2011届高考物理专题复习之物理实验

1、.2011届高考物理专题复习之物理实验基本仪器的使用一、高考热点：1、 长度测量仪器：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器；2、 时间测量仪器：打点计时器和秒表；3、 电路测量仪器：安培表、伏特表、多用电表；4、控制电路仪器：电阻箱和滑动变阻器。二、重点讲析：大纲要求：会正确使用仪器，会准确读数、会记录测量结果。知道仪器的结构、知道仪器使用的注意事项等。1、游标卡尺10分度的游标卡尺：游标上相邻两个刻度间的距离为0.9mm，比主尺上相邻两个刻度间距离小0.1mm。读数时先从主尺上读出厘米数和毫米数，然后用游标读出0.1毫米位的数值：游标的第几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐，0.1毫米位就读几（不能读某）

2、。其读数准确到0.1mm。同理20分度的游标卡尺，其读数准确到0.05mm。50分度的游标卡尺读数准确到0.02mm。读数方法相同。经验之谈：（1）主尺上的读数，应以游标的0刻度左端上主尺的刻度为准；（2）看清游标的精确度；（3）游标卡尺都是根据刻线对齐来读数的， 所以都不再往下一位估读。6780 10 20cm3 4 cm0 5 10例1、读出下列游标卡尺测量的读数 012345601234567890cm答案：2.98cm 6.170cm 1.050cm2、螺旋测微器固定刻度上的最小刻度为0.5mm（半毫米刻度）；可动刻度每旋转一圈前进（或后退）0.5mm。在可动刻度的一周上平均刻有50条

3、刻线，所以相邻两条刻线间代表0.01mm。读数时，从固定刻度上读取整、半毫米数，然后从可动刻度上读取剩余部分（因为是10分度，所以在最小刻度后必须再估读一位），再把两部分读数相加，得测量值。经验之谈：（1）看半刻度是否露出；（2）可动刻度要估读。例2、 读出下列螺旋测微器测量的读数。010 150 5 1025 30 答案：0.642mm 10.294mm 例3、（05全国卷）用螺旋测微器测圆柱体的直径时，示数如图所示，此示数为_mm。解析：本题解答的关键是掌握螺旋测微器的原理和读数规则。从固定刻度部分读出毫米数和半毫米数，读数为8mm；再从可动刻度上读出小数部分，一定要估读，为0.116，将

4、两部分相加为8.116mm.（在8.116 0 . 002 范围内都给分）.例4、（07天津22）一种游标卡尺，它的游标尺上有50个小的等分刻度，总长度为49mm。用它测量某物体长度，卡尺示数如图所示，则该物体的长度是_cm。1k 100 10 1OFF2.5 10 50 250 500 2.550mA10010150010250V+V解析：解答游标卡尺的读数的关键是掌握游标卡尺的原理和读数规则。从主尺上读出整毫米数，读数为41mm；找到游标尺上与主尺对齐的格数，为10格，50分度的卡尺的精确度乘以格数为0.02mm10=0.20mm；最后将二者相加，得测量结果为41.20mm即4.120cm

5、。3、多用电表多用电表的使用方法：使用前应查看指针是否指在刻度盘左端零刻线处。如不在，应进行机械调零。方法是用小螺丝刀轻旋表头正下方中央处的调零螺丝，使指针指左端零刻线。根据被测物理量及其数量级将选择开关旋到相应的位置。读数时还要注意选用刻度盘上对应的量程刻度。（如测量20mA左右的直流电流，应将选择开关对准左边100mA量程处；在刻度盘上，应该看最下一行刻度，即满偏刻度为10的刻度线，从刻度盘读出数据后还应再乘10，得测量结果。）使用欧姆挡时，先选好倍率，再进行欧姆调零。方法是：将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指右端零刻线处。用多用电表的欧姆挡测电阻的操作步骤是：选倍率。一般要选择

6、比被测电阻的估计值低一个数量级的倍率。如估计值为200就应该选10的倍率。 1k 100 10 1OFF2.5 10 50 250 500 2.550mA10010150010250V+V进行欧姆调零。将红黑表笔接被测电阻两端进行测量。将指针示数乘以倍率，得测量值。将选择开关扳到OFF或交流电压最高挡。使用多用电表时，两只手只能握住表笔的绝缘棒部分，不能接触表笔上的金属部分（首先是为了安全；其次两手之间的人体电阻将与被测电路并联，改变了电路结构）。不论使用多用电表的哪个挡，电流总是从多用电表的正接线柱（红表笔）进入电表，而从负接线柱（黑表笔流出）。经验之谈：用欧姆挡测电阻，如果指针偏转角度太小

7、（即指针所指的刻度值太大），应该增大倍率重新调零后再测；如果指针偏转角度太大（即指针所指的刻度值太小），应该减小倍率重新调零后再测。例5多用电表表头的示意图如右。在正确操作的情况下： 若选择开关的位置如灰箭头所示，则测量的物理量是_，测量结果为_。若选择开关的位置如白箭头所示，则测量的物理量是_，测量结果为_。若选择开关的位置如黑箭头所示，则测量的物理量是_，测量结果为_。若选择开关的位置如黑箭头所示，正确操作后发现指针的偏转角很小，那么接下来的正确操作步骤应该依次为：_，_，_。全部测量结束后，应将选择开关拨到_或者_。无论用多用电表进行何种测量（限于直流），电流都应该从色_表笔经_插孔流入

8、电表。0123V051015答案：直流电压，1.24V。直流电流，49mA。电阻，17k。该用1k倍率，重新调零，将红黑表笔分别接触被测电阻的两根引线，读出指针所指刻度，再乘以倍率得测量值。OFF，交流电压500V档位置。红，正。4、安培表和伏特表例6、右图是电压表的刻度盘。若当时使用的是该表的0-3V量程，那么电压表读数为多少？若当时使用的是该表的0-15V量程，那么电压表度数又为多少？解析：0-3V量程最小刻度是0.1V，是10分度的，因此要向下估读一位，读1.15V（由于最后一位是估读的，有偶然误差，读成1.14V-1.16V之间都算正确）。0-15V量程最小刻度为0.5V，不是10分度

9、的，因此只要求读到0.1V这一位，所以读5.7V（5.6V-5.8V之间都算正确）。练习：读出下列电表的测量值0123051015V00.20.40.60123A 接03V量程时读数为_V 接03A量程时读数为_A接015V量程时读数为_V 接00.6A量程时读数 A答案： 2.16V 10.5V 0.79A 0.16A4、示波器例7（07全国卷1）用示波器观察频率为900Hz的正弦电压信号。把电压信号接入示波器Y输入。当屏幕上出现如图1所示的波形时，应调节 钮。如果正弦波的正负半周均超出了屏幕的范围，应调节 钮或 钮，或这两个组配合使用，以使正弦波的整个波形出现在屏幕内。如需要屏幕上正好出现

10、一个完整的正弦波形，则应将 置于 位置，然后调节 钮。答案：竖直位移或 衰减或衰减调节 Y增益 扫描范围 1k档位 扫描微调基本实验方法一、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、 实验步骤白炽灯滤光片单缝双缝遮光筒屏 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

11、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：_。R1R2K1K2mAB图1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

12、；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

13、绘标有“3.8V ，0.3A”的小灯泡的灯丝电阻随电压变化图象。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

14、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

15、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

16、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

17、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

18、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

19、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

20、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q，小球落点与O点的水平距离s将随

21、之改变，经多次实验，以s2为纵坐标、cosq为横坐标，得到如图（乙）所示图像。则当q30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。（

22、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

23、 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

24、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？aabbP2P1CNOOMDP3P412（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

25、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。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