《高中理化生實(shí)驗(yàn)備考寶典》

物 理 實(shí) 驗(yàn)

一、高考物理實(shí)驗(yàn)考查范圍及其要點(diǎn)概覽

（一）《2010年高考考試大綱(課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)版)：物理》實(shí)驗(yàn)考查范圍

（二）實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)概覽

二、高中物理主要實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)介、誤差分析及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

（一）高中物理主要實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)介

1.放大法

由于某些待測(cè)量過分小，無法被實(shí)驗(yàn)者或儀表直接感覺或反映，因而需要應(yīng)用相應(yīng)的裝置或采用某種方法將待測(cè)量放大后再進(jìn)行測(cè)量，這種方法稱為放大法。

高中物理實(shí)驗(yàn)中涉及的放大法有兩種：⑴力學(xué)放大法（游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器的測(cè)量原理應(yīng)用了力學(xué)放大法）；⑵光學(xué)放大法（測(cè)量桌面微小形變的實(shí)驗(yàn)和扭秤實(shí)驗(yàn)應(yīng)用了光學(xué)放大法）。

2.留跡法

留跡法就是利用某些特殊的手段，把一些瞬間即逝的現(xiàn)象（如位置、軌跡等）記錄下來，以便于此后對(duì)其進(jìn)行仔細(xì)研究的方法。

高中物理實(shí)驗(yàn)中涉及的留跡法主要有：⑴用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上的點(diǎn)跡；⑵用描跡法描繪平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡；⑶用沙擺描繪的振動(dòng)圖象；⑷在“測(cè)定玻璃折射率”的實(shí)驗(yàn)中，用大頭針的插孔記錄入射光線和出射光線的方位。

3.控制變量法

物理中對(duì)于多因素（多變量）的問題，常常采用控制因素（變量）的方法，把多因素的問題變成多個(gè)單因素的問題，分別加以研究，最后再綜合解決，這種方法叫控制變量法。

高中物理實(shí)驗(yàn)中涉及的控制變量法主要有：⑴驗(yàn)證牛頓第二定律；⑵探究庫侖定律；⑶探究磁感應(yīng)強(qiáng)度；⑷探究電阻定律；⑸探究變壓器原理。

4.累積法

累積法是指為了提高測(cè)量精度，將某些難以直接準(zhǔn)確測(cè)量的微小量累積后進(jìn)行測(cè)量的方法。

高中物理實(shí)驗(yàn)中涉及累積法的典型實(shí)例是“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)，測(cè)周期時(shí)我們不直接測(cè)一個(gè)周期的時(shí)間，而是測(cè)30～50個(gè)周期的總時(shí)間，再除以周期數(shù)即得周期T的值。

 5.等效法

等效法是指在研究某一個(gè)物理現(xiàn)象或物理規(guī)律中，因?qū)嶒?yàn)本身的特殊限制或因?qū)嶒?yàn)器材等限制，不可以或很難直接揭示物理本質(zhì)，而采取與之相似或有共同特征的等效現(xiàn)象來替代的方法。

高中物理實(shí)驗(yàn)中涉及替代法的典型實(shí)例是“驗(yàn)證力的平行四邊形法則”的實(shí)驗(yàn)。第一次我們用兩個(gè)彈簧秤成角度地拉橡皮筋，把結(jié)點(diǎn)拉到某一位置；再換成一個(gè)彈簧秤，同樣拉這個(gè)橡皮筋，也把結(jié)點(diǎn)拉到同樣位置，這說明后一個(gè)彈簧秤的拉力與前面兩個(gè)彈簧秤的拉力效果相同，因此可以互相替代。

6.轉(zhuǎn)換法

在實(shí)驗(yàn)中，有很多物理量，由于其屬性關(guān)系，很難用儀器或儀表進(jìn)行測(cè)量，或者因條件所限，無法提高測(cè)量的準(zhǔn)確度，此時(shí)可以根據(jù)物理量之間的定量關(guān)系或各種效應(yīng)把不易測(cè)量的物理量轉(zhuǎn)換為容易測(cè)量的物理量，測(cè)量后再反求待測(cè)物理量，這種方法稱為轉(zhuǎn)換法。

高中物理實(shí)驗(yàn)中涉及轉(zhuǎn)換法的典型實(shí)例：⑴“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，我們把測(cè)物體的速度轉(zhuǎn)換為測(cè)物體平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移；⑵“測(cè)定玻璃的折射率”的實(shí)驗(yàn)，通過做輔助線的方法可以把測(cè)角度轉(zhuǎn)換為測(cè)線段的長(zhǎng)度，從而增加了有效數(shù)字的位數(shù)，即提高了測(cè)量的準(zhǔn)確度。

7.比較法

比較法是物理測(cè)量中最普遍、最基本的測(cè)量方法，它是通過將被測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較而得到測(cè)量值的。

高中物理實(shí)驗(yàn)中涉及比較法的典型實(shí)例較多，這里僅舉一例：如圖二--1為應(yīng)用歐姆定律將待測(cè)電阻與一個(gè)可調(diào)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)電阻進(jìn)行間接比較的測(cè)量示意圖。若電源輸出電壓U保持不變，調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)電阻，使開關(guān)K分別接在“1”和“2”兩個(gè)位置時(shí)，電流表指示值不變，則

(二)實(shí)驗(yàn)的誤差分析

1.系統(tǒng)誤差和偶然誤差

測(cè)量值總是有規(guī)律的朝著某一方向偏離真實(shí)值（總是偏大或總是偏?。┑恼`差，稱為系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差的主要來源是儀器本身不夠精確，或?qū)嶒?yàn)原理、方法不夠完善。用多次測(cè)量取平均值的方法不能減小或消除系統(tǒng)誤差，只有通過完善實(shí)驗(yàn)原理、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法、提高儀器精度，才能減小系統(tǒng)誤差。

由于偶然因素的影響，造成測(cè)量值的無規(guī)則起伏稱為偶然誤差。偶然誤差是由于各種偶然因素對(duì)實(shí)驗(yàn)者、測(cè)量?jī)x器、被測(cè)物理量的影響而產(chǎn)生的，多次測(cè)量偏大和偏小的機(jī)會(huì)大致相同，因此，多次測(cè)量求平均值可減小偶然誤差。

2.絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差：設(shè)某物理量的真實(shí)值為A₀，測(cè)量值為A，則絕對(duì)誤差，相對(duì)誤差為．真實(shí)值A₀常以公認(rèn)值、理論值或多次測(cè)量的平均值代替。

（三） 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則及思路

1．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則

（1）科學(xué)性：實(shí)驗(yàn)方案應(yīng)該遵循物理規(guī)律，操作程序應(yīng)該符合實(shí)驗(yàn)規(guī)則，數(shù)據(jù)處理應(yīng)該依據(jù)科學(xué)方法。

（2）安全性：實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)施要安全可靠，實(shí)施過程中不應(yīng)對(duì)人身及儀器造成危害。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。要注意安排適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施。

（3）精確性：實(shí)驗(yàn)方案、儀器、儀器量程的選擇，實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)處理方式的選取都應(yīng)該保證將實(shí)驗(yàn)誤差控制在誤差允許范圍內(nèi)，并使實(shí)驗(yàn)誤差盡可能的小。

（4）簡(jiǎn)便性：實(shí)驗(yàn)應(yīng)當(dāng)便于操作，便于讀數(shù)，便于進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

（5）節(jié)能性：盡可能降低電源的功率，減小電能損耗。

2． 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路

⑴明確目的，發(fā)散思考

題目或課題要求測(cè)定什么物理量，或要求驗(yàn)證、探索什么規(guī)律，這是實(shí)驗(yàn)的目的——實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿鞔_后，應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，縱橫發(fā)散：弄清待測(cè)物理量、待驗(yàn)證（或待探索）與哪些物理規(guī)律有關(guān)，與哪些物理現(xiàn)象有關(guān)，與哪些物理量有關(guān)。對(duì)于測(cè)量型實(shí)驗(yàn)，弄清待測(cè)量通過什么規(guī)律需用哪些物理量來定量地表示；對(duì)于驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，在相應(yīng)的物理現(xiàn)象中，弄清怎樣的定量關(guān)系成立，才能達(dá)到驗(yàn)證規(guī)律的目的；對(duì)于探索型實(shí)驗(yàn)，在相應(yīng)的物理現(xiàn)象中，涉及哪些物理量……這些都是應(yīng)首先分析的，以此來確定實(shí)驗(yàn)的原理。

⑵對(duì)比分析，確定方案

對(duì)于同一個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，可能存在多種可行的實(shí)驗(yàn)原理，進(jìn)而形成多種可供選擇的設(shè)計(jì)方案。選擇的實(shí)驗(yàn)方案應(yīng)遵循上面的5條原則。

⑶依據(jù)方案，選定器材

實(shí)驗(yàn)方案選定后，考慮該方案需要哪些裝置，待測(cè)量與哪些物理量有直接的定量關(guān)系，分別需用什么儀器來測(cè)定，以此來確定實(shí)驗(yàn)所用器材。

⑷擬定步驟，合理有序

實(shí)驗(yàn)之前，要做到心中有數(shù)：如何組裝器材，哪些量先測(cè)，哪些量后測(cè)，應(yīng)從正確操作和提高效率的角度擬定一個(gè)合理而有序的實(shí)驗(yàn)步驟。

⑸數(shù)據(jù)處理，誤差分析

高中物理實(shí)驗(yàn)常用的數(shù)據(jù)處理方法(如：比較法、平均值法、逐差法、列表法、作圖法、解方程組法、估算法等)和一般誤差分析方法(絕對(duì)誤差、相對(duì)誤差等)在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)也應(yīng)予以考慮。

三、基本儀器的使用方法

（一）有效數(shù)字

1.帶有一位不可靠數(shù)字的近似數(shù)字，叫做有效數(shù)字。

2.有效數(shù)字需要注意事項(xiàng)

⑴有效數(shù)字中至多只能有一位不可靠數(shù)字。

⑵小數(shù)點(diǎn)后面最后一位的零是有意義的不能隨便舍去或添加，而小數(shù)中的第一個(gè)非零數(shù)字前面的零是用來表示小數(shù)點(diǎn)的位置的，不是有效數(shù)字。

例如：48、4.8、4.80、4.800是不一樣的，它們分別是兩位、兩位、三位和四位有效數(shù)字；而3.6、0.36、0.036、0.0036都是兩位有效數(shù)字，只是它們的大小不一樣。

（二）儀器讀數(shù)方法

1.刻度尺、彈簧秤、溫度表的讀數(shù)。

使用以上儀器（最小刻度是10分度）時(shí)，要求讀完最小刻度后再往下估讀一位（估讀的這位是不可靠數(shù)字，但是是有效數(shù)字的不可缺少的組成部分）。

2.機(jī)械停表的讀數(shù)。

例如：圖三—1所示的秒表的示數(shù)是多少？

分析：秒表的讀數(shù)分兩部分：小圈內(nèi)表示分，每小格表示0.5分鐘；大圈內(nèi)表示秒，最小刻度為0.1秒。當(dāng)分針在前0.5分內(nèi)時(shí)，秒針在0～30秒內(nèi)讀數(shù)；當(dāng)分針在后0.5分內(nèi)時(shí)，秒針在30～60秒內(nèi)讀數(shù)。因此圖中秒表讀數(shù)應(yīng)為3分48.7秒。應(yīng)該指出的是：機(jī)械停表的表針不可能停在兩小格之間，所以機(jī)械停表讀數(shù)不估讀。

3. 游標(biāo)卡尺讀數(shù)。

⑴10分度游標(biāo)卡尺讀數(shù)方法

⑵20分度游標(biāo)卡尺讀數(shù)方法

⑶50分度游標(biāo)卡尺讀數(shù)方法

4.螺旋測(cè)微器讀數(shù)。

    ⑴認(rèn)識(shí)螺旋測(cè)微器

⑵螺旋測(cè)微器讀數(shù)方法

5.天平讀數(shù)。

天平使用前首先要進(jìn)行調(diào)平。調(diào)平分兩步：調(diào)底座水平和調(diào)橫梁水平（在調(diào)節(jié)橫梁水平前，必須把游碼移到左端零刻度處，左端與零刻線對(duì)齊，如圖三--9中虛線所示）。測(cè)量讀數(shù)由右盤中砝碼和游標(biāo)共同讀出。橫梁上的刻度單位是毫克（mg）。若天平平衡時(shí)，右盤中有26g砝碼，游碼在圖三--9中所示位置，則被測(cè)物體質(zhì)量為26.32g（最小刻度為0.02g，不是10分度，因此只讀到0.02g這一位）。

6.電流表、電壓表的讀數(shù)。

⑴估讀方法

　　根據(jù)儀器的最小分度可以分別采用1/2、1/5、1/10的估讀方法，一般：

最小分度是2的，（包括0.2、0.02等），采用1/2估讀，如安培表0～0.6A檔；

最小分度是5的，（包括0.5、0.05等），采用1/5估讀，如安培表0～15V檔；

最小分度是1的，（包括0.1、0.01等），采用1/10估讀，如安培表0～3A檔、電壓表0～3V檔等。

⑵例題分析

【例1】圖三—10是電壓表的刻度盤。若當(dāng)時(shí)使用的是該表的0-3V量程，那么電壓表讀數(shù)為多少？若當(dāng)時(shí)使用的是該表的0-15V量程，那么電壓表度數(shù)又為多少？

【解析】

0-3V量程最小刻度是0.1V，是10分度的，因此要向下估讀一位，讀1.15V（由于最后一位是估讀的，有偶然誤差，讀成1.14V-1.16V之間都算正確）。

0-15V量程最小刻度為0.5V，不是10分度的，因此只要求讀到0.1V這一位，所以讀5.7V（5.6V-5.9V之間都算正確）。

【例2】按照有效數(shù)字規(guī)則讀出圖三—11中電表的測(cè)量值。

 接0～3V量程時(shí)讀數(shù)為________V。      接0～3A量程時(shí)讀數(shù)為_______A。

    接0～15V量程時(shí)讀數(shù)為_______V。      接0～0.6A量程時(shí)讀數(shù)為______A。

【答案】⑴2.16～2.18；10.6～10.8；  ⑵0.80；0.16.

7.多用電表讀數(shù)。

【例3】使用多用電表測(cè)量時(shí)示意圖如圖三—12所示，當(dāng)指針位置如圖中灰三角箭頭所示，則測(cè)量的是　　　　，測(cè)量結(jié)果為　　　　．（2）當(dāng)指針位置如圖中白三角箭頭所示，則測(cè)量的是　　　　，測(cè)量結(jié)果為　　　　。（3）當(dāng)指針位置如圖中黑三角箭頭所示，則測(cè)量的是　　　　，測(cè)量結(jié)果為　　　　。（4）當(dāng)指針位置如圖中黑三角箭頭所示，正確操作后發(fā)現(xiàn)指針的偏轉(zhuǎn)角很小，那么接下來的操作步驟應(yīng)該依次為：①　　　　，②　　　　，③　　　　　．測(cè)量結(jié)束后應(yīng)將選擇開關(guān)撥到④　　　　或者　　　　　．（5）無論用多用電表進(jìn)行何種（直流）測(cè)量，電流都應(yīng)該從　　　　　表筆經(jīng)　　　　插孔流人電表．在使用歐姆擋測(cè)量時(shí)，多用電表內(nèi)部的電池的正極將跟表的面板上的　　　　插孔相連。

【解析】（1）測(cè)量的是直流電流，量程為10mA，應(yīng)該用滿刻度為10的刻度線讀數(shù)。由于不是10分度，在讀出3.2以后，不應(yīng)該再向下估讀，所以測(cè)量結(jié)果為3.2mA．（2）測(cè)量的是直流電壓，量程為50V，應(yīng)該用標(biāo)滿刻度為50的刻度線讀數(shù)．由于是10分度，在讀出16V后，還應(yīng)該估讀下一位，結(jié)果為16.0V.（3）測(cè)量的是電阻，倍率為×100，按表盤最上方的刻度讀數(shù)，結(jié)果為3.4×10³Ω．（4）測(cè)電阻時(shí)指針偏轉(zhuǎn)角度小，說明倍率太小了，所以應(yīng)該增大倍率，操作步驟：①改用歐姆擋×1kΩ倍率；②重新調(diào)零；③測(cè)量并讀數(shù)；④將選擇開關(guān)置于OFF檔或交變電壓最高檔；（5）電流應(yīng)從紅表筆經(jīng)“＋”插孔流入電表；內(nèi)部電池的正極跟“-”插孔相連。

8.電阻箱讀數(shù)。

圖三--13中的電阻箱有6個(gè)旋鈕，每個(gè)旋鈕上方都標(biāo)有倍率，將每個(gè)旋鈕上指針?biāo)傅臄?shù)值（都為整數(shù)）乘以各自的倍率，從最高位依次往下讀，即可得到這時(shí)電阻箱的實(shí)際阻值。若指針?biāo)救鐖D，則阻值為84580.2Ω。

四、高考實(shí)驗(yàn)考查要點(diǎn)全解

（一）基于紙帶的力學(xué)實(shí)驗(yàn)

1.研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)

⑴測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度

依據(jù)：做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)在某時(shí)刻的瞬時(shí)速度，等于以該時(shí)刻為中間時(shí)刻的那段時(shí)間的平均速度。

作法： （以圖四--1為例，圖中a、b、c、d、e、f、g各計(jì)數(shù)點(diǎn)間均略掉4個(gè)點(diǎn)。）

①先測(cè)定S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆.

②比較S₂－S₁；S₃－S₂；S₄－S₃；S₅－S₄與S₆－S₅是否相等

③若第二步的結(jié)論是肯定的，即可利用

求出打b、c、d、e、f各點(diǎn)時(shí)紙帶運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度。

⑵測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)加速度

當(dāng)確認(rèn)圖四--1的紙帶對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，即可用下列兩種方法測(cè)出其加速度：

方法一、逐差法。

加速度的各個(gè)測(cè)量值可用下列各式求出：

然后再對(duì)其求平均值，即可得出加速度的測(cè)量值。

應(yīng)用此法得出的加速度的測(cè)量值為

其效果相當(dāng)于針對(duì)從打a點(diǎn)到打d點(diǎn)，和打d點(diǎn)到打g點(diǎn)的過程直接應(yīng)用求加速度（見圖四--2）

方法二、速度圖象法。

利用，，，，測(cè)出打b、c、d、e、f各點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度，然后做出如圖四--3所示的圖象。依據(jù)圖象可求出其斜率——紙帶運(yùn)動(dòng)的加速度。

【點(diǎn)評(píng)】①掌握兩個(gè)物理量（速度和加速度）的測(cè)量；②掌握三種處理數(shù)據(jù)的方法——平均速度法、逐差法和作圖法。

2.驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律

【例4】某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)“探究加速度與物體所受合力F及質(zhì)量m的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)。如圖四—4（a）為實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖，A為小車，B為電火花計(jì)時(shí)器，C為裝有砝碼的小桶，D為一端帶有定滑輪的長(zhǎng)方形木板，實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為細(xì)繩對(duì)小車?yán)?em>F等于砝碼和小桶的總重量，小車運(yùn)動(dòng)加速度a可用紙帶上打的點(diǎn)求得。

（1）圖四--4（b）為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為      m/s²．（保留二位有效數(shù)字）

（2）在“探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系”時(shí)，保持砝碼和小桶質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量m ，分別得到小車加速度a與質(zhì)量m數(shù)據(jù)如下表：

根據(jù)表中數(shù)據(jù)，為直觀反映F不變時(shí)a與m的關(guān)系，請(qǐng)?jiān)趫D四—4(c)方格坐標(biāo)紙中選擇恰當(dāng)物理量建立坐標(biāo)系，并作出圖線。（如有需要，可利用上表中空格）

（3）在“探究加速度與力的關(guān)系”時(shí)，保持小車的質(zhì)量不變，改變小桶中砝碼的質(zhì)量，該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力F圖線如圖四—4（d）,該圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)，試分析圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因。

【解析】（1）應(yīng)用逐差法可得小車的加速度大小為3.2m/s²；（2）將小車加速度a與質(zhì)量m數(shù)據(jù)表填寫完整，圖線如圖四—4（c）^/所示；⑶實(shí)驗(yàn)前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分。

【點(diǎn)評(píng)】①掌握控制變量法；②能用逐差法計(jì)算加速度；③熟練掌握通過描繪、分析線性圖線驗(yàn)證和探究物理規(guī)律的方法；④理解平衡摩擦力的意義，掌握平衡摩擦力的方法。

3.探究動(dòng)能定理

【例5】某同學(xué)為探究“恒力做功與物體動(dòng)能改變的關(guān)系”，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)，他的操作步驟是：

①擺好實(shí)驗(yàn)裝置如圖四—5所示。

②將質(zhì)量為200g的小車?yán)酱螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，并按住小車。

③在質(zhì)量為10g、30g、50g的三種鉤碼中，他挑選了一個(gè)質(zhì)量為50g的鉤碼掛在拉線的掛鉤P上。

④釋放小車，打開電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，打出一條紙帶。

（1）在多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶中取出自認(rèn)為滿意的一條。經(jīng)測(cè)量、計(jì)算，得到如下數(shù)據(jù)：①第一個(gè)點(diǎn)到第N個(gè)點(diǎn)的距離為40.0cm。②打下第N點(diǎn)時(shí)小車的速度大小為1.00m/s。該同學(xué)將鉤碼的重力當(dāng)作小車所受的拉力，算出：拉力對(duì)小車做的功為                        J，小車動(dòng)能的增量為                                   J.

（2）此次實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果，他沒能得到“恒力對(duì)物體做的功，等于物體動(dòng)能的增量”，且誤差很大。顯然，在實(shí)驗(yàn)探究過程中忽視了各種產(chǎn)生誤差的因素。請(qǐng)你根據(jù)該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)裝置和操作過程幫助分析一下，造成較大誤差的主要原因是：                                             。

【解析】（1）0.196、 0.100 ；（2）①小車質(zhì)量沒有遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量；②沒有平衡摩擦力；③操作錯(cuò)誤：先放小車后開電源。

【點(diǎn)評(píng)】①理解小車質(zhì)量必須遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量的物理意義；②能夠正確分析實(shí)驗(yàn)的主要誤差來源。

4.驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律

⑴方法一：

①選出合格的紙帶（第1、2個(gè)點(diǎn)間距大約為），將紙帶上的第1個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)記為0，從比較清晰的計(jì)時(shí)點(diǎn)開始依次記為1、2、3、4、5…….（見圖四--6）。

②測(cè)出紙帶上1、2、3、4、5……各個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)到計(jì)時(shí)點(diǎn)0的距離(即下落的高度)h₁、h₂、h₃、h₄、h₅ …….

③利用“做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)在某時(shí)刻的瞬時(shí)速度，等于以該時(shí)刻為中間時(shí)刻的那段時(shí)間的平均速度”規(guī)律測(cè)出打2、3、4、5……各點(diǎn)時(shí)重錘下落的瞬時(shí)速度v₂、v₃、v₄、v₅ …….(……)

④比較2gh₂、2gh₃、2gh₄、2gh₅ …….與是否相等，從而驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒。

⑵方法二：

①放棄最初的模糊不清的記時(shí)點(diǎn)，選擇一個(gè)清晰的點(diǎn)記為0，再?gòu)倪m當(dāng)?shù)木嚯x上將記時(shí)點(diǎn)依次編號(hào)為1、2、3、4、5……

②利用“做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)在某時(shí)刻的即時(shí)速度，等于以該時(shí)刻為中間時(shí)刻的那段過程的平均速度”規(guī)律，測(cè)出打0號(hào)點(diǎn)時(shí)重錘下落的瞬時(shí)速度v₀及打1、2、3、4、5……各點(diǎn)時(shí)重錘下落的瞬時(shí)速度v₁、v₂、v₃、v₄、v₅ ……分別測(cè)出0號(hào)點(diǎn)到1、2、3、4……各點(diǎn)的距離h₁、h₂、h₃、h₄……（如圖四--7）．

分別比較與、與、與、與……是否相等，若這些關(guān)系在誤差允許的范圍內(nèi)近似相等，則機(jī)械能守恒就得到了驗(yàn)證。

【點(diǎn)評(píng)】深刻理解兩種實(shí)驗(yàn)方法的物理實(shí)質(zhì)（前者是，后者是），基于這兩種物理實(shí)質(zhì)還可以設(shè)計(jì)出多種驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)方案，請(qǐng)讀者思考。

 (二)其它力學(xué)實(shí)驗(yàn)

1.探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系

利用如圖四--8裝置，改變鉤碼個(gè)數(shù)，測(cè)出彈簧總長(zhǎng)度和所受拉力（鉤碼總重量）的多組對(duì)應(yīng)值，填入表中，算出對(duì)應(yīng)的彈簧的伸長(zhǎng)量。在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，根據(jù)點(diǎn)的分布作出彈力F隨伸長(zhǎng)量x而變的圖象，從而確定F-x間的函數(shù)關(guān)系。解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義及其單位。

該實(shí)驗(yàn)要注意區(qū)分彈簧總長(zhǎng)度和彈簧伸長(zhǎng)量。對(duì)探索性實(shí)驗(yàn)，要根據(jù)描出的點(diǎn)的走向，嘗試判定函數(shù)關(guān)系。（這一點(diǎn)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)不同。）

【例6】某同學(xué)用如圖四--8所示裝置做探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)。他先測(cè)出不掛砝碼時(shí)彈簧下端指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，然后在彈簧下端掛上砝碼，并逐個(gè)增加砝碼，測(cè)出指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，所得數(shù)據(jù)列表如下：（重力加速度g=10m/s²）

     (1)根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)，在圖四—9（a）坐標(biāo)紙上作出彈簧指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度x與砝碼質(zhì)量m的關(guān)系曲線。

(2)根據(jù)所測(cè)得的數(shù)據(jù)和關(guān)系曲線可以判斷，在     N范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長(zhǎng)關(guān)系滿足胡克定律。這種規(guī)格彈簧的勁度系數(shù)為       N/m..

【解析】⑴標(biāo)尺刻度x與砝碼質(zhì)量m的關(guān)系曲線如圖四—9（b）所示，可以看出，在0～5.0N之間，彈簧的彈力與伸長(zhǎng)量是成正比的，當(dāng)彈力大于5N后，彈力與伸長(zhǎng)量已經(jīng)不是正比關(guān)系了（實(shí)際上已經(jīng)超出彈簧的彈性限度了）。（2）由可得k=26N/m.故答案為 0～5，26.

【點(diǎn)評(píng)】①應(yīng)該注意選取適當(dāng)?shù)臉?biāo)度；②應(yīng)該注意只有彈簧處于彈性限度內(nèi)，坐標(biāo)圖線才是直線；③應(yīng)該明確圖線的物理意義。

2.互成角度度兩個(gè)力的合成

本實(shí)驗(yàn)需要明確三個(gè)問題：

⑴本實(shí)驗(yàn)使用的測(cè)力計(jì)的量程通常為0～5N，分度值是0.1N.使用彈簧時(shí)應(yīng)該注意：①使用前先將測(cè)力計(jì)的指針調(diào)零，再將兩個(gè)測(cè)力計(jì)的掛鉤鉤在一起，向相反方向拉，兩測(cè)力計(jì)示數(shù)相同方可使用；②實(shí)驗(yàn)時(shí)，測(cè)力計(jì)不能超量程；③讀數(shù)時(shí)，應(yīng)該準(zhǔn)確到0.1N.

⑵在同一次實(shí)驗(yàn)中，畫力的圖示選定的標(biāo)度要相同，并且要恰當(dāng)選定標(biāo)度，使力的圖示稍大一些，并嚴(yán)格按力的圖示要求和幾何作圖法作出合力。

⑶本實(shí)驗(yàn)的主要誤差來源：測(cè)力計(jì)本身、讀數(shù)誤差和作圖誤差。本實(shí)驗(yàn)允許的誤差范圍是：，。對(duì)于誤差、和超過誤差范圍的數(shù)據(jù)應(yīng)該認(rèn)真分析原因。

3.用單擺測(cè)定重力加速度

⑴本實(shí)驗(yàn)需要注意的四個(gè)問題：

①擺長(zhǎng)的測(cè)量：讓單擺自由下垂，用米尺量出擺線長(zhǎng)L^/（讀到0.1mm），用游標(biāo)卡尺量出擺球直徑（讀到0.1mm）算出半徑r，則擺長(zhǎng)L=L^/+r；

②開始擺動(dòng)時(shí)需注意：擺角要小于5°（保證單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)），并且不要使擺動(dòng)成為圓錐擺；

③必須從擺球通過最低點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)，測(cè)出單擺做50次全振動(dòng)所用時(shí)間，算出周期的平均值T；

④改變擺長(zhǎng)重做幾次實(shí)驗(yàn)，獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

⑵本實(shí)驗(yàn)需要掌握的兩種數(shù)據(jù)處理方法:

方法一:平均值法。

用數(shù)個(gè)擺長(zhǎng)不同的單擺作實(shí)驗(yàn)，分別測(cè)出其擺長(zhǎng)和振動(dòng)周期，再求出與之對(duì)應(yīng)的重力加速度測(cè)量值，然后對(duì)這些重力加速度的測(cè)量值求平均值。

方法二：圖象法。

利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出圖象，然后利用該圖象求重力加速度（，其中為圖象的斜率）。

4.驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律

本實(shí)驗(yàn)需要掌握的五種常見實(shí)驗(yàn)方案：

方案一：用簡(jiǎn)易的斜槽軌道。

由于v₁、v₁^/、v₂^/均為水平方向，且它們的豎直下落高度都相等，所以它們飛行時(shí)間相等，若以該時(shí)間為時(shí)間單位，那么小球的水平射程的數(shù)值就等于它們的水平速度。在圖四--10中分別用OP、OM和ON表示。因此只需驗(yàn)證：m₁?OP=m₁?OM+m₂?ON即可。

注意事項(xiàng)：

⑴必須以質(zhì)量較大的小球作為入射小球（保證碰撞后兩小球都向前運(yùn)動(dòng)）。

⑵小球落地點(diǎn)的平均位置要用圓規(guī)來確定：用盡可能小的圓把所有落點(diǎn)都圈在里面，圓心就是落點(diǎn)的平均位置。

⑶所用的儀器有：天平、刻度尺、碰撞實(shí)驗(yàn)器、復(fù)寫紙、白紙、重錘、兩個(gè)直徑相同質(zhì)量不同的小球、圓規(guī)。

⑷若被碰小球放在斜槽末端的小支柱上，那么兩小球?qū)⑼瑫r(shí)做平拋運(yùn)動(dòng)，于是驗(yàn)證式就變?yōu)椋?em>m₁?OP=m₁?OM+m₂?（ON-2r），這樣我們還需要應(yīng)用游標(biāo)卡尺測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的直徑。

方案二：用斜面小車和打點(diǎn)記時(shí)器。

裝置如圖四--11所示：斜面（長(zhǎng)木板）；墊塊；打點(diǎn)器；拖有紙帶的小車A；沾有橡皮泥的小車B；紙帶等。

    實(shí)驗(yàn)步驟：

①用天平分別測(cè)出小車A和沾有橡皮泥的小車B的質(zhì)量；

②適當(dāng)墊高長(zhǎng)木板固定有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端，使小車恰好能靜止在木板上，且稍加推動(dòng)即能沿長(zhǎng)木板勻速下滑；

③將小車B輕輕地放在長(zhǎng)木板的中部，把小車A靠近打點(diǎn)器，并將其紙帶穿過打點(diǎn)器；

④先開動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，然后用適當(dāng)?shù)牧ρ匦泵嫦蛳峦菩≤?em>A一下，使小車A沿長(zhǎng)木板向下勻速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中與小車B相碰，且相碰后連在一起繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)。在此過程中打點(diǎn)器便在紙帶上打出了一連串的計(jì)時(shí)點(diǎn)（如圖四--12）

⑤對(duì)紙帶上的計(jì)時(shí)點(diǎn)進(jìn)行必要的測(cè)量，結(jié)合已測(cè)出的兩小車的質(zhì)量，便可驗(yàn)證兩小車在相碰過程中動(dòng)量是否守恒，驗(yàn)證式為.

方案三：利用單擺裝置。

如圖四—13所示，質(zhì)量為m_A的鋼球A用細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，質(zhì)量為m_B的鋼球B放在離地面高為H的小支柱上，O點(diǎn)到小球A的距離為L，小球釋放前懸線伸直且懸線與豎直方向的夾角為α.小球A釋放后到最低點(diǎn)與B發(fā)生正碰，碰撞后，B做平拋運(yùn)動(dòng)，A小球把輕桿指針OC推移到與豎直方向成夾角γ的位置，在地面上鋪一張帶有復(fù)寫紙的白紙D.保持α角度不變，多次重復(fù)，在白紙上記錄了多個(gè)B球的落地點(diǎn)。

要驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律  需要測(cè)量的物理量有：①兩個(gè)小球的質(zhì)量m_A、m_B、碰撞前后的速度、 、.②碰撞前小球A的速度可以由機(jī)械能守恒定律算出；碰撞后小球A的速度也可以由機(jī)械能守恒定律算出；碰撞后小球B作平拋運(yùn)動(dòng)，由平拋知識(shí)和  得 ．

方案四：利用彈簧。

①先測(cè)出滑塊A、B的質(zhì)量M、m及滑塊與桌面的動(dòng)摩擦因數(shù)，查出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?/span>g；

②用細(xì)線將滑塊A、B連接，使A、B間的彈簧處于壓縮狀態(tài)，滑塊B緊靠在桌邊；

③剪斷細(xì)線，測(cè)出滑塊B做平拋運(yùn)動(dòng)落地時(shí)的水平位移為s₁，滑塊A沿桌面滑行距離為s₂．

④如果動(dòng)量守恒，須滿足的關(guān)系是.

方案五：利用氣墊導(dǎo)軌。

氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實(shí)驗(yàn)儀器。它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊，使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上，滑塊在導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)可視為沒有摩擦。我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌以及滑塊A和B來驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖四--15所示(彈簧的長(zhǎng)度忽略不計(jì))，采用的實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①用天平分別測(cè)出滑塊A、B的質(zhì)量m_A、m_B；

②調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平；

③在A和B間放入一個(gè)被壓縮的輕彈簧，用電動(dòng)卡銷鎖定，靜止放置在氣墊導(dǎo)軌上；

④用刻度尺測(cè)出滑塊A的左端至C擋板的距離L₁，滑塊B的右端到D擋板的距離L₂；

⑤按下電鈕放開卡銷，同時(shí)使分別記錄滑塊A、B運(yùn)動(dòng)時(shí)間的計(jì)時(shí)器開始工作。當(dāng)A、B滑塊分別碰撞C、D擋板時(shí)停止計(jì)時(shí)，記下滑塊A、B分別到達(dá)擋板C、D的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t₁和t₂；

⑥利用上述測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式是.

（三）基于電阻的電學(xué)實(shí)驗(yàn)

1.實(shí)驗(yàn)電路的基本組成

實(shí)驗(yàn)電路一般分兩個(gè)部分：供電電路部分與測(cè)量電路部分。供電電路部分，由電源、開關(guān)和滑動(dòng)變阻器按一定方式連接。測(cè)量電路由電表、電阻箱、待測(cè)電阻等元件按一定要求連接。

⑴供電電路部分——滑動(dòng)變阻器

①滑動(dòng)變阻器的結(jié)構(gòu)及其連接方式

滑動(dòng)變阻器是通過改變接入電阻絲的長(zhǎng)度，可連續(xù)改變電阻值的可變電阻器。用它可以調(diào)節(jié)電路中電流的大小及兩點(diǎn)間的電壓?；瑒?dòng)變阻器的結(jié)構(gòu)如圖四--16所示，由表面涂有氧化絕緣層的粗細(xì)均勻的電阻絲（AB）密繞在瓷管上，滑動(dòng)片（P）與電阻絲緊密接觸（接觸部分的氧化層已刮掉），且能在滑桿（CD）上左右滑動(dòng)，根據(jù)，電阻的大小與接入電阻絲長(zhǎng)度成正比，連續(xù)改變接入電阻的大小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單操作方便。在實(shí)際使用中有兩端接入串聯(lián)限流與三端接入并聯(lián)分壓兩種接入形式。圖四--17是二端接入串聯(lián)限流式電路，圖四--18是三端接入并聯(lián)分壓式電路。

②連接方式的選擇方法

限流式電路可省略一條耗電支路，分壓式電路使電壓調(diào)整范圍更大。具體采用哪種電路，需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求、所給的實(shí)驗(yàn)器材規(guī)格作出最佳選擇。通常選定電路的參考依據(jù)是：

ⅰ.所給滑動(dòng)變阻器的總阻值遠(yuǎn)小于測(cè)量電路電阻值，選用分壓式電路；

ⅱ.要求測(cè)量電路中電壓或電流變化范圍較大，或明確提出電壓是從零開始連續(xù)可調(diào)，選用分壓式；

ⅲ.所給滑動(dòng)變阻器阻值很大，遠(yuǎn)大于測(cè)量電路電阻值，選限流式電路較好；

ⅳ.在限流、分壓電路均可用時(shí)，建議采用限流式電路較節(jié)能；

ⅴ.若采用限流電路，電路中的最小電流仍超過用電器的額定電流時(shí)，必須選用分壓電路。

ⅵ.電學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中必須遵循的原則是：確保實(shí)驗(yàn)器材的安全正常使用、最大限度準(zhǔn)確獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)減少誤差、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要易于操作、能耗少。

⑵測(cè)量電路部分——伏安法測(cè)電阻的兩種電路

①兩種電路的誤差分析

由于實(shí)驗(yàn)原理不完善、測(cè)量?jī)x表不準(zhǔn)確、實(shí)驗(yàn)環(huán)境變化帶來的誤差，統(tǒng)一稱為系統(tǒng)誤差。這里所說的系統(tǒng)誤差，特指由于實(shí)驗(yàn)原理不完善所帶來的系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差具有確定的方向性，只要找出其產(chǎn)生的原因，就可采取適當(dāng)措施，最大程度地減小誤差。

在伏安法測(cè)量電阻的過程中，實(shí)際使用的電流表有內(nèi)阻R_A（約為零點(diǎn)幾～幾十歐姆），電壓表有內(nèi)阻R_V（約為幾十kΩ～幾千kΩ），所以在伏安法測(cè)電阻的電路設(shè)計(jì)上，無論是圖四--19還是圖四--20均存在不可避免的系統(tǒng)誤差。設(shè)實(shí)驗(yàn)中電流表、電壓表示數(shù)分別為I、U。

圖四--19電路是忽略了電壓表的分流I_V。

測(cè)量值；　真實(shí)值；所以測(cè)量值偏小。

圖四--20電路是忽略了電流表分壓U_A。

測(cè)量值； 真實(shí)值；所以測(cè)量值偏大。

②選擇電路的兩類方法

ⅰ.直接比較法：在已知電表內(nèi)阻R_A、R_V及待測(cè)電阻R_X的范圍時(shí)，可直接確定電路。

當(dāng)，選用電流表外接電路；當(dāng)，選用電流表內(nèi)接電路。

ⅱ.測(cè)試判斷法：在R_A、R_V、R_X均末知時(shí)，可采用以下方法來確定電路。按圖四--21接好電路，通電后，電流表正常顯示。用電壓表的一個(gè)線頭S，先后試觸A、B兩點(diǎn)，若在兩次試觸過程中電流表示數(shù)有明顯變化，則S應(yīng)接在B點(diǎn)，采用電流表內(nèi)接形式；若電壓表示數(shù)變化較明顯，則S應(yīng)接在A點(diǎn)，采用電壓表外接電路。

【思考】若S接觸到A點(diǎn)時(shí)，電壓表示數(shù)是2.8V，電流表示數(shù)是5mA；當(dāng)S接觸到B點(diǎn)時(shí)，電壓表示數(shù)是3.0V，電流表示數(shù)是4mA。為了較準(zhǔn)確地測(cè)量R_X的值，S應(yīng)接在哪一點(diǎn)？測(cè)量值R_X的較準(zhǔn)確值是    Ω。測(cè)量值與真實(shí)值比較，偏差的情況是怎樣？

【答案】（接B點(diǎn)，750Ω，測(cè)量值偏大）

2. 基本實(shí)驗(yàn)電路

要較好地設(shè)計(jì)出符合要求的電路，下列各種基本電路及原理需要較為熟悉。

⑴測(cè)電阻Rx的方法（如圖四--22A、圖四--22B、圖四--22C）

⑵測(cè)電壓表內(nèi)阻R_V的方法（如圖四--23A、圖四--23B、圖四—23C）

⑷描繪小燈泡伏安特性曲線電路（如圖四--25）；

⑸測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻（E、r）的方法（如圖四--26A、圖四--26B、圖四--26C）

【注】?jī)煞NU-I法的誤差分析（如圖四—27、圖四--28）：

3. 實(shí)例剖析

綜觀最近5全國(guó)各地高考物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)性試題，不難發(fā)現(xiàn)此類試題的命題特點(diǎn)是：①以教科書中呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)電路為原型；②通過巧妙設(shè)置試題條件改變?cè)蛯?shí)驗(yàn)電路中相關(guān)參數(shù)，使電表讀數(shù)要么超量程，要么過小。

解決此類問題的策略：根據(jù)電學(xué)實(shí)驗(yàn)三原則（即安全性原則、準(zhǔn)確性原則、方便性原則）和試題條件對(duì)相應(yīng)的基本電路圖（見P20～23頁）進(jìn)行選擇或適當(dāng)修改，就可以順利得出答案，這種思路的實(shí)質(zhì)上就是按圖索驥。

【例7】（2010天津卷）要測(cè)量電壓表V₁的內(nèi)阻R_V，其量程為2V，內(nèi)阻約2KΩ。實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：

電流表A，量程0.6A，內(nèi)阻約0.1Ω；

電壓表V₂，量程5V，內(nèi)阻為5KΩ；

定值電阻R₁，阻值30Ω；定值電阻R₂，阻值為3KΩ；

滑動(dòng)變阻器R₃，最大阻值100Ω，額定電流1.5A；

電源E，電動(dòng)勢(shì)6V，內(nèi)阻約0.5Ω；開關(guān)S一個(gè)，導(dǎo)線若干。

①有人擬將待測(cè)電壓表V₁和電流表A串聯(lián)接入電壓合適的測(cè)量電路中，測(cè)出V₁的電壓和電流，再計(jì)算出R_V。該方案實(shí)際上不可行，其最主要的原因是              ；

②請(qǐng)從上述器材中選擇必要的器材，設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量電壓表V₁內(nèi)阻R_V的實(shí)驗(yàn)電路。要求測(cè)量盡量準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)必須在同一電路中，且在不增減元件的條件下完成。試畫出符合要求的實(shí)驗(yàn)電路圖（圖中電源與開關(guān)已連接好），并標(biāo)出所選元件的相應(yīng)字母代號(hào)：           

③由上問寫出V₁內(nèi)阻R_V的表達(dá)方式，說明式中各測(cè)量量的物理意義。

【解析】?。蓤D四--23A、圖四--23B、圖四—23C可知測(cè)量電壓表V₁的內(nèi)阻R_V的基本電路圖：圖四――３０、圖四—31、圖四--32。

ⅱ．選擇（或修改）方案：依據(jù)試題電流表A和電壓表V₁的參數(shù)，易得圖四――３０Ｕ－Ｉ法上圖電流表Ａ不能準(zhǔn)確測(cè)量出流過伏特表V₁的電流，舍棄；試題提供的器材沒有電阻箱，故圖四――３０Ｕ－Ｉ法下圖和圖四--32不能實(shí)現(xiàn)，舍棄；依據(jù)電壓表V₁和電壓表V₂的量程，易得圖四—31上圖應(yīng)舍棄，圖四—31下圖符合要求。綜上所述，符合要求的實(shí)驗(yàn)電路圖如圖四—33所示。

ⅲ．

【例8】（2010福建卷）如圖四--34所示是一些準(zhǔn)備用來測(cè)量待測(cè)電阻阻值的實(shí)驗(yàn)器材，器材及其規(guī)格列表如下： 

為了能正常進(jìn)行測(cè)量并盡可能減小測(cè)量誤差，實(shí)驗(yàn)要求測(cè)量時(shí)電表的讀數(shù)大于其量程的一半，而且調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器能使電表讀數(shù)有較明顯的變化。請(qǐng)用實(shí)線代替導(dǎo)線，在所給的實(shí)驗(yàn)器材圖中選擇若干合適的器材，連成滿足要求的測(cè)量阻值的電路。

【解析】ⅰ. 由圖四--22A、圖四--22B、圖四--22C可知測(cè)量阻值的基本電路圖：圖四—35、圖四—36、圖四—37、圖四--38。

ⅱ.選擇（修改）方案：因?yàn)槿鄙俦匾膬x器，易知圖四—36、圖四—37和圖四—38三個(gè)方案無法實(shí)現(xiàn)?？晒┪覀儜?yīng)用的方案只有圖四—35.依據(jù)試題提供儀器的參數(shù)可知，若用圖四—35測(cè)量阻值，安培表示數(shù)過小，誤差較大，所以應(yīng)該舍棄安培表。須知已知阻                       

值的伏特表可以當(dāng)做安培表使用（已知阻值的安培表可以當(dāng)做伏特表使用），考慮到的量程，可得測(cè)量阻值的電路如圖四—39所示。

（四）其它電學(xué)實(shí)驗(yàn)

1. 練習(xí)使用多用電表

⑴利用多用電表測(cè)電阻

①電阻調(diào)零；②選擇適當(dāng)?shù)谋堵?。③將兩個(gè)測(cè)試表筆短接，調(diào)節(jié)調(diào)零電阻，使表針指向零電阻(即最右邊的刻度)；④將被測(cè)電阻接在兩個(gè)測(cè)試表筆之間，讀出指針指出的示數(shù)，乘以當(dāng)前所選用的倍率，即為該電阻的阻值；⑤測(cè)完后將選擇開關(guān)置于OFF檔或交流電壓最高檔。

【說明】所謂“適當(dāng)”，即實(shí)施測(cè)量時(shí)，表針指在表盤的中間區(qū)域。之所以這樣要求，是因?yàn)橹羔樦冈诒肀P的中間區(qū)域時(shí)讀數(shù)誤差較小?？衫脠D四--40舉例分析：

設(shè)待測(cè)電阻大約1500Ω，若倍率取“×100”時(shí)，則測(cè)量時(shí)表針指在表盤中間示數(shù)“15”附近，其測(cè)量精度為100Ω；若倍率取“×10”，則測(cè)量時(shí)表針將指在表盤左端示數(shù)“100~200”之間，其測(cè)量精度約為500Ω；若倍率取“×1k”，則測(cè)量時(shí)表針將指在示數(shù)“1～2”之間，其測(cè)量精度約為500Ω。顯然倍率取“×100”，表針指在表盤的中間區(qū)域時(shí)測(cè)量精度較高，測(cè)量誤差較小。

⑵利用多用電表判斷二極管的正負(fù)極

①原理：由于二極管的正反向電阻有很大的區(qū)別(正向電阻很小，而反向電阻很大)，所以可以用多用電表測(cè)其正反向電阻，即可確定其正負(fù)極（即確定二極管的導(dǎo)電方向）。

②方法：用多用電表的歐姆檔測(cè)二極管兩個(gè)方向的電阻，所測(cè)電阻較小的那一次，與多用表的黑表筆所連接的那個(gè)極就是二極管的正極。

⑶利用多用電表探測(cè)黑箱

【例9】如圖四--41所示，黑箱上有三個(gè)接點(diǎn)A、B、C，任意兩個(gè)接點(diǎn)間最多只接一個(gè)元件，黑箱內(nèi)所接的元件不超過兩個(gè)。

【解析】測(cè)量過程及結(jié)論判定：

①用直流電壓擋測(cè)量，A、B、C三點(diǎn)間均無電壓；說明箱內(nèi)無電源。

②用歐姆擋測(cè)量，A、C間正、反接阻值不變，說明A、C間有一個(gè)電阻。

③用歐姆擋測(cè)量，黑表筆接A紅表筆接B時(shí)測(cè)得的阻值較小，反接時(shí)測(cè)得的阻值較大，說明箱內(nèi)有一個(gè)二極管，可能在AB間，也可能在BC間，如圖四—42、圖四—43所示。

④用歐姆擋測(cè)量，黑表筆接C紅表筆接B測(cè)得阻值比黑表筆A紅表筆接B時(shí)測(cè)得的阻值大，說明二極管在AB間。所以黑箱內(nèi)的兩個(gè)元件的接法肯定是如圖四—42所示。

【一般方法】判斷黑箱內(nèi)元件的思路：

2.傳感器的簡(jiǎn)單使用

⑴熱敏電阻特性實(shí)驗(yàn)

【例10】熱敏電阻是傳感電路中常用的電子元件?，F(xiàn)用伏安法研究熱敏電阻在不同溫度下的伏安特性曲線，要求特性曲線盡可能完整。已知常溫下待測(cè)熱敏電阻的阻值約4~5Ω．熱敏電阻和溫度計(jì)插入帶塞的保溫杯中，杯內(nèi)有一定量的冷水，其它備用的儀表和器具有：盛有熱水的熱水杯（圖中未畫出）、電源（3V、內(nèi)阻可忽略）、直流電流表（內(nèi)阻約1Ω）、直流電壓表（內(nèi)阻約5kΩ）、滑動(dòng)變阻器（0~20Ω）、開關(guān)、導(dǎo)線若干。

⑴在圖四--44（甲）的方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，要求測(cè)量誤差盡可能小。

⑵根據(jù)電路圖，在圖四--44（乙）的實(shí)物圖上連線。

⑶簡(jiǎn)要寫出完成接線后的主要實(shí)驗(yàn)步驟___________________________________。

【解析】⑴用伏安法測(cè)熱敏電阻在不同溫度下的伏安特性曲線，要求特性曲線盡可能完整，所以滑動(dòng)變阻器必須用分壓接法；因待測(cè)熱敏電阻的阻值約4～5Ω，遠(yuǎn)小于電壓表5kΩ的電阻，所以必須用電流表外接法，實(shí)驗(yàn)圖如圖四—45（甲）所示。

（2）實(shí)驗(yàn)圖連線如圖四—45（乙）所示。

（3）主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①往保溫杯中加入一些熱水，待溫度穩(wěn)定時(shí)讀出溫度計(jì)值；

②調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，快速測(cè)出幾組電流表和電壓表的值；

③重復(fù)①、②，測(cè)量不同溫度下的數(shù)據(jù)；

④繪出各測(cè)量溫度下熱敏電阻的伏安特性曲線。

⑵光敏電阻特性實(shí)驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)需要掌握的要點(diǎn)為該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)步驟：

①       將多用電表的選擇開關(guān)置于歐姆檔，選擇適當(dāng)?shù)谋堵?，將兩支表筆短接后調(diào)零；

②       把多用表的兩支表筆接到光敏電阻的兩個(gè)輸出端，如圖四—46所示，觀察表盤指示的光敏電阻的阻值，記錄下來；

③       將手張開放在光敏電阻的上方，擋住部分照射到光敏電阻的光線，觀察表盤所示光敏電阻阻值的變化，記錄下來；

④       上下移動(dòng)手掌，觀察表盤所示光敏電阻阻值的變化；

⑤       拆開裝置，將多用表的選擇開關(guān)置于OFF檔或交流最高檔，將儀器按原樣整理好。

⑶磁電傳感器——霍爾元件的應(yīng)用

霍爾元件能夠把磁感強(qiáng)度(磁學(xué)量)轉(zhuǎn)換為電壓(電學(xué)量)。如圖四--47所示，在一個(gè)很小的矩形半導(dǎo)體薄片上，制作四個(gè)電極C、D、E、F，就制成為一個(gè)霍爾元件?；魻栯妷海?span style="position: relative;top:12.0pt">   其中k為比例系數(shù)，稱為霍爾系數(shù)，其大小與薄片的材料有關(guān)。一個(gè)霍爾元件的厚度d、比例系數(shù)k為定值，再保持I恒定，則電壓U_H的變化就與B成正比，因此，霍爾元件又稱磁敏元件。

霍爾效應(yīng)：外部磁場(chǎng)使運(yùn)動(dòng)的載流子受到洛侖茲力，在導(dǎo)體板的一側(cè)聚集，在導(dǎo)體板的另一側(cè)會(huì)出現(xiàn)多余的另一種電荷，從而形成橫向的電場(chǎng)；橫向電場(chǎng)對(duì)電子施加與洛侖茲力相反的靜電力，當(dāng)靜電力與洛侖茲力達(dá)到平衡時(shí)，導(dǎo)體板兩側(cè)會(huì)形成穩(wěn)定的電壓。

設(shè)圖四--47中CD方向長(zhǎng)度為L₂，則：

根據(jù)電流的微觀解釋  I＝nqSv 

整理后，得：，令，其中n為材料單位體積的帶電粒子個(gè)數(shù)，q為單個(gè)帶電粒子的電荷量，它們均為常數(shù)，所以有：.

（五）熱學(xué)實(shí)驗(yàn)

用油膜法估測(cè)分子的大小的實(shí)驗(yàn)步驟：

①實(shí)驗(yàn)前應(yīng)預(yù)先計(jì)算出每滴油酸溶液中純油酸的實(shí)際體積：先了解配好的油酸溶液的濃度，再用量筒和滴管測(cè)出每滴溶液的體積，由此算出每滴溶液中純油酸的體積V.

②油膜面積的測(cè)量：油膜形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，將油膜的形狀用彩筆畫在玻璃板上；將玻璃板放在坐標(biāo)紙上，以1cm邊長(zhǎng)的正方形為單位，用四舍五入的方法數(shù)出油膜面積的數(shù)值S（以cm²為單位）。

③由d=V/S算出油膜的厚度，即分子直徑的大小。

（六）光學(xué)實(shí)驗(yàn)

1.測(cè)定玻璃的折射率

⑴測(cè)定玻璃折射率實(shí)驗(yàn)的幾種變式

①改變平行玻璃磚本身的特征

【例11】一塊玻璃磚有兩個(gè)相互平行的表面，其中一個(gè)表面是鍍銀的（光線不能通過此表面）.現(xiàn)要測(cè)定此玻璃的折射率，給定的器材還有：白紙、鉛筆、大頭針4枚（、、、）、帶有刻度的直角三角板、量角器。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將玻璃磚放到白紙上，使上述兩個(gè)相互平行的表面與紙面垂直。在紙上畫出直線和，表示鍍銀的玻璃表面，表示另一表面，如圖四--48所示。然后，在白紙上豎直插上兩枚大頭針、.用、的連線表示入射光線。

ⅰ.為了測(cè)量折射率，應(yīng)如何正確使用大頭針、？ 試在圖四--48中標(biāo)出、的位置。

ⅱ.然后，移去玻璃磚與大頭針。試在圖四—48中通過作圖的方法標(biāo)出光線從空氣到玻璃中的入射角 與折射角.簡(jiǎn)要寫出作圖步驟

ⅲ.寫出用、表示的折射率公式          。

【解析】ⅰ.在一側(cè)觀察、 （經(jīng)折射，反射，再經(jīng)折射后）的像，在適當(dāng)?shù)奈恢貌迳?span style="position:relative;top:6.0pt">，使得 與、的像在一條直線上，即讓擋住、的像；再插上，讓它擋住（或）的像和.、的位置如圖四—49；

ⅱ.過、作直線與交于；過、作直線與交于；利用刻度尺找到的中點(diǎn)；過點(diǎn)作的垂線，過點(diǎn)作的垂線與相交與，如圖四--49所示，連接；,；ⅲ.

②改變數(shù)據(jù)處理方法

【例12】某同學(xué)由于沒有量角器，在完成了光路圖以后，以O點(diǎn)為圓心，10.00cm長(zhǎng)為半徑畫圓，分別交線段OA于A點(diǎn)，交O、O’連線延長(zhǎng)線于C點(diǎn)，過A點(diǎn)作法線NN’的垂線AB交于B點(diǎn)，過C點(diǎn)作法線NN’的垂線CD交NN’于D，如圖四--50所示，用刻度尺量得OB = 8.00cm，CD = 4.00cm。由此可得出玻璃的折射率為              。

【解析】如圖四--50所示，入射角AOB的正弦值；

折射角DOC的正弦值；

因此，折射率

在直角三角形AOB中，OB = 8.00cm，AO=10.00cm，所以AB=6.00cm

⑵誤差分析

【例13】用插針法測(cè)定玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)中，甲、乙、丙三位同學(xué)在紙上畫出的界面aa′、bb′與玻璃磚位置的關(guān)系分別如圖四--51①、②和③所示，其中甲、丙同學(xué)用的是矩形玻璃磚，乙同學(xué)用的是梯形玻璃磚。他們的其他操作均正確，且均以 aa′、bb′為界面畫光路圖。則

甲同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比     （填“偏大”、“偏小”或“不變”）

乙同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比     （填“偏大”、“偏小”或“不變”）

丙同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比     （填“偏大”、“偏小”或“不變”）

答案：偏??；不變；可能偏大、可能偏小、可能不變。

【解析】圖解法。

甲同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比偏小；分析如圖四--52a所示：bb^/的位置移動(dòng)導(dǎo)致折射角偏大。

乙同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比不變；分析如圖四--52b所示：aa′與bb′不平行，不影響折射角的測(cè)量。

丙同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比可能偏大、可能偏小、可能不變；分析如圖四--52c(這種情況不變)、圖四--52d（這種情況因?yàn)檎凵浣瞧笾率拐凵渎势。?、圖四--52e（這種情況因?yàn)檎凵浣瞧≈率拐凵渎势螅┧尽?/span>

    【點(diǎn)評(píng)】①減小實(shí)驗(yàn)誤差的做法：入射角宜在之間，確定入射光線的兩枚大頭針和確定出射光線的兩枚大頭針距離均應(yīng)盡量大些，兩邊界線應(yīng)該畫準(zhǔn)并且玻璃磚不能移動(dòng)；②掌握處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的兩種方法。

2.用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)

【例14】圖四--53①是利用雙縫干涉測(cè)某單色光波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)裝置．測(cè)得雙縫屏到毛玻璃屏的距離為0.2m、雙縫的距離為0.4mm．圖四--53②是通過該儀器的觀測(cè)裝置看到毛玻璃屏上的干涉圖樣，其中1、2、3、4、5……是明條紋的編號(hào)．圖四--53③、圖四--53④是利用該儀器測(cè)光的波長(zhǎng)時(shí)觀察到的情景，圖四--53③是測(cè)第1號(hào)明條紋的位置，此時(shí)觀測(cè)裝置上千分尺的讀數(shù)為       mm，圖四--53④是測(cè)第4號(hào)明條紋的位置，此時(shí)觀測(cè)裝置上千分尺的讀數(shù)為        mm。根據(jù)上面測(cè)出的測(cè)量數(shù)據(jù)可知，被測(cè)光的波長(zhǎng)為             nm。

【解析】圖四--53③是測(cè)第1號(hào)明條紋的位置，此時(shí)觀測(cè)裝置上千分尺的讀數(shù)為0.500mm，圖四--53④是測(cè)第4號(hào)明條紋的位置，此時(shí)觀測(cè)裝置上千分尺的讀數(shù)為2.980mm；顯然.根據(jù)上面測(cè)出的測(cè)量數(shù)據(jù)可知，被測(cè)光的波長(zhǎng)為

【點(diǎn)評(píng)】⑴本實(shí)驗(yàn)需要考生熟記光具座上的光學(xué)元件并明確如何擺放；⑵考生應(yīng)熟練掌握實(shí)驗(yàn)步驟（①將光源和遮光筒安在光具座上，調(diào)整光源的位置，使光源發(fā)出的光能平行地進(jìn)入遮光筒并照亮光屏；②放置單縫和雙縫，使縫相互平行，調(diào)整個(gè)光學(xué)元件的間距，觀察白光的雙縫干涉圖樣；③在光源和單縫間放置濾光片，使單一顏色的光通過后觀察單色光的雙縫干涉圖樣；④用米尺測(cè)出雙縫到屏的距離L，用測(cè)量頭測(cè)出相鄰的兩條明條紋（或暗條紋）的距離；⑤利用條紋間距公式，求單色光的波長(zhǎng)；⑥換用不同顏色的濾光片，觀察干涉圖樣的異同，并求出相應(yīng)的波長(zhǎng)。）；⑶能夠應(yīng)用條紋間距公式進(jìn)行定性分析和定量計(jì)算。

結(jié)束語

最近五年高考物理實(shí)驗(yàn)試題的命題特點(diǎn)及對(duì)策：

（一）  基本儀器使用類試題是熱點(diǎn)，考生應(yīng)熟練掌握各種基本儀器的使用方法；

（二）  實(shí)驗(yàn)操作類試題是重點(diǎn)，考生應(yīng)該熟練操作考綱要求的所有實(shí)驗(yàn)；

（三）  設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)歷來都是實(shí)驗(yàn)試題的難點(diǎn)，考生應(yīng)深刻理解教科書中各個(gè)基本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理、明晰實(shí)驗(yàn)步驟、通曉主要的數(shù)據(jù)處理方法，尤為重要的是要注重“一題多解”。