高中物理复习专题--实验基础知识.doc

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高中物理复习专题--实验基础知识

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．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

1．利用测量工具直接测量基本物理量

模块

基本物理量

测量仪器

力学

长度

刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器

时间

秒表（停表）、打点计时器

质量（力）

天平（弹簧秤）

电学

电阻（粗测）

欧姆表、电阻箱

电流（电压）

电流表（电压表）

热学

温度

温度计

2．常见间接测量的物理量及其测量方法

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。

模块

待测物理量

基本测量方法

力学

速度

①利用纸带，；②利用平抛，

加速度

①利用纸带，逐差法；②利用单摆

功

根据转化为测量m、v

电学

电阻（精确测量）

据转化为测量U、I（伏安法）；

②电阻箱（半偏、替代）

电功率

根据P=UI转化为测量U、I

电源电动势

根据E＝U＋Ir转化为测量U、I然后联立方程求解或运用图像处理

三、常用实验误差的控制方法

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。

新课标物理考试大纲要求学生分组实验

主要知识点及误差来源分析

实　验　名　称

需掌握（注意）的知识点

误差来源

一：

研究匀变速直线运动

（必修1）

打点计时器及使用

利用纸带求瞬时速度；

逐差法求加速度

刻度尺测点距误差（测量误差）

二：

探究弹力和弹簧伸长的关系

（必修1）

弹簧原长测量；、图象的描绘；图象法处理数据

读数误差；作图误差

三：

验证力的平行四边形定则

（必修1）

等效性；

力的图示中大小、方向的确定；

操作步骤；

两分力不共面；读数误差；

结点O及两分力确定不准确；作图误差；

四：

验证牛顿运动定律

（必修1）

控制变量法及具体操作；纸带处理；平衡摩擦理由及操作；的理由；、图象

质量、纸带点距测量误差；的系统误差；

平衡摩擦不准；

五：

探究动能定理

（鲁科版）

实验原理；纸带求瞬时速度；平衡摩擦理由及操作；的理由；数据处理（合外力做功与的关系）

质量、纸带点距测量误差；的系统误差；平衡摩擦不准；g的取值不准确；

五：

探究动能定理

（人教版）

（必修2）

实验原理（W）的确定；纸带处理；平衡摩擦理由及操作；等效的思想；计算法、图象法处理数据；

纸带点距测量误差；

橡皮筋不一致；

平衡摩擦不准；

六：

验证机械能守恒定律

（必修2）

实验原理（3种方法）；纸带的选取及处理；列表法处理数据；

纸带与限位孔摩擦；空气阻力；纸带点距测量误差；

原因分析；

七：

测定金属的电阻率（同时练习使用螺旋测微器）

（选修3－1）

螺旋测微器的使用；实验原理；电路图；多次测量取平均值；列表法处理数据；

外接法、；电流过大变化；直径、长度测量误差；电表读数误差；

八：

描绘小电珠的伏安特性曲线

（选修3－1）

实验原理；电路图；

伏安特性曲线的描绘；

外接法电流表读数偏大；电表读数误差；作图误差；

九：

测定电源的电动势和内阻

（选修3－1）

实验原理（4种常见方法）；

电路图（4种）；

U－I图线的描绘及坐标轴的处理；

外接、一电阻箱一电压表（）

内接、一电阻箱一电流表（）

电表读数误差；作图误差；

十：

练习使用多用电表

（选修3－1）

表盘读数区域及方法；欧姆表原理及正确使用；二极管特性及判断方法；

读数误差；

十一：

传感器的简单使用

（选修3－2）

热敏电阻、光敏电阻、光电读数器、力电传感器；

十二：

探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度（含游标卡尺的使用）

（选修3－4）

控制变量法探究单摆的运动；实验原理；摆长的测量；时间测量及周期的确定；图象法处理数据；秒表的使用；多次测量取平均值；游标卡尺的使用；

摆长、周期测量误差；空气浮力影响（T变大，g变小）；摆球形成圆锥摆（g偏大）

十三：

测定玻璃的折射率

（选修3－4）

实验原理；实验步骤；插针的方法；求折射率的方法（数据处理）；

插针不准；作图误差；入射角选取不当；操作不当；

十四：

用双缝干涉测光的波长

（选修3－4）

仪器摆放顺序；共轴调节；

条纹间距的测量；

读数误差；观察误差；操作不当；

十五：

验证动量守恒定律

（选修3－5）

光电门；挡光板测瞬时速度；

实验原理；动量守恒列式；

挡光板测出的不是瞬时速度；质量测量误差；挡光板宽度测量；

1．要知道中学物理中涉及到的国际单位制的基本单位和其他物理量的单位。

包括小时、分、升、电子伏特（eV）。

知道国际单位制中规定的单位符号。

2．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

3．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

4．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

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