罗岗中学高考物理复习讲议教案。

俗话说，磨刀不误砍柴工。高中教师要准备好教案，这是高中教师的任务之一。教案可以让学生能够在教学期间跟着互动起来，让高中教师能够快速的解决各种教学问题。优秀有创意的高中教案要怎样写呢？小编收集并整理了“罗岗中学高考物理复习讲议教案”，大家不妨来参考。希望您能喜欢！

一、机械运动

一个物体相对于另一个物体的位置的改变，叫做机械运动，简称运动，它包括平动、转动和振动等运动形式．

①运动是绝对的，静止是相对的。②宏观、微观物体都处于永恒的运动中。

二、参考系（参照物）

参考系：在描述一个物体运动时，选作标准的物体(假定为不动的物体)

1描述一个物体是否运动,决定于它相对于所选的参考系的位置是否发生变化,由于所选的参考系并不是真正静止的,所以物体运动的描述只能是相对的.

2.描述同一运动时,若以不同的物体作为参考系,描述的结果可能不同,

3.参考系的选取原则上是任意的,但是有时选运动物体作为参考系,可能会给问题的分析、求解带来简便,

一般情况下如无说明, 通常都是以地球作为参考系来研究物体的运动．

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相关知识

高考物理高考物理实验冲刺专题复习

20xx届高考黄冈中学物理冲刺讲解、练习题、预测题13:第7专题高考物理实验(1)
知识网络
考点预测
物理实验是高考的主要内容之一．《考试大纲》就高考物理实验共列出19个考点，其中力学8个、热学1个、电学8个、光学2个．要求会正确使用的仪器主要有：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、电火花计时器或电磁打点计时器、弹簧测力计、温度表、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等，并且对实验误差问题提出了更明确的要求．
一、《考试大纲》中的实验与探究能力要求
能够独立完成“物理知识表”中所列的实验，能明确实验目的，能理解实验原理和方法，能控制实验条件．会使用仪器，会观察、分析实验现象，会记录、处理实验数据，并得出结论．能发现问题、提出问题，能灵活地应用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题．
二、实验题的主要特点
物理实验年年考，年年有变化．从近年的实验题来看，其显著特点体现在如下两个方面．
(1)从简单的背诵实验转向分析、理解实验
实验原理是物理实验的灵魂．近年来，高考物理实验题既不是简单地回答“是什么”，也不是背诵“该怎样”，而是从物理实验情境中理解“为什么”，通过分析推理判断“确实是什么”，进而了解物理实验的每一个环节．
(2)从既定的课本学生实验转向变化的创新实验
只有创新，试题才有魅力；也只有变化，才能永葆实验考核的活力．近年来，既定刻板的学生实验已经从高考物理实验题中淡出，取而代之的是学生尚未接触过的要通过解读物理原理的新颖实验(如应用性、设计性、专题性实验等)．创新的实验题可以使能力考核真正落到实处．
要点归纳
一、实验题的归纳与说明
归类实验内容说明
应
用
性
实
验1．游标卡尺的使用测量原理、使用方法；10分度、20分度、50分度的游标卡尺的读数等
2．螺旋测微器的使用构造、原理、使用方法、正确读数等
3．练习使用示波器面板上各个旋钮或开关的作用；调试方法；观察正弦波的波形等
4．传感器的简单应用光电转换和热电转换及其简单应用；光电计数的简单了解等
验
证
性
实
验5．验证力的平行四边形定则实验的等效思想；作图法等
6．验证动量守恒定律用平抛实验器进行实验；转化要验证的等效表达式；对暂态过程分阶段测量等
7．验证机械能守恒定律用自由落体进行验证；使用打点计时器和刻度尺等
测
量
性
实
验8．用单摆测定重力加速度使用刻度尺和秒表；实验操作要求等
9．用油膜法估测分子的大小溶液的配制；油膜面积的估算方法等
10．测定金属的电阻率使用刻度尺和螺旋测微器；电流表、电压表量程的选择；测量电路的选取与连接等
11．把电流表改装为电压表“半偏法”的设计思想与误差分析；计算分压电阻；改装表的校对与百分误差等
12．测定电源的电动势和内阻实验电路的选取与连接；作图法求解的方法等
13．测定玻璃的折射率用插针法测定；画光路图等
14．用双缝干涉测光的波长用双缝干涉仪进行实验；实验调节；分划板的使用等
研
究
性
实
验15．研究匀变速直线运动明确实验目的；使用打点计时器；用刻度尺测量、分析所打的纸带来计算加速度等
16．研究平抛物体的运动用平抛实验器进行实验；研究的目的和方法；描绘平抛轨迹；计算平抛物体的初速度等
17．用描迹法画出电场中平面上的等势线用恒定电流场模拟静电场；寻找等电势点的方法；描迹的方法等
18．描绘小电珠的伏安特性曲线使用电流表、电压表、滑动变阻器；电路的选取与连接；描绘U－I图象并分析曲线非线性的原因等
探
究
性
实
验19．探究弹力和弹簧伸长的关系实验设计的原理和方法；实验数据的记录与分析；实验结论的描述与表达形式等
20．用多用电表探索黑箱内的电学元件多用电表的使用与读数；探索的思路；测量过程中的分析与判断等
二、物理实验的基本思想方法
1．等效法
等效法是科学研究中常用的一种思维方法．对一些复杂问题采用等效法，可将其变换成理想的、简单的、已知规律的过程来处理，常使问题的解决得以简化．因此，等效法也是物理实验中常用的方法．如在“验证力的平行四边形定则”的实验中，要求用一个弹簧秤单独拉橡皮条时，要与用两个互成角度的弹簧秤同时拉橡皮条时产生的效果相同——使结点到达同一位置O，即要在合力与两分力等效的条件下，才能找出它们之间合成与分解时所遵循的关系——平行四边形定则．又如在“验证动量守恒定律”的实验中，用小球的水平位移代替小球的水平速度；在“验证牛顿第二定律”的实验中，通过调节木板的倾斜度使重力的分力抵消摩擦力而等效于物体不受摩擦力作用．还有，电学实验中电流表的改装、用替换法测电阻等，都是等效法的应用．
2．转换法
将某些不易显示、不易直接测量的物理量转化为易于显示、易于测量的物理量的方法称为转换法(间接测量法)．转换法是物理实验常用的方法．如：弹簧测力计是把力的大小转换为弹簧的伸长量；打点计时器是把流逝的时间转换成振针的周期性振动；电流表是利用电流在磁场中受力，把电流转化为指针的偏转角；用单摆测定重力加速度g是通过公式T＝2πLg把g的测量转换为T和L的测量，等等．
3．留迹法
留迹法是利用某些特殊的手段，把一些瞬间即逝的现象(如位置、轨迹等)记录下来，以便于此后对其进行仔细研究的一种方法．留迹法也是物理实验中常用的方法．如：用打点计时器打在纸带上的点迹记录小车的位移与时间之间的关系；用描迹法描绘平抛运动的轨迹；在“测定玻璃的折射率”的实验中，用大头针的插孔显示入射光线和出射光线的方位；在描绘电场中等势线的实验中，用探针通过复写纸在白纸上留下的痕迹记录等势点的位置等等，都是留迹法在实验中的应用．
4．累积法
累积法是把某些难以直接准确测量的微小量累积后测量，以提高测量的准确度的一种实验方法．如：在缺乏高精密度的测量仪器的情况下测细金属丝的直径，常把细金属丝绕在圆柱体上测若干匝的总长度，然后除以匝数就可求出细金属丝的直径；测一张薄纸的厚度时，常先测出若干页纸的总厚度，再除以被测页数即所求每页纸的厚度；在“用单摆测定重力加速度”的实验中，单摆周期的测定就是通过测单摆完成多次全振动的总时间除以全振动的次数，以减小个人反应时间造成的误差影响等．
5．模拟法
模拟法是一种间接实验方法，它是通过与原型相似的模型来说明原型的规律性的．模拟法在中学物理实验中的典型应用是“用描迹法画出电场中平面上的等势线”这一实验，由于直接描绘静电场的等势线很困难，而恒定电流的电场与静电场相似，所以用恒定电流的电场来模拟静电场，通过它来了解静电场中等势线的分布情况．
6．控制变量法
在多因素的实验中，可以先控制一些量不变，依次研究某一个因素的影响．如在“验证牛顿第二定律”的实验中，可以先保持质量一定，研究加速度和力的关系；再保持力一定，研究加速度和质量的关系；最后综合得出加速度与质量、力的关系．
三、实验数据的处理方法
1．列表法
在记录和处理数据时，常常将数据列成表格．数据列表可以简单而又明确地表示出有关物理量之间的关系，有助于找出物理量之间联系的规律性．
列表的要求：
(1)写明表的标题或加上必要的说明；
(2)必须交代清楚表中各符号所表示的物理量的意义，并写明单位；
(3)表中数据应是正确反映测量结果的有效数字．
2．平均值法
现行教材中只介绍了算术平均值，即把测定的数据相加求和，然后除以测量的次数．必须注意的是，求平均值时应该按测量仪器的精确度决定应保留的有效数字的位数．
3．图象法
图象法是物理实验中广泛应用的处理实验数据的方法．图象法的最大优点是直观、简便．在探索物理量之间的关系时，由图象可以直观地看出物理量之间的函数关系或变化趋势，由此建立经验公式．
作图的规则：
(1)作图一定要用坐标纸，坐标纸的大小要根据有效数字的位数和结果的需要来定；
(2)要标明轴名、单位，在轴上每隔一定的间距按有效数字的位数标明数值；
(3)图上的连线不一定通过所有的数据点，而应尽量使数据点合理地分布在线的两侧；
(4)作图时常通过选取适当的坐标轴使图线线性化，即“变曲为直”．
虽然图象法有许多优点，但在图纸上连线时有较大的主观任意性，另外连线的粗细、图纸的大小、图纸本身的均匀程度等，都对结果的准确性有影响．
四、实验误差的分析及减小误差的方法
中学物理中只要求初步了解绝对误差与相对误差、偶然误差与系统误差的概念，以及能定性地分析一些实验中产生系统误差的主要原因．
(1)绝对误差与相对误差
设某物理量的真实值为A0，测量值为A，则绝对误差为ΔA＝|A－A0|，相对误差为ΔAA0＝|A－A0|A0．
(2)偶然误差与系统误差
偶然误差是由于各种偶然因素对实验的影响而产生的．偶然误差具有随机性，有时偏大，有时偏小，所以可以通过多次测量求平均值的方法减小偶然误差．
系统误差是由于仪器本身不够精确，或实验方法粗略，或实验原理不完善而产生的．它的特点是使测量值总是偏大或总是偏小．所以，采用多次测量求平均值的方法不能减小系统误差．要减小系统误差，必须校准仪器，或改进实验方法，或设计在原理上更为完善的实验方案．
课本上的学生实验中就有不少减小实验系统误差的方法和措施．譬如，在“研究匀变速直线运动”的实验中，若使用电磁打点计时器测量，由于电磁打点计时器的振针与纸带之间有较大的且不连续、不均匀的阻力作用，会给加速度的测定带来较大的系统误差；若改用电火花计时器，就可以使这一阻力大为减小，从而减小加速度测定的系统误差．再如：在用伏安法测电阻时，为减小电阻测量的系统误差，就要根据待测电阻阻值的大小考虑是采用电流表的外接法还是内接法；在用半偏法测电流表的内阻时(如图7－1所示)，为减小测量的系统误差，就要使电源的电动势尽量大，使表满偏时限流电阻R比半偏时并联在电流表两端的电阻箱R′的阻值大得多．
图7－1
五、电学实验电路的基本结构及构思的一般程序
1．电学实验电路的基本结构
一个完整的电学实验电路往往包括测量电路与控制电路两部分．
测量电路：指体现实验原理和测量方法的那部分电路，通常由电表、被测元件、电阻箱等构成．
控制电路：指提供电能、控制和调节电流(电压)大小的那部分电路，通常由电源、开关、滑动变阻器等构成．
有些实验电路的测量电路与控制电路浑然一体，不存在明显的分界．如“测定电源的电动势和内阻”的实验电路．
2．实验电路构思的一般程序
(1)审题
①实验目的；
②给定器材的性能参数．
(2)电表的选择
根据被测电阻及给定电源的相关信息，如电源的电动势、被测电阻的阻值范围和额定电流等，估算出被测电阻的端电压及通过它的电流的最大值，以此为依据，选定量程适当的电表．
(3)测量电路的选择
根据所选定的电表以及被测电阻的情况，选择测量电路(估算法、试触法)．
(4)控制电路的选择
通常优先考虑限流式电路，但在下列三种情形下，应选择分压式电路：
①“限不住”电流，即给定的滑动变阻器阻值偏小，即使把阻值调至最大，电路中的电流也会超过最大允许值；
②给定的滑动变阻器的阻值R太小，即RRx，调节滑动变阻器时，对电流、电压的调节范围太小；
③实验要求电压的调节范围尽可能大，甚至表明要求使电压从零开始变化．
如描绘小电珠的伏安特性曲线、电压表的校对等实验，通常情况下都采用分压式电路．
(5)滑动变阻器的选择
根据所确定的控制电路可选定滑动变阻器．
①限流式电路对滑动变阻器的要求：
a．能“限住”电流，且保证不被烧坏；
b．阻值不宜太大或太小，有一定的调节空间，一般选择阻值与负载阻值相近的变阻器．
②分压式电路对滑动变阻器的要求：
电阻较小而额定电流较大，I额＞ER(R为变阻器的总电阻)．
3．电表的反常规用法
其实，电流表、电压表如果知道其内阻，它们的功能就不仅仅是测电流或电压．因此，如果知道电表的内阻，电流表、电压表就既可以测电流，也可以测电压，还可以作为定值电阻来用，即“一表三用”．
热点、重点、难点
一、应用性实验
1．所谓应用性实验，就是以熟悉和掌握实验仪器的具体使用及其在实验中的应用为目的的一类实验；或者用实验方法取得第一手资料，然后用物理概念、规律分析实验，并以解决实际问题为主要目的的实验．主要有：
①仪器的正确操作与使用，如打点计时器、电流表、电压表、多用电表、示波器等，在实验中能正确地使用它们是十分重要的(考核操作、观察能力)；
②物理知识的实际应用，如科技、交通、生产、生活、体育等诸多方面都有物理实验的具体应用问题．
2．应用性实验题一般分为上面两大类，解答时可从以下两方面入手．
(1)熟悉仪器并正确使用
实验仪器名目繁多，具体应用因题而异，所以，熟悉使用仪器是最基本的应用．如打点计时器的正确安装和使用，滑动变阻器在电路中起限流和分压作用的不同接法，多用电表测不同物理量的调试等，只有熟悉它们，才能正确使用它们．熟悉仪器，主要是了解仪器的结构、性能、量程、工作原理、使用方法、注意事项，如何排除故障、正确读数和调试，使用后如何保管等．
(2)理解实验原理
面对应用性实验题，我们一定要通过审题，迅速地理解其实验原理，这样才能将实际问题模型化，运用有关规律去研究它．
具体地说，应用性实验题的依托仍然是物理知识、实验的能力要求等．解答时不外乎抓住以下几点：①明确实验应该解决什么实际问题(分清力学、电学、光学等不同实际问题)；②明确实验原理与实际问题之间的关系(直接还是间接)；③明确是否仅用本实验能达到解决问题的目的，即是否还要联系其他物理知识，包括数学知识；④明确是否需要设计实验方案；⑤明确实际问题的最终结果．
●例1新式游标卡尺的刻度线看起来很“稀疏”，使读数显得清晰明了，便于使用者正确读取数据．通常游标卡尺的刻度有10分度、20分度和50分度三种规格；新式游标卡尺也有相应的三种，但刻度却是：19mm等分成10份，39mm等分成20份，99mm等分成50份．图7－2就是一个“39mm等分成20份”的新式游标卡尺．
图7－2
(1)它的准确度是__________mm．
(2)用它测量某物体的厚度，示数如图6－1所示，正确的读数是__________cm．
【解析】(1)游标上20格对应的长度为39mm，即每格长为1.95mm，游标上每格比主尺上每两格小Δx＝0.05mm，故准确度为0.05mm．
(2)这种游标卡尺的读数方法为：主尺读数＋游标对准刻度×Δx＝3cm＋6×0.005cm＝3.030cm．
[答案](1)0.05(2)3.030
【点评】游标卡尺、螺旋测微器的使用在高考题中频繁出现．对游标卡尺的使用要特别注意以下两点：
①深刻理解它的原理：通过游标更准确地量出“0”刻度与左侧刻度之间的间距——游标对准刻度×Δx；
②读准有效数据．
●例2图7－3为一简单欧姆表原理示意图，其中电流表的满偏电流Ig＝300μA，内阻Rg＝100Ω，可变电阻R的最大值为10kΩ，电池的电动势E＝1.5V，内阻r＝0.5Ω，图中与接线柱A相连的表笔颜色应是________色．按正确使用方法测量电阻Rx的阻值时，指针指在刻度盘的正中央，则Rx＝________kΩ．若该欧姆表使用一段时间后，电池的电动势变小、内阻变大，但此表仍能调零，按正确使用方法再测上述Rx，其测量结果与原结果相比将__________(填“变大”、“变小”或“不变”)．
[2009年高考天津理综卷]
图7－3
[答案]红5变大
【点评】欧姆表的原理就是闭合电路的欧姆定律，可以作为结论的是：欧姆表正中央的刻度值等于欧姆表的内阻．
二、测量性实验Ⅰ
所谓测量性实验，就是以测量一些物理量的具体、准确数据为主要目的的一类实验，可用仪器、仪表直接读取数据，或者根据实验步骤按物理原理测定实验结果的具体数值．测量性实验又称测定性实验，如“用单摆测定重力加速度”、“用油膜法估测分子的大小”、“测定金属的电阻率”、“测定玻璃的折射率”等．
●例3如图7－3所示，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可以测定重力加速度．
图7－4
(1)所需器材有打点计时器(带导线)、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还需________(填字母代号)中的器材．
A．直流电源、天平及砝码
B．直流电流、毫米刻度尺
C．交流电源、天平及砝码
D．交流电源、毫米刻度尺
(2)通过作图的方法可以剔除偶然误差较大的数据，提高实验的准确程度．为使图线的斜率等于重力加速度，除作v－t图象外，还可作__________图象，其纵轴表示的是__________，横轴表示的是__________．
[2009年高考天津理综卷]
[答案](1)D(2)v22－h速度平方的二分之一重物下落的高度
【点评】①高中物理中讲述了许多种测量重力加速度的方法，如单摆法、自由落体法、滴水法、阿特伍德机法等．
②图象法是常用的处理数据的方法，其优点是直观、准确，还能容易地剔除错误的测量数据．
●例4现要测量电源B的电动势E及内阻r(E约为4.5V，r约为1.5Ω)，已有下列器材：量程为3V的理想电压表，量程为0.5A的电流表(具有一定内阻)，固定电阻R＝40Ω，滑动变阻器R′，开关S，导线若干．
(1)画出实验电路原理图．图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出．
(2)实验中，当电流表的示数为I1时，电压表的示数为U1；当电流表的示数为I2时，电压表的示数为U2．由此可求出，E＝__________，r＝__________．(用I1、I2、U1、U2及R表示)
【解析】本题是常规伏安法测电源的电动势和内阻实验的情境变式题，本题与课本上实验的区别是电源的电动势大于理想电压表的量程，但题目中提供的器材中有一个阻值不大的固定电阻，这就很容易把该情境变式题“迁移”到学过的实验上．把固定电阻接在电源的旁边，将其等效成电源的内阻即可(如图甲所示)，再把电压表跨接在它们的两侧．显然，“内阻增大，内电压便增大”，电压表所测量的外电压相应的减小，通过定量计算，符合实验测量的要求．这样，一个新的设计性实验又回归到课本实验上了．
甲
(1)实验电路原理图如图乙所示．
乙
(2)根据E＝U＋Ir，给定的电源B的电动势E及内阻r是一定的，I和U都随滑动变阻器R′的阻值的改变而改变，只要改变R′的阻值，即可测出两组I、U数据，列方程组得：
E＝U1＋I1(R＋r)
E＝U2＋I2(R＋r)
解得：E＝I1U2－I2U1I1－I2，r＝U2－U1I1－I2－R．
[答案](1)如图乙所示
(2)I1U2－I2U1I1－I2U2－U1I1－I2－R
【点评】本题所提供的理想电压表的量程小于被测电源的电动势，需要学生打破课本实验的思维定式，从方法上进行创新，运用所提供的器材创造性地进行实验设计．
三、测量性实验Ⅱ：“伏安法测电阻”规律汇总
纵观近几年的实验题，题目年年翻新，没有一个照搬课本中的实验，全是对原有实验的改造、改进，甚至创新，但题目涉及的基本知识和基本技能仍然立足于课本实验．
实验题作为考查实验能力的有效途径和重要手段，在高考试题中一直占有相当大的比重，而电学实验因其实验理论、步骤的完整性及与大学物理实验结合的紧密性，成了高考实验考查的重中之重，测量电阻成为高考考查的焦点．伏安法测电阻是测量电阻最基本的方法，常涉及电流表内外接法的选择与滑动变阻器限流、分压式的选择，前者是考虑减小系统误差，后者是考虑电路的安全及保证可读取的数据．另外，考题还常设置障碍让考生去克服，如没有电压表或没有电流表等，这就要求考生根据实验要求及提供的仪器，发挥思维迁移，将已学过的电学知识和实验方法灵活地运用到新情境中去．这样，就有效地考查了考生设计和完成实验的能力．
一、伏安法测电阻的基本原理
1．基本原理
伏安法测电阻的基本原理是欧姆定律R＝UI，只要测出元件两端的电压和通过的电流，即可由欧姆定律计算出该元件的阻值．
2．测量电路的系统误差
(1)当Rx远大于RA或临界阻值RARVRx时，采用电流表内接(如图7－5所示)．采用电流表内接时，系统误差使得电阻的测量值大于真实值，即R测R真．
图7－5
(2)当Rx远小于RV或临界阻值RARVRx时，采用电流表外接(如图7－6所示)．采用电流表外接时，系统误差使得电阻的测量值小于真实值，即R测R真．
图7－6
3．控制电路的安全及偶然误差
根据电路中各元件的安全要求及电压调节的范围不同，滑动变阻器有限流接法与分压接法两种选择．
(1)滑动变阻器限流接法(如图7－7所示)．一般情况或没有特别说明的情况下，由于限流电路能耗较小，结构连接简单，应优先考虑限流连接方式．限流接法适合测量小电阻和与变阻器总电阻相比差不多或还小的电阻．
图7－7
(2)滑动变阻器分压接法(如图7－8所示)．当采用限流电路，电路中的最小电流仍超过用电器的额定电流时，必须选用滑动变阻器的分压连接方式；当用电器的电阻远大于滑动变阻器的总电阻值，且实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组实验数据)时，必须选用滑动变阻器的分压接法；要求某部分电路的电压从零开始可连续变化时，必须选用滑动变阻器的分压连接方式．
图7－8
4．常见的测量电阻的方法
●例5从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表的内阻r1．要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据．
(1)画出电路图，标明所用器材的代号．
(2)若选测量数据中的一组来计算r1，则所用的表达式r1＝______________________，式中各符号的意义是：________________________________________________．
【解析】根据所列仪器的特点，电流表的内阻已知，由此可采用两电流表并联．因为两电流表两端的电压相等，即可省去电压的测量，从而减小实验误差，由I2r2＝I1r1，得r1＝I2r2I1．
[答案](1)电路图如图所示
(2)I2r2I1I1、I2分别为、的示数
【点评】①分析题意可知需测量电流表的内阻，按常规方法应用伏安法，将电压表并联在待测电流表两端，但经分析可知即使该电流表满偏，其两端的电压也仅为0.4V，远小于量程10V．这恰恰就是本题设计考核学生应变能力的“陷阱”．
②此题也可理解为“将已知内阻的电流表当成电压表使用”，这实际也是伏安法的一种推广形式．
●例6有一根圆台状匀质合金棒如图7－9甲所示，某同学猜测其电阻的大小与该合金棒的电阻率ρ、长度L和两底面直径d、D有关．他进行了如下实验：
图7－9
(1)用游标卡尺测量合金棒的两底面直径d、D和长度L．图6－8乙中的游标卡尺(游标尺上有20个等分刻度)的读数L＝________cm．
(2)测量该合金棒电阻的实物电路如图6－8丙所示(相关器材的参数已在图中标出)．该合金棒的电阻约为几个欧姆．图中有一处连接不当的导线是________．(用标注在导线旁的数字表示)
图7－9丙
(3)改正电路后，通过实验测得合金棒的电阻R＝6.72Ω．根据电阻定律计算电阻率为ρ、长为L、直径分别为d和D的圆台状合金棒的电阻分别为Rd＝13.3Ω、RD＝3.38Ω．他发现：在误差允许范围内，电阻R满足R2＝RdRD，由此推断该圆台状合金棒的电阻R＝________．(用ρ、L、d、D表述)
[2009年高考江苏物理卷]
【解析】(1)游标卡尺的读数，按步骤进行则不会出错．首先，确定游标卡尺的精度为20分度，即为0.05mm；然后以毫米为单位从主尺上读出整毫米数99.00mm，注意小数点后的有效数字要与精度一样；再从游标尺上找出对的最齐一根刻线，精度×格数＝0.05×8mm＝0.40mm；最后两者相加，根据题目单位要求换算为需要的数据，99.00mm＋0.40mm＝99.40mm＝9.940cm．
(2)本实验为测定一个几欧姆的电阻，在用伏安法测量其两端的电压和通过电阻的电流时，因为安培表的内阻较小，为了减小误差，应用安培表外接法，⑥线的连接使用的是安培表内接法．
(3)审题是关键，弄清题意也就能够找到解题的方法．根据电阻定律计算电阻率为ρ、长为L、直径分别为d和D的圆柱状合金棒的电阻分别为：
Rd＝13.3Ω，RD＝3.38Ω
即Rd＝ρLπd22，RD＝ρLπD22
而电阻R满足R2＝RdRD
将Rd、RD代入得：R＝4ρLπdD．
[答案](1)9.940(2)⑥(3)4ρLπdD
三、设计性实验
1．所谓设计性实验，就是根据实验目的，自主地运用掌握的物理知识、实验方法和技能，完成实验的各环节(实验目的、对象、原理、仪器选择、实验步骤、数据处理等)，拟定实验方案，分析实验现象，并在此基础上作出适当评价．
2．设计性实验的显著特点：相同的实验内容可设计不同的过程和方法，实验思维可另辟蹊径，如设计出与常见实验(书本曾经介绍过的实验)有所变化的实验．以控制实验条件达到实验目的而设计的实验问题，不受固有实验思维束缚，完全是一种源于书本、活于书本，且新颖的设计性实验．
●例7请完成以下两小题．
(1)某同学在家中尝试验证平行四边形定则，他找到三条相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子，设计了如下实验：如图7－10甲所示，将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子A、B上，另一端与第三条橡皮筋连接，结点为O，将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物．
图7－10甲
①为完成本实验，下述操作中必需的是________．
a．测量细绳的长度
b．测量橡皮筋的原长
c．测量悬挂重物后橡皮筋的长度
d．记录悬挂重物后结点O的位置
②钉子位置固定，欲利用现有器材，改变条件再次验证，可采用的方法是__________________．
(2)为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)．某光敏电阻RP在不同照度下的阻值如下表：
照度(lx)0.20.40.60.81.01.2
电阻(kΩ)7540282320xx
①根据表中数据，请在给定的坐标系中(如图7－10乙所示)描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点．
图7－10乙
②如图7－10丙所示，当1、2两端所加电压上升至2V时，控制开关自动启动照明系统．请利用下列器材设计一个简单电路，给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0(lx)时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图．(不考虑控制开关对所设计电路的影响)
图7－10丙
提供的器材如下：
光敏电阻RP(符号阻值见上表)；
直流电源E(电动势3V，内阻不计)；
定值电阻：R1＝10kΩ，R2＝20kΩ，R3＝40kΩ(限选其中之一并在图中标出)；
开关S及导线若干．[2009年高考山东理综卷]
[答案](1)①bcd②更换不同的小重物
(2)①光敏电阻的阻值随光照度变化的曲线如图7－10丁所示．特点：光敏电阻的阻值随光照度的增大非线性减小．
②如图6－9戊所示
丁戊
图7－10
四、探究性实验
所谓探究性实验题，就是运用实验手段探索未知领域，尝试多种可能因素及其出现的结果，在此基础上，通过观察、探究、分析实验对象、事件的主要特征，认识研究对象的变化过程和变化条件，获取必要的可靠数据，依据实验结果客观地揭示事物的内在联系和本质规律，从而得出结论．中学实验中比较典型的探究性实验是电学中的黑箱问题．
●例8佛山市九江大桥撞船事故发生后，佛山交通部门加强了对佛山市内各种大桥的检测与维修，其中对西樵大桥实施了为期近一年的封闭施工，置换了大桥上所有的斜拉悬索．某校研究性学习小组的同学们很想知道每根长50m、横截面积为400cm2的新悬索能承受的最大拉力．由于悬索很长，抗断拉力又很大，直接测量很困难，于是同学们取来了同种材料制成的样品进行实验探究．
由胡克定律可知，在弹性限度内，弹簧的弹力F与形变量x成正比，其比例系数与弹簧的长度、横截面积及材料有关．因而同学们猜想，悬索可能也遵循类似的规律．
(1)同学们准备像做“探究弹力与弹簧伸长的关系”实验一样，先将样品竖直悬挂，再在其下端挂上不同重量的重物来完成本实验．但有同学说悬索的重力是不可忽略的，为了避免悬索所受重力对实验的影响，你认为可行的措施是：___________________________________．
(2)同学们通过游标卡尺测量样品的直径来测定其横截面积，某次测量的结果如图7－11所示，则该样品的直径为__________cm．
图7－11
(3)同学们经过充分的讨论，不断完善实验方案，最后测得实验数据如下．
①分析样品C的数据可知，其所受拉力F(单位：N)与伸长量x(单位：m)所遵循的函数关系式是________________．
②对比各样品的实验数据可知，悬索受到的拉力与悬索的伸长量成正比，其比例系数与悬索长度的________________成正比、与悬索的横截面积的________________成正比．
[答案](1)将悬索样品一端固定并水平放置在光滑水平面上，另一端连接轻绳绕过滑轮悬挂钩码
(2)0.830(3)①F＝2×106x②平方的倒数大小
【点评】本题考查学生对“探究弹力与弹簧伸长的关系”实验的迁移能力、对游标卡尺的读数原理的掌握和从图表归纳所需信息的能力，还考查了学生的逻辑推理能力、运用数学知识解决物理问题的能力和实验探究能力．

高考物理知识网络复习物理实验教案

俗话说，磨刀不误砍柴工。高中教师要准备好教案，这是老师职责的一部分。教案可以让上课时的教学氛围非常活跃，帮助高中教师提前熟悉所教学的内容。那么怎么才能写出优秀的高中教案呢？下面是小编为大家整理的“高考物理知识网络复习物理实验教案”，但愿对您的学习工作带来帮助。

第十七章物理实验
物理高考实验命题的改革,成为物理高考改革的主课题，改革的力度不断强化。近几年高考实验考查的特点：一是以电学实验考查为主；二是重视对基本仪器使用的考查；三是注重对实验的思想、方法及原理理解的考查；四是注重联系实际的考查。近两年的高考实验题与以往相比，给人耳目一新的感觉。首先考题源于教材，不避陈题。但又不拘泥于教材中的19个学生分组实验，有些实验考题既不是学生实验也不是演示实验，而是在有关物理知识的基础上，演化成实验研究课题。但实验的核心——实验原理是学生在学习和实验中应知应会的。这要求我们更深层次地去分析、推理、探索和预见有关实验问题，这种试题的创新布局，特别突出了实验能力的考核。
第一节基本测量仪器的使用
【考点透析】
一、命题趋势走向
近年高考对基本测量仪器的考查形式主要以选择、填空、作图等分布，其考查的知识重点将是对仪器的读数、连线、选择与使用等。
二、理解和掌握的内容
高考需掌握的13种仪器：刻度尺、天平、弹簧秤、游标卡尺、螺旋测微器、秒表、电火花计时器（或电磁打点计时器）、温度计、电流表、电压表、多用电表、变阻器、电阻箱等。在有刻度的测量工具中，在使用前要进行调零，在使用时还要需注意一些事项，确保实验顺利进行，以免损坏仪器或影响准确程度。这些仪器中除变阻器和打点计时器外都需要读数，除游标卡尺、秒表、电阻箱外都需估读，估读的原则是一般估读到最小刻度的1/10。
要求知道有效数字的概念，会用有效数字表达直接测量结果，有效数字——测量结果的准确数字加一位测量误差所在位数字，统称有效数字。
【例题精析】
1.两尺读数
例1.有一游标卡尺，主尺的最小分度是1mm，游标上有20个小的等分刻度。用它测量一工件的长度，如图1所示，图示的读数是_______毫米。
解析：这是一个20分度的游标卡尺，其精度为0.05mm。由放大图可看出游标零线所对应的主尺刻度为104mm，游标上第1条线与主尺上某条刻线对正。所以，工件长度=主尺刻度+精度×游标对齐刻度数（不估读）=104mm+0.05mm×1=104.05mm。
游标卡尺的读数一定要注意游标卡尺的精度，且最好用毫米作单位，以免出现差错。
例2．用螺旋测微器测量一段粗细均匀的金属丝的直径，示数如图2所示，读数是___________mm。
解析：从主尺上读出13.500mm，从螺套上读出0.350mm，再估读0.007mm，三者相加即读数13.857mm。
螺旋测微器的读数一定要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻度是否已经露出。
2.机械秒表的读数
机械秒表有两根表针，长针是秒针，每转一圈是30s，最小分度是0.1s。位于表盘上部小圆圈里面的短针是分针，分针转一圈15min，每小格0.5min。因为机械表采用的是齿轮传动，指针不可能停留在两小格之间，所以不能估读出比0.1s更小的读数。
3.多用电表的使用
例3.某人用万用电表按正确步骤测量一电阻阻值,指针指示位置如图3,则这电阻值是____.如果要用这万用电表测量一个约200欧的电阻,为了使测量比较精确,选择开关应选的欧姆挡是___
解析：表针示数是12，档位是×100，故测得此电阻值为12×100=1.2KΩ。若测约200Ω的电阻，要使表针指在中间刻度附近，应选×10档位。
多用电表的读数取值，一般应取指针在表盘中央附近较为合理，从这一点出发去考虑选择档位。
欧姆表在使用前，首先是估计待测电阻的大小，选择合适的档位，然后调零，再进行测量。测量完毕，应将旋钮拨至“OFF”或“交流最高档”。
【能力提升】
1.下列关于打点计时器的说法中正确的是：
A.它是一种计时器材，可以用来直接测量时间；
B.它接入的电压越高，打出的点越快，即两点间的时间间隔越短；
C.组成它的部分之一——振动片必须是用软铁制成的；
D.打点记时器必须和纸带配合起来用才有意义。
2.下列哪些是使用弹簧秤时应注意的：
A.使用前必须先观察它的测量范围，不能使被测力超过其测量范围；
B.使用它之前还要观察它的最小刻度值，便于读数；
C.弹簧秤的指针不在零点，必须进行调整到零刻线上；
D.力的作用线必须在它的中轴线上；
3.使用温度计时应注意的事项有：
A.不要使被测物的温度超过它的测量范围；
B.测量液体或气体温度时，不要使它们脱离温度计的玻璃泡；
C.读数时，待温度计中的液柱停止不动时才读数；
D.为方便，读数时，可把温度计从被测物体中拿出来。
4.精确度为0.1mm的游标卡尺，游标尺刻度总长为9mm，当其最末一个刻度线与主尺的44mm的刻度线对齐时，则游标尺的第五条刻度线所对应的主尺刻度应为（）
A.35.0mmB.39.5mmC.43.3mmD.35.4mm
5.已知游标卡尺的主尺最小分度是1mm，游标尺上有10个小的等分刻度，它们的总长等于9mm，用这游标卡尺测得物体长度为2.37cm，这时游标尺上的第条刻度线与主尺的mm刻度对齐。
6.如图4所示，是A、B两把卡尺的游标位置，A尺的狭缝宽度是mm，B尺的狭缝宽度是mm。
7.读出图5所示仪器指示的数值：
（1）天平；（2）螺旋测微器（3）弹簧秤
（4）秒表
8.读出如图7所示各仪器的测量数据：温度计读数为气压计读数为
电压表读数为电流表读数为______万用表读数为_____________
图7
9.有两个伏特表由完全相同的电流表改装而成，第一只伏特表的量程U1=5V，第二只伏特表的量程U2=15V。为了测量15～20V的电压，将两电压表串联使用。关于两伏特表的示数和指针的偏转角，下列那些说法正确：
A.两伏特表的示数相同；B.两伏特表指针的偏转角相同；
C.两伏特表的示数之比1：3；D.两伏特表指针的偏转角之比为1：3
10.用欧姆挡刻度盘如图8所示的万用表，检验两个电阻的阻值。已知它们的阻值分别为R1=60Ω，R2=420KΩ。下面提出了测量过程中一系列可能的操作，请你选出能尽可能准确地测量各阻值和符合万用表安全使用规则的各项操作。并且将它们按合理的顺序填写在后面的横线上：
A.把选择开头扳到欧姆挡×1K；
B.把选择开关扳到欧姆×100；
C.把选择开关扳到欧姆×10；
D.把选择开关扳到欧姆×1；
E.把选择开关扳到交流电压挡×1000；
F.将两表笔分别接到R1两端，读出R1的阻值，随后即断开；
G.将两表笔分别接到R2两端，读出R2的阻值，随后即断开；
H.两表笔短接，调节调零旋钮，使表针对准欧姆挡刻度盘上的0，随后即断开。
所选操作及顺序为(用字母代号填写)_______。(操作总数应视实际需要而定)
11.一位学生使用万用表测电阻，他在实验中有违反使用规则之处，其主要实验步骤如下：
A.把选择开关扳到×1K的欧姆挡上；
B.把表笔插入测试笔插孔中，先把两根表笔相接触旋转调零旋钮，使指针指在电阻刻度的零位上；
C.把两根表笔分别与某一待测电阻的两端接触，发现这时指针偏转较小。(相对电阻刻度的零刻线)；
D.换用×100的欧姆挡上，发现这时指针偏转适中，随即记下欧姆数值；E.把表笔从测试笔插孔中拨出后，把万用表放回桌上原处，实验完毕。
这个学生在测量时已注意到：待测电阻与其它元件和电源断开，不用手碰表笔的金属杆。
这个学生在实验中违反了使用规则的地方是：_____；
______。
12.电表在运输过程中，一般要把正负接线柱用导线连接起来，这是为什么？

第二节观察、研究型实验
[考点透析]
一、命题趋势走向
观察、研究型实验的演示实验较多，实验本身又比较简单，不可能有较难、较繁的命题。但作为对物理实验素养的考查，会有题目出现在选择题中。
二、理解和掌握的内容
1.研究类实验也称为探索性实验，它往往不一定知道某一物理规律的具体内容，要通过模拟物理过程，揭示物理量间的关系，总结、归纳出物理规律。故在设计实验过程时，要清楚通过哪些物理量的测量或观察、如何选择实验器材构造物理装置进行实验、注意哪些问题等。
2.研究类实验主要有：研究平抛物体的运动、用描迹法描绘电场中等势线、描绘小灯泡的伏安特性曲线、用多用电表探索黑箱内的电学元件、练习使用示波器、传感器的简单应用等。一些其它类的实验也可转化为研究类实验，如：研究加速度与力、质量的关系。
3.演示实验主要是定性观察现象，目的是通过观察实验中出现的现象，明白现象的原因和规律。因此，应在掌握相关规律的同时，着力理解实验目的、保证实验条件、观察分析现象，以达到对概念和规律的理解。
[例题精析]
例1.在研究平抛物体运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长l=1.25cm。若小球在平抛运动途中的几个位置如图1中的a、b、c、d所示,则小球平抛的初速度的计算式为V0＝______(用l、g表示),其值是。(取g=9.8米/秒2)
解析：由图示可知，小球在水平方向上作匀速运动。在竖直方向作自由落体运动。△y=gt2，即l=gt2，又2l=V0t所以V0=2（gl）1/2
代入l、g值得：V0=0.70m/s
说明：a点不是抛出点，如果是抛出点，则在相等的相邻时间内竖直方向的位移之比为1：3：5，而不是现在的1：2：3。抛出点在a点的左上方某个位置。
例2.试根据平抛运动原理设计测量弹射器弹丸出射速度的实验方法。提供实验器材:弹射器(含弹丸，见图2);铁架台(带夹具);米尺。
（1)画出实验示意图；（2）在安置弹射器时应注意
（3）实验中应该测量的物理量是_____(在图中标出)
（4）由于弹射器每次射出的弹丸初速度不可能完全相等，在实验中应采取的方法是__________
（5）计算公式是____________________
解析：根据研究平抛运动的实验及平抛运动的原理，可知使弹丸做平抛运动，通过测量下落高度可求出时间，再测出水平位移可求出其平抛的初速度。故：
①实验示意图如图3所示。
②弹射器必须保持水平，以保证弹丸初速度沿水平方向。
③应测出弹丸下降的高度y=AB和水平射程x=BC
④在不改变高度y的条件下进行多次实验测量水平射程x，求平均值以减小误差。
说明：此题是一设计性实验，要求在理解平抛运动的特点的基础上，想象出题目给定器材的用途。要求思维灵活，对平抛运动的知识考查很深刻。
[能力提升]
1.在用电流场模拟静电场描绘电场等势线的实验中，在下列所给出的器材中，应该选用的是____(用器材前的字母表示)。
(A)6伏的交流电源
(B)6伏的直流电源
(C)100伏的直流电源
(D)量程0～0.5伏，零刻度在刻度盘中央的电压表
(E)量程0～300微安，零刻度在刻度盘中央的电流表
在实验过程中，要把复写纸、导电纸、白纸铺放在木板上，它们的顺序(自上而下)是____、____、____。在实验中，按下电键，接通电路。若一个探针与基准点O接触，另一探针已分别在基准点O的两侧找到了实验所需要的两点a、b(如图4)，则当此探针与a点接触时，电表的指针应____(填“左偏”、“指零”或“右偏”)；当此探针与b点接触时，电表的指针应____(填“左偏”、“指零”或“右偏”)。
2.在LC振荡电路中，如已知电容C，并测得电路的固有振荡周期T，即可求得电感L。为了提高测量精度，需多次改变C值并侧得相应的T值。现将侧得的六组数据标示在以C为横坐标、T2为纵坐标的坐标纸上，即图5中用“×”表示的点。
（1）T、L、C的关系为_____。
（2）根据图中给出的数据点作出T2与C的关系图线。
（3）求得的L值是_____。
3.某同学利用热敏元件和高压锅研究了该锅内水的沸点与压强的关系，所得的数据如下表所示。测得一个24cm高压锅的限压阀的质量为0.08Kg，排气孔的内径为3mm。如果用它煮水消毒，则锅内的最大压强可达Pa，这个高压锅内最高温度大约是0C（当时的大气压为1.03×105Pa，g=10m/s2）
T/0C9095100105110112114116118120xx2
P/KPa6684103123143151159167175183191
4.如图6是某同学利用多用电表探测三端黑箱内的电学元件的示意图。该同学利用欧姆档的红、黑表笔分别接触各接线柱，测试结果如下表所示。已知该黑箱内仅由两个定值电阻和一个理想二极管组成，试画出该黑箱内电学元件的连接方式，并完成该表所留的空格。
表笔位置A黑
B红B黑
A红A黑
C红C黑
A红B黑
C红C黑
B红
阻值示数/Ω240600400

5.如图7是一盒子，里面装有由导线和几个阻值相同的电阻组成的电路，盒外有接线柱1、2、3、4，已知1、2间有电阻是1、3间电阻的1.5倍，是2、4间电阻的3倍，而3、4间没有明显电阻，欲使盒内所含电阻数量最少，请画出盒内的电路图。
6.如图8是某同学《研究闭合电路欧姆定律》用的可调内阻原电池示意图，图9为该电池剖面图及实验时的外电路，其中A为锌片、B为铜片，则：
（1）电源的正极为电源的负极为
（2）当只改变下列相应条件时，则对该实验存在的正确说法是：
A.当变阻器的滑片向右滑动时，电压表V1的示数减小，电压表V2的示数增大
B.若用打气装置往电池内打气，电压表V1的示数减小，电压表V2的示数增大
C.向电池内打气可以改变电池的内阻，其原因是打入气体后改变了电解液的截面积
D.电压表V1的正极与B接线柱相连，电压表V2的正极应与C接线柱相连
7.在使用示波器的实验中某同学欲按要求先在荧光屏上调出亮斑，为此，他进行了如下操作：首先将辉度调节旋钮逆时针转到底，竖直位移和水平位移旋钮转到某位置，将衰减调节旋钮置于1000档，扫描范围旋钮置于“外X”档。然后打开电源开关（指示灯亮），过2min后，顺时针旋转辉度调节旋钮，结果屏上始终无亮斑出现（示波器完好）。那么，他应再调节下列哪个旋钮才有可以在屏上出现亮斑？
A.竖直位移旋钮B.水平位移旋钮C.聚焦调节旋钮D.辅助聚焦旋钮
8.如图10为示波器面板，图11为一信号源。
（1）若要观测此信号源发出的正弦交流信号的波形，应将信号源的a端与示波器面板上的接线柱相连，b端与接线柱相连。
（2）若示波器所显示的输入波形在显示屏下边中央部位，要将波形上移，应调节面板上的旋钮；要将此波形横向展宽应调节旋钮；要使屏上能够显示3个完整的波形，应调节旋钮。
9.发光二极管是电器、仪器上作指示灯用的电子元件，正常使用时带“+”号的一端要与电源正极相连，电流从元件带“+”号的一端流入。现要求用实验测出该元件两端的电压U和通过的电流I，并据此描绘出U——I图。
（1）画出实验电路图（要求二极管两端电压能在0～2.5V间变化）
（2）实验测得发光二极管U——I图象如图12所示，若发光二极管的正常工作电压为2.0V，而电源是由内阻不计、电动势均为1.5V的两节干电池串联而成，则应该串一个大小为Ω的电阻才能使发光二极管正常工作。

第三节验证型实验
【考点透析】
一、命题趋势走向
验证型实验是在演示实验的基础上，人为地创造条件，让学生通过自己动手，感知定律的正确性而进行的学生分组实验。包括验证力的平行四边形定则、验证动量守恒定律、验证机械能守恒定律等。
在近年的高考中，有趋势将上面的验证性实验迁移到验证其它规律的迹象。
二、理解和掌握的内容
1.原理：实验所验证的都是物理规律，其物理规律就是这个实验的原理。
2.方法：在清楚实验所验证的物理规律的基础上，要知道规律的数学表达式，测出式中涉及到的相关量，把验证类的实验转化成测量类实验。
3.数据处理：把测得的实验数据代入到相关表达式中，进行验证
【例题精析】
例1.将橡皮筋的一端固定在A点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5牛、最小刻度为0.1牛的弹簧测力计。沿着两个不同的方向拉弹簧测力计。当橡皮筋的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直,如图1所示.这时弹簧测力计的读数可从图中读出。
(1)由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为____牛和____牛。(只须读到0.1牛)
(2)在本题的虚线方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力。
解析：本题考查弹簧秤的读数、力的图示、平行四边形定则等方面的基本的实验素质：按要求准确读数（包括有效数字）、准确做出力的图示（包括合理选取标度、箭头和刻度等）。在图2中，每小格代表0.5N，将保证力的图示较准确，若每小格代表1N，则2.5N的力表达上容易造成误差。
例2.在验证机械能守恒定律的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50赫。查得当地的重力加速度g＝9.80米/秒2。测得所用的重物的质量为1.00千克。实验中得到一条点迹清晰的纸带，把第一个点记作0，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点。经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm。根据以上数据，可知重物由点O运动到C点，重力势能的减少量等于____焦，动能的增加量等于____焦(取3位有效数字)。
解析：从O点到C点势能减少量为7.62J。利用匀变速直线运动在一段时间内的平均速度等于中间时刻的速度有Vc=BD/2T。动能的增量△EK=mVc2/2=7.58J。
本实验验证的结果应是：重力势能减小量略大于动能的增加量，其原因是有摩擦力存在。

【能力提升】

1.在互成角度的两个力的合成实验中，有下列三个重要的步骤：
A.在水平放置的木板上垫一张白纸，把橡皮条的一端固定在木板上，另一端拴两根细线，通过细线用两个弹簧秤向两个方向互成角度的同时拉橡皮条，使它的结点到达某一位置O点，在白纸上记下O点的位置和两个弹簧秤的示数F1、F2；
B.在白纸上根据F1、F2的大小，应用平行四边形定则作图求出合力F；
C.只用一个弹簧秤通过细线拉橡皮条，使它的伸长量与用两弹簧秤拉时相同，记下此时弹簧秤的读数F′和细线的方向。
以上三个步骤中都有疏漏或错误，请给予更正。

2.利用重锤下落验证机械能守恒定律时，下列说法中正确的是：
A.应该用天平测出重锤的质量；
B.选择的纸带只要点迹清晰即可；
C.在操作时，一定要先通电后放纸带；
D.当地的重力加速度必须已知，否则无法计算重力势能。
3.利用重锤下落验证机械能守恒定律时，下列说法中正确的是：
A.应该用天平测出重锤的质量；
B.选择的纸带只要点迹清晰即可；
C.在操作时，一定要先通电后放纸带；
D.当地的重力加速度必须已知，否则无法计算重力势能。

4.用一测力计水平拉一端固定的弹簧，用来测量弹簧的劲度系数k，测出的拉力F与弹簧长度L之间的数据关系如下表：
⑴在图4中的坐标中作出此弹簧的F—L图象；
⑵图象与L轴的交点表示，其值为；
⑶此弹簧的劲度系数为。
5.用平板、小车及打点记时器等装置能否验证动量守恒定律？要求是粘有橡皮泥的两个小车碰撞。还需要哪些器材？测量哪些量？
6.某同学用图5所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律，图中PQ是斜槽，QR为水平槽。实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落在位于水平地面的记录纸上，留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次。图中O点是水平槽末端R在记录纸上垂直投影点。B球落点痕迹如图6所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在平面，米尺的零点于O点对齐。
（1）碰撞后B球的水平射程应取cm。
（2）在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？

第四节测量型实验
[考点透析]
一、命题趋势走向
测量型实验是运用较准确的测量仪器，较完善的测量原理，来实现物理量的测定。包括：测定匀变速运动的加速度、用单摆测重力加速度、用油膜法估测测分子的大小、测定金属材料的电阻率、伏安法测电源电动势和内电阻、测定玻璃的折射率和用双缝干涉测光的波长。可以预计，在今后的高考中测量型实验的力学部分命题思路不会有太大的变化，新题型仍以电学实验为主。
二、理解和掌握的内容
1.原理：所测物理量相关公式或物理规律即是它的实验原理，但公式或规律中除被测物理量外，必须是可直接测量的物理量或再间接测量的物理量。
2.构造测量相关量所需的器材及其相应的装置。如组装单摆，画电路图、连接电路等。注意：在组装装置时，要使实验能顺利完成。如电路的选择。
3.过程设计：实验过程的安排要科学合理，过程混乱可能造成测量困难或测量错误。要注意初状态的设置，如电表的调零、电路开关断开等。
4.测量读数：注意各种测量工具的读数方法、估读等。
5.数据处理：一般用列表法、做图法、计算求平均值法，测量类实验一般用计算求平均值法。
注意：求平均值时，不要把一些过程的变量平均，可平均过程常量或最后结果。如测电阻率时，固定导体的长度、截面直径可平均，而测量几次的电压和电流不能平均。
6.纸带数据的测量和计算：
①某点的即时速度：根据匀变速直线运动的物体某段时间内的平均速度等于该时间中间时刻的平均速度,即Vn=(Sn+Sn+1)/2T。
②纸带的加速度a=ΔS/T2，其中ΔS为连续相等时间内的位移差。
注意：当纸带的速度较小时，常采用五个点为一个计数点，此时两计数点的时间间隔为5T。
[例题精析]
例1.用伏安法测量一个定值电阻的器材规格如下：待测电阻Rx(约100)；直流电流表(量程0～10mA，内阻50)；直流电压表(量程0～3V，内阻5k)；直流电源(输出电压3V，内阻不计)，滑动变阻器(阻值范围0～15，允许最大电流1A)；电键一个，导线若干条。根据器材的规格和实验要求作出实验电路图。
解析：如果将滑动变阻器采用限流式连结，电路中最小电流Imin=3/(15+50+100)=18mA，仍大于直流电流表的量程，所以滑动变阻器应采用分压式连接。
电流表的内外接法可采用比较法：Rx/RV=100/5000=1/50；Rx/RA=100/50=2
由于外接法误差来源于伏特表分流，内接法误差来源于电流表分压，所以电流表应采用外接法，实验电路如图1所示。
例2.某电压表的内阻在20k和50k之间，现要测量其内阻，实验室提供下列可供选用的器材，待测电压表V（量程3V）；电流表A1(量程200A)；电流表A2(量程5mA)；电流表A3（量程0.6A)；滑动变阻器R（最大阻值1k)；电源E（4Ｖ）；电键S；导线若干。
(1)所提供的电流表中应选用_________（填写字母代号）
(2)实验要求多测几组数据，尽量减小误差，请画出实验电路图。
解析：依公式R=U/I可以求出电压表的内阻。
因为电路中最大电流值Imax=E/RV=0.2mA(将RV=20KΩ代入)所以电流表应选A1。
又∵滑线变阻器阻值远小于电压表电阻，并要求多测几组数据
∴变阻器采用分压器电路，如图2所示。滑动头初位应有最小分压值。
总结：伏安法测电阻的一般思路：
（1）选择器材
应考虑三个方面因素：
①精确性——尽量选择精度高（最小刻度值小）的仪器，电压表、电流表在使用时指针应偏转到满刻度的2/3以上；
②方便性——选用滑动变阻器时应考虑对外供电电压的变化范围既能满足实验要求，又便于调节，滑动变阻器调节时应用到大部分电阻线，否则不便于调节；
③安全性——通过电源和电阻的电流不能超过其允许的最大电流，电表不能超量程。
（2）选择电路
①测量电路的选择
测量电路有两种方法：电流表内接法和外接法
（a）直接比较：当Rx≥RA用内接法，当Rx≤RV用外接法。
（b）临界计算：当内、外解法相对误差相等时，有，所以（RA≤RV）为临界值。当（即Rx为大电阻）用内接法；当（即Rx为小电阻）用外接法。
（c）测试判断法：如图3所示，将S分别接触a点和b点，若看到电流表读数变化较大，说明电压表分流影响较大，应该选用内接法；若看到电压表读数变化较大，说明电流表分压影响较大，应该选用外接法。
②供电电路的选择
（a）待测电阻的阻值远大于变阻器的总电阻时，用分压电路
（b）要求待测电阻上的电压或电流变化范围较大，且从零开始连续可调，用分压电路
（c）用限流电路时，电表示数超过量程时，用分压电路
（3）实物连接：注意导线的连接点都画在接线柱上（导线中间不应有分叉及交叉），电表量程、正负极是否恰当等。
例3.为测定一个6V、3W的小电珠在不同电压下的功率，所需的实验器材如有直流电流表(量程0－0.6A，0－3A)；直流电压表(量程0－3V，0－15V)；滑动变阻器阻值为10。还有直流电源，电键和若干导线。已知电流表内阻可以不计。测量时要求电珠两端电压从0Ｖ开始连续调节，测得多组数据，请按要求画出电路图，并标明电流表和电压表使用量程。
解析：由于实验要求电珠两端电压从0伏开始连续调节，显然只能采用分压式电路。又由于电流表内阻可以忽略，所以与电珠相连的测量电路应采用电流表的内接法。这样可以画出电路图如图3所示。因为电珠最大电压为6V，应选电压表15V档。又电珠6V时功率为3W，则其最大电流为0.5A，故电流表选0.6A档。
[能力提升]
1.某同学在测玻璃砖的折射率的实验中，采用了如图5所示方法：以P1P2与玻璃砖的交点O为圆心作圆，分别交P1P2连线于A点，OO′连线延长线于B点，并通过这两点向界面法线作线，用刻度尺测得数据如图5所示，则此玻璃的折射率为。

2.某同学在测定一厚度均匀的圆形玻璃砖的折射率时，先在白纸上作一与圆形玻璃相同的圆，圆心为O，将玻璃砖平放在白纸上，使其边界与所画的圆重合。在玻璃砖的一侧插两根大头针P1、P2，在另一侧再先后插两根大头针P3、P4，从另一侧隔着玻璃砖观察大头针好象在一条直线上，移去玻璃砖后如图（5）所示。试画出沿P1、P2连线方向的入射光线通过圆形玻璃后的传播方向和在玻璃中的传播方向，写出计算玻璃折射率的表达式。

3.在测量电池电动势和内电阻时，若有两只电压表V1、V2量程相同，内阻分别为RV1、RV2，且RV1＞RV2；两只电流表A1、A2量程相同，内阻分别为RA1、RA2。且RA1＞RA2，在该实验中，为了使E、r的测量值精确些，选择的电表可以是()
A.V1与A1B.V1与A2C.V2与A1D.V2与A2
4.在用电压表和电流表测量两节干电池串联的电动势和内电阻时，除备用被测电池、导线和开关外，还备用下列器材可供选择：
A.电流表（0—0.6A）；B.电流表（0—3A）；C.电压表（0—3V）；D.电压表（0—15V）；
E.滑动变阻器（0—20Ω、2A）；F.滑动变阻器（0—1750Ω、0.3A）。
①应选用的器材是；
②一个学生用以上所选择的器材测得如上表所示的数据，在坐标系上做出U—I图象，并从图7中可得电源电动势为，内电阻为。

5.有两只电压表A、B，量程已知，内阻未知；另有一干电池，它的电阻不能忽略，但不知等于多少；只用这两只电压表、开关和一些导线，通过测量计算出这个电池的电动势，电池的电动势不超过电压表的量程。
①画出实验的电路图；
②用测得量导出电动势的表达式。
③若用两只电流表可以吗？
6.在实验室要测量小灯泡的伏安特性，要求加在灯泡上的电压从零开始。备有的器材：电压表、电流表、电池、开关、滑动变阻器、导线若干。
⑴试画出实验电路图；⑵实验测得的数据如图8所示，根据表中的数据做出小灯泡的伏安特性曲线；⑶该图象不是一条直线的原因是。
7.在如图（9）所示的电路中，不计电表内阻的影响，改变变阻器滑片的位置，得到电压表V1、V2的示数随电流表A的示数的变化关系的图象；其中表示电压表V1的示数与电流表示数的变化关系的图象是；由图象可求出电池的内阻是。
8.欲用伏安法测定一段阻值约为5左右的金属导线的电阻，要求测量结果尽量准确，现备有以下器材：
A.电池组(3V，内阻1)；
B.电流表(0～3A，内阻0.0125)；
C.电流表(0～0.6A，内阻0.125)；
D.电压表(0～3V，内阻3k)；
E.电压表(0～15V，内阻15k)；
F.滑动变阻器(0～20，额定电流1A)；
G.滑动变阻器(0～2000，额定电流0.3A)；
H.电键、导线。
(1)上述器材中应选用的是_____________。（填写各器材的字母代号）
(2)实验电路应采用电流表__________接法。(填“内”或“外”)
(3)设实验中，电流表、电压表的某组示数如图10所示，图示中Ｉ＝___A，U＝______V。
(4)为使通过待测金属导线的电流强度能在0～0.5A范围内改变，请按要求画出测量待测金属导线的电阻Rx的原理电路图，然后根据你设计的原理电路将图11中给定的器材连成实验电路。

9.为测一个量程0～3.0v内阻约为数千欧的直流电压表内阻，采用电流表，电压表串联接入电路，实验器材如下：
A.待测电压表(0～3v数千欧)
B.直流电流表(0～0.6A约0.2)
C.直流电流表(0～100mA约2)
D.直流电流表(0～10mA约50)
E.滑动变阻器(0～50，允许最大电流0.5A)；F.电键、导线
G.直流电源(输出电压6v内阻不计)
(1)实验中测出电压表内阻的计算式是RV＝_______，需测物理量分别由____和_____读出(写代号)；
(2)在实物图12上连线。

10.一待测电阻阻值在100～200之间，额定功率为0.25W，现用伏安法测量它的电阻。可供选择的器材有：（）
A.电流表(量程50mA、内阻20)；
B.电流表(量程3mA、内阻0.01)；
C.电压表(量程5V、内阻10k)；
D.滑动变阻器(阻值范围0～20、额定电流2A)；
E.电池组(电动势12V、电阻不计)；
F.电键1只、导线若干；
则适用的器材应选（填字母代号），并画出测量用的实验原理图。

11.图1为测量电阻的电路，Rx为待测电阻，R的阻值己知，R‘为保护电阻，阻值未知。电源E的电动势未知，K1、K2均为单刀双掷开关。A为申流表，其内阻不计
(1)按图13所示的电路，在图14的实物图上连线
(2)测量Rx的步骤为：将K2向d闭合，K1向__________闭合，记下电流表读数I1，再将K2向c闭合，K1向_______闭合，记电流表读数I2。计算Rx的公式是Rx=__________
12、实验室中现有器材如实物图16所示，有：
电池E，电动势约10V，内阻约1Ω；
电流表A1，量程10A，内阻r1约0.2Ω；
电流表A2，量程300mA，内阻r2约5Ω；
电流表A3，量程250mA，内阻r3约5Ω；
电阻箱R1，最大值999.9Ω，阻值最小改变量为0.1Ω；
滑动变阻器R2，最大阻值100Ω；开关S，导线若干。
要求用图15所示的电路测定图中电流表A的内阻。
（1）在所给的三个电流表中，那几个可用此电路精确测出其内阻？
（2）在可测的电流表中任选一个作为测量对象，在实物图上连成测量电路。
（3）你要读出的物理量是用这些物理量表示待测内阻的计算公式是。
13、从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表A1的内阻r1，要求方法简捷，有尽可能高的精度，并能测得多组数据。
器材（代号）规格
电流表（A1）量程10mA，内阻r1，待测（约40Ω）
电流表（A2）量程500μA，内阻r1=750Ω
电压表（V）量程10V，内阻r3=10KΩ
电阻（R1）阻值约100Ω，作保护电阻用
滑动变阻器（R2）总阻值约50Ω
电池（E）电动势1.5V，内阻很小
开关（K）
导线若干
（1）画出电路图，标明所用器材的代号
（2）若选测量数据中的一组来计算r1，则所用的表达式为，式中符号的意义是。
14、用双缝干涉测光的波长，实验中采用双缝干涉仪，它包括：
A.白炽灯，
B.单缝片，
C.光屏，
D.双缝，
E.滤光片，(其中双缝和光屏连在遮光筒上)
（1）把以上元件安装在光具座上时，正确的排列顺序是：A、(A已写好)
（2）正确调节后，在屏上观察到红光干涉条纹，用测量头测出10条红光亮条纹的距离为a；改用绿光滤光片，其他条件不变。用测量头测出10条绿亮纹间的距离为b。则一定有大于。

15.在做《用油膜法估测分子大小》的实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中有纯油酸6mL。用注射器测得1mL上述溶液为75滴。把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油酸的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图17所示。坐标中正方形的边长为1cm，则有：油酸膜的面积是cm2，该油酸分子的直径估算为m。

第五节设计型实验
[考点透析]
一、命题趋势走向
在理科综合考试的说明中，明确地把“设计和完成实验的能力”作为一个目标，在上海的高考试题中，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。
二、理解和掌握的内容
知道中学物理中常用的物理实验思想、方法，并能应用它进行实验设计。
[例题精析]
1.中学物理实验的主要方法：
⑴比较法：通过对一些物理现象或物理量的比较，达到异中求同和同中求异的目的。如用天平测量质量要比用弹簧秤测量（重力求出质量）准确。
⑵替代法：用一个标准的已知量代替被测量，调整此标准，使整个测量系统恢复到替代前的状态，则被测量等于标准量。如用电阻箱代替被测电阻。
⑶放大法：把被测物理量按一定规律放大后再进行测量的方法。常用的有累积放大法，即在测量比较小的物理量时，累积后再测量，可减小误差；机械放大法，如螺旋测微器就是利用机械放大进行测量微小物体的长度，提高测量精度；光学放大法，把微小的效应用光学放大，如卡文迪许实验和微小形变实验的光学放大等。
⑷转换法：将不易测量的量转换为另一种易测的量进行测量的方法。
⑸等效法：如碰撞实验中用水平位移等效于水平速度；验证牛顿第二定律中的平衡替代前的状态，则被测量等于标准量。如用电阻箱代替被测电阻。
⑹控制变量法：在有多因素影响的实验中，可先控制一些量不变，依次研究另一些因素的影响。如验证牛顿第二定律和验证欧姆定律实验。
另外还有留迹法、模拟法、补偿法等。
2.实验设计方法：一般分根据实验要求和实验器材选择实验方案、方法。
方案选择的原则是：
①正确性：即实验方案所依据的原理要简明、正确；
②可靠性：即实验的方案的实施要安全可靠，不会对仪器即人身造成危害；
③简便性：即在保证实验正常进行的前提下，便于操作、便于读数、便于数据处理;
④精确性：即对各种可能的实验方案进行初步的误差分析，尽可能选用实验精度高的方案。
3.实验器材的选择：要根据题设条件和实验要求选择，另外要尽可能减小实验误差。

例1.为测定木块与斜面之间的动摩擦因数，某同学让木块从斜面上端自静止起做匀加速下滑运动，如图（1）所示，他使用的实验器材仅限于（1）倾角固定的斜面（倾角未知）、（2）木块（3）秒表（4）米尺。实验中应记录的数据是计算动摩擦因数的公式是μ=
为了减少测量的误差，可采用的办法是
解析：本题设计原理是利用滑块在斜面上做匀加速运动时加速度为：
a=gsinθ—μgcosθ
从而有：μ=tgθ—a/gsinθ
因此必须知道tgθ、sinθ、和加速度a。
因为tgθ=h/d,sinθ=h/L所以需用米尺测L,d,h。而加速度a=2L/t2因此还需用秒表测滑块从静止开始下滑至底端的时间t。从而得μ=h/d—2L2/gdt2
为减少测量误差需多次测量求平均值。
例2.如图2所示，P是一根表面均匀地镀有很薄的发热电阻膜的大陶瓷管。(其长度L为50厘米左右，直径D为10厘米左右)，镀膜材料的电阻率ρ已知，管的两端有导电箍MN。现给你米尺，伏特计V，安培计A，电源E，滑动变阻器R，电键K和若干导线。请设计一个测定膜层厚度d的实验方案。
(1)实验中应测定的物理量是：
(2)在图3中用连线代替导线，连接测量电路实物图。
(3)计算膜层厚度的公式是：
解析：利用所学过的物理知识巧测很薄的物件的厚度，这是一道很能体现理论联系实际的好试题。学生不难根据对进行实验所需掌握的相关知识的理解和记忆，知道是利用欧姆定律，即R=U/I=ρL/S
困难在于找出厚度d与截面积S有何关系？能否仅凭题给的看似不足的已知条件正确地表示出S，就看学生等值转换的创造能力的高低了。
实际上我们可以把这根管形空心导体的环形截面等效成一个矩形截面，其长为环的周长πD。由于膜很薄，故πD与平均周长π（D-d/2）相差甚微。因此它的截面积S=πDd
解得d=LρI/πDU
实验中应测定的物理量是L,D,U,I。
电路实物连接如图4所示，(因条件不明确，测量电路安培表内接、外接均可。控制电路没有特别要求时，可用限流接法。)
[能力提升]
1.给你一架天平和一只秒表，如何有实验来估测用手急速竖直上抛小球时，手对小球做的功？要求写出测量哪些量、如何测量，并写出计算时所需的关系式。
2.有一只电压表，量程已知，内阻为RV，另有一电动势未知但不超过电压表量程、内阻不计的电池。用这只电压表和电池，再有一些导线和开关，设计测量某一高值电阻Rx（和RV差不多）的实验方法。要求画出实验电路图，说明测量步骤、需记录的实验数据，被测电阻Rx的计算式。

3.实验室内备有下列器材：A.长度为1米的刻度尺；B.游标卡尺；C.秒表；D.打点记时器；E.频率为50Hz的电压交流电源；F.铁架台；G.天平；H.低压直流电源；I.重锤。用其中的什么器材如何测量重力加速度？

4.有下列器材：长30厘米的毫米刻度尺；内径为2—3毫米的粗细均匀的直玻璃管，内有一段长约8—10厘米的水银柱封闭一段长约12—15厘米的空气柱；量角器；温度计；带有重垂线的铁架台。
要求用上述器材，测出实验室内大气压强。试设计一个实验方案并简要说明设计思想和需要测量的物理量。

5.如图5所示的电路测定未知电阻Rx的值。图中电源电动势未知，内阻与电流表内阻均可忽略不计，R为电阻箱。
⑴若要测量Rx的值，R至少需要取个不同的数值；⑵若电流表每个分度表示的电流值未知，但指针偏转角度与通过的电流成正比，则在用此电路测量Rx时，R至少需要取个不同的数值；
⑶若电源内阻不能忽略，能否用此电路来测量Rx？

6.用实验室提供的下列器材：小磁钢球（质量为m），小铜球，相同的细线两条，铁架台，铁板，用这些器材如何测量小磁钢球与铁板距离为d时，它们之间的磁力的近似值。
⑴简要说明实验的设计思想；
⑵简要说明测量的重要步骤与测量的物理量；
⑶用已知量和测量量表示磁力的计算式是。

7.用平板、小车及打点记时器等装置能否验证动量守恒定律？要求是粘有橡皮泥的两个小车碰撞。还需要哪些器材？测量哪些量？

8.“伏安法”测电阻时，由于电压表、电流表内阻的影响，使得测量结果总存在误差，而按图6所示电路进行测量，则由电压表、电流表内阻所造成的误差可消除。
（1）请你简要写出还未完成的主要操作步骤，并用字母表达出相应的测量值。
①闭合电键S1，电键S2接2，调节RP和RP’，使电压表读数接近满量程，读出电压表和电流表读数I2、V2。
②保持RP不变，。
（2）请你推导出待测电阻R的表达式。
（3）用线把实物图7按电路图连成测量电路。

第十七章物理实验
专题一1.CD2.ABCD3.ABC4.B5.7；30.6.21.60.77.(1)15.60g(2)3.950(3)2.2N(4)253.0s8.－5.2℃753.4mmHg11.0v0.28A12009.BC10.DHFAHGE11.D.换挡后，应重新调零；E.实验完毕，应将选择开关扳到OFF位。12.运输过程中可能引起表针摆动，若用导线将正、负接线柱短接，形成闭合回路，则表针摆动带动线圈切割磁感线产生感应电流，阻碍线圈转动，即阻碍表针摆动。
专题二1.BE；导电纸；复写纸；白纸；指零；指零。2.（1）T2=4π2LC(2)如图一
(3)0.0351H——0.0389H3.2.16×105；1380C.4.(1)如图二、图三(2)240Ω；1000Ω；0Ω
5.如图四6.（1）B；A(2)BCD7.AB8.(1)Y输入，地（2）6，X增益；扫描范围和扫描微调9.77
专题三1.A.未记下细线的方向；B.应根据F1、F2的大小和方向做图；C.应将橡皮条与线的结点拉至O点。2.CD3.自然长度；1cm；4/3N/m。4.能。提示：被碰小车须静止，碰撞小车质量需大于被碰小车，以一定速度去碰撞被碰小车，平板需是平衡摩擦力后的，用纸带和打点计时器测出碰前和碰后的速度，求出它们的动量，即可验证动量是否守恒。
5.64.2——64.4；ABD
专题四1.垂线；4/3.2.略.3.AB.4.ACE；2.9伏；2.3欧.5略.6..外接、分压；由于温度变化引起电阻变化。7.a；(U3-U2)/(I2-I1)8.ACDFH；外；0.48；2.20；电源电路分压式；电流表内接。
9.U/I；A；D如图五
10.(1)∵被测电阻阻值在100—200之间，而所给的滑动变阻器阻值0—20，R变＜R，本实验采用分压式组接变阻器。
(2)电路中出现最大电流Imax=(0.25/100)1/2=0.05A=50mA,选电流表A。
(3)用比较法考虑安培表的接法。RV/Rx=104/100=102；Rx/RA=100/20=5.因此伏特表分流引起的误差小，安培表外接。亦可求临界电阻R0=（RARV）1/2=448Ω∵Rx最大为200448；∴应采用安培表外接。注意：分压器应令电压初始为零。电键应接在干路。电路图如图六
11.（1）略（2）a,b,l2R/L1
12.略13.略14.(1)BDEC；(2).a，b.15.103；7.7×10-10m
专题五1.W=mg2t2/82.先只将电压表接电源两端，电压表读数U1=E；再将电压表与待测电阻串联后接在电源两端，电压表读数为U2；Rx=(U1-U2)RV/U2。3.提示：用自由落体法。4.玻璃管内封闭的空气柱在等温变化中PV=C,其中P=P0+P’，P’为水银柱产生的压强，则P’=L’cosθ，L’为水银柱的长度，θ为玻璃管与竖直方向的夹角，则有P’=C/L-P0；取几个不同的θ角，分别测出L，做P’—1/L关系图象，其截距即为P0。5.2，2，不能。6.把小磁钢球悬挂在铁板上方d处，与铁板的引力为f，则有mg+f=mg’，g’为等效重力加速度，f=m（g+g’），用单摆法测出g’后，即可求出f。7.能。提示：被碰小车须静止，碰撞小车质量需大于被碰小车，以一定速度去碰撞被碰小车，平板需是平衡摩擦力后的，用纸带和打点计时器测出碰前和碰后的速度，求出它们的动量，即可验证动量是否守恒。8.略

高考物理近代物理知识网络复习教案

俗话说，磨刀不误砍柴工。作为高中教师就要好好准备好一份教案课件。教案可以让学生们有一个良好的课堂环境，使高中教师有一个简单易懂的教学思路。怎么才能让高中教案写的更加全面呢？以下是小编收集整理的“高考物理近代物理知识网络复习教案”，希望能为您提供更多的参考。

第十六章近代物理
本章知识大部分内容是高考考试说明中要求初步了解的内容.由于近代物理在现代科学技术中应用日益广泛，联系实际问题增加，因此本章知识几乎是高考年年必考内容之一．本章内容分为两部分，即量子论初步与原子核．
量子论初步主要围绕“光”这一主题，研究光的本质及产生过程中表现出的量子化问题；原子核的研究则是通过对一些发现及实验的分析，阐明原子核的组成及其变化规律．在学习近代物理的过程中，我们不仅要学习本章所阐明的物里知识及规律，更重要的是还要学习本章在研究问题过程中所表现出的物理思想和物理方法，对提高分析综合能力有很大帮助的．
本章相关内容及知识网络
专题一光电效应
［考点透析］
一、本专题考点光电效应、光子和爱因斯坦光电效应方程是Ⅱ类要求。
二、理解和掌握内容
１．光电效应：在光（包括不可见光）的照射下从物体表面发射电子的现象叫做光电效应，发射出的电子叫光电子．光电效应的规律如下：
①任何一种金属，都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能发生光电效应。
②发出的光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光频率的增大而增大．
③当入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9S．
④当入射光的频率一定且大于极限频率时，单位时间内逸出的光电子数与入射光的强度成正比．
上述规律与波尔理论的矛盾可概括为两点：
①电子吸收光的能量是瞬时完成的，而不象波尔理论预计的那样有积累过程．
②光的能量与频率有关，而不象波尔理论预计的那样是由振幅决定．
２．爱因斯坦对光电效应的解释：
①空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子．一个光子的能量可写成：Ｅ＝hγ（式中h称为普朗克常数，其值为h＝6.63×10-34Js）．
②当光照射到物体表面时，光子的能量可被某个电子吸收，吸收了光子的电子如果具备足够的能量，就可挣脱周围原子核的束缚而物体表面飞出从而形成光电子．
③光电子的最大初动能与入射光的频率之间满足下列关系式：
上式称为爱因斯坦光电效应方程，式中Ｗ称为逸出功，其值等于电子为挣脱周围原子的束缚形成光电子所需的最小能量．
如果入射光子的能量小于Ｗ，电子即使俘获了光子，也不能挣脱周围原子的束缚形成光电子，这就是极限频率的存在的原因；否则如果入射光的频率较高，一个光子的能量能被一个电子完全吸收而不需要能量的积累过程即可形成光电子，这就解释了光电效应的瞬时性；在入射光的频率一定时，入射光的强度越大，单位时间内射入的光子数就越多，因而被电子俘获的机会也就越大，这样就解释了单位时间内逸出的光子数与入射光的强度成正比；至于光电子的最大初动能决定于入射光的频率从光电方程中即可看出这点．
［例题精析］
例题１下列关于光电效应规律说法中正确的是（）
Ａ．入射光的频率加倍，光电子的最大初动能也加倍
Ｂ．增大入射光的波长，一定可增大单位时间内逸出的光电子数
Ｃ．提高光电管两端的电压，可增大逸出光电子的最大初动能
Ｄ．保持入射光的强度不变而增大其频率，则单位时间内逸出的光电子数将减少
解析：本题主要考查对爱因斯坦光子说及光电方程的理解．光电效应方程表明：光电子的最大初动能随着入射光频率的增大而增大，但不是成正比，所以Ａ选项错．波长增大，频率降低，可能不发生光电效应，况且单位时间内逸出的光电子数与入射光的波长并没有直接关系，所以Ｂ选项错．光电管两端的电压对光电效应中光电子的逸出没有影响，它只能改变光电子逸出后的动能而不能影响光电子刚逸出时的初动能，所以Ｃ选项也是错的．表面上看来，根据光电效应规律中的“当入射光的频率大于极限频率时，单位时间内逸出的光电子数与入射光的强度成正比”判断，Ｄ选项也不对，但实际上，上述规律应是在频率一定的条件下结论才能成立，在该条件下，入射光的强度增大，也就增大了单位时间内入射的光子数，这样才能导致光电子数的增加．也就是说单位时间内逸出的光电子数正比于单位时间内射入的光子数，而该题Ｄ选项是在保持强度不变的情况下增大入射光的频率，这样就会使得单位时间内射入的光子数减少，因而必将导致单位时间内逸出的光电子数减少，所以本题正确选项为Ｄ．
思考与拓宽：如果某种金属的极限频率在红外区，现在分别用相同功率的绿光灯和紫光灯在相同的距离下照射该金属，试分析两种情况下单位时间内逸出的光电子数是否相同？
例题2一般情况下，植物的叶在进行光合作用的过程中，最不易吸收下列哪种颜色的光的光子？（）
Ａ．红色光Ｂ．绿色光Ｃ．蓝色光Ｄ．紫色光
解析：本题主要考查知识的迁移能力及推理能力．初看题目，给人的感觉似乎是一道生物题，但仔细分析一下，该题实际上是一道物理题．我们都知道：物体在接收光的照射时往往表现出两个方面的反应，即反射和吸收，物体的颜色往往取决于其反射光的颜色，植物的叶一般都呈绿色说明植物的叶对绿光的反射较强烈，因而对绿色光的吸收也就较差，因此本题的正确选项应为Ｂ．
［能力提升］
Ⅰ知识与技能
１．三种不同的入射光Ａ、Ｂ、Ｃ分别照射在三种不同的金属ａ、ｂ、ｃ的表面，均恰可使金属中逸出光电子，若三种入射光的波长满足下列关系λA＞λB＞λC，则：（）
Ａ．用入射光Ａ照射金属ｂ或ｃ，则金属ｂ和ｃ均可发生光电效应
Ｂ．用入射光Ａ和Ｂ同时照射金属ｃ，则金属ｃ可发生光电效应
Ｃ．用入射光Ｃ照射金属ａ或ｂ，则金属ａ和ｂ均不能发生光电效应
Ｄ．用入射光Ｂ和Ｃ照射金属ａ，则均可使金属ａ可发生光电效应
２．光电效应的四条规律中，波动说仅能解释的一条是（）
Ａ．入射光的频率大于极限频率才能产生光电效应
Ｂ．单位时间内逸出的光子数与入射光强度成正比
Ｃ．光电子最大初动能只与入射光的频率有关
Ｄ．当入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的
３．关于光电效应下列说法正确的是（）
A．金属的逸出功与入射光的频率成正比
B．单位时间内产生的光电子数与入射光的强度无关
C．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的最大初动能大
Ｄ．对任何金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长大于此波长时，就不能产生光电效应
４．对爱因斯坦光子说的理解，下列说法正确的是()
Ａ．光子能量能被电子吸收一部分，使光子频率降低
Ｂ.光子能量不能被吸收一部分,被吸收时，要么全部被吸收，要么不被吸收
Ｃ．在光电效应中，金属板表面的电子可吸收多个光子，然后逸出
Ｄ.原子吸收光子，只能一次性全部吸收一个光子的能量，且任何光子都被吸收
５．有关光的波粒二象性，下列说法中正确的是（）
Ａ．光子能量越大，光的波动性越显著
Ｂ．光的波长越长，光的粒子性越显著
C．少数光子行为表现光的粒子性，大量光子行为表现光的波动性
D．光的粒子性表明光是由一些小颗粒组成的
６．入射光照到某金属表面并发生光电效应，若把光强度减弱而频率不变，则（）
Ａ．从光照到金属上到发射出电子的时间间隔将增长
Ｂ．光电子最大初动能会减小
Ｃ．单位时间内逸出的电子数将减少
Ｄ．可能不发生光电效应
Ⅱ能力与素质
７．用红色光照射光电管阴极发生光电效应时，光电子的最大初动能为Ｅ1，光电流为
Ｉ1，若改用强度相同的紫光照射同一光电管，产生光电子的最大初动能和光电流分别为Ｅ2和Ｉ2，则下列关系正确的是：（）
Ａ．Ｅ1＞Ｅ２Ｉ1＝Ｉ2Ｂ．Ｅ1＜Ｅ２Ｉ1＝Ｉ2
Ｃ．Ｅ1＜Ｅ２Ｉ1＞Ｉ2Ｄ．Ｅ1＞Ｅ２Ｉ1＞Ｉ2
８．在研究光的波动性所做的双缝干涉实验中，如果无限减弱入射光的强度，以至于可认为光子只能一个一个地通过狭缝，并将光屏换上感光底片，则将出现下列结果：
①短时间曝光，底片上将出现一些不规律排列的点子，这些点子是光子打到底片上形成的；
②短时间曝光，底片上将出现干涉条纹，只不过条纹不是很清晰；
③如果长时间曝光，底片上将出现干涉条纹，表现出光的波动性；
④不论曝光时间长短，底片上都将出现清晰的干涉条纹．
上述判断中正确的是：（）
Ａ．只有①②Ｂ．只有②③Ｃ．只有①③Ｄ．只有④
９．一个功率为100W的正在工作的电灯主要向外辐射红外线和可见光，两者的比例大约为4∶1，如果可见光的平均波长按500nm计算，试估算每秒钟一个该灯泡辐射出的可见光光子数目为_____________．(结果取一位有效数字，普朗克常数ｈ＝6.63×10－34Js）
10．在绿色植物的光合作用中，每放出一个氧分子需吸收８个波长为688nm的光子的能量．晚上用“220Ｖ、100Ｗ”的白炽灯照射蔬菜大棚内的蔬菜，如果该灯的发光效率为20％，且其中50%的光能被蔬菜吸收，则一晚（12小时）可放出氧气__________升．（普朗克常数ｈ＝6.63×10－34Js．阿伏伽德罗常数N0＝6.02×1023mol－１）
专题二原子能级物质波
［考点透析］
一、本专题考点氢原子的能级是Ⅱ类要求，物质波是Ⅰ类要求。
二、理解和掌握内容
1897年，汤姆生发现了电子，从而提出了原子结构的问题．汤姆生认为：原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球体内，电子像枣糕里的枣子那样镶嵌在原子里．为了探究原子的组成，英国物理学家卢瑟福于1911年做了α粒子散射实验（将在后面分析）．通过分析试验结果，卢瑟福提出了原子的核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转，原子核内所带的正电荷数等于核外电子数，所以整个原子是电中性的，电子绕核旋转所需的向心力就是核对它的库仑力．卢瑟福还通过实验数据估算出了原子核半径的大小和原子半径的大小，其数量级分别是10-15～10-14ｍ和10-10ｍ．
卢瑟福的原子模型虽然能很好的解释α粒子散射结果，但却与经典的电磁理论（19世纪以前的物理学通常称为经典物理学）发生了矛盾．主要表现在两个方面：
①按照经典电磁理论，绕核高速圆周运动的电子是要向外辐射电磁波的，随着能量的释放，电子的旋转半径就会越来越小，最终会落到原子核里，这样原子应当是极不稳定的，但实际情况并非如此．
②随着电子绕核旋转半径的连续变化，电子绕核旋转的频率也会连续改变，这样原子光谱应当是连续谱而不是线状谱，这也与实际情况不符．
为了解决上述矛盾，玻尔提出了原子的轨道量子化模型．
１．玻尔模型：围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值，这种现象叫轨道的量子化；不同的轨道对应着不同的状态，在这些状态中，尽管电子做变速运动，却不辐射能量，因此这些状态是稳定的；原子在不同的状态中具有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的，这些能量值叫能级．能量最低的状态叫基态，其他的状态叫激发态．图18-1是氢原子的能级图．
２．光子的发射和吸收：原子处于基态时最稳定，处于较高能级时会自发地向较低能级跃迁，经过一次或几次跃迁到基态，跃迁时以辐射光子的形式放出能量．原子在始、末两个能级Ｅm和Ｅn发生跃迁时辐射光子的能量可由下式决定：(ｍ＞ｎ)

hν＝Ｅm－Ｅn．

原子在吸收了光子后则从较低能级向较高能级跃迁．
３．原子光谱：稀薄气体通电后能够发光（稀薄气体放电）．利用分光镜可看到稀薄气体放电产生的光谱只有几条分立的亮线，理论和实验均表明，不同气体产生的光谱的亮线位置不同，因此这些亮线称为原子的特征谱线，又叫做原子光谱．实际中利用光谱分析可判明物质的组成．
４．物质波：自然界中的事物往往都是正反两方面的．例如电可生磁，反过来磁也可生电．既然光（电磁波）具有粒子性（量子化），反过来，电子、质子，以至原子、分子等实物粒子是否会在一定条件下表现出波动性呢？1924年法国物理学家德布罗意做了肯定的回答：任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与之相对应，波长为：
上式中Ｐ是运动物体的动量，ｈ是普朗克常量．这种波叫物质波，也叫德布罗意波．德布罗意波的这一理论于1927年被美国的物理学家（戴维孙和革末等人）所做的电子衍射实验所证实．
［例题精析］
例题１已知氢原子光谱在可见光范围内有四条谱线，一条红色，一条蓝色，另外两条是紫色，它们分别是从ｎ＝3、4、5、6能级向ｎ＝２能级跃迁时产生的．则（）
Ａ．红色光谱线是氢原子从ｎ＝６能级向ｎ＝２能级跃迁时产生的
Ｂ．蓝色光谱线是氢原子从ｎ＝５能级向ｎ＝２能级跃迁时产生的
Ｃ．紫色光谱线是氢原子从ｎ＝４能级向ｎ＝２能级跃迁时产生的
Ｄ．如果氢原子从ｎ＝６能级向ｎ＝３能级跃迁，将辐射红外线
解析：本题主要考查理三个方面的理解能力：①对玻尔理论的理解；②对光子说的理解；③对光谱的理解．由玻尔理论可知,当氢原子从高能级向某一低能级跃迁时,要向外辐射一定频率的光子,且初态能级越高,辐射光子的能量就越大,辐射的光子能量等于两能级的差.又根据爱因斯坦的光子说,光子的能量越大,频率就越高.从对光谱的研究中获知:光的颜色决定于光的频率,在可见光范围内,从红光到紫光频率依次升高.将上述三点综合起来且考虑题中所给信息不难判断:氢原子从ｎ＝3跃迁到ｎ＝2的能级时应辐射红光；氢原子从ｎ＝４跃迁到ｎ＝2的能级时应辐射蓝光；氢原子从ｎ＝５、６跃迁到ｎ＝2的能级时应辐射紫光.这样就排除了Ａ、Ｂ、Ｃ选项.由于氢光谱中只有上述四条谱线属于可见光范围,则其它谱线不是红外线即是紫外线(思考:可能是ｘ射线或无线电波吗?).从玻尔理论中获知:氢原子从ｎ＝6跃迁到ｎ＝3能级时辐射光子的能量小于ｎ＝3跃迁到ｎ＝2能级时辐射光子的能量.所以上述辐射应为红外线.故本题正确答案为Ｄ．
思考与拓宽：用下述那种射线照射氢原子可使氢原子从基态跃迁到ｎ＝2的激发态.
Ａ．γ射线Ｂ．紫外线Ｃ．可见光Ｄ．红外线
答案：Ｂ
例题２一个氢原子中的电子从一半径为ra的圆轨道直接跃迁到另一半径为rb（ra＜rb）的圆轨道上，则在此过程中（）
Ａ．原子要发出某一频率的光子，电子动能减小，原子的电势能减小
Ｂ．原子要发出某一频率的光子，电子动能增大，原子的电势能减小
Ｃ．原子要吸收某一频率的光子，电子动能减小，原子的电势能增大
Ｄ．原子要吸收某一频率的光子，电子动能增大，原子的电势能增大
解析：本题主要考查对玻尔理论的理解及应用牛顿定律和库仑定律解决圆周运动的问题．根据玻尔理论，一个氢原子中的电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时要吸收某一频率的光子，这样就排除了Ａ、Ｂ选项．由于电子跃迁时原子核对它的引力做负功，所以原子的电势能增大．又根据库仑定律和牛顿定律有：
整理后可得：
从上式即可看出，随着半径增大，电子动能减小．故本题正确选项为Ｃ．
例题３若某光子的能量为10ev，则其波长是多少？若某电子的动能也是10ev，则其德布罗意波长是多少？
解析：根据得：
所以，光子的波长为：
因为电子的动能也是10ev，则其动量为：
所以其德布罗意波长是：
比较以上两结果可以看出：电子的德布罗意波长比可见光的波长在数量级上小很多，这也就是为什么电子的波动性长期未被发现的原因．
思考与拓宽：用做光的双缝干涉实验的装置能否研究电子的干涉现象？
［能力提升］
Ⅰ知识与技能
１．卢瑟福根据下列哪个实验或事件提出了原子核式结构学说（）
Ａ．光电效应实验Ｂ．Ｘ射线使气体电离
Ｃ．α粒子散射实验Ｄ．电子的发现
２．氢原子发生下列能级跃迁时，辐射光子波长最短的是（）
Ａ．从ｎ＝６跃迁到ｎ＝４Ｂ．从ｎ＝５跃迁到ｎ＝３
Ｃ．从ｎ＝４跃迁到ｎ＝２Ｄ．从ｎ＝３跃迁到ｎ＝１
３．下列哪个发现使人类开始认识道原子是由带正电的物质和带负电的电子组成的（）
Ａ．汤姆生发现电子Ｂ．放射现象的发现
Ｃ．中子的发现Ｄ．质子的发现
４．一群氢原子处于同一能级值较高的激发态，当它们向能级值较低的激发态或基态跃迁时，下列说法正确的是（）
Ａ．可能吸收一系列频率不同的光子，形成光谱中若干条暗线
Ｂ．可能辐射一系列频率不同的光子，形成光谱中若干条明线
Ｃ．只能吸收某一频率的光子，形成光谱中的一条暗线
Ｄ．只能辐射某一频率的光子，形成光谱中的一条明线
5．如图18-２所示是氢原子处于量子数ｎ＝４的状态时的能级图,当它向低能级跃迁时，辐射的光子的能量可能有()
Ａ．0.85eＶＢ．2.55eＶ
Ｃ．3.4eＶＤ．13.6eＶ
6．速度相同的质子和α粒子的德布罗意波长之比为；动能相同的质子和α粒子的德布罗意波长之比为；从静止开始经过相同的电压加速以后的质子和α粒子的德布罗意波长之比为.
Ⅱ能力与素质
7．已知氢原子从ｎ＝４的激发态直接跃迁到ｎ＝２的激发态时辐射蓝光，则当氢原子从ｎ＝５直接跃迁到ｎ＝２的激发态时，可能辐射的是（）
Ａ．红外线Ｂ．红色光Ｃ．紫色光Ｄ．伦琴射线
8．如果某金属的极限频率刚好等于氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级所发出的光子的频率,则处于n=2能级的氢原子辐射出的光子是否能使这种金属发生光电效应？答_______________．
9．氢原子从能级Ａ跃迁到能级Ｂ时,辐射频率为的光子；从能级Ｂ跃迁到能级Ｃ时,吸收频率为的光子.若，则氢原子从能级Ｃ跃迁到能级Ａ时（）
Ａ．吸收频率为的光子Ｂ．吸收频率为的光子
Ｃ．辐射频率为的光子Ｄ．辐射频率为的光子
10．光具有波粒二象性，光子的能量，其中频率表征波的特性．在爱因斯坦提出光子说之后，法国物理学家德布罗意提出了光子动量p与光波波长λ的关系式：．若某激光管以ＰW＝60W的功率发射波长为λ=6.63×10-7m的光束，试根据上述理论计算：（普朗克常数ｈ＝6.63×10－34Js）
（1）该激光管在1秒内发射出多少光子？
（2）该光束全部被某黑体(不会使光发生反射的物体)表面吸收，那么该黑体表面受到光束对它的作用力F为多大？
专题三原子的核式结构原子核
［考点透析］
一、本专题考点α粒子散射实验、原子的核式结构、天然放射现象、半衰期、α射线、β射线、γ射线、原子核的人工转变、核反应方程均为Ⅰ类要求。
二、理解和掌握内容
１．α粒子散射实验：1911年英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔做α粒子散射实验，卢瑟福发现：α粒子通过金箔时，绝大多数不发生偏转，仍沿原方向前进，少数发生较大的偏转，极少数偏转角超过90o，有的甚至被弹回，偏转角几乎达到180o．据此卢瑟福提出了原子核式结构学说．卢瑟福还通过实验数据估算出了原子核半径的大小和原子半径的大小，其数量级分别是10-15～10-14ｍ和10-10ｍ．
２．天然放射现象：贝克勒尔天然放射现象的发现揭示出原子核是具有复杂结构的．原子序数大于83所有天然存在的元素都具有放射性．原子序数小于83的元素有些也具有放射性．放射线有三种：
α射线：速度约为光速十分之一的氦核，贯穿本领很小，电离能力很强.
β射线：高速运动的电子流，贯穿本领很强，电离作用较弱．
γ射线：波长极短的光子流（电磁波），贯穿本领最强，电离作用最弱.
３．α衰变和β衰变：原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变．放出α粒子衰变叫α衰变,放出β粒子的衰变叫β衰变.γ射线是伴随两种衰变产生的.
①衰变规律:衰变前后质量数和核电荷数均相等,其衰变方程模式为:
α衰变方程模式:
β衰变方程模式:
②半衰期:放射性元素的原子核有半数发生衰变所用的时间叫半衰期.半衰期由原子核内部本身的因素决定,与原子所处的物理状态和化学状态无关；半衰期是对大量原子核衰变过程的统计规律，对少数原子核衰变无意义．
4．原子核的人工转变：科学家们用放射性元素放出的α射线轰击元素的原子核,从而探究原子核的组成.
①质子的发现:卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子．其核反应方程为:
②中子的发现:查德威克用α粒子轰击铍原子核发现了中子．其核反应方程为:
③放射性同位素：居里夫妇首先用人工方法得到放射性同位素，核方程为:
④放射性同位素的应用：利用它的射线进行探伤、育种、杀菌等；作为示踪原子.
４．原子核的组成：质子和中子组成原子核．质子和中子统称为核子．原子核的电荷数等于质子数，质量数等于核子数，中子数等于质量数与质子数之差.
［例题精析］
例题１卢瑟福α粒子散射实验结果，证明了下列哪些结论（）
Ａ．原子是由电子和带正电的部分组成的，原子本身是电中性的
Ｂ．原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成的
Ｃ．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上
Ｄ．原子中的电子只能在某些不连续的轨道上绕核做圆周运动
解析:本题主要考查两个方面的内容:①对α粒子散射实验的理解；②散射实验现象与结论的因果关系的分析推理．本题的四个选项具有很大的迷惑性，如果撇开与卢瑟福α粒子散射实验的联系而将题干改成“下列说法正确的是”，则上述四个选项无一不是正确的．但题目中提出的问题是α粒子散射结果说明了什么？这就要求对α粒子散射实验结果有深刻的理解：绝大多数α粒子仍沿原方向前进，只有极少数α粒子发生大角度偏转，只能说明原子内部大部分区域是空阔的．我们可以这样设想:如果原子内部有一个极小的核，它集中了原子的全部正电荷和几乎全部质量，α粒子接近这个核时由于受到强大的库仑斥力，运动方向就会发生明显改变，但由于这个核很小,α粒子接近核的机会就会很少，因此只有少数α粒子偏转明显而大多数α粒子能从原子内部穿过而不改变运动方向，这样就与实验结果完全吻合．卢瑟福正是据此提出原子核式结构学说的，故而本题选项应为Ｃ.
思考与拓宽：卢瑟福在研究α粒子散射实验时，为什么没有考虑电子对α粒子的影响呢？（）
Ａ．电子体积很小，α粒子根本就碰不到
Ｂ．电子电量很小，α粒子所受电子的库仑力可以忽略
Ｃ．电子带负电，α粒子所受电子的库仑力为引力
Ｄ．电子质量很小，对α粒子运动的影响很小
提示：电子质量约为α粒子质量的１/7200左右,α粒子即便碰到电子，也就像飞行的子弹碰到一粒尘埃一样，运动方向不会明显改变，Ａ选项错．对于Ｂ选项，电子的电量并不是很小，等于α粒子电量的1/2，况且原子内的电子并非一个，也就是说电子对α粒子库仑力并不小，关键是电子的质量很小，因而运动状态发生明显变化的应是电子而不应是α粒子，Ｂ选项错．至于Ｃ选项，不论是斥力还是引力，都能改变α粒子的运动方向，因此也不是忽略电子对α粒子影响的原因．因此本体正确选项为Ｄ．
例题２如图18-3所示，在垂直纸面向外的匀强磁场中，一个静止的镭核发生α衰变而成为氡核，那么氡核和α粒子在磁场中运动的径迹分别是()
Ａ．Ⅰ为氡核，Ⅱ为α粒子
Ｂ．Ⅱ为氡核，Ⅰ为α粒子
Ｃ．Ⅲ为氡核，Ⅳ为α粒子
Ｄ．Ⅳ为氡核，Ⅲ为α粒子
解析：本题的功能是考查原子核的衰变、动量守恒定律及带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动等知识的综合运用．由于镭核原来处于静止状态，根据动量守恒定律，衰变后的氡核和α粒子将获得大小相等、方向相反的动量,因此两者所受洛仑兹力方向相反．结合带电粒子在磁场中的运动规律可判断出氡核和α粒子的运动轨迹应为外切圆，这样就排除了Ａ、Ｂ两选项．又根据洛仑兹力的计算式和牛顿定律可得到:
由于氡核和α粒子动量大小相等,但氡核的电量大于α粒子,故氡核的半径应小于α粒子的半径,所以本题的正确答案应为Ｄ．
思考与拓宽：①在一个匀强磁场中，一个原来静止的原子核Ｕ238由于放出一个α粒子而转变成另一原子核Ａ，已知核Ａ和α粒子在磁场中均做匀速圆周运动，求Ａ核和α粒子做圆周运动的半径之比.
答案：45∶1
②在一个匀强磁场中，一个原来静止碳14原子核释放一粒子在磁场中形成两个相内切的圆,圆的直径之比为7∶1，那么碳14的衰变方程应为下列核方程中的哪一个()
Ａ．Ｂ．
Ｃ．Ｄ．
答案：Ｄ
例题３1920年卢瑟福发现质子后曾预言：可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把它叫做中子．1930年发现,在真空条件下用α射线轰击铍()时，会产生一种看不见的、贯穿能力极强的不知名的射线．经研究发现这种不知名射线具有如下特点：①在任意方向的磁场中均不发生偏转；②这种射线的速度小于光速的十分之一；③用它轰击含有氢核的物质，可以把氢核打出来；用它轰击含有氮核的物质，可以把氮核打出来，并且被打出的氢核的最大速度ＶH和被打出的氮核的最大速度ＶN之比近似等于15∶2．若该射线中的粒子均具有相同的能量，与氢核和氮核碰前氢核和氮核均可看成静止且碰撞没有机械能损失，氢核与氮核质量之比为ＭH∶ＭN＝1∶14．试根据上面给出的信息，通过分析计算说明上述不知名的射线即为卢瑟福所预言的中子.
解析：本题主要考查两种能力：①分析推理能力；②灵活运用经典力学规律解决微观领域中的碰撞问题的能力．根据信息①可作出判断：该射线不带电；利用信息②可排除该射线为电磁波的可能性，这样就得出该射线应是由中性粒子组成的粒子流的结论．下面只须证明组成该射线的粒子的质量与质子的质量相等即可证实卢瑟福的预言.
设该粒子的质量为ｍ，与氢核碰撞前速度为Ｖo,与氢核碰撞后速度为Ｖ1，根据题目中的假设，当该粒子与氢核碰撞时，可列出下列方程:
ｍＶ0＝ｍＶ1＋ＭHＶH………………………………（1）
………………………（2）
联立（1）和（2）可解得：
设该粒子与氮核碰撞后速度为Ｖ2,则有:
ｍＶ0＝ｍＶ2＋ＭNＶN………………………………………………（3）
………………………………………(4)
联立(3)和(4)可解得:
利用题目中给出条件:ＶH∶ＶN＝15∶2和ＭH∶ＭN＝14∶1可解得:
ｍ＝ＭH．
思考与拓宽：核电站的核反应堆中,在核反应时会产生速度大的快中子,为了使核反应持续下去,要将快中子变成慢中子,为此常用石墨作减速剂.设中子与碳12原子核相碰时系统不损失机械能,试讨论一个中子每次与一个静止的碳12核相碰过程中，中子损失的动能是其碰前动能的百分之几.
提示:碳核质量约为中子质量的12倍.答案为28.4%.
［能力提升］
Ⅰ知识与技能
１．下列关于元素半衰期的说法中正确的是：（）
Ａ．放射性元素的半衰期越短，有半数原子核发生衰变所需的时间就越短，衰变速度因而也就越小
Ｂ．随着放射性元素的不断衰变，元素的半衰期也会逐渐变短
Ｃ．将放射性元素放置在密封的铅盒里，可以减缓放射性元素的衰变速度
Ｄ．半衰期是由放射性元素本身所决定的，与所处的物理及化学状态无关
２．关于放射性元素放出的α、β、γ三种射线,下列说法中正确的是()
Ａ．α射线是原子核内自发放射出质子流，它的电离本领最强，贯穿能力最弱
Ｂ．β射线是原子核外电子电离后形成的高速运动的电子流，电离本领较α粒子差，但贯穿本领较α粒子强
Ｃ．γ射线往往伴随着α或β射线产生，它的贯穿能力最强
Ｄ．γ射线是电磁波，速度等于光速，它是由原子的内层电子受到激发后可产的
３．卢瑟福是根据下列哪个实验或事实，提出了原子的核式结构学说的？（）
Ａ．用α粒子轰击的实验Ｂ．用α粒子轰击的实验
Ｃ．用α粒子轰击的实验Ｄ．用α粒子轰击的实验
４．某原子核内有Ｎ个核子，其中有ｎ个中子，当该原子核俘获一个中子后，放出一个α粒子和一个β粒子而转变成一个新核．则这个新核（）
Ａ．有（ｎ－１）个中子Ｂ．有（ｎ－１）个质子
Ｃ．核子数是（Ｎ－３）个Ｄ．原子序数是（Ｎ－ｎ－２）个
５．某原子核Ａ的衰变过程如下：由Ａ放射出一个β粒子变为Ｂ，由Ｂ放射出一个α粒子变为Ｃ，则以下说法中正确的是（）
Ａ．核Ａ的中于数减核Ｃ的中子数等于２
Ｂ．核Ａ的质子数减核Ｃ的质子数等于５
Ｃ．原子核Ａ的中性原子中的电子数比原子核Ｂ的中性原子中的电子数多１
Ｄ．核Ｃ的质子数比核Ａ的质子数少１
６．图18-4是卢瑟福研究原子核的组成实验装置示意图,其中Ａ是放射性物质,Ｆ是铝箔,Ｓ是荧光屏.开始时将容器抽成真空,调节Ｆ的厚度使得在Ｓ屏上恰好看不到闪光.在容器中充入氮气后,屏Ｓ上出现了闪光,该闪光是()
Ａ．α粒子穿过Ｆ后射到屏上产生的
Ｂ．α粒子从Ｆ中打出的粒子射到屏上产生的
Ｃ．α粒子击中氮核后产生的新粒子射到屏上产生的
Ｄ．放射性物质放出的γ射线射到屏上产生的
７．中子是由_________于______年发现的，发现中子的核反应方程是________________,质子是由________发现的，发现质子的核反应方程是______________________.
Ⅱ能力与素质
８．经过４次α衰变和２次β衰变而变为氡核，氡核经过１次β衰变和ｎ次α衰变而变为铋214，由此可判定ｎ＝_____，铋214中的中子个数是_________.
９．在下列给出的４中射线中，都能直接对人形成伤害，即所谓放射性伤害．你认为其中能直接对人造成伤害可能性最小的是：（）
Ａ．α射线Ｂ．β射线Ｃ．γ射线Ｄ．高速运动的中子流
10．在匀强磁场中,一个原来处于静止状态的原子核由于放出一个α粒子，留下一张如图18-5所示的轨迹照片，图中两个相切的圆半径之比ｒ1:ｒ2＝1:44，则下述说法正确的是:（）
Ａ．原放射性元素原子核的质子数是90
Ｂ．新原子核和α粒子所受洛仑兹力之比为1:44
Ｃ．新原子核的轨道半径是ｒ2，电荷数是88
Ｄ．若新原子核做逆时针的圆周运动,则α粒子作顺时针的圆周运动
11．一个静止的氮核俘获一个速度为2.3×107m/s的中子后生成一个复核Ａ，Ａ又衰变成Ｂ、Ｃ两个新核，设Ｂ、Ｃ的速度方向与中子的速度方向相同，Ｂ的质量是中子的11倍，速度为106m/s，Ｂ、Ｃ在同一磁场中做圆周运动的半径之比ＲB∶ＲC＝11∶30，求：⑴Ｃ核的速度大小；⑵根据计算判断Ｃ核什么？⑶写出核反应方程式．
专题四核能核的裂变和聚变
［考点透析］
一、本专题考点核能、质量亏损、爱因斯坦质能方程、重核裂变、轻核聚变、可控热核反应均为Ⅰ类要求。
二、理解和掌握内容
１.核能
①核力：质子与质子之间、中子与中子之间、中子与质子之间的一种强相互作用．核力发生作用的距离很短，范围约为2×10-15ｍ，所以每个核子几乎只跟它相邻的核子发生相互作用．
②核能：由于核子间存在强大的核力，所以要把原子核拆成一个个核子要提供巨大的能量，同样，当由核子结合成原子核时也要释放巨大的能量．核子结合成原子核时释放的能量或原子核分解成核子时吸收的能量称为原子核的结合能，简称核能．
③质量亏损：组成原子核的核子的质量与原子核的质量之差叫做核的质量亏损．但需注意：核反应中质量数是守恒的，要区分原子核的质量与质量数．
④质能方程：Ｅ＝ｍＣ2物体的能量与它的质量成正比,当核反应发生质量亏损时要释放能量,上式可写成:ΔＥ＝ΔｍＣ2.（或写成1μ＝931.5ＭeV）
２.重核的裂变：重核俘获一个中子后分裂为两个(或几个)中等质量的核的反应过程称为重核的裂变．核裂变发生时，往往是伴随释放大量能量的同时放出几个中子，而这些中子又会引起其它重核的裂变，这样就会形成链式反应．例如Ｕ235的一种裂变反应方程为:
原子核非常小，如果铀块的体积不够大，中子从铀块中通过时，可能还没碰到铀核时就跑到铀块外面去了．能够发生链式反应的铀块的最小体积叫做它的临界体积．
３.轻核的聚变：某些轻核结合成质量较大的核的反应叫轻核的聚变．例如氢核的一种聚变反应方程为:

聚变反应往往会比裂变反应释放更多的核能，但反应条件却很苛刻，一般要在几百万度的高温下进行，所以聚变反应也称为热核反应.正因为如此，和平利用聚变反应释放的核能还处于研究试验阶段．到目前为止，世界上所有的核电站利用的全是裂变反应释放的核能.
［例题精析］
例题1云室处在磁感应强度为Ｂ的匀强磁场中，一静止的原子核Ａ在云室中发生一次α衰变而变成一质量为Ｍ的新核，同时辐射出一频率为的γ光子．已知α粒子的质量为ｍ，电量为ｑ，其运动轨迹在与磁场垂直的平面内．现测得α粒子运动的轨道半径为Ｒ，试求衰变前原子核Ａ的质量．（已知普朗克常数为ｈ，不计光子的动量）
解析：本题主要考查综合运用力学规律解决微观粒子问题的能力．考查的知识点有：①带电粒子在磁场中的圆周运动问题；②动量守恒定律的应用；③爱因斯坦质能方程．根据题意，Ａ核在衰变过程中释放的核能表现在两个方面：新核及α粒子的动能；另外同时辐射出一个γ光子，这样就会导致衰变过程中发生质量亏损Δｍ．如果算出了Δｍ，问题也就迎刃而解了，为此我们可先计算α粒子和新核的动能．
用表示衰变后α粒子的速度，根据题意：
⑴用表示α粒子的动能，则有：⑵
由以上两式可解得：⑶
用表示剩余核的速度，用表示新核的动能，在考虑衰变过程中系统的动量守恒时，因γ光子的动量很小可不予考虑，由动量守恒和动能的定义式可知：
⑷⑸
由⑶⑷⑸三式可解得：⑹
用表示衰变过程中的质量亏损，利用爱因斯坦质能方程可得：
如果用表示衰变前Ａ核的质量，所以有
例题２太阳现在正处于主序星演化阶段，它主要是由电子和氢核、氦核等原子核组成，维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是核能，这些核能最后转化为辐射能．根据目前关于恒星演化理论，若由于聚变反应使太阳中氢核数目从现有数减少10％，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星阶段，为了简化，假定目前太阳全部由电子和氢核组成．
⑴为了研究太阳的演化进程，需知道目前太阳的质量Ｍ，已知地球半径Ｒ＝6.4×106ｍ，地球质量ｍ＝6.0×1024kg，日地中心的距离ｒ＝1.5×1011ｍ，地球表面处的重力加速度ｇ＝10ｍ/ｓ2，１年约为3.2×107秒，试估算目前太阳的质量．
⑵已知质子质量ｍp＝1.6726×10-27kg，核的质量ｍα＝6.6458×10-27kg，电子质量ｍe＝0.9×10-30kg，光速ｃ＝３×10８ｍ/ｓ，求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能．
⑶又已知地球上与太阳光垂直的每平方米截面上，每秒钟通过的太阳辐射能ω＝1.35×10８Ｗ/ｍ２，试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命．（估算结果只要求一位有效数字）
解析：本题的功能主要考查对物理思想、物理方法的掌握程度，同时也考查了分析能力、运算能力等各方面的素质，涉及到的知识点有：“牛顿运动定律”、“万有引力定律”、“圆周运动”及爱因斯坦“质能方程”等，是一道学科内综合题．
⑴估算太阳的质量Ｍ
设Ｔ为地球绕太阳运动的周期，则有万有引力定律和牛顿运动定律可知：
地球表面处的重力加速度
由以上两式联立解得：
将题中给出数据代入上式得：Ｍ＝２×1030Kg
⑵根据质量亏损和质能公式，该核反应每发生一次释放的核能为：
ΔＥ＝(4ｍP＋２ｍe－ｍα)c2
代入数值解得：ΔＥ＝4.2×10-12Ｊ
⑶据题中给出的假定，在太阳继续保持在主序星阶段的时间内，发生题中所述的核反应的次数为：
因此太阳在转入红巨星阶段之前总共能辐射出的能量为:Ｅ＝ＮΔＥ
设太阳辐射是各向同性的，则每秒内太阳向外辐射的总能量为:Ｅ0＝4πr2ω
所以，太阳继续保持在主序星的时间为：
由以上各式解得：
将题中所给数据代入，并以年为单位，可得ｔ＝１×1010年＝100亿年．
例题３原来静止的质量为m0的原子核Ａ，放出一个粒子后转变成质量为m1的原子核Ｂ，该原子核在运动方向上又放出粒子，而衰变成静止的另一原子核Ｃ．已知α粒子的质量为m，且假设在全部核反应过程中，没有辐射射线，求两个α粒子的动能及最后新核的质量ｍ2．
解析：本题的考点主要表现在两个方面，动量守恒定律在微观粒子中的应用；爱因斯坦质能方程．因为原子核Ａ原来处于静止状态，且发生两次α衰变后新核仍处于静止，因此根据动量守恒定律可判断出，先后发生衰变的两个α粒子应具有大小相同、方向相反的动量，因而具有相等的动能．所以只需计算第一个α粒子的动能即可．
⑴设发生第一次α衰变后α粒子的速度为，Ｂ核的反冲速度为，根据动量守恒有：
用表示α粒子的动能，用表示Ｂ核的动能，则有：
根据题意及爱因斯坦质能方程可得：
由以上各式可解得：
⑵设两次衰变质量总亏损为Δｍ，则根据质能方程有：
所以：
思考与拓宽：上题中先后两次α衰变过程中质量亏损相同吗？如果不相同，哪次衰变质量亏损更多一些？
［能力提升］
Ⅰ知识与技能
１．关于原子核能及其变化，下列说法中正确的是（）
Ａ．核能是原子的核外电子从高能级态向低能级态跃迁时放出的能量
Ｂ．使原子核分解为单个核子时一定从外界吸收能量，核子的总质量将增加
Ｃ．使原子核分解为单个核子时一定向外释放核能，核子的总质量将减少
Ｄ．以上说法均不对
２．关于原子核能及其应用，下列说法中错误的是（）
Ａ．原子弹是利用聚变反应制造的核武器
Ｂ．氢弹是利用热核反应制造的一种核武器
Ｃ．实现铀235的链式反应必须使其达到足够的纯度和临界体积
Ｄ．太阳内部的进行的核反应是核聚变反应
3.我国已经建成的秦川和大亚湾两座核电站利用的是（）
Ａ．放射性元素衰变放出的能量Ｂ．人工放射性同位素衰变放出的能量
Ｃ．重核裂变放出的核能Ｄ．轻核的聚变放出的核能
４．关于原子核及核反应，以下说法中正确的是：（）
Ａ．在原子核中，任意两个核子之间都有核力的作用
Ｂ．核聚变时核力表现为引力，核裂变时核力表现为斥力
Ｃ．由于核力的作用，使得核子在组成原子核时一定释放能量
Ｄ．所有的核变化，都将向外释放核能
５．关于重核的裂变和氢核的聚变，下面说法正确的是（）
Ａ．裂变和聚变过程都有质量亏损，因而都能释放大量核能
Ｂ．裂变过程有质量亏损，聚变过程质量有所增加
Ｃ．裂变和聚变都需要在极高的温度下进行
Ｄ．裂变释放大量核能，聚变需从外界吸收能量
６．下面的四个核反应方程中，都有中子释放出来，其中查德威克研究中子的核反应方程是：（）
Ａ．Ｂ．
Ｃ．Ｄ．
７．一个锂核受到一个质子的轰击，变成两个α粒子，这一过程的和反应方程式是______________________，已知一个氢原子的质量是1.6736×10-27Kg，一个锂原子的质量是11.6505×10-27Kg，一个氦原子的质量是6.6466×10-27Kg,则上述核反应释放的能量为_____________Ｊ（最后结果取两位有效数字）．
Ⅱ能力与素质
８．静止的镭发生α衰变，释放出的α粒子的动能为Ｅ0，假定衰变时能量全部以动能形式释放出去，则衰变过程中总的质量亏损是（）
Ａ．Ｂ．Ｃ．Ｄ．
9．1956年李政道和扬振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒，并由吴健雄用放射源进行了实验验证．次年李、杨二人为此获得诺贝尔物理奖，的衰变方程是：
其中是反中微子，它的电荷数为零，静止质量可认为是零．
⑴的核外电子数为_____，上述衰变方程中，衰变产物的质量数A等于______，核电荷数Z是________．
⑵在衰变前核静止，根据云室照片可以看出，衰变产物和的运动径迹不在一条直线上．如果认为衰变产物只有和，那么衰变过程将违背_______守恒定律．
10．同学们根据中学物理知识讨论“随着岁月的流逝，地球绕太阳公转的周期、日地间的平均距离、地球表面的温度变化趋势”的问题中，有下列结论：
①太阳内部进行着剧烈的热核反应，辐射大量光子，根据可知太阳质量Ｍ在不断减少
②根据和可知日、地之间距离ｒ将不断增大，地球环绕速度将减小，环绕周期将增大
③根据和可知日、地之间距离ｒ将不断减小，地球环绕速度将增大，环绕周期将减小
④由于太阳质量Ｍ不断减小，辐射光子的功率将不断减小，辐射到地球表面的热功率也将减小，地球表面的温度将逐渐降低
上述结论中正确的是：
Ａ．只有①Ｂ．只有③Ｃ．只有①②④Ｄ．只有③④
11．某沿海核电站原子反应堆的功率为104ＫＷ，１ｈ消耗核燃料为8.75ｇ，已知每个铀235裂变时释放出的核能为2×108eＶ，煤的燃烧热为3.3×107Ｊ／Kｇ．计算核燃料中铀235所占的百分比，并分析1ｇ铀235全部裂变时释放的能量约等于多少千克煤燃烧所释放的热能．（阿伏伽德罗常数Ｎ0＝6.02×1023个/摩尔）
效果验收
一选择题
1.用α粒子轰击铍核，生成一个碳核和一个粒子，则有关该粒子的一些性质，下列说法错误的是（）
Ａ．带正电，能在磁场中发生偏转
Ｂ．在任意方向的磁场中都不会发生偏转
Ｃ．电离本领很弱但贯穿本领很强，是原子核的组成部分之一
Ｄ．用来轰击铀235可引起铀核的裂变
２．对光电效应的发生和理解，下列说法中正确的是：（）
Ａ．当入射光的频率低于极限频率时，金属中的电子不吸收光子
Ｂ．金属内层电子成为光电子的逸出功较大
Ｃ．吸收了光子的电子都能成为光电子
Ｄ．金属表面的电子吸收了光子后也不一定能成为光电子
３．在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，其原因是：（）
Ａ．原子中的正电荷和绝大部分质量都集中在一个很小的核上
Ｂ．正电荷在原子中是均匀分布的
Ｃ．原子中存在着带负电的电子
Ｄ．原子只能处于一系列不连续的能量状态中
４．如图18-6所示，一天然放射性物质射出三种射线，经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域后，发现在ＭＮ处的荧光屏上只出
现了两个亮点，则下列判断正确的是：（）
Ａ．射到ｂ点的一定是α射线
Ｂ．射到ｂ点的一定是β射线
Ｃ．射到ｂ点的一定是α射线或β射线
Ｄ．射到ｂ点的一定是γ射线
５．下面各核反应中能产生中子的是（）
①用光子轰击，生成物之一为
②用核轰击核，生成物之一为
③用质子轰击核，生成物之一为
④用α粒子轰击核，生成物之一为
Ａ．①②Ｂ．②③④Ｃ．①④Ｄ．②④
６．最近几年,原子物理学家在超重元素岛的探测方面取得重大进展.1996年科学家们在研究某两个重离子结合成超重元素的反应时,发现生成的超重元素的核经过6次α衰变后的产物是,由此可以判定生成的超重元素的原子序数和质量数分别是()
Ａ．124259Ｂ．124265Ｃ．112265Ｄ．112259
７．关于天然放射现象，下列说法正确的是：（）
Ａ．天然放射现象的发现，揭示了原子核是由质子和中子组成的
Ｂ．α射线是高速运动的氦核，它的电离本领和贯穿本领都很强
Ｃ．β射线是高速运动的电子流，速度与光速非常接近
Ｄ．γ射线是频率很高的电磁波，它是原子的内层电子受激后产生的
８．匀强磁场中有一个静止的氮核，被与磁场方向垂直的速度为v的α粒子击中形成复合核，然后沿相反方向释放出一个速度也为v的质子，则（）
Ａ．质子与反冲核的动能之比为25：17
Ｂ．质子与反冲核的动能之比为17：25
Ｃ．质子与反冲核的动量之大小比为1：1
Ｄ．质子与反冲核的动量之大小比为5：1
９．两个氘核发生核反应变为氦核，氘核和氦核的质量分别记为ｍ1和ｍ2，以下认识中错误的是：（）
Ａ．这个核反应的方程是：
Ｂ．这个核反应叫核聚变，也叫热核反应
Ｃ．这个核反应放出核能是:
Ｄ．这个核反应放出核能现已广泛用于核发电
10．如图18－7所示，两个相切的圆，表示一个静止的原子核发生某种核变化后，产生的两种粒子在匀强电场中的运动轨迹，则从图中判断，下列说法可能正确的是：（）
Ａ．原子核发生的是α衰变
Ｂ．原子核发生的是β衰变
Ｃ．原子核放出了一个正电子
Ｄ．原子核放出了一个中子
二填空题
11．一个铀核衰变为钍核时放出一个α粒子,已知铀核的质量为3.853131×10－25kg，钍核的质量为3.786567×10－25kg，α粒子的质量为6.64672×10－27kg．在这个衰变过程中释放出的能量等于___________Ｊ．（保留两位有效数字）
12．具有5eV的能量的光子组成的光束射向某金属板的表面后，从金属板表面逸出的光电子的最大初动能为1.5eV，为了使这种金属产生光电效应，入射光子的最低能量必须是______eV，为使这种金属逸出的光电子的最大初动能加倍，则入射光子的能量应为____eV．
13．假设在NaCl蒸汽中存在由钠离子Na+和氯离子Cl－靠静电相互作用构成的单个NaCl分子，取Na+和Cl－相距无限远时其电势能为零，一个NaCl分子的电势能为－6.1eV，已知使一个中性钠原子Na最外层的电子脱离钠原子而形成钠离子Na+所需的能量（电离能）为5.1eV，使一个中性氯原子结合一个电子形成氯离子Cl－所放出的能量（亲和能）为3.8eV.由此可算出在将一个NaCl分子分解成彼此远离的中性钠原子Na和中性氯原子Cl的过程中，外界供给的总能量等于____________eV．
14．在演示光电效应的实验中，把某金属板连在验电器上，第一次直接用弧光灯照射金属板，验电器就张开一个角度，第二次在弧光灯和金属板之间插入一块普通玻璃，再用弧光灯照射，验电器指针不张开，已知弧光中含有红外线、可见光、紫外线，则上述情况可以判定，使金属板产生光电效应的是弧光中的成份。
15．解读VCD视盘的激光波长为780nm，而解读DVD视盘的激光波长为650nm.根据爱因斯坦光子说，上述两种激光的光子能量分别为_____________和______________.（h＝6.63×10-34Js）
16．萤火虫所发黄光的波长为600nm．据测定知，1000只萤火虫所发出的光相当于一只20W电灯泡的亮度，一只萤火虫每秒钟可发射出个光子．
三计算题
17.已知两个氘核在一定的条件下，可以聚变成一个氚核.若质子的质量ｍp＝1.00727μ,氘核和氚核的质量分别为2.013553μ和3.015536μ．
⑴写出核反应方程．⑵求出此反应前后能量的变化
⑶计算１Kg的氘核完全句变成氚核，所放出的能量与多少千克煤完全燃烧所释放的能量相当？（煤的燃烧热为3.0×107Ｊ／Kｇ）

第十六章近代物理参考答案
专题一1．D2．B3．D4．B5．C6．C7．C8．C9．10．6.95升
专题二1．C2．D3．A4．B5．C6．4:12:17．C8．能9．A
10．⑴n＝2×1020⑵［提示］设光子的动量为P，根据德布罗意公式：
根据动量定理：Ｆt＝nP解得：Ｆ＝２×10-7N
专题三1．D2．C3．A4．C5．D6．C7．查德威克1932卢瑟福8．21319．A10．A11．由动量守恒定律：
⑴ＭnＶn＝ｍBＶB＋ｍcＶc⑵由qvB＝mＶ2/Ｒ得Ｃ核是
专题四1．B2．A3．C4．C5．A6．B72.8×10-128．D
9．⑴276028⑵动量10．C
11．［提示］⑴百分比ｎ＝(0.44/8.75)×100％＝５％⑵2.5×103Kｇ
效果验收1．A2．D3．A4．C5．D6．D7．C8．B9．D10．B
11．8.7×10-1312．3.56.513．4.814．紫外线15．2.55×10-19Ｊ3.06×10-19Ｊ16．6×101617．⑴⑵4.0MeV⑶3.2×106Kg

高考物理考点复习

第二课时单元知识整合
1．布朗运动和扩散现象说明了分子永不停息地做无规则运动，布朗运动并不是分子的运动，而是分子无规则运动的反映。
2．分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，随分子间的距离的减小而增大，但斥力比引力变化得快；当10r0rr0时，分子力表现为引力，当rr0时，分子力表现为斥力。
3．物体的内能是所有分子做热运动的分子动能和分子势能的总和，温度是分子热运动平均动能的标志，物体的内能与温度、体积和分子数有关。
4．当r=r0时，分子势能最小，当10r0rr0时，分子势能随r的增大而增大，当rr0时，分子势能随r的增大而减小。
5．改变内能的方式有做功和热传递；它们对改变物体内能是等效的，但做功是能量的转化，热传递是能量的转移。
6．热力学第一定律的表达式为△U＝W+Q。热力学第二定律告诉我们不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化；或者说不可能使热量由低温物体传到高温物体而不引起其他变化，所以说第二类永动机不可能制成。
7．一定质量的气体的压强，在宏观上取决于温度和体积，在微观上取决于平均动能和分子密度。
8．液体的表面张力使液面具有收缩的趋势。
9．液晶一方面像液体具有流动性，另一方面又像晶体在特定方向比较整齐，具有各向异性。
1．构建理想化模型
(1)计算分子大小和分子间距时构建“球模型”和“立方体”模型。
(2)研究分子间的相互作用力时构建“弹簧模型”。
(3)研究气体的状态变化时构建“理想气体模型”。
2．单分子油膜法测分子直径，其中还包括“数格子”的估算方法(有些参考书称之为“填补法”)。
3．假设法：如在研究第一类永动机和第二类永动机时可假没它的存在，推出与已知的定律或规律相矛盾的结论。
4．统计法：研究气体的热运动，可以从统计的角度研究气体分子运动的特点。
5．能量守恒法：能量守恒不仅是一种规律，而且是研究物理问题的一种重要方法。
6．与NA有关的计算的基本思路：
知识点一分子大小的估算
分子大小估算方法，是根据题目中给出的条件或情景进行的，其中阿伏加德罗常数是联系宏观与微观量的桥梁。
【例1】已知水银的密度=1.36104kg/m3,摩尔质量为=200.610-3kg/mol,求:1cm3水银中含有的原子数为多少个?并估算水银原子的直径.
导示:
得:d=3.6×10-10m
估算分子大小时有两种模型，对固体和液体，一般用球模型，对气体估算分子间距离时用立方体模型。
知识点二气体分子运动论
气体的压强是由大量分子与容器壁碰撞而产生的，从微观角度看，它与单位体积内的分子数目有关，与分子运动的平均速度有关。在宏观上看，它与气体的体积、气体的温度有关。
【例2】（07理综）如图所示，质量为m的活塞将一定质量的气体封闭在气缸内，活塞与气缸之间无摩擦。a态是气缸放在冰水混合物中气体达到的平衡状态，b态是气缸从容器中移出后，在室温（270C）中达到的平衡状态。气体从a态变化到b态的过程中大气压强保持不变。若忽略气体分子之间的势能，下列说法正确的是（）
A、与b态相比，a态的气体分子在单位时间内撞击活塞的个数较多
B、与a态相比，b态的气体分子在单位时间内对活塞的冲量较大
C、在相同时间内，a、b两态的气体分子对活塞的冲量相等
D、从a态到b态，气体的内能增加，外界对气体做功，气体对外界释放了热量
导示:由于两种状态下压强相等,所以在单位时间单位面积里气体分子对活塞的总冲量肯定相等;由于b状态的温度比a状态的温度要高,所以分子的平均动量增大,因为总冲量保持不变,所以b状态单位时间内冲击活塞的分子数肯定比a状态要少.故选AC。
知识点三制冷原理
【例3】电冰箱是一种制冷机,是用机械的方法制造人工低温的装置.一般电冰箱使用氟里昂作为制冷剂.压缩机工作时,强迫制冷剂在电冰箱内外的管道中不断循环,那么,下列说法中正确的是（）
A.冰箱内的管道中,制冷剂迅速膨胀并吸收热量
B.冰箱外的管道中,制冷剂迅速膨胀并放出热量
C.冰箱内的管道中,制冷剂被剧烈压缩并吸收热量
D.冰箱外的管道中,制冷剂被剧烈压缩并放出热量.
导示:热量不会自发地从低温热源移向高温热源,要实现这种逆向传热,需要外界做功.气态的制冷剂在压缩机中经压缩成高温气体,送入冷凝器,将热量传给空气或水,同时制冷剂液化成液态,再通过膨胀阀或毛细管进行节流减压膨胀后,进入箱内蒸发器,液态制冷剂在低压下可以在较低温度下蒸发为气体,在蒸发过程中制冷剂吸热,使周围温度降低,产生低温环境,蒸发后气态的制冷剂再送入压缩机,这样周而复始,由外界(压缩机)做功,系统(制冷剂)从低温热源(蒸发器)吸热,把热量传到高温热源(冷凝器),从而在冰箱内产生低于室温的温度.根据前面的分析可知AD正确。
应理解热力学定律和气体状态变化的特点。
知识点四气体的实际问题
气体的实际问题，与日常生活联系密切，气体分子数目、气体压强计算时要抓住被研究的对象，进行模型化处理。
【例4】（07年山东卷）某压力锅结构如图所示。盖好密封锅盖，将压力阀套在出气孔上，给压力锅加热，当锅内气体压强达到一定值时，气体就把压力阀顶起。假定在压力阀被顶起时，停止加热。
（1）若此时锅内气体的体积为V，摩尔体积为V0，阿伏加德罗常数为NA，写出锅内气体分子数的估算表达式。
（2）假定在一次放气过程中，锅内气体对压力阀及外界做功1J,并向外界释放了2J的热量。锅内原有气体的内能如何变化？变化了多少？
（3）已知大气压强P随海拔高度H的变化满足P=P0（1-αH），其中常数α＞0。结合气体定律定性分析在不同的海拔高度使用压力锅，当压力阀被顶起时锅内气体的温度有何不同。
导示:（1）设锅内气体分子数为n，
（2）根据热力学第一定律，ΔE=W+Q=-3J
锅内气体内能减少，减少了3J
（3）由P=P0（1-αH）（其中α＞0）知，随着海拔高度的增加，大气压强减小；
由P1=P+mg/S知，随着海拔高度的增加，阀门被顶起时锅内气体压强减小；
根据查理定律P1/T1=P2/T2
可知阀门被顶起时锅内气体温度随着海拔高度的增加而降低。
知识点五气体状态参量的变化
气体状态参量的变化，涉及P、V、T三个物理量，分析物理过程中是否有不变的物理量，还是三个物理量都发生变化，选择好研究的气体对象后，根据气体实验定律可理想气体状态方程列式求解。
【例5】(07宁夏卷)如图所示，两个可导热的气缸竖直放置，它们的底部都由一细管连通（忽略细管的容积）。两气缸各有一个活塞，质量分别为m1和m2，活塞与气缸无摩擦。活塞的下方为理想气体，上方为真空。当气体处于平衡状态时，两活塞位于同一高度h。（已知m1＝3m，m2＝2m）
⑴在两活塞上同时各放一质量为m的物块，求气体再次达到平衡后两活塞的高度差（假定环境温度始终保持为T0）。
⑵在达到上一问的终态后，环境温度由T0缓慢上升到T，试问在这个过程中，气体对活塞做了多少功？气体是吸收还是放出了热量？（假定在气体状态变化过程中，两物块均不会碰到气缸顶部）。
导示:⑴设左、右活塞的面积分别为A/和A，由于气体处于平衡状态，故两活塞对气体的压强相等，即：
由此得：
在两个活塞上各加一质量为m的物块后，右活塞降至气缸底部，所有气体都在左气缸中。
在初态，气体的压强为，体积为；在末态，气体压强为，体积为（x为左活塞的高度）。由玻意耳－马略特定律得：
解得：，即两活塞的高度差为
⑵当温度由T0上升至T时，气体的压强始终为，设x/是温度达到T时左活塞的高度，由盖吕萨克定律得：
活塞对气体做的功为：
在此过程中气体吸收热量
1．以下关于分子力的说法,正确的是（）
A.分子间既存在引力也存在斥力
B.液体难被压缩表明液体分子中分子力总是引力
C.气体分子之间总没有分子力的作用
D.扩散现象表明分子间不存在引力
2．一个带活塞气缸内盛有一定量的气体,若此气体的温度随其内能的增大而升高,则
A.将热量传给气体,其温度必升高
B.压缩气体,其温度必升高
C.压缩气体,同时气体向外界放热,其温度必不变’
D.压缩气体,同时将热量传给气体,其温度必升高
3．封闭在玻璃玻璃容器内的气体,温度升高时,不发生改变的物理量有:()
A.分子动能B.分子势能C.气体的压强D.分子的密度E.气体的状态

参考答案
1．A2．D3．BD