第17讲实验复习（一）

第十七讲实验复习 一 一 解读高考对实验能力的要求 二 分析近年高考实验题 三 精讲教学大纲规定的学生实验 一 解读高考对实验能力的要求 要求考生能掌握 考试说明 中规定的学生实验 包括了解实验目的 实验原理和实验步骤 会控制实验条件和使用实验仪器 会观察和分析实验现象 即解释实验结果 数据 并得出实验结论 能根据要求设计简单的实验方案 1 高考对实验能力的要求 设计和完成实验的能力 在此基础上才能把这些实验中学到的方法灵活运用于新的实验情景中 并进一步练习按要求设计实验方案 如何在复习中提高自己的实验能力 首先应认真复习 教学大纲 中规定的19个学生实验 复习中 应着重把握这样三个环节 理解实验原理 控制实验条件 处理实验数据 1 什么是实验原理 实验原理是一个实验的核心 是灵魂 对于验证性实验 怎样验证 或验证的方法是实验原理 对于测量性实验 测量所依据的物理规律是实验原理 例如在 验证牛顿第二定律实验 中有同学误认为加速度可用a mg M来计算 在 验证机械能守恒定律实验 中也有同学误认为重力加速度g可由测量纸带上的计数点之间的距离得出的数据来计算 学生往往误认为需要验证的规律就是实验原理 在 碰撞中的动量守恒 的实验中 实验的设计思想是利用平抛运动的水平射程代替碰撞前后小球的水平速度 验证动量守恒的表达式为 对于测量性实验 测量所依据的物理规律是实验原理 是实验的基本原理 据此我们可确定需测量T l两个物理量 怎样测量这些物理量就是实验方法 据此我们又可确定需什么仪器 实验步骤及怎样控制实验条件 例如 用单摆测重力加速度g 的实验中 互成角度的两个共点力的合成 的实验中 应控制的实验条件是 把橡皮条拉到同一位置 即保证用一个弹簧秤拉与两个弹簧秤拉的效果相同 请同学们自己回顾一下其他实验中应控制的实验条件 2 实验的精髓在于控制 实验的最基本的特点是控制 即人为的控制一定的实验条件 使实验现象的发生附合实验原理的要求 用单摆测重力加速度g 的实验中 应控制的实验条件是 1 实验装置 单摆应满足理想化模型的要求 即摆线轻而不可伸缩 摆球半径r远小于摆线长度l 2 控制摆球作简谐运动 即保证摆球在同一竖直平面内运动 且摆角 5 数据处理是任何实验必不可少的重要一环 实验数据的处理可根据不同的需要 采用不同的数据处理方法 3 处理实验数据是实验的基本能力之一 公式法 图象法 测电池电动势和内阻 二 分析近年高考实验题 考查特点 源于教材 不拘泥于教材 实验原理 数据处理 得出实验结论 电路图或仪器选择 基本仪器的使用或读数 考查热点 伏安法测电阻几乎每年都考 例 实验装置如图18所示 在重物牵引下 木块在木板上向左运动 重物落地后 木块继续向左做匀减速运动 图19给出了重物落地后 打点计时器在纸带上打出的一些点 在每相邻的两点中间都有四个点未画出 用米尺量出1 2 3 4 5 6 7点到0点的距离分别是 单位 cm 8 78 16 45 23 02 28 50 32 88 36 14 38 29 试根据这些数据 求木块与木板间的摩擦因数 要求写出主要的运算过程 结果保留2位有效数字 打点计时器所用交流电频率为50Hz 不计纸带与木块间的拉力 取重力加速度g 10m s2 0 1点 历时t 0 1s s1 8 78cm2 3点 历时t 0 1s s3 23 02 16 45 cm 6 57cm4 5点 历时t 0 1s s5 32 88 28 50 cm 4 38cm6 7点 历时t 0 1s s7 38 29 36 14 cm 2 15cm 解 式中负号表示加速度方向与速度方向相反 伏安法 电阻的测量 用如图9所示电路测电阻时 当可动触头P分别接在a b点时电压表指针如图10所示 其读数分别是Ua V Ub V 电流表读数无明显变化 如图11所示 则I A 待测电阻Rx 2002春 图甲 乙是两组同样的器材实物图 用来测量待测电阻的阻值Rx 每组器材中包括 电池 电键 变阻器 电压表 电流表 待测电阻R 若干导线 1 如果Rx的阻值与RV较接近试在图甲中连线使之成为测量电路 如Rx的阻值与RA 较接近如果试在图乙中连线使之成为测量电路 2 如果已知上述电压表的内阻RV和电流表的内阻RA 对图甲和图乙中连成的测量电路 分别写出计算待测电阻的公式 用测得的量和给出的电表内阻来表示 例 图20为某一热敏电阻 电阻值随温度的改变而改变 且对温度很敏感 的I U关系曲线图 为了通过测量得到图20所示I U关系的完整曲线 在图21和图22两个电路中应选择的是图 简要说明理由 电源电动势为9V 内阻不计 滑线变阻器的阻值为0 100 限流 分压 在图23电路中 电源电压恒为9V 电流表读数为70mA 定值电阻R1 250 由热敏电阻的I U关系曲线可知 热敏电阻两端的电压为 V 电阻R2的阻值为 举出一个可以应用热敏电阻的例子 伏安法测电阻到底应注意哪些问题呢 伏安法测电阻应注意的四个问题 历年高考的热点 1 测量对象 3 电表的量程 29 2001 20分 实验室中现有器材如实物图1所示 有 电池E 电动势约10V 内阻约1 电流表A1 量程10A 内阻r1约为0 2 电流表A2 量程300mA 内阻r2约为5 电流表A3 量程250mA 内阻r3约为5 电阻箱R1 最大阻值999 9 阻值最小改变量为0 1 滑线变阻器R2 最大阻值100 开关S 导线若干 要求用图2所示的电路测定图中电流表A的内阻 1 在所给的三个电流表中 哪几个可用此电路精确测出其内阻 2 在可测的电流表中任选一个作为测量对象 在实物图上连成测量电路 3 你要读出的物理量是 用这些物理量表示待测内阻的计算公式是 电流表A1量程10A电流表A2量程300mA电流表A3量程250mA 已知某一区域的地下埋有一根与地表面平行的直线电缆 电缆中通有变化的电流 在其周围有变化的磁场 因此可以通过在地面上测量闭合试探小线圈中的感应电动势来探测电缆的确切位置 走向和深度 当线圈平面平行地面测量时 在地面上a c两处测得试探线圈中的电动势为零 b d两处线圈中的电动势不为零 当线圈平面与地面成45 夹角时 在b d两处测得试探线圈中的电动势为零 经过测量发现 a b c d恰好位于边长为1米的正方形的四个顶角上 如图所示 据此可以判定地下电缆在两点连线的正下方 离地表面的深度为米 2002年上海 教学大纲规定的学生实验精讲 三 今年高考实验题预分析 用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻 练习使用示波器 电表的改装 用多用电表探索黑箱内的电学元件 用双缝干涉测光的波长 1 用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻 实验器材 电池一节 电流表 量程 0 6A 3A 电压表 量程 3V 15V 滑动变阻器 0 10 开关 导线若干 你还有什么简便的方法测量电池的电动势 问题思考 例1 2001上海 要求测量由2节干电池串联而成的电池组的电动势 和内阻r 约几欧 提供下列器材 电压表V 量程3V 内阻1k 电压表V2 量程15V 内阻2k 电阻箱 0 9999 电键 导线若干 某同学用量程为15V的电压表连接成如图所示的电路 实验步骤如下 l 合上电键S 将电阻箱R阻值调到R1 10 读得电压表的读数为U1 2 将电阻箱R阻值调到R2 20 读得电压表的读数为U2 由方程组U1 U1r R1 U2 U2 R2解出 r 为了减少实验误差 上述实验在选择器材和实验步骤中 应做哪些改进 例2 要测定一节干电池的电动势和内电阻 除电池 开关 导线外 再采用下列哪组仪器即可进行 A 一只电流表 一只电阻箱B 一只电压表 一只定值电阻 一只电流表 一只滑动变阻器 一只电压表 一只电阻箱 2 练习使用示波器 图中为示波器面板 屏上显示的是一亮度很低 线条较粗且模糊不清的波形 若要增大显示波形的亮度 应调节 旋钮 若要屏上波形线条变细且边缘清晰 应调节 旋钮 若要将波形曲线调至屏中央 应调节 与 旋钮 3 电表的改装 1 磁电式电表的工作原理 灵敏电流表主要参数 Ig rg M nBSI I 如右拨动1表 则2表指针如何偏 答 左偏 被拨动的1表相当于 发电机 通电线圈在磁场中偏转 电压表设量程为U 电流表设量程为I 欧姆表 串联高值电阻 并联低值电阻 则R1 R2 则r R0 2 电表的改装 Ig rg 4 用多用电表黑箱内的电学元件 多用电表是由电流表 电压表和可以测量电阻的欧姆表组合而成 它通过选择开关选择电表和量程 多用途电表中的欧姆挡的原理是根据闭合电路的欧姆定律 是唯一有内置电源的电表 本实验主要是培养实际操作 分析 判断 推理能力 课本所提供的仅是一个案例 从中我们可以归纳出探索黑箱结构的基本要点 用多用电表的电压挡探测黑箱的接点间有无电源 用多用电表的欧姆挡探及红 黑表笔的交换 测黑箱接点之间的电阻 二极管情况 运用恒定电流知识 综合分析 判断推理各元件的连接方式 A 用多用电表的直流电压挡测量 A B C三点间均无电压 B 用多用电表的欧姆挡测量 A C点间正 反阻值不变 C 用多用电表的欧姆挡测量 黑表笔接A点 红表笔接B点 有阻值 反接阻值很大 D 用多用电表的欧姆挡测量 黑表笔接C点 红表笔接B点 有阻值 且阻值较步骤B测得的阻值大 反接阻值很大 试根据测量结果 判断黑箱内元件组成 并画出电路图 例 如图所示 某黑箱上有三个接点 已知其内部所接元件不超过两个 两个接点间最多只能接一个元件 可能的元件有电池 电阻和二极管 今用多用电表来探测 判断黑箱内有什么元件 它们是怎样连接的 实验步骤和测量结果如下 由步骤A可作出判断箱内无电源 由步骤B判知A C间联接的是一纯电阻 再由步骤C判知A B间有一正反向电阻不等的二极管 又多用电表的黑表笔接电源正极 则A点接于的二极管正极 据此可得其接法有如下图所示的甲 乙两种情形 再由步骤D判知箱内二 元件的接法只能是如图甲所示 5 用双缝干涉测光的波长 实验装置如图15所示 已知单缝与双缝间的距离L1 100mm 双缝与屏的距离L2 700mm 双缝间距d 0 25mm 用测量头来测量亮纹中心的距离 测量头由分划板 目镜 手轮等构成 转动手轮 使分划板左右移动 让分划板的中心刻线对准亮纹的中心 如图16所示 记下此时手轮上的读数 转动测量头 使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心 记下此时手轮上的读数 图16 1 分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时 手轮上的读数如图17所示 则对准第1条时读数x1 mm 对准第4条时读数x2 mm 2 写出计算波长 的表达式 用符号表示 nm 1 x1 2 190mm 解 x2 7 870mm 676nm 2 图12 动手做 请把两支笔杆并在一起构成一个狭缝 使狭缝距离图11约30cm 并与图11中