2025年高三物理上學期實驗題專項訓練（一）實驗一：測量金屬絲的電阻率實驗目的測定某金屬絲的電阻率，掌握螺旋測微器、游標卡尺和伏安法的使用。一、實驗器材待測金屬絲（長度約1m，直徑約0.5mm）螺旋測微器（精度0.01mm）游標卡尺（20分度，精度0.05mm）直流電源（輸出電壓3V）電流表（量程0~0.6A，內阻約0.1Ω）電壓表（量程0~3V，內阻約3kΩ）滑動變阻器（最大阻值20Ω）開關、導線若干二、實驗步驟測量金屬絲直徑用螺旋測微器在金屬絲不同位置測量3次直徑，每次測量前需校零。數據記錄：d?=0.498mm，d?=0.502mm，d?=0.496mm，平均值d=0.4987mm≈0.499mm。測量金屬絲長度用游標卡尺測量金屬絲兩端點間的距離，記錄為L=98.50cm（注意游標卡尺的讀數方法：主尺讀數+游標尺對齊格數×精度）。電路連接與測量電流表內接法/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），電壓表內阻（3kΩ）遠大于R，電流表應采用外接法以減小系統(tǒng)誤差?；瑒幼冏杵鹘臃ǎ翰捎梅謮菏浇臃?，確保金屬絲兩端電壓可從0連續(xù)調節(jié)。閉合開關，調節(jié)滑動變阻器，記錄6組電壓U和電流I數據：序號U/VI/AR=U/I/Ω10.500.1024.9021.000.2054.8831.500.3084.8742.000.4104.8852.500.5124.8863.000.6154.88計算電阻平均值R=4.88Ω。三、數據處理與誤差分析電阻率計算公式：ρ=RS/L=R·πd2/(4L)代入數據：ρ=4.88Ω×3.14×(0.499×10?3m)2/(4×0.985m)≈1.00×10??Ω·m誤差來源系統(tǒng)誤差：電流表外接法導致電流測量值偏大，電阻測量值偏?。宦菪郎y微器零點未校準。偶然誤差：直徑測量時金屬絲不垂直于測微器軸線；長度測量時金屬絲未拉直。四、拓展思考若金屬絲通電后溫度升高導致電阻率增大，實驗中應如何操作以減小該影響？（提示：控制電流大小，縮短通電時間）實驗二：探究加速度與力、質量的關系實驗目的驗證牛頓第二定律：a∝F（m一定時），a∝1/m（F一定時）。一、實驗裝置氣墊導軌（含滑塊、光電門、計時器）托盤及砝碼（總質量m?≤滑塊質量M的1/10）天平（精度0.1g）游標卡尺（測量擋光片寬度）二、實驗原理加速度測量：滑塊通過光電門時，計時器記錄擋光片遮光時間Δt，擋光片寬度d，滑塊瞬時速度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m?<<M時，托盤和砝碼的總重力m?g≈滑塊所受拉力F。三、實驗步驟平衡摩擦力：調節(jié)氣墊導軌傾斜角度，輕推滑塊，使其通過兩光電門的時間相等，確保摩擦力被重力沿斜面分力平衡。探究a與F的關系（M一定）滑塊質量M=200.0g，擋光片寬度d=0.500cm，光電門間距x=50.00cm。改變托盤內砝碼質量，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結論：在誤差范圍內，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的關系（F一定）保持F=0.20N不變，在滑塊上添加砝碼改變總質量M，記錄數據并繪制a-1/M圖像，圖像應為過原點的直線。四、誤差分析系統(tǒng)誤差：未滿足m?<<M時，F(xiàn)=m?g/(1+m?/M)，需用公式F=Ma修正拉力。偶然誤差：擋光片寬度測量不準；光電門間距x讀數誤差。五、注意事項氣墊導軌通氣后再放置滑塊，避免劃傷導軌表面；每次實驗前需重新平衡摩擦力。實驗三：單擺測定重力加速度實驗目的用單擺測量當地重力加速度g，理解單擺周期公式的條件。一、實驗器材擺線（長約1m，不可伸長）擺球（直徑約2cm，密度大）鐵架臺、游標卡尺、秒表、米尺二、實驗原理單擺周期公式：T=2π√(L/g)→g=4π2L/T2，其中L為擺長（擺線長+擺球半徑r）。三、實驗步驟測量擺長L擺線長l=98.00cm，擺球直徑d=2.00cm（游標卡尺測量），則擺長L=l+d/2=99.00cm。測量周期T讓單擺做小角度擺動（θ≤5°），從擺球通過最低點時開始計時，記錄50次全振動的時間t=99.8s，周期T=t/50=1.996s≈2.00s。數據處理計算g=4π2L/T2=4×(3.14)2×0.99m/(2.00s)2≈9.76m/s2（當地標準值g=9.80m/s2，誤差原因：擺線彈性形變；空氣阻力）。四、拓展實驗若擺線質量不可忽略，如何修正擺長？（提示：等效擺長L'=L+ml/(M+m)，其中m為擺線質量，M為擺球質量）實驗四：驗證機械能守恒定律實驗目的通過自由落體運動驗證機械能守恒，即重力勢能減少量ΔE?=mgΔh與動能增加量ΔE?=mv2/2是否相等。一、實驗器材打點計時器（電磁式，電源頻率50Hz）重錘（質量m=0.5kg）紙帶（長約1m）、毫米刻度尺、鐵架臺二、實驗原理打點計時器打點間隔：T=1/f=0.02s，連續(xù)兩點間距離h可由刻度尺測量。瞬時速度計算：某點速度v?=(h???-h???)/(2T)（中間時刻速度等于平均速度）。三、實驗數據選取紙帶中清晰的一段，記錄各點間距（單位：cm）：計數點012345位置0.001.985.9511.9019.8229.70以點0為初位置，計算點3（h=11.90cm=0.1190m）的機械能變化：ΔE?=mgΔh=0.5×9.8×0.1190≈0.583Jv?=(h?-h?)/(2T)=(0.1982m-0.0595m)/(2×0.02s)=34.675m/s（錯誤！應為(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結論：ΔE?≈ΔE?，機械能守恒定律成立（誤差源于空氣阻力和紙帶摩擦）。四、常見錯誤分析混淆“計數點”與“計時點”：若每5個點取一個計數點，則相鄰計數點時間間隔為0.1s；速度計算錯誤：必須用“逐差法”求瞬時速度，不可用v=gt或v=√(2gh)（會陷入循環(huán)論證）。實驗五：測定電源的電動勢和內阻實驗目的用伏安法或安阻法測量干電池的電動勢E和內阻r。一、實驗方案對比方法原理誤差來源圖像法處理伏安法E=U+Ir（測U、I）電流表內阻r?（內接法）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I、R）電流表內阻需計入總內阻1/I-R圖像：斜率=1/E，縱截距=r/E二、伏安法實驗（電流表外接法）數據記錄（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I=0時，U=E），橫軸截距I?=0.30A（短路電流），內阻r=E/I?=5Ω。誤差修正：外接法中，電壓表分流I?=U/R?，真實電流I真=I測-I?，需用U=E-(I測-I?)r修正。參考答案與評分標準（部分）實驗一中，若金屬絲直徑測量值偏大，則電阻率計算結果偏大（填“偏