高中物理實驗講解(共28頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上實驗復(fù)習(xí)專題實驗復(fù)習(xí)對策專題一 高中物理實驗常用基礎(chǔ)知識（一）常用實驗原理的設(shè)計方法1控制變量法：如：在“驗證牛頓第二定律的實驗”中，加速度、力和質(zhì)量的關(guān)系控制。在“研究單擺的周期”中，擺長、偏角和擺球質(zhì)量的關(guān)系控制等等。2理想化方法：用伏安法測電阻時，選擇了合適的內(nèi)外接方法，一般就忽略電表的非理想性。3等效替代法：某些量不易測量，可以用較易測量的量替代，從而簡化實驗。在“驗證碰撞中的動量守恒”的實驗中，兩球碰撞后的速度不易直接測量，在將整個平拋時間定為時間單位后，速度的測量就轉(zhuǎn)化為對水平位移的測量了。4模擬法：當(dāng)實驗情景不易創(chuàng)設(shè)或根本無法創(chuàng)設(shè)時，可以用物理模型或數(shù)學(xué)

2、模型等效的情景代替，盡管兩個情景的本質(zhì)可能根本不同。“描繪電場中的等勢線”的實驗就是用電流場模擬靜電場。5微小量放大法：微小量不易測量，勉強測量誤差也較大，實驗時常采用各種方法加以放大。卡文迪許測定萬有引力恒量，采用光路放大了金屬絲的微小扭轉(zhuǎn)；在觀察玻璃瓶受力后的微小形變時，使液體沿細玻璃管上升來放大瓶內(nèi)液面的上升。（二）常見實驗數(shù)據(jù)的收集方法1利用測量工具直接測量基本物理量模塊基本物理量測量儀器力學(xué)長度刻度尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測微器時間秒表（停表）、打點計時器質(zhì)量（力）天平（彈簧秤）電學(xué)電阻（粗測）歐姆表、電阻箱電流（電壓）電流表（電壓表）熱學(xué)溫度溫度計2常見間接測量的物理量及其測量方法有些物

3、理量不能由測量儀器直接測量，這時，可利用待測量和可直接測量的基本物理量之間的關(guān)系，將待測物理量的測量轉(zhuǎn)化為基本物理量的測量。模塊待測物理量基本測量方法力學(xué)速度利用紙帶，；利用平拋，加速度利用紙帶，逐差法；利用單擺功根據(jù)轉(zhuǎn)化為測量m、v電學(xué)電阻（精確測量）根據(jù)轉(zhuǎn)化為測量U、I（伏安法）；電阻箱（半偏、替代）電功率根據(jù)P=UI轉(zhuǎn)化為測量U、I電源電動勢根據(jù)EUIr轉(zhuǎn)化為測量U、I 然后聯(lián)立方程求解或運用圖像處理（三）常用實驗誤差的控制方法為了減小由于實驗數(shù)據(jù)而引起的偶然誤差，常需要采用以下方法控制實驗誤差。1多次測量求平均值，這是所有實驗必須采取的辦法，也是做實驗應(yīng)具有的基本思想。2積累法。一些小

4、量直接測量誤差較大，可以累積起來測量，以減小誤差?！坝脝螖[測定重力加速度”的實驗中，為了減小周期的測量誤差，不是測量完成一次全振動的時間，而是測量完成3050次全振動的時間。（四）常用實驗數(shù)據(jù)的處理方法1列表法：在記錄和處理數(shù)據(jù)時，常將數(shù)據(jù)列成表格。數(shù)據(jù)列表可以簡單而又明確的表示出有關(guān)物理量之間的關(guān)系，有助于找出物理量之間的規(guī)律性的聯(lián)系。列表的要求是寫明表的標(biāo)題或加上必要的說明；必須交待清楚表中各符號所表示的物理量的意義，并寫明單位；表中的數(shù)據(jù)要正確反映測量結(jié)果的有效數(shù)字。2作圖法：用作圖法處理實驗數(shù)據(jù)是物理實驗中最常用的方法之一。用作圖法處理數(shù)據(jù)的優(yōu)點是直觀、簡便，有取平均的效果，由圖線的斜

5、率、截距、所包圍面積和圖線的交點等可以研究物理量之間的變化及其關(guān)系，找出規(guī)律。作圖的規(guī)則是：作圖一定要用坐標(biāo)紙坐標(biāo)紙的大小要根據(jù)測量數(shù)據(jù)有效數(shù)字的多少和結(jié)果的需要來定；要標(biāo)明坐標(biāo)軸名、單位，在軸上每隔一定相等的間距按有效數(shù)字位數(shù)標(biāo)明數(shù)值；圖上連線要是光滑曲線（或直線），連線時不一定要通過所有的數(shù)據(jù)點，而是要使數(shù)據(jù)點在線的兩側(cè)合理的分布；在圖上求直線的斜率時，要選取線上相距較遠的兩點，不一定要取原來的數(shù)據(jù)點；作圖時常設(shè)法使圖線線性化，即“化曲為直”。3平均值法：將測定的若干組數(shù)相加求和，然后除以測量次數(shù)必須注意，求取平均值時應(yīng)該按原來測量儀器的準(zhǔn)確度決定保留的位數(shù)。4逐差法：這就是用打點計時器打

6、出的紙帶計算加速度時用到的方法，這種方法充分利用了測量數(shù)據(jù)，具有較好的取平均的效果。（五）有關(guān)誤差分析的問題要求認識誤差問題在實驗中的重要性，了解誤差的概念，知道系統(tǒng)誤差和偶然誤差；知道用多次測量求平均值的方法減小偶然誤差；能在某些實驗中分析誤差的主要來源；不要求計算誤差。要熟練掌握常見實驗的誤差情況及分析方法。專題二 常用基本儀器的使用與讀數(shù)物理考試說明中要求學(xué)生熟練掌握的基本儀器有13種，除打點計時器和滑動變阻器不需要讀數(shù)外，其余11種都涉及到讀數(shù)問題。其中游標(biāo)卡尺、螺旋測微器的讀數(shù)問題，在歷年的高考題中出現(xiàn)頻率較高，另外像彈簧秤、歐姆表的讀數(shù)問題也時有涉及，應(yīng)為本專題的復(fù)習(xí)重點。凡涉及需

7、要估讀的儀器應(yīng)當(dāng)解決好：怎樣估讀、估讀到哪一位數(shù)等問題，這是本專題的難點所在。（一）測量儀器使用常規(guī)對于測量儀器的使用，首先要了解測量儀器的量程、精度、使用注意事項和讀數(shù)方法。1關(guān)于量程問題：這是保護測量儀器的一項重要參數(shù)，特別是天平、彈簧秤、溫度計、電流表、電壓表和多用電表等，超量程使用會損壞儀器，所以實驗時要根據(jù)實驗的具體情況選擇量程適當(dāng)?shù)膬x器。在使用電流表、電壓表時，選用量程過大的儀器，采集的實驗數(shù)據(jù)過小，會造成相對誤差較大，應(yīng)選擇使測量值位于電表量程的1/3以上的電表；使用多用電表測電阻時，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臋n位，使歐姆表的示數(shù)在電表的中值附近。2關(guān)于精度問題：所選用儀器的精度直接影響著測量

8、讀數(shù)的有效數(shù)字的位數(shù)，因此應(yīng)在使用前了解儀器的精度，即看清儀器的最小分度值。其中螺旋測微器和秒表的最小分度是一定的。但游標(biāo)卡尺上游標(biāo)尺的最小分度、天平游碼標(biāo)尺的最小分度、彈簧秤和溫度計刻線的最小分度，都因具體的儀器情況不同而有所差異，電流表、電壓表和多用電表則會因所選擇的檔位不同而造成最小分度值有所不同，因此在進行這些儀器的讀數(shù)時，一定要看清所選的檔位。3使用注意事項：一般不同的儀器在使用中都有其特殊的要求，以下幾點要特別注意：天平在進行測量前應(yīng)先調(diào)平衡。打點計時器所用電源要求為46V的交流電源。多用電表的歐姆檔每次換檔后要重新調(diào)零，被測電阻要與電路斷開，使用完畢要將選擇開關(guān)轉(zhuǎn)至交流電壓最高檔

9、或“OFF”檔?；瑒幼冏杵?、電阻箱和定值電阻使用過程中要考慮其允許的最大電流?；瑒幼冏杵鞑捎孟蘖鹘臃〞r，滑動觸片開始應(yīng)位于變阻器阻值最大的位置；滑動變阻器采用分壓接法時，滑動觸片開始應(yīng)位于分壓為零的位置。電阻箱開始應(yīng)處于阻值最大狀態(tài)，調(diào)整電阻箱的阻值時，不能由大到小發(fā)生突變，以免因為阻值過小而燒壞電阻箱。（二）測量儀器的讀數(shù)方法1需要估讀的儀器：在常用的測量儀器中，刻度尺、螺旋測微器、電流表、電壓表、天平、彈簧秤等讀數(shù)時都需要估讀。因為最終的讀數(shù)要以有效數(shù)字的形式給出，而有效數(shù)字的最后一位數(shù)字為估計數(shù)字，應(yīng)和誤差所在位置一致，在實際操作中，究竟估讀到哪一位數(shù)字，應(yīng)由測量儀器的精度（即最小分度值

10、）和實驗誤差要求兩個因素共同決定。根據(jù)儀器的最小分度可以分別采用1/2、1/5、1/10的估讀方法，一般：最小分度是2的，（包括0.2、0.02等），采用1/2估讀，如安培表00.6A檔；最小分度是5的，（包括0.5、0.05等），采用1/5估讀，如安培表015V檔；最小分度是1的，（包括0.1、0.01等），采用1/10估讀，如刻度尺、螺旋測微器、安培表03A檔、電壓表03V檔等，當(dāng)測量精度要求不高或儀器精度不夠高時，也可采用1/2估讀。2不需要估讀的測量儀器：游標(biāo)卡尺、秒表、電阻箱在讀數(shù)時不需要估讀；歐姆表刻度不均勻，可以不估讀或按半刻度估讀。游標(biāo)卡尺的讀數(shù)：游標(biāo)卡尺的讀數(shù)部分由主尺(最小

11、分度為1mm)，和游標(biāo)尺兩部分組成。按照游標(biāo)的精度不同可分為三種：（a）10分游標(biāo)，其精度為0.1mm；（b）20分游標(biāo)，其精度為0.05mm；（c）50分游標(biāo)，精度為0.02mm。游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法是：以游標(biāo)零刻度線為準(zhǔn)在主尺上讀出整毫米數(shù)L1，再看游標(biāo)尺上哪條刻度線與主尺上某刻度線對齊，由游標(biāo)上讀出毫米以下的小數(shù)L2，則總的讀數(shù)為：L1+ L2。機械秒表的讀數(shù)：機械秒表的長針是秒針，轉(zhuǎn)一周是30s。因為機械表采用的齒輪傳動，指針不可能停留在兩小格之間；所以不能估讀出比0.1 s更短的時間。位于秒表上部中間的小圓圈里面的短針是分針，表針走一周是15 min，每小格為0.5 min。秒表的讀數(shù)

12、方法是：短針讀數(shù)（t1）+長針讀數(shù)（t2）。電阻箱：能表示出接入電阻值大小的變阻器；讀數(shù)方法是：各旋扭對應(yīng)的指示點的示數(shù)乘以面板上標(biāo)記的倍數(shù)，它們之和就是電阻箱接入電路的阻值。使用電阻箱時要特別注意通過電阻的電流不能超過允許的最大數(shù)值。（三）典例分析【例題1】讀出下列50分度游標(biāo)卡尺的示數(shù)。解析從左到右示數(shù)依次為：5.24mm；11.50mm；22.82mm?！纠}2】試讀出下列螺旋測微器的讀數(shù)（工作原理及讀數(shù)方法與雙縫干涉測波長中的測微目鏡手輪的讀數(shù)相同）解析從左到右測微目鏡手輪的讀書分別為：0.861mm；3.471mm；7.320mm；11.472mm【例題3】按照有效數(shù)字規(guī)則讀出下列電

13、表的測量值。0123051015V00.20.40.60123A 接03V量程時讀數(shù)為_V。 接03A量程時讀數(shù)為_A。 接015V量程時讀數(shù)為_V。 接00.6A量程時讀數(shù)為_A。解析2.17；10.8；0.80；0.16【例題4】讀出右圖所示電阻箱的阻值。解析86.3?！纠}5】讀出機械秒表的讀數(shù)。解析99.8s。專題三 力學(xué)實驗物理考試說明中確定的力學(xué)實驗有：研究勻變速直線運動、探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系、驗證力的平行四邊形定則、驗證牛頓運動定律、探究動能定理、驗證機械能守恒定律。其中有四個實驗與紙帶的處理有關(guān)，可見力學(xué)實驗部分應(yīng)以紙帶的處理，打點計時器的應(yīng)用為核心來展開復(fù)習(xí)。近幾年力學(xué)實

14、驗中與紙帶處理相關(guān)的實驗、力學(xué)創(chuàng)新實驗是高考的熱點內(nèi)容，以分組或演示實驗為背景，考查對實驗方法的領(lǐng)悟情況、靈活運用學(xué)過的實驗方法設(shè)計新的實驗是高考實驗題的新趨勢。要求考生掌握常規(guī)實驗的數(shù)據(jù)處理方法，能將課本中分組實驗和演示實驗的實驗原理、實驗方法遷移到新的背景中，深刻理解物理概念和規(guī)律，并能靈活運用，要求考生有較強的創(chuàng)新能力。在復(fù)習(xí)過程中，應(yīng)以掌握常規(guī)實驗原理、實驗方法、規(guī)范操作程序、數(shù)據(jù)處理方法等為本，同時從常規(guī)實驗中，有意識的、積極的提取、積累一些有價值的方法。逐步過渡到靈活運用學(xué)過的實驗方法設(shè)計新的實驗。（一）打點計時器系列實驗中紙帶的處理1紙帶的選?。阂话銓嶒瀾?yīng)用點跡清晰、無漏點的紙帶

15、中選取有足夠多點的一段作為實驗紙帶。在“驗證機械能守恒定律”實驗中還要求紙帶包含第一、二點，并且第一、二兩點距離接近2.0mm。2根據(jù)紙帶上點的密集程度選取計數(shù)點。打點計時器每打n個點取一個計數(shù)點，則計數(shù)點時間間隔為n個打點時間間隔，即T=0.02n（s）。一般取n5，此時T=0.1s。3測量計數(shù)點間距離。為了測量、計算的方便和減小偶然誤差的考慮，測量距離時不要分段測量，盡可能一次測量完畢，即測量計數(shù)起點到其它各計數(shù)點的距離。如圖所示，則由圖可得：，4s6365210s5s4s3s2s1SSSSSS4判定物體運動的性質(zhì)：若、基本相等，則可判定物體在實驗誤差范圍內(nèi)作勻速直線運動。設(shè)s1=，s2=

16、，s3=，s4=，s5=若s1、s2、s3、s4、s5基本相等，則可判定物體在實驗誤差范圍內(nèi)作勻變速直線運動。測定第n點的瞬時速度。物體作勻變速直線運動時，在某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度。即測出第n點的相鄰的前、后兩段相等時間T內(nèi)的距離，由平均速度公式就可求得，如上圖中第4點的瞬時速度為：。題目要求和給出的條件演示和分組實驗的實驗原理物理規(guī)律和原理基本儀器的使用知識需測物理量和所需器材實驗步驟數(shù)據(jù)處理實驗原理實驗結(jié)論及誤差分析測定作勻變速直線運動物體的加速度，一般用逐差法求加速度。將如上圖所示的連續(xù)相等時間間隔T內(nèi)的位移、分成兩組，利用可得：、，再算出的、平均值，即：就是所測定作

17、勻變速直線運動物體的加速度。若為奇數(shù)組數(shù)據(jù)則將中間一組去掉，然后再將數(shù)據(jù)分組利用逐差法求解。（二）設(shè)計性實驗的設(shè)計思路與典例分析x012345622.530.037.545.052.5y/mm60.0【例題1】做勻加速直線運動的小車，牽引一條紙帶通過打點計時器，交流電源的頻率為50Hz，由紙帶上打出的某一點開始，每5個點剪下一段紙帶，按圖所示，使每一條紙帶下端與x軸重合，左邊與y軸平行，將紙帶段粘貼在直角坐標(biāo)系中，則小車運動的加速度是 m/s2（保留兩位有效數(shù)字）?！久}意圖】本題考查了勻變速直線運動的紙帶處理，同時還要明確計數(shù)點的選取以及相隔時間的計算問題。要求學(xué)生能把常見的紙帶數(shù)據(jù)處理中的

18、數(shù)據(jù)與圖中紙帶的長度建立聯(lián)系，獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，然后求得實驗結(jié)果。【解析】由題意可得，每段紙帶的長度就是相鄰相等時間間隔內(nèi)小車的位移，由圖示數(shù)據(jù)可得，而相隔時間為T0.02×5s0.1s，根據(jù)，可得小車的加速度為：。ACODPEB【變式題】（2006年上海）伽利略通過研究自由落體和物塊沿光滑斜面的運動，首次發(fā)現(xiàn)了勻加速運動規(guī)律。伽利略假設(shè)物塊沿斜面運動與物塊自由下落遵從同樣的法則，他在斜面上用刻度表示物塊滑下的路程，并測出物塊通過相應(yīng)路程的時間，然后用圖線表示整個運動過程，如圖所示。圖中OA表示測得的時間，矩形OAED的面積表示該時間內(nèi)物塊經(jīng)過的路程，則圖中OD的長度表示 。P為DE的中

19、點，連接OP且延長交AE的延長線于B，則AB的長度表示 ?！窘馕觥縊A時間段的平均速度；A時刻的瞬時速度?！纠}2】（2002年廣東）一個有一定厚度的圓盤，可以繞通過中心的水平軸轉(zhuǎn)動。用下面的方法測量它勻速轉(zhuǎn)動時的角速度。實驗器材：電磁打點計時器，米尺，紙帶，復(fù)寫紙片。實驗步驟：如圖所示，將電磁打點計時器固定在桌面上，將紙帶的一端穿過打點計時器的限位孔后，固定在待測圓盤的側(cè)面上，使得圓盤轉(zhuǎn)動時，紙帶可以卷在圓盤側(cè)面上。啟動控制裝置使圓盤轉(zhuǎn)動，同時接通電源，打點計時器開始打點。經(jīng)過一段時間，停止轉(zhuǎn)動和打點，取下紙帶，進行測量。由已知量和測得量表示的角速度的表達式為=_ _。式中各量的意義是：_。

20、某次實驗測得圓盤半徑r=5.50×10-2m，得到的紙帶的一段如圖所示。求得的角速度為_。0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11單位：cm【命題意圖】利用打點計時器求轉(zhuǎn)盤的角速度，這是本題的創(chuàng)新之處，轉(zhuǎn)盤邊緣的線速度與紙帶的線速度相等是解決本題的關(guān)鍵。此題的實驗器材、和實驗步驟題干中已經(jīng)給出，不需考生自己設(shè)計，對于此類常規(guī)試題略加變化的創(chuàng)新題型，能否有效排除干擾信息，直指問題關(guān)鍵是高考考查能力的一種全新命題方式。本題也可以在實驗器材及實驗步驟設(shè)計上進行深化考查，從而變成設(shè)計性實驗?！窘馕觥吭O(shè)T為電磁打點計時器打點的時間間隔，r為圓盤的半徑，x1、x2分別是紙帶上選定的兩點

21、所對應(yīng)的米尺上的刻度值，n為選定的兩點間的打點數(shù)（含兩點）。則紙帶的速度為，由于紙帶與圓盤之間不打滑，則圓盤邊緣的線速度亦為，由勻速圓周運動的規(guī)律有，聯(lián)立上面兩式可得圓盤勻速轉(zhuǎn)動時的角速度為：（n=2，3，）在圖中給出的紙帶上任取兩點，讀出其米尺上的刻度值x1、x2，并將T=0.02s、r=5.50×10-2m及n值代入，可求出1值，重復(fù)上述步驟，求出2、3，再取其平均值即為的值得=6.8rads-1（6.756.84均可）?！咀兪筋}】打點計時器圖11（2001年全國）一打點計時器固定在斜面上某處，一小車拖著穿過打點計時器的紙帶從斜面上滑下，如圖1所示。圖2是打出的紙帶的一段。已知打

22、點計時器使用的交流電頻率為50Hz，利用圖2給出的數(shù)據(jù)可求出小車下滑的加速度a=_。為了求出小車在下滑過程中所受的阻力，還需測量的物理量有 。用測得的量及加速度a表示小車在下滑過程中所受的阻力計算式為f =_ 。 圖2（單位：cm）5.125.746.417.057.688.339.618.9510.26【解析】4.00m/s2（3分，3.904.10 m/s2之間都正確）小車質(zhì)量m、斜面上任意兩點間距離l及這兩點的高度差h；。打點計時器紙帶圖1紙帶運動方向7.72 7.21 6.71 6.25 5.76 5.29 4.81 4.31圖2單位：cm2（2003年江蘇）實驗裝置如圖1所示：一木塊

23、放在水平長木板上，左側(cè)栓有一細軟線，跨過固定在木板邊緣的滑輪與一重物相連。木塊右側(cè)與打點計時器的紙帶相連。在重物牽引下，木塊在木板上向左運動，重物落地后，木塊繼續(xù)向左做勻減速運動，圖2給出了重物落地后，打點計時器在紙帶上打出的一些點，試根據(jù)給出的數(shù)據(jù)，求木塊與木板間的摩擦因數(shù)。要求寫出主要的運算過程。結(jié)果保留2位有效數(shù)字。（打點計時器所用交流電頻率為50Hz，不計紙帶與木塊間的拉力。取重力加速度g=10m/s2）【解析】由給出的數(shù)據(jù)可知，重物落地后，木塊在連續(xù)相等的時間T內(nèi)的位移分別是：s1=7.72cm，s2=7.21cm，s3=6.71cm，s4=6.25cm，s5=5.76cm，s6=5

24、.29cm，s7=4.81cm，s8=4.31cm 以a表示加速度，根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律，有，又知T=0.04s，解得a=3.0m/s2。重物落地后木塊只受摩擦力的作用，根據(jù)牛頓第二定律有：mg=ma，解得=0.30。3（2005年上海）科學(xué)探究活動通常包括以下環(huán)節(jié)：提出問題，作出假設(shè)，制定計劃，搜集證據(jù)，評估交流等。一組同學(xué)研究“運動物體所受空氣阻力與其運動速度關(guān)系”的探究過程如下：A有同學(xué)認為：運動物體所受空氣阻力可能與其運動速度有關(guān)。B他們計劃利用一些“小紙杯”作為研究對象，用超聲波測距儀等儀器測量“小紙杯”在空中直線下落時的下落距離、速度隨時間變化的規(guī)律，以驗證假設(shè)。C在相同的實驗

25、條件下，同學(xué)們首先測量了單只“小紙杯”在空中下落過程中不同時刻的下落距離，將數(shù)據(jù)填入下表中，圖（a）是對應(yīng)的位移-時間圖線。然后將不同數(shù)量的“小紙杯”疊放在一起從空中下落，分別測出它們的速度-時間圖線，如圖（b）中圖線1、2、3、4、5所示。D同學(xué)們對實驗數(shù)據(jù)進行分析、歸納后，證實了他們的假設(shè)?；卮鹣铝刑釂枺号c上述過程中A、C步驟相應(yīng)的科學(xué)探究環(huán)節(jié)分別是_，_。圖（a）中的AB段反映了運動物體在做_運動，表中X處的值為_。圖（b）中各條圖線具有共同特點：“小紙杯”在下落開始階段做_運動，最后“小紙杯”做_運動。比較圖（b）中的1和5，指出在1.01.5s時間段內(nèi)，速度隨時間變化關(guān)系的差異：_。

26、1.02.01.0s(m)t(s)0 0.5 1.0 1.52.0AB圖（a）v(m/s)t(s)0 0.5 1.0 1.5圖（b）54321時間（s）下落距離（m）0.00.0000.40.0360.80.4691.20.9571.61.4472.0X【解析】作出假設(shè)、搜集證據(jù) 勻速運動，1.937 加速度逐漸減小的加速運動，勻速運動 圖線1反映速度不隨時間變化，圖線5反映速度隨時間繼續(xù)增大（圖線1反映紙杯做勻速運動，圖線5反映紙杯依然做加速度減小的加速運動）。專題四 電學(xué)實驗電學(xué)實驗是高考實驗考查的重點、熱點內(nèi)容。試題注重聯(lián)系實驗操作的考查，如測量儀器的讀數(shù)問題、實驗線路的連線問題、電表和

27、其他用電器的選擇問題都是實驗操作的仿真模擬，需要考生具備良好的動手實踐經(jīng)驗。試題還注重實驗數(shù)據(jù)的處理分析，如根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出圖線，根據(jù)圖線分析得出結(jié)論?！霸O(shè)計和完成實驗的能力”在理科綜合考試說明中指出的五個考試目標(biāo)之一。是近幾年高考物理實驗題的命題趨向。完整的設(shè)計一個實驗，要經(jīng)歷多個環(huán)節(jié)，在實際考查中，一般不會考查全部環(huán)節(jié)，而是只考查其中的幾個環(huán)節(jié)，有的題目給出條件和實驗器材，要求闡述實驗原理；有的給出實驗電路圖，要求領(lǐng)會實驗原理，確定需測物理量及計算公式；有的則要求考生根據(jù)操作步驟及測定的物理量判斷出實驗原理雖然考查方式不盡相同，但目前高考中幾乎所有的設(shè)計型實驗題都有一個共同點，都以不同方式

28、或多或少的對實驗原理作一定的提示，在給出實驗器材的前提下進行考查。由于考查環(huán)節(jié)和要求的不同，題型也不盡相同，但較多的是選擇、填空、作圖題。在復(fù)習(xí)過程中，應(yīng)對所學(xué)電學(xué)實驗逐個理解實驗原理、實驗方法，比較不同實驗的異同（如電路圖、滑動變阻器和電表的連接）。不斷充實自己的經(jīng)驗和方法，逐步達到能靈活運用已學(xué)知識解答新的問題。對于設(shè)計型實驗題目要明確實驗設(shè)計的關(guān)鍵在于實驗原理的設(shè)計，它是進行實驗的依據(jù)和起點，它決定了應(yīng)選用（或還需）哪些實驗器材，應(yīng)測量哪些物理量，如何編排實驗步驟。而實驗原理的設(shè)計又往往依賴于所提供的實驗器材（條件）和實驗要求，它們相輔相成，互為條件。（一）電學(xué)實驗中所用到的基本知識在近

29、年的電學(xué)實驗中，電阻的測量（包括變形如電表內(nèi)阻的測量）、測電源的電動勢與內(nèi)電阻是考查頻率較高的實驗。它們所用到的原理公式為：。由此可見，對于電路中電壓U及電流I的測量是實驗的關(guān)鍵所在，但這兩個量的直接測量和間接測量的方法卻多種多樣，在此往往也是高考試題的著力點之處。因此復(fù)習(xí)中應(yīng)熟練掌握基本實驗知識及方法，做到以不變應(yīng)萬變。1電路設(shè)計原則：正確地選擇儀器和設(shè)計電路的問題，有一定的靈活性，解決時應(yīng)掌握和遵循一些基本的原則，即“安全性”、“方便性”、“精確性”原則，兼顧“誤差小”、“儀器少”、“耗電少”等各方面因素綜合考慮，靈活運用。正確性：實驗原理所依據(jù)的原理應(yīng)當(dāng)符合物理學(xué)的基本原理。安全性：實驗

30、方案的實施要安全可靠，實施過程中不應(yīng)對儀器及人身造成危害。要注意到各種電表均有量程、電阻均有最大允許電流和最大功率，電源也有最大允許電流，不能燒壞儀器。方便性：實驗應(yīng)當(dāng)便于操作，便于讀數(shù)，便于進行數(shù)據(jù)處理。精確性：在實驗方案、儀器、儀器量程的選擇上，應(yīng)使實驗誤差盡可能的小。2電學(xué)實驗儀器的選擇：根據(jù)不使電表受損和盡量減少誤差的原則選擇電表。首先保證流過電流表的電流和加在電壓表上的電壓均不超過使用量程，然后合理選擇量程，務(wù)必使指針有較大偏轉(zhuǎn)（一般要大于滿偏度的1/3），以減少測讀誤差。根據(jù)電路中可能出現(xiàn)的電流或電壓范圍選擇滑動變阻器，注意流過滑動變阻器的電流不超過它的額定值，對大阻值的變阻器，如

31、果是滑動頭稍有移動，使電流、電壓有很大變化的，不宜采用。應(yīng)根據(jù)實驗的基本要求來選擇儀器，對于這種情況，只有熟悉實驗原理，才能作出恰當(dāng)?shù)倪x擇。總之，最優(yōu)選擇的原則是：方法誤差盡可能??；間接測定值盡可能有較多的有效數(shù)字位數(shù)，直接測定值的測量使誤差盡可能小，且不超過儀表的量程；實現(xiàn)較大范圍的靈敏調(diào)節(jié)；在大功率裝置（電路）中盡可能節(jié)省能量；在小功率電路里，在不超過用電器額定值的前提下，適當(dāng)提高電流、電壓值，以提高測試的準(zhǔn)確度。3測量電路的選擇電流表的內(nèi)、外接問題：（甲）所示電路為電流表外接電路（簡稱外接法）；（乙）所示電路為電流表內(nèi)接電路（簡稱內(nèi)接法）。兩種接法的選擇可按下列方法進行：方法一：設(shè)電流表

32、、電壓表內(nèi)阻分別為、，被測電阻為，則當(dāng)<時，電壓表分流作用小，應(yīng)選用外接法當(dāng)>時，電流表分壓作用小，應(yīng)選用內(nèi)接法當(dāng)=時，電流表分壓作用和電壓表分流作用相差不大，兩種方法均可。方法二：在、均不知的情況下，可采用試觸法。如圖所示，分別將a端與b、c接觸，如果前后兩次電流表示數(shù)比電壓表示數(shù)變化明顯，說明電壓表分流作用大，應(yīng)采用內(nèi)接法；如果前后兩次電壓表示數(shù)比電流表示數(shù)變化明顯，說明電流表分壓作用大，應(yīng)采用外接法。abc甲乙滑動變阻器的分壓、限流接法：為了改變測量電路（待測電阻）兩端的電壓（或通過測量電路的電流），常使滑動變阻器與電源連接作為控制電路，滑動變阻器在電路中主要有兩種連接方式：

33、如圖（甲）為滑動變阻器的限流式接法，為待測電阻。它的接線方式是電源、滑動變阻器與待測電阻三者串聯(lián)。對待測電阻供電電壓的最大調(diào)節(jié)范圍是：(是待測電阻，R是滑動變阻器的總電阻，不計電源內(nèi)阻)。如圖（乙）是滑動變阻器的分壓式接法。接線方式是電源與滑動變阻器組成閉合電路，而被測電路與滑動變阻器的一部分電阻并聯(lián)，該接法對待測電阻供電電壓的調(diào)節(jié)范圍是：（不計電源內(nèi)阻時）。選取接法的原則：要求負載上電壓或電流變化范圍大，且從零開始連續(xù)可調(diào)，須用分壓式接法。負載電阻Rx遠大于滑動變阻器總電阻R時，須用分壓式接法，此時若采用限流式接法對電路基本起不到調(diào)節(jié)作用。 采用限流電路時，電路中的最小電流（電壓）仍超過電流

34、表的量程或超過用電器的額定電流（電壓）時，應(yīng)采用變阻器的分壓式接法。負載電阻的阻值Rx小于滑動變阻器的總電阻R或相差不大，并且電壓表、電流表示數(shù)變化不要求從零開始起調(diào)，可用限流式接法。兩種電路均可使用時應(yīng)優(yōu)先用限流式接法，因為限流電路結(jié)構(gòu)簡單，總功率較小?；瑒幼冏杵鞯拇终{(diào)和微調(diào)作用：在限流電路中，全電阻較大的變阻器起粗調(diào)作用，全電阻較小的變阻器起微調(diào)作用。在分壓電路中，全電阻較小的變阻器起粗調(diào)作用，全電阻較大的變阻器起微調(diào)作用。4實物圖的連接：實物圖連線應(yīng)掌握基本方法和注意事項。注意事項：連接電表應(yīng)注意量程選用正確，正、負接線柱不要接錯。各導(dǎo)線都應(yīng)接在接線柱上，不應(yīng)在導(dǎo)線中間出現(xiàn)分叉。對于滑動

35、變阻器的連接，要搞清楚接入電路的是哪一部分電阻，在接線時要特別注意不能將線接到滑動觸頭上?；痉椒ǎ寒嫵鰧嶒炿娐穲D。分析各元件連接方式，明確電流表與電壓表的量程。畫線連接各元件。(用鉛筆畫線，以便改錯)連線方式應(yīng)是單線連接，連線順序應(yīng)先畫串聯(lián)電路，再畫并聯(lián)電路。 一般先從電源正極開始，到電鍵，再到滑動變阻器等。按順序以單線連接方式將干路中要串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來；然后連接支路將要并聯(lián)的元件再并聯(lián)到電路中去。連接完畢，應(yīng)進行檢查，檢查電路也應(yīng)按照連線的方法和順序。（二）定值電阻的測量方法1歐姆表測量：最直接測電阻的儀表。但是一般用歐姆表測量只能進行粗測，為下一步的測量提供一個參考依據(jù)。用歐姆表可

36、以測量白熾燈泡的冷電阻。2替代法：替代法的測量思路是等效的思想，可以是利用電流等效、也可以是利用電壓等效。替代法測量電阻精度高，不需要計算，方法簡單，但必須有可調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)電阻（一般給定的儀器中要有電阻箱）?！纠}】在某校開展的科技活動中，為了要測出一個未知電阻的阻值Rx，現(xiàn)有如下器材：讀數(shù)不準(zhǔn)的電流表A、定值電阻R0、電阻箱R1、滑動變阻器R2、單刀單擲開關(guān)S1、單刀雙擲開關(guān)S2、電源和導(dǎo)線。畫出實驗電路圖，并在圖上標(biāo)出你所選用器材的代碼。寫出主要的實驗操作步驟?！窘馕觥繉嶒炿娐啡缬覉D所示。將S2與Rx相接，記下電流表指針?biāo)肝恢?。將S2與R1相接，保持R2不變，調(diào)節(jié)R1的阻值，使電流表的指針指

37、在原位置上，記下R1的值，則RxR1。3伏安法：伏安法的測量依據(jù)是歐姆定律（包括部分電路歐姆定律和全電路歐姆定律），需要的基本測量儀器是電壓表和電流表，當(dāng)只有一個電表（或給定的電表不能滿足要求時），可以用標(biāo)準(zhǔn)電阻（電阻箱或一個定值電阻）代替；當(dāng)電表的內(nèi)阻已知時，根據(jù)歐姆定律I=U/R電壓表同時可以當(dāng)電流表使用，同樣電流表也可以當(dāng)電壓表用。4伏安法拓展：某些問題中，因?qū)嶒炂鞑牟痪邆洌ㄈ彪娏鞅砘螂妷罕恚?，或因?qū)嶒灄l件限制，或因?qū)嶒灳炔辉试S而不能用“伏安法”。這時我們就得依據(jù)問題的具體條件和要求重新選擇實驗原理，用“伏安法”的替代形式“比較法”來設(shè)計實驗方案。利用已知內(nèi)阻的電壓表:利用“伏伏”法測

38、定值電阻的阻值【例題】用以下器材測量一待測電阻Rx的阻值（9001000）：電源E，具有一定內(nèi)阻，電動勢約為9.0V；電壓表V1，量程為1.5V，內(nèi)阻r1750；電壓表V2，量程為5V，內(nèi)阻r22500；滑動變阻器R，最大阻值約為100；單刀單擲開關(guān)K，導(dǎo)線若干。測量中要求電壓表的讀數(shù)不小于其量程的1/3，試畫出測量電阻Rx的一種實驗電路原理圖?！窘馕觥咳鐖D所示 利用已知內(nèi)阻的電流表：利用“安安”法測定值電阻的阻值【例題】用以下器材測量一待測電阻的阻值。器材（代號）與規(guī)格如下：電流表A1（量程250mA,內(nèi)阻r1為5)；標(biāo)準(zhǔn)電流表A2（量程300mA,內(nèi)阻r2約為5）；待測電阻R1（阻值約為1

39、00）；滑動變阻器R2（最大阻值10）；電源E（電動勢約為10V，內(nèi)阻r 約為1）；單刀單擲開關(guān)S，導(dǎo)線若干。要求方法簡捷，并能測多組數(shù)據(jù)，畫出實驗電路原理圖，并標(biāo)明每個器材的代號.需要直接測量的物理量是_,用測的量表示待測電阻R1的計算公式是R1_?！窘馕觥繉嶒炿娐穲D如圖所示。兩電流表A1、 A2的讀數(shù)為I1、I2和電流表A1的內(nèi)阻為r1，待測電阻R1的阻值的計算公式是：電壓表、電流表混合用【例題】有一電阻Rx，其阻值在100200之間，額定功率為0.25W。要用伏安法較準(zhǔn)確地測量它的阻值，實驗器材有：安培表A1，量程為50mA，RA1=100專心-專注-專業(yè)安培表A2，量程為1A，RA2=

40、20電壓表V1，量程為5V，RV1=10k電壓表V2，量程為15V， RV2=30k 變阻器R1，變阻范圍020 ，2A變阻器R2，變阻范圍01000，1A9V電源，電鍵，導(dǎo)線。實驗中應(yīng)選用的電流表、電壓表、變阻器分別是： 。 畫出所用實驗電路圖。【解析】允許通過電阻中電流可能的最大值由：得，。因為電阻可能為200，所以通過被測電阻的電流的最大值可能是35mA，應(yīng)用電流表的示數(shù)來控制通過電阻的電流，因此，電流表應(yīng)選A1。又因為,所以 。因為電阻可能為100，所以允許加在電阻兩端的電壓的最大值可能是5V，應(yīng)用電壓表的示數(shù)來控制加在電阻兩端的電壓，因此電壓表應(yīng)選V1。因為R1 R2,且2A35mA

41、, 所以應(yīng)選變阻器R1。因為R1Rx 所以滑動變阻器連接方式應(yīng)選用分壓電路。因為<, 所以應(yīng)選用外接電路。實驗所用電路如圖所示【變式題】（2006年廣東）某同學(xué)設(shè)計了一個如圖甲所示的實驗電路，用以測定電源電動勢和內(nèi)阻，使用的實驗器材為：待測干電池組（電動勢約3 V）、電流表（量程0.6 A，內(nèi)阻小于1 ）、電阻箱（099.99 ）、滑動變阻器（010 ）、單刀雙擲開關(guān)、單刀單擲開關(guān)各一個及導(dǎo)線若干?？紤]到干電池的內(nèi)阻較小，電流表的內(nèi)阻不能忽略。該同學(xué)按圖甲連線，通過控制開關(guān)狀態(tài)，測得電流表內(nèi)阻約為0.20 。試分析該測量產(chǎn)生誤差的原因是_。簡要寫出利用圖甲所示電路測量電源電動勢和內(nèi)阻的實

42、驗步驟：_ ；_ ；/A1R/圖乙圖乙是由實驗數(shù)據(jù)繪出的圖象，由此求出待測干電池組的電動勢E_V、內(nèi)阻r_ 。（計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）P圖甲KSRARABCDE rA【解析】由測定電源電動勢和內(nèi)阻實驗的原理知，此種接法出現(xiàn)誤差的原因是電流表的分壓作用。而，圖線的斜率表示電源電動勢的倒數(shù)，據(jù)此得出電動勢E2.81V, 內(nèi) 阻 r2.33。若不能正確理解圖象的物理意義，則無法得出正確的答案。因此對于實驗中處理數(shù)據(jù)的圖像的意義，一定要分析清楚?！敬鸢浮坎⒙?lián)電阻箱后線路總阻值減小，從而造成總電流增大 調(diào)節(jié)電阻箱R，斷開開關(guān)K，將開關(guān) S接D，記錄電阻箱的阻值和電流表示數(shù)；斷開開關(guān)D，再次調(diào)節(jié)電阻箱

43、R，將開關(guān)S接D，記錄電阻箱的阻值和電流表示數(shù) 2.81、2.33 （三）電表內(nèi)阻的測量方法1互測法：電流表、電壓表各一只，可以測量它們的內(nèi)阻：VAVAV1V2A2A1兩只同種電表，若知道一只的內(nèi)阻，就可以測另一只的內(nèi)阻：兩只同種電表內(nèi)阻都未知，則需要一只電阻箱才能測定電表的內(nèi)阻：V2V1RRA1A22替代法：R21SV1VR21SA1 AS（R1«R2）VR2R1S1AR2S2R1（R1»R2）3半偏法： SRV21 4.閉合電路歐姆定律計算法：(不計電源內(nèi)阻)【例題1】（2000年全國）從下表中選出適當(dāng)?shù)膶嶒炂鞑模O(shè)計一電路來測量電流表A1的內(nèi)阻r1，要求方法簡捷，有盡

44、可能高的測量精度，并能測得多組數(shù)據(jù)。在虛線方框中畫出電路圖，標(biāo)明所用器材的代號。器材（代號）規(guī) 格電流表（A1）量程10mA，內(nèi)阻r1待測（約40）電流表（A2）量程500A，內(nèi)阻r2=750電壓表（V）量程10V，內(nèi)阻r3=10電阻（R1）阻值約100，作保護電阻用滑動變阻器（R）總阻值約50電池（E）電動勢1.5V，內(nèi)阻很小導(dǎo)線若干，電鍵K若選測量數(shù)據(jù)中的一組來計算r1，則所用的表達式為r1=_，式中各符號的意義是_?！窘馕觥咳鐖D所示。，I1表示通過電流表A1的電流，I2表示通過電流表A2的電流，r2表示電流表A2的內(nèi)阻?！緜淇继崾尽吭诤芏嗲闆r下，電壓表和電流表（已知內(nèi)阻）的功用可以互換。

45、有時利用一塊電表配合定值電阻也可以完成功能的互換。實際上就是部分電路歐姆定律的變形運用。在處理時，一定要明確原理，靈活運用。mAVV【例題2】（2006年全國、）現(xiàn)要測量某一電壓表 的內(nèi)阻。給定的器材有：待測電壓表 （量程2V，內(nèi)阻約4k）；電流表 （量程1.2mA，內(nèi)阻約500）；直流電源E（電動勢約2.4V，內(nèi)阻不計）；固定電阻3個：R1=4000，R2=10000，R3=15000；電鍵S及導(dǎo)線若干。要求測量時兩電表指針偏轉(zhuǎn)均超過其量程的一半。試從3個固定電阻中選用1個，與其它器材一起組成測量電路，并在虛線框內(nèi)畫出測量電路的原理圖。（要求電路中各器材用題中給定的符號標(biāo)出。）R1SEVmA

46、電路接通后，若電壓表讀數(shù)為U，電流表讀數(shù)為I，則電壓表內(nèi)阻RV =_?！窘馕觥繉嶒炿娐啡鐖D所示，若選用電阻R1，則并聯(lián)電阻2000，電壓表讀數(shù)U·R×20001.921V，電流表讀數(shù)I0.00096A0.96mA0.6mA，R1符合要求，同理可得R2、R3不符合要求，故選R1。電路接通后，通過R1的電流I1，則通過電壓表的電流為I2II1I，所以電壓表的內(nèi)阻RV【備考提示】本題涉及實驗器材選取和電路設(shè)計等，對考生的分析綜合能力提出了較高要求，解答此類試題必須根據(jù)測量要求和所提供的器材，由儀表的選擇原則和基本規(guī)律為分析的入手點?！咀兪筋}】1（2006年全國）現(xiàn)要測定一個額定電

47、壓4V、額定功率1.6W的小燈泡（圖中用表示）的伏安特性曲線。要求所測電壓范圍為0.1V4V。A1A2V現(xiàn)有器材：直流電源E（電動勢4.5V，內(nèi)阻不計），電壓表 （量程4.5V，內(nèi)阻約為4×104），電流表 （量程250mA，內(nèi)阻約為2），電流表 （量程500mA，內(nèi)阻約為1），滑動變阻器R（最大阻值約為30），電鍵S，導(dǎo)線若干。如果既要滿足測量要求，又要測量誤差較小，應(yīng)該選用的電流表是 ，下面兩個電路應(yīng)該選用的是 。A2【解析】在測量小燈泡的伏安曲線時，由于題目要求電壓范圍為0.1V4V，因此滑動變阻器采用分壓式接法。根據(jù)估算通過小燈泡的額定電流為I=0.4A，因此電流表應(yīng)該選用

48、。在伏安法測量過程中，由于臨界電阻大于小燈泡電阻，因此應(yīng)該選擇電流表外接法即選擇甲電路進行測量。2（2006年北京）某同學(xué)用如圖所示電路，測繪標(biāo)有“3.8 V,0.3 V”的小燈泡的燈絲電阻R隨電壓U變化的圖象。除了導(dǎo)線和開關(guān)外，有以下一些器材可供選擇：電流表：A 1(量程100 mA,內(nèi)阻約2) A2 (量程0.6 A,內(nèi)阻約0.3)電壓表：V1(量程5 V,內(nèi)阻約5) V2(量程15 V,內(nèi)阻約15) 電源：E1(電動勢為1.5 V，內(nèi)阻為0.2) E2(電動勢為4 V，內(nèi)阻約為0.04)為了調(diào)節(jié)方便，測量準(zhǔn)確，實驗中應(yīng)選用電流表_，電壓表_，滑動變阻器_，電源_。(填器材的符號)根據(jù)實驗

49、數(shù)據(jù)，計算并描繪出R-U的圖象如圖所示。由圖象可知，此燈泡在不工作時，燈絲電阻為_；當(dāng)所加電壓為3.00 V時，燈絲電阻為_，燈泡實際消耗的電功率為_W。ABCD根據(jù)R-U圖象，可確定小燈泡耗電功率P與外加電壓U的關(guān)系，符合該關(guān)系的示意圖是下列圖中的_?！窘馕觥繉ζ鞑牡倪x用應(yīng)以安全、實用為原則。小燈泡的額定電壓和額定電流分別為3.8V和0.3A，故電壓表應(yīng)選V1，電流表A2；由于是分壓接法，故滑動變阻器應(yīng)選R1，便于調(diào)節(jié)，電源應(yīng)選E2。由圖象可看出：U0時，小燈泡不工作，對應(yīng)電阻為1.5，當(dāng)U3.0V時，對應(yīng)的電阻為11.5。此時，燈泡實際消耗的功率P0.78W。由RU圖線可看出，隨U的增大，

50、電阻的變化越來越小，而P，隨U的變化，功率P的變化將更加明顯，故選A。（四）一類借助圖像法處理的上海實驗試題U(V)1208040I (A)00.20.40.6200160L1L2近幾年的上海高考中，經(jīng)常出現(xiàn)一類需要借助圖像關(guān)系處理的實驗題，該種題目處理技巧性強，并且要求能夠準(zhǔn)確理解圖像的物理意義，該類問題對于山東的命題不無導(dǎo)向作用，備考時也應(yīng)引起足夠的重視?！纠}1】（2004年上海）兩個額定電壓為220V的白熾燈L1和L2的U I 特性曲線如圖所示。L2的額定功率約為 W；現(xiàn)將L1和L2串聯(lián)后接在220V的電源上，電源內(nèi)阻忽略不計。此時L2的實際功率約為 W?！窘馕觥?9，17.5【備考提

51、示】本題借助于圖像信息，考查了用電器功率的計算以及用電器的串并聯(lián)關(guān)系，解答時充分挖掘圖像信息是解答的關(guān)鍵所在。同時要注意將L1和L2串聯(lián)后接在220V的電源上時，在圖像中的表達信息為：L1和L2在某一相同電流值下，電壓和為220V，很多學(xué)生不能找出該隱含條件，從而造成第二問感到無從下手?！纠}2】（2004年上海）小燈泡燈絲的電阻會隨溫度的升高而變大。某同學(xué)為研究這一現(xiàn)象，用實驗得到如下數(shù)據(jù)（I和U分別表示小燈泡上的電流和電壓）：I ( A )0.120.210.290.340.380.420.450.470.490.50U (V )0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00在左下框中畫出實驗電路圖。 可用的器材有：電壓表、