物理设计性实验题的解答方法

1、物理设计性实验题的解答方法南 师 附 中 1江苏省08年的高考大纲中明确得出，对实验与探究能力方面要求：“能在实验过程中发现问题、提出问题，并制定解决方案”。“能运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去解决问题，包括简单的设计性实验”。以上的要求可以分解为三个基本方面：(1）解决简单的设计性实验；（2）能在实验过程中发现问题、提出问题，并制定解决方案；（3）对结论进行一定的分析和评价。2设计性实验，是指在学生掌握的基本实验原理和方法的基础上，应用基本测量仪器自行设计实验方案。设计性实验的考查，要求学生对原有的实验原理再认识和再加工，即在原有知识的基础上进行知识的重新建构，它涉及到实验方案的确

2、定，实验器材的选择和迁移运用，实验步骤的安排，实验数据的处理方法，误差的分析及对实验的总结和评价等几个方面。3一解决设计性物理实验的一般性程序和方法明确目的选择方案选定器材拟定步骤数据处理误差分析总 结 评价41明确实验目的实验的目的：探索什么规律？要设计什么?需要测定什么物理量？需要哪些测量仪器？这是实验设计的出发点。如何确定实验原理？根据实验目的，应用所学知识，广泛联想：该物理量或物理规律包含在哪些内容中？与哪些物理量有直接的联系？涉及哪些物理量？ 5注意物理实验中的基本的思想方法的理解和应用：如微小量测量的累积法；利用相似物理情境进行测量的模拟法；根据物理量之间的某种联系进行转移测量的转

3、换法；把微小量先放大再测量的放大法；根据物理量之间的效果相同采取的替代法等。实验的原理要尽可能在高中物理范围之内。62实验方案的选择一个设计性实验，结果常常是不唯一的，可能会有多种实验原理，从而形成多种实验的方案。对应一种不同的物理规律，就会出现一种不同的设计方案。如何选择实验方案呢？7遵循四条主要原则： (1)科学性：设计的方案要有科学依据，符合物理学的基本规律和原理。 (2)可操作性：按设计方案实施时，应安全可靠，不能对人身、实验器材造成危害；所需装置和器材应是常见的，易于配备。实验方案要简单易行。(3)方便性：在保证实验能够正常进行的前提下，实验步骤、实验方法、设计方案要简便易于操作，实

4、验装置对实验过程便于控制等。(4) 准确性：实验器材（仪表）的量程能够保证实验的测量要求，实验装置的实验误差较小，精度高；83依据方案选择器材实验方案选定后，考虑该方案需要哪些装置，被测定量与哪些物理量有直接的定量关系，分别需用什么仪器来测定，以此来确定实验所用器材.94确定实验步骤如何组装器材，怎么样测量需要的物理量，实验步骤必须符合仪器的操作规程，必须合理有序高效。5数据处理，误差分析高考对此要求不高，但常用的数据处理方法(如：平均法、图象法、描迹法、比较法等)和误差分析方法(如绝对误差、相对误差等)还是应该掌握的，在设计实验时也应予以考虑. 10二器材选择的基本原则1电表的选择安全性：不

5、得超出电表的量程准确性：在不超出电表的量程的前提下，选择量程小的，使测量值尽量接近量程2控制电路的选择限流电路：满足安全性，确保有足够大的电流和电压的调节范围，优先选用限流接法 在滑动变阻器阻值大于负载时，一般选择限流分压电路：要求电压从0开始时 要求电流或电压的调节范围足够大时 当滑动变阻器的阻值小于负载电阻时11例1某电压表的内阻大约在20 k50 k之间，现要测量其内阻，实验室提供下列可选用的器材：待测电压表V（量程3V）；电流表A1（量程0.2mA）；电流表A2（量程5mA）；电流表A3（量程0.6A）滑动变阻器R（最大电阻值1 k）；电源E（电动势4V）；开关S； （1）所提供的电流

6、表中，应选用 （填写字母代号）； （2）为了尽量减小误差，要求测多组数据，试在方框内画出符合要求的实验电路图；（3）完成电路的连线。12分析与解答：(1)选择电表有两个的基本原则：安全性原则和准确性原则。在本题中，可以估算电路中的最大电流值，不会超过0.2mA，因此电流表应该选取A1。(2)为了测得多组数据，必须使用滑动变阻器，在本题中，因为待测电阻值远远大于滑动变阻器的全电阻值，如果采用限流式接法，电流与电压的调节范围很小，不利于提高实验的精度，故应采用分压式电路，电路图如图所示。电路的连线如图所示。VA13点评本题需要先估算电路中的最大电流,由此来选择电流表的量程.滑动变阻器组成的控制电路

7、,限流还是分压,则需要根据具体情况来确定.本题中则应该选择分压电路,因为若使用限流电路,则不易调节,其电流与电压的调节范围很小,电流电压的调节范围和调节的方便性(线性不好,精确性差)都远不如分压电路好.14例2量程为3V的电压表，其内阻约为3k，现要求测该电压表内阻的值，并有尽可能高的测量精度，现有下列器材：电池E1电动势1.5V，内阻很小电池E2电动势6V，内阻很小电流表A1量程1.0mA，内阻约为400电流表A2量程10mA，内阻约为40滑动变阻器R1总阻值1700，额定电流0.5A滑动变阻器R2总阻值50，额定电流1A变阻箱R3总阻值0.1999.9,额定电流0.2A变阻箱R4总阻值0.

8、19999.9,额定电流0.2A开关S及导线选用给定的器材，设计两个易于操作的电路，要求画出电路并标出所用器材的代号；实验中应测量的物理量为 ；实验中测出电压表内阻的测量式为 。15分析与解答：本题可采用如下两种测量方案。方案1：（1）如图甲所示，将电压表与电阻箱R4串联后接到电源两端，因为电压表的内阻很大，故可忽略电源内阻的影响；（2）电压表示数U及R4的值；（3）由串联分压原理可得：；16点评:本实验可以有多种设计的方案,但是题中明确要求:设计两个易于操作的电路,所以设计的实验方案必须是易于操作的,简便易行的.如果设计出不同的方案,则需要加以比较,最后确定哪些方案是最简便易行的.如市二模的

9、实验题,就可以有不同的设计方法.17方案2：（1）如图乙所示，将电压表与电流表A1串联（为什么选用A1，而不选用电流表A2？），选用滑动变阻器R2连接成分压式电路（滑动变阻器为什么选用R2，而不选用R1？）。因为电压表是能够指示电压的大电阻，而电流表可同时测出通过电压表的电流值，故由欧姆定律即可求出电压表的内阻值；（2）电压表及电流表示数；（3）由部分电路欧姆定律得：18例3实验室中现有器材实物图如图所示电池E，电动势约10V，内阻约1；电流表A1，量程约10A，内阻r1约为0.2；电流表A2，量程300mA，内阻r2约5；电流表A3，量程250mA，内阻r3约5；电阻箱R1，最大阻值999.

10、9，最小阻值改变量为0.1；滑线变阻器R2，最大值100；开关S；导线若干。19要求用图a所示的电路测量图中电流表A的内阻。（1）在所给的三个电流表中，那几个可以用此电路精确测出其内阻？答： 。（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 。20析与解：该题要求根据电路图设想出实验原理。属于有一定提示的设计型实验。与我们学过的伏安法测电阻相比较，这里被测电阻是电流表的内阻，它能显示出通过自身的电流，因此只要知道其上的电压就行，但没有电压表，却有另一只电流表。根据电路图可以看出，如果图中表A是被测表，则其上电压就是电阻箱上电压，利用两只电流表的读数差和电阻箱上显示的阻值可以求出该电压，这样就可以求出电流表的电阻。21（1）电流表A1不能精确测出其内阻，因这时图中的电流表A应为A2、A3中的一只，这使得电流表A1中的电流不能超过300mA，其指针的偏转极其微小，误差很大。而A2、A3可用此电路精确测出其内阻。（2）若测A3，实物连线如图所示。（3）根据