高三物理教案：《电磁学实验总复习》教学设计。

一名优秀负责的教师就要对每一位学生尽职尽责，高中教师要准备好教案，这是教师工作中的一部分。教案可以让学生更好地进入课堂环境中来，帮助高中教师营造一个良好的教学氛围。你知道怎么写具体的高中教案内容吗？以下是小编为大家精心整理的“高三物理教案：《电磁学实验总复习》教学设计”，希望对您的工作和生活有所帮助。

本文题目：高三物理教案：电磁学实验总复习

一、实验仪器的读数

高考要求会正确使用的电学仪器有：电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等等。除了滑动变阻器以外，其它仪器都要求会正确读出数据。读数的基本原则是：凡仪器最小刻度是10分度的，要求读到最小刻度后再往下估读一位(估读的这位是不可靠数字);凡仪器最小刻度不是10分度的，只要求读到最小刻度所在的这一位，不再往下估读。电阻箱是按照各个数量级上指针的对应数值读数的，指针必须指向某一个确定的数值，不能在两个数值之间，因此电阻箱测量结果的各位读数都是从电阻箱上指针所指位置直接读出的，不再向下估读。

例1. 右图是电压表的刻度盘。若当时使用的是该表的0-3V量程，那么电压表读数为多少?若当时使用的是该表的0-15V量程，那么电压表度数又为多少?

解：0-3V量程最小刻度是0.1V，是10分度的，因此要向下估读一位，读1.15V(由于最后一位是估读的，有偶然误差，读成1.14V-1.17V之间都算正确)。0-15V量程最小刻度为0.5V，不是10分度的，因此只要求读到0.1V这一位，所以读5.7V(5.6V-5.8V之间都算正确)。

例2. 右图是电阻箱示意图，试读出当时电阻箱的阻值。

解：电阻箱面板上有6个旋钮，每个旋钮上方都标有倍率。将每个旋钮的指针所指的数值(都为整数)乘以各自的倍率，从最高位到低位依次读出来，就得到这时电阻箱的实际阻值。注意图中最左边的两个黑点是表示的是接线柱。若指针位置如图所示，则阻值为84580.2Ω。

二、恒定电流实验常规

1.伏安法测电阻

伏安法测电阻有a、b两种接法，a叫(安培计)外接法，b叫(安培计)内接法。外接法的系统误差是由电压表的分流引起的，测量值总小于真实值，小电阻应采用外接法;内接法的系统误差是由电流表的分压引起的，测量值总大于真实值，大电阻应采用内接法。

如果被测电阻阻值为Rx，伏特表和安培表的内阻分别为RV、RA，若 ，则采用外接法。若 ，则采用内接法。

如果无法估计被测电阻的阻值大小，可以利用试触法：如图将电压表的左端接a点，而将右端第一次接b点，第二次接c点，观察电流表和电压表示数的变化。若电流表示数变化大，说明被测电阻是大电阻，应该用内接法测量;若电压表读数变化大，说明被测电阻是小电阻，应该用外接法测量。(这里所说的变化大，是指相对变化，即ΔI/I和ΔU/U)。

2.滑动变阻器的两种接法

滑动变阻器在实验电路中常用的接法有两种，分别用下面a、b两图表示：a叫限流接法，b叫分压接法。采用分压接法时，被测电阻RX上的电压调节范围较大。当实验中要求被测电阻上的电压从零开始逐渐增大，或要求电压调节范围尽量大时，应该用分压接法。采用分压接法时，应该选用总阻值较小的滑动变阻器;采用限流接法时，应该选用总阻值和被测电阻接近的滑动变阻器。

3.实物图连线方法

(1)无论是分压接法还是限流接法，都应该先把测量电路(伏安法部分)接好;

(2)对限流电路，只需用笔画线当作导线，从电源正极开始，把电源、电键、滑动变阻器、伏安法四部分依次串联起来即可(注意电表的正负接线柱并选择正确的量程，滑动变阻器的滑动触头应调到阻值最大处)。

(3)对分压电路，应该先把电源、电键和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来，然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头，比较该接头和滑动触头两点的电势高低，根据伏安法部分电表正负接线柱的分布，将伏安法部分接入该两点间。

三、考试大纲规定的学生实验

1.用描迹法画出电场中平面上的等势线

实验所用的电流表是零刻度在中央的灵敏电流表，在实验前应先查明电流方向与指针偏转方向的关系。方法是：将电流表、电池、电阻、导线按图a或图b 连接，若R是阻值很大的电阻，就按图a连接;若r是阻值很小的电阻，就按图b连接。然后用导线的a端试触电流表的另一端，观察电流表指针的偏转方向，就可判定电流方向和指针偏转方向的关系。

本实验是用恒定电流的电流场来模拟静电场。与电池正极相连的A电极相当于正点电荷，与电池负极相连的B相当于负点电荷。白纸应放在最下面，导电纸应放在最上面(涂有导电物质的一面必须向上)，复写纸则放在中间。

只要电流表示数是零，就表示两根探针针尖对应的点电势相等。把所有与同一个基准点电势相等的点连起来，就是等势线。

例3. 用恒定电流的电流场模拟静电场描绘等势线时，下列哪些模拟实验的设计是合理的

A.柱形电极M、N都接电源的正极，模拟等量正点电荷周围的静电场

B.柱形电极M接电源正极，圆环形电极N接电源负极，模拟正点电荷周围附近的静电场

C.两个平行的长条形电极M、N分别接电源正、负极，模拟平行板电容器间的静电场JaB88.cOm

D.圆柱形电极M接电源负极，模拟负点电荷周围的静电场

解：用电流场模拟静电场，在导电纸上必须形成电流。由于⑴、⑷两个方案在导电纸上不会形成电流，因此设计不合理。⑵、⑶两个设计是合理的。选BC。

2.测定金属的电阻率

由于该实验中选用的被测电阻丝的电阻较小，所以测量电路应该选用伏安法中的电流表外接法。本实验对电压的调节范围没有特殊要求，被测电阻又较小，因此供电电路可以选用限流电路。

本实验通过的由于金属的电阻率随温度的升高而变大，因此实验中通电时间不能太长，电流也不宜太大，以免电阻丝发热后电阻率发生较明显的变化。由于选用限流电路，为保护电表和电源，闭合电键开始实验前应该注意滑动触头的位置，使滑动变阻器接入电路部分的电阻值最大。

例4. 在测定金属的电阻率的实验中，待测金属导线的长约0.8m，直径小于1mm，电阻在5Ω左右。实验主要步骤如下：⑴用______测量金属导线的长度l，测3次，求出平均值;⑵在金属导线的3个不同位置上用______________测量直径d，求出平均值;⑶用伏安法测量该金属导线的电阻R。在左边方框中画出实验电路图，并把右图中所给的器材连接成测量电路。安培计要求用0-0.6A量程，内阻约1Ω;伏特计要求用0-3V量程，内阻约几kΩ;电源电动势为6V;滑动变阻器最大阻值20Ω。在闭合电键前，滑动变阻器

的滑动触点应处于正确位置。 根据以上测量值，得到该种金属电阻率的表达式为ρ=__________。

解：

(1)米尺;

(2)螺旋测微器;

(3)测量部分用安培表外接法，电源部分用限流电路或分压电路都可以，电阻率 。

3.用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻

实验电路如右。根据闭合电路欧姆定律：E=U+Ir，本实验电路中电压表的示数是准确的，而电流表的示数比通过电源的实际电流小，所以本实验的系统误差是由电压表的分流引起的。为了减小这个系统误差， 滑动变阻器R的阻值应该小一些，所选用的电压表的内阻应该大一些。

为了减小偶然误差，要多做几次实验，多取几组数据，然后利用U-I图象处理实验数据。将点描好后，用直尺画一条直线，使尽可能多的点落在这条直线上，而且在直线两侧的点数大致相等。这条直线代表的U-I关系的偶然误差比每一组实验数据的偶然误差都小。这条直线在U轴上的截距就是被测电源电动势E(对应的I=0)，斜率的绝对值就是被测电源的内阻r。(特别要注意：有时纵坐标的起始点不是0，求内阻的一般式应该是r=|ΔU/ΔI |)。

例5. 在用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻的实验中，所用的电流表和电压表的内阻分别约为0.1Ω和1kΩ。右边为实验原理图，下边为所需器材的实物图。试按原理图在实物图中画线连接成实验电路。

I(A) 0.12 0.20 0.31 0.32 0.50 0.57

U(V) 1.37 1.32 1.24 1.18 1.10 1.05

一位同学在实验中记录的6组数据如上表所示，试根据这些数据在右图中画出U-I图线。根据图线可读出被测电池的电动势E=____V，内电阻r=___Ω。

解：1.46，0.719

4.练习用多用电表测电阻

(1)使用前应看一下指针是否指在刻度盘左端的零刻线处。如果不在，就应该进行机械调零：用小螺丝刀轻旋表头正下方中央处的调零螺丝，使指针指左端零刻线。

(2)根据被测物理量及其数量级将选择开关旋到相应的位置。读数时还要注意选用刻度盘上对应的量程刻度。(如测量20mA左右的直流电流，应将选择开关对准左边100mA量程处，在刻度盘上，应该看最下方的刻度，即满偏刻度为10的刻度线，从刻度盘读出数据后还应再乘10，得测量结果。)

(3)使用欧姆挡时，在选好倍率后，还必须进行欧姆调零。方法是：将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指右端零刻线处。因此用多用电表的欧姆挡测电阻的操作步骤是：⑴选挡。一般比被测电阻的估计值低一个数量级，如估计值为200Ω就应该选×10的倍率。⑵进行欧姆调零。⑶将红黑表笔接被测电阻两端进行测量。

(4)将指针示数乘以倍率，得测量值。

(5)将选择开关扳到OFF或交流电压最高挡。

用欧姆挡测电阻，如果指针偏转角度太小(即指针所指的刻度值太大)，应该增大倍率重新调零后再测;如果指针偏转角度太大(即指针所指的刻度值太小)，应该减小倍率重新调零后再测。

(6)使用多用电表时，两只手只能握住表笔的绝缘棒部分，不能接触表笔上的金属部分。

例6. 多用电表表头的示意图如右。在正确操作的情况下：

(1)若选择开关的位置如灰箭头所示，则测量的物理量是______，测量结果为___________。

(2)若选择开关的位置如白箭头所示，则测量的物理量是______，测量结果为___________。

(3)若选择开关的位置如黑箭头所示，则测量的物理量是______，测量结果为___________。

(4)若选择开关的位置如黑箭头所示，正确操作后发现指针的偏转角很小，那么接下来的正确操作步骤应该依次为：___________，____________，____________。

(5)全部测量结束后，应将选择开关拨到__________或者___________。

(6)无论用多用电表进行何种测量(限于直流)，电流都应该从色_____表笔经______插孔流入电表。

解：

(1)直流电压，12.4V。

(2)直流电流，49mA。

(3)电阻，17kΩ。

(4)该用×1kΩ倍率，重新调零，将红黑表笔分别接触被测电阻的两根引线，读出指针所指刻度，再乘以倍率得测量值。

(5)OFF，交流电压500V档位置。

(6)红，正。

四、重要的演示实验

1.平行板电容器的电容

静电计是测量电势差的仪器。指针偏转角度越大，金属外壳和上方金属小球间的电势差越大。在本实验中，静电计指针和A板等电势，静电计金属壳和B板等电势，因此指针偏转角越大表示A、B两极板间的电压越高。

本实验中，极板带电量保持不变。三个图依次表示：正对面积减小时电压增大;板间距离增大时电压增大;插入电介质时电压减小。由 知，这三种情况下电容分别减小、减小、增大。因此可以确定C和S、d、ε的关系是 。

2.研究电磁感应现象

首先要查明电流表指针偏转方向和电流方向的关系(方法与画电场中平面上等势线实验相同)。

电键闭合和断开时、电键闭合后滑动变阻器的滑动触头移动过程中、电键闭合后线圈A在B中插入、拔出时，都会发现电流表指针发生偏转，说明有感应电流产生。而电键保持闭合、滑动触头不动、线圈A 在B中不动时，电流表指针都不动，说明无感应电流产生。

结论：闭合电路中有感应电流产生的充分必要条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化。

五、设计实验举例

例7. 一只电压表、一个电阻箱和一个电键，测量一个电池组的电动势和内电阻。请画出实验电路图，并用笔画线作导线将所给器材连接成实验电路。用记录的实验数据写出电动势和内电阻的表达式。

解：与学生实验相比，用电阻箱代替了电流表。由于电压可测，由电压、电阻就可以算出电流(这个电流是通过电阻箱的电流，比通过电池的电流偏小，系统误差是由电压表的分流造成的)。实验步骤是：

(1) 按电路接好实验电路

(2)改变电阻箱阻值，分别读出两组电阻箱阻值和对应的路端电压值R1、U1、R2、U2。

(3)根据闭合电路欧姆定律列出与这两组数据相对应的方程：

。

⑷解方程组可得E和r：

如果只给出电阻箱和电流表，用类似的方法同样可以测量电源的电动势和内电阻。

例8. 电桥法测电阻。利用给出的电路图和器材(G为灵敏电流表，R0为阻值均匀的电阻丝，R为已知阻值的定值电阻，Rx为被测电阻)。要求利用这些器材测未知电阻Rx。(1)实验中还需要什么测量仪器?

(2)将实物连成电路图。

(3)写出测量Rx的实验步骤，并写出利用测量数据表示Rx的表达式。

解：

(1)还需要米尺(测量左右两部分电阻丝的长度L1、L2)。

(2)实物连接图略。

(3)按图接好电路后，移动滑动触头P，使电流表指针指在中央零刻度处。用刻度尺测量P点两边电阻丝的长度L1、L2;由RX∶R=L1∶L2得 。

例9. 下右的P是一根表面均匀地镀有一层很薄的电阻膜的长陶瓷管(碳膜布满圆柱体的外侧面)。陶瓷管的长度约为50cm，外径约为6cm，所用电阻膜材料的电阻率已知为ρ，管的两端有导电箍M、N。该电阻的长度就是陶瓷管的长度，其截面积可看作等于膜的厚度与圆周长的乘积。现有器材为：A.米尺、B.游标卡尺、C.螺旋测微器、D.电压表、E.电流表、F.电池组、G.滑动变阻器、H.电阻箱、I.电键和导线。请你设计一个测量该电阻膜厚度d的实验方案。

(1)所须选用的器材有：__________________(填器材前的字母即可)。

(2)所须测量的物理量有：_____ 、_____、 _____、 _____。

(3)根据实验测得的以上数据计算电阻膜厚度d的数学表达式为：d=________________。

(4)在左下图的方框中画出实验电路图(MN间的电阻膜的电阻约几个kΩ，滑动变阻器的总阻值为50Ω)。并将右下图中的实物按电路图连接起来(有3根导线已经连好，不得改动)。

解：

(1)A(用来测量MN间的长度)、B(用来测量陶瓷管的外径)、D、E、F、G、I(以上用来测量电阻膜的阻值)

(2)MN间距离L、管的外径D、电流I、电压U

(3)

(4)测量大电阻所以要采用电流表内接法;由于被测电阻阻值 远大于滑 动变阻器的总阻值，所以只有采用分压电路才能做到多取几组数据测电阻值，减小偶然误差。

例10. 在实验室中，往往利用半偏法测量电流表或电压表的内阻。测量电路图如右。E为电源，其电动势为E。R1为总阻值较大的滑动变阻器。R2为电阻箱。A为被测电流表。用此电路，经以下步骤可近似测得电流表的内阻RA：①闭合K1，断开K2，调节R1，使电流表读数等于其量程I0;②保持R1不变，闭合K2，调节R2，使电流表读数等于I0/2;③读出R2的值，则RA=R2。

(1)按照电路图在右边实物图所给出的实物图中画出连接导线。

(2)若电源的内阻忽略不计，试分析该实验的系统误差总是使电表内阻的测量值比其真实值偏大还是偏小?

解：

(1)图略。

(2)闭合K2后，回路的总电阻减小，总电流将增大。因此当电流表读数等于I0/2时，通过电阻箱的电流将略大于I0/2，实际上电阻箱的电阻比表头电阻小一些，也就是说测量值比真实值偏小。

例11. 用伏安法测电阻时，由于电压表、电流表内阻的影响，测量结果总存在系统误差。按下图所示的电路进行测量，可以消除这种系统误差。

(1)该实验的第一步是：闭合电键S1，将电键S2接2，调节滑动变阻器RP和r，使电压表读数尽量接近满量程，读出这时电压表和电流表的示数U1、I1;请你接着写出第二步，并说明需要记录的数据：_________________________。

(2)由以上记录数据计算被测电阻RX的表达式是RX=___________。

(3)将右图中给出的仪器按照电路图的要求连接起来。

解：

(1)将电键S2接1，读出这时电压表和电流表的示数U2、I2。

(2)

(3)图略。

例12. 某同学选用一只标有“3.8V 0.3A”的小灯泡，用电流表和电压表测量它在不同电压下的电流，从而计算出它在不同电压下的实际电阻值。根据实验数据画出的I-U图象如右。

(1)从图象看出，电压越高对应的实际电阻值越_____，这说明灯丝材料的电阻率随温度的升高而________。

(2)若实验室提供的器材是：电动势为6V，内阻很小的铅蓄电池;量程0-0.6-3A的直流电流表;量程0-3-15V的直流电压表;最大阻值10Ω的滑动变阻器;一只电键和若干导线。请画出正确的实验电路图。并标出开始实验时所用的电表量程和滑动变阻器滑动触头的位置。

解：

(1)曲线上每一点和原点的连线的斜率的倒数表示该时刻对应的灯丝电阻。由图象可知随着电压的升高灯丝的电阻增大。这说明灯丝材料的电阻率随温度的升高而增大。

(2)正常工作时灯丝的电阻才十几个欧姆，电压低时电阻更小，所以应作为小电阻处理，测量部分应该用外接法。灯丝两端的电压要求从零开始逐渐增大，所以供电部分必须采用分压电路。开始时电流表量程应选用0.6A，电压表量程应选用3V(快要超过3V时再改用15V量程)，滑动变阻器滑动触头的位置应使灯丝两端分到的电压为零。

例13. 随着居民生活水平的提高，纯净水已经进入千家万户。某市对市场上出售的纯净水质量进行了抽测，结果发现竞有九成样品的细菌超标或电导率不合格(电导率是电阻率的倒数，是检验纯净水是否合格的一项重要指标)。(1)不合格的纯净水的电导率一定是偏_____(填大或小)。

(2)对纯净水样品进行检验所用的设备原理如图所示，将采集的水样装入绝缘性能良好的塑料圆柱形容器内，容器两端用金属圆片电极密封。请把检测电路连接好(要求测量尽可能准确，已知水的电导率远小于金属的电导率，所用滑动变阻器的阻值较小)。

解：

(1)纯水的电阻率是很大的，因此电导率是很小的。不合格的纯净水一定是含有杂质，因此电导率偏大。

(2)测量部分用内接法，供电部分用分压电路。

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一、实验仪器的读数
高考要求会正确使用的电学仪器有：电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等等。除了滑动变阻器以外，其它仪器都要求会正确读出数据。读数的基本原则是：凡仪器最小刻度是10分度的，要求读到最小刻度后再往下估读一位（估读的这位是不可靠数字）；凡仪器最小刻度不是10分度的，只要求读到最小刻度所在的这一位，不再往下估读。电阻箱是按照各个数量级上指针的对应数值读数的，指针必须指向某一个确定的数值，不能在两个数值之间，因此电阻箱测量结果的各位读数都是从电阻箱上指针所指位置直接读出的，不再向下估读。
例1.右图是电压表的刻度盘。若当时使用的是该表的0-3V量程，那么电压表读数为多少？若当时使用的是该表的0-15V量程，那么电压表度数又为多少？
解：0-3V量程最小刻度是0.1V，是10分度的，因此要向下估读一位，读1.15V（由于最后一位是估读的，有偶然误差，读成1.14V-1.17V之间都算正确）。0-15V量程最小刻度为0.5V，不是10分度的，因此只要求读到0.1V这一位，所以读5.7V（5.6V-5.8V之间都算正确）。
例2.右图是电阻箱示意图，试读出当时电阻箱的阻值。
解：电阻箱面板上有6个旋钮，每个旋钮上方都标有倍率。将每个旋钮的指针所指的数值（都为整数）乘以各自的倍率，从最高位到低位依次读出来，就得到这时电阻箱的实际阻值。注意图中最左边的两个黑点是表示的是接线柱。若指针位置如图所示，则阻值为84580.2Ω。

二、恒定电流实验常规
1.伏安法测电阻
伏安法测电阻有a、b两种接法，a叫(安培计)外接法，b叫（安培计）内接法。外接法的系统误差是由电压表的分流引起的，测量值总小于真实值，小电阻应采用外接法；内接法的系统误差是由电流表的分压引起的，测量值总大于真实值，大电阻应采用内接法。
如果被测电阻阻值为Rx，伏特表和安培表的内阻分别为RV、RA，若，则采用外接法。若，则采用内接法。
如果无法估计被测电阻的阻值大小，可以利用试触法：如图将电压表的左端接a点，而将右端第一次接b点，第二次接c点，观察电流表和电压表示数的变化。若电流表示数变化大，说明被测电阻是大电阻，应该用内接法测量；若电压表读数变化大，说明被测电阻是小电阻，应该用外接法测量。（这里所说的变化大，是指相对变化，即ΔI/I和ΔU/U）。
2.滑动变阻器的两种接法
滑动变阻器在实验电路中常用的接法有两种，分别用下面a、b两图表示：a叫限流接法，b叫分压接法。采用分压接法时，被测电阻RX上的电压调节范围较大。当实验中要求被测电阻上的电压从零开始逐渐增大，或要求电压调节范围尽量大时，应该用分压接法。采用分压接法时，应该选用总阻值较小的滑动变阻器；采用限流接法时，应该选用总阻值和被测电阻接近的滑动变阻器。
3.实物图连线方法
（1）无论是分压接法还是限流接法，都应该先把测量电路（伏安法部分）接好；
（2）对限流电路，只需用笔画线当作导线，从电源正极开始，把电源、电键、滑动变阻器、伏安法四部分依次串联起来即可（注意电表的正负接线柱并选择正确的量程，滑动变阻器的滑动触头应调到阻值最大处）。
（3）对分压电路，应该先把电源、电键和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来，然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头，比较该接头和滑动触头两点的电势高低，根据伏安法部分电表正负接线柱的分布，将伏安法部分接入该两点间。

三、考试大纲规定的学生实验
1.用描迹法画出电场中平面上的等势线
实验所用的电流表是零刻度在中央的灵敏电流表，在实验前应先查明电流方向与指针偏转方向的关系。方法是：将电流表、电池、电阻、导线按图a或图b连接，若R是阻值很大的电阻，就按图a连接；若r是阻值很小的电阻，就按图b连接。然后用导线的a端试触电流表的另一端，观察电流表指针的偏转方向，就可判定电流方向和指针偏转方向的关系。
本实验是用恒定电流的电流场来模拟静电场。与电池正极相连的A电极相当于正点电荷，与电池负极相连的B相当于负点电荷。白纸应放在最下面，导电纸应放在最上面（涂有导电物质的一面必须向上），复写纸则放在中间。
只要电流表示数是零，就表示两根探针针尖对应的点电势相等。把所有与同一个基准点电势相等的点连起来，就是等势线。
例3.用恒定电流的电流场模拟静电场描绘等势线时，下列哪些模拟实验的设计是合理的
⑴⑵⑶⑷

A.如图⑴所示圆柱形电极M、N都接电源的正极，模拟等量正点电荷周围的静电场
B.如图⑵所示圆柱形电极M接电源正极，圆环形电极N接电源负极，模拟正点电荷周围附近的静电场
C.如图⑶所示两个平行的长条形电极M、N分别接电源正、负极，模拟平行板电容器间的静电场
D.如图⑷所示圆柱形电极M接电源负极，模拟负点电荷周围的静电场
解：用电流场模拟静电场，在导电纸上必须形成电流。由于⑴、⑷两个方案在导电纸上不会形成电流，因此设计不合理。⑵、⑶两个设计是合理的。选BC。
2.测定金属的电阻率
由于该实验中选用的被测电阻丝的电阻较小，所以测量电路应该选用伏安法中的电流表外接法。本实验对电压的调节范围没有特殊要求，被测电阻又较小，因此供电电路可以选用限流电路。
本实验通过的由于金属的电阻率随温度的升高而变大，因此实验中通电时间不能太长，电流也不宜太大，以免电阻丝发热后电阻率发生较明显的变化。由于选用限流电路，为保护电表和电源，闭合电键开始实验前应该注意滑动触头的位置，使滑动变阻器接入电路部分的电阻值最大。
例4.在测定金属的电阻率的实验中，待测金属导线的长约0.8m，直径小于1mm，电阻在5Ω左右。实验主要步骤如下：⑴用______测量金属导线的长度l，测3次，求出平均值；⑵在金属导线的3个不同位置上用______________测量直径d，求出平均值；⑶用伏安法测量该金属导线的电阻R。在左边方框中画出实验电路图，并把右图中所给的器材连接成测量电路。安培计要求用0-0.6A量程，内阻约1Ω；伏特计要求用0-3V量程，内阻约几kΩ；电源电动势为6V；滑动变阻器最大阻值20Ω。在闭合电键前，滑动变阻器
的滑动触点应处于正确位置。根据以上测量值，得到该种金属电阻率的表达式为ρ=__________。

解：
（1）米尺；
（2）螺旋测微器；
（3）测量部分用安培表外接法，电源部分用限流电路或分压电路都可以，电阻率。
3.用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻
实验电路如右。根据闭合电路欧姆定律：E=U+Ir，本实验电路中电压表的示数是准确的，而电流表的示数比通过电源的实际电流小，所以本实验的系统误差是由电压表的分流引起的。为了减小这个系统误差，滑动变阻器R的阻值应该小一些，所选用的电压表的内阻应该大一些。
为了减小偶然误差，要多做几次实验，多取几组数据，然后利用U-I图象处理实验数据。将点描好后，用直尺画一条直线，使尽可能多的点落在这条直线上，而且在直线两侧的点数大致相等。这条直线代表的U-I关系的偶然误差比每一组实验数据的偶然误差都小。这条直线在U轴上的截距就是被测电源电动势E（对应的I=0），斜率的绝对值就是被测电源的内阻r。（特别要注意：有时纵坐标的起始点不是0，求内阻的一般式应该是r=|ΔU/ΔI|）。
例5.在用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻的实验中，所用的电流表和电压表的内阻分别约为0.1Ω和1kΩ。右边为实验原理图，下边为所需器材的实物图。试按原理图在实物图中画线连接成实验电路。
I（A）0.120.200.310.320.500.57
U（V）1.371.321.241.181.101.05
一位同学在实验中记录的6组数据如上表所示，试根据这些数据在右图中画出U-I图线。根据图线可读出被测电池的电动势E=____V，内电阻r=___Ω。
解：1.46，0.719
4.练习用多用电表测电阻
（1）使用前应看一下指针是否指在刻度盘左端的零刻线处。如果不在，就应该进行机械调零：用小螺丝刀轻旋表头正下方中央处的调零螺丝，使指针指左端零刻线。
（2）根据被测物理量及其数量级将选择开关旋到相应的位置。读数时还要注意选用刻度盘上对应的量程刻度。（如测量20mA左右的直流电流，应将选择开关对准左边100mA量程处，在刻度盘上，应该看最下方的刻度，即满偏刻度为10的刻度线，从刻度盘读出数据后还应再乘10，得测量结果。）
（3）使用欧姆挡时，在选好倍率后，还必须进行欧姆调零。方法是：将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指右端零刻线处。因此用多用电表的欧姆挡测电阻的操作步骤是：⑴选挡。一般比被测电阻的估计值低一个数量级，如估计值为200Ω就应该选×10的倍率。⑵进行欧姆调零。⑶将红黑表笔接被测电阻两端进行测量。
（4）将指针示数乘以倍率，得测量值。
（5）将选择开关扳到OFF或交流电压最高挡。
用欧姆挡测电阻，如果指针偏转角度太小（即指针所指的刻度值太大），应该增大倍率重新调零后再测；如果指针偏转角度太大（即指针所指的刻度值太小），应该减小倍率重新调零后再测。
（6）使用多用电表时，两只手只能握住表笔的绝缘棒部分，不能接触表笔上的金属部分。
例6.多用电表表头的示意图如右。在正确操作的情况下：
（1）若选择开关的位置如灰箭头所示，则测量的物理量是______，测量结果为___________。
（2）若选择开关的位置如白箭头所示，则测量的物理量是______，测量结果为___________。
（3）若选择开关的位置如黑箭头所示，则测量的物理量是______，测量结果为___________。
（4）若选择开关的位置如黑箭头所示，正确操作后发现指针的偏转角很小，那么接下来的正确操作步骤应该依次为：___________，____________，____________。
（5）全部测量结束后，应将选择开关拨到__________或者___________。
（6）无论用多用电表进行何种测量（限于直流），电流都应该从色_____表笔经______插孔流入电表。
解：
（1）直流电压，12.4V。
（2）直流电流，49mA。
（3）电阻，17kΩ。
（4）该用×1kΩ倍率，重新调零，将红黑表笔分别接触被测电阻的两根引线，读出指针所指刻度，再乘以倍率得测量值。
（5）OFF，交流电压500V档位置。
（6）红，正。
四、重要的演示实验
1.平行板电容器的电容

静电计是测量电势差的仪器。指针偏转角度越大，金属外壳和上方金属小球间的电势差越大。在本实验中，静电计指针和A板等电势，静电计金属壳和B板等电势，因此指针偏转角越大表示A、B两极板间的电压越高。
本实验中，极板带电量保持不变。三个图依次表示：正对面积减小时电压增大；板间距离增大时电压增大；插入电介质时电压减小。由知，这三种情况下电容分别减小、减小、增大。因此可以确定C和S、d、ε的关系是。
2.研究电磁感应现象
首先要查明电流表指针偏转方向和电流方向的关系（方法与画电场中平面上等势线实验相同）。
电键闭合和断开时、电键闭合后滑动变阻器的滑动触头移动过程中、电键闭合后线圈A在B中插入、拔出时，都会发现电流表指针发生偏转，说明有感应电流产生。而电键保持闭合、滑动触头不动、线圈A在B中不动时，电流表指针都不动，说明无感应电流产生。
结论：闭合电路中有感应电流产生的充分必要条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化。
五、设计实验举例
例7.利用如图所示的一只电压表、一个电阻箱和一个电键，测量一个电池组的电动势和内电阻。请画出实验电路图，并用笔画线作导线将所给器材连接成实验电路。用记录的实验数据写出电动势和内电阻的表达式。
解：与学生实验相比，用电阻箱代替了电流表。由于电压可测，由电压、电阻就可以算出电流（这个电流是通过电阻箱的电流，比通过电池的电流偏小，系统误差是由电压表的分流造成的）。电路图如下。实验步骤是：
（1）按电路图接好实验电路
（2）改变电阻箱阻值，分别读出两组电阻箱阻值和对应的路端电压值R1、U1、R2、U2。
（3）根据闭合电路欧姆定律列出与这两组数据相对应的方程：
。
⑷解方程组可得E和r：
如果只给出电阻箱和电流表，用类似的方法同样可以测量电源的电动势和内电阻。
例8.电桥法测电阻。利用给出的电路图和器材（G为灵敏电流表，R0为阻值均匀的电阻丝，R为已知阻值的定值电阻，Rx为被测电阻）。要求利用这些器材测未知电阻Rx。（1）实验中还需要什么测量仪器？
（2）将实物连成电路图。
（3）写出测量Rx的实验步骤，并写出利用测量数据表示Rx的表达式。
解：
（1）还需要米尺（测量左右两部分电阻丝的长度L1、L2）。
（2）实物连接图略。
（3）按图接好电路后，移动滑动触头P，使电流表指针指在中央零刻度处。用刻度尺测量P点两边电阻丝的长度L1、L2；由RX∶R=L1∶L2得。
例9.下右图中的P是一根表面均匀地镀有一层很薄的电阻膜的长陶瓷管（碳膜布满圆柱体的外侧面）。陶瓷管的长度约为50cm，外径约为6cm，所用电阻膜材料的电阻率已知为ρ，管的两端有导电箍M、N。该电阻的长度就是陶瓷管的长度，其截面积可看作等于膜的厚度与圆周长的乘积。现有器材为：A.米尺、B.游标卡尺、C.螺旋测微器、D.电压表、E.电流表、F.电池组、G.滑动变阻器、H.电阻箱、I.电键和导线。请你设计一个测量该电阻膜厚度d的实验方案。
（1）所须选用的器材有：__________________（填器材前的字母即可）。
（2）所须测量的物理量有：_____、_____、_____、_____。
（3）根据实验测得的以上数据计算电阻膜厚度d的数学表达式为：d=________________。
（4）在左下图的方框中画出实验电路图（MN间的电阻膜的电阻约几个ｋΩ，滑动变阻器的总阻值为50Ω）。并将右下图中的实物按电路图连接起来（有３根导线已经连好，不得改动）。
解：
（1）A（用来测量MN间的长度）、B（用来测量陶瓷管的外径）、D、E、F、G、I（以上用来测量电阻膜的阻值）
（2）MN间距离L、管的外径D、电流I、电压U
（3）
（4）测量大电阻所以要采用电流表内接法；由于被测电阻阻值远大于滑动变阻器的总阻值，所以只有采用分压电路才能做到多取几组数据测电阻值，减小偶然误差。
例10.在实验室中，往往利用半偏法测量电流表或电压表的内阻。测量电路图如右。E为电源，其电动势为E。R1为总阻值较大的滑动变阻器。R2为电阻箱。A为被测电流表。用此电路，经以下步骤可近似测得电流表的内阻RA：①闭合K1，断开K2，调节R1，使电流表读数等于其量程I0；②保持R1不变，闭合K2，调节R2，使电流表读数等于I0/2；③读出R2的值，则RA=R2。
（1）按照电路图在右边实物图所给出的实物图中画出连接导线。
（2）若电源的内阻忽略不计，试分析该实验的系统误差总是使电表内阻的测量值比其真实值偏大还是偏小？
解：
（1）图略。
（2）闭合K2后，回路的总电阻减小，总电流将增大。因此当电流表读数等于I0/2时，通过电阻箱的电流将略大于I0/2，实际上电阻箱的电阻比表头电阻小一些，也就是说测量值比真实值偏小。
例11.用伏安法测电阻时，由于电压表、电流表内阻的影响，测量结果总存在系统误差。按下图所示的电路进行测量，可以消除这种系统误差。
（1）该实验的第一步是：闭合电键S1，将电键S2接2，调节滑动变阻器RP和r，使电压表读数尽量接近满量程，读出这时电压表和电流表的示数U1、I1；请你接着写出第二步，并说明需要记录的数据：_________________________。
（2）由以上记录数据计算被测电阻RX的表达式是RX=___________。
（3）将右图中给出的仪器按照电路图的要求连接起来。

解：
（1）将电键S2接1，读出这时电压表和电流表的示数U2、I2。
（2）
（3）图略。
例12.某同学选用一只标有“3.8V0.3A”的小灯泡，用电流表和电压表测量它在不同电压下的电流，从而计算出它在不同电压下的实际电阻值。根据实验数据画出的I-U图象如右。
（1）从图象看出，电压越高对应的实际电阻值越_____，这说明灯丝材料的电阻率随温度的升高而________。
（2）若实验室提供的器材是：电动势为6V，内阻很小的铅蓄电池；量程0-0.6-3A的直流电流表；量程0-3-15V的直流电压表；最大阻值10Ω的滑动变阻器；一只电键和若干导线。请画出正确的实验电路图。并标出开始实验时所用的电表量程和滑动变阻器滑动触头的位置。
解：
（1）曲线上每一点和原点的连线的斜率的倒数表示该时刻对应的灯丝电阻。由图象可知随着电压的升高灯丝的电阻增大。这说明灯丝材料的电阻率随温度的升高而增大。
（2）正常工作时灯丝的电阻才十几个欧姆，电压低时电阻更小，所以应作为小电阻处理，测量部分应该用外接法。灯丝两端的电压要求从零开始逐渐增大，所以供电部分必须采用分压电路。开始时电流表量程应选用0.6A，电压表量程应选用3V（快要超过3V时再改用15V量程），滑动变阻器滑动触头的位置应使灯丝两端分到的电压为零。
例13.随着居民生活水平的提高，纯净水已经进入千家万户。某市对市场上出售的纯净水质量进行了抽测，结果发现竞有九成样品的细菌超标或电导率不合格（电导率是电阻率的倒数，是检验纯净水是否合格的一项重要指标）。（1）不合格的纯净水的电导率一定是偏_____（填大或小）。
（2）对纯净水样品进行检验所用的设备原理如图所示，将采集的水样装入绝缘性能良好的塑料圆柱形容器内，容器两端用金属圆片电极密封。请把检测电路连接好（要求测量尽可能准确，已知水的电导率远小于金属的电导率，所用滑动变阻器的阻值较小）。
解：
（1）纯水的电阻率是很大的，因此电导率是很小的。不合格的纯净水一定是含有杂质，因此电导率偏大。
（2）测量部分用内接法，供电部分用分压电路。

20xx高三物理知识点：力学和电磁学

20xx高三物理知识点：力学和电磁学

力学部分：
1、基本概念：
力、合力、分力、力的平行四边形法则、三种常见类型的力、力的三要素、时间、时刻、位移、路程、速度、速率、瞬时速度、平均速度、平均速率、加速度、共点力平衡(平衡条件)、线速度、角速度、周期、频率、向心加速度、向心力、动量、冲量、动量变化、功、功率、能、动能、重力势能、弹性势能、机械能、简谐运动的位移、回复力、受迫振动、共振、机械波、振幅、波长、波速
2、基本规律：
匀变速直线运动的基本规律(12个方程);
三力共点平衡的特点;
牛顿运动定律(牛顿第一、第二、第三定律);
万有引力定律;
天体运动的基本规律(行星、人造地球卫星、万有引力完全充当向心力、近地极地同步三颗特殊卫星、变轨问题);
动量定理与动能定理(力与物体速度变化的关系—冲量与动量变化的关系—功与能量变化的关系);
动量守恒定律(四类守恒条件、方程、应用过程);
功能基本关系(功是能量转化的量度)
重力做功与重力势能变化的关系(重力、分子力、电场力、引力做功的特点);
功能原理(非重力做功与物体机械能变化之间的关系);
机械能守恒定律(守恒条件、方程、应用步骤);
简谐运动的基本规律(两个理想化模型一次全振动四个过程五个物理量、简谐运动的对称性、单摆的振动周期公式);简谐运动的图像应用;
简谐波的传播特点;波长、波速、周期的关系;简谐波的图像应用;
3、基本运动类型：
运动类型受力特点备注
直线运动所受合外力与物体速度方向在一条直线上一般变速直线运动的受力分析
匀变速直线运动同上且所受合外力为恒力1.匀加速直线运动
2.匀减速直线运动
曲线运动所受合外力与物体速度方向不在一条直线上速度方向沿轨迹的切线方向
合外力指向轨迹内侧
(类)平抛运动所受合外力为恒力且与物体初速度方向垂直运动的合成与分解
匀速圆周运动所受合外力大小恒定、方向始终沿半径指向圆心
(合外力充当向心力)一般圆周运动的受力特点
向心力的受力分析
简谐运动所受合外力大小与位移大小成正比，方向始终指向平衡位置回复力的受力分析
4、基本方法：
力的合成与分解(平行四边形、三角形、多边形、正交分解);
三力平衡问题的处理方法(封闭三角形法、相似三角形法、多力平衡问题—正交分解法);
对物体的受力分析(隔离体法、依据：力的产生条件、物体的运动状态、注意静摩擦力的分析方法—假设法);
处理匀变速直线运动的解析法(解方程或方程组)、图像法(匀变速直线运动的s-t图像、v-t图像);
解决动力学问题的三大类方法：牛顿运动定律结合运动学方程(恒力作用下的宏观低速运动问题)、动量、能量(可处理变力作用的问题、不需考虑中间过程、注意运用守恒观点);
针对简谐运动的对称法、针对简谐波图像的描点法、平移法
5、常见题型：
合力与分力的关系：两个分力及其合力的大小、方向六个量中已知其中四个量求另外两个量。
斜面类问题：(1)斜面上静止物体的受力分析;(2)斜面上运动物体的受力情况和运动情况的分析(包括物体除受常规力之外多一个某方向的力的分析);(3)整体(斜面和物体)受力情况及运动情况的分析(整体法、个体法)。
动力学的两大类问题：(1)已知运动求受力;(2)已知受力求运动。
竖直面内的圆周运动问题：(注意向心力的分析;绳拉物体、杆拉物体、轨道内侧外侧问题;最高点、最低点的特点)。
人造地球卫星问题：(几个近似;黄金变换;注意公式中各物理量的物理意义)。
动量机械能的综合题：
(1)单个物体应用动量定理、动能定理或机械能守恒的题型;
(2)系统应用动量定理的题型;
(3)系统综合运用动量、能量观点的题型：
①碰撞问题;
②爆炸(反冲)问题(包括静止原子核衰变问题);
③滑块长木板问题(注意不同的初始条件、滑离和不滑离两种情况、四个方程);
④子弹射木块问题;
⑤弹簧类问题(竖直方向弹簧、水平弹簧振子、系统内物体间通过弹簧相互作用等);
⑥单摆类问题：
⑦工件皮带问题(水平传送带，倾斜传送带);
⑧人车问题;人船问题;人气球问题(某方向动量守恒、平均动量守恒);
机械波的图像应用题：
(1)机械波的传播方向和质点振动方向的互推;
(2)依据给定状态能够画出两点间的基本波形图;
(3)根据某时刻波形图及相关物理量推断下一时刻波形图或根据两时刻波形图求解相关物理量;
(4)机械波的干涉、衍射问题及声波的多普勒效应。
电磁学部分：
1、基本概念：
电场、电荷、点电荷、电荷量、电场力(静电力、库仑力)、电场强度、电场线、匀强电场、电势、电势差、电势能、电功、等势面、静电屏蔽、电容器、电容、电流强度、电压、电阻、电阻率、电热、电功率、热功率、纯电阻电路、非纯电阻电路、电动势、内电压、路端电压、内电阻、磁场、磁感应强度、安培力、洛伦兹力、磁感线、电磁感应现象、磁通量、感应电动势、自感现象、自感电动势、正弦交流电的周期、频率、瞬时值、最大值、有效值、感抗、容抗、电磁场、电磁波的周期、频率、波长、波速
2、基本规律：
电量平分原理(电荷守恒)
库伦定律(注意条件、比较-两个近距离的带电球体间的电场力)
电场强度的三个表达式及其适用条件(定义式、点电荷电场、匀强电场)
电场力做功的特点及与电势能变化的关系
电容的定义式及平行板电容器的决定式
部分电路欧姆定律(适用条件)
电阻定律
串并联电路的基本特点(总电阻;电流、电压、电功率及其分配关系)
焦耳定律、电功(电功率)三个表达式的适用范围
闭合电路欧姆定律
基本电路的动态分析(串反并同)
电场线(磁感线)的特点
等量同种(异种)电荷连线及中垂线上的场强和电势的分布特点
常见电场(磁场)的电场线(磁感线)形状(点电荷电场、等量同种电荷电场、等量异种电荷电场、点电荷与带电金属板间的电场、匀强电场、条形磁铁、蹄形磁铁、通电直导线、环形电流、通电螺线管)
电源的三个功率(总功率、损耗功率、输出功率;电源输出功率的最大值、效率)
电动机的三个功率(输入功率、损耗功率、输出功率)
电阻的伏安特性曲线、电源的伏安特性曲线(图像及其应用;注意点、线、面、斜率、截距的物理意义)
安培定则、左手定则、楞次定律(三条表述)、右手定则
电磁感应想象的判定条件
感应电动势大小的计算：法拉第电磁感应定律、导线垂直切割磁感线
通电自感现象和断电自感现象
正弦交流电的产生原理
电阻、感抗、容抗对交变电流的作用
变压器原理(变压比、变流比、功率关系、多股线圈问题、原线圈串、并联用电器问题)
3、常见仪器：
示波器、示波管、电流计、电流表(磁电式电流表的工作原理)、电压表、定值电阻、电阻箱、滑动变阻器、电动机、电解槽、多用电表、速度选择器、质普仪、回旋加速器、磁流体发电机、电磁流量计、日光灯、变压器、自耦变压器。
4、实验部分：
(1)描绘电场中的等势线：各种静电场的模拟;各点电势高低的判定;
(2)电阻的测量：①分类：定值电阻的测量;电源电动势和内电阻的测量;电表内阻的测量;②方法：伏安法(电流表的内接、外接;接法的判定;误差分析);欧姆表测电阻(欧姆表的使用方法、操作步骤、读数);半偏法(并联半偏、串联半偏、误差分析);替代法;*电桥法(桥为电阻、灵敏电流计、电容器的情况分析);
(3)测定金属的电阻率(电流表外接、滑动变阻器限流式接法、螺旋测微器、游标卡尺的读数);
(4)小灯泡伏安特性曲线的测定(电流表外接、滑动变阻器分压式接法、注意曲线的变化);
(5)测定电源电动势和内电阻(电流表内接、数据处理：解析法、图像法);
(6)电流表和电压表的改装(分流电阻、分压电阻阻值的计算、刻度的修改);
(7)用多用电表测电阻及黑箱问题;
(8)练习使用示波器;
(9)仪器及连接方式的选择：①电流表、电压表：主要看量程(电路中可能提供的最大电流和最大电压);②滑动变阻器：没特殊要求按限流式接法，如有下列情况则用分压式接法：要求测量范围大、多测几组数据、滑动变阻器总阻值太小、测伏安特性曲线;
(10)传感器的应用(光敏电阻：阻值随光照而减小、热敏电阻：阻值随温度升高而减小)
5、常见题型：
电场中移动电荷时的功能关系;
一条直线上三个点电荷的平衡问题;
带电粒子在匀强电场中的加速和偏转(示波器问题);
全电路中一部分电路电阻发生变化时的电路分析(应用闭合电路欧姆定律、欧姆定律;或应用“串反并同”;若两部分电路阻值发生变化，可考虑用极值法);
电路中连接有电容器的问题(注意电容器两极板间的电压、电路变化时电容器的充放电过程);
通电导线在各种磁场中在磁场力作用下的运动问题;(注意磁感线的分布及磁场力的变化);
通电导线在匀强磁场中的平衡问题;
带电粒子在匀强磁场中的运动(匀速圆周运动的半径、周期;在有界匀强磁场中的一段圆弧运动：找圆心-画轨迹-确定半径-作辅助线-应用几何知识求解;在有界磁场中的运动时间);
闭合电路中的金属棒在水平导轨或斜面导轨上切割磁感线时的运动问题;
两根金属棒在导轨上垂直切割磁感线的情况(左右手定则及楞次定律的应用、动量观点的应用);
带电粒子在复合场中的运动(正交、平行两种情况)：
①.重力场、匀强电场的复合场;
②.重力场、匀强磁场的复合场;
③.匀强电场、匀强磁场的复合场;
④.三场合一;
复合场中的摆类问题(利用等效法处理：类单摆、类竖直面内圆周运动);
LC振荡电路的有关问题

高考物理知识点：电磁学

20xx年高考物理知识点：电磁学

二、电磁学

13、1785年法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律——库仑定律，并测出了静电力常量k的值。

14、1752年，富兰克林在费城通过风筝实验验证闪电是放电的一种形式，把天电与地电统一起来，并发明避雷针。

15、1837年，英国物理学家法拉第最早引入了电场概念，并提出用电场线表示电场。

16、1913年，美国物理学家密立根通过油滴实验精确测定了元电荷e电荷量，获得诺贝尔奖。

17、1826年德国物理学家欧姆（1787-1854）通过实验得出欧姆定律。

18、1911年，荷兰科学家昂尼斯（或昂纳斯）发现大多数金属在温度降到某一值时，都会出现电阻突然降为零的现象——超导现象。

19、19世纪，焦耳和楞次先后各自独立发现电流通过导体时产生热效应的规律，即焦耳——楞次定律。

20、1820年，丹麦物理学家奥斯特发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，称为电流磁效应。

21、法国物理学家安培发现两根通有同向电流的平行导线相吸，反向电流的平行导线则相斥，同时提出了安培分子电流假说；并总结出安培定则（右手螺旋定则）判断电流与磁场的相互关系和左手定则判断通电导线在磁场中受到磁场力的方向。

22、荷兰物理学家洛仑兹提出运动电荷产生了磁场和磁场对运动电荷有作用力（洛仑兹力）的观点。

23、英国物理学家汤姆生发现电子，并指出：阴极射线是高速运动的电子流。

24、汤姆生的学生阿斯顿设计的质谱仪可用来测量带电粒子的质量和分析同位素。

25、1932年，美国物理学家劳伦兹发明了回旋加速器能在实验室中产生大量的高能粒子。（最大动能仅取决于磁场和D形盒直径。带电粒子圆周运动周期与高频电源的周期相同；但当粒子动能很大，速率接近光速时，根据狭义相对论，粒子质量随速率显著增大，粒子在磁场中的回旋周期发生变化，进一步提高粒子的速率很困难。

26、1831年英国物理学家法拉第发现了由磁场产生电流的条件和规律——电磁感应定律。

27、1834年，俄国物理学家楞次发表确定感应电流方向的定律——楞次定律。

28、1835年，美国科学家亨利发现自感现象（因电流变化而在电路本身引起感应电动势的现象），日光灯的工作原理即为其应用之一，双绕线法制精密电阻为消除其影响应用之一。

高三物理教案：《力学实验》教学设计

一名优秀的教师在教学方面无论做什么事都有计划和准备，高中教师要准备好教案，这是每个高中教师都不可缺少的。教案可以保证学生们在上课时能够更好的听课，帮助高中教师营造一个良好的教学氛围。写好一份优质的高中教案要怎么做呢？以下是小编为大家精心整理的“高三物理教案：《力学实验》教学设计”，希望对您的工作和生活有所帮助。

本文题目：高三物理复习教案：力学实验

一、误差和有效数字

1.误差

测量值与真实值的差异叫做误差。误差可分为系统误差和偶然误差两种。

(1)系统误差的特点是在多次重复同一实验时，误差总是同样地偏大或偏小。

(2)偶然误差总是有时偏大，有时偏小，并且偏大和偏小的机会相同。减小偶然误差的方法，可以多进行几次测量，求出几次测量的数值的平均值。这个平均值比某一次测得的数值更接近于真实值。

2.有效数字

带有一位不可靠数字的近似数字，叫做有效数字。

(1)有效数字是指近似数字而言。

(2)只能带有一位不可靠数字，不是位数越多越好。

注：凡是用测量仪器直接测量的结果，读数一般要求在读出仪器最小刻度所在位的数值(可靠数字)后，再向下估读一位(不可靠数字)，这里不受有效数字位数的限制。间接测量的有效数字运算不作要求，运算结果一般可用2~3位有效数字表示。

二、考试大纲规定的学生实验

1.长度的测量(游标卡尺和螺旋测微器)

(1)游标卡尺

①10分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为0.9mm，比主尺上相邻两个刻度间距离小0.1mm。读数时先从主尺上读出厘米数和毫米数，然后用游标读出0.1毫米位的数值：游标的第几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐，0.1毫米位就读几(不能读某)。其读数准确到0.1mm。

②20分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为0.95mm，比主尺上相邻两个刻度间距离小0.05mm。读数时先从主尺上读出厘米数和毫米数，然后用游标 读出毫米以下的数值：游标的第几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐，毫米以下的读数就是几乘0.05毫米。其读数准确到0.05mm。

③50分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为0.98mm，比主尺上相邻两个刻度间距离小0.02mm。这种卡尺的刻度是特殊的，游标上的刻度值，就是毫米以下的读数。这种卡尺的读数可以准确到0.02mm。

注意：游标卡尺都是根据刻线对齐来读数的， 所以都不再往下一位估读。

要知道主要构造的名称：主尺、游标尺、外测量爪、内测量爪、深度尺、紧固螺钉。

(2)螺旋测微器

固定刻度上的最小刻度为0.5mm(在中线的上侧);可动刻度每旋转一圈前进(或后退)0.5mm。在可动刻度的一周上平均刻有50条刻线，所以相邻两条刻线间代表0.01mm。读数时，从固定刻度上读取整、半毫米数，然后从可动刻度上读取剩余部分(因为是10分度，所以在最小刻度后必须再估读一位)，再把两部分读数相加，得测量值。

要知道主要构造的名称：以下的①-⑦依次是：测砧、测微螺杆、固定刻度、可动刻度、旋钮、微调旋钮和尺架。

例1 读出下列游标卡尺测量的读数。

⑴ ⑵

解：(1)2.98cm;(2)6.170cm;(3)1.050cm

例2 读出下列螺旋测微器测量的读数。

⑴ ⑵

解：(1)0.642mm ;(2)10.294mm

2.互成角度的两个共点力的合成

(1)原理是两只弹簧秤成角度拉橡皮条AB和一只弹簧秤拉 橡皮条AB的效果相同，这个效果就是指橡皮条的形变量(大小和方向)相同。

(2)在画力的图示时，必须有箭头、标度、刻度。

(3)实验往往有一定的偶然误差，只要用平行四边形定则求得的合力F和一只弹簧秤的拉力F / 的图示大小和方向在误差允许的范围内相同就可以了。

例3 橡皮筋的一端固定在A点，另一端栓上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5N、最小刻度为0.1N的弹簧测力计，沿着两个不同的方向拉弹簧测力计。当橡皮筋的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直，如图所示。这时弹簧测力计的读数可从图中读出。⑴由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为_____N和_____N。(只须读到0.1N)⑵在右图的方格纸中按作图法的要求画出这两个力及它们的合力。

解：(1)2.5N和4.0N

(2)注意平行四边形中的实线、虚线的区别和箭头、标度、单位。

3.测定匀变速直线运动的加速度

(1)纸带处理。从打点计时器重复打下的多条纸带中选点迹 清楚的一条，舍掉开始比较密集的点迹，从便于测量的地方取一个开始点O，然后每5个点取一个计数点A、B、C、…(或者说每隔4个点取一个记数点)，这样做的好处是相邻记数点间的时间间隔是0.1s，便于计算。测出相邻计数点间的距离s1、s2、s3 …

(2)利用s1、s2、s3 …可以计算相邻相等时间内的位移差s2-s1、s3- s2、s4- s3…，如果它们在允许的误差范围内相等，则可以判定被测物体的运动是匀变速直线运动。

(3)利用纸带可以求被测物体在任一计数点对应时刻的瞬时速度v：如

(4)利用纸带求被测物体的加速度a。具体来说又有3种方法：

①“逐差法”：从纸带上得到6个相邻相等时间内的位移，则

②利用任意两段相邻记数点间的位移求a：如

③利用v-t图象求a：求出A、B、C、D、E、F各点的即时速度，画出如右的v-t图线，图线的斜率就是加速度a。

例4 某同学在做“测定匀变速直线运动的加速度”实验时，从打下的若干纸带中选出了如图所示的一条(每两点间还有4个点没有画出来)，图中上部的数字为相邻两个计数点间的距离。打点计时器的电源频率为50Hz。

由这些已知数据计算：①该匀变速直线运动的加速度a=___________m/s2。②与纸带上D点相对应的瞬时速度v=__________ m/s。(答案均要求保留3位有效数字)

4.验证牛顿第二运动定律

(1)了解该实验的系统误差的来源。

①用砂和砂桶的总重量代替小车受到的拉力。由牛顿第二定律可知，由于砂桶也在做匀加速运动，因此砂和砂桶的总重量肯定大于小车受到的实际拉力。可以推导出结论：只有在小车的总质量M远大于砂和砂桶的总质量m时，才能使该系统误差足够小。

②没有考虑摩擦阻力的作用。应该用平衡摩擦力的方法来消除这个系统误差。

(2)为研究a、F、m三者的关系，要利用“控制变量法”，分别研究a与F、 a与m的关系。

(3)用图象法验证a∝F、 a∝m-1(后者必须用a-m-1图象，不能用a-m图象)

例5 一打点计时器固定在斜面上某处，一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下，如右图所示。下图是打出的纸带的一段。

⑴已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，利用下图给出的数据可求出小车下滑的加速度a=_____。

⑵为了求出小车在下滑过程中所受的阻力，还需要测量的物理量有_______。用测得的量及加速度a表示阻力的计算式为f=_________。

解： (1)3.89m/s2

(2)小车质量m;斜面上任意两点间距离l及这两点的高度差h。mgh/l-ma

5.碰撞中的动量守恒

(1)每次入射小球都应该从斜槽轨道的同一位置开始自由下滑。

(2)被碰小球的位置必须与入射小球等高，其中心与斜槽末端的水平距离恰好是小球半径的2倍。

(3)由于v1、v1/、v2/ 均为水平方向，且两球的竖直下落高度相等，所以它们飞行时间相等，若以该时间为时间单位，那么小球的水平射程的数值就等于它们的水平速度。在右图中分别用OP、OM和O /N表示。因此只需验证：m1?OP=m1?OM+m2?(O /N-2r)即可。

(4)必须以质量较大的小球作为入射小球(保证碰撞后两小球都向前运动)。

(5)小球落地点的平均位置要用圆规来确定：用尽可能小的圆把所有落点都圈在里面，圆心就是落点的平均位置。

(6)所用的仪器有：天平、刻度尺、游标卡尺(测小球直径)、碰撞实验器、复写纸、白纸、重锤、两个直径相同质量不同的小球、圆规。

(7)若被碰小球放在斜槽末端，而不用支柱，那么两小球将不再同时落地，但两个小球都将从斜槽末端开始做平抛运动，于是验证式就变为：m1?OP=m1?OM+m2?ON，两个小球的直径也不需测量了(但必须相等)。

例6 在“碰撞中的动量守恒”实验中，仪器按要求安装好后开始实验，第一次不放被碰小球，第二次把被碰小球直接静止放在斜槽末端的水平部分，在百纸上记录下重锤位置和各小球落点的平均位置依次为O、A、B、C，设入射小球和被碰小球的质量依次为m1、m2，则下列说法中正确的有

A.第一、二次入射小球的落点依次是A、B

B.第一、二次入射小球的落点依次是B、A

C.第二次入射小球和被碰小球将同时落地

D. m1?AB= m2?OC

解：最远的C点一定是被碰小球的落点，碰后入射小球的速度将减小，因此选B;由于被碰小球是放在斜槽末端的，因此被碰小球飞出后入射小球才可能从斜槽末端飞出，两小球不可能同时落地;由动量守恒得m1?OB= m1?OA+m2?OC，选D。答案是BD。

6.研究平抛物体的运动

(1)斜槽末端的切线必须水平。

(2)用重锤线检验坐标纸上的竖直线是否竖直。

(3)以斜槽末端所在的点为坐标原点。

(4)如果是用白纸，则应以斜槽末端所在的点为坐标原点，在斜槽末端悬挂重锤线，先以重锤线方向确定y轴方向，再用直角三角板画出水平线作为x轴，建立直角坐标系。

(5)每次小球应从斜槽上的同一位置由静止开始下滑。

(6)由描迹法得到小球平抛的轨迹，从轨迹上任何一点的横纵坐标都可以计算出该平抛物体抛出时的初速度。

(7)若用闪光照相来研究，所得到的照片上相邻小球间的时间间隔是相等的，利用这一 结论和运动分解的知识，可以求小球平抛的初速度，也可以求小球在任何一个位置的瞬时速度。

例7.如图所示，在“研究平抛物体的运动”的实验中，某同学按要求描绘出了小球做平抛运动过程中的三个点A、B、C，并利用刻度尺量出了三点的坐标依次是A(0.369，0.112)、B(0.630，0.327)、C(0.761，0.480)，单位为m 。又称得小球的质量为20g，试计算小球平抛的初动能EK。

解：小球的初速度 ，因此初动能 ，带入数据后得：EK1=0.0596J，EK2=0.0594J，EK3=0.0591J，因此初动能的平均值为EK=0.0594J

7.验证机械能守恒定律

本实验要求验证自由下落过程中机械能守恒，图示纸带的左端是用夹子夹重物的一端。

(1)要多做几次实验，选点迹清楚，且第一、二两点间距离接近2mm的纸带进行测量。

(2)用刻度尺量出从0点到1、2、3、4、5各点的距离h1、h2、h3、h4、h5，利用“匀变速直线运动中间时刻的即时速度等于该段位移内的平均速度”，算出2、3、4各点对应的即时速度v2、v3、v4，验证与2、3、4各点对应的重力势能减少量mgh和动能增加量 是否相等。

(3)由于摩擦和空气阻力的影响，本实验的系统误差总是使

(4)本实验不需要在打下的点中取计数点。也不需要测重物的质量。

例8在用落体法验证机械能守恒定律时，某同学按照正确的操作选得纸带如右。其中O是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的3个点.该同学用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离,并记录在图中(单位cm)。

(1)这三个数据中不符合有效数字读数要求的是_____ ,应记作_______cm。

(2)该同学用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，已知当地的重力加速度g=9.80m/s2，他用AC段的平均速度作为跟B点对应的物体的即时速度，则该段重锤重力势能的减少量为_______，而动能的增加量为________，(均保留3位有效数字，重锤质量用m表示).这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量_______动能的增加量，原因是_________________。

(3)另一位同学根据同一条纸带，同一组数据，也用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，不过他数了一下：从打点计时器打下的第一个点O数起，图中的B是打点计时器打下的第9个点。因此他用vB=gt计算跟B点对应的物体的即时速度，得到动能的增加量为______，这样验证时的系统误差总是使重力势能的减少量_______动能的增加量,原因是________________________________。

解： (1)OC，15.70

(2)1.22m，1.20m，大于，v是实际速度，因为有摩擦生热，减少的重力势能一部分转化为内能;

(3)1.23m，小于，v是按照自由落体计算的，对应的下落高度比实际测得的高度要大。

8.用单摆测定重力加速度

(1)摆长的测量：让单摆自由下垂，用米尺量出摆线长L/(读到0.1mm)，用游标卡尺量出摆球直径(读到0. 1mm)算出半径r，则摆长L=L/+r

(2)开始摆动时需注意：摆角要小于5°(要保证做简谐运动，不要使摆动成为圆锥摆)

(3)从摆球通过最低点时开始计时，测出单摆做50次全振动所用的时间，算出周期的平均值T。

(4)改变摆长重做几次实验，计算每次实验得到的重力加速度，再求这些重力加速度的平均值。

例9一组同学在做“用单摆测定重力加速度”的实验中，用正确的操作方法，测定了6组摆长L和周期T的对应值。为了求出当地的重力加速度g，4位同学提出了4种不同的方法：①从测定的6组数据中任意选取1组，用公式g=4π2L/T 2求出g作为测量值;②分别求出6个L值的平均值 和6个T值的平均值 ，用公式g=4π2 / 2求出g作为测量值;③分别用6组L、T的对应值，用公式g=4π2L/T 2求出6个对应的g值，再求这6个g的平均值作为测量值;④在坐标纸上作出T 2-L图象，从图象中计算出图线的斜率K，根据g=4π2/K求出g作为测量值。

你认为以上4种方法中，错误的是哪一种____(填代号即可)，其余正确方法中偶然误差最小的是哪一种______(填代号即可)。

解：错误的是②，因为L和T之间不是一次函数的关系。偶然误差最小的是④，因为偶然误差总是有时偏大有时偏小。而描点后画线时要求尽可能多的点在该直线上，其余点尽可能均衡地分布在该直线两侧，实际上是把偶然误差减小到最小了。

例10某同学在家里做用单摆测定重力加速度的实验，但没有合适的摆球，他找到了一块大小为3cm左右，外形不规则的大理石块代替小球。他设计的实验步骤是：

A.将石块用细尼龙线系好，结点为M，将尼龙线的上端固定于O点

B.用刻度尺测量OM间尼龙线的长度L作为摆长

C.将石块拉开一个大约α=30°的角度,然后由静止释放

D.从摆球摆到最高点时开始计时，测出30次全振动的总时间t,，由T=t/30得出周期

E.改变OM间尼龙线的长度再做几次实验，记下相应的L和T

F.求出多次实验中测得的的平均值作为计算时使用的数据,带入公式 求出重力加速度g

⑴你认为该同学以上实验步骤中有重大错误的是_______________。为什么?

⑵该同学用OM的长作为摆长，这样做引起的系统误差将使重力加速度的测量值比真实值偏大还是偏小?________。你认为用什么方法可以解决摆长无法准确测量的困难?

解：

(1)B(摆长应从悬点到大理石块的质心)、C(摆角太大，不能看作简谐运动)、F(必须先分别求和各组L和T值对应的g，再取所求得的各个g的平均值)。

(2)小。设两次实验中摆线长分别为L1、L2，对应的周期分别为T1、T2，石块质心到M点的距离为x，由 和 可解得

9.设计实验举例

例11 利用手头的常用仪器，粗略测定玩具手枪子弹射出时的初速度。除玩具手枪外，所给的测量仪器为：⑴只有秒表;⑵只有米尺。

解：

(1)若只有秒表，可如图(a)，将玩具手枪从地面竖直向上发射子 弹，用秒表记下从发射到子弹落会地面所用的时间t，则子弹上升的时间为t/2，故子弹初速度v0=gt/2。

(2)若只有米尺，可如图(b)，将玩具手枪子弹从某一高度处水平射出，用米尺测量射出时离地面的高度h和水平射程s，则子弹初速度 。

例12 某同学在做探究弹力和弹簧伸长的关系的实验中，设计了如图所示的实验装置。所用的钩码每只的质量都是30g，他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度，将数据填在了下面的表中。(弹力始终未超过弹性限度，取g=9.8m/s2)

(1)试根据这些实验数据在右图给定的坐标纸上作出弹簧所受弹力大小F跟弹簧总长L之间的函数关系图线，说明图线跟坐标轴交点的物理意义。

(2)上一问所得图线的物理意义是什么?该弹簧的劲度k是多大?

解：

(1)根据实验数据在坐标纸上描出的点，基本上在同一条直线 上。可以判定F和L间是一次函数关系。画一条直线，使尽可能多的点落在这条直线上，不在直线上的点均匀地分布在直线两侧。该图线跟横轴交点的横坐标表示弹簧的原长。

(2)图线的物理意义是表明弹簧的弹力大小和弹簧伸长量大小成正比。由 可得k=25N/m。