《高中理化生實驗備考寶典》

物 理 實 驗

一、高考物理實驗考查范圍及其要點概覽

（一）《2010年高考考試大綱(課程標準實驗版)：物理》實驗考查范圍

（二）實驗要點概覽

二、高中物理主要實驗方法簡介、誤差分析及實驗設(shè)計

（一）高中物理主要實驗方法簡介

1.放大法

由于某些待測量過分小，無法被實驗者或儀表直接感覺或反映，因而需要應(yīng)用相應(yīng)的裝置或采用某種方法將待測量放大后再進行測量，這種方法稱為放大法。

高中物理實驗中涉及的放大法有兩種：⑴力學放大法（游標卡尺和螺旋測微器的測量原理應(yīng)用了力學放大法）；⑵光學放大法（測量桌面微小形變的實驗和扭秤實驗應(yīng)用了光學放大法）。

2.留跡法

留跡法就是利用某些特殊的手段，把一些瞬間即逝的現(xiàn)象（如位置、軌跡等）記錄下來，以便于此后對其進行仔細研究的方法。

高中物理實驗中涉及的留跡法主要有：⑴用打點計時器打出的紙帶上的點跡；⑵用描跡法描繪平拋運動的軌跡；⑶用沙擺描繪的振動圖象；⑷在“測定玻璃折射率”的實驗中，用大頭針的插孔記錄入射光線和出射光線的方位。

3.控制變量法

物理中對于多因素（多變量）的問題，常常采用控制因素（變量）的方法，把多因素的問題變成多個單因素的問題，分別加以研究，最后再綜合解決，這種方法叫控制變量法。

高中物理實驗中涉及的控制變量法主要有：⑴驗證牛頓第二定律；⑵探究庫侖定律；⑶探究磁感應(yīng)強度；⑷探究電阻定律；⑸探究變壓器原理。

4.累積法

累積法是指為了提高測量精度，將某些難以直接準確測量的微小量累積后進行測量的方法。

高中物理實驗中涉及累積法的典型實例是“用單擺測定重力加速度”的實驗，測周期時我們不直接測一個周期的時間，而是測30～50個周期的總時間，再除以周期數(shù)即得周期T的值。

 5.等效法

等效法是指在研究某一個物理現(xiàn)象或物理規(guī)律中，因?qū)嶒灡旧淼奶厥庀拗苹蛞驅(qū)嶒炂鞑牡认拗?，不可以或很難直接揭示物理本質(zhì)，而采取與之相似或有共同特征的等效現(xiàn)象來替代的方法。

高中物理實驗中涉及替代法的典型實例是“驗證力的平行四邊形法則”的實驗。第一次我們用兩個彈簧秤成角度地拉橡皮筋，把結(jié)點拉到某一位置；再換成一個彈簧秤，同樣拉這個橡皮筋，也把結(jié)點拉到同樣位置，這說明后一個彈簧秤的拉力與前面兩個彈簧秤的拉力效果相同，因此可以互相替代。

6.轉(zhuǎn)換法

在實驗中，有很多物理量，由于其屬性關(guān)系，很難用儀器或儀表進行測量，或者因條件所限，無法提高測量的準確度，此時可以根據(jù)物理量之間的定量關(guān)系或各種效應(yīng)把不易測量的物理量轉(zhuǎn)換為容易測量的物理量，測量后再反求待測物理量，這種方法稱為轉(zhuǎn)換法。

高中物理實驗中涉及轉(zhuǎn)換法的典型實例：⑴“驗證動量守恒定律”的實驗，我們把測物體的速度轉(zhuǎn)換為測物體平拋運動的水平位移；⑵“測定玻璃的折射率”的實驗，通過做輔助線的方法可以把測角度轉(zhuǎn)換為測線段的長度，從而增加了有效數(shù)字的位數(shù)，即提高了測量的準確度。

7.比較法

比較法是物理測量中最普遍、最基本的測量方法，它是通過將被測量與標準量進行比較而得到測量值的。

高中物理實驗中涉及比較法的典型實例較多，這里僅舉一例：如圖二--1為應(yīng)用歐姆定律將待測電阻與一個可調(diào)節(jié)的標準電阻進行間接比較的測量示意圖。若電源輸出電壓U保持不變，調(diào)節(jié)標準電阻，使開關(guān)K分別接在“1”和“2”兩個位置時，電流表指示值不變，則

(二)實驗的誤差分析

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。用多次測量取平均值的方法不能減小或消除系統(tǒng)誤差，只有通過完善實驗原理、改進實驗方法、提高儀器精度，才能減小系統(tǒng)誤差。

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大致相同，因此，多次測量求平均值可減小偶然誤差。

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

（三） 實驗設(shè)計原則及思路

1．實驗設(shè)計原則

（1）科學性：實驗方案應(yīng)該遵循物理規(guī)律，操作程序應(yīng)該符合實驗規(guī)則，數(shù)據(jù)處理應(yīng)該依據(jù)科學方法。

（2）安全性：實驗方案的實施要安全可靠，實施過程中不應(yīng)對人身及儀器造成危害。要注意到各種電表均有量程、電阻均有最大允許電流和最大功率，電源也有最大允許電流。要注意安排適當?shù)谋Ｗo措施。

（3）精確性：實驗方案、儀器、儀器量程的選擇，實驗步驟的設(shè)計，數(shù)據(jù)處理方式的選取都應(yīng)該保證將實驗誤差控制在誤差允許范圍內(nèi)，并使實驗誤差盡可能的小。

（4）簡便性：實驗應(yīng)當便于操作，便于讀數(shù)，便于進行數(shù)據(jù)處理。

（5）節(jié)能性：盡可能降低電源的功率，減小電能損耗。

2． 實驗設(shè)計思路

⑴明確目的，發(fā)散思考

題目或課題要求測定什么物理量，或要求驗證、探索什么規(guī)律，這是實驗的目的——實驗設(shè)計的出發(fā)點。實驗?zāi)康拿鞔_后，應(yīng)用所學知識，縱橫發(fā)散：弄清待測物理量、待驗證（或待探索）與哪些物理規(guī)律有關(guān)，與哪些物理現(xiàn)象有關(guān)，與哪些物理量有關(guān)。對于測量型實驗，弄清待測量通過什么規(guī)律需用哪些物理量來定量地表示；對于驗證型實驗，在相應(yīng)的物理現(xiàn)象中，弄清怎樣的定量關(guān)系成立，才能達到驗證規(guī)律的目的；對于探索型實驗，在相應(yīng)的物理現(xiàn)象中，涉及哪些物理量……這些都是應(yīng)首先分析的，以此來確定實驗的原理。

⑵對比分析，確定方案

對于同一個實驗?zāi)康?，可能存在多種可行的實驗原理，進而形成多種可供選擇的設(shè)計方案。選擇的實驗方案應(yīng)遵循上面的5條原則。

⑶依據(jù)方案，選定器材

實驗方案選定后，考慮該方案需要哪些裝置，待測量與哪些物理量有直接的定量關(guān)系，分別需用什么儀器來測定，以此來確定實驗所用器材。

⑷擬定步驟，合理有序

實驗之前，要做到心中有數(shù)：如何組裝器材，哪些量先測，哪些量后測，應(yīng)從正確操作和提高效率的角度擬定一個合理而有序的實驗步驟。

⑸數(shù)據(jù)處理，誤差分析

高中物理實驗常用的數(shù)據(jù)處理方法(如：比較法、平均值法、逐差法、列表法、作圖法、解方程組法、估算法等)和一般誤差分析方法(絕對誤差、相對誤差等)在設(shè)計實驗時也應(yīng)予以考慮。

三、基本儀器的使用方法

（一）有效數(shù)字

1.帶有一位不可靠數(shù)字的近似數(shù)字，叫做有效數(shù)字。

2.有效數(shù)字需要注意事項

⑴有效數(shù)字中至多只能有一位不可靠數(shù)字。

⑵小數(shù)點后面最后一位的零是有意義的不能隨便舍去或添加，而小數(shù)中的第一個非零數(shù)字前面的零是用來表示小數(shù)點的位置的，不是有效數(shù)字。

例如：48、4.8、4.80、4.800是不一樣的，它們分別是兩位、兩位、三位和四位有效數(shù)字；而3.6、0.36、0.036、0.0036都是兩位有效數(shù)字，只是它們的大小不一樣。

（二）儀器讀數(shù)方法

1.刻度尺、彈簧秤、溫度表的讀數(shù)。

使用以上儀器（最小刻度是10分度）時，要求讀完最小刻度后再往下估讀一位（估讀的這位是不可靠數(shù)字，但是是有效數(shù)字的不可缺少的組成部分）。

2.機械停表的讀數(shù)。

例如：圖三—1所示的秒表的示數(shù)是多少？

分析：秒表的讀數(shù)分兩部分：小圈內(nèi)表示分，每小格表示0.5分鐘；大圈內(nèi)表示秒，最小刻度為0.1秒。當分針在前0.5分內(nèi)時，秒針在0～30秒內(nèi)讀數(shù)；當分針在后0.5分內(nèi)時，秒針在30～60秒內(nèi)讀數(shù)。因此圖中秒表讀數(shù)應(yīng)為3分48.7秒。應(yīng)該指出的是：機械停表的表針不可能停在兩小格之間，所以機械停表讀數(shù)不估讀。

3. 游標卡尺讀數(shù)。

⑴10分度游標卡尺讀數(shù)方法

⑵20分度游標卡尺讀數(shù)方法

⑶50分度游標卡尺讀數(shù)方法

4.螺旋測微器讀數(shù)。

    ⑴認識螺旋測微器

⑵螺旋測微器讀數(shù)方法

5.天平讀數(shù)。

天平使用前首先要進行調(diào)平。調(diào)平分兩步：調(diào)底座水平和調(diào)橫梁水平（在調(diào)節(jié)橫梁水平前，必須把游碼移到左端零刻度處，左端與零刻線對齊，如圖三--9中虛線所示）。測量讀數(shù)由右盤中砝碼和游標共同讀出。橫梁上的刻度單位是毫克（mg）。若天平平衡時，右盤中有26g砝碼，游碼在圖三--9中所示位置，則被測物體質(zhì)量為26.32g（最小刻度為0.02g，不是10分度，因此只讀到0.02g這一位）。

6.電流表、電壓表的讀數(shù)。

⑴估讀方法

　　根據(jù)儀器的最小分度可以分別采用1/2、1/5、1/10的估讀方法，一般：

最小分度是2的，（包括0.2、0.02等），采用1/2估讀，如安培表0～0.6A檔；

最小分度是5的，（包括0.5、0.05等），采用1/5估讀，如安培表0～15V檔；

最小分度是1的，（包括0.1、0.01等），采用1/10估讀，如安培表0～3A檔、電壓表0～3V檔等。

⑵例題分析

【例1】圖三—10是電壓表的刻度盤。若當時使用的是該表的0-3V量程，那么電壓表讀數(shù)為多少？若當時使用的是該表的0-15V量程，那么電壓表度數(shù)又為多少？

【解析】

0-3V量程最小刻度是0.1V，是10分度的，因此要向下估讀一位，讀1.15V（由于最后一位是估讀的，有偶然誤差，讀成1.14V-1.16V之間都算正確）。

0-15V量程最小刻度為0.5V，不是10分度的，因此只要求讀到0.1V這一位，所以讀5.7V（5.6V-5.9V之間都算正確）。

【例2】按照有效數(shù)字規(guī)則讀出圖三—11中電表的測量值。

 接0～3V量程時讀數(shù)為________V。      接0～3A量程時讀數(shù)為_______A。

    接0～15V量程時讀數(shù)為_______V。      接0～0.6A量程時讀數(shù)為______A。

【答案】⑴2.16～2.18；10.6～10.8；  ⑵0.80；0.16.

7.多用電表讀數(shù)。

【例3】使用多用電表測量時示意圖如圖三—12所示，當指針位置如圖中灰三角箭頭所示，則測量的是　　　　，測量結(jié)果為　　　　．（2）當指針位置如圖中白三角箭頭所示，則測量的是　　　　，測量結(jié)果為　　　　。（3）當指針位置如圖中黑三角箭頭所示，則測量的是　　　　，測量結(jié)果為　　　　。（4）當指針位置如圖中黑三角箭頭所示，正確操作后發(fā)現(xiàn)指針的偏轉(zhuǎn)角很小，那么接下來的操作步驟應(yīng)該依次為：①　　　　，②　　　　，③　　　　　．測量結(jié)束后應(yīng)將選擇開關(guān)撥到④　　　　或者　　　　　．（5）無論用多用電表進行何種（直流）測量，電流都應(yīng)該從　　　　　表筆經(jīng)　　　　插孔流人電表．在使用歐姆擋測量時，多用電表內(nèi)部的電池的正極將跟表的面板上的　　　　插孔相連。

【解析】（1）測量的是直流電流，量程為10mA，應(yīng)該用滿刻度為10的刻度線讀數(shù)。由于不是10分度，在讀出3.2以后，不應(yīng)該再向下估讀，所以測量結(jié)果為3.2mA．（2）測量的是直流電壓，量程為50V，應(yīng)該用標滿刻度為50的刻度線讀數(shù)．由于是10分度，在讀出16V后，還應(yīng)該估讀下一位，結(jié)果為16.0V.（3）測量的是電阻，倍率為×100，按表盤最上方的刻度讀數(shù)，結(jié)果為3.4×10³Ω．（4）測電阻時指針偏轉(zhuǎn)角度小，說明倍率太小了，所以應(yīng)該增大倍率，操作步驟：①改用歐姆擋×1kΩ倍率；②重新調(diào)零；③測量并讀數(shù)；④將選擇開關(guān)置于OFF檔或交變電壓最高檔；（5）電流應(yīng)從紅表筆經(jīng)“＋”插孔流入電表；內(nèi)部電池的正極跟“-”插孔相連。

8.電阻箱讀數(shù)。

圖三--13中的電阻箱有6個旋鈕，每個旋鈕上方都標有倍率，將每個旋鈕上指針所指的數(shù)值（都為整數(shù)）乘以各自的倍率，從最高位依次往下讀，即可得到這時電阻箱的實際阻值。若指針所示如圖，則阻值為84580.2Ω。

四、高考實驗考查要點全解

（一）基于紙帶的力學實驗

1.研究勻變速直線運動

⑴測定勻變速直線運動的瞬時速度

依據(jù)：做勻變速直線運動的質(zhì)點在某時刻的瞬時速度，等于以該時刻為中間時刻的那段時間的平均速度。

作法： （以圖四--1為例，圖中a、b、c、d、e、f、g各計數(shù)點間均略掉4個點。）

①先測定S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆.

②比較S₂－S₁；S₃－S₂；S₄－S₃；S₅－S₄與S₆－S₅是否相等

③若第二步的結(jié)論是肯定的，即可利用

求出打b、c、d、e、f各點時紙帶運動的瞬時速度。

⑵測定勻變速直線運動加速度

當確認圖四--1的紙帶對應(yīng)的運動是勻加速直線運動時，即可用下列兩種方法測出其加速度：

方法一、逐差法。

加速度的各個測量值可用下列各式求出：

然后再對其求平均值，即可得出加速度的測量值。

應(yīng)用此法得出的加速度的測量值為

其效果相當于針對從打a點到打d點，和打d點到打g點的過程直接應(yīng)用求加速度（見圖四--2）

方法二、速度圖象法。

利用，，，，測出打b、c、d、e、f各點時的瞬時速度，然后做出如圖四--3所示的圖象。依據(jù)圖象可求出其斜率——紙帶運動的加速度。

【點評】①掌握兩個物理量（速度和加速度）的測量；②掌握三種處理數(shù)據(jù)的方法——平均速度法、逐差法和作圖法。

2.驗證牛頓運動定律

【例4】某同學設(shè)計了一個“探究加速度與物體所受合力F及質(zhì)量m的關(guān)系”實驗。如圖四—4（a）為實驗裝置簡圖，A為小車，B為電火花計時器，C為裝有砝碼的小桶，D為一端帶有定滑輪的長方形木板，實驗中認為細繩對小車拉力F等于砝碼和小桶的總重量，小車運動加速度a可用紙帶上打的點求得。

（1）圖四--4（b）為某次實驗得到的紙帶，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為      m/s²．（保留二位有效數(shù)字）

（2）在“探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系”時，保持砝碼和小桶質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量m ，分別得到小車加速度a與質(zhì)量m數(shù)據(jù)如下表：

根據(jù)表中數(shù)據(jù)，為直觀反映F不變時a與m的關(guān)系，請在圖四—4(c)方格坐標紙中選擇恰當物理量建立坐標系，并作出圖線。（如有需要，可利用上表中空格）

（3）在“探究加速度與力的關(guān)系”時，保持小車的質(zhì)量不變，改變小桶中砝碼的質(zhì)量，該同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力F圖線如圖四—4（d）,該圖線不通過坐標原點，試分析圖線不通過坐標原點的原因。

【解析】（1）應(yīng)用逐差法可得小車的加速度大小為3.2m/s²；（2）將小車加速度a與質(zhì)量m數(shù)據(jù)表填寫完整，圖線如圖四—4（c）^/所示；⑶實驗前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分。

【點評】①掌握控制變量法；②能用逐差法計算加速度；③熟練掌握通過描繪、分析線性圖線驗證和探究物理規(guī)律的方法；④理解平衡摩擦力的意義，掌握平衡摩擦力的方法。

3.探究動能定理

【例5】某同學為探究“恒力做功與物體動能改變的關(guān)系”，設(shè)計了如下實驗，他的操作步驟是：

①擺好實驗裝置如圖四—5所示。

②將質(zhì)量為200g的小車拉到打點計時器附近，并按住小車。

③在質(zhì)量為10g、30g、50g的三種鉤碼中，他挑選了一個質(zhì)量為50g的鉤碼掛在拉線的掛鉤P上。

④釋放小車，打開電磁打點計時器的電源，打出一條紙帶。

（1）在多次重復(fù)實驗得到的紙帶中取出自認為滿意的一條。經(jīng)測量、計算，得到如下數(shù)據(jù)：①第一個點到第N個點的距離為40.0cm。②打下第N點時小車的速度大小為1.00m/s。該同學將鉤碼的重力當作小車所受的拉力，算出：拉力對小車做的功為                        J，小車動能的增量為                                   J.

（2）此次實驗探究結(jié)果，他沒能得到“恒力對物體做的功，等于物體動能的增量”，且誤差很大。顯然，在實驗探究過程中忽視了各種產(chǎn)生誤差的因素。請你根據(jù)該同學的實驗裝置和操作過程幫助分析一下，造成較大誤差的主要原因是：                                             。

【解析】（1）0.196、 0.100 ；（2）①小車質(zhì)量沒有遠大于鉤碼質(zhì)量；②沒有平衡摩擦力；③操作錯誤：先放小車后開電源。

【點評】①理解小車質(zhì)量必須遠大于鉤碼質(zhì)量的物理意義；②能夠正確分析實驗的主要誤差來源。

4.驗證機械能守恒定律

⑴方法一：

①選出合格的紙帶（第1、2個點間距大約為），將紙帶上的第1個計時點記為0，從比較清晰的計時點開始依次記為1、2、3、4、5…….（見圖四--6）。

②測出紙帶上1、2、3、4、5……各個計時點到計時點0的距離(即下落的高度)h₁、h₂、h₃、h₄、h₅ …….

③利用“做勻變速直線運動的質(zhì)點在某時刻的瞬時速度，等于以該時刻為中間時刻的那段時間的平均速度”規(guī)律測出打2、3、4、5……各點時重錘下落的瞬時速度v₂、v₃、v₄、v₅ …….(……)

④比較2gh₂、2gh₃、2gh₄、2gh₅ …….與是否相等，從而驗證機械能是否守恒。

⑵方法二：

①放棄最初的模糊不清的記時點，選擇一個清晰的點記為0，再從適當?shù)木嚯x上將記時點依次編號為1、2、3、4、5……

②利用“做勻變速直線運動的質(zhì)點在某時刻的即時速度，等于以該時刻為中間時刻的那段過程的平均速度”規(guī)律，測出打0號點時重錘下落的瞬時速度v₀及打1、2、3、4、5……各點時重錘下落的瞬時速度v₁、v₂、v₃、v₄、v₅ ……分別測出0號點到1、2、3、4……各點的距離h₁、h₂、h₃、h₄……（如圖四--7）．

分別比較與、與、與、與……是否相等，若這些關(guān)系在誤差允許的范圍內(nèi)近似相等，則機械能守恒就得到了驗證。

【點評】深刻理解兩種實驗方法的物理實質(zhì)（前者是，后者是），基于這兩種物理實質(zhì)還可以設(shè)計出多種驗證機械能守恒定律的實驗方案，請讀者思考。

 (二)其它力學實驗

1.探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系

利用如圖四--8裝置，改變鉤碼個數(shù)，測出彈簧總長度和所受拉力（鉤碼總重量）的多組對應(yīng)值，填入表中，算出對應(yīng)的彈簧的伸長量。在坐標系中描點，根據(jù)點的分布作出彈力F隨伸長量x而變的圖象，從而確定F-x間的函數(shù)關(guān)系。解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義及其單位。

該實驗要注意區(qū)分彈簧總長度和彈簧伸長量。對探索性實驗，要根據(jù)描出的點的走向，嘗試判定函數(shù)關(guān)系。（這一點和驗證性實驗不同。）

【例6】某同學用如圖四--8所示裝置做探究彈力和彈簧伸長關(guān)系的實驗。他先測出不掛砝碼時彈簧下端指針所指的標尺刻度，然后在彈簧下端掛上砝碼，并逐個增加砝碼，測出指針所指的標尺刻度，所得數(shù)據(jù)列表如下：（重力加速度g=10m/s²）

     (1)根據(jù)所測數(shù)據(jù)，在圖四—9（a）坐標紙上作出彈簧指針所指的標尺刻度x與砝碼質(zhì)量m的關(guān)系曲線。

(2)根據(jù)所測得的數(shù)據(jù)和關(guān)系曲線可以判斷，在     N范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長關(guān)系滿足胡克定律。這種規(guī)格彈簧的勁度系數(shù)為       N/m..

【解析】⑴標尺刻度x與砝碼質(zhì)量m的關(guān)系曲線如圖四—9（b）所示，可以看出，在0～5.0N之間，彈簧的彈力與伸長量是成正比的，當彈力大于5N后，彈力與伸長量已經(jīng)不是正比關(guān)系了（實際上已經(jīng)超出彈簧的彈性限度了）。（2）由可得k=26N/m.故答案為 0～5，26.

【點評】①應(yīng)該注意選取適當?shù)臉硕?；②?yīng)該注意只有彈簧處于彈性限度內(nèi)，坐標圖線才是直線；③應(yīng)該明確圖線的物理意義。

2.互成角度度兩個力的合成

本實驗需要明確三個問題：

⑴本實驗使用的測力計的量程通常為0～5N，分度值是0.1N.使用彈簧時應(yīng)該注意：①使用前先將測力計的指針調(diào)零，再將兩個測力計的掛鉤鉤在一起，向相反方向拉，兩測力計示數(shù)相同方可使用；②實驗時，測力計不能超量程；③讀數(shù)時，應(yīng)該準確到0.1N.

⑵在同一次實驗中，畫力的圖示選定的標度要相同，并且要恰當選定標度，使力的圖示稍大一些，并嚴格按力的圖示要求和幾何作圖法作出合力。

⑶本實驗的主要誤差來源：測力計本身、讀數(shù)誤差和作圖誤差。本實驗允許的誤差范圍是：，。對于誤差、和超過誤差范圍的數(shù)據(jù)應(yīng)該認真分析原因。

3.用單擺測定重力加速度

⑴本實驗需要注意的四個問題：

①擺長的測量：讓單擺自由下垂，用米尺量出擺線長L^/（讀到0.1mm），用游標卡尺量出擺球直徑（讀到0.1mm）算出半徑r，則擺長L=L^/+r；

②開始擺動時需注意：擺角要小于5°（保證單擺做簡諧運動），并且不要使擺動成為圓錐擺；

③必須從擺球通過最低點時開始計時，測出單擺做50次全振動所用時間，算出周期的平均值T；

④改變擺長重做幾次實驗，獲取多組實驗數(shù)據(jù)。

⑵本實驗需要掌握的兩種數(shù)據(jù)處理方法:

方法一:平均值法。

用數(shù)個擺長不同的單擺作實驗，分別測出其擺長和振動周期，再求出與之對應(yīng)的重力加速度測量值，然后對這些重力加速度的測量值求平均值。

方法二：圖象法。

利用實驗數(shù)據(jù)作出圖象，然后利用該圖象求重力加速度（，其中為圖象的斜率）。

4.驗證動量守恒定律

本實驗需要掌握的五種常見實驗方案：

方案一：用簡易的斜槽軌道。

由于v₁、v₁^/、v₂^/均為水平方向，且它們的豎直下落高度都相等，所以它們飛行時間相等，若以該時間為時間單位，那么小球的水平射程的數(shù)值就等于它們的水平速度。在圖四--10中分別用OP、OM和ON表示。因此只需驗證：m₁?OP=m₁?OM+m₂?ON即可。

注意事項：

⑴必須以質(zhì)量較大的小球作為入射小球（保證碰撞后兩小球都向前運動）。

⑵小球落地點的平均位置要用圓規(guī)來確定：用盡可能小的圓把所有落點都圈在里面，圓心就是落點的平均位置。

⑶所用的儀器有：天平、刻度尺、碰撞實驗器、復(fù)寫紙、白紙、重錘、兩個直徑相同質(zhì)量不同的小球、圓規(guī)。

⑷若被碰小球放在斜槽末端的小支柱上，那么兩小球?qū)⑼瑫r做平拋運動，于是驗證式就變?yōu)椋?em>m₁?OP=m₁?OM+m₂?（ON-2r），這樣我們還需要應(yīng)用游標卡尺測量兩個小球的直徑。

方案二：用斜面小車和打點記時器。

裝置如圖四--11所示：斜面（長木板）；墊塊；打點器；拖有紙帶的小車A；沾有橡皮泥的小車B；紙帶等。

    實驗步驟：

①用天平分別測出小車A和沾有橡皮泥的小車B的質(zhì)量；

②適當墊高長木板固定有打點計時器的一端，使小車恰好能靜止在木板上，且稍加推動即能沿長木板勻速下滑；

③將小車B輕輕地放在長木板的中部，把小車A靠近打點器，并將其紙帶穿過打點器；

④先開動打點計時器，然后用適當?shù)牧ρ匦泵嫦蛳峦菩≤?em>A一下，使小車A沿長木板向下勻速運動，運動過程中與小車B相碰，且相碰后連在一起繼續(xù)向下運動。在此過程中打點器便在紙帶上打出了一連串的計時點（如圖四--12）

⑤對紙帶上的計時點進行必要的測量，結(jié)合已測出的兩小車的質(zhì)量，便可驗證兩小車在相碰過程中動量是否守恒，驗證式為.

方案三：利用單擺裝置。

如圖四—13所示，質(zhì)量為m_A的鋼球A用細線懸掛于O點，質(zhì)量為m_B的鋼球B放在離地面高為H的小支柱上，O點到小球A的距離為L，小球釋放前懸線伸直且懸線與豎直方向的夾角為α.小球A釋放后到最低點與B發(fā)生正碰，碰撞后，B做平拋運動，A小球把輕桿指針OC推移到與豎直方向成夾角γ的位置，在地面上鋪一張帶有復(fù)寫紙的白紙D.保持α角度不變，多次重復(fù)，在白紙上記錄了多個B球的落地點。

要驗證動量守恒定律  需要測量的物理量有：①兩個小球的質(zhì)量m_A、m_B、碰撞前后的速度、 、.②碰撞前小球A的速度可以由機械能守恒定律算出；碰撞后小球A的速度也可以由機械能守恒定律算出；碰撞后小球B作平拋運動，由平拋知識和  得 ．

方案四：利用彈簧。

①先測出滑塊A、B的質(zhì)量M、m及滑塊與桌面的動摩擦因數(shù)，查出當?shù)氐闹亓铀俣?/span>g；

②用細線將滑塊A、B連接，使A、B間的彈簧處于壓縮狀態(tài)，滑塊B緊靠在桌邊；

③剪斷細線，測出滑塊B做平拋運動落地時的水平位移為s₁，滑塊A沿桌面滑行距離為s₂．

④如果動量守恒，須滿足的關(guān)系是.

方案五：利用氣墊導(dǎo)軌。

氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實驗儀器。它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊，使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上，滑塊在導(dǎo)軌上的運動可視為沒有摩擦。我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌以及滑塊A和B來驗證動量守恒定律，實驗裝置如圖四--15所示(彈簧的長度忽略不計)，采用的實驗步驟如下：

①用天平分別測出滑塊A、B的質(zhì)量m_A、m_B；

②調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平；

③在A和B間放入一個被壓縮的輕彈簧，用電動卡銷鎖定，靜止放置在氣墊導(dǎo)軌上；

④用刻度尺測出滑塊A的左端至C擋板的距離L₁，滑塊B的右端到D擋板的距離L₂；

⑤按下電鈕放開卡銷，同時使分別記錄滑塊A、B運動時間的計時器開始工作。當A、B滑塊分別碰撞C、D擋板時停止計時，記下滑塊A、B分別到達擋板C、D的運動時間t₁和t₂；

⑥利用上述測量的實驗數(shù)據(jù)，驗證動量守恒定律的表達式是.

（三）基于電阻的電學實驗

1.實驗電路的基本組成

實驗電路一般分兩個部分：供電電路部分與測量電路部分。供電電路部分，由電源、開關(guān)和滑動變阻器按一定方式連接。測量電路由電表、電阻箱、待測電阻等元件按一定要求連接。

⑴供電電路部分——滑動變阻器

①滑動變阻器的結(jié)構(gòu)及其連接方式

滑動變阻器是通過改變接入電阻絲的長度，可連續(xù)改變電阻值的可變電阻器。用它可以調(diào)節(jié)電路中電流的大小及兩點間的電壓。滑動變阻器的結(jié)構(gòu)如圖四--16所示，由表面涂有氧化絕緣層的粗細均勻的電阻絲（AB）密繞在瓷管上，滑動片（P）與電阻絲緊密接觸（接觸部分的氧化層已刮掉），且能在滑桿（CD）上左右滑動，根據(jù)，電阻的大小與接入電阻絲長度成正比，連續(xù)改變接入電阻的大小，結(jié)構(gòu)簡單操作方便。在實際使用中有兩端接入串聯(lián)限流與三端接入并聯(lián)分壓兩種接入形式。圖四--17是二端接入串聯(lián)限流式電路，圖四--18是三端接入并聯(lián)分壓式電路。

②連接方式的選擇方法

限流式電路可省略一條耗電支路，分壓式電路使電壓調(diào)整范圍更大。具體采用哪種電路，需要根據(jù)實驗要求、所給的實驗器材規(guī)格作出最佳選擇。通常選定電路的參考依據(jù)是：

ⅰ.所給滑動變阻器的總阻值遠小于測量電路電阻值，選用分壓式電路；

ⅱ.要求測量電路中電壓或電流變化范圍較大，或明確提出電壓是從零開始連續(xù)可調(diào)，選用分壓式；

ⅲ.所給滑動變阻器阻值很大，遠大于測量電路電阻值，選限流式電路較好；

ⅳ.在限流、分壓電路均可用時，建議采用限流式電路較節(jié)能；

ⅴ.若采用限流電路，電路中的最小電流仍超過用電器的額定電流時，必須選用分壓電路。

ⅵ.電學實驗過程中必須遵循的原則是：確保實驗器材的安全正常使用、最大限度準確獲得實驗數(shù)據(jù)減少誤差、實驗設(shè)計要易于操作、能耗少。

⑵測量電路部分——伏安法測電阻的兩種電路

①兩種電路的誤差分析

由于實驗原理不完善、測量儀表不準確、實驗環(huán)境變化帶來的誤差，統(tǒng)一稱為系統(tǒng)誤差。這里所說的系統(tǒng)誤差，特指由于實驗原理不完善所帶來的系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差具有確定的方向性，只要找出其產(chǎn)生的原因，就可采取適當措施，最大程度地減小誤差。

在伏安法測量電阻的過程中，實際使用的電流表有內(nèi)阻R_A（約為零點幾～幾十歐姆），電壓表有內(nèi)阻R_V（約為幾十kΩ～幾千kΩ），所以在伏安法測電阻的電路設(shè)計上，無論是圖四--19還是圖四--20均存在不可避免的系統(tǒng)誤差。設(shè)實驗中電流表、電壓表示數(shù)分別為I、U。

圖四--19電路是忽略了電壓表的分流I_V。

測量值；　真實值；所以測量值偏小。

圖四--20電路是忽略了電流表分壓U_A。

測量值； 真實值；所以測量值偏大。

②選擇電路的兩類方法

ⅰ.直接比較法：在已知電表內(nèi)阻R_A、R_V及待測電阻R_X的范圍時，可直接確定電路。

當，選用電流表外接電路；當，選用電流表內(nèi)接電路。

ⅱ.測試判斷法：在R_A、R_V、R_X均末知時，可采用以下方法來確定電路。按圖四--21接好電路，通電后，電流表正常顯示。用電壓表的一個線頭S，先后試觸A、B兩點，若在兩次試觸過程中電流表示數(shù)有明顯變化，則S應(yīng)接在B點，采用電流表內(nèi)接形式；若電壓表示數(shù)變化較明顯，則S應(yīng)接在A點，采用電壓表外接電路。

【思考】若S接觸到A點時，電壓表示數(shù)是2.8V，電流表示數(shù)是5mA；當S接觸到B點時，電壓表示數(shù)是3.0V，電流表示數(shù)是4mA。為了較準確地測量R_X的值，S應(yīng)接在哪一點？測量值R_X的較準確值是    Ω。測量值與真實值比較，偏差的情況是怎樣？

【答案】（接B點，750Ω，測量值偏大）

2. 基本實驗電路

要較好地設(shè)計出符合要求的電路，下列各種基本電路及原理需要較為熟悉。

⑴測電阻Rx的方法（如圖四--22A、圖四--22B、圖四--22C）

⑵測電壓表內(nèi)阻R_V的方法（如圖四--23A、圖四--23B、圖四—23C）

⑷描繪小燈泡伏安特性曲線電路（如圖四--25）；

⑸測電源電動勢和內(nèi)阻（E、r）的方法（如圖四--26A、圖四--26B、圖四--26C）

【注】兩種U-I法的誤差分析（如圖四—27、圖四--28）：

3. 實例剖析

綜觀最近5全國各地高考物理電學實驗設(shè)計性試題，不難發(fā)現(xiàn)此類試題的命題特點是：①以教科書中呈現(xiàn)的實驗電路為原型；②通過巧妙設(shè)置試題條件改變原型實驗電路中相關(guān)參數(shù)，使電表讀數(shù)要么超量程，要么過小。

解決此類問題的策略：根據(jù)電學實驗三原則（即安全性原則、準確性原則、方便性原則）和試題條件對相應(yīng)的基本電路圖（見P20～23頁）進行選擇或適當修改，就可以順利得出答案，這種思路的實質(zhì)上就是按圖索驥。

【例7】（2010天津卷）要測量電壓表V₁的內(nèi)阻R_V，其量程為2V，內(nèi)阻約2KΩ。實驗室提供的器材有：

電流表A，量程0.6A，內(nèi)阻約0.1Ω；

電壓表V₂，量程5V，內(nèi)阻為5KΩ；

定值電阻R₁，阻值30Ω；定值電阻R₂，阻值為3KΩ；

滑動變阻器R₃，最大阻值100Ω，額定電流1.5A；

電源E，電動勢6V，內(nèi)阻約0.5Ω；開關(guān)S一個，導(dǎo)線若干。

①有人擬將待測電壓表V₁和電流表A串聯(lián)接入電壓合適的測量電路中，測出V₁的電壓和電流，再計算出R_V。該方案實際上不可行，其最主要的原因是              ；

②請從上述器材中選擇必要的器材，設(shè)計一個測量電壓表V₁內(nèi)阻R_V的實驗電路。要求測量盡量準確，實驗必須在同一電路中，且在不增減元件的條件下完成。試畫出符合要求的實驗電路圖（圖中電源與開關(guān)已連接好），并標出所選元件的相應(yīng)字母代號：           

③由上問寫出V₁內(nèi)阻R_V的表達方式，說明式中各測量量的物理意義。

【解析】?。蓤D四--23A、圖四--23B、圖四—23C可知測量電壓表V₁的內(nèi)阻R_V的基本電路圖：圖四――３０、圖四—31、圖四--32。

ⅱ．選擇（或修改）方案：依據(jù)試題電流表A和電壓表V₁的參數(shù)，易得圖四――３０Ｕ－Ｉ法上圖電流表Ａ不能準確測量出流過伏特表V₁的電流，舍棄；試題提供的器材沒有電阻箱，故圖四――３０Ｕ－Ｉ法下圖和圖四--32不能實現(xiàn)，舍棄；依據(jù)電壓表V₁和電壓表V₂的量程，易得圖四—31上圖應(yīng)舍棄，圖四—31下圖符合要求。綜上所述，符合要求的實驗電路圖如圖四—33所示。

ⅲ．

【例8】（2010福建卷）如圖四--34所示是一些準備用來測量待測電阻阻值的實驗器材，器材及其規(guī)格列表如下： 

為了能正常進行測量并盡可能減小測量誤差，實驗要求測量時電表的讀數(shù)大于其量程的一半，而且調(diào)節(jié)滑動變阻器能使電表讀數(shù)有較明顯的變化。請用實線代替導(dǎo)線，在所給的實驗器材圖中選擇若干合適的器材，連成滿足要求的測量阻值的電路。

【解析】ⅰ. 由圖四--22A、圖四--22B、圖四--22C可知測量阻值的基本電路圖：圖四—35、圖四—36、圖四—37、圖四--38。

ⅱ.選擇（修改）方案：因為缺少必要的儀器，易知圖四—36、圖四—37和圖四—38三個方案無法實現(xiàn)。可供我們應(yīng)用的方案只有圖四—35.依據(jù)試題提供儀器的參數(shù)可知，若用圖四—35測量阻值，安培表示數(shù)過小，誤差較大，所以應(yīng)該舍棄安培表。須知已知阻                       

值的伏特表可以當做安培表使用（已知阻值的安培表可以當做伏特表使用），考慮到的量程，可得測量阻值的電路如圖四—39所示。

（四）其它電學實驗

1. 練習使用多用電表

⑴利用多用電表測電阻

①電阻調(diào)零；②選擇適當?shù)谋堵省＂蹖蓚€測試表筆短接，調(diào)節(jié)調(diào)零電阻，使表針指向零電阻(即最右邊的刻度)；④將被測電阻接在兩個測試表筆之間，讀出指針指出的示數(shù)，乘以當前所選用的倍率，即為該電阻的阻值；⑤測完后將選擇開關(guān)置于OFF檔或交流電壓最高檔。

【說明】所謂“適當”，即實施測量時，表針指在表盤的中間區(qū)域。之所以這樣要求，是因為指針指在表盤的中間區(qū)域時讀數(shù)誤差較小?？衫脠D四--40舉例分析：

設(shè)待測電阻大約1500Ω，若倍率取“×100”時，則測量時表針指在表盤中間示數(shù)“15”附近，其測量精度為100Ω；若倍率取“×10”，則測量時表針將指在表盤左端示數(shù)“100~200”之間，其測量精度約為500Ω；若倍率取“×1k”，則測量時表針將指在示數(shù)“1～2”之間，其測量精度約為500Ω。顯然倍率取“×100”，表針指在表盤的中間區(qū)域時測量精度較高，測量誤差較小。

⑵利用多用電表判斷二極管的正負極

①原理：由于二極管的正反向電阻有很大的區(qū)別(正向電阻很小，而反向電阻很大)，所以可以用多用電表測其正反向電阻，即可確定其正負極（即確定二極管的導(dǎo)電方向）。

②方法：用多用電表的歐姆檔測二極管兩個方向的電阻，所測電阻較小的那一次，與多用表的黑表筆所連接的那個極就是二極管的正極。

⑶利用多用電表探測黑箱

【例9】如圖四--41所示，黑箱上有三個接點A、B、C，任意兩個接點間最多只接一個元件，黑箱內(nèi)所接的元件不超過兩個。

【解析】測量過程及結(jié)論判定：

①用直流電壓擋測量，A、B、C三點間均無電壓；說明箱內(nèi)無電源。

②用歐姆擋測量，A、C間正、反接阻值不變，說明A、C間有一個電阻。

③用歐姆擋測量，黑表筆接A紅表筆接B時測得的阻值較小，反接時測得的阻值較大，說明箱內(nèi)有一個二極管，可能在AB間，也可能在BC間，如圖四—42、圖四—43所示。

④用歐姆擋測量，黑表筆接C紅表筆接B測得阻值比黑表筆A紅表筆接B時測得的阻值大，說明二極管在AB間。所以黑箱內(nèi)的兩個元件的接法肯定是如圖四—42所示。

【一般方法】判斷黑箱內(nèi)元件的思路：

2.傳感器的簡單使用

⑴熱敏電阻特性實驗

【例10】熱敏電阻是傳感電路中常用的電子元件?，F(xiàn)用伏安法研究熱敏電阻在不同溫度下的伏安特性曲線，要求特性曲線盡可能完整。已知常溫下待測熱敏電阻的阻值約4~5Ω．熱敏電阻和溫度計插入帶塞的保溫杯中，杯內(nèi)有一定量的冷水，其它備用的儀表和器具有：盛有熱水的熱水杯（圖中未畫出）、電源（3V、內(nèi)阻可忽略）、直流電流表（內(nèi)阻約1Ω）、直流電壓表（內(nèi)阻約5kΩ）、滑動變阻器（0~20Ω）、開關(guān)、導(dǎo)線若干。

⑴在圖四--44（甲）的方框中畫出實驗電路圖，要求測量誤差盡可能小。

⑵根據(jù)電路圖，在圖四--44（乙）的實物圖上連線。

⑶簡要寫出完成接線后的主要實驗步驟___________________________________。

【解析】⑴用伏安法測熱敏電阻在不同溫度下的伏安特性曲線，要求特性曲線盡可能完整，所以滑動變阻器必須用分壓接法；因待測熱敏電阻的阻值約4～5Ω，遠小于電壓表5kΩ的電阻，所以必須用電流表外接法，實驗圖如圖四—45（甲）所示。

（2）實驗圖連線如圖四—45（乙）所示。

（3）主要實驗步驟如下：

①往保溫杯中加入一些熱水，待溫度穩(wěn)定時讀出溫度計值；

②調(diào)節(jié)滑動變阻器，快速測出幾組電流表和電壓表的值；

③重復(fù)①、②，測量不同溫度下的數(shù)據(jù)；

④繪出各測量溫度下熱敏電阻的伏安特性曲線。

⑵光敏電阻特性實驗

本實驗需要掌握的要點為該實驗的實驗步驟：

①       將多用電表的選擇開關(guān)置于歐姆檔，選擇適當?shù)谋堵?，將兩支表筆短接后調(diào)零；

②       把多用表的兩支表筆接到光敏電阻的兩個輸出端，如圖四—46所示，觀察表盤指示的光敏電阻的阻值，記錄下來；

③       將手張開放在光敏電阻的上方，擋住部分照射到光敏電阻的光線，觀察表盤所示光敏電阻阻值的變化，記錄下來；

④       上下移動手掌，觀察表盤所示光敏電阻阻值的變化；

⑤       拆開裝置，將多用表的選擇開關(guān)置于OFF檔或交流最高檔，將儀器按原樣整理好。

⑶磁電傳感器——霍爾元件的應(yīng)用

霍爾元件能夠把磁感強度(磁學量)轉(zhuǎn)換為電壓(電學量)。如圖四--47所示，在一個很小的矩形半導(dǎo)體薄片上，制作四個電極C、D、E、F，就制成為一個霍爾元件?；魻栯妷海?span style="position: relative;top:12.0pt">   其中k為比例系數(shù)，稱為霍爾系數(shù)，其大小與薄片的材料有關(guān)。一個霍爾元件的厚度d、比例系數(shù)k為定值，再保持I恒定，則電壓U_H的變化就與B成正比，因此，霍爾元件又稱磁敏元件。

霍爾效應(yīng)：外部磁場使運動的載流子受到洛侖茲力，在導(dǎo)體板的一側(cè)聚集，在導(dǎo)體板的另一側(cè)會出現(xiàn)多余的另一種電荷，從而形成橫向的電場；橫向電場對電子施加與洛侖茲力相反的靜電力，當靜電力與洛侖茲力達到平衡時，導(dǎo)體板兩側(cè)會形成穩(wěn)定的電壓。

設(shè)圖四--47中CD方向長度為L₂，則：

根據(jù)電流的微觀解釋  I＝nqSv 

整理后，得：，令，其中n為材料單位體積的帶電粒子個數(shù)，q為單個帶電粒子的電荷量，它們均為常數(shù)，所以有：.

（五）熱學實驗

用油膜法估測分子的大小的實驗步驟：

①實驗前應(yīng)預(yù)先計算出每滴油酸溶液中純油酸的實際體積：先了解配好的油酸溶液的濃度，再用量筒和滴管測出每滴溶液的體積，由此算出每滴溶液中純油酸的體積V.

②油膜面積的測量：油膜形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，將油膜的形狀用彩筆畫在玻璃板上；將玻璃板放在坐標紙上，以1cm邊長的正方形為單位，用四舍五入的方法數(shù)出油膜面積的數(shù)值S（以cm²為單位）。

③由d=V/S算出油膜的厚度，即分子直徑的大小。

（六）光學實驗

1.測定玻璃的折射率

⑴測定玻璃折射率實驗的幾種變式

①改變平行玻璃磚本身的特征

【例11】一塊玻璃磚有兩個相互平行的表面，其中一個表面是鍍銀的（光線不能通過此表面）.現(xiàn)要測定此玻璃的折射率，給定的器材還有：白紙、鉛筆、大頭針4枚（、、、）、帶有刻度的直角三角板、量角器。實驗時，先將玻璃磚放到白紙上，使上述兩個相互平行的表面與紙面垂直。在紙上畫出直線和，表示鍍銀的玻璃表面，表示另一表面，如圖四--48所示。然后，在白紙上豎直插上兩枚大頭針、.用、的連線表示入射光線。

ⅰ.為了測量折射率，應(yīng)如何正確使用大頭針、？ 試在圖四--48中標出、的位置。

ⅱ.然后，移去玻璃磚與大頭針。試在圖四—48中通過作圖的方法標出光線從空氣到玻璃中的入射角 與折射角.簡要寫出作圖步驟

ⅲ.寫出用、表示的折射率公式          。

【解析】ⅰ.在一側(cè)觀察、 （經(jīng)折射，反射，再經(jīng)折射后）的像，在適當?shù)奈恢貌迳?span style="position:relative;top:6.0pt">，使得 與、的像在一條直線上，即讓擋住、的像；再插上，讓它擋住（或）的像和.、的位置如圖四—49；

ⅱ.過、作直線與交于；過、作直線與交于；利用刻度尺找到的中點；過點作的垂線，過點作的垂線與相交與，如圖四--49所示，連接；,；ⅲ.

②改變數(shù)據(jù)處理方法

【例12】某同學由于沒有量角器，在完成了光路圖以后，以O點為圓心，10.00cm長為半徑畫圓，分別交線段OA于A點，交O、O’連線延長線于C點，過A點作法線NN’的垂線AB交于B點，過C點作法線NN’的垂線CD交NN’于D，如圖四--50所示，用刻度尺量得OB = 8.00cm，CD = 4.00cm。由此可得出玻璃的折射率為              。

【解析】如圖四--50所示，入射角AOB的正弦值；

折射角DOC的正弦值；

因此，折射率

在直角三角形AOB中，OB = 8.00cm，AO=10.00cm，所以AB=6.00cm

⑵誤差分析

【例13】用插針法測定玻璃磚折射率的實驗中，甲、乙、丙三位同學在紙上畫出的界面aa′、bb′與玻璃磚位置的關(guān)系分別如圖四--51①、②和③所示，其中甲、丙同學用的是矩形玻璃磚，乙同學用的是梯形玻璃磚。他們的其他操作均正確，且均以 aa′、bb′為界面畫光路圖。則

甲同學測得的折射率與真實值相比     （填“偏大”、“偏小”或“不變”）

乙同學測得的折射率與真實值相比     （填“偏大”、“偏小”或“不變”）

丙同學測得的折射率與真實值相比     （填“偏大”、“偏小”或“不變”）

答案：偏小；不變；可能偏大、可能偏小、可能不變。

【解析】圖解法。

甲同學測得的折射率與真實值相比偏??；分析如圖四--52a所示：bb^/的位置移動導(dǎo)致折射角偏大。

乙同學測得的折射率與真實值相比不變；分析如圖四--52b所示：aa′與bb′不平行，不影響折射角的測量。

丙同學測得的折射率與真實值相比可能偏大、可能偏小、可能不變；分析如圖四--52c(這種情況不變)、圖四--52d（這種情況因為折射角偏大致使折射率偏?。D四--52e（這種情況因為折射角偏小致使折射率偏大）所示。

    【點評】①減小實驗誤差的做法：入射角宜在之間，確定入射光線的兩枚大頭針和確定出射光線的兩枚大頭針距離均應(yīng)盡量大些，兩邊界線應(yīng)該畫準并且玻璃磚不能移動；②掌握處理實驗數(shù)據(jù)的兩種方法。

2.用雙縫干涉測光的波長

【例14】圖四--53①是利用雙縫干涉測某單色光波長的實驗裝置．測得雙縫屏到毛玻璃屏的距離為0.2m、雙縫的距離為0.4mm．圖四--53②是通過該儀器的觀測裝置看到毛玻璃屏上的干涉圖樣，其中1、2、3、4、5……是明條紋的編號．圖四--53③、圖四--53④是利用該儀器測光的波長時觀察到的情景，圖四--53③是測第1號明條紋的位置，此時觀測裝置上千分尺的讀數(shù)為       mm，圖四--53④是測第4號明條紋的位置，此時觀測裝置上千分尺的讀數(shù)為        mm。根據(jù)上面測出的測量數(shù)據(jù)可知，被測光的波長為             nm。

【解析】圖四--53③是測第1號明條紋的位置，此時觀測裝置上千分尺的讀數(shù)為0.500mm，圖四--53④是測第4號明條紋的位置，此時觀測裝置上千分尺的讀數(shù)為2.980mm；顯然.根據(jù)上面測出的測量數(shù)據(jù)可知，被測光的波長為

【點評】⑴本實驗需要考生熟記光具座上的光學元件并明確如何擺放；⑵考生應(yīng)熟練掌握實驗步驟（①將光源和遮光筒安在光具座上，調(diào)整光源的位置，使光源發(fā)出的光能平行地進入遮光筒并照亮光屏；②放置單縫和雙縫，使縫相互平行，調(diào)整個光學元件的間距，觀察白光的雙縫干涉圖樣；③在光源和單縫間放置濾光片，使單一顏色的光通過后觀察單色光的雙縫干涉圖樣；④用米尺測出雙縫到屏的距離L，用測量頭測出相鄰的兩條明條紋（或暗條紋）的距離；⑤利用條紋間距公式，求單色光的波長；⑥換用不同顏色的濾光片，觀察干涉圖樣的異同，并求出相應(yīng)的波長。）；⑶能夠應(yīng)用條紋間距公式進行定性分析和定量計算。

結(jié)束語

最近五年高考物理實驗試題的命題特點及對策：

（一）  基本儀器使用類試題是熱點，考生應(yīng)熟練掌握各種基本儀器的使用方法；

（二）  實驗操作類試題是重點，考生應(yīng)該熟練操作考綱要求的所有實驗；

（三）  設(shè)計性實驗歷來都是實驗試題的難點，考生應(yīng)深刻理解教科書中各個基本實驗的實驗原理、明晰實驗步驟、通曉主要的數(shù)據(jù)處理方法，尤為重要的是要注重“一題多解”。