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策略六从原理迁移中实现试验题突破,第二篇 七大提分策略,1/45,高考试验题重点考查三个方面：,(1),试验操作：如测量仪器读数问题、试验线路连线问题、电表和其它用电器选择问题都是试验操作考查范围，需要考生具备良好动手实践经验,.,(2),试验数据处理分析：如依据试验数据画出图线，依据图线分析得出结论,.,(3),“,设计和完成试验能力,”,(,考试说明中指出五个考试目标之一,),，如以书本试验为背景，考查对试验方法领悟情况，灵活利用学过试验方法设计新试验,.,2/45,第三个方面是试验考试难点，这要求考生深刻了解物理概念和规律，深刻了解书本中分组试验和演示试验试验原理、试验方法，并能将其迁移到新情景中，灵活利用设计新试验,.,这要求考生有较强创新能力,.,在复习过程中，应以掌握常规试验原理、试验方法、规范操作程序、数据处理方法等为本，同时从常规试验中，有意识、主动提取、积累一些有价值方法，逐步过渡到灵活利用学过试验方法设计新试验,.,对于设计型试验题目要明确试验设计关键在于试验原理设计，它是进行试验依据和起点，它决定了应选取,(,或还需,),哪些试验器材，应测量哪些物理量，怎样编排试验步骤,.,而试验原理设计又往往依赖于所提供试验器材,(,条件,),和试验要求，它们相辅相成，互为条件,.,3/45,例,1,做匀加速直线运动小车，牵引一条纸带经过打,点计时器，交流电源频率为,50 Hz,，由纸带上打出,某一点开始，每,5,个点剪下一段纸带，按图,1,所表示，使每,段纸带下端与,x,轴重合，左边与,y,轴平行，将纸带段粘贴,在直角坐标系中，则小车运动加速度是,_ m/s,2,(,保留两位有效数字,).,图,1,命题意图,本题考查了匀变速直线运动纸带处理，同时还要明确计数点选取以及相隔时间计算问题,.,要求学生能把常见纸带数据处理中数据与图中纸带长度建立联络，取得相关数据，然后求得试验结果,.,答案,解析,0.75,命题意图,4/45,解析,由题意可得，每段纸带长度就是相邻相等时间间隔内小车位移，由题图数据可得,x,7.5,10,3,m,，而相隔时间为,T,0.02,5 s,0.1 s,，依据,x,aT,2,，可得小车加速度为：,a,0.75 m/s,2,.,命题意图,5/45,例,2,现要测量某一电压表,内阻,.,给定器材有：待测电压表,(,量程,2 V,，内阻约,4 k),；电流表,(,量程,1.2 mA,内阻约,500),；直流电源,E,(,电动势约,2.4 V,，内阻不计,),；定值电阻,3,个：,R,1,4 000,，,R,2,10 000,，,R,3,15 000,；开关,S,及导线若干,.,要求测量时两电表指针偏转均超出其量程二分之一,.,(1),试从,3,个定值电阻中选取,1,个，与其它器材一起组成测量电路，并在虚线框内画出测量电路原理图,.(,要求电路中各器材用题中给定符号标出,),答案,解析,答案,看法析,备考提醒,6/45,解析,试验电路原理如图所表示,7/45,备考提醒,本题包括试验器材选取和电路设计等，对考生分析综合能力提出了较高要求，解答这类试题必须依据测量要求和所提供器材，由仪表选择标准和基本规律为分析入手点,.,8/45,(2),电路接通后，若电压表读数为,U,，电流表读数为,I,，则电压表内阻,R,V,_.,看法析,答案,解析,9/45,例,3,小灯泡灯丝电阻会随温度升高而变大,.,某同学为研究这一现象，用试验得到以下数据,(,I,和,U,分别表示小灯泡上电流和电压,),：,I,(A),0.12,0.21,0.29,0.34,0.38,0.42,0.45,0.47,0.49,0.50,U,(V),0.20,0.40,0.60,0.80,1.00,1.20,1.40,1.60,1.80,2.00,10/45,(1),在虚线框中画出试验电路图,.,可用器材有：电压表、电流表、滑动变阻器,(,改变范围,0,10),、电源、小灯泡、开关、导线若干,.,答案,解析,解析,分压式接法,(,如图甲所表示,).,答案,看法析,备考提醒,11/45,备考提醒,“,研究小灯泡伏安特征曲线,”,是高考考纲中要求学生试验，对,(1)(2),两问学生在试验复习中已基本掌握，而第,(3),问则对试验数据处理进行了拓展、延伸，对小灯泡实际功率无计算公式，只能在小灯泡伏安特征曲线上画出电池,U,I,图线，然后找出两曲线交点，从而确定此时灯泡工作状态，得到实际功率,.,这考查了学生对小灯泡伏安特征曲线了解和试验数据处理能力,.,同时也要深入了解图线交点与电路工作状态对应关系,.,12/45,(2),在图,2,中画出小灯泡,U,I,曲线,.,图,2,答案,解析,答案,看法析,13/45,解析,如图乙所表示,14/45,(3),假如将本题中小灯泡接在电动势是,1.5 V,，内阻是,2.0,电池两端，小灯泡实际功率是多少？,(,简明写出求解过程；若需作图，可直接画在第,(2),小题方格图中,),答案,解析,答案,看法析,解析,作出电源,U,E,Ir,图线，该图线与小灯泡,U,I,曲线相交于一点，由此可得小灯泡工作电流为,0.35 A,，工作电压为,0.80 V,，实际功率为,0.28 W.,15/45,附,高中物理试验惯用基础知识,一、惯用试验原理设计方法,1.,控制变量法：如：在,“,验证牛顿第二定律,”,试验中，加速度、力和质量关系控制,.,在,“,探究单摆摆长与周期关系试验,”,中，摆长、偏角和摆球质量关系控制等等,.,2.,理想化方法：用伏安法测电阻时，选择了适当内、外接方法，普通就忽略电表非理想性,.,16/45,3.,等效替换法：一些量不易测量，能够用较易测量量替换，从而简化试验,.,在,“,验证碰撞中动量守恒,”,试验中，两球碰撞后速度不易直接测量，在将整个平抛时间定为时间单位后，速度测量就转化为对水平位移测量了,.,4.,模拟法：当试验情景不易创设或根本无法创设时，能够用物理模型或数学模型等效情景代替，尽管两个情景本质可能根本不一样,.,5.,微小量放大法：微小量不易测量，勉强测量误差也较大，试验时常采取各种方法加以放大,.,卡文迪许测定万有引力常量，采取光路放大了金属丝微小扭转；在观察玻璃瓶受力后微小形变时，使液体沿细玻璃管上升来放大瓶内液面上升,.,17/45,二、惯用试验误差控制方法,为了减小因为试验数据而引发偶然误差，常需要采取以下方法控制试验误差,.,1.,屡次测量求平均值，这是全部试验必须采取方法，也是做试验应含有基本思想,.,2.,积累法,.,一些小量直接测量误差较大，能够累积起来测量，以减小误差,.,18/45,三、惯用试验数据处理方法,1.,列表法：在统计和处理数据时，常将数据列成表格,.,数据列表能够简单而又明确表示出相关物理量之间关系，有利于找出物理量之间规律性联络,.,列表要求是：,写明表标题或加上必要说明；,必须交待清楚表中各符号所表示物理量意义，并写明单位；,表中数据要正确反应测量结果有效数字,.,19/45,2.,作图法：用作图法处理试验数据是物理试验中最惯用方法之一,.,用作图法处理数据优点是直观、简便，有取平均效果，由图线斜率、截距、所包围面积和图线交点等能够研究物理量之间改变及其关系，找出规律,.,作图规则是：,作图一定要用坐标纸,.,坐标纸大小要依据测量数据有效数字多少和结果需要来定；,要标明坐标轴名、单位，在轴上每隔一定相等间距按有效数字位数标明数值；,图上连线应是平滑曲线,(,或直线,),，连线时不一定要经过全部数据点，而是要使数据点在线两侧合理分布；,在图上求直线斜率时，要选取线上相距较远两点，不一定要取原来数据点；,作图时常设法使图线线性化，即,“,化曲为直,”.,20/45,3.,平均值法：将测定若干组数据相加求和，然后除以测量次数,.,必须注意：求取平均值时应该按原来测量仪器准确度决定保留位数,.,4.,逐差法：就是用打点计时器打出纸带计算加速度时用到方法，这种方法充分利用了测量数据，含有很好取平均效果,.,21/45,四、相关误差分析问题,要求认识误差问题在试验中主要性，了解误差概念，知道系统误差和偶然误差；知道用屡次测量求平均值方法减小偶然误差；能在一些试验中分析误差主要起源；不要求计算误差,.,要熟练掌握常见试验误差情况及分析方法,.,22/45,五、测量仪器使用,对于测量仪器使用，首先要了解测量仪器量程、精度、使用注意事项和读数方法,.,1.,关于量程问题：这是保护测量仪器一项主要参数，尤其是天平、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，所以试验时要依据试验详细情况选择量程适当仪器,.,在使用电流表、电压表时，选取量程过大仪器，采集试验数据过小，会造成相对误差较大，应选择使测量值位于电表量程,以上电表；使用多用电表测电阻时，应选择适当挡位，使欧姆表示数在电表中值附近,.,23/45,2.,关于精度问题：所选取仪器精度直接影响着测量读数有效数字位数，所以应在使用前了解仪器精度，即看清仪器最小分度值,.,其中螺旋测微器和秒表最小分度是一定,.,但游标卡尺上游标尺最小分度、天平游码标尺最小分度、弹簧秤和温度计刻线最小分度，都因详细仪器情况不一样而有所差异，电流表、电压表和多用电表则会因所选择挡位不一样而造成最小分度值有所不一样，所以在进行这些仪器读数时，一定要看清所选挡位,.,24/45,3.,使用注意事项：普通不一样仪器在使用中都有其特殊要求，以下几点要尤其注意：,(1),天平在进行测量前应先调平衡,.,(2),电磁打点计时器所用电源要求为,4,6 V,交流电源,.,(3),多用电表欧姆挡每次换挡后要重新调零，被测电阻要与电路断开，使用完成要将选择开关转至交流电压最高挡或,“,OFF,”,挡,.,(4),滑动变阻器、电阻箱和定值电阻使用过程中要考虑其允许最大电流,.,滑动变阻器采取限流接法时，滑动触头开始应位于变阻器阻值最大位置；滑动变阻器采取分压式接法时，滑动触头开始应位于分压为零位置,.,25/45,(5),电阻箱开始应处于阻值最大状态，调整电阻箱阻值时，不能由大到小发生突变，以免因为阻值过小而烧坏电阻箱,.,六、测量仪器读数方法,1.,需要估读仪器：在惯用测量仪器中，刻度尺、螺旋测微器、电流表、电压表、天平、弹簧秤等读数时都需要估读,.,因为最终读数要以有效数字形式给出，而有效数字最终一位数字为预计数字，应和误差所在位置一致，在实际操作中，终究估读到哪一位数字，应由测量仪器精度,(,即最小分度值,),和试验误差要求两个原因共同决定,.,26/45,依据仪器最小分度能够分别采取,、,、,估读方法，普通：,最小分度是,2,(,包含,0.2,、,0.02,等,),，采取,估读，如安培表,0,0.6 A,挡；,最小分度是,5,(,包含,0.5,、,0.05,等,),，采取,估读，如安培表,0,15 V,挡；,最小分度是,1,(,包含,0.1,、,0.01,等,),，采取,估读，如刻度尺、螺旋测微器、安培表,0,3 A,挡、电压表,0,3 V,挡等，当测量精度要求不高或仪器精度不够高时，也可采取,估读,.,27/45,2.,不需要估读测量仪器：游标卡尺、秒表、电阻箱在读数时不需要估读；欧姆表刻度不均匀，能够不估读或按半刻度估读,.,(1),游标卡尺读数：游标卡尺读数部分由主尺,(,最小分度为,1 mm),，和游标尺两部分组成,.,按照游标精度不一样可分为三种：,(a)10,分游标，其精度为,0.1 mm,；,(b)20,分游标，其精度为,0.05 mm,；,(c)50,分游标，精度为,0.02 mm.,游标卡尺读数方法是：以游标零刻度线为准在主尺上读出整毫米数,L,1,，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小数,L,2,，则总读数为：,L,1,L,2,.,28/45,(2),机械秒表读数：机械秒表长针是秒针，转一周是,30 s.,因为机械秒表采取齿轮传动，指针不可能停留在两小格之间，所以不能估读出比,0.1 s,更短时间,.,位于秒表上部中间小圆圈里面短针是分针，分针走一周是,15 min,，每小格为,0.5 min.,秒表读数方法是：,t,短针读数,(,t,1,),长针读数,(,t,2,).,(3),电阻箱：能表示出接入电阻值大小变阻器；读数方法是：各旋钮对应指示点示数乘以面板上标识倍数，它们之和就是电阻箱接入电路阻值,.,使用电阻箱时要尤其注意经过电阻电流不能超出允许最大数值,.,29/45,七、电学试验中所用到基本知识,1.,电路设计标准：正确地选择仪器和设计电路问题，有一定灵活性，处理时应掌握和遵照一些基本标准，即,“,正确性,”,、,“,安全性,”,、,“,方便性,”,、,“,准确性,”,标准，兼顾,“,误差小,”,、,“,仪器少,”,、,“,耗电少,”,等各方面原因综合考虑，灵活利用,.,(1),正确性：试验所依据原理应该符合物理学基本原理,.,(2),安全性：试验方案实施要安全可靠，实施过程中不应对仪器及人身造成危害,.,要注意到各种电表都有量程、电阻都有最大允许电流和最大功率，电源也有最大允许电流，不能烧坏仪器,.,30/45,(3),方便性：试验应该便于操作，便于读数，便于进行数据处理,.,(4),准确性：在试验方案、仪器、仪器量程选择上，应使试验误差尽可能小,.,2.,电学试验仪器选择：,(1),依据不使电表受损和尽可能降低误差标准选择电表,.,首先确保流过电流表电流和加在电压表上电压均不超出使用量程，然后合理选择量程，务必使指针有较大偏转,(,普通要大于满偏,),，以降低测量误差,.,31/45,(2),依据电路中可能出现电流或电压范围选择滑动变阻器，注意流过滑动变阻器电流不超出它额定值，对大阻值变阻器，假如是滑动触头稍有移动，使电流、电压有很大改变，不宜采取,.,(3),应依据试验基本要求来选择仪器，对于这种情况，只有熟悉试验原理，才能作出恰当选择,.,总之，最优选择标准是：方法误差尽可能小；间接测定值尽可能有较多有效数字位数，直接测定值测量使误差尽可能小，且不超出仪表量程；实现较大范围灵敏调整；在大功率装置,(,电路,),中尽可能节约能量；在小功率电路里，在不超出用电器额定值前提下，适当提升电流、电压值，以提升测量准确度,.,32/45,3.,测量电路选择,(1),电流表内、外接问题：,(,略,),(2),滑动变阻器分压、限流式接法：,为了改变测量电路,(,待测电阻,),两端电压,(,或经过测量电路电流,),，常使滑动变阻器与电源连接作为控制电路，滑动变阻器在电路中主要有两种连接方式：如图,3,甲为滑动变阻器限流式接法，,R,x,为待测电阻,.,它接线方式是电源、滑动变阻器与待测电阻三者串联,.,对待测电阻供电电压最大调整范围是：,E,(,R,x,是待测电阻，,R,是滑动变阻器总电阻，不计电源内阻时,).,如图乙是滑动变阻器分压式接法,.,接线方式是电源与滑动变阻器组成,闭合,33/45,电路，而被测电路与滑动变阻器一部分电阻并联，该接法对待测电阻供电电压调整范围是：,0,E,(,不计电源内阻时,).,图,3,34/45,选取接法标准：,要求负载上电压或电流改变范围大，且从零开始连续可调，须用分压式接法,.,负载电阻,R,x,远大于滑动变阻器总电阻,R,时，须用分压式接法，此时若采取限流式接法对电路基本起不到调整作用,.,采取限流电路，电路中最小电流,(,电压,),仍超出电流表量程或超出用电器额定电流,(,电压,),时，应采取滑动变阻器分压式接法,.,35/45,负载电阻阻值,R,x,小于滑动变阻器总电阻,R,或相差不大，而且电压表、电流表示数改变不要求从零开始起调，可用限流式接法,.,两种电路均可使用时应优先用限流式接法，因为限流电路结构简单，总功率较小,.,滑动变阻器粗调和微调作用：,在限流电路中，全电阻较大变阻器起粗调作用，全电阻较小变阻器起微调作用,.,在分压电路中，全电阻较小变阻器起粗调作用，全电阻较大变阻器起微调作用,.,36/45,4.,实物图连接：实物图连线应掌握基本方法和注意事项,(1),基本方法：,画出试验电路图,.,分析各元件连接方式，明确电流表与电压表量程,.,画线连接各元件,(,用铅笔画线，方便改错,).,连线方式应是单线连接，连线次序应先画串联电路，再画并联电路,.,普通先从电源正极开始，到开关，再到滑动变阻器等,.,按次序以单线连接方式将干路中要串联元件依次串联起来；然后连接支路将要并联元件并联到电路中去,.,连接完成，应进行检验，检验电路也应按照连线方法和次序进行,.,37/45,(2),注意事项：,连接电表应注意确保量程选取正确，正、负接线柱不要接错,.,各导线都应接在接线柱上，不应在导线中间出现分叉,.,对于滑动变阻器连接，要搞清楚接入电路是哪一部分电阻，在接线时要尤其注意不能将线接到滑动触头上,.,八、定值电阻测量方法,1.,欧姆表测量：最直接测电阻仪表,.,不过普通用欧姆表测量只能进行粗测，为下一步测量提供一个参考依据,.,用欧姆表能够测量白炽灯泡冷电阻,.,38/45,2.,替换法：替换法测量思绪是等效思想，能够利用电流等效、也能够利用电压等效,.,替换法测量电阻精度高，不需要计算，方法简单，但必须有可调标准电阻,(,普通给定仪器中要有电阻箱,).,3.,伏安法：伏安法测量依据是欧姆定律,(,包含部分电路欧姆定律和全电路欧姆定律,),，需要基本测量仪器是电压表和电流表，当只有一个电表,(,或给定电表不能满足要求时,),，能够用标准电阻,(,电阻箱或一个定值电阻,),代替；当电表内阻已知时，依据欧姆定律,I,，电压表同时能够当电流表使用，一样电流表也能够当电压表用,.,39/45,4.,伏安法拓展：一些问题中，因试验器材不具备,(,缺电流表或电压表,),，或因试验条件限制，或因试验精度不允许而不能用,“,伏安法,”.,这时我们就得依据问题详细条件和要求重新选择试验原理，用,“,伏安法,”,替换形式,“,比较法,”,来设计试验方案,.,(1),利用已知内阻电压表：利用,“,伏伏,”,法测定值电阻阻值；,(2),利用已知内阻电流表：利用,“,安安,”,法测定值电阻阻值；,(3),电压表、电流表混适用,.,40/45,九、电表内阻测量方法,1.,互测法,(1),电流表、电压表各一只，能够测量它们内阻,(,如图,4),：,图,4,41/45,(3),两只同种电表内阻都未知，则需要一只电阻箱才能测定电表内阻,(,如图,6),：,图,6,(2),两只同种电表，若知道一只内阻，就能够测另一只内阻,(,如图,5),：,图,5,42/45,2.,替换法,(,如图,7),：,图,7,43/45,3.,半偏法,(,如图,8):,图,8,44/45,本课结束,45/45,
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