高中物理实验复习的策略.docx

1、高中物理实验复习的策略高中物理实验复习的策略高三物理教研组针对当现高中物理实验教学的现状，根据理科综合考试的发展趋势和素质教育的要求，结合自身教学实践，提出在高中物理实验复习新策略。一、高中物理实验教学现状自2001年后，理科综合考试说明的考试目标中，关于考查学生设计和完成实验的能力的说明增加了：“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”这句话。2003卷第23题用伏安法测量电阻R求电阻率（物理）；2008山东理综卷第23题。从这几年的理综试卷比较，突出了对实验设计能力的考查，强调了开放性和探究性，拓展了能力考查的空间。如今从过去以考查实

2、验知识为主转移到主要考查学生运用所学实验原理、实验方法解决新问题的能力。从考试结果表明，学生实验设计能力普遍较弱，部分学生甚至无从下手。究其原因：长期以来，在高中理科实验教学中还普遍存在着，实验教学方法的简单化（习惯上知识的呈现、实验的结构都是直线性和有序性），实验的过程形式化（过分强调实验的格式化、有序化），实验结果的唯一化（过分认可实验结果的标准结果）。学生是“照方抓药”“按图索骥”被动地做实验。使学生的实验思维、实验方法、探索精神得不到预期培养，从而使学生的思维显得单一狭窄，对实际问题的解决缺乏灵活性和独创性。在复习时，由于实验的重要性，相信许多学生用在此方面上的时间与精力不会少，11个

3、中学物理必作实验的实验目的、原理、步骤、注意事项、数据处理等等内容一遍遍重复，死记硬背，但这样的学法与当前高考出题的方向已是大相径挺。以近几年理综实验题为例，没有一个照搬课本中的实验。我觉得实验的复习要打破常规，不应该再叫学生跟在书本的后面应该怎样做不应该怎样做，尽管我们不否认书本上的实验是专家学者智慧的结晶，但思维被圈在这当中不符合现代教育的要求。那么怎样对待新高考中的实验复习呢？我认为学生实验设计能力的培养是第一位的。在教学中该采取什么样的应对措施呢？本人的体会是如下几个方面。二、复习新策略1、设置实验新情景，培养学生思维的变通性。纵观近几年的高考物理实验，尤其测电阻的实验几乎年年考，题目

4、年年翻新，角度经常变化。虽然实验的情景很新颖，但实验试题中涉及的基本知识和实验技能的要求仍然立足于课本实验。特别是2003第23题用伏安法测量电阻R求电阻率完全源于教材，只不过将金属丝换成圆柱体（实际完全相同）。因此在复习时还是要注重教材上的实验，在实验复习过程中，应选用一些典型的实验，在同一实验有限仪器的条件下，设置新情景实验材料，让学生根据实验目的要求和现有提供的仪器设备，发挥思维迁移功能，将已学的物理知识和实验方法迁移到新情景问题中去，引导学生开动脑筋自行设计方案进行实验。通过多种方案的设计、讨论和辨析等思维活动，提高学生设计实验移能力。通过实验操作验证设计的合理性，分析实验的条件及误差

5、原因。如：在“电阻测量”实验复习中，可如下进行：1、复习伏安法测电阻(1)、提供学生：学生电源、安培表、毫安表、伏特表、开关各一个，电阻滑动变阻器（最大电阻为10）和导线若干，让学生设计方案测量阻值约为5金属丝的阻值，要求画出电路图，连接电路测量。通过测量结果分析安培表外接法和安培表内接法适用对象。(2)、待测电阻换成阻值为150电阻（可用电阻箱），学生分析用安培表内接法来测量，但在电压调节时，遇到了困难，教师分析限流电路的适用特点（被测电阻与变阻器阻值相近），提出分压电路来调节被测电阻两端电压。连接电路进行操作。对电阻测量的实验电路设计进行小结：一般应先设计测量部分电路（电压表，电流表，待测

6、电阻），再设计给测量电路提供电源的部分电路（电源，滑动变阻器，电键）。测量部分电路有电流表外接如图1和内接如图2两种连接形式，引起误差的原因不同，适宜于大小不同的电阻。提供电源的部分电路有限流连接形式如图3，分压连接形式如图4（适用大电阻测量）电压调节的范围不同，相同条件下损耗的能量不同。在教材现有器材条件下，通过两部分的组合设计出四个测量电路。2、以此为基础可以设置新情景，让学生设计、讨论、辨析测量电路，选择电源电路。设计完成后，进行操作。（以电流表外接为例如图5）（1）若没有电流表：若有二只电压表和电阻箱，用电压表和电阻箱串联充当电流表进行测量，因此设计如图6。在图6基础上进而提出如果只有

7、一只电压表能否测量？学生思考，给予适当提示：若总电压已知。学生就能提出用图7的方法。进一步，总电压未知，但恒定，（当电源电路用分压，且变阻器阻值较小，待测电阻较大时可近拟成立）则可先将电阻箱阻值调到零，测得总电压，再调节电阻箱，测得RX两端电压，测量电阻半偏法。学生在课堂操作中用半偏法分别测量了标值为1K、10K，测量值大约分别为800、3K。发现测量值都偏小，10K电阻偏差很大。引导学生进行误差分析：测量值应是Rx和Rv并联的总电阻因而偏小，学生查阅电压表说明书发现实验室中量程为3V表的内阻为3K，10K电阻测量值为3K的原因就迎刃而解。若待测电阻是伏特表自身，测量结果就比较准确。再要求学生

8、用此方法测量阻值约为5金属丝的阻值，测量结果为9左右，与伏安法测量相比有很大误差，讨论寻找出原因：待测电阻小，导致测量电路两端电压变化。这样设计、操作后，学生对电压表半偏法测电阻的条件和误差分析就有更深刻的理解。那么学生解答2001年全国高考“32”物理卷第16题用半偏法测电阻误差分析与控制的实验试题就比较容易。（2）若没有电压表：若有二只电流表和电阻箱，同样可用电流表和电阻箱替代电压表，设计电路如图8。若只有一只电流表和电阻箱，则可分别设计出如何如图9电路电流表半偏法。 如图10电路完全替代法。 学生在讨论、设计的同时，进行实际操作，学生对本实验就有一种全新的感觉，使他们的设计能得到及时的验

9、证，激发学生的成就感，提高学习兴趣。同时学生对电阻的测量方法：伏安法、半偏法、完全替代法、有一个全面的了解，使学生明确如何下手设计测量电阻的电路，再进行电路设计练习。例1：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。 器材（代号） 规 格电流表A110mA，内阻r1待测（约40）电流表A2量程量程500A，内阻r2=750电压表V 量程10V，内阻r3=10K电阻R1阻值约100，作保护电阻用滑动变阻器R2总阻值约50电池E电动势1.5V，内阻很小电键K导线若干（1）在方框中画出电路图，标明所示用器材的代号。（2）若

10、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：。分析：此题必须要认真考虑实验仪器的安全性、实验数据的精确性和实验结果的现实性，进行探究性地设计实验方案，对培养学生思维的精致性和创新性很有好处。（1）测量部分电路。RA=U/I，I通过的电流，U为两端电压，因而根据电流，电压的测量方法可设计出：电流由电流表自身测量，电压用电压表测量。因此电压表与电流表必须并联（无内外接引起的误差）如图11，但A1两端电压最大为0.4V，电压表量程为10V，精确度不够，不能用。由于A1两端电压较电压表量程小得多，能否将电压扩大，设计出如图12、13电路，但R1只是大约阻值约100，不可

11、行（若有电阻箱，则此方案可行）从已知电阻电流表可以测电压（UIR）的方法得到启示，由于A2电阻已知，相当于已知电阻，因而可测电压。设计出如图14电路。(2).提供电源的部分电路。从图15看测量电路两端电压最大为0.38V，如用限流连接形式如图5，电压最小约为0.7V，不可行。如串入R1如图16，电压调节范围大约0.30.38V，不符合测多组数据的要求。因此必须选用分压连接形式，如图17。最后形成完整电路如图18。对于保护电阻R1连接在测量电路或提供电源电路都可以。2、利用教材实验，培养学生创新能力。要提高学生设计实验的能力，必须给学生提供练习设计的机会，与其到课外材料寻找新的实验设计习题，不如

12、充分利用教材上的学生实验，对原实验给予予改造，改进甚至创新，因为高考实验题虽然年年翻新，但实验设计思想和实验基本方法从没有脱离教材。教材中关于某个实验目标的实验方案，也只是众多方案中的一种，而且不一定是最好的一种，而只是较可行的一种。选择某些实验让学生自己设计实验方案，选择合适的实验器材，安排合理的实验步骤，设计数据处理的方法，得出实验结论，分析实验误差，改进实验方案，以培养学生灵活运用实验知识的能力、实践能力。这样变单一的实验方法为多种实验方法，提高学生学习兴趣，强化实验设计的创新能力的培养，又落实动手实验这一环节。如：复习用单摆测定重力加速度实验时，可以提出你能设计几种实验方法测定本地重力

13、加速度？供学生讨论。提示：在所学的知识范围内，哪些内容涉及到重力加速度，它与其它物理量有何定量关系，并一一罗列出来： 、在静力学中，静止物体对竖直悬绳的拉力大小就等于重力，即Tmg。若T和m能测出，则重力加速度g可测定。、自由落体运动中，hgt2。若h和t可测出，则重力加速度g也可测定。、自由落体运动中，SaT2。在选取合适的T，测定纸带上的S，则重力加速度g也可测定。、在运动学中，物体从光滑斜面上由静止开始下滑，sgsint2。若s、和t可测定，则重力加速度g也可测定。、在运动学中，物体从粗糙斜面上由静止开始下滑，s（gsingcos）t2。若s、和t可测定，则重力加速度g也可测定。、在平抛

14、运动中，竖直方向上物体在连续相等的时间内位移之差ygt2。若y和t可测，则重力加速度同样可以测出。、单摆作简谐运动时，其周期可以表示为T2。若T和l可测，则可g测。在前述方案中，符合简便性原则，可行性原则。学生再选择仪器，设计步骤，实际操作。对实验结果进行比较，方案中常用的测力计误差较大；中下落时间短，用秒表计时误差较大。用刻度尺测定S误差引起测量结果的较大误差。中相对而言较切合中学实际，符合精确性原则；综上所述，中学阶段通常采用单摆法测定重力加速度。又如：复习验证机械能守恒定律时（满足守恒条件时，比较动能与势能的变化量）也可进行再设计。方案一：物体自由下落时如课本。但再设计后学生就能发现验证

15、机械能守恒定律的实验没必要从第一点就开始计时（即没必要取第一和第二两点间长度为2mm），我们完全可以从后面的计数点中取两个点算出速度与高度来验证守恒定律，没必要管第一点准确与否方案二：从物体沿光滑斜面下滑机械能守恒得到启示，运用平抛初速度测定方法，设计如右图实验方案，从控制条件，测量物理量等等方面再设计。学生选择仪器进行实验，比较两种方案。这样让学生从被动地接受灌输为主动要学的一招，既提高了学生的参与学习与研究物理实验的热情，又能迅速提高学生的实验设计水平与对物理学的理解程度，3通过多角度审视、总结实验，培养学生迁移能力学习贵在总结，在物理实验总复习中，我们不应孤立地看待一个个实验，而应该从这

16、些实验的原理、步骤、数据采集与处理方式上的异同上，给这些实验分门别类，从而组成不同的实验板块。在此，我认为我们要在这些实验的组合板块中挖掘一些功能，培养学生一种实验的常规意识，比如对于电学板块，这是由用描迹法画出电场中平面上的等势线；测定金属的电阻率；用电流表和电压表测电池的电动势和内阻；练习多用表测电阻；研究电磁感应现象等五个学生实验组成的一个大的实验板块，现在让我们仔细去找找这些实验与其它实验板块的区别。我们会发觉这些电学实验无非就是在电流I、电压U、电阻R、电动势这几个物理量上做文章而已。然后我们看看这几个量是怎么测出来的，电流I：电流表，电压表+已知电阻（常用电阻箱）（检验小电流用灵敏

17、电流计）。电压U：电压表，电流表+已知电阻（常用电阻箱）。电阻R：多用表，由R=U/I测出电压V、电流I间接测量。电动势：电压表（粗略），=U+Ir测出电压V、电流I间接测量。今后我们可以用同样的方式去处理类似的探索式电学实验。例2：现有一阻值为10.0的定值电阻、一个开关、若干根导线、一个电压表，该电压表表面上有刻度但无刻度值，要求设计一个能测定某电源内阻的实验方案（已知电压表内阻很大，电压表量程大于电源电动势，电源内阻约为几殴）要求：（1）画出实验电路图。（2）简要写出完成接线后的实验步骤。（3）写出用测得的量，计算电源内阻的表达式r=_。解析：这道实验设计题原理来源于用电流表和电压表测电

18、池的电动势和内阻，也可说来源于电阻的测量。新意一在于电压表有刻度但无刻度值。要求学生在理解电压表刻度均匀的基础上，用电压表偏转格数来等效电压表示数。新意二在于电动势可直接用电压表测量； 按电阻测量原理r，U内电源内电压，I通过电源的电流，二者电压表都不能直接测量。电压表已知电阻可测电流；U内U外，U外用电压表测，按题给条件也可用电压表直接测量。设电压表每格示数为U0则：r= = = 从电流表和电压表测电池的电动势和内阻这一实验扩展，原理=U+Ir，只要测出几组（最少2组）电流电压就可求得，r。但只有一个定值电阻，只能测出一组，进一步分析题目，发现可直接测，因而可测得r。我们可以把视野扩大一些，

19、以各种角度重新组合新的实验板块，比如按测量型与验证型可把实验分成两大板块。按能进行图像处理数据和不能用图像处理数据又可以把实验分成两大板块。我们可以提示学生这样划分板块，但把一个具体实验归类于哪个板块，这要学生自已思考，比如说用图像法处理数据，学生们熟悉的是验证牛顿第二定律和测定电源电动势和内电阻的实验，不过画出的图形必须是直线，否则不好处理（验证牛顿第二定律的实验中加速度与质量成反比就是一个典型的例子，坐标轴改为质量的倒数，从而画出的是直线），这给予学生们思考的空间，其实还有许多实验也是可以这样处理的，它们都可以归类于用图像法处理数据，比如用单摆测重力加速度的实验，我们测的是周期T和摆长L，

20、再由公式来计算，书本上采用的是多测几组再求平均值法，现在我们可以以L和T2/42为坐标轴，用测得的数据放入描点，画直线求斜率即是g。类似的还有一些，让学生们想想验证玻意耳定律是否也可这样处理。 在物理实验复习过程中，要充分发挥教材中演示实验和学生实验的作用，让学生在实验中培养思维能力。在实验复习过程中注重向学生渗透实验设计思想和实验基本方法，培养发展学生实验思维能力。引导学生根据已学的知识去明确实验的目的、设计意图、实验原理，在明确的前提下积极鼓励学生独立操作实验。通过实验数据记录、数据处理、误差分析等让学生领会掌握物理数据的处理基本方法，如列表法、解析法和作图法等。这样从根本上提高学生实验设

21、计能力，从容面对新的高考实验题。附教案：实验复习：描绘小灯泡的伏安特性曲线一、实验目的及教学目标1、描绘小灯泡的伏安特性曲线；2、分析曲线的变化规律并得出结论；3、能根据题目给出的实验数据，正确描出实验曲线，并由此计算相关物理量；能正确选择适的仪表和器材，选择适的量程和进行正确的实物连路，4、能处理相关的拓展性的实验课题；能够根据伏安特性曲线求出功率或导体电阻大小。二、实验原理在纯电阻电路中，电阻两端的电压与通过电阻的电流是线性关系，但在实际电路中，由于各种因素的影响，UI图像不再是一条直线。读出若干组小灯泡的电压U和电流I，然后在坐标纸上以U为纵轴，以I为横轴画出UI曲线。三、实验器材小灯泡

22、、4V6V学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关和导线若干。四、实验步骤1、适当选择电流表，电压表的量程，采用电流表的外接法，按图中所示的原理电路图连接好实验电路图。2、滑动变阻器采用分压接法，把滑动变阻器的滑动片调至滑动变阻器的A端，电路经检查无误后，闭合电键S。3、改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U，记入记录表格内，断开电键S；4、在坐标纸上建立一个直角坐标系，纵轴表示电流I，横轴表示电压U，用平滑曲线将各点连接起来，便得到伏安特性曲线。5、拆去实验线路，整理好实验器材。五、注意事项1、因本实验要作出IU图线，要求测出一组包括零在内的电压、电流值，因此

23、，变阻器要采用分压接法；2、本实验中，因被测小灯泡电阻较小，因此实验电路必须采用电流表外接法；3、电键闭合后，调节变阻器滑片的位置，使小灯泡的电压逐渐增大，可在电压表读数每增加一个定值（如0.5V）时，读取一次电流值；调节滑片时应注意使电压表的示数不要超过小灯泡的额定电压；4、电键闭合前变阻器滑片移到图中的A端；5、坐标纸上建立坐标系，横坐标所取的分度例应该适当，尽量使测量数据画出的图线占满坐标纸。连线一定用平滑的曲线，不能画成折线。六、误差分析1、测量电路存在系统误差，未考虑电压表的分流，造成测得的I值比真实值偏大；2、描绘IU线时作图不准确造成的偶然误差。七、例题分析例1（03上海）、如图

24、所示中的图1为某一热敏电阻（电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感）的IU关系曲线图（1）为了通过测量得到图1所示IU关系的完整曲线，在图2、图3两个电路中应选择的是图 ；简要说明理由： （电源电动势为9V，内阻不计，滑线变阻器的阻值为0100 ）（2）在图4电路中，电源电压恒为9V，电流表读数为70mA，定值电阻R1250由热敏电阻的IU关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为 V；电阻R2的阻值为 举出一个可以应用热敏电阻的例子： _ 解： 2 ；理由：从IU图象看，电流与电压均从零值开始，图2中的电压可以从0调到所需的电压，调节范围较大（或图3中不能测量0值附近的数据）。5.2 ；111.8

25、（111.6112.0均可为正确）。分析与计算：R1支路电流为I1 =U /R1 =36mA, R2支路电流为34mA，在IU曲线上，34mA对应的电压大约为5.2V；热敏电阻Rt= 5.2 /0.034 =152.9, Rt+R2 = 9/0.034 =264.7，所以R2 111.8 热敏温度计（提出其它实例，只要合理就给分） 例2、为了测定和描绘“220 40”白炽电灯灯丝的伏安特性曲线，可以利用调压变压器供电。调压变压器是一种自耦变压器，它只有一组线圈，绕在闭合的环形铁心上，输入端接在交流电源的火线与零线间，输出端有一个滑动触头，移动它的位置，就可以使输出电压在250之间连续变化，左图

26、画出的是调压变压器的电路图符号。实验室内备有交流电压表交流电流表滑动变阻器开关导线等实验器材。（3）如果根据测量结果作出的伏安特性曲线如右图所示，试根据图线确定，把两个完全相同的“220 40”白炽电灯串联在220交流电源的火线与零线间，这两只电灯消耗的总电功率是多大？ 解： 如图所示。开关应安在火线一边，否则应适当扣分。火线与公共端相连的可不扣分。电流表外接与内接都可以。（本题电源输出电压可调，因此用不着滑动变阻器） 如果采用电流表外接的，电压较高段误差更大，因为电压越高，灯丝电阻越大，由于电压表分流而造成的误差越大；如果采用电流表内接的，电压较低段误差更大，因为电压越小，灯丝电阻越小，由于

27、电流表分压造成的误差越大。0.22A，每一个灯消耗的功率约为24W，两灯消耗的总功率为48W。因此答案为48 W1W。 例3（04上海）、小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大.某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据（I和U分别表示小灯泡上的电流和电压）：I（A）0.120.210.290.340.380.420.450.470.490.50U（V）0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00（1）在左下框中画出实验电路图. 可用的器材有：电压表、电流表、滑线变阻器（变化范围010电源、小灯泡、电键、导线若干.（2）在右图中画出小煤泡的UI曲线.（3）如果某

28、一电池的电动势是1.5V，内阻是2.0.问：将本题中的灯泡接在该电池两端，小灯泡的实际功率是多少？（简要写出求解过程；若需作图，可直接画在第（2）小题的方格图中）解：（1）见下图（2）见下图（3）作出U=EIr图线，可得小灯泡工作电流为0.35安，工作电压为0.80伏，因此小灯泡实际功率为0.28瓦例4、使用如图1所示的器材测定小灯泡在不同电压下的电功率，并且作出小灯泡的电功率与它两端电压的平方的关系曲线已知小灯泡上标有“6V，3W”字样，电源是3个铅蓄电池串联组成的电池组，滑动变阻器的规格是“5 2A”要求： 把图1中实物连成实验电路； 图2的4个图象中哪个可能是正确的？简单说明理由解：变阻

29、器通常用来控制电路中的电流或电压，可以有限流与分压两种接法，根据题意，灯泡电阻约为R= 62 /3= 12 ，若采用限流，即使变阻器阻值用到最大，灯泡电压最小值可达4V左右，其电压调节，范围约在4V6V间，显然不宜选取合理数据范围作电功率与两端电压平方关系图线而采用分压接法则灯泡两端电压变化范围为0V6V间，便于选取数据作相应图线，至于电压表与电流表采用内接、外接，题目未给表的内阻，但实验学生用表在电阻为10左右时，内、外接表误差差别不大，本题不作要求，连线时应注意量程选择与表“”、“一”接线柱接法，接线如图3 P U2图线，小灯泡在点亮时灯丝温度可高达上千摄氏度随电压升高，灯丝温度升高，相应

30、电阻率增大，电阻增大，与相应电阻不变时的功率相比要减少，或者说由 P =知，该图线斜率为，随P增大，R增大，斜率减小，因此D图可能正确，而B图对应斜率不变、即R不变的情况，与本题实际不符。例5、电子技术兴趣小组为了研究某种二极管的特性，用如图所示的电路测定该元件的伏安特性曲线。实验发现当电源反接时，电路中无电流，当正向电压较小时也无电流，记录的部分数据如下表。电压/V1.41.51.71.92.02.12.22.32.42.5电流/mA002.04.012.022.032.042.052.060.0(1)请根据以上实验数据用描点法在所给的坐标纸上作出这个二极管的UI图线；(2)若加在该二极管两端的正向电压达到1.9V后才能正常工作，则从图线可以看出这种二极管正常工作前后的导电情况有何区别？(3)若电源的电动势为6V，内阻不计。当电流表示数为12.0mA时,滑动变阻器接入电路的电阻为 _。答案：（1）UI图象如图所示； （2）正常工作前导电性能差（或电阻大），正常工作后导电性能好（或电阻小）； 103 /3 。例6 、 如图1的电路中R1=R2=100，是阻值不随温度而变的定值电阻