2010届高考物理专题复习精品学案―物理实验专题复习2.doc

高中物理辅导网第 三 篇：基本实验方法一、高考热点：实验原理的设计方法：控制变量法、等效替代法、理想化方法、留迹法、模拟法、放大法；实验误差的控制方法：多次测量法、累积法；实验数据的测量方法：直接和间接测量；实验数据的处理方法：直接比较法、平均值法、列表法、图象法。一、实验题型分析1、实验步骤 实验必须按照一定的步骤或程序进行，才能达到预期的效果和实现预期的目的。因此，在实验前，必须正确、科学、合理地安排实验步骤。解答这类问题的实验依据是实验要求和实验原理。 链接高考例8（06全国卷）利用图中装置研究双缝干涉现象时，有下面几种说法：A.将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄B.将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽C.将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽D.换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄E.去掉滤光片后，干涉现象消失其中正确的是：_。解析：考查学生实验实验装置及操作获得的实验现象。在本实验中，光的双缝干涉现象中条纹宽度 ，分析得：（ABD）.2、电路的连接实验连线是一类考查学生实验技能和操作能力较为有效的题型。连线时一定要按照电路图。注意：连线时把导线接在接线柱上；电表的正负接，从电表的正接流入，从负接流出；滑动变阻器应处于有效的控制状态。例9利用图1所示的电路测量电流表mA的内阻RA。图中R1、R2为电阻，K1、K2为电键，B是电源（内阻可忽略）。根据图1所给出的电路原理图，在图2的实物图上连线。 答案：电路见图3、仪器的选择器材选择的原则：1准确性原则：选用电表量程应可能减小测量值的相对误差，电压表、电流表在使用时尽可能使指针接近满量程，若指针偏转不到满偏角度的/3，读数误差较大。2安全性原则：通过电源，电表，滑动变阻器，用电器的电流不能超过其允许的最大电流。3便于操作原则：选择控制电路时，既要考虑供电电压的变化范围是否满足实验要求，又要注意便于操作。例9（06北京）某同学用图2所示电路，测绘标有3.8V ，0.3A的小灯泡的灯丝电阻 随电压 变化图象。1除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择： 电流表：A1（量程100mA，内阻约2 ）； A2（量程0.6A，内阻约0.3 ）； 电压表：V1（量程5V，内阻约5k ）； V2（量程15V，内阻约15k ）； 滑动变阻器： （阻值范围0-10 ） （阻值范围0-2k ） 电源： （电动势为1.5V，内阻约为0.2 ）； （电动势为4V，内阻约为0.04 ）。为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表 ，电压表 ，滑动变阻器 ，电源 。（填器材的符号）。答案：A2 V1 R1 E2 4、实验电路选择（1）测量电路-电流表内外接法选取电路的对比连接方式误差来源测量值与真实值关系适用范围外接法电压表分流电流表的读数大于流过待测的电流，故：R测R真测小电阻内接法电流表分压电压表读数大于待测电阻两端的电压，故：R测R真测大电阻判断方法a、直接比较法：当待测电阻Rx较小且远小于电压表内阻Rv时，应选用外接法；当待测电阻Rx较大且远大于电流表内阻RA时，应选用内接法。b、临界值法：当待测电阻Rx 时，视Rx为大电阻，应选用内接法；当Rx 时，两种接法均可。（2）控制电路-滑动变阻器分压式、限流于接法选取电路的对比调节范围限流式电路分压式电路电压调节范围 U电流调节范围 说明：U为电源端电压，R为滑动变阻器最大电阻，Rx为待测电阻阻值。判断方法a负载电阻Rx远大于滑动变阻器总电阻R，须用分压式接法，此时若采用限流式接法对电路基本起不到调节作用。b要求负载上电压或电流变化范围大，且从零开始连续可调，须用分压式接法。c采用限流电路时，电路中的最小电流（电压）仍超过电流表的量程或超过用电器的额定电流（电压）时，应采用变阻器的分压式接法。d负载电阻的阻值Rx小于滑动变阻器的总电阻R或相差不大，并且电压表、电流表示数变化不要求从零开始起调，可用限流式接法。e两种电路均可使用时应优先用限流式接法，因为限流式接法总功率较小。例10某同学用图所示电路，测绘标有3.8 V,0.3 V的小灯泡的灯丝电阻R随电压U变化的图象，除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择:电流表：A:(量程100 mA,内阻约2 ); A:(量程0.6 A,内阻约0.3 );电压表：V1(量程5 V,内阻约5 ); V2(量程15 V,内阻约15 );电源：E1(电动势为1.5 V，内阻为0.2 ); E2(电动势为4 V,内阻约为0.04 ).为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表_，电压表_,滑动变阻器_，电源_.(填器材的符号)解析：据小灯泡的额定电压和额定电流的大小，可选择A2、V1和E2。据分压电路的特点，滑动变阻器应选R1。5、实验数据处理处理实验数据是中学实验的一个重要环节。通过对实验数据的处理和分析，可以得到物理量之间的内在规律。在考试中对用表格法、图象法、平均值法、描迹法等数据处理方法都有较高的要求和体现。大纲要求：能独立完成知识内容表中所列的实验，会记录、处理实验数据，并得出结论。在中学阶段，实验数据的处理常用计算法和图象法。例11、（06重庆）某同学用图所示装置测量重力加速度g,所用交流电频率为50 Hz在所选纸带上取某点为0号计数点，然后每3个点取一个计数点，所以测量数据及其标记符号如图所示该同学用两种方法处理数据（T为相邻两计数点的时间间隔）：方法A：由 ， 取平均值g=8.667 m/s2；方法B：由 取平均值g=8.673 m/s2从数据处理方法看，在S1、S2、S3、S4、S5、S6中，对实验结果起作用的，方法A中有_；方法B中有_因此，选择方法_（A或B）更合理，这样可以减少实验的_（系统或偶然）误差本实验误差的主要来源有_（试举出两条）解析：按方法A： ， ，求平均值： ，所以只用到了： S1、S6 按方法B计算加速度，为了减少误差，常常用逐差法： ，所以只用到了：S1, S2, S3, S4, S5, S6因此选择B更合理，这样可以减少实验的偶然误差阻力（空气阻力，振针的阻力，限位孔的阻力，复写纸的阻力等），交流电频率波动，长度测量，数据处理方法等同型题1（07天津22）某学生用打点计时器研究小车的匀变速直线运动。他将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上，实验时得到一条纸带。他在纸带上便于测量的地方选取第一个计时点，在这点下标明A，第六个点下标明B，第十一个点下标明C，第十六个点下标明D，第二十一个点下标明E。测量时发现B点已模糊不清，于是他测得AC长为14.56cm、CD长为11.15cm，DE长为13.73cm，则打C点时小车的瞬时速度大小为_m/s，小车运动的加速大小为_m/s2,AB的距离应为_cm。（保留三位有效数字）答案： 0.986 2.585.99例12（06天津）某研究性学习小组利用右图所示电路测量电池组的电动势E和内阻r。根据实验数据绘出如下图所示的R1/I图线，其中R为电阻箱读数，I为电流表读数，由此可以得到E V，r 。解析：由题中的电路图，可以表示：当某时刻电阻箱的读数为R时，安培表读数为I。则有： 。当 时r=-R=-（-0.9）=0.9；直线的斜率为电源的电动势，计算图中直线的斜率为2.9，所以电源的电动势为2.9V。同型题2 （07上海17）利用单摆验证小球平抛运动规律，设计方案如图（甲）所示，在悬点O正下方有水平放置的炽热的电热丝P，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断；MN为水平木板，已知悬线长为L，悬点到木板的距离OOh（hL）。（1）电热丝P必须放在悬点正下方的理由是：_。（2）将小球向左拉起后自由释放，最后小球落到木板上的C点，OCs，则小球做平抛运动的初速度为v0_。（3）在其他条件不变的情况下，若改变释放小球时悬线与竖直方向的夹角 ，小球落点与O点的水平距离s将随之改变，经多次实验，以s2为纵坐标、cos 为横坐标，得到如图（乙）所示图像。则当 30 时，s为 _m；若悬线长L1.0m，悬点到木板间的距离OO为_m。答案：（1）保证小球沿水平方向抛出（2） （3）0.52 1.5小结：本实验考查实验条件的分析和用图象处理实验数据的能力。6、实验误差的分析（1）误差是指测量值与真实值的差异。（2）误差可分：系统误差：系统误差的特点是在多次重复同一实验时，误差总是同样地偏大或偏小。偶然误差：偶然误差总是有时偏大，有时偏小，并且偏大和偏小的机会相同。减小偶然误差的方法，可以多进行几次测量，求出几次测量的数值的平均值。这个平均值比某一次测得的数值更接近于真实值。（3）百分误差：真实值与测量值之差的绝对值与真实值之比： %。例13（06天津）用半径相同的两小球A、B的碰撞验证动量守恒定律，实验装置示意如图，斜槽与水平槽圆滑连接。实验时先不放B球，使A球从斜槽上某一固定点 C由静止滚下，落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹。再把B求静置于水平槽前端边缘处，让 A球仍从 C处由静止滚下，A球和 B球碰撞后分别落在记录纸上留下各自的痕迹。记录纸上的 O点是垂直所指的位置，若测得各落点痕迹到 O点的距离：OM=2.68cm，OP=8.62cm，ON=11.50cm，并知 A、B两球的质量比为 2：1，则未放 B球时 A球落地点是记录纸上的_ _ 点，系统碰撞前总动量 P与碰撞后总动量 的百分误差 （结果保留一位有效数字）。答案：M、N分别是碰后两球的落点的位置，P点是未发生碰撞时A球落点的位置；2 。7、实验原理及迁移大纲要求：能理解实验原理和方法，能控制实验条件，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。这就要求学生能将学过的物理知识应用到实验中，能够理解改编类实验的原理，在需要时能根据给出的仪器设计实验。这是考查的重点。例14、（06年全国卷）一块玻璃砖用两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的（光线不能通过表面）。现要测定此玻璃的析射率。给定的器材还有：白纸、铅笔、大头针4枚（P1、P2、P3、P4）、带有刻度的直角三角板、量角器。实验时，先将玻璃砖放到白纸上，使上述两个相互平行的表面与纸面垂直。在纸上画出直线aa和bb，aa表示镀银的玻璃表面，bb表示另一表面，如图所示。然后，在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2（位置如图）。用P1、P2的连线表示入射光线。（1）为了测量折射率，应如何正确使用大头针P3、P4？（2）试在题图中标出P3、P4的位置。然后，移去玻璃砖与大头针。试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角1与折射角2简要写出作图步骤。 （3）写出1、2表示的折射率公式为n 解析：本实验是根据教材测定玻璃的折射率实验改编的，它考查考生实验对实验原理的理解及迁移能力。认真读题，比较本题与教材中的不同。答案：在bb一侧观察P1、P2（经bb折射，aa反射，再经bb折射后）的像，在适当的位置插上P3，使得P3与P1、P2的像在一条直线上，即让P3挡住P1、P2的像；再插上P4，让它挡住P2（或P1）的像和P3。P3、P4的位置如图。过P1、P2作直线与bb交于O；过P3、P4作直线与bb交于O； 利用刻度尺找到OO的中点M； 过O点作bb的垂线CD，过M点作bb的垂线与aa相交与N，如图所示，连接ON； P1OD1，CON2。sin1sin2。同型题3（07全国卷122）碰撞的恢复系数的定义为c= ，其中v10和v20分别是碰撞前两物体的速度，v1和v2分别是碰撞后两物体的速度。弹性碰撞的恢复系数e1，非弹性碰撞的e1，某同学借用验证动量守恒定律的实验装置（如图所示）物质弹性碰撞的恢复系数是否为1，实验中使用半径相等的钢质小球1和2，（他们之间的碰撞可近似视为弹性碰撞），且小球1的质量大于小球2的质量。实验步骤如下：安装实验装置，做好测量前的准备，并记下重垂线所指的位置O。第一步，不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上。重复多次，用尽可能小的圆把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置。第二步，把小球2放在斜槽前端边缘处的C点，计小球1从A点由静止滚下,使它们碰撞,重复多次,并使用与第一步同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置.第三步，用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度。在上述实验中，P点是 的平均位置，M点是 的平均位置，N点是 的平均位置。请写出本实验的原理 写出用测量表示的的恢复系数的表达式 三个落地点距O点的距离OM、OP、ON与实验所用的小球质量是否有关？ 答案： 8、实验方案的综合设计。例15（07山东理综23）检测一个标称值为5 的滑动变阻器。可供使用的器材如下：A待测滑动变阻器及。，全电阻约5 B电流表A1，量程06A，内阻约0.6 C电流表A2，量程3A，内阻约0.12 D电压表V1，量程15 V，内阻约15 k E电压表V2，量程3 V，内阻约3 k P滑动变阻器只，全电阻约20 C直流电源正，电动势3 V，内阻不计H电键S、导线若干 (1)用伏安法测定 的全电阻值，所选电流表为 (填A1或A2)，所选电压表为 (填V1或V2) (2)画出测量电路的原理图，并根据所画原理图将下图中实物连接成测量电路。解析：因电源电动势为3 V，电压表选V2，当电阻上加上3 V电压时，电流最大为0.6A，电流表选A1。根据电流表内外接法选取的原则可知，电流表应外接，而滑动变阻器限流和分压两种方式均可。因此电路有两种方案（见上图）。第 四 篇：拓展篇高考实验题并不局限于教材中的学生实验，而是在教材实验的基础上，有所变化，有所创新。注重考查学生的实验迁移能力和创新能力。这类题要求学生面对新问题（或变形题）能熟练应用实验知识，实验的基本技能和基本的实验方法，灵活的解答。平时必须对教材中或考试大纲要求的实验熟练的掌握。例16 (07四川理综22)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 (0一99.99 ) 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 Ul , 保持电阻箱示数不变，读出电压表的示数。则电阻 R1的表达式为 R1_。 甲同学已经测得电阻 Rl 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1U1R 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 Rl ，乙同学测电源电动势 E 和电阻 R2的阻值的做法是：闭合 S 1，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，绘出于相应的1U1R + Rl 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。 第 五 篇：演示实验演示实验是通过形象的物理演示实验过程，激发学生的兴趣，培养学生敏锐的观察力。要求学生掌握教材上每个演示实验的实验装置、实验操作、实验现象、由实验现象得到的结论。例17（05北京）现将电池组、滑线变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关如下图连接，在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下，某同学发现当他将滑线变阻器的滑动端P向左加速滑动时，电流计指针向右偏转。