自主招生专题复习实验理论

自主招生专题复习（实验理论）

安徽 王景民

物理学是一门实验科学，几乎所有的物理定律都来自于物理实验并不断地受到新的物理实验的检验，因此研究物理实验是每个对物理感兴趣的同学必须做的工作，正因为如此，物理实验在物理竞赛中也占有重要的地位，不论是全国物理竞赛，还是国际奥林匹克物理竞赛，实验内容都要占30%—50%的比例。

一、 有关实验的基础知识 （一）实验误差的概念

1、为什么要讨论测量误差 任何物质都有自身的各种各样的特性，反映这些特征的量所具有的客观真实数值，称为真值。测量的目的就是力图得到真值，但是由于测量的方法、仪器、环境和测量者本身都必然存在着某些不理想情况，所以测量不能无限精确，在绝大多数情况下，测量结果与客观存在的真值之间总有一定的差异，这就是测量误差，测量误差的大小反映我们的测量偏离客观真实数值的大小，反映测量结果的可信程度。

从某种意义上说，不给出测量误差的测量结果是没有意义的，是无法使用的，例如我们测量出某种合金的密度是（3.23

3

10)2.0m kg ?±，即说明这种合金的密度不会小于

33100.3m kg ?，不会大于33104.3m kg ?。如果用这种合金制造飞机，就可以估计出飞机

的最大和最小质量。相反，如果测出的密度没有误差范围，是没有实际使用意义的。

测量误差是反映测量结果好坏的物理量，它与实验的各个方面都有密切的关系，例如，我们要根据测量误差的限度制定实验方案，即确定实验原理和步骤，并选用器材，在实验操作过程中，要千方百计减小误差，最后，通过对实验数据的处理，确定实验结果的误差，由此可见，考虑实验误差是贯穿于实验全过程的事。

2、实验误差的分类

（1）绝对误差和相对误差 误差按其表达形式可分为绝对误差和相对误差。 1）绝对误差：测量值与真值之差的绝对值叫绝对误差，定义为： 绝对误差（?）=)

()(A x 真值测量值- 绝对误差反映了测量值偏离真值的大小。

2）相对误差：绝对误差无法表示测量质量的高低，例如在测量上海到北京的距离时，如果绝对误差是1米，测量质量已很高；但是如果测量百米跑道时产生1米的误差，则测量质

量就不好了，为了说明测量质量的高低，我们还要引入相对误差的概念，其定义为： 相对误差（E ）= 绝对误差（?）÷真值（A ）

相对误差常用百分数的形式来表示：

%100??

=

A E

（2）系统误差和偶然误差 误差按其性质及其产生的原因，又可以分为系统误差和偶

然误差两种。

1）系统误差：系统误差的特征是带有确定的方向性，在相同的条件下，对同一量进行多次测量，误差的正负保持不变，如果测量值偏大，则总是偏大；如果测量值偏小，则总是偏小，系统误差的来源主要有以下几个方面：

原理误差：由于测量所依据的理论公式的近似性（不完善性）而造成的误差，例如，单

摆的周期公式

g l

T π

2=，它成立的条件是摆角趋近于零，否则就是一个近似公式；又如用

伏安法测电阻时，因忽略了电流表的分压作用或电压表的分流作用，测得的结果只能是近似值。

仪器误差：由于测量仪器本身的缺陷而造成的误差，例如尺子过长或过短、秒表零点不准、天平不等臂、砝码不够标准等等。

环境误差：由于测量时周围的环境（温度、压力、湿度等）不理想而造成的误差。例如在20℃时定标的标准电阻在30℃的环境中使用等。

很明显，由于系统误差有固定的偏向性，所以用多次测量求平均值不能减小系统误差，但如果我们找到了某个系统误差产生的原因，就可以采取一定的方法去减小它的影响，或者对测量结果进行修正。

2）偶然误差：偶然误差的特征是带有随机性（因此偶然误差也叫随机误差）。在测量中，如果已经基本消除了引起系统误差的一切因素，而测量结果仍然无规则地弥散在一定的范围内，这种误差叫偶然误差。偶然误差的可能来源是：测量者自身感官（如听觉、视觉、触觉）的分辨能力不尽相同，外界环境的干扰等等。

偶然误差是无法控制的，但它的出现却服从一定的统计规律。常见的一种规律是：大于真值和小于真值的测量值了现的机会相等；而且误差较小的测量值比误差较大的测量值出现的机会多；偏离真值很大的测量值出现的机会趋于零。因此，用增加测量次数求平均值的方法，可以减小偶然误差。

关于因仪器损坏，设计错误，操作不当而造成的测量错误，则不是测量误差。

（二）偶然误差

1、直接测量中偶然误差的估算 所谓直接测量，就是直接用测量仪器进行测量得到结果。

（1）单次测量的误差估算 在物理实验中，有时由于对测量的精度要求不高，或由于测量对象的不可重复性，对一个物理量的直接测量只进行一次，这种测量方法叫做单次测量。

单次测量结果的误差因测量工具的不同常有以下几种确定方法：

1）取测量仪器最小刻度的1/5或1/2作为测量误差，例如毫米刻度尺取0.2mm 或0.5mm 作为测量误差,一般温度计取0.2℃或0.5℃作为测量误差等等.

2)天平取其感量作为测量误差,例如物理天平可取0.02g,托盘天平可取0.1g 作为测量误差. 3)机械秒表的最小分度一般是0.1s,但由于操纵表的人难免按之过早或过迟,因此可取0.1s 或0.2s 作为测量误差.手动的电子秒表尽管可以显示0.01s,但由于同样的原因也只能取0.1s 或

0.2s 作为测量误差,0.01s 位上的数字是没有实际意义的.

4)电表(电压表、电流表)的测量误差有特定的确定方法：每个电表都有一个准确度级别（0.2级、0.5级、1级、2.5级、4级），电表的测量误差不会大于其量程和它的级别的百分阶段之一的乘积. 例如有一个0.5级的电流表,量程为3A,那么其测量误差

A A I 015.0%5.03=?≤?

5)电阻箱同样也用级别表示误差的大小，但电阻箱级别和电表的级别略有不同。n 级电阻箱的测量误差为其当时阻值与n%的乘积。

（2）多次测量结果和误差估算 测量某一个物理量时，为了减小偶然误差，在可能的情况下，应多次重复测量。如果在相同的条件下对某一物理量进行了n 次测量，各次测量分别为n x x x x ,,,,321 ，那么其平均值

n

x x x x n

x ++++=

321(1）

根据误差统计误差，可证明在一组测量n 次的数据中，其算术平均值x 最接近于真值，此算术平均值称为测量的最佳值。当测量次数n 无限增加时，最佳值将无限接近于真值。一般就将最佳值为多次测量的结果。

严格地说，误差是测量值和真值的差，但由于真值不可能得到，而且当测量次数多时，最佳值很接近于真值，因此可以用最佳值代替真值来估算误差。仍以上例来说明误差x ?的估算方法。

,

11x x x -=?

x

x x -=?22…

x

x x n n -=?

n x x x x n /)(21?+?+?=?

（3）测量结果的表示 测量结果应该包括数值、误差和单位三个部分。

通常将测量的结果写成x x x ?±=单位。其中x 是测量值，可以是一次测量值，也可以是多次测量的最佳值，x ?是绝对误差。为了更清楚地表示测量质量的好坏，还应同时写出其相对误差

%100??=

x x

E .

这里要说明两点：

①在误差运算的过程中，一般只取一到二位有效数字，最后表示绝对误差x ?的值一般只取一位而且应该和测量最佳值x 的最末一位对齐，为了确保误差范围的有效性，一般是只入不

舍。

②测量结果为x x ?±并不表示x 为x x x x ?-?+和两个值，而是表示x 一般在

x x x x ?+?-和这个范围之内。

2、间接测量中偶然误差的估算 所谓间接测量，就是应用直接测量得到的值，经过计算得到自己所需要的结果。例如测一块圆柱体金属的密度，可以先通过直接测量得到它的直径D 、高h 和质量m ，然后用公式

)

4(2

h D m ?=πρ

计算出密度。因为计算中所用的直接测量值都是有误差的，所以算出来的间接测量值当

然也是有误差的。下面就讨论在不同类型的计算中，怎样由直接测量的误差得到间接测量的误差。

设x 为间接测量的量，而A 、B 、C …为直接测量的量，它们之间满足一定的关系，即x=f(A,B,C …).如果各直接测得量表示为

;;;C C C B B B A A A ?+=?+=?+=将这些量代入f(A,B,C …)中，便可以求得 ,x x x ?±= x x

E x ?=

其中),,,( C B A f x =为间接测得量的最佳值，x ?是间接测得量的绝对误差。

（1）加法运算中的误差 若x=A+B+C+…

则 +?±+?±+?±=?±)()()(C C B B A A x x ±?±?±?±+++=C B A C B A 其中最佳值 +++=C B A x

绝对误差 ±?±?±?±=?C B A x

由于A 、B 、C 都是互相独立的，它们的绝对误差可能为正，也可能为负。在最不利的情况下，可能出现的最大误差是 +?+?+?=?C B A x 。我们规定此可能的最大误差为x 的误差。

（2）减法运算中的误差 若x=A-B-C-…

则 -?±-?±-?±=?±)()()(C C B B A A x x ±?±?±?±---=C B A C B A 其中最佳值 ---=C B A x 绝对误差

按前面所讲，在最不利情况下，取 +?+?+?=?C B A x

由此可见，加减运算结果的绝对误差等于各直接测得量的绝对误差之和。 （3）乘法运算中的误差 若B A x ?=

则)()(B B A A x x ?±??±=?±

))(()()(B A A B B A B A ?±?±+?±+?±+?= 其中最佳值B A x ?=

绝对误差))(()()(B A A B B A x ?±?±+?±+?±=?

由于为二级小量))((B A ?±?±(即比A ?或B ?更小的小量),可以忽略不计,所以,)()(A B B A x ?±?+?±?=?.在最不利的情况下,取A B B A x ??+??=?,于是相对误差为

B A x E E B B A A B A A B B A x x E +=?+?=???+??=?=

(4) 除法运算中的误差 若

B A x =

则

))(()

)((B B B B B B A A B B A A x x ??±?±?±=

?±?±=

?+

2

2)(B B A B B A A B B A ?-???±??±??±?=

忽略二级小量

(2

B

B A A B B A ??±??±?=)

2B B

A A

B B

A ??±??±+=

其中最佳值

B A x =

绝对误差

2

B

B

A A

B x ??±??±=

?,在最不利的情况下,取

2

B

B

A A

B x ??+??=

?.相

对误差为

A B B

B A A B x x E n ???+??=?=

2

=B B

A

A ?+

? B A E E +=

由此可见,乘除运算结果的相对误差等于各直接测得量的相对误差之和.这个讨论虽然是从两个因子乘除的运算中推导出来的,但可以推广到任意多个因子乘除的运算中去,如果加、减、乘、除运算中有的因子是公认的理论值或测量值，那么可以不考虑它的误差。

（5）乘方和开方运算中的误差

若)(,的相对误差表示的相对误差

则A E E n E x A x A A n n

?==。如果n 是整数就是乘方运算，如果n 是分数就是开方运算。

（6）三角函数运算的误差

若 A A x A x cos ,sin ??=?=则 若 A A x A x sin ,cos ??=?=则 若 A A x tgA x 2

sec ,??=?=则

若 A A x ctgA

x 2

csc ,??=?=则 若 tgA A A x A x ???=?=sec ,sec 则 若 ctgA A A x A x ???=?=csc ,csc 则

上列式中A x ??和分别表示x 和A 的绝对误差。限于数学工具，以上公式我们不作推导。

掌握了间接测量的误差传递公式，不但可以在实验结束后估算出实验结果可能的误差，还可以在实验前帮助我们确定实验方案和改进实验操作。请看下面一例：

试用单摆测量某地的重力加速度，可提供的工具除了单摆之外还有米尺、秒表等，要求测得的g 的相对误差小于1%。

根据单摆的周期公式

2

242T l

g g l T ππ==可知 根据误差传递公式可知 T l g E E E 2+=

因为要求%1

mm mm E l l l 1000%2.02=≥?=

周期是用秒表测量的，以开、停表都有0.2秒的误差计,s t 4.0=?,因此总计时

s s E t t t 200%2.04

.0=≥?=

这样我们在实验中用摆长为1m 左右的单摆,用秒表测出它摆动100次左右

的时间,即可达到题设的要求.

如图11-1所示的比重瓶是一种有准确的固定体积的容器(瓶中装满液体,然后将塞子盖上,多余的液体会从塞子中央的细管中溢出,这

样便保持了瓶中液体一定的体积),要求用此瓶测定一种小金属粒的密度,可提供的仪器还有天平、砝码和蒸馏水。

这个实验的原理不复杂，先测了金属粒的质量0m ，再测出装满水的比重瓶的质量1m 最后将金属粒放进装满水的比重瓶中，测出带金属粒和水的比

重瓶的质量2m 。这样，被金属粒排出的水的质量便是)(221m m m -+，这部分水的体积是

水ρ/)(201m m m -+，这也就是金属粒的体积，于是金属粒的密度便是

图5-1

水

ρρ?-+=

2

010

m m m m

实验操作中一个有待决定的问题是：金属粒是多放一些好还是少放一些好？因为ρ的相对误差

水

ρρE E E E m m m m ++=-+)(2010

其中水ρ有公认值，故

水

ρE 可以忽略。

201)(3201m m m m

E m m m -+?=

-+

对同一架天平来说,m ?是确定的,不难看出,当金属粒放得比较多时,上面两式的分母都比较大,相对误差就比较小.因此尽量多放些金属粒,能减小实验结果的误差.

(三)有效数字及其运算

1、有效数字 如上所述，用实验仪器直接测量的数值都含有一定的误差，因此测得的数据都只能是近似数，由这些近似数通过计算而求得的间接测量值也是近似数。为了使间接测量结果合理些，对近似数的表示和计算都有一些规则，以便确切地表示测量和运算结果的近似性。

从仪器上读出来的数值，经常有一位数是估计出来的，或多或少存在着误差。例如米尺的最小刻度是mm(0.001m)，那么用米尺测量长度可读到十分之一毫米(0.0001m).0.001m 这一位可以从米尺上读出来，是可靠的，0.001m 位前面的数都是可靠数，0.0001m 这一位是测量者估读出来的，估读的数字因人而异，因此是有疑问的，称为存疑数。由于0.0001m 位已存疑，在它以后各位数的估读已无必要。我们把可靠数加上最后一位存疑数，一起记录下来，统称为有效数字。

在应用有效数字进行数据处理时应注意以下几点：

（1）自然数1，2，3，4，5，6，7，8，9如出现在测量中，均为有效数字。“0”出现在其它数字之后或之间为有效数字，如出现在其它数字之前就不是有效数字了，它们只起定位作用。例如0.08020，前面两个零不是有效数字，后面四个数都是有效数字，因此它有四位有效数字。

（2）读数时，必须按照仪器要求读出测量值，即使末位是“0”，也不能任意舍去。在数学中我们认为2.10cm 、2.100cm 、2.1000cm 是相同的，而在物理中却表示了用三种不同的测量工具所测量的结果，其估读的可疑数分别在0.01cm 、0.001cm 、0.0001cm 这些位上，所以我们决不能在测量结果后面任意加上或丢掉“0”。

（3）有效数字是由测量对象和测量仪器所决定的，单位的换算不能改变有效数字的位数，因而必须注意单位换算时的正确表示法。例如将3.70m 化成毫米单位，不能写成3700mm 而

应该用指数表示法写成mm 3

1070.3 ,仍表示三位有效数字；将280mm 换成以米作单位，不能写成2.8m,而要写成2.80m 。

2、有效数字的运算法则 在有效数字运算过程中，为了做到不因运算而引进“误差”或损失有效位数，以不影响测量结果的精确度为原则，人们对有效数字的近似运算法则作了统一规定。

（1）有效数字的加减 我们通过下面两个例子的运算，了解一下加、减运算中有效数字的取法。

计算时，我们在存疑数下面加横线，以使之与可靠数字相区别，在相加结果35.37中，由于第三位数“3”已为存疑数字，后面的一位便毫无意义，按四舍五入的原是处理，本例应向前进位，与成35.4，有效数字为3位。同理，相减的结果应该为22.72，舍去了尾数“4”，有效数字为4位。

在上面的例子中，如果我们按照位数对齐相加或相减诸数，并以其中存疑位数最靠前的量为基准，事先进行四舍五入，取齐诸量的尾数，则可简化运算过程，而结果仍然相同。仍用上面两个算式为例，具体算法如下：

这个结论可以推广到多个量相加或相减的运算中去。

（2）有效数字的乘除 我们通过下面两个例子的运算，了解一下乘、除运算中有效数字的取法

计算过程中，凡是有存疑数字参于运算而得到的量都是不可靠的。在

运算结果中，存疑数字只保留一位，其后面的存疑数字是没有意义的。因此上面两个例子的结果分别为110和173，有效数字都是三位。从以上两个例子中可以看到，两个量相乘（或除）的积（或商）其有效数字与诸因子中有效数字位数最少的相同。这个结论可以推广到我个量相乘除的运算中去。

（3）有效数字的乘方、开方 按照确定乘法运算结果有效位数的方法，可知乘方运算

n A x 的结果，x 的有效位数应与其底数A 的有效位数相同。当n 是分数时，就是开方运算，

也可看作是乘方的逆运算，根的有效位数与被开方数的有效位数相同。

以上这些结论，在一般情况下是成立的，但也有例外/只要我们掌握了有效数字的意义和存疑数了取舍的原则，是不难处理的。

还应该指出，有效数字讲的是实验数据记录和运算的规则，它不能代替绝对误差和相对误差的计算。在实验中，如果两者发生矛盾，以误差计算法则为准。如果因为各项误差的积累，使间接测量的绝对误差较大，这样就便得根据有效数字运算法则算出来的本来应该可靠的位数也产生了误差，那么就将这一位数作为存疑数，后面多余的存疑数全部舍去。

（四）系统误差

系统误差具有确定的方向性，因此找出其产生的原因后，可采取适当的措施减小或消除此之外它。下面讨论几种常见的系统误差及解决的方法。

1、由实验原理的不完善带来的系统误差 以伏安法电阻为例，不论是图11-2（a ）所示的电流表外接，还是图11-2（b ）所示的电流表内接， 都旧有系统误差的，对此系统

误差，有两种办法处理，一种是对实验结果进行修正，另一种是地实验线路进行补偿。 以图5-2（a ）线路为例，如果事先已知电压表的内阻 ，即可对实验结果进行修正，如果电压表和电流表的读数分别为U 和I ，则可解得

如果电压表的内阻未知，则可改进实验线路，进行电流补偿（图5-3（a ））或电压补偿（图5-3（b ））。仔细地调节滑动变阻器R ，使电流表的读数为零。此时因为a 、b 两点等势，所以电压表的

读数就是x R 的电流，这样就消除了由于电流表分压及电压表分流而带来的系统误差。

注意，图5-3只是电流补偿和电压补偿的原理图，在实际操作中，还须有一些附加部件。例如在电流计上必须串一个滑动变阻器以保护电流

计，电路未调平衡时将滑动变阻器置于阻值最大

处，随着逐渐调平衡慢慢减小滑动变阻器的阻值

直至零。

2、由于测量仪表不准确带来的系统误差 图5-3所示的补偿电路解决了由于实验原理不完善带来的系统误差。但电压表和电流表的准确度是很有限的（一般中学里用的电表都是

2.5

图5-2

图5-4

级的，即使大学专业实验室中的电表也只有0.5级），这会给测量结果带来较大的误差。

为了用准确程度要高得多的电阻代替电表来测量X R ，我们可以这样来分析一下图5-3（a ）的电路，将R 分画成两个电阻21R R 和（图5-4）。我们假定有四个电阻

231,,R R R R R R R A =+==右上左下左上‖ ，X R R =右下，根据欧姆定律

左下左上右上R IR IR A U

R X /=

=

左上

左下

右上R R R ?=

这样，如果左上左下右上R R R ,,三个电阻都已知，X R 也就测得了。

将图5-4改画成图5-5，321,,R R R 都用电阻箱。这就是我们熟知的惠斯通 电桥。电阻箱的准确度要比电表高得多 ，中学里用的多数为0.2级，稍好一些 的即可达0.02级。

3、由外界环境带来的系统误差 用

量热器做热学实验时，实验系统和外界的热交换是一个比较难解决的问题，此时我们可以用“异号抵消”的思想来减小这一系统误差。

在用混合法测定冰的熔解热的实验中，将量热器假定成一个完美的绝热系统，但这在职实验中是无法做到的，我们采用“异号抵消”法来尽量减小量热器和周围环境之间的热传递给实验结果带来的系统误差。

在实验过程中，环境温度θ可以认为是不变的。适当选取量热器内水的初温1T 和水、冰的质量，使量热器在实验的前一部分时间内向周围环境放热，在实验的后一部分时间内从周围环境吸热，并尽量使整个实验过程中量热器与环境的热交换前后彼此抵消。这样便可以认为量热器是一个很好的绝热系统。

怎样才能使量热器的放、吸热基本相同呢？我们以时间t 为

横轴，以量热器温度T 为纵轴，可得如图11-6所示的图线。AB

是冰块投入前的自散热线，BCD 是冰的熔解线，DE 是自然吸热线，从θt t 到1这段时间内，量热器的温度高于室温θ，量热器向

周围环境放出来的热量可用BFC 这个曲边三角形的面积1S 来表示（暂不作证明）。从2t t 到θ这段时间内，量热器的温度低于室

温θ，量热器从周围环境吸收的热量可用曲边三角形CGD 的面积2S 来表示，适当地控制水的初温和水、冰的质量，使21S S 与相差不多，即可认为量热器与外界基本没有热交换。

T T 图5-6

（五）图线法处理实验数据

1、图线法的作用和优点 物理实验中的图线法，是用作图来得到实验结果，它是一种应用得很广泛的处理实验数据的方法。特别是在有些科学实验的规律和结果还没有完全掌握或还没有找到明确的函数表达式时，采用作出的图线来表示实验结果，能形象、直观地显示出物理量变化的规律。

图线法有取平均的效果。一般的图线是根据许多组数据拟全出来的平滑曲线或直线，这样的图线就有多次测量取平均的作用。

图线法还可以帮助我们发现某些错误。如果在描图过程中发现某个点偏离得特别远，则提示测量或数据计算中可能有错误，应重新测量或进行校对。

2、作图线的规则

（1）作图线必须用坐标纸，我们一般采用毫米方格纸 坐标纸的大小根据实验数据的有效位数来确定，一般的原则是：测量数据中的可靠数字在图线中也应该是可靠的，测量数据中的存疑数字在图线中应该是估画的，即坐标中的最小格对应于测量值的有效数字中可靠数字的最后一位。

（2）坐标轴的坐标与比例 通常以横轴代表自变量，纵轴代表因变量。在坐标轴的末端近旁标明所代表的物理量及单位。作图线时，根据需要横轴和纵轴的标度可以不同，两轴的交点也不一定要从零开始。要力求整个图线比较对称地占据整个图纸，不要偏在一角或一边。

（3）图线的标点与连线 根据测得的数据，用削尖的铅笔在坐标图纸上对应地以“⊙”标出各数据的点。同一坐标纸上如有不同的图线，应当用不同的符号，如“+”，“△”等来标点。当数据点标好后，用直尺或曲线板等作图工具，把它们连成直线或光滑曲线。除特殊情况（如校准曲线）外，绝不允许连成折线，也不允许连成“蛇线”。图线不一定通过每个数据点，但要求数据点在图线两旁有较均匀的分布。

（4）在坐标纸上应标明图的名称，一般要求在图纸上部附近的空旷位置写出简要完整的图名，文字要用仿宋体。

3、用图解法求直线的斜率和截距

如果图线为直线，其函数式为y=kx+b ，那么可以从图线上解出其斜率k 和截距b 。具体

求法是在直线上任意取两点21222111,),,(),(P P y x P y x P

但和两点不能靠得太近，一般取在靠近直线两端的地方。在直线上确定这两点的坐标之后，即可列出方程组

??

?+=+=b kx y b kx y 2211

解方程组，得直线斜率

1212x x y y k --=

如果x 坐标的起点为零，则可直接从图线上读取直线与y 轴的交点的y 的坐标，就是直

线的截距b 。如果x 坐标轴的起点不为零，则要在图线上再取一点),(333y x P 有

3

1

21

23

31

21

23x x x y y y b b

x x x y y y --=+--=

要注意的是321,,P P P 都要由图线上取得，不可用原来的实验数据点。为了减少误差，这三个点的确良x 坐标可取整数，读坐标值时，只要读取它们的y 坐标即可。

4、曲线化直 在实验中，会遇到各种各样的函数形式，其中一次函数的图线最容易精确绘制，并且可以根据图线求出所需要的数据（一般是求出图线的斜率k 和截距b ，然后再根据k 和b 求出所需实验结果）。所以，我们常通过一些变换，将曲线函数化成直线函数，这一工作可称为“化直”。

下面具体说明怎样将上述函数“化直”：

（1）抛物线，设y=Y ,X x =2

（2）双曲线，设y=Y ,X x =1 （3）平方反比，设y=Y ,X x =21

（4）指数曲线，设X x Y y ==,ln

作了上列变换后，再作Y ~X 图线，便可得到直线。

5、图线法求实验结果 图线法求实验结果的一般步骤是： （1）改变实验条件多次重复测量，得到一系列实验数据； （2）进行数据变换，得到直线形函数 （3）拟合出图线（直线）；

（4）求出图线的斜率k 和截距b ；

（5）从k 和b 中间求出所需要的实验结果。

6、图线法探索物理规律 在已知物理规律（如上例中已知

k m m T 0

2+=π

）时，可

以用图线法来求实验结果；如果物理规律尚不清楚，也可以用图线法来探索物理规律。

先看一个物理学史上的事例：欧姆当年研究电压、电流和电阻三者之间的关系时，非但没有测量电压、电流、电阻的电表，连电压、电流、电阻的概念都没有。他以导线的长度L 代表电阻，以放在通电导线旁边的小磁针的偏转角度θ代表电流强度，得到如下实验数据：

我们可以通过以下步骤来探索当电压一定时，电流（θ）和电阻（L ）的关系。

（1）以纵轴代表θ，横轴代表L ，作出θ~L 图线（图11-8）

（2）根据图11-8初步判断θ与L 成反比关系，因此再算出一系列

θ1值，并试作L

~1

θ

图

线（图11-9），得到一条不

过原点的直线。这说明θ与L 不成反比关系，但θ1和L 却成线性关系。

（3）设b

kL +=θ

1

,其中k 为图线的斜率，b 为图线在纵轴上的截距，上式可化成

L k b

k

b kL +=+=

11

θ

（4）在图线上取两点：

)1033.2,140(),1050.0,16

(2221--??P P

θ300 200 100

图5-8

图5-9

求出图线的斜率

2

210015.01614010)50.033.2(--?=-?-=k

从图11-9中可直接看出图线的截距2

1030.0-?=b ，所以 20015.020.0==k b

这个式子和我们今天常用的全电路欧姆定律已完全一样了，式中6600代表电动势，20代表内阻。

7、图线法的局限性 由于图线一般都是靠目视而拟合出来的（这种方法叫直觉拟合），因此在拟合过程中人的因素难免要起作用。同一组数据，两个人通过直觉拟合得到的结果一般不可又红又专完全一样，这就说明图线法处理数据的过程又会给实验结果带来一些新的“误差”。因此，直觉拟合作图法是一种比较粗略的数据处理方法，一般不讨论结果的误差。

（六）线性回归法

直觉拟合法最大的缺陷就是无法克服连线时的主观随意性，也就是说，直接拟合很难找到一条离各个数据点最近的图线。那么是否可以通过严格的数学方法找到这条最佳的图线呢？这就是下面要讨论的问题。

1、线性回归法（最小二乘法） 假定变量x 和y 的关系是线性的 y=kx+b

其图线是一条直线。

在实验中测得n 组数据)2,1)(,(n i y x i i =现在的问题是怎样根据这些数据确定上面线性方程中的k 和b 。为了理论上计算的需要，假定),(i i y x 中只有i y 是有误差的。在实际处理实验数据据时，可以把两个变量中相对业说误差较小的变量作为x 。

我们对回归直线提了的标准是：要求从各数据点到回归直线的竖直距离平方之和为最小，也就是说，要求出k 和b 等于什么值时，各数据点到回归直线的竖直距离平方之和取得极小值。由于数学知识的限制，这里不介绍具体推导，只给出结论供使用：

令

n y

x xy S n y y S n x x S xy yy xx ∑∑-

∑=∑-

∑=∑-

∑=22

2

2

)()( 那么斜率

xx xy S S k =

截距

式中符号∑表示求和，如果共有n 个数据点，那么

n n n

n

n n y x y x y x xy y y y y x x x x y y y y x x x x ++=∑++=∑++=∑+++=∑+++=∑22112

2

22

1222

22

122121

这个计算过程看起来比较复杂，但在职电脑使用日益普及的今天，用电脑来完成这样的工作很方便。一些功能比较齐全的计算器具有二维统计功能，也能自动完成这些计算。

在统计理论中还给出一个叫做相关系数的量，它主要表征x 、y 两个变量相关的程度。从图线上看，如果x 、y 的相关程度高，那么数据点都比较靠近拟合出来的图线；如果相关程度低，那么数据点就比较分散。相关系数

yy

xx xy S S S r ?=

当x 与y 完全不相关时，r=0；当x 与y 正相关，即回归直线的斜率为正时，r>0;当x 与y 负相关，即回归直线的斜率为负时，r<0；当所有数据点都在回归直线上时，1

=r 。所以，r 的数值只能在（-1）和（+1）之间。图11-10说明了数据点分布情况不同时的相关系数。

（2）线性回归法的误差 由于线性回归法是建立在严格的统计理论基础上的，因此可以计算回归直线方程的系数k 和b 的误差，同样由于数学方面的原因，这里只给出计算结果：

k 的相对误差：

2)11

(

2--=

n r E k k 的绝对误差： k E k k =?

b 的绝对误差： k

n x b ?∑=?2

b 的相对误差： b b E b /?=

有了k 和b 的误差，便可以确定k 和b 的有效位数了：使k 和b 只保留一位存疑数，即让误差的位数和k 、b 的最末一位数相同。

3、线性关系显著的标准 由对相关系数r 的讨论可知，对一个实际问题，只有当相关系数r 的绝对值大到一定程度时，才可以用回归直线来近似地表示变量x 和y 之间的关系，即可以认为x 与y 成线性关系。因此，要有一个标准，在这个标准之上，就可以认为x 与y 线性关系显著。

线性关系显著的标准与数据点的个数有关，下面我们给出两个变量达到线性关系显著标准的相关系数的最小值（此值还与显著性水平有关，这里列出的是显著性水平a=0.01时的相

下面用一个很简单的例子来说明线性回归法处理实验数据的具体做法。

(1)对以上数据进行线性回归处理

950

.1000.856

.7652.11)(22

=-=∑-∑=n x x S xx 28

.85000.83405

9.510)(2

2=-=∑-∑=n y y S yy 000.835

.58750.870.76?-

=∑∑-∑=n y x xy S xy

605

.6950.188

.12==

=

xx xy

S S k 06953

.0000.8750.8605.6000.835.58=?-=∑-∑=n x k n y b （2）计算相关系数及误差

9988

.028

.85950.188.12=?=

=

yy

xx xy S S S r

020

.0281

9988.01

2

)11(2

2=--=--=

n r E k

17

.014.0000.852

.112=?=?÷∑=?k n x b

（3）根据以上计算，可以得到下列结论

①电流I 和电压U 的相关系数为0.9988,因为0.9988>0.834,因此是显著相关，说明I 和U 成线性关系。

②回归直线的截距b=0.06953,而b b b ?<=?,18.0，因此可以认为回归直线过原点，说明I 和U 成正比。

③导体的电阻

Ω?=Ω?=?=

23310514.110605.61101k R 20.0==k R E E

Ω=Ω??=?=?3)020.0105.1(2k E R R 因此 Ω±=)3151(R

高中生物实验设计专题复习

2017高中生物实验设计专题复习 1 实验设计的一般程序： 明确实验目的；分析实验原理；选择材料用具；设计实验步骤；预测实验结果； 观察收集数据；分析推理得出结论。 2 实验设计遵循的原则： ⑴单一变量原则 ? ①自变量与因变量 自变量是实验中由实验者操纵的因素或条件，而因变量是指由实验变量而引起的变化结果，二者之间是前因后果的关系。实验的目的就在于获得和解释前因与后果。 例：关于“唾液淀粉酶水? 解淀粉”的实验中，“低温(冰块)、适温(37℃)、高温 (沸水)就是实验变量，而这些变量引起的实验变化结果就是反应变量。该实验旨在获得和解释温度变化(自变量)与酶的活性(因变量)的因果关系。 ②无关变量与额外变量 无关变量是指实验中除实验变量外的影响实验结果与现象的因素或条件。由无关变量引起的变化结果就叫额外变量。它们之间也是前因后果的关系。但它们的存在对实验与反应变量的获得起干扰作用。例如：“唾液淀粉酶实验”中，除实验变量(温度)外，试管的洁净程度、唾液的新鲜程度、淀粉浓度、温度处理的时间长短等等就属于无关变量。如无关变量中的任何一个或几个对三组实验不等同、不均衡，就会产生额外变量，影响实验的真实结果。实验变量，或称自变量，指实验假设中涉及的给定的研究因素。反应变量，或称因变量，指实验变量所引起产生的结果或结论。而其他对反应变量有影响的因素称之为无关变量，观察其对实验结果的影响。 强调：不论一个实验有几个实验变量，都应确定一个实验变量对应观测一个反应变量，这就是单一变量原则，它是处理实验中的复杂关系的准则之一。 ⑵对照性原则? 对照实验是指除所控因素外其它条件与被对照实验完全相等的实验。 ①空白对照 空白对照是指不做任何实验处理的对象组。如，在“唾液淀粉酶催化淀粉”的实验中，实验组滴加了唾液淀粉酶液，而对照组只加了等量的蒸馏水，起空白对照。 ②条件对照 条件对照是指虽给对象施以某种实验处理,但这种处理作为对照意义的,或者说这种处理不是实验 假设所给定的实验变量意义的，或不是所要研究的处理因素。即虽给对照组施以部分实验因素，但不是所研究的实验处理因素；这种对照方法是指不论实验组还是对照组的对象都作不同条件的处理，目的是通过得出两种相对立的结论，以验证实验结论的正确性。例,“动物激素饲喂小动物”实验,其实验设计方案是：甲组：饲喂甲状腺激素(实验组)；乙组：饲喂甲状腺抑制剂(条件对照组)；丙组：不饲喂药剂(空白对照组)。显然,乙组为条件对照。该实验既设置了条件对照,又设置了空白对照, 通过比较、对照,更能充分说明实验变量---甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育。 ③自身对照 自身对照是指实验与对照在同一对象上进行,即不另设对照。如“植物细胞质壁分离和复原”实验,则是典型的自身对照。自身对照,方法简便,关键是要看清楚实验处理前后现象变化的差异,实验处理前的对象状况为对照组,实验处理后的对象变化则为实验组。 ④相互对照 相互对照是指不另设对照组,而是几个实验组相互对比对照。如“植物激素与向光性向重力性实验”和“温度对唾液淀粉酶活性的影响的实验”中,所采用的都是相互对照,较好地平衡和抵消了无关变量的影响,使实验结果具有说服力。 ⑶等量原则 对照实验设置的正确与否，关键就在于如何尽量去保证“其它条件的完全相等”。具体来说有如下四个方面： ①所用生物材料要相同即所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等方面特点要尽量相同或至少大致相同。 ②所用实验器具要相同即试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小型号要完全一样。 ③所用实验试剂要相同即试剂的成分、浓度、体积要相同。尤其要注意体积上等量的问题。 ④所用处理方法要相同如：保温或冷却：光照或黑暗；搅拌或振荡都要一致。有时尽管某种处理对对照实验来说，看起来似乎是毫无意义的，但最好还是要作同样的处理。

连接体问题专题详细讲解20912

连接体问题 一、连接体与隔离体 两个或两个以上物体相连接组成的物体系统，称为连接体。如果把其中某个物体隔离出来，该物体即为隔离体。 二、外力和力如果以物体系为研究对象，受到系统之外的作用力，这些力是系统受到的外力，而系统各 物体间的相互作用力为力。应用牛顿第二定律列方程不考虑力。如果把物体隔离出来作为研究对象，则这些力将转换为隔离体的外力。 三、连接体问题的分析方法 1．整体法连接体中的各物体如果加速度相同，求加速度时可以把连接体作为一个整体。运用牛顿第二定律列方程求解。 2．隔离法如果要求连接体间的相互作用力，必须隔离其中一个物体，对该物体应用牛顿第二定律求解，此法称为隔离法。 3．整体法与隔离法是相对统一，相辅相成的。本来单用隔离法就可以解决的连接体问题，但如果这两种方法交叉使用，则处理问题就更加方便。如当系统中各物体有相同的加速度，求系统中某两物体间的相互作用力时，往往是先用整体法法求出加速度，再用隔离法法求物体受力。 简单连接体问题的分析方法 1．连接体：两个（或两个以上）有相互作用的物体组成的具有相同大小加速度的整体。 2．“整体法”：把整个系统作为一个研究对象来分析（即当做一个质点来考虑）。 注意：此方法适用于系统中各部分物体的加速度大小方向相同情况。 3．“隔离法”：把系统中各个部分（或某一部分）隔离作为一个单独的研究对象来分析。 注意：此方法对于系统中各部分物体的加速度大小、方向相同或不相同情况均适用。 4．“整体法”和“隔离法”的选择 求各部分加速度相同的连结体的加速度或合外力时，优选考虑“整体法”；如果还要求物体之间的作用力，再用“隔离法”，且一定是从要求作用力的那个作用面将物体进行隔离；如果连结体中各部分加速度不同，一般都是选用“隔离法”。 5．若题中给出的物体运动状态（或过程）有多个，应对不同状态（或过程）用“整体法”或“隔离法”进行受力分析，再列方程求解。

最新高考物理实验方法,高考物理实验题考查什么-

最新高考物理实验方法,高考物理实验题考查什么? 高考物理实验题考查什么? 高考物理实验题解题技巧 1、实验题一般采用填空题或作图题的形式出现。 作为填空题： 数值、单位、方向或正负号都应填全面。 作为作图题： ①对函数图像应注明纵、横轴表示的物理量、单位、标度及坐标原点。 ②对电学实物图，则电表量程、正负极性，电流表内、外接法，变阻器接法，滑动触头位置都应考虑周全。 ③对光路图不能漏箭头，要正确使用虚、实线，各种仪器、仪

表的读数一定要注意有效数字和单位;实物连接图一定要先画出电路图(仪器位置要对应);各种作图及连线要先用铅笔(有利于修改)，最后用黑色签字笔涂黑。 切记： 游标卡尺、螺旋测微器、多用电表的读数历来都是考察的重点。 切记： 选择题有8-10分是送你的，但你可能拿不到(单位、有效数字、小数点后保留几位、坐标原点等)。 2、常规实验题。 主要考查课本实验，几年来考查比较多的是试验器材、原理、步骤、读数、注意问题、数据处理和误差分析，解答常规实验题时，这种题目考得比较细，要在细、实、全上下足功夫。 3、设计型实验重在考查实验的原理。 要求同学们能审清题意，明确实验目的，应用迁移能力，联想相

关实验原理。 在设计电学实验时，要把安全性【所谓的安全不是对人来说，而是对仪器来说的】放在第一位。 同时还要尽可能减小实验的误差【误差从偶然和系统两个方面考虑，系统免不了，偶然可减小】，避免出现大量程测量小数值的情况。 高考物理实验如何得高分 一、近三年高考实验考试内容统计及特点分析 (1)实验题型多样，取材广泛 选择题主要考查仪器选择、实验原理、实验步骤排序及正误分析、数据分析等;填空题主要考查实验知识及实验能力、仪器读数;图线题主要考查实物连接图、电路原理图、光路图及图象法处理实验数据等：计算类型题主要考查由计算确定实验方案、推导待测量表达式等。 实验题取材广泛，从力学到电学、光学，均有涉及，且以电学实验为主。这些实验题有的是课本上经典学生实验，而更多的是"源于教材又高于教材"的创新题，侧重考查学生的综合素质和利用基本原

高中生物实验设计专题复习考试

高三生物实验专题 理科综合下生物学科高考在纲对实验能力的要求： 1?能独立完成“生物知识和内容表”所列实验。包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，并能将这些实验涉及的方法和技能进行综合的运用。（教材基 础实验）。 2?具备验证简单生物学事实的能力，并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理。（验 证实验） 3?具有对一些生物学问题进行初步探究的能力。包括运用观察、实验与调查、假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。（探究实验） 4?能对一些简单的实验方案作出恰当的评价和修改。（评价和修改） 近年来,生物高考试题中的实验及实验设计已成为一种稳定的重要题型,每年都作为大 题出现。有关实验方面的内容，是许多考生的弱点，应引起充分重视。这类题目有一定难度，学生在高考中得分率很低。但是万变不离其宗，要得高分，实验的复习，应该立足于对基本实验方法、实验技能、实验思维的强化和巩固着手，培养学生的实验分析、实验设计等实验能力。如何进行实验设计？ 一、实验设计的基本方法： （1）了解题目要求；（2）明确实验目的；（3）分析实验原理；（4）熟悉实验器材；（5）确定实验思路；（6）设计实验步骤；（7）预测实验结果；（8）得出实验结论。 二、如何运用基本方法分析实验题： ㈠了解题目要求题目给出了哪些条件？给出了什么样的材料用品？要求回答什么问题？ ㈡明确实验目的实验的最终目的是要解决什么问题？明确实验目的关键在明确题目中的实验是验证型还是探究型的。验证型实验有明确的结果，通过实验加以验证，结论往往只有一个；探究型实验的现象和结果是未知的或不确定的，结论也往往有多个。实验目的是解实验题的方向，原理阐述、步骤设计、结果预测、实验分析、实验结论等都需要围绕实验目的进行，否则无异于南辕北辙。实验的结论要和实验的目的相对应。验证性实验的结论也就是实验的目的。 ㈢分析实验原理 实验原理是实验中关键步骤的理论基础，要分析实验中用哪些基本科学理论知识（源于学习过的基本概念、原理和规律等）。为实验步骤的设计，实验结果的预测，分析实验得出结论提供科学的理论依据，也就是联系所学的理论知识，这样才能做到有理有据。 ㈣分析实验器材认真分析所提供的仪器、药品、试剂等，从中选出实验的必备条件。实验的器材也会给实验变量的确定和对照实验的设计以及实验步骤的设计提供启示。高考时，为让考生的试验设计及分析能有一定的范围，命题者往往通过给出实验用具来进行限制，同时，有些命题背景学生并不熟悉，命题者会通过给出实验用具加以提示。因此，分析实验用具往往是解题的突破口，可以让实验题的解答（尤其是实验步骤的描述）严密不丢分。解题时，可将实验用具可以分为三类：生物材料；一般用具和药剂；特殊用具或药剂。在分析实验用具的过程中，会使考生的实验设计逐渐清晰明了。 ㈤确定实验设计的思路根据实验的目的、原理而进行的思维过程，构建实验设计的基本框架，是实验设计的蓝图。 ㈥设计实验步骤 设计实验步骤要遵循实验设计的基本原则，要应用题目中所给的条件，并分析这些条件起什么作用和

连接体问题专题详细讲解

连接体问题一、连接体与隔离体 两个或两个以上物体相连接组成的物体系统，称为连接体。如果把其中某个物体隔离出来，该物体即为隔离体。 二、外力和内力如果以物体系为研究对象，受到系统之外的作用力，这些力是系统受到的外力，而系统内各物体间的相互作用力为内力。应用牛顿第二定律列方程不考虑内力。如果把物体隔离出来作为研究对象，则这些内力将转换为隔离体的外力。 三、连接体问题的分析方法 1．整体法连接体中的各物体如果加速度相同，求加速度时可以把连接体作为一个整体。运用牛顿第二定律列方程求解。 2．隔离法如果要求连接体间的相互作用力，必须隔离其中一个物体，对该物体应用牛顿第二定律求解，此法称为隔离法。 3．整体法与隔离法是相对统一，相辅相成的。本来单用隔离法就可以解决的连接体问题，但如果这两种方法交叉使用，则处理问题就更加方便。如当系统中各物体有相同的加速度，求系统中某两物体间的相互作用力时，往往是先用整体法法求出加速度，再用隔离法法求物体受力。 简单连接体问题的分析方法 1．连接体：两个（或两个以上）有相互作用的物体组成的具有相同大小加速度的整体。 2．“整体法”：把整个系统作为一个研究对象来分析（即当做一个质点来考虑）。 注意：此方法适用于系统中各部分物体的加速度大小方向相同情况。 3．“隔离法”：把系统中各个部分（或某一部分）隔离作为一个单独的研究对象来分析。 注意：此方法对于系统中各部分物体的加速度大小、方向相同或不相同情况均适用。 4．“整体法”和“隔离法”的选择 求各部分加速度相同的连结体的加速度或合外力时，优选考虑“整体法”；如果还要求物体之间的作用力，再用“隔离法”，且一定是从要求作用力的那个作用面将物体进行隔离；如果连结体中各部分加速度不同，一般都是选用“隔离法”。 5．若题中给出的物体运动状态（或过程）有多个，应对不同状态（或过程）用“整体法”或“隔离法”进行受力分析，再列方程求解。 针对训练 1．如图用轻质杆连接的物体AB沿斜面下滑，试分析在下列条件下，杆受到的力是拉力还是压力。 （1）斜面光滑； （2）斜面粗糙。 〖解析〗解决这个问题的最好方法是假设法。即假定A、B间的杆不存在，此时同时释放A、B，若斜面光滑，A、B运动的加速度均为a=g sinθ，则以后的运动中A、B间的距离始终不变，此时若将杆再搭上，显然杆既不受拉力，也不受压力。若斜面粗糙，A、B单独运动时的加速度都可表示为：a=g sinθ-μg cosθ，显然，若a、b两物体与斜面间的动摩擦因数μA=μB，则有a A=a B，杆仍然不受力，若μA＞μB，则a A＜a B，A、B间的距离会缩短，搭上杆后，杆会受到压力，若μA＜μB，则a A＞a B杆便受到拉力。 〖答案〗 （1）斜面光滑杆既不受拉力，也不受压力 （2）斜面粗糙μA＞μB杆不受拉力，受压力 斜面粗糙μA＜μB杆受拉力，不受压力 类型二、“假设法”分析物体受力 【例题2】在一正方形的小盒内装一圆球，盒与球一起沿倾角为θ的斜面下滑，如图所示，若不存在摩擦，当θ角增大时，下滑过程中圆球对方盒前壁压力T及对方盒底面的压力N将如何变化?（提示：令T不为零，用整体法和隔离法分析）（）

高中生物实验专题练习

高中生物专题训练·生物实验 生物 1.(2012石家庄第一次质检)下列有关实验设计的叙述中正确的是() A.实验材料的数量、温度和时间等变量都应保持相同 B.各种实验中都必须设置空白对照组,确保单一变量 C.数据测量时应力求精确,因而需要多次测量求平均值 D.探究实验设计中,实验结果总是与提出的假设一致 [答案] 1 2.（2013年山东潍坊高三模拟考试）下列哪项是以下实验共有的（） ①低温诱导植物染色体数目的变化 ②观察植物细胞的质壁分离和复原 ③观察植物细胞的有丝分裂 ④观察和在细胞中的分布 A．使用显微镜观察 B．实验材料不需要保持活性 C．使用盐酸 D．需染色处理 [答案] 2 3.（2013江苏，9，2分）一个班级分组进行减数分裂实验, 下列操作及表述正确的是() A. 换用高倍镜时, 从侧面观察, 防止物镜与装片碰擦 B. 因观察材料较少, 性母细胞较小, 显微镜视野应适当调亮 C. 为观察染色体不同层面的精细结构, 用粗准焦螺旋调节焦距 D. 一个视野中, 用10×物镜看到8个细胞, 用40×物镜则可看到32个细胞

[答案] 3 4.（2013福建，4，6分）下列为减少实验误差而采取的措施, 错误的是() 5.（2013江苏无锡高三期末）（5分）有人在1980年对栖息于岩石地带原来生活在一起的大、小两个种的鬣蜥作了相互移走的实验。四年实验中，其中两年气候干旱，鬣蜥的食物短缺；另两年气候湿润，食物极为丰富。实验者将实验分成六组，每组都有一定数量的大、小鬣蜥。实验过程及结果如下： （1）如果只在A组与B组间比较，在干旱年份，将大鬣蜥移走后，小鬣蜥的体重、种群密度比B组明显增加。据此分析，大、小两种鬣蜥的种间关系可能是，再将C组与B组比较后，可以排除两种鬣蜥间有关系。 （2）从实验来看，大鬣蜥的竞争能力强于小鬣蜥，判断理由是。 （3）在湿润年份，将大鬣蜥移走后，小鬣蜥的体重、种群密度与E组差别不大，出现这种情况的原因是。 （4）B、E两组在实验中都起对照作用。根据实验过程的气候条件分析，两组中小鬣蜥种群密度较大的是组。 [答案] 5.（1）竞争和捕食捕食 （2）将大鬣蜥移走对小鬣蜥的影响较大，将小鬣蜥移走对大鬣蜥的影响较小

高考物理实验题复习备考策略

浅谈高考物理实验题复习备考策略 广州大学附属东江中学詹智建 物理实验在高考中的地位很突出，虽然2010年广东实行理科综合考试高考实验题目的难度相对以前有所下降，但实验题仍然是学生的得分率较低的题，也是区分度最高的题。因此，物理实验能力能否提高及高三物理实验复习的成功与否，是高考能否制胜的关键。一、考试内容和能力要求 根据高考大纲，实验一共有1３个，含盖有：测定性实验、验证性实验和探究性实验。在说明1中：天平、温度计在近年的高考中没有出现过，但这两个仪器的使用及读数规则，在初中却有较高要求。 在说明2中：认识误差的含义即是要求深刻理解实验的原理，掌握实验的思想方法，在实验中去观察和发现实验操作需要注意的事项，并在观察、发现和分析中找出产生误差的原因，进而思考如何减小误差及修正误差。【如：验证机械能守恒实验中的纸带选择；测定金属丝电阻率时,金属丝长度和粗细的测量；安培表的内、外接等。】 在说明3中：有效数字对学生来说概念是很清楚的，但在实际的基本仪器读数、测量值的运算和计算结果的表达中，往往出现问题，这应当引起我们的注意。 ２．物理实验的能力要求：能独立地完成知识内容表中所列的实验，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，对结论进行分析和评价；能发现问题、提出问题，并制定解决方案；能运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题，包括简单的设计性实验。 二、命题分析：

１．近几年广东省高考实验命题趋势： （１）命题采用一小一大两个实验，小实验命题通常是力学实验，难度较小，侧重于基本实验的理解力；大实验一般是电学实验，难度较大，考查实验的设计、数据处理等。 （２）基本仪器的使用是考查的热点，一般难度较小，在复习中一定要清楚仪器的构造、原理、读数方法，并在实际操作中去掌握基本仪器的使用。 （３）实验操作是考查的重点，实验步骤的排序、纠错、补漏、电路连接、仪器选择等都是考查的重点。设计性实验是考查的难点，要求考生深刻地理解实验原理。 （４）数据处理在高考命题中份量有所增多，其中应用图象法处理实验数据是考查的重点。 ２．考情分析： （１）基本仪器的使用考情分析 无论是实验设计还是原理分析，往往都会涉及基本仪器的使用。而在考纲所列举的仪器中，除了计时器与滑动变阻器外，其余都涉及读数问题。其中游标卡尺、螺旋测微器、多用电表的读数更是命题高频考点，在复习相关实验时一定要弄懂其读数原理。 （２）力学实验考情分析 力学实验中，纸带的处理是核心内容之一，也是高考命题的一个热点。力学实验重点考查对实验原理的理解、实验方法、规范操作程序、数据处理方法。 （３）电学实验考情分析 电学实验是每年高考实验考查的重点、热点内容。试题注重联系实验操作的考查，测量仪器的读数问题、实验电路的连线问题、电表和其他用电器的选择问题都是实验操作的仿真模拟，需要考生具备良好的动手实践经验。试题还注重实验数据的处理分析，如根据实验数据画出图线，根据图线分析得出结论等。 在复习过程中，应对所学电学实验逐渐理解其实验原理、实验方法，比较不同实验的异同（如电路图、滑动变阻器和电表的连接），不断充实自己的经验和方法，逐步达到能灵活运用已学知识解决问题的能力。 学生通常感到困难的地方有实验仪器的选择——特别是电表和滑动变阻器的选择及电路中滑动变阻器的连接方式。实验数据处理——特别是应用作图法处理。 三、学情分析 高一、高二的学生实验学习情况：首先，学生对实验的目的、原理缺乏深刻的理解；对实验所需器材不能正确把握。原因：（1）以讲实验代替做实验（2）实验设备差或不全。其次，学生对做实验缺乏认真态度，数据的分析、处理比较粗糙；学生对实验缺乏设计和想象力。原因：（1）对学生做实验缺乏完善的考评制度（2）普遍存在以考实验来促教和学。第三，学生对实验知识的遗忘较大。 高三学生实验学习情况：学生进入高三后，我们在进行单元复习时，虽然进行了实验复习，但缺乏仔细、深刻和全面，往往是画龙点睛；学生对实验复习也不重视，即便复习实验也仅为应付考试；而且个别教师对实验内容不是全面复习，仅复习重点实验或干脆以考试代替实验复习。显然，这样的复习方法在一定程度上造成学生对虽然实验重视，但却不肯下功夫认真理解、记忆。 四、一阶段实验复习的目标和策略 目标：1．引导和培养学生正确的实验复习观，理解和掌握大纲规定的基本实验2．加强学生对实验的思想方法及原理的深刻理解和熟练掌握 3．加强学生能力的培养 策略： （一）注意点、面结合

北航自动控制原理实验报告(完整版)

自动控制原理实验报告 一、实验名称：一、二阶系统的电子模拟及时域响应的动态测试 二、实验目的 1、了解一、二阶系统阶跃响应及其性能指标与系统参数之间的关系 2、学习在电子模拟机上建立典型环节系统模型的方法 3、学习阶跃响应的测试方法 三、实验内容 1、建立一阶系统的电子模型，观测并记录在不同时间常数T时的响应曲线，测定过渡过程时间T s 2、建立二阶系统电子模型，观测并记录不同阻尼比的响应曲线，并测定超调量及过渡过程时间T s 四、实验原理及实验数据 一阶系统 系统传递函数： 由电路图可得，取则K=1，T分别取：0.25, 0.5, 1 T 0.25 0.50 1.00 R2 0.25MΩ0.5M Ω1MΩ C 1μ1μ1μ T S 实测0.7930 1.5160 3.1050 T S 理论0.7473 1.4962 2.9927 阶跃响应曲线图1.1 图1.2 图1.3 误差计算与分析 （1）当T=0.25时，误差==6.12%； （2）当T=0.5时，误差==1.32%； （3）当T=1时，误差==3.58% 误差分析：由于T决定响应参数，而,在实验中R、C的取值上可能存在一定误差，另外，导线的连接上也存在一些误差以及干扰，使实验结果与理论值之间存在一定误差。但是本实验误差在较小范围内，响应曲线也反映了预期要求，所以本实验基本得到了预期结果。 实验结果说明 由本实验结果可看出，一阶系统阶跃响应是单调上升的指数曲线，特征有T确定，T越小，过度过程进行得越快，系统的快速性越好。 二阶系统 图1.1 图1.2 图1.3

系统传递函数： 令 二阶系统模拟线路 0.25 0.50 1.00 R4 210.5 C2 111 实测45.8% 16.9% 0.6% 理论44.5% 16.3% 0% T S实测13.9860 5.4895 4.8480 T S理论14.0065 5.3066 4.8243 阶跃响应曲线图2.1 图2.2 图2.3 注：T s理论根据matlab命令[os,ts,tr]=stepspecs(time,output,output(end),5)得出，否则误差较大。 误差计算及分析 1）当ξ=0.25时，超调量的相对误差= 调节时间的相对误差= 2）当ξ=0.5时，超调量的相对误差==3.7% 调节时间的相对误差==3.4% 4）当ξ=1时，超调量的绝对误差= 调节时间的相对误差==3.46% 误差分析：由于本试验中，用的参量比较多，有R1,R2,R3,R4;C1,C2;在它们的取值的实际调节中不免出现一些误差，误差再累加，导致最终结果出现了比较大的误差，另外，此实验用的导线要多一点，干扰和导线的传到误差也给实验结果造成了一定误差。但是在观察响应曲线方面，这些误差并不影响，这些曲线仍旧体现了它们本身应具有的特点，通过比较它们完全能够了解阶跃响应及其性能指标与系统参数之间的关系，不影响预期的效果。 实验结果说明 由本实验可以看出，当ωn一定时，超调量随着ξ的增加而减小，直到ξ达到某个值时没有了超调；而调节时间随ξ的增大，先减小，直到ξ达到某个值后又增大了。 经理论计算可知，当ξ=0.707时，调节时间最短，而此时的超调量也小于5%，此时的ξ为最佳阻尼比。此实验的ξ分布在0.707两侧，体现了超调量和调节时间随ξ的变化而变化的过程，达到了预期的效果。 图2.2 图2.1 图2.3

浅谈物理实验题复习备考策略

浅谈物理实验题复习备考策略 物理是一门以实验为基础的学科，《课程标准》中明确提出“从生活走向物理，从物理走向社会”及“STS”的新理念，并注重培养学生的“科学探究”能力。物理实验题恰能很好地体现这些要求，所以，实验探究题的分值在中考试卷的总分值中占28分左右。怎样做好充分的实验探究题的复习迎考至关重要。下面根据个人经验，浅谈一下中考实验探究题的复习备考策略。 一、认真学习《课程标准》及《泉州市物理中考考试说明》，明确各探究实验的具体要求 认真学习《课程标准》，仔细研读《泉州市物理中考考试说明》，全面把握中考方向，深入了解各探究实验在中考中的具体要求，以便在复习中做到有的放矢，提高复习效率。这里对《课程标准》与《考试说明》的解读就不一一赘述了。 二、熟练掌握各基本仪器的正确使用方法与读数 历届中考实验探究题的第一小题，都是一些基本仪器的使用与读数。这样的“送分题”我们必须做到稳操胜券，绝不丢分。这些题目的考查主要包括刻度尺、秒表、弹簧测力计、天平、量筒、温度计、电流表、电压表、电度表、电

阻箱等基本仪器的使用与读数。 三、熟练掌握并灵活应用四大实验 中考对力、热、光、电各部分重点探究实验的考查可以说是很明确的。 归纳历届泉州市实验中考题，力、热、光、电四大实验考查概率最大为：密度、水的沸腾、凸透镜成像、伏安法测小灯泡的功率。当然，力学实验有时也考杠杆平衡条件、测量滑轮组机械效率、动能与哪些因素有关、压强、浮力等其他实验，热学有时也考查晶体熔化与凝固、比热容等，光学偶尔考查平面镜成像，电学有时考查伏安法测电阻、欧姆定律的探究实验或等效替代法测量未知电阻（2011年泉州）等，甚至还考查了电流表改装电压表的实验（2010年泉州）。当然，我们的复习不可能仅仅局限在概率最大的那几个实验，全面复习才是硬道理。考试说明里有要求的实验我们都要做好充分复习。不过，熟练掌握好四大实验还是前提。 四、注重科学探究方法的学习与应用 《课程标准》提倡以人为本，注重培养学生的科学探究能力。科学探究过程中，“让学生经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生探索精神、实践能力以及创新意识”是《课程标准》对我们科学探究实验提出的新要求。因此，中考实验题里越来越注重这方面的考查。初中科学探究实验里，我们学过多种科学探究方法，有控制变量法、等效

高中生物探究性实验设计专题

高中生物探究性实验设计专题 一、背景叙述 高中生物实验分两种类型，验证性实验和探究性实验（包括研究性课题），由于后者更能体现探究能力、实验设计能力和运用生物学知识和方法分析和解决实际问题能力；更能体现科学态度、科学精神和创新意识，是高考中为高校选拔人才的较好材料，近年来一直被沿用。由于缺乏实验设计的有关理论知识，平时的练习也偏少，因此，遇到这类题型，就会感到茫然。为解决这一问题，现将有关实验设计的基本理论、实验设计的思路方法和常见的类型作一介绍，以期增加理论知识，提高分析问题和解决问题的能力之目的。 二、基本内容 探究性实验一般包括：课题、假设、设计实验、预期、完成实验、观察并记录结果（有时需收集数据）、分析结果（数据）并推导结论七个基本内容。 （一）提出课题 人们对事物作缜密观察以后，常常由于好奇心或想作进一步的了解而提出问题，虽然任何人都能提出问题，但只有意义的问题才值得探讨，课题即为实验的题目，是实验要达到的具体目标，例如“蚯蚓如何借肌肉的收缩和舒张而移动身体？” （二）假设 科学方法的第三步是假设。假设，也称假说或猜测，指用来说明某种现象但未经证实的论题，也就是对所提出的问题所做出的参考答案。假设一般分为两个步骤：第一步，提出假设，即依据发现的事实材料或已知的科学原理，通过创造性思维，提出初步假定；第二步，做出预期(推断)，即依据提出的假设，进行推理，得出假定性的结论；例如，新编高中生物的“动物激素饲喂小动物的实验”，其假设是：“甲状腺激素对动物的生长发育有影响”；其预期结果是：“用适量的甲状腺激素饲喂蝌蚪，将促使蝌蚪的生长发育加速”。实验预期是较具体的推断。

自动控制原理课程实验

上海电力学院实验报告 自动控制原理实验课程 题目：2.1.1(2.1.6课外)、2.1.4（2.1.5课内）班级：gagagagg 姓名：lalalal 学号：hahahahah 时间：zzzzzzzzzzz

实验内容一： 一、问题描述： 已知系统结构图，（1）用matlab编程计算系统的闭环传递函数；（2）用matlab转换函数表示系统状态空间模型；（3）计算其特征根。 二、理论方法分析 （1）根据系统结构图的串并联关系以及反馈关系，分别利用tf （）函数series（）函数，parallel函数以及feedback函数构建系统传递函数；（2）已求出系统传递函数G，对于线性定常系统利用函数ss（G）课得到系统的状态空间模型。（3）利用线性定常系统模型数据还原函数[num，den]=tfdata（G，‘v’）可得到系统传递函数的分子多项式num与分母多项式den，利用roots（den）函数可得到系统的特征根。 三、实验设计与实现 新建M文件，编程程序如下文所示： G1=tf([0.2],[1,1,1]); G2=tf([0.3],[1,1]); G3=tf([0.14],[2,1]); G4=series(G2,G3);%G2与G3串联 G5=0.7*feedback(G4,-1,1); G6=0.4*feedback(G1,G5,1); G7=feedback(G6,0.6)

ss(G7)%将系统传递函数转化为状态空间模型 [num den]=tfdata(G7,'v');%还原系统传递函数分子、分母系数矩阵 roots(den)%求系统传递函数特征根 点击Run运行 四、实验结果与分析 M文件如下： 运行结果如下：

高中生物实验专题-实验汇总--复习

[系统图示] [19个教材实验分类汇总] 分类 教 材 实 验 考 纲 要 求 显微观察类 (1)观察DNA 、RNA 在细胞中的分布 (2)用显微镜观察多种多样的细胞 (3)观察线粒体和叶绿体 (4)观察植物细胞的质壁分离和复原 (5)观察细胞的有丝分裂 (6)观察细胞的减数分裂 1．了解显微镜的基本构造，熟练掌握显微镜 的基本操作，特别是高倍镜的使用 2．掌握临时装片制作等相关的操作技能，并能了解这些实验所需材料的特点、试剂的作用 3．能对相关实验的现象和结果进行分析，以及对相关实验进行恰当评价并设计完善实验方案 验证鉴定类 (1)检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质 (2)叶绿体色素的提取和分离 1．理解实验原理，明确相关试剂的作用 2．学会对实验结果进行正确的分析和评价 调查模拟类 (1)模拟探究细胞表面积与体积的关 系 (2)通过模拟实验探究膜的透性 (3)调查常见的人类遗传病 (4)模拟尿糖的检测 (5)土壤中动物类群丰富度的研究 1．掌握模拟实验和调查实验的实验目的，开 展实验的步骤及方案，并对实验的结果进行分析和判断 2．掌握调查、建立模型与系统分析等科学的研究方法 3．掌握对遗传病的遗传方式、发病率和种群丰富度等实验结果和数据的分析、处理的技能 探究设计 (1)探究影响酶活性的因素 (2)探究酵母菌的呼吸方式 1．学会从实验目的中寻找相关的实验变量 2．学会依据原理来制定对实验结果进行检测

类(3)低温诱导染色体加倍 (4)探究植物生长调节剂对扦插枝条 生根的作用 (5)探究培养液中酵母菌数量的动态 变化 (6)探究水族箱(或鱼缸)中群落的演替的方案设计 3．学会分析实验中设置的对照实验，以及设置的目的和要求 4．学会分析每个实验中的单一变量以及无关变量 5．学会预测相应的实验结果和对实验结果进行分析并得出结论 第1讲扎牢实验基础——4大类教材实验汇总让你“以不变应万变” - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -考点一显微观察类实验- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 一、抓牢主干知识——学什么 列表比较六个显微观察类实验(填表) 实验名称观察方式观察对象细胞状态染色剂常用实验材料 观察DNA和RNA 在细胞中的分布 染色观察核酸死 甲基绿、 吡罗红 人的口腔上皮细胞 观察线粒体线粒体活健那绿人的口腔上皮细胞 观察根尖分生组织细胞的有丝分裂染色体死 龙胆紫溶 液(或醋酸 洋红液) 洋葱根尖 低温诱导染色体加倍染色体死 改良苯酚 品红染液 洋葱根尖 观察叶绿体 原色观察叶绿体活 无 菠菜叶(稍带叶肉的下 表皮)、藓类的叶 观察植物细胞的质壁分离与复原紫色大液 泡 活 成熟植物细胞，如紫 色洋葱鳞片叶外表皮 三、掌握方法技巧——怎么办

高三生物专题复习生物实验设计教案

生物实验设计 一. 教学内容 生物实验设计 二. 学习重点 了解有关高考生物实验设计的题型，一般的解题方法。 三. 学习过程 （一）考试说明 要求考生能掌握《教学大纲》中规定的实验，包括了解实验目的、实验原理和实验步骤，会控制实验条件和使用实验仪器，会观察和分析实验现象，解释实验结果（数据），并得出实验结论；能够根据要求设计简单的实验方案。 所谓设计型实验题，就是题目要求学生设计实验原理，选择实验器材，安排实验步骤，设计数据处理的方法及分析实验现象，主要考查学生是否理解实验原理和学会分析实验结果，是否具有在不同情况下迁移知识的能力。 （二）生物高考实验设计基本题型 1. 续写实验步骤的题型 这类题目的题干中已经提供了比较多的信息，基本上划定了答题的模式，目的明确，前面的方法步骤等信息已为续答作了铺垫，只要明确题目中的实验变量和反应变量，然后设计对照组，再根据有关原理分析，一般就能比较正确地写出答案。 2. 评价和纠正给定的实验步骤的题型 试题中既有合理成分，又有不合理成分，干扰因素较多，要求在吸取原有设计的合理成分的基础上，提出自己的实验设计思路。这表面上是考查对实验设计的分析与评价能力，实质上是全面检测设计生物学实验方案的能力，同时还考查考生的科学态度和科学精神方面的水准。 3. 独立设计实验方案的题型 这类题型是与研究性学习相配套的，要求学生要具有严谨的科学态度，对实验过程有所体验，考查的过程性要求主要体现在课题的选择及理由阐述、研究方法的理解和运用、研究成果的类型选择等。题目有一定的开放性，便于考生发挥个性特长。 （三）生物实验设计题应对策略 1. 生物高考实验设计的三种题型虽然在形式上有一定的差异，但在答题中却有共同点，先要认真研究课题，找出其中的实验变量和反应变量，其次是构思实验变量的控制方法和实验结果的捕获手段，最后再选择适宜的实验材料，在注意实验步骤关联性的前提下表达实验的方法步骤。在实验方法和步骤设计中最重要的是把握好变量控制。 2. 重视课本实验的复习。考试说明明确提出了，要求“理解所学实验的实验内容，包括实验原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技术”。这一要求，在2003年高考中也得到了体现，如第33题，考查的就是对课本实验的理解。 3. 挖掘课本知识点中所蕴含的实验因素。生物学的每一个知识结论都是在观察、实验的基础上得出的，都包含培养实验能力的基点，在平时的复习中要注意多挖掘知识结论中所蕴含的科学思想和方法。例：生长素的发现过程中，涉及生长素产生的部位、感光的部位、反应

自动控制原理实验1-6

实验一MATLAB 仿真基础 一、实验目的： （1）熟悉MATLAB 实验环境，掌握MATLAB 命令窗口的基本操作。 （2）掌握MATLAB 建立控制系统数学模型的命令及模型相互转换的方法。 （3）掌握使用MATLAB 命令化简模型基本连接的方法。 （4）学会使用Simulink 模型结构图化简复杂控制系统模型的方法。 二、实验设备和仪器 1．计算机；2. MATLAB 软件 三、实验原理 函数tf ( ) 来建立控制系统的传递函数模型，用函数printsys ( ) 来输出控制系统的函数，用函数命令zpk ( ) 来建立系统的零极点增益模型，其函数调用格式为：sys = zpk ( z, p, k )零极点模型转换为多项式模型[num , den] = zp2tf ( z, p, k ) 多项式模型转化为零极点模型 [z , p , k] = tf2zp ( num, den ) 两个环节反馈连接后，其等效传递函数可用feedback ( ) 函数求得。 则feedback （）函数调用格式为： sys = feedback （sys1, sys2, sign ） 其中sign 是反馈极性，sign 缺省时，默认为负反馈，sign ＝-1；正反馈时，sign ＝1；单位反馈时，sys2＝1，且不能省略。 四、实验内容： 1.已知系统传递函数，建立传递函数模型 2.已知系统传递函数，建立零极点增益模型 3．将多项式模型转化为零极点模型 1 2s 2s s 3s (s)23++++=G )12()1()76()2(5)(332 2++++++= s s s s s s s s G 12s 2s s 3s (s)23++++= G )12()1()76()2(5)(3322++++++=s s s s s s s s G

高中物理实验复习策略

高中物理实验复习策略 静海一中吴振英对学生的创新意识和实践能力的考查是高考的指导思想之一，由于实验题在考查学生的创新意识和实践能力方面起着不可替代的作用。所以，加强高中物理实验的复习也就显得十分重要。在实验复习中，要使复习更为系统、有效，使实验更易为学生掌握，必须统筹安排全局，精心策划，利用最短的时间，得到更大的复习效益。 一、安排好复习的三个层次 1、在平时的复习中，穿插实验复习，作到实验复习与相关知识同步进行 实验的复习不能只依靠最后的集中训练。物理实验与其相关的知识是密切联系、不可分割的，实验与相关知识的不同步复习，必将知识系统割裂开来，在头脑中形成的只是一些孤立不连贯的知识片断或不连续的块状知识，这不利于完整知识结构的形成。 在平时的复习中要注重对实验原理的理解和实验方法的掌握，只有理解了才能记忆深刻。重视教材中的小实验、做一做、课题研究等内容，同时，应积极进行分组实验的扩展、实验设计、创新方法的尝试。做到将实验理论与实际相联系，培养和发展自己的创新能力和实践能力。 2、在单元知识复习结束时搞一次实验的总结 一个单元的知识一般都有几个实验，根据实验的目的、原理、仪器选用情况，可对这些实验在原理、器材、数据处理方法进行比较。通过比较了解不同的实验中有着不同的实验技巧和更为简便的处理方法。但这并不是说一个实验就对应一种方法，应该看到这些方法是能在不同实验中互用的。只有这样才能真正掌握多种方法，并在实际的问题中自觉正确应用这些方法。 3、在总复习最后阶段进行实验的总结和分类集中训练 为使实验系统化，在总复习的最后阶段应进行实验的系统总

结，在总结时，可以将高中物理实验按实验仪器相似的、实验方法相似的、数据处理方法相似的整理分类。如在教材中实验数据的处理方法有平均值法（如研究匀变速直线运动实验）、图像法（如测定电源电动势和内阻实验）、比较法（如验证机械能守恒定律实验）、列表法（如用单摆测定重力加速度实验）、描迹法（如研究平抛物体的运动实验）等；通过实验总结，在头脑中形成完整的知识体系，便于形成全面的实验技能。 对实验的集中训练，可使学生对实验仪器更为熟悉，对实验原理的认识和理解更加深刻，对实验及数据处理方法更系统地掌握。只有切实掌握了这些方法才能进行综合应用。在实验的集中训练中，要将实验亲手做一做，尽可能多地选用多种方案、运用多种方法进行同一个实验或用同一方法进行多个实验，并能对这些方法进行比较，从而获知实验的最佳方案。当熟练掌握了这些方法并能将其最佳方案应用到不同的实验中后，就能将其迁移到一个全新情境下，去应对一些全新的实验。这样，有利于将所学的知识应用到新的知识环境中去，自己的创新意识和实践能力也得到了培养。 二、实验复习中应注意的几个问题 1、做好实验复习前的预习 在实验复习前，首先要做好实验的预习。这样能在实验复习前更好地掌握实验原理，了解实验仪器，在实验复习时做到有的放矢。同时，预习中发现的问题集中在一起，通过实验复习得到解决，增强了实验复习的目的性。 2、注意实验与相关知识的联系 物理学的任何一部分内容（包括物理量、定律、理论）的结构及其发展都可以分解为三种因素：实验（事实）、物理思想（逻辑、方法等）和数学。实验内容本身就是物理学习中的重要内容。另外，实验所用的原理、方法是以所学理论知识为依托的。例如，在《验证动量守恒定律》的实验中，对小球碰撞前后应有：m1v1 = m1v1’+m2v2’,在实验中，是以小球运动的位移S来代替速度v的，

高中生物实验设计专题-知识归纳

高中生物实验设计专题 一、高考生物实验考试大纲 （1）能独立完成所列生物实验，包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，并能将这些实验涉及的方法和技能进行综合运用。 （2）具备验证简单生物学事实的能力，并对实验现象和结果进行解释、分析和处理。 （3）具备对一些生物学问题进行初步探究的能力，包括运用观察、实验与调查、假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。 （4）能对一些简单的实验方案做出恰当的评价和修订。 二、生物实验设计的科学性分析 实验能力是“教学大纲”要求学生掌握的一项基本能力。就是能使用恰当的方法验证简单的生物学事实，并对结果进行解释和分析。此能力要求包括两方面的内容：一是能够设计简单的实验，验证简单的生物学事实；二是能对实验现象、实验结果作出正确的解释和分析。 实验能力也是高考“考试说明”要求学生掌握的一项基本能力（设计和完成实验的能力）。此能力要求也包括两方面的内容：一是独立实验的能力（大纲规定学生实验和教师演示实验），即理解实验原理、目的、要求、材料、用具；掌握实验的步骤、控制实验条件、使用有关仪器、安全问题处理；观察现象、分析数据、得出结论；常规实验非常规做法。二是能根据要求灵活运用已学过的自然科学理论、实验方法和仪器，设计简单的实验方案并处理相关的实验问题。用理、化、生三科实验中所学的知识去解决实际问题。实验所占比分为30%（基本不变，也可能在25%左右）。 实验设计是较高的能力要求，除要具备一定的知识基础外，还需要具有一定的创造能力。所设计的实验是建立在科学的基础上的，还应具有一定的观察和发现问题的能力。要提高这方面的能力，必须改变过去“背实验”的方法，亲自动手做实验，熟悉实验的操作步骤，弄清实验的原理，能运用所学知识对实验现象进行分析，以此来验证或探究某一结论。只有这样，才能促进实验能力的提高，促进科学思维的形成和发展，才能真正对实验的知识、内容进行举一反三。 1．实验设计的基本内容 1.1 实验名称是关于一个什么内容的实验。 1.2 实验目的要探究或者验证的某一事实。 1.3 实验原理进行实验依据的科学道理。 1.4 实验对象进行实验的主要对象。 1.5 实验条件根据实验原理确定仪器和设备；要细心思考实验的全过程。 1.6 实验方法与步骤实验采用的方法及必需（最佳）操作程序。每一步骤都必须是科学的；能急时对仪器、步骤进行有效矫正。 1.7 实验测量与记录对实验过程及结果应有科学的测量手段与准确客观的记录。 1.8 实验结果预测及分析能够预测可能出现的实验结果并分析导致的原因。 1.9 实验结论对实验结果进行准确的描述并给出一个科学的结论。 2．实验设计的基本原则 2.1 科学性原则 所谓科学性，是指实验目的要明确，实验原理要正确，实验材料和实验手段的选择要恰当，整个设计思路和实验方法的确定都不能偏离生物学基本知识和基本原理以及其他学科领域的基本原则。如：淀粉酶水解淀粉的顺序问题。 2.2 单一变量原则 （1）变量：或称因子，是指实验过程中所被操作的特定因素或条件。按性质不同，通常可分为两类：