2013高考物理 热门考点聚焦 专题14 基本实验方法（已上网）.doc

8基本实验方法命题趋势要求考生“能根据要求灵活运用已学过的自然科学理论、实验方法和仪器设计简单的实验方案并处理相关的实验问题”。具体体现在：①在给定的条件下进行实验设计；②给出测量数据选择数据处理的方法；③给定原理和器材设计实验方案；④给出实验过程和情景判断过程和方法的合理性等。关于实验方法的考查预计是两种形式：一是以学过的分组或演示实验为背景考查对实验方法的领悟情况；二是考查灵活运用学过的实验方法设计新的实验。由于目前设计型实验是高考实验题的热点而掌握一些有普遍意义的实验方法又是设计实验的基础所以在复习已学过的实验时有意识的、积极的提取、积累一些有价值的方法是很有意义的。知识概要围绕实验的设计原理、误差控制、数据处理三个环节都有它们自己的一些有普遍意义的方法在中学阶段涉及的主要是以下一些方法：1．设计实验原理（1）控制变量法。如：在“验证牛顿第二定律的实验”中加速度、力和质量的关系控制。在“研究单摆的周期”中摆长、偏角和摆球质量的关系控制。（2）近似替代法。用伏安法测电阻时选择了合适的内外接方法一般就忽略电表的非理想性。（3）等效替代法。某些量不易测量可以用较易测量的量替代从而简化实验。在“验证碰撞中的动量守恒”的实验中两球碰撞后的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的测量就转化为对水平位移的测量了。（4）模拟法。当实验情景不易或根本无法创设时可以用物理模型或数学模型等效的情景代替尽管两个情景的本质可能根本不同。“描绘电场中的等势线”的实验就是用电流场模拟静电场。（5）微小量放大法。微小量不易测量勉强测量误差也较大实验时常采用各种方法加以放大。卡文迪许测定万有引力恒量采用光路放大了金属丝的微小扭转；在观察玻璃瓶受力后的微小形变时使液体沿细玻璃管上升来放大瓶内液面的上升。2．控制实验误差（1）多次测量法。多次测量法减小偶然误差这是所有实验必须采取的办法也是做实验应具有的基本思想。（2）积累法。一些小量直接测量误差较大可以累积起来测量以减小误差。“用单摆测定重力加速度”的实验中为了减小周期的测量误差不是测量完成一次全振动的时间而是测量完成30~50次全振动的时间。3．数据处理（1）逐差法。这就是用打点计时器打出的纸带计算加速度时用到的方法这种方法充分利用了测量数据具有较好的取平均的效果。（2）图象法。能从图象清楚看出物理量间的关系在“描绘小灯泡伏安特性曲线”的实验中采用了这种方法得出电阻与温度有关的结论；可用图象法求物理量的值在“测定电源电动势和内阻”的实验中用图象法来求E和不仅有取平均的效果还可以剔除个别有错误的测量数据。围绕某一领域实验的共同需要形成一些方法。在中学阶段主要有：1．记录运动（1）用频闪照片记录运动。例如用小球自由下落的频闪照片研究自由落体运动的规律；用平抛小球的频闪照片研究平抛运动的规律；用弹簧振子的频闪照片研究简谐运动的规律。（2）用打点计时器记录运动轨迹。例如研究匀变速直线运动、验证机械能守恒等。2．提供电压（1）限流法。如图1选择合适的滑动变阻器串接在电路中用它来改变电流以控制负载电压。图1图2（2）分压法。如图2当滑动变阻器的电阻小于负载电阻时可用此法调控电压。点拨解疑【例题1】如图3光滑水平轨道与光滑圆弧轨道相切轻弹簧的一端固定在轨道的左端OP是可绕O点转动的轻杆且摆到某处就能停在该处；另有一小钢球。现在利用这些器材测定弹簧被压缩时的弹性势能。图3（1）还需要的器材是、。（2）以上测量实际上是把对弹性势能的测量转化为对能的测量进而转化为对和的直接测量。（3）为了研究弹簧的弹性势能与劲度系数和形变量的关系除以上器材外还准备了两个轻弹簧所有弹簧的劲度系数均不相同。试设计记录数据的表格。【点拨解疑】因不知道弹性势能计算公式应采用等效替代的方法把要测量的弹性势能转化为便于测量的量。在这个装置中若用小钢球压缩弹簧至需要的量然后由静止释放小球弹簧的弹性势能会转化为小球的动能进而在小球沿圆弧轨道上升的过程中转化为小球的重力势能。可用对重力势能的测量来代替对弹性势能的测量因此需用天平测量小球的质量用刻度尺测量小球上升的高度。要寻找弹性势能与弹簧的劲度系数和形变量两个物理量的关系应采用控制变量法。先保持弹簧的劲度系数不变研究弹性势能与形变量的关系；再保持形变量不变研究弹性势能与劲度系数的关系。因此记录数据的表格可设计成如下两表：小球的质量m=Kg弹簧A压缩量x（m）上升高度h（m）E=mgh（J）压缩量x=cm小球的质量m=Kg弹簧A