2019高考物理实验基础知识全面总结

2019高考物理实验复习

针对每一个实验，注意做到“三个掌握、五个会”，即掌握实验目的、步骤、原理;会控制条件、会使用仪器、会观察分析、会处理数据并得出相应的结论、会设计简单的实验方案。（这句是听别的老师说的，觉得挺对的）

第一部分考查的内容及要点

一、基本仪器的使用：

刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、打点计时器、弹簧秤、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等

二、基本实验操作：

实物连线、实验步骤、纠错、补漏、排序等。

三、基本实验原理：

详见“第二部分：实验专题总结”

四、实验数据处理及误差分析：

图像法（剔除错误数据，找规律），列表法（多个量之间的关系，正反比关系）；减小误差（换仪器、换方法、多次测量、作图等）

五、开放性实验题：

设计实验，实验探究，实验变式（这部分的关键是回归已知的实验，用脑海里已有的实验原理和实验仪器去解决新问题是这类题的关键）

第二部分实验专题总结

一、实验部分考题分析：

力学实验的主线是打点计时器（光电门）；

电学实验的主线是各种方法测各种电阻；

电磁学内容实验题略有涉猎，但很少；

考题基本为课本实验的变式、组合或重新设计。

二、考纲实验：

实验一：研究匀变速直线运动实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系

实验三：验证力的平等四边形定则实验四：验证牛顿运动定律

实验五：探究动能定理实验六：验证机械能守恒定律

实验七：验证动量守恒定律实验八：测定金属的电阻率

实验九：描绘小电珠的伏安特性曲线实验十：测定电源的电动势和内阻

实验十一：练习使用多用电表实验十二：传感器的简单使用

实验十三：用油膜法估测分子的大小（3-3）

实验十四：探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度（3-4）

实验十五：测定玻璃的折射率实验十六：用双缝干涉测光的波长

三、专题突破：

实验一研究匀变速直线运动

本题做的比较多了，要点基本上都掌握了，这里只强调两点：1.不要上来就用公式，要先验证一下是不是匀变速，即△s是否都相等；2.本题可能涉及到牛顿力学，不要漏知识点。

一、实验目的

1．练习使用打点计时器，学会用打上点的纸带研究物体的运动．

2．掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法．

3．能够利用纸带测定物体做匀变速直线运动的加速度．

二、实验原理

1．理论基础

沿直线运动的物体在连续相等的时间内不同时刻的速度分别为v 1、v 2、v 3、…，若v 2-v 1=v 3-v 2=v 4-v 3=…，则说明该物体在相等时间内速度的增量相等，由此说明该物体在 做匀变速直线运动； =??=??=1

1t v t v a 2．打点计时器的工作原理：

(1)作用：计时仪器，每隔0.02 s 打一次点．

工作条件①电磁打点计时器：4～6v 交流电②电火花打点计时器：200v 交流电

(3)纸带上点的意义：

①表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置．（记录了时间和位移）

②通过研究纸带上各点之间的间隔，可以判断物体的运动情况．

设相邻两点之间的位移为S 1、S 2、S 3…

(1)若如S 2-S 1=S 3-S 2=…=S n -S n-1=0．则物体做匀速直线运动．

(2)若如S 2-S 1=S 3-S 2=…=S n -S n-1≠0，则物体做变速直线运动．

3．求物体加速度的方法和速度

(1)逐差法

如图实-1-1所示，相邻两计数点间的距离分别为S 1、S 2、S 3…、S 6两计数点间的时间间隔为T ，根据△s=aT 2

2122334143)()()(aT s s s s s s s s =-+-+-=-

同理如236253aT s s s s =-=-

即为所求物体运动的加速度．

（2）平均速度法求速度 求各点的瞬时速度v v t =2

(2)V-t 图象法

根据: v v t =2，求出各个记数点的瞬时速度，再作出v-t 图像，其斜率表示加速度。

三、实验器材

电磁打点计时器或电火花计时器、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、刻度尺、导线、电源、垫片等．

四、实验步骤与数据处理

1．如图实-1-2所示，把原来放于水平桌面上的长木板一端垫起，把打点计时器固定在木板被垫起的那一端，连接好电路．让平整的纸带穿过打点计时器的限位孔把纸带的一端固定在小车后面．

2．用手按住小车，使小车停在靠近打点计时器处．先接通电源。再放开小车．小车在拖着纸带运动的同时，打点计时器就在纸带上打下一系列的点．断开电源，取下纸带；更换新纸带，重复实验三次．

3．从三条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开头一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个开始点，为了测量方便和减少误差，通常不用每打一次点的时间作为时间的单位，而用每打五次点（每隔四个点）的时间作为时间的单位，就是T=0.02S×5=0.1S，在选好的开始点下标明A，依次标为B、C、D、E…叫做计数点．

4．用毫米刻度尺正确测出每相邻两计数点之间的距离S1、S2、S3、S4、S、5S6并填入下表中。

5．比较各段的加速度是否相等，得出结论，即小车沿斜面的下滑是否可以看成匀变速直线运动。

6．根据实验原理中所讲的方法，计算小车的加速度或根据v-t图象求出小车的加速度．五、注意事项

1．开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器．

2．应该先接通电源，再释放小车，当小车到达滑轮前及时用手按住.

3．先断开电源，再取下纸带．

4．如打出的点较轻或是短线时，应调整振针距复写纸的高度．

5．选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰，适当舍弃点密集部分，适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少秒．

6．每打好一条纸带，将定位轴上的复写纸换个位置，以保证打点清晰．

7．不要分段测量各段位移，应尽可能地一次测量完毕(可先统一量出各计数点到计数起点0之间的距离)．读数时应估读到毫米的下一位。

8．要多测几组，尽量减小误差．

六、误差分析

1．根据纸带测量的位移有误差．

2．根据位移计算的瞬时速度有误差．

3．计算的加速度有误差．

4．用作图法作出的v-t图线并非是一条直线．

5．木板的粗糙程度并非完全相同．

高考真题

1.（2013广东）（1）研究小车匀速直线运动的实验装置如图16（a）所示其中斜面倾角θ可调，打点计时器的工作频率为50H Z，纸带上计数点的间距如图16（b）所示，七中每相邻两点之间还有4个记录点未画出。

① 部分实验步骤如下：

A. 测量完毕，关闭电源，取出纸带

B. 接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车

C. 将小车依靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连

D. 把打点计时器固定在平板上，让纸穿过限位孔

上述实验步骤的正确顺序是： （用字母填写）

② 图16（b ）中标出的相邻两计数点的时间间隔T= s

③ 计数点5对应的瞬时速度大小计算式为V 5= 。

④ 为了充分利用记录数据，减小误差，小车加速度大小的计算式应为a=

2.（2011广东）（1）图14是“研究匀变速直线运动”实验中获得的一条纸带，O 、A 、B 、C 、D 和E

① OD 间的距离为________cm 。

② 图15是根据实验数据绘出的s-t 2图线（s 为各计数点至同一起点的距离），斜率表

示________，其大小为________m/s 2（保留三位有效数字）。

1. DCBA 0.1 s (S4+S5)/0.2 m/s a= [(S4+S5+S6)-(S1+S2+S3)]/0.09 m/s2

2.（1）① 2.20 ②加速度的二分之一 0.923

实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系

本题的考点是：连线，对图线物理意义的理解。尤其是直线的斜率、截距、与坐标轴所围的面积、交点的物理意义。可以类比v-t 图的物理意义背记。

一、实验目的

I ．培养学生用所学知识探究物理规律的能力．

2．探究弹力和弹簧伸长的关系．

3．养成用图象法处理实验数据的习惯．

二、实验原理

1．如图实-2-1所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长．平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等．

2．用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量x ，建立坐标系，以纵坐标表示弹力大小F ，以横坐标表示弹簧的伸长量x ，在坐标系中描出实验所测得的各组(x ，F)对应的点，用平滑

2

/s .1.2.315图14图

的曲线连接起来．根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与伸长量间的关系．

三、实验器材

铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、三角板、坐标纸、重垂线．

四、实验步骤与数据处理

1．将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度L0，即原长．

2.如图实-2-2所示，将已知质量的钩码挂在弹簧的下端，在平衡时测量弹簧的总长L并计算钩码的重力，填写在记录表格里．

3．改变所挂钩码的质量，重复前面的实验过程多次．

4．以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标，用描点法作图．连接各点，得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线．

5．以弹簧的伸长量x为自变量，写出曲线所代表的函数．首先尝试写成一次函数，如果不行则考虑二次函数．

6．得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系，解释函数表达式中常数(斜率K)的物理意义．

五、注意事项

1．所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度．要注意观察，适可而止．2．每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标上描的点尽可能稀，这样作出的图线更精确．

3．测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量，以减小误差．

4．描点画线时，所描的点不一定都落在一条曲线上，但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧．描出的线不应是折线，而应是平滑的曲线．

5．记录数据时要注意弹力与弹簧伸长量的对应关系及单位．

六、误差分析

1．钩码标值不准确，弹簧长度测量不准确带来误差．

2．画图时描点及连线不准确也会带来误差．

3．弹簧竖直悬挂时，未考虑弹簧自身重力的影响而带来误差．

高考真题

34.（2012广东）（2）某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系。

①将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧，弹簧轴线和刻度尺都应在______方向（填“水平”或“竖直”）

②弹簧自然悬挂，待弹簧______时，长度记为L0，弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为

______。

③图16是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝

码的质量，横轴是弹簧长度与_________的差值

（填“L0或L1”）。

④由图可知弹簧和的劲度系数为_________N/m；

通过图和表可知砝码盘的质量为_________g（结

果保留两位有效数字，重力加速度取9.8m/s2）。

34. (2) ①竖直②稳定L3 1mm

③L0

⑤ 4.9 10

实验三验证力的平行四边形定则

本题的考点是：验证力的平行四边形定则。一般与实验二一同考察。因此要注意，利用图像法处理数据、有效数字的保留（若无要求则与题目一致）、弹簧秤的使用、作图法求合力。本题还要时刻注意与实验二的联系。

一、实验目的

1.掌握弹簧测力计的正确使用方法．

2.根据实验的要求，会对给定的实验步骤排序、纠错．

3.验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则，培养用作图法处理问题的能力．

二、实验原理

等效法：使一个力F′和两个力F1、F2都让同一条一端固定的橡皮筋伸长到某点。即它们的作用效果相同，所以一个力F′就是这两个力F1和F2的合力，作出力F′的图示．再根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F的图示，比较F和F′的大小和方向是否都相同．三、实验器材

方木板，白纸，弹簧测力计(两只)，橡皮筋，细绳套(两个)，三角板，刻度尺，图钉(几个)、铅笔．

四、实验步骤与数据处理

1．用图钉把白纸钉在水平桌面的方木板上．

2．用图钉把橡皮筋的一端固定在A点，橡皮筋的另一端拴上两个细绳套．

3．用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸长到某一位置0，如图实-3-1所示，记录两弹簧测力计的读数，用铅笔描下O点的位置及此时两细绳套的方向．

4．用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧测力计的读数F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力F的图示．

5．只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮筋的结点拉到同样的位置0，记下弹簧测力计的读数和细绳的方向，用刻度尺从0点按同样的标度沿记录的方向作出这只弹簧测力计的拉力F′的图示．

6．比较力F′与用平行四边形定则作出的合力F在大小和方向上是否相同．

7．改变两个力F1与F2的大小和夹角，再重复实验两次．

五、注意事项

1．不要直接以橡皮筋端点为结点，可拴一短细绳连两细绳套，以三绳交点为结点，应使结

点小些，以便准确地记录结点0的位置．

2．在同一次实验中，使橡皮筋拉长时结点O 的位置一定要相同．

3．不要用老化的橡皮筋，检查方法是用一个弹簧拉橡皮筋，要反复做几次，使橡皮筋拉到相同的长度看弹簧读数有无变化．

4．细绳套应适当长一些，便于确定力的方向．不要直接沿细绳套的方向画直线。应在细绳套末端用铅笔画一个点，取掉细绳套后，再将所标点与0点连直线确定力的方向．

5．在同一次实验中，画力的图示所选定的标度要相同．并且要恰当选取标度，使所作力的图示稍大一些．

六、误差分析

本实验误差的主要来源除弹簧测力计本身的误差外，

和F 2间的夹角θ越大，用平行四边形作图得出的合力F 的误差

△把θ取得太大，但也不宜太小，以

600～1000之间为宜．

例题分析 1.滑的滑轮A 和B ，将绳子打一个结点O 勾码个数读出三根据绳子的拉力TOA 、TOB 和TOC （1）改变勾码个数，实验能完成的是（ ）

A ．勾码的个数N1=N2=2，N3=4

B ．勾码的个数N1=N3=3，N2=4

C ．勾码的个数N1=N2=N3=4

D ．勾码的个数N1=3，N2=4，N3=5

（2）在拆下勾码和绳子前,最重要的一个步骤是（ ）

A ．标记结点O 的位置，并记录OA 、O

B 、O

C 三段绳子的方向．

B ．量出OA 、OB 、O

C 三段绳子的长度

C ．用量角器量出三根绳子之间的夹角

D ．用天平测出勾码的质量 （3）在作图时，你认为

下图中图 是正确的．

（填“甲”或“乙”） BCD A 甲

实验四 一、实验目的 1．学会用控制变量法研究物理规律；

2．验证牛顿第二定律；

3．掌握利用图象处理数据的方法．

二、实验原理

1．验证牛顿运动定律的实验依据是牛顿运动定律，即F ＝Ma ，当研究对象有两个以上的参量发生变化时，设法控制某些参量使之不变，而研究另外两个参量之间的变化关系的方法叫控制变量法．本实验中有力F 、质量M 和加速度a 三个变量，研究加速度a 与F 及M 的关系时，先控制质量M 不变，讨论加速度a 与力F 的关系；然后再控制力F 不变，讨论加速度a 与质量M 的关系．

2．实验中需要测量的物理量和测量方法是：小车及砝码的总质量M ；用天平测出．

图甲 图乙

小车受到的拉力F认为等于托盘和砝码的总重力mg．

小车的加速度a利用纸带根据Δs=aT2计算．

三、实验器材

打点计时器、纸带、复写纸片、小车、一端附有定滑轮的长木板、重物、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平（带有一套砝码）、刻度尺、砝码．

四、实验步骤及数据处理

1．用天平测出小车和砝码的总质量M，小盘和砝码的总质量m，把数值记录下来．

图3-4-1

2．按如图3-4-1所示把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在车上，即不给小车加牵引力．

3．平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫一块木板．反复移动木板的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态．这时，小车拖着纸带运动时受到的摩擦阻力恰好与小车所受的重力在斜面方向上的分力平衡．

4．把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小盘，先接通电源再放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列的点，打完点后切断电源，取下纸带，在纸带上标上纸带号码．5．保持小车和砝码的质量不变，在小盘里放入适量的砝码，把小盘和砝码的总质量m′记录下来，重复步骤4．在小桶内再放入适量砝码，记录下小盘和砝码的总质量m″，再重复步骤4．

6．重复步骤5两次，得到三条纸带．

7．在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，标明计数点，测量计数点间的距离，算出每条纸带上的加速度的值．

8．用纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力F，作用力的大小F等于小盘和砝码的总重力，根据实验结果在坐标平面上画出相应的点，如果这些点是在一条过原点的直线上，便证明了加速度与作用力成正比．

9．保持小盘和砝码的质量不变，在小车上加砝码，重复上面的实验，用纵坐标表示加速度a，横坐标表示小车和砝码总质量的倒数，根据实验结果在坐标平面上画出相应的点．如果这些点是在一条过原点的直线上，就证明了加速度与质量成反比．

五、注意事项

1．一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是调出一个合适的斜面，使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车受的摩擦阻力．在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细线系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，并要让小车拖着打点的纸带运动．

2．实验步骤2、3不需要重复，即整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车和砝码的总质量，都不需要重新平衡摩擦力．

3．每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出．只有如此，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力．

4．改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车．

5．作图象时，要使尽可能多的点分布在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧.

6．作图时两轴标度比例要选择适当，各量须采用国际单位．这样作图线时，坐标点间距不至于过密，误差会小些．

7．为提高测量精度

（1）应舍掉纸带上开头比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个起点．

（2）可以把每打五次点的时间作为时间单位，即从开始点起，每五个点标出一个计数点，而相邻计数点间的时间间隔为T＝0.1 s．

六、误差分析

1．质量的测量误差纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差，拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差.

2．因实验原理不完善造成误差

本实验中用小盘和砝码的总重力代替小车受到的拉力（实际上小车受到的拉力要小于小盘和砝码的总重力），存在系统误差．

小盘和砝码的总质量越接近小车的质量，误差就越大；反之，小盘和砝码的总质量越小于小车的质量,误差就越小．

3．平衡摩擦力不准造成误差

在平衡摩擦力时，除了不挂小盘外；其他的都跟正式实验一样（比如要挂好纸带、接通打点计时器），匀速运动的标志是打点计时器打出的纸带上各点的距离相等．高考物理

23(2012全国理综).（11分）

图1为验证牛顿第二定律的实验装置示意图。图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源，打点的时间间隔用Δt表示。在小车质量未知的情况下，某同学设计了一种方法用来研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”。

（1）完成下列实验步骤中的填空：

①平衡小车所受的阻力：小吊盘中不放物块，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打点计时器打出一系列________的点。

②按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块，在小车中放入砝码。

③打开打点计时器电源，释放小车，获得带有点列的纸袋，在纸袋上标出小车中砝码的质量m。

④按住小车，改变小车中砝码的质量，重复步骤③。

⑤在每条纸带上清晰的部分，没5个间隔标注一个计数点。测量相邻计数点的间距s1，s2，…。求出与不同m相对应的加速度a。

⑥以砝码的质量m为横坐标1

a

为纵坐标，在坐标纸上做出

1

m

a

关系图线。若加速度与小

车和砝码的总质量成反比，则1

a

与m处应成_________关系（填“线性”或“非线性”）。

（2）完成下列填空：

（ⅰ）本实验中，为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是_______________________。

（ⅱ）设纸带上三个相邻计数点的间距为s1、s2、s3。a可用s1、s3和Δt表示为a=__________。图2为用米尺测量某一纸带上的s1、s3的情况，由图可读出s1=__________mm，s3=__________。由此求得加速度的大小a=__________m/s2。

（ⅲ）图3为所得实验图线的示意图。设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿定律成立，则小车受到的拉力为___________，小车的质量为___________。

【解析与答案】（1）间距相等的点。（2）线性

（2）（i ）远小于m(ii)213213)

(50)5(2t s s t s s a ?-=?-= cm s 43.225.168.31=-=

cm s 72.628.700.123=-=

s m t s s a /15.2)

02.05(210)43.272.6()5(222

213=???-=?-=-. (iii)设小车的质量为'm ，则有a m m F )'(+=，变形得

F

m m F a '11+=,所以m a -1图象的斜率为k F =1，所以作用力k F 1=，m a -1图象的截距为b F m ='，所以k b m ='。 21（2012安徽卷）.（18分）Ⅰ.（10分）图1为“验证牛顿第二定律”的实验装置示

意图。砂和砂桶的总质量为m ，小车和砝

码的总质量为M 。实验中用砂和砂桶总

重力的大小作为细线对小车拉力的大小。

(1)试验中，为了使细线对小车的拉力

等于小车所受的合外力，先调节长木板一滑轮的高度，使细线与长木板平行。接下

来还需要进行的一项操作是

A. 将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节m 的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动。

B. 将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动。

C. 将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动。

(2)实验中要进行质量m 和M 的选取，以下最合理的一组是

A. M =200g , m =10g 、15g 、20g 、25g 、30g 、40g

B. M =200g , m =20g 、40g 、60g 、80g 、100g 、120g

C. M =400g , m =10g 、15g 、20g 、25g 、30g 、40g

D. M =400g , m =20g 40g 、60g 、80g 、100g 、120g

（3）图2 是试验中得到的一条纸带，A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。量出相邻的计数点之间的距离分别为AB s =4.22 cm 、BC s =4.65 cm 、CD s =5.08 cm 、DE s =5.49 cm 、EF s =5.91 cm 、FG s =6.34 cm 。已知打点计时器的工作效率为50 Hz,则小车的加速度a = m/s 2 （结果保留2位

小车、砝码、打点计时器

图2