高考物理中常用的学生实验(16个)
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近十年高考物理实验题集锦2001年广东物理卷第14题. (5分)某同学以线状白炽灯为光源,利用游标卡尺两脚间形成的狭缝观察光的衍射现象后,总结出以下几点: A.若狭缝与灯丝平行,衍射条纹与狭缝平行 B.若狭缝与灯丝垂直,衍射条纹与狭缝垂直 C.衍射条纹的疏密程度与狭缝的宽度有关 D.衍射条纹的间距与光的波长有关 以上几点中,你认为正确的是 .14.a ,c ,d (答对1个给1分,答对2个给3分,答对3个给5分,有错就不给分)2001年广东物理卷第15题. (6分)一打点计时器固定在斜面上某处,一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下,如图7所示.图8是打出的纸带的一段.图7 图8(1)已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz ,利用图8给出的数据可求出小车下滑的加速度a = . (2)为了求出小车在下滑过程中所受的阻力,还需测量的物理量有 .用测得的量及加速度a 表示阻力的计算式为f = .15.(1)4.00 m/s 2 (3分,3.90~4.10 m/s 2之间都正确)(2)小车质量m ;斜面上任意两点间距离l 及这两点的高度差h .(1分,有错就不给分)ma lh mg (2分)2001年广东物理卷第16题. (9分)图9中E 为电源,其电动势为ε,R 1为滑线变阻器,R 2为电阻箱,A 为电流表,用此电路,经以下步骤可近似测得A 的内阻R A :①闭合K 1,断开K 2,调节R 1,使电流表读数等于其量程I 0;②保持R 1不变,闭合K 2,调节R 2,使电流表读数等于2I ,然后读出R 2的值,取R A ≈R 2. (1)按图9所示电路在图10所给出的实物图中画出连接导线.图9 图10(2)真实值与测得值之差除以真实值叫做测量结果的相对误差,即A 2A-R R R .试导出它与电源电动势ε、电流表量程I 0及电流表内阻R A 的关系式.(3)若I 0=10mA ,真实值R A 约为30Ω,要想使测量结果的相对误差不大于5%,电源电动势最小应为多少伏?16.(1)连线如图所示.图1(2)由步骤①得01I R R A=+ε①由步骤②得222221I R R R R R R R R A A A =+⋅+⋅+ε② 解得:A A A R I R R R ε2=- ③ (3)6V【解析】本题考查半偏法测电流表内阻的接线和误差分析及实验能力。
高考物理实验总复习实验1、研究匀变速直线运动实验2、探究弹力和弹簧伸长的关系实验3、验证力的平行四边形定则实验4、验证牛顿第二定律实验5、研究平抛运动实验6、探究动能定理实验7、验证机械能守恒定律实验8、验证动量守恒定律实验9、探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度实验10、测定金属的电阻率(螺旋测微器的使用)实验11、描绘小电珠的伏安特性曲线实验12、把电流表改装为电压表实验13、测定电源的电动势和内阻实验14、多用电表的使用实验15、示波器的使用实验16、传感器的简单应用实验17、测定玻璃的折射率实验18、用双缝干涉测光的波长说明:1.要求会正确使用的仪器主要有:刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、电火花或电磁打点计时器、弹簧秤、温度表、电流表、电压表、示波器、多用电表、滑动变阻器、电阻箱,等等。
2.要求认识误差问题在实验中的重要性,了解误差的概念,知道系统误差和偶然误差;知道用多次测量求平均值的方法减小偶然误差;能在某些实验中分析误差的主要来源;不要求计算误差。
3.要求知道有效数字的概念,会用有效数字表达直接测量的结果。
间接测量的有效数字运算不做要求。
物理实验的基本知识(一)系统误差和偶然误差做物理实验,不仅要观察物理现象,还要找到现象中的数量关系,这就需要知道有关物理量的数值.要知道物理量的数值,必须进行测量.测量的结果不可能是绝对精确的.例如,用刻度尺来量长度,用天平来称质量,用温度计来测温度,用电流表或电压表来测电流或电压,测量出来的数值跟被测物理量的真实值都不能完全一致,测出的数值与真实值的差异叫做误差.从来源看,误差可以分成系统误差和偶然误差两种.系统误差是由于仪器本身不精确、或实验方法粗略、或实验原理不完善而产生的.例如,天平的两臂不严格相等或砝码不准,称质量时没有考虑空气浮力的影响,做热学实验时没有考虑散热损失等,都会产生系统误差.系统误差的特点是在多次重做同一实验时,误差总是同样地偏大或偏小,不会出现这几次偏大另几次偏小的情况.要减小系统误差,必须校准测量仪器,改进实验方法,设计在原理上更为完善的实验.偶然误差是由各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生的.例如,用有毫米刻度的尺量物体的长度,毫米以下的数值只能用眼睛来估计,各次测量的结果就不一致,有时偏大,有时偏小.偶然误差总是有时偏大,有时偏小,并且偏大和偏小的机会相同.因此,我们可以多进行几次测量,各次测得数值的平均值就比一次测得的数值更接近于真实值.(二)测量仪器使用常规物理《考试说明》中要求学生熟练掌握的基本仪器有13种,除打点计时器和滑动变阻器不需要读数外,其余11种都涉及到读数问题。
了解打点计时器的结构、原理及使用方法.会用纸带求速度及根据v-t图象处理数据.1.打点计时器⑴电磁打点计时器:它是一种记录运动物体在一定时间间隔内位移的仪器。
当接通6 V以下低压交流电源时,在线圈和永久磁铁的作用下,振片便上下振动起来,位于振片一端的振针就跟着上下振动而打点,这时,如果纸带运动,振针就在纸带上打出一系列点,当交流电源频率为50 Hz时,它每隔0.02 s打一点,即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔为0.02 s。
⑵电火花计时器:它是利用火花放电在纸带上打出小点而显示点迹的计时仪器。
当接通220 V 交流电源,按下脉冲输出开关时,计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接负极的纸盘轴,产生火花放电,于是在运动纸带上就打出一系列点迹。
当电源频率为50 Hz 时,它也是每隔0.02 s打一次点,即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔也是0.02 s。
⑶电火花计时器工作时,纸带运动时受到阻力小,比电磁打点计时器实验误差小。
⑷打在纸带上的点,记录了纸带运动的时间,如果把纸带跟物体连在一起,纸带上的点就相应地表示出运动物体在不同时刻的位置。
说明:电磁打点计时器和电火花计时器的原理基本一样,打点的时间间隔都是0.02 s,所以今后的叙述中不再区分,统称打点计时器。
电磁打点计时器是利用电磁感应原理,其结构如图甲所示;电火花计时器是利用火花放电在纸带上打点的,其结构如图乙所示。
2.原理及使用电火花计时器 电磁打点计时器 工作电压 220 V 交流电 6 V 交流电 打点方式 周期性产生电火花振针周期性上下振动测量速度的原理跟运动物体边在一起的纸带上打出的点记录了物体在不同时刻的位置,用刻度尺测出两个计数点间的位移△x 。
打两个点的时间可用s n t 02.0)1(⨯-=∆求得,则平均速度tx v ∆∆=,当△t 很短时,可以认为tx ∆∆为t 时刻的瞬时速度。
【实验器材】打点计时器、学生电源、刻度尺、纸带、复写纸、导线、坐标纸.【实验步骤】1.把电磁打点计时器固定在桌子上,纸带穿过限位孔,把复写纸套在定位轴上,并且压在纸带上面.2.把电磁打点计时器的两个接线柱接到6 V 的低压交流电源上.3.接通电源开关,用手水平拉动纸带,使它在水平方向上运动,纸带上就打下一系列点. 4.取下纸带,从能看得清的某个点开始,往后数出若干个点,如果共有n 个点,那么n 个点的间隔数为n -1个,则纸带的运动时间Δt =(n -1)×0.02 s.5.用刻度尺测量出从开始计数的点到最后的点间的距离Δx .6、利用公式tx v ∆∆=-计算出纸带在这段时间内的平均速度。
高考物理实验复习大全16机械能守恒定律1、重力势能与质量、高度的关系实验仪器:动能势能演示器(J2169)教师操作:组装好仪器;将钢球下落定位孔提升到一定的高度,使其中一孔对准下面的透明圆筒,透明圆筒口部放入带布绒的圆柱体;让一钢球从定位孔中竖直下落,钢球撞击带布绒的圆柱体,并使之下滑一段距离;使用不同质量的钢球从不同高度下落重做上面实验。
实验结论:质量越大物体具有的重力势能越大,物体越高,重力势能越大。
2、弹性势能实验仪器:动能势能演示器(J2169)教师操作:用弹簧压缩杆将弹簧压缩,在其上端放进钢球,释放被压缩的钢球,钢球被弹起一定的高度;改变弹簧压缩量,重做上述实验。
实验结论:被压缩产生弹性形变的弹簧具有弹性势能;在弹性限度内,物体发生形变越大,弹性势能越大。
3、动能和势能的相互转化实验仪器:麦克斯韦滚摆(J04423)、弹簧振子、动能势能演示器(J2169)、单摆教师操作:演示动能和势能的相互转化。
4、验证机械能守恒实验仪器:密绕软弹簧、100克钩码、方座支架的铁圈、方座支架(J1102型)、长20厘米的金属棒、直尺实验目的:用竖直弹簧振子验证在只有重力和弹力做功时,系统的机械能守恒。
实验原理:设弹簧自然长(未挂钩码时弹簧下端的簧头距悬点O 的距离)为L 0,弹簧下挂质量为m 的钩码后,平衡时弹簧的伸长量为x 0。
竖直下拉钩码后放手,让弹簧振子振动,且振动到最高位置时,弹簧长度大于L 0。
设振子在最低位置和最高位置时弹簧的伸长量分别为x 1和x 2,则振动中钩码上升的高度为x =x 1-x 2,且x 的中点在平衡位置处。
设弹簧的倔强系数(劲度系数)为k ,则k= mg x 0设钩码在振动最低点时的重力势能为零,则此位置弹簧振子系统的机械能为E1= 12kx 12当钩码振动到最高点时,弹簧振子系统的机械能为E 2=12kx 22+mgx=12kx 22+mg(x 1-x 2)如果实验测得E 1=E 2,则弹簧振子在振动中机械能守恒被验证。
0 1 2 cm0 5 10A B C Dxx专题十六 力学实验2011年高考题组1.(2011 天津)用螺旋测微器测量某金属丝直径的结果如图所示。
该金属丝的直径是 mm 。
2.(2011 福建)某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的试验中:①用游标卡尺测定摆球的直径,测量结果如图所示,则该摆球的直径为 cm 。
②小组成员在试验过程中有如下说法,其中正确的是 。
(填选项前的字母) A .把单摆从平衡位置拉开30度的摆角,并在释放摆球的同时开始计时B .测量摆球通过最低点100次的时间t ,则单摆周期为100t C .用悬线的长度加摆球的直径作为摆长,代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大 D .选择密度较小的摆球,测得的重力加速度值误差较小 3.(2011 四川)某研究性学习小组进行了如下实验:如图所示,在一端封闭的光滑细玻璃管中注满清水,水中放一个红蜡做成的小圆柱体R 。
将玻璃管的开口端用胶塞塞紧后竖直倒置且与y 轴重合,在R 从坐标原点以速度v 0=3cm/s 匀速上浮的同时,玻璃管沿x 轴正方向做初速为零的匀加速直线运动。
同学们测出某时刻R 的坐标为(4,6),此时R 的速度大小为 cm/s ,R 在上升过程中运动轨迹的示意图是 。
(R 视为质点)N图甲2/s 2图乙4.(2011 江苏单科)某同学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”.弹簧测力计A 挂于固定点P ,下端用细线挂一重物M .弹簧测力计B 的一端用细线系于O 点,手持另一端向左拉,使结点O 静止在某位置.分别读出弹簧测力计A 和B 的示数,并在贴于竖直木板的白纸上记录O 点的位置和拉线的方向.(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N ,图中A 的示数为 N .(2)下列不必要...的实验要求是 .(请填写选项前对应的字母) A .应测量重物M 所受的重力 B .弹簧测力计应在使用前校零 C .拉线方向应与木板平面平行D .改变拉力,进行多次实验,每次都要使O 点静止在同一位置(3)某次实验中,该同学发现弹簧测力计A 的指针稍稍超出量程,请你提出两个解决办法. 4.(2011 广东)如图甲所示,是“研究匀变速直线运动”实验中获得的一条纸带,O 、A 、B 、C 、D 和E 为纸带上六个计数点.(1)OD 间的距离为 cm .(2)如图乙所示,是根据实验数据绘出的s -t 2图象(s 为各计数点至同一起点的距离),斜率表示 ,其大小为 m /s 2(保留三位有效数字)图乙s5.(2011 全国课标)利用图甲所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度.一斜面上安装有两个光电门,其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处,光电门甲的位置可移动,当一带有遮光片的滑块自斜面上滑下时,与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t .改变光电门甲的位置进行多次测量,每次都使滑块从同一点由静止开始下滑,并用米尺测量甲、乙之间的距离s ,记下相应的t 值;所得数据如下表所示.完成下列填空和作图:(1)若滑块所受摩擦力为一常量,滑块加速度的大小a 、滑块经过光电门乙时的瞬时速度v 、测量值s 和t 四个物理量之间所满足的关系式是 ;(2)根据表中给出的数据,在图乙给出的坐标纸上画出ts-t 图线;(3)由所画出的ts-t 图线,得出滑块加速度的大小为a = m /s 2(保留2位有效数字).6.(2011 重庆)某同学设计了图甲所示的装置,利用米尺、秒表、轻绳、轻滑轮、轨道、滑块、托盘和砝码等器材来制定滑块和轨道间的动摩擦因数μ。
电磁学实验大全电场1 库仑定律电场强度1、两种电荷间相互作用实验仪器:有机玻璃棒、丝绸、碎纸片、毛皮、橡胶棒(2支)教师操作:用橡胶棒与毛皮摩擦后,放于碎纸片附近观察橡胶棒吸引碎纸片情况。
实验现象:被橡胶棒吸起的纸片中,较大的纸片先落下来。
实验结论:橡胶棒与丝绸摩擦后就带电了,带电物体会吸引轻小物体;带电体在空气中不断放电,使它带电量不断减少,因而吸引轻小物体的力也相应减小,所以较大纸片先落下来。
教师操作:将橡胶棒摩擦过的毛皮靠近碎纸片。
实验现象:毛皮带上正电,也会吸引轻小物体。
教师操作:用云台支起一根橡胶棒,再将它与另一根橡胶棒并在一起,用毛皮摩擦它们的一端,使之带上同种电荷,再观察两端相互作用的情况,发现它们相斥,而且它们的距离越小斥力越大,过一会儿,它们间的作用力会明显减弱。
实验结论:它们带上了同种电荷,而电荷间作用的规律是同种电荷相斥,异种电荷相吸,斥力的大小与电荷间的距离有关,距离越小,斥力越大,反之,距离越大,斥力越小;斥力的大小还与电量有关,电量越大,斥力越大;由于放电的原因,棒上的电量不断减小,而斥力也随时间的增大而明显减小。
2、电荷量及元电荷实验仪器:密立根油滴仪(J2438)、猴头喷雾器、停表、钟表油密立根油滴仪:它的外形结构如图所示,这是一种专为中学设计的仪器。
它主要由电源、观察显微镜、油滴室、照明系统等组成。
仪器电源在底座内,它将交流220伏输入电压变为直流500伏和交流7伏;观察显微镜带有刻度分划板,便于读出油滴运动的距离,配合计时停表,可测定油滴运动速度,利用齿轮、齿条的调焦,能清晰观察油滴。
油滴室内是两块水平放置的平行金属板组成的电容器,电容器上的直流电压在0~500伏内连续可调,平行极板的极性由三挡换向电键转换,电压大小由直流电压表指示,改变电压的大小和方向可以控制油滴在电场中运动的快慢和方向;照明系统采用6~8伏,3瓦灯泡为光源,发热量小,发出的光经聚光镜将平行极板内的油滴照亮,它可绕转臂旋转,便于调节视场照度。
2018高考物理实验总结大全1、长度的测量会使用游标卡尺和螺旋测微器,掌握它测量长度的原理和方法.2、研究匀变速直线运动打点计时器打下的纸带。
选点迹清楚的一条,舍掉开始比较密集的点迹,从便于测量的地方取一个开始点O,然后(每隔5个间隔点)取一个计数点A、B、C、D …。
测出相邻计数点间的距离s1、s2、s3… 利用打下的纸带可以:⑴求任一计数点对应的即时速度v:如(其中T=5×0.02s=0.1s)⑵利用“逐差法”求a:⑶利用任意相邻的两段位移求a:如⑷利用v-t图象求a:求出A、B、C、D、E、F各点的即时速度,画出v-t图线,图线的斜率就是加速度a。
注意事项:1、每隔5个时间间隔取一个计数点,是为求加速度时便于计算。
2、所取的计数点要能保证至少有两位有效数字3、探究弹力和弹簧伸长的关系(胡克定律)探究性实验利用右图装置,改变钩码个数,测出弹簧总长度和所受拉力(钩码总重量)的多组对应值,填入表中。
算出对应的弹簧的伸长量。
在坐标系中描点,根据点的分布作出弹力F随伸长量x而变的图象,从而发确定F-x间的函数关系。
解释函数表达式中常数的物理意义及其单位。
该实验要注意区分弹簧总长度和弹簧伸长量。
对探索性实验,要根据描出的点的走向,尝试判定函数关系。
(这一点和验证性实验不同。
)4、验证力的平行四边形定则目的:实验研究合力与分力之间的关系,从而验证力的平行四边形定则。
器材:方木板、白纸、图钉、橡皮条、弹簧秤(2个)、直尺和三角板、细线该实验是要用互成角度的两个力和另一个力产生相同的效果,看其用平行四边形定则求出的合力与这一个力是否在实验误差允许范围内相等,如果在实验误差允许范围内相等,就验证了力的合成的平行四边形定则。
注意事项:1、使用的弹簧秤是否良好(是否在零刻度),拉动时尽可能不与其它部分接触产生摩擦,拉力方向应与轴线方向相同。
2、实验时应该保证在同一水平面内3、结点的位置和线方向要准确5、验证动量守恒定律因此只需验证:m1OM+m2OP=m1OM'+m2OP'。
高中物理生活中小实验教案
实验目的:通过利用杠杆原理来测量物体的质量,加深学生对物理学杠杆原理的理解,并
培养学生动手实验的能力。
实验材料:
1. 杠杆
2. 测量尺
3. 不同质量的物体
4. 夹子(用于固定杠杆)
实验步骤:
1. 将杠杆固定在桌子上,确保杠杆可以自由旋转。
2. 在杠杆的一端通过夹子固定一个物体(例如一个千克杠铃)。
3. 在杠杆的另一端用手轻轻推动,直到杠杆处于平衡状态。
4. 测量物体距离杠杆支点的距离(记作L1)和推动点距离支点的距离(记作L2)。
5. 根据杠杆原理,利用公式 ML1 = mL2 计算出大物体的质量M。
实验提示:
1. 在测量过程中要注意保持杠杆平衡,以确保测量结果的准确性。
2. 测量物体的质量时,可以选择不同质量的物体进行实验,比较结果的差异。
3. 在进行实验时,要注意保持实验环境的安静和稳定,避免外部因素的干扰。
实验结果:
通过实验测量,可以得出物体的质量M,与实际的质量进行对比,验证实验结果的准确性。
同时也可以观察不同质量物体的杠杆平衡状态,进一步理解杠杆原理。
拓展实验:
1. 可以尝试改变杠杆的长度和质量,观察对测量结果的影响。
2. 可以讨论杠杆在不同条件下的应用,如杠杆原理在天平等仪器中的应用。
专题 2012高考物理实验全攻略知识结构:自然科学是实验性科学,物理实验是物理学的重要组成部分.理科综合对实验能力提出了明确的要求,即是“设计和完成实验的能力”,它包含两个方面:Ⅰ.独立完成实验的能力.(1)理解实验原理、实验目的及要求;实验原理中学要求必做的实验可以分为4个类型:练习型、测量型、验证型、探索型.对每一种类型都要把原理弄清楚.应特别注意的问题:验证机械能守恒定律中不需要选择第一个间距等于2mm的纸带.这个实验的正确实验步骤是先闭合电源开关,启动打点计时器,待打点计时器的工作稳定后,再释放重锤,使它自由落下,同时纸带打出一系列点迹.按这种方法操作,在未释放纸带前,打点计时器已经在纸带上打出点迹,但都打在同一点上,这就是第一点.由于开始释放的时刻是不确定的,从开始释放到打第二个点的时间一定小于0.02s,但具体时间不确定,因此第一点与第二点的距离只能知道一定小于2mm(如果这段时间恰等于0.02s,则这段位移s=gt2/2=(10³0.022/2)m=2³10-3m=2mm),但不能知道它的确切数值,也不需要知道它的确切数值.不论第一点与第二点的间距是否等于2mm,它都是从打第一点处开始作自由落体运动的,因此只要测量出第一点O与后面某一点P间的距离h,再测出打P点时的速度v,如果:gh≈( ),就算验证了这个过程中机械能守恒.(2)掌握实验方法步骤;(3)会控制实验条件和使用实验仪器,会处理实验安全问题;实验仪器要求掌握的实验仪器主要有:刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器(千分尺)、天平、停表(秒表)、打点计时器(电火花计时仪)、弹簧秤、温度表、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱,等等。
对于使用新教材的省市,还要加上示波器等。
对这些仪器,都要弄清其原理、会正确使用它们,包括测量仪器的正确读数。
实验装置对电学实验主要指电路图。
下面几个是应特别注意的:①验证牛顿第二定律的实验,如何平衡摩擦力是关键。
高考物理中常用的学生实验(16个)(不同地区可自选挑选)考纲要求:实验与探究实验1:研究匀变速直线运动实验2:探究弹力和弹簧伸长的关系实验3:验证力的平行四边形定则实验4:验证牛顿运动定律实验5:探究动能定理实验6:验证机械能守恒定律实验7:探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度实验8:验证动量守恒定律实验9:描绘小电珠的伏安特性曲线实验10:测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)实验11:描绘小电珠的伏安特性曲线实验12:测定电源的电动势和内阻实验13:练习使用多用电表实验14:传感器的简单使用实验15:测定玻璃的折射率实验16:用双缝干涉测光的波长1.要求会正确使用的仪器主要有: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、电阻箱等。
2.要求认识误差问题在实验中的重要性,了解误差的概念,知道系统误差和偶然误差;知道用多次测量求平均值的方法减小偶然误差;能在某些实验中分析误差的主要来源;不要求计算误差。
3.要求知道有效数字的概念,会用有效数字表达直接测量的结果。
间接测量的有效数字运算不作要求实验命题趋势分析(一)考情分析:通过往年高考数据统计分析可以看出,实验专题涉及的考点主要有:常用的基本物理实验仪器、物理分组实验、重要演示实验。
考查中要求学生具有独立完成实验的能力,包括理解实验原理、实验目的及要求,了解材料、用具,掌握实验方法步骤,会控制实验条件和使用实验仪器,会处理实验安全问题,会观察、分析和解释实验中产生的现象、数据,并得出合理的实验结论。
要求学生能根据要求灵活运用已学过的自然科学理论、实验方法和仪器,设计简单的实验方案并处理相关的实验问题。
(二)考向走势:仪器的使用是实验考核的基础内容。
无论是实验设计,还是原理分析,往往都涉及基本仪器的使用,所以一些基本仪器的原理、使用方法、注意事项和读数等,在近几年的高考试题中不断出现,长度和电路量的测量及相关仪器的使用是出题最频繁的知识点。
近年来,高考实验题已跳出了课本分组实验的范围,不仅延伸到演示实验中,而且出现了迁移类实验、应用型实验、设计型实验,甚至还出现了“研究性学习”类实验。
这类试题对考生的要求较高,要求考生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,能深刻理解物理概念和规律,并能灵活运用,还要具有较强的创新能力。
(三)高考中涉及到的实验类型及处理思路:创新实验题在近年来高考题中频繁出现,创新实验可分为迁移类实验、应用型实验、设计型实验、“研究性学习”类实验等类型。
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。
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:在熟悉各种仪器的使用的前提下,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。
解决这类问题的基本思路和方法是:明确实验目的→设计实验原理→根据实验原理设计多种实验方案→对实验方案进行可行性分析,筛选确定最佳方案→根据所定方案选择实验器材→拟定实验步骤→对实验数据进行处理→得出实验结论,并进行误差分析。
值得一提的是,依据不同的实验原理选择不同的实验方案时,应遵循科学性,可行性,精确性,简便、直观性这四条基本原则。
4.“研究性学习”类实验:这类实验题具有如下特点:以学生在开展研究性学习的活动中所遇到的问题为背景命题,要求学生根据题给条件设计某些实验方案,或给出一些仪器(或实验步骤)来求解某个物理量,或对某些设计出的实验,分析其实验数据得到规律,并对可能产生的误差进行分析。
如果试题是要求设计方案,其答案往往具有开放性,侧重考查学生的发散思维能力和创新能力。
如果试题是对某些设计出的实验进行数据和误差分析,则要求学生具有扎实的基础知识和实验能力。
解决这类问题的基本思路和方法是:在熟悉各种仪器的使用方法、基本实验原理、方法和步骤的前提下,仔细阅读题目,理解题意,根据题给要求,广泛联想,设计出合理的实验方案即可。
当然,所设计出的方案应尽可能简单、方便。
对于数据处理和误差分析的试题,则应根据题目所给的文字、图表等信息进行分析,找出各物理量之间的关系(定性或定量的关系)并总结出其变化规律,把握问题的本质特征。
实验复习对策一高中物理实验常用基础知识(一)常用实验原理的设计方法1.控制变量法:如:在“验证牛顿第二定律的实验”中,加速度、力和质量的关系控制。
在“研究单摆的周期”中,摆长、偏角和摆球质量的关系控制等等。
2.理想化方法:用伏安法测电阻时,选择了合适的内外接方法,一般就忽略电表的非理想性。
3.等效替代法:某些量不易测量,可以用较易测量的量替代,从而简化实验。
在“验证碰撞中的动量守恒”的实验中,两球碰撞后的速度不易直接测量,在将整个平抛时间定为时间单位后,速度的测量就转化为对水平位移的测量了。
4.模拟法:当实验情景不易创设或根本无法创设时,可以用物理模型或数学模型等效的情景代替,尽管两个情景的本质可能根本不同。
“描绘电场中的等势线”的实验就是用电流场模拟静电场。
5.微小量放大法:微小量不易测量,勉强测量误差也较大,实验时常采用各种方法加以放大。
卡文迪许测定万有引力恒量,采用光路放大了金属丝的微小扭转;在观察玻璃瓶受力后的微小形变时,使液体沿细玻璃管上升来放大瓶内液面的上升。
(二)常见实验数据的收集方法12有些物理量不能由测量仪器直接测量,这时,可利用待测量和可直接测量的基本物理量之间的关系,将待测物理量的测量转化为基本物理量的测量。
为了减小由于实验数据而引起的偶然误差,常需要采用以下方法控制实验误差。
1.多次测量求平均值,这是所有实验必须采取的办法,也是做实验应具有的基本思想。
2.积累法。
一些小量直接测量误差较大,可以累积起来测量,以减小误差。
“用单摆测定重力加速度”的实验中,为了减小周期的测量误差,不是测量完成一次全振动的时间,而是测量完成30~50次全振动的时间。
(四)常用实验数据的处理方法1.列表法:在记录和处理数据时,常将数据列成表格。
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。
2.作图法:用作图法处理实验数据是物理实验中最常用的方法之一。
用作图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”。
3.平均值法:将测定的若干组数相加求和,然后除以测量次数.必须注意,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。
4.逐差法:这就是用打点计时器打出的纸带计算加速度时用到的方法,这种方法充分利用了测量数据,具有较好的取平均的效果。
(五)有关误差分析的问题要求认识误差问题在实验中的重要性,了解误差的概念,知道系统误差和偶然误差;知道用多次测量求平均值的方法减小偶然误差;能在某些实验中分析误差的主要来源;不要求计算误差。
要熟练掌握常见实验的误差情况及分析方法。
二常用基本仪器的使用与读数物理《考试说明》中要求学生熟练掌握的基本仪器有13种,除打点计时器和滑动变阻器不需要读数外,其余11种都涉及到读数问题。
其中游标卡尺、螺旋测微器的读数问题,在历年的高考题中出现频率较高,另外像弹簧秤、欧姆表的读数问题也时有涉及,应为本专题的复习重点。
凡涉及需要估读的仪器应当解决好:怎样估读、估读到哪一位数等问题,这是本专题的难点所在。
(一)测量仪器使用常规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。
1.关于量程问题:这是保护测量仪器的一项重要参数,特别是天平、弹簧秤、温度计、电流表、电压表和多用电表等,超量程使用会损坏仪器,所以实验时要根据实验的具体情况选择量程适当的仪器。
在使用电流表、电压表时,选用量程过大的仪器,采集的实验数据过小,会造成相对误差较大,应选择使测量值位于电表量程的1/3以上的电表;使用多用电表测电阻时,应选择适当的档位,使欧姆表的示数在电表的中值附近。
2.关于精度问题:所选用仪器的精度直接影响着测量读数的有效数字的位数,因此应在使用前了解仪器的精度,即看清仪器的最小分度值。
其中螺旋测微器和秒表的最小分度是一定的。
但游标卡尺上游标尺的最小分度、天平游码标尺的最小分度、弹簧秤和温度计刻线的最小分度,都因具体的仪器情况不同而有所差异,电流表、电压表和多用电表则会因所选择的档位不同而造成最小分度值有所不同,因此在进行这些仪器的读数时,一定要看清所选的档位。
3.使用注意事项:一般不同的仪器在使用中都有其特殊的要求,以下几点要特别注意:⑴天平在进行测量前应先调平衡。
⑵打点计时器所用电源要求为4~6V的交流电源。
⑶多用电表的欧姆档每次换档后要重新调零,被测电阻要与电路断开,使用完毕要将选择开关转至交流电压最高档或“OFF”档。
⑷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。
滑动变阻器采用限流接法时,滑动触片开始应位于变阻器阻值最大的位置;滑动变阻器采用分压接法时,滑动触片开始应位于分压为零的位置。