高中物理实验大总结

1 / 24 高中物理实验大总结 专题 2016 高考物理实验全攻略 知识结构： 自然科学是实验性科学，物理实验是物理学的重要组成部分理科综合对实验能力提出了明确的要求，即是“ 设计和完成实验的能力 ” ，它包含两个方面： . 独立完成实验的能力 理解实验原理、实验目的及要求； 实验原理 中学要求必做的实验可以分为 4 个类型：练习型、测量型、验证型、探索型对每一种类型都要把原理弄清楚 应特别注意的问题：验证机械能守恒 定律中不需要选择第一个间距等于 2mm的纸带这个实验的正确实验步骤是先闭合电源开关，启动打点计时器，待打点计时器的工作稳定后，再释放重锤，使它自由落下，同时纸带打出一系列点迹按这种方法操作，在未释放纸带前，打点计时器已经在纸带上打出点迹，但都打在同一点上，这就是第一点由于开始释放的时刻是不确定的，从开始释放到打第二个点的时间一定小于，但具体时间不确定，因此第一点与第二点的距离只能知道一定小于 2mm，但不能知道它的确切数值，也2 / 24 不需要知道它的确切数值不论第一点与第二点的间距是否等于 2mm，它都是从打第一点 处开始作自由落体运动的，因此只要测量出第一点 O 与后面某一点 P 间的距离 h，再测出打 P 点时的速度 v，如果： gh ( )， 就算验证了这个过程中机械能守恒 掌握实验方法步骤； 会控制实验条件和使用实验仪器，会处理实验安全问题； 实验仪器 要求掌握的实验仪器主要有：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、停表、打点计时器、弹簧秤、温度表、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱，等等。对于使用新教材的省市，还要加上示波器等。对这些仪器，都要弄清其原理、会正确使用它们，包括测量仪器的正确读数。 实验装置 对电学实验主要指电路图。 下面几个是应特别注意的： 验证牛顿第二定律的实验，如何平衡摩擦力是关键。 研究平抛物体的运动及碰撞中的动量守恒的3 / 24 实验，这两个实验都要使用斜槽轨道，让小球从轨道上端无初速滚下，然后平抛出去，在安装装置时要注意保证轨道末端必须水平，如果实验要进行多次，每次小球应从同一高度处下落，因此应有一个挡板。 验证机械能守恒定律的实验，要 用铁架台并用夹子固定纸带，这样在开启打点计时器而未释放重锤前，能保证打出的点迹在同一点上，若像课本上的实验装置图那样，用手握住纸带，开启打点计时器而未释放纸带前，会由于手 的抖动而打出一 “ 堆 ” 点，从而无法准确找出第一个点。 用单摆测重力加速度的实验，在安装单摆时要注意悬点的固定，随便拴一个结系在铁架台的横梁上是不可取的，因为悬点不确定，就不是单摆，并且摆长值也无法准确测量。 有关电路的电学实验要注意安培表的外接与内接，制流与分压电路的选择，电表内阻的影响，等 等。 会观察、解释实验现象，会分析、处理实验数据； 会分析和评价实验结果，并得出合理的实验结论 实验数据的处理 重要的有打点计时器纸带的处理方法；解方程求解未知量、用图像处理数据。 4 / 24 实验误差的定性分析 中学阶段不要求进行定量的误差分析，但对主要误差的产生原因、系统误差是偏大还是偏小等，应能理解。在电路的实验中，粗略地看，认为电流表是短路、电压表是断路，但精确一点看，电流表和电压表的内阻的影响都不能忽略，定性地讨论电表电阻对测量结果的影 响是我们应该掌握。 2课本重点实验 3、设计实验的能力 能根据要求灵活运用已学过的物理理论、实验方法和仪器，设计简单的实验方案并处理相关的实验问题 【注】几种重要的实验方法 下面几种实验方法是我们中学阶段物理实验中用过的，从方法的角度整理、复习一下，有助于我们提高认识水平和能力。 累积法：在 “ 用单摆测重力加速度 ” 测周期时我们用的是累积法，即我们不直接测一个周期的时间，而是测 30 50 个周期的总时间，再除以周期数即得周期 T 的值用累积法的好处是： 相当于进行多次测量而后取平均值，这样可以减少偶然误差； 增加有效数字的位数以测单摆的周期为例，我们实验时单摆的摆长大约是 1m 或不到1m，用停表直接测 1 个周期的值，只能读出两位有效数字，5 / 24 如、等，而测 30 个周期总时间，则可读出至少 3 位有效数字。 用累积法的实验还有很多，如测一张纸的厚度、用刻度尺测金属丝的直径 替代法：在 “ 互成角度两个共点力的合成 ” 的实验中我们就用到了替代法，第一次我们用两个弹簧秤成角度地拉橡皮筋，把结点拉到某一位置，再换成一个弹簧秤，同样 拉这个橡皮筋，也把结点拉到同样位置，这说明后一个弹簧秤的拉力与前面两个弹簧秤的拉力效果相等因此右以互相替代对于 “ 等效 ” 这个问题，应正确理解：所谓效果相等，是对某一方面说的，并不是在所有方面都等效，仍以合力与分力来说，它们只是在改变物体的运动状态上等效，而在其他方面，例如在产生形变上，二者并不等效。 用替代法的例子还有很多，如用天平称物物体的质量，电阻测量等都可以用替代法，我们古代三国时期曹冲称象的故事就是替代法的典型实例。 测量量的转换：例如在 “ 碰撞中的动量守恒 ”的实验中， 把测物体的速度转换为测物体平抛运动的水平位移，即把测速度转换为测长度。 又如在 “ 测定玻璃的折射率 ” 的实验中，本应测量入射角和折射角，再根据折射率 n=sini/si求出折射率，但角度不容易测准确，而通过做辅助线的方法可以把测角度6 / 24 转换为测线段的长度，从而增加了有效数字的位数，即提高了测量的准确度。 比较法：用天平称物体的质量，就是把物体与砝码进行比较，砝码的质量是标准的，把被测量与标准的量进行比较，就是比较法天平是等臂杠杆，因此用天平测物体质量时，不用再进行计算，而是直接读出砝 码的质量，它就等于物体的质量。一般情况下，被测物跟标准量并不相等，而是要根据某种关系进行计算，最常用的是二者间满足一定的比例关系，通过一定的比例计算即可得出结果，因此常常称为比例法。用比例法测电阻是常见的，当两个电阻串联时，通过的电流相等，因此两电阻两端的电压跟它们的电阻成正比，如果其中的一个电阻是标准电阻，另一个电阻的阻值就可测出同样，两电阻并联时，由于两端电压相等，通过两支路的电流跟电阻成反比，只要一个是标准电阻，另一个电阻的阻可测出。 -1、基本仪器的使用 方法归纳 1要求会正确使用的仪器 刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、打点计时器、弹簧秤、温度表、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱、示波器 2 7 / 24 使用以上仪器时，凡是最小刻度是 10 分度的，要求读到最小刻度后再往下估读一位。凡是最小刻度不是 10分度的，只要求读到最小刻度所在的这一位，不再往 例如 15V量程时电压表 后还要再往下估读一位。只读到这一分，每小格表示 分钟；分内时，秒针在 030秒内读数。因此图中 游标卡尺 10 分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为，比主尺上相邻两个刻度间距离小。读数时然后用游标读出。 的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为，比主尺上相邻两个刻度间距离小。读数时先从主尺上读出厘米 数和毫米数，然后用游标读标的第几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐，毫米以下的读数就是几乘毫米。其读数准确到 分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为，比主尺上相邻两个刻度间距离小。这种。如右图中被测圆 柱体的直径为。 要注意：游标卡尺都是根据刻线对齐来读数的， 所以都不再往下一位估读。 8 / 24 螺旋测微器 固定刻度上的最小刻度为；可动刻度每旋转一圈前进。在可动刻度的一周上平均刻有 50 值。右图中的读数应该是。 天平 。测量读数由右盘中砝码和游标共同读出。横梁上的刻度单位是毫克。 若天平平衡时，右盘 中有 26g砝码，游码 在图中所示位置，则 被测物体质量为。 多用电表 使用多用电表时首先应该根据被 测物理量将选择开关旋到相应的位置。使用 前应先进行机械调零，用小螺丝刀轻旋调零螺丝，使指针指左端零刻线。使用欧 流电压最高挡。用欧姆挡测电阻，如果指针偏转角度太小，应增大倍率；如果指 针偏转角度太大，应减小倍率。 电阻箱 右图中的电阻箱有 6 个旋钮，每个旋钮上方都标有倍率，将每个旋钮上指针 所指的数值乘以各自的倍率，从最高位依次往下读，即可得到这时 9 / 24 电阻箱的实际阻值。图中最左边的两个黑点是接线柱。若指针所示如图，则阻值为 。 【特别提示】 一般来说，除游标卡尺、秒表、电阻箱外，其他测量仪器的读数都需要估读，即读到精度的下一位 物理实验大总结 一、基本测量仪器及读数 高考要求会正确使用的仪器主要有：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、打点计时器、弹簧秤、温度表、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等等。 1.刻度尺、秒表、弹簧秤、温度表、电流表、电压表的读数 使用以上仪器时，凡是最小刻度是 10分度的，要求读到最小刻度后再 往下估读一位。凡是最小刻度不是 10 分度的，只要求读到最小刻度所在的这一位，不再往下估读。 例如 读出上左图中被测物体的长度。 上右图用 3V量程时电压表读数为多少？用 15V量程时电压表度数又为多少？ 右图中秒表的示数是多少分多少秒？ 凡仪器的最10 / 24 小刻度是 10 分度的，在读到最小刻度后还要再往下估读一位。 。 。 15V量程时最小刻度为，只读到这一位，应为。 秒表的读数分两部分：小圈内表示分，每小格表示分钟；大圈内表示秒，最小刻度为秒。当分针在前分内时，秒针在030秒内读数；当 分针在后分内时，秒针在 3060秒内读数。因此图中秒表读数应为 3 分秒。 2.游标卡尺 10 分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为，比主尺 上相邻两个刻度间距离小的第几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐，毫米位就 读几。其读数准确到。 20 分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为，比主尺上相邻两个刻度间距离小 。读数时先从主尺上读出厘米数和毫米数，然 后用游标读出毫米以下的数值：游标的第几条刻线跟 主尺上某一条刻线对 齐，毫米以下的读数就是几乘 50 分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为，比主尺上相邻两个刻度间距离小。这种。如右图中被测圆柱体的直径为。 3.螺旋测微器 固定刻度上的最小刻度为；可动刻度每旋转一圈前11 / 24 进。在可动刻度的一周上平均刻有 50 值。右图中的读数应该是。 第 - 1 - 页 共 4 页 4.多用电表 使用多用电表时首先应该根据被测物理量将选择开关旋到相应的位置。使用 姆挡时，还应进行欧姆调零，即将红、黑表笔短接 ，调节欧姆调零旋钮，使指针 指右端零刻线处。欧姆挡的使用： 选挡。一般比被测电阻的估计值低一个数量 级，如估计值为 200 就应该选 10 的倍率。 调零。 将红黑表笔接被测电阻 两端进行测量。 将指针示数乘以倍率，得测量值。 将选择开关扳到 OFF或交 针偏转角度太大，应减小倍率。 5.电阻箱 右图中的电阻箱有 6 个旋钮，每个旋钮上方都标有倍率，将每个旋钮上指针所指的数值乘以各自的倍率，从最高位依次往下读，即可得到这时电阻箱的实际阻值。图中最左边的两个黑 点是接线柱。若指针所示如图，则阻值为 。 二、重点的学生实验 1伏安法测电阻 12 / 24 伏安法测电阻有 a、 b 两种接法， a 叫 (安培计 )外接法， b叫内 接法。外接法的系统误差是由电压表的分流引起的， 测量值总小于真实值，小电阻应采用外接法；内接法的系统误差是由电流表的分压引起的，测量值总大于真实值，大电阻应采用内接法。如果无法估计被测电阻的阻值大小，可以利用试触 a 点，而将右端第一次接 b点，第二次接c 数变化大，说明被测电阻是大电阻，应该用内接法测量；若 电压表读数变化大，说明被测电阻是小电阻，应该用外接法测量。 滑动变阻器的连接 滑动变阻器在电路中也有 a、 b 两种常用的接法： a叫限流接法， b 叫分压接法。分压接法被测电阻上电压的调节选用阻值小的；用限流接法时，滑动变阻器应该选用阻值和被测电阻接近的。 实物图连线技术 无论是分压接法还是限流接法都应该先把伏安法部分接好；对限流电路，只需用笔画线当作导线，从电源正极开始，把电源、电键、滑动变阻器、伏安法四部分依次串联起来即可。 两端之中任选一个接头，比较该接头和滑动触头两点的电势高低，根据伏安法部分电表正负接线柱的情况，将13 / 24 伏安法 描绘小电珠的伏安特性曲线 因为小电珠的电阻较小所以应该选用安培表外接法。 小灯泡的电阻会随着电压的升高，灯丝温度的升高而增大，所以 U-I 泡两端的电压应该由零逐渐增大到额定电压。所以滑动变阻器必须选用分压接法。在上面实物图中应该选用右面的那个图，开始时滑动触头应该位于左端。 由实验数据作出的 I-U 曲线如右，说明灯丝的电阻随温度升高而增大，也 就说 明金属电阻率随温度升高而增大。 若选用的是标有 “ ” 的小灯泡，电流表应选用量程；电 压表开始时应选用 0-3V 量程，当电压调到接近 3V时，再改用 0-15V 量程。 2把电流表改装为电压表 、用图 (a)测定电流表内阻 rg，方法是：先断开S2，闭合 S1，调节 R，使电流表满偏；然后闭合 S2，调节R/，使电流表达到半满偏。当 R 比 R/大很多时，可以认为rg=R/。 /为总电流不变，因此当电流表半满偏时，通过 R/的电流也是满偏电流的一半，两个分路的电阻相等）。实际上， S 闭合后，总电 阻略有减小，总电流略有增大，当电流表半满偏时，通过 R/的电流比通过电流表的电流稍大，即14 / 24 R/比 r稍小，因此此步测量的系统误差，总是使 r 的测量值偏小。其中 R不必读数，可以用电位器， R/需要读数，所以必须用电阻箱。 根据 rg、 Ig和扩大后的量程，计算出需要给电流表串联的电阻 R1的值。 (b) 、用 (b)图把改装的电压表和标准电压表进行校对。校对要每校对一次，所以电压要从零开始逐渐增大，因此必 百分误差的计算： 如果当改装电压表示数为 U 时，标准电压 表示数为 U / ，则这时的百分误差为 |U-U / | / U /。 如果校对时发现改装电压表的示数总是偏大，则应该适当增大 R1 的阻值 (使表头的分压减小一些 )，然后再次重新进行校对。 3.测定金属的电阻率 被测电阻丝的电阻较小，所以选用电流表外接法；本实验不要求电压调节范围，可选用限流电路。因此选用上面丝发热后电阻率发生明显变化。 第 - 3 - 页 共 4 页 4用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻 根据闭合电路欧姆定律： E=U+Ir， 本实验电路中电15 / 24 压表的示数是准确的，电流表的示数比通过电源的实际电流小，所以本实验的系统误差是由电压表的分流引起的。为了减小这个系统误差， 电阻 R 的取值应该小一些，所选用的电压表的内阻应该大一些。 为了减小偶然误差，要多做几次实验，多取几组数据，然后利用 U-I 图象处理实验数据：将点描好后，用直尺画一条直线，使尽量多的点在这条直线上，而且在直线两侧的点线代表的 U-I 关系的误差是很小的。它在 U轴上的截距就是电动 势 E，它的斜率的绝对值就是内阻 r。 5.用多用电表探索黑箱内的电学 元件 设定黑箱上有三个接点，两个接点间最多只能接一个元件；黑箱内所接的元件不超过两个。 测量步骤和判定： 用直流电压挡测量， A、 B、 C 三点间均无电压；说明箱内无电源。 用欧姆挡测量， A、 C 间正、反接阻值不变，说明A、 C间有一个电阻。 用欧姆挡测量，黑表 笔接 A 红表笔接 B 时测得的阻值较小，反接时测得的阻值较大，说明箱内有一个二极管，可能在 AB间，也可能在 BC间，如右图中两种可能。 用欧姆挡测量，黑表笔接 C 红表笔接 B 测得阻值16 / 24 比黑表 笔 A红表笔接 B时测得的阻值大，说明 二极管在 AB间。所以黑箱内的两个元件的接法肯定是右图中的上图。 第 - 4 - 页 共 4 页 高中物理实验总结大全 物理实验总结大全，包括高中所有必考的实验 知识结构： 1 方法指导： 学科的重要能力，物理高考历来重视考查实验能力。 一、基本实验的复习 唯一 正确的方法是把要求必做的学生实验真正做懂、做会，特别是在实验原理上要认真钻研，对每一个实验步骤都要问个为什么，即不但要记住怎样做，更应该知道为什么要这样做对基本的实验，复习过程中要注意以下六个方面的问题： 实验原理 4 个类型：练习型、测量型、验证型、探索型对每一种类型都要把原理弄清楚 17 / 24 需要选择第一个间距等于 2mm的纸带这个实验的正确实验步骤是先闭合电源开关，启动打点计时器，待打点计时器的工作 稳定后，再释放重锤，使它自由落下，同时纸带打出一系列点迹按这种方法操作，在未释放纸带前，打点计时器已经在纸带上打出点迹，但都打在同一点上，这就是第一点由于开始释放的时刻是不确定的，从开始释放到打第二个点的时间一定小于，但具体时间不确定，因此第一点与第二点的距离只能知道一定小于 2mm，但不能知道它的确切数值，也不需要知道它的确切数值不论第一点与第二点的间距是否等于 2mm，它都是从打第一点处开始作自由落体运动的，因此只要测量出第一点 O 与后面某一点 P 间的距离 h，再测出打 P点时的速度 v，如果： gh ( )， 实验仪器 要求掌握的实验仪器主要有：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、停表、打点计时器、弹簧秤、温度表、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱，等等。对于使用新教材的省市，还要加上示波器等。对这些仪器，都要弄清其原理、会正确使用它们，包括测量仪器的正确读数。 18 / 24 实验装置 1 对电学实验主要指电路图。 二定律的实验，如何平衡摩擦力是关键。 实验，这两个实验都要使用斜槽轨道，让小球从轨道上端无初速滚下，然后平抛出去，在安装装置时要注意保证轨道末端必须水平，如果实验要进行多次，每次小球应从同一高度处下落，因此应有一个挡板。 用夹子固定纸带，这样在开启打点计时器而未释放重锤前，能保证打出的点迹在同一点上，若像课本上的实验装置图那样，用手握住纸带，开启打点计时器而未释放纸带前，会由于手的抖动而打出一“堆 ”点，从而无法准确找出第一个点。 要注意悬点的固定，随便拴一个结系在铁架台的横梁上是不可取的，因为悬点不确定，就不是单摆，并且摆长值也无法准确测量。 内接，制流与分压电路的选择，电表内阻的影响，等等。 19 / 24 实验步骤 复习实验步骤时不能靠死背结论，而要与实验原理联系起来，要多问问自己，为什么要按这样的步骤操作？把某些实验步骤交换一下是否可以？省掉某个步骤行不行？等等。 实验数据的处理 重要的有打点计时器纸带的处理方法；解方程求解未知量、用图像处理数据。 实验误差的定性分析 中学阶段不要求进行定量的误差分析，但对主要误差的产生原因、系统误差是偏大还是偏小等，应能理解。在电路的实验中，粗略地看，认为电流表是短路、电压表是断路，但精确一点看，电流表和电压表的内阻的影响都不能忽略，定性地讨论电表电阻对测量结果的影响是我们应该掌握。 二、几种重要的实验方法 用过的，从方法的角度 整理、复习一下，有助于我们提高认识水平和能力。 我们用的是累积法，即我们不直接测一个周期的时间，而是测 30 50 个周期的总时间，再除以周期数即得周期 T 的20 / 24 值用累积法的好处是：相当于进行多次测量而后取平均值，这样可以减少偶然误差；增加有效数字的位数以测单摆的周期为例，我们实验时单摆的摆长大约是 1m 或不到1m，用停表直接测 1 个周期的值，只能读出两位有效数字，如、等，而测 30 个周期总时间，则可读出至少 3 位有效数字。 用累积法的实验还有很多，如测一张纸的 厚度、用刻度尺测金属丝的直径 实验中我们就用到了替代法，第一次我们用两个弹簧秤成角度地拉橡皮筋，把结点拉到某一位置，再换成一个弹簧秤，同样拉这个橡皮筋，也把结点拉到同样位置，这说明后一个弹簧秤的拉力与前面两个弹簧秤的拉力效果相等因此右以互相替代对于“等效”这个问题，应正确理解：所谓效果相等，是对某一方面说的，并不是在所有方面都等效，仍以合力与分力来说，它们只是在改变物体的运动状态上等效，而在其他方面，例如在产生形变上，二者并不等效。 的质量，电阻测量等都可以用替代法，我们古代三国时期曹冲称象的故事就是替代法的典型实例。 的实验中，把测物体的速度转换为测物体平抛运动的水平位移，即把测速度转换为测长度。 21 / 24 测量入射角和折射角，再根据折射率 n=sini/si求出折射率，但角度不容易测准确，而通过做辅助线的方法可以把测角度转换为测线段的长度，从而增加了有效数字的位数，即提高了测量的准确度。 砝码进行比较，砝码的质量是标准的，把被测量与标准的量进行比较，就是比较法天平是等臂杠杆，因此用天平测物体质量时，不用再进行计算，而是直接读出砝码的质量，它就等于物体的质量。一般情况下，被测物跟标准量并不相等，而是要根据某种关系进行计算，最常用的是二者间满足一定的比例关系，通过一定的比例计算即可得出结果，因此常常称为比例法。用比例法测电阻是常见的，当两个电阻串联时，通过的电流相等，因此两电阻两端的电压跟它们的电阻成正比，如果其中的一个电 2 阻 是标准电阻，另一个电阻的阻值就可测出同样，两电阻