常見高中物理試驗(yàn)歸類及解析1方案設(shè)計(jì)型在明確試驗(yàn)?zāi)康牡幕A(chǔ)上

常見高中物理實(shí)驗(yàn)歸類及解析方案設(shè)計(jì)型在明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡幕A(chǔ)上，結(jié)合具體的物理實(shí)驗(yàn)情境，靈活確定完成實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡耐緩胶头椒?。要注重?shí)驗(yàn)的實(shí)際操作訓(xùn)練，掌握基本的實(shí)驗(yàn)方法和原理，明確基本實(shí)驗(yàn)儀器使用的規(guī)則。能在實(shí)驗(yàn)任務(wù)的前提下，結(jié)合實(shí)際物理情景，確定完成實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡耐緩胶头椒?，設(shè)計(jì)切實(shí)可行的實(shí)驗(yàn)方案。應(yīng)對(duì)策略：要注重實(shí)驗(yàn)的實(shí)際操作訓(xùn)練，掌握基本的實(shí)驗(yàn)方法和原理，明確基本實(shí)驗(yàn)儀器使用的規(guī)則。能在實(shí)驗(yàn)任務(wù)的前提下，結(jié)合實(shí)際物理情景，確定完成實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡耐緩胶头椒ǎO(shè)計(jì)切實(shí)可行的實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本步驟1．明確目的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖穷}目或課題交給我們需要完成的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)．實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿鞔_后，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，廣泛聯(lián)系，看看該物理量或物理規(guī)律在哪些內(nèi)容中出現(xiàn)過，與哪些物理現(xiàn)象有關(guān)，與哪些物理量有直接的聯(lián)系．再充分結(jié)合題目提供的具體實(shí)驗(yàn)情境和提供的實(shí)驗(yàn)儀器來靈活地確定實(shí)驗(yàn)的原理。2．選擇方案對(duì)于同一個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赡艽嬖诙喾N實(shí)驗(yàn)原理，進(jìn)而形成多種(可供選擇的)設(shè)計(jì)方案．一般說來，依據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)原理選擇不同的實(shí)驗(yàn)方案主要遵循四條原則：(1)科學(xué)性：設(shè)計(jì)的方案有科學(xué)的依據(jù)和正確的方式，符合物理學(xué)的基本原理；(2)可行性：按設(shè)計(jì)方案實(shí)施時(shí)，應(yīng)安全可靠，不會(huì)對(duì)人身、器材造成危害，所需裝置和器材要易于置備，且成功率高；(3)精確性：在選擇方案時(shí)，應(yīng)對(duì)各種可能的方案進(jìn)行初步的誤差分析，盡可能選用精確度高的方案；(4)簡便、直觀性：設(shè)計(jì)方案應(yīng)便于操作、讀數(shù)，便于進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，便于實(shí)驗(yàn)者直觀、明顯的觀察．2器材選擇型規(guī)律方法根據(jù)具體的物理實(shí)驗(yàn)情境，結(jié)合儀器使用的規(guī)則和儀器本身的規(guī)格選擇恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)器材，并能在具體的問題當(dāng)中能靈活的遷移運(yùn)用(如電流表可作電壓表使用)．電學(xué)實(shí)驗(yàn)中會(huì)根據(jù)電流表和電壓表和內(nèi)阻及待測電阻的大小判斷電流表內(nèi)外接法、能夠通過計(jì)算選擇電流表和電壓表的量程，當(dāng)要求測量的電壓和電流從零連續(xù)變化或者當(dāng)滑動(dòng)變阻器阻值太小不能起到有效保護(hù)的作用時(shí)必須采用滑動(dòng)變阻器的分壓接法．【例2】某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室測汽車電熱器Rｘ的電功率，此電熱器額定電壓為12V(車用蓄電池輸出的最高直流電壓)．該同學(xué)用學(xué)生電源代替蓄電池，輸出電壓為16V，導(dǎo)線、開關(guān)等已經(jīng)備齊，供選擇的器材還有：A．電流表(0～3A，0.1Ω)B．電流表(O～0.6A，10C．電壓表(O～3V，1kΩ)D．電壓表(0～15V，30kΩ)E．滑動(dòng)變阻器(0～10Ω，0.F．滑動(dòng)變阻器(0一10Ω，2A)該同學(xué)測量的數(shù)據(jù)記錄如下U/VO2.23.05．O8.0lO．O12.0I/A00.150.200.300.400.450.50(1)合理選擇使用的器材：電流表選，電壓表選，滑動(dòng)變阻器選(填序號(hào))(2)畫出合理的測量電路圖．(3)在圖中的坐標(biāo)紙上作出U-I圖象．(4)電熱器的額定功率為W．【解析】(1)要測汽車電熱器Rx的電功率，根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)儀器，只需測出其兩端的電壓U和流過的它電流I，便可得到電熱器Rx的電功率P＝UI．由題意及記錄數(shù)據(jù)可知電熱器額定電壓為12V。流過電流表的最大電流為0.5A，所以電流表選B，電壓G表(2)電熱器電阻約為20Ω，與電流表內(nèi)阻接近，所以選用電流表外接法，且要求電熱器中電流從0開始連續(xù)變化，應(yīng)選變阻器的分壓接法．測量電路如圖所示．(3)把記錄數(shù)據(jù)點(diǎn)放到U-I坐標(biāo)系中，描點(diǎn)連線得到U-I圖象如圖所示．(4)電熱器額定電壓為12V，此時(shí)流過電熱器的額定電流為0.【知識(shí)鏈接】電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材主要是電表、滑動(dòng)變阻器、電源等器材．選擇實(shí)驗(yàn)器材一般要考慮四個(gè)方面因素：1．安全因素：通過電源、電阻和電表的電流不能超過其允許的最大電流．2．誤差因素：選用電表量程應(yīng)考慮盡可能減小測量值的相對(duì)誤差，電壓表、電流表在使用時(shí)盡可能使指針接近滿量程，其指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)到滿偏度的1／3以上；使用歐姆表時(shí)宜選用指針盡可能在中間刻度附近的倍率擋位．3．便于操作：選用滑動(dòng)變阻器時(shí)應(yīng)考慮對(duì)外供電電壓的變化范圍要既能滿足實(shí)驗(yàn)要求，又便于調(diào)節(jié)．在實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)使其大部分電阻線都用到．4．實(shí)驗(yàn)要求：除以上三個(gè)因素外，還應(yīng)注重實(shí)驗(yàn)實(shí)際．如電壓是否能從零開始起調(diào)。所給電源與用電器是否匹配等。3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理型規(guī)律方法要明確實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的常用方法，在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中要根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)問題和實(shí)驗(yàn)要求靈活地選擇數(shù)據(jù)處理方法．【例3】用如圖所示的裝置做“探究機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)時(shí)，如果認(rèn)為g=10m／s2，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周期為T=0.02s，則(1)關(guān)于紙帶的第一點(diǎn)和第二點(diǎn)的距離大小及形成的原因，下列說法中正確的是(不考慮阻力影響)A．若第一點(diǎn)和第二點(diǎn)的距離大于2mm，則表明在開始打點(diǎn)前就將紙帶由靜止釋放B．若第一點(diǎn)和第二點(diǎn)的距離大于2mm，則表明在開始打點(diǎn)后才將紙帶由靜止釋放C．若先開始打點(diǎn)后釋放紙帶，則不可能出現(xiàn)第一點(diǎn)和第二點(diǎn)距離大于2mm的情況D．若先開始打點(diǎn)后釋放紙帶，則不可能出現(xiàn)第一點(diǎn)和第二點(diǎn)距離小于2mm的情況(2)該同學(xué)已經(jīng)測得紙帶上所打出的各點(diǎn)與打出的第一點(diǎn)即0的距離，并列入下表：線段0AOBOCODOEOFOG代號(hào)dld2d3d4d5d6d7長度(cm)19.5623.5128.4333.1038.2544.0250.12為了盡量準(zhǔn)確地測出打D點(diǎn)時(shí)重錘的運(yùn)動(dòng)速度，他應(yīng)采用的計(jì)算公式是，計(jì)算的結(jié)果是m／s．(保留三位有效數(shù)字)【解析】(1)不考慮阻力影響時(shí)，重物做自由落體運(yùn)動(dòng)．根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式h＝gt２／2可知，如打下第一個(gè)點(diǎn)時(shí)紙帶的速度為零，則第一個(gè)點(diǎn)與第二個(gè)點(diǎn)的距離為2ｍｍ．如果先打點(diǎn)后放紙帶，則打下第一個(gè)點(diǎn)時(shí)紙帶的速度肯定為零，打下第二個(gè)點(diǎn)時(shí)重物下落的時(shí)間ｔ≤0.02s，兩點(diǎn)間的距離s≤2ｍｍ；如第一個(gè)點(diǎn)與第二個(gè)點(diǎn)的距離大于2ｍｍ，則表明打下第一個(gè)點(diǎn)時(shí)紙帶的速度不為零，即先放紙帶后打點(diǎn)，A、C正確．(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于不可避免的存在阻力，所以不能用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式來計(jì)算某一點(diǎn)的速度，而應(yīng)利用紙帶上記錄的數(shù)據(jù)求得某點(diǎn)的瞬時(shí)速度，．【知識(shí)鏈接】實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法主要有以下幾種：1．直接比較法：有些實(shí)驗(yàn)，只需通過定性地確定物理量間的關(guān)系，或?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值相比較，就可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，可應(yīng)用直接比較法來進(jìn)行數(shù)據(jù)處理．2．平均值法：通常在同樣的測量條件下，對(duì)于某一物理量進(jìn)行多次測量的結(jié)果不會(huì)完全一樣，用多次測量的算術(shù)平均值作為測量結(jié)果，是真實(shí)值的最好近似．3．列表法：實(shí)驗(yàn)中將數(shù)據(jù)列成表格，可以簡明地表示出有關(guān)物理量之間的關(guān)系，便于檢查測量結(jié)果和運(yùn)算是否合理，有助于發(fā)現(xiàn)和分析問題．列表法常與圖象法一起應(yīng)用，且列表法常常是圖象法的基礎(chǔ)．4．圖象法：選取適當(dāng)?shù)淖宰兞?。通過作圖可以找到或反映物理量之間的變化關(guān)系，并便于找出其中的規(guī)律，確定對(duì)應(yīng)量的函數(shù)關(guān)系．5．描跡法：描跡可形象直觀地直接反映實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如實(shí)驗(yàn)“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”、“電場中等勢線描繪”均采用了描跡法．4實(shí)驗(yàn)誤差分析型：規(guī)律方法要明確實(shí)驗(yàn)誤差的來源，并能在實(shí)驗(yàn)中通過控制、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)條件和合理的數(shù)據(jù)處理來減小實(shí)驗(yàn)誤差．【例4】“伏安法”測電阻時(shí)，由于電壓表、電流表內(nèi)阻的影響，使得測量結(jié)果總存在誤差，而按如圖所示電路進(jìn)行測量，則由電壓表、電流表內(nèi)阻所造成的誤差可消除．(1)在答題紙相應(yīng)的橫線上簡要寫出還未完成的主要操作步驟，并用字母表達(dá)出相應(yīng)的測量值．①閉合電鍵s1，電鍵s2接2，調(diào)節(jié)RP和RP′，使電壓表和電流表的讀數(shù)盡可能大，讀出電流表和電壓表讀數(shù)I2、U2．②保持RP不變.(2)推導(dǎo)出待測電阻Rx的表達(dá)式．【解析】本實(shí)驗(yàn)的目的是為了消除電壓表、電流表內(nèi)阻所造成的誤差．根據(jù)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，實(shí)驗(yàn)原理是測出電流表和變阻器Rp的電阻和，再得到被測電阻R的阻值．(1)實(shí)驗(yàn)過程為：閉合電鍵s1，電鍵s2接2，調(diào)節(jié)RP和RP′，使電壓表和電流表的讀數(shù)盡可能大，讀出電流表和電壓表讀數(shù)I2、U2；再把s2接1，閉合s1，調(diào)節(jié)RP′，使伏特表、安培表讀數(shù)盡可能大，并讀出數(shù)值I1、U1．(2)根據(jù)歐姆定律有,,所以【方法技巧】1．本實(shí)驗(yàn)通過兩次測量，第一次先得到的總阻值；第二次得到的阻值，從而巧妙消除了電壓表、電流表內(nèi)阻所造成的誤差影響，得到了較為精確的Rx的值．2．減小實(shí)驗(yàn)誤差的常用方法(1)校準(zhǔn)測量儀器．如電表、天平等使用前應(yīng)先調(diào)零校準(zhǔn)．(2)恰當(dāng)選擇儀器的量程和精確度．(3)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，完善實(shí)驗(yàn)原理．(4)多次測量求平均值可有效的減小偶然誤差．(5)恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理方法可有效的減小實(shí)驗(yàn)誤差．【知識(shí)鏈接】(1)系統(tǒng)誤差和偶然誤差：測量值總是有規(guī)律地朝著某一方向偏離真值(總是偏大或總是偏小)的誤差，稱為系統(tǒng)誤差．系統(tǒng)誤差的主要來源是儀器本身不夠精確，或?qū)嶒?yàn)原理、方法不夠完善等．偶然誤差總是有時(shí)偏大，有時(shí)偏小，并且偏