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高考物理实验知识点总结

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2011届高考黄冈中学物理冲刺讲解、练习题、预测题13:第7专题 高考物理实验(1)          

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考点预测

物理实验是高考的主要内容之一.《考试大纲》就高考物理实验共列出19个考点,其中力学8个、热学1个、电学8个、光学2个.要求会正确使用的仪器主要有:刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、电火花计时器或电磁打点计时器、弹簧测力计、温度表、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等,并且对实验误差问题提出了更明确的要求.

一、《考试大纲》中的实验与探究能力要求

能够独立完成“物理知识表”中所列的实验,能明确实验目的,能理解实验原理和方法,能控制实验条件.会使用仪器,会观察、分析实验现象,会记录、处理实验数据,并得出结论.能发现问题、提出问题,能灵活地应用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题.

二、实验题的主要特点

物理实验年年考,年年有变化.从近年的实验题来看,其显著特点体现在如下两个方面.

(1)从简单的背诵实验转向分析、理解实验

实验原理是物理实验的灵魂.近年来,高考物理实验题既不是简单地回答“是什么”,也不是背诵“该怎样”,而是从物理实验情境中理解“为什么”,通过分析推理判断“确实是什么”,进而了解物理实验的每一个环节.

(2)从既定的课本学生实验转向变化的创新实验

只有创新,试题才有魅力;也只有变化,才能永葆实验考核的活力.近年来,既定刻板的学生实验已经从高考物理实验题中淡出,取而代之的是学生尚未接触过的要通过解读物理原理的新颖实验(如应用性、设计性、专题性实验等).创新的实验题可以使能力考核真正落到实处.

要点归纳

一、实验题的归纳与说明

 

归类

实验内容

说明

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;观察正弦波的波形等

4.传感器的简单应用

光电转换和热电转换及其简单应用;光电计数的简单了解等

5.验证力的平行四边形定则

实验的等效思想;作图法等

6.验证动量守恒定律

用平抛实验器进行实验;转化要验证的等效表达式;对暂态过程分阶段测量等

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

8.用单摆测定重力加速度

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

溶液的配制;油膜面积的估算方法等

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;测量电路的选取与连接等

11.把电流表改装为电压表

“半偏法”的设计思想与误差分析;计算分压电阻;改装表的校对与百分误差等

12.测定电源的电动势和内阻

实验电路的选取与连接;作图法求解的方法等

13.测定玻璃的折射率

用插针法测定;画光路图等

14.用双缝干涉测光的波长

用双缝干涉仪进行实验;实验调节;分划板的使用等

15.研究匀变速直线运动

明确实验目的;使用打点计时器;用刻度尺测量、分析所打的纸带来计算加速度等

16.研究平抛物体的运动

用平抛实验器进行实验;研究的目的和方法;描绘平抛轨迹;计算平抛物体的初速度等

17.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;寻找等电势点的方法;描迹的方法等

18.描绘小电珠的伏安特性曲线

使用电流表、电压表、滑动变阻器;电路的选取与连接;描绘UI图象并分析曲线非线性的原因等

19.探究弹力和弹簧伸长的关系

实验设计的原理和方法;实验数据的记录与分析;实验结论的描述与表达形式等

20.用多用电表探索黑箱内的电学元件

多用电表的使用与读数;探索的思路;测量过程中的分析与判断等

 

二、物理实验的基本思想方法

1.等效法

等效法是科学研究中常用的一种思维方法.对一些复杂问题采用等效法,可将其变换成理想的、简单的、已知规律的过程来处理,常使问题的解决得以简化.因此,等效法也是物理实验中常用的方法.如在“验证力的平行四边形定则”的实验中,要求用一个弹簧秤单独拉橡皮条时,要与用两个互成角度的弹簧秤同时拉橡皮条时产生的效果相同——使结点到达同一位置O,即要在合力与两分力等效的条件下,才能找出它们之间合成与分解时所遵循的关系——平行四边形定则.又如在“验证动量守恒定律”的实验中,用小球的水平位移代替小球的水平速度;在“验证牛顿第二定律”的实验中,通过调节木板的倾斜度使重力的分力抵消摩擦力而等效于物体不受摩擦力作用.还有,电学实验中电流表的改装、用替换法测电阻等,都是等效法的应用.

2.转换法

将某些不易显示、不易直接测量的物理量转化为易于显示、易于测量的物理量的方法称为转换法(间接测量法).转换法是物理实验常用的方法.如:弹簧测力计是把力的大小转换为弹簧的伸长量;打点计时器是把流逝的时间转换成振针的周期性振动;电流表是利用电流在磁场中受力,把电流转化为指针的偏转角;用单摆测定重力加速度g是通过公式T=2π把g的测量转换为TL的测量,等等.

3.留迹法

留迹法是利用某些特殊的手段,把一些瞬间即逝的现象(如位置、轨迹等)记录下来,以便于此后对其进行仔细研究的一种方法.留迹法也是物理实验中常用的方法.如:用打点计时器打在纸带上的点迹记录小车的位移与时间之间的关系;用描迹法描绘平抛运动的轨迹;在“测定玻璃的折射率”的实验中,用大头针的插孔显示入射光线和出射光线的方位;在描绘电场中等势线的实验中,用探针通过复写纸在白纸上留下的痕迹记录等势点的位置等等,都是留迹法在实验中的应用.

4.累积法

累积法是把某些难以直接准确测量的微小量累积后测量,以提高测量的准确度的一种实验方法.如:在缺乏高精密度的测量仪器的情况下测细金属丝的直径,常把细金属丝绕在圆柱体上测若干匝的总长度,然后除以匝数就可求出细金属丝的直径;测一张薄纸的厚度时,常先测出若干页纸的总厚度,再除以被测页数即所求每页纸的厚度;在“用单摆测定重力加速度”的实验中,单摆周期的测定就是通过测单摆完成多次全振动的总时间除以全振动的次数,以减小个人反应时间造成的误差影响等.

5.模拟法

模拟法是一种间接实验方法,它是通过与原型相似的模型来说明原型的规律性的.模拟法在中学物理实验中的典型应用是“用描迹法画出电场中平面上的等势线”这一实验,由于直接描绘静电场的等势线很困难,而恒定电流的电场与静电场相似,所以用恒定电流的电场来模拟静电场,通过它来了解静电场中等势线的分布情况.

6.控制变量法

在多因素的实验中,可以先控制一些量不变,依次研究某一个因素的影响.如在“验证牛顿第二定律”的实验中,可以先保持质量一定,研究加速度和力的关系;再保持力一定,研究加速度和质量的关系;最后综合得出加速度与质量、力的关系.

三、实验数据的处理方法

1.列表法

在记录和处理数据时,常常将数据列成表格.数据列表可以简单而又明确地表示出有关物理量之间的关系,有助于找出物理量之间联系的规律性.

列表的要求:

(1)写明表的标题或加上必要的说明;

(2)必须交代清楚表中各符号所表示的物理量的意义,并写明单位;

(3)表中数据应是正确反映测量结果的有效数字.

2.平均值法

现行教材中只介绍了算术平均值,即把测定的数据相加求和,然后除以测量的次数.必须注意的是,求平均值时应该按测量仪器的精确度决定应保留的有效数字的位数.

3.图象法

图象法是物理实验中广泛应用的处理实验数据的方法.图象法的最大优点是直观、简便.在探索物理量之间的关系时,由图象可以直观地看出物理量之间的函数关系或变化趋势,由此建立经验公式.

作图的规则:

(1)作图一定要用坐标纸,坐标纸的大小要根据有效数字的位数和结果的需要来定;

(2)要标明轴名、单位,在轴上每隔一定的间距按有效数字的位数标明数值;

(3)图上的连线不一定通过所有的数据点,而应尽量使数据点合理地分布在线的两侧;

(4)作图时常通过选取适当的坐标轴使图线线性化,即“变曲为直”.

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