易错点14 实验与探究 —备战2022年高考物理一轮复习易错题

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易错点14 实验与探究
易错题【01】力学实验分析不到位
一、测量读数类仪器使用
1．游标卡尺
(1)各种游标卡尺的有关参数如下表所示：
游标尺(mm)
精确度(mm)
刻度格数 [来源:学|科|网Z|X|X|K]
刻度总长度(mm)
每小格与1毫米差(mm) [来源:学科网][来源:Z_xx_k.Com]
10
9
0.1
0.1
20
19
0.05
0.05
50
49
0.02
0.02
(2)游标卡尺的读数方法:①以游标零刻度线位置为准,在主尺上读取整毫米数;②看游标上哪一条刻度线与主尺上的某一刻度线(此某一刻度线不需读出)对齐,由游标上对齐的刻度数(即格数)乘以游标卡尺的精确度得出毫米以下的小数;③总的读数为毫米整数加上毫米以下的小数.
特别提醒：(1)游标卡尺的精确度可根据游标尺刻度格数的倒数计算，单位为mm.如50分度的游标卡尺精确度为 mm＝0.02 mm.
(2)游标卡尺的读数不需要估读．
2．螺旋测微器(千分尺)
量程一般为0～25 mm,精确度是0.5 mm÷50＝0.01 mm.
螺旋测微器的读数方法:
①从固定标尺上读出整 毫米数,要注意半毫米刻度线是否露出,如果露出再加上0.5 mm.

图14－1
②0.5 mm以下的读数则等于与固定标尺上横线对准的可动圆周上的读数(要估读一位)乘以精度0.01 mm.③测量长度为上述二者之和.如图14－1中所示读数为6 mm＋0.5 mm＋20.2×0.01 mm＝6.702 mm.
特别提醒:螺旋测微器的使用要注意两点:(1)半毫米刻度线;(2)估读,末位估读的“0”不要漏掉.
二、力学实验
1．“纸带类”实验
(1)打点计时器
打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,它接在频率为50 Hz的交流电源上使用时,每隔0.02 s打一次点,因此,纸带上的点就表示了和纸带相连的运动物体在不同时刻的位置.通过研究纸带上点迹间的距离,就可以确定物体的运动情况.
(2)纸带的应用
①利用纸带计算瞬时速度
测出与n点相邻的前、后两段相等时间T内的距离sn和sn＋1,由公式vn＝算出.(如图14－3),在验证机械能守恒定律实验中,就是根据此法求得物体瞬时速度的.

图14－3
②当物体做匀速直线运动时，某段时间内的平均速度等于各个时刻的瞬时速度．在“探究动能定理”实验中，就是据此求得物体最终获得的速度大小．因此要选取纸带上打点间隔基本相等的部分进行测量．
③利用纸带计算加速度
a．利用a＝求解：在已经判断出物体做匀变速直线运动的情况下可利用Δs＝sn＋1－sn＝aT2求加速度a，为了减小实验误差可用“逐差法”，sn－sm＝(n－m)aT2.
b．图象法
利用vn＝算出相应时刻点的速度，画出v－t图象，根据图线的斜率计算加速度．
2．“胡克定律类”实验
(1)原理:利用橡皮条或弹簧在弹性限度内、力与形变量成正比,计算(测量)其长度的变化分析力的变化情况或建立F－x坐标系,描点画图研究力的变化规律.
(2)应用
①根据平行四边形定则验证力的合成与分解.
②探究弹力和弹簧伸长量的关系.
三、实验误差
1．偶然误差和系统误差
从性质和来源看,误差分为偶然误差和系统误差两种.
(1)偶然误差是由各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生的误差.减小偶然误差的方法就是通过多次测量求平均值.
(2)系统误差是由于仪器本身不精确,或实验方法粗略或实验原理不完善而产生的.要减小系统误差,必须校准仪器,或改进实验方法,或完善实验原理.
2．有效数字
(1)测量既然总有误差,测量的数值就只能是近似数,如“174.2 mm”最末的一位数字“2”是不可靠数字,但它仍有意义不能舍,因为它代表了一个大概数量关系,比如这里174.2与174.8相比是接近174还是175就显而易见了.像174.2 mm这种带一位不可靠数字的近似数字叫有效数字,有效数字的最后一位为误差所在位.在实验中,测量时要按有效数字的规则来读数.
(2)确定有效数字时，应注意以下问题：
①有效数字的位数与小数点的位置无关.有效数字的位数与单位无关.
②关于“0”在有效数字中的特殊性:0在前时,从左往右数第一个不为零的数字才是有效数字.0在后时,计入有效数字.
③乘方不算有效数字;比如3.020×10－3 m/s中的－3不是有效数字,10也不是.
3．减小实验误差的方法
(1)多次测量求平均值．
(2)累积法．
(3)图象法．
易错题【02】对电学实验分析不到位
一、测量读数类仪器使用
1．电流表、电压表
(1)电流表、电压表使用时量程选择的规则:
根据被测电流或电压值的大小选择量程.测量时最好使指针偏转超过所选量程的2/3,至少超过1/2.在不知道被测电流或电压大小的情况下,应选用电表的较大量程,然后再根据指针偏转情况选取合适的量程.
(2)读数方法:读数时应使视线垂直于刻度盘表面.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.
2．电阻箱
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．
如图14－2所示的电阻箱的阻值为84580.2 Ω.

图14－2
3．多用电表
(1)使用多用电表测电压、电流时，应根据选择的量程确定最小刻度值，然后读数．
(2)使用欧姆挡时，注意以下几个方面：
①用多用电表测电阻时,测量前应根据估计的阻值选用适当的挡位.由于欧姆挡刻度的非线性,使用欧姆挡测电阻时,表头指针偏转过大或过小都有较大误差,通常只使用表盘中间一段刻度范围为测量的有效范围,否则要变换倍率.
②每更换一次倍率，都要重新进行欧姆调零.
③由于欧姆挡表盘刻度不均匀,难于估读,测量结果只需取两位有效数字.计数时不要忘记乘上相应挡位的倍率.
④测量时待测电阻要跟其他元件和电源断开.
⑤多用电表使用完毕后,应将选择开关拨离欧姆挡,旋至OFF挡或交流电压最高挡上.
特别提醒：要区分开“机械零点”与“欧姆零点”：“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置．调整的是表盘下边中间的定位螺丝．“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置，调整的是欧姆挡的调零旋钮．
二、电学实验
1．电路设计及仪器选取原则
正确地选择仪器和设计实验电路,有一定的灵活性,应遵循以下几个基本原则:
(1)正确性．
(2)安全性．
(3)方便性．
(4)精确性．
2．“伏安类”实验中电流表的内、外接法

比较项目
电流表内接法
电流表外接法
电路


误差
原因
由于电流表内阻的分压作用,电压表测量值偏大
由于电压表内阻的分流作用,电流表测量值偏大
比较
项目
电流表内接法
电流表外接法
测量
结果
R测＝
＝RA＋Rx>Rx
电阻的测量值大于真实值
R测＝
＝