JBT 8133.4-2013 电炭制品物理化学性能试验方法 第4部分 肖氏硬度

板块Ⅶ物理实验【知识特点】物理学是一门实验科学。可以说无一科学结论不以实验为基础，即使是理想化的牛顿第一运动定律、理想气体的状态方程也有着坚实的实验证据说明推理的。高考试题中也充分体现了这一点，物理实验以专有题型出现，约占全卷的15％。虽是纸上谈兵，但也把学生的理论与实践结合的能力、认知到创新推理的能力检索得很准确、很全面。【知识结构】二、实验类型研究类验证类测量类使用类应用类演示类设计类（创新性）研究匀变速直线运动（力）探究弹力和弹簧伸长的关系（力）研究平抛物体的运动（力）描绘小电珠的伏安特性曲线（电）验证力的平行四边形法则（力）验证机械能守恒定律（力）验证动量守恒定律（力）用描迹法画出电场中平面的等势线（电）用单摆测定重力加速度（力）用油膜法估算分子的大小（热）测定金属的电阻率（电）测定电源的电动势和内电阻（电）测定玻璃的折射率（光）用双缝干涉测定光的波长（光）长度测量（刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器）练习使用示波器（电）使用多用电表（电）把电流表改装为电压表（电）传感器的简单应用（电）（1991）沙摆在匀速板上画振动图线（力）（1995）光电效应（光）（1996）平行板电容器两极板电压变化（电）（2000）阴极射线管（光）［例题选讲］【例1】实验室中有器材如实物图1所示，有：电池E（电动势约10V、内阻约1Ω），电流表A1（量程10A，内阻r1约为0.2Ω），电流表A2（量程300mA，内阻r2约为5Ω），电流表A3（量程250mA，内阻r3约为5Ω），电阻箱R1（最大阻值999.9Ω，阻值最小改变量为0.1Ω），滑线变阻器R2（最大阻值100Ω），开关S，导线若干。要求用图2所示的电路测定图中A的内阻。（1）在所给的三个电流表中，哪几个可用次此电路精确测出其内阻：答：。（2）在可测的电流表中任选一个作为测量对象，在实物图上连成测量电路。（3）你要读出的物理量是，用这些物理量表示待测电阻的计算公式是。实验技能弄清原理和目的实验器材选用基本仪器使用实验步骤记录与计算分析与结论力学电学刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器天平（托盘天平、物理天平）电磁打点计时器（含低压电源、纸带）、电火花计时器弹簧秤秒表灵敏电流计电流表和电压表滑动变阻器电阻箱多用电表GAV实验器材的安装实验程序的设计有效数字的概念及计算、表达分析：本题不仅考查基本电学仪表和元件的使用法则，更侧重实验仪器的选择、电路分析能力、阅读试题能力的考查。同时，并联电路规律和欧姆定律的应用、电阻箱的连接和使用、滑动变阻器的连接等知识点的考查，在本题中均有涉及。题中给出三个电流表，A1和A2（A3）的最大量程相差很多，若A1选择，当A2或A3达到最大量程时，A1指针偏转不到满刻度的0.025％，几乎没有显示，从而选择A1是绝对错误的。如不能做出这一判断，则造成错误。缺乏审题能力和阅读能力也是造成错误的原因之一，如题中指出“任选一个作为测量对象”就有不少同学不理解，结果将三个电流表接入电路之中，在第（1）问选对电流表A2和A3后，反而出现第（2）问中电路连接的错误。解答：（1）A2和A3可用此电路精确测出其内阻。（2）选A3测其内阻r3，连接测量电路如图所示。（3）测量时应读出两电流表A2、A3的示数I2、I3和电阻箱R1的阻值Rx，由并联电路规律可得xRIIrI)(3233xRIIIr3323［解后评析］本题属于电学中的测量题——测电阻，但测的是电表的内阻；测量方法也不是一般的“伏安法”，而是利用了电路的电流规律，并联电路中各支路等电压和欧姆定律而求解。这种做法，已经不是基本实验中的内容，是有所创新的内容了。因这种创新，使内阻达到更精确的结果。比去掉电阻箱R1与电流表A2，改接一个伏特表（应是毫伏表）于A3两端更精确。【例2】用某精密仪器测量一物件的长度，得其长度为cm63812.1。如果用最小刻度为mm的米尺来测量，则其长度应读为cm，如果用50分度的游标卡尺来测量，则其长度应读为cm，如果用千分尺（螺旋测微器）来测量，则其长度应读为cm。解析：这是一道关于长度测量的问题，从这道题中，让我们认识米尺、游标卡尺和螺旋测微器的读数区别（既精确度区别）。则答案依次为：1.64，1.638，1.6381。【例3】某同学用如图1所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律，图1中PQ是斜槽，QR为水平槽，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，重复上述操作10次，得到10个落点痕迹，再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上流下各自的落点痕迹，重复这种操作10次，图1中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点。B球落点痕迹如图2所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在平面，米尺的零点与O对齐。（1）碰撞后B球的水平射程应取为cm。（2）在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？答（填选项号）A、水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离B、A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离C、测量A球或B球的直径D、测量A球和B球的质量（或两球的质量之比）E、测量G点相对于水平槽面的高度解析：（1）应把记录纸上B球的落点痕迹用尽量小的圆包括起来，而后取其圆心位置，即可视为这些落点的平均位置。故取64.7（允许取值范围为64.2～65.2）（2）本小题应认真审题和认真思考实验原理：题意中已给出A、B两球的半径相同，而实验装置中，A、B两球抛出点相同，均为槽口处。（不必如课本中，该实验设计为小球的抛出点在支柱顶端，则其抛射水平距离比A球少一个小球直径d）所以C可省略。实验结论中，因小球的平抛初速都用水平射程代替，不必求出处速的具体数据，所以E省略。故需测量的为ABD。［解后评析］本题应注意与课本实验介绍的差异，并以此分析其科学性、合理性、简捷性、准确性。［练习题］1、在《电场中等势线的描绘》实验中，如图所示，A、B是两个电PGQRO6070(单位：cm)图1图2AabcdeBGp极，a、b、c、d、e是五个基准点。若电流从探针Ⅰ流入G时，G的指针向右偏转。现探针Ⅰ接触基准点e，探针Ⅱ接触P点时，G的指针向左偏转，为了尽快探测到e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。2、利用单摆测重力加速度的实验中，若测得g值比当地重力加速度的公认值小，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，将悬线长加上小球的直径C、测量周期时，将n次全振动，误记为（n+1）次全振动D、单摆振动时，振幅较小3、甲、乙两同学分别拿两只不同型号、已经校准的电压表去测量某电路两端的电压，在排除读数误差的前提下，甲同学的测量值是4.3V，乙同学的测量值是4.5V，则该电路电压的实际值是A、VU3.4B、VUV5.43.4C、VU5.4D、VU5.44、如图是四位同学在“互成角度的两个力的合成”实验中作出的图示，图中F1、F2是两弹簧秤同时拉橡皮条的力的图示，F是根据平行四边形定则作出的合力的图示，F’是一个弹簧秤单独拉橡皮条的拉力的图示，其中属于明显错误的是5、在测定玻璃砖折射率的实验示意图中，P1、P2、P3、P4是四根大头针的位置，通过玻璃砖观察时它们在同一直线上。为了提高实验的精确度，应该使A、P1、P2及P3、P4间距离适当大些B、P1、P2及P3、P4间距离适当小些C、被测玻璃折射率为ODOBnD、被测玻璃折射率为''DDBBn6、在杨氏双缝干涉实验装置中，双缝的作用是A、遮去过于强烈的灯光；B、形成两个振动情况相同的光源；OF1F2OF2OF2OF1F1F2F1FF'FF'FF'F'FABCDP1P2BB'OD'DP3P4B、使白色光变成单色光；D、使光发生折射。7、一个同学做平抛实验，只在纸上记下重垂线Y轴的方向，忘记在纸上记下斜槽末端位置，并只在坐标纸上描出如图所示曲线，现在我们可以在曲线上取A、B两点，用刻度尺分别描出它们到Y轴的距离AA’=X1，BB’=X2，以及AB的垂直距离为H，从而求出小球抛出时的初速0v为A、hxxg2)(2122B、hxxg2)(212C、hgxx2221D、hgxx22128、为了测定电源的电动势和内电阻，用待测电池、电键、导线配合下列哪组仪器可达到实验目的A、一只电流表和一只电阻箱；B、一只电压表和一只电阻箱；C、一只电流表和一个滑动变阻器；D、一只电流表和一只电压表。9、在用打点计时器研究匀变速直线运动规律的实验中，每隔0.02s打一点，每隔5个相邻点取作一个记数点，记数点A、B、C、D、E的位置如图所示。则该物体的加速度为。物体运动经过B、C、D各点的即时速度Bv=，Cv=，Dv=。10、在“验证机械能守恒定律”的实验中，若以2v为纵轴，以h为横轴，根据实验数据描制hv2图象，应是，才能验证机械能守恒定律；hv2图象的斜率等于。11、欧姆表内电池用久后，其电动势变小，内阻变大，但仍可电阻调零，调零后测电阻时，测出的电阻阻值与真实值相比将（填偏大、偏小或不变）。A'BB'AABCDE1cm2.4cm4.2cm6.4cm12、为了测量一个量程为3V的电压表的内阻RV（约几kΩ），可以采用如图所示电路。（1）在测量时，可供选择的实验步骤有A、闭合开关K；B、将电阻箱R0的阻值调到最大C、将电阻箱R0的阻值调到零D、调节电阻箱R0的阻值，使电压表指针指示1.5V，记下此时R0的值E、调节变阻器R的滑动片P，使电压表示数为3VF、把变阻器R的滑动片P滑到a端G、把变阻器R的滑动片P滑到b端H、断开开关K把必要的合理的实验步骤选出来，按操作顺序将字母代号填在下面横线上。（2）若在D中读出R0的值为2400Ω，则电压表的内阻RV=Ω，；用这种方法测出的内阻与其真实的内阻相比偏（填大或小）13、有一个电感线圈标有“6V，0.1A”字样，现在要测量这个电感线圈的电阻值，下列器材可供选用A、伏特表（0—5V）B、伏特表（0—10V）C、安培表（0—0.3A）D、安培表（0—0.6A）E、滑动变阻器（30Ω，2A）F、学生电源（直流9V）（1）在实验中所用的伏特表应选，安培表应选。（2）画出实验电路图。（3）实验时需测量的数据是。说明以此测出的电阻值比真实值偏（填“大”或“小”）14、测定一根粗细均匀的金属导线的电阻。其电阻Rx可用如图甲所示的电路测量。所给器材中电流表上只有刻度但未表明电流值；R1是电阻箱，其阻值是准确的；S2是单刀双掷电键（当掷刀扳向1时与1相通，当掷刀扳向2时与2相通）。（1）将图乙中的实物按图甲连成电路，并用箭头表明滑动变阻器的滑动触头在实验开始时的位置。（2）写出主要的实验步骤和测量结果。VbaPKER015、现有一阻值为10.0Ω的定值电阻、一个电键、若干导线和一个电压表，该电压表表面上有刻度但无刻度值，要求设计一个能测定某电源内阻的实验方案。（已知电压表内阻很大，电压表量程大于电源电动势，电源内阻约为几Ω）要求：（1）画出实验电路图；（2）简要写出完成接线后的实验步骤；（3）写出用测得的量计算电源内阻的表达式r=。16、要求测量两节干电池串联而成的电池组的电动势E和内电阻r（约为几Ω），提供下列器材：电压表V1（量程3V，内阻1kΩ）、电压表V2（量程15V，内阻2kΩ）、电阻箱（0～9999Ω）、电键、导线若干。某同学用量程15V的电压表连接成如图所示的电路，实验步骤如下：（1）合上电键S，将电阻箱R阻值调到R1=10Ω，读得电压表的读数为U1；（2）将电阻箱R阻值调到R2=20Ω，读得电压表的读数为U2；由方程组111RrUEU；222RrUEU解出E、r。为了减少实验误差，上述实验在选择器材和实验步骤中，应做哪些改进？［参考答案］1D，2A，3D，4B，5AD，6B，7A，8AB，9、2/4.0sm，sm/12.0，sm/16.0，sm/20.0SERVr10、过原点的倾斜直线（成正比函数），g21