2025年高三物理上學(xué)期實(shí)驗(yàn)題專項(xiàng)訓(xùn)練（一）實(shí)驗(yàn)一：測(cè)量金屬絲的電阻率實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)定某金屬絲的電阻率，掌握螺旋測(cè)微器、游標(biāo)卡尺和伏安法的使用。一、實(shí)驗(yàn)器材待測(cè)金屬絲（長(zhǎng)度約1m，直徑約0.5mm）螺旋測(cè)微器（精度0.01mm）游標(biāo)卡尺（20分度，精度0.05mm）直流電源（輸出電壓3V）電流表（量程0~0.6A，內(nèi)阻約0.1Ω）電壓表（量程0~3V，內(nèi)阻約3kΩ）滑動(dòng)變阻器（最大阻值20Ω）開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干二、實(shí)驗(yàn)步驟測(cè)量金屬絲直徑用螺旋測(cè)微器在金屬絲不同位置測(cè)量3次直徑，每次測(cè)量前需校零。數(shù)據(jù)記錄：d?=0.498mm，d?=0.502mm，d?=0.496mm，平均值d=0.4987mm≈0.499mm。測(cè)量金屬絲長(zhǎng)度用游標(biāo)卡尺測(cè)量金屬絲兩端點(diǎn)間的距離，記錄為L(zhǎng)=98.50cm（注意游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法：主尺讀數(shù)+游標(biāo)尺對(duì)齊格數(shù)×精度）。電路連接與測(cè)量電流表內(nèi)接法/外接法選擇：因金屬絲電阻R≈ρL/S，估算R≈5Ω（ρ≈1×10??Ω·m，S=πd2/4≈1.95×10??m2），電壓表內(nèi)阻（3kΩ）遠(yuǎn)大于R，電流表應(yīng)采用外接法以減小系統(tǒng)誤差?；瑒?dòng)變阻器接法：采用分壓式接法，確保金屬絲兩端電壓可從0連續(xù)調(diào)節(jié)。閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，記錄6組電壓U和電流I數(shù)據(jù)：序號(hào)U/VI/AR=U/I/Ω10.500.1024.9021.000.2054.8831.500.3084.8742.000.4104.8852.500.5124.8863.000.6154.88計(jì)算電阻平均值R=4.88Ω。三、數(shù)據(jù)處理與誤差分析電阻率計(jì)算公式：ρ=RS/L=R·πd2/(4L)代入數(shù)據(jù)：ρ=4.88Ω×3.14×(0.499×10?3m)2/(4×0.985m)≈1.00×10??Ω·m誤差來(lái)源系統(tǒng)誤差：電流表外接法導(dǎo)致電流測(cè)量值偏大，電阻測(cè)量值偏??；螺旋測(cè)微器零點(diǎn)未校準(zhǔn)。偶然誤差：直徑測(cè)量時(shí)金屬絲不垂直于測(cè)微器軸線；長(zhǎng)度測(cè)量時(shí)金屬絲未拉直。四、拓展思考若金屬絲通電后溫度升高導(dǎo)致電阻率增大，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)如何操作以減小該影響？（提示：控制電流大小，縮短通電時(shí)間）實(shí)驗(yàn)二：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證牛頓第二定律：a∝F（m一定時(shí)），a∝1/m（F一定時(shí)）。一、實(shí)驗(yàn)裝置氣墊導(dǎo)軌（含滑塊、光電門、計(jì)時(shí)器）托盤及砝碼（總質(zhì)量m?≤滑塊質(zhì)量M的1/10）天平（精度0.1g）游標(biāo)卡尺（測(cè)量擋光片寬度）二、實(shí)驗(yàn)原理加速度測(cè)量：滑塊通過(guò)光電門時(shí)，計(jì)時(shí)器記錄擋光片遮光時(shí)間Δt，擋光片寬度d，滑塊瞬時(shí)速度v=d/Δt。若兩光電門間距為x，則加速度a=(v?2-v?2)/(2x)。拉力近似條件：當(dāng)m?<<M時(shí)，托盤和砝碼的總重力m?g≈滑塊所受拉力F。三、實(shí)驗(yàn)步驟平衡摩擦力：調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌傾斜角度，輕推滑塊，使其通過(guò)兩光電門的時(shí)間相等，確保摩擦力被重力沿斜面分力平衡。探究a與F的關(guān)系（M一定）滑塊質(zhì)量M=200.0g，擋光片寬度d=0.500cm，光電門間距x=50.00cm。改變托盤內(nèi)砝碼質(zhì)量，記錄拉力F=m?g和加速度a：F/Nm?/gΔt?/msΔt?/msv?/(m·s?1)v?/(m·s?1)a/(m·s?2)0.1010.03251850.1540.2700.490.2020.02301300.2170.3850.980.3030.01881060.2660.4721.47結(jié)論：在誤差范圍內(nèi)，a與F成正比，圖像斜率k=Δa/ΔF≈4.9kg?1（接近1/M=5kg?1）。探究a與m的關(guān)系（F一定）保持F=0.20N不變，在滑塊上添加砝碼改變總質(zhì)量M，記錄數(shù)據(jù)并繪制a-1/M圖像，圖像應(yīng)為過(guò)原點(diǎn)的直線。四、誤差分析系統(tǒng)誤差：未滿足m?<<M時(shí)，F(xiàn)=m?g/(1+m?/M)，需用公式F=Ma修正拉力。偶然誤差：擋光片寬度測(cè)量不準(zhǔn)；光電門間距x讀數(shù)誤差。五、注意事項(xiàng)氣墊導(dǎo)軌通氣后再放置滑塊，避免劃傷導(dǎo)軌表面；每次實(shí)驗(yàn)前需重新平衡摩擦力。實(shí)驗(yàn)三：?jiǎn)螖[測(cè)定重力加速度實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠脝螖[測(cè)量當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭，理解單擺周期公式的條件。一、實(shí)驗(yàn)器材擺線（長(zhǎng)約1m，不可伸長(zhǎng)）擺球（直徑約2cm，密度大）鐵架臺(tái)、游標(biāo)卡尺、秒表、米尺二、實(shí)驗(yàn)原理單擺周期公式：T=2π√(L/g)→g=4π2L/T2，其中L為擺長(zhǎng)（擺線長(zhǎng)+擺球半徑r）。三、實(shí)驗(yàn)步驟測(cè)量擺長(zhǎng)L擺線長(zhǎng)l=98.00cm，擺球直徑d=2.00cm（游標(biāo)卡尺測(cè)量），則擺長(zhǎng)L=l+d/2=99.00cm。測(cè)量周期T讓單擺做小角度擺動(dòng)（θ≤5°），從擺球通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，記錄50次全振動(dòng)的時(shí)間t=99.8s，周期T=t/50=1.996s≈2.00s。數(shù)據(jù)處理計(jì)算g=4π2L/T2=4×(3.14)2×0.99m/(2.00s)2≈9.76m/s2（當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)值g=9.80m/s2，誤差原因：擺線彈性形變；空氣阻力）。四、拓展實(shí)驗(yàn)若擺線質(zhì)量不可忽略，如何修正擺長(zhǎng)？（提示：等效擺長(zhǎng)L'=L+ml/(M+m)，其中m為擺線質(zhì)量，M為擺球質(zhì)量）實(shí)驗(yàn)四：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒，即重力勢(shì)能減少量ΔE?=mgΔh與動(dòng)能增加量ΔE?=mv2/2是否相等。一、實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（電磁式，電源頻率50Hz）重錘（質(zhì)量m=0.5kg）紙帶（長(zhǎng)約1m）、毫米刻度尺、鐵架臺(tái)二、實(shí)驗(yàn)原理打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)間隔：T=1/f=0.02s，連續(xù)兩點(diǎn)間距離h可由刻度尺測(cè)量。瞬時(shí)速度計(jì)算：某點(diǎn)速度v?=(h???-h???)/(2T)（中間時(shí)刻速度等于平均速度）。三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取紙帶中清晰的一段，記錄各點(diǎn)間距（單位：cm）：計(jì)數(shù)點(diǎn)012345位置0.001.985.9511.9019.8229.70以點(diǎn)0為初位置，計(jì)算點(diǎn)3（h=11.90cm=0.1190m）的機(jī)械能變化：ΔE?=mgΔh=0.5×9.8×0.1190≈0.583Jv?=(h?-h?)/(2T)=(0.1982m-0.0595m)/(2×0.02s)=34.675m/s（錯(cuò)誤！應(yīng)為(0.1982-0.0595)m=0.1387m，v?=0.1387/(0.04)=3.4675m/s）ΔE?=mv?2/2=0.5×(3.4675)2/2≈0.583J結(jié)論：ΔE?≈ΔE?，機(jī)械能守恒定律成立（誤差源于空氣阻力和紙帶摩擦）。四、常見(jiàn)錯(cuò)誤分析混淆“計(jì)數(shù)點(diǎn)”與“計(jì)時(shí)點(diǎn)”：若每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，則相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為0.1s；速度計(jì)算錯(cuò)誤：必須用“逐差法”求瞬時(shí)速度，不可用v=gt或v=√(2gh)（會(huì)陷入循環(huán)論證）。實(shí)驗(yàn)五：測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠梅卜ɑ虬沧璺y(cè)量干電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r。一、實(shí)驗(yàn)方案對(duì)比方法原理誤差來(lái)源圖像法處理伏安法E=U+Ir（測(cè)U、I）電流表內(nèi)阻r?（內(nèi)接法）或電壓表分流I?（外接法）U-I圖像：縱截距=E，斜率=-r安阻法E=I(R+r)（測(cè)I、R）電流表內(nèi)阻需計(jì)入總內(nèi)阻1/I-R圖像：斜率=1/E，縱截距=r/E二、伏安法實(shí)驗(yàn)（電流表外接法）數(shù)據(jù)記錄（R為定值電阻箱阻值）：R/ΩI/AU=IR/V50.301.50100.181.80150.131.95200.102.00圖像分析繪制U-I圖像，縱軸截距E=1.50V（當(dāng)I=0時(shí)，U=E），橫軸截距I?=0.30A（短路電流），內(nèi)阻r=E/I?=5Ω。誤差修正：外接法中，電壓表分流I?=U/R?，真實(shí)電流I真=I測(cè)-I?，需用U=E-(I測(cè)-I?)r修正。參考答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（部分）實(shí)驗(yàn)一中，若金屬絲直徑測(cè)量值偏大，則電阻率計(jì)算結(jié)果偏大（填“偏