高中物理实验专题.doc

高中物理实验专题 一、高考能力要求： 高考把对能力的考核放在首要位置。要通过考核知识及其运用来鉴别考生能力的高低，但不应把某些知识与某种能力简单地对应起来。目前，高考物理科要考核的能力主要包括以下几个方面： 1、理解能力：理解物理概念、物理规律的确切含义，理解物理规律的适用条件，以及它们在简单情况下的应用；能够清楚地认识概念和规律的表达形式（包括文字表述和数学表达）；能够鉴别关于概念和规律的似是而非的说法；理解相关知识的区别和联系。 2、推理能力：能够根据已知的知识和物理事实、条件，对物理问题进行逻辑推理和论证，得出正确的结论或作出正确的判断，并能把推理过程正确地表达出来。 3、分析综合能力：能够独立地对所遇到的问题进行具体分析，弄清其中的物理状态、物理过程和物理情境，找出其中起重要作用的因素及有关条件；能够把一个复杂问题分解为若干较简单的问题，找出它们之间的联系；能够理论联系实际，运用物理知识综合解决所遇到的问题。 4、应用数学处理物理问题的能力：能够根据具体问题列出物理量之间的关系式，进行推导和求解，并根据结果得出物理结论，必要时能运用几何图形，函数图像进行表达、分析。 5、实验能力：能独立完成知识内容表中所列的实验，能明确实验目的，能理解实验原理和方法，能控制实验条件，会使用仪器，会观察、分析实验现象，会记录、处理实验数据，并得出结论。能灵活地运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题。 二、实验方法： （一）实验原理的设计方法 1、控制变量法 欧姆定律、牛顿第二定律等都是用这种方法研究的。如牛顿第二定律实验中可以先保持质量一定，研究加速度和力的关系；再保持力一定，研究加速度和质量的关系。在研究欧姆定律的实验中，先控制电阻一定，研究电流与电压的关系，再控制电压一定，研究电流和电阻的关系。 2、等效替代法 如在“验证力的平行四边形定则”的实验中，要求用一个弹簧秤单独拉橡皮条时要与用两个弹簧秤互成角度同时拉橡皮条产生的效果相同——使结点到达同一位置O，即要在合力与分力等效的条件下，才能找出它们之间合成与分解时所遵守的关系——平行四边形定则；在验证动量守恒实验中，发生碰撞的两个小球的速度不易直接测量，可用水平位移代替水平速度研究。 3、模拟法 有时受客观条件的限制，不能对某些物理现象进行直接实验和测量，于是就人为地创造一定的模拟条件，在这样模拟的条件下进行实验。模拟法是一种间接实验的方法，它是通过与原型相似的模型，来说明原型的规律性。 模拟法在中学物理实验中的典型应用是“电场中等势线的描绘”这一实验。由于直接描绘静电场的等势线很困难，而恒定电流的电场与静电场相似，所以用恒定电流的电场模拟静电场中等势线的分布情况；又如在确定磁场中磁感线的分布，因为磁感线实际不存在我们就用铁屑的分布来模拟磁感线的存在4、留迹法 如用打点计时器打出的纸带上的点迹记录小车的位移与时间的关系；用频闪照相机拍摄平抛运动中小球的位置、轨迹；用沙摆显示振动的图象；在测定玻璃的折射率的实验中，用大头针的插孔显示入射光线和出射光线的方位；在电场中等势线的描绘的实验中，用探针通过复写纸在白纸上留下的痕迹记录等势点的位置，都是留迹法在实验中的应用。 5、外推法 有些物理量可以局部观察或测量，作为它的极端情况，不易直观观测，如果把这局部观察测量得到的规律外推到极端，可以达到目的。 例如在测电源电动势和内电阻的实验中，无法直接测量I=0（断路）时的路端电压（电动势）和短路（U=0）时的电流强度，通过一系列U、I对应值点画出直线并向两方延伸，交U轴点为电动势，交I轴点为短路电流。 6、近似法 在复杂的物理现象和物体运动中，影响物理量的因素较多，有时为了突出现象的本质因素，可以有意识的设计实验条件、忽略次要因素的影响或假定一些理想条件的办法，便于深入研究，用近似量当成真实量进行测量，从而取得实际情况下合理的近似结果 例如在“用单摆测定重力加速度”的实验中，假定悬线不可伸长，悬点的摩擦和小球在摆动过程的空气阻力不计；在电学实验中把电压表变成内阻无穷大的理想电压表，电流表变成内阻等于0的理想电流表等等，实际都采用了理想化法。 7、放大法 在《测定金属电阻率》实验中所便用的螺旋测微器：主尺上前进（或后退）0.5毫米，对应副尺上有5n个等分，实际上是对长度的机械放大此外在高中物理实验中还有比较法、替代法等增加测量次数平均值平均值、累积法测量求平均 如在缺乏高精密度的测量仪器的情况下测细金属丝的直径，可把细金属丝绕在圆柱体上测出若干匝的总长度，然后除以匝数可求细金属丝的直径；测一张薄纸的厚度时，常先测量若干页纸的总厚度，再除以被测页数而求每页纸的厚度；在《用单摆测定重力加速度》实验中，需要测定单摆周期，用秒表测一次全振动的时间误差很大，于是采用测量30-50次全振动的时间