广东高考物理实验专题汇编(二轮).doc

广东高考理综物理实验专题讲义实验部分高考考试说明主题内容要求说明单位制要知道中学物理中涉及到的国际单位制的基本单位和其他物理量的单位。包括小时、分、升、电子伏特（eV）知道国际单位制中规定的单位符号实验实验一：研究匀变速直线运动实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系实验三：验证力的平行四边形定则实验四：验证牛顿运动定律实验五：探究动能定理实验六：验证机械能守恒定律实验七：测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)实验八：描绘小电珠的伏安特性曲线实验九：测定电源的电动势和内阻实验十：练习使用多用电表实验十一：传感器的简单使用实验十二：验证动量守恒定律实验十三：用油膜法估测分子的大小 1考察会使用的仪器主要有：三尺：刻度尺、游标卡尺、千分尺（螺旋测微器）；三表：电流表、电压表、多用电表；以及天平、秒表、电火花计时器或电磁打点计时器、弹簧秤、滑动变阻器、电阻箱等。2要求认识误差问题在实验中的重要性，了解误差的概念，知道系统误差和偶然误差；知道用多次测量求平均值的方法减少偶然误差；能在某些实验中分析误差的主要来源；不要求计算误差。3要求知道有效数字的概念，会用有效数字表达直接测量的结果。间接测量的有效数字运算不作要求。*实验十一、实验十三广东近几年从未考察，属次要部分。*高考考察形式为18分实验，其中一道力学，一道电学。复习中我们要：熟悉每个实验的原理，熟悉每个仪器使用及读数，熟悉实验中使用到的实验思想，例如等效替代（力的合成），控制变量法（验证牛二），物理量替代法（验证动量）等。电学实验要熟悉电路图，仪器的选取，以不变应万变。*由于篇幅有限，讲义内容省略了相对次要的实验十一和实验十三，同学可以另外查阅简单复习。编写比较匆忙，若有错误，请自行讨论修正。 实验1：研究匀变速直线运动实验目的：学会使用打点计时器，会判断纸带运动，及计算速度和加速度。实验内容：打点计时器是计时的仪器，使用50HZ交流电，打点周期T=0.02s；电磁打点计时器：使用46v交流电，用一条纸带穿过复写纸盘下方使用；电火花打点计时器：使用220v交流电，可以使用一条纸带穿过墨粉纸盘下方使用，也可使用两条纸带一起夹住墨粉纸盘，两条纸带夹住能带动纸盘转动，充分利用纸盘，打完后，取下面那条纸带使用，上面那条纸带是辅助夹住纸盘的作用，无点迹。实验器材：打点计时器、纸带、小车、细绳、带定滑轮的长木板、刻度尺、钩码等实验步骤：如图安装装置，先通电，再释放纸带，选取打点清晰的纸带数据处理：a求运动状态：点迹间距均匀则匀速运动，相邻位移差DS为常数则匀变速直线运动。 b求瞬时速度：根据中间时刻速度公式，求平均速度。c求加速度:任取一点O，后面每5个点取一个计数点，测各段距离或各点到O距离； 0 1 2 3 4 5 6 。S1 。S2 。 S3 。S4 。 S5 。 S6 。 A B C D E F G方法一 (逐差法)： S4S1=3a1T2 ， S5S2=3a2T2 ， S6S3=3a3T2 a=（a1+a2+a3）/3=（S4+S5+S6 S1S2S3）/9T2=SDGSAD/9T2（现在T=0.1s）方法二 (图象法) ：求各计数点瞬时速度例如 V1=（S1+S2）/2T ，同理得到各点速度。若作vt图，匀加速图线为直线，个别不在直线的点平均分布两侧，斜率k=a，如图若作St图，匀加速图线为抛物线，不方便研究， 如图。若作St2图，静止开始的匀加速图线为过原点直线，斜率k=a/2，如图实验2：研究弹力与伸长量的关系实验目的：探究弹簧弹力跟形变量的关系实验原理：验证弹力符合胡克定律F=kx (k为劲度系数，x为形变量)器材：弹簧、刻度尺、勾码或砝码（已知质量），铁架台。实验步骤:1如图装好装置，用直尺测出弹簧的原长L0（一般悬挂稳定后测量原长）。2逐渐增加勾码个数，记录对应的弹簧总长度L，注意不要超过弹性限度。3将数据记录在表格中；勾码重力即为表格中的F，每个勾码质量为m=50g（计算重力要先化单位），g取9.8N/kg.数据处理（图像法）：根据测量数据在坐标系Fx上描点（以F为纵轴，以x为横轴）按照Fx图象中各点的分布与走向，尝试做出一条平滑的曲线（包括直线）。尝试写出曲线函数解析式，先试写一次函数，如不行则考虑二次函数。（其实是一次函数）结论：弹性限度内，弹力跟伸长量成正比。一次函数图像斜率k为劲度系数。练习：如图图像不过原点原因 ： 弹簧自身有重力导致伸长 要图线过原点要怎么操作：在悬挂的状态再测量原长 斜率的物理意义：弹簧的劲度系数的倒数乘以g 劲度系数为（注意g取9.8计算）： 实验结论：弹性限度内，弹簧弹力跟伸长量成正比实验3：验证力的平行四边形定则实验目的：验证平行四边形法则。（等效替代思想） 器材：木板、白纸、笔、弹簧秤两个、橡皮筋、细绳套、刻度尺、三角板、刻度尺,图钉。步骤：1.弹簧秤校零，平放器材，用一个弹簧秤拉橡皮筋至其满示数，记下此时结点A，即最大允许拉伸位置。在开始做实验的时候控制O点不要超过A点则不会超过量程。2.第一步：用两个测力计拉细绳套使橡皮条伸长，绳结点到达某点O。 结点O的位置。 记录 两测力计的示数F1、F2。 两测力计（绳套）所示拉力的方向。 （在绳子方向点取A和B，连接OA，OB为方向）b.用一个测力计重新将结点拉到O点。记录：弹簧秤的拉力大小F及方向。c.再变换第一次两个拉力的夹角和大小，重复一次。数据处理：选取合适标度，作F1，F2，F的力的图示；以F1,F2,为邻边做平行四边形得对角线F。观察发现F=F 结论：误差范围内，合力跟两分力的对角线相等，力的合成满足平行四边形定则。误差：来自测力计读数的偶然误差，作四边形也带来作图偶然误差注意：a测力计使用前要校准零点 b方木板应水平放置。（为什么？） c弹簧伸长方向和所测拉力方向应一致,并与木板平行. d两个分力和合力都应尽可能大些.（凡是说拉力越大越好的错） e拉橡皮条的细线要长些,标记两条细线方向的两点要尽可能远些. f两个分力间的夹角不宜过大或过小,一般取600-1200为宜（凡是说越大越好的都错）F1F2甲乙P 实验4：验证牛顿运动定律目的：验证a=F/M（控制变量法）器材：天平，刻度尺，打点计时器及纸带，小车，带定滑轮的长木板，钩码一盒，沙和小桶，细线，小木垫。步骤：（先称量沙及桶质量m，小车先装满砝码总质量M）（一）F不变，小车总M变：1.不挂拉线，平行摩擦力：移动木垫位置，轻推小车，能打出点迹均匀的匀速纸带为止。2.保持沙桶总重m不变，mg作为小车恒合外力，逐个减少车上砝码数，打出几条纸带。3.逐差法得到每条纸带的加速度a，对应该纸带的小车总M倒数，在坐标a-1/M上描点，作直线，使尽量多点落直线上，根据公式可知，斜率k=F=mg（实际上，F=Mmg/(m+M）(二)小车总M不变，拉力F改变（即改变沙桶m）： 1逐渐增加沙子质量，打出几条纸带。 2.逐差法得到各纸带加速度，对应该纸带的沙桶重力F，在坐标a-F上描点，连直线。 结论：小车加速度a与合外力成正比，跟质量M成反比。注意事项：a.先平衡摩擦力，否则图像可能不过原点，不能得到一次函数的结论式。b.如果装置采用沙桶重力作小车合外力，则整个操作过程均要保证沙桶总质量mM车c.误差分析：实际上aF图像向下弯曲； a1/M图像也逐渐下弯。Oa/ms-2m-1/kg-1实验5：探究动能定理目的：验证动能定理W=EK=MV2/2或验证WV2实验方案一：沙桶小车模型 （结论WAB=EK）器材：沙桶，天平，滑块或小车，勾码，长木板，打点计时器，刻度尺等 。实验步骤：1.天平称出沙桶质量m，滑块质量M，沙桶质量远小于滑块或小车质量2.平衡摩擦力，先通电，释放纸带，打出纸带。数据处理：.纸带上任取适当的两点A和B，测量SAB，计算VA和VB。计算A到B沙桶做功W=mgSAB ，计算动能的变化EK=MVB2/2MVA2/2，验证W=EK实验方案二：自由落体模型(结论：V2=kh（一次函数）器材：重物，刻度尺，打点计时器及纸带，铁架台等。步骤：1.夹子好纸带，得清晰纸带，挑选最先两点间距约2毫米的纸带（仅此方案）；2.纸带的第一点标为O点，后面适当距离开始连续取点A，BG；数据处理：测量各点到O点的位移h1，h2,h7，并计算AG各点速度V再得V2.若作V2/2-h图像，为直线，斜率为g，若作W-V2图像，为直线，k=M/2。 | h1 | | h2 | V2 /2 | h3 | 实验方案三：橡皮筋弹射模型（结论：WV2） h/m器材：橡皮筋数根，小车，长木板，打点计时器及纸带，刻度尺等。步骤：1.平衡摩擦力，用一根橡皮筋套小车拉伸到某位置释放，计算纸带匀速末速度。2.增加橡皮筋重复实验，小车使橡皮筋伸长到相同的位置释放，算出末速度，列表作图 橡皮功V21根WV22根2W2V23根3W3V24根4W4V2 实验6:验证机械能守恒实验目的：验证|Ep|=|Ek|原理：重物自由落体运动，机械能守恒定律则有： mgh=mv2/2器材：打点计时器，纸带，重物（带夹子），刻度尺，铁架台（含铁夹）实验步骤：1如图竖直固定装置在铁架台上，纸带的一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器用手提着纸带使重物靠近打点计时器且保持静止先接通电源，后松开纸带，更换纸带重复做3次5次实验2选纸带：根据下面数据处理的方案分两种情况说明 (1)用 mvn2/2mghn验证时，应选点迹清晰，且1、2两点间距离小于或接近2 mm的纸带若1、2两点间的距离大于2 mm，这是由于先释放纸带，后接通电源造成的这样，第1个点就不是运动起始点，这里的h是从静止的O点开始的，这样纸带不能选(2)用mvB2/2mvA2/2mgh验证时，由于重力势能的相对性，处理纸带时，选择适当的点为基准点，这样纸带上打出的第1、2两点间的距离是否为2 mm就无关紧要了，所以只要后面的点迹清晰就可选用数据处理：1求瞬时速度在第一个打点上标出O，并从稍靠后的某一点开始，依次标出1、2、3、4、并量出各点到位置O的距离h1、h2、h3、h4、.用公式计算出各点对应的瞬时速度v1、v2、v3、v4. ，而不能根据Vn=gt计算n点瞬时速度，同理不能根据h=gt2/2计算每段hn。2验证守恒方法一(列表计算)：利用起始点和第n点计算O点到各点转化守恒代入ghn和vn2/2，如果在实验误差允许的范围内，ghnvn2/2，（一般取57个点列表）则说明机械能守恒定律是正确的方法二：任取两点计算简单验证A到B守恒。(1)任取两点A、B测出hAB，算出ghAB. (2)算出vB2/2vA2/2的值(3)若在实验误差允许的范围内，ghABvB2/2vA2/2，则机械能守恒定律成立 V2/2方法三（图象法）：从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度h，并计算各点速度的平方v2，然后以v2/2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出v2/2h图线若在误差允许的范围内图象是一条过原点的直线，则验证了机械能守恒，图线斜率为g3.误差：由于摩擦阻力做负功，动能增加量略小于重力势能减少量， h总体机械能稍微减少。注意该实验不需要使用天平测质量。实验7：测定金属的电阻率实验目的：测定某中金属的电阻率实验原理：根据公式测得相关量则可计算；电路一般外接，限流。实验步骤：（连接电路如图，一般外接，限流）1.先测直径：用螺旋测微器在电阻丝前中后部分各测一次取平均，计算得到截面积S；2.再测电阻：用伏安法，滑动变阻器得到3组数据，计算平均值R；3.最后测有效长度：用刻度尺的不同起点测3次，测连入电路部分的长度取平均值。 数据处理：代入公式计算，电阻率单位：欧米(不是欧每米)误差分析：测量带来的是偶然误差，故要测3组取平均值。外接法中电压表分流部分电流也会造成系统误差。注意：1.若电阻（丝）的阻值相对较大，则用内接法；2.若滑动变阻器较小，明显小于待测电阻（丝），为了调节方便变阻器使用分压接法3.若限流接法调最大阻值电流仍大于给定电流表的量程，则用分压接法。4.注意螺旋测微器要估读到下一位，测L应测接入电路的那部分电阻丝长度，非总长5.闭合开关前，应把滑动变阻器的滑动触头置于最大阻值处。6.电路不宜过于发热，电流不宜过大，通电时间不宜过长，每次读完数据后打开开关，记录数据后再闭合调节下一组数据。安培表一般选0.6A档，伏特表一般选3v档，7.易错点：螺旋测微器得到的是毫米数，代入公式计算切记要转化成单位米。（金属丝）RX AV3 150.6 3实验8：描绘小电珠伏安特性曲线实验原理：小电珠电阻随温度变化明显，是非线性元件，用伏安法描绘伏安特性曲线。器材：小灯泡（电珠）一个，电压表，电流表，电池组，滑动变阻器，开关导线等。电路原理：变阻器分压，电流表外接。实验步骤：a.选好量程，连接电路，设置好华阻触头最大，闭合开关。b.调节滑动变阻器，连续读数记录约12组值（这里不要断开电键进行间断测量）。数据处理：建立UI或者IU坐标系，根据测得的数据确定两坐标轴最大整值，再分布好刻度值。描点，连线平滑曲线。 结论：小灯泡伏安特性曲线不是过原点的直线，而是过原点的曲线，电阻随着电压电流增加而增大，是非线性元件，工作电阻比冷态电阻大很多。注意事项：（1）滑动变阻器应接成分压器接法，安培表外接（2）调节变阻器要使电压电流的变化尽量均匀。如2011年广东理综题34（2）中问哪两组 数据之间再多取数据能减少误差，观察表格发现ab数据之间电流变化比其他数据大， 则选ab；这提醒我们备考要加强对表格数据分布特点的分析能力，善于观察数据规律。（3）坐标刻度和分度比例要适当，使描点尽量均匀分散于坐标系（4）每读完一组数据不需要断开开关，这个实验需要测的就是小灯泡不同状态和温度的阻值。一般还没发光的时候读5组，开始发光后也读57组左右。（5）若要由U-I图像计算某位置电阻值，根据欧姆定律计算即可，R=U/I（分别由图直接读出U和I代入），不是该点切线的几何斜率，也不一定是该点与原点连线的斜率数值斜率。（6）如果下次改成测量某个大阻值特性曲线的话，仍要记得变阻器使用分压接法，待测电阻相对较大则要内接电流表，不要死古板。练习：图3是小灯泡的伏特安性曲线吗？ 该元件当U=0.7v时，R= 该元件是线性元件吗？ 答：不是，0.7/0.8=0.875欧，不是。 实验9：测定电源的电动势和内电阻实验目的：通过测量得到电源的电动势E和内阻r；【伏安法：电压表+电流表+滑动变阻器】器材：电压表，电流表，滑动变阻器，待测电源或电池组。实验原理：E=U+Ir得U=E-Ir，测量路端电压U和I多组，计算法或图像法得到E和r；电流表内接或外接均可（一般内接法，误差较小），变阻器限流。实验步骤：连接电路，测量6组数据记入表格，注意电流不要超过表的量程。不要长时间测量，每测一组数据后打开开关再记录。甲（这个电池画反了，看正负标志就可以了）V153A30.6+数据处理：方法一（计算法）：对6组数据中每两组计算E及r。共得到3组解，取平均值。类似逐差法，第1，4组数列方程组，第2，5组列方程组，第3，6组列方程组求解。方法二（图像法）：作UI坐标或者IU坐标系，分度尽量均匀。描点连直线，将尽量多的点连起来，坐标原点为0，则延长直线与两坐标轴均相交得交点为E和I短。结论：电动势E=U轴图线交点 ；内阻r=E/I短=U/I，（I短为最大电流）。注意：电流不宜过大，每组数据间断测量。图像法作图时，电流坐标必须从零开始标，才能确保能直接通过U轴交点读到电动势E，但纵轴可以不从零开始标度，此时斜率仍是r.误差分析：使用内外接法均有一定误差，由于电池内阻较小，电流表内阻也较小，r接近RA因此电流表分压效果比电压表分流效果明显，总体上使用内接法误差较小。 内接法:E测E真，r测r真 误差分析图：实线为测量值描点图线 甲（内接） 乙（外接）【伏阻法：电压表+电阻箱】器材：电压表，滑动变阻器，待测电源或电池组等。电路图：如下图原理： 数据处理：图像法。函数： 作右图斜率k=E/r对比y=kx+b 得斜率及截距为所求。V /v-1截距=【安阻法：安培表+变阻箱】器材：电流表，滑动变阻器，待测电源或电池组等。原理：电路图：如下图斜率k=E截距= r数据处理：图像法，作函数 的图像，对比y=kx+b 得斜率及截距为所求。A实验10：练习使用多用电表欧姆档测量电阻：选择开关置于档任意一个量程上，当选了欧姆档的时候，内部的电池才接入电路的，测量的时候电流会从黑表笔流出，流经电阻后由红笔流回内部电池负极，指针偏转，读出读数乘以倍率。步骤：合适的倍率档，电阻调零，每次换档测量必须重新欧姆调零，选适合的档位，使指针在表盘中间附近误差较小。如果调零旋钮怎么调都无法指到0，则只能更换电池。注意：（1）欧姆档的0刻度在最右端，最左端是无穷大，而电压电流的0刻度在最左端，欧姆档的刻度不均匀。（2）不能用两手同时握住两表笔金属部分测电阻，测电阻前，必须把待测电阻同其它电路断开，不能在电阻工作的时候测量电阻值。 （3）测完电阻，把选择开关置于“OFF”档或交流电压最高档。（4）测量电阻时，若指针偏角过小，说明电阻比较大，应换倍率较大的档进行测量；若指针偏角过大，说明电阻很小，应换倍率较小的档进行测量，以便使示数在中间附近（5）欧姆表是用来粗测电阻的，电池越旧，欧姆档测得的阻值越比真实值偏大。（6）若初始位置指针没有对准电压0刻度，则机械调零，一般不需要调节。（7）欧姆档读数可不估读，一般对准刻度线就不估读，不对准就估读。电流电压读数要估读，电流电压的读数根据量程选择刻度线读出，或者按满篇比例读出。电压档和电流档：先选好量程档，再读数，要估读。表盘电压刻度线有34组量程标度，但档位不止4个，选其余档位时，根据指示位置对应量程比例折算，例如选择量程为500V档，则先在50V刻度线读出数值为30V，则所测电压为300V，其他档位同理。练习：测量不同的电阻都要欧姆调零吗？指针偏转太大需要更换更高的量程档吗？长期不使用要把电池取出吗？ 测电阻要估读吗？红黑表笔插错对测量电阻结果有影响吗？对测量直流电压有影响吗？实验12：验证动量守恒定律实验目的：验证两球碰撞瞬间水平方向系统动量守恒。原理模型：两小球在水平方向发生正碰,水平方向合外力为零,动量守恒。m1v1=m1v1+m2v2实验仪器：斜槽（如图有两种）、重锤（带悬线）、木板(可省略)、白纸、复写纸、刻度尺、入射小球m1、被碰小球m2、圆规，天平，根据斜槽类型可能还需要游标卡尺。实验条件： a入射小球的质量m1大于被碰小球的质量m2b入射球半径等于被碰球半径c入射小球m1每次需从斜槽上同一高度处静止滑下。d斜槽未端的切线方向水平 e两球碰撞时，球心等高或在同一水平线上，且确保每球水平抛出。主要测量量： a用天平测两球质量m1、m2 b用游标卡尺测两球的直径，并计算半径r。c作一尽可能小的圆圈住落点痕迹，圆心为平均落点位置。数据处理： 装置(1)：该图O点为球1起点，O 是被碰球起点；点O是重锤 得到，而O是从O向右取 2r得到。 验证：m1OP=m1OM+m2ON装置(2):该图两球起点均为O，验证：m1OP=m1OM+m2ON实验基础a：长度的测量1 、测量原则：（1）为避免读数出错，三种长度测量器具（包括毫米刻度尺）均一般应以mm为单位读数！再根据需要转化成需要的单位。（2）用游标尺或螺旋测微器测长度时，均应注意从不同方位多测量几次，读平均值，例如测金属丝电阻率的实验中前中后各测一次得到平均直径，又例如动量守恒实验中测量主碰球和被碰球直径各3次。（3）尺应紧贴测量物，使刻度线与测量面间无缝隙。2、各器件测量原理 （1）游标卡尺卡尺型号游标尺总长度每分度与1mm差值精确度（分度倒数）10分度尺9mm0.1mm0.1mm20分度尺19mm0.05mm0.05mm50分度尺49mm0.02mm0.02mm读数方法：读主尺：以游标尺的零刻线左边位置读出主尺上的整毫米数X再读游标尺：再读出游标尺上的第k条线与主持刻度重合。则总长度公式： 主尺X毫米+k乘以该卡尺的精确度（即游尺总分度数的倒数）。（2）螺旋测微器（1）工作原理：螺旋每转一周，活动顶杠则平动0.5mm，将粗调螺旋分50等份，则每转一小格表示0.01mm，故它精确到0.01mm，再估读一位就有三位小数了，即达到千分之一位，又叫千分尺，实际它精确度是百分之一（0.01mm）。（2）读数方法：读主尺上读出露出的刻度值，得到毫米数，注意主尺上有整毫米和半毫米两行刻线，到底上面是整刻度还是半刻度，一定要看准0刻度标在上面还是下面，标有0的才是整刻度线。正确读出主尺读数X。再读可动刻度部分的读数，看主尺水平线指到哪条螺旋线（在这里一定要估读，例如40条，则为40.0条），乘以0.01mm即为可动读数Y。然后总长度公式：主尺毫米数X+螺旋尺读数（带估读）Y，结果是3位小数普通刻度尺的测量：留意好起点是否是0，正确得到长度，刻度尺要估读到下一位。（3）直尺：选好测量尺子的读数起点，末刻度减初刻度得读数，要求估读至下一位。注意事项：（1）游标卡尺读数时，主尺的读数参考于游尺的零刻度，而不是参考于游尺的机械边沿。（2）游标尺使用时，不论多少分度都不用估读（3）若觉得游标尺上任何一格均与主尺线对齐，选择比较对齐的一条线读数，游标0线就是第0条，不要当成第一条开始算。（4）螺旋测微器的主尺读数应注意半毫米线是否露出。（4）螺旋测微器的可动部分读数时，即使某一线完全对齐，也应估读下一位为零。螺旋尺的主尺上下可能反转标记，看准0标度则为整毫米刻度。 实验基础b：电压电流表的读数方法及估读原则直流电流表：量程00.6A和03A两种，内阻都很少，一般都在1以下；直流电压表：量程03V和015V两种，内阻都很大，一般都在几千欧以上. 读数原则：（两表均估读，有的在最小刻度位估读，有的估读至最小刻度下一位）(1) 量程为3 V和3 A的电压表和电流表，其最小分度为0.1 V和0.1 A,为“1”之类，读数要估读到最小分度的十分之一，即估读至下一位。 (2) 量程为0.6 A的电流表，其最小分度为0.02 A, 凡最小刻度0.2，0.02等“2”之类读数要估读到最小分度的本位，指针不对准刻度线的，若不足半格的略去，超过半格的要取半格，若对准某刻度的，则为该刻度值。(3) 量程为15 V的电压表，其最小分度为0.5 V,凡0.5，0.05等“5”之类跟“2”之类一样，均在最小刻度本位上估读，但“5”之类不需要半格取舍处理。按平常估读。只有15V档结果是1位小数，其余电压电流档均2位小数。仪表：A表V表所选量程：0.