2021年高考物理总复习：物理实验（二）
复习要点
分析物理实验中的八个要点
二、难点剖析
从物理实验本身的特征来看，欲要把握住实验的全过程，就要求把握住实验中的实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验步骤、实验数据、实验误差和注意事项等8个方面。事实上，物理实验习题的命制，往往也是围绕着这8个方面来考查对实验的掌握情况和领悟程度的。正因为如此，可以交过8个方面称为物理实验的要点。
1． 实验目的.
明确实验目的，对实验、对实验方法的设计、对实验仪器的选择，、对实验步骤的安排等，都具有指导性意义。因此，明确实验目的是实验目的是实验过程中最重要的一环，实验过程的所有工作都将是在此基础上展开的。
（1）一般测量性、验证性实验，其实验名称往往就表明了其目的（如“用单摆测定重力加速度”“用油膜法估测分子的大小”等）.
（2）有些研究性实验，其目的并不能从实验名称上简单地反映出来（如“研究匀变速直线运动”等）。 （3）还应注意到，有的实验其目的并不是单一（如“研究平抛物体的运动”“测定金属的电阻率”等）。
2．实验原理。
实验原理，是实验的理论基础。弄懂实验原理，对搞清实验中需观察哪些物理现象，需测量哪些物理量，以及应如何正确分析实验数据从而得到实验结论，应如何正确分析实验误差从而评价实验结论等方面，都有帮助。
3．实验仪器。
任何实验，都必须借助于对具体的实验仪器的操作来完成，尽管实验并不完全等同于实验仪器的操作，但不可否认操作和使用实验仪器是实验过程中最重要的部分。实验仪器是实验的物质的基础。关于实验仪器，应该做到：
（1）了解实验需要用哪种仪器；
（2）对一所给的几个同种仪器，应能作出正确的取舍；
（3）对于实验中用到的仪器，不仅要掌握其正确的使用方法，而且还应熟悉其构造特征，弄懂其工作原理。
4．实验方法。
明确实验目的为实验作好了精神准备；弄懂实验原理为实验消除了理论障碍；合理选择实验仪器又为实验打下了物理基础。接下来关系到实验成败的就是实验方法的设计了。实验方法一般分为操作方法、测量方法和数据处理及误差分析方法几类。
5．实验步骤。
合理的实验步骤，是围绕实验目的，在正确的实验原理指导下设计出的适当的实验方法能够得以实验的具体保证。而实验步骤的安排又依赖于对实验原理的理解和实验方法的领悟，关于实验步骤，实验中要求搞清下列几方面的问题：
（1）是否应该安排某一实验步骤？
（2）某一具体的实验步骤应该如何操作？
（3）对众多的实验步骤应该按怎样的顺序去操作才合理？ 6．实验数据.
实验中所获得的原始数据是用以分析、判断、进而“加工”出实验结论的第一手资料，实验数据是否准备、可靠、完备，对实验结论有着重大的影响。而获得准确、可靠且完备的实验数据，又需要目的明确、原理完善、方法正确，仪器适当和步骤合理。对于实验数据的理解，除了一此物理量的测量值外，还应包括实验中观察到的物理现象以及实验中记录下来的一些有特殊意义的位置等。关于实验数据，一般要求：
（1）搞清实验中应该测量（观察和记录）哪些数据（现象和位置）； （2）掌握对实验数据（现象和位置）的分析和处理的方法。 7．实验误差
实验误差是检验实验质量的量化标准。不懂得怎样分析误差的来源，就无法在实验中注意到尽可能
第 1 页 共 6 页
地减小误差而提高实验的质量；不会分析误差的大小，就无法对实验结论的可靠程度作出客观的评价。因此，对实验误差的分析，也应当是实验基本技能的一个重要方面，这就要求我们：
（1）了解误差的基本知识；
（2）掌握误差分析的基本方法：定性分析误差来源的方法和定量分析误差大小的方法。 8．注意事项
实验过程中应注意的事项，往往是一些并不引人注目，但又关系到实验成败的“细节”问题。通常情况下的注意事项，一般出自如下几个方面：
（1）针对实验原理提出的注意事项。 （2）针对实验仪器提出的注意事项。 （3）针对实验操作提出的注意事项。 （4）针对实验误差提出的注意事项。
例1．为了测定电池的电动势E和内阻r，待测电池、电键、导线配合下列哪组仪器可以达到实验目的（ ）
A．一只电流表和一个电阻箱 B．一只电压表和一个电阻箱 C．一只电流表和一个滑动变阻器
D．一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器 分析：弄懂实验原理是设计并做好实验的关键。
解答：测定电池的电动势E和内电阻r的实验原理是闭合电路的欧姆定律.而该定律可以分别表达在如下三种形式：
（1） E=I（R+r）； （2） E=U+Ur/R； （3） E=U+Ir.
由表达式（1）可知，A组所给出的仪器中，电流表可测I，电阻箱可读R，于是两组数据代入（1）式即可解得一组E、r值，即A组所给出的仪器可以帮助测出E、r.同理，由表达式（2）、（3）可分别判断出B组和D组所给出的仪器亦可以帮助测出E、r.所以应选A、B、D。
例2．在做“验证力的闰行四边形定则”的实验时，为了减小误差，应采取的措施为（ ） A．细绳套要长一些；
B．两个分力F1、F2间的夹角应尽量小； C．两个分力F1F2间的夹角应尽量大； D．两个分力F1、F2的大小应适当大些.
分析：此例要求掌握的是实验中产生误差的原因及减小误差的方法.
解答：细绳套长一些，力的方向的确定可以更加准备；分力F1，F2的大小适当大些，力的大小测量的相对误差可以小些。所以应选A、D.
例3．如图27—1所示，在测定金属的电阻率的实验中，金属导线长约0.8m，直径小于1mm，电阻在5Ω左右，部分实验步骤如下
（1）用米尺测量连入电路部分金属导线的长度，测三次，求出平均值L，在金属导线三个不同的位置上用________测量直径，求出平均值d.
（2）用伏安法测量金属导线的电阻R，试把图27—1所给的器材连成测R，试把图27—1所给的器材连成测R的合适的线路。图中电流表的量程为0.6A，内阻接近1Ω；电压表的量程为3V，内阻为几千欧；电源的电动势为6V，变阻器的阻值为0～20Ω.在闭合电键前，变阻器的滑动触点应处于正确位置. （3）用上面测得的金属导线长度L，直径d和电阻R，可根据电阻率的表达式ρ=_________算出所测金属的电阻率.
分析：注意到测金属丝直径时应用的工具及伏安法测电阻时电路的选择 解答：（1）螺旋测微器.（2）用安培表外接，闭合开关前变阻器应调到阻值最大，图略.（3）ρ=
第 2 页 共 6 页
?d2R4L
图27—1
例4．有两只电压表A和B，量程已知，内阻不知等于多少，另有一干电池，它的内阻不能忽略。但不知等于多少，只用这两只电压表，电键和一些连接用导线，能否通过测量计算出这个电池的电动势（已知电动势不超过电压表的量程，干电池不许拆开）？ （1）画出你测量时所用的电路图.
（2）以测得的量为已知量，导出计算电动势的式子。 解答：（1）测量时电路图如图27—2所示.
图27—2
（2）由上电路图有，S1闭合，VA的读数为UA，S2闭合VA，VB的读数分别为U/A、UB，则 E=I1（RA+r） E=I2(RA+RB+r)
因为UA=I1RA，U/A=I2RA. UB=I2RB 由此可解答 E=
○○○
uAuB /uA?uA例5．用三棱镜做测定玻璃的折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P1的偈被P1挡住；接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P1、P2、P3的像P4挡柱P1、P2、P3的像，在纸上标明大头针的位置和三
棱镜轮廓，如图27—3所示。
①在本题的图上画出所需的光路。
②为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是 __________，在图上标出它们.
③计算折射率的公式是n=_____________.
分析：该实验的基本原理是折射定律，画出光路
据此即可得n. 图27—3
解答：①如图27—3，连接P1、P2，标上箭头表示入射光线，连接P3、P4表示出射光线，连接入射线与出射线和界面的交点O、O/，即为光在棱镜中的光路.
②为了测出折射率，需要测量入射角i和折射角i和折射角r，如图27—3.
③根据折射定律得n=
sini. sinr
第 3 页 共 6 页
巩固练习
1．用油膜法粗测分子直径实验的科学依据是（ ） A．将油膜看成分子油膜 B．不考虑各油分子间的间隙 C．考虑了各油分子间的的间隙 D．将油膜分子看成球形
—
2．体积为104cm3的油滴，滴在水面上散开成一单分子油膜层，则油膜面积的数量极为（ ） A．102cm2 B．104cm2 C．106cm2 D．108cm2
3．某种油剂的密度为8×102kg/m3，取该油剂0.8mg滴在水面上，最后形成的油膜面积最大可达___________m2。
4．利用油膜可以粗略测出阿伏加德罗常数，把密度ρ=8×103kg/m3的某种油，用滴管滴出一滴在水
—
面上形成油膜，已知这滴油的体积为V=0.5×103kg/cm3，形成的油膜面积为S=0.7m2，油的摩尔质量M0=0.09kg/mol.若把油膜看成是单分子层，每个油分子看成球形，那么：
（1）油分子的直径是多少？
（2）由以上数据可粗略测出阿伏加德罗常数NA是多少？先列出文字计算式，再代入数据计算，只要求保留一位有效数字。
5．在“电场中等势线的描绘”实验中，所用的电源是（ ） A．电压约6V的直流电源 B．电压约6V的交流电源 C．220V交流电源 D．220V直流电源
6．如图27—4（a）所示是“电场中等势线的描绘”的实验器材实物图，其中灵敏电流表的内部结构原理图如图27—4（b）所示，请用实线作导线连实物电路图.
图27—4
7． 为了测定某金属电阻丝的电阻率，已知电阻丝的电阻率约几欧，那么利用伏安法测该电阻丝的电阻时，应采用电流表________法，若实验时测得电压表读数为U，电流表读数为I，电阻丝的直径为d，长为l，则该电阻丝的电阻率队ρ=_________.
8．在做测定玻璃折射率的实验时，
（1）甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面ab和cd时，不慎碰了玻璃砖，使它向ab方向平移了一些，如图27—5所示，其后的操作都正确，但画光路图时，将折射点确定在ab和cd上，测出的n值将__________.
（2）乙同学为了避免笔尖接触玻璃面，画出的a/b/和c/d/都比实际侧面向外侧平移了一些，如图27—6所示，以后的操作均正确，画光路图时将入射点和折射点都确定在a/b/和c/d/上，则测出的n值将____________.
（3）丙同学在操作和作图时均无失误，但所用玻璃砖的两个界面明显不平行，这时测出的n值将__________.
第 4 页 共 6 页
图27—5 图27—6 9．用单色光做双缝干涉实验，下述说法中正确的是（ ） A．相邻干涉条纹之间的距离相等
B．中央明条纹宽度是两边时条纹宽度的2倍
C．屏与双缝之间的距离减小，则屏上条纹间的距离增大
D．在实验装置不变的情况下，红光的条纹间距小于蓝光的条纹的间距
10．在双缝干涉的实验中，入射光的频率为5×1014Hz，从双缝射出的两束光到达屏上某点的路程为15000?，该点将出现什么样的条纹.
11．在测定金属电阻率的实验中，螺旋测微器的读数和连接电路的实物图如图27—7的所示，下述结论中正确的是（ ）
图27—7
—
A．金属丝半径是0.600×103m B．滑动变阻器起不到变阻作用 C．电压表接法正确
D．电流表的量程选用不当
12．如图27—8所示的装置，可以测定水的折射率，具体做法是在盛有水的玻璃缸内，竖直插入中间刻度为零（O处）的直尺，将遮光片置于Q处，眼睛在P处向水面观察，水面正好在直尺的零刻度处，这时观察到刻度S2的虚像位于水中的S/2处，再观察水下某一刻度S1的像恰好与S/2重合，测得尺的零刻度O到光线的反射点M间的距离为d，则水的折射率n=____________.
图27—8
13．在用电流场模拟静电场描绘电场等势线的实验中，在下列所给出的器材中，应该选用的是_________（用器材前的字母表示）
A．6V的交流电源 B．6V的直流电源
C．1.5V的直流电源 D．量程0～0.5V，零刻度在刻度盘中央的电压表 E．量程0～300μA，零刻度在刻度盘中央的电流表 在实验过程中，要把复写纸、白纸、导电纸铺放在木板上，它们的顺序（自上而下）是 ①__________②________③_________.
在实验中，按下电键，接通电路。若一个探针与基准点o接触，另一探针已分别在基准点o的两侧找到了实验所需要的两点a、b.如图27—9所示。则当此探针与a点接触时，电表的指针应________（左偏、指零、右偏）；当此探针与b点接触时，电表的指针应________（左偏、指零、右偏.）
图27—9
第 5 页 共 6 页
2021年高考物理总复习：物理实验(二)
