2022年高考物理备考冲刺之易错点点睛系列专题物理实验 .pdf
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1、学习好资料欢迎下载2012 年高考物理备考冲刺之易错点点睛系列专题 16 物理实验(教师版)【高考预测】(1)深刻理解实验的设计思想,熟练掌握实验的原理,理解每一个实验在科学性、合理性、可行性等方面是如何具体体现的。(2)掌握基本仪器的使用,根据实验的目的要求正确选择器材。(3)必须真正动手做实验,能独立完成实验操作的全过程。(4)掌握对实验数据的处理与误差分析的方法,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。(5)在掌握实验的基本原理、基本技能的基础上,能进行简单的实验设计和探究性研究。(
2、6)知道有效数字的概念,会用有效数字表达测量数据。()知道有效数字的概念,会运用有效数字表达测量数据。【知识导学】归类实验内容高考要求掌握仪器使用类实验1游标卡尺的使用测量原理、使用方法;10 分度、 20 分度、 50 分度的游标卡尺的读数等2螺旋测微器的使用构造、原理、使用方法、正确读数等3练习使用示波器面板上各个旋钮或开关的作用、调试方法、 观察正虚阿观察正弦波的波形等4传感器的简单使用光电转换和热电转换及其简单应用、光电计数的简单了解验证性实验5验证力的平行四边形定则实验的 等效思想、作图法6验证动量守恒定律用平抛实验仪器进行实验、转化要验证的等效表达式、对状态过程分阶段测量7验证机械
3、能守恒定律用自由落体进行验证、使用打点计时器和刻度尺等测定性实验8探究单摆运动、 用单摆测量重力加速度使用刻度尺和秒表、实验操作要求等9用油膜法估测分子的大小溶液的配置、油膜面积的估算方法10测定金属的电阻率使用刻度尺和螺旋测微器、电流表、 电压表量程的选择、测量电路的选择和连接11把电流表改装成电压表“半偏法的设计思想与误差分析、计算分压电阻、改装表的校对12测定电源的电动势和内阻实验电路的选取和连接作图法求解的方法13测定玻璃的折射率用插针法测定、画光路图14用双缝干涉测光的波长用双缝干涉仪进行实验、仪器调节和分划板的使用精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 -
4、- - - - - -第 1 页,共 27 页学习好资料欢迎下载研究性实验15研究匀变速直线运动明确试验目的、 使用打点计时器、刻度尺测量、分析纸带计算加速度等16研究平抛物体的运动用平抛实验其进行实验、实验目的和方法、描绘轨迹、计算初速度探究性实验17探究弹力和弹簧伸长的关系设计实验原理和方法、实验数据的处理和分析、实验结论的描述和表达形式等18用多用电表探测黑箱内的电学原件多用电表的使用和读数、探索的思路、 测量过程的分析和判断描绘类实验19用描迹法画出电场中平面上的等势线用恒定电流场模拟静电场、寻找等势点的方法、描迹的方法20描绘小电珠的伏安特性使用电流表、电压表、滑动变阻器、电路的选择
5、、与连接、描绘 U-I 图线并分析图线为非曲线的原因等纵观近几年高考中的设计型实验题,一般是要求考生根据题目提出的目的要求和给出的器材, 设计出实验方案。这类题对考生的要求较高,要求考生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,要求考生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。其设计原则:(1)正确性:实验原理所依据的原理应当符合物理学的基本原理。(2)安全性:实验方案的实施要安全可靠,实施过程中不应对仪器及人身造成危害。要注意到各种电表均有量程、电阻均有最大允许电流和最大功率,电源也有最大允许电流。(3)方便性:实验应当便于操作,便于读数,便于
6、进行数据处理。(4)精确性:在实验方案、仪器、仪器量程的选择上,应使实验误差尽可能的小。(5)节能性原则:尽可能降低电源的功率,减小电能损耗一、实验数据的记录与处理1. 系统误差和偶然误差(1) 系统误差的特点是测量值总是有规律地朝着某一方向偏离真实值( 误差总是偏大或总是偏小 )系统误差的主要来源是仪器本身不够精确、实验原理与方法不够完善(2) 偶然误差是由于偶然因素的影响,造成测量值无规则起伏,有时偏大、 有时偏小 可用多次测量求平均值的方法减小偶然误差,平均值比某一次测得的数值更接近于真实值2有效数字:带有一位不准确数字的近似数字(1) 凡是用测量仪器直接测量的结果,读数一般要求在读出仪
7、器最小刻度所在位的数值( 可靠数字 ) 后,再向下估读一位( 不可靠数字 ) ,不受有效数字位数的限制;(2) 间接测量的有效数字运算不作要求,运算结果一般可用23 位有效数字表示3仪器读数(1) 使用刻度尺、弹簧测力计、温度表、电流表、电压表等仪器时,凡是最小刻度是10分度的, 要求读到最小刻度后再把最小刻度10 等分估读一位 ( 估读的这位是不可靠数字,却是有效数字的不可缺少的组成部分) 最小刻度是5(或 2) 分度的,则把最小刻度5( 或 2) 等精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 27 页学习好资料欢迎下载分估读一位
8、(2) 游标卡尺、秒表、电阻箱由于本身构造的原因不需要估读,欧姆表因为本身测量值就不准确,因此不需要估读4实验数据的处理实验数据的处理方法有公式法、列表法、 逐差法和图象法测量性实验中用图象法处理数据可有效地减小实验误差,图象法比其他方法更适用于探究性实验,选取适当的自变量,通过画出图象可以找到或反映物理量之间的变化关系,且便于找出其中的规律,确定对应量的函数关系画图象时应注意:(1) 根据测量的要求选定坐标轴,一般以横轴为自变量,纵轴为因变量,坐标轴要标明所代表的物理量的名称及单位;(2) 坐标轴标度的选择要合适,使测量数据能在坐标轴上得到准确的反映,在物理图象中, 坐标原点可以是零也可以不
9、是零二、控制电路的设计技巧三、电学仪器的选择技巧电学实验器材和电路选择的原则是安全、精确和方便, 器材的选择与实验所用的电路密切相关, 因此在选择器材前首先要根据实验目的和实验原理设计测量精确、安全可靠、 操作方便的实验电路,再根据实验电路的需要选择器材具体如下:1电源的选择:一般可以根据待测电阻的额定电流或额定电压选择符合需要的直流电源2电表的选择:一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表;根据待精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 27 页学习好资料欢迎下载测电流的最大电流选择电流表;选择的电表的量程应使电表的
10、指针摆动的幅度较大,一般应使指针能达到半偏左右,以减小读数的偶然误差,提高精确度3变阻器的选择:所选用的变阻器的额定电流应大于电路中通过变阻器的最大电流,以确保变阻器的安全;为满足实验中电流变化的需要和调节的方便,在分压式接法中,应选用电阻较小而额定电流较大的变阻器,在限流式接法中,变阻器的阻值不能太小【易错点点睛】易错点 1 考查基南测量工具的使用和读数1(1) (1) 某实验中需要测量一根钢丝的直径(约 05mm) 为了得到尽可能精确的测量数据,应从实验室提供的米尺、螺旋测微器和游标卡尺( 游标尺上有10 个等分刻度 ) 中,选择进行测量(2) 用游标卡尺 ( 游标尺上有 50 个等分刻度
11、 ) 测定某工件的宽度时, 示数如图 161所示,此工件的宽度为mm 【正确解答】(1) 米尺、游标卡尺、螺旋测微器测量的精度依次升高,为了得到尽可能精确的测量数据,应选择螺旋测微器(2) 由卡尺的精确度确定游标上每一分度所表示的值,先读出主尺上毫米的整数部份,再加上游标尺上读出的毫米小数部份,然后两者相加,注意游标卡尺读数时不估读由图可知:毫米的整数部份为23,游标尺上的第6 条刻线与主尺刻度线对齐,故小数部份为0.12 mm,所以工件宽度为2312am 易错点 2 力学中以纸带为联系纽带来考查匀变速直线运动、牛顿第二定律、机械能守恒定律等1如图 162 所示,某同学在做“研究匀变速直线运动
12、”实验中,由打点计时器得到表示小车运动过程中的一条清晰纸带,纸带上相邻计数点的时间间隔为T=001 s,其右 S1=705cm 、S2=768cm、S3=833em、S4=895 cm、S5=961 cm、56=1026sm,精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 27 页学习好资料欢迎下载【正确解答】smTSSVA/86. 024323216549)()(TSSSSSSa代 入数据可得a=0.64m/s2. 2实验装置如图16-3 甲所示:一木块放在水平长木板上,左侧拴有一细软线,跨过固定在木板边缘的滑轮与一重物相连,木块右侧
13、与打点计时器的纸带相连,在重物牵引下, 木块在木板上向左运动,如图 163 所示乙所示给出了重物着地后,打点计时器在纸带上打出的一些点,试根据给出的数据,求木块与板间的动摩擦因数,要求写出主要的运算过程,结果保留2 位有效数字 ( 打点计时器所用交流电频率为50Hz,不计纸带与木块间的拉力,重【正确解答】由给出的数据可知,重物落地后,木块在连续相等时间内的位移分别是:精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 27 页学习好资料欢迎下载s1=772 cm S2=72l em s3=671 cm s4=625 cm S5=576 cm
14、 s6=522 em s7=481 cm S8=431 cm 以 a 表示加速度,根据匀变速直线运动的规律有:41s=(s5 s1)+(s6s2)+(37-s3)+(s8-s4)=4aT2又知 T=004s 解得 a=30m/s2,重物落地后木块受摩擦力的作用,以m表示木块的质量,根据牛顿定律有:- mg=ma 解得 : =030 易错点 3 研究平抛物伟的运动3 研究平抛物体运动的实验中,用一张印有小方格的纸记录轨迹,小方格的边长L=125cm ,若小球在乎抛运动中的几个位置如图16-4 中的 a、b、c、 d 所示则小球平抛【正确解答】由图可以看出,a、b、c、d 各位置的水平间隔相等,即
15、各位置的时间间隔相等,设为t ,又设初速度为v0,则 v0=2l/t,囚小球在竖直方向有:Sbc-Sab=gt2=l ,也可得:t=gl / g ,故 v0=gL,代入数据得:v0=070m/S 专家会诊对平抛运动的实验题,先看题中给出的几点水平方向位移是否相等,若相等表明每两点间所用的时间相等,再由竖直方向的运动规律求两点间的时间,最后求初速度易错点 4 实验器材的选择4测一个阻值约为25k的电阻,备有下列器材:精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 27 页学习好资料欢迎下载A.电流表 ( 量程 1001A,内阻 2k) B
16、电流表 ( 量程 5001A,内阻 300 ) C.电压表 ( 量程 10V,内阻 100k) D 电压表 ( 量程 50V,内阻 500k) E 直流稳压电源( 电动势 15V,允许最大电流1 A) F 滑线变阻器 ( 最大电阻“ ,额定功率1W) G. 导线若干 (1)电流表应选 _,电压表应选_; (2)画出测量Rx 的原理图【错误答案】(1)A 、D (2)测 R。时 A表外接以及滑动变阻器。接成分压电路。【错解分析】没有掌握实验器材的选择原则【正确解答】(1) 本题中由于电压表的量程小于电源的电动势,而且其内阻比电压表的内阻小,所以有不少学生在选择电压表时很自然地选择D,实际上上述两
17、个因素都可以通过选择恰当的电路加以解决,首先应考虑的是电压表D的量程远大于电源电动势,在测量时电压表的实际读数最大也达不到量程的31,所以选择D不恰当 而如果我们采用变阻器的分压接法和电流表的内接法( 因为 RARx),选择电压表C 就比较恰当,既不会烧坏表,也不会引起较大误差再根据ARUIxm4104, 故电流表应选B算电路中电压与电流的最大值,并尽量保证实际读数达到 1/3以上 (2) 对滑线变阻器接法的选取:若题中所给的滑线变阻器阻值远小于确定对象的阻值时应接成分压式; 若要求电压或电流能从零调起,滑线变阻器也只能接成分压式;若接成限流式时,滑线变阻器全部接入时的电流仍大于电路允许通过的
18、最大电流,则滑线变阻器也只能接成分压式精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 27 页学习好资料欢迎下载易错点 5 实验电路的设计和实物连线5用以下器材测量一待测电阻只。的阻值(900 -1000 ) 电源E,具有一定内阻,电动势约为90V;电压表 V1,量程为15V,内阻 r1=750 ;电压表 V2,量程为 5V,内阻 r2=2500 ;滑线变阻器R,最大阻值约为100;单刀单掷开关K,导线若干(1) 测量中要求电压表的读数不小于其量程的31,试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图 ( 原理图中的元件要用题图中相应的英文字母
19、标注) (2) 根据你所画的电路原理图在题给的实物图16-6 上画出连线(3) 若电压表V,的读数用Ul表示,电压表V2的读数用U2表示,则由已知量和测得量表示只,的公式为Rr=_. 【错误答案】连线错误,导致结果错误【错解分析】 1) 不知道两块电压表如何连进电路; (2) 滑线变阻器不知道是限流式还是分压式接进电路: (3) 实物连线时瞎乱连线,如有些学生将线接到滑线变阻器的滑动片上;(4) 无法导出Rr的表达式精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 27 页学习好资料欢迎下载【正确解答】(1) 根据伏安法测电阻的原理,需测
20、出 Rx两端电压和通过的电流,因电压表内阻已知,故即可当电压表使用又可当电流表使用若选用图16-7 所示的电路进行测量,因V1内阻较小,而V2表与 Rx并联后的电阻与V1的内阻差不多, 但量程差别较大,在 V1测量范围内V2的读数将小于量程的31,故应将两表的位置互换若选用图16-8 所示的电路测量,因 V1量程小, V2必须限定在小于15V的范围内测量,即读数将小于量程的31, 也应将两表的位置调换按图 169 所示的电路测量时,21122111122rUrUrrUrUrUURx若按图 1610 所示的电路测量时,111211)(rUUUrUURx (3)由于滑线变阻器的最大阻值小于待测电阻
21、,故应采用分压接法正确答案: (1) 按图 1611(a)(b)所示(2) 实物连线如图1612 所示(3)111211)(rUUUrUURx精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 27 页学习好资料欢迎下载易错点 6 数据的处理与分析1实验室中现有器材如实物如图1613( 甲) 所示,有:电池E ,电动势约10V,内阻约 1;电流表 A1,量程 10A,内阻 r1约为 02;电流表 A2,量程 300mA ,内阻 r2 约为 5;电流表 A3,量程 250mA ,内阻 r3约为 5;电阻箱 R1,最大值 9999,阻值最小改变
22、量为 01 滑动变阻器R2,最大阻值100;开关 S,导线若干,要求用图1613 乙所示的电路测定图中电流表A的内阻(1) 在所给的三个电流表中,哪几个可用此电路精确测出其内阻?答(2) 在可测的电流表中任选一个作为测量对象,在实物图上连成测量电路(3) 你要读出的物理量是_,用这些物理量表示待测内阻的计算公式是. 【错误答案】A1A2;A1A2【错解分析】 本题是一道较难的题目,对学生的能力要求较高,错误的原因是学生不能根据题目给出的数据进行分析,并且由给定的电路导出计算公式【正确解答】根据实验要求,测量电路特点及题目提供信息,可以判断A1只能接在图中 A位置现将A2与 A3分别接在A 位置
23、进行讨论若将A2接在 A位置,为了精确测量A2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 27 页学习好资料欢迎下载的内阻,电路中各表指针要指在满刻度的以上,现做以下估算:使A1表指针指在6A, A2,表指针指在02A,设此时及, 的阻值为 Rx1,由并联电路知识可得:025n=(6 02)Rx1得 Rx1=018,再由闭合电路的欧姆定律可得R2=03,这与题目给定的电阻箱和滑线变阻器的规格相比较,显然是很不方便调节变阻器,不能有效地控制电路,电流表 A3与 A2规格接近,将 A换成 A3后,也同样得到上述结论,故排除A1的使用可
24、能若将电流表A2接在 A表处, A3接在 A,若将两表位置互换,利用同样的估算方法,可以保证电流表指针满刻度的以上,又能较方便地调节两只可变电阻器控制电路,所以该电路能较准确测量A2及 A3的电阻 (1)A2、A3 (2)若测 r3,如图 1614 所示: (3)A2、A3两电流表 的 读 数I2、 I3和 电 阻 箱R1, 的 阻 值Rx; 据 并 联 电 路 电 压 相 等 原 理 可 知 :xxRIIIrRIIrr33233233)(得2热敏电阻是传感电路中常用的电子元件。现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线,要求特性曲线尽可能完整。已知常温下待测热敏电阻的阻值约45n热敏电
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