文档文本内容
清单04
实验
必备
——洞察命题意图，明确攻坚方向
实验命题绝非对步骤的机械复现，而是对科学探究素养的系统性考查。复习必
须引导学生超越“背实验”的桎梏，建立“理解原理-规范操作-分析数据-评价
反思-创新设计”的完整认知链条，实现从“实验操作者”到“实验思考者”的
思维跃迁。
一、核心考查方向与价值定位
验命题贯穿于力学、电学、光学等各模块，其核心价值体现在：
基础性与选拔性并重：涵盖基本仪器的使用、经典实验的原理与方法，是物理考试的“必争
之地”。同时，通过创新性、探究性设问，实现对高阶思维（如设计、评价、迁移能力）的
有效区分。
思维与能力的综合载体：实验题完美融合了观察能力、动手能力、数据处理能力、逻辑推理
内容导览 知识·方法·能力清单
第一部分 命题解码 洞察命题意图，明确攻坚方向
第二部分 方法建模 构建思维框架，提炼通用解法
流程建模
技法清单
技法01 原电池
技法02 二次电池
技法03 电解池
技法04 带离子交换膜电化学装置
第三部分 思维引路 示范思考过程，贯通方法应用
母题精讲
思维解析
变式应用
第四部分 分级实战 分级强化训练，实现能力跃迁
能力和误差分析能力。一道优秀的实验题，本身就是一次微型的科学探究过程模拟。
理论与实践的唯一桥梁：命题常通过新情境（如新型传感器）、新装置（对经典实验的改
进）、新问题（开放性的探究目标），考查学生将理论知识应用于实际问题、在陌生情境中
迁移实验方法的能力，深刻体现物理学的实证本质。
命题本质：表面考“某个实验怎么做”，实则层层深入地考查科学探究的完整逻辑——从实
验目的出发理解原理，依据原理选择方法器材，规范操作获取数据，科学处理得出结论，并
能对整个过程进行反思、评价与改进。
二、学生高阶思维误区与能力短板诊断
误区1：原理理解表面化与仪式化操作
表现：死记硬背实验步骤与器材清单，不理解步骤间的逻辑关系和每个操作背后的物理
原理（如“为什么物体要从静止释放？”“为什么测量电路要这样连接？”）。一旦仪器换
代（如打点计时器变光电门）或步骤微调，便无所适从。
根源：学习停留在“记忆流程”，未深入理解实验设计思想，未能将实验方案与核心物
理规律（如牛顿第二定律、闭合电路欧姆定律）建立深刻联系。
误区2：数据处理能力与误差分析能力薄弱
表现：数据处理：机械套用公式计算，不会根据数据特点选择最佳处理方法（如列表
法、逐差法、图像法）。尤其畏惧图像法，不能准确描点、拟合直线，不会从图像斜率、截
距提取物理量，更不懂利用图像外推、分析非线性关系。
误差分析：只能泛泛而谈“偶然误差”与“系统误差”，不会针对具体实验操作分析主
要误差来源（如“平衡摩擦力过度/不足对a-F 图像的影响”），更不会提出定量减小误差的
可行性改进方案。
根源：将“数据处理”与“误差分析”视为独立于实验的数学任务，未将其视为探求规
律、检验理论、评估质量的科学探究核心环节。
误区3：迁移与设计能力缺失
表现：面对教材未出现过的“创新实验”或“探究性设问”时（如“请设计一个粗略测
量某物理量的方案”），思维僵化，无法将已学实验方法（如控制变量法、等效替代法、微
小量放大法）和测量思路（如间接测量、比较测量）进行有效迁移和重组。
根源：学习以“验证”和“模仿”为主，缺乏“设计”与“创造”的训练，对实验方法
论的归纳总结不足，知识呈点状分布而非网状结构。
误区4：语言表述不规范、不科学
表现：在回答实验步骤、现象描述、结论总结、原因分析类问题时，用语随意、不严
谨、不完整（如只说“某量变大”，不说“在XXX 条件不变时，随着XXX 增大，该量
XXX”）。
根源：缺乏科学表述的规范训练，未意识到准确、简洁、条理清晰的表述本身就是科学
思维严谨性的体现。
三、攻坚核心素养与关键能力要求
1.科学探究素养分解
问题与假设：能准确表述实验目的，能基于已有知识对问题结果提出可检验的猜想或假
设。
方案与器材：能根据实验目的和原理，设计（或理解）合理的实验方案，正确选择和使
用仪器，明确关键操作步骤及其原理。
数据与证据：能规范、安全地进行实验操作，客观、准确地记录数据。能运用多种方法
（尤其是图像法）科学处理数据，寻找规律，形成结论。
解释与交流：能基于数据和物理原理对结论进行解释。能分析实验误差的来源，并能评
估和改进实验方案。能用科学的术语、清晰的语言进行表述和交流。
2.关键能力清单
原理深度理解能力：能说清实验“为什么要这样做”和“为什么能这样做”，能将具体
操作与抽象的物理规律一一对应。
仪器规范使用与读数能力：掌握刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、秒表、电流表、电压
表、多用电表等核心仪器的规范操作、量程选择与精确读数（包括有效数字和估读）。
数据科学处理能力（重中之重）：熟练掌握图像法：能根据预期规律（如线性关系）选
择坐标轴物理量，能进行描点、拟合（使点均匀分布在直线两侧），能正确求解斜率、截距
并明确其物理意义。理解逐差法在匀变速运动纸带处理中的优势。
系统性误差分析能力：能区分装置、原理、操作、环境等因素引入的系统误差，并能分
析其对最终结果的影响是偏大还是偏小（进行定量或半定量分析）。
方案设计与评估能力：掌握常见的实验思想方法（如上文所述），能根据给定的器材和
目的，设计出逻辑自洽、可操作的实验方案，并能对多个方案进行可行性、精确度等方面的
比较和评估。
3.实战策略建议
构建实验知识体系图：不以单个实验为孤岛，而以测量量（如长度、时间、速度、加速
度、力、电阻、电动势）或探究规律（如牛顿第二定律、机械能守恒）为线索进行横向对
比，归纳不同测量方法的优劣与适用条件。
开展“一器多用”与“一法多用”训练：例如，围绕“光电门”可以测量速度、加速
度、验证动量守恒等；围绕“图像法”可以处理匀变速运动、测电源电动势和内阻、探究加
速度与力/质量的关系等。
设立“错题归因与改进本”：将实验错题按“原理误解”、“操作不清”、“数据处理
错误”、“误差分析不会”、“表述不规范”、“设计无思路”等类别归档，针对性地回归
教材原理、反思操作要点、强化数据处理专项练习。
进行“迷你探究设计”训练：每周可尝试一个简单的开放性设计问题（如“用一把刻度
尺测量木块与桌面间的动摩擦因数”），重在理清设计思路，画出原理图，写出关键步骤和
测量量、计算式，培养迁移与创新能力。
流程建模
第一步：审题建模——明确“要做什么”与“依据什么”
提取核心信息：
实验目的：测量某个物理量？验证某个定律？探究某两个量的关系？
给定条件：提供了哪些器材（型号、规格）？给出了哪些物理量（已知数据）？限定了何种实验环境
或约束？
待求目标：最终需要得出的结论是什么？（如：g 的数值、R-x 图像、验证动量守恒的表达式）。
识别实验类型与原型：
类型判断：属于测量型实验（测电阻、测速度）、验证型实验（验证牛顿第二定律）还是探究型实验
（探究加速度与力、质量的关系）？
原型联想：与教材中的哪个经典实验在原理、方法或装置上相似？（如：用光电门测速度 → 源于匀
变速运动规律；伏安法测电阻 → 源于欧姆定律）。
勾画原理示意图：
根据题意，画出实验装置的主要构成简图。
标注关键：研究对象、测量点、待测量、已知量、主要操作部件（如开关、滑动变阻器）。
第二步：原理与方法分析——规划“怎么做”的理论基础
原理公式溯源：
写出本实验所依据的核心物理规律或定义式。
明确直接测量量与间接测量量：哪些量可以直接用仪器读出？目标量需要通过什么公式计算得出？
实验方法选择：
控制变量法：探究多因素关系时，明确每次只改变一个变量。
等效替代法：用一个效果相同的已知量替代未知量（如：电阻箱替代待测电阻）。
微小量放大法：将不易观测的量放大（如：借助光杠杆测微小形变）。
留迹法/图像法：记录过程信息（如：打点计时器纸带、平抛运动轨迹点）。
误差初步预判：
根据原理和所选方法，思考主要系统误差可能来源（如：电表内阻影响、空气阻力、摩擦力未平
衡）。
第三步：方案设计与操作规划——落实“具体步骤”
仪器选择与组装逻辑：
根据原理和给定器材，规划仪器连接顺序或组装方式（电路图、装置图）。
关键操作确认：明确实验开始的前置条件（如：平衡摩擦力、电阻调至最大、物体从静止释放）。
步骤序列化与数据记录设计：
将实验分解为有序、可操作的步骤序列（1. 组装；2. 调试；3. 测量；4. 记录…）。
设计数据记录表格：表头包含直接测量量（带单位）、间接测量量（计算式）。规划测量次数（通常
6 次以上以减少偶然误差）。
安全与规范要点：
标注操作中的安全注意事项（如：电路接通前检查、不超过量程）。
明确读数规范（如：估读、视线垂直、读取稳定值）。
第四步：数据处理与规律分析——从“数据”到“结论”
数据处理方法决策：
列表法：简单计算平均值。
逐差法：适用于自变量等间隔变化的匀变速直线运动相关数据。
图像法（首选及高阶方法）：
坐标选择：根据原理公式变形，选择能得出线性关系的变量作为横纵坐标
描点拟合：用坐标纸或软件规范描点，根据点分布趋势用直线（或曲线）拟合，使点均匀分布在两
侧。
提取信息：从直线斜率、截距、曲线下面积等几何特征中，解算出目标物理量。
结论表述：
用科学的语言陈述结论，明确条件和关系（如：“在质量一定时，加速度与合外力成正比”）。
若是测量实验，给出测量结果的最佳估计值（平均值） 和不确定度范围（或误差表述）。
第五步：误差评估与反思改进——完成“探究闭环”
误差系统分析：
系统误差：分析其来源（仪器、原理、操作），并判断其对结果的影响是偏大还是偏小，尝试进行定
量或半定量分析。
偶然误差：通过多次测量求平均、改进测量技巧来减小。
方案评价与优化：
评价现有方案的优点与不足（精度、操作复杂度、成本等）。
提出可行性改进建议：如更换更精密的仪器、改进实验装置（减小摩擦、散热）、优化数据处理方法
（采用图像法代替单一计算）。
迁移与应用思考：
思考本实验的原理与方法可以应用于解决哪些其他实际问题？
若改变某个条件（如重力场、介质），实验方案应如何调整？
实验清单
清单01 实验基础知识
一、物理量的单位
1. 国际单位制（SI）：由7 个基本单位，2 个辅助单位和19 个具有专门名称的导出单位组成。
2. 基本单位（7 个）
基本单位
物理量
长度
l
质量
m
时间
t
电流强度
I
热力学温度
T
物质的量
n
发光强度
I、IV
单位名
称
米
千克
秒
安培、安
开尔文、开
摩尔、摩
坎德拉、坎
单位符
号
m
kg
s
A
K
mol
cd
3. 常见的导出单位
项目
物理量名称
符号
单位名称及简称
单位符号
力
学
单
位
力
F
牛顿、牛
N
动量
p
千克米每秒
kg·m/s
压强
p
帕斯卡、帕
Pa
功
W
焦耳、焦
J
能量
E
焦耳、焦
J
功率
P
瓦特、瓦
W
电磁学
单位
电荷量
Q
库仑、库
C
电场强度
E
伏每米
V/m
电位、电压、电势差
U
伏特、伏
V
电容
C
法拉、法
F
电阻
R
欧姆、欧
Ω
电阻率
ρ
欧米
Ω·m
磁感应强度
B
特斯拉、特
T
磁通量
Φ
韦伯、韦
Wb
电感
L
亨利、亨
H
补充：常见的的描述涉及的单位如下表所示。
项目
物理量名称
符号
单位名称及简称
单位符号
物质
的描
述
面积
S
平方米
m2
体积
V
立方米
m3
速度
v
米每秒
m/s
加速度
a
米每二次方秒
m/s2
角速度
ω
弧度每秒
rad/s
频率
f、ν
赫兹、赫
Hz
密度
ρ
千克每立方米
kg/m3
二、系统误差与偶然误差
1. 系统误差：
（1）定义：由于仪器本身不精确，或实验方法粗略，或实验原理不完善而产生的测量值与真
实值的差异叫做系统误差。
（2）产生原因：实验仪器不精确，实验原理不完善，实验方法粗略。
（3）减小系统误差的方法：校准测量仪器，完善实验原理，改进实验方法，恰当选择仪器精
度或量程。
2. 偶然误差：
（1）定义：由各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生的测量值与真实
值的差异叫做偶然误差。
（2）产生原因：测量、读数不准确。
（3）减小偶然误差的方法：多次测量求平均值；多次测量，做图像进行求解。
补充：绝对误差与相对误差
（1）绝对误差
绝对误差＝|测量值－真实值|。
【注意】绝对误差只能判别一个测量结果的精确度，比较两个测量结果的精准度则必须
用相对误差。
（2）相对误差
相对误差＝×100%。
【注意】误差是不可避免的，但是可以减少。真实值常以公认值、理论值或多次测量的平均
值代替。
三、有效数字与小数
1. 有效数字：有效数字是指一个数中从第一个非零数字开始，到最后一位精确的数字（包括
估读位） 为止的所有数字。它不仅表示数值的大小，更反映了测量的精确程度。
【注意】：核心判定规则：
（1）所有非零数字（1-9）都是有效数字。 例如：123.4 有4 位有效数字。
（2）数字之间的零是有效数字。 例如：100.5 有4 位有效数字。
（3）数字前（开头）的零不是有效数字，它们仅作定位用。 例如：0.0023 仅有2 位有效数
字（2 和3）。
（4）数字后、小数点前的零是模糊地带，需要根据上下文判断。例如：1200，若为精确计
数，则有4 位有效数字；若为测量估算，可能只有2 位（1 和2 是准确的）。此时，使用科学
计数法是最佳解决方案，能明确表达有效位数，如 1.2×10³（2 位）、1.20×10³（3 位）。
2. 小数：小数是实数的一种表现形式，由整数部分、小数点和小数部分组成。它基于十进制，
小数点后的每一位代表不同的分数单位（十分位、百分位、千分位等）。
清单02
实验
必会物理
仪器
一、打点计时器
1. 电磁打点计时器
（1）构造：线圈、振片、振针、复写纸、限位孔、永久磁铁和纸带。
（2）图例：
（3）工作原理：当线圈通以8V 的交流电时，线圈产生的交变磁场使振动片（由弹簧钢制
成）磁化，振动片的一端位于永久磁铁的磁场中。由于振动片的磁极随着电流方向的改变而
不断变化，在永久磁铁的磁场作用下，振动片将上下振动。
2. 电火花打点计时器
（1）构造：正负脉冲输出插座、墨粉纸盒、纸盘轴、弹性卡
（2）图例：
（3）工作原理：给电火花打点计时器接220V 电源，按下脉冲输出开关，计时器发出的脉冲
电流，接正极的放电针和墨粉纸盘到接负极的纸盘轴，产生火花放电，于是在纸带上打出一
系列的点，而且在交流电的每个周期放电一次，因此电火花打点计时器打出点间的时间间隔
等于交流电的周期。
【注意】：两种打点计时器的打点周期均为0.02s，记录信息为：位置、时刻、位移、时间
二、弹簧测力计
用来测量力的大小的仪器。
读数规则：如上图所示是分度值为0.2N 的弹簧测力计，估读时可以将每一分度分为2 等
份，若指针超过1 等份即超过半格就算1 个分度值0.2N，若指针指向小于1 等份即未超过半
格，对这种情况应当舍去，测量数据的有效数字末位就在精度的同一位，估读位仍在最小分
度的同一位。
三、游标卡尺
一、游标卡尺的原理及使用
（1）游标卡尺的构造：
特征：游标尺上有10、20、50 个等分度
（2）游标卡尺的功能
（3）游标卡尺的使用方法
①将量爪并拢，查看游标和主尺身的 零刻度
线是否对齐，如果对齐就可以进行测量。
②测量时，右手拿住尺身， 大拇指
移动游标，左手拿待测外
径（或内径）的物体，使待测物位于外测量爪之间，当与量爪紧
紧相贴时，拧紧紧固螺钉。
用量爪卡紧物体时，用力不能太大；
卡尺测量不宜在工件上随意滑动，防止量爪面磨损。
使用后要擦干净，将两尺零线对齐，放入卡尺专用盒内，存放在
干燥处。
（4）10 分度游标卡尺的测量原理：
刻度：
精度：0.1mm
主尺上的最小分度是1 毫米，游标上有10 个等分度，总长为主尺上的9 毫米，则游标上每一
个分度为 0.9
毫米，主尺上一个刻度与游标上的一个刻度相差 0.1
mm 。
①10 分度游标卡尺的读数方法一
加法法则：
主尺读数： 4 mm 游标尺读数：
3 ×0.1=0.3
mm
测量值= 主尺整毫米数 + N × 0.1mm(精度)，N 指游标上第几根线与主尺对齐
测量值=
4mm + 3×0.1mm=4.3mm
②10 分度游标卡尺的读数方法二
减法法则：
第N 根线与主尺整毫米数：
7
mm
游标尺读数：
3×0.9=2.7
mm
测量值= 主尺被对齐的整毫米数
– N× 0.9mm，N 指游标上第几根线与主尺对齐
测量值=
7mm
– 3×0.9mm=4.3mm
四、螺旋测微器
二、螺旋测微器的原理及使用
（1）螺旋测微器的结构、功能及测量原理
螺旋测微器（又叫千分尺）是比游标卡尺更精密的测量长度的工具，用它测长度可以准确到
0.01mm，测量范围为几个厘米。
螺旋测微器的精密螺纹的螺距是0.5mm，可动刻度有50 个等分刻度，可动刻度旋转一周，测
微螺杆可前进或后退0.5mm，所以可动刻度每一小格表示
0.01
mm。
（2）螺旋测微器的读数方法
①先读固定刻度：
找到固定刻度右边第一根主尺线（注意半刻度线有没有露出来）：
读得
4.5mm
如果半刻度线没有露出来那就是
4.0mm
②再读可动刻度:
找到轴线与可动刻度对齐的地方，读数从下面起且要往后估读一位。读得： 9.2
对应的数值为：
9.2×0.01mm=0.092mm
③把固定刻度读数与可动刻度读数相加：
4.5mm+0.092mm=4.592mm
总结读数公式：
测量值(mm)＝
固定刻度数
(mm)
＋可动刻度数
( 估读一位
)×0.01(mm)
（ ）提示：必须估读
五、电流表和电压表
电流表、电压表的使用及读数
量程选择
使用事项
电表估读
选择合适量程：使
得测量时指针偏转
角度要尽可能大，
一般要求超过量程
的1
3，但又不能超
过量程
（1）使用前应先进行零
点调整（机械调零）；
（2）红表笔插“＋”插
孔，黑表笔插“－”插
孔；
（3 ）红表笔接电势高
处，黑表笔接电势低处，
即电流从红表笔进表，从
黑表笔出表
（1）最小分度是“1，0.1，0.01，…”
时，估读到最小分度的1
10（即估读到最小分
度的下一位）；
（2）最小分度是“2，0.2，0.02，…”时，估
读到最小分度的1
2（即估读到最小分度的那一
位）；
（3）最小分度是“5，0.5，0.05，…”时，估
读到最小分度的1
5（即估读到最小分度的那一
位）
六、多用电表
1. 图例：
欧姆表的欧姆调零旋钮(使电表指针指在右端零欧姆处)、指针定位螺丝(使电表指针指在
左端的“0”位置)、表笔的正、负插孔(红表笔插入“＋”插孔，黑表笔插入“－”插孔)。
2. 原理图如下：
3. 用途：
①测电压：将功能选择开关旋转到直流电压挡；根据待测电压的估计值选择直流电压挡
合适的量程；测量时，用红黑测试表笔使多用电表与被测电路并联，使电流从“＋”插孔流
入多用电表，从“－”插孔流出多用电表；根据挡位所指的量程以及指针所指的刻度值，读
出电压表的示数。电路图如下所示：
②测电流：选择直流电流挡合适的量程；将被测电路导线卸开一端，把多用电表串联在
电路中；测量时，用红黑测试表笔使多用电表与被测电路串联，使电流从“＋”插孔流入多
用电表，从“－”插孔流出多用电表；根据挡位所指的量程以及指针所指的刻度值，读出电
流表的示数。电路图如下所示：
③测电阻，原理如下表所示：
电路图
I 与Rx的
对应关
系
相当于待测电阻Rx＝0，调
节R 使
I=I g=
E
Rg+r+R ，
即表头满偏(RΩ＝Rg＋r＋R)
相当于待测电阻Rx
＝∞，此时I＝0，
指针不偏转
待测电阻为Rx，
I=
E
Rg+r+R+Rx ，
指针指到某确定位置
刻度特
点
表头电流满偏Ig处，对应
欧姆表零刻度(右侧)
表头电流I＝0 处，
对应欧姆表∞刻度
(左侧)
表头电流I 与电阻Rx
一一对应，但不是线
性关系，表盘刻度不
均匀
黑表笔与电源的正极连接，红表笔与电源的负极连接，电流方向为“红进黑出”。
当多用电表指针指在中央时＝，故中值电阻R 中＝RΩ。
清单03 力学试验
一、探究小车速度随时间变化的规律
1.特别说明：该实验只要得到一个匀变速直线运动即可，无需平衡摩擦力。
2.探究结果：物体在恒力作用下作匀变速直线运动。
3.纸带处理：
（1）求某点瞬时速度：前后各取一段，用平均速度代替中间时刻的瞬时速度。如
（2）求加速度常用方法：
（方法一）利用推论Δx=aT2的推广式，若有6 段一般用x456-x123=9aT2，若如图所示只有5 段
情况，则用x45-x12=6aT2
（方法二）作v-t 图，通过斜率求a 。
二、探究弹簧弹力与形变量的关系
1.不要超过弹性限度 2.测弹簧原长时要保持自由悬挂。
3.数据处理：作F-x 图，斜率即劲度系数k。
4.探究结果：胡克定律
（x 为形变量）
（弹簧劲度系数的算法：
）
图1：x 表示弹簧形变量。
图2：x 为弹簧长度，其中x0为弹簧原长。
（无论图1 图2，斜率都表示劲度系数。）
图3：后端发生弯曲原因是超过弹性限度。
图4：x 轴小截距原因可能是测弹簧原长时未悬挂，悬挂后弹簧自身重力导致误差。
三、验证力的平行四边形定则
1.实验方法：等效替换
2.探究结果：平行四边形定则
3.重点步骤：
(1)第一次拉：两把称、细绳、橡皮条，记录两分力的大小与方向及橡皮筋节点的位置O。
(2)第二次拉：一把称，通过细绳把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置O，记录合力大小与
方向。（说明：力的方向即细绳方向，细绳下点一点即可。）
（3）作力的图示，再用平行四边形定则将两分力合成得到合力F，实际拉的合力记作F′看
它们在实验误差允许的范围内是否相等.
4.注意事项：（1）弹簧秤拉力应适当大些，但不能超出量程。(2)两力夹角不宜过大过小，原
因是作图不方便。(3)拉力方向要与弹簧秤细绳在同一轴线上，细绳适当长一些。（4)作分力
合力的图示时必须统一标度。（5）同一次实验，两次拉橡皮筋后的结点位置要相同。（6）
上图乙中F/为实际拉的力，必沿A0 方向（即沿橡皮筋方向）。
四、探究加速度与力、质量的关系
1.需要平衡摩擦力（为了使绳子拉力即合力）
平衡摩擦力操作：将长木板一端垫高。
（1）穿上纸带，不挂重物。
（2）通过轻推小车，小车能匀速下滑则刚好平衡。
（要通过纸带打点，点迹是否均匀来判断是否匀速。）
2.实验方法：控制变量法 （保持M 不变探究a 与F 关系，保持F 不变探究a 与M 关系。）
（实验中通过钩码改变小车质量，提供拉力的悬挂物常用沙子带桶或砝码加盘。）
3.探究结果：a 与F(即合力)成正比，与M 成反比。
4.误差分析：
（1）系统误差（因为悬挂物也有向下的加速度，因此绳子拉力必然小于悬挂物重力，而实验
中用悬挂物的重力代替绳子拉力偏大。） 减小系统误差的方法：实验条件满足M 小车≫m 重
物.
【拓展】消除系统误差的改进实验方案举例：用拉力传感器直接测量绳子的拉力。若采用该
方案，则实验条件无需满足M 小车≫m 重物.
（2）偶然误差：未能刚好平衡摩擦力，测量读数、作图等
偶然误差
图1：平衡摩擦力时长木板倾斜角太大。
图2：未平衡摩擦力或平衡摩擦力时长木板倾斜角太小
5．数据处理中坐标变换的处理技巧：图3 中无法具体观
察出a 与M 的关系，猜测a 与M 成反比，作a-1/M 图，
如图4 若成正比图像，则猜测成立。
五、探究平抛运动的特点
1.实验描迹法：一次抛动记录一个点，重复抛动。
2.注意事项：（1）斜槽末端水平（保证为平抛运动。）（2）每次小球都从同一位置释放。
（保证平抛初速度相同，也即轨迹完全相同）（3）木板竖直（重锤线）
（4）坐标原点位置：若实验过程记录的是球心位置，则坐标原点在斜槽末端正上方R 处。
（5）计算平抛初速度的方法：
方案一：有起抛点，如图乙，任一组（x，y）坐标即可算v0，
方案二：无起抛点，如图丙，设T，
,
六、探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系
1．实验目的：
探究向心力与半径、角速度、质量的关系。
2．实验结论
角速度、质量相同时，向心力与半径成正比；
半径、角速度相同时，向心力与质量成正比；
半径、质量相同时，向心力与角速度的平方成正比。由以上可推知：Fn＝mω2r。
3．实验误差
(1)污渍、生锈等使小球质量半径变化，带来的误差。
(2)仪器不水平带来的误差。
(3)标尺读数不准带来的误差。
(4)皮带打滑带来的误差。
4．注意事项
(1)实验前要做好横臂支架安全检查，检查螺钉是否有松动，保持仪器水平。
(2)实验时转速应从慢到快，且转速不宜过快，以免损坏测力计弹簧。
(3)注意防止皮带打滑，尽可能保证ω 比值不变。
(4)注意仪器的保养，延长仪器使用寿命，并提高实验可信度。
七、验证机械能守恒定律
1.重物的选择：质量大，体积小。（以有保护软垫的重锤为佳，不能用钩码，砝码。）
2.实验方法：比较减小的重力势能与增加的动能是否相同。
3.系统误差：空气阻力，摩擦阻力做功使机械能损失，减小的重力势能要略大于增加的动
能。
4.探究结果：误差允许范围内，自由落体运动机械能守恒。
5.数据处理：
方案一：利用起始点和第n 点计算，若mghn=mv，则机械能守恒。
（为了保证起点初速度为零，我们可以选择前两个点间距为2mm 的纸带。）
方案二：任取两点A、B 计算，若mghAB＝mv－mv，则机械能守恒。
方案三：根据多组实验数据作出v2－h 图线，若图线是一条过原点且斜率为g 的直线，则机械
能守恒。
（该方案通常用作由自由落体运动测定重力加速度实验。作出v2－h 图后，斜率即加速度
值。）
6.特别注意：实验中算速度时，只能用纸带瞬时速度的算法去算（
），不能用
或vn＝gt 来计算。
【拓展】光电门测速法；弹簧弹射法。
八、验证动量守恒定律
1.小球碰撞平抛实验法步骤：
(1)天平测两小球质量，选质量大的小球为入射小球。（为了碰后不会反弹。）
(2)安装实验装置，使斜槽底端水平；白纸、复写纸、重垂线（记下所指的位置O）
(3) 不放被撞小球，让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复10 次．用圆规画尽量
小的圆把小球所有的落点都圈在里面，圆心P 就是小球落点的平均位置。
(4) 被撞小球放在斜槽末端，让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，碰撞，重复实验10 次．
用步骤(4)的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置M 和被撞小球落点的平均位置N，如
图。
(5) 连接ON，测量线段OP、OM、ON 的长度．将测量数据填入表中．最后代入m1＝m1＋
m2，看在误差允许的范围内是否成立。
(6)实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变。
2．拓展：气垫导轨光电门测速实验法
（可以灵活进行动碰静、动碰动、静静弹开、碰后合一等各种过程。）
九、单摆测重力加速度
1.实验原理：
（
）
2.摆球的选择：质量大、体积小。绳子：细、长、无弹性
3.悬点的绳子挂法：用夹不用绕。
4.摆角：约
（还要注意不要形成圆锥摆。）
5.测摆长：摆线长度（毫米刻度尺）+小球半径（游标卡尺）
6.测周期：测N 次（约50 次）全振动的总时间，
。
注意：选小球经过平衡位置的瞬间作为计时起点。
7.数据处理：作
图，为一条直线。（通过直线的斜率
，可求g 值。）
8.实验结论：周期的平方与摆长成正比。
9.在g 值测量实验中的各种误差分析：比如摆动过程中悬点松动、测量摆长时绳子拉得过
紧，测量摆长时未悬挂小球，测量周期时N 数多了等引起的g 值测量误差。
方法：利用
，根据
、
的误差来判断
的误差。
清单04 电磁学实验
一、观察电容器的充、放电现象
1. 实验原理
（1）电容器充电:电源使电容器的两极板带上等量异种电荷的过程,如图甲。
（2）电容器放电:用导线将充好电的电容器的两极板相连,使两极板的异种电荷中和的过程,如
图乙。
（3）电容器充放电时的能量转化:充电后,电容器储存了电能。放电时,储存的电能释放出来,转
化为其他形式的能。
2. 电容器的充电：
电源正极向极板供给正电荷,负极向极板供给负电荷。电荷在电路中定向移动形成电流,两极板
间有电压。S 刚合上时,电源与电容器之间存在较大的电压,使大量电荷从电源移向电容器极板,
产生较大电流,随着极板电荷的增加,极板间电压增大,电流减小。当电容器两极板间电压等于
电源电压时,电荷不再定向移动,电流为0,灯不亮。
电容器的放电：
放电过程中,由于电容器两极板间的电压使回路中有电流产生。开始这个电压较大,因此电流较
大,随着电容器极板上的正、负电荷的中和,极板间的电压逐渐减小,电流也减小,最后放电结束,
极板间不存在电压,电流为0。
3. I-t 图像的的面积表示电荷量Q
二、测量导体的电阻（伏安法）
1．无特殊说明，滑动变阻器分压限流接法均可，若有要求实验尽可能精确，扩大测量范围等
说明则选用分压式接法。（如图是限流接法，若是分压接法同实验八）
（一般考试会考分压接法。）
2．需要选择内外接法：“内大大，外小小。”
3．数据处理：
（或作U-I 图求斜率）
三、测量导体的电阻率
1. 实验原理
设计实验电路，如实验电路图，取一段金属电阻丝连接到电路中，测出电阻丝的电阻R、长
度l 和直径d（S＝），由R＝ρ 得：ρ＝（用R、S、l 表示）＝（用R、d、l 表示），从而计算
出该电阻丝所用材料的电阻率。
2. 实验电路图
3. 实验器材
被测金属丝，直流电源，电流表，电压表，滑动变阻器，开关，导线若干，螺旋测微器，刻
度尺。
4. 实验步骤
用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径d，求出其平均值。
用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度l，反复测量三次，求出平均值。
连接好用伏安法测电阻的实验电路。
把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置。
闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I 和U 的值，
记录在表格内。
5. 实验数据处理
求Rx的平均值的方法：①用Rx＝分别算出各次的数值，再取平均值；②用U－I 图线的斜率
求出。
金属丝电阻率的计算：ρ＝Rx＝。
6. 实验误差分析
偶然误差：金属导线的直径测量、长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差。
统误差：(1)采用伏安法测量金属导线的电阻时，由于采用的是电流表外接法，测量值小于真
实值，使电阻率的测量值偏小。
由于金属导线通电后会发热升温，使金属导线的电阻率变大，造成测量误差。
7. 实验注意事项
①先测直径，再连电路。为了准确，应测量拉直悬空的连入电路的导线的有效长度（测量待
测金属丝接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的待测金属丝长度），且各
测量三次，取平均值。
②实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属丝、滑动变
阻器连成主干线路（闭合电路），然后再把电压表并联在待测金属丝的两端。
③本实验中被测金属丝的阻值较小，故采用电流表外接法。
实验过程中电流不宜过大，通电时间不宜太长，以免金属丝温度过高，导致电阻率在实验
④
过程中变大。
闭合开关
⑤
S 之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在阻值最大的位置。
为准确求出
⑥
R 的平均值，应多测几组U、I 数值，若采用图像法求R 的平均值时，在描点
时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧，个
别明显偏离较远的点可以不予考虑。
四、描绘小灯泡的伏安特性曲线
1. 实验原理
用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两端的电压，测出多组(U，I)值，在I
－U 坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连起来。
2. 实验电路图
3. 实验器材
电压表、电流表、滑动变阻器、学生低压直流电源(或电池组)、开关一个、导线若干、坐标
纸、铅笔、小灯泡一个（(3.8 V,0.3 A)或(2.5 V,0.6 A)）。
4. 实验步骤
①确定电表量程，按照实验电路图连接电路。
②将滑动变阻器滑片滑到a 端，闭合开关，使电压从0 开始变化。
③移动滑片，测出多组不同的电压与电流值。
在坐标纸上以
④
I 为纵轴，以U 为横轴，建立坐标系，在坐标纸上描出各组数据所对应的点，
将各点用平滑的曲线连接起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线。
拆除电路，整理器材。
⑤
5. 实验注意事项
电流表应采用外接法：因为小灯泡(3.8 V,0.3 A)的电阻很小，与量程为0.6 A 的电流表串联时，
电流表的分压影响很大。
滑动变阻器应采用分压式接法：目的是使小灯泡两端的电压能从0 开始连续变化。
闭合开关S 前，滑动变阻器的滑片应移到使小灯泡分得电压为0 的一端，使开关闭合时小灯
泡的电压能从0 开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小灯泡两端电压过大而烧坏灯
丝。
I－U 图线在U0＝1.0 V 左右将发生明显弯曲，故在U＝1.0 V 附近描点要密集一些，以防出现
较大误差。
6. 实验误差分析
偶然误差：测量时读数带来误差；描点、作图不准确带来误差。
系统误差：由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，会带来误差，电流表外接，由于电
压表的分流，使测得的电流值大于真实值。
五、测量电源的电动势和内阻
1．滑动变阻器固定用限流接法，无需选内外接法（保证电压表测路端电压）。
2．注意电键一定要接在电源边上，要能控制到电压表。
3．数据处理：作U-I 图法。 实验原理：U=E-Ir
①图线与纵轴交点为E；②图线的斜率表示r＝||；
③图线与横轴交点为I 短＝
4.注意事项：（1）使用内阻较大的旧电池，U 随I 的变化会更明显，方便实验。（因为r
＝||）
(2)若U－I 图线纵轴刻度若不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流。
5.误差分析：系统误差（电压表分流导致I 比流过电源的电流偏小，U 为准确的路端电压。）
【拓展1】辨析本实验的电表误差与伏安法测电阻的电表误差的不同点。
1．伏安法测电阻U 与I 关系为U=IR；测E、r 实验中U 与I 关系为：U=E-Ir。
2．见本实验电路图，若是伏安法测电阻，则电流表准确，电压表偏大；若是测E、r 实验，
则电压表准确，电流表偏小。原因是需要测的对象不同，伏安法测电阻中U 是电阻两端电压，
I 是流过电阻电流，而测E、r 实验中U 是电源的路段电压，I 是流过电源的电流。
【拓展2】电池内阻太小可以在电池旁边串联一个已知电阻（假设为内阻一部分）的实验方
案。
【拓展3】采用电阻箱加电流表的实验方案或电阻箱加电压表的实验方案。
六、多用电表的使用
1．欧姆表内部：电流表、电池、调零电阻串联.
欧姆表内阻：R 内= Rg＋R＋r
2．工作原理：闭合电路欧姆定律
，电流值与待测电阻值一一对应，换刻度即可。
3.刻度的标定：红、黑表笔短接(Rx＝0)时，调节欧姆调零电阻，使I＝Ig，（即欧姆调零过
程）。
(1)当I＝Ig时，Rx＝0，在满偏电流Ig处标为“0”.(图甲)
(2)当I＝0 时，Rx→∞，在I＝0 处标为“∞”.(图乙)
(3)当I＝时，Rx＝R 内，中央刻度的电阻值等于欧姆表的内阻值。
4．无论作什么表使用，多用电表的电流方向必定是红（+）进黑（-）出。（“+进-出”是本
质，红进黑出是形式。）
5．二极管的单向导电性
利用欧姆表判断出二极管的正、负
极。
6．欧姆表使用注意事项：
（1）机械调零与欧姆调零
（2）将红、黑表笔分别插入“＋”、“－”插孔.
（3）换挡必须重新欧姆调零
（4）选择合适档位使得表盘读数在中值电阻附近。（测量值=表盘读数x 档位倍率）
（特别注意：欧姆表偏转角越大，表盘读数越小，若偏转角太大，即表盘速读数太小，为了
增大表盘读数，则需要减小档位倍率。）
（5）测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡.
欧姆表刻度不均匀
（6）在测电阻时，手不能接触表笔的金属杆，但在两表笔短接进行欧姆调零时可以用手捏住。
（7）测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开，否则会影响测量结果与可能损坏电表。
七、探究影响感应电流方向的因素
相对运动情况
···
···
···
···
···
1.该探究实验过程中需要记录的要素：磁场的方向、磁通量的增减、电流的流向（结合螺线
管的绕法、电流表电流流向与指针偏转方向的关系来确定。）
2.结论（楞次定律）：当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相
反；当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。（增反减同）
楞次定律另种描述“电磁感应现象中出现的感应电流、形变、相对运动等结果都朝着阻碍磁
通量变化的方向进行。”（增反减同、增缩减扩、来拒去留、增撤减引等实例）
八、探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
1.变压器工作原理：法拉第电磁感应定律（实现电能无线传输）
2.实验方法：通过改变原副线圈的匝数比探究变压规律。
3.实验结论：原副线圈的电压之比等于匝数之比。
（理想变压器）
4.特别注意：若是实际变压器，则输出电压会偏小。
实际变压器引起误差的原因：涡流、磁漏等
5.安全操作：每次改变匝数时先断开电压，使用交流电压表时先用最大量程档试测。
清单05 热学、光学实验
一、油膜法估测油酸分子的大小
1. 原理
把一定体积的油酸酒精溶液滴在水面上使其形成单分子油膜，如图所示。不考虑分子间的间
隙，把油酸分子看成球形，计算出1 滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V 并测出油膜面积
S，求出油膜的厚度d，即d=V/s 就是油酸分子的直径。
2. 实验步骤
（1）用注射器往小量筒中滴入1ml 油酸酒精溶液，记下滴入的滴数n，算出一滴油酸酒精溶
液的体积V0。
（2）在浅盘中倒入约2cm 深的水，将爽身粉均匀撒在水面上。
（3）将一滴油酸酒精溶液滴在浅盘的液面上。
（4）待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔（或钢笔）画出油酸薄膜的形
状。
（5）将玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S；或者玻璃板上有边长为1cm 的方格，
则也可通过数方格数，算出油酸薄膜的面积S。
（6）根据已配好的油酸酒精溶液的浓度，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V。
（7）计算油酸薄膜的厚度d=v/s，即油酸分子直径的大小。
3. 数据处理
（1）一滴油酸酒精溶液的平均体积
V 0= N 商油酸酒精溶液的体积
N
。
（2）一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积
V =V 0×油酸酒精溶液的体积比。（
体积比= 纯油酸体积
溶液的体积体积）。
（3）油膜的面积S =na
2（n为小正方形的有效个数，a为小正方形的边长）。
4. 误差分析
（1）油酸酒精溶液配制后长时间放置，酒精的挥发会导致溶液的浓度改变，从而给实验带来
较大的误差。
（2）油滴的体积过大，同时水面面积过小，不能形成单分子油膜。
二、探究等温条件下一定质量气体压强与体积的关系
1. 实验步骤
（1）按如图所示，组装实验器材，在注射器下端的开口套紧橡胶套，密封一定质量的空气。
（2）测量空气柱的体积V 和压强p。空气柱的长度l 可以通过刻度尺读取，空气柱长度l 与横
截面积S 的乘积就是它的体积V；空气柱的压强p 可以从与注射器内空气柱相连的压力表读
取。
（3）把柱塞缓慢地向下压或向上拉，再读取一组空气柱的长度与压强的数据。
（4）重复步骤3，获取多组数据。
2. 注意事项
（1）为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是注射器活塞上涂润滑油。
（2）为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是移动活塞要缓慢，且不能用手
握住注射器封闭气体部分。
3.数据处理
pV 图不是线性关系，如果p图像中的各点位于过原点的同一条直线上，就说明压强跟体积的
倒数成正比，即压强与体积成反比。如果不在同一条直线上，再尝试其他关系。
4.误差分析
（1）漏气造成空气柱质量变化。改进：给注射器柱塞涂润滑油，使橡胶套尽量密封，压强不
要太大。
（2）空气柱温度不恒定造成误差。改进措施：尽量在恒温环境操作，移动柱塞尽量缓慢。
（3）空气柱体积和气压测量不准确。改进措施：采用较细的注射器和准确度高的压力表。
三、测量玻璃的折射率
1.实验步骤：
(1)图钉、白纸、木板，固定。
(2) 画直线aa′ ，线上取点O （入射点），作法线
NN′，画AO（入射光线）。
特别注意：以上操作均无需放玻璃砖。
(3)在AO 上插P1、P2两大头针。（间距适当远一些）
(4)放玻璃砖，使一条长边与aa′对齐，并画bb′。
特别注意：用尺靠上玻璃砖，拿下玻璃砖后画bb′，绝对不允许用玻璃砖的光学面当尺子。
(5)在bb′侧透过玻璃砖观察，使P1像被P2像挡住，在眼睛侧插P3，使P3挡住P1、P2的像，
再插P4，使P4挡住P3和P1、P2的像．
(6)移去玻璃砖，拔去大头针，由P3、P4 的针孔位置画出射光线O′B 及出射点O′，连接
O、O′得线段OO′.
2.数据处理：
(1)量角查表计算法：量θ1和θ2，查表得sin θ1和sin θ2，
，多次测量求平均值。
(2) 边长比值计算法：用边长比值确定sin θ1、sin θ2，折射率n＝，多次测量求平均值。
(3) 作sin θ1－sin θ2图象：以上两种方法获得sin θ1、sin θ2值，作sin θ1-sin θ2图，斜率即
n。
3.注意事项：
(1)手只能接触玻璃砖的毛面或棱，不能触摸光洁面，严禁把玻璃砖当尺子画玻璃砖的边线。
(2)实验过程中，玻璃砖在纸上的位置不可移动．
(3)大头针应竖直地插在白纸上，且玻璃砖每两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应大一
点，以减小确定光路方向时造成的误差．
(4)实验时入射角不宜过小，否则会使测量误差过大，也不宜过大，否则在bb′一侧将看不到
P1、P2的像。
4.拓展：
1.不平行的玻璃砖也可以正常实验，唯一的区别是出射光线与入射光线不平行。
2.若边线宽度不等于玻璃砖宽度时引起的误差分析。
四、双缝干涉实验测量光的波长
1.器材与功能：滤光片：获得单色光 单逢：获得线光源 双缝：一分为二获得相干光。
拨杆：若图像不清晰，左右调节拨杆使双缝与单缝平行。
测量头（自带游标卡尺）：若十字刻线与条纹不平行，旋转测量头可调节。
2.实验原理：条纹间距Δx 与光波长λ，双缝间距d 及双缝与屏的距离l，有关系式为：
，
只要测出Δx、d、l 即可测出波长λ
3.注意事项：（1）调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿遮光筒轴线到达光屏
（2）安装单缝和双缝，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上，使单缝与双缝平行
（3）测
，转动手轮使十字刻线对齐某条亮条纹（记作第1 条）的中央，记下手轮读数
x1，转动手轮，使十字刻线对齐第n 条亮条纹的中央，记下手轮读数x2，则相邻两亮条纹间
距
类型01 基本实验基础
母题精讲
1．（2025·重庆·高考真题）弹簧是熄火保护装置中的一个元件，其劲度系数会影响装置的性能。小组设计
了如图1 所示的实验装置测量弹簧的劲度系数，其中压力传感器水平放置，弹簧竖直放在传感器上，螺旋
测微器竖直安装，测微螺杆正对弹簧。
(1)某次测量时，螺旋测微器的示数如图2 所示，此时读数为 mm。
(2)对测得的数据进行处理后得到弹簧弹力F 与弹簧长度l 的关系如图3 所示，由图可得弹簧的劲度系数为
N/m，弹簧原长为 mm（均保留3 位有效数字）。
2．（2025·湖南·高考真题）某同学通过观察小球在黏性液体中的运动，探究其动力学规律，步骤如下：
（1）用螺旋测微器测量小球直径D 如图1 所示，
。
（2）在液面处由静止释放小球，同时使用频闪摄影仪记录小球下落过程中不同时刻的位置，频闪仪每隔
闪光一次。装置及所拍照片示意图如图2 所示（图中的数字是小球到液面的测量距离，单位是
）。
（3）根据照片分析，小球在A、E 两点间近似做匀速运动，速度大小
（保留2 位有效数
字）。
（4）小球在液体中运动时受到液体的黏滞阻力
（k 为与液体有关的常量），已知小球密度为
，
液体密度为
，重力加速度大小为g，则k 的表达式为
（用题中给出的物理量表示）。
（5）为了进一步探究动力学规律，换成直径更小的同种材质小球，进行上述实验，匀速运动时的速度将
（填“增大”“减小”或“不变”）。
类型02 力学试验
母题精讲
3．（2025·天津·高考真题）某实验小组探究平抛运动的特点。
(1)实验采用图示装置，将白纸和复写纸重叠并固定在竖直背板上，钢球在斜槽中某一高度滚下，从末端水
平飞出，落在挡板上，在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重复实验，在白纸上留下若干痕迹点。为
正确研究钢球运动的规律，将白纸从背板上取下前还应根据 在白纸上标记竖直方向；
(2)利用手机和计算机可以方便地记录钢球做平抛运动的轨迹并分析其运动规律。该实验小组利用视频处理
软件分析钢球某次平抛运动的录制视频，得到的水平位移和竖直位移随时间变化的图像如图所示。图中图
线 （选填“甲”或“乙”）为水平位移随时间变化的图线，此次钢球做平抛运动的初速度为
米/秒。
4．（2025·江西·高考真题）某小组利用气垫导轨、两个光电门、滑块、遮光片等，组成具有一定倾角的导
轨装置，研究机械能守恒定律。重力加速度g 取
。
(1)实验前，应合理安装实验器材。图（a）中光电门 的位置安装不合理，应如何调整 ：
(2)实验时，导轨倾斜角的正弦值
，光电门1、2 相距L。将宽度
的遮光片固定于
滑块上，从导轨最左端静止释放滑块，分别记录遮光片通过光电门1、2 的时间
和
。移动光电门2 的
位置改变L，重复实验，所测数据见下表。
…
滑块经过光电门1、2 的速度分别为
和
。当
时，
，滑块通过两光电门下降的高度
。（结果保留2 位小数）
(3)处理上表数据，并绘制
关系曲线（其中
），如图（b）所示。根据图（b）中的信
息，分析滑块在下滑过程中机械能是否守恒： ，并给出理由： 。
5．（2025·浙江·高考真题）在用单摆测重力加速度的实验中，
(1)如图1 所示，可在单摆悬点处安装力传感器，也可在摆球的平衡位置处安装光电门。甲同学利用力传感
器，获得传感器读取的力与时间的关系图像，如图2 所示，则单摆的周期为 s（结果保留3 位
有效数字）。乙同学利用光电门，从小钢球第1 次遮光开始计时，记下第n 次遮光的时刻t，则单摆的周期
为
；
(2)丙同学发现小钢球已变形，为减小测量误差，他改变摆线长度l，测出对应的周期T，作出相应的
关系图线，如图3 所示。由此算出图线的斜率k 和截距b，则重力加速度
，小钢球重心到
摆线下端的高度差
；（结果均用k、b 表示）
(3)丁同学用3D 打印技术制作了一个圆心角等于
、半径已知的圆弧槽，如图4 所示。他让小钢球在槽中
运动，测出其运动周期，算出重力加速度为
。若周期测量无误，则获得的重力加速度明显偏离实
际值的最主要原因是 。
类型03 电磁学实验
母题精讲
6．（2025·福建·高考真题）某实验小组基于“等效替代法”设计了如图（a）所示的电路用于电阻测量。
使用的器材有：电源E（电动势3V），电流表A（量程30mA），定值电阻
（阻值均为
），
定值电阻
（阻值
），滑动变阻器
（最大阻值
，额定电流1.5 A），带标尺的滑动变阻器
（最大阻值
，额定电流1.5A），选择开关
，单刀开关
，待测电阻
（阻值小于
），导线若
干。
(1)按照图（a），将图（b）中的实物连线补充完整 ；
(2)将鳄鱼夹a、b 短接，滑动变阻器
的滑片移至最右端刻度处，
打在位置1。接通
，调节滑动变阻
器
，电流表指针指在图（c）所示的位置，记录电流表示数
mA，此示数作为本次实验的电
流定标值；
(3)断开
、
，用鳄鱼夹a、b 夹住
两端。接通
，将
依次打在位置1、2，发现电流表示数均小于
定标值I；
打到位置3 时，电流表示数大于定标值I，由此确定
的阻值范围为
．（填
“0~100”“100~200”“200~300”或“300~400”）；
(4)将
重新打在位置 （填“1”“2”或“3”），向左调节滑动变阻器
的滑片，直到电流表指针重
新回到定标值位置，此时
的滑片处于
刻度处。基于“等效替代法”原理，可得
的阻值为
；
(5)以下因素可能影响测量结果的有________。（多选，填正确答案标号）
A．电源存在内阻
B．电流表存在内阻
C．滑动变阻器
读数有偏差
D．步骤（4）电流表指针未重新回到定标值位置
7．（2025·天津·高考真题）某同学用伏安法测量电阻
的阻值（约为
）。除滑动变阻器、电源（电动
势为
，内阻不计）、开关、导线外，还有下列器材可供选择：
A．电压表（量程
，内阻约为
）
B．电压表（量程
，内阻约为
）
C．电流表（量程
，内阻约为
）
D．电流表（量程
，内阻约为
）
(1)为使测量尽量准确，实验中电压表应选 ，电流表应选 （均填器材前的字母代
号）；
(2)该同学连接好的电路如下图所示，闭合开关后，电流表和电压表的读数均为零，经排查，发现电路中的
七条导线中混进了一条内部断开的导线。为了确定哪条导线断开，该同学用多用电表的直流电压挡测量电
源正极a 与接线柱b 间电压，读数为零；测量a 与接线柱c 间电压，读数不为零，则可以确定导线
内部断开（填图中导线编号）；
(3)更换导线后进行实验，该同学测得多组电压数据U 和电流数据I，描绘出
图像如图所示，测得图中
直线的斜率为k，已知电压表的内阻为
，若考虑电压表内阻的影响，则
阻值的表达式为 。
8．（2025·浙江·高考真题）在测量一节干电池的电动势和内阻的实验中，
(1)为了减小测量误差，如图所示的电路中应该选择的是 （选填“甲”或“乙”）；
(2)通过调节滑动变阻器，测得多组U、I 数据，记录于下表。试在答题纸上的方格纸中建立合适的标度，
描点并作出
图像 ，由此求得电动势
V，内阻
。（结果
均保留到小数点后两位）
次数
1
2
3
4
5
U/V
1.35
1.30
1.25
1.20
1.15
I/A
0.14
0.22
0.30
0.37
0.45
类型04 热学、光学实验
母题精讲
9．（2025·河北·高考真题）自动洗衣机水位检测的精度会影响洗净比和能效等级。某款洗衣机水位检测结
构如图1 所示。洗衣桶内水位升高时，集气室内气体压强增大，铁芯进入电感线圈的长度增加，从而改变
线圈的自感系数。洗衣机智能电路通过测定
振荡电路的频率来确定水位高度。
某兴趣小组在恒温环境中对此装置进行实验研究。
(1)研究集气室内气体压强与体积的关系
①洗衣桶内水位H 一定时，其内径D 的大小 （填“会”或“不会”）影响集气室内气体压强的大
小。
②测量集气室高度
、集气室内径d。然后缓慢增加桶内水量，记录桶内水位高度H 和集气室进水高度，
同时使用气压传感器测量集气室内气体压强p。H 和h 数据如下表所示。
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
45.00
50.00
0.33
0.40
0.42
0.52
0.61
0.70
0.78
0.87
实验中使用同一把刻度尺对H 和h 进行测量，根据数据判断，测量 （填“H”或“h”）产生的相对
误差较小。
③利用数据处理软件拟合集气室内气体体积V 与
的关系曲线，如图2 所示。图中拟合直线的延长线明显
不过原点，经检查实验仪器完好，实验装置密封良好，操作过程规范，数据记录准确，则该延长线不过原
点的主要原因是
(2)研究洗衣桶水位高度与振荡电路频率的关系图是桶内水位在两个不同高度时示波器显示的
图像，u
的频率即为
振荡电路的频率。
振荡电路的频率f 与线圈自感系数L、电容C 的关系是
，
则图中 （填“甲”或“乙”）对应的水位较高。
（2024·上海·高考真题）物质性质
实验是人类认识物质世界的宏观性质与微观结构的重要手段之一，也是物理学研究的重要方法。
10．通过“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验可推测油酸分子的直径约为（ ）
A．
B．
C．
D．
11．验证气体体积随温度变化关系的实验装置如图所示，用支架将封有一定质量气体的注射器和温度传感
器固定在盛有热水的烧杯中。实验过程中，随着水温的缓慢下降，记录多组气体温度和体积的数据。
（1）不考虑漏气因素，符合理论预期的图线是
A．
B．
C．
D．
（2）下列有助于减小实验误差的操作是
A．实验前测量并记录环境温度 B．实验前测量并记录大气压强
C．待温度读数完全稳定后才记录数据 D．测量过程中保持水面高于活塞下端
12．（2025·北京·高考真题）(1)下列实验操作，正确的是________（填选项前的字母）。
A．用单摆测重力加速度时，在最高点释放摆球并同时开始计时
B．探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系时，使用多用电表的交流电压挡测电压
C．用多用电表测电阻前应先把两表笔短接，调整欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点
(2)用双缝干涉实验测量光的波长的实验装置如图1 所示。
①双缝应该放置在图1 中 处（填“A”或“B”）。
②分划板中心刻线与某亮纹中心对齐时，手轮上的示数如图2 所示，读数为
。
(3)某电流表出现故障，其内部电路如图3 所示。用多用电表的欧姆挡检测故障，两表笔接
时表头
指针不偏转，接
和
时表头
指针都偏转。出现故障的原因是________（填选项前的字母）。
A．表头
断路
B．电阻
断路
C．电阻
断路
13．（2025·福建·高考真题）某实验小组探究糖水折射率n 随浓度
的变化规律。主要装置包括激光器和长
方体玻璃缸，玻璃缸正面内侧刻有水平、竖直标尺，如图（a）所示。实验操作过程如下：
（1）调配一定浓度的糖水，注入水平放置的玻璃缸中。
（2）打开激光器，让激光紧贴玻璃缸正面内侧以一定入射角从空气折射入糖水。
（3）调整激光器，使入射点O 处于竖直刻度尺的正后方，光路如图（b）所示，其中A 点是入射光线与玻
璃缸上边沿所在平面的交点，B 点是折射光线与玻璃缸底部的交点，A、B 点到法线的距离分别为
，
到液面的距离分别为
。测得
的值，并利用表达式
（用
表示）
求出糖水折射率。
（4）改变缸内糖水浓度，进行多次实验，将实验数据填入下表。
浓度
/%
11.8
21.1
32.0
39.1
51.1
折射率n
1.34
1.36
1.38
1.40
1.42
（5）在图（c）给出的坐标纸上补上浓度
的数据点。分析图中数据点，可知糖水折射率随浓度近
似线性变化，绘制出“
”图线 。
（6）由所绘图线可知，糖水浓度每增加10.0%，折射率增大 。（结果保留2 位有效数字）
巩固提升
14．（2026·云南昭通·一模）实验小组对一电阻
约为
的金属丝的电阻率进行测量。
(1)用螺旋测微器测量金属丝直径，如图所示，测量值
mm。
(2)为测量金属丝的电阻，可利用的实验器材有：
电源
（电动势6V，内阻很小）；电压表V（量程
，内阻
为
）；电流表A（量程
，
内阻
约为
）；滑动变阻器
（最大阻值为
）；定值电阻
（阻值
）；定值电阻
（阻值
）；开关、导线若干。
为保证实验中电压表、电流表指针均有较大偏角以减小测量误差，需串联一个定值电阻扩大电压表的量程，
应选择的定值电阻为 （填电阻符号）；为准确测量金属丝的电阻
，且实验中电压调节范围大、操
作便于调节，应选择的实验电路图是 。
A．
B．
C．
D．
(3)实验中还测得金属丝的长度为
、电压表读数为
、电流表读数为
，仅用
、
、
、
、
、
表
示金属丝的电阻率
，则
。
15．（2026·湖南永州·二模）某兴趣小组为了测量某电子元件的阻值。
（1）他们首先用多用电表欧姆挡的“×10”挡粗略测量该电子元件阻值，阻值约为90
；
（2）兴趣小组的某同学用螺旋测微器测量该电子元件的直径如图所示，则该电子元件的直径
mm。
（3）为了精确测量该电子元件的阻值，小组找到了如下实验器材：
A．电源E（电源电压9V，内阻约为
）；
B．电压表V（量程0～15V，内阻约为
）
C．电流表
（量程0～15mA，内阻
为
）
D．电流表
（量程0～150mA，内阻
为
）
E．滑动变阻器
（最大阻值为10Ω）
F．滑动变阻器
（最大阻值为
）
G．开关S，导线若干。
①小组设计了如图（a）所示的实验原理图，其中电流表应选用 ；滑动变阻器应选用 ；
（均填器材前序号）
②根据图（a），在图（b）中完成实物图连线 ；
③兴趣小组在测量过程中发现电压表已损坏。他们找到了一个定值电阻R，并重新设计了如图（c）所示的
电路图，闭合开关S 前，滑动变阻器的滑片处于M 端。当开关S 闭合后，改变滑动变阻器滑片的位置，记
录电流表
的示数
、电流表
的示数
，作出了
的图像，如图（d）所示，已知图线的斜率为
k，则该电子元件的阻值
（用R、
、k 字母表示）。
16．（2026·陕西渭南·一模）“探究匀变速直线运动”的实验装置如图（a）所示。
(1)图（b）是某次实验中得到的纸带的一部分。每5 个连续打出的点取一个计数点，电源频率为
，打
下计数点2 时小车速度为 m/s（保留三位有效数字）。
(2)下列说法正确的是_____；
A．应将打点计时器接到输出电压为
的交流电源上
B．小车应尽量靠近打点计时器，并先接通电源，后释放小车
C．调节滑轮高度，使牵引小车的细线跟长木板保持平行
D．此实验需要将木板的右侧适当垫高以补偿阻力
(3)若改用图（c）所示的气垫导轨进行实验。气垫导轨放在水平桌面上并调至水平，滑块在槽码的牵引下
先后通过两个光电门，配套的数字计时器记录了遮光条通过光电门
的遮光时间分别为
，测得两
个光电门间距为
，用游标卡尺测量遮光条宽度
，结果如图（d）所示，其读数
mm，滑块加速
度
（用题中所给物理量符号表示）。
17．（2026·贵州遵义·二模）图（a）是某兴趣小组基于手机磁力传感器，利用Phyphox 应用软件完成单摆
测量重力加速度的示意图，手机中的磁力传感器能够实时测量并记录外部磁场的磁感应强度大小。在磁性
小球摆动过程中，当磁性小球摆动到最右端时，记录的磁感应强度最大。实验时，通过磁力传感器记录磁
感应强度发生的周期性变化，间接测得小球运动的周期。部分实验操作如下：
(1)用游标卡尺测量小球直径，结果如图（b）所示，测小球的直径为 mm。
(2)保证细线与竖直方向的夹角小于
并释放小球，打开Phyphox 应用软件采集数据，图（c）为实验过程
中磁感应强度随时间周期性变化的图像。则小球运动的周期为 （用
表示），图（c）中磁
感应强度的最大值逐渐减小的原因是 。
(3)某次实验当中，由于操作不当，导致小球不在同一竖直面内运动，而是在一个水平面内做圆周运动，测
量周期后，仍用单摆的周期公式求出重力加速度，则重力加速度的测量值 实际值（填“小于”、
“大于”或“等于”）。
(4)为避免此类不当操作的再次出现，决定采用杆线摆测量重力加速度。如图（d）所示，杆线摆可以绕着
悬挂轴
来回摆动，直径为D 的摆球其运动轨迹被约束在一个倾斜平面内，这相当于单摆在斜面上来回
摆动。如图（c）所示，在铁架台上装一根铅垂线，在铁架台的立柱跟铅垂线平行的情况下把杆线摆装在立
柱上，调节细线的长度，使摆杆与立柱垂直，保持摆杆长度L 不变。如图（f）所示，把铁架台底座一侧垫
高，立柱倾斜，测出静止时摆杆与铅垂线的夹角为
，并测量该倾角下单摆的周期T。改变铁架台的倾斜
程度，测出多组夹角和单摆周期T，若作出的
图像是一条过原点的直线，其斜率为k，则可以求
得重力加速度为 （结果用k、L、D 表示）。
18．（2026·云南昭通·一模）如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律。
(1)实验中直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是可以通过仅测量______间接地解决这个问题。
（填选项的序号）
A．小球开始释放的高度
B．小球做平抛运动的射程
C．小球抛出点距地面的高度
(2)图中
点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时，先让入射球
多次从斜轨上同一位置
由静止释
放，找到其平均落地点的位置
，测量平抛射程
。然后把小球
静置于水平轨道的末端，再将入射小
球
从斜轨上
位置静止释放后与小球
相撞，并多次重复。接下来要完成的必要步骤是______（填选项
的序号）。
A．测量小球
开始释放的高度
B．用天平测量两个小球的质量
、
C．测量抛出点距地面的高度
D．分别找到
、
相碰后平均落地点的位置
、
E．测量平抛射程
、
(3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为 ［用（2）中必要的物理量符号表示］。
(4)某同学认为：实验中，即使斜槽末端不水平，只要其与水平面的夹角固定就不影响得出实验结论，因为
小球碰撞前后速度方向与槽的末端倾斜方向一致，水平方向分速度的比例关系不变，仍能准确验证系统的
动量守恒。请指出该说法的错误之处： 。
19．（2026·贵州遵义·二模）李华同学为探究电容器的充、放电过程，设计了如图（a）所示的实验电路。
实验器材如下：学生电源（电动势
，内阻不计），定值电阻
、电流传感器、电压表
（内阻很大）、电容器C、单刀双掷开关，导线若干。实验步骤如下：
(1)把开关S 接1，电容器开始充电，直到电路稳定的过程中，下列说法正确的是__________（填正确答案
标号）
A．通过电阻R 的电流方向为从a 到b
B．通过电阻R 的电流方向为从b 到a
C．电压表指针迅速偏转后示数逐渐减小D．电压表指针示数逐渐增大至某一定值
(2)把开关S 接2，电容器开始放电，电流传感器记录放电电流I 与时间t 的关系如图（b）所示，通过计算
机计算出图中曲线与坐标轴围成的面积是3.6mA•s，则电容器的电容为 F。
已知
时
，则
时间内电容器释放电荷量为 C。
20．（2025·安徽淮北·一模）某实验兴趣小组需要测量某型号电池的电动势和内阻，他们用电流表、电压
表、滑动变阻器等器材组成如图甲所示电路。
(1)导线a 端应连接到 （选填“A”、“B”、“C”或“D”）接线柱上。正确连接后，某次测量中电流表
的指针位置如图乙所示，其示数为 A。
(2)由于电表内阻的影响，会使电动势E 的测量值 真实值，内阻r 的测量值 真实值。（填“大
于”、“小于”或“等于”）
(3)为了消除电表内阻造成的系统误差，某实验兴趣小组设计了如图丙实验电路进行测量。已知
。
实验操作步骤如下：
①将滑动变阻器滑到最左端位置
②单刀双掷开关S 与1 接通，闭合开关
，调节滑动变阻器R，记录下若干组数据
和
的值，断开开关
③将滑动变阻器滑到最左端位置
单刀双掷开关
④
S 与2 闭合，闭合开关
，调节滑动变阻器R，记录下若干组数据
和
的值，断开开关
分别作出两种情况所对应的
⑤
和
图像如图丁，根据图像求得电源电动势
V，内阻
。（结果均保留两位小数）
21．（2026·山东泰安·一模）某研究性学习小组采用图甲装置做“用单摆测定重力加速度”的实验。
(1)（单选）以下是实验过程中的一些做法，其中正确的有___________
A．拉开摆球，使摆线相对平衡位置偏角越大，周期测量越准确
B．单摆经过平衡位置时开始计时，一次全振动后停止计时，用此时间作为单摆周期
C．不测量摆球直径，利用周期的平方与摆线长的
图像也能测定重力加速度
(2)改变摆线长度，测量出多组周期
、摆长
的数据后，画出
图像如图乙所示，则当地重力加速度
（
取9.86，计算结果保留三位有效数字）。
(3)（单选）该学习小组测出摆线长，摆球直径
，根据
求得的
值比实际的当地重力加
速度偏大，则下列原因可能的是___________
A．摆线上端在实验过程中出现松动，使摆线长度增加了
B．实验中误将50 次全振动记为49 次
C．开始计时时，秒表按下过晚
22．（2026·河北·一模）为了探究“等温条件下气体压强与体积的关系”，某同学设计了如图甲所示的实
验装置。水平桌面上固定一足够高、导热性能良好、开口向上的汽缸，质量为m0、横截面积为S、厚度不
计的光滑活塞密封一定质量的理想气体，轻质细绳一端连接活塞中心，另一端绕过两个光滑定滑轮连接轻
质沙桶（桶中开始没有细沙），连接活塞的细绳竖直，在桶中加入细沙之前，活塞稳定时，活塞到汽缸底
部的高度为
。已知重力加速度为g，大气压强为
，环境温度不变。
(1)在桶中加入细沙之前，活塞稳定时，密封气体的压强
。
(2)在沙桶中缓慢加入一定质量的细沙，活塞稳定时，记录下沙桶中细沙的质量m 与活塞到汽缸底部的高度
h，多次重复这一过程，得到多组m、h 的数据，利用所得数据，描绘出
图像如图乙所示，则该图像
的纵截距为 ；根据图乙可知该图像的横截距为a，若在误差允许的范围内，满足大气压强
，则温度一定时，气体压强与体积成反比。
23．（25-26 高二下·全国·课后作业）物理小组的同学们利用如图甲所示的装置探究气体等温变化的规律。
实验步骤如下：
①将注射器下端开口处套上橡胶套，和柱塞一起把一段空气柱封闭；
②已知空气柱的横截面积为S，通过刻度尺读取空气柱的长度L，可得空气的体积V＝LS；
③从与注射器内空气柱相连的压强计读取空气柱的压强p；
把柱塞缓慢地向下压或向上拉，读取空气柱的长度与压强，获取空气柱的体积
④
V 和压强p 的几组数据；
将各组数据在坐标纸上描点，绘制曲线，得出温度不变时气体压强与体积的关系。
⑤
完成下列填空：
(1)实验时要缓慢地移动柱塞，原因是________。
A．保持气体温度不变
B．保证气体质量不变
C．防止注射器晃动而不便于测体积
(2)小明同学根据测量结果，做出p－V 图像，如图乙所示， （填“能”或“不能”）根据绘制的
图线直接得到空气柱的压强跟体积的关系。
(3)小军同学根据测量结果，做出V－
图像，如图丙所示，图线不过原点，则V0代表 。
24．（2026·重庆沙坪坝·一模）某同学利用如图所示装置研究双缝干涉现象并测量光的波长，
(1)下列与实验相关的说法中正确的是___________。
A．透镜的作用是使得射向单缝的光更集中
B．测量过程中误将6 个条纹间距数成5 个，波长测量值偏小
C．将双缝的间距变小，其他条件不变，则干涉条纹间距变窄
(2)下列图示中条纹间距表示正确的是___________。
A．
B．
C．
D．
(3)该同学测得双缝到光屏的距离
，已知双缝间距
，对干涉条纹进行测量，并记录
第一条和第六条亮纹中心位置对应的游标卡尺读数分别为：9.60mm 和
，则该单色光的波长
（结果保留三位有效数字）。
25．（2026·陕西延安·一模）如图所示，用“插针法”测量一等腰直角三角形玻璃砖的折射率。主要步骤
如下：
（1）在白纸上画一条直线ab，并画出其垂线cd，交于O 点；
（2）将玻璃砖斜边AB 沿ab 放置，并确定直角边BC 的位置ef，cd 与ef 的交点为
；
（3）在cd 上竖直插上大头针
和
，从侧面BC 透过玻璃砖观察
和
，插上大头针
，要求
能挡住
（选填“
”“
”或“
和
”）的虚像；
（4）撤去玻璃砖和大头针，连接
与
，过
作ef 的垂线，垂足为D，用刻度尺量出
的长度
，
的长度
，则玻璃砖的折射率
。（用题给物理量字母表示）
（5）为了减小实验误差，大头针
的位置应离
较 （选填“近”或“远”）一些。
