2009年高考物理实验复习建议VIP

纵观近几年高考物理实验试题 明显具有以下特点 注重对基本实验仪器的使用和读数的 考查 注重对实际操作的考查 注重考查实验的多种思想和数据的处理方法 注重课本基 本实验所掌握的实验原理 技能的迁移 多以等效型 探索型 设计型出现 电学实验考 查的频率最高 这些特点体现了近几年高考试题逐渐向 考活题 考能力 考设计型 的 方向转化 但无论实验题怎样考查 题型及情景设置多么新颖 都是从实验原理中派生出 来的 都需要应用我们已掌握的基本实验原理和方法进行解决 因此紧紧抓住考纲要求的 基本实验原理和方法 许多实验问题均会迎刃而解 针对近年高考物理实验考查特点 对 2009 年高考实验复习提出以下建议 一 加强对基本仪器的使用原理及读数的复习一 加强对基本仪器的使用原理及读数的复习 基本实验仪器的使用和读数是实验的基础 特别是对刻度尺 螺旋测微器 游标卡尺 多用电表的正确读数每年必考 我们在复习时一定要深刻理解其测 量原理 学会准确读数 例例 1 1 图 1 给出的是用螺旋测微器测量一小钢球的直径的示数 此读数是 mm 解析 解析 螺旋测微器的基本测量原理是通过可动刻度的放大原理 即将 0 5mm 等分为 50 等份 每一等份表示 0 01mm 其读数规则为 先将可动刻度 尺的边缘所对的固定刻度线读出整毫米 或半毫米 数 再看固定刻度尺上的 长横线与可动刻度相对的小于 0 5mm 的数 以上两部分相加就是螺旋测器的读 数 图 1 中固定刻度尺读数为 5 5mm 可动刻度尺上读数为 0 201mm 最后的 1 是估读出来的 故该次测量的读数为 5 701mm 点评 点评 在读数时一定要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻度线是否已露出 读数结果表示为 d 固定刻度示数 可动刻度示数 精度 例例 2 2 有一种游标卡尺 与普通游标卡尺不同 它游标尺的刻线看起来就 很 稀疏 使得读数时清晰明了 方便了使用者正确读取数据 1 如果此游标尺的刻线是将 39mm 等分成 20 份 那么它的准确度是 mm 2 用游标卡尺测量某一物体的厚度 如图 2 所示 正确的读数是 mm 解析 解析 普通游标卡尺有三种 一种是将 9mm 分成 10 个格 最小刻度是 1 10 0 1mm 第二种是将 19mm 分成 20 个格 最小刻度是 1 20 0 05mm 第 三种是将 49mm 分成 50 个格 最小刻度是 0 02mm 游标卡尺的读法 通常以 毫米为单位 由游标的零刻度线左侧的主尺读出整毫米数 再由游标尺中跟主 尺刻度线正对齐的第 n 条线读出小数部分 为最小刻度 n 1 图 2 中新式游标卡尺将 39mm 等分成 20 份 每份是 39 20 1 95mm 与 2mm 的整数之差为 2 00 1 95 0 05mm 所以它的准确度是 0 05mm 2 因为游标尺的第五条刻度线与主尺刻度对齐 所以读数为 31 25mm 读数还可以 算 出来 如图 2 所示 31 10 9 75 31 25mm 评析 评析 看来这种新式卡尺与传统卡尺的准确度以及读数方法是一模一样的 只是新式游标尺的刻度较大 比原刻度多出了一个整数毫米而已 另外注意游 标卡尺不需要估读 所以读出的数 若以 mm 位单位 小数点后的位数应与最小 刻度的位数一致 例例 3 3 用欧姆表测电阻 x 粗测时用 100 挡 调零后进行测量 发现指针偏 转角太小 为了获得较为准确的测量值 继续测量时的正确做法是 解析 解析 欧姆表测电阻时 被测电阻 Rx 为欧姆表盘读数 x 乘以所选倍率 k 即 Rx kx 欧姆表盘的刻度是不均匀的 且电阻刻度值逆时针增大 测量时欧 姆表的指针在表盘的中间部分时读数最准确 而题中测量时用 100 挡 发现 指针偏转角太小 即读数 x 太大 为了使读数减小 必须增大倍率 k 即将选 择开关换至 1000 挡 重新调零后再测量 点评 点评 使用多用电表时 要弄清多用表各个旋钮的作用及调节的顺序 使 用前先进行机械调零 测电阻前 须将红黑表笔短接 调节欧姆调零旋钮 且 每次换挡都须重复此操作步骤 读欧姆表示数后要注意乘以倍率 二 灵活选用实验器材 培养实验设计能力二 灵活选用实验器材 培养实验设计能力 选用实验器材一般应根据实验原理掌握 可行 精确 和 方便 的 原则 可行 是指选用的实验器材要能保持实验的正常进行 精确 是指 选用的实验器材要考虑尽可能减小实验误差 方便 是指选用的实验器材要 便于操作 根据解决问题的需要 已知内阻的电流表可当电压表使用 已知内 阻的电压表可当电流表使用 电阻箱与电流表或电压表配合使用可用于测电压 或电流等均体现出仪器选择中的灵活性 在电学物理量的测量和其他电学实验中 通常还会遇到实验线路的选择问 题 如伏安法测电阻时电流表内接法和外接法的选择 滑动变阻器改变电路中 电流或电压时串联限流和并联分压两种接法的选择 对于伏安法测电阻线路的 选择 可采用 阻值比较法 或 实验试探法 对于变阻器接法的选择 若 变阻器阻值较大时 宜采用串联限流式 若变阻器阻值较小时 宜采用并联分 压式 例例 4 4 为了测量量程为 3V 的电压表 V 的内阻 内阻约 2000 实验室可 以提供的器材有 电流表 A1 量程为 0 6A 内阻约为 0 1 电压表 V2 量 程为 5V 内阻约为 3500 电阻箱 R1的阻值范围为 0 99 9 电阻箱 R2阻 值范围为 0 9999 滑动变阻器 R3的最大阻值约为 100 额定电流 1 5A 电源 E 电动势 6V 内阻约 0 5 单刀单掷开关 S 导线若干 1 请从上述器材中选择必要的器材 设计一个测量电压表 V 的内阻的实 验电路 画出电路原理图 图中的元件要用题中相应的英文字母标注 要求 测量尽量准确 2 写出计算电压表 V 的内阻 Rv 的计算公式为 Rv 解析 解析 由于电源电动势 E 比电压表 V 的量程大的多 而滑动变阻器 R3又比 电压表 V 的内阻小的多 所以滑动变阻器只能选用分压式接法 不少考生解答 此题 毫不犹豫地套用伏安法 由于没有考虑待测电压表的量程为 3V 内阻约 为 2000 电压表中的最大电流为 1 5mm 电流表的量程太大 而导致设计出 如图 3 所示的错误电路 若选用 V 和 V2配合使用测电阻箱 R2两端电压 不能选 R1的原因是 R1的总阻 值相对 Rv 而言太小 无法起到很好的分压作用 同样可测得流过 V 的电流而 达到测量 Rv 的目的 如是可设计出如图 4 所示电路图 闭合开关 电压表 V 的 示数为 U 电压表 V2的示数为 U2 电阻箱 R2的读数为 R 根据欧姆定律 利用 通过电压表的电流与电阻箱 R1的电流相等 算出电压表的电阻为 点评 点评 利用两块电压表测电阻这一方法的创新思维是运用电压表测电流 或算电流 此方法适用于电流表不能用或没有电流表等情形 设计电路时 不仅要考虑电压表的量程 还要考虑滑动变阻器分压与限式流的连接方式 电 阻箱的选择等 三 注重对课本基本学生实验原理的理解和延伸 培养发散思维能力三 注重对课本基本学生实验原理的理解和延伸 培养发散思维能力 针对高考实验命题素材主要来自教材中的学生实验 即 不脱离教材而又 不拘泥于教材 这一特点 我们可将学生实验在内容上进行延伸讨论 例如 1 长度的测量 延伸到游标卡尺的 放大 原理 微小量的测量方法 2 研究匀变速直线运动 延伸到测量速度 加速度的多种方法 3 探究弹力和弹簧伸长的关系 研究材料形变的方法 研究弹簧压缩 研 究决定弹簧 K 值的因素 F X 图象等 4 验证力的平行四边形定则 等效法 5 验证动量守恒定律 巧妙设计 将不可测量量转化为可测量量 6 研究平抛物体的运动 留迹法 采用其它方法 如数码相机 摄像机拍 照法 7 验证机械能守恒定律 验证的其它方案 8 用单摆测重力加速度 测 g 的其它方法 利用 T2 L 图象求 g 9 用油膜法估测分子的大小 测微观量的方法 10 用轨迹法描出稳恒电流场中平面的等势线 其它电场的等势线研究 如点电荷电场 平行带电板间电场等 11 测定金属的电阻率 练习使用螺旋测微器 螺旋测微器的 放大原 理 测定电阻的其它方案 12 描绘小灯泡的伏安特性曲线 线性与非线性元件的伏安特性曲线 实 验条件的控制 13 把电流表改装为电压表 改装原理讨论 半偏法测表头内阻 其它方 案设计 14 测电源电动势和内阻 其它测定方案设计 14 用多用电表探索黑箱内的电学元件 探究未知事物的方法 15 练习使用示波器 使用新仪器 示波管工作原理 16 传感器的简单使用 各种传感器的信息转换与记录原理 17 测定玻璃的折射率 测量折射率的其它方法 18 用双缝干涉测光的波长 器材 安装 原理分析 现象明显与否条件 的讨论等 现以测量电源电动势和内阻作如下示例供同学们参考 实验原理 如图 5 改变滑动变阻器 R 接入电路的阻值 从电流表和电压 表读出几组 I U 的数值 通过多次测量作出图 6 中的实线 由闭合电路欧姆定 律 U E IR 知 此实线的延长线和纵轴的交点为电动势的测量值 E 和横轴的交 点为短路电流 I0 那么电池的内电阻为 误差分析 误差分析 由于图 5 中电压表的分流作用 实际上干路电流比电流表的测 量值大 IV 在图 6 中作出修正 可画出倾斜虚线所示 U I 图象 该直线和纵轴 的交点 E0为电池电动势的准确值 比较图 6 中两斜线可知 用此法测得的电动 势和内电阻都比真实值偏小 而选用内电阻越大的电压表 这一误差越小 为 了减小系统误差 要求 Rv RA R 这一条件易于满足 所以实验时一般采用原 理图 5 拓展 拓展 由于已知电压的电阻可充当电流表角色 所以可将图 5 中电流表 A 和滑动变阻器用电阻箱替代 变形成如图 7 所示原理图 当然还可等效为原理图 8 由于原理图 7 8 是由原理图 5 等效变形而来 则可知这种 U R 法测得的电 源电动势及内阻也必然偏小 例例 5 5 如图 9 中甲所示为一黑箱装置 盒内有电源 电阻等元件 a b 为 黑箱的两个输出端 1 为了探测黑箱 某同学进行了以下几步测量 A 用多用电表的电阻 挡测量 ab 间的电阻 B 用多用电表的电压挡测量 ab 间的输出电压 C 用多 用电表的电流挡测量 ab 间的输出电流 你认为以上测量中不妥的有 填序号 理由是 2 含有电源的黑箱相当于一个 等效电源 ab 等效电源的两极 为 了测定这个等效电源的电动势和内阻 该同学设计了如图乙所示的电路 调节 滑动变阻器的阻值 记录下电压表和电流表的示数 并在方格纸上建立了 U I 坐标 根据实验数据画出了坐标点 如图丙所示 请你进一步处理 并由图求 出等效电源的电动势 E V 内阻 r 3 由于电压表和电流表的内阻 会产生系统误差 则采用此测量电路所 测得的电动势与实际值相比 测得的内阻与实际值相比 填 偏 大 偏小 或 相同 解析 解析 1 以上测量中不妥的有 A C 理由是 A 不能用多用电表的欧 姆挡测量含电源的电阻 B 可能造成短路而烧坏电表 2 如图 10 所示 用直线将描得的点连接起来 要使更多的点在直线上 其它的点尽量分布在直线两侧 在图上直接读出电源的电动势为 1 45V 取直 线上的两点算出直线斜率的绝对值就是电源的内阻 r 0 73 3 图 9 乙测量原理图与上述原理图 5 一样 所以误差情形一样 即测 量值均偏小 点评 点评 为减小 U I 测量的偶然误差 本实验采用图象法对数据进行处理 实际上图象法处理数据就具有取平均值的效果 即根据实验测出的多组 U I 值 作出 U I 图象 由于 U E Ir 可见 U I 图象为斜率是负值的直线 图 线在电压值上的截距 I 0 时 U E 即为电源电动势 图线斜率的绝对值即为 电源内电阻 由于电源内阻较小 即使电流有较大的变化 路端电压变化也很 小 为充分利用图象空间 电压数据常从某一不为零的值开始 如图 10 所示 作此处理后 U I 图象在电压轴上的截距和图象斜率的意义不变 四 注重教材的演示实验和课后小实验 加强实验实际操作能力的培养与四 注重教材的演示实验和课后小实验 加强实验实际操作能力的培养与 训练训练 随着高考改革的不断深入 高考考查的知识面越来越宽 仅靠一些学生分 组实验已远远不够 近几年高考试题中不断出现演示实验 课后小实验 如 06 年江苏卷考察了光电效应现象的演示实验 全国理综 I 卷考查了共振现象的演 示实验等 所以复习实验时一定要全面了解所有的演示实验及课后小实验 学 校实验室应尽可能地向学生开放 使学生能亲自动手做做所有演示实验 课后 小实验及分组实验 在操作过程中提高实验能力 由