专题十一物理实验。
一、大纲解读。
实验的总体提要求。
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**。
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**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。
09年考试大纲对“实验”部分的要求与08年相比变化不大，要求对中学设计的十几个学生实验，能够明确实验目的，理解实验原理和方法，能够控制实验条件，会运用实验仪器，会观察、分析实验现象，会记录、处理实验数据，并得出结论，对结论进行分析和评价；能够发现问题、提出问题，并制定解决方案；能够运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题，包括简单的设计型实验。设计型实验已成为高考物理实验的新热点，它要求我们能将已掌握的物理知识和实验技能创造性地应用到新的实验情景中，能够根据题目所给条件自行选定实验原理，自行设计实验方案去研究物理现象，探索物理规律或测定物理量的值．从而考查我们对基础知识的掌握情况，以及分析、创造性思维能力和解决实际问题的能力．
二、重点剖析。
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．
三、考点透视
从近几年对高考试题的统计和分析来看，物理实验的考查重点有些新的变化，但无论是实验设计，还是原理分析，往往都涉及基本仪器的使用。因此，仪器的使用是实验考核的基础内容；掌握基本仪器的使用方法、基本的实验方法和基本物理原理是解答设计型实验题的基础。
一些基本仪器的原理、使用方法、注意事项和读数等，在近几年的高考试题中不断出现。长度和电路量的测量及相关仪器的使用是出题最频繁的知识点。如游标卡尺、螺旋测微器的读数在近十年的全国高考中就考过多次，往往是游标卡尺、螺旋测微器交**查。
电压表、电流表、欧姆表使用方法的考查几率则更高。另外，打点计时器、秒表的使用有时也出现。高考中基本仪器的考查，用的比较多的题型是填空题和作图题。
高考中常有连接电路实物图，这类题设置的目的就是考查电流表、电压表、滑动变阻器等器材的操作和使用方法。
解决设计型实验问题的关键是确定实验原理，它是进行实验设计的根本依据和起点，它决定应当测量那些物理量、如何确定实验仪器、如何安排实验步骤、如何处理数据，会进行误差分析，或根据实验出现的故障，会利用学过的知识判断出现这种现象的原因。实验原理的确定，要根据问题的要求和给出的条件，回顾分组实验和演示实验，寻找能够迁移应用的实验原理，或者回顾物理原理，寻找有关的物理规律，设法创设相关的物理情景，并根据已掌握的基本仪器核，对是否能够测出必须测定的物理量。
例1：用游标卡尺测一根金属管的内径和外径时，卡尺上的游标位置分别如图11-1所示。这根金属管内径读数是 cm，外径读数是 cm，管壁的厚度是 cm。
解析：图11-1（a）中，从主尺看，整毫米数是23，游标尺上第7条刻度线与主尺上的一条刻度线重合，所以毫米以下的读数就是0.7mm，得到内径的读数为23.
7mm=2.37cm。图11-1（b）中主尺上整毫米数是30，游标尺上第3条刻度线与主尺上的一条刻度线重合，所以外径的读数为30.
3mm=3.03cm。管壁的厚度为两者之差的一半0.
33cm。答案：2.
37；0.33
点拨：游标卡尺的读数规则是：整毫米数由主尺读出，游标尺的第几刻度线与主尺上的某一刻度线重合，毫米以下的读数就是n分之几，n是游标卡尺上的分度数，该题中，游标卡尺是10分度的，那就是10分之几。
例2 下面是在测某电池的电动势和内电阻的实验中记录的六组数据．请算出待测电池的电动势和内电阻．
解析：建立坐标系，利用描点法画出u－i图象如实验图所示．第四个点明显偏离，可见是偶然误差造成的，应舍去．
直线与纵轴的交点坐标即为电源的电动势e＝1.46 v．
由闭合电路欧姆定律得：e＝u＋ir．将直线上的点(1.10，0.50)的坐标u＝1.10v，i＝0.50a代入得：r＝0.72ω．
点拨：在画u－i图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧．个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑．这样，就可使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度．干电池内阻较小时路端电压u的变化也较小，即不会比电动势小很多．这时，在画u－i图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标i必须从零开始)．但这时图线和横轴的交点不再是短路电流．不过直线斜率的大小照样还是电源的内阻．本题所得电压u的值集中在1.00v～1.
50v之间，因此作图时灵活地进行了移轴，使描出的点分布区域扩大，方便了作图，也提高了数据处理和实验结果的准确性．
例3（07年重庆）在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中用导线a、b、c、d、e、f、g和h按图12-4所示方式连接电路，电路中所有元器件都完好，且电压表和电流表已调零。闭合开关后：
若电压表的示数为2v，电流表的的示数为零，小灯泡不亮，则断路的导线为___
若电压表的示数为零，电流表的示数为0.3a，小灯泡亮，则断路的导线为___
若反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，但电压表、电流表的示数不能调为零，则断路的导线为。
解析：当电压表有读数，而小灯泡又不亮时说明了导线d断；当电压表示数为零，电流表有示数，小灯泡亮说明回路中有电流，断线位置必定在电压表接线的两端，如果是d断，灯泡将不亮，则只能是h断；若反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度变化，而电压表、电流表示数不能调为零，说明此时有电流流过电压表，如果是a、f断，电压表、电流表读数均为零（无论怎样调节），故只能是导线g断路。答案：
①d导线；②h导线；③g导线。
点拨：故障判断问题的分析，虽然考查的知识点同学们并不陌生，但由于涉及的方法比较灵活，需要一定的综合分析能力，所以考试中得分率并不很高。由于这类试题是一种考查学生灵活运用所学知识分析物理问题的试题，所以在高考中经常出现。
四、热点分析。
例1物理小组在一次**活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数。实验装置如图，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮；木板上有一滑块，其一端与电磁打点。
计时器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接。打点计时器使用的交流电源的频率为50 hz。开始实验时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列小点。
1）上图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分是计数点，每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），计数点间的距离如图所示。根据图中数据计算的加速度。
a保留三位有效数字)。
2)回答下列两个问题：
①为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有填入所选物理量前的字母）
a.木板的长度lb.木板的质量m1
c.滑块的质量m2d.托盘和砝码的总质量m3
e.滑块运动的时间t
测量①中所选定的物理量时需要的实验器材是。
（3）滑块与木板间的动摩擦因数用被测物理量的字母表示，重力加速度为g）.与真实值相比，测量的动摩擦因数填“偏大”或“偏小” ）写出支持你的看法的一个论据：
解析：本题考查用逐差法处理纸带的问题，用牛顿第二定律测动摩擦因数。
1）对纸带的研究直接利用逐差法取平均值计算加速度。
0.495～0.497m/s2
2）①要测动摩擦因数，就要测出滑块受的拉力和滑块的质量；应选cd。②测质量就需要天平。
3） 根据牛顿第二定律得：
与真实值相比，测量的动摩擦因数偏大，因为纸带和打点计时器之间有摩擦。
例2：实验室新进了一批低电阻的电磁螺线管，已知螺线管使用的金属丝电阻率ρ=1.7×10－8 ωm。
课外活动小组的同学设计了一个试验来测算螺线管使用的金属丝长度。他们选择了多用电表、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、螺旋测微器（千分尺）、导线和学生电源等。
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