高考物理实验题数据的处理方法
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2024年高考物理实验题得高分的方法总结在高考物理实验题中获得高分是很多学生的梦想,然而,由于物理实验的复杂性和对实验技巧和理论知识的综合能力要求较高,很多学生在实验环节表现不佳。
下面将从实验前准备、实验过程中的技巧、实验数据处理和实验报告写作等方面总结一些方法,帮助同学们在2024年高考物理实验题中取得高分。
一、实验前准备1. 熟悉实验内容和要求:在进行实验前,要仔细阅读实验的内容和要求,确保自己对实验的目的、原理和步骤有清晰的认识。
可以结合教材和参考书籍对知识进行查漏补缺,确保对实验所涉及的理论知识有充分的理解。
2. 物料和仪器的熟悉与检查:在实验之前,要熟悉实验所需的物料和仪器,了解其使用方法和操作注意事项。
并在进行实验前进行仪器的检查,确保其正常工作。
3. 实验方案的设计:在进行实验前,要对实验方案进行合理设计。
要考虑到实验的可行性、操作的难易程度和实验结果的可靠性。
可以参考一些经典的实验方案,也可以结合实际情况进行创新设计,但要保证实验的有效性和结果的可验证性。
二、实验过程中的技巧1. 仪器使用技巧:在使用仪器的过程中,要注意仪器的正确使用方法和操作规程,避免使用中出现不必要的误差。
要注意测量仪器的零位、量程和分辨率等参数的合理选择,确保实验数据的准确性。
2. 实验操作的规范性:实验操作要规范、细致,注意细节的处理。
例如,在进行实验时,要小心操作、稳定操作,避免实验过程中的外力干扰。
要准确记录实验数据和观察结果,并按照实验要求进行实验步骤的操作。
3. 结果的处理与分析:在实验数据的处理和分析中,要选择合适的方法和工具进行数据处理,如用适当的数学模型对实验数据进行拟合和计算,并对实验结果进行系统性的分析和解释。
要注意结果的可靠性和精确性,避免误差的积累和结果的主观性。
三、实验数据处理1. 数据的整理和筛选:在处理实验数据时,要将数据进行整理和筛选,去除不符合实验要求的数据和异常数据。
要注意数据的质量和准确性,避免因数据的不准确而造成实验结果的误解或错误。
图像法—高中物理实验方法(解析版)物理是一门以实验为基础的学科。
物理学所得出的定律,绝大多数是用实验探索得出来的,也就是通过大量实验来进行观察,实验是学生接受物理知识最符合认识规律的方法,由于物理现象研究是非常复杂的,各种因素交织在一起,这就需要我们来简化实验。
在做物理实验时,仅仅记下一些物理量的大小和实验现象是不够的,还需要将测得的数据进行归纳整理,由表及里,去粗取精,运用数学工具,总结出物理规律,因此,学生经常被一些繁难的运算和大大小小的实验误差所难倒,得不出正确的结论,还有些数据在实验中无法直接测得,而图像法能够很好的解决这些方面的问题。
1.图像法简介物理规律可以用文字来描述,也可以函数式来表示,还可以用图像来描述。
利用图像描述物理规律,解决物理问题的方法就称之为图像法。
图像法通过图像来确定物理量之间的关系,是一种科学探究的基本方法。
用图像法来描述物理过程具有形象直观的特点,可以清晰地描述出其变化的动态特征,把物理量之间的相互依赖关系和线性关系、周期性等清晰地呈现出来,通过图像的比较,学生能够较容易的理解物理过程发现物理规律,这种直观印象有时能透过事物的本质,诱使人们做更深入的探讨,利用图像法思路清晰可以使得物理问题简化明了,还能起到一般计算法所不能起到的作用,可以使物理概念得到进一步拓展,而且图像法能将物理学科和其它学科有机地结合起来,启迪学生的创新意识,培养创造能力,提高学生的综合能力。
在物理实验中应用图像法应注意以下几个方面:①搞清楚纵轴和横轴所代表的物理量,明确要描述的是哪两个物理量之间的关系。
比如加速度与力的关系,加速度与质量的关系。
②图线并不是表示物体实际运动的轨迹。
如匀速直线运动的S-T图像是一条斜向上的直线或曲线,但物体实际运动的轨迹可能是水平的直线,并不是向上爬坡的或曲线运动。
③在利用图像法的过程中,要根据实际问题灵活地建立坐标系,确定两个合适的物理量来作出图像。
如果坐标轴所代表的物理量选择的不合理,反而不能够简化实验。
高三物理实验的数据处理与分析在高三物理学习中,实验是探究物理规律和加深理解的重要方式。
而实验的数据处理与分析是实验结果的关键环节,它能帮助我们更好地理解实验现象,并将其与理论知识相结合。
本文将介绍高三物理实验的数据处理与分析的方法和技巧。
1. 实验数据的处理在进行物理实验时,我们需要记录实验现象、观测数据和所采用的仪器,这些数据经过处理后可以反映出物理过程和规律。
以下是实验数据处理的一般步骤:1.1 数据筛选与整理首先,我们需要对实验数据进行筛选和整理。
将实验数据按照时间、位置或参数等进行分类,并剔除明显不符合实验目的的异常数据。
1.2 数据单位和精度在进行实验数据处理时,我们需要确定使用的数据单位和精度。
合适的单位和精度有助于减小数据处理过程中的误差,并提高实验结果的准确性。
1.3 计算数据平均值对于一系列实验数据,我们通常需要计算其平均值。
通过求平均值,可以减少个别数据对实验结果的影响,并更准确地得出结论。
1.4 统计数据误差在进行数据处理时,我们需要对实验数据的误差进行统计分析。
常见的误差包括随机误差和系统误差。
通过统计数据误差,可以评估实验数据的可靠性和精确性。
2. 实验数据的分析实验数据处理结束后,我们需要进行数据分析,以从中提取有关实验现象和规律的信息。
以下是实验数据分析的几种常见方法:2.1 数据图表展示利用数据图表是数据分析的重要手段。
我们可以借助折线图、柱状图或散点图等方式,将实验数据以图表的形式直观地展现出来,从中观察数据的趋势和规律。
2.2 数据趋势分析通过对数据的趋势进行分析,我们可以发现实验中存在的规律和关系。
例如,可以通过线性回归分析来拟合实验数据,得出相关的物理关系方程。
2.3 数据对比与验证在数据处理和分析过程中,我们可以将实验数据与理论模型或已知结果进行对比和验证。
通过对比分析,可以检验实验数据的可靠性,并验证物理规律的适用性。
2.4 结果的解释和讨论在分析实验数据时,我们还需要对实验结果进行解释和讨论。
高考物理实验数据处理技巧如何准确处理实验数据实验在高考物理中起着重要的作用,而正确而准确地处理实验数据则是成功完成实验的关键。
本文将介绍一些高考物理实验数据处理的技巧,帮助同学们在实验中获得准确可靠的数据结果。
一、数据收集与记录1. 仪器准备:在进行物理实验前,要确保所使用的仪器设备处于正常工作状态。
检查仪器是否校准,是否存在损坏或不正常的情况。
2. 实验环境:确保实验环境的稳定性和准确性。
如温度、湿度等环境因素对实验结果的影响应予以控制或消除。
3. 数据记录:在进行实验时,要准确记录每次实验所得到的数据。
对于需要多次重复实验的情况,要记录每次实验的数据结果,以便后续数据处理与分析。
二、数据处理与分析1. 数据整理:对于多次实验所得到的数据,应将其整理成表格或图像形式,便于观察和比较数据结果。
将实验数据按照一定的顺序排列,便于后续的数据分析。
2. 数据平均:如果实验数据存在多个数据点,可以计算它们的平均值。
求平均值可以减小由于实验误差带来的偏差,使得数据更加可靠和准确。
求平均值时要注意使用适当的统计方法。
3. 数据处理方法:针对不同实验的数据特点,选择适当的数据处理方法。
常见的数据处理方法包括:绘制图表、计算均值、方差、标准差等。
三、数据误差分析与控制1. 误差来源:在物理实验中,数据误差来源于各个环节,如仪器误差、人为误差、环境误差等。
对于不同类型的误差,应采取相应的措施进行控制和修正。
2. 误差处理:对于确定性误差,应进行修正或补偿。
例如,对于仪器偏差,可以进行零点调整或者校正因子的修正。
对于随机误差,可以通过多次实验取平均值来减小误差。
3. 误差评估:对实验结果产生的误差进行评估,这样可以客观地判断实验数据的准确性和可靠性。
评估误差时可采用统计学原理以及相关的测量方法。
四、数据结果的合理解释与应用1. 结果分析:在数据处理的基础上,进行数据结果的分析与解释。
分析实验数据时,要注意与实验目的和已有理论知识进行比较和验证。
高考物理实验方法,题型及解决方法高考物理实验题类型及解决方法1、迁移类实验这类实验题具有如下特点:它们基本上都不是课本上现成的实验,但其原理、方法以及所要求的知识均是学生所学过的,即用“学过的实验方法”、“用过的仪器”进行新的实验,以考查其基本实验能力和理解、推理、迁移的能力。
解决这类问题的基本思路和方法是:仔细阅读题目,理解题意,在了解所介绍的实验仪器的基本原理、使用方法的基础上,运用以前所学过的知识、使用过的仪器和做过实验的方法,进行情景迁移、联想类比,就可解决问题。
【解析】这是游标卡尺拓展应用.圆弧形的游标尺相当于游标卡尺的游标尺,圆盘的边缘标有的刻度相当于主尺.在游标尺0刻度前读出19°,游标尺的第5条刻度线与主尺上的刻度对齐,在游标尺上读出0.5°.因此测量的夹角为19.5°.【解析】这是游标卡尺拓展应用.圆弧形的游标尺相当于游标卡尺的游标尺,圆盘的边缘标有的刻度相当于主尺.在游标尺0刻度前读出19°,游标尺的第5条刻度线与主尺上的刻度对齐,在游标尺上读出0.5°.因此测量的夹角为19.5°.2、应用型实验这类实验题具有如下特点:它们基本上以生活、生产和现代科技中的某一实际问题为背景立意命题,且多以信息题的形式出现,要求学生能够从题给的文字、图表中捕获有效信息,运用所学的基础知识来解答。
解决这类问题的基本思路和方法是:仔细阅读题目,理解题意,从题给的文字、图表中捕获有效信息,从中找出规律,通过联想、等效、类比等思维方法建立与新情景对应的物理模型,并在旧知识与物理模型之间架设桥梁,并将旧知识迁移并运用到新情景中去,然后进行推理、计算,从而解决问题。
3、设计型实验这类实验一般要求学生根据题目提出的目的、要求和给出的器材,设计出实验方案。
要求深刻理解物理概念和规律,并能灵活运用,具有较强的创新能力。
能将课本中分组实验和演示实验的实验原理、实验方法迁移到新的背景中,进而设计出实验方案。
实验11:用单摆测定重力加速度一、实验目的1.会用单摆测定重力加速度。
2.会使用秒表。
二、实验原理当偏角很小时,单摆做简谐运动,其运动周期为T =2πl g ,它与偏角的大小及摆球的质量无关,由此得到g =4π2l T 2。
因此,只要测出摆长l 和振动周期T ,就可以求出当地重力加速度g 的值。
处理数据有两种方法:(1)公式法:测出30次或50次全振动的时间t ,利用T =t n 求出周期;不改变摆长,反复测量三次,算出三次测得的周期的平均值T ,然后利用g =4π2l T 2求重力加速度。
(2)图象法:由单摆周期公式不难推出:l =g 4π2T 2,因此,分别测出一系列摆长l 对应的周期T ,作l -T 2的图象,图象应是一条通过原点的直线,求出图线的斜率k =Δl ΔT 2,即可利用g =4π2k =4π2Δl ΔT 2求得重力加速度值,如图所示。
三、实验器材带有铁夹的铁架台、中心有小孔的金属小球,不易伸长的细线(约1米)、秒表、带毫米刻度的米尺和游标卡尺。
四、实验步骤1.让细线的一端穿过金属小球的小孔,然后打一个比小孔大一些的线结,做成单摆。
2.把细线的上端用铁夹固定在铁架台上,把铁架台放在实验桌边,使铁夹伸到桌面以外,让摆球自然下垂,在单摆平衡位置处作上标记,如图。
3.用米尺量出摆线长度l ′,精确到毫米,用游标卡尺测出摆球的直径,即得出金属小球半径r ,计算出摆长l =l ′+r 。
4.把单摆从平衡位置处拉开一个很小的角度(不超过5°),然后放开金属小球,让金属小球摆动,待摆动平稳后测出单摆完成30~50次全振动所用的时间t ,计算出金属小球完成一次全振动所用时间,这个时间就是单摆的振动周期,即T =t N (N 为全振动的次数),反复测3次,再算出周期T =T 1+T 2+T 33。
5.根据单摆振动周期公式T =2πl g 计算当地重力加速度g =4π2lT 2。
6.改变摆长,重做几次实验,计算出每次实验的重力加速度值,求出它们的平均值,该平均值即为当地的重力加速度值。
高考物理电学实验题高考物理电学实验题众所周知,物理是高中必修科目之一,而电学则是物理中的一个重要分支。
在高考物理科目中,电学实验题通常占有相当比重,因此对于考生而言,熟练掌握电学实验题的解题方法以及注意事项,尤为关键。
在本文中,我们将针对高考物理电学实验题,进行具体分析和讲解,帮助考生更好地应对相关考题。
一、实验名称:电学基本测量电学基本测量题是高考物理电学实验题中的常见题型之一。
这类考题主要考察考生对电阻、电流等电学概念的理解程度,以及使用万用表等测量工具的能力。
在解此类题目时,考生需要牢记以下注意点:1. 万用表的选择和使用万用表通常分为数字式和指针式两种,考生需要根据实验题目的需求进行选择。
在使用时,考生应注意保持稳定的测量状态,避免出现误差。
2. 连接电路的正确性连接电路的正确性也是解决电学基本测量实验题的关键之一。
考生应根据实验题目中的电路图,正确接线,并注意避免接错线、插反极性等问题。
二、实验名称:欧姆定律的验证欧姆定律是电学中的基本定律之一,其表达式为U=IR。
在高考物理考试中,欧姆定律验证题经常出现,考察考生对欧姆定律的理解情况。
在解此类题目时,考生需要特别注意以下几点:1. 电路的选择和设计欧姆定律验证通常需要考生根据电路图进行电路设计。
在设计时,考生应着重注意电路中电阻的选择和电流的控制等问题。
2. 数据的准确性欧姆定律验证需要考生进行实验测量,因此考生必须准确测量电路中的电压和电流等参数。
此外,考生还需注意数据的记录和计算过程中的错误排除。
三、实验名称:电桥平衡测量电桥平衡测量是一种常见的电学实验方法,适用于电阻、电容等参数的测量。
在高考物理电学实验中,电桥平衡测量题也常常出现。
在解此类题目时,考生主要需要注意以下几点:1. 电桥电路的设计和选择电桥电路的选择和设计是电桥平衡测量的重点。
在设计时,考生需要确定电桥的桥臂阻值和所需的基准电阻等参数。
在此过程中,考生还需考虑如何调节电阻以达到电桥平衡。
高一物理实验数据处理与分析方法物理实验是高中物理学习的重要组成部分,通过实验可以直观地观察和验证物理理论,培养学生实践操作能力和科学思维。
而实验数据的处理与分析是物理实验中不可或缺的环节。
本文将介绍一些高一物理实验数据处理与分析的方法。
1. 数据处理前的准备在进行物理实验时,首先要确保实验环境的稳定性和实验器材的精确性。
实验数据的准确性和可重复性直接影响实验的可靠性和科学性。
因此,在进行实验之前,需要对实验仪器进行校准和检查,保证实验器材的精确度和灵敏度。
2. 数据采集与记录在实验过程中,需要通过实验仪器采集数据,并进行准确的记录。
一般来说,物理实验的数据包括实验条件、测量数据和实验结果等方面。
实验条件主要包括实验环境温度、湿度等参数,测量数据是实验过程中测得的物理量数值,实验结果是通过数据处理和分析得到的最终结论。
3. 数据处理方法对于实验数据的处理,通常需要进行数据整理、数据筛选和数据加工等过程。
数据整理是将采集到的数据按照一定的格式整理成表格或图表,以便于后续分析和比较。
数据筛选是指从大量数据中筛选出符合要求的数据,剔除异常值和误差较大的数据,保证实验数据的可靠性。
数据加工是指在整理和筛选的基础上,对数据进行进一步的处理和计算,得到更加精确的结果。
4. 数据分析方法数据分析是物理实验中重要的一部分,通过对实验数据的分析可以揭示物理规律和现象之间的关系。
常见的数据分析方法包括平均值计算、数据拟合、相关系数计算等。
平均值计算是对多次重复实验的数据进行求平均,以减小实验误差,得到更加准确的结果。
数据拟合是通过数学模型和曲线拟合方法,将实验数据与理论模型进行比较和匹配,得到理论参数的估计值。
相关系数计算是评价数据之间相关性的指标,通过计算相关系数可以判断两组数据之间的线性关系和相关程度。
5. 实验结果的解释与讨论在数据处理和分析的基础上,需要对实验结果进行解释和讨论。
解释实验结果是指根据实验数据和分析结果,对实验现象和物理规律进行解释和说明。
2021年高考物理一轮复习考点专题(08)实验二探究弹力和弹簧伸长量的关系(解析版)考点一基础实验考查处理实验数据的方法1.列表分析法:分析列表中弹簧拉力F与对应弹簧的形变量Δx的关系,可以先考虑F和Δx的乘积,再考虑F和Δx的比值,也可以考虑F和(Δx)2的关系或F和Δx的关系等,结论:FΔx为常数.2.图象分析法:作出FΔx图象,如图所示.此图象是过坐标原点的一条直线,即F和Δx成正比关系.作图的规则:(1)要在坐标轴上标明轴名、单位,恰当地选取纵轴、横轴的标度,并根据数据特点正确确定坐标起点,使所作出的图象几乎占满整个坐标图纸.(2)作图线时,尽可能使直线通过较多坐标描点,不在直线上的点也要尽可能对称分布在直线的两侧(若有个别点偏离太远,则是因偶然误差太大所致,应舍去).(3)要注意坐标轴代表的物理量的意义,注意分析图象的斜率、截距的意义.题型1 对实验操作的考查【典例1】如图(a)所示,一弹簧上端固定在支架顶端,下端悬挂一托盘;一标尺由游标和主尺构成,主尺竖直固定在弹簧左边;托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置,简化为图中的指针.现要测量图(a)中弹簧的劲度系数.当托盘内没有砝码时,移动游标,使其零刻度线对准指针,此时标尺读数为1.950 cm;当托盘内放有质量为0.100 kg的砝码时,移动游标,再次使其零刻度线对准指针,标尺示数如图(b)所示,其读数为________ cm.当地的重力加速度大小为9.80 m/s2,此弹簧的劲度系数为________N/m(保留3位有效数字).【答案】3.775 53.7【解析】标尺的游标为20分度,精确度为0.05 mm,游标的第15个刻度与主尺刻度对齐,则读数为37 mm +15×0.05 mm=37.75 mm=3.775 cm.弹簧形变量x=(3.775-1.950) cm=1.825 cm,砝码平衡时,mg =kx , 所以劲度系数k =mg x =0.100×9.801.825×10-2N/m =53.7 N/m.【变式1】(1)某次研究弹簧所受弹力F 与弹簧长度L 的关系实验时得到如图甲所示的F L 的图象.由图象可知:弹簧原长L 0=________ cm ,由此求得弹簧的劲度系数k =________ N/m.(2)如图乙的方式挂上钩码(已知每个钩码重G =1 N),使(1)中研究的弹簧压缩,稳定后指针指示如图乙,则指针所指刻度尺示数为________ cm.由此可推测图乙中所挂钩码的个数________个. 【答案】(1)3.0 200 (2)1.50 3【解析】(1)由题图甲可知,弹簧原长L 0=3.0 cm.由胡克定律F =kx 得k =F x =12 N0.09 m -0.03 m=200 N/m.(2)由题图乙可知,指针所指刻度尺示数为L =1.50 cm.设钩码个数为n ,由胡克定律得nG =k (L 0-L ),解得n =k L 0-L G =200 N/m ×0.03 m -0.015 m1 N=3. 题型2 对数据处理和误差的考查【典例2】某同学做实验探究弹力和弹簧伸长量的关系,并测量弹簧的劲度系数是k .他先将待测弹簧的一端固定在铁架台上,然后将分度值是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧,并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺面上.当弹簧自然下垂时,指针指示的刻度数值记作L 0;弹簧下端挂一个50 g 的砝码时,指针指示的刻度数值记作L 1;弹簧下端挂两个50 g 的砝码时,指针指示的刻度数值记作L 2;…;挂七个50 g 的砝码时,指针指示的刻度数值记作L 7.(1)下表记录的是该同学已测出的6个数值,其中有两个数值在记录时有误,它们的代表符号分别是________和________.代表符号 L 0L 1L 2L 3 L 4L 5L 6L 7刻度数值/cm1.703.405.108.6010.312.1(2)37(3)为充分利用测量数据,该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差,分别计算出了三个差值:d 1=L 4-L 0=6.90 cm ,d 2=L 5-L 1=6.90 cm ,d 3=L 6-L 2=7.00 cm.请你给出第四个差值:d 4=________=________ cm.(4)根据以上差值,可以求出每增加50 g 砝码,弹簧平均伸长量ΔL .ΔL 用d 1、d 2、d 3、d 4表示的式子为:ΔL =________.代入数据解得ΔL =________cm.(5)计算弹簧的劲度系数k =________ N/m.(取g =9.8 m/s 2)【答案】(1)L 5 L 6 (2)6.85(6.84~6.86均可) 14.05(14.04~14.06均可) (3)L 7-L 3 7.20(7.18~7.22均可) (4)d 1+d 2+d 3+d 44×41.75 (5)28【解析】(1)通过对6个值的分析可知记录有误的是L 5、L 6(估读位不正确).(2)用分度值是毫米的刻度尺测量时,应正确读数并记录到毫米的下一位,由题图知L 3=6.85 cm ,L 7=14.05 cm.(3)利用逐差法并结合已求差值可知第四个差值d 4=L 7-L 3=14.05 cm -6.85 cm =7.20 cm. (4)ΔL =d 1+d 2+d 3+d 44×4=6.90+6.90+7.00+7.2016cm =1.75 cm.(5)ΔF =k ·ΔL ,又ΔF =mg ,所以k =ΔF ΔL =mg ΔL =0.050×9.80.017 5 N/m =28 N/m.【变式2】某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系.(1)将弹簧悬挂在铁架台上,将刻度尺固定在弹簧一侧.弹簧轴线和刻度尺都应在________(填“水平”或“竖直”)方向.(2)弹簧自然悬挂,待弹簧________时,长度记为L 0;弹簧下端挂上砝码盘时,长度记为L x ;在砝码盘中每次增加10 g 砝码,弹簧长度依次记为L 1至L 6.数据如下表:(3)如图所示是该同学根据表中数据作的图,纵轴是砝码的质量,横轴是弹簧长度与________(填“L 0”或“L x ”)的差值.(4)由图可知弹簧的劲度系数为________ N/m ;通过图和表可知砝码盘的质量为________.(结果保留两位有效数字,重力加速度取9.8 m/s 2)【答案】(1)竖直 (2)静止 L 3 1 mm (3)L x (4)4.9 10 g【解析】(1)为保证弹簧的形变只由砝码和砝码盘的重力引起,所以弹簧轴线和刻度尺均在竖直方向. (2)弹簧静止时,记录原长L 0;表中的数据L 3与其他数据有效数字位数不同,所以数据L 3不规范,标准数据应读至厘米位的后两位,最后一位应为估计值,所以刻度尺的分度值为1 mm. (3)由题图知所挂砝码质量为0,x 为0,所以x 应为弹簧长度与L x 的差值.(4)由胡克F =k Δx 知,mg =k (L -L x ),即mg =kx ,所以图线斜率即为劲度系数k =ΔmgΔx=60-10×10-3×9.812-2×10-2N/m =4.9 N/m.同理,砝码盘质量m =kL x -L 0g =4.9×27.35-25.35×10-29.8kg =0.01 kg =10 g. 考点二 创新实验考查本实验需要测量的物理量是弹力和弹簧的伸长量,命题创新的方向有: 1.运用k =ΔFΔx来处理数据 (1)将“弹力变化量”转化为“质量变化量”; (2)将“弹簧伸长量”转化为“弹簧长度变化量”. 2.将弹簧平放在桌面上,消除弹簧自身重力的影响.3.利用计算机及传感器技术,得到弹簧弹力和弹簧形变量的关系图象. 4.将弹簧换为橡皮条.题型 探究弹簧的劲度系数与其长度的关系【典例3】某实验小组探究弹簧的劲度系数k 与其长度(圈数)的关系.实验装置如图甲所示:一均匀长弹簧竖直悬挂,7个指针P 0、P 1、P 2、P 3、P 4、P 5、P 6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处;通过旁边竖直放置的刻度尺,可以读出指针的位置,P 0指向0刻度.设弹簧下端未挂重物时,各指针的位置记为x 0;挂有质量为0.100 kg 的砝码时,各指针的位置记为x .测量结果及部分计算结果如下表所示(n 为弹簧的圈数,取重力加速度为9.80 m/s 2).已知实验所用弹簧总圈数为60,整个弹簧的自由长度为11.88 cm.P 1P 2P 3P 4P 5P 6x 0(cm) 2.04 4.06 6.06 8.05 10.03 12.01 x (cm) 2.64 5.26 7.81 10.30 12.93 15.41 n 10 20 30 40 50 60 k (N/m)163 ① 56.043.633.828.81k(m/N) 0.006 1②0.017 9 0.022 9 0.029 6 0.034 7(1)(2)以n 为横坐标,1k 为纵坐标,在图乙给出的坐标纸上画出1kn 的图象.(3)图乙中画出的直线可近似认为通过原点.若从实验中所用的弹簧截取圈数为n 的一段弹簧,该弹簧的劲度系数k 与其圈数n 的关系表达式为k =________ N/m ;该弹簧的劲度系数k 与其自由长度l 0(单位为m)的关系表达式为k =________ N/m.【答案】(1)81.7 0.012 2 (2)见解析图 (3)1.75×103n 3.47l 0【解析】(1)根据胡克定律有mg =k (x -x 0),解得k =mg x -x 0=0.100×9.805.26-4.06×10-2 N/m ≈81.7 N/m ,1k≈0.012 2.(2)1kn 图象如图所示.(3)根据图象可知,k 与n 的关系表达式为k =1.75×103n N/m ,由于60匝弹簧的总长度为11.88 cm ,则n 匝弹簧的原长满足n l 0=6011.88×10-2,代入k=1.75×103nN/m ,可得k =3.47l 0N/m.【变式3】某研究性学习小组要研究弹簧的劲度系数与绕制弹簧的金属丝直径间的关系,为此他们选择了同种材料制成的不同直径的钢丝来绕制弹簧.(1)进行此项实验需要采用控制变量法,除了材料相同外,你认为还应控制哪些因素相同(写出两项即可)______________________________________________.(2)用游标卡尺测量绕制弹簧的钢丝直径,某次测量示数如图所示,则该钢丝的直径为________mm.(3)根据下表中相关数据,分析可得:在其他条件相同的情况下,弹簧的劲度系数与其所用钢丝直径的________次幂成正比.可)(2)1.4 (3)4【解析】(1)弹簧的自然长度、总匝数、弹簧圈的直(半)径或弹簧的粗细或弹簧的横截面积等. (2)由图知,该钢丝的直径为1 mm +4×0.1 mm =1.4 mm.(3)由表可得弹簧的劲度系数与其所用钢丝直径的几次幂的比值,1320.9=146.7,4141.2=345,1321.11=118.9,4140.83=498.8,1320.81=162.9,4141.44=287.5,1320.73=180.8,4141.73=239.3,1320.66=200,4142.07=200,故在其他条件相同的情况下,弹簧的劲度系数与其所用钢丝直径的4次幂成正比.。
物理:实验数据的图象处理方法— “化曲为直”在物理实验中,为了减小误差,总是要多次测量求平均值,而更为有效的方法是“化曲为直”——用图象处理数据,这在高考试题中屡见不鲜。
两个物理量间的关系有很多都不是一次函数关系,对应的图象也不是直线,不容易对图象进行分析,如果进行适当的数学变换,并确定新的坐标,使得“物理量”间呈现简单的线性,即为“化曲为直”的处理方法。
例1.(08年天津卷)(某同学利用单摆测定当地重力加速度,发现单摆静止时摆球重心在球心的正下方,他仍将从悬点到球心的距离当作摆长L ,通过改变摆线的长度,测得6组L 和对应的周期T ,画出L 一T 2图线,然后在图线上选取A 、B 两个点,坐标如图所示。
他采用恰当的数据处理方法,则计算重力加速度的表达式应为g = 。
请你判断该同学得到的实验结果与摆球重心就在球心处的情况相比,将 。
(填“偏大”、“偏小”或“相同”)解析:设A 、B 的摆线长为L A 和L B ,摆线到重心的距离为L ',所以A 、B 的两处的摆长分别为L A +L '和L B +L ',根据周期公式2l T gπ=得224gT l π=则224A A gT L L π'+= (1) 同理有224B B gT L L π'+= (2)由(2)—(1)得2222222()444B A B A B A gT gT g T T L L πππ--=-= 2224()()B A B A L L g T T π-=- 从式子中可以看出,最终的结果与重心的位置无关,所以不影响g 值的测量。
例2.(08年江苏卷)某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律.弧形轨道末端水平,离地面的高度为H 。
将钢球从轨道的不同高度h 处静止释放,钢球的落点距轨道末端的水平距离为s .(1)若轨道完全光滑,s 2与h 的理论关系应满足s 2= (用H 、h 表示).(2)该同学经实验测量得到一组数据,如下表所示:h (10-1m)2.003.004.005.006.00 s 2 (10-1m2.623.895.206.537.782)请在坐标纸上作出s 2--h 关系图.(3)对比实验结果与理论计算得到的s 2--h 关系图线(图中已画出),自同一高度静止释放的钢球,水平抛出的速率 (填“小于”或“大于”)理论值.(4)从s 2--h 关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率差十分显著,你认为造成上述偏差的可能原因是 .解析:(1)根据机械能守恒,可得离开轨道时速度为gh 2,由平抛运动知识可求得时间为gH2,可得Hh vt s 4==,即Hh s 42=(2)依次描点,连线,注意不要画成折线。
高考物理实验技巧分享如何准确记录数据与分析结果在高考物理实验中,准确记录数据和分析结果对于获取高分至关重要。
以下是一些物理实验的技巧和方法,帮助你有效地记录数据并分析结果。
一、实验前的准备在进行物理实验之前,确保你已经熟悉所需的实验仪器和装置,并明确实验的目的和步骤。
准备实验所需的各种器材和物品,并进行必要的校准和调整。
二、准确记录数据1. 使用合适的仪器:选择适合实验要求的仪器,并正确使用它们。
例如,使用数字多用表而不是模拟表,因为数字多用表具有更高的精度和准确度。
2. 操作规范:在实验过程中,要遵循正确的操作规范。
注意正确的电路连接、操作步骤和测量方法,确保不会因为个人误操作而产生数据误差。
3. 确定合适的测量单位:选择合适的测量单位以确保数据的准确性。
对于不同的实验参数,选择合适的单位,如米、秒、千克等。
4. 反复测量和平均值:为了提高数据的准确性,进行多次测量并计算平均值。
重复实验可以减小测量误差,并获得更可靠的数据。
5. 记录精度:记录数据时,要根据测量仪器的精度进行四舍五入。
例如,如果测量结果保留两位小数的仪器测得为3.145,那么应记录为3.14。
三、数据处理与分析结果1. 数据整理:将实验数据整理成表格或图形,以便更清晰地观察和分析。
确保表格的标题明确,标注正确的单位,并保持表格整洁清晰。
2. 绘制图表:对于需要展示数据变化趋势的实验,使用合适的图表形式,如折线图、柱状图等。
图表要有标题和坐标轴标注,确保清晰易懂。
3. 数据分析:通过观察图表或表格,进行数据的分析和解读。
根据实验结果,分析数据的变化规律,找出可能存在的因果关系或趋势。
4. 计算误差:根据实验数据计算误差或不确定度,以评估实验数据的可靠程度。
了解误差的大小和来源,可以帮助你判断实验结果的准确性。
5. 结果讨论:根据实验结果,进行结果讨论。
分析实验结果与理论预期的一致性,并提出可能的原因和解释。
对结果可能存在的不确定性进行讨论。
高考物理实验题的解题思路是什么高考物理实验题是考查学生对物理知识的理解、应用和实验操作能力的重要题型。
对于许多考生来说,这部分题目可能具有一定的挑战性,但只要掌握了正确的解题思路,就能有效地提高答题的准确性和效率。
一、认真审题这是解决任何问题的首要步骤,对于高考物理实验题更是如此。
在审题时,要仔细阅读题目中的每一个字、每一句话,明确实验的目的、原理、器材、步骤以及需要测量和计算的物理量。
例如,如果题目是探究加速度与力和质量的关系,那么就要清楚实验是通过控制变量法来研究的,需要测量加速度、力和质量这几个物理量,并且要知道使用的实验器材(如小车、砝码、打点计时器等)以及实验的大致步骤。
同时,要注意题目中的关键词和限制条件。
比如,“精确测量”“误差允许范围内”“忽略摩擦”等等,这些条件会对解题方法和答案的准确性产生重要影响。
二、回顾相关知识点在明确了实验目的和要求后,要迅速回顾与该实验相关的物理知识点。
这包括实验所涉及的物理定律、公式、概念等。
以测量电阻的实验为例,就需要回顾欧姆定律、电阻的串并联规律、电表的读数方法、误差分析等知识点。
只有扎实地掌握了这些知识,才能在解题时灵活运用。
三、分析实验原理和方法理解实验原理是解题的关键。
要弄清楚实验是基于什么样的物理原理来设计的,以及为什么要采用这样的方法。
比如,在验证机械能守恒定律的实验中,原理是只有重力做功的情况下,机械能守恒。
通过测量物体下落过程中的高度和速度,来验证动能的增加量是否等于重力势能的减少量。
对于一些复杂的实验,可能会涉及多种原理和方法的综合运用。
这就需要我们对各个原理和方法之间的关系有清晰的认识,能够准确地选择和运用。
四、确定实验器材根据实验目的和原理,确定所需的实验器材。
要了解各种器材的用途、精度和使用方法。
比如,在测量小灯泡的伏安特性曲线实验中,需要用到电源、电压表、电流表、滑动变阻器、小灯泡、开关和导线等器材。
要知道电压表和电流表的量程选择原则,滑动变阻器的限流接法和分压接法的适用情况等。
高考物化生如何进行科学实验的数据处理和图表绘制高考物理、化学和生物科目中都涉及实验操作和数据处理的内容。
科学实验的数据处理和图表绘制是考生需要熟练掌握的技能之一,它不仅能够加深对实验结果的理解,还能提升科学实验的可靠性和准确性。
本文将就高考物化生学科如何进行科学实验的数据处理和图表绘制进行探讨,并给出相应的实例说明。
一、数据处理1. 数据整理和计算在进行科学实验时,实验数据通常需要经过整理和计算才能得到有意义的结果。
其中,整理数据包括数据的分类、归类、清洗和筛选等步骤,以便于后续分析;计算数据则是根据实验目的和数据特征选择相应的统计方法或数学模型进行计算和分析。
例如,在物理实验中测量重力加速度的过程中,需要记录不同高度下自由落体物体的运动时间,并根据一定的公式计算重力加速度。
在这个过程中,考生需要将实验数据整理为表格形式,并进行数据处理和计算,得到最终的重力加速度结果。
2. 数据统计和分析实验数据的统计和分析是科学实验中非常重要的一部分。
通过对实验数据的统计和分析,可以得到一些变量之间的关系和规律,进而对实验结论进行推断和解释。
在化学实验中,考生可能需要通过测量溶液中反应物浓度的变化来确定反应速率。
通过对实验数据的统计和分析,可以绘制反应速率随时间的变化曲线,并进一步得到反应速率的动力学方程和相关参数。
这样的分析有助于加深对反应机理的理解和探索。
二、图表绘制科学实验的数据处理结果通常通过图表的形式展示,以便于直观地观察数据的规律和趋势。
常见的图表类型包括折线图、柱状图、饼图等,考生需要根据实验数据的性质和需要选择适当的图表类型进行绘制。
1. 折线图折线图适用于展示变量随时间、浓度等连续变量关系的变化趋势。
绘制折线图时,考生需要将实验数据按照自变量和因变量的关系进行配对,并将数据点用线段连接起来,以形成平滑的曲线。
例如,在生物实验中,考生可能需要通过测量植物光合作用速率随光照强度的变化来研究光合作用的影响因素。
⾼考物理实验⽅法,七种主要⽅法 物理实验⽤“学过的实验⽅法”、“⽤过的仪器”进⾏新的实验,以考查其基本实验能⼒和理解、推理、迁移的能⼒。
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⾼中物理实验七种主要⽅法 1、控制变量法 在实验中或实际问题中,常有多个因素在变化,造成规律不易表现出来,这时可以先控制⼀些物理量不变,依次研究某⼀个因素的影响和利⽤。
如⽓体的性质,压强、体积和温度通常是同时变化的,我们可以分别控制⼀个状态参量不变,寻找另外两个参量的关系,最后再进⾏统⼀。
欧姆定律、⽜顿第⼆定律等都是⽤这种⽅法研究的。
2、等效替代法 某些物理量不直观或不易测量,可以⽤较直观、较易测量⽽且⼜有等效效果的量代替,从⽽简化问题。
如在验证动量守恒实验中,发⽣碰撞的两个⼩球的速度不易直接测量,可⽤⽔平位移代替⽔平速度研究;在描绘电场中的等势线时,⽤电流场来模拟电场等都⽤了等效思想。
3、累积法 把某些难以⽤常规仪器直接准确测量的物理量⽤累积的⽅法,将⼩量变⼤量,不仅可以便于测量,⽽且还可以提⾼测量的准确程度,减⼩误差。
如测量均匀细⾦属丝直径时,可以采⽤密绕多匝的⽅法;测量单摆的周期时,可测30-50个全振动的时间;分析打点计时器打出的纸带时,可隔⼏个点找出计数点分析等。
4、留迹法 有些物理过程是瞬息即逝的,我们需要将其记录下来研究,如同摄像机⼀样拍摄下来分析。
如⽤沙摆描绘单摆的振动曲线;⽤打点计时器记录物体位置;⽤频闪照相机拍摄平抛的⼩球位置;⽤⽰波器观察交流信号的波形等。
5、外推法 有些物理量可以局部观察或测量,作为它的极端情况,不易直观观测,如果把这局部观察测量得到的规律外推到极端,可以达到⽬的。
例如在测电源电动势和内电阻的实验中,⽆法直接测量I=0(断路)时的路端电压(电动势)和短路(U=0)时的电流强度,通过⼀系列U、I对应值点画出直线并向两⽅延伸,交U轴点为电动势,交I轴点为短路电流。
物理实验数据处理的基本方法1.数据收集:在物理实验中,首先需要收集实验数据。
可以使用各种仪器和设备进行测量、记录和采集实验数据。
确保数据的准确性和可靠性。
2.数据整理:在数据收集后,需要对数据进行整理和整合。
这可以包括删除无效数据、排除异常值、对数据进行分类等。
确保数据的整洁和一致性。
3.数据可视化:将数据可视化是一个有力的方法,可以帮助研究人员更好地理解数据和发现隐藏在数据中的模式和趋势。
常用的数据可视化方法包括绘制直方图、散点图、线图等。
4.数据分析:对数据进行分析是了解数据背后规律的重要手段。
常用的数据分析方法包括统计分析、查找关联性、回归分析、频谱分析等。
这些方法可以帮助确定数据之间的相互关系,提取重要的特征和信息。
5.误差分析:误差是物理实验中不可避免的部分,对实验数据的误差进行分析是确保实验结果可靠性的重要环节。
常用的误差分析方法包括确定绝对误差、相对误差、平均误差、标准差等。
通过误差分析,可以评估实验的准确性和精确性。
6.结果解释:在完成数据处理和分析后,需要对结果进行解释和讨论。
这包括总结数据的主要趋势和规律,解释与已有理论和模型的一致性,讨论实验结果的物理意义等。
7.结论和讨论:在数据分析和结果解释的基础上,得出结论和讨论物理实验的目标和研究问题。
这可以包括总结实验结果的重要发现和贡献,提出对未来研究的建议和思考。
总之,物理实验数据处理是一个复杂的过程,需要科学的方法和技巧。
通过合理地应用数据收集、整理、可视化、分析和解释的方法,可以更好地理解实验数据和揭示实验中的物理规律。
高考物理实验题必备知识点高考物理中,实验题一直是重要的考查部分。
掌握必备的知识点,对于在实验题中取得高分至关重要。
接下来,咱们就一起梳理一下那些关键的知识点。
一、测量工具的使用与读数1、刻度尺读数时要估读到分度值的下一位。
注意测量起点是否为零刻度线。
2、游标卡尺精度的判断:10 分度的游标卡尺,精度为 01mm;20 分度的游标卡尺,精度为 005mm;50 分度的游标卡尺,精度为 002mm。
读数方法:主尺读数加上游标读数乘以精度。
3、螺旋测微器读数时要估读到千分之一毫米位。
读数公式:固定刻度读数加上可动刻度读数乘以 001mm。
4、电流表和电压表看清量程和分度值,注意电流表内接和外接的选择。
欧姆表要进行调零,读数时要乘以相应的倍率。
二、力学实验1、探究小车速度随时间变化的规律实验原理:利用打点计时器在纸带上打出的点,计算小车在不同时刻的速度。
数据处理:通过描点作图,得出速度随时间变化的图象。
2、探究加速度与力、质量的关系控制变量法的应用:先保持质量不变,探究加速度与力的关系;再保持力不变,探究加速度与质量的关系。
实验误差分析:要考虑摩擦力、绳子拉力等因素对实验结果的影响。
3、验证机械能守恒定律实验原理:通过比较重物下落过程中动能的增加量和重力势能的减少量是否相等来验证机械能守恒。
注意事项:选择质量较大、体积较小的重物,以减小空气阻力的影响。
三、电学实验1、测定金属的电阻率用伏安法测量电阻,需要考虑电流表内接和外接的误差。
测量金属丝的长度和直径时要多次测量取平均值。
2、描绘小灯泡的伏安特性曲线滑动变阻器的接法:分压式接法可以使电压从零开始调节。
图象的分析:曲线不是直线的原因是灯泡电阻随温度变化。
3、测量电源的电动势和内阻实验方法:常用伏安法,也可以用安阻法或伏阻法。
数据处理:通过图象的截距和斜率求出电动势和内阻。
四、实验数据的处理1、列表法将实验数据列成表格,清晰直观地展示数据的变化。
2、图象法根据数据画出图象,能更形象地反映物理量之间的关系。
高考物理实验题解析技巧高考物理实验题在考试中所占比重较大,因此掌握解析实验题的技巧对于提高物理成绩至关重要。
本文将为大家分享一些解析高考物理实验题的技巧,希望对大家备考有所帮助。
一、理解实验步骤和目的解析物理实验题的第一步是理解实验的步骤和目的。
通常,实验题会给出一些实验步骤和具体要求,例如使用仪器测量某个物理量、按照特定方法进行实验等。
我们需要认真阅读题目,弄清楚实验的目的和要求,以便能够有针对性地解答问题。
二、熟悉实验原理和公式在解析实验题时,我们需要熟悉实验涉及到的物理原理和相关的公式。
这些物理原理和公式通常可以从高中物理课本或教材中找到。
通过弄清楚实验与哪些物理原理相关,我们能够更好地理解实验的意义和目的,并能够运用适当的公式进行计算和分析。
三、合理使用实验数据解析实验题时,我们需要审慎使用实验数据。
有时,实验数据可能不够准确或完整,我们需要通过合理推测和计算来得出正确的结论。
在使用实验数据时,我们需要注意数据的可靠性,并根据实验步骤和物理原理进行合理的数据处理。
四、善于利用物理图像和模型在解析实验题时,我们可以尝试使用物理图像和模型来帮助理解和解答问题。
物理图像可以帮助我们直观地理解物理现象和实验过程,而物理模型可以用来建立数学模型,从而进行定量分析和计算。
善于使用物理图像和模型可以帮助我们更快速地理解实验内容和解决问题。
五、注重实验精神和创新思维解析实验题时,我们应该注重实验精神和创新思维。
实验精神包括仔细观察、精确测量、数据分析等能力,而创新思维则包括灵活运用物理原理、提出新的解决方法等能力。
通过注重实验精神和创新思维,我们可以更好地掌握解析实验题的技巧。
六、多做实验题目和模拟实验解析实验题的技巧需要通过实践来掌握和熟练运用。
因此,我们需要多做一些高考真题和模拟实验题目,通过实际操作和解题实践来提高解析实验题的技巧和能力。
同时,我们也可以参加一些实验竞赛或科学实验活动,进一步锻炼和提升自己的实验能力。
从高考试题探究实验数据的处理方法吴强(山东省泰山外国语学校271000 taianwu007@)高考是在考查知识及运用的同时,注重考查能力,并且把能力放在首位,而《考试说明》中对能力考查要求中指出:要考查“实验与探究能力:……能理解实验原理和方法;……会记录、处理实验数据,并得出结论”。
那么,在近几年高考中考查过哪些实验数据的处理方法呢?笔者就此谈一谈实验数据的处理方法。
一、数据处理方法的考查下面表1呈现了新考纲中的16个学生实验,在处理实验数据时所使用的主要方法。
表2呈现了2008 年全国各省市高考试题对实验数据处理方法。
从以上两表和近几年的高考试题可以看出,高考多是考查学生用图象法处理数据的能力。
学生可根据图线找函数关系,确定图线方程,根据图象纵横截距、斜率的物理意义确定待求量,平滑曲线还具有多次测量取平均值的效果,有时可根据图线发现测量错误。
这一考点在06、08年的高考卷中较为突显。
06年有7套高考卷要求用作图法处理数据,其中3套涉及测绘小灯泡伏安特性曲线,3套是测电池电动势和内电阻。
07年四川卷要求从给出的图线中,求电源电动势E和电阻R2 。
08年有6套高考卷要求用作图法处理数据。
由此可见,高考对学生科学研究方法论的能力要求较高。
二、数据处理方法的示例1.图象法:利用实验数据,将实验中物理量之间的函数关系用函数图象表示出来,这种方法叫图象法。
用图象法处理实验数据是物理实验中最常用的方法之一。
用图象法处理数据的优点是直观、简便,有取平均的效果,由图线的斜率、截距、所包围面积和图线的交点等可以研究物理量之间的变化及其关系,找出规律。
作图的规则是:①作图一定要用坐标纸.坐标纸的大小要根据测量数据有效数字的多少和结果的需要来定;②要标明坐标轴名、单位,在轴上每隔一定相等的间距按有效数字位数标明数值;③图上连线要是光滑曲线(或直线),连线时不一定要通过所有的数据点,而是要使数据点在线的两侧合理的分布;④在图上求直线的斜率时,要选内插法取线上相距较远的两点,不一定要取原来的数据点;⑤作图时常设法使图线线性化,即“化曲为直”。
例1(2008广东15).某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性。
现有器材:直流恒流电源(在正常工作状态下输出的电流恒定....)。
电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等。
(1)若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性,请你在图1的实物图上连线。
(2)实验的主要步骤:①正确连接电路,在保温容器中注入适量冷水,接通电源,调节并记录电源输出的电流值;②在保温容器中添加少量热水,待温度稳定后,闭合开关, , ,断开开关;③重复第②步操作若干次,测得多组数据。
(3)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值,并据此绘得图2的R-t 关系图线,请根据图线写出该热敏电阻的R-t 关系式:R= + t (Ω) (保留3位有效数字)。
解析:(1)、(2)略。
(3)、改变温度后,热敏电阻的阻值也随着改变,电压表的示数改变,从图象可知R 与t 成线性关系。
将图象延长求得图象的纵截距为100Ω,在图象上利用内插法求得斜率为0.395,所以1000.395R t =+(Ω)。
答案:(1)图略;(2)记录电压表电压值、温度计数值;(3)R=100+0.395 t 。
点评:获取实验数据后,作出图象分析图象,得出实验结论。
这是命题的一大亮点,也是高考能力的要求。
2.列表法:通过实验获取实验数据,设计表格将数据记录在表格中,通过分析得出结论的方法叫列表法。
数据列表可以简单而又明确的表示出有关物理量之间的关系,有助于找出物理量之间的规律性的联系。
列表的要求是①写明表的标题或加上必要的说明;②必须交待清楚表中各符号所表示的物理量的意义,并写明单位;③表中的数据要正确反映测量结果的有效数字。
例2(2008江苏lO )某同学想要了解导线在质量相同时,电阻与截面积的关系,选取了材料相同、质量相等的5卷导线,进行了如下实验:(1)用螺旋测微器测量某一导线的直径如下图(图略)所示. 读得直径d = mm.(2)该同学经实验测量及相关计算得到如下数据:请你根据以上数据判断,该种导线的电阻与截面积是否满足反比关系?若满足反比关系,请说明理由;若不满足,请写出R与S应满足的关系.(3)若导线的电阻率ρ=5.1×10-7Ω·m,则表中阻值为3.1Ω的导线长度l= m(结果保留两位有效数字)解析:(1)略,(2)、猜测计算各组的RS、RS2的乘积,比较分析得出R与S满足R 与S2成反比(或RS2 =常量)(3)、有电阻定律的表达式变形计算得到l=19m.答案:(1) 1.200 ;(2) 不满足,R与S2成反比(或RS2=常量)。
(3) 19点评:获取实验数据,将数据记录在表格中,分析计算数据的方法是多样的,可将数据加、减、乘、除、平方、立方、开方、求三角函数值等,通过比较判断的结论3.逐差法:凡是自变量做等量变化,而引起应变量也做等量变化时,则可采用逐差法求出应变量的平均变化值。
用打点计时器打出的纸带计算加速度时常用到的此方法,这种方法充分利用了测量数据,具有较好的取平均的效果。
例3(2008北京理综)某同学和你一起探究弹力和弹簧伸长的关系,并测弹簧的劲度系数k。
做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上,然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧,并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上。
当弹簧自然下垂时,指针指示的刻度数值记作L0,弹簧下端挂一个50g的砝码时,指针指示的刻度数值记作L1;弹簧下端挂两个50g的砝码时,指针指示的刻度数值记作L2;……;挂七个50g的砝码时,指针指示的刻度数值记作L7。
①下表记录的是该同学已测出的6个值,其中有两个数值在记录时有误,它们的代表符号分别是和.测量记录表:图3②实验中,L 3和L 7两个值还没有测定,请你根据上图3将这两个测量值填入记录表中。
③为充分利用测量数据,该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差,分别计算出了三个差值:140 6.90d L L cm =-=,251 6.90d L L cm =-=,3627.00d L L cm =-=。
请你给出第四个差值:d 4= = cm 。
④根据以上差值,可以求出每增加50g 砝码的弹簧平均伸长量L ∆。
L ∆用d 1、d 2、d 3、d 4表示的式子为:L ∆= ,代入数据解得L ∆= cm 。
⑤计算弹簧的劲度系数k = N/m 。
(g 取9.8m/s 2) 解析:①L 5,L 6两组数在读数时均没有估读。
②略。
③有逐差法可得4737.20d L L cm =-=④有逐差法可得4014L L L d -=∆=, 5124L L L d -=∆= ,6234L L L d -=∆=,7344L L L d -=∆=。
有以上四式得12341.7544d d d d L cm +++∆==⨯⑤有胡克定律和平衡条件得28/mgk N m L==∆ 答案:① L 5,L 6 ; ② 6.85(6.84-6.86) ,14.05(14.04-14.06);③ L 7-L 3 ,7.20(7.18-7.22) ;④1234()44d d d d +++⨯ , 1.75 ; ⑤ 28点评:逐差法常用来处理纸带上的数据,利用逐差法处理该实验的数据应属于实验的创新和方法的迁移,为此考生应学会实验数据的处理方法及其应用。
4.平均值法:将测定的某物理量相加求和,然后除以测量次数,得出结论的方法叫平均值法。
敬请注意,求取平均值时应该按原来测量仪器的准确度决定保留的位数。
例4(2008山东理综23)2007年诺贝尔物理学奖授予了两位发现“巨磁电阻”效应的物理学家。
材料的电阻随磁场的增加而增大的现象称为磁阻效应,利用这种效应可以测量磁感应强度。
若图4为某磁敏电阻在室温下的电阻一磁感应强度特性曲线,其中R B ,R 0分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值。
为了测量磁感应强度B ,需先测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值R B 。
请按要求完成下列实验。
(1)设计一个可以测量磁场中该磁敏电阻阻值的电路,在图5的虚线框内画出实验电路原理图(磁敏电阻及所处磁场已给出,待测磁场磁感应强度大小约为0.6~1.0T ,不考虑磁场对电路其它部分的影响)。
要求误差较小。
提供的器材如下:A.磁敏电阻,无磁场时阻值Ro=150ΩB.滑动变阻器R ,全电阻约20ΩC.电流表.量程2.5mA ,内阻约30ΩD.电压表,量程3V ,内阻约3k ΩE.直流电源E ,电动势3V ,内阻不计F.开关S ,导线若干(2)正确接线后,将磁敏电阻置入待测磁场中,测量数据如下表根据上表可求出磁敏电阻的测量值R B =________Ω, 结合图4可知待测磁场的磁感应强度B=_________T 。
(3)试结合图4简要回答,磁感应强度B 在0~0.2T 和0.4~1.0T 范围内磁敏电阻阻值的变化规律有何不同?(4)某同学查阅相关资料时看到了图6所示的磁敏电阻在一定温度下的电阻一磁感应强度特性曲线(关于纵轴对称),由图线可以得到什么结论?解析:(1)当B=0.6T 时,磁敏电阻的阻值约为6×150Ω=900Ω,由与滑动变阻器的全阻值为20Ω,比磁敏电阻小得多,故滑动变阻器选择分压式供电电路;由于x VA xR R R R >,所以电流表应采用内接法。
电路图如图7所示。
(2)根据表中的数据可以求得磁敏电阻的阻值分别为R 1=1500Ω,R 2=1517Ω,R 3=1500Ω,R 4=1492Ω,R 5=1506Ω.故电阻的测量值为123455R R R R R R ++++==1500Ω由于0150010150B R R ==,从图4中可以读出B=0.90 T (3) 在0~0.2T 范围内,磁敏电阻的阻值随磁感应强度非线性变化(或不均匀变化);在0.4~1.0T 范围内,磁敏电阻的阻值随磁感应强度线性变化(或均匀变化)(4) 从图6可以看出,当加磁感应强度大小相等、方向相反的磁场时,磁敏电阻的阻值相等,故磁敏电阻的阻值与方向无关。
答案:(1)如右图7所示 (2)1500, 0.90(3)在0~0.2T 范围内,磁敏电阻的阻值随磁感应强度非线性变化(或不均匀变化);在0.4~1.0T 范围内,磁敏电阻的阻值随磁感应强度线性变化(或均匀变化)(4)磁场反向.磁敏电阻的阻值不变。
图7点评:从表象上看,此题较生,但撇开新材料(“巨磁电阻”救应),会看到这是一个伏安法测电阻的电路设计问题,涉及电流表的内外接,滑动变阻器的分压和限流接法,列表法、公式法、平均值法、图象法处理实验数据且二次利用图象获取数据二次利用图象得到结论。