常見高中物理試驗歸類及解析1方案設計型在明確試驗目的的基礎上

常見高中物理實驗歸類及解析方案設計型在明確實驗目的的基礎上，結合具體的物理實驗情境，靈活確定完成實驗目的的途徑和方法。要注重實驗的實際操作訓練，掌握基本的實驗方法和原理，明確基本實驗儀器使用的規(guī)則。能在實驗任務的前提下，結合實際物理情景，確定完成實驗目的的途徑和方法，設計切實可行的實驗方案。應對策略：要注重實驗的實際操作訓練，掌握基本的實驗方法和原理，明確基本實驗儀器使用的規(guī)則。能在實驗任務的前提下，結合實際物理情景，確定完成實驗目的的途徑和方法，設計切實可行的實驗方案。實驗設計的基本步驟1．明確目的實驗目的是題目或課題交給我們需要完成的實驗任務，是實驗設計的出發(fā)點．實驗目的明確后，運用所學知識，廣泛聯(lián)系，看看該物理量或物理規(guī)律在哪些內(nèi)容中出現(xiàn)過，與哪些物理現(xiàn)象有關，與哪些物理量有直接的聯(lián)系．再充分結合題目提供的具體實驗情境和提供的實驗儀器來靈活地確定實驗的原理。2．選擇方案對于同一個實驗目的，可能存在多種實驗原理，進而形成多種(可供選擇的)設計方案．一般說來，依據(jù)不同的實驗原理選擇不同的實驗方案主要遵循四條原則：(1)科學性：設計的方案有科學的依據(jù)和正確的方式，符合物理學的基本原理；(2)可行性：按設計方案實施時，應安全可靠，不會對人身、器材造成危害，所需裝置和器材要易于置備，且成功率高；(3)精確性：在選擇方案時，應對各種可能的方案進行初步的誤差分析，盡可能選用精確度高的方案；(4)簡便、直觀性：設計方案應便于操作、讀數(shù)，便于進行數(shù)據(jù)處理，便于實驗者直觀、明顯的觀察．2器材選擇型規(guī)律方法根據(jù)具體的物理實驗情境，結合儀器使用的規(guī)則和儀器本身的規(guī)格選擇恰當?shù)膶嶒炂鞑模⒛茉诰唧w的問題當中能靈活的遷移運用(如電流表可作電壓表使用)．電學實驗中會根據(jù)電流表和電壓表和內(nèi)阻及待測電阻的大小判斷電流表內(nèi)外接法、能夠通過計算選擇電流表和電壓表的量程，當要求測量的電壓和電流從零連續(xù)變化或者當滑動變阻器阻值太小不能起到有效保護的作用時必須采用滑動變阻器的分壓接法．【例2】某同學在實驗室測汽車電熱器Rｘ的電功率，此電熱器額定電壓為12V(車用蓄電池輸出的最高直流電壓)．該同學用學生電源代替蓄電池，輸出電壓為16V，導線、開關等已經(jīng)備齊，供選擇的器材還有：A．電流表(0～3A，0.1Ω)B．電流表(O～0.6A，10C．電壓表(O～3V，1kΩ)D．電壓表(0～15V，30kΩ)E．滑動變阻器(0～10Ω，0.F．滑動變阻器(0一10Ω，2A)該同學測量的數(shù)據(jù)記錄如下U/VO2.23.05．O8.0lO．O12.0I/A00.150.200.300.400.450.50(1)合理選擇使用的器材：電流表選，電壓表選，滑動變阻器選(填序號)(2)畫出合理的測量電路圖．(3)在圖中的坐標紙上作出U-I圖象．(4)電熱器的額定功率為W．【解析】(1)要測汽車電熱器Rx的電功率，根據(jù)提供的實驗儀器，只需測出其兩端的電壓U和流過的它電流I，便可得到電熱器Rx的電功率P＝UI．由題意及記錄數(shù)據(jù)可知電熱器額定電壓為12V。流過電流表的最大電流為0.5A，所以電流表選B，電壓G表(2)電熱器電阻約為20Ω，與電流表內(nèi)阻接近，所以選用電流表外接法，且要求電熱器中電流從0開始連續(xù)變化，應選變阻器的分壓接法．測量電路如圖所示．(3)把記錄數(shù)據(jù)點放到U-I坐標系中，描點連線得到U-I圖象如圖所示．(4)電熱器額定電壓為12V，此時流過電熱器的額定電流為0.【知識鏈接】電學實驗器材主要是電表、滑動變阻器、電源等器材．選擇實驗器材一般要考慮四個方面因素：1．安全因素：通過電源、電阻和電表的電流不能超過其允許的最大電流．2．誤差因素：選用電表量程應考慮盡可能減小測量值的相對誤差，電壓表、電流表在使用時盡可能使指針接近滿量程，其指針應偏轉(zhuǎn)到滿偏度的1／3以上；使用歐姆表時宜選用指針盡可能在中間刻度附近的倍率擋位．3．便于操作：選用滑動變阻器時應考慮對外供電電壓的變化范圍要既能滿足實驗要求，又便于調(diào)節(jié)．在實驗過程中，應使其大部分電阻線都用到．4．實驗要求：除以上三個因素外，還應注重實驗實際．如電壓是否能從零開始起調(diào)。所給電源與用電器是否匹配等。3實驗數(shù)據(jù)處理型規(guī)律方法要明確實驗數(shù)據(jù)處理的常用方法，在實際實驗中要根據(jù)具體的實驗問題和實驗要求靈活地選擇數(shù)據(jù)處理方法．【例3】用如圖所示的裝置做“探究機械能守恒定律”實驗時，如果認為g=10m／s2，打點計時器打點周期為T=0.02s，則(1)關于紙帶的第一點和第二點的距離大小及形成的原因，下列說法中正確的是(不考慮阻力影響)A．若第一點和第二點的距離大于2mm，則表明在開始打點前就將紙帶由靜止釋放B．若第一點和第二點的距離大于2mm，則表明在開始打點后才將紙帶由靜止釋放C．若先開始打點后釋放紙帶，則不可能出現(xiàn)第一點和第二點距離大于2mm的情況D．若先開始打點后釋放紙帶，則不可能出現(xiàn)第一點和第二點距離小于2mm的情況(2)該同學已經(jīng)測得紙帶上所打出的各點與打出的第一點即0的距離，并列入下表：線段0AOBOCODOEOFOG代號dld2d3d4d5d6d7長度(cm)19.5623.5128.4333.1038.2544.0250.12為了盡量準確地測出打D點時重錘的運動速度，他應采用的計算公式是，計算的結果是m／s．(保留三位有效數(shù)字)【解析】(1)不考慮阻力影響時，重物做自由落體運動．根據(jù)運動學公式h＝gt２／2可知，如打下第一個點時紙帶的速度為零，則第一個點與第二個點的距離為2ｍｍ．如果先打點后放紙帶，則打下第一個點時紙帶的速度肯定為零，打下第二個點時重物下落的時間ｔ≤0.02s，兩點間的距離s≤2ｍｍ；如第一個點與第二個點的距離大于2ｍｍ，則表明打下第一個點時紙帶的速度不為零，即先放紙帶后打點，A、C正確．(2)實驗時，由于不可避免的存在阻力，所以不能用運動學公式來計算某一點的速度，而應利用紙帶上記錄的數(shù)據(jù)求得某點的瞬時速度，．【知識鏈接】實驗數(shù)據(jù)的處理方法主要有以下幾種：1．直接比較法：有些實驗，只需通過定性地確定物理量間的關系，或?qū)嶒灲Y果與標準值相比較，就可得出實驗結論，可應用直接比較法來進行數(shù)據(jù)處理．2．平均值法：通常在同樣的測量條件下，對于某一物理量進行多次測量的結果不會完全一樣，用多次測量的算術平均值作為測量結果，是真實值的最好近似．3．列表法：實驗中將數(shù)據(jù)列成表格，可以簡明地表示出有關物理量之間的關系，便于檢查測量結果和運算是否合理，有助于發(fā)現(xiàn)和分析問題．列表法常與圖象法一起應用，且列表法常常是圖象法的基礎．4．圖象法：選取適當?shù)淖宰兞?。通過作圖可以找到或反映物理量之間的變化關系，并便于找出其中的規(guī)律，確定對應量的函數(shù)關系．5．描跡法：描跡可形象直觀地直接反映實驗結果，如實驗“研究平拋物體的運動”、“電場中等勢線描繪”均采用了描跡法．4實驗誤差分析型：規(guī)律方法要明確實驗誤差的來源，并能在實驗中通過控制、改進實驗條件和合理的數(shù)據(jù)處理來減小實驗誤差．【例4】“伏安法”測電阻時，由于電壓表、電流表內(nèi)阻的影響，使得測量結果總存在誤差，而按如圖所示電路進行測量，則由電壓表、電流表內(nèi)阻所造成的誤差可消除．(1)在答題紙相應的橫線上簡要寫出還未完成的主要操作步驟，并用字母表達出相應的測量值．①閉合電鍵s1，電鍵s2接2，調(diào)節(jié)RP和RP′，使電壓表和電流表的讀數(shù)盡可能大，讀出電流表和電壓表讀數(shù)I2、U2．②保持RP不變.(2)推導出待測電阻Rx的表達式．【解析】本實驗的目的是為了消除電壓表、電流表內(nèi)阻所造成的誤差．根據(jù)實驗環(huán)境，實驗原理是測出電流表和變阻器Rp的電阻和，再得到被測電阻R的阻值．(1)實驗過程為：閉合電鍵s1，電鍵s2接2，調(diào)節(jié)RP和RP′，使電壓表和電流表的讀數(shù)盡可能大，讀出電流表和電壓表讀數(shù)I2、U2；再把s2接1，閉合s1，調(diào)節(jié)RP′，使伏特表、安培表讀數(shù)盡可能大，并讀出數(shù)值I1、U1．(2)根據(jù)歐姆定律有,,所以【方法技巧】1．本實驗通過兩次測量，第一次先得到的總阻值；第二次得到的阻值，從而巧妙消除了電壓表、電流表內(nèi)阻所造成的誤差影響，得到了較為精確的Rx的值．2．減小實驗誤差的常用方法(1)校準測量儀器．如電表、天平等使用前應先調(diào)零校準．(2)恰當選擇儀器的量程和精確度．(3)改進實驗方法，完善實驗原理．(4)多次測量求平均值可有效的減小偶然誤差．(5)恰當?shù)臄?shù)據(jù)處理方法可有效的減小實驗誤差．【知識鏈接】(1)系統(tǒng)誤差和偶然誤差：測量值總是有規(guī)律地朝著某一方向偏離真值(總是偏大或總是偏小)的誤差，稱為系統(tǒng)誤差．系統(tǒng)誤差的主要來源是儀器本身不夠精確，或?qū)嶒炘怼⒎椒ú粔蛲晟频龋既徽`差總是有時偏大，有時偏小，并且偏