高考物理總復習 考前三個月 七大提分策略 策略六 從原理遷移中實現(xiàn)實驗題的突破課件

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1、策略六從原理遷移中實現(xiàn)實驗題的突破第二篇 七大提分策略高考實驗題重點考查的三個方面：(1)實驗操作：如測量儀器的讀數(shù)問題、實驗線路的連線問題、電表和其他用電器的選擇問題都是實驗操作的考查范圍，需要考生具備良好的動手實踐經(jīng)驗.(2)實驗數(shù)據(jù)的處理分析：如根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出圖線，根據(jù)圖線分析得出結(jié)論.(3) “設(shè)計和完成實驗的能力”(考試說明中指出的五個考試目標之一)，如以課本實驗為背景，考查對實驗方法的領(lǐng)悟情況，靈活運用學過的實驗方法設(shè)計新的實驗.第三個方面是實驗考試的難點，這要求考生深刻理解物理概念和規(guī)律，深刻理解課本中分組實驗和演示實驗的實驗原理、實驗方法，并能將其遷移到新的情景中，靈活運用設(shè)

2、計新的實驗.這要求考生有較強的創(chuàng)新能力.在復習過程中，應(yīng)以掌握常規(guī)實驗原理、實驗方法、規(guī)范操作程序、數(shù)據(jù)處理方法等為本，同時從常規(guī)實驗中，有意識的、積極的提取、積累一些有價值的方法，逐步過渡到靈活運用學過的實驗方法設(shè)計新的實驗.對于設(shè)計型實驗題目要明確實驗設(shè)計的關(guān)鍵在于實驗原理的設(shè)計，它是進行實驗的依據(jù)和起點，它決定了應(yīng)選用(或還需)哪些實驗器材，應(yīng)測量哪些物理量，如何編排實驗步驟.而實驗原理的設(shè)計又往往依賴于所提供的實驗器材(條件)和實驗要求，它們相輔相成，互為條件.例例1做勻加速直線運動的小車，牽引一條紙帶通過打點計時器，交流電源的頻率為50 Hz，由紙帶上打出的某一點開始，每5個點剪下一

3、段紙帶，按圖1所示，使每段紙帶下端與x軸重合，左邊與y軸平行，將紙帶段粘貼在直角坐標系中，則小車運動的加速度是_ m/s2(保留兩位有效數(shù)字).圖1命題意圖命題意圖本題考查了勻變速直線運動的紙帶處理，同時還要明確計數(shù)點的選取以及相隔時間的計算問題.要求學生能把常見的紙帶數(shù)據(jù)處理中的數(shù)據(jù)與圖中紙帶的長度建立聯(lián)系，獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，然后求得實驗結(jié)果.答案解析0.75命題意圖解析解析由題意可得，每段紙帶的長度就是相鄰相等時間間隔內(nèi)小車的位移，由題圖數(shù)據(jù)可得x7.5103 m，而相隔時間為T0.025 s0.1 s，根據(jù)xaT2，可得小車的加速度為：a0.75 m/s2.命題意圖例例2現(xiàn)要測量某一電壓表

4、的內(nèi)阻.給定的器材有：待測電壓表 (量程2 V，內(nèi)阻約4 k)；電流表 (量程1.2 mA,內(nèi)阻約500 )；直流電源E(電動勢約2.4 V，內(nèi)阻不計)；定值電阻3個：R14 000 ，R210 000 ，R315 000 ；開關(guān)S及導線若干.要求測量時兩電表指針偏轉(zhuǎn)均超過其量程的一半.(1)試從3個定值電阻中選用1個，與其他器材一起組成測量電路，并在虛線框內(nèi)畫出測量電路的原理圖.(要求電路中各器材用題中給定的符號標出)答案解析答案答案見解析 備考提示解析解析實驗電路原理如圖所示備考提示備考提示本題涉及實驗器材的選取和電路設(shè)計等，對考生的分析綜合能力提出了較高要求，解答此類試題必須根據(jù)測量要求

5、和所提供的器材，由儀表的選擇原則和基本規(guī)律為分析的入手點.(2)電路接通后，若電壓表讀數(shù)為U，電流表讀數(shù)為I，則電壓表內(nèi)阻RV_.見解析答案解析例例3 小燈泡燈絲的電阻會隨溫度的升高而變大.某同學為研究這一現(xiàn)象，用實驗得到如下數(shù)據(jù)(I和U分別表示小燈泡上的電流和電壓)：I(A)0.120.210.290.340.380.420.450.470.490.50U(V)0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00(1)在虛線框中畫出實驗電路圖.可用的器材有：電壓表、電流表、滑動變阻器(變化范圍010 )、電源、小燈泡、開關(guān)、導線若干.答案解析解析解析分壓式接法(如

6、圖甲所示).答案答案見解析 備考提示備考提示備考提示“研究小燈泡的伏安特性曲線”是高考考綱中規(guī)定的學生實驗，對(1)(2)兩問學生在實驗復習中已基本掌握，而第(3)問則對實驗數(shù)據(jù)的處理進行了拓展、延伸，對小燈泡的實際功率無計算公式，只能在小燈泡的伏安特性曲線上畫出電池的UI圖線，然后找出兩曲線的交點，從而確定此時燈泡的工作狀態(tài)，得到實際功率.這考查了學生對小燈泡的伏安特性曲線的理解和實驗數(shù)據(jù)處理的能力.同時也要深入理解圖線交點與電路工作狀態(tài)的對應(yīng)關(guān)系.(2)在圖2中畫出小燈泡的UI曲線.圖2答案解析答案答案見解析解析解析如圖乙所示(3)如果將本題中的小燈泡接在電動勢是1.5 V，內(nèi)阻是2.0

7、的電池兩端，小燈泡的實際功率是多少？(簡要寫出求解過程；若需作圖，可直接畫在第(2)小題的方格圖中)答案解析答案答案見解析解析解析作出電源的UEIr圖線，該圖線與小燈泡的UI曲線相交于一點，由此可得小燈泡工作電流為0.35 A，工作電壓為0.80 V，實際功率為0.28 W.附附高中物理實驗常用基礎(chǔ)知識高中物理實驗常用基礎(chǔ)知識一、常用實驗原理的設(shè)計方法一、常用實驗原理的設(shè)計方法1.控制變量法：如：在“驗證牛頓第二定律”實驗中，加速度、力和質(zhì)量的關(guān)系控制.在“探究單擺的擺長與周期的關(guān)系實驗”中，擺長、偏角和擺球質(zhì)量的關(guān)系控制等等.2.理想化方法：用伏安法測電阻時，選擇了合適的內(nèi)、外接方法，一般就

8、忽略電表的非理想性.3.等效替代法：某些量不易測量，可以用較易測量的量替代，從而簡化實驗.在“驗證碰撞中的動量守恒”實驗中，兩球碰撞后的速度不易直接測量，在將整個平拋時間定為時間單位后，速度的測量就轉(zhuǎn)化為對水平位移的測量了.4.模擬法：當實驗情景不易創(chuàng)設(shè)或根本無法創(chuàng)設(shè)時，可以用物理模型或數(shù)學模型等效的情景代替，盡管兩個情景的本質(zhì)可能根本不同.5.微小量放大法：微小量不易測量，勉強測量誤差也較大，實驗時常采用各種方法加以放大.卡文迪許測定萬有引力常量，采用光路放大了金屬絲的微小扭轉(zhuǎn)；在觀察玻璃瓶受力后的微小形變時，使液體沿細玻璃管上升來放大瓶內(nèi)液面的上升.二、常用實驗誤差的控制方法二、常用實驗誤

9、差的控制方法為了減小由于實驗數(shù)據(jù)而引起的偶然誤差，常需要采用以下方法控制實驗誤差.1.多次測量求平均值，這是所有實驗必須采取的辦法，也是做實驗應(yīng)具有的基本思想.2.積累法.一些小量直接測量誤差較大，可以累積起來測量，以減小誤差.三、常用實驗數(shù)據(jù)的處理方法三、常用實驗數(shù)據(jù)的處理方法1.列表法：在記錄和處理數(shù)據(jù)時，常將數(shù)據(jù)列成表格.數(shù)據(jù)列表可以簡單而又明確的表示出有關(guān)物理量之間的關(guān)系，有助于找出物理量之間的規(guī)律性的聯(lián)系.列表的要求是：寫明表的標題或加上必要的說明；必須交待清楚表中各符號所表示的物理量的意義，并寫明單位；表中的數(shù)據(jù)要正確反映測量結(jié)果的有效數(shù)字.2.作圖法：用作圖法處理實驗數(shù)據(jù)是物理實

10、驗中最常用的方法之一.用作圖法處理數(shù)據(jù)的優(yōu)點是直觀、簡便，有取平均的效果，由圖線的斜率、截距、所包圍面積和圖線的交點等可以研究物理量之間的變化及其關(guān)系，找出規(guī)律.作圖的規(guī)則是：作圖一定要用坐標紙.坐標紙的大小要根據(jù)測量數(shù)據(jù)有效數(shù)字的多少和結(jié)果的需要來定；要標明坐標軸名、單位，在軸上每隔一定相等的間距按有效數(shù)字位數(shù)標明數(shù)值；圖上連線應(yīng)是平滑曲線(或直線)，連線時不一定要通過所有的數(shù)據(jù)點，而是要使數(shù)據(jù)點在線的兩側(cè)合理的分布；在圖上求直線的斜率時，要選取線上相距較遠的兩點，不一定要取原來的數(shù)據(jù)點；作圖時常設(shè)法使圖線線性化，即“化曲為直”.3.平均值法：將測定的若干組數(shù)據(jù)相加求和，然后除以測量次數(shù).必

11、須注意：求取平均值時應(yīng)該按原來測量儀器的準確度決定保留的位數(shù).4.逐差法：就是用打點計時器打出的紙帶計算加速度時用到的方法，這種方法充分利用了測量數(shù)據(jù)，具有較好的取平均的效果.四、有關(guān)誤差分析的問題四、有關(guān)誤差分析的問題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.要熟練掌握常見實驗的誤差情況及分析方法.五、測量儀器的使用五、測量儀器的使用對于測量儀器的使用，首先要了解測量儀器的量程、精度、使用注意事項和讀數(shù)方法.1.關(guān)于量程問題：這是保護測量儀器的一項重要參數(shù)，特別是天平、

12、彈簧秤、溫度計、電流表、電壓表和多用電表等，超量程使用會損壞儀器，所以實驗時要根據(jù)實驗的具體情況選擇量程適當?shù)膬x器.在使用電流表、電壓表時，選用量程過大的儀器，采集的實驗數(shù)據(jù)過小，會造成相對誤差較大，應(yīng)選擇使測量值位于電表量程的 以上的電表；使用多用電表測電阻時，應(yīng)選擇適當?shù)膿跷?，使歐姆表的示數(shù)在電表的中值附近.2.關(guān)于精度問題：所選用儀器的精度直接影響著測量讀數(shù)的有效數(shù)字的位數(shù)，因此應(yīng)在使用前了解儀器的精度，即看清儀器的最小分度值.其中螺旋測微器和秒表的最小分度是一定的.但游標卡尺上游標尺的最小分度、天平游碼標尺的最小分度、彈簧秤和溫度計刻線的最小分度，都因具體的儀器情況不同而有所差異，電流

13、表、電壓表和多用電表則會因所選擇的擋位不同而造成最小分度值有所不同，因此在進行這些儀器的讀數(shù)時，一定要看清所選的擋位.3.使用注意事項：一般不同的儀器在使用中都有其特殊的要求，以下幾點要特別注意：(1)天平在進行測量前應(yīng)先調(diào)平衡.(2)電磁打點計時器所用電源要求為46 V的交流電源.(3)多用電表的歐姆擋每次換擋后要重新調(diào)零，被測電阻要與電路斷開，使用完畢要將選擇開關(guān)轉(zhuǎn)至交流電壓最高擋或“OFF”擋.(4)滑動變阻器、電阻箱和定值電阻使用過程中要考慮其允許的最大電流.滑動變阻器采用限流接法時，滑動觸頭開始應(yīng)位于變阻器阻值最大的位置；滑動變阻器采用分壓式接法時，滑動觸頭開始應(yīng)位于分壓為零的位置.

14、(5)電阻箱開始應(yīng)處于阻值最大狀態(tài)，調(diào)整電阻箱的阻值時，不能由大到小發(fā)生突變，以免因為阻值過小而燒壞電阻箱.六、測量儀器的讀數(shù)方法六、測量儀器的讀數(shù)方法1.需要估讀的儀器：在常用的測量儀器中，刻度尺、螺旋測微器、電流表、電壓表、天平、彈簧秤等讀數(shù)時都需要估讀.因為最終的讀數(shù)要以有效數(shù)字的形式給出，而有效數(shù)字的最后一位數(shù)字為估計數(shù)字，應(yīng)和誤差所在位置一致，在實際操作中，究竟估讀到哪一位數(shù)字，應(yīng)由測量儀器的精度(即最小分度值)和實驗誤差要求兩個因素共同決定.根據(jù)儀器的最小分度可以分別采用 、 、 的估讀方法，一般：最小分度是2的(包括0.2、0.02等)，采用 估讀，如安培表00.6 A擋；最小分

15、度是5的(包括0.5、0.05等)，采用 估讀，如安培表015 V擋；最小分度是1的(包括0.1、0.01等)，采用 估讀，如刻度尺、螺旋測微器、安培表03 A擋、電壓表03 V擋等，當測量精度要求不高或儀器精度不夠高時，也可采用 估讀.2.不需要估讀的測量儀器：游標卡尺、秒表、電阻箱在讀數(shù)時不需要估讀；歐姆表刻度不均勻，可以不估讀或按半刻度估讀.(1)游標卡尺的讀數(shù)：游標卡尺的讀數(shù)部分由主尺(最小分度為1 mm)，和游標尺兩部分組成.按照游標的精度不同可分為三種：(a)10分游標，其精度為0.1 mm；(b)20分游標，其精度為0.05 mm；(c)50分游標，精度為0.02 mm.游標卡尺

16、的讀數(shù)方法是：以游標零刻度線為準在主尺上讀出整毫米數(shù)L1，再看游標尺上哪條刻度線與主尺上某刻度線對齊，由游標上讀出毫米以下的小數(shù)L2，則總的讀數(shù)為：L1L2.(2)機械秒表的讀數(shù)：機械秒表的長針是秒針，轉(zhuǎn)一周是30 s.因為機械秒表采用的齒輪傳動，指針不可能停留在兩小格之間，所以不能估讀出比0.1 s更短的時間.位于秒表上部中間的小圓圈里面的短針是分針，分針走一周是15 min，每小格為0.5 min.秒表的讀數(shù)方法是：t短針讀數(shù)(t1)長針讀數(shù)(t2).(3)電阻箱：能表示出接入電阻值大小的變阻器；讀數(shù)方法是：各旋鈕對應(yīng)的指示點的示數(shù)乘以面板上標記的倍數(shù)，它們之和就是電阻箱接入電路的阻值.使

17、用電阻箱時要特別注意通過電阻的電流不能超過允許的最大數(shù)值.七、電學實驗中所用到的基本知識七、電學實驗中所用到的基本知識1.電路設(shè)計原則：正確地選擇儀器和設(shè)計電路的問題，有一定的靈活性，解決時應(yīng)掌握和遵循一些基本的原則，即“正確性”、“安全性”、“方便性”、“精確性”原則，兼顧“誤差小”、“儀器少”、“耗電少”等各方面因素綜合考慮，靈活運用.(1)正確性：實驗所依據(jù)的原理應(yīng)當符合物理學的基本原理.(2)安全性：實驗方案的實施要安全可靠，實施過程中不應(yīng)對儀器及人身造成危害.要注意到各種電表均有量程、電阻均有最大允許電流和最大功率，電源也有最大允許電流，不能燒壞儀器.(3)方便性：實驗應(yīng)當便于操作，

18、便于讀數(shù)，便于進行數(shù)據(jù)處理.(4)精確性：在實驗方案、儀器、儀器量程的選擇上，應(yīng)使實驗誤差盡可能的小.2.電學實驗儀器的選擇：(1)根據(jù)不使電表受損和盡量減少誤差的原則選擇電表.首先保證流過電流表的電流和加在電壓表上的電壓均不超過使用量程，然后合理選擇量程，務(wù)必使指針有較大偏轉(zhuǎn)(一般要大于滿偏的 )，以減少測量誤差.(2)根據(jù)電路中可能出現(xiàn)的電流或電壓范圍選擇滑動變阻器，注意流過滑動變阻器的電流不超過它的額定值，對大阻值的變阻器，如果是滑動觸頭稍有移動，使電流、電壓有很大變化的，不宜采用.(3)應(yīng)根據(jù)實驗的基本要求來選擇儀器，對于這種情況，只有熟悉實驗原理，才能作出恰當?shù)倪x擇.總之，最優(yōu)選擇的

19、原則是：方法誤差盡可能??；間接測定值盡可能有較多的有效數(shù)字位數(shù)，直接測定值的測量使誤差盡可能小，且不超過儀表的量程；實現(xiàn)較大范圍的靈敏調(diào)節(jié)；在大功率裝置(電路)中盡可能節(jié)省能量；在小功率電路里，在不超過用電器額定值的前提下，適當提高電流、電壓值，以提高測量的準確度.3.測量電路的選擇(1)電流表的內(nèi)、外接問題：(略)(2)滑動變阻器的分壓、限流式接法：為了改變測量電路(待測電阻)兩端的電壓(或通過測量電路的電流)，常使滑動變阻器與電源連接作為控制電路，滑動變阻器在電路中主要有兩種連接方式：如圖3甲為滑動變阻器的限流式接法，Rx為待測電阻.它的接線方式是電源、滑動變阻器與待測電阻三者串聯(lián).對待測

20、電阻供電電壓的最大調(diào)節(jié)范圍是： E(Rx是待測電阻，R是滑動變阻器的總電阻，不計電源內(nèi)阻時).如圖乙是滑動變阻器的分壓式接法.接線方式是電源與滑動變阻器組成閉合電路，而被測電路與滑動變阻器的一部分電阻并聯(lián)，該接法對待測電阻供電電壓的調(diào)節(jié)范圍是：0E(不計電源內(nèi)阻時).圖3選取接法的原則：要求負載上電壓或電流變化范圍大，且從零開始連續(xù)可調(diào)，須用分壓式接法.負載電阻Rx遠大于滑動變阻器總電阻R時，須用分壓式接法，此時若采用限流式接法對電路基本起不到調(diào)節(jié)作用. 采用限流電路，電路中的最小電流(電壓)仍超過電流表的量程或超過用電器的額定電流(電壓)時，應(yīng)采用滑動變阻器的分壓式接法.負載電阻的阻值Rx小

21、于滑動變阻器的總電阻R或相差不大，并且電壓表、電流表示數(shù)變化不要求從零開始起調(diào)，可用限流式接法.兩種電路均可使用時應(yīng)優(yōu)先用限流式接法，因為限流電路結(jié)構(gòu)簡單，總功率較小.滑動變阻器的粗調(diào)和微調(diào)作用：在限流電路中，全電阻較大的變阻器起粗調(diào)作用，全電阻較小的變阻器起微調(diào)作用.在分壓電路中，全電阻較小的變阻器起粗調(diào)作用，全電阻較大的變阻器起微調(diào)作用.4.實物圖的連接：實物圖連線應(yīng)掌握的基本方法和注意事項(1)基本方法：畫出實驗電路圖.分析各元件連接方式，明確電流表與電壓表的量程.畫線連接各元件(用鉛筆畫線，以便改錯).連線方式應(yīng)是單線連接，連線順序應(yīng)先畫串聯(lián)電路，再畫并聯(lián)電路.一般先從電源正極開始，到

22、開關(guān)，再到滑動變阻器等.按順序以單線連接方式將干路中要串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來；然后連接支路將要并聯(lián)的元件并聯(lián)到電路中去.連接完畢，應(yīng)進行檢查，檢查電路也應(yīng)按照連線的方法和順序進行.(2)注意事項：連接電表應(yīng)注意保證量程選用正確，正、負接線柱不要接錯.各導線都應(yīng)接在接線柱上，不應(yīng)在導線中間出現(xiàn)分叉.對于滑動變阻器的連接，要搞清楚接入電路的是哪一部分電阻，在接線時要特別注意不能將線接到滑動觸頭上.八、定值電阻的測量方法八、定值電阻的測量方法1.歐姆表測量：最直接測電阻的儀表.但是一般用歐姆表測量只能進行粗測，為下一步的測量提供一個參考依據(jù).用歐姆表可以測量白熾燈泡的冷電阻.2.替代法：替代法的測量

23、思路是等效的思想，可以利用電流等效、也可以利用電壓等效.替代法測量電阻精度高，不需要計算，方法簡單，但必須有可調(diào)的標準電阻(一般給定的儀器中要有電阻箱).3.伏安法：伏安法的測量依據(jù)是歐姆定律(包括部分電路歐姆定律和全電路歐姆定律)，需要的基本測量儀器是電壓表和電流表，當只有一個電表(或給定的電表不能滿足要求時)，可以用標準電阻(電阻箱或一個定值電阻)代替；當電表的內(nèi)阻已知時，根據(jù)歐姆定律I ，電壓表同時可以當電流表使用，同樣電流表也可以當電壓表用.4.伏安法拓展：某些問題中，因?qū)嶒炂鞑牟痪邆?缺電流表或電壓表)，或因?qū)嶒灄l件限制，或因?qū)嶒灳炔辉试S而不能用“伏安法”.這時我們就得依據(jù)問題的具體條件和要求重新選擇實驗原理，用“伏安法”的替代形式“比較法”來設(shè)計實驗方案.(1)利用已知內(nèi)阻的電壓表：利用“伏伏”法測定值電阻的阻值；(2)利用已知內(nèi)阻的電流表：利用“安安”法測定值電阻的阻值；(3)電壓表、電流表混合用.九、電表內(nèi)阻的測量方法九、電表內(nèi)阻的測量方法1.互測法(1)電流表、電壓表各一只，可以測量它們的內(nèi)阻(如圖4)：圖4(3)兩只同種電表內(nèi)阻都未知，則需要一只電阻箱才能測定電表的內(nèi)阻(如圖6)：圖6(2)兩只同種電表，若知道一只的內(nèi)阻，就可以測另一只的內(nèi)阻(如圖5)：圖52.替代法(如圖7)：圖73.半偏法(如圖8): 圖8