專(zhuān)題一高中物理試驗(yàn)慣用基礎(chǔ)知識(shí)試驗(yàn)專(zhuān)題（一）慣用試驗(yàn)原理設(shè)計(jì)方法1．控制變量法：如：在“驗(yàn)證牛頓第二定律試驗(yàn)”中，加速度、力和質(zhì)量關(guān)系控制。在“研究單擺周期”中，擺長(zhǎng)、偏角和擺球質(zhì)量關(guān)系控制等等。2．理想化方法：用伏安法測(cè)電阻時(shí)，選擇了適當(dāng)內(nèi)外接方法，普通就忽略電表非理想性。第1頁(yè)3．等效替換法：一些量不易測(cè)量，能夠用較易測(cè)量量替換，從而簡(jiǎn)化試驗(yàn)。在“驗(yàn)證碰撞中動(dòng)量守恒”試驗(yàn)中，兩球碰撞后速度不易直接測(cè)量，在將整個(gè)平拋時(shí)間定為時(shí)間單位后，速度測(cè)量就轉(zhuǎn)化為對(duì)水平位移測(cè)量了。4．模擬法：當(dāng)試驗(yàn)情景不易創(chuàng)設(shè)或根本無(wú)法創(chuàng)設(shè)時(shí)，能夠用物理模型或數(shù)學(xué)模型等效情景代替，盡管兩個(gè)情景本質(zhì)可能根本不一樣。磁感線確實(shí)定.5．微小量放大法：微小量不易測(cè)量，勉強(qiáng)測(cè)量誤差也較大，試驗(yàn)時(shí)常采取各種方法加以放大。卡文迪許測(cè)定萬(wàn)有引力恒量，采取光路放大了金屬絲微小扭轉(zhuǎn)；在觀察玻璃瓶受力后微小形變時(shí)，使液體沿細(xì)玻璃管上升來(lái)放大瓶?jī)?nèi)液面上升。第2頁(yè)（二）常見(jiàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)搜集方法1．利用測(cè)量工具直接測(cè)量基本物理量模塊基本物理量測(cè)量?jī)x器力學(xué)長(zhǎng)度刻度尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器時(shí)間秒表（停表）、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器質(zhì)量（力）天平（彈簧秤）電學(xué)電阻（粗測(cè)）歐姆表、電阻箱電流（電壓）電流表（電壓表）熱學(xué)溫度溫度計(jì)第3頁(yè)2．常見(jiàn)間接測(cè)量物理量及其測(cè)量方法有些物理量不能由測(cè)量?jī)x器直接測(cè)量，這時(shí)，可利用待測(cè)量和可直接測(cè)量基本物理量之間關(guān)系，將待測(cè)物理量測(cè)量轉(zhuǎn)化為基本物理量測(cè)量。①利用紙帶，；②利用平拋，①利用紙帶，逐差法；②利用單擺依據(jù)E＝U＋I(xiàn)r轉(zhuǎn)化為測(cè)量U、I然后聯(lián)立方程求解或利用圖像處理電源電動(dòng)勢(shì)依據(jù)P=UI轉(zhuǎn)化為測(cè)量U、I電功率①依據(jù)轉(zhuǎn)化為測(cè)量U、I（伏安法）；②電阻箱（半偏、替換）電阻（準(zhǔn)確測(cè)量）電學(xué)依據(jù)轉(zhuǎn)化為測(cè)量m、v功加速度速度力學(xué)基本測(cè)量方法待測(cè)物理量模塊第4頁(yè)（三）慣用試驗(yàn)誤差控制方法為了減小因?yàn)樵囼?yàn)數(shù)據(jù)而引發(fā)偶然誤差，常需要采取以下方法控制試驗(yàn)誤差。1．屢次測(cè)量求平均值，這是全部試驗(yàn)必須采取方法，也是做試驗(yàn)應(yīng)含有基本思想。2．積累法。一些小量直接測(cè)量誤差較大，能夠累積起來(lái)測(cè)量，以減小誤差?！坝脝螖[測(cè)定重力加速度”試驗(yàn)中，為了減小周期測(cè)量誤差，不是測(cè)量完成一次全振動(dòng)時(shí)間，而是測(cè)量完成30~50次全振動(dòng)時(shí)間。（四）慣用試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法1．列表法：在統(tǒng)計(jì)和處理數(shù)據(jù)時(shí)，常將數(shù)據(jù)列成表格。數(shù)據(jù)列表能夠簡(jiǎn)單而又明確表示出相關(guān)物理量之間關(guān)系，有利于找出物理量之間規(guī)律性聯(lián)絡(luò)。列表要求是①寫(xiě)明表標(biāo)題或加上必要說(shuō)明；②必須交待清楚表中各符號(hào)所表示物理量意義，并寫(xiě)明單位；③表中數(shù)據(jù)要正確反應(yīng)測(cè)量結(jié)果有效數(shù)字。第5頁(yè)2．作圖法：用作圖法處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)是物理試驗(yàn)中最慣用方法之一。用作圖法處理數(shù)據(jù)優(yōu)點(diǎn)是直觀、簡(jiǎn)便，有取平均效果，由圖線斜率、截距、所包圍面積和圖線交點(diǎn)等能夠研究物理量之間改變及其關(guān)系，找出規(guī)律。作圖規(guī)則是：①作圖一定要用坐標(biāo)紙．坐標(biāo)紙大小要依據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)有效數(shù)字多少和結(jié)果需要來(lái)定；②要標(biāo)明坐標(biāo)軸名、單位，在軸上每隔一定相等間距按有效數(shù)字位數(shù)標(biāo)明數(shù)值；③圖上連線要是光滑曲線（或直線），連線時(shí)不一定要經(jīng)過(guò)全部數(shù)據(jù)點(diǎn)，而是要使數(shù)據(jù)點(diǎn)在線兩側(cè)合理分布；④在圖上求直線斜率時(shí)，要選取線上相距較遠(yuǎn)兩點(diǎn)，不一定要取原來(lái)數(shù)據(jù)點(diǎn)；⑤作圖時(shí)常設(shè)法使圖線線性化，即“化曲為直”。第6頁(yè)3．平均值法：將測(cè)定若干組數(shù)相加求和，然后除以測(cè)量次數(shù)．必須注意，求取平均值時(shí)應(yīng)該按原來(lái)測(cè)量?jī)x器準(zhǔn)確度決定保留位數(shù)。4．逐差法：這就是用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶計(jì)算加速度時(shí)用到方法，這種方法充分利用了測(cè)量數(shù)據(jù)，含有很好取平均效果。要求認(rèn)識(shí)誤差問(wèn)題在試驗(yàn)中主要性，了解誤差概念，知道系統(tǒng)誤差和偶然誤差；知道用屢次測(cè)量求平均值方法減小偶然誤差；能在一些試驗(yàn)中分析誤差主要起源；不要求計(jì)算誤差。要熟練掌握常見(jiàn)試驗(yàn)誤差情況及分析方法。（五）相關(guān)誤差分析問(wèn)題第7頁(yè)23．（15分）用伏安法測(cè)量電阻阻值R，并求出電阻率ρ。給定電壓表（內(nèi)阻約為50kΩ）、電流表（內(nèi)阻約為40Ω）、滑線變阻器、電源、電鍵、待測(cè)電阻（約為250Ω）及導(dǎo)線若干。第8頁(yè)（1）畫(huà)出測(cè)量R電路圖。（2）圖1中6個(gè)點(diǎn)表示試驗(yàn)中測(cè)得6組電流I、電壓U值，試寫(xiě)出依據(jù)此圖求R值步驟：

。求出電阻值R＝

。（保留3位有效數(shù)字）（3）待測(cè)電阻是一均勻材料制成圓柱體，用游標(biāo)為50分度卡尺測(cè)量其長(zhǎng)度與直徑，結(jié)果分別如圖2、圖3所表示。由圖可知其長(zhǎng)度為

，直徑為

。（4）由以上數(shù)據(jù)可求出ρ＝

。（保留3位有效數(shù)字）第9頁(yè)23．（15分）（1）或（2）①作U－I直線，舍去左起第2點(diǎn)，其余5個(gè)點(diǎn)盡可能靠近直線且均勻分布在直線兩側(cè)。②求該直線斜K，則R＝K。229Ω（221～237Ω均為正確）。（3）0.800cm0.194cm（4）8.46×10－2Ω·m（8.16×10－2～8.76×10－2Ω·m均為正確）第10頁(yè)（一）電學(xué)試驗(yàn)中所用到基本知識(shí)專(zhuān)題二電學(xué)試驗(yàn)1．電路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：正確地選擇儀器和設(shè)計(jì)電路問(wèn)題，有一定靈活性，處理時(shí)應(yīng)掌握和遵照一些基本標(biāo)準(zhǔn)，即“安全性”、“方便性”、“準(zhǔn)確性”標(biāo)準(zhǔn)，兼顧“誤差小”、“儀器少”、“耗電少”等各方面原因綜合考慮，靈活利用。⑴正確性：試驗(yàn)原理所依據(jù)原理應(yīng)該符合物理學(xué)基本原理。⑵安全性：試驗(yàn)方案實(shí)施要安全可靠，實(shí)施過(guò)程中不應(yīng)對(duì)儀器及人身造成危害。要注意到各種電表都有量程、電阻都有最大允許電流和最大功率，電源也有最大允許電流，不能燒壞儀器。⑶方便性：試驗(yàn)應(yīng)該便于操作，便于讀數(shù)，便于進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。⑷準(zhǔn)確性：在試驗(yàn)方案、儀器、儀器量程選擇上，應(yīng)使試驗(yàn)誤差盡可能小。第11頁(yè)2．電學(xué)試驗(yàn)儀器選擇：⑴依據(jù)不使電表受損和盡可能降低誤差標(biāo)準(zhǔn)選擇電表。首先確保流過(guò)電流表電流和加在電壓表上電壓均不超出使用量程，然后合理選擇量程，務(wù)必使指針有較大偏轉(zhuǎn)（普通要大于滿偏度1/3），以降低測(cè)讀誤差。⑵依據(jù)電路中可能出現(xiàn)電流或電壓范圍選擇滑動(dòng)變阻器，注意流過(guò)滑動(dòng)變阻器電流不超出它額定值，對(duì)大阻值變阻器，假如是滑動(dòng)頭稍有移動(dòng)，使電流、電壓有很大改變，不宜采取。⑶應(yīng)依據(jù)試驗(yàn)基本要求來(lái)選擇儀器，對(duì)于這種情況，只有熟悉試驗(yàn)原理，才能作出恰當(dāng)選擇。總之，最優(yōu)選擇標(biāo)準(zhǔn)是：方法誤差盡可能??；間接測(cè)定值盡可能有較多有效數(shù)字位數(shù)，直接測(cè)定值測(cè)量使誤差盡可能小，且不超出儀表量程；實(shí)現(xiàn)較大范圍靈敏調(diào)整；在大功率裝置（電路）中盡可能節(jié)約能量；在小功率電路里，在不超出用電器額定值前提下，適當(dāng)提升電流、電壓值，以提升測(cè)試準(zhǔn)確度。第12頁(yè)3．測(cè)量電路選擇⑴電流表內(nèi)、外接問(wèn)題：（甲）所表示電路為電流表外接電路（簡(jiǎn)稱(chēng)外接法）；（乙）所表示電路為電流表內(nèi)接電路（簡(jiǎn)稱(chēng)內(nèi)接法）。兩種接法選擇可按以下方法進(jìn)行：方法一：設(shè)電流表、電壓表內(nèi)阻分別為RA、RV

，被測(cè)電阻為RX，則當(dāng)RV/RX>RX/RA時(shí)，電壓表分流作用小，應(yīng)選取外接法當(dāng)RV/RX<RX/RA時(shí)，電流表分壓作用小，應(yīng)選取內(nèi)接法當(dāng)RV/RX=RX/RA時(shí)，電流表分壓作用和電壓表分流作用相差不大，兩種方法均可。第13頁(yè)abc方法二：在均不知情況下，可采取試觸法。如圖所表示，分別將a端與b、c接觸，假如前后兩次電流表示數(shù)比電壓表示數(shù)改變顯著，說(shuō)明電壓表分流作用大，應(yīng)采取內(nèi)接法；假如前后兩次電壓表示數(shù)比電流表示數(shù)改變顯著，說(shuō)明電流表分壓作用大，應(yīng)采取外接法。第14頁(yè)甲乙⑵滑動(dòng)變阻器分壓、限流接法：為了改變測(cè)量電路（待測(cè)電阻）兩端電壓（或經(jīng)過(guò)測(cè)量電路電流），常使滑動(dòng)變阻器與電源連接作為控制電路，滑動(dòng)變阻器在電路中主要有兩種連接方式：如圖（甲）為滑動(dòng)變阻器限流式接法，RX為待測(cè)電阻。它接線方式是電源、滑動(dòng)變阻器與待測(cè)電阻三者串聯(lián)。對(duì)待測(cè)電阻供電電壓最大調(diào)整范圍是：RX是待測(cè)電阻，R是滑動(dòng)變阻器總電阻，不計(jì)電源內(nèi)阻)。如圖（乙）是滑動(dòng)變阻器分壓式接法。接線方式是電源與滑動(dòng)變阻器組成閉合電路，而被測(cè)電路與滑動(dòng)變阻器一部分電阻并聯(lián)，該接法對(duì)待測(cè)電阻供電電壓調(diào)整范圍是：0~E（不計(jì)電源內(nèi)阻時(shí)）。第15頁(yè)選取接法標(biāo)準(zhǔn)：①要求負(fù)載上電壓或電流改變范圍大，且從零開(kāi)始連續(xù)可調(diào)，須用分壓式接法。②負(fù)載電阻Rx遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器總電阻R時(shí)，須用分壓式接法，此時(shí)若采取限流式接法對(duì)電路基本起不到調(diào)整作用。③采取限流電路時(shí)，電路中最小電流（電壓）仍超出電流表量程或超出用電器額定電流（電壓）時(shí)，應(yīng)采取變阻器分壓式接法。④負(fù)載電阻阻值Rx小于滑動(dòng)變阻器總電阻R或相差不大，而且電壓表、電流表示數(shù)改變不要求從零開(kāi)始起調(diào)，可用限流式接法。⑤兩種電路均可使用時(shí)應(yīng)優(yōu)先用限流式接法，因?yàn)橄蘖麟娐方Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，總功率較小。第16頁(yè)滑動(dòng)變阻器粗調(diào)和微調(diào)作用：①在限流電路中，全電阻較大變阻器起粗調(diào)作用，全電阻較小變阻器起微調(diào)作用。②在分壓電路中，全電阻較小變阻器起粗調(diào)作用，全電阻較大變阻器起微調(diào)作用。第17頁(yè)4．實(shí)物圖連接：實(shí)物圖連線應(yīng)掌握基本方法和注意事項(xiàng)。⑴注意事項(xiàng)：①連接電表應(yīng)注意量程選取正確，正、負(fù)接線柱不要接錯(cuò)。②各導(dǎo)線都應(yīng)接在接線柱上，不應(yīng)在導(dǎo)線中間出現(xiàn)分叉。③對(duì)于滑動(dòng)變阻器連接，要搞清楚接入電路是哪一部分電阻，在接線時(shí)要尤其注意不能將線接到滑動(dòng)觸頭上。⑵基本方法：①畫(huà)出試驗(yàn)電路圖。②分析各元件連接方式，明確電流表與電壓表量程。③畫(huà)線連接各元件。(用鉛筆畫(huà)線，方便改錯(cuò))連線方式應(yīng)是單線連接，連線次序應(yīng)先畫(huà)串聯(lián)電路，再畫(huà)并聯(lián)電路。普通先從電源正極開(kāi)始，到電鍵，再到滑動(dòng)變阻器等。按次序以單線連接方式將干路中要串聯(lián)元件依次串聯(lián)起來(lái)；然后連接支路將要并聯(lián)元件再并聯(lián)到電路中去。連接完成，應(yīng)進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)電路也應(yīng)按照連線方法和次序。第18頁(yè)限流式電路安培表內(nèi)接法RX＞＞RARXAV限流式電路安培表外接法

RX＜＜RVRXVAAV分壓式電路安培表內(nèi)接法RX＞＞RAAVRX分壓式電路安培表外接法RX＜＜RVVARX伏安法測(cè)電阻電路第19頁(yè)替換法測(cè)量電阻∵I2R=I1Rx∴Rx=I2R/I1RxRAI1ARRxARRxI2比較法測(cè)量電阻第20頁(yè)VA1伏安法測(cè)電壓表電阻VRabSR0半偏法測(cè)量電表電阻GS1S2R1R2半偏法R1>>R2R測(cè)量<R真實(shí)R<<R0R測(cè)量>R真實(shí)第21頁(yè)由I1Rx=I2R得Rx=I2R／I1比較法測(cè)電阻A1A2R1=100Ω

R2=50Ω由I1r1=I2r2得r1=I2r2／I1第22頁(yè)vRXv甲、乙甲圖中電壓表電壓U1、乙圖中電壓表電壓U2比較法測(cè)電壓表電阻返回第23頁(yè)vvAAU1=E-I1rU2=E-I2rE=I1(R1+r)E=I2(R2+r)E=U1+U1r/R1

E=U2+U2r/R2測(cè)電動(dòng)勢(shì)內(nèi)阻電路返回第24頁(yè)

將量程為100微安電流表改裝成量程為1毫安電流表,并用一標(biāo)準(zhǔn)電流表與改裝后電流表串聯(lián),對(duì)它進(jìn)行校準(zhǔn)(查對(duì)).改裝及校準(zhǔn)所用器材實(shí)物圖以下(其中標(biāo)準(zhǔn)電流表事先已與一固定電阻串聯(lián).以防燒表).校按時(shí)要求經(jīng)過(guò)電流表電流能從0連續(xù)調(diào)到1毫安.試按試驗(yàn)要求在所給實(shí)物圖上連線.第25頁(yè)電路連接有錯(cuò)誤,但電表改裝部分接線正確(指電阻箱與微安表并聯(lián)),給1分;只要電表改裝部分電路連接有錯(cuò)誤，就給0分.解:畫(huà)出電路圖，連線如圖示。μAA返回第26頁(yè)RXVAAV用伏安法測(cè)量金屬導(dǎo)線電阻R，試把圖中給出器材連接成測(cè)量R適當(dāng)電路。圖中安培表量程為0.6A，內(nèi)阻靠近1Ω，伏特表量程為3V，內(nèi)阻為幾KΩ；電源電動(dòng)勢(shì)為6V，變阻器阻值為0—20Ω。在閉合電鍵前，變阻器滑動(dòng)觸點(diǎn)應(yīng)處于正確位置。解：金屬導(dǎo)線電阻不大，安培表應(yīng)外接，變阻器電阻比較大，可用限流接法，畫(huà)出電路圖以下：+-返回第27頁(yè)在用伏安法測(cè)電阻試驗(yàn)中,所用電壓表內(nèi)阻約為20千歐,電流表內(nèi)阻約為10歐,選擇能夠盡可能減小誤差電路圖接線進(jìn)行試驗(yàn),讀得各組數(shù)據(jù)用實(shí)心圓點(diǎn)標(biāo)于坐標(biāo)圖上(如右圖所表示).

(1)依據(jù)各點(diǎn)表示數(shù)據(jù)描出I-U圖線,由此求得該電阻阻值Rx=

歐(保留兩位有效數(shù)字).(2)畫(huà)出此試驗(yàn)電路原理圖.2.4×103mAvRx返回第28頁(yè)以下列圖所表示,P是一根表面均勻地鍍有很薄發(fā)燒電阻膜長(zhǎng)陶瓷管(其長(zhǎng)度l為50厘米左右,直徑D為10