解讀高考物理實驗命題特點和規(guī)律湖北省黃岡中學丁汝輝（清大師德教研院特聘專家）湖北省黃岡中學丁汝輝——2009年物理實驗復習構(gòu)想解讀高考物理實驗命題特點和規(guī)律湖北省黃岡中學丁汝輝湖北1湖北省黃岡中學丁汝輝一、物理實驗的能力要求二、實驗試題的命題規(guī)律三、二輪實驗的復習方案湖北省黃岡中學丁汝輝一、物理實驗的能力要求2一、物理實驗的能力要求

自然科學是實驗性科學，物理實驗是物理學的重要組成部分。高考對實驗?zāi)芰μ岢隽嗣鞔_的要求，即是“設(shè)計和完成實驗的能力”，它包含兩個方面：（1）理解實驗原理、實驗?zāi)康募耙?；?）掌握實驗方法步驟；（3）會控制實驗條件和使用實驗儀器，會處理實驗安全問題；（4）會觀察、解釋實驗現(xiàn)象，會分析、處理實驗數(shù)據(jù)；（5）會分析和評價實驗結(jié)果，并得出合理的實驗結(jié)論。1、獨立完成實驗的能力湖北省黃岡中學丁汝輝2、設(shè)計實驗的能力

能根據(jù)要求靈活運用已學過的物理理論、實驗方法和儀器，設(shè)計簡單的實驗方案并處理相關(guān)的實驗問題。

一、物理實驗的能力要求自然科學是實驗性科學，3二、實驗試題的命題規(guī)律湖北省黃岡中學丁汝輝1、題型特點

（1）一?。好}立足課本，側(cè)重考查完成實驗的能力。涉及基本儀器的使用（含讀數(shù)）、實驗原理和測量方法的理解、實驗條件的控制、實驗步驟的編排、實驗數(shù)據(jù)的處理、實驗誤差的分析。（2）一大：命題立足遷移，側(cè)重考查設(shè)計簡單實驗方案的能力。突出實驗原理的遷移、測量方法的遷移（如力學實驗中的轉(zhuǎn)化法、放大法、留跡法；電學實驗中的伏安法、替代法、半偏法等）、數(shù)據(jù)處理方法的遷移（圖象法和平均值法）等。二、實驗試題的命題規(guī)律湖北省黃岡中學丁汝輝1、題型特點4湖北省黃岡中學丁汝輝（1）器材選取和電路選?。?）實驗原理方法的理解和實驗方案的設(shè)計（3）實驗數(shù)據(jù)的分析和處理2、難點設(shè)置二、實驗試題的命題規(guī)律湖北省黃岡中學丁汝輝（1）器材選取和電路選取2、難點設(shè)5湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析【例1】利用圖中裝置研究雙縫干涉現(xiàn)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(xiàn)象消失其中正確的是_____________．

【答案】ABD【點評】考查雙縫干涉實驗原理的理解及實驗條件的控制。要求再現(xiàn)實驗情景并結(jié)合雙縫干涉條紋間距公式對題設(shè)各種情況作出定性判斷。

白熾燈濾光片單縫雙縫遮光筒屏湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析【例1】利用圖中裝置研6湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析【例2】某研究性學習小組利用如圖1所示電路測量電池組的電動勢E和內(nèi)阻r．根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出如圖2所示的圖線，其中R為電阻箱讀數(shù)，I為電流表讀數(shù)，由此可以得到E＝____V，r＝____Ω．【答案】2.9；0.9【點評】本題是課本實驗的遷移和延伸，考查實驗原理的理解和數(shù)據(jù)處理的方法——圖象法。要求根據(jù)原理式和圖象得出合理實驗結(jié)論。（如06年·江蘇、重慶理綜都涉及紙帶數(shù)據(jù)處理——逐差法）湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析【例2】某研究性學習小7湖北省黃岡中學丁汝輝【例3】現(xiàn)要測量某一電壓表V的內(nèi)阻．給定的器材有：待測電壓表V（量程2V，內(nèi)阻約4kΩ）電流表mA（量程1.2mA，內(nèi)阻約500Ω)；直流電源E（電動勢約2.4V，電阻不計）；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(zhuǎn)均超過其量程的一半．（1）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）（2）電路接通后，若電壓表讀數(shù)為U，電流表讀數(shù)為I，則電壓表內(nèi)阻RV＝___________．3、試題分析湖北省黃岡中學丁汝輝【例3】現(xiàn)要測量某一電壓表V的內(nèi)阻8湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析【分析】（1）①從配置看，由題給參數(shù)估算允許通過待測電壓表的最大電流，且電壓表分得的電壓超過量程。要滿足實驗要求應(yīng)在待測電壓表上并聯(lián)一個分流電阻，如圖所示．②實驗測量中，當待測電壓表示數(shù)接近2V時，通過電流表的電流應(yīng)接近1.2mA，所以，并聯(lián)的分流電阻R應(yīng)滿足，解得。③若并聯(lián)的分流電阻過大，其分流作用太小，兩表配置不好，讀數(shù)引起的偶然誤差較大，且電壓表讀數(shù)可能超量程，所以，應(yīng)選擇阻值接近6kΩ的固定電阻，即選擇R1較合理．湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析【分析】（1）①從配置9湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析（2）由并聯(lián)電路的特點和歐姆定律可得：解得：【點評】本題是伏安法測電阻的延伸，通過電阻測量考查器材選取和電路設(shè)計等知識，測試設(shè)計簡單實驗方案的能力．把難點設(shè)置在器材選取和電路設(shè)計上，是高考實驗試題最典型的一種命題方式．解答這類問題時，應(yīng)根據(jù)實驗條件和實驗要求，確定測量原理和方法，并從電表量程配置應(yīng)合理、減小電表讀數(shù)引起的偶然誤差的角度來選擇器材（如06年·北京理綜）．湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析（2）由并聯(lián)電路的特點10湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析【例4】現(xiàn)在按圖①所示的電路測量一節(jié)舊干電池的電動勢E（約1.5V）和內(nèi)阻r（約20Ω），可供選擇的器村如下：電流表A1、A2（量程0～500μA，內(nèi)阻約為500Ω），滑動變阻器R（阻值0～100Ω，額定電流1.0A），定值電阻R1（阻值約為100Ω），電阻箱R2、R3（阻值0～999.9Ω），開關(guān)、導線若干．由于現(xiàn)有電流表量程偏小，不能滿足實驗要求，為此，先將電流表改裝（擴大量程），然后再按圖①電路進行測量．（1）測量電流表A2的內(nèi)阻按圖②電路測量A2的內(nèi)阻，以下給出了實驗中必要的操作．A．斷開S1B．閉合S1、S2C．按圖②連接線路，將滑動變阻器R的滑片調(diào)至最左端，R2調(diào)至最大湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析【例4】現(xiàn)在按圖①所示11湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析D．調(diào)節(jié)R2，使A1的示數(shù)為I1，記錄R2的值．E．斷開S2，閉合S3F．調(diào)節(jié)滑動變阻器R，使A1、A2的指針偏轉(zhuǎn)適中，記錄A1的示數(shù)I1請按合理順序排列實驗步驟（填序號）：________________．（2）將電流表A2（較小量程）改裝成電流表A（較大量程）如果（1）中測出A2的內(nèi)阻為468.0Ω，現(xiàn)用R2將A2改裝成量程為20mA的電流表A，應(yīng)把R2調(diào)為______Ω與A2并聯(lián)，改裝后電流表A的內(nèi)阻RA為___________Ω．（3）利用電流表A、電阻箱R3測電池的電動勢和內(nèi)阻用電流表A、電阻箱R3及開關(guān)S按圖①所示電路測電池的電動勢和內(nèi)阻．實驗時，改變R3的值，記錄下電流表A的示數(shù)I，得到若干組R3、I的數(shù)據(jù)，然后通過作出有關(guān)物理量的線性圖象，求得電池電動勢E和內(nèi)阻r．湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析D．調(diào)節(jié)R2，使A1的12湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析a．請寫出與你所作線性圖象對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式_____________．b．請在虛線框內(nèi)坐標中作出定性圖象（要求標明兩上坐標軸所代表的物理量，用符號表示）c．圖中___________表示E，圖中____________表示r．

O【點評】本題綜合考查電阻測量原理、電表改裝原理、測電池電動勢和內(nèi)阻原理以及用圖象法處理數(shù)據(jù)等知識。替代法測電阻、圖象法處理數(shù)據(jù)都是重要實驗方法，在近幾年高考試題中經(jīng)常出現(xiàn)（如04年·北京理綜）．【答案】（1）CBFEDA；（2）12.0，11.7；（3）

1/I

O

R3+RA湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析a．請寫出與你所作線性13湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析【例5】某同學設(shè)計了一個如圖1所示的實驗電路，用以測定電源電動勢和內(nèi)阻，使用的實驗器材為：待測干電池組（電動勢約3V）、電流表（量程0.6A，內(nèi)阻小于1Ω

）、電阻箱（0～99.99Ω）、滑動變阻器（0～10Ω）、單刀雙擲開關(guān)、單刀單擲開關(guān)各一個及導線若干。考慮到干電池的內(nèi)阻較小，電流表的內(nèi)阻不能忽略．（1）該同學按圖1連線，通過控制開關(guān)狀態(tài)，測得電流表內(nèi)阻約為0.20Ω

．試分析該測量產(chǎn)生誤差的原因是_____________________．（2）簡要寫出利用圖1所示電路測量電源電動勢和內(nèi)阻的實驗步驟：①_________________________；②_________________________；（3）圖2是由實驗數(shù)據(jù)繪出的圖象，由此求出待測干電池組的電動勢E＝_______V、內(nèi)阻r＝________Ω

．（計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析【例5】某同學設(shè)計了一14湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析【答案】（1）并聯(lián)電阻箱后電路總阻值減小，從而使總電流增大；（2）略；（3）2.86，2.37

【點評】本題綜合考查電阻的測量（半偏法）及誤差分析、電源電動勢和內(nèi)阻的測量及數(shù)據(jù)處理等知識，主要測試設(shè)計簡單實驗方案的能力．半偏法是測量電阻的常用方法，在高考中多次考查（如04年·天津理綜）．湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析【答案】（1）并聯(lián)電阻15湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析【例6】（1）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(jīng)過______位置時開始計時并計數(shù)1次，測出經(jīng)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(shè)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(diào)，粗糙程度均勻）湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析【例6】（1）在“用單16湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析實驗設(shè)計

安裝儀器，接通電源，讓紙帶隨重錘豎直下落．用刻度尺測出所需數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)，得出結(jié)果．B、D、E、F、G、H、I示例

簡述實驗方法（不要求寫出具體步驟）所選器材（只填器材序號）

（2）在“測定金屬的電阻率”實驗中，需要測量金屬絲的長度和直徑．現(xiàn)用最小分度為1mm的米尺測量金屬絲長度，圖中箭頭所指位置是拉直的金屬絲兩端在米尺上相對應(yīng)的位置，測得的金屬絲長度為______mm．在測量金屬絲直徑時，如果受條件限制，身邊只有米尺1把和圓柱形鉛筆1支．如何較準確地測量金屬絲的直徑？請簡述測量方法：______________________.【點評】兩小題都突出了對測量方法的考查，題目較靈活，具有一定的發(fā)散性和開放性．其中第一小題采用轉(zhuǎn)化法，即利用物理量之間的關(guān)系將間接物理量的測量轉(zhuǎn)化為直接物理量的測量；第二小題采用放大法，即先把小量放大然后進行測量．湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析實驗設(shè)計安裝儀器，接17湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析【例7】表格中所列數(shù)據(jù)是測量小燈泡U—I關(guān)系的實驗數(shù)據(jù)：0.2150.2050.1950.1800.1500.1000.0500.000U/V3.02.52.01.51.00.50.20.0I/A（1）分析上表內(nèi)實驗數(shù)據(jù)可知，應(yīng)選用的實驗電路圖是圖____（填“甲”或“乙”）；湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析【例7】表格中所列數(shù)據(jù)18湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析（2）在方格紙內(nèi)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”）；（3）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(lián)電路，連接到內(nèi)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．【答案】（1）甲；（2）如圖所示，變大；（3）0.070A【點評】本題主要考查實驗條件控制與電路選取、實驗數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)處理，測試實驗原理方法的遷移能力和創(chuàng)新能力．湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析（2）在方格紙內(nèi)畫出小19湖北省黃岡中學丁汝輝三、二輪實驗的復習方案實驗專題湖北省黃岡中學丁汝輝三、二輪實驗的復習方案實驗專題20湖北省黃岡中學丁汝輝一、物理實驗的能力要求

自然科學是實驗性科學，物理實驗是物理學的重要組成部分。高考對實驗?zāi)芰μ岢隽嗣鞔_的要求，即是“設(shè)計和完成實驗的能力”，它包含兩個方面：（1）理解實驗原理、實驗?zāi)康募耙?；?）掌握實驗方法步驟；（3）會控制實驗條件和使用實驗儀器，會處理實驗安全問題；（4）會觀察、解釋實驗現(xiàn)象，會分析、處理實驗數(shù)據(jù)；（5）會分析和評價實驗結(jié)果，并得出合理的實驗結(jié)論。1、獨立完成實驗的能力2、設(shè)計實驗的能力

能根據(jù)要求靈活運用已學過的物理理論、實驗方法和儀器，設(shè)計簡單的實驗方案并處理相關(guān)的實驗問題。

湖北省黃岡中學丁汝輝一、物理實驗的能力要求21湖北省黃岡中學丁汝輝二、基本儀器的使用【方法歸納】1．要求會正確使用的儀器刻度尺、游標卡尺、螺旋測微器、天平、秒表、打點計時器、彈簧秤、溫度表、電流表、電壓表、多用電表、滑動變阻器、電阻箱、示波器．

湖北省黃岡中學丁汝輝二、基本儀器的使用【方法歸納】1．22湖北省黃岡中學丁汝輝2、在力學和電學實驗中，可直接測量基本物理量電壓表電壓電流表電流歐姆表、電阻箱電阻電學天平質(zhì)量秒表（停表）、打點計時器時間刻度尺、游標卡尺、螺旋測微器長度力學測量儀器基本物理量湖北省黃岡中學丁汝輝2、在力學和電學實驗中，可直接測量23湖北省黃岡中學丁汝輝3．讀數(shù)方法

用各種測量儀器測量有關(guān)物理量，讀數(shù)時首先要弄清測量儀器的精度．以螺旋測微器為例：精度為mm=0.01mm

，其讀數(shù)方法是：讀數(shù)=固定刻度數(shù)(含半毫米刻度)＋可動刻度數(shù)（含估讀刻度數(shù)）×精度．一般來說，除游標卡尺、秒表、電阻箱外，其他測量儀器的讀數(shù)都需要估讀，即讀到精度的下一位．湖北省黃岡中學丁汝輝3．讀數(shù)方法用各24湖北省黃岡中學丁汝輝【典例分析】【例1】請將下列各種測量儀器的讀數(shù)填在題中的橫線上

湖北省黃岡中學丁汝輝【典例分析】【例1】請將下列各25湖北省黃岡中學丁汝輝湖北省黃岡中學丁汝輝26湖北省黃岡中學丁汝輝湖北省黃岡中學丁汝輝27湖北省黃岡中學丁汝輝

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(guān)系，將待測物理量的測量轉(zhuǎn)化為基本物理量的測量。

1、常見間接測量的物理量及其測量方法【方法歸納】三、獨立完成實驗湖北省黃岡中學丁汝輝有些物理量不能由測28湖北省黃岡中學丁汝輝①根據(jù)E=U+Ir轉(zhuǎn)化為測量U、I；②表箱配合轉(zhuǎn)化為測量U、R或I、R電動勢根據(jù)P=UI轉(zhuǎn)化為測量U、I電功率①根據(jù)轉(zhuǎn)化為測量U、I（伏安法）；②電阻箱（半偏法、替代法）；③閉合電路歐姆定律（計算法）電阻（精確測量）電學根據(jù)轉(zhuǎn)化為測量m、s、v功根據(jù)F=ma轉(zhuǎn)化為測量m、a力①利用紙帶，逐差法

；②利用單擺加速度①利用紙帶

；②利用平拋速度力學測量原理和測量方法待測物理量1、常見間接測量的物理量及其測量方法湖北省黃岡中學丁汝輝①根據(jù)E=U+Ir轉(zhuǎn)化為測量U、I29湖北省黃岡中學丁汝輝2、實驗數(shù)據(jù)分析和處理（1）實驗數(shù)據(jù)分析①通過實驗數(shù)據(jù)分析推理考查規(guī)律運用；②分析信息、處理信息,得出實驗結(jié)論（包括探究性實驗）。為了減小由于實驗數(shù)據(jù)測量而引起的偶然誤差，常采用以下方法處理：①多次測量求平均值；②圖象法。（2）實驗數(shù)據(jù)處理湖北省黃岡中學丁汝輝2、實驗數(shù)據(jù)分析和處理（1）實驗數(shù)30湖北省黃岡中學丁汝輝3．實驗誤差的分析

（2）絕對誤差和相對誤差：設(shè)某物理量的真值為A0，測量值為A，則絕對誤差△=|A－A0|，相對誤差為。真值A(chǔ)0常以公認值、理論值或多次測量的平均值代替．

中學物理中只要求初步了解系統(tǒng)誤差和偶然誤差、絕對誤差和相對誤差的概念；能定性分析某些實驗中產(chǎn)生誤差的主要原因；知道用平均值法、圖象法減小偶然誤差；但不要求計算誤差．（1）系統(tǒng)誤差和偶然誤差：測量值總是有規(guī)律的朝著某一方向偏離真實值（總是偏大或總是偏?。┑恼`差，稱為系統(tǒng)誤差．系統(tǒng)誤差的主要來源是儀器本身不夠精確，或?qū)嶒炘?、方法不夠完善．由于偶然因素的影響，造成測量值的無規(guī)則起伏稱為偶然誤差．偶然誤差是由于各種偶然因素對實驗者、測量儀器，被測物理量的影響而產(chǎn)生的，多次測量偏大和偏小的機會相同，因此，多次測量求平均值可減小偶然誤差．湖北省黃岡中學丁汝輝3．實驗誤差的分析（2）絕對誤差31湖北省黃岡中學丁汝輝0.84

0.48

0.42

0.480.84

A的示數(shù)（A）e

dcb

aP的位置0.84

0.21

0.28

0.42

0.84

A的示數(shù)（A）ex

dcb

aP的位置（1）實驗數(shù)據(jù)分析【典例分析】表二（第二實驗組）【例1】兩實驗小組使用相同規(guī)格的元件，按如圖電路進行測量．他們將滑動變阻器的滑片P分別置于a、b、c、d、e五個間距相同的位置（a、e為滑動變阻器的兩個端點），把相應(yīng)的電流表示數(shù)記錄在表一、表二中，對比兩組數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)的變化趨勢不同，經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)其中一個實驗組使用的滑動變阻器發(fā)生斷路．表一（第一實驗組）湖北省黃岡中學丁汝輝（1）32湖北省黃岡中學丁汝輝（1）滑動變阻器發(fā)生斷路的是第_______實驗組；斷路發(fā)生在滑動變阻器______段．（2）表二中，對應(yīng)滑片P在x（d、e之間的某一點）處的電流表示數(shù)的可能值為：A．0.16AB．0.26AC．0.36AD．0.46A（1）實驗數(shù)據(jù)分析【點評】這是一道典型數(shù)據(jù)分析題，發(fā)散性很強，對推理能力要求較高.（1）由表一數(shù)據(jù)的對稱性結(jié)合電路的對稱性判斷滑動變阻器發(fā)生斷路的是第二實驗組，并得出.（2）由表二數(shù)據(jù)判斷發(fā)生斷路的位置在de

段，并計算電流表示數(shù)的可能范圍:或大于0.42A.湖北省黃岡中學丁汝輝（1）滑動變阻器發(fā)生斷路的是第__33湖北省黃岡中學丁汝輝（1）實驗數(shù)據(jù)分析【例2】“黑盒子”表面有a、b、c三個接線柱，盒內(nèi)總共有兩個電學元件，每兩個接線柱之間只可能連接一個元件．為了探明盒內(nèi)元件的種類及連接方式，某位同學用多用電表進行了如下探測：第一步：用電壓擋，對任意兩接線柱正、反向測量，指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；第二步：用電阻×100Ω擋，對任意兩個接線柱正、反向測量，指針偏轉(zhuǎn)情況如圖1所示．湖北省黃岡中學丁汝輝（1）實驗數(shù)據(jù)分析【例2】“黑盒子34湖北省黃岡中學丁汝輝（1）第一步測量結(jié)果表明盒內(nèi)_____________________________．（2）圖2示出了上圖[1]和[2]中歐姆表指針所處的位置，其對應(yīng)的阻值是____Ω；圖3示出了上圖[3]中歐姆表指鐘所處的位置，其對應(yīng)的阻值是___Ω.

（3）請在圖4的接線柱間，用電路圖符號畫出盒內(nèi)的元件及連接情況．湖北省黃岡中學丁汝輝（1）第一步測量結(jié)果表明盒內(nèi)___35湖北省黃岡中學丁汝輝（4）一個小燈泡與3V電池組的連接情況如圖5所示．如果把圖中e、f兩端用導線直接相連，小燈泡可正常發(fā)光．欲將e、f兩端分別與黑盒子上的兩個接線柱相連，使小燈泡仍可發(fā)光．那么，e端應(yīng)連接到______接線柱，f端應(yīng)連接到______接線柱．【答案】（1）不存在電源；（2）1200，500；（3）如圖所示；（4）c、a【點評】近些年探究性實驗進入高考，反映了高考對實驗數(shù)據(jù)分析提出了新的要求，這一點在復習備考中應(yīng)引起足夠的重視。本題要求了解晶體二極管的單向?qū)щ娞匦?，并分析各次測量中電表指針偏轉(zhuǎn)情況，通過推理和綜合得出盒內(nèi)電路圖。湖北省黃岡中學丁汝輝（4）一個小燈泡與3V電池組的連接36湖北省黃岡中學丁汝輝（2）實驗數(shù)據(jù)處理【例3】一打點計時器固定在斜面上某處，一小車拖著穿過打點計器的紙帶從斜面上滑下，如圖甲所示，圖乙是打出的紙帶的一段．（1）已知打點計時器使用的交流電頻率為50Hz，利用圖乙給出的數(shù)據(jù)可求出小車下滑的加速度a=_________．（2）為了求出小車在下滑過程中所受的阻力，還需要測量的物理量有____________________，用測得的量及加速度a表示阻力的計算式為f=________________．湖北省黃岡中學丁汝輝（2）實驗數(shù)據(jù)處理【例3】一打37湖北省黃岡中學丁汝輝（2）實驗數(shù)據(jù)處理【點評】（1）逐差法充分利用了紙帶的實驗數(shù)據(jù)，從而減小了數(shù)據(jù)測量引起的偶然誤差．本題中所給出的實驗數(shù)據(jù)個數(shù)為奇數(shù)（9個），處理時常舍掉正中間的一個數(shù)據(jù)或兩頭的一個數(shù)據(jù)．（2）小車下滑過程中所受到的阻力無法直接測量，但根據(jù)牛頓第二定律可轉(zhuǎn)化為測量m，a，h和l．與此相類似，你能求出打點計時器打紙帶上的兩計數(shù)點的過程中小車克服阻力所做的功嗎？

湖北省黃岡中學丁汝輝（2）實驗數(shù)據(jù)處理【點評】38湖北省黃岡中學丁汝輝（2）實驗數(shù)據(jù)處理【例4】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(xiàn)象，用實驗得到如下數(shù)據(jù)（I和U分別表示小燈泡上的電流和電壓）：（1）在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0～10Ω）、電源、小燈泡、電鍵、導線若干．（2）在圖中畫出小燈泡的U—I曲線．2.001.801.601.401.201.000.800.600.400.20U/V0.500.490.470.450.420.380.340.290.210.12I/A湖北省黃岡中學丁汝輝（2）實驗數(shù)據(jù)處理【例4】小燈泡39湖北省黃岡中學丁汝輝（2）實驗數(shù)據(jù)處理（3）若將該小燈泡接在電動勢是1.5V，內(nèi)阻是2.0Ω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，可直接畫在圖中）【點評】本題主要考查獨立完成實驗的能力．主要包括：①實驗原理及電路；②用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)，并得出實驗結(jié)論．其中利用圖線確定小燈泡與電源連接后的工作點是解答本題第（3）問的關(guān)鍵．湖北省黃岡中學丁汝輝（2）實驗數(shù)據(jù)處理（3）若將該小燈40湖北省黃岡中學丁汝輝實驗設(shè)計應(yīng)把重點放在力學和電學實驗上，力學以打點計時器為中心展開，電學以電阻測量為中心展開，當然，還應(yīng)注意新增實驗，如電表改裝、導體的伏安特性、探索黑箱內(nèi)的元件等。

【方法歸納】（1）精確性：在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，應(yīng)盡可能選擇誤差較小的方案。（2）安全性：實驗方案的實施要安全可靠，不會對器材造成損害，且成功率高。（3）可操作性：實驗應(yīng)便于操作和讀數(shù)，便于進行數(shù)據(jù)處理。

1、進行實驗設(shè)計的總體原則四、實驗設(shè)計湖北省黃岡中學丁汝輝實驗設(shè)計應(yīng)把重點放41湖北省黃岡中學丁汝輝2、實驗設(shè)計的基本思路明確目的→確定原理→→數(shù)據(jù)處理→誤差分析

實驗設(shè)計的關(guān)鍵在于實驗原理的設(shè)計，它是進行實驗的依據(jù)和起點，它決定了應(yīng)選用（或還需）哪些實驗器材，應(yīng)測量哪些物理量，如何編排實驗步驟。而實驗原理的設(shè)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。

【方法歸納】湖北省黃岡中學丁汝輝2、實驗設(shè)計的基本思路明確目的→42湖北省黃岡中學丁汝輝示例一：電表內(nèi)阻的測量縱向：伏安法及變式（兩表配置）（1）電流表、電壓表各一只，可以測量它們的內(nèi)阻(兩不同表）。（2）兩只同種電表，若知道一只的內(nèi)阻，就可以測

另一只的內(nèi)阻（兩相同表）。湖北省黃岡中學丁汝輝示例一：電表內(nèi)阻的測量縱向：伏安法43湖北省黃岡中學丁汝輝（3）兩只同種電表內(nèi)阻都未知，則需要一只電阻箱

才能測定電表的內(nèi)阻（兩表一箱）。橫向：除伏安法外，還常用替代法、半偏法和閉合電路歐姆定律計算法

（表箱配置和兩表配置）示例一：電表內(nèi)阻的測量縱向：伏安法及變式

（表箱配置）湖北省黃岡中學丁汝輝（3）兩只同種電表內(nèi)阻都未知，則需44湖北省黃岡中學丁汝輝示例一：電表內(nèi)阻的測量橫向：除伏安法外，還常用替代法、半偏法和閉合電路歐姆定律計算法

（表箱配置）（2）半偏法：注意實驗條件的控制

（1）替代法：湖北省黃岡中學丁汝輝示例一：電表內(nèi)阻的測量橫向：除伏安45湖北省黃岡中學丁汝輝示例一：電表內(nèi)阻的測量橫向：除伏安法外，還常用替代法、半偏法和閉合電路歐姆定律計算法

（表箱配置）（3）閉合電路歐姆定律計算法（一表一箱）

湖北省黃岡中學丁汝輝示例一：電表內(nèi)阻的測量橫向：除伏安46湖北省黃岡中學丁汝輝示例二：電源電動勢和內(nèi)阻的測量縱向：電流表和電壓表及變式（兩表配置）（1）電流表和電壓表各一只，可測量電源電動勢和內(nèi)阻。（2）兩只同種電表，其中一表內(nèi)阻已知，可測量電源電動勢和內(nèi)阻。湖北省黃岡中學丁汝輝示例二：電源電動勢和內(nèi)阻的測量縱向47湖北省黃岡中學丁汝輝橫向：電表和電阻箱及變式（表箱配置）示例二：電源電動勢和內(nèi)阻的測量（1）電流表和電阻箱或電壓表和電阻箱（2）電壓表和電源配置不合理，應(yīng)設(shè)置保護電阻湖北省黃岡中學丁汝輝橫向：電表和電阻箱及變式（表箱配置48湖北省黃岡中學丁汝輝3、電學實驗的器材選擇和電路設(shè)計（1）電路結(jié)構(gòu)

（2）分析思路

完整的實驗電路包括三個部分：a.測量電路；b.控制電路（變阻器、開關(guān)）；c.電源.【方法歸納】湖北省黃岡中學丁汝輝3、電學實驗的器材選擇和電路設(shè)計49湖北省黃岡中學丁汝輝（3）基本方法

①電表選?。篴.電表精度：選擇電表時應(yīng)先估算待測電流或電壓的最大值，為了使測量有盡可能高的精度，根據(jù)估算結(jié)果選取符合要求且量程較?。ň容^高）的電表；b.電表配置：為了減小電表讀數(shù)引起的偶然誤差，要考慮電表間、電表與電源間（保護電阻）的配置是否合理，測量時各電表的最大偏轉(zhuǎn)量都應(yīng)接近量程。

3、電學實驗的器材選擇和電路設(shè)計湖北省黃岡中學丁汝輝（3）基本方法①電表選?。?、電50湖北省黃岡中學丁汝輝②滑動變阻器的選取與分壓、限流電路控制：控制電路的設(shè)計應(yīng)能保證電路安全，并通過調(diào)節(jié)能方便地測量多組實驗數(shù)據(jù)，它取決于滑動變阻器的全電阻與待測電阻的關(guān)系。a.實驗要求待測電阻兩端電壓從零開始連續(xù)變化時，應(yīng)分壓。b.當變阻器全電阻遠小于待測電阻時，限流不能保證安全（即限流電路中的最小電流超過電表量程或用電器的額定電流）或限流能保證安全，但變阻器調(diào)節(jié)過程中，電表讀數(shù)變化不明顯，不滿足實驗測量多組數(shù)據(jù)的要求。應(yīng)選用分壓。c.當變阻器全電阻遠大于待測電阻時，無論限流還是分壓都無法進行有效調(diào)節(jié)，不宜選用；兩者較接近時，才可考慮限流。3、電學實驗的器材選擇和電路設(shè)計（3）基本方法

湖北省黃岡中學丁汝輝②滑動變阻器的選取與分壓、限流電路51湖北省黃岡中學丁汝輝【典例分析】【例1】某電壓表的內(nèi)阻在20kΩ～50kΩ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200μA

）；

電流表A2（量程5mA）；

電流表A3（量程0.6A）；

滑動變阻器R（最大阻值1kΩ）；

電源E（電動勢4V），電鍵S。（1）所提供的電流表中，應(yīng)選用___________（填寫字母代號）；（2）為了盡量減少誤差，要求測量多組數(shù)據(jù)，試畫出符合要求的實驗電路圖（其中電源和電鍵及其連線已畫出）。湖北省黃岡中學丁汝輝【典例分析】【例1】某電壓表的內(nèi)52湖北省黃岡中學丁汝輝【分析】（1）原理方法：伏安法（2）測量電路設(shè)計：（3）電表選擇：通過電壓表的最大電流，故選用電流A1．（4）控制電路設(shè)計：滑動變阻器在電路中起控制和調(diào)節(jié)作用，由于1kΩ遠小于待測電壓表的內(nèi)阻（20kΩ～50kΩ），故應(yīng)采用分壓電路控制．實驗電路圖為：AV湖北省黃岡中學丁汝輝【分析】AV53湖北省黃岡中學丁汝輝【例2】從下表中選出適當?shù)膶嶒炂鞑?，設(shè)計一電路來測量電流表A1的內(nèi)電阻r1，要求方法簡捷，有盡可能高的測量精度，并能測多組數(shù)據(jù)．

（1）在虛線方框中畫出電路圖，標明所用器材的代號．（2）若選擇測量數(shù)據(jù)中的一組來計算r1，則所用的表達式r1=__________，其中各符號的意義是____________．湖北省黃岡中學丁汝輝【例2】從下表中選出適當?shù)膶嶒炂?4湖北省黃岡中學丁汝輝【分析】測量方案一：

測量方案二：

（1）實驗電路圖為：

（2）1、測量電路：電表間配置2、控制電路：電表與電源間配置湖北省黃岡中學丁汝輝【分析】測量方案二：（1）實驗電55湖北省黃岡中學丁汝輝【變式】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(nèi)阻，電動勢約為9.0V；

電壓表V1，量程為1.5V，內(nèi)阻r1=750Ω；

電壓表V2，量程為5V，內(nèi)阻r2=2500Ω；

滑線變阻器R，最大阻值約為100Ω；

單刀單擲開關(guān)K，導線若干。

（1）測量中要求電壓表的讀數(shù)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（原理圖中的元件要用題圖中的相應(yīng)的英文字母標注）.（2）根據(jù)你所畫的電路原理圖在題給的實物圖上畫出連線.（3）若電壓表V1的讀數(shù)用U1表示，電壓表V2的讀數(shù)用U2表示，則由已知量和測得量表示Rx的公式為Rx=_________。湖北省黃岡中學丁汝輝【變式】用以下器材測量一待測電阻56湖北省黃岡中學丁汝輝1、測量原理；2、電表配置；3、控制電路（分壓、限流）．【分析】

本題中測量電阻的原理是并聯(lián)分流或串聯(lián)分壓，它是伏安法測電阻原理的遷移和延伸。湖北省黃岡中學丁汝輝1、測量原理；【分析】57湖北省黃岡中學丁汝輝

【例3】實驗室中現(xiàn)有器材如實物圖（a）所示，有：電池E：電動勢約10V，內(nèi)阻為1Ω；電流表A1：量程10A，內(nèi)阻r1約為0.2Ω；

電流表A2：量程300mA，內(nèi)阻r2約為5Ω；

電流表A3：量程250mA，內(nèi)阻r3約為5Ω；

電阻箱R1：最大阻值999.9Ω，阻值最小改變量為0.1Ω；

滑線變阻器R2：最大阻值100Ω；開關(guān)S，導線若干．

要求用圖（b）所示的電路測定圖中電流表A的電阻．

湖北省黃岡中學丁汝輝【例3】實58湖北省黃岡中學丁汝輝（1）在所給的三個電流表中，哪幾個可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，在答題卡上的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_______________．【分析】利用“兩表（同種）一箱”測量電流表的內(nèi)阻，其原理是并聯(lián)分流．（1）能精確測出電流表A2、A3的內(nèi)阻．（2）略．（3）湖北省黃岡中學丁汝輝（1）在所給的三個電流表中，哪幾個59湖北省黃岡中學丁汝輝【變式】從下列實驗器材中選出適當?shù)钠鞑?，設(shè)計實驗電路來測量兩個電壓表的內(nèi)阻，要求方法簡捷，操作方便，可進行多次測量并有盡可能高的測量精度．

A．待測電壓表V1（量程3V，內(nèi)電阻約為20kΩ～40kΩ）；B．待測電壓表V2（量程3V，內(nèi)電阻約為20kΩ～40kΩ）；

C．電阻箱R1（阻值范圍0～99999.9Ω）；D．電阻箱R2（阻值范圍0～999.9Ω）；

E．滑動變阻器R3（阻值范圍0～250Ω，額定電流1A）；

F．電池組E（電動勢6V，內(nèi)電阻約為0.5Ω）；

G．開關(guān)、導線若干。

（1）請設(shè)計一個實驗電路，并在下面的方框中畫出電路圖．

（2）實驗器材除選擇A、B、F、G、外，電阻箱應(yīng)選用_______（用器材前的字母表示）．

（3）需要測量哪些物理量___________，寫出電壓表內(nèi)阻的表達式．湖北省黃岡中學丁汝輝【變式】從下列實驗器材中選出適當?shù)?0湖北省黃岡中學丁汝輝【分析】測量方案一：串聯(lián)分壓

測量方案二：替代法

測量方案三：半偏法

湖北省黃岡中學丁汝輝【分析】測量方案二：替代法測量方61湖北省黃岡中學丁汝輝【例4】為了測定電流表A1的內(nèi)阻，采用如圖甲所示的電路．其中：A1是待測電流表，量程為300μ

A，內(nèi)阻約為100Ω；A2是標準電流表，量程為200μ

A；R1是電阻箱，阻值范圍是0～999.9Ω；R2是滑動變阻器；R3是保護電阻；E是電池組，電動勢為4V，內(nèi)阻不計；S1是單刀單擲開關(guān)，S2是單刀雙擲開關(guān)。（1）根據(jù)電路圖，請在圖乙中畫出連線，將器材連接成實驗電路．湖北省黃岡中學丁汝輝【例4】為了測定電流表A1的內(nèi)阻62湖北省黃岡中學丁汝輝（2）連接好電路，將開關(guān)S2扳到接點a處，接通開關(guān)S1，調(diào)整滑動變阻器R2使電表A2的讀數(shù)是150μ

A；然后將開關(guān)S2扳到接點b處，保持R2不變，調(diào)節(jié)電阻R1，使A2的讀數(shù)仍為150μ

A．若此時電阻箱各旋鈕的位置圖丙所示，電阻箱的阻值是__________Ω，則待測電流表A1的內(nèi)阻R1=_________Ω．（3）上述實驗中，無論怎樣調(diào)整滑動變阻器R2的滑動端位置,都要保證兩塊電流表的安全．在下面提供的四個電阻中，保護電阻R3應(yīng)選用：__________（填寫阻值相應(yīng)的字母）．

A．200kΩB．20kΩC．15kΩD．20Ω（4）下面提供最大阻值不同的四個滑動變阻器供選用．既要滿足上述實驗要求，又要調(diào)整方便，滑動變阻器_________（填寫阻值相應(yīng)的字母）是最佳選擇．

A．1kΩB．5kΩC．10kΩD．25kΩ湖北省黃岡中學丁汝輝（2）連接好電路，將開關(guān)S2扳到接63湖北省黃岡中學丁汝輝【分析】1、原理方法：替代法

2、器材選擇：保護電阻：R2調(diào)為零時，要使電路中的電流I不超過A2的量程,則總電阻由于A1、A2的內(nèi)阻(約為100Ω)遠小于R總，故R3應(yīng)選用20kΩ的電阻，若選用200kΩ的電阻，則電路中電流太小，電流表A1、A2指針偏轉(zhuǎn)量太小，讀數(shù)誤差太大，正確選項為B．滑動變阻器：由于R3=20kΩ，調(diào)節(jié)滑動變阻器R2時，要使電流表A2的讀數(shù)為150μ

A

，則若選用1kΩ或5kΩ的滑動變阻器，則不能滿足實驗要求；若選用25kΩ的滑動變阻器，則不便于調(diào)節(jié)，故選用10kΩ的滑動變阻器較合適，正確選項為C．湖北省黃岡中學丁汝輝【分析】64湖北省黃岡中學丁汝輝【例5】現(xiàn)有一塊59C2型的小量程電流表G（表頭），滿偏電流為50μA，內(nèi)阻約為800～850Ω，把它改裝成1mA、10mA的兩量程電流表，可供選擇的器材有：

滑動變阻器R1，最大阻值20Ω；滑動變阻器R2，最大阻值100kΩ；電阻箱R′，最大阻值9999Ω；定值電阻R0，阻值1kΩ；電池E1,電動勢1.5V；電池E2,電動勢3V；電池E3，電動勢4.5V;(所有電池內(nèi)阻不計)，標準電流表A，滿偏電流1.5mA；單刀單擲開關(guān)S1和S2;單刀雙擲開關(guān)S3;電阻絲及導線若干．湖北省黃岡中學丁汝輝【例5】現(xiàn)有一塊59C2型的小量65湖北省黃岡中學丁汝輝（2）將G改裝成兩量程電流表，現(xiàn)有兩種備選電路，如圖（乙）、（丙）所示．圖_________為合理電路，另一電路不合理的理由是________________________．（3）將改裝后的電流表與標準電流表逐格進行核對（僅核對1mA量程），畫出所用電路圖，圖中待核對的電流表符號用來表示．A′（1）采用如圖（甲）所示電路測量表頭的內(nèi)阻，為提高測量精確度，選用的滑動變阻器為______，選用的電池為_________．湖北省黃岡中學丁汝輝（2）將G改裝成兩量程電流表，現(xiàn)有66湖北省黃岡中學丁汝輝【分析】（1）用此電路測量表頭內(nèi)阻的方法是半偏法．S2斷開和S2閉合的兩次操作中要求干路電流（Ig）近似不變，而滿足這個條件必須使滑動變阻器R的阻值遠大于Rg，因此滑動變阻器應(yīng)選用R2．而顯然E越大，R2越大，實驗條件滿足得越好，誤差越小，所以，電池應(yīng)選用E3．

（2）圖（乙）所示的電路較合理，因為圖（丙）電路在通電狀態(tài)下，更換量程時會造成兩個分流電阻都未并聯(lián)在表頭兩端，以致通過表頭的電流超過其滿偏電流而損壞．

（3）核對電路如圖所示．為使改裝后的電流表與標準表在0～1mA之間逐格核對，應(yīng)選用分壓電路．由于A和A滿偏電流和滿偏電壓都很小，為使滑動變阻器便于調(diào)節(jié)，即有較大的調(diào)節(jié)范圍，滑動變阻器應(yīng)選用R1，電池應(yīng)選用E1，且在電流表所在的支路上串聯(lián)定值電阻R0，起保護作用．′湖北省黃岡中學丁汝輝【分析】（1）用此電路測量表67湖北省黃岡中學丁汝輝【例6】量程為3V的電壓表V內(nèi)阻約3kΩ，要求測出該電壓表內(nèi)阻的精確值．實驗中可供選用的器材有：

電阻箱Ra（最大值9999.9Ω，阻值最小改變量0.1Ω）

滑線變阻器Rb（最大阻值1000Ω，允許最大電流0.2A）

電源E（開路電壓約為5V，內(nèi)阻可忽略不計）開關(guān)S及導線若干（1）設(shè)計一個易于操作的測量電路，要求畫出實驗電路圖并標出所用器材符號．（2）列出測量步驟，并寫出計算電壓表內(nèi)阻的最后公式．【分析】（1）如圖所示（2）合上開關(guān)S，調(diào)節(jié)電阻箱阻值，使電壓表指針指在中央刻度處，記下電阻箱的阻值R1；再調(diào)節(jié)電阻箱電阻，便電壓表指針指在滿偏刻度處，記下電阻箱的阻值R2．湖北省黃岡中學丁汝輝【例6】量程為3V的電壓表V內(nèi)阻約68湖北省黃岡中學丁汝輝【變式1

】某同學準備測定一只量程已知的電壓表的電阻。器材如下：

A．待測電壓表V（量程3V，內(nèi)阻未知）

B．電流表A（量程3A，內(nèi)阻約為0.01Ω）

C．定值電阻R0（阻值2kΩ，額定電流50mA）D．多用電表E．直流電源E（電動勢小于3V，內(nèi)阻不計）F．單刀雙擲開關(guān)S

G．導線若干該同學利用上述所給的器材，進行如下操作：（1）用多用電表進行粗測：多用電表電阻擋有3種倍率，分別是×100Ω、×10Ω和×1Ω。該同學選擇×100Ω倍率，用正確的操作方法測量，刻度盤上的指針位置如圖所示，那么測量結(jié)果是____________Ω．湖北省黃岡中學丁汝輝【變式1】某同學準備測定一只量程69湖北省黃岡中學丁汝輝（2）為了更準確地測量這只電壓表的阻值，請你在方框中幫該同學設(shè)計一個實驗電路。（3）假設(shè)你已經(jīng)連好實驗電路，請你簡要寫出你的測量步驟：①______________________________________;②______________________________________.（4）利用已知和所測的物理量表示電壓表的內(nèi)阻，其表達式為______________。【分析】（1）3000

（2）電路圖如圖所示

（3）①S置于1，讀出電壓表的示數(shù)U1

②S置于2，讀出電壓表的示數(shù)U2（4）湖北省黃岡中學丁汝輝（2）為了更準確地測量這只電壓表的70湖北省黃岡中學丁汝輝【變式2】圖中R為已知電阻，Rx為待測電阻，S1為單刀單擲開關(guān)，S2為單刀雙擲開關(guān)，V為電壓表（內(nèi)阻極大），E為電源（內(nèi)阻不可忽略）．現(xiàn)用圖中電路測量電源電動勢E及電阻Rx．

（1）寫出操作步驟：______________;【分析】

（1）操作步驟：①S1斷開，S2接到a端，記下電壓表的讀數(shù)U1；②S2仍接到a端，閉合S1，記下電壓表的讀數(shù)U2，③S1仍閉合，S2接到b端，記下電壓表的讀數(shù)U3．（2）由R及測得的量可得S2S1b（2）由R及測得的量，可得E=___________，Rx=___________．湖北省黃岡中學丁汝輝【變式2】圖中R為已知電阻，Rx71湖北省黃岡中學丁汝輝【例7】測量電源B的電動勢E及內(nèi)阻r（E約為4.5V，r約為1.5Ω）。器材：量程3V的理想電壓表V，量程0.5A的電流表A（具有一定內(nèi)阻），固定電阻R＝4Ω，滑線變阻器R′，開關(guān)S，導線若干。（1）畫出實驗電路原理圖。圖中各元件需用題目中給出的符號或字母標出。（2）實驗中，當電流表讀數(shù)為I1時，電壓表讀數(shù)為U1；當電流表讀數(shù)為I2時，電壓表讀數(shù)為U2。則可以求出E=____________.r＝__________。（用I1，I2，U1，U2及R表示）湖北省黃岡中學丁汝輝【例7】測量電源B的電動勢E及內(nèi)72湖北省黃岡中學丁汝輝1、電表的連接；2、是否需要固定電阻；3、固定電阻的位置及雙重作用?！痉治觥浚?）實驗電路原理圖如圖所示．若電路中不連接固定電阻R，則要保證電流表的安全，R′至少要調(diào)到，此時，電壓表兩端電壓,因此，電路不連接固定電阻R，就無法保證兩電表的安全．固定電阻R在電路中起到保護作用，同時也增大了滑線變阻器R′的調(diào)節(jié)范圍，使電表示數(shù)能在較大范圍內(nèi)變化．由于電流表具有一定內(nèi)阻且未知，若外接，則有分壓作用而導致較大的系統(tǒng)誤差．（2）根據(jù)閉合電路歐姆定律，有聯(lián)立解得

湖北省黃岡中學丁汝輝1、電表的連接；【分析】（1）實驗73湖北省黃岡中學丁汝輝【變式】有一種特殊電池，其電動勢約9V，內(nèi)阻約為50Ω，已知該電池允許通過的最大電流為50mA。為了測定這個電池的電動勢和內(nèi)阻，實驗室備有以下器材：電壓表V（量程15V，內(nèi)阻很大）電阻箱R（阻值范圍0～999.9Ω）定值電阻R0（作保護電阻用）單刀單擲開關(guān)S，導線若干（1）為使實驗過程中，無論怎樣調(diào)整電阻箱R的阻值，都能保證電源的安全，在下面提供的四個電阻中，起保護作用的定值電阻R0應(yīng)選用___________（填寫阻值相應(yīng)的字母）A．2kΩB．200ΩC．100ΩD．20Ω（2）為滿足（1）中的實驗要求，又要在實驗中測量多組數(shù)據(jù)，從而減小實驗誤差，在圖甲、圖乙兩個備選電路中應(yīng)選擇圖__________，理由是_____________________________________。湖北省黃岡中學丁汝輝【變式】有一種特殊電池，其電動勢74湖北省黃岡中學丁汝輝（3）用已知量和測得量表示電動勢和內(nèi)電阻的公式為E=________，r=__________。【分析】（1）根據(jù)閉合電路歐姆定律，結(jié)合實驗要求可得，定值電阻最小阻值為若選擇2kΩ的定值電阻，電路中電流過小，實驗測量中偶然誤差太大，故應(yīng)選用200Ω的定值電阻，B選項正確．（2）若選擇用乙進行實驗，調(diào)節(jié)電阻箱阻值時，電壓表讀數(shù)變化范圍約為即7.2V～8.9V，顯然，其變化范圍過小，不便于測量多組數(shù)據(jù)，故應(yīng)選擇圖甲。（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律，當電阻箱阻值為R1時，電壓表讀數(shù)為U1，則當電阻箱阻值為R2時，電壓表讀數(shù)為U2，則解得湖北省黃岡中學丁汝輝（3）用已知量和測得量表示電動勢和75敬請各位朋友指正！謝謝大家！湖北省黃岡中學丁汝輝敬請各位朋友指正！湖北省黃岡中學丁汝輝76解讀高考物理實驗命題特點和規(guī)律湖北省黃岡中學丁汝輝（清大師德教研院特聘專家）湖北省黃岡中學丁汝輝——2009年物理實驗復習構(gòu)想解讀高考物理實驗命題特點和規(guī)律湖北省黃岡中學丁汝輝湖北77湖北省黃岡中學丁汝輝一、物理實驗的能力要求二、實驗試題的命題規(guī)律三、二輪實驗的復習方案湖北省黃岡中學丁汝輝一、物理實驗的能力要求78一、物理實驗的能力要求

自然科學是實驗性科學，物理實驗是物理學的重要組成部分。高考對實驗?zāi)芰μ岢隽嗣鞔_的要求，即是“設(shè)計和完成實驗的能力”，它包含兩個方面：（1）理解實驗原理、實驗?zāi)康募耙螅唬?）掌握實驗方法步驟；（3）會控制實驗條件和使用實驗儀器，會處理實驗安全問題；（4）會觀察、解釋實驗現(xiàn)象，會分析、處理實驗數(shù)據(jù)；（5）會分析和評價實驗結(jié)果，并得出合理的實驗結(jié)論。1、獨立完成實驗的能力湖北省黃岡中學丁汝輝2、設(shè)計實驗的能力

能根據(jù)要求靈活運用已學過的物理理論、實驗方法和儀器，設(shè)計簡單的實驗方案并處理相關(guān)的實驗問題。

一、物理實驗的能力要求自然科學是實驗性科學，79二、實驗試題的命題規(guī)律湖北省黃岡中學丁汝輝1、題型特點

（1）一小：命題立足課本，側(cè)重考查完成實驗的能力。涉及基本儀器的使用（含讀數(shù)）、實驗原理和測量方法的理解、實驗條件的控制、實驗步驟的編排、實驗數(shù)據(jù)的處理、實驗誤差的分析。（2）一大：命題立足遷移，側(cè)重考查設(shè)計簡單實驗方案的能力。突出實驗原理的遷移、測量方法的遷移（如力學實驗中的轉(zhuǎn)化法、放大法、留跡法；電學實驗中的伏安法、替代法、半偏法等）、數(shù)據(jù)處理方法的遷移（圖象法和平均值法）等。二、實驗試題的命題規(guī)律湖北省黃岡中學丁汝輝1、題型特點80湖北省黃岡中學丁汝輝（1）器材選取和電路選?。?）實驗原理方法的理解和實驗方案的設(shè)計（3）實驗數(shù)據(jù)的分析和處理2、難點設(shè)置二、實驗試題的命題規(guī)律湖北省黃岡中學丁汝輝（1）器材選取和電路選取2、難點設(shè)81湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析【例1】利用圖中裝置研究雙縫干涉現(xiàn)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(xiàn)象消失其中正確的是_____________．

【答案】ABD【點評】考查雙縫干涉實驗原理的理解及實驗條件的控制。要求再現(xiàn)實驗情景并結(jié)合雙縫干涉條紋間距公式對題設(shè)各種情況作出定性判斷。

白熾燈濾光片單縫雙縫遮光筒屏湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析【例1】利用圖中裝置研82湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析【例2】某研究性學習小組利用如圖1所示電路測量電池組的電動勢E和內(nèi)阻r．根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出如圖2所示的圖線，其中R為電阻箱讀數(shù)，I為電流表讀數(shù)，由此可以得到E＝____V，r＝____Ω．【答案】2.9；0.9【點評】本題是課本實驗的遷移和延伸，考查實驗原理的理解和數(shù)據(jù)處理的方法——圖象法。要求根據(jù)原理式和圖象得出合理實驗結(jié)論。（如06年·江蘇、重慶理綜都涉及紙帶數(shù)據(jù)處理——逐差法）湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析【例2】某研究性學習小83湖北省黃岡中學丁汝輝【例3】現(xiàn)要測量某一電壓表V的內(nèi)阻．給定的器材有：待測電壓表V（量程2V，內(nèi)阻約4kΩ）電流表mA（量程1.2mA，內(nèi)阻約500Ω)；直流電源E（電動勢約2.4V，電阻不計）；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(zhuǎn)均超過其量程的一半．（1）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）（2）電路接通后，若電壓表讀數(shù)為U，電流表讀數(shù)為I，則電壓表內(nèi)阻RV＝___________．3、試題分析湖北省黃岡中學丁汝輝【例3】現(xiàn)要測量某一電壓表V的內(nèi)阻84湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析【分析】（1）①從配置看，由題給參數(shù)估算允許通過待測電壓表的最大電流，且電壓表分得的電壓超過量程。要滿足實驗要求應(yīng)在待測電壓表上并聯(lián)一個分流電阻，如圖所示．②實驗測量中，當待測電壓表示數(shù)接近2V時，通過電流表的電流應(yīng)接近1.2mA，所以，并聯(lián)的分流電阻R應(yīng)滿足，解得。③若并聯(lián)的分流電阻過大，其分流作用太小，兩表配置不好，讀數(shù)引起的偶然誤差較大，且電壓表讀數(shù)可能超量程，所以，應(yīng)選擇阻值接近6kΩ的固定電阻，即選擇R1較合理．湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析【分析】（1）①從配置85湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析（2）由并聯(lián)電路的特點和歐姆定律可得：解得：【點評】本題是伏安法測電阻的延伸，通過電阻測量考查器材選取和電路設(shè)計等知識，測試設(shè)計簡單實驗方案的能力．把難點設(shè)置在器材選取和電路設(shè)計上，是高考實驗試題最典型的一種命題方式．解答這類問題時，應(yīng)根據(jù)實驗條件和實驗要求，確定測量原理和方法，并從電表量程配置應(yīng)合理、減小電表讀數(shù)引起的偶然誤差的角度來選擇器材（如06年·北京理綜）．湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析（2）由并聯(lián)電路的特點86湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析【例4】現(xiàn)在按圖①所示的電路測量一節(jié)舊干電池的電動勢E（約1.5V）和內(nèi)阻r（約20Ω），可供選擇的器村如下：電流表A1、A2（量程0～500μA，內(nèi)阻約為500Ω），滑動變阻器R（阻值0～100Ω，額定電流1.0A），定值電阻R1（阻值約為100Ω），電阻箱R2、R3（阻值0～999.9Ω），開關(guān)、導線若干．由于現(xiàn)有電流表量程偏小，不能滿足實驗要求，為此，先將電流表改裝（擴大量程），然后再按圖①電路進行測量．（1）測量電流表A2的內(nèi)阻按圖②電路測量A2的內(nèi)阻，以下給出了實驗中必要的操作．A．斷開S1B．閉合S1、S2C．按圖②連接線路，將滑動變阻器R的滑片調(diào)至最左端，R2調(diào)至最大湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析【例4】現(xiàn)在按圖①所示87湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析D．調(diào)節(jié)R2，使A1的示數(shù)為I1，記錄R2的值．E．斷開S2，閉合S3F．調(diào)節(jié)滑動變阻器R，使A1、A2的指針偏轉(zhuǎn)適中，記錄A1的示數(shù)I1請按合理順序排列實驗步驟（填序號）：________________．（2）將電流表A2（較小量程）改裝成電流表A（較大量程）如果（1）中測出A2的內(nèi)阻為468.0Ω，現(xiàn)用R2將A2改裝成量程為20mA的電流表A，應(yīng)把R2調(diào)為______Ω與A2并聯(lián)，改裝后電流表A的內(nèi)阻RA為___________Ω．（3）利用電流表A、電阻箱R3測電池的電動勢和內(nèi)阻用電流表A、電阻箱R3及開關(guān)S按圖①所示電路測電池的電動勢和內(nèi)阻．實驗時，改變R3的值，記錄下電流表A的示數(shù)I，得到若干組R3、I的數(shù)據(jù)，然后通過作出有關(guān)物理量的線性圖象，求得電池電動勢E和內(nèi)阻r．湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析D．調(diào)節(jié)R2，使A1的88湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析a．請寫出與你所作線性圖象對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式_____________．b．請在虛線框內(nèi)坐標中作出定性圖象（要求標明兩上坐標軸所代表的物理量，用符號表示）c．圖中___________表示E，圖中____________表示r．

O【點評】本題綜合考查電阻測量原理、電表改裝原理、測電池電動勢和內(nèi)阻原理以及用圖象法處理數(shù)據(jù)等知識。替代法測電阻、圖象法處理數(shù)據(jù)都是重要實驗方法，在近幾年高考試題中經(jīng)常出現(xiàn)（如04年·北京理綜）．【答案】（1）CBFEDA；（2）12.0，11.7；（3）

1/I

O

R3+RA湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析a．請寫出與你所作線性89湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析【例5】某同學設(shè)計了一個如圖1所示的實驗電路，用以測定電源電動勢和內(nèi)阻，使用的實驗器材為：待測干電池組（電動勢約3V）、電流表（量程0.6A，內(nèi)阻小于1Ω

）、電阻箱（0～99.99Ω）、滑動變阻器（0～10Ω）、單刀雙擲開關(guān)、單刀單擲開關(guān)各一個及導線若干。考慮到干電池的內(nèi)阻較小，電流表的內(nèi)阻不能忽略．（1）該同學按圖1連線，通過控制開關(guān)狀態(tài)，測得電流表內(nèi)阻約為0.20Ω

．試分析該測量產(chǎn)生誤差的原因是_____________________．（2）簡要寫出利用圖1所示電路測量電源電動勢和內(nèi)阻的實驗步驟：①_________________________；②_________________________；（3）圖2是由實驗數(shù)據(jù)繪出的圖象，由此求出待測干電池組的電動勢E＝_______V、內(nèi)阻r＝________Ω

．（計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析【例5】某同學設(shè)計了一90湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析【答案】（1）并聯(lián)電阻箱后電路總阻值減小，從而使總電流增大；（2）略；（3）2.86，2.37

【點評】本題綜合考查電阻的測量（半偏法）及誤差分析、電源電動勢和內(nèi)阻的測量及數(shù)據(jù)處理等知識，主要測試設(shè)計簡單實驗方案的能力．半偏法是測量電阻的常用方法，在高考中多次考查（如04年·天津理綜）．湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析【答案】（1）并聯(lián)電阻91湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析【例6】（1）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(jīng)過______位置時開始計時并計數(shù)1次，測出經(jīng)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(shè)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(diào)，粗糙程度均勻）湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析【例6】（1）在“用單92湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析實驗設(shè)計

安裝儀器，接通電源，讓紙帶隨重錘豎直下落．用刻度尺測出所需數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)，得出結(jié)果．B、D、E、F、G、H、I示例

簡述實驗方法（不要求寫出具體步驟）所選器材（只填器材序號）

（2）在“測定金屬的電阻率”實驗中，需要測量金屬絲的長度和直徑．現(xiàn)用最小分度為1mm的米尺測量金屬絲長度，圖中箭頭所指位置是拉直的金屬絲兩端在米尺上相對應(yīng)的位置，測得的金屬絲長度為______mm．在測量金屬絲直徑時，如果受條件限制，身邊只有米尺1把和圓柱形鉛筆1支．如何較準確地測量金屬絲的直徑？請簡述測量方法：______________________.【點評】兩小題都突出了對測量方法的考查，題目較靈活，具有一定的發(fā)散性和開放性．其中第一小題采用轉(zhuǎn)化法，即利用物理量之間的關(guān)系將間接物理量的測量轉(zhuǎn)化為直接物理量的測量；第二小題采用放大法，即先把小量放大然后進行測量．湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析實驗設(shè)計安裝儀器，接93湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析【例7】表格中所列數(shù)據(jù)是測量小燈泡U—I關(guān)系的實驗數(shù)據(jù)：0.2150.2050.1950.1800.1500.1000.0500.000U/V3.02.52.01.51.00.50.20.0I/A（1）分析上表內(nèi)實驗數(shù)據(jù)可知，應(yīng)選用的實驗電路圖是圖____（填“甲”或“乙”）；湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析【例7】表格中所列數(shù)據(jù)94湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析（2）在方格紙內(nèi)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”）；（3）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(lián)電路，連接到內(nèi)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．【答案】（1）甲；（2）如圖所示，變大；（3）0.070A【點評】本題主要考查實驗條件控制與電路選取、實驗數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)處理，測試實驗原理方法的遷移能力和創(chuàng)新能力．湖北省黃岡中學丁汝輝3、試題分析（2）在方格紙內(nèi)畫出小95湖北省黃岡中學丁汝輝三、二輪實驗的復習方案實驗專題湖北省黃岡中學丁汝輝三、二輪實驗的復習方案實驗專題96湖北省黃岡中學丁汝輝一、物理實驗的能力要求

自然科學是實驗性科學，物理實驗是物理學的重要組成部分。高考對實驗?zāi)芰μ岢隽嗣鞔_的要求，即是“設(shè)計和完成實驗的能力”，它包含兩個方面：（1）理解實驗原理、實驗?zāi)康募耙?；?）掌握實驗方法步驟；（3）會控制實驗條件和使用實驗儀器，會處理實驗安全問題；（4）會觀察、解釋實驗現(xiàn)象，會分析、處理實驗數(shù)據(jù)；（5）會分析和評價實驗