专题10：基本实验与设计实验

专题10基本实验与设计实验2013年10月二轮复习淮南十中高二物理组张晓沛复习要求

专题10

基本实验与设计实验学习标准（1）通过典型实例，认识实验在物理学发展中的重要地位和作用。了解可重复性和可控制性是对物理实验的基本要求。（2）通过实验认识测量的意义；理解系统误差与偶然误差、绝对误差与相对误差，以及有效数字的概念；会用有效数字表达测量结果；知道精度和准确度的区别；能对实验误差进行初步分析。（3）初步具有发现问题、提出实验研究课题的能力；能根据实验目的，设计并讨论实验方案，确定科学、合理的实验步骤。复习要求

专题10

基本实验与设计实验学习标准（4）能根据实验要求合理选择并安装实验器材，正确进行实验操作。对较复杂或没使用过的仪器，能读懂仪器说明书，并按说明书正确使用该仪器。具备用已有的知识和设备能否完成实验的判断能力。能排除实验中出现的一般故障。（5）能正确观察和如实记录实验现象和数据，养成实事求是的科学精神。会用正确的方法处理实验数据，得出实验结论。（6）在实验过程中能与他人合作交流。能够对实验方案和实验结果进行评估和反思，具有对结果进行质疑、改进方案的意识。能够用科学语言，正确地写出实验报告。复习要求

专题10

基本实验与设计实验能独立地完成表中所列的实验，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，对结论进行分析和评价；能发现问题、提出问题，并制订解决方案；能运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题，包括简单的设计性实验。考点要求复习要求

专题10基本实验与设计实验实验一：研究匀变速直线运动实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系实验三：验证力的平行四边形定则实验四：验证牛顿运动定律实验五：探究动能定理实验六：验证机械能守恒定律实验七：测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)实验八：描绘小电珠的伏安特性曲线实验九：测定电源的电动势和内阻实验十：练习使用多用电表实验十一：传感器的简单使用

考点要求复习要求

专题10

基本实验与设计实验

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时器、弹簧秤、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等

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考点要求实验七：测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)实验九：测定电源的电动势和内阻测定性实验探究性实验实验一：研究匀变速直线运动实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系实验五：探究动能定理实验八：描绘小电珠的伏安特性曲线验证性实验实验三：验证力的平行四边形定则实验四：验证牛顿运动定律实验六：验证机械能守恒定律知识网络设计实验思路实验设计设计实验案列结束测定金属丝的电阻率伏安法测电阻的两种连接方式AVR外接法AVR内接法R<<RV

R>>RA

实验的基本思路控制变量：当某物理量受多个因素制约时，通过实验先保持其它因素不变，比较某一个因素的影响；然后再逐个研究其它因素的影响。R真＞R测

R真＜R测

基本测量工具螺旋测微仪的使用和读数方法。概念辨析测定金属丝的电阻率螺旋测微器的读数方法：固定刻度的读数L1（0mm、0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、。。。。。。)螺旋刻度的读数:L2{格数（估读，比如1.2格、2.0格、10.3格。。。。。。）×0.01mm}所测长度=L1+L2概念辨析概念辨析测定金属丝的电阻率测定电源电动势和内阻概念辨析——实验原理闭合电路欧姆定律E=U+IrE=U1+I1rE=U2+I2r求出E、r电压表、电流表测U、IAVAV实验电路图测定电源电动势和内阻概念辨析——系统误差分析原因1：由于电压表有电阻，产生的分流。E测

<E真；r测

<r真

EI短U0I/AU/V0真实值测量值原因2：由于电流表有电阻，产生的分压。E测

=E真；r测

>r真

EI短I/AU/V0真实值测量值验证力的平行四边形定则（1）原理：

一个力F的作用效果与两个共点力F1和F2的共同作用效果都是把橡皮筋拉伸到某点，所以F为F1和F2的合力。

（2）注意事项：弹簧测力计在使用前应将其水平放置，检查、校正零点．将两弹簧测力计互相钩着水平拉伸，选择两只读数完全一致的弹簧测力计使用。施加拉力时要沿弹簧测力计轴线方向，应尽量位于与纸面平行的同一平面内。同一次实验中橡皮筋拉长后的结点位置O必须保持不变。概念辨析012340123F1=F2=橡皮筋NN（3）步骤：概念辨析012354F=橡皮筋细绳套F1的方向F2的方向N（3）步骤：概念辨析1N力的图示做完后请猜测：F.F1.F2可能满足什么关系F1=3NF2=4NF=5NF1F2F（3）步骤：概念辨析验证牛顿运动定律结论——控制变量法。实验思路：数据处理：——图像法。制定实验方案的几个问题1.怎样测量（或比较）物体的加速度2.怎样提供并测量物体所受的恒力3.如何消除摩擦阻力概念辨析实验过程：概念辨析当盘和重物的质量远小于小车的质量时，盘和重物的重力G近似等于小车所受的拉力F。F实验误差分析：概念辨析mgF′aa验证机械能守恒定律在自由落体运动中，若物体下落高度h时的速度为v,则由机械能守恒定律可知：hvmgh

=mv

212gh

=v

212？？——实验原理1、安装打点计时器时，必须使两纸带限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。2、应选用质量和密度较大的重物，增大重力可可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小。3、选用纸带时应尽量挑选第一、二点间距接近2mm的点迹清晰且各点呈一条直线的纸带。概念辨析0hv

212该图象的斜率表示什么？为什么图象通过原点？——图像法处理数据验证机械能守恒定律gh

>v

212重物运动过程中由于阻力的存在，转化来的动能小于重力势能的减少量。即概念辨析研究匀变速直线运动概念辨析如何测量物体的瞬时速度?做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度，等于相邻两点间的平均速度。即概念辨析位置012345时间t/s00.20.40.60.81.0v1/ms-10.340.660.881.111.381.62多次实验数据描绘出的点几乎都在一直线上，我们认为排除误差因素的影响应为一直线。若某个点明显偏离直线，可能这组数据测量有错，可以舍弃。从图上可以看出小车运动速度随时间均匀变化。v/(m·s-1)0.20.40.60.81.01.21.40t/10-1s2468101214×探究弹力和弹簧伸长的关系概念辨析实验原理：1.测量弹簧的弹力2.测量弹簧的伸长L0L1FGx实验数据处理F0x横坐标为弹簧现长弹簧自重不可忽略探究动能定理概念辨析??CBA求出小车匀速阶段的速度。即：弹力做功刚完毕时小车的速度21310469587W-v图W-v2图实验装置及过程概念辨析实验关键点1、用橡皮筋的根数使其弹力做功成倍变化，即W、2W、3W……。2、倾斜木板来消去摩擦阻力的影响。3、计算小车匀速运动时的速度即为弹力做功结束时的速度。实验结论：初速为0，功与末速度平方成正比，即W∝v2实验注意事项1、橡皮筋的选择要注意每根大致相同。2、每次小车都要从同一位置开始释放。3、在长木板上，小车、铁钉、打点计时器的位置应调整适当，以保证打在纸带上的点便于处理。探究动能定理描绘小灯泡的伏安特性曲线概念辨析ESRLAV开关闭合前，滑动变阻器的滑片应靠近变阻器的左端，这是导体两端的电压为零。滑动变阻器分压式接法的优点：可以提供从零开始连续变化的电压。电表量程选择：在测量值不超过量程的情况下，指针尽量偏转至3/4量程左右。概念辨析描绘小灯泡的伏安特性曲线滑动变阻器的连接UUZRRZUUZRRZ限流连接——一上一下分压连接——一上两下R＞10Rx，应选择限流式电路R＜10Rx，应选择分压式电路实验要求电压从零开始变化，应选择分压式电路如无此要求，即小灯泡的伏安特性曲线不是直线，曲线的斜率由大变小，表示小灯泡的电阻逐渐变大。其原因为随着电流的增加，灯丝温度升高导致电阻变大。灯泡电压在额定电压附近变化时，曲线斜率几乎不变，也就是说，灯丝电阻变化很小，一般计算时可以忽略这个变化。描绘小灯泡的伏安特性曲线概念辨析设计实验思路确立实验原理设定测量的物理量选择测量工具制定实验步骤明确数据处理方法分析实验误差预测实验结果反思推测概念辨析选择实验方案的三原则：（１）简便性原则即要求所选方案原理简单、操作简便，各量易测。（２）可行性原则实验方案的实施要安全可靠；所需装置和器材要易于置备，不能超出现有条件。（３）精确性原则不同的实验方案，其实验原理、所用仪器以及实验重复性等方面所引入的误差是不同的，尽可能选用精确度高的实验方案。设计实验案例案例一：半偏法测电流表内阻2．实验步骤

实验时，先断开开关S2，闭合开关S1，调节R1使电流表指针满偏．然后保持R1不变，闭合开关S2，调节Ｒ2，使电流表的指针处于半偏状态，则电流表的内阻Rg=Ｒ2。1．实验原理

若某电阻与电流表并联时两支路电流相等，则电流表的内阻与该电阻阻值相等，即Rg=Ｒ2。GS1S2R1R2S2R2GI0I0I=2I0概念辨析3．误差分析原因：当S2闭合时电路的总电阻减小，使得电路总电流I>Ig增大，通过R2的电流I2=I－1/2Ig>1/2Ig，因而R2<Rg。即RA的测量值小于真实值GS1S2R1R2设计实验案例案例一：半偏法测电流表内阻VS1S2RRVR0扩展：电压表半偏法

实验时，先闭合开关S1和开关S2，调节R0使电压表指针满偏。然后保持R0的滑片不动，断开开关S2，调节Ｒ，使电压表的指针半偏，则电压表的内阻RV＝Ｒ。概念辨析E尽量大设计实验案例案例二：测碰撞的恢复系数概念辨析球1球2ABCOPMN碰撞的恢复系数的定义为其中v10和v20分别是碰撞前两物体的速度，v1和v2分别是碰撞后两物体的速度。弹性碰撞的恢复系数e＝1，非弹性碰撞的e＜1。某同学借用验证动量守恒定律的实验装置（如图所示）验证弹性碰撞的恢复系数是否为1，实验中使用半径相等的钢质小球1和2，（它们之间的碰撞可近似视为弹性碰撞），且小球1的质量大于小球2的质量。实验步骤如下：

安装好实验装置，做好测量前的准备，并记下重垂线所指的位置O。第一步：不放小球2，让