高中物理實驗復(fù)習(xí)要做到“四會”

吳長標(biāo) 蔣天林

編者注：“會讀”“會選”“會畫”“會析”概括了高考實驗考查的具體要求，希望同學(xué)們認真把握。同學(xué)們在復(fù)習(xí)時，不僅要弄清實驗原理，更應(yīng)該注重基本實驗儀器的使用和常用實驗方法的操作訓(xùn)練，突出實驗的程序性和規(guī)范性。讓我們切實加強實驗的理論分析操作訓(xùn)練，提高實驗圾力，以適應(yīng)高考的考查要求吧！

綜觀近兒年高考物理實驗題，不難發(fā)現(xiàn)實驗考查的熱點是：基本儀器的使用和讀數(shù)，基本器材、實驗方案的選擇，實驗中實物圖的連接，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)㈣圖像進行數(shù)據(jù)處理、誤差分析等，因此要想復(fù)習(xí)好物理實驗，必須至少掌握“四會”，即“會讀”“會選”“會畫”“會析”。

一、會讀

刻度尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測微器、天平、秒表、電火花汁時器或電磁打點汁時器、彈簧秤、電流表、電壓表、多用電表、滑動變阻器、電阻箱等基本儀器是高考考查的重點?！皶^”是指能正確地讀出基本儀器的讀數(shù)。因為讀數(shù)直接影響實驗結(jié)果，所以為使讀數(shù)正確必須做到以下三點：（1）要注意量程與刻度的對應(yīng)關(guān)系；（2）耍弄清所選量程對應(yīng)的每一大格和每一小格所表示的量值；（3）要掌握需要估讀的基本儀器讀數(shù)的規(guī)律，注意在讀數(shù)中保留一位估讀數(shù)。估讀的基本原則是：凡儀器最小刻度是10分度的，要求讀到最小刻度后冉往下估讀一位；凡儀器最小刻度不是10分度的，只要求讀到最小刻度所在的這一位，小阿往下估讀。

例1（1）（2014·福建卷）某同學(xué)測定一金屬桿的長度和直徑， 示數(shù)圖1甲、乙所示，則該金屬桿的長度和直徑分別為____cm和____mm。

（2）2014·江蘇卷）某同學(xué)通過實驗測量一種合金的電阻率。用螺旋測微器測量合金絲的直徑。為防止讀數(shù)時測微螺桿發(fā)牛轉(zhuǎn)動，讀數(shù)前應(yīng)先旋緊圖2所示的部件____（選填“A”“B”“C”或“D”）。從圖中的示數(shù)可讀出合金絲的直徑為____mm。

（3）（2014·重慶卷）某照明電路出現(xiàn)故障，其電路如圖3甲所示，該電路用標(biāo)稱值12V的蓄電池作為電源，導(dǎo)線與其接觸完好。維修人員使用已凋好的多用表直流50V擋檢測故障。他將黑表筆接在c點，用紅表筆分別探測電路的“a、b點。斷開開火，紅表筆接a點時多用表指示如圖3乙所示，讀數(shù)為

解析：（1）由圖1甲可知，該金屬桿的長度為60.10cm；由圖1乙可知，游標(biāo)卡尺主尺是4mm游標(biāo)是10×0.02 mm=0.20mm，故該金屬桿的直徑為4.20mm。

（2）為防止讀數(shù)時測微螺桿發(fā)生轉(zhuǎn)動，瀆數(shù)前應(yīng)先旋緊的部件是固定螺釘B，合金絲的直徑是0+41.0×0.01mm=0.410mm。

（3）多用表直流50 V擋的每一小格是l V.要估讀到0.1V，即讀數(shù)是11.5V。

二、會選

“會選”是指根據(jù)實驗原理及可行性選擇實驗力一案、實驗器材。選擇操作性強的實驗方案及合適的實驗器材，可以減小實驗誤差，提高實驗的精度。

電學(xué)實驗方案、器材選擇時應(yīng)遵循“安全性”“精確性”“方便性”原則，同時兼顧“誤差小”“耗能少”等因素綜合考慮。

1.實驗器材的選擇。

（1）器材的選擇首先應(yīng)考慮安全因素，其次是誤差因素。安全因素應(yīng)考慮各電表的讀數(shù)不能超過量程，通過電阻類元件的電流、電壓不能超過其最大允許電流、電壓等；誤差因素一般應(yīng)要求各電表的讀數(shù)為其量程的÷左右，歐姆表測量電阻時指針指在表盤的中間附近等。

（2）從減小電能損耗的角度考慮，通常變阻器應(yīng)選用限流式接法，但在下列三種情況下，必須選擇分壓式接法。

①若采用限流式接法，電路中的最小電流仍超過用電器的額定電流時，必須選用分壓式接法。

②當(dāng)用電器電阻遠大于滑動變阻器全值電阻，且實驗要求的電壓變化范圍較大（或要求測量多組實驗數(shù)據(jù)）時，必須選用分壓式接法。

③要求回路中某部分電路的電壓從零開始可連續(xù)變化時，必須選用分壓式接法。

2.電流表內(nèi)、外接法的選擇。

例2 （2014·北京卷）利用電流表和電壓表測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻。要求盡量減小實驗誤差。

（1）應(yīng)該選擇的實驗電路是圖4中的____（選填“甲”或“乙”）。

（2）現(xiàn)有電流表（O～0.6A），開關(guān)和導(dǎo)線若干，以及以下器材：

A.電壓表（0～15V）

B.電壓表（0～3V）

C.滑動變阻器（O～50Ω）

D.滑動變阻器（O～500Ω）

實驗中電壓表應(yīng)選用____，滑動變阻器應(yīng)選用

（選填相應(yīng)器材前的字母）。

解析：（1）干電池的內(nèi)電阻較小，圖乙測量的電阻是電流表內(nèi)阻和干電池內(nèi)阻的總和，誤差較大，所以應(yīng)該選擇圖甲。

（2）干電池的電動勢約為1.5V，故電壓表應(yīng)選用B；為了調(diào)節(jié)方便，滑動變阻器應(yīng)選擇C。

三、會畫

“會畫”一方面指在進行實驗數(shù)據(jù)處理時要求找出兩個物理量的性線關(guān)系，由實驗數(shù)據(jù)畫出其性線關(guān)系圖像，圖像經(jīng)過大多數(shù)點，不在圖像上的點要盡可能對稱地分布在圖像的兩旁，根據(jù)線性關(guān)系圖像斜率、截距的物理意義求解相關(guān)的物理量；另一方面指會根據(jù)所選的器材和電路原理圖連接實物圖。連接實物圖的要點是：

（1）從電源的正極出發(fā)，先將干路中各器件依次連接到電流負極，再將支路中的元件和電壓表并聯(lián)到電路的某兩點之間。

（2）連接好實物圖后，對照電路圖檢查一遍，注意檢查導(dǎo)線的連接點是否都接在接線柱上（導(dǎo)線中不應(yīng)有交叉），電表量程、正負極是否恰當(dāng)，滑動變阻器的滑動觸頭是否處于恰當(dāng)位置等。

例3（2014·四川卷）如圖5所示是測量阻值約幾十歐的未知電阻R，的原理圖，圖中R_op是保護電阻（10Ω），R₁是電阻箱（0～99.9Ω），R是滑動變阻器，A₁和A₂是電流表，E是電源（電動勢10V，內(nèi)阻很?。Ｔ诒ＷC安全和滿足要求的情況下，使測量范圍盡可能大。實驗具體步驟如下：

四、會析

“會析”是指對高中物理實驗的誤差能夠做一些簡單的分析。中學(xué)物理對實驗誤差分析的要求不高，高考試題中，涉及的問題一般是定性分析系統(tǒng)誤差，而對誤差的定量分析不作要求。在實驗復(fù)習(xí)中，同學(xué)們要知道誤差的來源，掌握誤差分析的基本方法，對高中物理實驗進行一些簡單的誤差分析。

例4（2014·福建卷）某研究性學(xué)習(xí)小組利用伏安法測定某一電池組的電動勢和內(nèi)阻，實驗原理如圖8所示，其中，虛線框內(nèi)為用靈敏電流汁G并聯(lián)定值電阻R₁改裝的電流表A，V為標(biāo)準(zhǔn)電壓表，E為待測電池組，S為開關(guān)，R為滑動變阻器，R_O是標(biāo)稱值為4.0Ω的定值電阻。

（1）某次實驗的數(shù)據(jù)如表1所示。該小組借鑒“研究勻變速直線運動”實驗中計算加速度的方法（逐差法），計算出電池組的內(nèi)阻r=____Ω（保留兩位小數(shù)）；為減小偶然誤差，逐差法在數(shù)據(jù)處理方面體現(xiàn)出的主要優(yōu)點是。

（2）該小組在前面實驗的基礎(chǔ)上，為探究圖8電路中各元器件的實際阻值對測量結(jié)果的影響，用一已知電動勢和內(nèi)阻的標(biāo)準(zhǔn)電池組通過上述方法多次測量后發(fā)現(xiàn)：電動勢的測量值與已知值幾乎相同，但內(nèi)阻的測量值總是偏大。若測量過程無誤，則內(nèi)阻測量值總是偏大的原因是___

A.電壓表內(nèi)阻的影響

B.滑動變阻器的最大阻值偏小

C.R₁的實際阻值比計算值偏小

D.R₀的實際阻值比標(biāo)稱值偏大

綜上所述，在物理實驗復(fù)習(xí)時，我們在掌握實驗原理，明確實驗?zāi)康暮退罁?jù)的物理規(guī)律的前提下，一定要掌握好“會讀”“會選”“會畫”“會析”這四會，只有這樣才能使實驗題迎刃而解。