孟繁高考物理实验复习.ppt

2010年高考 物理实验专题的分析与复习建议 第二轮专题复习 东北师大附中孟繁秋 2009年11月18日 背景1 实验复习在 一轮 与 二轮 中的不同定位 背景2 新课标高考物理 考试说明 中实验内容的分析 背景3 对实验考察范围的理解 背景分析 1 高中物理实验复习值得思考的环节 一 高考 理综 考试中物理实验复习备考的策略 复习策略 考试说明中精选实验 突出了复习的重点 实验条目后冠以 实验 探究 说明实验具备更多的能力要求或可以考查的途径 所列实验与传统的实验器材不一定一一对应 对实验技能和方法的考查更加突出 要求对实验原理有更高层次的领悟才能正确迁移和运用 可以利用实验录像 帮助学生复习实验 2 高中物理实验所涉及基本方法 3 宁夏 09考试说明 对实验器材与实验误差提出的要求 设计实验原理 控制变量法 替代法 模拟法 微小量放大法 留迹法 控制实验误差 多次测量法 积累法 处理实验数据 列表法 作图法 平均值法 逐差法 实验器材 实验误差与有效数字 实验考试形式与比例 二 高考二轮实验复习的重点 一 测量仪器的正确使用及读数 1 基本仪器的读数 1 理解仪器的工作原理 2 熟悉仪器使用时的注意事项 3 选择适当的量程 4 掌握测量仪器的读数方法 根据最小分度采取不同的读数方法 5 关于误差和有效数字 复习重点 基本仪器 测量长度的仪器 刻度尺 游标卡尺 螺旋测微器测量质量的仪器 天平 测量时间的仪器 打点计时器 秒表测量力的仪器 弹簧秤测量温度的仪器 温度计测量电学量仪器 电流表 电压表 多用电表电学控制仪器 滑动变阻器 电阻箱 开关 1 基本仪器的读数 最小分度是1的 按十分之一估读 如刻度尺 螺旋测微器等绝大多数仪器 电表的读数 观察表盘 两大刻度之间是几分位 几个小格子 就按照几分位估读 一般学生电表都采用半格估读的方法 推荐 最小分度是2的 按二分之一估读 最小分度是5的 按五分之一估读 不需要估读的 秒表 游标卡尺 电阻箱 坐标纸的读数规则与 相同 读数方法 最小分度是 1 的仪器 按十分之一估读 最小分度是 2 或 5 的仪器 分别按二分之一或五分之一估读 不需要估读的 秒表 游标卡尺 电阻箱 例1 例2 2 间接测量的物理量 打点计时器的纸带可以反映出运动学的所有物理量 如果把它与牛顿第二定律结合起来考虑 可以求出 如果把它与动能定理结合起来考虑 可以求出合外力做的功 如果把它与动量定理结合考虑 可以求出合外力的冲量 如果把打点计时器置于竖直方向使用 则可以得到重力势能的变化量或动能的变化量 用可以应用于许多物理题的解答 如局部的闪光照片记录的自由落体运动 许多有 等时间间隔 的匀变速问题等 例3 09省统考题 2 间接测量的物理学量 二 关于电阻的测量方法 1 欧姆表测量 2 替代法 3 伏安法 4 比较法 测量方法 例4 2 替代法 为了要测出一个未知电阻的阻值rx 现有如下器材 读数不准的电流表a 定值电阻r0 电阻箱r1 滑动变阻器r2 单刀单掷开关s1 单刀双掷开关s2 电源和导线 画出实验电路图 并在图上标出你所选用器材的代码 写出主要的实验操作步骤 结论 rx r1 例4答案 3 伏安法 a 测金属丝的电阻率 或是测膜厚等 b 测电源的电动势和内阻 c 描绘小灯泡的伏安特性曲线 涉及的问题主要有 电路的连接 滑动变阻器的限流或分压 外接或内接 电表量程的选择 涉及的基本情况变式有 1 无电流表 已知电阻与理想电压表并联替代电流表 用已知内阻的电压表替代电流表 无电流表时的替代法 无电流表时的半偏法 测量电压表内阻 2 无电压表 已知电阻与理想电流表串联替代电压表 无电压表时的等效替代法 无电压表时的半偏法 测表头内阻 3 把实验题当作计算题处理 根据闭合电路欧姆定律列方程求解待测量 根据欧姆定律的变式求解电阻 在利用伏安法测电源的电动势和内阻的实验中 只要测出外电路的电压变化量和电流的变化量 外电压的变化量始终等于内电压的变化量 就可以求出电源的内阻 例5 为了测定一电阻约20 额定电流为0 5a的电阻器的电阻 现备有下列器材 a 内阻不计的6v电源 b 量程为0 3a 内阻约为0 06 的电流表 c 量程为0 0 6a 内阻约为3 的电流表 d 量程为0 25v 内阻约为5 104 的电压表 e 量程为0 5v 内阻约为l04 的电压表 f 阻值为0 5 额定电流为3a的滑动变阻器 g 阻值为0 1500 额定电流为0 5a的滑动变阻器 h 电键和导线若干 1 为了尽可能多测几组数据 应选用的器材为 2 将符合要求的实验电路图画在图方框内 3 本实验电阻得测量值与真实值相比偏 填大或小或相等 4 有一位同学将实验进行如下改装 电路如图所示 操作如下 改装图 例6 某同学用下列器材测量一电阻丝的电阻rx 电源e 适当量程的电流表电压表各一只 滑线变阻器r 电阻箱rp 开关s1 s2 导线若干 他设计的电路图如图 a 所示 具体做法 先闭合s1 断开s2 调节r和rp使电流表和电压表示数合理 记下两表示数为i1 u1 再保持rp值不变 闭合s2 记下电流表和电压表示数为i2 u2 2 写出被测电阻rx 用电表的读数表示 3 此实验中因电流表有内阻 电压表内阻不是无限大 使被测电阻的测量值真实值 选填 大于 小于 或 等于 等于 例7 答案 4 比较法 1 一次测一个内阻 2 一次测二个内阻 s2闭合 s2打开 测两只内阻未知的电流表g1和g2的内阻 给出下列器材 电流表g1 10mar1 100左右 电流表g2 5mar1 150左右 定值电阻r1 100 定值电阻r2 10 滑动变阻器r3 0 200 滑动变阻器r4 0 10 干电池1 5v 内阻未知 一个单刀单掷开关 一个单刀双掷开关 导线若干请设计出电路 要求方法尽量简单 例8 3 一次测一个内阻 4 一次测二个内阻 只闭合s1 断开s2 将s2也闭合 目的都是为了多测一组数据 列方程 例9 例9答案 三 关于电源的电动势和内电阻的测量 用一只电压表和一只电流表测量 可用一只电流表和一只电阻箱测量 可用一只电压表和一只电阻箱测量 用两只电压表测量 用两只电流表测量 例10 在 测定电源电动势和内阻 的实验中 除待测电源外 足够的连接导线外 实验室仅提供 两只量程合适的电压表 以及一个电表的内阻 一只单刀双掷开关 1 画出实验原理图 2 写出用测量值表示的电源电动势和内阻的表达式 并注明式中量的含义 解析 依据题意可知 电压表的内阻已知 则可由电流 电压变换法用测出它所在支路的电流 类似方法一 设计实验电路原理图 例10 可得 四 关于设计性实验 1 设计原则 2 设计思路 例12 从下列实验器材中选出适当的器材 设计测量电路来测量两个电流表的内阻 要求方法简捷 操作方便 可进行多次测量并有尽可能高的测量精度 a 待测电流表a1 量程40ma 内电阻约几十 b 待测电流表a2 量程30ma 内电阻约几十 c 电压表v 量程15v 内阻rv 15k d 电阻箱r1 阻值范围0 9999 99 e 电阻箱r2 阻值范围0 99 99 f 滑动变阻器r3 阻值范围0 150 额定电流1 5a g 滑动变阻器r4 阻值0 20 额定电流2a h 电阻r0 阻值是40 功率是0 5w 作保护电阻用 i 电池组 电动势为12v 内电阻为0 5 例12 此外还有单刀开关若干和导线若干 供需要选用 1 请设计一个测量电路 画出电路图 2 选出必要的器材 用器材前的字母表示 有 3 需要哪些物理量 写出和的表达式 分析 本题要求先设计实验电路方案 再选出必要的器材 最后根据欧姆定律计算出电流表内阻的表达式 设计方案一 要测电流表的内阻 有电流表和电压表 就自然想到如下图所示的方案 设计方案二 既然方案一中电流表两端的电压太小 而电压表的量程太大 电压表的指针偏角太小 有的同学就想到电流表上串联一个电阻箱 可以增大电压表的示数 得到如下图所示的方案 设计方案三 电压表不能用 电压无法直接测量 但有两只电流表 怎么办呢 这时我们要另辟蹊径 由串并联电路的特点可知 并联电路电压相等 因此 可将两只电流表并联起来 得到如下图所示的方案 这个方案可以测出两只电流表的电流 由并联电路电压相等可知 上式中有两个未知量和 无法将它们都测出来 说明这个方案还不完善 还要修改 设计方案四 由于方案三不能直接测出两只电流表的内阻 就要在两条支路中的任一条支路上串联一只电阻箱 为了方便操作 再在电阻箱的两端并联一只开关 得到如下图所示的方案 这个方案是在方案三的基础上改进得到的 闭合开关s就会得到方案三 断开开关s 则有电阻箱与电流表串联 再与电流表并联 可测出电流表的读数 电阻箱的电阻读数r 故有 这样就可以测出两只电流表的内阻 再来选择控制电路 由于题目要求可进行多次测量并有尽可能高的测量精度 因此只能选择分压式控制电路 由于电流表两端能承受的电压较小 在电路中要加一个保护电阻 保护电流表并使电压的调节范围增大 由于电流表的内电阻只有几十欧姆 电阻箱选就行 分压式控制电路中滑动变阻器应选阻值较小的 选择就行 故实验电路如下图所示 例12 从下列实验器材中选出适当的器材 设计测量电路来测量两个电流表的内阻 要求方法简捷 操作方便 可进行多次测量并有尽可能高的测量精度 a 待测电流表a1 量程40ma 内电阻约几十 b 待测电流表a2 量程30ma 内电阻约几十 c 电压表v 量程15v 内阻rv 15k d 电阻箱r1 阻值范围0 9999 99 e 电阻箱r2 阻值范围0 99 99 f 滑动变阻器r3 阻值范围0 150 额定电流1 5a g 滑动变阻器r4 阻值0 20 额定电流2a h 电阻r0 阻值是40 功率是0 5w 作保护电阻用 i 电池组 电动势为12v 内电阻为0 5 例12 a b e g h i 思考题 若上题中只给你两只电压表 而没有电流表 要测其内电阻 应该如何设计测量电路呢 设计思路 只有电压表 而没有电流表 要测其内电阻 电压表内阻两端的电压可由电压表测出 关键是电流无法直接测出 由串并联电路的特点可知 串联电路电流强度相等 故可以把两只电压表串联起来 得到如下图所示的方案 五 关于探究性实验 例14 上海07年的调研试卷 某研究性学习小组发现河水在缓慢流动时有一个规律 河中央流速最大 岸边速度几乎为零 为了研究河水流速与离河岸距离的关系 小明设计了这样的测量仪器 如图甲所示 两端开口的 l 形玻璃管的水平部分置于待测的水流中 竖直部分露出水面 且露出水面部分的玻璃管足够长 当水流以速度v正对 l 形玻璃管的水平部分开口端匀速流动时 管内外水面高度差为h 且h随水流速度的增大而增大 为了进一步研究水流速度v与管内外水面高度差h的关系 该组同学进行了定量研究 得到了如下表所示的实验数据 并根据实验数据得到了v h图象 如图丙所示 1 根据上表的数据和图丙中图象的形状 可猜想v和h之间的关系为 为验证猜想 请在图丁中确定纵轴所表示的物理量 并另作图象 若该图象的形状为 说明猜想正确 2 现利用上述测速器 由河流南岸开始 每隔1m测一次流速 得到数据如下表所示 根据v和h之间的关系完成上表的最后一行 对比上表中的数据 可以看出河中水流速度v与离南岸的距离x的关系为 例15 如图所示为探究 水流射程与排水孔高度的关系 的实验装置 在一个一端开口的塑料筒侧壁的母线上钻一排小孔 使小孔间距相等 实验时将筒内注满水 并保持水面高度h不变 测出相应的高度h和射程s为 1 根据此实验现象 请提出两个与此相关的问题 2 对你提出的问题进行认证 mg h h 当h h 2 s有最大值 sm h 例18 淮安 物体因绕轴转动时而具有的动能叫转动动能 转动动能的大小与角速度大小有关 为了探究转动动能的大小与角速度之间的定量关系 某同学设计了下列一个实验 即研究砂轮的转动 先让砂轮由电动机带动作匀速转动并测出其角速度 然后让砂轮脱离动力 由于克服轮边缘的摩擦阻力做功 砂轮最后停下来 测出砂轮开始脱离动力到停止转动的圈数n 实验中得到几组n和 的数值见下表 砂轮直径d 10cm 转轴间摩擦力大小n 1 根据功能关系 请你帮他计算出砂轮