Transcript 2011届高三物理实验复习建议

高三物理实验复习建议
金陵中学物理组 夏广平
(2011年2月25日)
金陵中学物理组 夏广平
主要内容
一、近年江苏实验考试命题思想分析
二、基本实验仪器的掌握
三、《说明》中基本实验的复习
※力学中心问题:打点计时器与纸带处理
※电学中心问题:电阻的测量
四、物理实验方法总结
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《考试说明》
※ ……明确实验目的，理解实验原理和方法，控制
实验条件；
※会使用实验仪器，会观察、分析实验现象，会记录、
处理实验数据，并得出结论……
※对解决问题的方式和问题的答案提出假设;能制定
实验方案……
※能运用已学过的物理理论、实验方法和所给的实验
仪器去解决问题，包括简单的设计性实验．
金陵中学物理组 夏广平
从近三年江苏高考实验试题分析命题思想
1. 立足基本实验，考查基本技能
（江苏10年第11题）为了探究受到空气阻力时，物体
运动速度随时间的变化规律，某同学采用了“加速度
与物体质量、物体受力关系”的实验装置……
(江苏09年第11题) “探究加速度与物体质量、物体受
力的关系”的实验装置如图甲所示……
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（2010浙江卷21 ）在“探究弹簧弹力大小与伸长量的关
系”实验中，甲、乙两位同学选用不同的橡皮绳代替弹
簧……
（2010山东卷23 ）某同学设计了如图所示的装置来探究
加速度与力的关系。弹簧秤固定在一合适的木板上……
（2010广东卷34 ）某同学利用电压表和电阻箱测定干电
池的电动势和内阻，使用的器材还包括定值电阻 ……
（2010山东卷23 ）在测定金属电阻率的实验中，某同学
连接电路如图所示。闭合电键后，发现电路有故障……
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2.重视数据处理，误差分析与运算能力
2008年s2-h图像，导线长度估算（有效数字）；
2009年 a-F图像，加速度计算（有效数字）；
2010年 v-t图像，电阻箱取值范围估算。
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3.强调规律总结、关注结论归纳与分析
2008年：质量相同导体的电阻规律探究：
l
lS
R  2
S
S
2009年：圆台型导体的电阻规律的探究：
l
R
 Ra Rb
ab
2010年：闭合电路线性规律的探究
1
1
1
r

R 
U ER0
E ER0
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基本实验仪器的掌握
《考试说明》要求会使用的仪器主要有：
刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、
电火花计时器（或电磁打点计时器）、弹簧秤、电
流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱、
温度计（选修3-3）等。
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模块
作
用
长度测量
力学
电学
热学
时间测量
质量（力）的测量
电阻测量（粗测）
电流（电压）测量
电路的控制
温度测量
主要仪器
刻度尺、游标卡尺、螺
旋测微器
秒表、打点计时器
天平（弹簧秤）
欧姆表、电阻箱
电流表（电压表）
滑动变阻器
温度计
其它:一些传感器的应用；单刀双掷开关的接法与画
法;DIS实验仪器;光电门
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Tips
※对于测量仪器的使用，首先要了解测量仪器的量程、精
度、使用注意事项和读数方法。
※需要估读的仪器：刻度尺、螺旋测微器、电流表、电压
表、天平、弹簧秤等。
※不需要估读的测量仪器: 游标卡尺、机械秒表、电阻箱。
※提醒:凡是实验都更需要注意有效数字。
※在测量前应该注意零误差，如多用电表要调零(机械调零
与电阻调零) 。
※电表在使用过程中，注意正负极.
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Tips
※多用表中的欧姆表在使用过程中，外部一定不能有电源.
在测电阻时，为了能比较精确测量，要适当选择档位(一
般指针指示在中间左右)，每变一次档位均要调零；
※不管是电磁打点计时器还是电火花计时器，都用交流电.
电火花打点计时器接220V交流电，电磁打点计时器是用46V的低压交流电。
※滑动变阻器、电阻箱和定值电阻使用过程中要考虑其允
许的最大电流。
※电阻箱开始应处于阻值最大状态，调整电阻箱的阻值时，
不能由大到小发生突变，以免因为阻值过小而烧坏电阻箱。
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测量中的有效数字
cm
1.80cm
三位有效数字，精度0.1cm
有效数字：一切非零数字都是有效数字；非零数字
之间的零及非零数字后面的零都是有效数字；有效数字
的位数与单位小数点的位置无关；乘方不算有效数字。
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例
1
0
5
0
10
4.1mm
0
1
0
2
10
3
20
3.30mm
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例
0
1
0
1
2
2
3
3
4
5
4
6
8
7
5
9
6
7
8
9
10
0
0.10mm
0
2
1
0
1
2
3
3
4
5
4
6
7
5
8
9
6
7
8
9
10
0
6.18 mm
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例
甲、乙、丙三位同学在使用不同的游标卡尺测
甲：使用游标为50分度的卡尺，读数为12.045cm
乙：使用游标为10分度的卡尺，读数为12.04cm
丙：使用游标为20分度的卡尺，读数12.045cm
从这些数据中可以看出读数肯定有错误的是哪位同
学．
答案：甲
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螺旋测微器-读数
3.344mm
3.844mm
四位有效数字，精度为0.01mm
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读数为96.4s
游标卡尺，机械秒表，电子秒表没有估读
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接0~3V量程时读数为
_______V．
接0~15V量程时读数为
______V．
接0~3A量程时读数
为_______A．
接0~0.6A量程时读数
A．
2.16V 10.5V 0.79A 0.16A
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电表的读数
最小刻度为“1”，十分之一估读；
最小刻度为“2”，二分之一估读；
最小刻度为“5”，五分之一估读；
欧姆表，由于刻度不均，可以不估读，但
估读同样不会错。
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多用电表-读数
1.40V
1200Ω
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三、《说明》中基本实验的复习
实验名称
1、速度随时间的变化规律（实验、探究）
2、力的合成和分解 力的平行四边形定则
（实验、探究）
3、加速度与物体质量、物体受力的关系（实
验、探究）
4、验证机械能守恒定律（实验、探究）
5、决定导线电阻的因素（实验、探究）
要求
Ⅱ
Ⅱ
Ⅱ
Ⅱ
Ⅱ
6、描绘小灯泡的伏安特性曲线（实验、探究） Ⅱ
7、测量电源的电动势和内阻（实验、探究）
Ⅱ
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实验名称
8、用油膜法估测分子的大小（实验、探究）
要求
Ⅰ
9、单摆的周期与摆长的关系（实验、探究）
10、测定玻璃的折射率（实验、探究）
11、验证动量守恒定律（实验、探究）
Ⅰ
Ⅰ
Ⅰ
金陵中学物理组 夏广平
近年江苏高考实验试题考查情况
1、验证力的平行四边形定则
2、匀变速运动
加速度与力和质量的关系
3、验证机械能守恒定律
4、测量电源电动势和内电阻
5、决定导线电阻的因素
6、描绘小灯泡的伏安特性曲线
无（比较简单）
2009年（2007年
2006年）
无（外省考查较多）
2010年（06、外省
较多）
无（比较简单）
无（07、外省较多）
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近年江苏高考实验试题考查情况
7、电表选择、改装、读数
8、复杂的电路设计
9、以电阻或电源电动势测量为目的
简单电路设计
10、长度的测量 、有效数字、线
性图像研究
11、在特定理论模型并且现实可操
作情境上简单的设计实验的规律探
究、猜想和方案选择
12、误差来源分析
无（复杂）
无（不确定性）
2008年、2009年、
2010年
2008年、2009年、
2010年
2008年、2009年、
2010年
2008年、2009年、
2010年
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力学中心问题——打点计时器与纸带处理
实验名称
相关性
速度随时间的变化规律
力的合成和分解 力的平行四边形定则
加速度与物体质量、物体受力的关系
验证机械能守恒定律
单摆的周期与摆长的关系
验证动量守恒定律
√
√
√
√
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打点计时器与纸带处理问题复习
（1）打点计时器的纸带记录了什么物理量？如何记
录的?
（2）通过打点计时器的纸带可以测出什么物理量？
（3）各物理量是怎样测出的？数据如何处理?
金陵中学物理组 夏广平
(1)是匀加速直线运动吗？
(2)能求出1到5计数点的瞬时速度吗？
(3)能否求得加速度？如何减小误差？有几种
方法求得加速度？
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求加速度的几种方法：
• (1)逐差法
a1  a 2  a3 ( s 4  s5  s6 )  ( s1  s 2  s3 )
a

2
3
(3T )
总结：将纸带分成相等时间的两段，注意时间为
每一大段的时间。
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(2)速度-时间图象法①
计数点
速度cm/s)
1
2
3
4
5
19.5
29.35
43.25
49.6
59.65
注意(1)坐标的规范；(2)坐标
的最小单位取1,2，5；(3)
直线的斜率要适中。
总结：图象可以平均，也能
剔除错误数据。
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(3)速度-时间图象法②
第n间格
1
2
3
4
5
6
平均速度
14.5
24.5
34.2
44.7
54.5
64.8
说明：(1)匀变速直线运动的
平均速度的变化率等于加速
度；(2)剪纸带贴的方法原理
与其相同。(3)0-1,0-2,0-3…
的平均速度-时间图象的斜率
也等于加速度。
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电学中心问题——电阻的测量
实验名称
决定导线电阻的因素
描绘小灯泡的伏安特性曲线
测量电源的电动势和内阻
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各种电阻的测量
●定值电阻的测量
伏安法（伏伏法、安安法、
伏阻法、安阻法）
●电表电阻的测量
替代法
●电池内阻的测量
半偏法、满偏法
比较法
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电阻的测量( 电表内阻的测量)
1．电压表、电流表各一只
如图①电流表的内阻R=U/I
如图②电压表的内阻R=U/I
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2．实验中有两只同种电表，若已知其中一只电表的
内阻，要求测量另一只电表的内阻
①测电流表的内阻
如图③所示，将两只电流表并联，
则
Ir I r
1 1
2 2
②测电压表的内阻
如图④所示，将两只电流表串
联，则 U1 U 2
r1

r2
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说明：内阻已知的电流
表，相当于一只电压表，
能计算电压。内阻已知的
电压表，相当于一只电流
表，能计算电流。
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3．两只同种电表的内阻均未知，如果有一只电阻箱，
可以测量出它们的内阻
①测电流表的内阻
测量电路如图⑤所示，闭合Ｓ，两只电表的示
数分别为I1、I2，则， I1r1  I 2 r2 ①
断开Ｓ，两只电表的示数分别为I1’、I2’， 此时电阻
箱阻值为Ｒ，则 I1' (r1  R)  I 2' r2 ② 由①②可解得
I 2 I1' R
I1 I1' R
r1 
, r2 
'
'
'
'
I1 I 2  I 2 I1
I1 I 2  I 2 I1
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②测电压表的内阻
测量电路如图⑥所示，断开Ｓ，两只电表的示数分
别为U1、U2，则 U1  U 2
r1
r2
闭合Ｓ，两只电表的示数分别为U
1’、U2’，此时电阻箱
'
U1
1
' 1
阻值为Ｒ，则
U (
 )
r1
2 r
2
R
'
'
U1U 2  U 2U1
r1 
R
'
U 2U 2
U1'U 2  U1U 2'
r2 
R
'
U1U 2
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4．用替代法测电表内阻
①测电流表的内阻
实验原理图如图⑦所示，实验中，闭合S1，S2接a，
调节R’，使两电表均有适当的示数，并记下电表A的
示数I；S2接b，保持R ’不变，调节Ｒ使电表示数仍为I，
记下此时电阻箱的阻值R0，则待测电流表的内阻r= R0 。
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②测电压表的内阻
把图⑦中待测电流表换成待测电压表即可。实验步骤
同上。
分析：以上两种实验中，用电阻箱来“替代” 待测电
表（当然可以是待测电阻）。待测电表被替代后，图
⑦中的R’要保持不变，电流表A起显示电路工作状态的
作用。
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5．用半偏法测电表内阻
①测电流表的内阻
1、实验中，闭合S1，调节R’使电流表示数满偏；
2、保持R’不变，闭合S2，调节R，使电流表示数为满
偏的一半。
3、记下此时电阻箱的阻值R0。
4、RG= R0
测量值比真实值偏小
这个实验中，电流表的内阻要远小于滑动变阻器的阻
值。
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②半偏法测电压表的内阻
1、实验中，闭合S，电阻箱的阻值R0 =0，调节R’
和R，使电压表示数满偏
2、保持R’不变，增大电阻箱的阻值，使电压表示
数为满偏的一半
3、记下此时电阻箱的阻值R1。
4、RV= R0
测量值比真实值偏大
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分析：对比图⑧、图⑨两种实验，电表内阻较小的，
用限流电路，滑动变阻器的阻值较大，测量值比真实
值偏小；电表内阻较大的，用分压电路，滑动变阻器
的阻值较小，测量值比真实值偏大。
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伏安法测电阻常见变形
两电流表
A1
A2
原理：已知A2的内阻，及A2、A1的量程、最大承受
电压接近，把A2表当作电压表。
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两伏特表
V1
V2
原理：
利用V1的内阻已知，串联电流相等的原理求解。
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双电流表测内阻：
A1
A2
原理： 利用电阻箱中的电流是A2和A1的差，
而电阻可直接读出，故可以测A1的内阻。
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电流表与电阻箱
RX
A
R
原理： 通过开关改变接入电路的电阻，保证
电流相同，则R=Rx
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伏特表与电阻箱
Rx
R
V
原理：通过开关改变接入电路的电阻，保证
电压相同，则R=Rx
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半偏法
A
K2
1
K1
原理：电源内阻很小，可以忽略。先闭合K1调节滑动
变阻器使G表满偏，再闭合K2，调节电阻箱使G表半偏，
此时Rg=R。(外电路电阻很大，电流可以认为不变)
金陵中学物理组 夏广平
满偏法
A
R1
R2
K2
1
K1
原理：电源内阻很小，可以忽略。先闭合K1调节R1的
大小使电流表满偏，再闭合K2减小R1为原来的一半后，
调节 R2使电流表仍然满偏。则Rg=R1R2/(2r+R1)
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电压表法
A
R
V
K
原理：电流表 Rg=（U—IR）/I
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电流表法
A1
A2
K
原理：电流表A1内阻Rg=(I0—I)R/I
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求差法
K2
A1
A2
K1
原理：如图，首先闭合K1，调节电阻箱使A2满偏，
此时电阻箱的读数为R1，其次再闭合K2调节电阻箱
使A2满偏，此时电阻箱的读数为R2，则RA1=R2－R1
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测定电源电动势与内阻
E
I
Rr
U  E  Ir
Er
Er
A
V
A
R
V
R
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误差的分析（图象法）
U  E  Ir
① 找到误差的原因
② 用图象分析误差
U
Er
电源的真实
U-I曲线
V
A
U/RV
R
O
E测 ＜ E真
I
r测＜r真
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Er
U
A
电源的真实
U-I曲线
V
IRA
R
O
E测 ＝ E真
I
r测＞r真
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例：分析用下面方法测电源电动势的误差
Er
Er
A
A
R
V
R
E测 ＝ E真
r测＞r真
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例：分析用下面方法测电源电动势的误差
Er
Er
V
V
A
R
R
E测 ＜ E真
r测＜r真
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四、物理实验方法总结
※实验原理的设计方法：控制变量法、等效替代法、
理想化方法、放大法；
※实验误差的控制方法：多次测量法、累积法；
※实验数据的测量方法：直接和间接测量；
※实验数据的处理方法：直接比较法、平均值法、
列表法、图象法。
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作图的基本规则是：
※尽可能保证测量时的数字在图上也是比例准确的．
※坐标轴所代表的物理量及单位，各分度值要用相应有效
数字标明
※尽量使图线充满图纸，如是直线，尽量使其与横轴成角
度30°到60°间.如果实验数据只分布在某一区段,纵坐标
就可以不从0开始，以充分利用图纸．
※各数据点均应用记号标明，如在图中用 “×”或用“·”等
确定点的位置．
※连线作图时要使数据点均匀分布在图线两侧，以起到取
平均值的作用．
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※一般在已知数据间用实线相连，数据区域外用虚线延
伸．在已知规律情况下，如果某个数据点明显偏离图线，
可以作为错测而舍去。
※在一些情况中，物理量间的关系或规律并不是一次函
数关系，需要作图时，因通常为曲线，在连线时要注意
光滑连接，数据点要尽量多，这样才能较好地作出与实
际相符的图线．
※曲线改直法：有时可设法变为一次函数以让物理量间
的关系更加明确．
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实验设计的问题
精确性：在实验误差允许的范围内，应尽可能
安全性：实验方案的实施要安全可靠，不会对
可操作性：实验应便于操作和读数，便于进行
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电学实验设计几大问题:
※仪器选择问题
※电表改装问题
※分压与限流接法问题
※内接与外接问题
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实验题中的探究过程
科学探究的基本要素：
1.提出问题
2.猜想与假设
3.制定计划与设计实验
4.进行实验与收集证据
5.分析与论证
6.评估
7.交流与合作
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• 例．某同学看到一只鸟落在树枝上的P处，他测定
鸟在树枝上下振动30次用时34s，鸟飞走后，该同
学为了能精确测定这只鸟质量，他采用了下列探究
方法：在树技上的P点，悬挂不同质量的砝码，并
分别测得树枝上下振动30次所用的时间，测定的数
据记录如下表。
背景材料
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砝码质量
100 200 300 400 500 600
m/g
时间t/s 21.2 30.0 36.7 42.4 47.4 52.0
他从测量数据，提
出了时间与质量成
正比的假设，所以
用电子表格作出了
图象；之后,他从图
象否则了自己的假
设，并提出了新的
假设。
猜想与假设
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(1)如果是你，应该提出何种假设 t  m ；
(2)根据你的假设，简要写出对假设的论证过程。
(3)根据研究结果，请计算鸟的质量。
提出新的假设
进行分析
表述论证过程
应用规律得出结果
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其它几点提醒
1、加强对《说明》中基本实验的实践复习，坚持
让学生在考前再动手认真做一做相关实验。
2、形成实验的知识网络，特别重视知识的迁移。
3、重视教材演示实验和阅读材料中的小实验。
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小结
※ 基本器材、基本实验
※ 数据处理、图象分析
※ 典型模型、常见变式
※ 探究思维、设计能力
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敬请指导,谢谢!
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