2020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） 35页

‎2020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。‎ ‎（6）知道有效数字的概念，会用有效数字表达测量数据。‎ ‎（７）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 ‎5．验证力的平行四边形定则 实验的等效思想、作图法 验证性实验 ‎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 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 ‎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 描绘类实验 ‎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、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2～3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)等分估读一位．‎ ‎(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0．5mm)．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)测定某工件的宽度时，示数如图16—1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23．12am．‎ 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16—2所示，某同学在做“研究匀变速直线运动”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=0．01 s，其右S1=7．05cm、S2=7．68cm、S3=8．33em、S4=8．95 cm、S5=9．61 cm、56=10．26sm， ‎ ‎【正确解答】 ‎ 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16—3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，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：‎ s1=7．72 cm S2=7．2l em s3=6．71 cm s4=6．25 cm S5=5．76 cm s6=5．22 em s7=4．81 cm S8=4．31 cm 以a表示加速度，根据匀变速直线运动的规律有：‎ ‎=[(s5—s1)+(s6—s2)+(37-s3)+(s8-s4)]=4aT2‎ 又知T=0．04s解得a=—3．0m/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：-μmg=ma解得:μ=0．30‎ 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=1．25cm，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= g，故v0 = ，代入数据得：v0=0．70m/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25kΩ的电阻，备有下列器材：‎ A.电流表(量程1001μA，内阻2kΩ)‎ B．电流表(量程5001μA，内阻300Ω)‎ C.电压表(量程10V，内阻100kΩ)‎ D．电压表(量程50V，内阻500kΩ)‎ 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“Ω，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，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RA