1、物理实验复习 实验基础知识 第7页 共7页一物理实验的基本要求二高中物理学生实验的分类1验证性实验（1）验证力的平行四边形法则（2）验证动量守恒定律（3）验证机械能守恒定律2研究性实验（1）研究平抛物体的运动（2）探究弹力和弹簧伸长的关系3观察也描绘类实验（1）描述小电球的伏安特性曲线（2）电场中等势线的描绘4测定物理量的实验（1）研究匀变速直线运动（2）利用单摆测重力加速度（3）测金属电阻率（4）用电流表和电压表测电池的电动势和内阻（5）测玻璃砖的折射率（6）用油膜法估测分子的大小（7）用双缝干涉测光的波长5仪器使用、组装类实验（1）长度的测量（2）用多用电表探索黑箱内的电学元件（3）把电流
2、表改装成电压表（4）练习使用示波器（5）传感器的简单应用附： 测量对象：长度、时间、质量、力、电流 对基本仪器归纳 仪器功能：放大、间接、组合也可以这样归类 斜槽类 对实验的主要实验装置归纳 打点计时器 其它类三演示实验鉴于演示实验数量较多（高中物理教材中的演示实验有106个）。实验本身比较简单，因此，高考对演示实验的考查以选择、填充题出现。在对演示实验复习应特别注意（1）重视物理学史中具有重要地位的实验。如紫外线照射锌板、扬氏双缝干涉实验、光的衍射中的旧松亮 、粒子散射实验、质子和中子的发现实验等等。让学生充分了解其内容及其在物理学发展中的作用。（2）把握实验中的关键要素。四题型研究基本仪器
3、使用和读数类、选择器材和连图类、实验操作类、实验原理类、实验数据处理类、误差分析类、设计实验类 第二章 实验疑难问题选析一、测量仪器的使用。1、测量仪器的读数方法。2、测量仪器的分类。二、难点分析：（一）打点计时器 计算方法：， V0=2V1V2 1、纸带分析 加速：a与V一致 有关方向判断：运动方向：n0 加速度方向 减速：a与V相反 注意事项：T的确定（区别记数点周期和打点周期） 交流电频率f测量值 打点不清晰：振针位置稍高、未达到共振、电压低、复写纸上油墨少等2、常见故障分析 打出短线：振针位置低。（二） 测电池的电动势和内阻实验中，由于电表内阻引起的误差。 可用两种研究方法对这个问题进
4、行分析，第一从图像分析，第二从等效电源分析，现对图3中（甲）、（乙）两电路图作以下讨论。（1）图像分析过程示意如下： 图1甲电路 读数有误差I=UI图像为图2甲 图1乙电路 读数有误差U=IRAUI图像为图2乙（2）利用等效电源分析过程示意如下： 图1甲电路 读数对其等效电源无误差 图1乙电路 读数对其等效电源无误差 最后说明伏特表一般内阻远大于电源内阻，利用图1甲测出的值误差较小，安培表内阻与电源内阻接近，利用图1乙测量的值误差大，故我们常采用图1甲作为测电源电动势和内阻的实验原理图。（三）电流表改装为伏特表实验中的误差分析：1半偏流法测得的电流表内阻偏大，偏小？ 由于K2合上，总电阻略变小
5、，导致总电流I略大于Ig，所以当电流计中电流为Ig时流过R2的电流略大于I g，由半联电路特点可知，rg测=R2rg真。2据半偏流法测得的电流表内阻而改装成的电压表与标准电压表相比，测量值偏大、偏小？ 改装时需与电流计串联的电阻Rx=，由于rg偏小Rx偏大IG偏小改装的伏特表读数偏小。3满刻度百分误差计算：第三章 实验设计一设计型实验的设计思路和原则：设计类实验：属实验知识的运用类，题在书外，理在书内。 1设计原则：安全、科学性 精确（准确）性 方便易行性 省器材、节能 2题型：a. 在已知的实验器材中选择合适的器材，选择合适的量程和电路，达到题设实验 目的； b. 为达到题设实验目的，自选器
6、材、装置或电路，安排实验步骤。 c. 电路计算、误差分析、故障排除等。 3设计思路： 在熟练掌握学生分组实验基本原理和实验技能、技巧的基础上，认真审题，构建实验情景，寻找实验原理，设计出最优方案（经反复估算后才能得出）。 4流程如下： 由实验目的实验原理实验情景模型电路图、实验装置图实验器材实验步骤待测物理量递推用测出量表示的未知量的函数式误差分析 5思考题：a. 如何测电流表内阻？b. 如何测优特表的内阻？二设计型实验的命题方式（一）试题列出所需实验器材，有实验步骤提示 这类试题条件充足，基本无迷惑性条件，解答较易，且与平时所学知识和方法有紧密联系，但也不能轻视。解答过程中需全面分析所列出的
7、实验器材，抓住器材特点，联系实验步骤，并结合所学知识和方法，选择可行的实验方案，完成实验。 例1 如图所示的器材是：木质轨道(其倾斜部分倾角较大，水平部分足够长)，小铁块，两枚图钉，一条细线，一个量角器，用上述器材测定小铁块与木质轨道间的动摩擦因素，实验步骤是： (1)将小铁块从_；(2)用图钉把细线_； (3)用量角器测量_；(4)动摩擦因素表示_。 分析 试题所列器材中只有量角器可定 量测量，结合步骤提示，可猜测=tg，联系=tg的物理情景及物理意义，结合试题所列出的其它器材，可作如下解答： (1)将小铁块从斜板上A点由静止释放，运动至水平板上B点静止； ， (2)用图钉把细线拉紧固定在A
8、、B两点间； (3)用量角器测量细线与水平板间的夹角； (4)动摩擦因素表示为=tg。 这类试题的条件有很强的迷惑性，解答过程中须加以全面分析，辅以一定的逻辑推理并结合所学知识和方法才能顺利完成实验。 （二）试题只列出所需全部实验器材，无其他任何提示 这类试题所提供的全部信息即实验器材，因而在解答过程中须紧紧抓住所列器材与可取实验方案间的联系，结合各器材的特点，逐步完 善实验方案，完成实验。 例2 已知待测电阻RX为9000欧姆左右，另有6伏直流电源(内阻不计)，一个电流表，一个电压表(两电表量程均合适)，一个阻值为200欧姆的滑线变阻器，一个电键和若干导线，请画出实验设计电路并简述其理由。
9、分析 就本试题而言，简述理由的过程即分析过程，也就是完成实验的过程，具体如下：(1)有电流表、电压表且量程合适，可用伏安法测电阻；(2)与两电表比较；Rx属大电阻，可用内接法； (3)滑线变阻器最大阻值比R小得多，可用分压器接法；(4)电键应对全电路起控制作用，须接在干路上。实验设计电器如图所示。 （三）试题所列实验器材多于所需器材或试题所列实验步骤多于实际操作步骤，即实验条件须选择使用例3 为了测重力加速度g的值，实验室只有下列可供选择的器材： A、长度为1米的刻度尺；B、游标卡尺；C、连有细线的金属小球；D、低压交流电源；E、打点计时器(包括所附的纸带、复写纸、重锤等)；F、蓄电池； G、
10、铁架台； H、天平。 (1)从上面所列器材中挑选必须的器材有_。(2)写出测重力和加速度的主要计算公式及简述其中的物理量的测量方法：_。分析 初审此题，最易选择用单摆法测重力的加速度，但所列实验器材中无秒表，不能测单摆周期，故此方案不可行；根据其它器材，可选用重锤作自由落体运动来测定重力加速度，器材齐全，但要注意：电源应选D。不需要测量质量，因而H不选，要处理纸带，因而A不可漏选；在具体选用测量公式时，公式不是唯的，可选用gv22h或g2h/t2均可。故此题应选用器材为：A、D、E、G，其它略。三、实验设计内容（一）设计实验方法 下面是测定“重力加速度”；“测定物体间动摩擦因素”及“测量干电池
11、的电动势和内电阻”的几种方案，供参考：测定重力加速度（1）（二）设计实验电路 根据给定的器材和实验提出的目的，画出或补全实验电路。 1电路选择原理 （1）安培表内接、外接？ 待测电阻Rx为小电阻，（Rx与RA可比、RxRV、或RxRx，伏特表的分流作用引起的安培表读数误差较小。） 反之待测电阻Rx为大电阻（RxRA，Rx与RV可比，或Rx或试探法中示数变化大）应采用安培表内接法。(因RxRA，安培表的分压作用引起的电压表读数误差较小。） （2）滑动变阻器限流法、分压器法？ 通常情况下优先考虑限流式，因为耗电少。 在以下三种情况考虑分压式。 A当需要待测电路的电压从零开始连续变化。 B题中提供的
12、仪表量程或电阻的最大允许电流不够（安全性原则和适用性原则） C变阻器电阻远小于被测电阻或电路中串联的其它电阻（准确性原则和方便性原则） （3）欧姆表挡位R1、R10、R100如何选择？ 先用R10挡，调零欧后估测，若指针在中值附近，则Rx等于10指示值；在指针偏角太小，则换用R100，重新调零后测量，Rx=100指示值；若R10时指针偏角太大，则换用R1挡，重新调零欧后测量，Rx=指针指示值。（4）电阻测量的电路伏安法测电阻和替代法 用欧姆表测量此法简便易行，但读数误差较大；用久之后，内部电源发生变化，测量误差更大。因此此法只适用于要求不太高的测量。惠斯通电桥法电桥伏安法。 电表内阻的测量I.
13、 测Rg时，用半偏法？等值替代法？电路计算法？ 若只有二只单刀单掷开关、一只待测表，还有二只电阻箱R1R1（R2100R1以上）；电路如下 若有二只电流表和一只变阻器及电源单刀单掷开关等，可采用电路计算法，此时另一只非待测表一定要已知量程和内阻RA，电路如下： 读出Fg支路I2及I1，由U=I1RA=I2Rg，得Rg=I1RA/I2 若有二只电流表，一只电阻箱和一只单刀双掷开关、滑动变阻器可采用等值替代法，电路如下：K接a，调R，记下读数，然后K接b，保持R不变，调R使读数保持不变，则Rg=R。 若有二只电流表，一只电阻箱（或定值电阻，其阻值与电流表阻值接近）和一只单刀开关、滑动变阻器可采用电
14、路计算法：如图，G为待测电流表，为已知电阻，若把虚线框内电路看成一扩程电流表，则该电路为一改装表与标准表的校对电路设G、A表读数分别为I1、I，则由相关知识可知：为便于器材选取与操作，Ro的阻值应1(如0，5) II. 若欲测伏特表内阻RV，怎么办？ 2. 电学实验器材如何选择？ a表量程如何选？表量程如何选？ 通过估算，保证指针偏转范围在最佳；同样指针偏转范围在最佳。 b变阻器如何选？ 从安全性原则出发分析得，首先要求通过其最大电流小于其额定电流；从方便性和准确原则出发分析得，要求变阻器的最大阻值，在限流电路中尽量接近待测电阻或电路中串联的其它电阻，在分压电路中电阻尽量小。 c电源如何选？
15、测电源电动势和内阻时，选内阻较大的旧电池；测电流计内阻Rg时，若采用半偏法测电阻时，应选电动势较大的电源，保证R2R1，以减小实验误差；在测小灯泡功率描伏安特性曲线时，在测金属的电阻率时，选电动势较小的电源；在打点计时器中选46V交流电压；在描等势线实验中选46V直流电源。 3. 实验线路的连接 分压式和限流式的接法要求：限流式是按“一上一下各一个”的原则，且使滑片处在阻值最大位置处；分压式是“一上二下”的原则，电源与开关串联以后直接接于下面两个连线柱，上面任一个接线柱引出导线和下面一个接线柱上引出导线（二线之间的电阻要小，保证初始取出的电压较小）将这两导线接至被测电路中。 连线的总思路为：
16、画出电路图滑动变阻器连接连接总回路并联伏特表的电压较小。（三）设计处理实验数据根某一物理规律或公式，设计实验情景，并给出实验数据，打好点的纸带或在图象上描出数据点，让学生求出实验测量值，如98年的第18题，原题为： 在LC振荡电路中，如已知电容C，并测得电路的固有振荡周期T，即可求得电感L，为了提高测量精度，需多次改变C值并测得相应的T值，现将测得的六组数据标示在以C为横坐标、T2为纵坐标的坐标纸上，即图中用“X”表示的点。T、L、C的关系为_ 根据图中给出的数据点作出T2与C的关系图线求得的L值是_。分析与解答 (1)T=2LC 。 如图所示，图线应为一条直线，数据点靠近直线且均匀分布在直线
17、两侧。 仔细观察图象上的数据可发现，纵坐标为3位有效数字，横坐标为2位有效数字，在图象上选取两个坐标点A(1X10一7，145 X 一8 ) 和(35x107， 510x108)，则T2 / C = 146，L = 00365H 根据图上的数据点，正确读出纵，横坐标的有效数字的位数，是解答此问的关键。 （四）设计实验原理 用给定的器材测定某一物理量，要求学生写出实验原理。 例题 利用下列器材测当地的重力加速度、铁架台(附夹子)，长约15m的细线，下坠一个200g左右的石子、秒表、米尺，请写出实验原理。分析与解答 设细线下端悬点到石子重心的距离为x，第一次实验测得摆线长为L1，摆长为(Ll+x)
18、，测得周期为T1，由单摆的周期公式可得T1=2(Ll+x)g 将摆线长改变为L2，对应摆线长为（L2+x)，再测得周期为T2，则 T2=2(L2+x)g 由消去x，解得g=42 (Ll L2 )/ (T12T22 )即测出长、短摆的摆线长L1、L2和对应的周期T1、T2代入式就可算出g值。（五）设计控制实验条件用给定的器材测定某一物理量，要求学生写出需要控制的实验条件，控制方法及需要采取的措施等。 例题 例用下列器材测当地的重力加速度：铁架台(附夹子)，长约15m的细线，下坠一个200g左右的石子，秒表、米尺，为尽量减小实误差，需要采取哪些措施?控制哪些实验条件? 分析与解答 测摆长时应该悬测
19、，而不能平测、摆长不应小于70cm，否则很难保证做简谐振动。 长摆与短摆的摆长差应尽可能大些，以不小于50cm为宜，这样才可以保证差值(T12T22 )的有效数字的位数不减少。 摆球应尽可能贴近地面，以便用刻度尺来控制振幅，从而保证摆角小于5，同时还可判断摆球是否沿直线做往复运动，避免锥摆现 计时的起始、终止位置，应是摆球的平衡位置，周期的测量应用累计平均法，全振动的次数不能少于30次。 （六）设计实验步骤题目给出实验目的，器材等，让学生写出实验步骤，或题目中给出实验步骤，但次序凌乱，其中有错误，有空缺，有多余，要求学生指出错误并纠正、补全，而后指出合理的顺序等。 例题 今有二相同材料制成的物
20、体A和B，一卷细绳，一架天平(带砝码)，一根米尺和一张边缘带有定滑轮的桌子，请用以上器材(可以不全用，但不能增加)设计一个测量物块和桌面间滑动摩擦系数的实验。要求写出简单的实验步骤，画出装置图，并写出摩擦系数的表达式。 分析与解答 分别用天平称出A与B的质量mA和mB。截取适当长的细绳，把A、B系在绳两端，把A放在桌上，使B离地面适当高度h，如图所示，用直尺测出h，并将细绳拉紧，记下A在桌面上的位置。放开B使之下落，量出A在桌面上滑动的距离x。由动能定理得mBgh -mAgh=(mA+mB ) v2 / 2 mAg (x h)= mA v2/2 由 解得 = mBh/(mA+mB )x mBh
21、3对于涉及十九个学生分组实验以及十三种主要仪器，包括重要演示实验的物理选择题,应从亲自实践过的实验过程出发，对实验原理、步骤、各种仪器的正确使用和故障分析进行正确判断或估算，总结出一套实验操作的技能技巧，在此基础上一般采用“排除法”，选出最优的答案。例四：用伏安法测电池的电动势和内阻，由于电路存在问题，当闭合K后，移动变阻器的滑动头P时，出现下列异常情况：A伏特表示数始终为零，安培表读数可变B伏特表示数保持不变，安培表读数为零C伏特表示数可变，安培表读数保持不变D安培表烧毁以上四种情况对应的错误电路应为下图中：A：_ B： _ C：_ D：_分析与解：本题涉及的是理想电表（RA=O，RV=），
22、测电源、r的实验电路的故障分析，显然丁图将出现A现象；乙图将出B现象；丙图将出现C现象；甲图将出现D现象。思考题4、用伏安法测电阻的实验器材为：电流表（500A、300）、电压表（10V、100K）稳压电源（20V）、滑动变阻器（2K、2A）、电键和足够的导线，若用这些器材测定一个阻值约为“30K、1W”的电阻Rx的比较准确的阻值，应采用图中哪个电路：( )思考题5、用右图所示的装置演示光电效应现象，当用某种频率的光照射到光电管上时，电流表的读数为i。若改用更高频率的光照射，此时：A将电池E的极性反转，则光电管中没有光电子产生B将电键k断开，则有电流流过电流表GC将变阻器的触点c向b端移动，光
23、电子到达阳极时的速度必将变小D只要电源的电动势足够大，将变阻器的触点c向a端移动，电流表G的读数必将变大物理计算的规范化解答解题的规范化的一般格式为1画出原理分析图。如受力分析图、电路图、光路图等。2写出必要的文字说明。如“设”，“由定律”“由式得”等。一定要言简意明，不必罗嗦很多。3列出方程或方程组，但要注意以下几点：一定要写方程的原表达式，不要写变形式。写出的方程式一定要与题意相关。方程式中的符号一定要与题目所给相一致。4写出重要的数学关系式和推导步骤，但切忌分步运算造成的步骤庞大而混乱。5得出最简的计算式。6代入数据，得出结果，并对结果加以说明或讨论。要做好计算题的规范化解答，应该注意：思想上要引起足够的重视，坚决克服只重结果，忽视过程的想法，从高考题所提供的参考答案可以看出；解题中的文字说明、方程式都是有分数的。规范化解题主要体现以下三个方面：思想方法的规范化，解题过程的规范化，物理语言和书写规范化。
