黃岡高考物理第二輪專題決戰資料
物理實驗
自然科學是實驗性科學，物理實驗是物理學的重要組成部分．理科綜合對實驗能力提出了明確的要求，即是「設計和完成實驗的能力」，它包含兩個方面：
1．獨立完成實驗的能力．包括：
（1）理解實驗原理、實驗目的及要求；
（2）掌握實驗方法步驟；
（3）會控制實驗條件和使用實驗儀器，會處理實驗安全問題；
（4）會觀察、解釋實驗現象，會分析、處理實驗資料；
（5）會分析和評價實驗結果，並得出合理的實驗結論．
2．設計實驗的能力．能根據要求靈活運用已學過的物理理論、實驗方法和儀器，設計簡單的實驗方案並處理相關的實驗問題．
一、基本儀器的使用
［方法歸納］
1．要求會正確使用的儀器
刻度尺、游標卡尺、螺旋測微器、天平、秒錶、打點計時器、彈簧秤、溫度表、電流錶、電壓表、多用電表、滑動變阻器、電阻箱、示波器．
2．在力學和電學實驗中，常需要利用測量工具直接測量基本物理量．
3．讀數方法：
用各種測量儀器測量有關物理量，讀數時首先要弄清測量儀器的精度．以螺旋測微器為例：精度為mm=0.01mm，其讀數方法是：
讀數=固定刻度數(含半公釐刻度)＋可動刻度數（含估讀刻度數）×精度．
[典例分析]
【例1】 請將下列各種測量儀器的讀數填在題中的橫線上．
【特別提示】 一般來說，除游標卡尺、秒錶、電阻箱外，其他測量儀器的讀數都需要估讀，即讀到精度的下一位．
二、獨立完成實驗
［方法歸納］
1．常見間接測量的物理量及其測量方法
有些物理量不能由測量儀器直接測量，這時，可利用待測量和可直接測量的基本物理量之間的關係，將待測物理量的測量轉化為基本物理量的測量．
2．處理實驗資料的常用方法
為了減小由於實驗資料而引起的偶然誤差，常需要採用以下方法進行處理．
（1）多次測量求平均值；（2）圖象法
3．實驗誤差的分析
中學物理中只要求初步了解系統誤差和偶然誤差、絕對誤差和相對誤差的概念；能定性分析某些實驗中產生誤差的主要原因；知道用平均值法、圖象法減小偶然誤差；但不要求計算誤差．
（1）系統誤差和偶然誤差：測量值總是有規律的朝著某一方向偏離真值（總是偏大或總是偏小）的誤差，稱為系統誤差．系統誤差的主要**是儀器本身不夠精確，或實驗原理、方法不夠完善．由於偶然因素的影響，造成測量值的無規則起伏稱為偶然誤差．偶然誤差是由於各種偶然因素對實驗者、測量儀器，被測物理量的影響而產生的，多次測量偏大和偏小的機會相同，因此，多次測量求平均值可減小偶然誤差．
（2）絕對誤差和相對誤差：設某物理量的真值為a0，測量值為a，則絕對誤差，相對誤差為．真值a0常以公認值、理論值或多次測量的平均值代替．
[典型分析]
【例1】 一打點計時器固定在斜面上某處，一小車拖著穿過打點計器的紙帶從斜面上滑下，如圖5-1甲所示，圖5—1乙是打出的紙帶的一段．
圖5—1
（1）已知打點計時器使用的交流電頻率為50hz，利用圖乙給出的資料可求出小車下滑的加速度a
（2）為了求出小車在下滑過程中所受的阻力，還需要測量的物理量有用測得的量及加速度a表示阻力的計算式為f
【例2】 乙個有一定厚度的圓盤，可以繞通過中心且垂直於盤面的水平軸轉動．用下面的方法測量它勻速轉動時的角速度．
實驗器材：電磁打點計時器，公尺尺，紙帶，複寫紙．
實驗步驟：
（1）如圖5—3所示，將電磁打點計時器固定在桌面上，將紙帶的一端穿過打點計時器的限位孔後，固定在待測圓盤的側面上，使圓盤轉動時，紙帶可以卷在圓盤側面上．
（2）啟動控制裝置使圓盤轉動，同時接通電源，打點計時器開始打點．
（3）經過一段時間，停止轉動和打點，取下紙帶，進行測量．
①由已知量和測得量表示角速度的表示式為式中各量的意義是
②某次實驗測得圓盤半徑r =5.50×10－2m，得到的紙帶的一段如圖5—4所示，求得角速度為________．
圖5—4
【例3】 小燈泡燈絲的電阻會隨溫度的公升高而變大．某同學為研究這一現象，用實驗得到如下資料（i和u分別表示小燈泡上的電流和電壓）：
（1）在左下框中畫出實驗電路圖．可用的器材有：電壓表、電流錶、滑線變阻器（變化範圍0～10ω）、電源、小燈泡、電鍵、導線若於．
（2）在圖5—5中畫出小燈泡的u—i曲線．
圖5—5
（3）若將該小燈泡接在電動勢是1.5v，內阻是2.0ω的電池兩端，小燈泡的實際功率是多少?（簡要寫出求解過程，若需作圖，可直接畫在圖中）
三、實驗設計
[專題精講]
實驗設計應把重點放在力學和電學實驗上，力學以打點計時器為中心展開，電學以電阻測量為中心展開．
1．進行實驗設計的總體原則
（1）精確性：在實驗誤差允許的範圍內，應盡可能選擇誤差較小的方案．
（2）安全性：實驗方案的實施要安全可靠，不會對器材造成損害，且成功率高．
（3）可操作性：實驗應便於操作和讀數，便於進行資料處理．
2．實驗設計的基本思路
．實驗設計的關鍵在於實驗原理的設計，它是進行實驗的依據和起點，它決定了應選用（或還需）哪些實驗器材，應測量哪些物理量，如何編排實驗步驟．而實驗原理的設計又往往依賴於所提供的實驗器材（條件）和實驗要求，它們相輔相成，互為條件．
以測量電表的內阻為例：
縱向：伏安法及變式
1°電流錶、電壓表各乙隻，可以測量它們的內阻
2°兩隻同種電表，若知道乙隻的內阻，就可以測另乙隻的內阻
3°兩隻同種電表內阻都未知，則需要乙隻電阻箱才能測定電表的內阻
橫向：除伏安法外，還常用替代法、半偏法和閉合電路歐姆定律（計算法）
1°替代法
2°半偏法
3°閉合電路歐姆定律（計算法）
3．電學實驗的器材選擇和電路設計
（1）電路結構
完整的實驗電路包括三個部分：①測量電路，②控制電路（變阻器、開關），③電源．
（2）思路
（3）方法
①電表選擇：為了減小電表讀數引起的偶然誤差，選擇電表時應先估算待測電流或電壓的最大值，同時要考慮電表間、電表與電源間的配置是否合理，測量時各電表的最大偏轉量都應接近量程．
②分壓、限流電路選擇
在下列情況下應選擇分壓電路
1°實驗要求待測電阻兩端電壓從零開始連續變化。
2°限流不能保證安全，即限流電路中的最小電流超過電表量程或用電器的額定電流．常見於變阻器全電阻遠小於測量部分電阻的情況．
3°限流能保證安全，但變阻器調節過程中，電表讀數變化不明顯，不滿足實驗測量多組資料的要求．常見於變阻器全電阻遠小於測量部分電阻的情況．
在限流、分壓兩種電路都滿足實驗要求時，由於限流電路結構簡單，損耗的電功率小，應優先選用．
③滑動變阻器的粗調和微調．
在限流電路中，對測量電路而言，全電阻較大的變阻器起粗調作用，全電阻較小的變阻器起微調作用；在分壓電路中，變阻器的粗、微調作用正好與限流電路相反．
[典型分析]
【例4】 如圖5—8所示，水平桌面上固定著斜面體a，有小鐵塊b．斜面體的斜面是曲面，由其截面圖可以看出曲線下端的切線是水平的．現提供的實驗測量工具有：天平、直尺． 其它的實驗器材可根據實驗需要自選．現要設計乙個實驗，測出小鐵塊b自斜面頂端由靜止下滑到底端的過程中，小鐵塊b克服摩擦力做的功．請回答下列問題：
（1）除題中供給的器材處，還需要選用的器材是：
（2）簡要說明實驗中需要測量的物理量(要求在圖上標明)：
（3）寫出實驗結果的表示式（重力加速度g已知）：
【例5】 用伏安法測量乙個定值電阻的阻值，備用器材如下 ：
待測電阻rx （阻值約為25kω）
電流錶a1：（量程100a，內阻2kω）
電流錶a2：（量程500a，內阻300ω）
電壓表v1：（量程10v，內阻100kω）
電流錶v2：（量程50v，內阻500kω）
電源e：（電動勢15v，允許最大電流1a）
滑動變阻器r：（最大阻值1kω）
電鍵s，導線若干
為了盡量減小實驗誤差，要求測多組資料．
（1）電流錶應選電壓表應選
（2）畫出實驗電路圖．
【變式】 用以下器材測量一待測電阻rx的阻值（900～1000ω）：
電源e，具有一定內阻，電動勢約為9.0v；
電壓表v1，量程為1.5v，內阻r1=750ω；
電壓表v2，量程為5v，內阻r2=2500ω；
滑線變阻器r，最大阻值約為100ω；
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