2014高考物理实验总结(精华版)

物理实验专题一：误差和有效数字㈠．误差1.误差的概念：实验中得到的测量值与真实值的差异称为误差2.误差的种类：按照产生误差的原因，误差可分为系统误差和偶然误差⑴．由于实验原理不够完善、实验方法比较粗略、实验仪器不够精确等客观原因产生的误差，称为系统误差。系统误差的特点是测量数据和真实值相比较总是偏大或总是偏小。用多次测量取平均值的方法不能减小或消除系统误差。只有通过完善实验原理、改进实验方法、提高仪器精度，才能减小系统误差。⑵．各种偶然因素（例如气候、温度、湿度和实验者的素质与技能……等等）对测量仪器、被测对象、实验人员的影响造成的误差叫做偶然误差。偶然误差的特点是测量数据与真实值相比较，时而偏大，时而偏小。可以用多次实验取平均值的方法减小偶然误差。㈡．有效数字：带有一位不可靠数字的近似数称为有效数字注意：⑴．有效数字中只能有一位不可靠数。⑵．小数点后面最后一位的零是有意义的不能随便舍去和添加，而小数中的第一个非零数字前面的零是用来表示小数点的位置的，不是有效数字。例如：48、4.8、4.80、4.800是不一样的，它们分别是两位、三位和四位有效数字；3.6、0.36、0.036、0.0036都是两位有效数字，只是它们的大小不一样；45800和44.5810是不一样的，前者是五位有效数字，最后一个零是不可靠数字。后者是三位有效数字，其中8是不可靠数字。考纲内容说明113．长度的测量114．研究匀速直线运动115．探究弹力和弹簧伸长的关系116．验证力的平行四边形定则117．验收动量守恒定律118．研究平抛物体的运动119．验证机械能守恒定律120．用单摆测定重力加速度121．用油膜法估测分子的大小122．用描述法画出电场中平面上的等势线123．测定金属的电阻率（同时练习使用螺旋测微器）124．描绘小电珠的伏安特性曲线125．把电流表改装为电压表126．测定电源的电动势和内阻127．用多用电表探索黑箱内的电学元件128．练习使用示波器129．传感器的简单应用130．测定玻璃的折射率131．用双缝干涉测光的波长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点器、弹簧测力计、温度表、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实验知识整合1基本仪器：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点器、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱、示波器、弹簧测力计、温度表等2实验分类：基本仪器的使用［方法归纳］1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、2．在力学和电学实验中，常需要利用测量工具直接测量基本物理量．基本物理量测量仪器力学长度刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器时间秒表（停表）、打点计时器质量天平电学电阻（粗测）欧姆表、电阻箱电流电流表电压电压表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0123V05101550202515往下估读。例如⑴读出上左图中被测物体的长度。⑴6.50cm。⑵用3V量程时电压表读数为多少？用15V量程时又为多少？⑵1.14,15v量程时最小刻度为0.5V，只读到0.1V这一位，应为5.7V。⑶右图中秒表的示数是多少分多少秒？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。当分针在前0.5分内时，秒针在0~30秒内读数；当分针在后0.5分内时，秒针在30~60秒内读数。因此图中秒表读数应为3分48.75秒（这个5是估读出来的）。②游标卡尺⑴10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（不能读某）。其读数准确到0.1mm。⑵20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。⑶50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。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天平天平使用前首先要进行调节。调节分两步：调底座水平和横梁水平（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01234567891003123343563783941104312144516471849205122532426555728590126789101134512131401234567890012345678910线圈01002003004005006007008009001000mg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）。⑤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：⑴选挡。一般比被测电阻的估计值低一个数量级，如估计值为200Ω就应该选×10的倍率。⑵调零。⑶将红黑表笔接被测电阻两端进行测量。⑷将指针示数乘以倍率，得测量值。⑸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。⑥电阻箱右图中的电阻箱有6个旋钮，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84580.2Ω。【特别提示】一般来说，除游标卡尺、秒表、电阻箱外，其他测量仪器的读数都需要估读，即读到精度的下一位．1.研究匀变速直线运动右图为打点计时器打下的纸带。选点迹清楚的一条，舍掉开始比较密集的点迹，从便于测量的地方取一个开始点O，然后每5个点取一个计数点A、B、C、D…。测出相邻计数点间的距离s1、s2、s3…利用打下的纸带可以：⑴求任一计数点对应的即时速度v：如Tssvc232(其中T=5×0.02s=0.1s）⑵利用“逐差法”求a：23216549Tssssssa⑶利用上图中任意相邻的两段位移求a：如223Tssa⑷利用v-t图象求a：求出A、B、C、D、E、F各点的即时速度，画出如右的v-t图线，图线的斜率就是加速度a。×0.1×10×1×1K×10K×100176543289017654328901765432890176543289017654328901765432890t/s0T2T3T4T5T6Tv/(ms-1)BCDs1s2s3A2.探究弹力和弹簧伸长的关系（胡克定律）利用右图装置，改变钩码个数，测出弹簧总长度和所受拉力（钩码总重量）的多组对应值，填入表中。算出对应的弹簧的伸长量。在坐标系中描点，根据点的分布作出弹力F随伸长量x而变的图象，从而发确定F-x间的函数关系。解释函数表达式中常数的物理意义及其单位。该实验要注意区分弹簧总长度和弹簧伸长量。对探索性实验，要根据描出的点的走向，尝试判定函数关系。（这一点和验证性实验不同。）3.互成角度度两个力的合成该实验是要用互成角度的两个力和另一个力产生相同的效果，看其用平行四边形定则求出的合力与这一个力是否在实验误差允许范围内相等，如果在实验误差允许范围内相等，就验证了力的合成的平行四边形定则。4.研究平抛物体的运动（用描迹法）该实验的实验原理：平抛运动可以看成是两个分运动的合成：一个是水平方向的匀速直线运动，其速度等于平抛物体的初速度；另一个是竖直方向的自由落体运动。利用有孔的卡片确定做平抛运动的小球运动时的若干不同位置，然后描出运动轨迹，测出曲线任一点的坐标x和y，利用vtx、221gty就可求出小球的水平分速度，即平抛物体的初速度。注意事项：⑴斜槽末端的切线必须水平。⑵用重锤线检验坐标纸上的竖直线是否竖直。⑶以斜槽末端所在的点为坐标原点。⑷如果是用白纸，则应以斜槽末端所在的点为坐标原点，在斜槽末端悬挂重锤线，先以重锤线方向确定y轴方向，再用直角三角板画出水平线作为x轴，建立直角坐标系。⑸每次小球应从斜槽上的同一位置由静止开始下滑。5.验证动量守恒定律由于v1、v1/、v2/均为水平方向，且它们的竖直下落高度都相等，所以它们飞行时间相等，若以该时间为时间单位，那么小球的水平射程的数值就等于它们的水平速度。在右图中分别用OP、OM和O/N表示。因此只需验证：m1OP=m1OM+m2(O/N-2r）即可。注意事项：⑴必须以质量较大的小球作为入射小球（保证碰撞后两小球都向前运动）。⑵小球落地点的平均位置要用圆规来确定：用尽可能小的圆把所有落点都圈在里面，圆心就是落点的平均位置。⑶所用的仪器有：天平、刻度尺、游标卡尺（测小球直径）、碰撞实验器、复写纸、白纸、重锤、两个直径相同质量不同的小球、圆规。⑷若被碰小球放在斜槽末端，而不用支柱，那么两小球将不再同时落地，但两个小球都将从斜槽末端开始做平抛运动，于是验证式就变为：m1OP=m1OM+m2ON，两个小球的直径也不需测量了。6.验证机械能守恒定律012345GGRraa图1图2验证自由下落过程中机械能守恒，图示纸带的左端是用夹子夹重物的一端。注意事项：⑴要多做几次实验，选点迹清楚，且第一、二两点间距离接近2mm的纸带进行测量。⑵用刻度尺量出从0点到1、2、3、4、5各点的距离h1、h2、h3、h4、h5，利用“匀变速直线运动中间时刻的即时速度等于该段位移内的平均速度”，算出2、3、4各点对应的即时速度v2、v3、v4，验证与2、3、4各点对应的重力势能减少量mgh和动能增加量221mv是否相等。⑶由于摩擦和空气阻力的影响，本实验的系统误差总是使221mvmgh⑷本实验不需要在打下的点中取计数点。也不需要测重物的质量。7.用单摆测定重力加速度摆长的测量：让单摆自由下垂，用米尺量出摆线长L/（读到0.1mm），用游标卡尺量出摆球直径（读到0.1mm）算出半径r，则摆长L=L/+r注意事项：开始摆动时需注意：摆角要小于5°（保证做简谐运动）；不要使摆动成为圆锥摆。必须从摆球通过最低点时开始计时，测出单摆做50次全振动所用时间，算出周期的平均值T。改变摆长重做几次实验，计算每次实验得到的重力加速度，再求这些重力加速度的