谈谈物理竞赛中的实验题～

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1、谈谈物理竞赛中的实验题〜摘要：分析了物理竞赛中做实验的一般原则和实验命题的常见范围。关键词：物理竞赛；实验原则；实验命题物理学是建立在科学实验基础上的。物理实验对于掌握自然科学、全面提高人的素质以及树立正确的世界观都是不可或缺的。因此不但国内物理竞赛、省级复赛和全国决赛都有实验命题，而且理论试题中也常常包含实验方面的内容。国内竞赛中实验成绩占总成绩的30%；国际竞赛中实验成绩占40%。由于实验需要器材、实验室等硬件条件，各校情况差异很大，加之中考、高考都不考实验操作，我国中学生普遍实验素质较差。应该说提高学生的实验能力比提高他们的理论成绩更难。所以，无论

2、从提高素质满足社会需要，还是要学好物理、争取提高竞赛成绩来说，都要更加重视实验，让学生充分利用学校的实验条件，做好教学大纲所规定的实验，还要鼓励他们发挥聪明才智，独立自主地完成一些设计性的实验。1做实验的一般原则竞赛命题给出实验器材，提出测量要求，包括测量准确度（如相对误差或结果的有效数字）。对于学生不了解的知识或不熟悉的仪器，试题后会给出必要说明；对于涉及人身和仪器安全的事项，试题会给出警示，务必要遵照执行。参赛者要写明实验原理、相关公式，并画出必要的示意图。答题纸上要有尽量整洁的原始数据记录（最好列成表格）；要根据实际情况给测量数据以合理的误差范围。

3、1.1关于误差对于模拟式电表，误差二量程X级别％；对于数字式电表，误差二读数X某百分数+末位的若干数字；对于一般有刻度的仪表（如米尺、温度计、螺旋测微器等），要估读到最小刻度的下一位（误差为最小刻度的十分之一到二分之一）。但对于难以确定边界的物理量，譬如拉伸法测杨氏模量中测量标尺到光杠杆反射镜之间的距离，由于难以把卷尺两端对准相距lm左右的物体，误差可估计到l〜2mm（相对误差仅千分之一、二）O1.2关于数据处理由于测量存在误差，在求解实验方程时应避免采取解数学方程的方法。如根据F=k（l-10）求弹簧的劲度系数，切不可只测量弹簧的自由长10后，只凭一次

4、琏码质量以及弹簧对应的长度值解一次方程来求k,以避免测量误差对结果产生太大影响。而要多次改变祛码质量，测量出相应的形变后，采纳多次测量值用作图法或逐差法求解。对于非线性函数，应先做变换，使其变成线性关系，再行处理。如s=vt+O.5at2,将它变成s/t=v+O.5at后，考察（s/t）-t的关系，便可用做直线求斜率的方法求aTo1.3基本实验知识要会熟练使用米尺、游标卡尺、螺旋测微器、物理平天、秒表、温度计、量热器、电流表、电压表、电池、万用电表、灵敏电流计、变阻器、电阻箱、电容、变压器、二极管、光具座（包括平面镜、透镜、棱镜等）。会选用适当量程，注意

5、使用安全。如灵敏电流计要串接保护电阻、在电表两端并联电键；不可用万用电表的欧姆档测灵敏电流计的内阻。要能根据使用说明书正确使用电桥、电势差计、示波器、稳压电源、信号发生器等。秒表在启动和停止时可能各有0.Is的误差，为了保证测量精度，在测量振动周期时，要测多个周期。实验的基本技能和知识要靠实践，勤动手，多动脑，熟能生巧。2常见的实验命题2.1力学和热学力学实验常涉及测量不规则物体的密度。其关键在体积的测量。常根据阿基米德原理，应用液体静力称衡法、比重瓶法或通过溢出液体用注射器（或细管）滴水的办法间接测量不规则物体的体积，进而求出密度。用单摆、双线摆、圆环

6、摆、三线摆或其他物理摆测量重力加速度，研究摆动周期与线长、物长的函数关系等，也是常见的竞赛题。用两根细线吊起一根金属杆，并使它绕中心轴偏离一个小角度，它就会往复运动，形成双线摆。应能推导周期与线长、杆长以及重力加速度之间的关系。用振动法研究弹簧的劲度系数和有效质量；根据弹簧振子在液体中受到粘性力而改变周期，来测量液体的粘度等，也是常见的课题。用倾斜木板法测摩擦因数，然后研究滑块碰撞的能量转化和守恒，器材简单，物理意义深刻。用玻璃器皿、u型管和水等，根据气体定律测量体积、压强也曾作为竞赛题目。热学实验的误差一般较大。用混合法、电热法测量比热的关键在于巧妙地

7、使实验过程中不可避免的吸热和放热得到补偿。在不提供热源的情况下，要考虑待测物自身的重力势能一动能一内能的转化。用比较简易的器材进行的热学实验，往往只有广2位有效数字。2.2电磁学直流电实验几乎是每年必考的实验竞赛课题。测量电表内阻、改装电表是最常见的命题。学生要熟悉直流电的分压电路和制流电路，会设计并连接岀符合要求、能粗调和细调的电路；会自己连接电桥、电势差计，了解它们的测量原理和提高精度的方法。尽管在科研和生产实践中已广泛使用数字仪表而不用电势差计，但电势差计的补偿测量原理非常重要。它可用于测量电阻、电池电动势、电表内阻和校准电表等，曾多次在物理竞赛中

8、出现。另外，也应了解电阻的伏安特性曲线、二极管的特点和使用、半波和全波整流、三极