1、物理設計性實驗題的解答方法南 師 附 中 1江蘇省08年的高考大綱中明確得出，對實驗與探究能力方面要求：“能在實驗過程中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，并制定解決方案”?！澳苓\用已學過的物理理論、實驗方法和實驗儀器去解決問題，包括簡單的設計性實驗”。以上的要求可以分解為三個基本方面：(1）解決簡單的設計性實驗；（2）能在實驗過程中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，并制定解決方案；（3）對結論進行一定的分析和評價。2設計性實驗，是指在學生掌握的基本實驗原理和方法的基礎上，應用基本測量儀器自行設計實驗方案。設計性實驗的考查，要求學生對原有的實驗原理再認識和再加工，即在原有知識的基礎上進行知識的重新建構，它涉及到實驗方案的確

2、定，實驗器材的選擇和遷移運用，實驗步驟的安排，實驗數(shù)據(jù)的處理方法，誤差的分析及對實驗的總結和評價等幾個方面。3一解決設計性物理實驗的一般性程序和方法明確目的選擇方案選定器材擬定步驟數(shù)據(jù)處理誤差分析總 結 評價41明確實驗目的實驗的目的：探索什么規(guī)律？要設計什么?需要測定什么物理量？需要哪些測量儀器？這是實驗設計的出發(fā)點。如何確定實驗原理？根據(jù)實驗目的，應用所學知識，廣泛聯(lián)想：該物理量或物理規(guī)律包含在哪些內(nèi)容中？與哪些物理量有直接的聯(lián)系？涉及哪些物理量？ 5注意物理實驗中的基本的思想方法的理解和應用：如微小量測量的累積法；利用相似物理情境進行測量的模擬法；根據(jù)物理量之間的某種聯(lián)系進行轉移測量的轉

3、換法；把微小量先放大再測量的放大法；根據(jù)物理量之間的效果相同采取的替代法等。實驗的原理要盡可能在高中物理范圍之內(nèi)。62實驗方案的選擇一個設計性實驗，結果常常是不唯一的，可能會有多種實驗原理，從而形成多種實驗的方案。對應一種不同的物理規(guī)律，就會出現(xiàn)一種不同的設計方案。如何選擇實驗方案呢？7遵循四條主要原則： (1)科學性：設計的方案要有科學依據(jù)，符合物理學的基本規(guī)律和原理。 (2)可操作性：按設計方案實施時，應安全可靠，不能對人身、實驗器材造成危害；所需裝置和器材應是常見的，易于配備。實驗方案要簡單易行。(3)方便性：在保證實驗能夠正常進行的前提下，實驗步驟、實驗方法、設計方案要簡便易于操作，實

4、驗裝置對實驗過程便于控制等。(4) 準確性：實驗器材（儀表）的量程能夠保證實驗的測量要求，實驗裝置的實驗誤差較小，精度高；83依據(jù)方案選擇器材實驗方案選定后，考慮該方案需要哪些裝置，被測定量與哪些物理量有直接的定量關系，分別需用什么儀器來測定，以此來確定實驗所用器材.94確定實驗步驟如何組裝器材，怎么樣測量需要的物理量，實驗步驟必須符合儀器的操作規(guī)程，必須合理有序高效。5數(shù)據(jù)處理，誤差分析高考對此要求不高，但常用的數(shù)據(jù)處理方法(如：平均法、圖象法、描跡法、比較法等)和誤差分析方法(如絕對誤差、相對誤差等)還是應該掌握的，在設計實驗時也應予以考慮. 10二器材選擇的基本原則1電表的選擇安全性：不

5、得超出電表的量程準確性：在不超出電表的量程的前提下，選擇量程小的，使測量值盡量接近量程2控制電路的選擇限流電路：滿足安全性，確保有足夠大的電流和電壓的調(diào)節(jié)范圍，優(yōu)先選用限流接法 在滑動變阻器阻值大于負載時，一般選擇限流分壓電路：要求電壓從0開始時 要求電流或電壓的調(diào)節(jié)范圍足夠大時 當滑動變阻器的阻值小于負載電阻時11例1某電壓表的內(nèi)阻大約在20 k50 k之間，現(xiàn)要測量其內(nèi)阻，實驗室提供下列可選用的器材：待測電壓表V（量程3V）；電流表A1（量程0.2mA）；電流表A2（量程5mA）；電流表A3（量程0.6A）滑動變阻器R（最大電阻值1 k）；電源E（電動勢4V）；開關S； （1）所提供的電流

6、表中，應選用 （填寫字母代號）； （2）為了盡量減小誤差，要求測多組數(shù)據(jù)，試在方框內(nèi)畫出符合要求的實驗電路圖；（3）完成電路的連線。12分析與解答：(1)選擇電表有兩個的基本原則：安全性原則和準確性原則。在本題中，可以估算電路中的最大電流值，不會超過0.2mA，因此電流表應該選取A1。(2)為了測得多組數(shù)據(jù)，必須使用滑動變阻器，在本題中，因為待測電阻值遠遠大于滑動變阻器的全電阻值，如果采用限流式接法，電流與電壓的調(diào)節(jié)范圍很小，不利于提高實驗的精度，故應采用分壓式電路，電路圖如圖所示。電路的連線如圖所示。VA13點評本題需要先估算電路中的最大電流,由此來選擇電流表的量程.滑動變阻器組成的控制電路

7、,限流還是分壓,則需要根據(jù)具體情況來確定.本題中則應該選擇分壓電路,因為若使用限流電路,則不易調(diào)節(jié),其電流與電壓的調(diào)節(jié)范圍很小,電流電壓的調(diào)節(jié)范圍和調(diào)節(jié)的方便性(線性不好,精確性差)都遠不如分壓電路好.14例2量程為3V的電壓表，其內(nèi)阻約為3k，現(xiàn)要求測該電壓表內(nèi)阻的值，并有盡可能高的測量精度，現(xiàn)有下列器材：電池E1電動勢1.5V，內(nèi)阻很小電池E2電動勢6V，內(nèi)阻很小電流表A1量程1.0mA，內(nèi)阻約為400電流表A2量程10mA，內(nèi)阻約為40滑動變阻器R1總阻值1700，額定電流0.5A滑動變阻器R2總阻值50，額定電流1A變阻箱R3總阻值0.1999.9,額定電流0.2A變阻箱R4總阻值0.

8、19999.9,額定電流0.2A開關S及導線選用給定的器材，設計兩個易于操作的電路，要求畫出電路并標出所用器材的代號；實驗中應測量的物理量為 ；實驗中測出電壓表內(nèi)阻的測量式為 。15分析與解答：本題可采用如下兩種測量方案。方案1：（1）如圖甲所示，將電壓表與電阻箱R4串聯(lián)后接到電源兩端，因為電壓表的內(nèi)阻很大，故可忽略電源內(nèi)阻的影響；（2）電壓表示數(shù)U及R4的值；（3）由串聯(lián)分壓原理可得：；16點評:本實驗可以有多種設計的方案,但是題中明確要求:設計兩個易于操作的電路,所以設計的實驗方案必須是易于操作的,簡便易行的.如果設計出不同的方案,則需要加以比較,最后確定哪些方案是最簡便易行的.如市二模的

9、實驗題,就可以有不同的設計方法.17方案2：（1）如圖乙所示，將電壓表與電流表A1串聯(lián)（為什么選用A1，而不選用電流表A2？），選用滑動變阻器R2連接成分壓式電路（滑動變阻器為什么選用R2，而不選用R1？）。因為電壓表是能夠指示電壓的大電阻，而電流表可同時測出通過電壓表的電流值，故由歐姆定律即可求出電壓表的內(nèi)阻值；（2）電壓表及電流表示數(shù)；（3）由部分電路歐姆定律得：18例3實驗室中現(xiàn)有器材實物圖如圖所示電池E，電動勢約10V，內(nèi)阻約1；電流表A1，量程約10A，內(nèi)阻r1約為0.2；電流表A2，量程300mA，內(nèi)阻r2約5；電流表A3，量程250mA，內(nèi)阻r3約5；電阻箱R1，最大阻值999.

10、9，最小阻值改變量為0.1；滑線變阻器R2，最大值100；開關S；導線若干。19要求用圖a所示的電路測量圖中電流表A的內(nèi)阻。（1）在所給的三個電流表中，那幾個可以用此電路精確測出其內(nèi)阻？答： 。（2）在可測的電流表中任選一個作為測量對象，在實物圖上連成測量電路。（3）你要讀出的物理量是 。用這些物理量表示待測內(nèi)阻的計算公式是 。20析與解：該題要求根據(jù)電路圖設想出實驗原理。屬于有一定提示的設計型實驗。與我們學過的伏安法測電阻相比較，這里被測電阻是電流表的內(nèi)阻，它能顯示出通過自身的電流，因此只要知道其上的電壓就行，但沒有電壓表，卻有另一只電流表。根據(jù)電路圖可以看出，如果圖中表A是被測表，則其上電壓就是電阻箱上電壓，利用兩只電流表的讀數(shù)差和電阻箱上顯示的阻值可以求出該電壓，這樣就可以求出電流表的電阻。21（1）電流表A1不能精確測出其內(nèi)阻，因這時圖中的電流表A應為A2、A3中的一只，這使得電流表A1中的電流不能超過300mA，其指針的偏轉極其微小，誤差很大。而A2、A3可用此電路精確測出其內(nèi)阻。（2）若測A3，實物連線如圖所示。（3）根據(jù)