专题26 物理实验设计

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1、专题二十六物理实验设计【2011考纲解读】从2011高考考纲来看，实验设计依然为高考命题的热点之一。通过历年高考试题的分析，不难发现，设计性实验是高考考查的难点，重点考查课本上实验的基本原理和实验方法的迁移能力。【2011高考预测】从近几年的高考试题来看，加强了对实验创新能力的考查。重点考查电路设计问题、选择电阻设计电路问题、利用米尺和铅笔设计测量金属丝直径问题。预测高考仍然会加强对设计实验的考查，且仍然是基本实验原理和实验思想的迁移能力的考查。【专题解读】1、实验设计的四项基本原则（1）科学性：设计的方案应有科学的依据和正确的操作方式。①设计方案中依据的原理

2、应遵循物理规律，且要求选用的规律正确、简明；②设计方案中安排的操作步骤应该合理，且操作符合实验规则要求；③设计方案中进行数据处理及误差分析应依据科学的方法。（2）安全性：按照设计方案操作时，应安全可靠，不会对仪器、器材造成损害。①选用实验器材时，应考虑仪器、器材的性能及量值（如仪表的量程、用电器的额定值、弹簧的弹性限度等）的要求；②设计实验方案时，应考虑安排保护措施。（3）精确性：实验误差应控制在误差允许的范围内，尽量采取误差较小的方案。①在安装实验器材或使用仪器前，应安装实验要求对器材、仪器精心调整，如在使用某些仪表前，应注意进行机械调零；②选用合适的测量工

3、具和合适的测量范围，使之与被测数据相匹配，如使用多用电表测量某电阻时，应选择合适的档位，使测量是的电表指针在中央刻度值附近；③实验中应多次测量，获取多组数据，避免因操作带来的偶然误差；④数据处理采用合适的方式，如根据题目的要求可以采用图像法、列表法等方式进行数据处理。（4）简便性、直观性：设计实验应便于操作、读数，便于进行数据处理。2、实验设计的设计思路解决设计型实验问题的关键是确定实验原理，它是进行实验设计的根本依据和起点，它决定应当测量那些物理量、如何安排实验步骤、如何处理数据等。实验原理的确定，要根据问题的要求和给出的条件，回顾分组实验和演示实验，寻找能

4、够迁移应用的实验原理，或者回顾物理原理，寻找有关的物理规律，设法创设相关的物理情景，并根据已掌握的基本仪器核对是否能够测出必须测定的物理量。如果设计实验中没有给定（或给足）实验器材，则设计实验的基本思路如下：（1）根据实验设计的条件和要求，构建相关的物理情景；（2）确定实验原理；（3）确定需要待测物理量；（4）设计实验方案。有时，对于同一个实验要求，可以构建不同的物理情景，导出不同的物理量的表达式，若把这些表达式作为实验设计的依据，会有不同的实验原理和实验方案。如果实验实设计是已经给足实验器材，则实验设计只能根据所给定的器材来构建物理情景，相当而言，实验原理和

5、实验方案都会受到较大的限制。　　　【电学设计性实验的分析方法与技巧】　　实验是物理的基础，是高考的重要内容之一，纵观近几年高考的物理实验考题，与前几年相比有较大的变化，前几年都是考查课本上的实验，而近几年来出现了一种新题型，即用课本上的实验原理、方法去重新设计实验方案的设计性物理实验。什么是设计性物理实验？它有何特点？怎么样分析和求解？下面就来研究这个问题。一、什么是设计性物理实验　　设计性物理实验，是依据课本中已经出现过的物理实验的基本原理、所使用的基本器材、以及在这些实验中学过的有关方法等，依据提供有关的实验器材以及实验要求，去设计一些新的实验方案，并按照

6、实验设计方案及要求，完成实验有关内容。二、设计性物理实验的特点　　设计性物理实验突出考查同学们的能力，与高考的要求相符，是近几年高考实验试题的一个新特点。这类实验问题具有器材新、视角新、方案新、内容新等特点，着重考查同学们的灵活运用物理实验中学过的原理与方法去处理新问题的能力；它要求同学们对课本实验的原理、方法要有较为透彻的理解，能正确使用实验中用过的仪器，并能正确运用在这些实验中学过的方法，综合分析解决新的实验问题。三、设计性实验的设计原则：1、合理性：实验方案所依据的原理应当符合物理学的基本原理，实验装置或电路能够圆满完成实验的要求。2、安全性：实验进行的

7、过程中不会对实验装置和器材造成损坏，不会对人身造成危害。3、便利性：实验要便于操作、便于读数、便于实验数据的处理。4、精确性：实验结果要尽可能精确，误差要在允许的范围。5、可重复性：实验装置可进行多次测量、可重复操作。四、以电学设计性实验为例来分析其方法与技巧。　　电学设计性实验大多数都要设计实验电路，电学实验电路分为测量电路和控制电路两部分组成：1、测量电路　　常用电学测量电路分为“内接法”和“外接法”两种，如图所示：　　当被测电阻较大（）时，采用“内接法”误差较小，当被测电阻较小（）时，采用“外接法”误差较小。2、控制电路　　电学中控制电路分为“限流式”和

8、“分压式”两种，如图所示。甲