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高考物理实验专题复习 上 1 一高考内容和要求 1 知识内容要求 2 3 2 能力要求 1 能在理解的基础上独立完成 知识内容表 中所列实验 能明确实验目的 能理解实验原理和方法 能控制实验条件 2 会正确使用在这些实验中用过的仪器 3 会观察 分析实验现象 会记录 处理实验数据 并得出结论 4 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 4 二 实验基本知识和技能 5 三 实验能力培养物理实验在高中物理学中占有相当重要的地位 物理实验能力的培养成为高中物理能力培养的重要目标之一 通过学生分组实验及演示实验 要求学生在实验能力方面达到以下要求 明确实验目的 理解实验原理和方法 学会正确使用仪器进行观察和测量 学会控制实验条件和排除实验故障 会分析处理实验数据并得出正确结论 了解误差和有效数字的概念 会独立地写出简要的实验报告 6 1 基本测量仪器的使用 用于长度测量的米尺 最小刻度为mm 游标卡尺 最小分度为0 1 0 05mm 螺旋测微器 千分尺 用于质量测量的天平 托盘天平 用于时间测量的打点计时器 秒表 用于力测量的弹簧测力计 用于电流测量的电流表 用于电压测量的电压表 用于电阻测量的欧姆表等 电源 电阻箱 滑动变阻器的正确使用 2 基本测量性实验的考查 包括用打点计时器打出的纸带测瞬时速度 研究平抛运动测平抛初速 用单摆测重力加速度 测电阻 测定金属的电阻率 测电源电动势和内阻 测灯的功率 测电表的电阻 测玻璃的折射率 测光的波长等 7 3 基本验证性实验的考查 包括验证平行四边形定则 验证动量守恒定律 机械能守恒定律等 目前实验试题多偏重考查 基本测量仪器的掌握 实验原理和实验知识的理解 包括电学器材的连接原理 物理实验步骤和过程的了解 能合理安排程序 会查找实验过程的疏漏 实验器材的选择与使用 实验方法的选择 包括测量方法的选择 控制方法的选择等 对实验结果进行处理的能力 包括计算 列表 作图象 通过实验数据处理得到合理结论 误差分析 会合理安排实验以减少误差 此外要求考生还要有将平时实验方法运用到新情景中的能力 4 基本观测性实验的考查 包括用描迹法画电场中平面上的等势线 用卡尺观察光的衍射实验等 8 一 掌握常用的物理仪器应了解仪器的构造和原理 会正确操作和读数 会用有效数字记录测量数据 常用的物理仪器 刻度尺 游标卡尺 螺旋测微器 天平 秒表 电火花计时器或电磁打点计时器 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 9 例一游标卡尺的主尺最小分度为1毫米 游标上有10个小等分间隔 现用此卡尺来测量工件的直径 如图所示 该工件的直径为 毫米 29 80 答 29 80 5分 答29 8的同样给5分 10 例用游标为50分度的卡尺 测量值可准确到0 02mm 测定某圆筒的内径时 卡尺上的示数如图 可读出圆筒的内径为 mm 52 12 11 例有一游标卡尺 主尺的最小分度是1毫米 游标上有20个小的等分刻度 用它测量一工件的长度 如图2所示 图示的读数是 mm 104 05 12 千分卡 螺旋测微器 10 190mm 9 694mm 1 601mm 13 例如图所示 在测金属丝直径时 螺旋测微器读数如图 可知该金属丝直径d 10 3m 0 900 14 秒表 15 2分7 60秒 16 1分51 40秒 17 2分23 35秒 18 二 实验原理和实验知识的理解要求能依据理论知识 建立待求量与能直接测量的各个量之间的关系 拟定实验方案 能合理选择和组配仪器 选择实验条件和测量方法 合理安排实验程序以减少误差或简化操作等 19 例在用电流场模拟静电场描绘电场等势线的实验中 在下列所给出的器材中 应该选用的是 用器材前的字母表示 A 6伏的交流电源 B 6伏的直流电源 C 100伏的直流电源 D 量程0 0 5伏 零刻度在刻度盘中央的电压表 E 量程0 300微安 零刻度在刻度盘中央的电流表在实验过程中 要把复写纸 导电纸 白纸铺放在木板上 它们的顺序 自上而下 是 在实验中 按下电键 接通电路 若一个探针与基准点O接触 另一探针已分别在基准点O的两侧找到了实验所需要的两点a b 如右上图 则当此探针与a点接触时 电表的指针应 填 左偏 指零 或 右偏 当此探针与b点接触时 电表的指针应 填 左偏 指零 或 右偏 指零 指零 B E 20 例2用图7所示的装置做验证机械能守恒定律的实验 按正确的实验操作得到几条打上点迹的纸带 通常要求从其中挑选头两点 即0 1两点 间的距离接近2mm的纸带进行测量 但一位同学并未按此要求却选取了一条操作正确 点迹清楚 但头两点 0与1点 间的距离明显小于2mm的纸带进行标点 标出0 1 2 3 等各实际点迹 测量 测出各点与0点的高度差h1 h2 h3 cm 见图8 那么能否用它进行正确计算以比较点n位置处的动能与重力势能的对应关系 n 2 3 4 即能否验证1 2mv2 mgh 理由是 列出点n处瞬时速度的计算式vn 21 分析 本题的实验过程要求先接通电源 开动电磁打点计时器 在纸带上记下初始位置 然后将纸带 重锤系统适时地无初速释放使之自由落下 所谓 适时 最理想的情况是在振针刚好打在纸带上的一瞬间释情况的机会很少 通常是在振针两次敲击纸带之间的某个时刻松手释放 但只要是无初速释放 运动性质就仍然是自由落体 只是纸带上头 22 答 1 要用游标卡尺测摆球直径d 摆长等于摆线长加d 2 2分 如果说明用米尺量摆长时 摆长的下端从球心算起 也给2分 2 T t 29 5 3 g应测量多次 然后取g的平均值做最后结果 2分 如果说明摆长和周期的测量要进行多次 并取它们的平均值为L和T 算出g 也给2分 例一位同学用单摆测重力加速度的实验 他将摆挂起来后 进行了如下步骤 A 测摆长L 用米尺量出摆线的长度 B 测周期T 将摆球拉起 然后放开 在摆球某次通过最低点时 按下秒表开始计时 同时将此次通过最低点作为第一次 接着一直数到摆球第60次通过最低点时 按秒表停止计时 读出这段时间t 算出单摆的周期T t 60 C 将所测得的L和T代入周期公式算出g将它作为实验的最后结果写入实验报告中去 指出上面步骤中遗漏或错误的地方 写出该步骤的字母 并加以改正 不要求进行误差计算 23 三 会组装和调节实验装置 会正确连接电路实物图 这里主要体现实验技能的考查 然而正确 熟练的操作技能 仍以对仪器及实验原理的理解认识为前题 24 滑动变阻器的使用 串联限流电路 并联分压电路 分压器 1 滑动变阻器的两种主要连接方式 1 保护电表不受损坏 2 改变电流电压值 多测量几次 求RX的平均值 减少误差 2 变阻器的作用 25 分压接法的优点是 电压变化范围大 附加功率损耗较大 限流接法的优点是 电路连接简便 附加功率损耗较小 分压接法和限流接法的比较 a 当两种接法均可满足实验要求时 一般选限流接法 b 当负载电阻Rx较小 变阻器总阻值R较大是Rx的几倍时 限流接法对电流 电压控制作用显著 一般用限流接法c 当负载电阻Rx较大是R的几倍时 变阻器总阻值R较小 限流接法对电流 电压的调控作用不明显 一般选分压接法 d 当要求电压从0变起 一定用分压接法 0 U 26 答 例3 如图所示 某同学用此装置验证牛顿第二定律 A为放在水平桌面上的长木板 B为滑轮 C为小车 D为砂桶 E为细线 F为纸带 那么他应将电磁打点计时器固定在什么地方 实验中还要对此装置做哪些重要调节 将打点计时器固定在小车后的木板上 调节滑轮高度 使牵引小车的细线与木板平行 在木板后端下面垫适当厚度的物体 使木板成为小倾角斜面 调节倾角 直到小车在不受牵引时恰好能沿木板匀速向下运动为止 27 四 掌握处理实验数据的基本方法 实验数据处理方法常用的是列表法 分组隔项逐差法 如测匀变速直线运动加速度所用方法 和图线法 28 用数学图象法处理实验数据是高考对实验能力考查的一个重要方面 用图象法处理数据求测量值 可以简化复杂计算并起到取平均值减小随机误差的作用 利用图线同样可以验证物理规律 或者导出未知的物理量之间的关系 但在作图时 因为用点的位置表示一组实验数据 因此需要严格按规则作图 否则误差反而会加大 29 作图的基本规则是 1 必须用坐标纸 并尽可能保证测量时的准确数字在图上也是准确的 例如电流测量值为0 24A 0 2A是准确的 图上应对应准确的分度0 2A 而0 04A是估计的 在图中允许也是估计的 这样在作图时 要充分考虑恰当地选取分度值 2 图上要标明图名 坐标轴所代表的物理量及单位 各分度值要用相应有效数字标明 3 尽量使图线充满图纸 如是直线 尽量使其与横轴成30 60 角 这也是为了减少作图误差 这一点也是考虑横纵标分度的依据 如果实验数据只分布在某一区段 如图17b所示 电压测量值在1 00V到1 50V之间 坐标就可以从1 00V开始 以充分利用图纸 4 各数据点均应用记号标明 如在图中用 或用 等确定点的位置 30 5 连线作图时要使数据点均匀分布在图线两侧 以起到取平均值的作用 一般在已知数据间用实线相连 数据区域外用虚线延伸 在已知规律情况下 如果某个数据点明显偏离图线 可以作为错测而舍去 当用图线求间接测量量时 若物理量的关系或规律可表达成形如y Kx b的一次函数 而K与b均需测定 则可通过测得关于x y的一系列对应数据 由数据点描点绘出实验图线应是一直线 再根据图线间接求待测的斜率K与截距b 31 有 测得相应的L T值 并作L T2图线 则变为一次函数关系了 其斜率k g 4 2 可得g 4 2k 这种方法称为曲线改直法 在一些情况中 物理量间的关系或规律并不是一次函数关系 需要作图时 因通常为曲线 在连线时要注意光滑连接 数据点要尽量多 这样才能较好地作出与实际相符的图线 曲线改直法 有时可设法变为一次函数予以解决 例如利用单摆周期公