高考综合复习实验概述力热实验

1高考综合复习：实验概述力热实验●知识网络●高考考点2006年考纲对实验的要求：1．实验能力：能独立完成“知识内容表”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，能灵活地运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题。2．知识内容表：实验内容要求说明113．长度的测量1．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）打点计点器、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，等等。114．研究匀速直线运动115．探究弹力和弹簧伸长的关系116．验证力的平行四边形定则117．验证动量守恒定律2118．研究平抛物体的运动2．要求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；不要求计算误差。3．要求知道有效数字的概念，会用有效数字表达直接测量的结果，间接测量的有效数字运算不作要求。119．验证机械能守恒定律120．用单摆测定重力加速度121．用油膜法估测分子的大小122．用描述法画出电场中平面上的等势线123．测定金属的电阻率（同时练习使用螺旋测微器）124．描绘小电珠的伏安特性曲线125．把电流表改装为电压表126．测定电源的电动势和内阻127．用多用电表探索黑箱内的电学元件128．练习使用示波器129．传感器的简单应用130．测定玻璃的折射率131．用双缝干涉测光的波长复习指导：物理是一门以实验为基础的学科，物理实验也一直是高考考查的重要内容。从对近几年的高考实验试题的分析可以看出，高考对实验的考查有如下特点：1．重视对基本仪器的使用和读数的考查。如游标卡尺、螺旋测微器、弹簧秤、电流表、电压表、滑动变阻器的使用或读数问题，是历年高考考查的热点问题。2．注重联系实际操作的考查。高考实验试题中有很多题目都是联系实际操作的，如游标卡尺的读数、电表的读数等问题，实验电路的连线问题，描绘电场中等势线时几种纸的铺放顺序等等，都是实际操作的全真模拟，如果考生没有动手做过这些实验就不可能答好这些问题。这也正体现了高考命题的初衷—“只有动手做过实验的学生才能得高分”。3．重视对实验数据处理的考查。对实验数据进行正确的处理和分析，从而得出正确的实验结论，是实验全过程的一个重要的环节。高考主要要求会根据数据画图象，知道舍弃错误数据，会根据图象推结论。另外在实验数据处理中还常用算术平均值法、逐差法、列表法、描迹法等。4．注重对实验思想、实验方法及实验原理的理解的考查。譬如，“测玻璃折射率”的实验，课本实验中用的是平行玻璃砖，但高考实验题中给的却是三棱镜。虽然器材不同，但测量的原理、方法却是相同的—确定入射点和出射点，连接这两点画出折射光线。考查“研究平抛物体的运动”的实验，所给方格图中的第一点并不是小球平抛的初始位置，这就要求考生要在认真分析的基础上找出解决问题的关键，把匀变速直线运动中的研究方法(Δs＝aT2)迁移到平抛运动中，来研究小球在竖直方向的分运动。对伏安法测电阻的考查更是不断花样翻新：测金属丝的阻值，测电压表的阻值，测电流表的阻值……虽然题目是全新的，但原理还是伏安法。还有伏安法测电阻实验中对实验条件的控制方法（滑动变阻器的接法），实验误差的控制方法（电流表的内、外接法），作图时对个别误点的舍弃，图线的“曲化直”，测量电路的设计、实验器材的选取原则，等等。这一切都说明近年来高考对学生的实验能力提出了更高层次的要求，对实验的考查已从简单的背诵实验转向考查对实验的思想、方法和原理的理解。而设计性实验正是考查考生对实验思想的理解程度、对所学方法灵活迁移应用程度的有效途径。从更大的方面说，通过设计性实验可以较好地考查出考生的实践能力和创新精神，这也正是近些年“实验考查不是读数就是设计”的根本原因。3基于高考实验考查的以上特点，相应在实验复习备考中应注意落实好以下几个方面：1．要真正学会考纲中所列基本仪器的使用。对这些仪器要掌握它们的构造原理、使用方法，会根据实验要求选取量程，会按照有效数字的规则读数。2．要真正动手去做实验。没有实际的操作过程就没有实验，也就不可能对实验产生深刻的认识和理解。只靠“纸上谈兵”成不了军事家，同理，只靠“课堂上听实验，书本上做实验”提高不了实验能力。对考纲中所要求的各个学生实验都要亲手做一做，这样才会体验深刻。3．要深刻地理解实验的原理和实验的方法。实验不仅仅是动手，还要动脑，是知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三位一体的综合表现。做每一个实验时都要想一想，这个实验所依据的原理是什么？为什么要选用这些器材？实验的步骤为什么要这样安排？应该采用什么方法来处理实验的数据？这个实验中产生系统误差的原因是什么？……把这些问题一个个搞清楚了，对这个实验就理解和掌握了。其中实验的原理是实验的“纲”，其他的各项，如实验方法及步骤、实验器材的选择、数据的处理等一切与实验有关的问题都是从实验原理中派生出来的，这些是实验的“目”，“纲举目张”，即只要紧紧抓住实验原理这个纲，许多问题就会迎刃而解。有了以上基础，才能进一步迁移应用在这些实验中学到的原理和方法，将它们灵活应用到新的情境中去，即去做设计性实验。4．除考纲中所列出的学生实验外，还要重视教材中演示实验的复习。近些年的高考实验试题已向演示实验拓展，通过演示实验来考查考生的观察能力和理解能力，对实验的复习提出了更全面的要求。5．要加强对实验数据分析处理能力的训练。对处理实验数据常用的方法，如算术平均值法、作图法、逐差法、列表法等都要进行系统的训练。对某些实验，要会分析产生系统误差的原因，并知道如何减小误差。●要点精析☆误差与有效数字：一、误差的初步知识1．绝对误差和相对误差在实际测量过程中，测量所得到的数值与被测量真实值之间不可避免地存在差异，这种差异称为测量误差。我们把测量值x和真值μ的差值Δx称为测量值的绝对误差。Δx=x-μ由于测量值的绝对误差不能很好反映一个测量的精确程度，例如：长度测量10米绝对误差2厘米，和长度测量1米绝对误差2厘米相比较，显然第一个测量精确程度好一些，因此在实际测量中，我们把测量的绝对误差与真值的比值（取绝对值）称为测量值的相对误差：通常，相对误差用百分数表示，因此也把它称为百分误差，上例中，第一个长度测量的相对误差Ε1和第二个测量的相对误差Ε2分别为：Ε1=0.02/10×100%=0.2%Ε2=0.02/1×100%=2%4因为被测量的真值μ难以获知，实际测量中，常用公认值或用更精确方法测定值来代替，以估计误差，也可根据误差理论，用测量平均值X代替真值μ，对Δx加以估定。测量误差是不可避免的，因此我们通常所说的精确总是相对的，在科学技术、生产生活实际中，人们对测量的要求总是根据实际需要提出的，例如测身高只要准确到厘米就可以了，要求准确到毫米意义就不大了，而在制造拖拉机油泵活塞柱时，就要求准确到零点几微米才行，测量的要求就很高了，合理地提出实际需要的测量要求，不仅可以用经济快捷的方法进行测量，而且也是非常重要的科学思想和科学态度。2．系统误差和随机误差根据误差产生的来源，通常把误差分为两大类，一类称系统误差，另一类称随机误差。系统误差是由于仪器自身制造要求的精确程度限制、实验原理或实验方法的不完善而产生的误差。例如天平的不等臂性、砝码质量本身有误差、钢刻度尺的热胀冷缩、电表内部磁极的退磁等都属仪器本身原因造成的系统误差。在利用单摆测重力加速度时，所依据的单摆周期公式本身就是近似公式，用伏安法测电阻时不计电表内阻影响而造成的测量误差，则属于实验原理与方法上的不完备而造成的系统误差。系统误差的特点是多次测量结果总是偏大，或总是偏小，或某些测量区域偏大而另一些区域偏小。减小系统误差的方法是改进仪器，完善测量原理或方法，在一些情况下也可对数据加修正值。随机误差（偶然误差）则是各种不确定因素对测量各环节，例如测量者、测量仪器、被测对象及测量过程等影响而造成的测量误差。例如测量者读数时带来的误差、调节仪器时（如透镜成像时像屏位置的调节）带来的误差都是随机误差。随机误差的特点与系统误差不同，它的特点是测量结果偏大、偏小是随机的、不确定的，但是随着测量次数的增加，偏大、偏小的机会是均等的，因而我们可以采取多次测量，取平均值的方法来减小随机误差，理论上可以证明，若在没有系统误差时，只要测量次数足够多，多次测量值的算术平均值是真值的最佳近似。二、有效数字既然测量存在误差，那么怎样表达和理解实验测量的结果呢？最基本和最简单的方法是用有效数字来表达测量结果。我们以长度测量为例说明有效数字的有关概念。用毫米刻度尺测一工件长度，工件左端已与零刻度线对齐，右端的读数为5.14厘米，在这几个数字中，前两位数字是准确的，而最后一位是估计的，也就是说测量误差发生在这一位。我们把测量结果的准确数字加上一位测量误差所在位数字，统称为有效数字。这样，在用有效数字记录测量结果时，我们就可理解为测量误差发生在最后一位。显然一个测量结果的有效数字越多，测量误差也就越小。在实际记录测量结果时，应注意以下关于有效数字正确使用方法：1．有效数字位数与十进制单位变换无关，即与小数点位置无关。例如上面的测量中长度可写为：5.14厘米=5l.4毫米=0.0514米，这几种写法中，都是三位有效数字，在用米作单位时，最高位非零数字5之前的两个零不是有效数字，只是用来定位的。2．出现在非零数字之间的“0”与最后误差位的“0”都是有效数字，因而不能随意取舍，也不能在最后误差所在位之后任意加“0”。例如某一长度用螺旋测微器测得结果为2.080毫米，是四位有效数字，最后一位“0”表示误差所在位。3．对于很大的数与很小的数，应采用科学记数法，以正确表示误差所在位。例如地球半径记为R=6.371×106米，表示四位有效数字，误差发生在103这一位。在一般情况下，应使小数点前有一位非零数字。4．有效数字表达的是测量结果，非测量值的数字，如公式中的确定倍数、指数、测量的次数都是准确数，系数是无理数时，也是准确数，它们的有效位数都可认为无限多，例如利用公式S=πD2/4测量圆面积时,直径D为测量值，而式中数字π、4及幂指数2均为准确数，计算时π一般取到比测量值D的有效数字多一位即可。5测量仪器读数的情况，如果读数时需要对最小分度之内作估读的，则数据记录应按上述有效数字记录要求进行记录。如果不要求估读的，则其记录的均为准确数字。☆常用力热仪器：一、测量仪器使用常规1．使用测量仪器之前，应首先弄清测量对象、测量范围、最小分度及单位。2．了解使用方法，包括保护措施。3．使用前应检查零点，包括复零情况。4．使用前应先弄清读数方法。二、测量仪器的读数测量仪器的最小分度是由仪器制造能达到的准确程度决定的，我们通常所说的读数方法，即读到最小分度加一位估计值，实际上是读到最小分度时，其测量数值是准确的，进入最小分度内读一位估计值，通常就进入到仪器自身的误差值了，因此在作估读时，要根据仪器自身情况，决定估读方法。在高中物理实验中用的测量仪器，其读数方法有三种情况：1．根据规定不作估读，如游标卡尺、秒表。2．较精密的可作1/10或1/5估读。如实验室用毫米刻度尺、千分尺。所谓1/10估读与1/5估读，是把最小分度分为10等分或5等分进行估读。3．一般精度不高的测量仪器可只作1/2估读，或称半格估读，只将最小分度分为2等分作估读。例如0.6A量程电流表。三、刻度尺刻度尺的最小刻度值是毫米，用它测量长度可以精确到毫米，还可以估读到毫米的下一位。注意事项：1．刻度尺的刻度线要紧贴待测物，避免视差量程2．测量的起点一般不选在“0”刻度线，以免边缘磨损而引入误差3．测量精度要求较高时，要进行重复测量取平均值4．毫米以下的数值目测估读四、螺旋测微器的使用和读数在高中阶段应掌握的游标卡尺和螺旋测微器（千分尺）是长度测量较精密的测量仪器，掌握它们的读数方法是重要的基本实验技能。6螺旋测微器套管上