2011届高考物理学科热点问题：讲座8创新性实验的处理思路.ppt

创新性实验的 处理思路,高中物理的创新性实验不是指原创性的发明创造，而是 指有利于培养学生创新意识和创新能力的实验。是以高 中物理学生实验为起点，从学生的认知结构出发,以原 有实验理论和方法作为切入点,对原有实验从实验条件、 实验对象、实验目的要求等方面进行实验创新，为学生 设计更多的可自由选择的实验项目。,在高中阶段创新性实验的处理思路主要有以下 几种：,【理论阐释】通过改变实验仪器进行设计创新是改变 高中物理学生实验中的实验仪器，从而改变了原有实 验的图景，产生了新情景的实验问题，达到实验创新 的目的。,一、通过改变实验仪器进行设计创新,【典例导悟】利用如图所示的一只电压表、一个电阻 箱和一个电键，测量一个电池组的电动势和内电阻。 画出实验电路图，并用笔画线作导线将所给器材连接 成实验电路。用记录的实验数据写出电动势和内电阻 的表达式。,【解析】与学生实验相比，用电阻箱代替了电流表。 由于电压可测，由电压、电阻就可以算出电流。电 路和实物连接图如图所示：,改变电阻箱阻值，读出两组外电阻和对应的路端电压值 R1、U1、R2、U2，根据闭合电路欧姆定律列出两种情况 下的方程， 解这个方程组可得E 和r ：,【理论阐述】不采用学生实验中的实验原理，用重新 设计出的实验方案（原理）来达到相同实验目的，从 而对原有实验进行创新。,二、通过改变实验的原理来进行实验创新,【典例导悟】在“用单摆测定重力加速度”的实验中， 请从下列器材中选用所需器材，设计一个实验，粗略测 出重力加速度g，并参照示例填写下表（示例的方法不能 再用）。 A.天平;B.刻度尺;C.弹簧秤;D.电磁打点计时器; E.带夹子的重锤;F.纸带;G.导线若干;H.铁架台; I.低压交流电源;J.低压直流电源;K.小车; L.螺旋测微器;M.斜面（高度可调，粗糙程度均匀）,【解析】此题是以测定重力加速度为目的，根据所给器 材灵活地选择方案，虽所用原理有别于教材上用单摆测 定重力加速度的原理，但都是我们所熟悉的。 答案：如下,再如，电阻的测量是高中物理实验中一个重要的问 题，其测量方法就有欧姆表估测法、伏安法、半偏法、 替换法等等，每一种方法所用原理和器材都有所区别， 只要所用的原理是我们所学的物理知识，能达到相同的 实验的目的，都是对学生实验的丰富和补充。,二、通过改变实验数据的处理方法进行实验创新,【理论阐述】数据的基本处理方法有图象法和公式计 算法，两种方法各有优劣，但都能达到目的。通过改 变不同的数据处理方法来进行实验的创新方法。,【典例导悟】甲同学设计了如图所示的电路测电源电 动势E及电阻R1和R2的阻值。实验器材有：待测电源 E(不计内阻)，待测电阻R1，待测电阻R2，电压表V(量 程为1.5V，内阻很大)，电阻箱R(099.99)，单刀 单掷开关S1，单刀双掷开关S2，导线若干。,先测电阻R1的阻值。请将甲同学的操作补充完整：闭合S1，将S2切换到a，调节电阻箱，读出其示数r和对应的电压表示数U1，保持电阻箱示数不变， ，读出电压表的示数U2，则电阻R1的表达式为R1 。,甲同学已经测得电阻R1=4.8，继续测电源电动势E 和电阻R2的阻值。该同学的做法是：闭合S1，将S2切换 到a，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应 的电压表示数U，由测得的数据，绘出了如图所示的 图线，则电源电动势E V， 电阻R2 。,利用甲同学设计的电路和测得的电阻R1，乙同学测电 源电动势E和电阻R2的阻值的做法是：闭合S1，将S2切换 到b，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应的 电压表示数U，由测得的数据，绘出了相应的 图线，根据图线得到电源电动势E和电阻R2。这种做法 与甲同学的做法比较，由于电压表测得的数据范围_ （选填“较大”、“较小”或“相同”)，所以_ 同学的做法更恰当些。,【解析】在求电源的电动势和电阻R2值时，可以根据相 关物理规律得到的函数关系式求解，也可以根据记录的 数据画出的图线，采用图象法，依据图象特征或斜率、 截距的物理意义建立方程作答。,闭合S1，将S2切换到a，调节电阻箱，读出其示数r和 对应的电压表示数U1，将S2切换到b，此题在求电源的电 动势和电阻R2值时，根据记录的数据画出了 图线，采用的是图象法，如何根据图象求出结果呢？此 类问题应先依据相关物理规律得到因变量与自变量间的 函数关系式，然后再依据图象特征或斜率、截距的物理 意义建立方程作答。,分析如下由欧姆定律得,E=I(R1+R2)+U , 解得. 由图知； ,代入R1后解得 R2=1.2()“S2切换到b”时有 ,只要绘出 图线同样可求出E、R2 ,由于分压作用，致使电压表的读数范围,缩小，不利于得到多组数据，也就影响了图线的准确 性，使误差增大。 某同学为了探究物体在斜面上的运动时摩擦力与斜面倾 角的关系，设计实验装置如图。长直平板一端放在水平 桌面上，另一端架在一物块上。在平板上标出A、B两 点，B点处放置一光电门，用光电计时器记录滑块通过 光电门时挡光的时间。,实验步骤如下： 用游标卡尺测量滑块的挡光长度d，用天平测量滑块 的质量m； 用直尺测量AB之间的距离s，A点到水平桌面的垂直 距离h1，B点到水平桌面的垂直距离h2； 将滑块从A点静止释放，由光电计时器读出滑块的挡 光时间t1,重复步骤数次，并求挡光时间的平均值； 利用所测数据求出摩擦力f和斜面倾角的余弦值 cos； 多次改变斜面的倾角，重复实验步骤，做 出f-cos关系曲线。,（1）用测量的物理量完成下列各式（重力加速度为g）： 斜面倾角的余弦= ； 滑块通过光电门时的速度v= ； 滑块运动时的加速度a= ； 滑块运动时所受到的摩擦阻力f= ；,（2）测量滑块挡光长