四、实验部分

　　物理学是一门以实验为基础的学科。实验能力是一种综合能力，它能反映出学生的基本科学素养。在近几年高考试题的整体难度有所下降的情况下，对实验思想的考查却进一步加强，实验题的难度逐年增加。其命题形式灵活，考查角度多变，设问方式新颖。

　　1。要求会正确使用的仪器

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

　　2。在力学和电学实验中，常需要利用测量工具直接测量基本物理量。

	基本物理量	测量仪器
力学
长度	刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器
时间	秒表(停表)、打点计时器
质量	天平
电学
电阻(粗测)	欧姆表、电阻箱
电流	电流表
电压	电压表

　　3。读数方法

　　用各种测量仪器测量有关物理量，读数时首先要弄清测量仪器的精度。以螺旋测微器为例：精度为0.5/50mm＝0.01mm，其读数方法是：读数＝固定刻度数(含半毫米刻度)＋可动刻度数(含估读刻度数)×精度。

　　图3­11仪器的使用与读数

　　图3­12实验原理与数据处理

　　图3­13有效数字与误差分析

　　4。设计型实验考查能力

　　近几年，高考实验题发生了明显的变化，已跳出了课本分组实验的范围，不仅延伸到演示实验中，而且出现了设计型实验。关于实验能力提出了“能灵活地运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题”，在理科综合《考试说明》中，更明确地把“设计和完成实验的能力”作为五个能力考查目标中的一个目标。

　　设计型实验具有很好的测试效果。全国的高考试题中对实验的考查也在逐步转向设计型的实验，它必将是今后高考物理实验命题的热点。

　　完整地设计一个实验，要经历多个环节，在实际考查中，一般不会考查全部环节，而是只考查其中的几个环节，有的题目给出条件和实验器材，要求阐述实验原理；有的给出实验电路图，要求领会实验原理，确定需测物理量及计算公式；有的则要求考生根据操作步骤及测定的物理量判断出实验原理……虽然考查方式不尽相同，但目前高考中几乎所有的设计型实验题都有一个共同点，即都是在给出实验器材的前提下进行考查的，而且都以不同方式或多或少地对实验原理作一定的提示。

　　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，它决定应当测量哪些物理量、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。因此，掌握基本仪器的使用方法、基本的实验方法和基本物理原理是解答设计型实验题的基础。

　　图3­14设计实验流程

　　附 高中物理公式大全一、质点的运动(1)——直线运动

　　(一)匀变速直线运动

　　1。平均速度v＝s/t (定义式) 

　　2。有用推论v－v＝2as

　　3。中间时刻速度 vt/2＝v＝v0+vt/2 

　　4。末速度vt＝vo＋at

　　5。中间位置速度vs/2＝√v0+vt/2 

　　6。位移s＝vt＝v0t＋1/2at2＝vt/2t

　　7。加速度a＝vt-v0/t 以vo的方向为正方向，a与vo同向(加速)a>0；反向则a<0

　　8。实验用推论Δs＝aT2　Δs为相邻连续相等时间(T)内位移之差

　　9。主要物理量及单位：初速度(vo)：m/s　加速度(a)：m/s2　末速度(vt)：m/s时间(t)：秒(s)位移(s)：米(m) 路程：米 速度单位换算：1m/s＝3.6km/h

　　注：(1)平均速度是矢量；

　　(2)物体速度大，加速度不一定大；

　　(3) a＝vt-v0/t只是量度式，不是决定式；

　　(4)其他相关内容：质点，位移和路程，s—t图，v—t图，速度与速率。

　　(二)自由落体

　　1。初速度vo＝0

　　2。末速度vt＝gt

　　3。下落高度h＝1/2gt2(从vo位置向下计算)

　　4。推论v＝2gh

　　注：(1)自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，遵循匀变速直线运动规律；

　　(2)a＝g＝9.8 m/s2≈10 m/s2 重力加速度在赤道附近较小，高山处比平地小，方向竖直向下。

　　(三) 竖直上抛

　　1。位移s＝v0t－gt2 

　　2。末速度vt＝ vo－ gt (g＝9.8≈10 m/s2 )

　　3。有用推论v－v＝－2gs

　　4。上升最大高度Hm＝v/2g (从抛出点算起)

　　5。往返时间t＝2v0/g (从抛出到落回原位置的时间)

　　注：(1)全过程处理：是匀减速直线运动，以向上为正方向，加速度取负值；

　　(2)分段处理：向上为匀减速运动，向下为自由落体运动，具有对称性；

　　(3)上升与下落过程具有对称性，如：在同点速度等值反向等。

　　二、质点的运动(2)——曲线运动、万有引力

　　(一)平抛运动

　　1。水平方向速度：vx＝v0

　　2。竖直方向速度：vy＝gt

　　3。水平方向位移：x＝v0t

　　4。竖直方向位移：y＝1/2gt2

　　5。运动时间t＝√2y/g(通常又表示为t＝√2h/g)

　　6。合速度vt＝√vx*vx+vy*vy＝√v0*v0+gt*gt＝√v0*v0+2gy

　　合速度方向与水平夹角β：tanβ＝wy/wx＝gt/v0

　　7。合位移：s＝√x*x+y*y

　　位移方向与水平夹角α：tanα＝y/x＝gt/2v0

　　8。水平方向加速度：ax＝0；竖直方向加速度：ay＝g

　　注：(1)平抛运动是匀变速曲线运动，加速度为g，通常可看作是水平方向的匀速直线运动与竖直方向的自由落体运动的合成；

　　(2)运动时间由下落高度h(y)决定，与水平抛出速度无关；

　　(3)α与β的关系为tanβ＝2tanα；

　　(4)在平抛运动中时间t是解题关键；

　　(5)做曲线运动的物体必有加速度，当速度方向与所受合力(加速度)方向不在同一直线上时，物体做曲线运动。

　　(二)匀速圆周运动

　　1。线速度v＝s/t＝2πr/t

　　2。角速度ω＝φ＝2π/t＝2πf

　　3。向心加速度a＝v*/r＝ω2r＝4π*π/T*Tr

　　4。向心力F向＝mv*v/r＝mω2r＝m4π*π/T*Tr＝mωv＝F合

　　5。周期与频率：T＝1/f

　　6。角速度与线速度的关系：v＝ωr

　　7。角速度与转速的关系ω＝2πn(此处频率与转速意义相同)

　　8。主要物理量及单位：弧长(s)：米(m)；角度(Φ)：弧度(rad)；频率(f)：赫兹(Hz)；周期(T)：秒(s)；转速(n)：r/s；半径(r)：米(m)；线速度(v)：m/s；角速度(ω)：rad/s；向心加速度：m/s2。

　　注：(1)向心力可以由某个具体力提供，也可以由合力提供，还可以由分力提供，方向始终与速度方向垂直，指向圆心；

　　(2)做匀速圆周运动的物体，其向心力等于合力，并且向心力只改变速度的方向，不改变速度的大小，因此物体的动能保持不变，向心力不做功，但动量不断改变。

　　(三)万有引力

　　1。开普勒第三定律：T*T/R*R*r＝k(4π*π/GM){R：轨道半径，T：周期，k：常量(与行星质量无关，取决于中心天体的质量)}

　　2。万有引力定律：F＝GMm/r*r(G＝6.67×10－11N·m2/kg2，方向在它们的连线上)

　　3。天体上的重力和重力加速度：GMm/r*r＝mg；g＝GM/R*R (R：天体半径，M：天体质量)

　　4。卫星绕行速度、角速度、周期：

　　v＝√GM/r；ω＝√GM/r*r*r；T＝2π√r*r*r/GM(M：中心天体质量)

　　5。第一(二、三)宇宙速度v1＝√gr＝√GM/r＝7.9 km/s；v2＝11.2 km/s；v3＝16.7 km/s

　　6。地球同步卫星GMm/(r+h)2＝m(r地＋h)(h≈36 000 km，h：距地球表面的距离，r地：地球的半径)

　　注：(1)天体运动所需的向心力由万有引力提供，F向＝F万；

　　(2)应用万有引力定律可估算天体的质量、密度等；

　　(3)地球同步卫星只能运行于赤道上空，运行周期和地球自转周期相同；

　　(4)卫星轨道半径变小时，势能变小、动能变大、速度变大、周期变小(一同三反)；

　　(5)地球卫星的最大环绕速度和最小发射速度均为7.9 km/s。

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