三维设计高考物理二轮复习广东专版第一部分专题实验基础市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

专题十二专题十二 试验试验抓抓基基础础研研考考向向提提能能力力 一一 试验基础试验基础第1页第2页一、有效数字一、有效数字(1)指带有一位不可靠数字近似数据。有效数字最终指带有一位不可靠数字近似数据。有效数字最终一位是测量者估读出来，是不可靠，也是误差所在位。一位是测量者估读出来，是不可靠，也是误差所在位。(2)从数字左边第一个不为零数字算起，如从数字左边第一个不为零数字算起，如0.0125为三为三位有效数字。位有效数字。第3页二、基本仪器使用二、基本仪器使用1长度测量类仪器长度测量类仪器(1)游标卡尺读数游标卡尺读数游标尺游标尺(mm)精度精度(mm)测量结果(游标尺上第n条刻度线与主尺上某刻度线对齐时)(mm)刻度刻度格数格数刻度总刻度总长度长度每小格与每小格与1毫米差毫米差1090.10.1主尺上读毫米数0.1n20190.050.05主尺上读毫米数0.05n50490.020.02主尺上读毫米数0.02n第4页(2)螺旋测微器读数螺旋测微器读数测量值固定刻度整毫米数半毫米数可动刻度读数测量值固定刻度整毫米数半毫米数可动刻度读数(含估读含估读)0.01 mm。(3)关于估读问题：游标卡尺不需要估读；螺旋测微器需要关于估读问题：游标卡尺不需要估读；螺旋测微器需要估读，准确度是估读，准确度是0.01 mm，读数时要估读到，读数时要估读到0.001 mm。第5页2时间测量类仪器时间测量类仪器(1)机械秒表。机械秒表。原理：机械秒表长针是秒针，转一周是原理：机械秒表长针是秒针，转一周是30 s。因为机。因为机械表采取是齿轮传动，指针不可能停留在两小格之间，械表采取是齿轮传动，指针不可能停留在两小格之间，所以不能估读出比所以不能估读出比0.1 s更短时间。位于秒表上部中间小更短时间。位于秒表上部中间小圆圈里面短针是分针，表针走一圈为圆圈里面短针是分针，表针走一圈为15 min，每小格为，每小格为0.5 min。秒表读数方法是：秒表读数方法是：t短针读数短针读数(t1)长针读数长针读数(t2)。尤其注意：分针所指位置是否已越过半分钟刻度线，尤其注意：分针所指位置是否已越过半分钟刻度线，且秒针读数无需估读。且秒针读数无需估读。第6页(2)打点计时器。打点计时器。工作电源电压工作电源电压打点间隔打点间隔电磁打点计时器电磁打点计时器交流交流50 Hz4 V6 V0.02 s电火花打点计时器电火花打点计时器交流交流50 Hz220 V0.02 s第7页(3)频闪摄影机：其作用和处理方法与打点计时器类似，频闪摄影机：其作用和处理方法与打点计时器类似，它是用等时间间隔获取图像信息方法将物体在不它是用等时间间隔获取图像信息方法将物体在不同时刻位置统计下来，使用时要明确频闪时间同时刻位置统计下来，使用时要明确频闪时间间隔。间隔。第8页3电学测量类仪器电学测量类仪器(1)电流表、电压表、欧姆表比较。电流表、电压表、欧姆表比较。第9页(2)多用电表使用几个注意事项：多用电表使用几个注意事项：电流流向：因为使用多用电表时不论测量项目是什么，电流流向：因为使用多用电表时不论测量项目是什么，电流都要从电表电流都要从电表“”插孔插孔(红表笔红表笔)流入，从流入，从“”插孔插孔(黑黑表笔表笔)流出，所以使用欧姆挡时，多用电表内部电池正极流出，所以使用欧姆挡时，多用电表内部电池正极接是黑表笔，负极接是红表笔。接是黑表笔，负极接是红表笔。要区分开要区分开“机械零点机械零点”与与“欧姆零点欧姆零点”：“机械零点机械零点”在表在表盘刻度左侧盘刻度左侧“0”位置。调整是表盘下边中间定位螺旋；位置。调整是表盘下边中间定位螺旋；“欧姆零点欧姆零点”在表盘刻度右侧电阻刻度在表盘刻度右侧电阻刻度“0”位置，调整是欧位置，调整是欧姆挡调零旋钮。姆挡调零旋钮。第10页第11页4电路调整类仪器电路调整类仪器滑动变阻器是一个能够连续改变阻值可变电阻，惯滑动变阻器是一个能够连续改变阻值可变电阻，惯用于调整电路中电流大小及两点间电压；电阻箱不用于调整电路中电流大小及两点间电压；电阻箱不能连续改变阻值，但可读取阻值，在用半偏法、替能连续改变阻值，但可读取阻值，在用半偏法、替换法测电阻时有所表达。换法测电阻时有所表达。第12页(1)滑动变阻器调整电路两种方式以下表所表示。滑动变阻器调整电路两种方式以下表所表示。方式方式内容内容限流接法限流接法分压接法分压接法对比说明对比说明电路图电路图串、并联关系不一样第13页第14页(2)滑动变阻器连接方式选择。滑动变阻器连接方式选择。优先选取限流式；优先选取限流式；以下情况考虑分压式：以下情况考虑分压式：要求待测电阻两端要求待测电阻两端U、I从从0改变；改变；R滑滑Rx；试验提供电压表或电流表量程小或电阻元件允许流过电试验提供电压表或电流表量程小或电阻元件允许流过电流较小，用限流接法不论怎样调整都不能满足要求。流较小，用限流接法不论怎样调整都不能满足要求。第15页5电学试验器材选取电学试验器材选取(1)详细要求：详细要求：依据不使电表受损和尽可能减小误差标准选择电表。依据不使电表受损和尽可能减小误差标准选择电表。首先确保流过电流表电流和加在电压表上电压均不超首先确保流过电流表电流和加在电压表上电压均不超出量程，然后合理选择量程，务必使指针有较大偏转出量程，然后合理选择量程，务必使指针有较大偏转(普通取满偏普通取满偏1/32/3左右左右)，以降低测量和读数误差。，以降低测量和读数误差。第16页依据电路中可能出现电流或电压范围需选择滑动变阻器，依据电路中可能出现电流或电压范围需选择滑动变阻器，注意流过滑动变阻器电流不能超出它额定值。对大阻值变注意流过滑动变阻器电流不能超出它额定值。对大阻值变阻器，假如是滑动头稍有移动，电流、电压就会有很大改阻器，假如是滑动头稍有移动，电流、电压就会有很大改变，不宜采取。变，不宜采取。应依据试验基本要求来选择仪器，对于这种情况，只有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。熟悉试验原理，才能作出恰当选择。第17页(2)选取步骤：选取步骤：找出唯一且必须器材；找出唯一且必须器材；画出电路图画出电路图(暂不把电表接入暂不把电表接入)；估算最大值估算最大值(在限流电路中把滑动变阻器触头推向最小在限流电路中把滑动变阻器触头推向最小值值)；或估算最小值；或估算最小值(在限流电路中把滑动变阻器触头推在限流电路中把滑动变阻器触头推向最大值向最大值)；考虑能否使电压表、电流表都到达满偏考虑能否使电压表、电流表都到达满偏1/3以上。以上。第18页三、电流表内、外接法比较与选择三、电流表内、外接法比较与选择1两种接法比较两种接法比较比较项目比较项目电流表内接法电流表内接法电流表外接法电流表外接法电路电路误差原因误差原因因为电流表内阻分压作用，电压表测量值偏大因为电压表内阻分流作用，电流表测量值偏大第19页第20页2选择电流表内、外接方法选择电流表内、外接方法内接法内接法外接法外接法计算法计算法 试触法试触法若不知Rx大约阻值，可采取“试触法”，将电路如图所表示连接，空出电压表一个接头S，然后将S分别与a、b接触一下若电流表“相对改变”显著，说明电压表分流作用较大，应采取电流表内接法若电压表“相对改变”明确，说明电流表分压作用较大，应采取电流表外接法第21页四、试验方法四、试验方法1等效法等效法这是物理学中一个主要和惯用思维方法，当某一个物理这是物理学中一个主要和惯用思维方法，当某一个物理量不能或不易直接测量时，假如能够用另一个物理量代量不能或不易直接测量时，假如能够用另一个物理量代替它而又不影响问题实质时，我们就能够接收这种方案，替它而又不影响问题实质时，我们就能够接收这种方案，这种方法叫等效法。如验证平行四边形定则时把结点拉这种方法叫等效法。如验证平行四边形定则时把结点拉至同一点至同一点O处。处。第22页2控制变量法控制变量法在三个以上原因能够改变试验中，为了找出它们之间关在三个以上原因能够改变试验中，为了找出它们之间关系，排除干扰，能够先保持一些量不变，而观察其中一系，排除干扰，能够先保持一些量不变，而观察其中一个量改变对另一个物理量影响，这种方法叫控制变量法。个量改变对另一个物理量影响，这种方法叫控制变量法。比如：在比如：在“验证牛顿第二定律验证牛顿第二定律”试验中，先控制质量不变，试验中，先控制质量不变，研究加速度与力之间关系，然后控制力不变，研究加速研究加速度与力之间关系，然后控制力不变，研究加速度和质量之间关系，最终得到三者关系结论。度和质量之间关系，最终得到三者关系结论。第23页3留迹法留迹法把瞬息即逝现象把瞬息即逝现象(位置、轨迹、图像位置、轨迹、图像)统计下来，方便从容统计下来，方便从容地测量、比较、研究方法。比如：在地测量、比较、研究方法。比如：在“测定匀变速直线运测定匀变速直线运动加速度动加速度”、“验证牛顿运动定律验证牛顿运动定律”、“验证机械能守恒定验证机械能守恒定律律”等试验中，就是经过纸带上打出点统计下小车等试验中，就是经过纸带上打出点统计下小车(或重物或重物)在不一样时刻位置在不一样时刻位置(位移位移)及所对应时刻，从而计算小车及所对应时刻，从而计算小车在各个位置或时刻速度并求出加速度；又如利用闪光摄在各个位置或时刻速度并求出加速度；又如利用闪光摄影统计自由落体运动轨迹等，都采取了留迹法。影统计自由落体运动轨迹等，都采取了留迹法。第24页4累积法累积法(放大法放大法)把一些难以直接准确测量微小量累积后测量，提升测量把一些难以直接准确测量微小量累积后测量，提升测量精度。累积法是物理中一个主要思想方法，它能把不可精度。累积法是物理中一个主要思想方法，它能把不可能测量变成可能，同时提升测量精度。比如：测一张纸能测量变成可能，同时提升测量精度。比如：测一张纸厚度时，我们能够测出厚度时，我们能够测出n张纸厚度，然后再算出一张纸厚张纸厚度，然后再算出一张纸厚度；在处理纸带问题时，通常每隔几个点取一个计数点，度；在处理纸带问题时，通常每隔几个点取一个计数点，从而减小测量误差等。从而减小测量误差等。第25页五、试验数据处理五、试验数据处理1处理方法处理方法(1)平均值法。平均值法。用测定若干组数据计算后取其平均值。平均值法能够很用测定若干组数据计算后取其平均值。平均值法能够很好地减小偶然误差。求取平均值时应该按原来测量仪器好地减小偶然误差。求取平均值时应该按原来测量仪器准确度决定保留位数，并注意在什么情况下取平均。比准确度决定保留位数，并注意在什么情况下取平均。比如：在测定玻璃折射率试验中，应分别求出各组数据算如：在测定玻璃折射率试验中，应分别求出各组数据算出折射率后再求平均，而不是各组数据取平均再求折射出折射率后再求平均，而不是各组数据取平均再求折射率。率。第26页(2)列表法。列表法。列表法是统计和处理试验数据基本方法。将试验数据列列表法是统计和处理试验数据基本方法。将试验数据列成适当表格，能够清楚地反应出相关物理量之间一一对成适当表格，能够清楚地反应出相关物理量之间一一对应关系，现有利于及时发觉和检验试验中存在问题，判应关系，现有利于及时发觉和检验试验中存在问题，判断测量结果合理性，又有利于分析试验结果，找出相关断测量结果合理性，又有利于分析试验结果，找出相关物理量之间规律。列表时表格要直观地反应相关物理量物理量之间规律。列表时表格要直观地反应相关物理量之间关系，普通把自变量写在前边，因变量紧接着写在之间关系，普通把自变量写在前边，因变量紧接着写在后边，便于分析。另外，表格中所列数据要正确反应测后边，便于分析。另外，表格中所列数据要正确反应测量值有效数字。量值有效数字。第27页(3)作图法。作图法。利用试验数据，将试验中物理量之间函数关系用几何图利用试验数据，将试验中物理量之间函数关系用几何图线表示出来，这种方法称为作图法。作图法不但能简明、线表示出来，这种方法称为作图法。作图法不但能简明、直观、形象地显示各物理量之间关系，而且有利于我们直观、形象地显示各物理量之间关系，而且有利于我们研究物理量之间改变规律，找出定量函数关系或得到所研究物理量之间改变规律，找出定量函数关系或得到所求参量。同时，所作图线对测量数据起到取平均值作用，求参量。同时，所作图线对测量数据起到取平均值作用，从而减小随机误差影响。另外，还能够作出仪器校正曲从而减小随机误差影响。另外，还能够作出仪器校正曲线，帮助发觉试验中一些测量错误等。线，帮助发觉试验中一些测量错误等。第28页(4)逐差法。逐差法。逐差法是物理试验中处理数据惯用一个方法。凡是自变逐差法是物理试验中处理数据惯用一个方法。凡是自变量做等量改变，而引发应变量也做等量改变时，便可采量做等量改变，而引发应变量也做等量改变时，便可采取逐差法求出应变量平均改变值。逐差法计算简便，尤取逐差法求出应变量平均改变值。逐差法计算简便，尤其是在检验数据时，可随测随检，及时发觉差错和数据其是在检验数据时，可随测随检，及时发觉差错和数据规律，更主要是可充分地利用已测到全部数据，并含有规律，更主要是可充分地利用已测到全部数据，并含有对数据取平均值效果。还可绕过一些含有定值未知量，对数据取平均值效果。还可绕过一些含有定值未知量，而求出所需要试验结果，可减小系统误差和扩大测量范而求出所需要试验结果，可减小系统误差和扩大测量范围。围。第29页2误差误差误差误差产生原因产生原因大小特点大小特点减小方法减小方法系统误差系统误差试验仪器不精密试验原理不完善试验方法粗糙总是偏大总是偏大或偏小或偏小更新仪器完善试验原理偶然误差偶然误差 测量、读数不准确测量、读数不准确忽大忽小忽大忽小画图像或画图像或取平均值取平均值第30页第31页第32页 某同学用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一薄金属圆某同学用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一薄金属圆片直径和厚度，读出图片直径和厚度，读出图911中示数，该金属圆片直径测量中示数，该金属圆片直径测量值为值为_ cm，厚度测量值为，厚度测量值为_ mm。图图911第33页自主尝试自主尝试依据游标卡尺读数公式知，该读数为：依据游标卡尺读数公式知，该读数为：12 mm80.05 mm12.40 mm1.240 cm，依据螺旋测微器读数公式知，该读数为：依据螺旋测微器读数公式知，该读数为：15 mm18.20.01 mm1.682 mm。答案答案1.2401.682第34页第35页 (天津高考天津高考)某同学测量阻值约为某同学测量阻值约为 25 k电阻电阻 Rx，现，现备有以下器材：备有以下器材：A电流表电流表(量程量程 100 A，内阻约，内阻约 2 k)；B电流表电流表(量程量程 500 A，内阻约，内阻约 300)；C电压表电压表(量程量程 15 V，内阻约，内阻约 100 k)；D电压表电压表(量程量程 50 V，内阻约，内阻约 500 k)；E直流电源直流电源(20 V，允许最大电流，允许最大电流 1 A)；F滑动变阻器滑动变阻器(最大阻值最大阻值 1 k，额定功率，额定功率 1 W)；G电键和导线若干。电键和导线若干。第36页电流表应选电流表应选_，电压表应选，电压表应选_。(填字母代号填字母代号)该同学正确选择仪器后连接了以下电路，为确保试验顺利进该同学正确选择仪器后连接了以下电路，为确保试验顺利进行，并使测量误差尽可能减小，试验前请你检验该电路，指行，并使测量误差尽可能减小，试验前请你检验该电路，指出电路在接线上存在问题：出电路在接线上存在问题：图图912第37页(1)_；(2)_。第38页答案答案BC(1)电流表应采取内接方法电流表应采取内接方法(2)滑动变阻器滑动变阻器应采取分压式接法应采取分压式接法第39页第40页 为了测量电流表为了测量电流表A1内阻，某同学采取如图内阻，某同学采取如图913所表所表示试验电路。其中：示试验电路。其中：图图913第41页A1是待测电流表，量程为是待测电流表，量程为300 A，内阻约为，内阻约为100；A2是标准电流表，量程是是标准电流表，量程是200 A；R1是电阻箱，阻值范围是是电阻箱，阻值范围是0999.9；R2是滑动变阻器；是滑动变阻器；R3是保护电阻；是保护电阻；E是电池组，电动势为是电池组，电动势为4 V，内阻不计；，内阻不计；S1是单刀单掷开关，是单刀单掷开关，S2是单刀双掷开关。是单刀双掷开关。第42页(1)试验中滑动变阻器采取试验中滑动变阻器采取_接法接法(填填“分压分压”或或“限流限流”)；依据电路实物图，请画出试验电路图。依据电路实物图，请画出试验电路图。(2)请将该同学操作补充完整：请将该同学操作补充完整：连接好电路，将滑动变阻器连接好电路，将滑动变阻器R2滑片移到最滑片移到最_(填填“左左端端”或或“右端右端”)；将开关；将开关S2扳到接点扳到接点a处，接通开关处，接通开关S1；调整滑；调整滑动变阻器动变阻器R2，使电流表，使电流表A2读数是读数是150 A；第43页将开关将开关S2扳到接点扳到接点b处，处，_，使电流表，使电流表A2读数仍是读数仍是150 A；若此时电阻箱各旋钮位置如图若此时电阻箱各旋钮位置如图914所表示，则待测电所表示，则待测电流表流表A1内阻内阻Rg_。图图914第44页(3)上述试验中，不论怎样调整滑动变阻器上述试验中，不论怎样调整滑动变阻器R2滑片位置，都滑片位置，都要确保两只电流表安全。在下面提供四个电阻中，保护电要确保两只电流表安全。在下面提供四个电阻中，保护电阻阻R3应选取应选取_。(填写阻值前对应字母填写阻值前对应字母)A200 kB20 kC15 k D150 k第45页自主尝试自主尝试(1)由试验电路能够看出，由试验电路能够看出，滑动变阻器为限流接法。滑动变阻器为限流接法。电路图如图所表示。电路图如图所表示。(2)在闭合开关之前应将滑动变阻器滑片放在电路最安全处，即在闭合开关之前应将滑动变阻器滑片放在电路最安全处，即最左端；先将开关最左端；先将开关S2扳到接点扳到接点a处，接通开关处，接通开关S1，调整滑动变阻，调整滑动变阻器器R2，使电流表，使电流表A2读数是读数是150 A，然后将开关，然后将开关S2扳到接点扳到接点b处，处，保持保持R2不变，调整电阻箱不变，调整电阻箱R1，使电流表，使电流表A2读数仍是读数仍是150 A，在，在电阻箱上读出阻值，即为待测电流表电阻箱上读出阻值，即为待测电流表A1内阻。内阻。(3)要确保电表安全，电流表不能超出量程，且经过电流不能太要确保电表安全，电流表不能超出量程，且经过电流不能太小，保护电阻选小，保护电阻选20 k较适当。较适当。第46页答案答案(1)限流限流图见自主尝试图见自主尝试(2)左端左端保持保持R2不变，调整电阻箱不变，调整电阻箱R186.3(3)B第47页第48页 (新课标全国卷新课标全国卷)利用如图利用如图915所表示装置可测量滑块在斜面所表示装置可测量滑块在斜面上运动加速度。一斜面上安装有两个上运动加速度。一斜面上安装有两个 图图915光电门，其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处，光电门甲光电门，其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处，光电门甲位置可移动。当一带有遮光片滑块自斜面上滑下时，与两个位置可移动。当一带有遮光片滑块自斜面上滑下时，与两个光电门都相连计时器能够显示出遮光片从光电门甲至乙所用光电门都相连计时器能够显示出遮光片从光电门甲至乙所用时间时间t。改变光电门甲位置进行屡次测量，每次都使滑块从同。改变光电门甲位置进行屡次测量，每次都使滑块从同一点由静止开始下滑，并用米尺测量甲、乙之间距离一点由静止开始下滑，并用米尺测量甲、乙之间距离s，记，记下对应下对应t值值;所得数据以下表所表示。所得数据以下表所表示。第49页完成以下填空和作图：完成以下填空和作图：(1)若滑块所受摩擦力为一常量，滑块加速度大小若滑块所受摩擦力为一常量，滑块加速度大小a、滑块、滑块经过光电门乙时瞬时速度经过光电门乙时瞬时速度vt、测量值、测量值s和和t四个物理量之间四个物理量之间所满足关系式是所满足关系式是_；s(m)0.5000.6000.7000.8000.9000.950t(ms)292.9371.5452.3552.8673.8776.4s/t(m/s)1.711.621.551.451.341.22第50页图图916第51页第52页第53页(3)2.0(或在或在1.82.2范围内范围内)第54页点击下列图进入点击下列图进入第55页