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1、九 基本实验仪器的使用和基本实验方法命题趋势一些基本仪器的原理、使用方法、注意事项和读数等，在近几年的高考试题中不断出现。长度和电学量的测量及相关仪器的使用是出题最频繁的知识点。如游标卡尺、螺旋测微器的读数在近十年的全国高考中就考了8次，往往是游标卡尺、螺旋测微器交替考查。电压表、电流表、欧姆表使用方法的考查几率则更高。另外，打点计时器、电阻箱、秒表的使用有时也出现。高考中基本仪器的考察，用的比较多的题型是填空题和作图题，时而也有选择题。高考中常有连接电路实物图的题，这类题设置的目的就是考查电流表、电压表、滑动变阻器等器材的操作和使用方法。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
2、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。教学目标：1通过专题复习，掌握基本实验仪器的使用和基本实验方法，提高解答物理实验题的能力。2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教学重点：掌握基本实验仪器的使用和基本实验方法，提高解答物理实验题的能力。教学难点：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
3、处理相关的实验问题。教学方法：讲练结合，计算机辅助教学教学过程：一、知识概要（一）基本仪器的使用基本仪器基本仪器是指通用性强，在各种实验中经常用到的仪器。中学阶段，要求掌握的基本仪器如下：测量长度的仪器-刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器测量质量的仪器-天平测量时间的仪器-打点计时器、秒表测量力的仪器-弹簧秤测量温度的仪器-温度计测量电学量仪器-电流表、电压表、多用电表电学控制仪器-滑动变阻器、变阻箱、开关对以上这些仪器，要理解结构原理、规格和主要参数，知道使用方法、注意事项、读数和精度等。1、理解仪器的工作原理。这能使我们灵活的使用仪器和分析问题。例如，理解10分度的游标卡尺，也就能理解和使用20
4、分度和50分度的游标卡尺。2、熟悉仪器使用时的注意事项。这往往是高考实验题的考点。注意事项一般是这样几方面：可能危及仪器安全的。如：螺旋测微器，在小砧快接触工件时，应改用微调旋钮，以免损坏精密螺杆。可能增大误差的。如使用螺旋测微器，读数时要注意半毫米刻度；测量仪器使用前，要调整零位（如弹簧秤、各种电表）。使用时容易忽略的。最容易忽略的是仪器使用前的调整和使用后的复位。如：使用欧姆表，要机械调零和电阻档调零，换档后要重新进行电阻档调零，使用完毕要复位。3、正确选择量程。大的量用小量程，会损毁仪表；小的量用大量程，会增大误差。选择量程的原则是：在测量值不超过量程的前提下，选用尽量小的量程；在完全不
5、清楚测量值的情况下，试用最大量程，再视情况逐渐减小量程。如电流表和电压表一般要求指针能偏转到刻度盘的以上；欧姆表指针应在范围内， 为刻度盘中心阻值。4、掌握测量仪器的读数方法。主要是估读问题，大部分刻度仪器读数时都需要估读。如刻度尺和温度计，要估读到最小刻度的；螺旋测微器要估读到可动刻度的。（二）基本实验方法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
6、。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
7、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3050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
8、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
9、阻器的电阻小于负载电阻时，可用此法调控电压。二、考题回顾1.（04年理综天津卷22，15分）现有一块59C2型的小量程电流表G（表头），满偏电流为50，内阻约为800850，把它改装成1mA、10mA的两量程电流表。可供选择的器材有：滑动变阻器R1，最大阻值20；滑动变阻器，最大阻值100k电阻箱，最大阻值定值电阻，阻值1k；电池E1，电动势1.5V；电池，电动势3.0V；电池，电动势4.5V；（所有电池内阻均不计）标准电流表A，满偏电流1.5mA；单刀单掷开关S1和S2，单刀双掷开关S3，电阻丝及导线若干。（1）采用如图1所示电路测量表头的内阻，为提高测量精确度，选用的滑动变阻器为 ；选用的
10、电池为 。图1（2）将G改装成两量程电流表。现有两种备选电路，示于图2和图3。图 为合理电路，另一电路不合理的理由是 。 图2 图3（3）将改装后的电流表与标准电流表逐格进行核对（仅核对1mA量程），画出所用电路图，图中待核对的电流表符号用来表示。解答：（1） （或最大阻值100k） （或电动势4.5V）（2） 2 图3电路在通电状态下，更换量程会造成两分流电阻都未并联在表头两端，以致流过表头的电流超过其满偏电流而损坏（3）2（2003年理综全国卷）用伏安法测量电阻阻值R，并求出电阻率。给定电压表（内阻约为50k）、电流表（内阻约为40）、滑线变阻器、电源、电键、待测电阻（约为250）及导线若
11、干。画出测量R的电路图。图（甲）U/VI/mA0 5 10 15 20 255432101234567890123456(cm)110012345678900123456(cm)45890图（乙）图（丙）图（甲）中的6个点表示实验中测得的6组电流I、电压U的值，试写出根据此图求R值的步骤：_求出的电阻值R =_。（保留3位有效数字）待测电阻是一均匀材料制成的圆柱体，用游标为50分度的卡尺测量其长度与直径，结果分别如图（乙）、图（丙）所示。由图可知其长度为_，直径为_。由以上数据可求出=_。（保留3位有效数字）解析：（1）外接，分压或限流，如图（2）作UI直线，舍去左起第2点，其余5个点尽量靠近
12、直线且均匀分布在直线两侧。求该直线的斜K，则R=K。R=（221237均为正确）。（3）由图可知其长度为0.800cm，直径为0.194cm。（4）由以上数据可求出m （m均为正确）3（2004年北京卷22题18分）为了测定电流表A1的内阻，采用如图1所示的电路。其中：A1是待测电流表，量程为300A内阻约为100；A2是标准电流表，量程是200A； R1是电阻箱，阻值范围0999.9；R2是滑动变阻器；R3是保护电阻E是电池组，电动势为4V，内阻不计；S1是单刀单掷开关，S2是单刀双掷开关。（1）根据电路图1，请在图2中画出连线，将器材连接成实验电路.（2）连接好电路，将开关S2扳到接点a处
13、，接通开关S1，调整滑动变阻器R2使电流表A2的读数是150A；然后将开关S2扳到接点b处，保持R2不变，调节电阻箱R1，使A2的读数仍为150A。若此时电阻箱各旋钮的位置如图3所示，电阻箱R1的阻值是_ ，则待测电流表A1的内阻R3=_。（3）上述实验中，无论怎样调整滑动变阻器R2的滑动端位置，都要保证两块电流表的安全。在下面提供的四个电阻中，保护电阻R3应选用： （填写阻值相应的字母）。A200KB20KC15KD20（4）下面提供最大阻值不同的四个滑动变阻器供选用。即要满足上述实验要求，又要调整方便，滑动变阻器 （填写阻值相应的字母）。A1kB5kC10kD25k解答：（1）如图（2）8
14、6.3 86.3（3）B（4）C0 5 15 104（04江苏物理）用游标卡尺(游标尺上有50个等分刻度)测定某工件的宽度时，示数如图所示，此工件的宽度为_mm。答案：23.22 mm 5（04全国）图中给出的是用螺旋测微器测量一金属薄板厚度时的示数，此读数应为 mm。答案：6.123mm。6（2001年高考理综卷）实验室中现有器材如实物图所示，有：电池E，电动势约10V，内阻约1；电流表A1，量程约10A，内阻1约为0.2；电流表A2，量程300mA，内阻2约5；电流表A3，量程250mA，内阻3约5；电阻箱R1，最大阻值999.9，最小阻值改变量为0.1；滑线变阻器R2，最大值100；开关S；导线若干。要求用图3所示的电路测量图中电流表A的内阻。 （1）在所给
