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1、物理实验复习专题 物理高考对实验能力的要求 1、能独立完成所列的十九个学生实验 2、能明确实验目的，能理解实验原理和方法 3、能控制实验条件，会使用实验仪器 4、会观察、分析实验现象 5、会记录处理实验数据，并得出结论 6、能灵活地运用已学过的物理理论、实验方 法和实验仪器去处理问题 加强实验教学，增强实际动手能力，一直 是高考物理命题的重要走向。 高考分数1720分，占卷面13%以上。 近年高考实验命题的特点 1、重视基本仪器的选择和使用的考查 2、注意联系实验实际操作技能的考查 3、注重对实验思想、实验方法的理解和应用 的考查，更注重对新情景中处理问题的迁 移能力的考查 实验复习的分类 1
2、、基本仪器的使用 2、测量性实验 3、验证性实验 4、研究性实验 5、设计性实验 了解不同类型实验的设计思想和解题方法 基本仪器的使用 基本仪器主要有： 游标卡尺、螺旋测微器、托盘天平、秒 表、打点计时器、测力计、滑动变阻器、电 阻箱、直流电流表、直流电压表、多用电表 、示波器、传感器等 这类实验的要求是： 了解仪器的基本结构、熟悉各部件的名 称、懂得工作（测量）原理、掌握合理的操 作方法、会正确计数、明确使用注意事项等 详细了解 测量性实验 以某一原理或物理规律为依据，通过测量 相关的物理量，实现测定某个（或某些）物理 量（或物理常数）为实验目的。 高中物理实验要测量的物理量主要有：质 量、
3、长度、时间、力、加速度、温度、分子直 径、电流、电压、电阻、电阻率、电动势、内 电阻、折射率、波长。 教材学生分组实验 测量匀变速直线运动的加速度 数据处理方法：公式法和图象法 用单摆测定重力加速度 摆长的确定与测量 累积法测周期的方法 计时起点、终点位置的选择 处理数据方法：公式法和图象法 用油膜法估测分子的大小 实验原理的理解 区分油酸体积和油酸酒精体积 用双缝干涉测光的波长 会调整实验装置，会正确计数 测量性实验的要求 1、明确被测物理量的含义 2、懂得实验原理 3、掌握正确的实验方法： 了解所有仪器、器材的规格、性能 会安装和调试整个实验装置 选择合理的实验步骤 正确进行数据测量 能分
4、析和排除实验中常出现的故障 4、妥当处理实验数据 5、对实验结果能科学地进行误差分析 看看例题 验证性实验 用实验的方法来验证已知规律(或结论)， 通过实验过程的再现，加深对规律适用条件和 结论的理解。 这类实验有： 验证力的平行四边形定则 验证动量守恒定律 验证机械能守恒定律 大量的课堂课堂演示实验 要求明确验证的规律，懂得实验原理、实 验装置和实验步骤的确定，必须考虑到规律能 否成立。 要求能有效地尽量减小误差的分析。 教材学生分组实验 验证力的平行四边形定则 测力计使用时注意事项及计数 力的图示要素要齐全 如何根据平行四边形定则求出合力 画平行四边形的工具与方法 验证动量守恒定律 入射球
5、与被撞球的大小、质量的关系 槽口的水平调节 两球平均落点的确定方法 两球飞行的水平距离的确定 验证机械能守恒定律 验证方法：如何从纸带的数据中确定 EP和EK 看看例题 研究性实验 通过实验来探索某种物理规律，研究某个 物理问题。 研究性实验在教材和考纲中的比例较过去 有大幅度地增加，意在训练实验的主动性、自 觉性，培养创新意识。 教材学生分组实验 探索弹力和弹簧伸长的关系 应在弹簧弹性限度内增加钩码的个数 用描迹法画出电场中平面上的等势线 实验器材的选择 三张纸的叠放顺序 描绘小灯泡的伏安特性曲线 测量和控制电路的选择 对图象物理意义的理解 把电流表改装成电压表 半偏法测电流表内阻的原理 电
6、流表改装电压表的原理 校对改装电压表的电路 教材学生分组实验 用多用电表探索黑箱内的电子元件 掌握多用电表测电压、电流、电阻的方 法 欧姆表中电源的正、负极和红、黑表笔 正、负插孔区别 二极管理符号及正、负极和导电性能 传感器的简单应用 半导体光敏元件和热敏元件在电路中的 控制作用 研究性实验的要求 明确实验目的，能正确选择实验方法， 选择相应的实验器材，显现观察到的物理现 象，测量某些物理量，作进一步定量分析。 要求通过归纳推理，在实践动手和分析 结合的过程中，能领会典型的基本研究方法 ，培养对问题研究、探索的能力。 看看例题 设计性实验 根据实验目的，运用已掌握的物理规律、 实验方法，选择
7、熟悉的仪器、器材同，独立设 计的新的实验方案。 设计方案包括理解实验原理，选择和配置 合适的实验方法、实验器材，安排正确的实验 步骤，设计科学的数据处理方法，采用客观的 误差分析方法，最后给予总结和评价。 高考可以考查其中的几个方面 设计性实验步骤中的几个主要环节 1、实验原理的选择和确定 根据实验的目的：要做什么 根据问题的依据：用何规律 一旦实验原理确定下来，就可根据实 验目的及问题的依据，选择实验方法，拟 定实验方案。 看看例题 2、正确地选择实验器材和实验装置 选择器材、装置遵循的几个原则： 安全性原则 可行性原则 准确性原则 方便性原则 特别是电学实验 设计性实验步骤中的几个主要环节
8、 看看例题 3、设计实验操作程序实验步骤 正确的实验步骤是实验成功的重要环节。 正确的实验程序设计必须注意： 确保实验顺利完成与成功 保证实验器材的安全 设计性实验步骤中的几个主要环节 看看例题 4、实验数据的分析、处理方法 （1）列表法 把被测物理量用表格的形式分类列出的方 法。记录表格一般应包括表号、标题、主栏、 宾栏、数据、备注等。 列表法大体反映某些因素对结果的影响效 果或变化趋势，常用来作为其他数据处理方法 的一种辅助手段。 设计性实验步骤中的几个主要环节 实验数据处理的方法 （2）算术平均值法 将待测物理量的若干次测量值相加后除以 测量次数，即得该待测量的算术平均值。 实际应用上往
9、往用多次测量值的平均值代 替真实值。 求取算术平均值时，必须按原来测量仪器 的准确度决定应该保留的有效数字的位数。 实验数据处理的方法 （3）图象法 测得的量按自变量和应变量之间的关系 在直角坐标平面上用图线表示出来的方法。 根据实验数据在坐标纸上作图的原则要 求是：准确、清楚、布局合理、便于应用。 1、合理选取坐标原点 2、两坐标轴的分度要恰当 3、要有足够多的描点数目 4、画出的图象应尽可能穿过较多的点或 是尽可能多的描点分布在图线的两侧 作图法可以减小实验中的偶然误差。 实验数据处理的方法 （4）逐差法 一般用于等间隔线性变化的测量中。 看看例题 5、误差分析减小误差的方法 （1）减小偶
10、然误差： 多次测量，求其平均值 多次测量，作图象求值 （2）减小系统误差： 减小系统误差措施：完善实验原理、 改进实验方法、恰当选择仪器精度、 量程、校准测量器材。 （3）误差分析： 从实验原理分析 从实验器材分析 设计性实验步骤中的几个主要环节 看看例题 6、设计性实验分析的基本思路 （1）根据问题的重要依据、要求，构造相关 的物理情景 （2）确定实验原理，选择实验方法 （3）明确所要测定的物理量，选好实验器材 ，确定实验步骤 （4）做好数据记录和处理，进行误差分析 设计性实验步骤中的几个主要环节 看看例题 基本仪器游标卡尺 不 用 估 读 基本仪器秒表 不 用 估 读 基本仪器电阻箱 不
11、用 估 读 基本仪器螺旋测微器 基本仪器电压表 基本仪器安培表 基本仪器万用电表 基本仪器示波器 基本仪器托盘天平 基本仪器物理天平 基本仪器双缝干涉仪 基本仪器打点计时器 返回 例题1 在测定匀变速直线运动的加速度实验中 得到一条如图所示的纸带，按时间顺序取0、 1、2、3、4、5、共6个计数点，每相邻计数 点有4个打印点未画出，用刻度尺测出各计数 点到0计数点的距离分别为8.69cm，15.99cm ，21.87cm,26.35cm,29.45cm,通过电磁打点 计时器的交流频率为50Hz，则物体的加速度 为 m/s2，在打出计数点3时物体的速度 的大小为 m/s。 012345 逐差法要
12、求时间等间隔，故此纸带只能 采用15点间四段位移。 012345 例题解析 S1S2S3S4 由数据得： S1=d2-d1=7.30cm S2=d3-d2=5.88cm S3=d4-d3=4.48cm S4=d5-d4=3.10cm 由逐差法求加速度分别为： a1=(S3-S1)/2T2= =-1.41m/s2 a2=(S3-S2)/2T2= =-1.39m/s2 计算平均值求物体的加速度为： a=(a1+a2)/2= =-1.40m/s2 打3点时的速度为： v3=(S2+S3)/2T= =0.518m/s 例题2 “测量金属的电阻率”实验中要利用伏安 法测电阻，通常用伏安法测电阻时，可采用
13、 如图所示的甲、乙两种电路，试分析两种电 路测电阻的误差及减小误差的条件。 V A RX R 图甲 V A RX R 图乙 用R真、R测分别表示待测电阻Rx测量值，RA 、RV分别表示电流表和电压表的内阻。 例题解析 电流表外接法 V A RX R 图甲 测量值小于真实值 当RVRx时，R测越接近R真，误差越小。 用R真、R测分别表示待测电阻Rx测量值，RA 、RV分别表示电流表和电压表的内阻。 例题解析 电流表内接法 测量值小于真实值 当RxRA时，R测越接近R真，误差越小。 V A RX R 图乙 1、采用电流表内接法的条件：RxRA 采用电流表外接法的条件：RvRx 例题解析 电流表内、
14、外接判断方法 用试触法进行判断 当 （即Rx大电阻)时用内接法 2、当不满足RxRA和RvRx关系时 当 （即Rx小电阻)时用外接法 当 时，用内、外接法均可 3、当Rx、RA、Rv的阻值未知时 例题3 用三棱镜测定玻璃折射率的实验，先在 白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚 大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察， 调整视线使P1的像被P2挡住，接着在眼睛所 在的一侧插两枚大头针P3和P4 ，使P3挡住P1 和P2的像， P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上 标出的大头针位置和三棱镜的轮廓如图所示 （1）在图上画出所需的光路。 （2）为了测出棱镜玻璃的折射率 需要测量的量是 、 。 （3
15、）计算折射率的公式是n= 。 P1 P2 P4 P3 1、如图所示，画出通过P1 、P2 、P3 、P4的光 路，注意棱镜内的哪部分路径必须画出。 例题解析 2、需要测量的物理量是 入射角i，折射角； 或线段EF、OE GH、OG 3、折射率为n=sini/sin 或 E F H G O i 返回 例题4 某同学用图1所示的装置，通过半径相同 的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律。图 中PQ是斜槽，以为水平槽，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。 P G Q R O图 1 6070 单位：cm
16、图 2 米尺 记录纸 例题4 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,和下球碰撞 后,A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕 迹，重复这种操作10次。图 1中0点是水平槽 未 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所在的平面，米尺的零点与O点对齐. P G Q R O图 1 6070 单位：cm 图 2 米尺 记录纸 (1)碰撞 后B 球的 水平射程 应取为 _cm。 例题4 （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水平槽上未放日球时，测量人球落点位 置到O点的距离 BA球与B
17、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 (或两球质量之比) E测量G 点相对于水平 槽面的高度 P G Q R O图 1 例题5 在“验证机械能守恒定律”的实验中,已知打 点计时器所用电源的频率为50Hz，查得当地的 重力加速度值为9.80m/s2，测得所用的重物的 质量为1.00kg。 实验中得到一条点迹清晰的纸带，如图把 第一个点记作O,另选连续的4个点A、B、C、D 作为测量的点，经测量知道各点到 O点的距离 分别为62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm 根据以上数据，可知重物由O点运动到C点 ,重力势能的减少量为
18、 J， 运动的增加量为 J。 （取三位有效数字） 01 A BCD 由0点到C点，重力势能的减少量为 Epc=mgh=7.62J 例题解析 打点时间间隔为T=0.02s 打C点时纸带（即物体）的瞬时速度为 即动能的增加量为 01 A BCD 返回 例题6 某同学设计了如图甲所示的实验，A、B两 球同时落地，说明 。某同学设计了如图 乙的实验：将两个斜滑道固定在同一竖直面内 最下端水平。把两个质量相等的小钢球，从斜 面的同一高度由静止释放，滑道2 与光滑水平 板吻接，则他将观察到的现象是 ，这说 明 。 A B 甲 B A 1 2 v v 乙 例题7 测定电流表的内电阻的实验中，备用的器 件有：
19、A、电流表(量程0100A) B、标准伏特表（量程06V） C、电阻箱（阻值范围0999.9） D、电阻箱（阻值范围099999.9） E、电源（电动势2V，有内阻） F、电源（电动势6V，有内阻） G、滑动变阻器（阻值范围050，额 定电流1.5A） H、有若干电键和导线。 例题7 （1）如果采用图（a）所示的电路测定电流表 A的内电阻，并且要想得到较高的精确度，那 么从以上备用的器件中，可变电阻R1应选用 ， R2应选用 ，并在（a）图上补画电阻元 件符号；电源应选用 。（用字母代号填写 ） （2）按电路图（a） 连接实物图。 A E S1 R1 R2 S2 A - R1 R2 R3 S1
20、 S2 E DC F 返回 例题9 利用简便的器材，请设计一个测定当地重 力加速度g值的实验方案。 例题解析 方案一：用单摆测定g值 利用简便的器材，请设计一个测定当地重 力加速度g值的实验方案。 实验原理： 可得：g=42L/T2， 选择器材：细线(约1m) 匀质小球 测量：测摆长L=? 测周期T=? 计算：g=？ 例题解析 问题：不能准确测出重心！ 如果没有小球，只有一石块，怎么办？ 实验原理： 可知：l0引起较大的误差怎么办？ 确定原理：代换掉l0两次测量 实验过程：设线下端到石块重心距离为l0 摆线长为l1时 摆线长为l2时 由上面两式得： 例题解析 方案二：用打点计时器测定g值 利用
21、简便的器材，请设计一个测定当地重 力加速度g值的实验方案。 实验原理：重锤下落过 程中： mgh=mv2/2 处理数据：作v2/2h图 图线斜率即为g值。 v2/2 h 0 例题解析 方案三：用滴水法测定g值 利用简便的器材，请设计一个测定当地重 力加速度g值的实验方案。 实验原理：水滴做自由 落体运动：h=gt02/2 迁移方法：让前一滴水 滴落到盘子而听到声音时后 一滴水恰好离开水龙头，再 测出n次水击盘子声音的总时 间tn，则t0 = tn /(n-1) 可得：g=2h(n-1)2/tn2 返回 例题11 如图，某电压表的内阻20k50k之间 现要测量其内阻，实验室提供下列可选用的器 材
22、：待测电压表V（量程3V） 滑动变阻器（最大阻值1k） 电流表A1（量程200A） 电流表A2（量程5mA） 电源E（电动势3V） 电键S和导线若干。 （1）所提供的电流表中，应选用 。 （2）为了尽量减小误差，要求测多组数 据，试画出符合要求的实验电路图。 ES 选择电流表的方法： 1、计算最大电流安全性原则 2、指针偏转1/3量程以上准确性原则 例题解析 (1)最大电流：I=UV/R=3V/20k=150A 选A2(量程5mA)：安全，但指针偏转小于 1/3量程 选A1(量程200A)：安全，准确 (2)选择电路： 多测数据分压 ES A1V 返回 例题13 一学生使用多用电表测定图示电路
23、中R1和R3 的阻值， R1R3 ，他的主要实验步骤如下： A、把选择开关旋至1k的欧姆档上。 B、把表笔插入插孔，进行调零。 C、把两表笔同时与两端接触，发现这时指 针偏转适中，随即记下欧姆数值。 D、把开关旋至100的欧姆档， 把两表笔同时与的两端接触，指针 偏转适中，随即记下欧姆数值。 E、断开电路开关，实验完毕。 这个学生在两次测量时，违反了哪些使用规 则或操作程序？ 在C步之前，要将S1和S2都打开。 在D步中，换档后要重新进行调零。 实验完毕后应将选择开关置于OFF档或电压最高档处。 R1 R2 R3 S1 S2 例题14 测一个量程为3.0V的电压表的内阻Rx(约几 千欧)，采用
24、电路如图，可供选择的实验步骤有 A、闭合开关S B、将电阻箱R0调到最大值 C、将电阻箱的阻值调到零 D、调节变阻器R的阻值使电压表示数为3.0V E、断开开关S F、把滑动变阻器的触头P滑到a端 G、调节电阻箱R0的阻值，使电压表示数为 1.5V，读出此时电阻箱R0的阻值 H、把滑动变阻器的触头P滑到b端 I、按图连接电路，注意断开开关S V ab P R0 RV ES R （1）将必要的步骤选出并按合理顺序排列I、H、C、A、D、G、E （2）若在上述实验步骤中，读出R0的阻值为 2600，则该电压表的内阻RV= 由于系统误差，测量值 （选填”偏小” “偏大” 例题解析 返回 V ab P
25、 R0 RV ES R 2600 偏大 例题16 利用如图A所示的电路可测出电压表的内阻 ，电源的内阻可以忽略。R为电阻箱。当R取不 同阻值时，电压表应有示数。若电阻箱阻值为R1 时，电压表示数为U1；电阻箱阻值为R2时，电压 表示数为U2。 （1计算电压表内电阻的表达式。 （2）若多次改变电阻箱阻值，在图B作出图 线，请说明如何得出电压表内阻值。 图A V ES 1/U R 0 图B （1）当电阻箱阻值分别为R1、R2时，电压表对 应的示数为U1、U2，由闭合电路欧姆定律得： E=U1+U1R1/RV E=U2+U2R2/RV 例题解析 电压表内阻为 （2）由E=U+UR/RV可得： 当R0
26、时，1/U=1/E 当1/U0时，RV=-R 图线延长线与横轴 交点的绝对值等于电压 表的内阻。 1/E -RV 1/U R 0 图B 图A V ES 返回 例题17 如图,将一个改装的电流表接入电路进行校 准，发现待测表的读数比标准表的读数偏大一 些，如表头G的Ig是准确的，出现的误差可能是 下述哪种原因引起的？ A、Rg的测量值比真实值偏大 B、Rg的测量值比真实值偏小 C、所并联的R并比公式计算 出 的 偏小 D、所并联的R并比公式计算出 的 偏大 E A G Rg测量值比真实值偏大，导致并联电阻偏大，并 联电阻分流变小，则A正确。 所并联的电阻R并计算出的R并偏大，导致并联电 阻分流变
27、小，则D正确。 例题18 要测量2节干电池串联而成的电池组电动势 E和内阻r（约几欧），有以下器材： 电压表V1(量程3V，内阻1k) 电压表V2(量程15V，内阻2k) 电阻箱(0-9999)、开关、导 线若干.某同学用量程为15V的电 压表连接电路如图 （1）电池电动势约3V，选15V的电压表，使指针偏转 最大不超过1/5量程，故应选量程为3V的电压表。 （2）改变电阻箱R阻值，读取若干个U值，由I=U/R计 算出电流值，作U-I图象，从图象求出E、r 实验步骤如下： (1)合上开关S，电阻箱R调到R1=10,读电压U1 (2)合上开关S，电阻箱R调到R1=20,读电压U2 (3)由U1=
28、E-rU1/R1 U2=E-rU2/R2解得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？ V R E r S 返回 例题19 如图，水平桌面上有斜面体 A、小铁块B。斜面体的斜面曲面， 由其截面图可以看出曲线下端的 切线是水平的。 现提供的实验测量工具只有： 天平、直尺.其他的实验器材可以根据实验自选 . 请设计一个实验，测出小铁块B自斜面顶端 由静止逼上梁山到底端的过程中，摩擦力对小 铁块B做的功。要求：（1）请在原图中补充画出简要实验装置图。 （2）简要说明实验中要测的物理量。 （3）简要说明实验步骤。 （4）写出实验结果的表达式,重力加速度g已知 B A （
29、1）构造物理情景 例题解析 B A （2）确定实验原理 H h （3）确定实验方法 需要测量的物理量是： 斜面高度H 桌面到地面的高度h O到P点的距离S 小铁块B的质量m （4）选择实验器材：直尺、天平 SOP （5）确定实验步骤 例题解析 A、用天平测出B的质量m B、如图安装器材，地面铺 白纸、复写纸并用胶带粘牢 C、让B从某一确定位置由静止滑下，落到纸上 D、重复C步骤5次，找到平均落地点P E、用直尺测图中标明的H、h、S F、实验结束，整理仪器归位 B A H h SOP （6）写出表达式： 例题20 为了测量两个电压表VA、VB的内阻,提供的仪器 有：电流表A(量程3A内阻2.5
30、) 电压表VA（量程5V，内阻约3000） 电压表VB（量程3V，内阻约2500） 电阻箱R1（阻值范围09999.9） 电阻箱R2（阻值范围099.9） 滑动变阻器R3(阻值0-50,额定电流 1.5A) 滑动变阻器R4(阻值0-10,额定电流1A) 电池组E（电动势12V，内阻约0.5） 单刀开关2个，导线若干 例题20 （1）在设计电路时，能否选用电流表A，请简 要说明理由。 （2）为了测量两个电压表的内阻，请设计一 个测量电路，画出电路图。 （3）选择的器材有 。 （4）说明实验原理和需要测量的物理量，并 写出计算两个电压表内阻的表达式。 例题解析 （1）在设计电路时，能否选用电流表A
31、，请简 要说明理由。 选电流表的方法： 计算电路中的最大电流最小电流。 电流表A(量程3A内阻2.5) 电压表VA（量程5V，内阻约3000） 电压表VB（量程3V，内阻约2500） 电池组E（电动势12V，内阻约0.5） 不能选用电流表A，因为与电压表串联，电 路中电流太小，而A的量程太大，故不能选用。 例题解析 （2）为了测量两个电压表的内阻，请设计一 个测量电路，画出电路图。 A、选择变阻器： 滑动变阻器R3(阻值0-50,额定电流 1.5A) 滑动变阻器R4(阻值0-10,额定电流1A) 电池组E（电动势12V，内阻约0.5） B、选择变阻器接法：远小于待测电阻分压 用R4时，电路中最大电流大于其额定电流 C、选择电阻箱： 伏伏法，一般其中一块作电流表用：串联 选电阻较大的电阻箱，保证电流调节范围 电动势大于两表量程：分压 ES VAVB R3 ES1 VAVB R1 R3 S2 例题解析 （3）选择的器材有：R1、R3、电源、电键2个 导线若干。 （4）说明实验原理和需要测量的物理量，并 写出计算两个电压表内阻的表达式。 ES1 VAVB R1 R3 S2 S2断开时，A、B表示数之 比为： UB/UA=RB/RA S2断闭合，电阻箱阻值为 R1时， A、B表示数之比为 解得： 返回 学有所得 学无止境