資源簡介

2008年物理實驗復習專題之精品
一、2008年與2007年考綱內容方面對實驗部分要求的變化
變動要求及所屬模塊
2008年
必修Ⅰ
1、研究勻變速直線運動
2、探究彈力和彈簧伸長的關系
3、驗證力的平行四邊形定則
4、驗證牛頓運動定律
必修Ⅱ
5、探究動能定理
6、驗證機械能守恒定律
選修3－1
7、測定金屬的電阻率（同時練習使用螺旋測微器）
8、描繪小電珠的伏安特性曲線
9、測定電源的電動勢和內阻
10、練習使用多用電表
選修3－2
11、傳感器的簡單使用
選修3－3
12、用油膜法估測分子的大小
選修3－4
13、探究單擺的運動、用單擺測定重力加速度
14、測定玻璃的折射率
15、用雙縫干涉測光的波長
選修3－5
16、驗證動量守恒定律
新增加的實驗
4、驗證牛頓運動定律
5、探究動能定理
刪除的實驗
1、研究平拋物體的運動
2、用描跡法畫出電場中平面上的等勢線
3、把電流表改裝成電壓表
4、練習使用示波器
5、長度的測量
表述有變化的實驗
1、傳感器的簡單應用
1、傳感器的簡單使用
2、用多用電表探索黑箱內的電學元件
2、練習使用多用電表
3、用電流表和電壓表測電池的電動勢和內阻
3、測定電源的電動勢和內阻
4、用單擺測量重力加速度
4、探究單擺運動、用單擺測定重力加速度
基本儀器的使用（13種）
刻度尺、游標卡尺、螺旋測微器、天平、秒表、電火花計時器（或電磁打點計時器）、彈簧秤、電流表、電壓表、多用電表、滑動變阻器、電阻箱、溫度計。
二、2008年與2007年考綱能力方面對實驗部分要求的變化
2008年考綱實驗能力要求
2007年考綱實驗能力要求
實驗與探究能力：能獨立完成表2、表3中所列的實驗，能明確實驗目的，能理解實驗原理和方法，能控制實驗條件，會使用儀器，會觀察、分析實驗現象，會記錄、處理實驗數據，并得出結論，對結論進行分析和評價；能發現問題、提出問題，并制定解決方案；能運用已學過的物理理論、實驗方法和實驗儀器去處理問題，包括簡單的設計性實驗。
實驗能力：能獨立完成“知識內容表”中所列的實驗，能明確實驗目的，能理解實驗原理和方法，能控制實驗條件，會使用儀器，會觀察、分析實驗現象，會記錄、處理實驗數據，并得出結論，能靈活地運用已學過的物理理論、實驗方法和實驗儀器去處理問題。
三、近三年高考對實驗的考查點分布統計
（一）實驗基礎知識和基本儀器
年份及考卷
考點內容
題型
分值
2007
北京理綜卷
游標卡尺的讀數
填空題
6
重慶理綜卷
歐姆表的使用、讀數
填空題
6
天津理綜卷
歐姆表的使用、讀數
填空題
6
2006
天津理綜卷
螺旋測微器的讀數
填空題
4
全國理綜卷（Ⅲ）
螺旋測微器的讀數
填空題
5
全國理綜卷（Ⅱ）
游標卡尺的讀數
填空題
5
全國理綜卷（Ⅰ）
使用彈簧秤的注意事項
填空題
5
北京理綜卷
歐姆表的使用、讀數
填空題
18
2005
豫冀魯浙閩卷
螺旋測微器的讀數
填空題
5
北京理綜卷
電阻箱讀數
填空題
3
甘寧青海理綜卷
螺旋測微器的讀數
填空題
4
（二）力學實驗
年份及考卷
考點內容
題型
分值
2007
重慶理綜卷
研究勻變速直線運動
數據處理、填空
11
2006
廣東物理卷
研究勻變速直線運動
填空題
4
全國理綜卷（Ⅰ）
驗證平行四邊形定則
填空題
5
江蘇物理卷
探究彈力和彈簧伸長關系
計算、作圖題
10
上海物理卷
運動物體所受空氣阻力與運動速度關系
填空、問答題
7
2005
上海物理卷
用打點計時器研究自由落體運動
填空題
5
（三）電學實驗
年份及考卷
考點內容
題型
分值
2007
全國理綜卷（Ⅰ、Ⅲ）
測量電壓表內電阻
畫電路圖、填空
11
全國理綜卷（Ⅱ）
描繪小燈泡的伏安特性曲線
儀器及電路選擇填空
6
北京理綜卷
燈絲電阻R隨電壓U變化的圖象
儀器選擇、圖像分析、填空
12
上海物理卷
描繪小燈泡的伏安特性曲線
電路選擇、作圖、填空
7
天津理綜卷
測電源的電動勢和內電阻
分析圖像數據、填空
11
2006
江蘇物理卷
電表改裝
畫電路圖、實物連線、填空
12
全國理綜卷（Ⅰ）
測電源的電動勢和內電阻
畫電路圖、填空
12
全國理綜卷（Ⅱ）
測量電流表內電阻
實物連線、填空
12
全國理綜卷（Ⅲ）
測量電壓表內電阻
實物連線、填空
12
上海物理卷
電阻測量、電表選擇、故障分析
畫電路圖、填空
13
2005
上海物理卷
描繪小燈泡的伏安特性曲線
畫電路圖、作圖、填空題
10
江蘇物理卷
黑盒子問題
作圖、填空
12
廣東物理卷
測電源的電動勢和內電阻
問答、填空
12
（四）電路的設計
年份及考卷
考點內容
題型
分值
2007
全國理綜卷（Ⅰ、Ⅲ）
測量電壓表內電阻
畫電路圖、填空
11
全國理綜卷（Ⅱ）
描繪小燈泡的伏安特性曲線
儀器及電路選擇、填空
6
北京理綜卷
燈絲電阻R隨電壓U變化的圖象
儀器選擇、圖像分析、填空
12
上海物理卷
描繪小燈泡的伏安特性曲線
電路選擇、作圖、填空
7
廣東物理卷
測電源的電動勢和內電阻
實驗步驟、誤差分析、填空
11
2006
廣東物理卷
研究熱敏電阻的伏安特性
畫電路圖、實物連線、填空
12
全國理綜卷（Ⅰ）
測電源的電動勢和內電阻
畫電路圖、填空
12
全國理綜卷（Ⅲ）
測量電壓表內電阻
實物連線、填空
12
上海物理卷
電路控制
畫電路圖、填空
5
2005
上海物理卷
描繪小燈泡的伏安特性曲線
畫電路圖、作圖、填空題
10
江蘇物理卷
測多用電表內阻
問答
8
渝、川等理綜卷
電阻測量
畫電路圖、實物連線、填空
15
（五）選做部分實驗的考察
年份及考卷
考點內容
題型
分值
2007
全國理綜卷（Ⅰ、Ⅲ）
研究雙縫干涉測定波長
實驗結果分析、填空
6
全國理綜卷（Ⅱ）
測定玻璃磚的折射率
光路作圖、結果分析、填空
11
四川理綜卷
用單擺測定重力加速度
實驗設計、填空
11
2006
天津理綜卷
用雙縫干涉測光的波長
儀器排序、讀數、數據處理
11
廣東物理卷
用雙縫干涉測光的波長
儀器填空、原理、填空
6
廣東物理卷
熱力學第二定律
熱力學第二定律實質填空
6
2005
廣東物理卷
測定半圓形玻璃磚的折射率
實驗現象分析、操作事項
8
四、實驗命題趨勢分析
（一）考情分析：通過以上數據統計分析可以看出，實驗專題涉及的考點主要有：常用的基本物理實驗儀器、物理分組實驗、重要演示實驗。考查中要求學生具有獨立完成實驗的能力，包括理解實驗原理、實驗目的及要求，了解材料、用具，掌握實驗方法步驟，會控制實驗條件和使用實驗儀器，會處理實驗安全問題，會觀察、分析和解釋實驗中產生的現象、數據，并得出合理的實驗結論。要求學生能根據要求靈活運用已學過的自然科學理論、實驗方法和儀器，設計簡單的實驗方案并處理相關的實驗問題。
（二）考向走勢：儀器的使用是實驗考核的基礎內容。無論是實驗設計，還是原理分析，往往都涉及基本儀器的使用，所以一些基本儀器的原理、使用方法、注意事項和讀數等，在近幾年的高考試題中不斷出現，長度和電路量的測量及相關儀器的使用是出題最頻繁的知識點。
近年來，高考實驗題已跳出了課本分組實驗的范圍，不僅延伸到演示實驗中，而且出現了遷移類實驗、應用型實驗、設計型實驗，甚至還出現了“研究性學習”類實驗。這類試題對考生的要求較高，要求考生能將課本中分組實驗和演示實驗的實驗原理、實驗方法遷移到新的背景中，能深刻理解物理概念和規律，并能靈活運用，還要具有較強的創新能力。
（三）高考中涉及到的實驗類型及處理思路：創新實驗題在近年來高考題中頻繁出現，創新實驗可分為遷移類實驗、應用型實驗、設計型實驗、“研究性學習”類實驗等類型。
1．遷移類實驗：這類實驗題具有如下特點：它們基本上都不是課本上現成的實驗，但其原理、方法以及所要求的知識均是學生所學過的，即用“學過的實驗方法”、“用過的儀器”進行新的實驗，以考查其基本實驗能力和理解、推理、遷移的能力。
解決這類問題的基本思路和方法是：仔細閱讀題目，理解題意，在了解所介紹的實驗儀器的基本原理、使用方法的基礎上，運用以前所學過的知識、使用過的儀器和做過實驗的方法，進行情景遷移、聯想類比，就可解決問題。
2．應用型實驗：這類實驗題具有如下特點：它們基本上以生活、生產和現代科技中的某一實際問題為背景立意命題，且多以信息題的形式出現，要求學生能夠從題給的文字、圖表中捕獲有效信息，運用所學的基礎知識來解答。
解決這類問題的基本思路和方法是：在熟悉各種儀器的使用的前提下，仔細閱讀題目，理解題意，從題給的文字、圖表中捕獲有效信息，從中找出規律，通過聯想、等效、類比等思維方法建立與新情景對應的物理模型，并在舊知識與物理模型之間架設橋梁，并將舊知識遷移并運用到新情景中去，然后進行推理、計算，從而解決問題。
3．設計型實驗：這類實驗一般要求學生根據題目提出的目的、要求和給出的器材，設計出實驗方案。要求深刻理解物理概念和規律，并能靈活運用，具有較強的創新能力。能將課本中分組實驗和演示實驗的實驗原理、實驗方法遷移到新的背景中，進而設計出實驗方案。
解決這類問題的基本思路和方法是：明確實驗目的→設計實驗原理→根據實驗原理設計多種實驗方案→對實驗方案進行可行性分析，篩選確定最佳方案→根據所定方案選擇實驗器材→擬定實驗步驟→對實驗數據進行處理→得出實驗結論，并進行誤差分析。值得一提的是，依據不同的實驗原理選擇不同的實驗方案時，應遵循科學性，可行性，精確性，簡便、直觀性這四條基本原則。
4．“研究性學習”類實驗：這類實驗題具有如下特點：以學生在開展研究性學習的活動中所遇到的問題為背景命題，要求學生根據題給條件設計某些實驗方案，或給出一些儀器（或實驗步驟）來求解某個物理量，或對某些設計出的實驗，分析其實驗數據得到規律，并對可能產生的誤差進行分析。如果試題是要求設計方案，其答案往往具有開放性，側重考查學生的發散思維能力和創新能力。如果試題是對某些設計出的實驗進行數據和誤差分析，則要求學生具有扎實的基礎知識和實驗能力。
解決這類問題的基本思路和方法是：在熟悉各種儀器的使用方法、基本實驗原理、方法和步驟的前提下，仔細閱讀題目，理解題意，根據題給要求，廣泛聯想，設計出合理的實驗方案即可。當然，所設計出的方案應盡可能簡單、方便。對于數據處理和誤差分析的試題，則應根據題目所給的文字、圖表等信息進行分析，找出各物理量之間的關系（定性或定量的關系）并總結出其變化規律，把握問題的本質特征。
五、實驗復習對策
專題一 高中物理實驗常用基礎知識
（一）常用實驗原理的設計方法
1．控制變量法：如：在“驗證牛頓第二定律的實驗”中，加速度、力和質量的關系控制。在“研究單擺的周期”中，擺長、偏角和擺球質量的關系控制等等。
2．理想化方法：用伏安法測電阻時，選擇了合適的內外接方法，一般就忽略電表的非理想性。
3．等效替代法：某些量不易測量，可以用較易測量的量替代，從而簡化實驗。在“驗證碰撞中的動量守恒”的實驗中，兩球碰撞后的速度不易直接測量，在將整個平拋時間定為時間單位后，速度的測量就轉化為對水平位移的測量了。
4．模擬法：當實驗情景不易創設或根本無法創設時，可以用物理模型或數學模型等效的情景代替，盡管兩個情景的本質可能根本不同。“描繪電場中的等勢線”的實驗就是用電流場模擬靜電場。
5．微小量放大法：微小量不易測量，勉強測量誤差也較大，實驗時常采用各種方法加以放大。卡文迪許測定萬有引力恒量，采用光路放大了金屬絲的微小扭轉；在觀察玻璃瓶受力后的微小形變時，使液體沿細玻璃管上升來放大瓶內液面的上升。
（二）常見實驗數據的收集方法
1．利用測量工具直接測量基本物理量
模塊
基本物理量
測量儀器
力學
長度
刻度尺、游標卡尺、螺旋測微器
時間
秒表（停表）、打點計時器
質量（力）
天平（彈簧秤）
電學
電阻（粗測）
歐姆表、電阻箱
電流（電壓）
電流表（電壓表）
熱學
溫度
溫度計
2．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系，將待測物理量的測量轉化為基本物理量的測量。
模塊
待測物理量
基本測量方法
力學
速度
①利用紙帶，；②利用平拋，
加速度
①利用紙帶，逐差法；②利用單擺
功
根據轉化為測量m、v
電學
電阻（精確測量）
①根據轉化為測量U、I（伏安法）；②電阻箱（半偏、替代）
電功率
根據P=UI轉化為測量U、I
電源電動勢
根據E＝U＋Ir轉化為測量U、I 然后聯立方程求解或運用圖像處理
（三）常用實驗誤差的控制方法
為了減小由于實驗數據而引起的偶然誤差，常需要采用以下方法控制實驗誤差。
1．多次測量求平均值，這是所有實驗必須采取的辦法，也是做實驗應具有的基本思想。
2．積累法。一些小量直接測量誤差較大，可以累積起來測量，以減小誤差。“用單擺測定重力加速度”的實驗中，為了減小周期的測量誤差，不是測量完成一次全振動的時間，而是測量完成30~50次全振動的時間。
（四）常用實驗數據的處理方法
1．列表法：在記錄和處理數據時，常將數據列成表格。數據列表可以簡單而又明確的表示出有關物理量之間的關系，有助于找出物理量之間的規律性的聯系。列表的要求是①寫明表的標題或加上必要的說明；②必須交待清楚表中各符號所表示的物理量的意義，并寫明單位；③表中的數據要正確反映測量結果的有效數字。
2．作圖法：用作圖法處理實驗數據是物理實驗中最常用的方法之一。用作圖法處理數據的優點是直觀、簡便，有取平均的效果，由圖線的斜率、截距、所包圍面積和圖線的交點等可以研究物理量之間的變化及其關系，找出規律。作圖的規則是：①作圖一定要用坐標紙．坐標紙的大小要根據測量數據有效數字的多少和結果的需要來定；②要標明坐標軸名、單位，在軸上每隔一定相等的間距按有效數字位數標明數值；③圖上連線要是光滑曲線（或直線），連線時不一定要通過所有的數據點，而是要使數據點在線的兩側合理的分布；④在圖上求直線的斜率時，要選取線上相距較遠的兩點，不一定要取原來的數據點；⑤作圖時常設法使圖線線性化，即“化曲為直”。
3．平均值法：將測定的若干組數相加求和，然后除以測量次數．必須注意，求取平均值時應該按原來測量儀器的準確度決定保留的位數。
4．逐差法：這就是用打點計時器打出的紙帶計算加速度時用到的方法，這種方法充分利用了測量數據，具有較好的取平均的效果。
（五）有關誤差分析的問題
要求認識誤差問題在實驗中的重要性，了解誤差的概念，知道系統誤差和偶然誤差；知道用多次測量求平均值的方法減小偶然誤差；能在某些實驗中分析誤差的主要來源；不要求計算誤差。要熟練掌握常見實驗的誤差情況及分析方法。
專題二 常用基本儀器的使用與讀數
物理《考試說明》中要求學生熟練掌握的基本儀器有13種，除打點計時器和滑動變阻器不需要讀數外，其余11種都涉及到讀數問題。其中游標卡尺、螺旋測微器的讀數問題，在歷年的高考題中出現頻率較高，另外像彈簧秤、歐姆表的讀數問題也時有涉及，應為本專題的復習重點。凡涉及需要估讀的儀器應當解決好：怎樣估讀、估讀到哪一位數等問題，這是本專題的難點所在。
（一）測量儀器使用常規
對于測量儀器的使用，首先要了解測量儀器的量程、精度、使用注意事項和讀數方法。
1．關于量程問題：這是保護測量儀器的一項重要參數，特別是天平、彈簧秤、溫度計、電流表、電壓表和多用電表等，超量程使用會損壞儀器，所以實驗時要根據實驗的具體情況選擇量程適當的儀器。在使用電流表、電壓表時，選用量程過大的儀器，采集的實驗數據過小，會造成相對誤差較大，應選擇使測量值位于電表量程的1/3以上的電表；使用多用電表測電阻時，應選擇適當的檔位，使歐姆表的示數在電表的中值附近。
2．關于精度問題：所選用儀器的精度直接影響著測量讀數的有效數字的位數，因此應在使用前了解儀器的精度，即看清儀器的最小分度值。其中螺旋測微器和秒表的最小分度是一定的。但游標卡尺上游標尺的最小分度、天平游碼標尺的最小分度、彈簧秤和溫度計刻線的最小分度，都因具體的儀器情況不同而有所差異，電流表、電壓表和多用電表則會因所選擇的檔位不同而造成最小分度值有所不同，因此在進行這些儀器的讀數時，一定要看清所選的檔位。
3．使用注意事項：一般不同的儀器在使用中都有其特殊的要求，以下幾點要特別注意：
⑴天平在進行測量前應先調平衡。
⑵打點計時器所用電源要求為4～6V的交流電源。
⑶多用電表的歐姆檔每次換檔后要重新調零，被測電阻要與電路斷開，使用完畢要將選擇開關轉至交流電壓最高檔或“OFF”檔。
⑷滑動變阻器、電阻箱和定值電阻使用過程中要考慮其允許的最大電流。滑動變阻器采用限流接法時，滑動觸片開始應位于變阻器阻值最大的位置；滑動變阻器采用分壓接法時，滑動觸片開始應位于分壓為零的位置。
⑸電阻箱開始應處于阻值最大狀態，調整電阻箱的阻值時，不能由大到小發生突變，以免因為阻值過小而燒壞電阻箱。
（二）測量儀器的讀數方法
1．需要估讀的儀器：在常用的測量儀器中，刻度尺、螺旋測微器、電流表、電壓表、天平、彈簧秤等讀數時都需要估讀。因為最終的讀數要以有效數字的形式給出，而有效數字的最后一位數字為估計數字，應和誤差所在位置一致，在實際操作中，究竟估讀到哪一位數字，應由測量儀器的精度（即最小分度值）和實驗誤差要求兩個因素共同決定。
　　根據儀器的最小分度可以分別采用1/2、1/5、1/10的估讀方法，一般：
最小分度是2的，（包括0.2、0.02等），采用1/2估讀，如安培表0～0.6A檔；
最小分度是5的，（包括0.5、0.05等），采用1/5估讀，如安培表0～15V檔；
最小分度是1的，（包括0.1、0.01等），采用1/10估讀，如刻度尺、螺旋測微器、安培表0～3A檔、電壓表0～3V檔等，當測量精度要求不高或儀器精度不夠高時，也可采用1/2估讀。
2．不需要估讀的測量儀器：游標卡尺、秒表、電阻箱在讀數時不需要估讀；歐姆表刻度不均勻，可以不估讀或按半刻度估讀。
⑴游標卡尺的讀數：游標卡尺的讀數部分由主尺(最小分度為1mm)，和游標尺兩部分組成。按照游標的精度不同可分為三種：（a）10分游標，其精度為0.1mm；（b）20分游標，其精度為0.05mm；（c）50分游標，精度為0.02mm。游標卡尺的讀數方法是：以游標零刻度線為準在主尺上讀出整毫米數L1，再看游標尺上哪條刻度線與主尺上某刻度線對齊，由游標上讀出毫米以下的小數L2，則總的讀數為：L1+ L2。
⑵機械秒表的讀數：機械秒表的長針是秒針，轉一周是30s。因為機械表采用的齒輪傳動，指針不可能停留在兩小格之間；所以不能估讀出比0.1 s更短的時間。位于秒表上部中間的小圓圈里面的短針是分針，表針走一周是15 min，每小格為0.5 min。秒表的讀數方法是：短針讀數（t1）+長針讀數（t2）。
⑶電阻箱：能表示出接入電阻值大小的變阻器；讀數方法是：各旋扭對應的指示點的示數乘以面板上標記的倍數，它們之和就是電阻箱接入電路的阻值。使用電阻箱時要特別注意通過電阻的電流不能超過允許的最大數值。
（三）典例分析
【例題1】讀出下列50分度游標卡尺的示數。
〖解析〗從左到右示數依次為：5.24mm；11.50mm；22.82mm。
【例題2】試讀出下列螺旋測微器的讀數（工作原理及讀數方法與雙縫干涉測波長中的測微目鏡手輪的讀數相同）
〖解析〗從左到右測微目鏡手輪的讀書分別為：0.861mm；3.471mm；7.320mm；11.472mm
【例題3】按照有效數字規則讀出下列電表的測量值。
⑴ ⑵

接0~3V量程時讀數為________V。 接0~3A量程時讀數為_______A。
接0~15V量程時讀數為_______V。 接0~0.6A量程時讀數為______A。
〖解析〗⑴2.17；10.8；⑵0.80；0.16
【例題4】讀出右圖所示電阻箱的阻值。
〖解析〗86.3Ω。
【例題5】讀出機
械秒表的讀數。
〖解析〗99.8s。
專題三 力學實驗
物理《考試說明》中確定的力學實驗有：研究勻變速直線運動、探究彈力和彈簧伸長的關系、驗證力的平行四邊形定則、驗證牛頓運動定律、探究動能定理、驗證機械能守恒定律。其中有四個實驗與紙帶的處理有關，可見力學實驗部分應以紙帶的處理，打點計時器的應用為核心來展開復習。近幾年力學實驗中與紙帶處理相關的實驗、力學創新實驗是高考的熱點內容，以分組或演示實驗為背景，考查對實驗方法的領悟情況、靈活運用學過的實驗方法設計新的實驗是高考實驗題的新趨勢。要求考生掌握常規實驗的數據處理方法，能將課本中分組實驗和演示實驗的實驗原理、實驗方法遷移到新的背景中，深刻理解物理概念和規律，并能靈活運用，要求考生有較強的創新能力。
在復習過程中，應以掌握常規實驗原理、實驗方法、規范操作程序、數據處理方法等為本，同時從常規實驗中，有意識的、積極的提取、積累一些有價值的方法。逐步過渡到靈活運用學過的實驗方法設計新的實驗。
（一）打點計時器系列實驗中紙帶的處理
1．紙帶的選取：一般實驗應用點跡清晰、無漏點的紙帶中選取有足夠多點的一段作為實驗紙帶。在“驗證機械能守恒定律”實驗中還要求紙帶包含第一、二點，并且第一、二兩點距離接近2.0mm。
2．根據紙帶上點的密集程度選取計數點。打點計時器每打n個點取一個計數點，則計數點時間間隔為n個打點時間間隔，即T=0.02n（s）。一般取n＝5，此時T=0.1s。
3．測量計數點間距離。為了測量、計算的方便和減小偶然誤差的考慮，測量距離時不要分段測量，盡可能一次測量完畢，即測量計數起點到其它各計數點的距離。如圖所示，則由圖可得：
，，，，，
4．判定物體運動的性質：
⑴若、、、、、基本相等，則可判定物體在實驗誤差范圍內作勻速直線運動。
⑵設△s1=－，△s2=－，△s3=－，△s4=－，△s5=－
若△s1、△s2、△s3、△s4、△s5基本相等，則可判定物體在實驗誤差范圍內作勻變速直線運動。
⑶測定第n點的瞬時速度。物體作勻變速直線運動時，在某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度。即測出第n點的相鄰的前、后兩段相等時間T內的距離，由平均速度公式就可求得，如上圖中第4點的瞬時速度為：。
⑷測定作勻變速直線運動物體的加速度，一般用逐差法求加速度。將如上圖所示的連續相等時間間隔T內的位移、、、、、分成兩組，利用可得：、、，再算出的、、平均值，即：就是所測定作勻變速直線運動物體的加速度。若為奇數組數據則將中間一組去掉，然后再將數據分組利用逐差法求解。
（二）設計性實驗的設計思路與典例分析
【例題1】做勻加速直線運動的小車，牽引一條紙帶通過打點計時器，交流電源的頻率為50Hz，由紙帶上打出的某一點開始，每5個點剪下一段紙帶，按圖所示，使每一條紙帶下端與x軸重合，左邊與y軸平行，將紙帶段粘貼在直角坐標系中，則小車運動的加速度是 m/s2（保留兩位有效數字）。
【命題意圖】本題考查了勻變速直線運動的紙帶處理，同時還要明確計數點的選取以及相隔時間的計算問題。要求學生能把常見的紙帶數據處理中的數據與圖中紙帶的長度建立聯系，獲得相關數據，然后求得實驗結果。
【解析】由題意可得，每段紙帶的長度就是相鄰相等時間間隔內小車的位移，由圖示數據可得，而相隔時間為T＝0.02×5s＝0.1s，根據，可得小車的加速度為：。
【變式題】（2006年上海）伽利略通過研究自由落體和物塊沿光滑斜面的運動，首次發現了勻加速運動規律。伽利略假設物塊沿斜面運動與物塊自由下落遵從同樣的法則，他在斜面上用刻度表示物塊滑下的路程，并測出物塊通過相應路程的時間，然后用圖線表示整個運動過程，如圖所示。圖中OA表示測得的時間，矩形OAED的面積表示該時間內物塊經過的路程，則圖中OD的長度表示 。P為DE的中點，連接OP且延長交AE的延長線于B，則AB的長度表示 。
【解析】OA時間段的平均速度；A時刻的瞬時速度。
【例題2】（2002年廣東）一個有一定厚度的圓盤，可以繞通過中心的水平軸轉動。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，米尺，紙帶，復寫紙片。
實驗步驟：⑴如圖所示，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后，固定在待測圓盤的側面上，使得圓盤轉動時，紙帶可以卷在圓盤側面上。
⑵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。
⑶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的角速度的表達式為ω=__ ______。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所示。求得的角速度為_________。
【命題意圖】利用打點計時器求轉盤的角速度，這是本題的創新之處，轉盤邊緣的線速度與紙帶的線速度相等是解決本題的關鍵。此題的實驗器材、和實驗步驟題干中已經給出，不需考生自己設計，對于此類常規試題略加變化的創新題型，能否有效排除干擾信息，直指問題關鍵是高考考查能力的一種全新命題方式。本題也可以在實驗器材及實驗步驟設計上進行深化考查，從而變成設計性實驗。
【解析】①設T為電磁打點計時器打點的時間間隔，r為圓盤的半徑，x1、x2分別是紙帶上選定的兩點所對應的米尺上的刻度值，n為選定的兩點間的打點數（含兩點）。則紙帶的速度為，由于紙帶與圓盤之間不打滑，則圓盤邊緣的線速度亦為，由勻速圓周運動的規律有，聯立上面兩式可得圓盤勻速轉動時的角速度為：（n=2，3，……）②在圖中給出的紙帶上任取兩點，讀出其米尺上的刻度值x1、x2，并將T=0.02s、r=5.50×10-2m及n值代入，可求出ω1值，重復上述步驟，求出ω2、ω3，再取其平均值即為ω的值得ω=6.8rads-1（6.75～6.84均可）。
【變式題】
1．（2001年全國）一打點計時器固定在斜面上某處，一小車拖著穿過打點計時器的紙帶從斜面上滑下，如圖1所示。圖2是打出的紙帶的一段。
⑴已知打點計時器使用的交流電頻率為50Hz，利用圖2給出的數據可求出小車下滑的加速度a=_________。
⑵為了求出小車在下滑過程中所受的阻力，還需測量的物理量有 。用測得的量及加速度a表示小車在下滑過程中所受的阻力計算式為f =_________ 。
【解析】⑴4.00m/s2（3分，3.90～4.10 m/s2之間都正確）
　　⑵小車質量m、斜面上任意兩點間距離l及這兩點的高度差h；。
2．（2003年江蘇）實驗裝置如圖1所示：一木塊放在水平長木板上，左側栓有一細軟線，跨過固定在木板邊緣的滑輪與一重物相連。木塊右側與打點計時器的紙帶相連。在重物牽引下，木塊在木板上向左運動，重物落地后，木塊繼續向左做勻減速運動，圖2給出了重物落地后，打點計時器在紙帶上打出的一些點，試根據給出的數據，求木塊與木板間的摩擦因數μ。要求寫出主要的運算過程。結果保留2位有效數字。（打點計時器所用交流電頻率為50Hz，不計紙帶與木塊間的拉力。取重力加速度g=10m/s2）
【解析】由給出的數據可知，重物落地后，木塊在連續相等的時間T內的位移分別是：s1=7.72cm，s2=7.21cm，s3=6.71cm，s4=6.25cm，s5=5.76cm，s6=5.29cm，s7=4.81cm，s8=4.31cm 以a表示加速度，根據勻變速直線運動的規律，有，又知T=0.04s，解得a=－3.0m/s2。重物落地后木塊只受摩擦力的作用，根據牛頓第二定律有：
－μmg=ma，解得μ=0.30。
3．（2005年上海）科學探究活動通常包括以下環節：提出問題，作出假設，制定計劃，搜集證據，評估交流等。一組同學研究“運動物體所受空氣阻力與其運動速度關系”的探究過程如下：
A．有同學認為：運動物體所受空氣阻力可能與其運動速度有關。
B．他們計劃利用一些“小紙杯”作為研究對象，用超聲波測距儀等儀器測量“小紙杯”在空中直線下落時的下落距離、速度隨時間變化的規律，以驗證假設。
C．在相同的實驗條件下，同學們首先測量了單只“小紙杯”在空中下落過程中不同時刻的下落距離，將數據填入下表中，圖（a）是對應的位移-時間圖線。然后將不同數量的“小紙杯”疊放在一起從空中下落，分別測出它們的速度-時間圖線，如圖（b）中圖線1、2、3、4、5所示。
D．同學們對實驗數據進行分析、歸納后，證實了他們的假設。
回答下列提問：
⑴與上述過程中A、C步驟相應的科學探究環節分別是___________，___________。
⑵圖（a）中的AB段反映了運動物體在做_________運動，表中X處的值為_________。
⑶圖（b）中各條圖線具有共同特點：“小紙杯”在下落開始階段做_______運動，最后“小紙杯”做______運動。
⑷比較圖（b）中的1和5，指出在1.0~1.5s時間段內，速度隨時間變化關系的差異：_________________________________________________________________。
時間（s）
下落距離（m）
0.0
0.000
0.4
0.036
0.8
0.469
1.2
0.957
1.6
1.447
2.0
X
【解析】⑴作出假設、搜集證據 ⑵勻速運動，1.937 ⑶加速度逐漸減小的加速運動，勻速運動 ⑷圖線1反映速度不隨時間變化，圖線5反映速度隨時間繼續增大（圖線1反映紙杯做勻速運動，圖線5反映紙杯依然做加速度減小的加速運動）。
專題四 電學實驗
電學實驗是高考實驗考查的重點、熱點內容。試題注重聯系實驗操作的考查，如測量儀器的讀數問題、實驗線路的連線問題、電表和其他用電器的選擇問題都是實驗操作的仿真模擬，需要考生具備良好的動手實踐經驗。試題還注重實驗數據的處理分析，如根據實驗數據畫出圖線，根據圖線分析得出結論。“設計和完成實驗的能力”在理科綜合《考試說明》中指出的五個考試目標之一。是近幾年高考物理實驗題的命題趨向。
完整的設計一個實驗，要經歷多個環節，在實際考查中，一般不會考查全部環節，而是只考查其中的幾個環節，有的題目給出條件和實驗器材，要求闡述實驗原理；有的給出實驗電路圖，要求領會實驗原理，確定需測物理量及計算公式；有的則要求考生根據操作步驟及測定的物理量判斷出實驗原理……雖然考查方式不盡相同，但目前高考中幾乎所有的設計型實驗題都有一個共同點，都以不同方式或多或少的對實驗原理作一定的提示，在給出實驗器材的前提下進行考查。
由于考查環節和要求的不同，題型也不盡相同，但較多的是選擇、填空、作圖題。
在復習過程中，應對所學電學實驗逐個理解實驗原理、實驗方法，比較不同實驗的異同（如電路圖、滑動變阻器和電表的連接）。不斷充實自己的經驗和方法，逐步達到能靈活運用已學知識解答新的問題。對于設計型實驗題目要明確實驗設計的關鍵在于實驗原理的設計，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于所提供的實驗器材（條件）和實驗要求，它們相輔相成，互為條件。
（一）電學實驗中所用到的基本知識
在近年的電學實驗中，電阻的測量（包括變形如電表內阻的測量）、測電源的電動勢與內電阻是考查頻率較高的實驗。它們所用到的原理公式為：。由此可見，對于電路中電壓U及電流I的測量是實驗的關鍵所在，但這兩個量的直接測量和間接測量的方法卻多種多樣，在此往往也是高考試題的著力點之處。因此復習中應熟練掌握基本實驗知識及方法，做到以不變應萬變。
1．電路設計原則：正確地選擇儀器和設計電路的問題，有一定的靈活性，解決時應掌握和遵循一些基本的原則，即“安全性”、“方便性”、“精確性”原則，兼顧“誤差小”、“儀器少”、“耗電少”等各方面因素綜合考慮，靈活運用。
⑴正確性：實驗原理所依據的原理應當符合物理學的基本原理。
⑵安全性：實驗方案的實施要安全可靠，實施過程中不應對儀器及人身造成危害。要注意到各種電表均有量程、電阻均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：實驗應當便于操作，便于讀數，便于進行數據處理。
⑷精確性：在實驗方案、儀器、儀器量程的選擇上，應使實驗誤差盡可能的小。
2．電學實驗儀器的選擇：
⑴根據不使電表受損和盡量減少誤差的原則選擇電表。首先保證流過電流表的電流和加在電壓表上的電壓均不超過使用量程，然后合理選擇量程，務必使指針有較大偏轉（一般要大于滿偏度的1/3），以減少測讀誤差。
⑵根據電路中可能出現的電流或電壓范圍選擇滑動變阻器，注意流過滑動變阻器的電流不超過它的額定值，對大阻值的變阻器，如果是滑動頭稍有移動，使電流、電壓有很大變化的，不宜采用。
⑶應根據實驗的基本要求來選擇儀器，對于這種情況，只有熟悉實驗原理，才能作出恰當的選擇。總之，最優選擇的原則是：方法誤差盡可能小；間接測定值盡可能有較多的有效數字位數，直接測定值的測量使誤差盡可能小，且不超過儀表的量程；實現較大范圍的靈敏調節；在大功率裝置（電路）中盡可能節省能量；在小功率電路里，在不超過用電器額定值的前提下，適當提高電流、電壓值，以提高測試的準確度。
3．測量電路的選擇
⑴電流表的內、外接問題：（甲）所示電路為電流表外接電路（簡稱外接法）；（乙）所示電路為電流表內接電路（簡稱內接法）。兩種接法的選擇可按下列方法進行：
方法一：設電流表、電壓表內阻分別為、，被測電阻為，則
當<時，電壓表分流作用小，應選用外接法
當>時，電流表分壓作用小，應選用內接法
當=時，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。
方法二：在、均不知的情況下，可采用試觸法。如圖所示，分別將a端與b、c接觸，如果前后兩次電流表示數比電壓表示數變化明顯，說明電壓表分流作用大，應采用內接法；如果前后兩次電壓表示數比電流表示數變化明顯，說明電流表分壓作用大，應采用外接法。
⑵滑動變阻器的分壓、限流接法：
為了改變測量電路（待測電阻）兩端的電壓（或通過測量電路的電流），常使滑動變阻器與電源連接作為控制電路，滑動變阻器在電路中主要有兩種連接方式：如圖（甲）為滑動變阻器的限流式接法，為待測電阻。它的接線方式是電源、滑動變阻器與待測電阻三者串聯。對待測電阻供電電壓的最大調節范圍是：(是待測電阻，R是滑動變阻器的總電阻，不計電源內阻)。如圖（乙）是滑動變阻器的分壓式接法。接線方式是電源與滑動變阻器組成閉合電路，而被測電路與滑動變阻器的一部分電阻并聯，該接法對待測電阻供電電壓的調節范圍是：（不計電源內阻時）。
選取接法的原則：
①要求負載上電壓或電流變化范圍大，且從零開始連續可調，須用分壓式接法。
②負載電阻Rx遠大于滑動變阻器總電阻R時，須用分壓式接法，此時若采用限流式接法對電路基本起不到調節作用。
③采用限流電路時，電路中的最小電流（電壓）仍超過電流表的量程或超過用電器的額定電流（電壓）時，應采用變阻器的分壓式接法。
④負載電阻的阻值Rx小于滑動變阻器的總電阻R或相差不大，并且電壓表、電流表示數變化不要求從零開始起調，可用限流式接法。
⑤兩種電路均可使用時應優先用限流式接法，因為限流電路結構簡單，總功率較小。
滑動變阻器的粗調和微調作用：
①在限流電路中，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。
②在分壓電路中，全電阻較小的變阻器起粗調作用，全電阻較大的變阻器起微調作用。
4．實物圖的連接：實物圖連線應掌握基本方法和注意事項。
⑴注意事項：
①連接電表應注意量程選用正確，正、負接線柱不要接錯。
②各導線都應接在接線柱上，不應在導線中間出現分叉。
③對于滑動變阻器的連接，要搞清楚接入電路的是哪一部分電阻，在接線時要特別注意不能將線接到滑動觸頭上。
⑵基本方法：
①畫出實驗電路圖。
②分析各元件連接方式，明確電流表與電壓表的量程。
③畫線連接各元件。(用鉛筆畫線，以便改錯)連線方式應是單線連接，連線順序應先畫串聯電路，再畫并聯電路。
一般先從電源正極開始，到電鍵，再到滑動變阻器等。按順序以單線連接方式將干路中要串聯的元件依次串聯起來；然后連接支路將要并聯的元件再并聯到電路中去。連接完畢，應進行檢查，檢查電路也應按照連線的方法和順序。
（二）定值電阻的測量方法
1．歐姆表測量：最直接測電阻的儀表。但是一般用歐姆表測量只能進行粗測，為下一步的測量提供一個參考依據。用歐姆表可以測量白熾燈泡的冷電阻。
2．替代法：替代法的測量思路是等效的思想，可以是利用電流等效、也可以是利用電壓等效。替代法測量電阻精度高，不需要計算，方法簡單，但必須有可調的標準電阻（一般給定的儀器中要有電阻箱）。
【例題】在某校開展的科技活動中，為了要測出一個未知電阻的阻值Rx，現有如下器材：讀數不準的電流表A、定值電阻R0、電阻箱R1、滑動變阻器R2、單刀單擲開關S1、單刀雙擲開關S2、電源和導線。
⑴畫出實驗電路圖，并在圖上標出你所選用器材的代碼。
⑵寫出主要的實驗操作步驟。
【解析】⑴實驗電路如右圖所示。
⑵①將S2與Rx相接，記下電流表指針所指位置。②將S2與R1相接，保持R2不變，調節R1的阻值，使電流表的指針指在原位置上，記下R1的值，則Rx＝R1。
3．伏安法：伏安法的測量依據是歐姆定律（包括部分電路歐姆定律和全電路歐姆定律），需要的基本測量儀器是電壓表和電流表，當只有一個電表（或給定的電表不能滿足要求時），可以用標準電阻（電阻箱或一個定值電阻）代替；當電表的內阻已知時，根據歐姆定律I=U/R電壓表同時可以當電流表使用，同樣電流表也可以當電壓表用。
4．伏安法拓展：某些問題中，因實驗器材不具備（缺電流表或電壓表），或因實驗條件限制，或因實驗精度不允許而不能用“伏安法”。這時我們就得依據問題的具體條件和要求重新選擇實驗原理，用“伏安法”的替代形式——“比較法”來設計實驗方案。
⑴利用已知內阻的電壓表:利用“伏伏”法測定值電阻的阻值
【例題】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；
滑動變阻器R，最大阻值約為100Ω；
單刀單擲開關K，導線若干。
測量中要求電壓表的讀數不小于其量程的1/3，試畫出測量電阻Rx的一種實驗電路原理圖。
【解析】如圖所示

⑵利用已知內阻的電流表：利用“安安”法測定值電阻的阻值
【例題】用以下器材測量一待測電阻的阻值。器材（代號）與規格如下：
電流表A1（量程250mA,內阻r1為5Ω)；標準電流表A2（量程300mA,內阻r2約為5Ω）；
待測電阻R1（阻值約為100Ω）；滑動變阻器R2（最大阻值10Ω）；
電源E（電動勢約為10V，內阻r 約為1Ω）；單刀單擲開關S，導線若干。
⑴要求方法簡捷，并能測多組數據，畫出實驗電路原理圖，并標明每個器材的代號.
⑵需要直接測量的物理量是_______,用測的量表示待測電阻R1的計算公式是R1＝________。
【解析】⑴實驗電路圖如圖所示。
⑵兩電流表A1、 A2的讀數為I1、I2和電流表A1的內阻為r1，待測電阻R1的阻值的計算公式是：
⑶電壓表、電流表混合用
【例題】有一電阻Rx，其阻值在100～200Ω之間，額定功率為0.25W。要用伏安法較準確地測量它的阻值，實驗器材有：
安培表A1，量程為50mA，RA1=100Ω
安培表A2，量程為1A，RA2=20Ω
電壓表V1，量程為5V，RV1=10kΩ
電壓表V2，量程為15V， RV2=30kΩ
變阻器R1，變阻范圍0～20Ω ，2A
變阻器R2，變阻范圍0～1000Ω，1A
9V電源，電鍵，導線。
⑴實驗中應選用的電流表、電壓表、變阻器分別是： 。
⑵畫出所用實驗電路圖。
【解析】⑴允許通過電阻中電流可能的最大值由：得，。因為電阻可能為200Ω，所以通過被測電阻的電流的最大值可能是35mA，應用電流表的示數來控制通過電阻的電流，因此，電流表應選A1。又因為,所以 。因為電阻可能為100Ω，所以允許加在電阻兩端的電壓的最大值可能是5V，應用電壓表的示數來控制加在電阻兩端的電壓，因此電壓表應選V1。因為R1＜ R2,且2A＞35mA, 所以應選變阻器R1。因為R1＜Rx 所以滑動變阻器連接方式應選用分壓電路。因為<, 所以應選用外接電路。
⑵實驗所用電路如圖所示
【變式題】（2006年廣東）某同學設計了一個如圖甲所示的實驗電路，用以測定電源電動勢和內阻，使用的實驗器材為：待測干電池組（電動勢約3 V）、電流表（量程0.6 A，內阻小于1 Ω）、電阻箱（0～99.99 Ω）、滑動變阻器（0～10 Ω）、單刀雙擲開關、單刀單擲開關各一個及導線若干。考慮到干電池的內阻較小，電流表的內阻不能忽略。
⑴該同學按圖甲連線，通過控制開關狀態，測得電流表內阻約為0.20 Ω。試分析該測量產生誤差的原因是_________________________________________。
⑵簡要寫出利用圖甲所示電路測量電源電動勢和內阻的實驗步驟：
①_____________________________________________________________________ ；
②______________________________________________________________________ ；
⑶圖乙是由實驗數據繪出的圖象，由此求出待測干電池組的電動勢E＝______V、內阻
r＝______ Ω。（計算結果保留三位有效數字）
【解析】由測定電源電動勢和內阻實驗的原理知，此種接法出現誤差的原因是電流表的分壓作用。而，圖線的斜率表示電源電動勢的倒數，據此得出電動勢E＝2.81V, 內 阻
r＝2.33Ω。若不能正確理解圖象的物理意義，則無法得出正確的答案。因此對于實驗中處理數據的圖像的意義，一定要分析清楚。
【答案】⑴并聯電阻箱后線路總阻值減小，從而造成總電流增大
⑵ ①調節電阻箱R，斷開開關K，將開關 S接D，記錄電阻箱的阻值和電流表示數；
②斷開開關D，再次調節電阻箱R，將開關S接D，記錄電阻箱的阻值和電流表示數
⑶ 2.81、2.33
（三）電表內阻的測量方法
1．互測法：
⑴電流表、電壓表各一只，可以測量它們的內阻：
⑵兩只同種電表，若知道一只的內阻，就可以測另一只的內阻：
⑶兩只同種電表內阻都未知，則需要一只電阻箱才能測定電表的內阻：
2．替代法：
3．半偏法：

4.閉合電路歐姆定律計算法：(不計電源內阻)
【例題1】（2000年全國）從下表中選出適當的實驗器材，設計一電路來測量電流表A1的內阻r1，要求方法簡捷，有盡可能高的測量精度，并能測得多組數據。
⑴在虛線方框中畫出電路圖，標明所用器材的代號。
器材（代號）
規 格
電流表（A1）
量程10mA，內阻r1待測（約40Ω）
電流表（A2）
量程500μA，內阻r2=750Ω
電壓表（V）
量程10V，內阻r3=10Ω
電阻（R1）
阻值約100Ω，作保護電阻用
滑動變阻器（R）
總阻值約50Ω
電池（E）
電動勢1.5V，內阻很小
導線若干，電鍵K
⑵若選測量數據中的一組來計算r1，則所用的表達式為r1=____________，式中各符號的意義是____________。
【解析】⑴如圖所示。　　
⑵，I1表示通過電流表A1的電流，I2表示通過電流表A2的電流，
r2表示電流表A2的內阻。
【備考提示】在很多情況下，電壓表和電流表（已知內阻）的功用可以互換。有時利用一塊電表配合定值電阻也可以完成功能的互換。實際上就是部分電路歐姆定律的變形運用。在處理時，一定要明確原理，靈活運用。
【例題2】（2006年全國Ⅰ、Ⅲ）現要測量某一電壓表 的內阻。給定的器材有：待測電壓表 （量程2V，內阻約4kΩ）；電流表 （量程1.2mA，內阻約500Ω）；直流電源E（電動勢約2.4V，內阻不計）；固定電阻3個：R1=4000Ω，R2=10000Ω，R3=15000Ω；電鍵S及導線若干。要求測量時兩電表指針偏轉均超過其量程的一半。
⑴試從3個固定電阻中選用1個，與其它器材一起組成測量電路，并在虛線框內畫出測量電路的原理圖。（要求電路中各器材用題中給定的符號標出。）
⑵電路接通后，若電壓表讀數為U，電流表讀數為I，則電壓表內阻RV =_________。
【解析】⑴實驗電路如圖所示，若選用電阻R1，則并聯電阻＝2000Ω，電壓表讀數
U＝·R＝×2000＝1.92＞1V，電流表讀數I＝＝＝0.00096A＝0.96mA＞0.6mA，R1符合要求，同理可得R2、R3不符合要求，故選R1。
⑵電路接通后，通過R1的電流I1＝，則通過電壓表的電流為I2＝I－I1＝I－，所以電壓表的內阻RV＝＝
【備考提示】本題涉及實驗器材選取和電路設計等，對考生的分析綜合能力提出了較高要求，解答此類試題必須根據測量要求和所提供的器材，由儀表的選擇原則和基本規律為分析的入手點。
【變式題】
1．（2006年全國Ⅱ）現要測定一個額定電壓4V、額定功率1.6W的小燈泡（圖中用表示）的伏安特性曲線。要求所測電壓范圍為0.1V～4V。
現有器材：直流電源E（電動勢4.5V，內阻不計），電壓表 （量程4.5V，內阻約為4×104Ω），電流表 （量程250mA，內阻約為2Ω），電流表 （量程500mA，內阻約為1Ω），滑動變阻器R（最大阻值約為30Ω），電鍵S，導線若干。
如果既要滿足測量要求，又要測量誤差較小，應該選用的電流表是 ，下面兩個電路應該選用的是 。
【解析】在測量小燈泡的伏安曲線時，由于題目要求電壓范圍為0.1V～4V，因此滑動變阻器采用分壓式接法。根據估算通過小燈泡的額定電流為I=0.4A，因此電流表應該選用 。在伏安法測量過程中，由于
臨界電阻大于小燈泡電阻，因此應該選擇電流表外接法即選擇甲電路進行測量。
2．（2006年北京）某同學用如圖所示電路，測繪標有“3.8 V,0.3 V”的小燈泡的燈絲電阻R隨電壓U變化的圖象。
①除了導線和開關外，有以下一些器材可供選擇：電流表：A 1(量程100 mA,內阻約2Ω) A2 (量程0.6 A,內阻約0.3Ω)電壓表：V1(量程5 V,內阻約5Ω) V2(量程15 V,內阻約15Ω) 電源：E1(電動勢為1.5 V，內阻為0.2Ω) E2(電動勢為4 V，內阻約為0.04Ω)為了調節方便，測量準確，實驗中應選用電流表___________，電壓表______________，滑動變阻器________________，電源___________________。(填器材的符號)②根據實驗數據，計算并描繪出R-U的圖象如圖所示。由圖象可知，此燈泡在不工作時，燈絲電阻為___________；當所加電壓為3.00 V時，燈絲電阻為____________，燈泡實際消耗的電功率為___________W。　　　　　　　　　
③根據R-U圖象，可確定小燈泡耗電功率P與外加電壓U的關系，符合該關系的示意圖是下列圖中的__________。
【解析】①對器材的選用應以安全、實用為原則。小燈泡的額定電壓和額定電流分別為3.8V和0.3A，故電壓表應選V1，電流表A2；由于是分壓接法，故滑動變阻器應選R1，便于調節，電源應選E2。②由圖象可看出：U＝0時，小燈泡不工作，對應電阻為1.5Ω，當U＝3.0V時，對應的電阻為11.5Ω。此時，燈泡實際消耗的功率P＝＝0.78W。③由R－U圖線可看出，隨U的增大，電阻的變化越來越小，而P＝，隨U的變化，功率P的變化將更加明顯，故選A。
（四）一類借助圖像法處理的上海實驗試題
近幾年的上海高考中，經常出現一類需要借助圖像關系處理的實驗題，該種題目處理技巧性強，并且要求能夠準確理解圖像的物理意義，該類問題對于山東的命題不無導向作用，備考時也應引起足夠的重視。
【例題1】（2004年上海）兩個額定電壓為220V的白熾燈L1和L2的U – I 特性曲線如圖所示。L2的額定功率約為 W；現將L1和L2串聯后接在220V的電源上，電源內阻忽略不計。此時L2的實際功率約為 W。
【解析】99，17.5
【備考提示】本題借助于圖像信息，考查了用電器功率的計算以及用電器的串并聯關系，解答時充分挖掘圖像信息是解答的關鍵所在。同時要注意將L1和L2串聯后接在220V的電源上時，在圖像中的表達信息為：L1和L2在某一相同電流值下，電壓和為220V，很多學生不能找出該隱含條件，從而造成第二問感到無從下手。
【例題2】（2004年上海）小燈泡燈絲的電阻會隨溫度的升高而變大。某同學為研究這一現象，用實驗得到如下數據（I和U分別表示小燈泡上的電流和電壓）：
I ( A )
0.12
0.21
0.29
0.34
0.38
0.42
0.45
0.47
0.49
0.50
U (V )
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
1.60
1.80
2.00
⑴在左下框中畫出實驗電路圖。 可用的器材有：電壓表、電流表、滑線變阻器（變化范圍0 — 10 Ω）、電源、小燈泡、電鍵、導線若干。
⑵在右圖中畫出小燈泡的U – I 曲線。
⑶如果將本題中的小燈泡接在電動勢是1.5V，內阻是2.0 Ω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，可直接畫在第⑵小題的方格圖中）
【解析】⑴分壓器接法（如下圖所示）。⑵如下圖所示。⑶作出電源的U＝E－Ir圖線，該圖線與小燈泡的U – I 曲線相交于一點，由此可得小燈泡工作電流為0.35 A，工作電壓為0.80 V，實際功率為0.28 W。
【備考提示】《研究小燈泡的伏安特性曲線》是高考考綱中規定的學生實驗，對⑴⑵兩問學生在實驗復習中已基本掌握，而第⑶問則對實驗數據的處理進行了拓展、延伸，對小燈泡的實際功率無計算公式，只能在小燈泡的伏安特性曲線上畫出電池的U—I圖線，然后找出兩曲線的交點，從而確定此時燈泡的工作狀態，得到實際工作功率。這考查了學生對小燈泡的伏安特性曲線的理解和實驗數據處理的能力。同時也要深入理解圖線交點與電路工作狀態的對應關系。
【變式題】
1．（2003年上海）如圖所示，圖1為某一熱敏電阻(電阻值隨溫度的改變而改變，且對溫度很敏感)的I-U關系曲線圖。
⑴為了通過測量得到圖1所示I-U關系的完整曲線，在圖2和圖3兩個電路中應選擇的是圖_____；簡要說明理由 。（設滑線變阻器兩端電壓恒為9V，滑線變阻器的阻值為0～100Ω）。
⑵在圖4電路中，電源電壓恒為9V，電流表讀數為70mA，定值電阻R1=250Ω。由熱敏電阻的I-U關系曲線可知，熱敏電阻兩端的電壓為________V；電阻R2的阻值為_____ _ Ω。
⑶舉出一個可以應用熱敏電阻的例子：_________________________ 。
【解析】⑴2；圖2電路電壓可從0V調到所需電壓，調節范圍較大。（或圖3電路不能測得0V附近的數據） ⑵5.2；111.8（111.6－112.0均給分） ⑶熱敏溫度計（提出其他實例，只要合理均給分）
2．（2005年上海）右圖中圖線①表示某電池組的輸出電壓——電流關系，圖線②表示其輸出功率——電流關系。該電池組的內阻為＿＿＿＿＿Ω。當電池組的輸出功率為120W時，電池組的輸出電壓是＿＿＿＿＿V。
【解析】5，30
3．（2006年上海）表格中所列數據是測量小燈泡U—I關系的實驗數據：
U/(V)
0.0
0.2
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
I/(A)
0.000
0.050
0.100
0.150
0.180
0.195
0.205
0.215
⑴分析上表內實驗數據可知，應選用的實驗電路圖是圖 （填“甲”或“乙”）
⑵在方格紙內畫出小燈泡的U—I曲線。分析曲線可知小燈泡的電阻隨I變大而 （填“變大”、“變小”或“不變”）
⑶如圖丙所示，用一個定值電阻R和兩個上述小燈泡組成串并聯電路，連接到內阻不計、電動勢為3V的電源上。已知流過電阻R的電流是流過燈泡b電流的兩倍，則流過燈泡b的電流約為 A。
【解析】⑴由小燈泡 U—I關系的實驗數據可得，電路中燈泡兩端的電壓可調為0，只有甲電路具有此功能，而乙圖的電路不具此功能。故確定實驗電路為甲。
⑵U—I曲線如右圖所示，由所做出的U—I曲線知，曲線上各點與原點連線的斜率越來越大，說明燈泡的電阻越來越大。
⑶設b中的電流為I，依題意知a中的電流為3I，由，，及，可估計。從曲線上得此時。
專題五 選考部分實驗
由2007年山東省物理《考試說明》，結合對各選考內容的分析，不難發現選考部分考查實驗的可能性是較大的，由于前面的必考內容中根據樣題就一個實驗，很難考出學生的實驗水平，加之選考部分不好命題，尤以3—3最為突出，因此不排除該部分通過實驗考查的可能。復習時對于該部分的實驗也不能掉以輕心。又由于該部分的實驗所用知識都比較孤立，因此也更容易備考和在考試中拿分。
【例題1】（2007年濟南市4月份模擬）用油膜法估測油酸分子的大小，實驗器材有：濃度為0.05％（體積分數）的油酸酒精溶液、最小刻度為0.1ml的量筒、盛有適量清水的45×50cm2淺盤、痱子粉、橡皮頭滴管、玻璃板、彩筆、坐標紙
⑴下面是實驗步驟，請填寫所缺的步驟C。
A．用滴管將濃度為0.05％油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下滴入1ml油酸酒精溶液時的滴數N
B．將痱子粉均勻地撒在淺盤內水面上，用滴管吸取濃度為0.05％的油酸酒精溶液，從低處向水面中央一滴一滴地滴入，直到油酸薄膜有足夠大的面積又不與器壁接觸為止，記下滴入的滴數n
C． 。
D．將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上，以坐標紙上邊長為1cm的正方形為單位，計算輪廓內正方形的個數，算出油酸薄膜的面積Scm2。
⑵用已給的和測得的物理量表示單個油酸分子的大小 （單位：cm）
【解析】⑴將玻璃板放在淺盤上，用彩筆將油酸薄膜的形狀畫在玻璃板上
⑵
【例題2】（2006年四川）⑴在“用單擺測定重力加速度”的實驗中，①測擺長時，若正確測出懸線長l和擺球直徑d；則擺長為 ；②測周期時，當擺球經過 位置時開始計時并數1次，測出經過該位置N次（約60～100次）的時間為t，則周期為 。
此外，請你從下列器材中選用所需器材，再設計一個實驗，粗略測出重力加速度g，并參照示例填寫下表（示例的方法不能再用）。
A．天平；　B．刻度尺；　　C.彈簧秤；　D.電磁打點計時器；　E.帶夾子的重錘；
F．紙帶；　G．導線若干；　H．鐵架臺；　I．低壓交流電源；　 J．低壓直流電源；
K．小車；　L．螺旋測微器；　M．斜面（高度可調，粗糙程度均勻）。
所選器材
（只填器材序號）
簡述實驗方法
（不要求寫出具體步驟）
示例
B、D、E、F、G、H、J
安裝儀器，接通電源，計紙帶隨重錘豎直下落。用刻度尺測出所需數據，處理數據，得出結果
實驗
設計
【解析】單擺的擺長是從懸線的懸掛點到小球重心的距離，題中小球視為質量分布均勻，故擺長為：l＋；測定同期時，擺球在最低處平衡位置速度最大，因此應從最低位置開始計時并計數N次，則小球完成了次全振動，故其周期T＝。測重力加速度的方法有多種，其中一種用斜面和打點計時器由牛頓第二定律來測，方法見答案。
【答案】①　l+ 　②平衡 ；
所選器材
（只填器材序號）
簡述實驗方法
（不要求寫出具體步驟）
實驗設計
A、C、E
　　用彈簧秤稱出帶夾子重錘的重力大小G，再用天平測出其質量m，則g＝G/m。
或
實驗設計
B、D、F、G、I、K、M
安裝儀器，接通電源，讓紙帶隨小車一起沿斜面下滑。用刻度尺測出所需數據。改變斜面高度再測一次，利用兩次數據，由牛頓第二定律算出結果。
【備考提示】本題突出了對實驗原理的考查，只有保證對擺長和周期測量的準確性，才能減小重力加速度的測量誤差，同時也考查了考生對實驗的設計能力，在設計實驗的過程中，對物理量的直接測量和間接測量要有明確的認識。只有這樣才能明確設計思路，進行實驗設計。同時在復習時也要注意積累同一物理量的不同測量方法，開闊視野，注意發散思維能力的培養，才能更好的應對將來這種具有一定開放性的試題。
【例題3】（2006年上海）有一測量微小時間差的裝置，是由兩個擺長略有微小差別的單擺同軸水平懸掛成．兩個單擺擺動平面前后相互平行。
⑴現測得兩單擺完成 50次全振動的時間分別為50.0ｓ和49.0 s，則兩單擺的周期差ΔT＝ s；
⑵某同學利用此裝置測量小于單擺周期的微小時間差，具體操作如下：把兩擺球向右拉至相同的擺角處，先釋放長擺擺球，接著再釋放短擺擺球，測得短擺經過若干次全振動后，兩擺恰好第一次同時同方向通過某位置，由此可得出釋放兩擺的微小時間差．若測得釋放兩擺的時間差Δt＝0.165s，則在短擺釋放 s（填時間）后，兩擺恰好第一次同時向 （填方向）通過 （填位置）；
⑶為了能更準確地測量微小的時間差，你認為此裝置還可做的改進是 。
【解析】⑴＝0.02s
⑵先釋放的是長擺，故有nT1= nT2+Δt，解得n=8.25，所以短擺釋放的時間為t=nT2=8.085s，此時兩擺同時向左經過平衡位置。
⑶在不改變擺長差的同時增大擺長，△T 越小，可測得的時間差越小。
【備考提示】本實驗是在教材探索性實驗的基礎上，考查考生綜合運用已掌握的知識及分析處理實驗數據、知識遷移運用方面的能力，也突出了對創新能力的考查。備考時要在熟練掌握基本實驗原理的基礎上，有意識的注意積累遷移運用的類型和方向。增強思維的發散和創新訓練。
【例題4】（2006年全國Ⅱ）一塊玻璃磚有兩個相互平行的表面，其中一個表面是鍍銀的光線不能通過此表面）。現要測定此玻璃的折射率。給定的器材還有：白紙、鉛筆、大頭針4枚（P1、P2、P3、P4）、帶有刻度的直角三角板、量角器。
實驗時，先將玻璃磚放到白紙上，使上述兩個相互平行的表面與紙面垂直。在紙上畫出直線aa/和bb/, aa/表示鍍銀的玻璃表面，bb/表示另一表面，如圖所示。然后，在白紙上豎直插上兩枚大頭針P1、P2（位置如圖）。用P1、P2的連線表示入射光線。
Ⅰ.為了測量折射率，應如何正確使用大頭針P3、P4？

。
試在題圖中標出P3、P4的位置。
Ⅱ.然后，移去玻璃磚與大頭針。試在題圖中通過作圖的方法標出光線從空氣到玻璃中的入射角θ1與折射角θ2。簡要寫出作圖步驟。



Ⅲ.寫出用表θ1、θ2示的折射率公式n＝ 。
【解析】Ⅰ.①在bb/一側觀察P1、P2（經bb/折射、aa/反射，再經bb/折射后）的像，在適當的位置插上P3，使得P3與P1、P2的像在一條直線上，即讓P3擋住的P1、P2像；再插上P4，讓它擋住P1、P2像和P3。P3、P4的位置如圖。
Ⅱ.①過P1、P2作直線與bb/交于O；
②過P3、P4作直線與bb/交于O/；
③利用刻度尺找到OO/的中點M；
④過O點作的垂線CD，過M點作bb/的垂線與aa/相交 于N點，如圖所示，連接ON；
⑤θ1，θ2
Ⅲ.
【備考提示】本題是對玻璃磚折射率的測定，是一道創新實驗題，它實際是由課本實驗延伸而來的，但高于課本中的實驗。不是學生所熟知的從玻璃磚另一側觀察，而同側觀察。光路圖更加復雜，而最終的目的：求得入射角和折射角卻沒有改變。這便要求學生具有一定的創新能力，能將不熟悉的實驗環境和條件，根據目的轉化為熟知的實驗情景，再進行解答。
【例題5】（2006年全國Ⅰ、Ⅲ）利用圖中裝置研究雙縫干涉現象時，有下面幾種說法：
A.將屏移近雙縫，干涉條紋間距變窄
B.將濾光片由藍色的換成紅色的，干涉條紋間距變寬
C.將單縫向雙縫移動一小段距離后，干涉條紋間距變寬
D.換一個兩縫之間距離較大的雙縫，干涉條紋間距變窄
E.去掉濾光片后，干涉現象消失
其中正確的是：_______________。
【解析】由條紋間距公式Δx＝，d指雙縫間距，l指雙縫到屏的距離，由此可知：A項中l減小，Δx減小；B項中λ變大，Δx變大；D項中d變大，Δx變小。故A、B、D正確。
【變式題】某同學在《測定光波的波長》實驗中，實驗裝置如下圖所示。使用的雙縫間距為0.025cm。實驗時，首先調節 和 的中心使之位于遮光筒的中心軸線上，并使 和 豎直且互相平行。當屏上出現了干涉圖樣后，通過測微目鏡（與螺旋測微器原理相似，手輪轉動一周，分劃板前進或后退0.500mm）觀察第一條亮紋的位置如左圖所示，第五條亮紋位置如右圖所示，測出雙縫與屏的距離為50.00cm，則待測光的波長λ= nm。
【解析】單縫屏；雙縫屏；單縫屏；
雙縫屏；592.75。
【備考提示】對雙縫干涉實驗現象的考查，主要涉及實驗裝置的排序及認定和利用條紋間距公式所作的定性判斷，考查考生分析實驗現象的能力。同時也要注意測微目鏡的讀數（與螺旋測微器相同），以及利用兩次讀數求波長的方法。
【例題6】（2006年天津）用半徑相同的兩小球A、B的碰撞驗證動量守恒定律，實驗裝置示意如圖，斜槽與水平槽圓滑連接。實驗時先不放B球，使A球從斜槽上某一固定點C由靜止滾下，落到位于水平地面的記錄紙上留下痕跡。再把B求靜置于水平槽前端邊緣處，讓 A球仍從C處由靜止滾下，A球和 B球碰撞后分別落在記錄紙上留下各自的痕跡。記錄紙上的 O點是垂直所指的位置，若測得各落點痕跡到O點的距離：OM=2.68cm，OP=8.62cm，ON=11.50cm，并知 A、B兩球的質量比為 2：1，則未放 B球時 A球落地點是記錄紙上的____點，系統碰撞前總動量 P與碰撞后總動量的百分誤差＝　　　　％（結果保留一位有效數字）。
【解析】M、N分別是碰后兩球的落地點的位置，P是碰前A球的落地點的位置，碰前系統的總動量可等效表示為p＝mA·OP，碰后總動量可等效表示為p/＝mA·OM＋mB·ON，則其百分誤差＝＝2%。
【備考提示】本題考查了對動量守恒定律的驗證，對于該實驗一定要弄清楚碰撞前后各球的落點情況，同時能正確的表示各球的動量。還要了解誤差產生原因及百分誤差等概念。
【變式題】（2000年全國）某同學用圖1所示裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來驗證動量守恒定律。圖中PQ是斜槽，QR為水平槽。實驗時先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡，重復上述操作10次，得到10個落點痕跡，再把B球放在水平槽末端R在記錄紙上的重直投影點。B球落點痕跡如圖2所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零點O點對齊。　⑴碰撞后B球的水平程應取為_____________cm。　⑵在以下選項中，哪些是本次實驗必須進行的測量？
答：_____________（填選項號）。　（A）水平槽上未放B球時，測量A球落點位置到O點的距離　（B）A球與B球碰撞后，測量A球落點位置到O點的距離　（C）測量A球或B球的直徑　（D）測量A球和B球的質量（或兩球質量之比）　（E）測量G點相對于水平槽面的高度【解析】⑴64.7（答數在64.2到65.2范圍內的都給分）　　 ⑵A、B、D
【總結】總之對實驗的復習要做到“三個掌握、五個會”，即掌握實驗目的、步驟、原理；會控制條件、會使用儀器、會觀察分析、會處理數據并得出相應的結論、會設計簡單的實驗方案。

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