谈谈物理竞赛中的实验题～.docx

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a To1.3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、三极管的放大作用、电容和电感的阻抗频率 特性、电阻-电容的充放电、电感-电容串并联电路的谐振 性质等学生应能按照说明书使用电桥、电势差计、示波 器等做交流电桥实验，要注意阻抗的位相特性黑盒子”是国内、国际物理竞赛中出现频率很高的 实验题。

命题要求实验者确定盒内的元件性质并判断它们 之间可能的连接方式，有时还要进一步将盒内的元件连成 某种线路，完成其他测量纵观以往命题，盒内一般只有 三、四个元件，曾涉及中学生应了解的所有元件，如电阻、 电池、电容、电感、二极管、变压器线圈等若命题叙述 说盒内可能有电池，应首先判断并确定它，然后再判断其 它元件区分电阻和电感需要用信号发生器改变输出正弦 波的频率，元件两端电压变化者为电感在国际竞赛中命 题曾涉及电容-电感的谐振知识、电阻-电容电路的充放电性质等半导体二极管的正向电阻为102 Q量级，而反 向电阻为105 Q量级，用万用电表的欧姆档可以判别二极管 的极性使用欧姆档时，把两个表笔分别接元件的两个引 线若指针迅速向右摆动而后又回到左侧，表示该元件为 电容开始时万用表中的电池对它充电，指针偏转；充电 后，电容对直流电断路如指针最终不指向8,其示数为 该电容的漏电电阻通常电解电容分正负端，且容量较 大用Xlk或XIOk档，交换两表笔接触电容器两端，指 针停止所示电阻值大时，黑笔接触端为电解电容的正端2. 3光学中学阶段涉及的几何光学很简单：光的反射、折射（包 括全反射）及其在近轴条件下应用于球面，从而得到称为高 斯公式的透镜成像公式。

在几何光学实验中，应熟悉自准 法、视差法、平行光法、插针法、成像法、位移法等要 会把一个点光源扩束，得到一束平行光对于共轴条件下 两个（或多个）透镜，可把第一个透镜的像当成第二个透镜 的物，逐级处理应用高斯公式时应注意虚像、虚物有关 距离的符号如果两个透镜是紧密接触的（如双凸透镜平放 在平面镜上，中间有水，形成了一个水凹透镜），则组合透 镜的焦距与两个密接透镜焦距的关系为1/f合=1 /fl+l/f2o 如果只允许用纸、笔和直尺测量玻璃棱镜折射率，则可以 根据折射定律（包括全反射），观察某特定方向的记号，通 过几何关系不难解决用给定透镜组合成显微镜、伽里略望远镜、开普勒望远镜都是有趣的实验物理光学只涉及光在玻璃中的色散以及光的干涉和衍 射，光电效应实验就其所用的仪器而言，实际上更象电学 实验每个同学都应该做双缝干涉实验用蜡烛芯部熏黑 玻璃片，用锋利的刀片（如刮脸刀）在炭黑上平行划两条细 线，用激光器照射，在lm以外的墙上观察，会发现干涉条 纹如果看不到，重新划线学生会对“双缝”间距有深 刻的感性认识有条件时应做一做菲涅耳双棱镜、双面镜 实验，以体会干涉的实验条件在微小位移的测量中，经常应用光杠杆。

应熟悉它的 原理和实验操作记住可见光的波长范围：0.4um（紫、蓝色）到0.7H m（红色），而人眼最敏感的波长为0. 55 P m（黄绿色）钠光 源可作为牛顿环、尖劈的理想光源，以观察光的干涉现象用分光计可测量棱镜的角度、最小偏向角、折射率， 测量光的衍射、确定光的频率等3结束语培养和提高一个人的观察、实践能力,应从小做起在实践中学习与在课堂上、从课本上学习互相补充、相得 益彰多做物理实验有利于物理竞赛，有利于学好物理， 能激活更多的脑细胞，从而更好地开发大脑，全面提高人 的智能和素质这正是各级教育行政部门、老师、家长以 及每一位同学所追求的。