專題10：基本實驗與設計實驗

專題10基本實驗與設計實驗2013年10月二輪復習淮南十中高二物理組張曉沛復習要求

專題10

基本實驗與設計實驗學習標準（1）通過典型實例，認識實驗在物理學發(fā)展中的重要地位和作用。了解可重復性和可控制性是對物理實驗的基本要求。（2）通過實驗認識測量的意義；理解系統(tǒng)誤差與偶然誤差、絕對誤差與相對誤差，以及有效數(shù)字的概念；會用有效數(shù)字表達測量結果；知道精度和準確度的區(qū)別；能對實驗誤差進行初步分析。（3）初步具有發(fā)現(xiàn)問題、提出實驗研究課題的能力；能根據(jù)實驗目的，設計并討論實驗方案，確定科學、合理的實驗步驟。復習要求

專題10

基本實驗與設計實驗學習標準（4）能根據(jù)實驗要求合理選擇并安裝實驗器材，正確進行實驗操作。對較復雜或沒使用過的儀器，能讀懂儀器說明書，并按說明書正確使用該儀器。具備用已有的知識和設備能否完成實驗的判斷能力。能排除實驗中出現(xiàn)的一般故障。（5）能正確觀察和如實記錄實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，養(yǎng)成實事求是的科學精神。會用正確的方法處理實驗數(shù)據(jù)，得出實驗結論。（6）在實驗過程中能與他人合作交流。能夠對實驗方案和實驗結果進行評估和反思，具有對結果進行質疑、改進方案的意識。能夠用科學語言，正確地寫出實驗報告。復習要求

專題10

基本實驗與設計實驗能獨立地完成表中所列的實驗，能明確實驗目的，能理解實驗原理和方法，能控制實驗條件，會使用儀器，會觀察、分析實驗現(xiàn)象，會記錄、處理實驗數(shù)據(jù)，并得出結論，對結論進行分析和評價；能發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，并制訂解決方案；能運用已學過的物理理論、實驗方法和實驗儀器去處理問題，包括簡單的設計性實驗?？键c要求復習要求

專題10基本實驗與設計實驗實驗一：研究勻變速直線運動實驗二：探究彈力和彈簧伸長的關系實驗三：驗證力的平行四邊形定則實驗四：驗證牛頓運動定律實驗五：探究動能定理實驗六：驗證機械能守恒定律實驗七：測定金屬的電阻率(同時練習使用螺旋測微器)實驗八：描繪小電珠的伏安特性曲線實驗九：測定電源的電動勢和內阻實驗十：練習使用多用電表實驗十一：傳感器的簡單使用

考點要求復習要求

專題10

基本實驗與設計實驗

1.要求會正確使用的儀器主要有：刻度尺、游標卡尺、螺旋測微器、天平、秒表、電火花計時器或電磁打點計時器、彈簧秤、電流表、電壓表、多用電表、滑動變阻器、電阻箱等

2.要求認識誤差問題在實驗中的重要性，了解誤差的概念，知道系統(tǒng)誤差和偶然誤差；知道用多次測量求平均值的方法減小偶然誤差；能在某些實驗中分析誤差的主要來源；不要求計算誤差

3.要求知道有效數(shù)字的概念，會用有效數(shù)字表達直接測量的結果。間接測量的有效數(shù)字運算不作要求考點要求實驗七：測定金屬的電阻率(同時練習使用螺旋測微器)實驗九：測定電源的電動勢和內阻測定性實驗探究性實驗實驗一：研究勻變速直線運動實驗二：探究彈力和彈簧伸長的關系實驗五：探究動能定理實驗八：描繪小電珠的伏安特性曲線驗證性實驗實驗三：驗證力的平行四邊形定則實驗四：驗證牛頓運動定律實驗六：驗證機械能守恒定律知識網(wǎng)絡設計實驗思路實驗設計設計實驗案列結束測定金屬絲的電阻率伏安法測電阻的兩種連接方式AVR外接法AVR內接法R<<RV

R>>RA

實驗的基本思路控制變量：當某物理量受多個因素制約時，通過實驗先保持其它因素不變，比較某一個因素的影響；然后再逐個研究其它因素的影響。R真＞R測

R真＜R測

基本測量工具螺旋測微儀的使用和讀數(shù)方法。概念辨析測定金屬絲的電阻率螺旋測微器的讀數(shù)方法：固定刻度的讀數(shù)L1（0mm、0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、。。。。。。)螺旋刻度的讀數(shù):L2{格數(shù)（估讀，比如1.2格、2.0格、10.3格。。。。。。）×0.01mm}所測長度=L1+L2概念辨析概念辨析測定金屬絲的電阻率測定電源電動勢和內阻概念辨析——實驗原理閉合電路歐姆定律E=U+IrE=U1+I1rE=U2+I2r求出E、r電壓表、電流表測U、IAVAV實驗電路圖測定電源電動勢和內阻概念辨析——系統(tǒng)誤差分析原因1：由于電壓表有電阻，產(chǎn)生的分流。E測

<E真；r測

<r真

EI短U0I/AU/V0真實值測量值原因2：由于電流表有電阻，產(chǎn)生的分壓。E測

=E真；r測

>r真

EI短I/AU/V0真實值測量值驗證力的平行四邊形定則（1）原理：

一個力F的作用效果與兩個共點力F1和F2的共同作用效果都是把橡皮筋拉伸到某點，所以F為F1和F2的合力。

（2）注意事項：彈簧測力計在使用前應將其水平放置，檢查、校正零點．將兩彈簧測力計互相鉤著水平拉伸，選擇兩只讀數(shù)完全一致的彈簧測力計使用。施加拉力時要沿彈簧測力計軸線方向，應盡量位于與紙面平行的同一平面內。同一次實驗中橡皮筋拉長后的結點位置O必須保持不變。概念辨析012340123F1=F2=橡皮筋NN（3）步驟：概念辨析012354F=橡皮筋細繩套F1的方向F2的方向N（3）步驟：概念辨析1N力的圖示做完后請猜測：F.F1.F2可能滿足什么關系F1=3NF2=4NF=5NF1F2F（3）步驟：概念辨析驗證牛頓運動定律結論——控制變量法。實驗思路：數(shù)據(jù)處理：——圖像法。制定實驗方案的幾個問題1.怎樣測量（或比較）物體的加速度2.怎樣提供并測量物體所受的恒力3.如何消除摩擦阻力概念辨析實驗過程：概念辨析當盤和重物的質量遠小于小車的質量時，盤和重物的重力G近似等于小車所受的拉力F。F實驗誤差分析：概念辨析mgF′aa驗證機械能守恒定律在自由落體運動中，若物體下落高度h時的速度為v,則由機械能守恒定律可知：hvmgh

=mv

212gh

=v

212？？——實驗原理1、安裝打點計時器時，必須使兩紙帶限位孔在同一豎直線上，以減小摩擦阻力。2、應選用質量和密度較大的重物，增大重力可可使阻力的影響相對減小，增大密度可以減小體積，可使空氣阻力減小。3、選用紙帶時應盡量挑選第一、二點間距接近2mm的點跡清晰且各點呈一條直線的紙帶。概念辨析0hv

212該圖象的斜率表示什么？為什么圖象通過原點？——圖像法處理數(shù)據(jù)驗證機械能守恒定律gh

>v

212重物運動過程中由于阻力的存在，轉化來的動能小于重力勢能的減少量。即概念辨析研究勻變速直線運動概念辨析如何測量物體的瞬時速度?做勻變速運動的紙帶上某點的瞬時速度，等于相鄰兩點間的平均速度。即概念辨析位置012345時間t/s00.20.40.60.81.0v1/ms-10.340.660.881.111.381.62多次實驗數(shù)據(jù)描繪出的點幾乎都在一直線上，我們認為排除誤差因素的影響應為一直線。若某個點明顯偏離直線，可能這組數(shù)據(jù)測量有錯，可以舍棄。從圖上可以看出小車運動速度隨時間均勻變化。v/(m·s-1)0.20.40.60.81.01.21.40t/10-1s2468101214×探究彈力和彈簧伸長的關系概念辨析實驗原理：1.測量彈簧的彈力2.測量彈簧的伸長L0L1FGx實驗數(shù)據(jù)處理F0x橫坐標為彈簧現(xiàn)長彈簧自重不可忽略探究動能定理概念辨析??CBA求出小車勻速階段的速度。即：彈力做功剛完畢時小車的速度21310469587W-v圖W-v2圖實驗裝置及過程概念辨析實驗關鍵點1、用橡皮筋的根數(shù)使其彈力做功成倍變化，即W、2W、3W……。2、傾斜木板來消去摩擦阻力的影響。3、計算小車勻速運動時的速度即為彈力做功結束時的速度。實驗結論：初速為0，功與末速度平方成正比，即W∝v2實驗注意事項1、橡皮筋的選擇要注意每根大致相同。2、每次小車都要從同一位置開始釋放。3、在長木板上，小車、鐵釘、打點計時器的位置應調整適當，以保證打在紙帶上的點便于處理。探究動能定理描繪小燈泡的伏安特性曲線概念辨析ESRLAV開關閉合前，滑動變阻器的滑片應靠近變阻器的左端，這是導體兩端的電壓為零?；瑒幼冏杵鞣謮菏浇臃ǖ膬?yōu)點：可以提供從零開始連續(xù)變化的電壓。電表量程選擇：在測量值不超過量程的情況下，指針盡量偏轉至3/4量程左右。概念辨析描繪小燈泡的伏安特性曲線滑動變阻器的連接UUZRRZUUZRRZ限流連接——一上一下分壓連接——一上兩下R＞10Rx，應選擇限流式電路R＜10Rx，應選擇分壓式電路實驗要求電壓從零開始變化，應選擇分壓式電路如無此要求，即小燈泡的伏安特性曲線不是直線，曲線的斜率由大變小，表示小燈泡的電阻逐漸變大。其原因為隨著電流的增加，燈絲溫度升高導致電阻變大。燈泡電壓在額定電壓附近變化時，曲線斜率幾乎不變，也就是說，燈絲電阻變化很小，一般計算時可以忽略這個變化。描繪小燈泡的伏安特性曲線概念辨析設計實驗思路確立實驗原理設定測量的物理量選擇測量工具制定實驗步驟明確數(shù)據(jù)處理方法分析實驗誤差預測實驗結果反思推測概念辨析選擇實驗方案的三原則：（１）簡便性原則即要求所選方案原理簡單、操作簡便，各量易測。（２）可行性原則實驗方案的實施要安全可靠；所需裝置和器材要易于置備，不能超出現(xiàn)有條件。（３）精確性原則不同的實驗方案，其實驗原理、所用儀器以及實驗重復性等方面所引入的誤差是不同的，盡可能選用精確度高的實驗方案。設計實驗案例案例一：半偏法測電流表內阻2．實驗步驟

實驗時，先斷開開關S2，閉合開關S1，調節(jié)R1使電流表指針滿偏．然后保持R1不變，閉合開關S2，調節(jié)Ｒ2，使電流表的指針處于半偏狀態(tài)，則電流表的內阻Rg=Ｒ2。1．實驗原理

若某電阻與電流表并聯(lián)時兩支路電流相等，則電流表的內阻與該電阻阻值相等，即Rg=Ｒ2。GS1S2R1R2S2R2GI0I0I=2I0概念辨析3．誤差分析原因：當S2閉合時電路的總電阻減小，使得電路總電流I>Ig增大，通過R2的電流I2=I－1/2Ig>1/2Ig，因而R2<Rg。即RA的測量值小于真實值GS1S2R1R2設計實驗案例案例一：半偏法測電流表內阻VS1S2RRVR0擴展：電壓表半偏法

實驗時，先閉合開關S1和開關S2，調節(jié)R0使電壓表指針滿偏。然后保持R0的滑片不動，斷開開關S2，調節(jié)Ｒ，使電壓表的指針半偏，則電壓表的內阻RV＝Ｒ。概念辨析E盡量大設計實驗案例案例二：測碰撞的恢復系數(shù)概念辨析球1球2ABCOPMN碰撞的恢復系數(shù)的定義為其中v10和v20分別是碰撞前兩物體的速度，v1和v2分別是碰撞后兩物體的速度。彈性碰撞的恢復系數(shù)e＝1，非彈性碰撞的e＜1。某同學借用驗證動量守恒定律的實驗裝置（如圖所示）驗證彈性碰撞的恢復系數(shù)是否為1，實驗中使用半徑相等的鋼質小球1和2，（它們之間的碰撞可近似視為彈性碰撞），且小球1的質量大于小球2的質量。實驗步驟如下：

安裝好實驗裝置，做好測量前的準備，并記下重垂線所指的位置O。第一步：不放小球2，讓