高三实验专题复习中学教育中考_中学教育-中学课件.pdf
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1、学习必备 欢迎下载 说明:以下专题内容仅供校内使用,校外只供参考 专题一 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
2、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 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
3、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。学习必备 欢迎下载 模块 待测物理量 基本测量方法 力学 速度 利用纸带,12nnmSSvT;利用平抛,2gvxy 加速度 利用纸带,逐差法2SaT;利用单摆224LgT 功 根据kWE 转化为测量 m、v 电学 电阻(精确测量)根据URI转化为测量 U、I(伏安法);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 EUIr 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
4、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 3050 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。列表的要求是写明表的标题或加上必要的说明;必须交待清楚表中各符号所表示的物理
5、量的意义,并写明单位;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。作图的规理的设计方法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等效替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模拟法当实验情景不易创或根本无法创时可以用物理模型
6、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习必备 欢迎下载 则是: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;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;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;在图上求直线的斜率时,要选取线上相距较远的两点,不一
7、定要取原来的数据点;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。专题二 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
8、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,
9、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。理的设计方法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等效替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模拟法当实验情景不易创或根本无法创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卡文迪许测定万
10、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习必备 欢迎下载 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
11、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:天平在进行测量前应先调平衡。打点计时器所用电源要求为 46V的交流电源。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。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。电阻箱开始应处于阻值最大状态,调整电阻箱的阻值时,不能由大到小发生突变,以免因为阻值过小而烧坏电阻箱。(二)测量仪器的读数方法 1需要估读的
12、仪器:在常用的测量仪器中,刻度尺、螺旋测微器、电流表、电压表、天平、弹簧秤等读数时都需要估读。因为最终的读数要以有效数字的形式给出,而有效数字的最后一位数字为估计数字,应和误差所在位置一致,在实际操作中,究竟估读到哪一位数字,应由测量仪器的精度(即最小分度值)和实验误差要求两个因素共同决定。根据仪器的最小分度可以分别采用 1/2、1/5、1/10 的估读方法,一般:最小分度是 2 的,(包括 0.2、0.02 等),采用 1/2 估读,如安培表 00.6A档;最小分度是 5 的,(包括 0.5、0.05 等),采用 1/5 估读,如安培表 015V档;最小分度是 1 的,(包括 0.1、0.0
13、1 等),采用 1/10 估读,如刻度尺、螺旋测微器、安培表 03A 档、电压表 03V 档等,当测量精度要求不高或仪器精度不够高时,也可采用 1/2 估读。理的设计方法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等效替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模拟法当实验情景不易创或根本无法创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卡文迪许测定万有引力恒量采用光路放大了
14、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习必备 欢迎下载 2不需要估读的测量仪器:游标卡尺、秒表、电阻箱在读数时不需要估读;欧姆表刻度不均匀,可以不估读或按半刻度估读。游标卡尺的读数:游标卡尺的读数部分由主尺(最小分度为 1mm),和游标尺两部分组成。按照游标的精度不同可分为三种:(a)10 分游标,其精度为 0.1mm;(b)20 分游标,其精度为 0.05mm;(c)50 分游标,精度为 0.02mm。游标卡尺的读数方法是:以游标零刻度线为准在主尺上读出整毫米数 L
15、1,再看游标尺上哪条刻度线与主尺上某刻度线对齐,由游标上读出毫米以下的小数 L2,则总的读数为:L1+L2。机械秒表的读数:机械秒表的长针是秒针,转一周是 30s。因为机械表采用的齿轮传动,指针不可能停留在两小格之间;所以不能估读出比 0.1 s 更短的时间。位于秒表上部中间的小圆圈里面的短针是分针,表针走一周是 15 min,每小格为0.5 min。秒表的读数方法是:t短针读数(t1)+长针读数(t2)。电阻箱:能表示出接入电阻值大小的变阻器;读数方法是:各旋扭对应的指示点的示数乘以面板上标记的倍数,它们之和就是电阻箱接入电路的阻值。使用电阻箱时要特别注意通过电阻的电流不能超过允许的最大数值
16、。(三)典例分析【例题 1】读出下列 50 分度游标卡尺的示数。解析从左到右示数依次为:5.24mm;11.50mm;22.82mm。【例题 2】试读出下列螺旋测微器的读数(工作原理及读数方法与双缝干涉测波长中的测微目镜手轮的读数相同)解析从左到右测微目镜手轮的读书分别为:0.861mm;3.471mm;7.320mm;11.472mm【例题 3】按照有效数字规则读出下列电表的测量值。理的设计方法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等效替不易直接测
17、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模拟法当实验情景不易创或根本无法创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习必备 欢迎下载 接 03V量程时读数为_V。接 03A量程时读数为_A。接 015V量程时读数为_V。接 00.6A量程时读数为_A。解析2.17;10.8;0.80;0.16【例题 4】读出右图所示电
18、阻箱的阻值。解析86.3。【例题 5】读出机 械秒表的读数。解析99.8s。专题三 力学实验 物理考试说明中确定的力学实验有:研究匀变速直线运动、探究弹力和弹簧伸长的关系、验证力的平行四边形定则、验证牛顿运动定律、探究动能定理、验证机械能守恒定律。其中有四个实验与纸带的处理有关,可见力学实验部分应以纸带的处理,打点计时器的应用为核心来展开复习。近几年力学实验中与纸带0 1 2 3 0 5 10 15 V 0 0.2 0.4 0.6 0 1 2 3 A 理的设计方法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理想化方法用伏安法测
19、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等效替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模拟法当实验情景不易创或根本无法创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习必备 欢迎下载 处理相关的实验、力学创新实验是高考的热点内容,以分组或演示实验为背景,考查对实验方法的领悟情况、灵活运用学过的实验方法
20、设计新的实验是高考实验题的新趋势。要求考生掌握常规实验的数据处理方法,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,深刻理解物理概念和规律,并能灵活运用,要求考生有较强的创新能力。在复习过程中,应以掌握常规实验原理、实验方法、规范操作程序、数据处理方法等为本,同时从常规实验中,有意识的、积极的提取、积累一些有价值的方法。逐步过渡到灵活运用学过的实验方法设计新的实验。(一)打点计时器系列实验中纸带的处理 1纸带的选取:一般实验应用点迹清晰、无漏点的纸带中选取有足够多点的一段作为实验纸带。在“验证机械能守恒定律”实验中还要求纸带包含第一、二点,并且第一、二两点距离接近 2.0m
21、m。2 根据纸带上点的密集程度选取计数点。打点计时器每打 n 个点取一个计数点,则计数点时间间隔为 n 个打点时间间隔,即 T=0.02n(s)。一般取 n5,此时T=0.1s。3测量计数点间距离。为了测量、计算的方便和减小偶然误差的考虑,测量距离时不要分段测量,尽可能一次测量完毕,即测量计数起点到其它各计数点的距离。如图所示,则由图可得:1sSI,12ssSII,23ssSIII,34ssSIV,45ssSV,56ssSVI 4判定物体运动的性质:若IS、IIS、IIIS、IVS、VS、VIS基本相等,则可判定物体在实验误差范围内作匀速直线运动。设s1=IISIS,s2=IIISIIS,s3
22、=IVSIIIS,s4=VSIVS,s5=VIS4 s6 3 6 5 2 1 0 s5 s4 s3 s2 s1 S S S S S S 理的设计方法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等效替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模拟法当实验情景不易创或根本无法创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
23、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习必备 欢迎下载 VS 若s1、s2、s3、s4、s5基本相等,则可判定物体在实验误差范围内作匀变速直线运动。测定第 n 点的瞬时速度。物体作匀变速直线运动时,在某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度。即测出第 n 点的相邻的前、后两段相等时间 T 内的距离,由平均速度公式就可求得,如 上图中第 4 点的瞬时速度为:TssTSSvVIV22354。测定作匀变速直线运动物体的加速度,一般用逐差法求加速度。将如上图所示的连续相等时间间隔T 内的位移IS
24、、IIS、IIIS、IVS、VS、VIS分成两组,利用2aTs 可得:213TSSaIIV、223TSSaIIV、233TSSaIIIVI,再算出的1a、2a、3a平均值,即:3321aaaa就是所测定作匀变速直线运动物体的加速度。若为奇数组数据则将中间一组去掉,然后再将数据分组利用逐差法求解。(二)设计性实验的设计思路与典例分析 题目要求和给出的条件 演示和分组实验的实验原理 物理规律和原理 基本仪器的使用知识 需测物理量和所需器材 实验步骤 数据处理 实验原理 实验结论及误差分析 理的设计方法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
25、的关系控制等等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等效替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模拟法当实验情景不易创或根本无法创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习必备 欢迎下载 【例题 1】做匀加速直线运动的小车,牵引一条纸带通过打点计时器,交流电源的频率为 5
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