高三物理实验思考题

高三物理实验思考题

贾保成胡耀合

近年来物理高考试题中，常见大纲规定实验之外的考题，于是一些老师放松了规定实验的教学，专门找规定实验之外的新题让学生做，这是错误的．第一，基本仪器的使用、规定实验仍然是高考考查的重点；第二，新实验和设计实验是从规定实验中使用的原理、方法、器材迁移来的，万变不离其宗，只有对于规定实验有了较深刻的理解，才有可能对由它迁移来的考题作出正确的回答．

受考试方式和条件的限制，高考主要考查学生对实验的理解水平和迁移能力．简单地会做实验，已经不能适应高考的要求．所以在实验教学中要着重提高学生对实验的理解水平，教师讲解的同时还要让学生多思考．在做实验或者复习实验时，笔者在此提供一些思考题，让学生在动手的同时进行思考和讨论．下面就是这些思考题．

一、实验基础知识思考题

1．物理中的测量数据与数学上的数有什么不同?

2．什么是误差

3．从产生误差的原因上看，误差分为几种?从计算方法上看，误差分为几种?

4．怎样减少随机（偶然）误差?怎样减少系统误差?

5．什么是有效数字?有效数字的位数与测量的精确程度有什么关系?

6．什么是直接测量?什么是间接测量?

7．间接测量的方案怎样确定?测什么量?用什么仪器?

8．两个物理量成正比时怎样用图象验证它们的关系?两个物理量成反比时怎样用图象验证它们之间的关系?

二、互成角度的两个力的合成

1．该实验的目的是什么?

2．该实验中哪两个力是分力?哪个力是合力?合力和分力的共同作用效果是什么?

3．实验时，为什么细绳应当平行并接近木板?

4．怎样测出和记录合力和分力的大小和方向?

5．怎样画出各力的图示?为什么要用同一标度?

6．该实验中是怎样验证力的合成的平行四边形法则的?测出的合力和由平行四边形法则求出的合力之间应当有什么关系?是否一定是大小相等、方向相同?

7．没有橡皮筋怎样完成这个实验?

8．想一想，只有一个弹簧秤，怎样做这个实验?

9．若保持分力Ｆ１的大小不变，使它向外侧转动一个不大的角度，仍然把橡皮筋的结点拉到点Ｏ，另一个分力怎样变?

三、用打点计时器测速度和加速度

1．电磁打点计时器使用什么电源?电压多高?

2．电磁打点计时器由哪些部分组成?

3．为什么打点的周期和频率与交流电的周期和频率相同?为什么使用打点计时器要求先接通电源，后释放纸带?

4．怎样利用纸带上的点迹判定物体的运动性质?物体做匀速直线运动时的点迹是怎样的?做匀加速直线运动时的点迹是怎样的? 5．什么是计数点和计数周期?“每5个点取一个计数点”与“每隔5个点取一个计数点”时计数周期各是多大?

6．物体做匀变速直线运动，计数点距离取得远了好还是取得近了好?

7．怎样由纸带计算出物体做匀加速运动的加速度?根据公式ａ＝（ｓ２－ｓ１）／Ｔ２，ａ＝（ｓｎ－ｓｍ）（ｎ－ｍ）Ｔ２，ａ＝（ｖ２－ｖ１）／ｔ，这三种计算匀加速运动的加速度的方法的本质各是什么?

8．怎样用图象法求物体运动的加速度?

9．纸带上的位移数据在考题中可能是怎样给出的?（各点与起点的距离ｄ，或者各点间的距离ｓ）

四、验证牛顿第二定律

1．验证牛顿第二定律，要验证几个关系?各要求什么保证条件?怎样实现这些保证条件? 2．验证牛顿第二定律，谁是研究对象?哪个力是合外力?怎样改变物体的质量?怎样改变合外力?

3．验证牛顿第二定律为什么必须平衡摩擦力?怎样平衡摩擦力?在什么情况下才是正确地平衡了摩擦力?如果木板一端被支得过高对实验有什么影响?ａ－Ｆ图象会怎样?如果木板一端支得不够高对实验又有什么影响?ａ－Ｆ图象又会怎么样?

4．在该实验中，线的拉力怎样计算?在什么条件下，这种计算误差才较小?如果不符合这个条件，由实验数据作出的ａ－（1／Ｍ）图象是什么样的?

5．打点计时器应当安装在木板的哪一端?小车应当从什么位置开始运动?

6．怎样验证加速度与外力大小的关系?数据表怎样列?图象应当是怎样的?

7．怎样验证加速度与物体质量大小的关系?数据表怎样列?图象应当是怎样的?

五、研究平抛运动

1．怎样保证小球的运动是平抛运动?固定斜槽时要注意什么?

2．怎样保证同一小球每次从槽口飞出时的速度是相同的?为什么每次小球都要从同一点滚下?

3．描轨迹的坐标轴是怎样画出来的?原点怎样定？ｙ轴怎样画出来?ｘ轴怎样画出来?

4．轨迹上的点是怎样描出来的（我校的方法、课本的方法）?平抛物体的轨迹曲线是怎样描出来的?

5．怎样从描出来的图线求出平抛物体运动的初速度?

6．怎样从平抛物体运动的闪光照片求出平抛物体运动的初速度?没有初始位置时怎样进行计算?

六、验证机械能守恒定律

1．怎样验证机械能守恒定律?验证到什么结果就可以说验证了机械能守恒?怎样用纸带上的两个计数点，验证机械能守恒?

2．验证机械能守恒，需要什么器材?为什么不用天平也可以验证?

3．固定打点计时器时应注意些什么?

4．测量重力势能的减少量，需要测量什么量?测量物体动能的增加量，需要测量什么量? 5．本实验中用的重锤，质量大一些好还是小一些好?为什么?

七、碰撞中的动量守恒

1．验证碰撞中的动量守恒，需要验证什么关系式?测量困难是什么?

2．该实验中为什么要使两个小球在空中“水平对心碰撞”?实现了“水平对心碰撞”时，球的落点是怎样的?采用水平对心碰撞后，验证动量守恒，变成验证什么关系式?测量哪些量? 3．固定斜槽时应注意什么?怎样判定槽口是否水平?被碰小球和入射小球的质量应满足什么关系?为什么需要这样?如果按课本要求把被碰小球放在小支柱上，调节支柱位置的高度的标准是什么?

4．为什么小球每次要从同一点滚下，怎样保证每次是从同一点滚下?（限位器）

5．入射小球的射程、被碰小球的射程分别是多少?如何表示?起点、终点分别在什么位置?

6．点Ｏ的位置怎样确定?点Ｐ、Ｍ、Ｎ的位置怎样确定?什么是“落点的平均位置”?

7．地面上铺几层纸?依什么次序?在实验过程中纸能否移动?

8．如果不用支柱，被碰小球在被碰前放在槽口，验证动量守恒的关系式是怎样的?测量哪些量?射程的起点和终点各在什么位置?

八、用单摆测量重力加速度

1．用单摆测量重力加速度是根据什么物理关系?重力加速度的计算式是怎样的?

2．该实验要测量哪些量?各用什么测量工具?读数各有几位有效数字?计算出来的重力加速度是几位有效数字?（三位）

3．单摆应当选用什么样的球?什么样的线?线长度应当在什么范围内?（80～120ｃｍ）

4．怎样保证小球的摆动是简谐运动?小球摆成圆锥摆，对周期有什么影响?

5．测量摆长用什么测量工具?有必要用卡尺或千分尺吗?

6．怎样测量单摆周期?从何处开始计时?到何处停止计时?测30～50个周期有什么好处?

7．秒表怎样读数?短针怎样读数?长针怎样读数?要不要估读?秒表奇数位与偶数位的刻度不连续是怎么回事?

8．刻度尺长度只有30ｃｍ，怎样测重力加速度?

九、热学实验一般知识

1．温度表的刻度均匀吗?为什么?

2．水银温度计有什么优点?酒精温度计有什么优点?

3．一般液体温度计在使用时有什么注意事项?读数时应注意什么?读到哪一位?

4．体温计构造上有什么特点?使用上有什么注意事项?

十、验证玻意耳定律

1．验证玻意耳定律实验中有什么保证条件?在实验中采取哪些办法实现这些保证条件?

2．为什么实验过程中不能用手摸注射器筒壁?为什么在活塞上涂润滑剂?为什么实验过程中橡皮帽不能打开?

3．怎样检查注射器的密封性能?

4．做验证玻意耳定律实验，需要测量哪些量?需要什么器材，哪个器材容易被忘记?

5．闭上眼睛，你能否想出器材怎样安装、实验怎样做吗?

6．活塞面积怎样测量?用什么器材?

7．验证玻意耳定律中，不同状态中的气体压强怎么计算?

8．由测量的数据怎样验证玻意耳定律?有几种办法?各怎样进行?用图象法验证玻意耳定律，纵轴和横轴各用什么物理量?怎样列数据表?验证过程中对于压强ｐ和体积V的单位有什么要求? 9．某一组ｐ、Ｖ之积明显偏大，这是为什么?

10．各组测量出来的ｐＶ值不同，这是为什么?

11．怎样减少本实验的误差?固定针筒时为什么要竖直?不竖直对实验会有什么影响?

12．如果用验证玻意耳定律实验的器材做验证查理定律实验，还需要增加什么器材?

13．如果用验证玻意耳定律实验的器材做验证盖·吕萨克定律实验，还需要增加什么器材? 14．如果用验证玻意耳定律实验的器材做验证理想气体状态方程实验，还需要增加什么器材?

15．一根直玻璃管里，一段水银柱把一段空气柱封在闭端，怎样用它验证玻意耳定律?怎样用它验证盖·吕萨克定律?还需要什么器材?测量哪些量?

16．课本上用什么装置研究气体的等容变化规律，怎样保证气体的体积不变?怎样测量气体的压强?

十一、电场中等势线的描绘

1．为什么说本实验是模拟实验?用什么场模拟静电场?

2．本实验用什么电源?多高电压?

3．本实验可以采用哪两种测量仪表?各怎样用?

4．本实验在板上铺几层纸?各有什么功能?什么次序?

5．本实验的电路怎样连接?安装电极要注意些什么?

6．什么是基准点?怎样决定基准点?怎样找出基准点的等势点?找多少个等势点?

7．怎样判定两个点的电势是否相相等?两个探针哪个动?哪个不动?朝哪个方向动?

8．怎样描出等势线?

9．如果要模拟匀强电场，应当装什么样的电极?怎样确定基准点?

10．如果要模拟孤立的正点电荷的电场，应当装什么样的电极?

十二、直流电实验一般知识

1．电路图与实物图的关系是怎样的?电路图是不是元件位置分布图?

2．摆放元件有什么注意事项?

3．连接电路时开关应当在什么状态?变阻器的滑片应当在什么位置?为什么?闭合开关前要做什么事?在什么时机断开电路，在读完数据后还是计算结束后?拆电路时应当从哪儿开始拆?

4．选用电路和器件的基本原则是什么?

5．选用电源时要考虑什么问题?

6．怎样选用变阻器?

7．电流表使用时有哪五个注意事项?电压表使用时有哪四个注意事项?

8．怎样选用电压表和电流表的量程?

9．下列电表各读到哪一位?0～3Ｖ电压表；0～15Ｖ电压表；0～0．6Ａ电流表；0～3Ａ电流表．

10．怎样决定采用分压电路还是限流电路?什么情况下一定要选用分压电路?

11．考虑到电表内阻的影响，在直流电路中电表有“双重身份”，这是什么意思?

12．什么是保护电阻?其阻值大小怎样确定?

13．离开实验室前应当做好什么事?

十三、电阻箱和滑动变阻器的使用

1．滑动变阻器有几种用法?把电路图画出来．

2．变阻器作分压器用时有几个接线柱接入电路?各接什么器件?

3．变阻器作限流器用时有几个接线柱接入电路?各接什么器件?

4．为什么在“能够完成任务的情况下，选用总阻值尽量小的滑动变阻器”?

5．用两个总阻值大小不同的变阻器调节电路中的电流，当它们串联使用时哪个是粗调?哪个是细调?并联使用时，哪个是粗调，哪个是细调?

6．电阻箱怎样读数?

7．电阻箱怎样调节?有什么注意事项?从小阻值调到大阻值怎样操作?从大阻值调到小阻值怎样操作?

十四、多用电表的原理和使用

1．多用电表有多少种功能?各有几个量程?

2．进行测量时通过多用电表的电流是什么方向?从哪个表笔流进?从哪个表笔流出?测量电阻时，红表笔与内电源的哪个电极相连?

3．多用电表欧姆挡的内电路是怎样的?调零时电流大小的表达式是怎样的?进行测量时电流大小的表达式又是怎样的?

4．什么是欧姆表的“中值电阻”?为什么说中值电阻是欧姆表的内电阻?怎样从表盘上读出中值电阻值?电流大小分别是满偏值的二分之一、三分之一、四分之一时，待测电阻值各是多少? 5．欧姆表的刻度零点在哪一侧?为什么?欧姆表的刻度为什么是不均匀的?哪一端密?

6．欧姆表怎样读数?读数与量程是什么关系?

7．欧姆表的测量范围是零到无穷大，测量电阻不会超过量程，为什么还要设置多个量程?怎样选择多用表欧姆挡的量程?测量某个电阻时，怎样决定使用量程?在一个量程上被测电阻值在什么范围内误差是比较小的?

8．测量某个电阻时，“指针偏转角度很小（大）”时指针在什么位置?怎样换量程可以减少误差?换量程后能直接进行测量吗?

9．用多用电表的欧姆挡测量一个接在电路中的电阻的阻值，测量前有什么预备操作?测量前对于表有什么预备操作?测量完成后应当调整到哪个挡?

十五、电阻的测量

1．伏安法测量电阻的理论根据是什么?电阻的计算式是怎样的?

2．伏安法测量电阻有哪两种测量电路?画出电路图．怎样选用电流表内接还是外接?

3．两种电路产生系统误差的原因各是什么?测量结果比电阻的实际值大还是小?两种电路测量的结果，绝对误差和相对误差各多大?两种电路分别适用于测量多大的电阻?

4．已知待测电阻的大约值和电压表、电流表的内电阻，怎样选用测量电路?

5．在对待测电阻大小，电流表、电压表内阻都不了解的情况下怎样决定采用哪种测量电路? 6．没有电流表，只有电压表和一个电阻箱（或两个定值电阻）怎样测电阻?画出电路图． 7．没有电压表，只有电流表和一个电阻箱（或者两个定值电阻）怎样测电阻?画出电路图． 8．如图1所示，电路中电流表内电阻可以忽略不计，用它怎样测量未知电阻?

图1

图2

9．有一只电压表，量程已知，内阻为ＲＶ．另有一电池（电动势未知，但不超过电压表量程，内阻可以忽略），还有一个开关和一些导线．设计出测量某待测电阻Ｒｘ（接近ＲＶ）的实验方法，画出电路图，测量什么数据?计算式是怎样的?

10．如图2所示的电路图，怎样用电阻箱和电流表测量未知电阻?需要测几组数据?如果电源和电池的内电阻不能忽略时，能否测出待测电阻的阻值?

11．什么是电桥法测电阻?

12．你还见过什么测量电阻的电路?

十六、电表的扩程与校准

1．怎样测量电压表或者电流表的内电阻?与测量一般电阻的不同点在哪里?

图3

图4

2．怎样用半偏法测量表头的内电阻?根据图3所示的电路，写出实验步骤和说明两个电阻箱的功能．电路中变阻器Ｒ１选什么样的电阻器?变阻器Ｒ２选多大阻值的电阻箱?哪个电阻箱用精度为0．1欧的较好?这样测出的表头内电阻是偏大还是偏小?为什么?为什么在Ｒ１ Ｒｇ的情况下，半偏法测量表头内电阻才误差较小?

3．用如图4所示的电路测量表头内电阻，有什么好处?为什么叫“替代法”?对于电流表Ｇ１、Ｇ２的量程各有什么要求?电阻箱Ｒ１的阻值还需要远大于电阻箱Ｒ２的阻值吗?哪个电阻箱用精度为0．1欧的合适?

4．你还见过哪些测量电流表内阻的电路?

5．怎样用如图5所示的电路测量电压表的内电阻?

图5

6．你还见过哪些测量电压表内电阻的电路?

7．怎样把电流表（毫安表或微安表）改装成电压表?配用的电阻大小怎样计算?怎样把电压表的量程扩大?

8．改装成的电压表读数总是偏小（大）是怎么造成的?怎么办?

9．怎样把毫安计或微安计改装成电流表?配用的电阻大小怎样计算?怎样把电流表的量程扩

大?

10．改装成的电流表读数总是偏小（大）是怎么造成的?怎么办?

11．怎样校对电压表和电流表?用什么电路?

十七、测定小灯泡的伏安特性曲线

1．什么是伏安特性曲线?纵坐标是什么物理量?横坐标是什么物理量?

2．如果小灯泡的伏安特性曲线是直线，对于它的电阻作出什么判断?如果是曲线，又怎样? 3．什么是线性元件?什么是非线性元件?灯泡是什么元件?

4．“6．3Ｖ0．3Ａ”和“2．5Ｖ0．3Ａ”的小灯泡正常发光时的电阻各是多大?在常温下它们的灯丝电阻是大一些还是小一些?差多少倍?

5．测定小灯泡的伏安特性曲线（电阻约为1～20Ω）采用分压电路还是限流电路?电流表是外接还是内接?

6．如果用Ｕ－Ｉ图线测量一个电阻的阻值，这时的Ｕ－Ｉ图线是直线还是曲线?为什么? 十八、测量电源的电动势和内电阻

1．测量电源电动势和内电阻，根据什么关系式?有几种测量方法?

2．用什么电路测量电源电动势和内电阻?如图6甲、乙所示，两种电路哪一种较好?为什么?

3．只有电压表怎样测量和ｒ？

4．只有电流表怎样测量和ｒ？

5．怎样根据多组Ｕ、Ｉ值求出和ｒ？用图象法求和ｒ有什么好处?Ｕ－Ｉ图象的数学表达式是怎样的?

图6

6．为什么坐标系原点的纵轴坐标常常不取零值?这样做有什么好处?

7．有同学在做测量电池的电动势和内电阻ｒ实验时，给电池串联一个定值电阻，这有什么好处?如何进行测量?

8．你见过哪些测量电源电动势和内电阻的电路?

十九、研究电磁感应现象

1．该实验的装置有几个电路?怎样接线?

2．通过做该实验，你得出什么一般性的结论?

3．怎样确定电流表指针偏转方向与通过电流表的电流方向之间的关系?采取什么措施保护电流表?

4．为什么必须确定螺线管的绕向?

5．怎样从电流表指针的偏转方向确定感应电流的磁场方向?怎样从感应电流的磁场方向确定感应电流的方向?

6．通过该实验你认识到感应电流产生的条件是什么?

7．通过该实验你认识到感应电流的方向有什么规律?

8．通过该实验你认识到感应电流（或感应电动势）的大小与什么有关?

二十、测量玻璃折射率

1．测定玻璃折射率需要测量哪几个量?这些量是怎样测量出来的?

2．用插针法测定玻璃的折射率，哪些针是在放玻璃砖之前就插上了的?哪些是放玻璃砖之后插上的?四个针各怎样定位?针应当插直还是插歪?为了减少误差，第三个针和第四个针的距离应当大些还是小些?

3．在白纸上记录玻璃砖的两个表面位置的直线，哪条线是放玻璃砖前画上的?哪条线是在放玻璃砖后画上的?画第二条线用粗铅笔好还是细铅笔好?为什么?如果这条线画得不很靠近玻璃砖，对测量结果有什么影响?

4．没有量角器和三角函数表，怎样从插针法所得的图测量和计算出玻璃的折射率?只有圆规和刻度尺时怎样?只有刻度尺时又怎样?

5．用插针法测量折射率时，如果玻璃砖的两个表面不平行对测量结果有什么影响?用棱镜测量是不是可以?用半圆玻璃砖是不是可以?用棱镜或半圆玻璃砖测量与用两面平行玻璃砖测量的原理和方法有什么异同?

6．怎样测量液体介质的折射率?

二十一、测量凸透镜的焦距

1．怎样粗略测量凸透镜的焦距?有日光和没有日光时怎样进行测量?

2．用公式法和共轭法测量凸透镜焦距前为什么要粗测其焦距?

3．用光具座测量凸透镜焦距有什么注意事项?怎样使小灯泡、凸透镜、光屏共轴?为什么要使它们共轴?

4．测量凸透镜焦距使用“1字屏”有什么好处?

5．用公式法和共轭法测量凸透镜焦距，测量三次取平均值有什么好处?

6．用公式法测量凸透镜焦距时的数据记录表应当是怎样的?用共轭法测量凸透镜焦距时的数据记录表应当是怎样的?

7．用公式法测量凸透镜焦距时怎样测量物距、像距?用共轭法测量凸透镜焦距时怎样测量物与像屏的距离和透镜两次成像位置间的距离?

8．某同学用公式法测量凸透镜焦距．他先固定“1字屏”与凸透镜的位置，然后移动像屏找像，他无论怎样移动像屏，只看见屏上有光，但找不到像，这是为什么?

9．某同学用公式法测量凸透镜焦距，他先固定凸透镜与像屏的位置，然后移动“1字屏”找像，他无论怎样移动“1字屏”，只看见屏上有光，但没有清晰的像，这是为什么?

10．某同学用共轭法测量凸透镜焦距，他先固定小灯泡与像屏的位置，然后移动凸透镜．他无论怎样移动凸透镜，只看见屏上有光，但没有清晰的像，这是怎么了?

11．观察凸透镜所成的虚像，眼睛应当在什么位置?不用屏直接观察凸透镜所成的实像，眼睛应当在什么位置?

12．凹透镜的焦距怎样测量?

二十二、用游标卡尺观察光的衍射现象

1．用游标卡尺观察衍射现象，最好用什么样的光源?

2．观察衍射现象时卡尺测脚的窄缝与线状光源是平行还是垂直?观察衍射现象时卡尺测脚的窄缝是靠近眼睛还是靠近光源?

3．通过卡尺测脚的哪一部分（测脚的尖端还是根部）观察光的衍射现象?

4．卡尺测脚的窄缝多大时能够看见光的衍射现象?描述你见到的现象．

5．加滤色片与不加虑色片有什么不同?加红滤色片和加绿滤色片有什么不同? 6．卡尺测脚的穿缝减小时，看见的现象有什么变化?