高考物理总复习实验专题教案实验方法与设计型实验精.docx
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高考物理总复习实验专题教案实验方法与设计型实验精
2011高考物理总复习实验专题教案
实验方法与设计型实验
重要实验方法与思路
1、安培表内接法与外接法:
要想精确测量电阻,选用好的实验方法很重要,如果电压
表或电流表都是理想化电表,两种方法都能准确地测量出电阻的大小,但如果电压表和电流表都有电阻,选择好的方法能大大减少误差。
下面我们以伏特表内阻为RV,安培表内阻为RA,待测电阻为RX。
待测电阻RX的测量值为R测=U测/I测。
准确度取决于电压
表与电流表读数。
2、分压法与限流法:
为保证用电器的安全以及读数的精确性,滑动变阻器有两种接法,
它们各有优缺点,选用哪种接法很有讲究,以安全第一、准确第二、能耗小第三的顺序
考虑问题,这是高考实验考察的重点内容。
下面我们假设用电器电阻为R
X,滑动变阻器
3、电学仪器(和电路选择法:
以“安全性”、“精确性”、“方便性”为前提,综合考虑。
选择电学实验仪器主要是选择电表、滑动变阻器、电源等器件。
(1选择电表以不使电表受损和尽量减少误差的原则,即加在电表上的最小电压或
电流不得超过最大量程,实验过程中指针可移动范围最好在三分之一至三分之
二量程这一段。
(2选择滑动变阻器要考虑它的额定电流,然后对采用分压法的选小阻值,对采用
限流法的滑动变阻器的阻值选比电路中的电阻稍大些为好。
对于滑动头稍有移
动,使电流电压有很大变化的,不宜采用。
(3对器材的选择的一般步骤是:
①找出唯一性的器材;②草画电路图(暂不把电
表接入;③估算电流最大值和最小值④考虑电表安全否,(及该用分压法还是
限流法,以及能否使电表达到满偏的1/3以上。
(4在“伏安法测电阻”和“伏安法测电池电动势和内电阻”的实验中,一般选用
总阻值较小的滑动变阻器,前者可方便调节,因为电阻丝的电阻很小;后者可
减少误差。
因为它与大阻值的电压表并列,使流过电压表的电流较小,电流表
测的值更接近干路上的总电流。
另处这两个实验的电压与电流都不大,电表量
程一般取3V与0.6A的量程。
4、作图法:
用平均值法或列表格法处理实验数据时,对有些有较大偶然误差引起的数据
难以有效甄别,不太理想,而用作图法就不一样Array了,如果有一组数据有明显问题,它所描绘的点
与其它点就有明显区别,从而及时排除,所以用
作图法处理数据有优势。
不过也只有直线是最简
单直观的,所以在处理反比关系上时,要把其中
一个量的坐标轴用该量的倒数表示,这样反比关
系画出的线也是直线了。
在做过的学生实验中,
可以用作图法处理数据的有很多,比如:
验证牛
顿第二定律的实验的a-F、a-1/m图、求重
力加速度的4π2L-T2图(斜率是重力加速度、
测电动势和内电阻的I-U图、测电阻的I-U图。
5、等效法:
有些实验要求较高,实验设备难以达到,或者有些数据测量麻烦,但如果可
以用一些简单的设备和简单的方法来代替,而且理论上也行得通的话,这样的处理方法叫等效替代法。
比如我们在验证动量守恒实验中用平抛的水平射程代替速度;在验证牛顿第二定律的实验中用砂与砂桶的重力大小代替拉力大小、用平衡摩擦力方法等效小车不受重力;用稳恒电流场代替静电场等等都是等效法的具体应用。
设计型实验
1、设计型实验的一般性原则
(1原理科学:
这包括有科学依据和正确公式,设计的方案实行时要安全,不会对实
验者和仪器设备有危害。
(2仪器寻常:
仪器的常用的易得到的,可以从一般性中学实验室取得或普通商店买
到。
(3操作方便:
易操作,易读数,无须技巧。
2、实验常用方法
(1常用思维方法:
等效法、控制变量法、累积法、留迹法、平均值法、列表法、作
图法
(2常用仪器:
测量质量有天平(测小质量、杆秤、磅秤(测大质量。
测时间有秒
表、手表。
测长度有螺旋测微器、游标卡尺(以上两个为实验室中量小长度的、米尺、卷尺(量大距离。
量电流有灵敏电流计(小电流、安培表。
量电压有伏特表。
(3常被引用的分组实验:
物体的速度一般很难测,平抛运动测物体的初速度的方案
简单有效,在涉及求速度的实验中常被引用。
当然使用打点计时器也可测速度,但难以判定纸带上的某一点对应的是实际运动过程中的哪一点。
3、开放型的实验设计
如果不加限制,让我们设计一个实验方案测某一个量,答案将不是唯一的。
比如让我们测量电阻,有许多种一些方法,当然伏安法是最重要方法,下面我们看一看其它一些较典型的方法:
同学们可以自己找找看,测重力加速度还有多少种方法、测滑动摩擦系数又有多少种方法,而测电源电动势和内电阻又有多少种方法。
4、探索型实验
这是一种新的实验方式,以摸索找出规律为目的,新教材中实验――探索弹力与弹簧伸长的关系就是一种,它是利用实验先列表得出弹力与弹簧长度、弹簧伸长的长度,再找出它们之
12(电动势V12,内阻不计,电键一只,导线若干,试设计一电路,使1L和2L都能正常发光。
直方向离开平衡位置放手后,小球在竖直方向做简谐运动(此装置也称为竖直弹簧振子。
一位同学用此装置研究竖直弹簧振子的周期T与小球质量m的关系,为了探索出周期T与小球质量m的关系,需多次换上不同质量m的小球并测得相应的周期。
现将测得的六组数据标在以m为横坐标,2
T为纵坐标的坐标纸上,即图18—78中用“×”表示的点。
(1根据图18—78中给出的数据点作出2
T与m的关系图线。
(2假设图18—78中图线的斜率为b,写出T与m的关系式为____________。
例4:
一只小灯泡,标有“3V,0.6W”
字样。
用右图给出的器材(滑动变阻器最大阻值为10Ω;电源电动势为6V,内阻为1Ω;电流表有0.6A、3A两个量程;电压表有3V、15V两个量程。
要求测量小灯泡正常发光时的电阻R1和不发光时的电阻R2。
⑴将实验电路图画在方框中。
⑵电压表应选用________量程;电流表应选用________量程。
⑶用笔画线当导线,将右图的实物连成所需电路(有三根导线已经接好。
开始时,滑动变阻器的滑动触头应该移到最______端(左或右。
分析与解:
电泡正常发光电阻
15Ω,不发光时更小,电压表电阻约几千欧,电流表电阻约几欧,所以要用安培表外接法。
灯不发光时电压必是0,所以滑动变阻器不可用限流法,而要用分压法。
至于量程,考虑它的额定电流为0.2A,0.6A量程也太大,但只有这个选择了,
电压表选3V恰好。
例5:
粗略测定玩具手枪子弹射出时的初速度。
除玩具
手枪外,所给的测量仪器为:
⑴只有秒表;⑵只有米尺。
分析与解:
⑴若只有秒表,可如图(a,将玩具手枪从地面
竖直向上发射子弹,用秒表记下从发射到子弹落会地面所用
的时间t,则子弹上升的时间为t/2,故子弹初速度v0=gt/2。
⑵若只有米尺,可如图(b,将玩具手枪子弹从某一高度处水平射出,用米尺测量射出时离地面的高度h和水平射程s,则子弹初速度hg
sts
v20
==。
配套练习
1、
(1在下边方框中画出原理电路。
(2为了使实验能正常进行和便于调节电压,应选用代号是_______的滑动变阻器。
(3按实验要求,将图所示器材用线(表示导线连接起来(导线不得交叉
2、.如图小灯泡6.14(1WVL,
5.13(2WVL,滑动变阻器,,5.110~0(1ARΩ,Ω50~0(2R5.1A,以及电源(E00.9==rV,和开关S各一只,导线若干。
(1设计一个电路,要求在电路中,1L和2L均正常发光,且电路中消耗的功率最小,把设计的电路图画在方框内。
(2按设计要求在图所示的实物上连线。
3、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。
⑴在虚线方框中画出电路图,标明所用器材的代号。
⑵若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――――――――――――――――
4、图是“用单摆测重力加速度”实验中,测定不同摆长时
单摆的周期所得到的T-
l图线,由此图可求出重力加速
度g=________m/s2。
5、一位学生为了正确地设计测量电路,减少测量误差,先
把电压表、电流表和待测电阻Rx接成如图所示电路,用电压表的另一端线头分别接触电流表的两个接线柱a、b,发现电压表示数无明显变化,而电流表示数有较显著变化,根据一这现象,以下判断正确的是
(ARx是高电阻,应采用电流表内接为宜
(BRx是低电阻,应采用电流表内接为宜
(CRx是高电阻,应采用电流表外接为宜
(DRx是低电阻,应采用电流表外接为宜
6、用伏安法测量未知电阻Rx的数值,已知Rx约为几百欧,电压表内阻为5kΩ,电流表内阻为0.05Ω,为减少测量值Rx的误差,应选择的电路是图中的哪一个?
(
7、将电流表改装成伏特表的实验中,首先应测出电流表的内阻,一
般用半偏法测定,电路如图所示,R1是阻值很大的变阻器,R2是电
阻箱(阻值范围0~999欧或0~9999欧。
测量步骤为:
(1把___调到最大值,断开____,合上___,调节___使G的指
针偏转为____。
(2再合上____,调节____,使指针正好停在满刻度的____,则电流表的内阻Rg=____
8、如图所示的四块玻璃砖,可用来测定玻璃折射率的为(
9、试用插针法测出图所示半圆形玻璃砖的折射率。
要求
(1画出实验光路示意图。
(2写出主要的实验步骤
10、有A、B、C三个接线柱,A、B之间接有内阻不计的10伏电源,手头有四个阻值完全
相同的电阻,将它们适当阻合,接在A、C
和C、B之间,构成一个电路,使A、C间
个电学黑盒有A、B、C、D三次测量,其结果如下:
UAB=UAC=UΩ,RCD=5Ω.
12、如图所示。
长陶瓷管,管长L约cm40。
直径的电阻率为ρ,管的两端有导电箍实验,实验中应该测定的物理量是是
13、要测量一块多用电表直流10mA档的内阻RA(约为40Ω,除此多用电表外,还有下列器材:
直流电源一个(电动势E约为1.5V,内阻可忽略不计,电阻一个(阻值R约为150Ω,电键一个,导线若干。
要求(1写出实验步骤;(2给出RA的表达式.
14、实验装置如图1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,重物落地后,木块继续向左做匀减速
运动,图2给出了重物落地后,打点计时器在纸带上打出的
一些点,试根据给出的数据,求木块与木板间的摩擦因数μ。
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。
取重力加速度g=10m/s2
15、用右图所示装置做“研究有固定转动轴物体平衡条件”的实验,力矩盘上各同心圆的间距相等。
(1在用细线悬挂钩码前,以下哪些措施是必要的
(A判断力矩盘是否处在竖直平面。
(B判断横杆MN是否严格保持水平。
(C判断力矩盘与转轴间的摩擦是否足够小。
(D判断力矩盘的重心是否位于盘中心。
[]
(2在A、B、C三点分别用细线悬挂钩码后,力矩盘平衡,如图所示,已知每个钩码所受的重力为1牛,则此时弹簧秤示数为牛。
(3现同时撤去B、C两处的钩码,而改用一根细线悬挂5牛的钩码,为使力矩盘仍然保持原平衡状态,且弹簧秤示数不变,试在图中用直线画出该
细线在力矩盘上的悬挂位置。
16、某同学按如图所示电路进行实验,实验时该同学将变阻器的
触片P移到不同位置时测得各电表的示数如下表所示
将电压表内阻看作无限大,电流表内阻看作零。
(1电路中,分别为电源的电动势和内阻,,,为定值电阻,在这五个物理量中,可根据上表中的数据求得的物理量是(不要求具体计算。
(2由于电路发生故障,发现两电压表示数相同了(但不为零,若这种情况的发生是由用电器引起的,则可能的故障原因是。
17、现有一根粗细均匀长约40厘米,两端开口的玻璃管,内有一小段水柱,一个弹簧秤,一把毫米刻度尺,一小块橡皮泥,一个足够高的玻璃容器,内盛有冰和水的混合物,选用合适的器材,设计一个实验,估测当时的室内温度,要求:
(1在右边方框中画出实验示意图;(2写出要测定的物理量,写出可直接应用的物理量,(3写出计算室温的表达
式。
18、一打点计时器固定在斜面上某处,一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑动下,
如图1所示.图2是打出的纸带的一段.
(1已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz,利用图2给出的数据可求出小车下滑
的加速度a=___________
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(1)R2电路图如下:
(2)实物图略R1.L1.L2SABCD3、
(1)如右图
(2)I2r2╱I1I1表示通过电流表A1的电流,I2表示通过电流表A2的电流,r2表示电流表A2的内阻。
4、9.875、A6、B7、(1R1K2K1R1满刻度(2K2R2一半R28、9、
(1)见图
(2)①在白纸上画直线aa′作为界面;过aa′上一点O作法线NN′,画线段AO作为入射光线。
②把半圆形玻璃砖的直径与aa′对齐,圆心与O点对齐。
③在AO上插两根大头针P1,P2④透过玻璃砖,观察P1、P2的像,插下大头针P3、P4,使P3、P4与P1、P2的像在一条直线上。
⑤过P3、P4画线段O′A′,与半圆交于O′点。
⑥拿开玻璃砖,连结OO′,用量角器量出入射角i和折射角r⑦根据n=sini/sinr计算玻璃的折射率。
10、11、12、用分压法,安培表外接法测电阻。
管长L,管直径D,MN两端电压U及通过MN的电流,d=ρIL/πDU13、
(1)实验步骤:
①用多用电表的直流电压档测量电源电动势E.②用多用电表的Ω档测电阻阻值R.③将多用电表置于直流10mA档,与电阻R及电键串联后接在电源两端,合上电键,记下多用电表读数I.
(2)RA=E−R14、.由给出的数据可知,重物落地I后,木块在连续相等的时间T内的位移分别是:
s1=7.72cm,s5=5.76cm,s2=7.21cm,s6=5.29cm,s3=6.71cm,s7=4.81cm,s4=7.25cm,s8=4.31cm,以a表示加速度,根据匀变速直线运动的规律,有
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另有XX积分财富值赠送,相关营销工具以及论文代查代检服务1∆s=[(s5−s1+(s6−s2+(s7−s3+(s8−s4]=4aT24又知T=0.04s解得a=−3.0m/s2重物落地后木块只受摩擦力的作用,以m表示木块的质量,根据牛顿定律,有−µmg=ma15、
(1)A,C,D解得
(2)4µ=0.30(3)见右图(悬线在转轴右侧竖直方向与第二圆环相切,16、
(1),,
(2)短路或断开20.
(1)见右下图,
(2)玻璃管放在室温中时空气柱的长度冰水内时空气柱的长度,冰水的温度,玻璃管浸在(3)
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