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1、演 示 实 验思想方法提炼 感悟渗透应 用高考物理演示实验和设计实验总复习.PPT67思想方法提炼一、概述演示实验在中学物理教学中占有举足轻重的地位 ，它通过教师讲述新课引入实验启迪发问，总结 归纳，引导学生观察、思考、分析、综合问题， 去接受新的知识，发现规律；同时又通过形象的 物理演示实验过程，进一步激发学生学习物理的 兴趣，培养学生敏锐的观察能力，对培养学生的 创新意识及科学探究的能力起到了很好的作用.思想方法提炼基于这样，从1993年起全国高考物理试题的一 个新特点：增强了演示实验的考查，其中1993 年考查了干涉法检查平面的实验，1994年考查 砂摆绘制简谐振动的图像，1995年考查
2、光电效 应，1996年考查电容器的电容取决于哪些因素 ，1998年考查LC振荡电路并融入图像法处理数 据，题目新颖，考查全面.思想方法提炼高中物理演示实验有106个，在复习时应 注意以下几点：1.重视物理学史中具有重要地位的实验 ，如：紫外线照射锌板、杨氏双缝干涉实验 、光的衍射中的泊松亮斑、质子和中子的发 现实验、粒子散射实验等等.让学生充分了 解其内容及其对物理学发展的意义.思想方法提炼2.注意把握实验中的关键要素，实验的内容 、步骤虽然很多，但关键要素一般只有少数几 点.抓住了关键要素，才可能确保实验成功.3.要加强对演示实验的再分析.总之，要解答好物理实验问题，必须做到： 明确目的；弄
3、懂原理；掌握正确的实验 操作方法；加强独立思考、独立设计、实验 操作的训练.感悟渗透 应用【例1】(1998年上海高考题)如图5-1是观察水 面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB 是一个孔，O是波源，图中已画出波源所在区域 波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之 间距离表示一个波长，图5-1感悟渗透 应用则波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确 的是(ABC)A.此时能明显观察到波的衍射现象B.挡板前后波纹间距离相等C.如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射 现象D.如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明 显观察到衍射现象感悟渗透 应用 【解析】本题考查发生明显衍射的条件，
4、观察 知道孔的尺寸与波长差不多，能明显观察到波 的衍射现象.因波的传播速度不变，频率不变， 故波长不变，即挡板前后波纹间距相等.若频率 增大，由=v/f知波长变小，衍射现象变得更不 明显了.若将孔AB扩大，且孔的尺寸远大于波长 则可能观察不到明显的衍射现象.【答案】ABC感悟渗透 应用【例2】(1997年上海高考题)如图5-2所示，一 静电计与锌板相连，在A处用一紫外灯照射锌板 ，关灯后，指针保持一定偏角.图5-2感悟渗透 应用现用一带负电的金属小球与锌板接触，则 静电计指针偏角将 减小 (填增大，减小或不 变).使静电计指针回到0，再用相同强度的钠 灯发出的黄光照射锌板，静电计指针无偏转.
5、那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板， 可观察到静电计指针 无 (填有或无)偏转.感悟渗透 应用 【解析】当用紫外灯照射锌板时，由于光电效应 ，有一部分电子从锌板表面飞了出去，从而锌板 带正电.由于静电计与锌板相连，指针上的部分 自由电子转移到锌板，因此指针也带正电.关灯 后，指针保持一定偏角.若用一带负电的金属小球与锌板接触.由于 电中和静电计指针偏角变小.感悟渗透 应用若用黄光照射锌板，静电计指针无偏转，说 明黄光的频率低于极限频率不发生光电效应.而 红外线的频率更低，不管强度多大都不能发生光 电效应，因此静电电计指针无偏转.【答案】减小，无感悟渗透 应用 【例3】(1997年全国高考题
6、)在卢瑟福的粒子 散射实验中，有少数粒子发生大角度偏转， 其原因是(A)A.原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很 小的核上B.正电荷在原子中是均匀分布的C.原子中存在着带负电的电子D.原子只能处于一系列不连续的能量状态中感悟渗透 应用 【解析】原子的正电荷和绝大部分质量集中在 一个很小的核上，粒子穿过原子时，如果离 核较远，受到的库仑斥力就很小，运动方向也 就改变很小.只有当粒子与核十分接近时，才 会受到很大的库仑斥力，发生大角度的偏转.由 于原子核很小，粒子十分接近它的机会很少 ，所以绝大多数粒子基本上仍按直线方向前 进，只有极少数发生大角度的偏转.【答案】A感悟渗透 应用【说明】粒子散射
7、实验是多年高考的热点. 要注意粒子散射实验的装置和结果，并能用 卢瑟福的原子的核式结构学说解释实验结果. 该实验说明了原子的全部正电荷和几乎全部质 量都集中在一个很小的核上，它是建立原子核 式结构学说的基础.该实验还能得到原子核及 原子直径的数量级.感悟渗透 应用 【例4】某同学把卡尺间的窄缝调节到0.5mm去 观察某一线光源，看到了彩色条纹.他把缝的 宽度增加到0.8mm，再观察同一光源，看到的 现象是 彩色条纹变窄 但亮度增大.若他把缝 的宽度减小到0.2mm，则看到的现象是 彩色条 纹变宽但亮度减弱 .这说明在衍射现象中，衍 射图样条纹的宽度及亮度与 单缝宽度 有关， 当其 变窄 时，衍
8、射现象更为明显.感悟渗透 应用【解析】当窄缝宽度变窄时，它和光波的波长 越接近，衍射现象越明显，同时通过窄缝的光 能越少，到达光屏上的宽度越宽，亮度就越弱.感悟渗透 应用【解题回顾】正确解答此类问题的关键在 于实验时仔细观察和对现象的认真分析， 也就是说，要掌握相关的物理规律，不光 知其然，还应当知其所以然.感悟渗透 应用【例5】在如图5-3所示的杨氏双缝干涉实验中， 已知SS1=SS2，且S1、S2到光屏上P点的路程差 d=1.510-6m.当S为=0.6m的单色光源时，在P 点处将形成 暗 条纹；当S为=0.5m的单色光源 时，在P点处将形成 亮 条纹.图5-3感悟渗透 应用【解析】一般地
9、讲，若两相干光源的振动同相， 则在离开两相干光源路程之差为光波波长的整数 倍处会出现亮条纹，路程之差为光半波长的奇数 倍处会出现暗条纹，若两相干源的振动反相，则 出现明暗条纹的情况刚好相反.由于SS1=SS2，所以S1、S2处的光振动同相.当 =0.6m时，d/=2.5，则P点处两分振动反相，形 成暗条纹；当=0.5m时，d/=3，则P点处两分振 动同相，形成亮条纹.【答案】暗；亮感悟渗透 应用 【解题回顾】1801年，英国物理学家托马斯杨在 实验室里成功地解决了相干光源问题.观察到了光 的干涉现象.杨氏实验的装置有三部分：单孔(缝) 屏获得点(线)光源；双孔(缝)屏获得相干 光源；像屏得到干
10、涉条纹.杨氏实验证实了光 具有波的特征.进一步的实验证明，在狭缝间的距 离和狭缝与屏的距离都不变的条件下，干涉条纹的 间距跟光波的波长成正比.感悟渗透 应用【例6】研究平行板电容器的电容跟两极板的正对 面积S、两极板间距离d以及板间的电介质之间的 关系.如图5-4所示平行板电容器充电后，保持电 容器所带的电量Q不变，改变S或d，或插入电介质 ，分别为甲、乙、丙图所示，则静电计指针的偏 角变化为 增大、增大、减小 (填“增大”或“减 小”或“不变”).图5-4感悟渗透 应用 【解析】本实验是定性研究平行板电容器电容C与 两极板间的距离d、两板的正对面积S以及极板间 的电介质之间的关系.本实验三个
11、图均保持电容器 的电量不变，由静电计显示的电势差的变化可知 电容器电容的变化.如甲图中：Q和d不变，S减小 、电势差U增大，由C=Q/U得C减小，乙图中：S不 变，d越小，电势差U减小，由C=Q/U得C增大.丙图 中：Q、S、d均不变，在极板间插入电介质，电势 差U减小，由C=Q/U得C增大.在上述三种情况下， 由C=Q/U及U的变化分析清楚C的变化是很关键的.思想方法提炼2003年考试说明中对实验能力的表 述为：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
12、学过的物理理 论、实验方法和实验仪器去处理问题.思想方法提炼实验能力是中学物理教学中必须培养的一项 重要能力.由于物理高考只有笔试，许多主要的实 验能力和素养很难有效地进行考查，但高考命题 的改革与研究应努力使对实验能力和素养的考核 渗透到有关的试题中去，努力提高考核实验的有 效程度，那么考核学生设计实验的能力，在近几 年高考物理实验命题中，愈来愈明确.思想方法提炼设计实验能逼真地模拟操作过程，对实验原 理进行延伸和灵活应用，拓宽了对物理规律的应 用和考查.可以预料，2004年高考实验题的命题趋 向将继续深化、拓宽、创新.即深化对基础实验、 基本测量包括新仪器(以前出现过单刀双掷开关， 变压器
13、抽头线圈等)的考查，考查基本实验能力和 理解、推理的能力，拓宽考查范围.用“学过的实 验方法”，“学过的仪器”进行新的实验，考查 迁移能力，通过对基本实验的变形改造、更新， 将实验的操作性考查过渡为设计性考查，即设计 实验.1.实验设计题是对实验的知识和能力综合考查，只有 对实验目的、原理，器材的选择、安装、测试、操作 、步骤及实验数据的记录、处理、实验误差分析和得 出结论等方面掌握比较好的基础上，才能顺利完成设 计实验. 2.实验设计的基本方法(1)明确目的，联系已学知识.实验目的：即该实验是要求测定什么物理量、验 证、探索什么规律，是实验设计的出发点.明确了目 的后，要认真的思索、想想该物
14、理量或物理规律在 哪些内容中出现过，与哪些有关的物理现象、物理 量、物理规律有联系，特别是对于探索型实验，更 应注意广泛的联系，有关现象原理等的迁移.(2)选择方案，简便精确每一个实验设计，皆是开放式的，其方案的选取 往往是有几种，甚至是更多种方案.在众多的实验方 案中，我们如何选择?通常来说，选择方案有以下几 个原则：科学性原则：即实验方案中所依据的原理应遵 循符合已学过的物理规律，且要求选用的规律要简 明、正确.方案中的操作程序应具有科学性.(符合实 验规则的具体要素)安全性原则：即按方案实施中，应力保实验人员 的安全，并对实验的器材不造成危害，如电学中的仪 表的量程、电源电动势大小，滑动
15、变阻器的选取等.精确性原则：即力保该方案的实验误差应是允许 误差范围之内.如“伏安法”测电阻，内外接法的选 取等，这就要求：从仪器的精确度、原理的选取力争 更为与该实验的目标相匹配，还有就是数据处理方案 的选取.如:多次测量求平均值等.方便、直观性原则：方案的实施，要使操作性强 、易于操作，仪器方便选取，实验中比较容易观察， 且效果明显，便于得出实验结论.节约性原则：即方案实施中，要考虑成本及仪器 的损耗等等.如：滑线变阻器，当限流和分压都行时 ，要选取限流接法.(3)依据方案，选定器材.实验方案选定之后，考虑该方案需要哪些装置， 被测定量与哪些物理量有直接的定量关系，这些物 理量分别需要用什
16、么仪器来测定，从而确定整个实 验需要哪些器材.(4)拟定步骤，合理有序.实验之前，要做到心中有数：即实验装置如何配 置，所测物理量的先后次序等.拟定一个合理操作， 又高效的有序的实验步骤.附：在实验中，对一些可 直接测量的物理量可先行测量.(5)数据处理，误差分析.减少误差的措施有很多：主要是从实验的原理上 要求，以及实验器材的限制上等.另外数据的处理往往采用(平均值法、逐差法、等 效替代法、图像法等).高考设计实验在设计思想、原理、方法和技巧上不 断创新，试题在设计上的变化主要有以下几种类型：1.变换实验目的：同样的实验器材和方法可以达到 不同的实验目的.如：1996年上海高考题中把伏安法 测电阻变成测陶瓷管上均匀电阻膜的厚度.【例1】(1996年上海高考题)如图5-31所示，P 是一根表面均匀地镀有很薄的发热电阻膜的长 陶瓷管(其长度l为50cm左右，直径D为10cm左右 ).镀膜材料的电阻率已知，管的两端有导电箍 MN.
