1、宿城一中 2012 届高三物理复习资料- 第 1 页宿城一中 2012 届高三物理实验复习手册高三物理备课组2012.5 宿城一中 2012 届高三物理复习资料- 第 2 页物理是以实验为基础的科学，实验能力是物理学科的重要能力，物理高考历来重视考查实验能力。一、基本实验的复习 要应对各类实验试题，包括高层次的实验试题，唯一正确的方法是把要求必做的学生实验真正做懂、做会，特别是在实验原理上要认真钻研，对每一个实验步骤都要问个为什么，即不但要记住怎样做，更应该知道为什么要这样做对基本的实验，复习过程中要注意以下六个方面的问题：（1）实验原理 中学要求必做的实验可以分为 4 个类型：练习型、测量型
2、、验证型、探索型对每一种类型都要把原理弄清楚 应特别注意的问题：验证机械能守恒定律中不需要选择第一个间距等于 2mm 的纸带这个实验的正确实验步骤是先闭合电源开关，启动打点计时器，待打点计时器的工作稳定后，再释放重锤，使它自由落下，同时纸带打出一系列点迹按这种方法操作，在未释放纸带前，打点计时器已经在纸带上打出点迹，但都打在同一点上，这就是第一点由于开始释放的时刻是不确定的，从开始释放到打第二个点的时间一定小于 0.02s，但具体时间不确定，因此第一点与第二点的距离只能知道一定小于 2mm（如果这段时间恰等于 0.02s，则这段位移 s=gt2/2=(100.022/2)m=210-3m=2m
3、m） ，但不能知道它的确切数值，也不需要知道它的确切数值不论第一点与第二点的间距是否等于 2mm，它都是从打第一点处开始作自由落体运动的，因此只要测量出第一点 O 与后面某一点 P 间的距离 h，再测出打 P 点时的速度 v，如果： gh ( )， 就算验证了这个过程中机械能守恒（2）实验仪器要求掌握的实验仪器主要有：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器（千分尺） 、天平、停表（秒表） 、打点计时器（电火花计时仪） 、弹簧秤、温度表、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱，等等。对于使用新教材的省市，还要加上示波器等。对这些仪器，都要弄清其原理、会正确使用它们，包括测量仪器的正确读数。宿城一中
4、2012 届高三物理复习资料- 第 3 页（3）实验装置对电学实验主要指电路图。 下面几个是应特别注意的： 验证牛顿第二定律的实验，如何平衡摩擦力是关键。 研究平抛物体的运动及碰撞中的动量守恒的实验，这两个实验都要使用斜槽轨道，让小球从轨道上端无初速滚下，然后平抛出去，在安装装置时要注意保证轨道末端必须水平，如果实验要进行多次，每次小球应从同一高度处下落，因此应有一个挡板。 验证机械能守恒定律的实验，要用铁架台并用夹子固定纸带，这样在开启打点计时器而未释放重锤前，能保证打出的点迹在同一点上，若像课本上的实验装置图那样，用手握住纸带，开启打点计时器而未释放纸带前，会由于手的抖动而打出一“堆”点，
5、从而无法准确找出第一个点（即自由落体运动起始位置） 。 用单摆测重力加速度的实验，在安装单摆时要注意悬点的固定，随便拴一个结系在铁架台的横梁上是不可取的，因为悬点不确定，就不是单摆，并且摆长值也无法准确测量。 有关电路的电学实验要注意安培表的外接与内接，制流与分压电路的选择，电表内阻的影响，等等。（4）实验步骤复习实验步骤时不能靠死背结论，而要与实验原理联系起来，要多问问自己，为什么要按这样的步骤操作？把某些实验步骤交换一下是否可以？省掉某个步骤行不行？等等。（5）实验数据的处理重要的有打点计时器纸带的处理方法（如分析是不是匀速运动或匀变速直线运动、如果是匀变速运动，如何求某时刻的速度、如何求
6、加速度等） ；解方程求解未知量、用图像处理数据（把原来应该是曲线关系的通过改变坐标轴的量或单位而变成线性关系，即变成直线，是重要的实验能力） 。（6）实验误差的定性分析宿城一中 2012 届高三物理复习资料- 第 4 页中学阶段不要求进行定量的误差分析，但对主要误差的产生原因、系统误差是偏大还是偏小等，应能理解。在电路的实验中，粗略地看，认为电流表是短路、电压表是断路，但精确一点看，电流表和电压表的内阻的影响都不能忽略，定性地讨论电表电阻对测量结果的影响是我们应该掌握。二、几种重要的实验方法 下面几种实验方法是我们中学阶段物理实验中用过的，从方法的角度整理、复习一下，有助于我们提高认识水平和能
7、力。 （1）累积法：在“用单摆测重力加速度”测周期时我们用的是累积法，即我们不直接测一个周期的时间，而是测 3050 个周期的总时间，再除以周期数即得周期 T 的值用累积法的好处是：相当于进行多次测量而后取平均值，这样可以减少偶然误差；增加有效数字的位数以测单摆的周期为例，我们实验时单摆的摆长大约是 1m 或不到 1m，用停表（最小分度值是 0.1s）直接测 1 个周期的值，只能读出两位有效数字（机械停表的指针是跳跃式前进的，因此不能估读） ，如1.8s、2.0s 等，而测 30 个周期总时间，则可读出至少 3 位有效数字。用累积法的实验还有很多，如测一张纸的厚度、用刻度尺测金属丝的直径 （2
8、）替代法：在“互成角度两个共点力的合成”的实验中我们就用到了替代法，第一次我们用两个弹簧秤成角度地拉橡皮筋，把结点拉到某一位置，再换成一个弹簧秤，同样拉这个橡皮筋，也把结点拉到同样位置，这说明后一个弹簧秤的拉力与前面两个弹簧秤的拉力效果相等因此右以互相替代对于“等效”这个问题，应正确理解：所谓效果相等，是对某一方面说的，并不是在所有方面都等效，仍以合力与分力来说，它们只是在改变物体的运动状态上等效，而在其他方面，例如在产生形变上，二者并不等效。 用替代法的例子还有很多，如用天平称物物体的质量，电阻测量等都可以用替代法，我们古代三国时期曹冲称象的故事就是替代法的典型实例。 （3）测量量的转换：例
9、如在“碰撞中的动量守恒”的实验中，把测物体的速度转换为测物体平抛运动的水平位移，即把测速度转换为测长度。 又如在“测定玻璃的折射率”的实验中，本应测量入射角和折射角，再根据折宿城一中 2012 届高三物理复习资料- 第 5 页射率 n=sini/sinr 求出折射率，但角度不容易测准确（一般所用的量角器的最小分度是 1，并且测角度时顶点很难对得特别准确） ，而通过做辅助线的方法可以把测角度转换为测线段的长度，从而增加了有效数字的位数，即提高了测量的准确度。 （4）比较法：用天平称物体的质量，就是把物体与砝码进行比较，砝码的质量是标准的，把被测量与标准的量进行比较，就是比较法天平是等臂杠杆，因此
10、用天平测物体质量时，不用再进行计算，而是直接读出砝码的质量，它就等于物体的质量。一般情况下，被测物跟标准量并不相等，而是要根据某种关系进行计算，最常用的是二者间满足一定的比例关系，通过一定的比例计算即可得出结果，因此常常称为比例法。用比例法测电阻是常见的，当两个电阻串联时，通过的电流相等，因此两电阻两端的电压跟它们的电阻成正比，如果其中的一个电阻是标准电阻，另一个电阻的阻值就可测出同样，两电阻并联时，由于两端电压相等，通过两支路的电流跟电阻成反比，只要一个是标准电阻，另一个电阻的阻可测出。一、误差和有效数字1.误差测量值与真实值的差异叫做误差。误差可分为系统误差和偶然误差两种。系统误差的特点是
11、在多次重复同一实验时，误差总是同样地偏大或偏小。偶然误差总是有时偏大，有时偏小，并且偏大和偏小的机会相同。减小偶然误差的方法，可以多进行几次测量，求出几次测量的数值的平均值。这个平均值比某一次测得的数值更接近于真实值。2.有效数字带有一位不可靠数字的近似数字，叫做有效数字。有效数字是指近似数字而言。只能带有一位不可靠数字，不是位数越多越好。凡是用测量仪器直接测量的结果，读数一般要求在读出仪器最小刻度所在位的数值（可靠数字）后，再向下估读一位（不可靠数字） ，这里不受有效数字位数的限制。间接测量的有效数字运算不作要求，运算结果一般可用 23 位有效数字表示。宿城一中 2012 届高三物理复习资料
12、- 第 6 页二、基本测量仪器及读数高考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、打点计时器、弹簧秤、温度表、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等等。1.刻度尺、秒表、弹簧秤、温度表、电流表、电压表的读数使用以上仪器时，凡是最小刻度是 10 分度的，要求读到最小刻度后再往下估读一位（估读的这位是不可靠数字，但是是有效数字的不可缺少的组成部分） 。凡是最小刻度不是 10 分度的，只要求读到最小刻度所在的这一位，不再往下估读。读出上左图中被测物体的长度。 上右图用 3V 量程时电压表读数为多少？用 15V 量程时电压表度数又为多少？右图中秒表的示数是多少分多少
13、秒？一般仪器的最小刻度是 10 分度的，在读到最小刻度后还要再往下估读一位。6.50cm。1.14V。15V 量程时最小刻度为 0.5V，只读到 0.1V 这一位，应为 5.7V。秒表的读数分两部分：小圈内表示分，每小格表示 0.5 分钟；大圈内表示秒，最小刻度为 0.1 秒。不要往下估读了。当分针在前 0.5 分内时，秒针在 030 秒内读数；当分针在后 0.5 分内时，秒针在 3060 秒内读数。因此图中秒表读数应为 3 分 48.7 秒即可（不要往下估读，因为每个尺隙时间即为 0.1s,） 。2.游标卡尺0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 01 23V05 10150 312
14、33435637839411043 121445164718492051225324265557 28590 1 267891011345121314宿城一中 2012 届高三物理复习资料- 第 7 页5020251510 分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为 0.9mm，比主尺上相邻两个刻度间距离小 0.1mm。读数时先从主尺上读出厘米数和毫米数，然后用游标读出 0.1 毫米位的数值：游标的第几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐，0.1 毫米位就读几。其读数准确到 0.1mm。20 分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为 0.95mm，比主尺上相邻两个刻度间距离小0.05mm。读数时
15、先从主尺上读出厘米数和毫米数，然后用游标读出毫米以下的数值：游标的第几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐，毫米以下的读数就是几乘 0.05毫米。其读数准确到 0.05mm。50 分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为 0.98mm，比主尺上相邻两个刻度间距离小 0.02mm。这种卡尺的刻度是特殊的， 游标上的刻度值，就是毫米以下的读数。这种卡尺的读数可以准确到 0.02mm。如右图中被测圆柱体的直径为 2.250cm。要注意：游标卡尺都是根据刻线对齐来读数的， 所以都不再往下一位估读。3.螺旋测微器固定刻度上的最小刻度为 0.5mm（在中线的上侧） ；可动刻度每旋转一圈前进（或后退）0.5mm
16、。在可动刻度的一周上平均刻有 50 条刻线，所以相邻两条刻线间代表 0.01mm。读数时，从固定刻度上读取整、半毫米数，然后从可动刻度上读取剩余部分（因为是 10 分度，所以在最小刻度后应再估读一位） ，再把两部分读数相加，得测量值。右图中的读数应该是 6.702mm。4.打点计时器打点计时器是一种特殊的计时仪器，电源用 50Hz 的交流电，所以打相邻两个0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10限位孔线圈振针振片永久磁铁宿城一中 2012 届高三物理复习资料- 第 8 页点的时间间隔是 0.02s。5.天平天平使用前首先要进行调节。调节分两步：调底
17、座水平和横梁水平（在调节横梁水平前，必须把游码移到左端零刻度处，左端与零刻线对齐，如图中虚线所示） 。测量读数由右盘中砝码和游标共同读出。横梁上的刻度单位是毫克（mg） 。若天平平衡时，右盘中有 26g 砝码，游码在图中所示位置，则被测物体质量为26.32g（最小刻度为 0.02g，不是 10 分度，因此只读到 0.02g 这一位） 。6.多用电表使用多用电表时首先应该根据被测物理量将选择开关旋到相应的位置。使用前应先进行机械调零，用小螺丝刀轻旋调零螺丝，使指针指左端零刻线。使用欧姆挡时，还应进行欧姆调零，即将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指右端零刻线处。欧姆挡的使用：选挡。一般比被
18、测电阻的估计值低一个数量级，如估计值为 200 就应该选10 的倍率。调零。将红黑表笔接被测电阻两端进行测量。将指针示数乘以倍率，得测量值。将选择开关扳到 OFF 或交流电压最高挡 。用欧姆挡测电阻，如果指针偏转角度太小，应增大倍率；如果指针偏转角度太大，应减小倍率。7.电阻箱右图中的电阻箱有 6 个旋钮，0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000mg0.1 1011K 10K100176 5 4328 90 17 65 43289 0176 5 4328 90176 5 4328 90176 5 4328 90176 5 4328 90宿城一中 20
19、12 届高三物理复习资料- 第 9 页每个旋钮上方都标有倍率，将每个旋钮上指针所指的数值（都为整数）乘以各自的倍率，从最高位依次往下读，即可得到这时电阻箱的实际阻值。图中最左边的两个黑点是接线柱。若指针所示如图，则阻值为 84580.2。实验一 研究匀变速直线运动 一、实验目的1掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法2会利用纸带测定匀变速直线运动的速度和加速度二、实验装置与器材打点计时器：1作用计时仪器，每隔 0.02 s 打一次点2工作条件(1)电磁打点计时器：6 V 以下交流电源(2)电火花计时器：220 V 交流电源3纸带上点的意义(1)表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置；(2)通过研
20、究纸带上各点之间的间隔，可以判断物体的运动情况三、实验原理1判断物体运动情况(1)如果 x1 x2 x3，则物体做匀速直线运动(2)如果 x2 x1 x3 x2 x4 x3 k(常数)，则物体做匀变速直线运动2 “平均速度法”求速度即 vn ，如图 142 所示 3求加速度xn xn 12T宿城一中 2012 届高三物理复习资料- 第 10 页(1)“逐差法”求加速度，即 a1 ， a2 ， a3 ，然后取x4 x13T2 x5 x23T2 x6 x33T2平均值，即 ，这样使所给数据全部得到利用，以提高准确性aa1 a2 a33(2)“图象法”求加速度，即由“平均速度法”求出多个点的速度，画
21、出 v t图，直线的斜率即加速度四、实验过程把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面；把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端，连接好电路；把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码；接通电源，然后放开小车，让小车拖着纸带运动，打完后关闭电源；多打几条纸带五、纸带处理从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个开始点，以后依次每五个点取一个计数点，确定好计数始点，并标明 0、1、2、3、4，测量各计数点到 0 点的距离 d，计算出相邻的计数点之间的距离 x1、 x2、 x3，求出各计数点的速度 vn，由 vn数据作出 v
22、t 图象六、注意事项1开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器2应该先接通电源，再释放小车，当小车到达滑轮前及时用手按住3先断开电源，再取下纸带4对于电磁打点计时器，如打出的点较轻或是短线时，应调整振针距复写纸的高度5选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰，适当舍弃点密集部分，适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔 T 等于多少6每打好一条纸带，将定位轴上的复写纸换个位置，以保证打点清晰(注意此项只对于电磁打点计时器)7不要分段测量各段位移，应一次测出各计数点与第 0 个计数点的距离，再逐个计算 x1、 x2、 x3，读数时应估读到 0.1 mm.8尽可能保证小车做匀加速直线运动的方法是：(1)细绳尽可能与板面保持平行；(2)滑轮和车轮灵活；(3)长木板表面粗糙程度、纸带与打点计时器之间的摩擦基本保持一致七、误差分析1小车拉着纸带所做的加速运动中加速度不恒定，这样测量得到的加速度只能是所测量段的平均加速度2纸带运动时打点不稳定引起测量误差3纸带上计数点间距离测量带来偶然误差(如距离较小时的测量误差)4计数点间距离测量应从所标出的 0、1、2、3中的 0 点开始，分别测出
