高三物理实验总复习1

高三物理实验总复习高考学生实验编稿：李德胜审稿：厉璀琳责编:代洪高考要求：实验1、研究匀变速直线运动实验2、探究弹力和弹簧伸长的关系实验3、验证力的平行四边形定则实验4、验证牛顿第二定律实验5、研究平抛运动实验6、探究动能定理实验7、验证机械能守恒定律实验8、验证动量守恒定律实验9、探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度实验10、测定金属的电阻率（螺旋测微器的使用）实验11、描绘小电珠的伏安特性曲线实验12、把电流表改装为电压表实验13、测定电源的电动势和内阻实验14、多用电表的使用实验15、示波器的使用实验16、传感器的简单应用实验17、测定玻璃的折射率实验18、用双缝干涉测光的波长说明：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、电火花或电磁打点计时器、弹簧秤、温度表、电流表、电压表、示波器、多用电表、滑动变阻器、电阻箱，等等。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做要求。物理实验的基本知识（一）系统误差和偶然误差做物理实验，不仅要观察物理现象，还要找到现象中的数量关系，这就需要知道有关物理量的数值．要知道物理量的数值，必须进行测量．测量的结果不可能是绝对精确的．例如，用刻度尺来量长度，用天平来称质量，用温度计来测温度，用电流表或电压表来测电流或电压，测量出来的数值跟被测物理量的真实值都不能完全一致，测出的数值与真实值的差异叫做误差．从来源看，误差可以分成系统误差和偶然误差两种．系统误差是由于仪器本身不精确、或实验方法粗略、或实验原理不完善而产生的．例如，天平的两臂不严格相等或砝码不准，称质量时没有考虑空气浮力的影响，做热学实验时没有考虑散热损失等，都会产生系统误差．系统误差的特点是在多次重做同一实验时，误差总是同样地偏大或偏小，不会出现这几次偏大另几次偏小的情况．要减小系统误差，必须校准测量仪器，改进实验方法，设计在原理上更为完善的实验．偶然误差是由各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生的．例如，用有毫米刻度的尺量物体的长度，毫米以下的数值只能用眼睛来估计，各次测量的结果就不一致，有时偏大，有时偏小．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．因此，我们可以多进行几次测量，各次测得数值的平均值就比一次测得的数值更接近于真实值．（二）测量仪器使用常规物理《考试说明》中要求学生熟练掌握的基本仪器有13种，除打点计时器和滑动变阻器不需要读数外，其余11种都涉及到读数问题。其中游标卡尺、螺旋测微器的读数问题，在历年的高考题中出现频率较高，另外像弹簧秤、欧姆表的读数问题也时有涉及，应为本专题的复习重点。凡涉及需要估读的仪器应当解决好：怎样估读、估读到哪一位数等问题，这是本专题的难点所在。对于测量仪器的使用，首先要了解测量仪器的量程、精度、使用注意事项和读数方法。1．关于量程问题：这是保护测量仪器的一项重要参数，特别是天平、弹簧秤、温度计、电流表、电压表和多用电表等，超量程使用会损坏仪器，所以实验时要根据实验的具体情况选择量程适当的仪器。在使用电流表、电压表时，选用量程过大的仪器，采集的实验数据过小，会造成相对误差较大，应选择使测量值位于电表量程的1/3以上的电表；使用多用电表测电阻时，应选择适当的档位，使欧姆表的示数在电表的中值附近。2．关于精度问题：所选用仪器的精度直接影响着测量读数的有效数字的位数，因此应在使用前了解仪器的精度，即看清仪器的最小分度值。其中螺旋测微器和秒表的最小分度是一定的。但游标卡尺上游标尺的最小分度、天平游码标尺的最小分度、弹簧秤和温度计刻线的最小分度，都因具体的仪器情况不同而有所差异，电流表、电压表和多用电表则会因所选择的档位不同而造成最小分度值有所不同，因此在进行这些仪器的读数时，一定要看清所选的档位。3．使用注意事项：一般不同的仪器在使用中都有其特殊的要求，以下几点要特别注意：⑴天平在进行测量前应先调平衡。⑵打点计时器所用电源要求为4～6V的交流电源。⑶多用电表的欧姆档每次换档后要重新调零，被测电阻要与电路断开，使用完毕要将选择开关转至交流电压最高档或“OFF”档。⑷滑动变阻器、电阻箱和定值电阻使用过程中要考虑其允许的最大电流。滑动变阻器采用限流接法时，滑动触片开始应位于变阻器阻值最大的位置；滑动变阻器采用分压接法时，滑动触片开始应位于分压为零的位置。⑸电阻箱开始应处于阻值最大状态，调整电阻箱的阻值时，不能由大到小发生突变，以免因为阻值过小而烧坏电阻箱。（三）测量仪器的读数方法1．需要估读的仪器：在常用的测量仪器中，刻度尺、螺旋测微器、电流表、电压表、弹簧秤等读数时都需要估读。因为最终的读数要以有效数字的形式给出，而有效数字的最后一位数字为估计数字，应和误差所在位置一致，在实际操作中，究竟估读到哪一位数字，应由测量仪器的精度（即最小分度值）和实验误差要求两个因素共同决定。根据仪器的最小分度可以分别采用1/2、1/5、1/10的估读方法，一般：最小分度是2的，（包括0.2、0.02等），采用1/2估读，如安培表0～0.6A档；最小分度是5的，（包括0.5、0.05等），采用1/5估读，如电压表0～15V档；最小分度是1的，（包括0.1、0.01等），采用1/10估读，如刻度尺、螺旋测微器、安培表0～3A档、电压表0～3V档等。2．不需要估读的测量仪器：游标卡尺、秒表、电阻箱、天平在读数时不需要估读；欧姆表刻度不均匀，可以不估读或按半刻度估读。⑴游标卡尺的读数：游标卡尺的读数部分由主尺(最小分度为1mm)，和游标尺两部分组成。按照游标的精度不同可分为三种：（a）10分度游标，其精度为0.1mm；（b）20分度游标，其精度为0.05mm；（c）50分度游标，精度为0.02mm。游标卡尺的读数方法是：以游标零刻度线为准在主尺上读出整毫米数L1，再看游标尺上哪条刻度线与主尺上某刻度线对齐，由游标上读出毫米以下的小数L2，则总的读数为：L1+L2。⑵机械秒表的读数：机械秒表的长针是秒针，转一周是30s。因为机械表采用的齿轮传动，指针不可能停留在两小格之间；所以不能估读出比0.1s更短的时间。位于秒表上部中间的小圆圈里面的短针是分针，表针走一周是15min，每小格为0.5min。秒表的读数方法是：短针读数（t1）+长针读数（t2）。⑶电阻箱：能表示出接入电阻值大小的变阻器；读数方法是：各旋扭对应的指示点的示数乘以面板上标记的倍数，它们之和就是电阻箱接入电路的阻值。使用电阻箱时要特别注意通过电阻的电流不能超过允许的最大数值。（四）典例分析例题.1读出下列50分度游标卡尺的示数。解析：从左到右示数依次为：5.30mm；11.48mm；22.80mm。例题.2试读出下列螺旋测微器的读数（工作原理及读数方法与双缝干涉测波长中的测微目镜手轮的读数相同）解析：从左到右测微目镜手轮的读书分别为：0.861mm；3.471mm；7.320mm；11.470mm例题.3按照有效数字规则读出下列电表的测量值。⑴⑵接0~3V量程时读数为2.15V。接0~3A量程时读数为0.80A。接0~15V量程时读数为10.05V。接0~0.6A量程时读数为0.16A。例题.4读出右图所示电阻箱的阻值。解析：86.3Ω。例题.5读出机械秒表的读数。解析：1分39.08秒实验一、研究匀变速直线运动【实验目的】1．练习使用打点计时器，学会用打上点的纸带研究物体的运动．2．掌握判断物体是否作匀变速运动的方法．3．测定匀变速直线运动的加速度．【实验原理】1．打点计时器是一种使用__________的计时仪器，它每隔__________打一次点(电源频率是50Hz)，因此纸带上的点子就表示了和纸带相连的运动物体在不同时刻的位置，研究纸带上点子之间的间隔，就可以了解物体运动的情况．2．由纸带判断物体做匀变速运动的方法：如图所示，0、1、2……为时间间隔相等的各记数点，S1、S2、S3……为相邻两记数点间的距离．若=……=C(恒量)，即若两连续相等的时间间隔里的位移之差为恒量。则与纸带相连的物体的运动为匀变速运动．3．由纸带求物体运动加速度的方法：(1)用“逐差法”求加速度：(2)用v--t图像法：(3)贴纸带法【实验器材】打点计时器；纸带；复写纸片；小车；细绳。一端附有滑轮的长木板；毫米刻度尺；钩码；导线．实验中除了上述器材外，需要的器材还有：__________。【实验步骤】1．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没有滑轮的一端，连接好电路．如图所示．2．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮并在细绳的另一端挂上合适的钩码，试放手后，小车能在长木板上平稳地加速滑行一段距离．把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面．3．把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，让小车运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点．取下纸带，换上新纸带，重复实验三次．4．选择一条比较理想的纸带，舍掉开头的比较密集的点子，确定好记数始点，标明记数点，正确使用毫米刻度尺测量两点间的距离，并把测量结果填入表中，用逐差法求出加速度值，最后求其平均值．还可求出各计数点对应的速度，作v-t图像，求得直线的斜率即为物体运动的加速度．【注意事项】1．小车的加速度应适当大一些，以能在纸带上长约50cm的范围内清楚地取7～8个记数点为宜．2．要防止钩码落地和小车跟定滑轮相撞，纸带打完后及时断开电源．3．每打好一条纸带，将定位轴上的复写纸片换个位置，以保证打点清晰．4．应区别计时器打出的点与人为选取的记数点(一般把计时器打出的5个点作为1个记数点)．选取的记数点不少于6个．5．不要分段测量各段位移，应尽可能地一次测量完毕(可先统一量出到记数起点0之问的距离)．读数时应估读到毫米以下一位．【巩固练习】如图是某同学测量匀变速直线运动的加速度时，从若干纸带中选中的一条纸带的一部分，他每隔4个点取一个计数点，图上注明了他对各计数点间距离的测量结果。（1）为了验证小车的运动是匀变速运动，请进行下列计算，填入表内（单位：cm）s2－s1s3－s2s4－s3s5－s4s6－s5各位移差与平均值最多相差______cm，由此可以得出结论：小车的运动是________。（2）物体的加速度a=______m/s2。（3）计算各点瞬时速度。vA=______m/s作v-t图并确定物体的加速度a=__________m/s2。实验二、探究弹簧弹力和弹簧伸长的关系【实验目的】1．探索弹力与弹簧伸长的定量关系2．学习通过对实验数据的数学分析（列表法和图像法），探究弹簧产生的弹力与弹簧伸长之间的变化规律【实验原理】弹簧受到拉力会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等，弹簧的伸长越大；弹力也就越大。【实验器材】弹簧，相同质量的砝码若干，铁架台一个（用来悬挂弹簧），刻度尺。【实验步骤】（1）将铁架台放在实验桌上，将弹簧悬挂在铁架台上。弹簧竖直静止时，测出弹簧的原长l0，并填入实验记录中。（2）依次在弹簧下挂上一个砝码、两个砝码、三个砝码……。每次，在砝码处于静止状态时，测出弹簧的总长或伸长，并填入实验记录中。（3）根据测得的数据，以力F为纵坐标，以弹簧的伸长量Δl为横坐标，根据表中所测数据在坐标纸上描点。（4）作弹簧的F-Δl图像。按照坐标图中各点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线（包括直线）。所画的点不一定正好在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同。（5）以弹簧的伸长为自变量，写出曲线所代表的函数，首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数……（6）解释函数表达式中常数的物理意义。【实验数据记录和处理】弹簧原长l0=_______________m弹簧F-Δl实验图像：【实验结论】弹簧弹力大小跟弹簧伸长长度的函数表达式__________。可见，在弹簧的弹性限度内，弹簧的弹力跟弹簧的