高考物理总复习实验专题教案实验方法与设计型实验精.docx

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高考物理总复习实验专题教案实验方法与设计型实验精

2011高考物理总复习实验专题教案

实验方法与设计型实验

重要实验方法与思路

1、安培表内接法与外接法:

要想精确测量电阻,选用好的实验方法很重要,如果电压

表或电流表都是理想化电表,两种方法都能准确地测量出电阻的大小,但如果电压表和电流表都有电阻,选择好的方法能大大减少误差。

下面我们以伏特表内阻为RV,安培表内阻为RA,待测电阻为RX。

待测电阻RX的测量值为R测=U测/I测。

准确度取决于电压

表与电流表读数。

2、分压法与限流法:

为保证用电器的安全以及读数的精确性,滑动变阻器有两种接法,

它们各有优缺点,选用哪种接法很有讲究,以安全第一、准确第二、能耗小第三的顺序

考虑问题,这是高考实验考察的重点内容。

下面我们假设用电器电阻为R

X,滑动变阻器

3、电学仪器（和电路选择法:

以“安全性”、“精确性”、“方便性”为前提,综合考虑。

选择电学实验仪器主要是选择电表、滑动变阻器、电源等器件。

（1选择电表以不使电表受损和尽量减少误差的原则,即加在电表上的最小电压或

电流不得超过最大量程,实验过程中指针可移动范围最好在三分之一至三分之

二量程这一段。

（2选择滑动变阻器要考虑它的额定电流,然后对采用分压法的选小阻值,对采用

限流法的滑动变阻器的阻值选比电路中的电阻稍大些为好。

对于滑动头稍有移

动,使电流电压有很大变化的,不宜采用。

（3对器材的选择的一般步骤是:

①找出唯一性的器材;②草画电路图（暂不把电

表接入;③估算电流最大值和最小值④考虑电表安全否,（及该用分压法还是

限流法,以及能否使电表达到满偏的1/3以上。

（4在“伏安法测电阻”和“伏安法测电池电动势和内电阻”的实验中,一般选用

总阻值较小的滑动变阻器,前者可方便调节,因为电阻丝的电阻很小;后者可

减少误差。

因为它与大阻值的电压表并列,使流过电压表的电流较小,电流表

测的值更接近干路上的总电流。

另处这两个实验的电压与电流都不大,电表量

程一般取3V与0.6A的量程。

4、作图法:

用平均值法或列表格法处理实验数据时,对有些有较大偶然误差引起的数据

难以有效甄别,不太理想,而用作图法就不一样Array了,如果有一组数据有明显问题,它所描绘的点

与其它点就有明显区别,从而及时排除,所以用

作图法处理数据有优势。

不过也只有直线是最简

单直观的,所以在处理反比关系上时,要把其中

一个量的坐标轴用该量的倒数表示,这样反比关

系画出的线也是直线了。

在做过的学生实验中,

可以用作图法处理数据的有很多,比如:

验证牛

顿第二定律的实验的a-F、a-1/m图、求重

力加速度的4π2L-T2图（斜率是重力加速度、

测电动势和内电阻的I-U图、测电阻的I-U图。

5、等效法:

有些实验要求较高,实验设备难以达到,或者有些数据测量麻烦,但如果可

以用一些简单的设备和简单的方法来代替,而且理论上也行得通的话,这样的处理方法叫等效替代法。

比如我们在验证动量守恒实验中用平抛的水平射程代替速度;在验证牛顿第二定律的实验中用砂与砂桶的重力大小代替拉力大小、用平衡摩擦力方法等效小车不受重力;用稳恒电流场代替静电场等等都是等效法的具体应用。

设计型实验

1、设计型实验的一般性原则

（1原理科学:

这包括有科学依据和正确公式,设计的方案实行时要安全,不会对实

验者和仪器设备有危害。

（2仪器寻常:

仪器的常用的易得到的,可以从一般性中学实验室取得或普通商店买

到。

（3操作方便:

易操作,易读数,无须技巧。

2、实验常用方法

（1常用思维方法:

等效法、控制变量法、累积法、留迹法、平均值法、列表法、作

图法

（2常用仪器:

测量质量有天平（测小质量、杆秤、磅秤（测大质量。

测时间有秒

表、手表。

测长度有螺旋测微器、游标卡尺（以上两个为实验室中量小长度的、米尺、卷尺（量大距离。

量电流有灵敏电流计（小电流、安培表。

量电压有伏特表。

（3常被引用的分组实验:

物体的速度一般很难测,平抛运动测物体的初速度的方案

简单有效,在涉及求速度的实验中常被引用。

当然使用打点计时器也可测速度,但难以判定纸带上的某一点对应的是实际运动过程中的哪一点。

3、开放型的实验设计

如果不加限制,让我们设计一个实验方案测某一个量,答案将不是唯一的。

比如让我们测量电阻,有许多种一些方法,当然伏安法是最重要方法,下面我们看一看其它一些较典型的方法:

同学们可以自己找找看,测重力加速度还有多少种方法、测滑动摩擦系数又有多少种方法,而测电源电动势和内电阻又有多少种方法。

4、探索型实验

这是一种新的实验方式,以摸索找出规律为目的,新教材中实验――探索弹力与弹簧伸长的关系就是一种,它是利用实验先列表得出弹力与弹簧长度、弹簧伸长的长度,再找出它们之

12（电动势V12,内阻不计,电键一只,导线若干,试设计一电路,使1L和2L都能正常发光。

直方向离开平衡位置放手后,小球在竖直方向做简谐运动（此装置也称为竖直弹簧振子。

一位同学用此装置研究竖直弹簧振子的周期T与小球质量m的关系,为了探索出周期T与小球质量m的关系,需多次换上不同质量m的小球并测得相应的周期。

现将测得的六组数据标在以m为横坐标,2

T为纵坐标的坐标纸上,即图18—78中用“×”表示的点。

（1根据图18—78中给出的数据点作出2

T与m的关系图线。

（2假设图18—78中图线的斜率为b,写出T与m的关系式为____________。

例4:

一只小灯泡,标有“3V,0.6W”

字样。

用右图给出的器材（滑动变阻器最大阻值为10Ω;电源电动势为6V,内阻为1Ω;电流表有0.6A、3A两个量程;电压表有3V、15V两个量程。

要求测量小灯泡正常发光时的电阻R1和不发光时的电阻R2。

⑴将实验电路图画在方框中。

⑵电压表应选用________量程;电流表应选用________量程。

⑶用笔画线当导线,将右图的实物连成所需电路（有三根导线已经接好。

开始时,滑动变阻器的滑动触头应该移到最______端（左或右。

分析与解:

电泡正常发光电阻

15Ω,不发光时更小,电压表电阻约几千欧,电流表电阻约几欧,所以要用安培表外接法。

灯不发光时电压必是0,所以滑动变阻器不可用限流法,而要用分压法。

至于量程,考虑它的额定电流为0.2A,0.6A量程也太大,但只有这个选择了,

电压表选3V恰好。

例5:

粗略测定玩具手枪子弹射出时的初速度。

除玩具

手枪外,所给的测量仪器为:

⑴只有秒表;⑵只有米尺。

分析与解:

⑴若只有秒表,可如图（a,将玩具手枪从地面

竖直向上发射子弹,用秒表记下从发射到子弹落会地面所用

的时间t,则子弹上升的时间为t/2,故子弹初速度v0=gt/2。

⑵若只有米尺,可如图（b,将玩具手枪子弹从某一高度处水平射出,用米尺测量射出时离地面的高度h和水平射程s,则子弹初速度hg

sts

v20

==。

配套练习

1、

（1在下边方框中画出原理电路。

（2为了使实验能正常进行和便于调节电压,应选用代号是_______的滑动变阻器。

（3按实验要求,将图所示器材用线（表示导线连接起来（导线不得交叉

2、.如图小灯泡6.14（1WVL,

5.13（2WVL,滑动变阻器,,5.110~0（1ARΩ,Ω50~0（2R5.1A,以及电源（E00.9==rV,和开关S各一只,导线若干。

（1设计一个电路,要求在电路中,1L和2L均正常发光,且电路中消耗的功率最小,把设计的电路图画在方框内。

（2按设计要求在图所示的实物上连线。

3、从下表中选出适当的实验器材,设计一电路来测量电流表A1的内阻r1,要求方法简捷,有尽可能高的测量精度,并能测得多组数据。

⑴在虚线方框中画出电路图,标明所用器材的代号。

⑵若选测量数据中的一组来计算r1,则所用的表达式为r1=――――――式中各符号的意义

是――――――――――――――――

4、图是“用单摆测重力加速度”实验中,测定不同摆长时

单摆的周期所得到的T-

l图线,由此图可求出重力加速

度g=________m/s2。

5、一位学生为了正确地设计测量电路,减少测量误差,先

把电压表、电流表和待测电阻Rx接成如图所示电路,用电压表的另一端线头分别接触电流表的两个接线柱a、b,发现电压表示数无明显变化,而电流表示数有较显著变化,根据一这现象,以下判断正确的是

（ARx是高电阻,应采用电流表内接为宜

（BRx是低电阻,应采用电流表内接为宜

（CRx是高电阻,应采用电流表外接为宜

（DRx是低电阻,应采用电流表外接为宜

6、用伏安法测量未知电阻Rx的数值,已知Rx约为几百欧,电压表内阻为5kΩ,电流表内阻为0.05Ω,为减少测量值Rx的误差,应选择的电路是图中的哪一个?

（

7、将电流表改装成伏特表的实验中,首先应测出电流表的内阻,一

般用半偏法测定,电路如图所示,R1是阻值很大的变阻器,R2是电

阻箱（阻值范围0~999欧或0~9999欧。

测量步骤为:

（1把___调到最大值,断开____,合上___,调节___使G的指

针偏转为____。

（2再合上____,调节____,使指针正好停在满刻度的____,则电流表的内阻Rg=____

8、如图所示的四块玻璃砖,可用来测定玻璃折射率的为（

9、试用插针法测出图所示半圆形玻璃砖的折射率。

要求

（1画出实验光路示意图。

（2写出主要的实验步骤

10、有A、B、C三个接线柱,A、B之间接有内阻不计的10伏电源,手头有四个阻值完全

相同的电阻,将它们适当阻合,接在A、C

和C、B之间,构成一个电路,使A、C间

个电学黑盒有A、B、C、D三次测量,其结果如下:

UAB=UAC=UΩ,RCD=5Ω.

12、如图所示。

长陶瓷管,管长L约cm40。

直径的电阻率为ρ,管的两端有导电箍实验,实验中应该测定的物理量是是

13、要测量一块多用电表直流10mA档的内阻RA（约为40Ω,除此多用电表外,还有下列器材:

直流电源一个（电动势E约为1.5V,内阻可忽略不计,电阻一个（阻值R约为150Ω,电键一个,导线若干。

要求（1写出实验步骤;（2给出RA的表达式.

14、实验装置如图1所示;一木块放在水平长木板上,

左侧拴有一细软线,跨过固定在木板边缘的滑轮与一重物相

连,木块右侧与打点计时器的纸带相连,在重物牵引下,木

块在木板上向左运动,重物落地后,木块继续向左做匀减速

运动,图2给出了重物落地后,打点计时器在纸带上打出的

一些点,试根据给出的数据,求木块与木板间的摩擦因数μ。

要求写出主要的运算过程,结果保留2位有效数字。

（打点计时器所用交流电频率为50Hz,不计纸带与木块间的拉力。

取重力加速度g=10m/s2

15、用右图所示装置做“研究有固定转动轴物体平衡条件”的实验,力矩盘上各同心圆的间距相等。

（1在用细线悬挂钩码前,以下哪些措施是必要的

（A判断力矩盘是否处在竖直平面。

（B判断横杆MN是否严格保持水平。

（C判断力矩盘与转轴间的摩擦是否足够小。

（D判断力矩盘的重心是否位于盘中心。

[]

（2在A、B、C三点分别用细线悬挂钩码后,力矩盘平衡,如图所示,已知每个钩码所受的重力为1牛,则此时弹簧秤示数为牛。

（3现同时撤去B、C两处的钩码,而改用一根细线悬挂5牛的钩码,为使力矩盘仍然保持原平衡状态,且弹簧秤示数不变,试在图中用直线画出该

细线在力矩盘上的悬挂位置。

16、某同学按如图所示电路进行实验,实验时该同学将变阻器的

触片P移到不同位置时测得各电表的示数如下表所示

将电压表内阻看作无限大,电流表内阻看作零。

（1电路中,分别为电源的电动势和内阻,,,为定值电阻,在这五个物理量中,可根据上表中的数据求得的物理量是（不要求具体计算。

（2由于电路发生故障,发现两电压表示数相同了（但不为零,若这种情况的发生是由用电器引起的,则可能的故障原因是。

17、现有一根粗细均匀长约40厘米,两端开口的玻璃管,内有一小段水柱,一个弹簧秤,一把毫米刻度尺,一小块橡皮泥,一个足够高的玻璃容器,内盛有冰和水的混合物,选用合适的器材,设计一个实验,估测当时的室内温度,要求:

（1在右边方框中画出实验示意图;（2写出要测定的物理量,写出可直接应用的物理量,（3写出计算室温的表达

式。

18、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动下,

如图1所示.图2是打出的纸带的一段.

（1已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz,利用图2给出的数据可求出小车下滑

的加速度a=___________

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（1）R2电路图如下：

（2）实物图略R1.L1.L2SABCD3、

（1）如右图

（2）I2ｒ2╱I1I1表示通过电流表A1的电流，I2表示通过电流表A2的电流，r2表示电流表A2的内阻。

4、9.875、A6、B7、（1R1K2K1R1满刻度（2K2R2一半R28、9、

（1）见图

（2）①在白纸上画直线aa′作为界面；过aa′上一点O作法线NN′，画线段AO作为入射光线。

②把半圆形玻璃砖的直径与aa′对齐，圆心与O点对齐。

③在AO上插两根大头针P1，P2④透过玻璃砖,观察P1、P2的像，插下大头针P3、P4，使P3、P4与P1、P2的像在一条直线上。

⑤过P3、P4画线段O′A′，与半圆交于O′点。

⑥拿开玻璃砖，连结OO′，用量角器量出入射角i和折射角r⑦根据n＝sini／sinr计算玻璃的折射率。

10、11、12、用分压法，安培表外接法测电阻。

管长L，管直径D，MN两端电压U及通过MN的电流，d=ρIL/πDU13、

（1）实验步骤：

①用多用电表的直流电压档测量电源电动势E.②用多用电表的Ω档测电阻阻值R.③将多用电表置于直流10mA档，与电阻R及电键串联后接在电源两端，合上电键，记下多用电表读数I.

（2）RA=E−R14、．由给出的数据可知，重物落地I后，木块在连续相等的时间T内的位移分别是：

s1=7.72cm,s5=5.76cm,s2=7.21cm,s6=5.29cm,s3=6.71cm,s7=4.81cm,s4=7.25cm,s8=4.31cm,以a表示加速度，根据匀变速直线运动的规律，有

网络文档便捷服务、脚本、软件定制，提供各类文档批量下载、上传、处理、脚本和软件定制。

另有XX积分财富值赠送，相关营销工具以及论文代查代检服务1∆s=[（s5−s1+（s6−s2+（s7−s3+（s8−s4]=4aT24又知T=0.04s解得a=−3.0m/s2重物落地后木块只受摩擦力的作用，以m表示木块的质量，根据牛顿定律，有−µmg=ma15、

（1）A，C，D解得

（2）4µ=0.30（3）见右图（悬线在转轴右侧竖直方向与第二圆环相切，16、

（1），，

（2）短路或断开20．

（1）见右下图，

（2）玻璃管放在室温中时空气柱的长度冰水内时空气柱的长度，冰水的温度，玻璃管浸在（3）