0.60 0.83 1.00
解答：（1）电路图见图1-3-9，实物连接图略；（2）最大；（3）1.5V，0.5Ω。
说明：实验原理：
如图1-3-10（a）．改变变阻器的阻值从两电表中读出两组对应的数值（U1、I1）和（U2、I2），由全电路欧姆定律可得；U1=E－I1r，U2=E－I2r可解出E、r的数值。
为减少误差，多测量几组U、I值，然后在U—I图中描点作图。所得图线的沿长线与U轴交点即为电动势。图线斜率的绝对值即为电源的内阻r。
r=|ΔU／ΔI|=E/I短，如图1-3-10（b）。
实验注意事项：
①干电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势会明显下降，内阻r会明显增大，因此实验中不要将I调得过大，读电表要快，每次读完立即断电。
②在画U—I图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧，而不要顾及个别离开较远的点以减少偶然误差。
③干电池电阻较小时U的变化较小，坐标图中数据点将呈现如图1-3-11（a）所示的状况，下部大面积空间都得不到利用，所描的点及所连的线误差较大。为此可使纵坐标不从零开始，可以如图1-3-11（b）所示那样，把纵坐标的比例放大，可使结果的误差小些。此时图线与横轴交点不表示短路状态，计算内阻要在直线上任意取两个相距较远的点，由它们的坐标值计算出斜率的绝对值即为内阻r。
式中：E为电源电动势，I0为直线与横坐标的交点，U0为I0对应的电压。
实验误差与误差分析：
①第一种实验线路（课本上的测量线路）： U=E－Ir中I必须是流过电源的电流，而本实验用图l-3-10所示的电路是存在系统误差的。这是由于伏特表分流IV，使安培表示数I测小于电池的输出电流I真。
∵I真=I测+IV，而，U越大，IV越大；当U趋于零时．IV也趋于零；
∴它们的关系可用图1-3-12表示，测量图线为AB，真实图线为A′B。由图线可看出测量图线AB的斜率绝对值和在纵轴上的截距都小于A′B，因此r和E的测量值都小于真实值。
对于r测＜r真，E测＜E真．也可从电路上解释：由于实验中是把变阻器的阻值R看成是外电路的电阻，因此伏特表应看成内电路的一部分（如图1-3-13方框内），故实际测出的是电池和伏特表这一整体的等效内阻和电动势（r测和E测）。
∵伏特表和电池并联 ∴等效内阻r测小于电池内阻r真
∵外电阻R断开时，a、b两点间电压小于电动势E测。此时只有伏特表构成回路。
∴Uab＜E真，即E测＜E真。
③第二种实验线路
测量电源电动势和内阻的第二种接法如图1-3-14所示。
由于安培表的分压作用：∵U真=U测＋UA=U测＋IRA（RA为安培表的内阻）这样在U一I图上对应每一个I应加上一个修正值ΔU=IRA。由于RA很小，所以在I很小时ΔU趋于零，I增大，ΔU也增大，理论值与测量值的差异如图1-3-15所示。
由图可知：E测=E真，r测﹥r真（内阻测量误差非常大）。
E组测定玻璃的折射率
[例5]（94全国高考题）某同学在测定一个厚度均匀的圆形玻璃的折射率时，先在白纸上作一个与圆形玻璃同半径的圆，圆心为O，将圆形玻璃平放在白纸上，使其边界与所画出的圆重合。在玻璃某一侧竖直插两枚大头针P1和P2，在另一侧再先后插两枚大头针P3和P4，使从另一侧隔着玻璃观察时，大头针P4、P3和P2、P1的像恰好在同一直线上。移去圆形玻璃和大头针后,得图1-3-16，请在图中画出：
（1）沿P1、P2，连线方向的入射光线通过圆形玻璃后的传播方向；
（2）光线在玻璃内的传播方向；
（3）在光线的入射点作法线，标出入射角i和折射角r；
（4）写出计算玻璃折射率的公式（不必计算）。
解析：如图1-3-17所示。
①P3P4光线为入射光线P1P2通过玻璃后的折射光线；
②O1O2光线为入射光线P1P2在玻璃中的折射光线；
③如图。
说明：在对透明介质折射率的测量中，或者是有关折射率的计算中，首先是要做好光路图，重要的是确定入射光线和折射光线。本题中，利用镜前镜后插针，来确定入射光线的方法简单易行且测量结果准确。利用公式来进行计算时，可根据光路图，直接用量角器测量入射角和折射角。也可根据光路图，把入射角和折射角的正弦值转化在直角三角形中，用边长比的形式将折射率表示出来。后一种方法测量简单。在一些折射率的计算题目中，就是利用这种方法。
本题是测均匀圆形玻璃的折射率，和测玻璃砖的折射率在理论上是完全一样的。下面简述测玻璃砖折射率的原理和注意事项，请对照理解。
实验原理：
当光线AO以一定的入射角；穿过两面平行的玻璃砖时，其光路图如图1-3-18所示，只要画出入射光线AO、出射光线O′B及界面aa′、bb′，就能画出折射光线OO′，量出入射角i、折射角r代入算出n。
实验注意事项：
①插针P1与P2、P3与P4的间距要适当地大些，不要靠得太近；选择玻璃砖时宽度宜大些，这样可减小确定光路方向时出现的误差，提高测量的准确度。
②入射角不能太小（接近零度），也不能大大（接近的90o）。因为入射角太小时折射角就更小，测量时相对误差增大；入射角太大时导致反射光线太强、折射光线太弱，不易观察，很难确定P3、P4的位置。
③如果插针P1、P2的连线过分射向玻璃砖右侧，且入射角又大于某一数值，会出现隔着玻璃砖沿P2P1方向观察不到P1、P2两针情况，此时的光路图如图1-3-19所示，遇到这种现象可将玻璃砖沿aa′界面向右平移。
④实验中一旦玻璃砖宽度所定的界面线aa′和bb′画好后放置的玻璃砖就不要随便移动，如果稍微上下平移了玻璃砖对测量结果没有影响，其光路如图1-3-20所示，若玻璃砖稍微斜移动，测得的折射率肯定发生变化。
⑤本实验若不用量角器而改用圆规和毫米刻度尺，既方便又可减少误差，如图1-3-21所示，以入射点O为圆心，以折射光线OO′为半径画圆，延长入射光线交圆于C点，然后过O′和C分别作aa′的垂线，得交点A和B，用毫米刻度尺测OA和OB的长度，则玻璃的折射率：
⑥本实验中如果采用的不是两面平行的玻璃砖，如采用三棱镜、半圆形玻璃砖，只是出射光与入射光不平行，但一样能测出折射率。
F组 测凸逐镜的焦距
［例6］应用公式来测定凸透镜的焦距，其主要实验步骤如下：
A．移动透镜使小灯泡灯丝在光屏上成缩小的实像，并读出此时支架刻度线所对应光具座标尺的刻度值；
B．使小灯泡、透镜、光屏三者的支架并在一起．调节支架高度使三者的中心位于同一高度；
C．用无限远处物体成像的方法粗略估计凸透镜的焦距；
D．移动透镜，使小灯泡的灯丝在光屏上成放大的实像，并读出此时支架刻度线所对应光具座标尺的刻度值；
E．将小灯泡、透镜、光屏安装在光具座的支架上，注意使透镜平面、光屏和光具座垂直；
F．打开电源，使小灯泡发光；
G．读出小灯泡支架及光屏支架的位置所对应光具座标尺的刻度值；
H．根据读出的有关刻度值计算L和d，代入公式，计算出f的值。
与正确步骤相比：
①上述过程有一处重要疏漏，它是 。
②将补充的步骤列为I，与上述步骤一起按合理操作顺序列出，应为 。
解析：①共轭法测凸透镜的焦距，需要在光屏上两次成清晰的像，而凸透镜成像的物、屏最短距离为4f，即当u=2f时，成等大、倒立实像，因此两次成像必须满足物、屏间距L＞4f。
③C、E、B、I、F、A、D、G、H。
实验所用的方法不同，原理和实验步骤均有所不同，请参照以下说明：
（1）公式法：使发光体成像于纸屏上，测出此时的物距u和像距v，代入公式即可求出焦距f（99全国高考题）。
实验步骤：
①先用平行光聚焦法估测凸透镜的焦距f′；
②在光具座上由左向右依次放置小灯、凸透镜、白纸屏（或毛玻璃屏）：
③调节小灯泡中心、透镜中心、白纸屏中心高度大致相等，且使三者共轴；
④接通电源，移动透镜和光屏，直到在屏上获得清晰灯丝的像为止；
⑤在光具座上读出灯泡到透镜的距离u和透镜到白纸屏的距离v并填入记录表格里。
⑥改变u和v按上述方法再做几次实验。
①应用公式f=uv/（u+v）计算出各次实验的不同值，再取平均值便是凸透镜的焦距。
（2）共轭法：把小灯和白纸屏固定，让它们之间的距离L满足L＞4f，在灯和光屏之间移动凸透镜，在屏上必能得到小灯两次清晰的像，测出透镜在两次成像之间的位移d，即可用公式求出焦距f。
证明如下：（如图1-3-22所示）
固定小灯和光屏，使它们的距离L足够大，移动凸透镜使光屏上出现小灯清晰的像，设物距为u，，则像距为（L－u），由透镜成像公式得
可得u2－Lu＋fL=0；
当Δ=L2－4Lf>0，即当L>4f时，u有两个实解：
；；
；；
由或可得
这两个解表示透镜在两个不同位置（如图1-3-22中l、2位置）时，小灯分别在屏上所成的实像（一大一小的像）。
实验步骤：
①先用平行光聚焦法估测凸透镜的焦距f′；
②按公式法实验时的方法安置好小灯、凸透镜和白纸屏，并使小灯与纸屏距离满足L＞4f；
③接通电源，移动透镜使灯丝在屏上两次成清晰的像，记下这两次成像时透镜的位置，求出两个位置l、2之间的距离d，把L和d的值填入自己设计的表格里；
④改变L的数值，重做几次实验；
⑤用公式求出各次实验的f值，再算出f的平均值。
注意事项：
①当L＜4f时，无论怎样移动透镜，在屏上都得不到灯丝清晰的像；当L=4f时在屏上只能成一次清晰的像，且此时透镜正好在物和屏的中央；当L＞4f时，移动透镜在屏上可成两次清晰的像，且一次是放大的，另一次是缩小的。
②共轭法中，两次成像放大率的乘积m1m2=1。
【扩展研练】
A组测定匀变速直线运动的加速度
1．打点计时器的打点周期取决于 ［ ］
A交流电源电压的高低 B交流电源的频率
C永久磁铁的磁性强弱 D振片的固有频率
2．一名学生在练习使用打点计时器时纸带打出的不是圆点而是一些短线，这可能是因为 [ ]
A打点计时器错接在直流电源上 B电源电压不稳定
C电源频率不稳定 D振针压得过紧
3．根据打点计时器打出的纸带，我们可以不利用公式计算就能直接得到的物理量是 [ ]
A时间间隔 B位移 C加速度 D平均速度
4．利用打点计时器，研究通过计时器的纸带，可以分析物体运动的速度和加速度，这一实验能够分析的运动可以是[ ]
A．匀加速直线运动 B．匀减速直线运动
C．速度方向由负变正，加速度方向恒为正的直线运动
D．速度方向为正，加速度方向由负变为正的直线运动
5．打点计时器所用的电源是50Hz的交流电，其相邻点间的时间间隔是T，若纸带上共打出N个点，这纸带上记录的时间为t，则[ ]
A．T=0.1s，t=NT B．T=0.05s，t=（N－1）T
C．T=0.02s，t=（N－1）T D．T=0.02s，t=NT
6．某同学在用打点计时器测定匀变速直线运动的加速度时，得到了图1-3-23所示的纸带，他舍弃密集点后，从O点开始每隔两个点取一个计数点，则每两个计数点的时间间隔为 s．测得OA=3.20cm，DE=9.72cm9，物体运动的加速度为 m/s2。
7．图1-3-24是某同学测量匀变速直线运动的加速度时，从若干纸带中选中的一条纸带的一部分，他每隔4个点取一个记数点，图上标明了他对各记数点间的距离的测量结果（单位：cm）。
①为验证小车是匀变速运动请进行下列计算，并填入表内：
S2－S1 S3－S2 S4－S3 S5－S4 S6－S5
各位移差与平均值最多相差 cm，位移差与其平均值的最大相对误差为 ℅。由此可以得出结论，小车在任意两个连续相等时间内的位移之差，在 范围内相等，所以小车的运动是 。
②根据匀变速直线运动的规律，可以求得物体的加速度：
m/s2
③根据可以求出= m/s2，= m/s2，= m/s2，所以= m/s2。
8．图1-3-25为打点计时器记录的一辆做匀加速直线运动的小车运动情况的纸带的一部分，D1是任选的第1点，D11、D21是第11和第21点，若加速度为10cm/s2,则该计时器的工作频率是 Hz。
9．在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，小车挂上钩码和纸带后停在靠近打点计时器处，这时钩码离地面高度为0.8m，现要求纸带上记录的点数不得少于41个，则小车运动的加速度应不超过 m/s2（纸带与木板足够长）。
10．在测定匀变速直线运动的加速度的实验中，为了减小测量小车运动加速度的相对误差，下面列举的措施中，哪些是有益的？[ ]
A．使小车运动的加速度尽量小一些
B．适当增加挂在细绳下的钩码的个数
C．在同样条件下，打出多条纸带，选其中一条最理想的进行测量和计算
D舍去纸带上密集的点，然后选取计数点，进行计算
B组 用单摆测重力加速度
1．在利用单摆测定重力加速度的实验中，除单摆的装置以外，所需要的设备或仪器最少必须还有[ ]
A．一块秒表和一个摆球 B一根米尺和一根丝线
C．一块秒表和一根米尺 D一个摆球和一根丝线
2．利用单摆测重力加速度的实验中误差主要来自[ ]
A．摆长测量中的误差 B．周期测量中的误差
C．摆角超过5o时产生的误差 D．由于π值的近似取值而带来的误差
3．在利用单摆测定重力加速度的实验中，若测得g值偏小，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，将悬线长加小球的直径
C．测量周期时，将n次全振动误计成n+1次全振动
D．单摆振动时，振幅较小
4．在用单摆测定重力加速度的实验中，某同学做实验时测得摆球的直径为16.0mm，用米尺量摆长，结果如图l-3-26（a）所示，测量单摆完成40次全振动的时间的秒表读数如图1-3-26（b）所示，由此可计算出当地的重力加速度为 m/s2（保留到小数点后两位数字）。
5．下表是用单摆测定重力加速度实验中获得的有关数据：
（1）利用上述数据，在坐标图1-3-27中描出L—T2图像。
（2）利用图像，取T2=5.2s2时，L= m，重力加速度是 m/s2。
摆长L/m 0.4 0.5 0.6 0.8 1.2
周期T2/s2 1.6 2.2 2.4 3.2 4.8
6．某同学在用单摆测重力加速度的实验中，所用摆球密度不均匀．无法确定质心。他第一次测得悬线长L1（未加摆球半径），周期为T1，第二次测得悬线长L2，周期T2。根据上述数据可以确定当地的g值为 [ ]
A． B
C D无法计算。
7．从高十多米的实验楼的天花板上垂下一个单摆，静止时摆球离地只有几个厘米，实验者仅有一个满刻度为lm的刻度尺和一块秒表。用上述器材可测得当地重力加速度的表达式是 。
C组 伏安法测电阻及金属材料的电阻率
1．螺旋测微器的精密螺纹的螺距为0.5mm，可动刻度分成50等份，可动刻度每转过一等份，测微螺杆前进或后退的长度为a，可动刻度每转过一周，测微螺杆前进或后退的长度为n，则应有 [ ]
A．a=0.05mm，n=0.5mm B．a=0.01mm，n=0.1mm
C．a=0.01mm，n=0.5mm D．a=0.01mm，n=0.05mm
2．用螺旋测微器测量长度时 ［ ］
A．可以准确到百分之一毫米 B．可以准确到千分之一毫米；
C．可以测量到百分之一毫米 D．可以测量到千分之一毫米。
3．有一螺旋测微器，当测微螺杆与小砧并拢时，可动刻度的零刻度线恰好与固定刻度的零刻度线对齐。若旋转可动刻度使其恰好转动180o，这时的读数应是[ ]
A0.25mm B0.250mm C2.5×10－4m D2.5×10－3m
4．用螺旋测微器测某一圆柱体的直径时，测量结果如图1-3-28所示，读数应为[ ]
A 6.23 mm B6.230mm C6.73mm D6.730mm
5．螺旋测微器的固定刻度的最小分度为0.5mm．可动刻度有50个等份刻度。已知被测导线直径的测量值为2.085mm。请在图1-3-29中画出固定刻度线和可动刻度线的标度。
6．“测定金属的电阻率”实验中，下列操作中正确的是[ ]
A．若待测金属导线是漆包线，应该用火烧去表面的漆皮，轻轻抹去灰尘后再测金属丝的直径，千万不可用小刀去刮掉漆皮，而两端接头部分则要用砂布打磨干净，以保证电路接触良好。
B．用米尺反复测量3次导线的总长，求出平均值L，然后将导线接入测量电路中；
C．估计待测金属导线的电阻值大小，选择合适的仪器和实验电路；
D．合上电键S，不断增大滑动变阻器接入电路的有效阻值，记录几组对应的电流强度和电压的数值，计算出导线的电阻R。
7．图1-3-30是用伏安法测电阻的两种常用电路，下列说法正确的是[ ]
A．用（a）图所示电路测得的电阻值总是小于所测电阻的真值，用（b）图所示电路测得的电阻值总是大于所测电阻的真值；
B．选用的电流表内阻越小、电压表内阻越大，测量的误差越小
C．当待测电阻值比电流表内阻大得多时，用（b）图所示电路测量的误差较小；
D．当待测电阻值比电压表内阻小得多时，用（a）图所示电路测量的误差较小。
8．在“测定金属的电阻率”实验中，由可知，对实验结果的准确性影响最大的是［ ］
A．导线直径d的测量； B．电压U的测量；
C．电流I的测量； D．导线长度L的测量。
9．在“测定金属的电阻率’实验中，造成实验误差的原因是［ ］
A．用伏安法测金属丝的电阻时，电流表及电压表内阻对电阻测量的影响；
B．电池的内电阻对实验的影响；
C．用米尺测金属丝的长度时的测量误差；
D．用螺旋测微器测金属丝的直径时的测量误差。
10．图l-3-31所示为用伏安法测电阻的部分电路图。因为不知道待测电阻R的大概值，所以不能确定线路的接法；为了减小误差，可在电路接好以后将电压表的一个接线端K分别与M、N接触，观察电压表和电流表的读数哪一个有明显变化，则下列关于观察到的现象及应选用的接法的叙述中正确的是[ ]
A．若电流表读数有明显变化，K应接在M点；
B．若电流表读数有明显变化，K应接在N点；
C．若电压表读数有明显变化，K应接在M点；
D．若电压表读数有明显变化，K应接在N点。
11．“测定金属的电阻率”的实验，以下操作中错误的是[ ]
A．用米尺量出金属丝的全长三次，算出其平均值；
B．用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径，算出其平均值；
C．用伏安法测电阻时采用安培表内接线路，多次测量后算出其平均值；
D．实验中应保持金属丝的温度不变。
12．欲测量一未知电阻Rx，但不知其电阻约为多少，现采用图1-3-32（a）、（b）所示的两电路图进行测试，闭合开关，（a）图中电压表示数为2.9V，电流表示数为4mA；（b）图中伏特表示数为3V，安培表示数为3mA。则下面对于RX的叙述正确的是[ ]
A．采用（a）图误差较小，RX的测量值为725Ω
B．采用（b）图误差较小，RX的测量值为1000Ω
C．RX的真实值应在725～1000Ω之间；
D．若电源内阻不计，可知RX的真实值为975Ω
13．在用伏安法测电阻的实验中，所用电压表的内阻约为20kΩ．电流表的内阻的为10Ω，选择能够尽量减少误差的电路图接线进行实验，读得的各组数据用实心圆点标于坐标图上，如图1-3-33所示：
①根据各点表示的数据描出I—U图线，由此求得该电阻的阻值RX= Ω（保留两位有效数字）。
②画出此实验的电路原理图。
14．图1-3-34为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需的器材实物图，器材规格如下；
（1）待测电阻RX（约100Ω）；
（2）直流毫安表（量程0～10mA，内阻50Ω）；
（3）直流电压表（量程0～3V，内阻5kΩ）；
（4）直流电源（输出电压4V，内阻可不计）；
（5）滑动变阻器（阻值范围0－15Ω允许最大电流1A）；
（6）电键一个，导线若干。
根据器材的规格和实验要求在图1-3-34上连接实物电路图。
15．某同学在做测定小灯泡功率的实验，得到如下一组U和I的数据。
①在图1-3-35上画出I—U图线。
②从图线上可以看出，当功率逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是
③这表明导体的电阻随温度升高而
编号 1 2 3 4 5 6 7 8
U/I 0.20 0.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.60 3.00
I/A 0.020 0.060 0.100 0.140 0.170 0.190 0.200 0.205
灯泡发光情况 不亮微亮 逐渐变亮 正常发光
16．利用螺旋测微器、米尺和图1-3-36所示的器材（其中电流表内阻约为1Ω，电压表内阻约为5kΩ）测定一根粗细均匀的阻值约为5Ω的金属丝的电阻率。
①用实线代替导线，将图l-3-36中的器材连成实物电路图。要求尽量避免交叉线；电流表及电压表应选用合适的量程（已知电源电动势为6V，滑动变阻器的阻值为0～20Ω）在闭合电键前，变阻器的滑动点应处于正确位置。
②实验时，电流表、电压表、螺旋测微器测金属丝直径和直尺测金属丝长度示数如图1-3-37所示，由图读出金属丝两端的电压U= V，金属丝中的电流强度I= A，金属丝的直径d= mm，金属丝的长度L= cm根据上述数据，可
以计算出所测金属的电阻率ρ= Ω/m。
17．图1-3-38为多用电表欧姆挡的原理示意图，其中电流表的满偏电流为300μA，内阻r=100Ω，调零电阻最大阻值R=50kΩ．串联的固定电阻R=50Ω电池电动势E=1.5V。用它测量电阻RX，能准确测量的阻值范围是[ ]
A．（30～80）Ω B．（3～8）kΩ C．（300～800）Ω D．（30～80）Ω
18．某人用多用电表按正确步骤测量一个电阻阻值，指针指示位置如图1-3-39，则这个电阻值是 。如果要用这个多用电表测量一个约200Ω的电阻，为了使测量比较精确，选择开关应选的欧姆档是 。
19．某学生欲测一个未知电阻的阻值，可供选择的器材有：
①电流表A1量程0～10mA；
②电流表A2量程0～0.6A；
③电压表V1量程0～3V； ④电压表V2量程0～15V；
⑤滑动变阻器一只； ⑥电源4.5v；
③单刀双掷开关一只。
如图1-3-40，当电键K2连a时，两电表的指针偏转角度都在满偏的处；若将K2接b时，其中一个电表的指针偏角几乎不变，另一个电表的指针偏转到满刻度的处。该学生所选用的电压表的量程为 ，所用电流表的量程为 ，该电阻的阻值为 。
20．某学生在实验室测汽车用电热器的电功率，此电热器额定电压为12V（车用蓄电池输出的最高直流电压）。用学生电源代替蓄电池，输出电压为16V。其他器材有：
A．0～3A电流表； B．0～0.6A电流表；
C．0～3V电压表； D．0～15V电压表；
E．0～10 ，0.5A滑动变阻器；F．0～10 ，2A滑动变阻器；
G．导线、开关必备。
U/I 2.4 3.0 5.0 8.0 10.0 12.0
I/A 0.15 0.20 0.30 0.40 0.45 0.50
测量数据记录如上表：
①使用器材：应选用电流表 ；
电压表 ；变阻器 。
②在图1-3-41（a）的方框中画出合理的电路图。
③在图1-3-41（b）的坐标纸上作出U—I图像。
④电热器的额定功率为 。
D组 伏安法测电池电动势和内电阻
1．在测定电池的电动势和内电阻的实验中，待测电池、电键和导线，配合下列哪组仪器，可以达到实验目的[ ]
A．一只电流表和一个电阻箱
B．一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器
C．一只电压表和一个电阻箱
D一只电流表和一个滑动变阻器。
2．做电学实验时元件的位置布列原则是：电表的位置利于观察，电键和滑动变阻器等要操作的器件放在便于操作的地方。图1-3-42所示的几种测电池电动势和内阻的实验电路各器件布列方案的俯视图中，最佳方案是[ ]
3．实验台上备有下列实验器材：①电流表（0～0.6A）；②电流表（0～3A）；③电压表（0－3V）④电压表（0－15V）⑤（滑动变阻器10Ω、2A）⑥滑动变阻器（1750Ω、0.3A）；⑦电键；⑧导线。为了测量一节干电池的电动势和内电阻，应选用的器材是： （填器材序号）。
4．用伏安法测电池的电动势和内电阻的实验中，在坐标纸上以I为横坐标轴，以U为纵坐标轴，利用测出的几组I、U值画U—I图像，得到一条直线如图1-3-43所示，该直线与纵轴交点所对应的U等于 ，这是因为该点所对应的电流I＝0，属于断路情况，断路时路端电压等于 ；这条直线与横轴的交点所对应的电流值等于 。
5．在用伏安法测定电池的电动势和内电阻的实验中，图1-3-44是某一同学的实际接线图，图中接线有一处错误，改正此错误，只须去掉一根导线，这根导线的编号是 。
6．用电流表和电压表测电池电动势和内电阻的实验中，所用电流表和电压表的内电阻分别为0.1Ω和1kΩ图1-3-45为所需的器件图。
①请你用实线代替导线把它们连成实验电路，注意两个电表选用适当量程，并要求变阻器的滑动片在左端时其电阻值最大。
②一位同学记录的6组数据见图1-3-46（a），试根据这些数据在图1-3-46（b）中画出U—I图线，根据图线求出电池的电动势E= V．内阻r= Ω。
7．给你一个电压表、一个电阻箱、电键及导线等。
①在右面实线方框内画出根据全电路欧姆定律测定一节干电池的电动势和内电阻的实验电路图。
②在实验过程中，将电阻箱拨到45Ω时，电压表读数为0.90V；若将电阻箱拨到如图1-3-47所示的位置时，电压表读数见图中表盘所示。根据以上数据，可以算出该节电池的电动势E= V，内阻r= Ω。
8．用伏安法测电源电动势和内电阻的实验中，由于没有考虑电流表和电压表的内阻所造成的误差，下列说法中正确的是[ ]
A．用图1-3-48（a）所示电路时，电源电动势的测量值小于真值
B．用图1-3-48（a）所示电路时，电源内阻的测量值小于真值；
C．用图1-3-48（b）所示电路时，电源电动势的测量值小于真值；
D.用图1-3-48（b）所示电路时，电源内电阻的测量值小于真值。
9.在用图1-3-49（a）所示的电路测电池的电动势和内电阻时，由于电压表的分流作用造成系统误差。图1-3-49（b）所示的U－I图像中有两条直线AB和A′B其中一条是根据实测数据画出的图线，另一条是修正电压表分流所引起的误差后得到的图线，由（a）图可知[ ]
A．AB是根据实测数据画出的图线；
B．A′B是根据实测数据画出的图线；
C．路端电压U越大，通过电压表的电流越大；
D．由于电压表的分流作用，使电池电动势和内电阻的测量值都小于真值。
E组 测定玻璃的折射率
1．在用插针法测定玻璃的折射率的实验中，某同学操作步骤如下：
①将记录光路的白纸铺放在平木板上
②手拿玻璃砖的毛面或棱将其轻放在白纸上；
③用铅笔环绕玻璃砖画出边界aa′和bb′
④在aa′上选择一点O，作为不同入射角的入射光线的共同入射点，画出入射角i分别为00、300、450的入射光线；
⑤用“插针法”分别得到各条入射光线的折射光线，观察时着重看大头针针帽是否在一条直线上。取下玻璃砖、大头针，连接各针孔，发现所画折射光线中有两条相交，量出各个折射角r；
⑥按公式分别计算，取三个值的算术平均值作为最后结果。
以上步骤中有错误或不妥之处的是 ；应改正为 。
2．用插针法测定玻璃砖的折射率的实验中把P1、P2连线与玻璃砖表面垂线的夹角作为 角，这个角过小会 ，过大则会从bb′面看不到P1、P2的 ；若已确定了P1、P2的位置，欲确定P3的位置，应在观察时使P3 。如图1-3-50所示，甲同学做实验时所画的MN线（入射界面）虽与玻璃砖ab面重合，但PQ线却略向外平移，乙同学的M′N′和P′Q′之间距离虽等于a′c′，但实验时玻璃砖的a′b′、c′d′都相对M′N′和P′Q′平移了一些。取走玻璃砖后，他们分别按MN、PQ及M′N′、P′Q′画图求折射率，那么，（a）测出的折射率将 （b）测出的折射率将 ．（“偏大”、“偏小”或“不变”）。
3．某同学由于没有量角器，在完成了光路图以后，以O点为圆心，10.00cm长为半径画圆，分别交线段OA于A点，交O、O′连线延长线于C点，过A点作法线NN′的垂线AB交NN′于B点，过C点作法线NN′的垂线CD交NN′于D点，如图1-3-51所示，用刻度尺量得OB=8.00cm，CD=4.00cm。由此可得出玻璃的折射率n= 。
4．测定玻璃的折射率时，为了减小实验误差，应该注意的是[ ]
A．玻璃砖的宽度宜大些；
B．入射角应适当小些；
C．大头针应垂直插在纸面上；
D．大头针P1P2及P3P4之间的距离应适当大些。
5．如图1-3-52，一个学生按照课本上的小实验“用广口瓶和直尺测定水的折射率”，填写下述实验步骤中的空白：
①用 测出广口瓶瓶口内径d；
②在瓶内装满水；
③将直尺沿瓶口边缘 插入水中；
④沿广口瓶边缘向水中直尺正面看去，若恰好能看到直尺的O刻度（即图中A点），同时看到水面上B点刻度的像恰好与A点的像相重合；
⑤若水面恰好与直尺的C点相平，读出 和 的长度；
⑥由题中所给条件，可以计算水的折射率为 。
F组 测凸透镜的焦距
1．某同学用共轭法测凸透镜焦距时，有如下步骤：
A．将光源、光屏置于光具座上，在它们之间安放待测透镜。
B．将透镜从物屏正中间向光源移动，直至屏上出现一清晰缩小的像，记下此时透镜的位置M；
C．将透镜继续向光源移动，直至屏上出现清晰放大的像，记下此时透镜的位置N；
D．量出M、N间距d及物屏间距L，即可用公式求出透镜的焦距。
以上步骤主要疏漏是：① ；② ；③
④ 描述错误的是： ，其错误之处在于 。
2．粗测某凸透镜的焦距约为25cm，今欲准确测定其焦距，采用的是公式法，并欲多测几组数据取平均值，下列规格的光具座中，哪些是可以选用的[ ]
A．长80cm B．长100cm C．长120cm D．长150cm
3．在调整点燃的蜡烛、凸透镜和光屏共轴的过程中，若发现烛焰成像在屏的左下方，为了使烛焰成像在屏的中央，则应将蜡烛稍向 方调整。
4．在光具座上把蜡烛和光屏固定好，将凸透镜从蜡烛和光屏的中央沿轴线向光屏移近，待屏上出现烛焰的清晰像时停下来。为使光屏上再次出现烛焰的清晰像，下列哪些作法可以达到目的 [ ]
A．仅把光屏移近透镜 B．仅把光屏远离透镜
C．仅沿光具座移动蜡烛 D．仅沿光具座移动透镜
5．其同学在光具座（标尺最小刻度是mm）上，用共轭法测定凸透镜的焦距若图1-3-53是灯、屏和两次成像时透镜的位置，则这次测量中L= cm，d= cm。求出f= cm。
6．在“测量凸透镜焦距”的实验中，甲同学先把光源和光屏的位置固定，把透镜放于其间，但他无论怎样移动透镜，都不能在光屏上得到清晰的像，这是因为 ；乙同学先把光源和透镜的位置固定，但怎样移动光屏，都不能在屏上得到清晰的像，这是因为 ；丙同学先把透镜和屏的位置固定，但他无论怎样移动光源，都不能在屏上得到光源的像，这是因为 。丁同学先把光源和透镜的位置固定，但无论怎样移动光屏，在光屏上都得不到光源的像且屏上无亮斑出现，这是因为 。
7．用公式法测焦距时，由于物、像和透镜的实际位置与光具座上标度的位置很难对准，致使 和 往往测量不准，这是产生误差的主要原因。而共轭法巧妙地避开了这种测量误差，这是因为 ，因而共轭法能较准确地测量凸透镜的焦距。
8．某同学用小灯泡、凸透镜和光屏在水平光具座上做测量凸透镜焦距的实验，先使小灯泡、透镜和屏的中心等高，再调节三者间的距离，使屏上出现清晰的灯丝像。
（1）测量灯泡到透镜的距离L1及透镜到光屏的距离L2，则可得到透镜的焦距f= （用L1 、L2表示）。
（2）保持透镜不动，将光屏向远离透镜的方向移动一个焦距的距离，再移动小灯泡，使屏上得到清晰的像。指出该像是放大还是缩小的，是正立还是倒立的，是实像还是虚像。答： 。
[参考答案]
A组
1.B 2.D 3.AB 4.ABD 5.C 6. 0.06，4.53
7．①1.60，1.55，1.62，1.53，1.61，1.58，0.05，3.16℅，误差允许，匀加速直线运动 ②l.58，③1.59，1.57，1.59，1.58； 8.10； 9. 2.5 10.B、C、D。
B组：
1 C； 2 B； 3 A； 4 9.79 5①略，②约1.3m，约9.86；6 B；
7 (L1-L2为两次摆线长之差，用米尺可测)；
C组：
1 C；2 A、D；3 B；4 D；5 略 ；6 A、C；7 A、B、C、D；8 A；
9 A、C、D；10 B、C；11 A、C；12 B、C、D；
13．①如图1-3-54，2.4×103；②如图1-3-55。
14．电流表外接，滑动变阻器用作分压作用。图略。
15．①I一U图线见图1-3-56．②开始不变，后来逐渐增大，③增大。
16．①略 ②2.20，0.440，0.380，31.40，1.805×10－6。
17．B 18． 1.2×103Ω，×10， 19．0～3V，0～10mA，320Ω
20．①B、D、F；②A外接，滑线变阻器用做分压作用；③略；④6w。
D组：
1．A、B、C；2．B；3．①③⑤⑦⑧；4．电池的电动势，电池电动势，短路电流；5．③ ；6．①变阻器做限流作用，电流表内接，图略；②1.46，0.72；7．1.08，9.17；8．A、B；9．A、C、D。
E组：
l．③④⑤，③中应使直尺与玻璃砖的界面对齐，移开玻璃砖后再画边界线；④中入射角要取0o以外的五组数据；⑤中大头针要竖直插牢，观察时看针脚是否在同一条直线上。
2．入射，使测量误差偏大，像，同时挡住P1P2的像，偏小，不变；
3．1.50：4．A、C、D；5．直尺，竖直，AC，BC。
F组：
1．（1）没有调整光源的中心、透镜的光心、光屏中心三者使其等高共轴；（2）没有粗测焦距；（3）没有使L＞4f；（4）没有多次重复测量并取平均值；B错误，此种情况下应出现放大的像；C错误，此时使透镜向屏移动，并且出现缩小的像。2．C、D； 3．左下；4．D；5．56.50， 35.60，8.52；
6．光源和光屏之间的距离小于4f，物距小于焦距，屏到透镜的距离小于焦距，光源、透镜与光屏不等高共轴；7．物距、像距；共轭法中d的测量只涉及透镜的两个位置的读数之差，不存在实际位置与刻度尺的标度之差；8．，放大倒立实像。
四、设计型实验
设计型实验是指根据现行物理大纲的要求，在学生掌握的基本实验原理的基础上，应用基本的测量仪器自行设计实验方案的实验。它涉及到对实验原理的再认识和加工，实验器材的选择，实验步骤的安排，对实验数据的处理及自己进行误差分析等。设计实验综合考查了学生运用知识的能力和创造能力。
在上海的高考试题中，设计型实验出现得比较早，且取得了很好的测试效果。全国高考物理试题中对电学实验的考查也逐步转变到类似设计型实验方面来。如1997全国高考第17题，1998全国高考第18题和第20题，1999全国高考第19题，2000年高考（广东卷）第15、16题等。可以肯定地说，设计型实验必将是2001年及今后高考物理实验命题的热点。
A． 设计原则
（1）正确性：实验方案所依据的原理应当符合物理学的基本原理。
（2）可靠性：实验方案的实施要安全可靠，不会对仪器、器材及人身造成危害。
（3）简便性：实验应当便于操作、读数及进行数据处理。
（4）精确性：实验的误差应在允许的范围之内，若有多种可能的实验方案，应尽可能选择误差较小的方案。
B．设计思路
解决设计性实验问题的关键在于选择实验原理，它是进行实验设计的根本依据和起点。它决定应当测量哪些物理量、如何安排实验步骤等项目。实验原理的确定一是根据问题的要求，二是根据问题的条件。
如果问题中没有给定（或给足）实验器材，实验设计的基本思路是：（1）根据问题的条件和要求，构思相关的物理情景；（2）确定实验原理；（3）确定需要测量的物理量；（4）安排实验方案。
有时，对同一个问题，可以构想出不同的物理情景，导出物理量的不同表达形式。以这些表达式作为实验设计的依据，于是便有不同的实验原理和实验方案。
如果问题已经给足实验器材，则实验设计时只能按所给的器材来构造物理情景。相对而言，实验原理和实验方案都会受到较大的限制。
[典型例题解析]
[例1] （1997上海高考题）如图1-4-1所示，为测定木块与斜面之间的动摩擦因数，某同学让木块从斜面上端自静止起作匀加速下滑运动，他使用的实验器材仅限于（1）倾角固定的斜面（倾角未知）；（2）木块；（3）秒表；（4）米尺。
实验中应记录的数据是 ；
计算动摩擦因数的公式是μ＝ ；
为了减小测量的误差，可采用的方法是 。
解答：L、d、h、t；；多次测量取平均值。
说明：这是一道很好的设计型实验，不仅要求学生能按题目给定的器材确定要测量的物理量和实验方法，同时要求学生根据运动学和动力学的知识理解实验原理。掌握了这些，本题就变得简单了，不过就是一道物体沿斜面下滑的题目，其初速度为0，而加速度为g(sinθ-μcosθ),位移为L的问题。题目第三问考查了所有实验的一个减小误差的方法，在学习时应引起足够的重视。此实验可以采取以下三种方案进行测量。
原理：用水平力F将木块沿水平面匀速拉动时，摩擦力f＝F，正压力N＝G，所以μ＝f/N＝F/G。
方案1：把纸粘贴在木块的下表面，使纸跟水平长木板接触，用测力计水平拉木块，使木块做匀速直线运动，读出测力计的读数F；再用测力计测出木块的重力G，用公式μ＝F/G，计算出动摩擦因数。
误差分析：难以控制木块做匀速运动，测力计的读数不稳定。
本题也可以采用如下两种方案：
方案2：使木块沿倾斜木板匀速下滑（使倾角α逐渐增大，至木块被轻推后恰能下滑），如图1-4-2，由mgsinα=μmgcosα有μ＝tanα=h/s。实验中只要测出α或h、s即可。
此方案的误差主要来自：轻推木块后，难以使木块恰好做匀速运动。
方案3：使木块沿图1-4-1所示的斜面由静止开始加速下滑，用秒表测出木块沿斜面运动的时间，用米尺测出h、s，由公式a=g(sinα-μcosα),L=,以及sinα=,cosα=，可得。
此方案的误差主要来自时间t的测量。相对于前两种方案，本实验的条件较易控制。
为了加深对这一实验的理解，再给出[例2]以供参考。
[例2]给出下列实验器材：木棍一根、铁板一块、直尺一把。试设计测定木棍与铁板之间的动摩擦因数的实验方案。
原理：如图1-4-3所示，用力F沿倾斜的木棍下压，当倾角α由900逐渐减小为某一值时，木棍开始沿支撑面滑动。由方程
Fcosα=μ(mg+Fsinα)
可得：
如果所加的压力F远大于棍重mg，即F＞＞mg，则有
方案：（1）用较大的力压住木棍的顶端使之逐渐倾斜；当木棍即将滑动时停止倾斜；（2）用直尺测出a、b，根据公式计算出动摩擦因数。
例3（1997上海高考题）某同学用以下器材测量电阻：①电流表、②电阻箱、③单刀双掷开关（这种电键在掷刀a倒向b时ab接通，倒向c时ac接通）、④待测电阻、⑤电源、⑥限流电阻。如图1-4-4所示实验方法是利用单刀双掷电键分别将电阻箱和待测电阻接入电路，用电阻箱替代待测电阻的方法来测定待测电阻的阻值。
（1）在图中完成电路的连接（其中有二条导线已连接好）。
（2）本实验中电键应先接通的是含有 （填“待测电阻”或“电阻箱”）的电路。用电键变换电路，调节电阻箱，应使两次测量的 大小相同，这时待测电阻的值可以从 上读出。
解析：（1）如图1-4-5；（2）待测电阻，电流（或电流表读数），电阻箱。
说明：此题利用等效法测电阻，其特点是未知电阻的阻值可以从电阻箱上直接读出。从电路图上，我们也不难看出，单刀双掷开关控制了两个电路一个是未知的，另一个是已知的。此题介绍了一个基本器材：单刀双掷开关，它在作用上类似于电子线路中的门电路，在电子技术中有重要的应用。用单刀双掷开关控制电路，将成为考试的一个热点，1999年高考中已证明了这一点，建议加强练习。
[例4]（2000全国高考试题）从下表中选出适当的实验器材，设计电路来测量电流表A1的内阻r1；要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据。
器材(代号) 规格
电流表(A1)电流表(A2)电压表(V)电阻(R1)滑动变阻器(R2)电池(E)开关(S)导线若干 量程10mA，内阻r1待测(约40Ω)量
【考点指向】
研究型实验包含大量的演示实验和一部分学生实验：如“互成角度的两个力的合成”、“研究平抛物体的运动”、“研究电磁感应现象”、“用游标卡尺观察光的衍射现象”以及新大纲中加入的“探索弹力和弹簧伸长的关系”、“研究闭合电路欧姆定律”、“研究玩具电机的能量转化”等。这类实验大多为定性和半定量物理实验，目的是使学生明白一种物理规律。因此这类实验和物理理论、物理原理有着密切的关系，应在掌握物理规律的同时，掌握这些实验的目的、原理、实验操作、注意事项和误差分析，以起到对理解规律的促进作用。
鉴于研究型的演示实验数目偏多，实验本身又比较简单，因此，不可能在这一部分有较难、较繁的命题，如1994年到2000年间在选择、填空题型中，均有该类实验题目，在2001年及以后高考中，作为对学生物理实验素养的考查，必然仍有热学、光学和原子物理部分的研究型实验题目。这一点我们将在后面的《演示实验和经典物理实验》中作详细的讲解和分析。
【典型例题解析】
【例1】如图1－1－1所示是两位同学在研究“共点力的合成”时得到的实验结果，若根据实验中要求的符号表示各个力，则可判定其中哪一个实验结果是尊重实验事实的？
解析：（a）实验结果是尊重实验事实的，因为单独用一个力Fˊ作用于结点上，把结点拉到O点，Fˊ的方向必在AO方向上，而F1、F2的合力的作用与Fˊ一致。误差存在于用平行四边形的方法求得的合力F。故F有误差，Fˊ是准确的。
误区：平行四边形定则得到的F是理论值，直接拉伸得到的Fˊ是实验值。
说明：
（1）使用弹簧秤前，要先观察指针是否指在零刻度处，若指针不在零刻度处，要设法调整指针，使之指在零刻度处。
（2）使用弹簧秤时，要使之与木板平行，读数尽量大些，拉伸时不要超出量程。
（3）同一次实验中，橡皮条拉长时结点的位置一定要相同。
（4）在画力的合成图时，要恰当选定标度（单位长度所表示的力的大小）
（5）实验总是有误差的，用作图法得到的Fˊ与F不可能完全重合，但在误差范围内可以认为Fˊ和F重合。
【例2】 试根据平抛运动原理研究测量弹射器弹丸出射初速度的实验方法，提供实验器材：弹射器（含弹丸）见图1－1－2；铁架台（带夹具）；米尺。
（1）画出实验示意图。
（2）安装弹射器时应注意 。
（3）实验中需要测量的物理量（在示意图中用字母标出）： 。
(4)由于弹射器每次射出的弹丸初速度不可能完全相同，在实验中应该采用的方法是： 。
（5）计算公式： 。
解析：
（1）如图1－1－3所示。
（2）注意弹射器必须水平。
（3）测量的量是AB高与BC长。A是弹射器的开口端的中点，B点最好用重锤线找到。
（4）C处铺一块白纸，上面铺一块复写纸，几次弹射的落点，用一个最小的圆圈上，圆心即是C点。
（5）设h=，S=，，计算公式为：
说明：此题是一道设计型实验题，要求学生理解平抛运动的特点，同时还得想象出题目中给定的仪器的用途，思维要求较灵活，对平抛物体运动的知识考查也很深刻。
如（1）问， 要求学生画装置图，有些像化学题不失为一个很好的考查方向。装置图本身反映了实验的设计思想，建议教学中或复习中应在确定实验装置的基础上叙述实验原理，以使学生有的放矢。
（2）问，则是考查平抛运动的条件。强调初速度和重力之间的方向关系。
（3）用重锤线找B点和（4）问最小圆法确定落点,在动量守恒的实验中均有讲解，属基本实验技能,学生应该掌握。很好地考查了学生对知识的水平迁移能力。
（5）问，看起来简单．但它很好地考查了学生的应变能力。有些学生本身知道实验的做法，但由于题目中没有给出S和h 便不敢自己去设。此知识点也是设计性实验的一个特点。
【 例3】一个学生用图1－1－4所示的电路验证楞次定律，他在实验步骤中有重要的遗漏， 他的主要实验步骤如下：
（1）把蓄电池、开关和线圈A串联成一个电路。
（2）把电流表和线圈B串联成另一个电路。
（3）接通电源，给线圈A通电，并记下A中电流的方向，把线圈A插入线圈B中停一会儿再取出来，当线圈A在插入和取出过程中，以及停止运动时，观察电流表的指针有无偏转 并记下指针偏转的方向。
（4）改变线圈A中的电流方向，按步骤（3）重做实验。观察电流表的指针有无偏转，并记下指针偏转的方向。
这个同学想根据上述实验步骤验证愣次定律，他在实验中漏掉了什么重要实验步骤： 。
解析：查明电流表指针的偏转方向与线圈B中电流方向的关系。
本实验的实验原理是用零刻度在盘中央的电流表显示电流大小和判断电流方向。因此，电流表指针的偏转方向表征了电流的流动方向。
误区：对两个电路的相互作用关系不理解， 无法分析电路中的因果关系。
说明：“研究电磁感应现象”的实验电路是由两个回路构成，一个大线圈和电流表构成检验回路；小线圈、滑线变阻器、电键、电源构成原回路；两个回路通过变化的磁场联系起来。
该实验注意事项是在实验进行前必须查明检流计指针偏转方向和电流流入方向之间的关系。
在该实验中，磁场的变化是通过以下手段实现的：电键的开、闭；滑动变阻器滑片P的移动； 小线圈的插入与拔出（包括快慢）；是否插入铁芯等。
【例4】“用卡尺观察光的衍射现象”实验中，下列说法中哪个是对的（ ）
A．光源以线状白炽灯为最好，既细而直的光源较好；
B．除线状白炽灯外其他光源观察不到光的衍射现象；
C．当卡尺两脚间的狭缝与线状光源垂直时观察效果较好；
D．卡尺两脚间的狭缝应紧靠在眼睛上；
E．卡尺两脚间的狭缝应紧靠在光源上；
F．与光源距离较远时观察效果较好。
解答：（A、D、F）
说明: 光在传播过程中 当遇到尺寸跟光的波长可以相比拟的障碍物或小孔（缝）时，光就离开直线路径绕到障碍物阴影里去，产生明显的衍射现象，形成明暗相间的条纹或光环等衍射图样。利用游标卡尺可在其两测量脚之间形成一条极细的狭缝，具体实验步骤如下：
（l）把线状白炽灯跟电源接通调节游标卡尺两脚间的距离，形成一个0.5mm宽的狭缝。
（2）让狭缝竖直地紧靠眼睛，通过狭缝观看竖直放置的一线光源的灯丝，这时在狭缝的两侧可以看到彩色条纹。
（3）把狭缝宽度增大到0.8 mm观察条纹情况。
（4）把狭缝宽度缩小到0.2mm观察条纹情况。
【例5】有一游标卡尺、主尺的最小分度为1mm,游标尺上有20个等分刻度，游标卡尺的20个等分刻度的总长度为 mm；用该卡尺测长度时，可以准确
到 mm。图1－15所示工件的长度为 mm。
解析：游标尺全部刻度的总长总比主尺相同小格教的总长度短1mm，故游标尺上 20个小格的总长为19mm。游标尺每小格长为0.95mm，比主尺上每小格lmm短0.05mm，即测量时可以准确到0.05mm。该工件的长度为104.15mm。
具体计算可用下式表示L=10x+y+ns=10×10＋4＋0.05×3＝104.05mm。
因此，对游标卡尺的读数首先要算出准确度s，其次要读准主尺的读数x和y，再次是看清游标尺上的哪一条刻度线（n）与主尺的刻度线对齐。
说明：游标卡尺的构造主要是由主尺和游标尺构成。主尺的最小分度是lmm，游标尺上有10个小等分刻线，总长是9mm，故游标尺的每一等分度比主尺的最小分度少0.1mm。两测脚合并时，两尺的零刻线重合，游标的第十条刻度线与主尺的9mm刻度线重合，其余刻度线均不重合，游标第1条刻度线在主尺lmm刻度线左边0.1mm处，游标第2条刻度线在主尺2mm刻度线左边0.2mm处．依此类推，如图1－1－6所示。
在两测量脚之间放一张厚0.1mm的纸片，游标尺就向右移动0.1mm，这时它的第一条刻度线与主尺的1mm刻度线重合,其余刻度线都与主尺上的刻度线不重合。同样，在两测脚间放一块0.6mm的薄片,游标尺的第六条刻度线将与主尺的6mm刻度线重合，其余刻度线都与主尺上的刻度线不重合。所以被测薄片的厚度不超过lmm时,游标的第几条刻度线与主尺的某一刻度线重合，就表示薄片的厚度是零点几毫米。
在测量大于1mm的长度时,整的毫米数由主尺上读出，十分之几毫米从游标上读出。
这种游标尺上有10个小等分刻度的游标卡尺其准确度s=1/10mm，另外还有
游标尺上有20个或50个小等分刻度的游标卡尺，其准确度分别s=1/20mm=0.05mm。和s=1／50mm＝0.02mm。
用卡尺的下测脚可测长度、外径；上测脚可测内径；固定在游标尺上的窄片可测筒的深度。
游标卡尺的读数公式：测量值＝主尺读数十游标尺的读数，即：
L＝10x＋y＋ns（mm）
其中L为被测物体测量值，x为对应的主尺上标的数字（即厘米数）y为主尺上的整毫米数，n为与主尺上某刻度线对齐的游标尺刻度线的格数，s为此种卡尺的准确度。以上公式中的（10x＋y）即为主尺读数，ns即为游标尺的读数。
游标卡尺的使用和读数应注意：
①分清游标卡尺的准确度是多少。
②在主尺读数时一定要读游标零刻线左边最近的主尺刻度线的值。
③可先估读，然后把测量值与估读值比较看读数是否正确（很多同学忽视这一点，致使在读数中常常出现大的差错，一定要注意）。
④游标卡尺的读数在中学不作估读要求。
近年全国高考试卷中已先后三次考查游标卡尺读数问题，至此1O、20、50等分刻度的游标卡尺均已考过。
【例6】（97全国高考题）在用电流场模拟静电场描绘电场中等势线的实验中下列所给出的器材。应该选用的是 （用器材前的字母表示）：
A、6 V的交流电源；
B、6v的直流电源；
C、10OV的直流电源；
D、量程0—0.5V，零刻度在刻度盘中央的电压表；
E、量程0－300μA，零刻度在刻度盘中央的电流表。
在实验过程中，要把复写纸、导电纸、白纸铺放在木板上，它们的顺序（自上而下）是（l） （2） （3） 。
在实验中，按下电键，接通电路，若一个探针与基准点O接触，另一探针已分别在基准点o的两侧找到了实验所需要的两点a、b（如图1－1－7），则当此探针与a点接触时电表的指针应 （左偏、指零、右偏）；当此探针与b点接触时，电表的指针应 （左偏、指零、右偏）。
解答：B、E；（1）导电纸 （2）复写纸（3）白纸；指零。指零。
误区：错填“偏左”、“偏右”的考生均不清楚题设中所要寻找的点的含义。
说明：这个实验是用稳恒电流场模拟静电场，和静电场具有极其相似的性质。从考试情况看，这道实验题重点考查了教材中的实验学生是否真的做过、是否真的理解了。如最后两空均填“指零”，而指针“偏左”、“偏右”都是毫无根据的。“指零”的意义是被探测的点和基准点的电势差为零，即这两点等势，是这个实验中一直在找的点。
【例7】（91年上海高考题）用图1－1－8所示的实验装置，研究体积不变时气体的压强与温度的关系，当时大气压为HcmHg,封有一定质量气体的烧瓶浸在冰水混合物中,U型压强计可动管A和固定管B中的水银面刚好相平，将烧瓶浸入温度高于0℃的热水中，B管水银面将 ，这时应将A管 （以上两空填“上升”或“下降”），使B管中水银面 ；记下此时A、B两管中水银面的高度差为hcm，此状态下瓶中气体的压强为 。
解答：下降，上升，回到原位置，（H＋h）cmHg。
误区：A、B两管水银面相平时记下两水银面的位置，之后，若温度升高，B管内水银面下降，若要使B管内水银面回到原处可以用极限法思维，把A管内水银全部灌入B管内，则A管必上移。
说明：（1）此题可做如下变化：
图1－1－8是演示查理定律的实验装置，气压计两管内水银面在同一高度。现降低烧瓶内空气的温度，同时移动气压计右管使水银气压计左管水银面保持原来的高度不变，若整个实验正确无误，则表示两管内水银面压强差ΔP与瓶内气体温度差的关系是图1－1－9的 。
选择答案为（C、D）。此题是压强的变化量与温度变化量之间的关系。通过证明可知ΔP与ΔT(Δt)成正比关系：
错选A、B的原因：一是没看清题意；二是受思维定势的影响。
（2）如果此装置是用来研究盖·吕萨克定律，那么，情形将发生变化。若升高温度B管内水银面下降，要使被封闭气体压强仍回到原值，则A管必须下移才行。
【例8】图1－1－10是研究闭合电路的内电压、外电压和电动势间关系的装置。
（1）电压表V和Vˊ在实验中分别测 和 。
（2）在装置图中标出电压表V和Vˊ的正负接线柱。
（3）当滑动变阻器滑片向右移动时，电压表V和Vˊ的读数分别 和
（填“变大”、“变小”或“不变”），两读数数据关系为 。
解答：（1）外电路电压降，电源内电路电压降。
（2）外电路V表正接线柱接电源“＋”极。在内电路中Vˊ正接线柱接负极附近的探针，以保证电流始终是从电压表的正接线柱流入，从负接线柱流出（图略）。（3）变大，变小，U十Uˊ＝E（恒量）。
误区：主要错误在（2）问，考生不清楚内、外电路电流流向之间的关系。
说明：“研究闭合电路内、外电路电压和电动势关系”的实验装置有相当数量的学生根本没接触过，因此，造成对电路的错误理解。该实验的研究对学生充分理解全电路欧姆定律具有非常重要的作用。
【适应训练】
A组共点力的合成
1、一根弹簧秤刻度均匀，在弹簧的弹性限度内测量力，零点未调整，不挂重物时读数为2N；挂100N重物时，读数为92N；当读数为2ON时所挂重物的重力为( )
A、16N B、18N C、20N D、22N
2、某次实验中两弹簧秤示数与方向如图
1－1－11所示弹簧秤的最小刻度为0.1N，则两力F1= N，F2= N，在图上作出力的图示，根据图示可知合力F＝ N。
3、在做“互成角度的两个力的合成”实验时，以下说法中错误的有：
A、用两只弹簧秤拉橡皮条时，应使两细绳套之间的夹角为900，以便算出合力的大小；
B、用两只弹簧秤时，结点的位置必须与用一只弹簧秤拉时结点的位置重合；
C、若用两只弹簧秤拉橡皮条时合力的图示F与用一只弹簧秤拉橡皮条时拉力的图示Fˊ不完全重合，说明力的合成的平行四边形定则不一定是普遍成立的；
D、若F1和F2的方向不变，而大小各增加1N，则合力F的方向不变，大小也增加1N。
4、在“互成角度的两个力的合成”的实验中，已于图1－1－12中作出了两弹簧秤的拉力F1和F2的图示，O点是橡皮条的一个端点，图中每格的长度代表1N。
（1）用作图法作出合力F的图示。
（2）合力F的大小是 N。
5、如图1－1－13所示，用A、B两个测力计拉橡皮条的D端（O端固定），当D端达E处时（α+β）=900；然后保持A的读数不变,当α角由图中所示的值逐渐变小时,要使D端仍在E处，可采用的办法是 ( )
A、增大B的读数，减小β角；
B、减小B的读数，减小β角；
C、减小B的读数，增大β角；
D、增大B的读数，增大β角。
6、如图1－1－14所示，使弹簧秤Ⅰ从图示位置开始沿顺时针方向缓慢移动过程中，关于弹簧秤Ⅰ、Ⅱ的读数F1和F2的变化情况是( )
A、F1增大，F2减小；
B、F1减小，F2增大；
C、F1减小，F2先增大后减小；
D、F1减小，F2先减小后增大；
7、如图1－1－15所示在“共点力合成”实验中，橡皮筋一端固定于P点，另一端连接两个弹簧秤，分别用力F1与F2拉两个弹簧秤，使这端拉至O点，若要这端始终位于O点，但使F2大小不变地沿顺时针方向转过某一小角度，相应地使F1
的大小及图中β角作以下的哪些变化是可能的（ ）
A、增大F1的同时增大β角；
B、增大F1的同时保持β角不变；
C、增大F1同时减小β角；
D、减小 F1的同时减小β角。
B组 研究平抛物体的运动
1、在做“研究物体的平抛运动”实验时应选用下列各组器材中哪一组（ ）
A、铁架台、方木板、斜槽和小球、秒表、米尺和三角尺、重锤和细线、白纸和图钉、带孔卡片；
B、铁架台、方木板、斜槽和小球、天平和秒表、米尺和三角尺、重锤和细线、白纸和图钉、带孔卡片；
C、铁架台、方木板、斜槽和小球、米尺和三角尺、重锤、细线、白纸、图钉、带孔卡片；
D、铁架台、方木板、斜槽和小球、秒表和三角尺、重锤、细线、白纸、图钉、带孔卡片；
2、在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法要求，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上： 。
A、通过调节使斜槽的末端保持水平；
B、每次释放小球的位置必须不同；
C、每次必须由静止释放小球；
D、记录小球位置用的有孔的卡片每次必须严格地等距离下降；
E、小球运动时不应与木板上的白纸（或方格纸）相接触；
F、将球的位置记录在纸上后，取下纸用直尺将点连成折线；
3、安装实验装置的过程中，弧形斜槽装置的未端的切线必须是水平的，这样做的目的是（ ）
A、保证小球飞出时速度不太大也不太小；
B、保证小球飞出时，初速度水平；
C、保证小球在空中运动的时间每次都相等；
D、保证小球运动的轨迹是一条抛物线；
4、如果小球每次从斜槽滚下的初始位置不同，下列说法中错误的是（ ）
A、小球平抛的初速度不同；
B、小球每次均沿不同的抛物线运动；
C、小球在空中运动的时间每次均不相同；
D、小球通过相同的水平位移，所用时间均不相同；
5、在做本实验时应注意如下三点：
（1）在安装斜槽轨道时，应注意 ；
（2）在多次从静止开始释放小球时，应注意 ；
（3）在纸上记录斜槽轨道的末端O点后，需建立以O点为原点的坐标系，这时首先应利用 ，画出过O点的 。
6、某同学在做“研究平抛物体的运动”的实验中，忘记记下斜槽末端的位置O，A为物体运动一段时间后的位置，根据图1－1－16的图像求出物体平抛运动的初速度为（取g＝10m/s2） ( )
A、1.0m/s B 、10cm/s C、2.0m/s D、20cm/s
7、如图1－1－17所示，为小球作平抛运动的闪光照片的一部分，背景标尺每小格边长为5.0cm闪光的快慢为20次/秒，则由照片中求出小球的初速度为（ ）
A、O.38m/s B、1.00m/s C、1.50m/s
D、0.38cm/s
8、一位同学在做“研究平抛物体运动”的实验中，只画出小球平抛运动的一部分，如图1－1－18所示，他在轨迹曲线上任意取水平距离相等的三点A、B、C，量得它们之间的水平位移ΔX＝0.2m，又量得竖直高度为h1＝0.1m，h2＝0.2m，根据以上数据，可以求出小球抛出时的初速度v0= m/s。B点速度大小为vB= m/s。（g=10m／s2）。
9、如图1－1－19所示，在“研究平抛运动”的实验中，某同学忘记了记录抛出点的位置,但他记录了斜槽轨道末端所在的竖直线和一段运动轨迹。他在所记录的轨迹上选取了两点A、B，量得A、B到槽口所在竖直线的距离分别为x1和x2，A、B两点竖直方向的高度差为h，由此，他计算出该平抛运动的初速度为 。
10、一个学生做平抛运动实验时，只在白纸上画出与初速度平行的Ox轴，忘了画坐标原点O和oy轴，并且他只画出中间一部分轨迹如图1－1－20，如何只用一把刻度尺算出小球的初速度v0？
C组 研究电磁感应现象
1、关于“研究电磁感应现象”的实验的注意事项，下列说法中正确的是（ ）
A、原、副线圈在接入电路前，应查清其绕制方向；
B、原线圈因电阻很小，通电时间不宜过长，以免损坏电源和原线圈；
C、无论用什么方法使电流表指针偏转，都不要使偏转角度过大，以免损坏电流表；
D、在查明电流方向与指针偏转方向关系时，应将电源两极与电流表两接线柱相连。
2、用图1－1－21电路测试电流表指针偏转方向与电流方向的关系。实验中已有器材：干电池（E=1.5V，r＝1Ω）、灵敏电流表G(rg≈70Ω，Ig＝0.3mA）、电键S、导线若干，另备有电阻器的规格如下：（1）定值电阻（1Ω，5A）；（2）定值电阻（5Ω，1.5A）；（3）滑动变阻器（0－20Ω,1.5A）；（4）滑动变阻器（0－20OΩ．1.5A）。
实验时应从备用器材中选用 作r，选用 作R。
3、在“研究电磁感应现象”的实验中：
（1）将电流表接成如图1－1－22（a）所示电路闭合电键s，电流表指针向右偏。将这只电流表接入图1－1－22（b）所示的电路，当条形磁铁插入线圈的过程中，电流表指针向 偏（填左、右）。
（2）将这只电流表接入图1－1－22（c）所示的电路,闭合电键S的瞬间指针向左偏，则电源的 端为正极（填“A”或“B”）。
4、图1－1－23是研究电磁感应现象的实验电路图，下列说法正确的是（ ）
A、、L1是原线圈,L2是副线圈；
B、电键S能控制原线圈中电流的有无；
C、滑动变阻器能改变原线圈中电流的方向；
D、根据灵敏电流表G的指针偏转方向能够判定感应电流的方向。
5、如图1－1－24所示，已知电流表的电流从“十”接线柱流入时指针向右偏。下列判断正确的是（ ）
A、合上S后，将A插入B过程中，电流表指针向左偏；
B、合上S将线圈A插入B后，将变阻器触头向b移动时电流表指针向左偏；
C、合上S将线圈A插入B后，向A中插入铁芯时，电流表指针向左偏；
D、线圈A插入B后闭合S的瞬间，电流表指针向右偏；
6、如图1－1－25所示A为有铁芯的原线圈，B为副线圈，要在线圈B中产生图示方向的感应电流，应（ ）
A、将原线圈回路中的电键s闭合；
B、把原线圈回路中的电键s断开；
C、把原线圈回路中变阻器的滑片P向a端移动；
D、把线圈A从B中抽出；
7、有一灵敏电流表，接在图1－l－26(a）的电路中时，闭合电键指针向右偏转，若把该电流表与一个线圈串联，请在图1－1－26（b）中分别标明：（1）中表针的偏转方向；（2）中磁铁的极性；（3）中磁铁的运动方向；（4）中线圈的绕制情况。
8、在研究电磁感应现象的实验中所用器材如图1－1－27，它们是：
（1）电流表；
（2）直流电源；
（3）带铁芯的线圈A；
（4）线圈；
（5）电键；
（6）滑动变阻器（用来控制电流以改变磁场强弱）。
试按实验的要求在实物图上连线（图中已连好一根导线）。若连接滑动变阻器的两根导线接在接线柱C和D上，而在电键刚闭合时电流表指针右偏，则电键闭合后滑动变阻器的滑动触头向接线柱C移动时，电流表指针将 。
（填“左偏”“右偏”或“不偏”）。
D组 用游标卡尺观察光的衍射现象
1、某游标卡尺的最小分度为1mm，游标尺有10个等分刻度，游标尺上每一等分刻度为 mm；用这种卡尺测量一根钢管的外径和内径时，卡尺上的游标位置分别如图1－1－28（a）（b）所示，这根钢管的外径是 cm，内径是 cm,管壁的厚度是 cm。
2、有一种游标卡尺主尺的最小分度是lmm，游标尺上有50个等分刻度，此游标尺的总长度为 mm，用这种游标尺测量长度可以准确到 。用此卡尺测一木球直径时，游标尺零刻度是在3.2cm和3.3cm两刻线之间,若游标尺的第19条刻线与主尺刻线对齐，则此木球的直径为 cm。
3、在《用卡尺观察光的衍射现象》的实验中，调节游标卡尺两脚间的距离形成一条宽为0.5mm的狭缝。若游标尺刻度如图1－1－29（a）所示,调节时应使游标尺的第 条刻度线与主尺上 mm刻度线对齐。若游标尺刻度如图1－1－29（b）所示，调节时应使游标尺上的第 条刻度线与主尺上 mm刻线对齐。
4、在游标卡尺两测量脚间的狭缝宽度从0.1mm逐渐增加到0.8mm的过程中，通过狭缝观察同一线状光源的情况是（ ）
A、衍射现象逐渐不明显，最后看不到明显的衍射现象了。
B、衍射现象越来越明显；
C、衍射条纹的间距随狭缝变宽而逐渐变小；
D、衍射条纹的间距随狭缝宽度变宽而变大；
5、可见光在空气中的波长范围是：4.4×10－4mm到7.7×10－4mm之间。下面关于光的衍射现象发生条件的说法中正确的是（ ）
A、卡尺两脚间的狭缝的宽度小到万分之几毫米以下时，才观察到明显的衍射现象；
B、卡尺两脚间的狭缝小到0.4mm以下,通过它观察线状白炽灯的灯丝，有明显的衍射现象
C、卡尺两测量脚间的狭缝小到0.2mm以下，通过它观察各种光源，都能看到明显的衍射现象。
D、光的衍射条件“缝或孔的尺寸跟光的波长可以相比拟”是非常严格的，即只有孔或障碍物的尺寸跟光波长差不多时才能观察到光的衍射。
6、图1－1－30是通过游标卡尺两测量脚间的狭缝观察线状白炽灯时所拍下的四张照片，这四张照片表明了光通过单狭缝后形成的 图样。从照片（a）到（d）的图样分析可知，游标卡尺两测量脚之间的宽度是由
变 的，照片（d）中间条纹的颜色应是 色。
E组 静电场中等势线的描绘
1、在“电场中等势线的描绘”的实验中，提供了下列操作步骤，其中有差错的步骤为 。把正确的步骤选出，按合理的顺序将操作步骤的序号填在下面的横线上：
或 。
（1）在导电纸上画出两个电极的连线；
（2）将白纸、复写纸、导电纸依次铺放在木板上，并用图钉把三层纸固定在木板上；
（3）把电键闭合；
（4）把两个圆柱形电极平放在导电纸上，并通过电键分别与电源的正负极相连；
（5）在两个电极的连线上取间距大致相等的五个基准点，并用探针把它们的位置复印在白纸上；
（6）将灵敏电流计的两个接线柱与两个探针相接；
（7）将一个探针接在某个电极上，用另一个探针接触导电纸探测出若干等势点，连接这些等势点的平滑曲线就是一条等势线；
（8）将一个探针接触某个基准点不动，另一探针缓慢地反复移动，当灵敏电流计示数为零时用探针把这个(等势)点的位置复印在白纸上，用上述方法，在该基准点两侧各探测出五个等势点；
（9）探测出另外四个基准点的等势点；
（10）断开电源、取下白纸，描出电场中的等势线；
2、如果在“电场中等势线的描绘”实验中，每相差0.1V就画一条等势线，那么这些等势线在空间的分布情况是( )
A、以电极连线为中心的轴对称；
B、以电极连线的中垂线为中心的轴对称；
C、等势线之间的距离相等，间隔均匀；
D、距电极越近等势线越密；
3、“描绘电场中等势线”的实验装置如图1－1－31所示，如果以a、b两个电极的连线为X轴，以a、b连线的中垂线为y轴，并将一个探针固定置于y轴上的某一点，合上开关K，而将另一探针由b电极处沿x轴负方向移到a电极的过程中，灵敏电流计G的指针与零刻度线夹角的变化情况是（ ）
A、逐渐增大；
B、逐渐减小；
C、先变大后变小；
D、先变小后变大。
4、用实验方法得到的等势线如图1－1－32所示，电极A为正，B为负。一电子从图中的a点移到b点 ，电势能 （填“增大”或“减小”）。并在图中画出电场的电场线。
5、在图l－1－33中，A、B是两个电极，a、b、c、d、e是五个基准点。若电流从正接线柱流入G时，表针向正接线柱一侧偏转，且探针Ⅰ接触基准点d，另一探针Ⅱ接触P点时，灵敏电流计指针向正接线柱一侧偏转，为了尽快探测到d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
6、图l－l－34(a)是“电场中等势线描绘”的实验器材实物图，其中灵敏电流计的内部结构原理图如图1－1－34（b）所示，请用实线作导线连实物电路图。
7、在描绘等电势线的实验中，若把实验中的圆柱形电极改为长方体电极，会不会影响所描绘的等势线的形状？ （填“会”或“不会”）。若将电源电压提高为原来的2倍，则描绘得到的等势线形状与原来 （“相同”或“不同”）。找基准点的等势点时每次移动的跨度与原来相比应当 些（“大”或“小”）。
8、灵敏电流计的接线板上有三个接线柱，如图1－1－35所示，使用时应先接 接线柱和 接线柱，若指针偏转不明显，再将 接线柱换到 接线柱上。若该实验中没有灵敏电流计，是否可以用内阻较大的电压表代替？答 （填“能” 或 “不能”）
如能用电压表代替，具体做法应如何？
F组 演示实验与著名典型实验举例
1、图1－1－36是研究受迫振动的实验装置，当用不同转速匀速转动把手时，把手就给弹簧振子一个周期性的驱动力使弹簧振子作受迫振动，可以看到（ ）
A、振子作受迫振动的频率总等于驱动力的频率；
B、振子作受迫振动的频率总等于振子的固有频率；
C、当驱动力的频率与振子固有频率相等时，振幅最大；
D、振子的振幅与驱动力的频率无关；
2、图1－1－37是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源。图中已画出波源所在区域的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）之间距离表示一个波长。关于波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是（ ）
A、此时能明显观察到波的衍射现象；
B、挡板前后波纹间距离相等；
C、如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象；
D、如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显观察到衍射现象。
3、关于布朗运动的实验，下列说法中正确的是（ ）
A、图1－1－38中记录的是分子做无规则运动的情况；
B、图1－1－38中记录的是微粒做布朗运动的轨迹；
C、实验中可以看到，微粒越大布朗运动越明显；
D、实验中可以看到，温度越高布朗运动越激烈；
4、在图1－1－39所示的两个验电器A与B的顶端各安装了一个金属圆筒（称作法拉第圆筒），验电器B带有电荷。现用带有绝缘柄的金属小球e把B上的电荷尽量多地搬移至A，应采用的方法是（ ）
A、 把e与B的圆筒内壁接触后再与A的圆筒外壁接触，重复多次；
B、 把e与B的圆筒外壁接触后再与A的圆筒外壁接触，重复多次；
C、 把e与B的圆筒内壁接触后再与A的圆筒内壁接触，重复多次：
D、 把e与B的圆筒外壁接触后再与A的圆筒内壁接触，重复多次。
5、在研究点电荷作用力与距离、电量关系的演示实验中利用 方法来改变电荷的电量。演示装置如图1－1－40所示。
如果，则A、、B的连线必须在
如果，则必须是α 。
6、用电子射线管演示带电粒子在磁场中受洛仑兹力的实验装置如图1－1－41，图中虚线是带电粒子的运动轨迹，那么A接直流高压电源的 极，C为蹄形磁铁的 极。
7、图1－1－42为一演示实验电路图，图中L是一带铁芯的线圈，A是一灯泡，电键S处于闭合状态，电路是接通的。现将电键S打开，则在电路切断的瞬间．通过灯泡A的电流方向从 端到 端，这个实验是用来演示 现象的。
8、图1－1－43是一竖立的肥皂液薄膜的横截面，关于竖立的肥皂液薄膜上产生光的干涉现象，下列陈述中哪些是正确的（ ）
A、干涉条纹是由于光线在薄膜前后两表面反射形成的两列光波叠加造成的；
B、干涉条纹的暗线是由于上述两列反射波的波谷与波谷叠加造成的；
C、用绿色光照射薄膜产生的干涉条纹间距比黄色光照射时小；
D、薄膜上的干涉条纹基本上是竖立的；
9、图1－1－44表示的是透镜成像实验的装置（ ）
A、如透镜是凸透镜，则不论物体放在透镜左方何处，只要把光屏移到适当位置，一定能在屏上得到物体的像；
B、如透镜是凸透镜，则不论物体放在透镜左方何处，去掉光屏用眼睛从右向左沿主轴直接观察，一定看不到物体的像；
C、如透镜是凹透镜，则不论物体放在透镜左方何处，只要把光屏移到适当位置，一定能在屏上得到物体的像；
D、如透镜是凹透镜，则不论物体放在透镜左方何处，去掉光屏而用眼睛从右向左沿主轴直接观察，一定能看到物体的像。
10、如图1－1－45所示，用分光镜来观察氢的线状谱时，可观察到可见光范围内的四条特征谱线， 在实验中下列说法哪些是正确的（ ）
A、缝宽不能太大，否则就不是线光源；
B、S缝宽不能太小，否则发生衍射，
光不再是直线传播，且没有足够强的光
进入平行光管，光谱线就不清晰；
C、只要缝宽一定，S缝离凸透镜L1的
距离可任意确定；
D、光屏上的明线实际上是S的像，
一条明线对应一定频率的光，
调节s的宽窄就能适当调节明线的宽窄；
11、在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连。用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度，如图1－1－46所示，这时（ ）
A、锌板带正电，指针带负电；
B、锌板带正电，指针带正电；
C、锌板带负电，指针带正电；
E、 锌板带负电，指针带负电。
F、
12、在一次观察衍射现象的实验中，观察到如图1－1－47所示的清晰图样，那么障碍物应是（ ）
A、很小的不透明圆板；
B、很小的中间有圆孔的不透明圆板；
C、约有碗口大小的不透明圆板；
D、约有碗口大小的中间有圆孔的不透明圆板；
13、图l－l－48中是一种放射性物质，虚线方框内是匀强磁场，LLˊ是厚纸板，MMˊ是荧光屏，实验时发现在荧光屏的O、P两点处有亮斑。问此时磁场的方向、到达O点的射线、到达P点的射线应属下面的哪种情况（ ）
【参考答案】：
A组：
1、C; 2、3.00 ,1.80, 2.40; 3、A，C,D 4、（1）略，（2）5.8； 5、B;
6、D; 7、A,B,C
B组：
1、C; 2、A,C,E; 3、B; 4、C; 5、（1）斜槽末端切线水平；（2）同一高度释放；（3）重垂线、铅垂线； 6、C; 7、C; 8、2m/s,2.5m/s;
9、； 10、在曲线上选取三个点1、2、3，令相邻两点间水平距离相等，测水平距离s，再测出相邻两点间的竖直距离
C组：
1、A,B,C; 2、（1）（4）； 3、右，A; 4、A,B,D 5、D; 6、A;7、（1）向正接线柱偏，（2）下端S极，（3）磁铁向上运动，（4）与（1）的绕向相反；8、图略，左偏。
D组：
1、0.9,5.17,2.80,1.19; 2、49，0.02mm,3.238; 3、5，5，10，10；4、A,C; 5、B; 6、衍射，宽，窄，白；
E组：
1、（7）错，（2）(4)(6)(1)(5)(3)(8)(9)(10)或（2）（4）（1）（5）（6）（3）（8）（9）（10）； 2、A,B,D; 3、D; 4、增大，图略； 5、D; 6、略；7、会，相同，小；8、“－”，G,G,G0 能，将电压表一端接某一电极，另一端接探针，使探针与基准点接触并在其附近移动，电压表读数相等的点即为等势点。
F组：
1、 A,C; 2、A,B,C; 3、D; 4、D; 5、接触，同一水平线上，θ<50；
6、负，N; 7、a,b,自感； 8、A,C; 9、D; 10、A,B,D 11、B;
12、A; 13、C
三、测量型实验
[考点指向]
从严格意义上讲，测量型实验才是真正的实验，因为这类实验原理和实验结合紧密，应用了较准确的测量仪器，结果客观准确，与事实相符。这类实验主要包括力学中的“长度的测量”、“测定匀变速运动的加速度”、“用单摆测定重力加速度”；热学中的“用油膜法粗测分子的大小”；电学中的“测定金属材料的电阻率”、“伏安法测电阻”、“描绘小电珠的伏安特性曲线”、“多用电表的使用”、“伏安法测电源的电动势和内电阻”等；光学中的“测定玻璃的折射率”、“测定凸透镜的焦距”和“用双缝干涉测光的波长”等。可见，这部分实验以电学实验为主。灵活多变是这类实验一个明显的特征，因此，设计性实验常常和这部分实验结合，或利用其装置改做其他实验；或利用几个实验中的一些方法测量其他物理量；测电阻时，既可以测未知电阻的阻值，也可以测量电压表、电流表等电表的内阻。由于在此类实验中曾多次使用电流表和电压表，因此，应用这两种电表的几乎所有实验都可以设计，无疑增大了考察的灵活性。近年来，试题中又逐渐引入了电阻箱以及单刀双掷开关等器件，使考察的能力要求大大提高。
从近年的高考命题情况分析，今后的高考中测量类实验的力学部分命题思路不会有太大的变化，而电学实验的“设计型”趋向会进一步增大，而且应该是每年必考的实验。
[典型例题解析]
A组 测定匀变速运动的加速度
[例1]图1-3-1表示用打点计时器记录小车的运动情况，开始时小车在光滑水平玻璃板上运动，后来在薄布面上作匀减速直线运动，所打出的纸带如图1-3-1所示（附有刻度尺），纸带上相邻两点对应的时间间隔为0.02s。从纸带上可以确定小车做匀减速运动的初速度是 ；小车在布上运动的加速度大小是 。
解析：从纸带上的点迹可以看出，小车开始作匀速直线运动，可利用v=来计算。为了减小实验误差，S可取6.00～13.30cm之间的距离，t取相应值0.08s。加速度a的计算根据ΔS=aT2处理。
误区：题图中给出的小车运动方向要对应好，即小车起始阶段，小车运动较快，相同时间内运动的距离大。从纸带上看，小车是从右向左运动的。
说明：本实验的关键是处理纸带。处理纸带时应注意：
（1） 要会区别打点计时器打出的计时点还是人为选取的计数点。
（2） 要会确定打点计时器的打点周期，从而确定计时点或计数点之间的时间间隔。
（3） 公式中位移S1、S2、S3……是相邻两个计数点间的位移，不要误认为是总位移。
B组 用单摆测重力加速度
[例2]某同学在做“利用单摆测重力加速度”实验中，先测得摆线长为97.50cm，摆球直径为2.0cm，然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间t（如图1-3-2）。
（1）单摆摆长为 cm，秒表所示读数为 s。
（2）（选择题）如果他测得的g值偏小，可能的原因是[ ]
A. 测摆线长时摆线拉得过紧；
B. 摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了；
C. 开始计时，秒表被过迟按下
D. 实验中误将49次全振动数为50次
解析：98.5 ，99.8，B。
摆长L=L′+d/2=98.50cm；t=99.8s；机械秒表的读数方法是：先读出小圈内的分钟数（本题为1.5min=90s），再加上外面大圈上的秒数（本题为9.8s），因此，最后的结果是t=90s+9.8s=99.8s。这种读数方法与游标卡尺的读数方法相似。
由单摆周期公式T=2π,推出g===；
对于A项，L的测量值偏大，则g的测量值偏大；对于B项，L的测量值偏小，g的测量值偏小；C项，t的测量值偏小；D项，n的测量值偏大，都有g的测量值偏大。
说明：随着高考读表、读尺错误率升高、得分率降低现象的日益明显，在高考中对基本实验器材应用的考察逐年增加，且分值相对较重。其中包括游标卡尺、螺旋测微器的使用，气压计的使用，电流表、电压表、灵敏电流计、多用电表的使用以及本题中秒表的使用。这些仪器或器材都是中学物理实验的最基本器材，在实验时应重点练习它们的使用及正确熟练地读取实验数据，已成为几乎每年必考的项目，应加强这方面的练习。同时应当注意：考察的内容和仪表逐渐与实际测量的需要相联系，如50分度游标卡尺的使用范围很广，电子仪表，数字式仪表逐渐取代了机械表，螺旋测微器的适用范围较窄等。常用的基本仪器的使用确应重视。
本道试题以实验题的形式出现，同时也考察了实验中的一些注意事项。如摆长的测量方法，周期T的测量方法。在这个实验中，为了减小误差，测得了30次到50次全振动所用的总时间求出周期T仅是其中的一个方面，还应注意改变摆长后再重复测量，求得几个g值，最后取平均值。
该实验的实验原理为：当单摆摆角θ很小（θ﹤5o）时，可把其振动看成是简谐运动，其固有周期T=2π,由公式g=即可得g值。所以只要测出摆长L和单摆的周期T，即可算出重力加速度g值。
在该实验中应注意如下事项：
（1） 小球摆动时，摆角应小于5o，且应在同一竖直面内摆动，不应成为圆锥摆或椭圆摆。可以证明圆锥摆的周期公式T=2π，比单摆的周期小。
（2） 计算单摆的振动次数时，应以摆球通过平衡位置开始计时，以后摆球从同一侧通过平衡位置计时截止。
C组 伏安法测电阻及金属材料的电阻率
[例3]（′89全国高考题）在测量金属的电阻率的实验中，金属导线长约0.8m，直径小于1mm，电阻在5Ω左右。实验步骤如下：
（1）用米尺测量金属导线的长度，测三次，求出平均值L，在金属导线三个不同的位置上用 测量直径D，求出平均值；
（2）用伏安法测量金属导线的电阻R。试把图1-3-3中所给的器材连接成测量R的合适的线路。图中电流表的量程为0.6A，内阻接近1Ω；电压表的量程为3V，内阻为几kΩ；电源的电动势为6V；变阻器的阻值为0～20Ω。在闭合电键前，变阻器的滑动触点应处于正确位置。
（3）用上面测得的金属导线的长度L、直径D和电阻R，可根据电阻率的表达式ρ= 算出所测金属的电阻率。
解析：（1）螺旋测微器；（2）金属导线电阻约5Ω，与安培表内阻接近，而远小于伏特表内阻，故应该采用A表外接，如图1-3-4所示。（3）
说明：在测电阻（电阻率）实验中有以下几个问题须同时考虑：
1. 电流表内接法和外接法
由于电流表、电压表的内阻影响，不管采用电流表内接还是外接，都将存在误差。分析时紧紧抓住：电压表和电流表的读数尽可能是RX的两端电压和通过电流的值。
（1）当RV﹥﹥RX时（所谓远大于，一般是指大于100倍以上），采用图1-3-5（a）接法。
∵此时RV引起的分流误差很小，A表的读数几乎就是流过RX的电流，而V的读数就是RX两端的电压。
∴此时RX=较接近真实值。此电路的测量误差是电压表的分流所引起的。
（2）当RA﹤﹤RX时，图1-3-5（b）图。
∵此时RA引起的分压误差很小，V表的示数几乎就是Rx两端的电压，而A表的读数就是通过RX的电流。
∴此时RX=较接近真实值，电路的测量误差是电流表的分压造成的。
可以简记为：a.当时，即RX<时，采用电流表外接；RX〉时采用电流表内接。
（具体证明详见“实验15伏安法测电阻的电路选择”）
2. 变阻器的限流和分压作用
(1)限流作用：控制或调节电路中的电流。使用时接滑杆的一端（c或d）和电阻线圈的一端（a或b），如图1-3-6负载Rx的电压调节范围约为～ε。在合上开关前一定要使变阻器所使用的阻值最大，因此在闭合开关前一定要检查滑动触头P是否处在正确位置。
（2）分压作用：如图l－3－7所示，滑片P自a端向b端滑动时，负载电阻RX可分得从0开始连续变化的所有电压值（限流作用则不能）。滑动变阻器作分压使用时，调节负载上电压的变化范围比用作限流器时调节范围大，调节范围为0～ε，合上开关前滑片P应在a瑞，以使负载的电压和电流最小（均为零）。
在下列几种情况下,都应采用滑动变阻器的分压作用：
（1）当电路用滑动变阻器的限流作用时，电路中的最小电流均超过该支路中最大允许通过的电流时，必须用分压电路
（2）若滑动变阻器的最大电阻R＜RX,以致于当滑动变阻器用做限流作用时滑片P滑到滑动变阻器的两端时电路中电流的变化范围不大，要应用分压电路。
（3）题目中已明确要求被测电阻两端的电压从零开始变化或变化范围尽可能大时要用分压电路；又如电表改装后，要求和标准电表逐一刻度进行校准，也要用分压电路。
（4）实验中已给出一组I、U数据或I—U图线，经过分析发现，有些数据不是限流电路的结果时要用分压电路。
3．螺旋测微器的使用
螺旋测微器的螺距很短，例如等于0.5mm。周长比较长，例如等于50mm。把周长分为50等份，每1等份为1mm(1格)。在一周长上每移动1格（1mm），螺旋沿轴线移动0.01mm；沿周长上转动一周（50格），螺旋沿轴线移动0.5mm。因此大于0.5mm的读数可由固定刻度直接读出，小于0.5mm部分由可转动的螺旋刻度读出。在读数时是否超出0.5mm，由固定刻度的0.5mm刻度线来确定，超过就加上0.5mm，否则不加。
如图1-3-8固定刻度的读数是6.5mm（已超过0.5mm刻度线），可动刻度的读数是0.220mm（末位0是估读出来的，不能舍去），所以此时读数是6.50＋0.220=6.720mm。
4．用多用电表的欧姆挡可以粗测电阻，为选择安培表的内外接法和滑线变阻器的分压、限流作用做准备。
D组 伏安法测电池电动势和内电阻
［例4］某同学利用图1-3-9所示的给定器材和导线来测定一节干电池的电动势和内电阻，其主要实验步骤如下：
①先画出实验电路图，而后用导线将实物连接起来。
②移动滑动变阻器的滑键使其在电路中的初始阻值 。
③闭合电键K，改变滑动变阻器的阻值，记录如下表格数据，依据数据，做出U—I图像求出干电池的电动势ε= ，内电阻r= 。
实验次数 1 2 3 4 5
电压U/V 1.40 1.30 1.20 1.10 1.00
电流I/A 0.18 0.40 0.60 0.83 1.00
解答：（1）电路图见图1-3-9，实物连接图略；（2）最大；（3）1.5V，0.5Ω。
说明：实验原理：
如图1-3-10（a）．改变变阻器的阻值从两电表中读出两组对应的数值（U1、I1）和（U2、I2），由全电路欧姆定律可得；U1=E－I1r，U2=E－I2r可解出E、r的数值。
为减少误差，多测量几组U、I值，然后在U—I图中描点作图。所得图线的沿长线与U轴交点即为电动势。图线斜率的绝对值即为电源的内阻r。
r=|ΔU／ΔI|=E/I短，如图1-3-10（b）。
实验注意事项：
①干电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势会明显下降，内阻r会明显增大，因此实验中不要将I调得过大，读电表要快，每次读完立即断电。
②在画U—I图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧，而不要顾及个别离开较远的点以减少偶然误差。
③干电池电阻较小时U的变化较小，坐标图中数据点将呈现如图1-3-11（a）所示的状况，下部大面积空间都得不到利用，所描的点及所连的线误差较大。为此可使纵坐标不从零开始，可以如图1-3-11（b）所示那样，把纵坐标的比例放大，可使结果的误差小些。此时图线与横轴交点不表示短路状态，计算内阻要在直线上任意取两个相距较远的点，由它们的坐标值计算出斜率的绝对值即为内阻r。
式中：E为电源电动势，I0为直线与横坐标的交点，U0为I0对应的电压。
实验误差与误差分析：
①第一种实验线路（课本上的测量线路）： U=E－Ir中I必须是流过电源的电流，而本实验用图l-3-10所示的电路是存在系统误差的。这是由于伏特表分流IV，使安培表示数I测小于电池的输出电流I真。
∵I真=I测+IV，而，U越大，IV越大；当U趋于零时．IV也趋于零；
∴它们的关系可用图1-3-12表示，测量图线为AB，真实图线为A′B。由图线可看出测量图线AB的斜率绝对值和在纵轴上的截距都小于A′B，因此r和E的测量值都小于真实值。
对于r测＜r真，E测＜E真．也可从电路上解释：由于实验中是把变阻器的阻值R看成是外电路的电阻，因此伏特表应看成内电路的一部分（如图1-3-13方框内），故实际测出的是电池和伏特表这一整体的等效内阻和电动势（r测和E测）。
∵伏特表和电池并联 ∴等效内阻r测小于电池内阻r真
∵外电阻R断开时，a、b两点间电压小于电动势E测。此时只有伏特表构成回路。
∴Uab＜E真，即E测＜E真。
③第二种实验线路
测量电源电动势和内阻的第二种接法如图1-3-14所示。
由于安培表的分压作用：∵U真=U测＋UA=U测＋IRA（RA为安培表的内阻）这样在U一I图上对应每一个I应加上一个修正值ΔU=IRA。由于RA很小，所以在I很小时ΔU趋于零，I增大，ΔU也增大，理论值与测量值的差异如图1-3-15所示。
由图可知：E测=E真，r测﹥r真（内阻测量误差非常大）。
E组测定玻璃的折射率
[例5]（94全国高考题）某同学在测定一个厚度均匀的圆形玻璃的折射率时，先在白纸上作一个与圆形玻璃同半径的圆，圆心为O，将圆形玻璃平放在白纸上，使其边界与所画出的圆重合。在玻璃某一侧竖直插两枚大头针P1和P2，在另一侧再先后插两枚大头针P3和P4，使从另一侧隔着玻璃观察时，大头针P4、P3和P2、P1的像恰好在同一直线上。移去圆形玻璃和大头针后,得图1-3-16，请在图中画出：
（1）沿P1、P2，连线方向的入射光线通过圆形玻璃后的传播方向；
（2）光线在玻璃内的传播方向；
（3）在光线的入射点作法线，标出入射角i和折射角r；
（4）写出计算玻璃折射率的公式（不必计算）。
解析：如图1-3-17所示。
①P3P4光线为入射光线P1P2通过玻璃后的折射光线；
②O1O2光线为入射光线P1P2在玻璃中的折射光线；
③如图。
说明：在对透明介质折射率的测量中，或者是有关折射率的计算中，首先是要做好光路图，重要的是确定入射光线和折射光线。本题中，利用镜前镜后插针，来确定入射光线的方法简单易行且测量结果准确。利用公式来进行计算时，可根据光路图，直接用量角器测量入射角和折射角。也可根据光路图，把入射角和折射角的正弦值转化在直角三角形中，用边长比的形式将折射率表示出来。后一种方法测量简单。在一些折射率的计算题目中，就是利用这种方法。
本题是测均匀圆形玻璃的折射率，和测玻璃砖的折射率在理论上是完全一样的。下面简述测玻璃砖折射率的原理和注意事项，请对照理解。
实验原理：
当光线AO以一定的入射角；穿过两面平行的玻璃砖时，其光路图如图1-3-18所示，只要画出入射光线AO、出射光线O′B及界面aa′、bb′，就能画出折射光线OO′，量出入射角i、折射角r代入算出n。
实验注意事项：
①插针P1与P2、P3与P4的间距要适当地大些，不要靠得太近；选择玻璃砖时宽度宜大些，这样可减小确定光路方向时出现的误差，提高测量的准确度。
②入射角不能太小（接近零度），也不能大大（接近的90o）。因为入射角太小时折射角就更小，测量时相对误差增大；入射角太大时导致反射光线太强、折射光线太弱，不易观察，很难确定P3、P4的位置。
③如果插针P1、P2的连线过分射向玻璃砖右侧，且入射角又大于某一数值，会出现隔着玻璃砖沿P2P1方向观察不到P1、P2两针情况，此时的光路图如图1-3-19所示，遇到这种现象可将玻璃砖沿aa′界面向右平移。
④实验中一旦玻璃砖宽度所定的界面线aa′和bb′画好后放置的玻璃砖就不要随便移动，如果稍微上下平移了玻璃砖对测量结果没有影响，其光路如图1-3-20所示，若玻璃砖稍微斜移动，测得的折射率肯定发生变化。
⑤本实验若不用量角器而改用圆规和毫米刻度尺，既方便又可减少误差，如图1-3-21所示，以入射点O为圆心，以折射光线OO′为半径画圆，延长入射光线交圆于C点，然后过O′和C分别作aa′的垂线，得交点A和B，用毫米刻度尺测OA和OB的长度，则玻璃的折射率：
⑥本实验中如果采用的不是两面平行的玻璃砖，如采用三棱镜、半圆形玻璃砖，只是出射光与入射光不平行，但一样能测出折射率。
F组 测凸逐镜的焦距
［例6］应用公式来测定凸透镜的焦距，其主要实验步骤如下：
A．移动透镜使小灯泡灯丝在光屏上成缩小的实像，并读出此时支架刻度线所对应光具座标尺的刻度值；
B．使小灯泡、透镜、光屏三者的支架并在一起．调节支架高度使三者的中心位于同一高度；
C．用无限远处物体成像的方法粗略估计凸透镜的焦距；
D．移动透镜，使小灯泡的灯丝在光屏上成放大的实像，并读出此时支架刻度线所对应光具座标尺的刻度值；
E．将小灯泡、透镜、光屏安装在光具座的支架上，注意使透镜平面、光屏和光具座垂直；
F．打开电源，使小灯泡发光；
G．读出小灯泡支架及光屏支架的位置所对应光具座标尺的刻度值；
H．根据读出的有关刻度值计算L和d，代入公式，计算出f的值。
与正确步骤相比：
①上述过程有一处重要疏漏，它是 。
②将补充的步骤列为I，与上述步骤一起按合理操作顺序列出，应为 。
解析：①共轭法测凸透镜的焦距，需要在光屏上两次成清晰的像，而凸透镜成像的物、屏最短距离为4f，即当u=2f时，成等大、倒立实像，因此两次成像必须满足物、屏间距L＞4f。
③C、E、B、I、F、A、D、G、H。
实验所用的方法不同，原理和实验步骤均有所不同，请参照以下说明：
（1）公式法：使发光体成像于纸屏上，测出此时的物距u和像距v，代入公式即可求出焦距f（99全国高考题）。
实验步骤：
①先用平行光聚焦法估测凸透镜的焦距f′；
②在光具座上由左向右依次放置小灯、凸透镜、白纸屏（或毛玻璃屏）：
③调节小灯泡中心、透镜中心、白纸屏中心高度大致相等，且使三者共轴；
④接通电源，移动透镜和光屏，直到在屏上获得清晰灯丝的像为止；
⑤在光具座上读出灯泡到透镜的距离u和透镜到白纸屏的距离v并填入记录表格里。
⑥改变u和v按上述方法再做几次实验。
①应用公式f=uv/（u+v）计算出各次实验的不同值，再取平均值便是凸透镜的焦距。
（2）共轭法：把小灯和白纸屏固定，让它们之间的距离L满足L＞4f，在灯和光屏之间移动凸透镜，在屏上必能得到小灯两次清晰的像，测出透镜在两次成像之间的位移d，即可用公式求出焦距f。
证明如下：（如图1-3-22所示）
固定小灯和光屏，使它们的距离L足够大，移动凸透镜使光屏上出现小灯清晰的像，设物距为u，，则像距为（L－u），由透镜成像公式得
可得u2－Lu＋fL=0；
当Δ=L2－4Lf>0，即当L>4f时，u有两个实解：
；；
；；
由或可得
这两个解表示透镜在两个不同位置（如图1-3-22中l、2位置）时，小灯分别在屏上所成的实像（一大一小的像）。
实验步骤：
①先用平行光聚焦法估测凸透镜的焦距f′；
②按公式法实验时的方法安置好小灯、凸透镜和白纸屏，并使小灯与纸屏距离满足L＞4f；
③接通电源，移动透镜使灯丝在屏上两次成清晰的像，记下这两次成像时透镜的位置，求出两个位置l、2之间的距离d，把L和d的值填入自己设计的表格里；
④改变L的数值，重做几次实验；
⑤用公式求出各次实验的f值，再算出f的平均值。
注意事项：
①当L＜4f时，无论怎样移动透镜，在屏上都得不到灯丝清晰的像；当L=4f时在屏上只能成一次清晰的像，且此时透镜正好在物和屏的中央；当L＞4f时，移动透镜在屏上可成两次清晰的像，且一次是放大的，另一次是缩小的。
②共轭法中，两次成像放大率的乘积m1m2=1。
【扩展研练】
A组测定匀变速直线运动的加速度
1．打点计时器的打点周期取决于 ［ ］
A交流电源电压的高低 B交流电源的频率
C永久磁铁的磁性强弱 D振片的固有频率
2．一名学生在练习使用打点计时器时纸带打出的不是圆点而是一些短线，这可能是因为 [ ]
A打点计时器错接在直流电源上 B电源电压不稳定
C电源频率不稳定 D振针压得过紧
3．根据打点计时器打出的纸带，我们可以不利用公式计算就能直接得到的物理量是 [ ]
A时间间隔 B位移 C加速度 D平均速度
4．利用打点计时器，研究通过计时器的纸带，可以分析物体运动的速度和加速度，这一实验能够分析的运动可以是[ ]
A．匀加速直线运动 B．匀减速直线运动
C．速度方向由负变正，加速度方向恒为正的直线运动
D．速度方向为正，加速度方向由负变为正的直线运动
5．打点计时器所用的电源是50Hz的交流电，其相邻点间的时间间隔是T，若纸带上共打出N个点，这纸带上记录的时间为t，则[ ]
A．T=0.1s，t=NT B．T=0.05s，t=（N－1）T
C．T=0.02s，t=（N－1）T D．T=0.02s，t=NT
6．某同学在用打点计时器测定匀变速直线运动的加速度时，得到了图1-3-23所示的纸带，他舍弃密集点后，从O点开始每隔两个点取一个计数点，则每两个计数点的时间间隔为 s．测得OA=3.20cm，DE=9.72cm9，物体运动的加速度为 m/s2。
7．图1-3-24是某同学测量匀变速直线运动的加速度时，从若干纸带中选中的一条纸带的一部分，他每隔4个点取一个记数点，图上标明了他对各记数点间的距离的测量结果（单位：cm）。
①为验证小车是匀变速运动请进行下列计算，并填入表内：
S2－S1 S3－S2 S4－S3 S5－S4 S6－S5
各位移差与平均值最多相差 cm，位移差与其平均值的最大相对误差为 ℅。由此可以得出结论，小车在任意两个连续相等时间内的位移之差，在 范围内相等，所以小车的运动是 。
②根据匀变速直线运动的规律，可以求得物体的加速度：
m/s2
③根据可以求出= m/s2，= m/s2，= m/s2，所以= m/s2。
8．图1-3-25为打点计时器记录的一辆做匀加速直线运动的小车运动情况的纸带的一部分，D1是任选的第1点，D11、D21是第11和第21点，若加速度为10cm/s2,则该计时器的工作频率是 Hz。
9．在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，小车挂上钩码和纸带后停在靠近打点计时器处，这时钩码离地面高度为0.8m，现要求纸带上记录的点数不得少于41个，则小车运动的加速度应不超过 m/s2（纸带与木板足够长）。
10．在测定匀变速直线运动的加速度的实验中，为了减小测量小车运动加速度的相对误差，下面列举的措施中，哪些是有益的？[ ]
A．使小车运动的加速度尽量小一些
B．适当增加挂在细绳下的钩码的个数
C．在同样条件下，打出多条纸带，选其中一条最理想的进行测量和计算
D舍去纸带上密集的点，然后选取计数点，进行计算
B组 用单摆测重力加速度
1．在利用单摆测定重力加速度的实验中，除单摆的装置以外，所需要的设备或仪器最少必须还有[ ]
A．一块秒表和一个摆球 B一根米尺和一根丝线
C．一块秒表和一根米尺 D一个摆球和一根丝线
2．利用单摆测重力加速度的实验中误差主要来自[ ]
A．摆长测量中的误差 B．周期测量中的误差
C．摆角超过5o时产生的误差 D．由于π值的近似取值而带来的误差
3．在利用单摆测定重力加速度的实验中，若测得g值偏小，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，将悬线长加小球的直径
C．测量周期时，将n次全振动误计成n+1次全振动
D．单摆振动时，振幅较小
4．在用单摆测定重力加速度的实验中，某同学做实验时测得摆球的直径为16.0mm，用米尺量摆长，结果如图l-3-26（a）所示，测量单摆完成40次全振动的时间的秒表读数如图1-3-26（b）所示，由此可计算出当地的重力加速度为 m/s2（保留到小数点后两位数字）。
5．下表是用单摆测定重力加速度实验中获得的有关数据：
（1）利用上述数据，在坐标图1-3-27中描出L—T2图像。
（2）利用图像，取T2=5.2s2时，L= m，重力加速度是 m/s2。
摆长L/m 0.4 0.5 0.6 0.8 1.2
周期T2/s2 1.6 2.2 2.4 3.2 4.8
6．某同学在用单摆测重力加速度的实验中，所用摆球密度不均匀．无法确定质心。他第一次测得悬线长L1（未加摆球半径），周期为T1，第二次测得悬线长L2，周期T2。根据上述数据可以确定当地的g值为 [ ]
A． B
C D无法计算。
7．从高十多米的实验楼的天花板上垂下一个单摆，静止时摆球离地只有几个厘米，实验者仅有一个满刻度为lm的刻度尺和一块秒表。用上述器材可测得当地重力加速度的表达式是 。
C组 伏安法测电阻及金属材料的电阻率
1．螺旋测微器的精密螺纹的螺距为0.5mm，可动刻度分成50等份，可动刻度每转过一等份，测微螺杆前进或后退的长度为a，可动刻度每转过一周，测微螺杆前进或后退的长度为n，则应有 [ ]
A．a=0.05mm，n=0.5mm B．a=0.01mm，n=0.1mm
C．a=0.01mm，n=0.5mm D．a=0.01mm，n=0.05mm
2．用螺旋测微器测量长度时 ［ ］
A．可以准确到百分之一毫米 B．可以准确到千分之一毫米；
C．可以测量到百分之一毫米 D．可以测量到千分之一毫米。
3．有一螺旋测微器，当测微螺杆与小砧并拢时，可动刻度的零刻度线恰好与固定刻度的零刻度线对齐。若旋转可动刻度使其恰好转动180o，这时的读数应是[ ]
A0.25mm B0.250mm C2.5×10－4m D2.5×10－3m
4．用螺旋测微器测某一圆柱体的直径时，测量结果如图1-3-28所示，读数应为[ ]
A 6.23 mm B6.230mm C6.73mm D6.730mm
5．螺旋测微器的固定刻度的最小分度为0.5mm．可动刻度有50个等份刻度。已知被测导线直径的测量值为2.085mm。请在图1-3-29中画出固定刻度线和可动刻度线的标度。
6．“测定金属的电阻率”实验中，下列操作中正确的是[ ]
A．若待测金属导线是漆包线，应该用火烧去表面的漆皮，轻轻抹去灰尘后再测金属丝的直径，千万不可用小刀去刮掉漆皮，而两端接头部分则要用砂布打磨干净，以保证电路接触良好。
B．用米尺反复测量3次导线的总长，求出平均值L，然后将导线接入测量电路中；
C．估计待测金属导线的电阻值大小，选择合适的仪器和实验电路；
D．合上电键S，不断增大滑动变阻器接入电路的有效阻值，记录几组对应的电流强度和电压的数值，计算出导线的电阻R。
7．图1-3-30是用伏安法测电阻的两种常用电路，下列说法正确的是[ ]
A．用（a）图所示电路测得的电阻值总是小于所测电阻的真值，用（b）图所示电路测得的电阻值总是大于所测电阻的真值；
B．选用的电流表内阻越小、电压表内阻越大，测量的误差越小
C．当待测电阻值比电流表内阻大得多时，用（b）图所示电路测量的误差较小；
D．当待测电阻值比电压表内阻小得多时，用（a）图所示电路测量的误差较小。
8．在“测定金属的电阻率”实验中，由可知，对实验结果的准确性影响最大的是［ ］
A．导线直径d的测量； B．电压U的测量；
C．电流I的测量； D．导线长度L的测量。
9．在“测定金属的电阻率’实验中，造成实验误差的原因是［ ］
A．用伏安法测金属丝的电阻时，电流表及电压表内阻对电阻测量的影响；
B．电池的内电阻对实验的影响；
C．用米尺测金属丝的长度时的测量误差；
D．用螺旋测微器测金属丝的直径时的测量误差。
10．图l-3-31所示为用伏安法测电阻的部分电路图。因为不知道待测电阻R的大概值，所以不能确定线路的接法；为了减小误差，可在电路接好以后将电压表的一个接线端K分别与M、N接触，观察电压表和电流表的读数哪一个有明显变化，则下列关于观察到的现象及应选用的接法的叙述中正确的是[ ]
A．若电流表读数有明显变化，K应接在M点；
B．若电流表读数有明显变化，K应接在N点；
C．若电压表读数有明显变化，K应接在M点；
D．若电压表读数有明显变化，K应接在N点。
11．“测定金属的电阻率”的实验，以下操作中错误的是[ ]
A．用米尺量出金属丝的全长三次，算出其平均值；
B．用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径，算出其平均值；
C．用伏安法测电阻时采用安培表内接线路，多次测量后算出其平均值；
D．实验中应保持金属丝的温度不变。
12．欲测量一未知电阻Rx，但不知其电阻约为多少，现采用图1-3-32（a）、（b）所示的两电路图进行测试，闭合开关，（a）图中电压表示数为2.9V，电流表示数为4mA；（b）图中伏特表示数为3V，安培表示数为3mA。则下面对于RX的叙述正确的是[ ]
A．采用（a）图误差较小，RX的测量值为725Ω
B．采用（b）图误差较小，RX的测量值为1000Ω
C．RX的真实值应在725～1000Ω之间；
D．若电源内阻不计，可知RX的真实值为975Ω
13．在用伏安法测电阻的实验中，所用电压表的内阻约为20kΩ．电流表的内阻的为10Ω，选择能够尽量减少误差的电路图接线进行实验，读得的各组数据用实心圆点标于坐标图上，如图1-3-33所示：
①根据各点表示的数据描出I—U图线，由此求得该电阻的阻值RX= Ω（保留两位有效数字）。
②画出此实验的电路原理图。
14．图1-3-34为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需的器材实物图，器材规格如下；
（1）待测电阻RX（约100Ω）；
（2）直流毫安表（量程0～10mA，内阻50Ω）；
（3）直流电压表（量程0～3V，内阻5kΩ）；
（4）直流电源（输出电压4V，内阻可不计）；
（5）滑动变阻器（阻值范围0－15Ω允许最大电流1A）；
（6）电键一个，导线若干。
根据器材的规格和实验要求在图1-3-34上连接实物电路图。
15．某同学在做测定小灯泡功率的实验，得到如下一组U和I的数据。
①在图1-3-35上画出I—U图线。
②从图线上可以看出，当功率逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是
③这表明导体的电阻随温度升高而
编号 1 2 3 4 5 6 7 8
U/I 0.20 0.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.60 3.00
I/A 0.020 0.060 0.100 0.140 0.170 0.190 0.200 0.205
灯泡发光情况 不亮微亮 逐渐变亮 正常发光
16．利用螺旋测微器、米尺和图1-3-36所示的器材（其中电流表内阻约为1Ω，电压表内阻约为5kΩ）测定一根粗细均匀的阻值约为5Ω的金属丝的电阻率。
①用实线代替导线，将图l-3-36中的器材连成实物电路图。要求尽量避免交叉线；电流表及电压表应选用合适的量程（已知电源电动势为6V，滑动变阻器的阻值为0～20Ω）在闭合电键前，变阻器的滑动点应处于正确位置。
②实验时，电流表、电压表、螺旋测微器测金属丝直径和直尺测金属丝长度示数如图1-3-37所示，由图读出金属丝两端的电压U= V，金属丝中的电流强度I= A，金属丝的直径d= mm，金属丝的长度L= cm根据上述数据，可
以计算出所测金属的电阻率ρ= Ω/m。
17．图1-3-38为多用电表欧姆挡的原理示意图，其中电流表的满偏电流为300μA，内阻r=100Ω，调零电阻最大阻值R=50kΩ．串联的固定电阻R=50Ω电池电动势E=1.5V。用它测量电阻RX，能准确测量的阻值范围是[ ]
A．（30～80）Ω B．（3～8）kΩ C．（300～800）Ω D．（30～80）Ω
18．某人用多用电表按正确步骤测量一个电阻阻值，指针指示位置如图1-3-39，则这个电阻值是 。如果要用这个多用电表测量一个约200Ω的电阻，为了使测量比较精确，选择开关应选的欧姆档是 。
19．某学生欲测一个未知电阻的阻值，可供选择的器材有：
①电流表A1量程0～10mA；
②电流表A2量程0～0.6A；
③电压表V1量程0～3V； ④电压表V2量程0～15V；
⑤滑动变阻器一只； ⑥电源4.5v；
③单刀双掷开关一只。
如图1-3-40，当电键K2连a时，两电表的指针偏转角度都在满偏的处；若将K2接b时，其中一个电表的指针偏角几乎不变，另一个电表的指针偏转到满刻度的处。该学生所选用的电压表的量程为 ，所用电流表的量程为 ，该电阻的阻值为 。
20．某学生在实验室测汽车用电热器的电功率，此电热器额定电压为12V（车用蓄电池输出的最高直流电压）。用学生电源代替蓄电池，输出电压为16V。其他器材有：
A．0～3A电流表； B．0～0.6A电流表；
C．0～3V电压表； D．0～15V电压表；
E．0～10 ，0.5A滑动变阻器；F．0～10 ，2A滑动变阻器；
G．导线、开关必备。
U/I 2.4 3.0 5.0 8.0 10.0 12.0
I/A 0.15 0.20 0.30 0.40 0.45 0.50
测量数据记录如上表：
①使用器材：应选用电流表 ；
电压表 ；变阻器 。
②在图1-3-41（a）的方框中画出合理的电路图。
③在图1-3-41（b）的坐标纸上作出U—I图像。
④电热器的额定功率为 。
D组 伏安法测电池电动势和内电阻
1．在测定电池的电动势和内电阻的实验中，待测电池、电键和导线，配合下列哪组仪器，可以达到实验目的[ ]
A．一只电流表和一个电阻箱
B．一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器
C．一只电压表和一个电阻箱
D一只电流表和一个滑动变阻器。
2．做电学实验时元件的位置布列原则是：电表的位置利于观察，电键和滑动变阻器等要操作的器件放在便于操作的地方。图1-3-42所示的几种测电池电动势和内阻的实验电路各器件布列方案的俯视图中，最佳方案是[ ]
3．实验台上备有下列实验器材：①电流表（0～0.6A）；②电流表（0～3A）；③电压表（0－3V）④电压表（0－15V）⑤（滑动变阻器10Ω、2A）⑥滑动变阻器（1750Ω、0.3A）；⑦电键；⑧导线。为了测量一节干电池的电动势和内电阻，应选用的器材是： （填器材序号）。
4．用伏安法测电池的电动势和内电阻的实验中，在坐标纸上以I为横坐标轴，以U为纵坐标轴，利用测出的几组I、U值画U—I图像，得到一条直线如图1-3-43所示，该直线与纵轴交点所对应的U等于 ，这是因为该点所对应的电流I＝0，属于断路情况，断路时路端电压等于 ；这条直线与横轴的交点所对应的电流值等于 。
5．在用伏安法测定电池的电动势和内电阻的实验中，图1-3-44是某一同学的实际接线图，图中接线有一处错误，改正此错误，只须去掉一根导线，这根导线的编号是 。
6．用电流表和电压表测电池电动势和内电阻的实验中，所用电流表和电压表的内电阻分别为0.1Ω和1kΩ图1-3-45为所需的器件图。
①请你用实线代替导线把它们连成实验电路，注意两个电表选用适当量程，并要求变阻器的滑动片在左端时其电阻值最大。
②一位同学记录的6组数据见图1-3-46（a），试根据这些数据在图1-3-46（b）中画出U—I图线，根据图线求出电池的电动势E= V．内阻r= Ω。
7．给你一个电压表、一个电阻箱、电键及导线等。
①在右面实线方框内画出根据全电路欧姆定律测定一节干电池的电动势和内电阻的实验电路图。
②在实验过程中，将电阻箱拨到45Ω时，电压表读数为0.90V；若将电阻箱拨到如图1-3-47所示的位置时，电压表读数见图中表盘所示。根据以上数据，可以算出该节电池的电动势E= V，内阻r= Ω。
8．用伏安法测电源电动势和内电阻的实验中，由于没有考虑电流表和电压表的内阻所造成的误差，下列说法中正确的是[ ]
A．用图1-3-48（a）所示电路时，电源电动势的测量值小于真值
B．用图1-3-48（a）所示电路时，电源内阻的测量值小于真值；
C．用图1-3-48（b）所示电路时，电源电动势的测量值小于真值；
D.用图1-3-48（b）所示电路时，电源内电阻的测量值小于真值。
9.在用图1-3-49（a）所示的电路测电池的电动势和内电阻时，由于电压表的分流作用造成系统误差。图1-3-49（b）所示的U－I图像中有两条直线AB和A′B其中一条是根据实测数据画出的图线，另一条是修正电压表分流所引起的误差后得到的图线，由（a）图可知[ ]
A．AB是根据实测数据画出的图线；
B．A′B是根据实测数据画出的图线；
C．路端电压U越大，通过电压表的电流越大；
D．由于电压表的分流作用，使电池电动势和内电阻的测量值都小于真值。
E组 测定玻璃的折射率
1．在用插针法测定玻璃的折射率的实验中，某同学操作步骤如下：
①将记录光路的白纸铺放在平木板上
②手拿玻璃砖的毛面或棱将其轻放在白纸上；
③用铅笔环绕玻璃砖画出边界aa′和bb′
④在aa′上选择一点O，作为不同入射角的入射光线的共同入射点，画出入射角i分别为00、300、450的入射光线；
⑤用“插针法”分别得到各条入射光线的折射光线，观察时着重看大头针针帽是否在一条直线上。取下玻璃砖、大头针，连接各针孔，发现所画折射光线中有两条相交，量出各个折射角r；
⑥按公式分别计算，取三个值的算术平均值作为最后结果。
以上步骤中有错误或不妥之处的是 ；应改正为 。
2．用插针法测定玻璃砖的折射率的实验中把P1、P2连线与玻璃砖表面垂线的夹角作为 角，这个角过小会 ，过大则会从bb′面看不到P1、P2的 ；若已确定了P1、P2的位置，欲确定P3的位置，应在观察时使P3 。如图1-3-50所示，甲同学做实验时所画的MN线（入射界面）虽与玻璃砖ab面重合，但PQ线却略向外平移，乙同学的M′N′和P′Q′之间距离虽等于a′c′，但实验时玻璃砖的a′b′、c′d′都相对M′N′和P′Q′平移了一些。取走玻璃砖后，他们分别按MN、PQ及M′N′、P′Q′画图求折射率，那么，（a）测出的折射率将 （b）测出的折射率将 ．（“偏大”、“偏小”或“不变”）。
3．某同学由于没有量角器，在完成了光路图以后，以O点为圆心，10.00cm长为半径画圆，分别交线段OA于A点，交O、O′连线延长线于C点，过A点作法线NN′的垂线AB交NN′于B点，过C点作法线NN′的垂线CD交NN′于D点，如图1-3-51所示，用刻度尺量得OB=8.00cm，CD=4.00cm。由此可得出玻璃的折射率n= 。
4．测定玻璃的折射率时，为了减小实验误差，应该注意的是[ ]
A．玻璃砖的宽度宜大些；
B．入射角应适当小些；
C．大头针应垂直插在纸面上；
D．大头针P1P2及P3P4之间的距离应适当大些。
5．如图1-3-52，一个学生按照课本上的小实验“用广口瓶和直尺测定水的折射率”，填写下述实验步骤中的空白：
①用 测出广口瓶瓶口内径d；
②在瓶内装满水；
③将直尺沿瓶口边缘 插入水中；
④沿广口瓶边缘向水中直尺正面看去，若恰好能看到直尺的O刻度（即图中A点），同时看到水面上B点刻度的像恰好与A点的像相重合；
⑤若水面恰好与直尺的C点相平，读出 和 的长度；
⑥由题中所给条件，可以计算水的折射率为 。
F组 测凸透镜的焦距
1．某同学用共轭法测凸透镜焦距时，有如下步骤：
A．将光源、光屏置于光具座上，在它们之间安放待测透镜。
B．将透镜从物屏正中间向光源移动，直至屏上出现一清晰缩小的像，记下此时透镜的位置M；
C．将透镜继续向光源移动，直至屏上出现清晰放大的像，记下此时透镜的位置N；
D．量出M、N间距d及物屏间距L，即可用公式求出透镜的焦距。
以上步骤主要疏漏是：① ；② ；③
④ 描述错误的是： ，其错误之处在于 。
2．粗测某凸透镜的焦距约为25cm，今欲准确测定其焦距，采用的是公式法，并欲多测几组数据取平均值，下列规格的光具座中，哪些是可以选用的[ ]
A．长80cm B．长100cm C．长120cm D．长150cm
3．在调整点燃的蜡烛、凸透镜和光屏共轴的过程中，若发现烛焰成像在屏的左下方，为了使烛焰成像在屏的中央，则应将蜡烛稍向 方调整。
4．在光具座上把蜡烛和光屏固定好，将凸透镜从蜡烛和光屏的中央沿轴线向光屏移近，待屏上出现烛焰的清晰像时停下来。为使光屏上再次出现烛焰的清晰像，下列哪些作法可以达到目的 [ ]
A．仅把光屏移近透镜 B．仅把光屏远离透镜
C．仅沿光具座移动蜡烛 D．仅沿光具座移动透镜
5．其同学在光具座（标尺最小刻度是mm）上，用共轭法测定凸透镜的焦距若图1-3-53是灯、屏和两次成像时透镜的位置，则这次测量中L= cm，d= cm。求出f= cm。
6．在“测量凸透镜焦距”的实验中，甲同学先把光源和光屏的位置固定，把透镜放于其间，但他无论怎样移动透镜，都不能在光屏上得到清晰的像，这是因为 ；乙同学先把光源和透镜的位置固定，但怎样移动光屏，都不能在屏上得到清晰的像，这是因为 ；丙同学先把透镜和屏的位置固定，但他无论怎样移动光源，都不能在屏上得到光源的像，这是因为 。丁同学先把光源和透镜的位置固定，但无论怎样移动光屏，在光屏上都得不到光源的像且屏上无亮斑出现，这是因为 。
7．用公式法测焦距时，由于物、像和透镜的实际位置与光具座上标度的位置很难对准，致使 和 往往测量不准，这是产生误差的主要原因。而共轭法巧妙地避开了这种测量误差，这是因为 ，因而共轭法能较准确地测量凸透镜的焦距。
8．某同学用小灯泡、凸透镜和光屏在水平光具座上做测量凸透镜焦距的实验，先使小灯泡、透镜和屏的中心等高，再调节三者间的距离，使屏上出现清晰的灯丝像。
（1）测量灯泡到透镜的距离L1及透镜到光屏的距离L2，则可得到透镜的焦距f= （用L1 、L2表示）。
（2）保持透镜不动，将光屏向远离透镜的方向移动一个焦距的距离，再移动小灯泡，使屏上得到清晰的像。指出该像是放大还是缩小的，是正立还是倒立的，是实像还是虚像。答： 。
[参考答案]
A组
1.B 2.D 3.AB 4.ABD 5.C 6. 0.06，4.53
7．①1.60，1.55，1.62，1.53，1.61，1.58，0.05，3.16℅，误差允许，匀加速直线运动 ②l.58，③1.59，1.57，1.59，1.58； 8.10； 9. 2.5 10.B、C、D。
B组：
1 C； 2 B； 3 A； 4 9.79 5①略，②约1.3m，约9.86；6 B；
7 (L1-L2为两次摆线长之差，用米尺可测)；
C组：
1 C；2 A、D；3 B；4 D；5 略 ；6 A、C；7 A、B、C、D；8 A；
9 A、C、D；10 B、C；11 A、C；12 B、C、D；
13．①如图1-3-54，2.4×103；②如图1-3-55。
14．电流表外接，滑动变阻器用作分压作用。图略。
15．①I一U图线见图1-3-56．②开始不变，后来逐渐增大，③增大。
16．①略 ②2.20，0.440，0.380，31.40，1.805×10－6。
17．B 18． 1.2×103Ω，×10， 19．0～3V，0～10mA，320Ω
20．①B、D、F；②A外接，滑线变阻器用做分压作用；③略；④6w。
D组：
1．A、B、C；2．B；3．①③⑤⑦⑧；4．电池的电动势，电池电动势，短路电流；5．③ ；6．①变阻器做限流作用，电流表内接，图略；②1.46，0.72；7．1.08，9.17；8．A、B；9．A、C、D。
E组：
l．③④⑤，③中应使直尺与玻璃砖的界面对齐，移开玻璃砖后再画边界线；④中入射角要取0o以外的五组数据；⑤中大头针要竖直插牢，观察时看针脚是否在同一条直线上。
2．入射，使测量误差偏大，像，同时挡住P1P2的像，偏小，不变；
3．1.50：4．A、C、D；5．直尺，竖直，AC，BC。
F组：
1．（1）没有调整光源的中心、透镜的光心、光屏中心三者使其等高共轴；（2）没有粗测焦距；（3）没有使L＞4f；（4）没有多次重复测量并取平均值；B错误，此种情况下应出现放大的像；C错误，此时使透镜向屏移动，并且出现缩小的像。2．C、D； 3．左下；4．D；5．56.50， 35.60，8.52；
6．光源和光屏之间的距离小于4f，物距小于焦距，屏到透镜的距离小于焦距，光源、透镜与光屏不等高共轴；7．物距、像距；共轭法中d的测量只涉及透镜的两个位置的读数之差，不存在实际位置与刻度尺的标度之差；8．，放大倒立实像。
四、设计型实验
设计型实验是指根据现行物理大纲的要求，在学生掌握的基本实验原理的基础上，应用基本的测量仪器自行设计实验方案的实验。它涉及到对实验原理的再认识和加工，实验器材的选择，实验步骤的安排，对实验数据的处理及自己进行误差分析等。设计实验综合考查了学生运用知识的能力和创造能力。
在上海的高考试题中，设计型实验出现得比较早，且取得了很好的测试效果。全国高考物理试题中对电学实验的考查也逐步转变到类似设计型实验方面来。如1997全国高考第17题，1998全国高考第18题和第20题，1999全国高考第19题，2000年高考（广东卷）第15、16题等。可以肯定地说，设计型实验必将是2001年及今后高考物理实验命题的热点。
A． 设计原则
（1）正确性：实验方案所依据的原理应当符合物理学的基本原理。
（2）可靠性：实验方案的实施要安全可靠，不会对仪器、器材及人身造成危害。
（3）简便性：实验应当便于操作、读数及进行数据处理。
（4）精确性：实验的误差应在允许的范围之内，若有多种可能的实验方案，应尽可能选择误差较小的方案。
B．设计思路
解决设计性实验问题的关键在于选择实验原理，它是进行实验设计的根本依据和起点。它决定应当测量哪些物理量、如何安排实验步骤等项目。实验原理的确定一是根据问题的要求，二是根据问题的条件。
如果问题中没有给定（或给足）实验器材，实验设计的基本思路是：（1）根据问题的条件和要求，构思相关的物理情景；（2）确定实验原理；（3）确定需要测量的物理量；（4）安排实验方案。
有时，对同一个问题，可以构想出不同的物理情景，导出物理量的不同表达形式。以这些表达式作为实验设计的依据，于是便有不同的实验原理和实验方案。
如果问题已经给足实验器材，则实验设计时只能按所给的器材来构造物理情景。相对而言，实验原理和实验方案都会受到较大的限制。
[典型例题解析]
[例1] （1997上海高考题）如图1-4-1所示，为测定木块与斜面之间的动摩擦因数，某同学让木块从斜面上端自静止起作匀加速下滑运动，他使用的实验器材仅限于（1）倾角固定的斜面（倾角未知）；（2）木块；（3）秒表；（4）米尺。
实验中应记录的数据是 ；
计算动摩擦因数的公式是μ＝ ；
为了减小测量的误差，可采用的方法是 。
解答：L、d、h、t；；多次测量取平均值。
说明：这是一道很好的设计型实验，不仅要求学生能按题目给定的器材确定要测量的物理量和实验方法，同时要求学生根据运动学和动力学的知识理解实验原理。掌握了这些，本题就变得简单了，不过就是一道物体沿斜面下滑的题目，其初速度为0，而加速度为g(sinθ-μcosθ),位移为L的问题。题目第三问考查了所有实验的一个减小误差的方法，在学习时应引起足够的重视。此实验可以采取以下三种方案进行测量。
原理：用水平力F将木块沿水平面匀速拉动时，摩擦力f＝F，正压力N＝G，所以μ＝f/N＝F/G。
方案1：把纸粘贴在木块的下表面，使纸跟水平长木板接触，用测力计水平拉木块，使木块做匀速直线运动，读出测力计的读数F；再用测力计测出木块的重力G，用公式μ＝F/G，计算出动摩擦因数。
误差分析：难以控制木块做匀速运动，测力计的读数不稳定。
本题也可以采用如下两种方案：
方案2：使木块沿倾斜木板匀速下滑（使倾角α逐渐增大，至木块被轻推后恰能下滑），如图1-4-2，由mgsinα=μmgcosα有μ＝tanα=h/s。实验中只要测出α或h、s即可。
此方案的误差主要来自：轻推木块后，难以使木块恰好做匀速运动。
方案3：使木块沿图1-4-1所示的斜面由静止开始加速下滑，用秒表测出木块沿斜面运动的时间，用米尺测出h、s，由公式a=g(sinα-μcosα),L=,以及sinα=,cosα=，可得。
此方案的误差主要来自时间t的测量。相对于前两种方案，本实验的条件较易控制。
为了加深对这一实验的理解，再给出[例2]以供参考。
[例2]给出下列实验器材：木棍一根、铁板一块、直尺一把。试设计测定木棍与铁板之间的动摩擦因数的实验方案。
原理：如图1-4-3所示，用力F沿倾斜的木棍下压，当倾角α由900逐渐减小为某一值时，木棍开始沿支撑面滑动。由方程
Fcosα=μ(mg+Fsinα)
可得：
如果所加的压力F远大于棍重mg，即F＞＞mg，则有
方案：（1）用较大的力压住木棍的顶端使之逐渐倾斜；当木棍即将滑动时停止倾斜；（2）用直尺测出a、b，根据公式计算出动摩擦因数。
例3（1997上海高考题）某同学用以下器材测量电阻：①电流表、②电阻箱、③单刀双掷开关（这种电键在掷刀a倒向b时ab接通，倒向c时ac接通）、④待测电阻、⑤电源、⑥限流电阻。如图1-4-4所示实验方法是利用单刀双掷电键分别将电阻箱和待测电阻接入电路，用电阻箱替代待测电阻的方法来测定待测电阻的阻值。
（1）在图中完成电路的连接（其中有二条导线已连接好）。
（2）本实验中电键应先接通的是含有 （填“待测电阻”或“电阻箱”）的电路。用电键变换电路，调节电阻箱，应使两次测量的 大小相同，这时待测电阻的值可以从 上读出。
解析：（1）如图1-4-5；（2）待测电阻，电流（或电流表读数），电阻箱。
说明：此题利用等效法测电阻，其特点是未知电阻的阻值可以从电阻箱上直接读出。从电路图上，我们也不难看出，单刀双掷开关控制了两个电路一个是未知的，另一个是已知的。此题介绍了一个基本器材：单刀双掷开关，它在作用上类似于电子线路中的门电路，在电子技术中有重要的应用。用单刀双掷开关控制电路，将成为考试的一个热点，1999年高考中已证明了这一点，建议加强练习。
[例4]（2000全国高考试题）从下表中选出适当的实验器材，设计电路来测量电流表A1的内阻r1；要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据。
器材(代号) 规格
电流表(A1)电流表(A2)电压表(V)电阻(R1)滑动变阻器(R2)电池(E)开关(S)导线若干 量程10mA，内阻r1待测(约40Ω)量
同课章节目录