高三物理演示实验和设计实验2

第二部分试验设计思想方法提炼感悟·渗透·应用第1页思想方法提炼

年《考试说明》中对试验能力表述为：能独立完成“知识内容表”中所列试验，能明确试验目标，能了解试验原理和方法，能控制试验条件，会使用仪器，会观察、分析试验现象，会统计、处理试验数据，并得出结论.能灵活地利用已学过物理理论、试验方法和试验仪器去处理问题.第2页思想方法提炼

试验能力是中学物理教学中必须培养一项主要能力.因为物理高考只有笔试，许多主要试验能力和素养极难有效地进行考查，但高考命题改革与研究应努力使对试验能力和素养考评渗透到相关试题中去，努力提升考评试验有效程度，那么考评学生设计试验能力，在近几年高考物理试验命题中，愈来愈明确.第3页思想方法提炼

设计试验能逼真地模拟操作过程，对试验原理进行延伸和灵活应用，拓宽了对物理规律应用和考查.能够预料，年高考试验题命题趋向将继续深化、拓宽、创新.即深化对基础试验、基本测量包含新仪器(以前出现过单刀双掷开关，变压器抽头线圈等)考查，考查基本试验能力和了解、推理能力，拓宽考查范围.用“学过试验方法”，“学过仪器”进行新试验，考查迁移能力，经过对基本试验变形改造、更新，将试验操作性考查过渡为设计性考查，即设计试验.第4页思想方法提炼1.试验设计题是对试验知识和能力综合考查，只有对试验目标、原理，器材选择、安装、测试、操作、步骤及试验数据统计、处理、试验误差分析和得出结论等方面掌握比很好基础上，才能顺利完成设计试验.第5页思想方法提炼2.试验设计基本方法

(1)明确目标，联络已学知识.

试验目标：即该试验是要求测定什么物理量、验证、探索什么规律，是试验设计出发点.明确了目标后，要认真思索、想想该物理量或物理规律在哪些内容中出现过，与哪些相关物理现象、物理量、物理规律有联络，尤其是对于探索型试验，更应注意广泛联络，相关现象原理等迁移.第6页思想方法提炼(2)选择方案，简便准确每一个试验设计，皆是开放式，其方案选取往往是有几个，甚至是更各种方案.在众多试验方案中，我们怎样选择?通常来说，选择方案有以下几个标准：①科学性标准：即试验方案中所依据原理应遵照符合已学过物理规律，且要求选取规律要简明、正确.方案中操作程序应含有科学性.(符合试验规则详细要素)第7页思想方法提炼②安全性标准：即按方案实施中，应力保试验人员安全，并对试验器材不造成危害，如电学中仪表量程、电源电动势大小，滑动变阻器选取等.③准确性标准：即力保该方案试验误差应是允许误差范围之内.如“伏安法”测电阻，内外接法选取等，这就要求：从仪器准确度、原理选取力争更为与该试验目标相匹配，还有就是数据处理方案选取.如:屡次测量求平均值等.第8页思想方法提炼④方便、直观性标准：方案实施，要使操作性强、易于操作，仪器方便选取，试验中比较轻易观察，且效果显著，便于得出试验结论.⑤节约性标准：即方案实施中，要考虑成本及仪器损耗等等.如：滑线变阻器，当限流和分压都行时，要选取限流接法.第9页思想方法提炼(3)依据方案，选定器材.

试验方案选定之后，考虑该方案需要哪些装置，被测定量与哪些物理量有直接定量关系，这些物理量分别需要用什么仪器来测定，从而确定整个试验需要哪些器材.第10页思想方法提炼(4)确定步骤，合理有序.

试验之前，要做到心中有数：即试验装置怎样配置，所测物理量先后次序等.确定一个合理操作，又高效有序试验步骤.附：在试验中，对一些可直接测量物理量可先行测量.第11页思想方法提炼(5)数据处理，误差分析.

降低误差办法有很多：主要是从试验原理上要求，以及试验器材限制上等.

另外数据处理往往采取(平均值法、逐差法、等效替换法、图像法等).第12页感悟·渗透·应用

高考设计试验在设计思想、原理、方法和技巧上不停创新，试题在设计上改变主要有以下几个类型：

1.变换试验目标：一样试验器材和方法能够到达不一样试验目标.如：1996年上海高考题中把伏安法测电阻变成测陶瓷管上均匀电阻膜厚度.第13页感悟·渗透·应用【例1】(1996年上海高考题)如图5-31所表示，P是一根表面均匀地镀有很薄发烧电阻膜长陶瓷管(其长度l为50cm左右，直径D为10cm左右).镀膜材料电阻率

已知，管两端有导电箍MN.现给你米尺，伏特计V，安培计A，电源E，滑动变阻器R，开关S和若干导线.第14页感悟·渗透·应用请设计一个测定膜层厚度d试验方案.①试验中应测定物理量是：L、D、U、I②在虚线框内用符号画出测量电路图.③计算膜层厚度公式是：第15页感悟·渗透·应用【解析】利用所学过物理知识巧测很薄物件厚度，这是一道很能表达理论联络实际好试题.学生不难依据对进行试验所需掌握相关知识了解和记忆，知道是利用欧姆定律，即R=U/I=①

困难在于找出厚度d与截面积S有何关系?学生以前通常接触导体模型都是实心圆导体，能否仅凭题给看似不足已知条件正确地表示出S，就看学生等值转换创造能力高低了.第16页感悟·渗透·应用

实际上我们能够把这根管形空心导体环形截面等效成一个矩形截面，其长为环周长

D.因为膜很薄，d≈0，故

D与平均周长

(D-d/2)相差甚微.

所以它截面积:S=Dd②

解①②得到d=第17页感悟·渗透·应用

试验中应测定物理量是L、D、U、I；测量电路如图5-33所表示.本题也可用另一个思绪求S：

S=R2-

r2=

(R+r)(R-r),∵d《D，∴R+r→2R=D;而R-r=d，这么，S=

Dd.第18页感悟·渗透·应用【解题回顾】有些学生能够写出S=R2-r2，但无法摆脱r不是已知条件束缚，缺乏物理思想中辩证思维习惯，因而得不出S=Dd.第19页感悟·渗透·应用2.变换试验原理：依据不一样试验原理能够到达相同试验目标.比如：学生试验用伏安法测电阻原理是部分电路欧姆定律，而1998年高考题中却设计了依据闭合电路欧姆定律测电阻试验.3.变换试验器材：利用不一样试验器材也能够完成相同试验任务.如可利用万用电表测电阻(1995年高考)，也能够利用电流表和电压表测电阻(1996年)，还能够利用一个定值电阻和电流表测电阻(1999年)，利用一只电流表和两个阻值已知定值电阻能够用来测电池电动势(年全国高考).第20页感悟·渗透·应用【例2】(年全国高考题)从下表中选出适当试验器材，设计一电路来测量电流表A1内阻r1，要求方法简捷，有尽可能高测量精度，并能测得多组数据.第21页感悟·渗透·应用(1)在虚线方框中画出电路图，标明所用器材代号.(2)若选测量数据中一组来计算r1，则所用表示式为r1=

，式中各符号意义是：

.第22页感悟·渗透·应用【解析】该题为电路设计型试验，要求选择适当器材组成测量电流表内阻电路，要求有尽可能高测量精度，并能测得多组数据.求解该题时，首先要把被测电流表(A1)等效为可显示电流值电阻，该题成败关键在于器材选择，选择器材应遵照三个标准：可行、准确、方便.测量电路有两种可能连接方式：第23页感悟·渗透·应用①采取伏安法测电阻：即将电压表(V)与电流表(A1)并联，测出电流表(A1)电压U和电流I1，由r1=U/I1即可求出r1，然而被测电流表(A1)允许加电压在0～0.4V之间，而电压表量程为10V，故电压表读数误差较大，从准确这一标准来看，此方法应舍去.②采取比较法测电阻：即将电流表与电流表并联，利用并联电路电压相等特点得：I1r1=I2r2，即可求出r1=(I2/I1)r2，式中，I1、I2分别是电流表A1、A2读数，r1、r2分别是电流表A1、A2电阻，这种设计能够使两电流表读数同时靠近满刻度，满足试验对测量精度要求，另外这种设计还要求克服电流表不能并联这一思维定势影响.第24页感悟·渗透·应用

设计电路基本方法首先是选择电路，然后再考虑电路连接问题.本题中，R1、R2、E、S、导线若干必须要选.问题出在是选取电流表(A2)还是选取电压表(V)因为电池电动势为1.5V，而电压表(V)量程为