1、12006 年高考总复习之二十二- 物理实验（二）复习要点分析物理实验中的八个要点二、难点剖析从物理实验本身的特征来看，欲要把握住实验的全过程，就要求把握住实验中的实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验步骤、实验数据、实验误差和注意事项等 8 个方面。事实上，物理实验习题的命制，往往也是围绕着这 8 个方面来考查对实验的掌握情况和领悟程度的。正因为如此，可以交过 8 个方面称为物理实验的要点。1 实验目的.明确实验目的，对实验、对实验方法的设计、对实验仪器的选择， 、对实验步骤的安排等，都具有指导性意义。因此，明确实验目的是实验目的是实验过程中最重要的一环，实验过程的所有工作都将是在此基
2、础上展开的。（1）一般测量性、验证性实验，其实验名称往往就表明了其目的（如“用单摆测定重力加速度”“用油膜法估测分子的大小”等）.（2）有些研究性实验，其目的并不能从实验名称上简单地反映出来（如“研究匀变速直线运动”等） 。（3）还应注意到，有的实验其目的并不是单一（如“研究平抛物体的运动” “测定金属的电阻率”等） 。2实验原理。实验原理，是实验的理论基础。弄懂实验原理，对搞清实验中需观察哪些物理现象，需测量哪些物理量，以及应如何正确分析实验数据从而得到实验结论，应如何正确分析实验误差从而评价实验结论等方面，都有帮助。3实验仪器。任何实验，都必须借助于对具体的实验仪器的操作来完成，尽管实验并
3、不完全等同于实验仪器的操作，但不可否认操作和使用实验仪器是实验过程中最重要的部分。实验仪器是实验的物质的基础。关于实验仪器，应该做到：（1）了解实验需要用哪种仪器；（2）对一所给的几个同种仪器，应能作出正确的取舍；（3）对于实验中用到的仪器，不仅要掌握其正确的使用方法，而且还应熟悉其构造特征，弄懂其工作原理。4实验方法。明确实验目的为实验作好了精神准备；弄懂实验原理为实验消除了理论障碍；合理选择实验仪器又为实验打下了物理基础。接下来关系到实验成败的就是实验方法的设计了。实验方法一般分为操作方法、测量方法和数据处理及误差分析方法几类。5实验步骤。合理的实验步骤，是围绕实验目的，在正确的实验原理指
4、导下设计出的适当的实验方法能够得以实验的具体保证。而实验步骤的安排又依赖于对实验原理的理解和实验方法的领悟，关于实验步骤，实验中要求搞清下列几方面的问题：（1）是否应该安排某一实验步骤？（2）某一具体的实验步骤应该如何操作？（3）对众多的实验步骤应该按怎样的顺序去操作才合理？6实验数据.实验中所获得的原始数据是用以分析、判断、进而“加工”出实验结论的第一手资料，实验数据是否准备、可靠、完备，对实验结论有着重大的影响。而获得准确、可靠且完备的实验数据，又需要目的明确、原理完善、方法正确，仪器适当和步骤合理。对于实验数据的理解，除了一此物理量的测量值外，还应包括实验中观察到的物理现象以及实验中记录
5、下来的一些有特殊意义的位置等。关于实验数据，一般要求：（1）搞清实验中应该测量（观察和记录）哪些数据（现象和位置） ；（2）掌握对实验数据（现象和位置）的分析和处理的方法。7实验误差实验误差是检验实验质量的量化标准。不懂得怎样分析误差的来源，就无法在实验中注意到尽可能2地减小误差而提高实验的质量；不会分析误差的大小，就无法对实验结论的可靠程度作出客观的评价。因此，对实验误差的分析，也应当是实验基本技能的一个重要方面，这就要求我们：（1）了解误差的基本知识；（2）掌握误差分析的基本方法：定性分析误差来源的方法和定量分析误差大小的方法。8注意事项实验过程中应注意的事项，往往是一些并不引人注目，但又
6、关系到实验成败的“细节”问题。通常情况下的注意事项，一般出自如下几个方面：（1）针对实验原理提出的注意事项。（2）针对实验仪器提出的注意事项。（3）针对实验操作提出的注意事项。（4）针对实验误差提出的注意事项。例 1为了测定电池的电动势 E 和内阻 r，待测电池、电键、导线配合下列哪组仪器可以达到实验目的（ ）A一只电流表和一个电阻箱B一只电压表和一个电阻箱C一只电流表和一个滑动变阻器D一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器分析：弄懂实验原理是设计并做好实验的关键。解答：测定电池的电动势 E 和内电阻 r 的实验原理是闭合电路的欧姆定律.而该定律可以分别表达在如下三种形式：（1） E=I（R+
7、r） ；（2） E=U+Ur/R；（3） E=U+Ir.由表达式（1）可知，A 组所给出的仪器中，电流表可测 I，电阻箱可读 R，于是两组数据代入（1）式即可解得一组 E、r 值，即 A 组所给出的仪器可以帮助测出 E、r.同理，由表达式（2） 、 （3）可分别判断出 B 组和 D 组所给出的仪器亦可以帮助测出 E、r. 所以应选 A、B 、D 。例 2在做“验证力的闰行四边形定则”的实验时，为了减小误差，应采取的措施为（ ）A细绳套要长一些；B两个分力 F1、F 2 间的夹角应尽量小；C两个分力 F1F2 间的夹角应尽量大；D两个分力 F1、F 2 的大小应适当大些.分析：此例要求掌握的是实
8、验中产生误差的原因及减小误差的方法.解答：细绳套长一些，力的方向的确定可以更加准备；分力 F1，F 2 的大小适当大些，力的大小测量的相对误差可以小些。所以应选 A、D.例 3如图 271 所示，在测定金属的电阻率的实验中，金属导线长约 0.8m，直径小于 1mm，电阻在 5 左右，部分实验步骤如下（1）用米尺测量连入电路部分金属导线的长度，测三次，求出平均值 L，在金属导线三个不同的位置上用_测量直径，求出平均值 d.（2）用伏安法测量金属导线的电阻 R，试把图 271 所给的器材连成测 R，试把图 271 所给的器材连成测 R 的合适的线路。图中电流表的量程为 0.6A，内阻接近 1；电压
9、表的量程为 3V，内阻为几千欧；电源的电动势为 6V，变阻器的阻值为 020.在闭合电键前，变阻器的滑动触点应处于正确位置.（3）用上面测得的金属导线长度 L，直径 d 和电阻 R，可根据电阻率的表达式 =_算出所测金属的电阻率.分析：注意到测金属丝直径时应用的工具及伏安法测电阻时电路的选择解答：（1）螺旋测微器.（2）用安培表外接，闭合开关前变阻器应调到阻值最大，图略.（3）=LRd43图 271例 4有两只电压表 A 和 B，量程已知，内阻不知等于多少，另有一干电池，它的内阻不能忽略。但不知等于多少，只用这两只电压表，电键和一些连接用导线，能否通过测量计算出这个电池的电动势（已知电动势不超
10、过电压表的量程，干电池不许拆开）？（1）画出你测量时所用的电路图.（2）以测得的量为已知量，导出计算电动势的式子。解答：（1）测量时电路图如图 272 所示.图 272（2）由上电路图有，S 1 闭合， 的读数为 UA，S 2 闭合 ， 的读数分别为 U/A、U B，则 VA VA VBE=I1（R A+r）E=I2(RA+RB+r)因为 UA=I1RA，U /A=I2RA. UB=I2RB由此可解答E= Au/例 5用三棱镜做测定玻璃的折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚大头针 P1 和 P2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使 P1 的偈被 P1 挡住；接着在眼睛所在的
11、一侧插两枚大头针 P3 和 P4，使 P3 挡住 P1、P 2 的像，P 4 挡住 P1、P 2、P 3 的像 P4 挡柱 P1、P 2、P 3 的像，在纸上标明大头针的位置和三棱镜轮廓，如图 273 所示。在本题的图上画出所需的光路。为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是_，在图上标出它们.计算折射率的公式是 n=_.分析：该实验的基本原理是折射定律，画出光路据此即可得 n. 图 273解答：如图 273，连接 P1、P 2，标上箭头表示入射光线，连接 P3、P 4 表示出射光线，连接入射线与出射线和界面的交点 O、 O/，即为光在棱镜中的光路.为了测出折射率，需要测量入射角 i 和折射角
12、 i 和折射角 r，如图 273.根据折射定律得 n= .risn巩固练习1用油膜法粗测分子直径实验的科学依据是（ ）A将油膜看成分子油膜B不考虑各油分子间的间隙C考虑了各油分子间的的间隙D将油膜分子看成球形2体积为 104cm3 的油滴，滴在水面上散开成一单分子油膜层，则油膜面积的数量极为（ ）4A10 2cm2 B10 4cm2 C10 6cm2 D10 8cm23某种油剂的密度为 8102kg/m3，取该油剂 0.8mg 滴在水面上，最后形成的油膜面积最大可达_m2。4利用油膜可以粗略测出阿伏加德罗常数，把密度 =810 3kg/m3 的某种油，用滴管滴出一滴在水面上形成油膜，已知这滴油
13、的体积为 V=0.5103kg/cm3，形成的油膜面积为 S=0.7m2，油的摩尔质量 M0=0.09kg/mol.若把油膜看成是单分子层，每个油分子看成球形，那么：（1）油分子的直径是多少？（2）由以上数据可粗略测出阿伏加德罗常数 NA 是多少？先列出文字计算式，再代入数据计算，只要求保留一位有效数字。5在“电场中等势线的描绘”实验中，所用的电源是（ ）A电压约 6V 的直流电源 B电压约 6V 的交流电源C220V 交流电源 D220V 直流电源6如图 274（a）所示是“电场中等势线的描绘”的实验器材实物图，其中灵敏电流表的内部结构原理图如图 274（b）所示，请用实线作导线连实物电路图
14、.图 2747 为了测定某金属电阻丝的电阻率，已知电阻丝的电阻率约几欧，那么利用伏安法测该电阻丝的电阻时，应采用电流表_法，若实验时测得电压表读数为 U，电流表读数为 I，电阻丝的直径为d，长为 l，则该电阻丝的电阻率队 =_.8在做测定玻璃折射率的实验时，（1）甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面 ab 和 cd 时，不慎碰了玻璃砖，使它向 ab 方向平移了一些，如图 275 所示，其后的操作都正确，但画光路图时，将折射点确定在 ab 和 cd 上，测出的 n值将_.（2）乙同学为了避免笔尖接触玻璃面，画出的 a/b/和 c/d/都比实际侧面向外侧平移了一些，如图276 所示，以后的操作均正
15、确，画光路图时将入射点和折射点都确定在 a/b/和 c/d/上，则测出的 n 值将_.（3）丙同学在操作和作图时均无失误，但所用玻璃砖的两个界面明显不平行，这时测出的 n 值将_.图 275 图 276 9用单色光做双缝干涉实验，下述说法中正确的是（ ）A相邻干涉条纹之间的距离相等B中央明条纹宽度是两边时条纹宽度的 2 倍C屏与双缝之间的距离减小，则屏上条纹间的距离增大D在实验装置不变的情况下，红光的条纹间距小于蓝光的条纹的间距10在双缝干涉的实验中，入射光的频率为 51014Hz，从双缝射出的两束光到达屏上某点的路程为 15000，该点将出现什么样的条纹.11在测定金属电阻率的实验中，螺旋测
16、微器的读数和连接电路的实物图如图 277 的所示，下述结论中正确的是（ ）5图 277A金属丝半径是 0.600103mB滑动变阻器起不到变阻作用C电压表接法正确D电流表的量程选用不当12如图 278 所示的装置，可以测定水的折射率，具体做法是在盛有水的玻璃缸内，竖直插入中间刻度为零（O 处）的直尺，将遮光片置于 Q 处，眼睛在 P 处向水面观察，水面正好在直尺的零刻度处，这时观察到刻度 S2 的虚像位于水中的 S/2 处，再观察水下某一刻度 S1 的像恰好与 S/2 重合，测得尺的零刻度 O 到光线的反射点 M 间的距离为 d，则水的折射率 n=_.图 27813在用电流场模拟静电场描绘电场
17、等势线的实验中，在下列所给出的器材中，应该选用的是_（用器材前的字母表示）A6V 的交流电源 B6V 的直流电源C1.5V 的直流电源 D量程 00.5V ，零刻度在刻度盘中央的电压表E量程 0300A，零刻度在刻度盘中央的电流表在实验过程中，要把复写纸、白纸、导电纸铺放在木板上，它们的顺序（自上而下）是 _.在实验中，按下电键，接通电路。若一个探针与基准点 o 接触，另一探针已分别在基准点 o 的两侧找到了实验所需要的两点 a、b.如图 279 所示。则当此探针与 a 点接触时，电表的指针应_（左偏、指零、右偏） ；当此探针与 b 点接触时，电表的指针应_（左偏、指零、右偏.）图 279 参考答案1ABD 2B 310 4 （1）7.110 10m；（2）610 23mol15A6(图略)7外接； ILud428 （1）无影响；（2）偏小；（3）无影响69A10暗条纹11B12N= （其中：d= ）21SdOM13B、E 导电线 复写纸 白纸；指零；指零
