逍遥学能 2016-03-11 13:34
关于这篇高考物理实验复习建议，希望大家认真阅读，好好感受，勤于思考，多读多练，从中吸取精华。
一、加强对基本仪器的使用原理及读数的复习
基本实验仪器的使用和读数是实验的基础，特别是对刻度尺、螺旋测微器、游标卡尺、多用电表的正确读数每年必考。我们在复习时一定要深刻理解其测量原理，学会准确读数。
例1 图1给出的是用螺旋测微器测量一小钢球的直径的示数，此读数是mm。
解析：螺旋测微器的基本测量原理是通过可动刻度的放大原理，即将0.5mm等分为50等份，每一等份表示0.01mm。其读数规则为：先将可动刻度尺的边缘所对的固定刻度线读出整毫米(或半毫米)数，再看固定刻度尺上的长横线与可动刻度相对的小于0.5mm的数，以上两部分相加就是螺旋测器的读数。图1中固定刻度尺读数为5.5mm，可动刻度尺上读数为0.201mm，最后的1是估读出来的，故该次测量的读数为5.701mm。
例2 有一种游标卡尺，与普通游标卡尺不同，它游标尺的刻线看起来就很稀疏，使得读数时清晰明了，方便了使用者正确读取数据。
(1)如果此游标尺的刻线是将39mm等分成20份那么它的准确度是mm。
(2)用游标卡尺测量某一物体的厚度，如图2所示，正确的读数是mm。
解析：普通游标卡尺有三种，一种是将9mm分成10个格，最小刻度是1/10=0.1mm。第二种是将19mm分成20个格，最小刻度是1/20=0.05mm。第三种是将49mm分成50个格，最小刻度是0.02mm。游标卡尺的读法：通常以毫米为单位，由游标的零刻度线左侧的主尺读出整毫米数，再由游标尺中跟主尺刻度线正对齐的第n条线读出小数部分，为最小刻度n。
(1)图2中新式游标卡尺将39mm等分成20份，每份是39/20=1.95mm，与2mm的整数之差为2.00-1.95=0.05mm，所以它的准确度是0.05mm。
(2)因为游标尺的第五条刻度线与主尺刻度对齐，所以读数为31.25mm
读数还可以算出来，如图2所示，31+(10-9.75)=31.25mm
评析：看来这种新式卡尺与传统卡尺的准确度以及读数方法是一模一样的，只是新式游标尺的刻度较大，比原刻度多出了一个整数毫米而已。另外注意游标卡尺不需要估读，所以读出的数，若以mm位单位，小数点后的位数应与最小刻度的位数一致。
例3 用欧姆表测电阻Rx，粗测时用100挡，调零后进行测量，发现指针偏转角太小，为了获得较为准确的测量值，继续测量时的正确做法是。
解析：欧姆表测电阻时，被测电阻Rx为欧姆表盘读数x乘以所选倍率k，即：Rx=kx。欧姆表盘的刻度是不均匀的，且电阻刻度值逆时针增大。测量时欧姆表的指针在表盘的中间部分时读数最准确。而题中测量时用100挡，发现指针偏转角太小，即读数x太大，为了使读数减小，必须增大倍率k，即将选择开关换至1000挡，重新调零后再测量。
二、灵活选用实验器材，培养实验设计能力
选用实验器材一般应根据实验原理掌握可行、精确和方便的原则。可行是指选用的实验器材要能保持实验的正常进行;精确是指选用的实验器材要考虑尽可能减小实验误差;方便是指选用的实验器材要便于操作。根据解决问题的需要，已知内阻的电流表可当电压表使用，已知内阻的电压表可当电流表使用，电阻箱与电流表或电压表配合使用可用于测电压或电流等均体现出仪器选择中的灵活性。
在电学物理量的测量和其他电学实验中，通常还会遇到实验线路的选择问题，如伏安法测电阻时电流表内接法和外接法的选择;滑动变阻器改变电路中电流或电压时串联限流和并联分压两种接法的选择。对于伏安法测电阻线路的选择，可采用阻值比较法或实验试探法。对于变阻器接法的选择，若变阻器阻值较大时，宜采用串联限流式;若变阻器阻值较小时，宜采用并联分压式。
例4 为了测量量程为3V的电压表V的内阻(内阻约2000)，实验室可以提供的器材有：电流表A1，量程为0.6A，内阻约为0.1电压表V2，量程为5V，内阻约为3500电阻箱R1的阻值范围为0～99.9电阻箱R2阻值范围为0～9999滑动变阻器R3的最大阻值约为100，额定电流1.5A;电源E，电动势6V，内阻约0.5单刀单掷开关S，导线若干。
(1)请从上述器材中选择必要的器材，设计一个测量电压表V的内阻的实验电路，画出电路原理图(图中的元件要用题中相应的英文字母标注)，要求测量尽量准确。
(2)写出计算电压表V的内阻Rv的计算公式为Rv=________。
解析：由于电源电动势E比电压表V的量程大的多，而滑动变阻器R3又比电压表V的内阻小的多，所以滑动变阻器只能选用分压式接法.不少考生解答此题，毫不犹豫地套用伏安法，由于没有考虑待测电压表的量程为3V，内阻约为2000，电压表中的最大电流为1.5mm，电流表的量程太大，而导致设计出如图3所示的错误电路。
若选用V和V2配合使用测电阻箱R2两端电压(不能选R1的原因是R1的总阻值相对Rv而言太小，无法起到很好的分压作用)，同样可测得流过V的电流而达到测量Rv的目的，如是可设计出如图4所示电路图。闭合开关，电压表V的示数为U，电压表V2的示数为U2，电阻箱R2的读数为R。根据欧姆定律，利用通过电压表的电流与电阻箱R1的电流相等，算出电压表的电阻为
。
三、注重对课本基本学生实验原理的理解和延伸，培养发散思维能力
针对高考实验命题素材主要来自教材中的学生实验，即不脱离教材而又不拘泥于教材这一特点，我们可将学生实验在内容上进行延伸讨论。例如：
1.长度的测量：延伸到游标卡尺的放大原理;微小量的测量方法。
2.研究匀变速直线运动：延伸到测量速度、加速度的多种方法。
3.探究弹力和弹簧伸长的关系：研究材料形变的方法;研究弹簧压缩;研究决定弹簧K值的因素;F-X图象等。
4.验证力的平行四边形定则：等效法。
5.验证动量守恒定律：巧妙设计，将不可测量量转化为可测量量。
6.研究平抛物体的运动：留迹法;采用其它方法，如数码相机、摄像机拍照法。
7.验证机械能守恒定律：验证的其它方案。
8.用单摆测重力加速度：测g的其它方法;利用T2-L图象求g。
9.用油膜法估测分子的大小：测微观量的方法。
10.用轨迹法描出稳恒电流场中平面的等势线：其它电场的等势线研究，如点电荷电场、平行带电板间电场等。
11.测定金属的电阻率(练习使用螺旋测微器)：螺旋测微器的放大原理测定电阻的其它方案。
12.描绘小灯泡的伏安特性曲线：线性与非线性元件的伏安特性曲线，实验条件的控制。
13.把电流表改装为电压表：改装原理讨论;半偏法测表头内阻;其它方案设计。
14.测电源电动势和内阻：其它测定方案设计。
14.用多用电表探索黑箱内的电学元件：探究未知事物的方法。
15.练习使用示波器：使用新仪器，示波管工作原理。
16.传感器的简单使用：各种传感器的信息转换与记录原理。
17.测定玻璃的折射率：测量折射率的其它方法。
18.用双缝干涉测光的波长：器材、安装、原理分析;现象明显与否条件的讨论等。
现以测量电源电动势和内阻作如下示例供同学们参考：
实验原理：如图5，改变滑动变阻器R接入电路的阻值，从电流表和电压表读出几组I、U的数值，通过多次测量作出图6中的实线，由闭合电路欧姆定律U=E-IR知，此实线的延长线和纵轴的交点为电动势的测量值E，和横轴的交点为短路电流I0，那么电池的内电阻为
。
误差分析：由于图5中电压表的分流作用，实际上干路电流比电流表的测量值大IV，在图6中作出修正，可画出倾斜虚线所示U-I图象。该直线和纵轴的交点E0为电池电动势的准确值。比较图6中两斜线可知，用此法测得的电动势和内电阻都比真实值偏小。而选用内电阻越大的电压表，这一误差越小。为了减小系统误差，要求RvRA+R，这一条件易于满足，所以实验时一般采用原理图5。
拓展：由于已知电压的电阻可充当电流表角色，所以可将图5中电流表A和滑动变阻器用电阻箱替代，变形成如图7所示原理图。
当然还可等效为原理图8。
由于原理图7、8是由原理图5等效变形而来，则可知这种U-R法测得的电源电动势及内阻也必然偏小。
例5 如图9中甲所示为一黑箱装置，盒内有电源、电阻等元件，a、b为黑箱的两个输出端。
(1)为了探测黑箱，某同学进行了以下几步测量：A.用多用电表的电阻挡测量ab间的电阻;B.用多用电表的电压挡测量ab间的输出电压;C.用多用电表的电流挡测量ab间的输出电流。你认为以上测量中不妥的有(填序号)，理由是。
(2)含有电源的黑箱相当于一个等效电源，ab等效电源的两极.为了测定这个等效电源的电动势和内阻，该同学设计了如图乙所示的电路，调节滑动变阻器的阻值，记录下电压表和电流表的示数，并在方格纸上建立了U-I坐标，根据实验数据画出了坐标点，如图丙所示.请你进一步处理，并由图求出等效电源的电动势E=V，内阻r=。
(3)由于电压表和电流表的内阻，会产生系统误差，则采用此测量电路所测得的电动势与实际值相比，测得的内阻与实际值相比(填偏大、偏小或相同)
解析：(1)以上测量中不妥的有A、C;理由是：A.不能用多用电表的欧姆挡测量含电源的电阻;B.可能造成短路而烧坏电表。
(2)如图10所示，用直线将描得的点连接起来，要使更多的点在直线上，其它的点尽量分布在直线两侧.在图上直接读出电源的电动势为1.45V，取直线上的两点算出直线斜率的绝对值就是电源的内阻r=0.73。
(3)图9-乙测量原理图与上述原理图5一样，所以误差情形一样，即测量值均偏小。
四、注重教材的演示实验和课后小实验，加强实验实际操作能力的培养与训练
随着高考改革的不断深入，高考考查的知识面越来越宽，仅靠一些学生分组实验已远远不够，近几年高考试题中不断出现演示实验、课后小实验。如06年江苏卷考察了光电效应现象的演示实验;全国理综I卷考查了共振现象的演示实验等。所以复习实验时一定要全面了解所有的演示实验及课后小实验。学校实验室应尽可能地向学生开放，使学生能亲自动手做做所有演示实验、课后小实验及分组实验，在操作过程中提高实验能力。由于现在的高考还不能让学生在考场上动手操作实验，而只能通过卷面来体现，画电路图、实物图、电路连线题等就是考查学生实际操作能力的实验题。所以在训练实际动手能力的同时，还应训练学生如何把已经获取的实际操作能力在试卷上表达出来。
五、总结语
通过对基本演示、分组实验的复习、操作，应达到这样几个目的：一要掌握实验原理;二要学会误差分析;三要学会对实验数据的处理;四要掌握实验的思想方法，如控制变量法、累积法、转换法、替代法等。学习贵在知识迁移，注重培养自己的知识迁移能力和发散思维能力，达到灵活应用所学知识解答遇到的各种问题的复习最终目标。
小编为大家整理的高考物理实验复习建议就到这里了，希望大家认真阅读，祝大家学业有成。