免費下載！
[!--downpath--]一、高中化學實驗常用基礎知識
(一)常用實驗原理的設計方式
1．控制變量法：如在“驗證牛頓第二定理的實驗”中，加速度、力和質量的關系控制；在“研究單擺的周期”中，擺長、偏角和擺球質量的關系控制等等。
2．理想化方式：用伏安法測內阻時，選擇了合適的內外接方式，通常就忽視水表的非理想性。
3．等效取代法：個別量不易檢測，可以用較易檢測的量代替，因而簡化實驗。在“驗證碰撞中的動量守恒”的實驗中，兩球碰撞后的速率不易直接檢測，在將整個平拋時間定為時間單位后，速率的檢測就轉化為對水平位移的檢測了。
4．模擬法：當實驗情境不易創設或根本沒法創設時，可以用化學模型或物理模型等效的情境取代，雖然兩個情境的本質可能根本不同。“描繪電場中的等勢線”的實驗就是用電壓場模擬靜電場。
5．微小量放大法：微小量不易檢測，勉強檢測偏差也較大，實驗經常采用各類方式加以放大。卡文迪許測定萬有引力恒量，采用光路放大了金屬絲的微小扭轉；在觀察玻璃瓶受力后的微小形變時，使液體沿細玻璃管上升來放大瓶內液面的上升。
(二)常見實驗數據的搜集技巧
1．借助檢測工具直接檢測基本數學量
2．常見間接檢測的數學量及其檢測方式
有些化學量不能由檢測儀器直接檢測，這時，可借助待檢測和可直接檢測的基本化學量之間的關系，將待測化學量的檢測轉化為基本數學量的檢測。
(三)常用實驗偏差的控制方式
為了減少因為實驗數據而導致的碰巧偏差，常須要采用以下方式控制實驗偏差。
1．多次檢測求平均值。這是所有實驗必須采取的辦法，也是做實驗應具有的基本思想。
2．積累法。一些化學量直接檢測偏差較大，可以累積上去檢測，以減少偏差。“用單擺測定重力加速度”的實驗中，為了減少周期的檢測偏差，不是檢測完成一次全震動的時間，而是檢測完成30~50次全震動的時間。
(四)常用實驗數據的處理方式
1．列表法：在記錄和處理數據時，常將數據列成表格。數據列表可以簡單而又明晰的表示出有關化學量之間的關系，有助于找出化學量之間的規律性的聯系。
列表的要求是：
①寫明表的標題或加上必要的說明；
②必須交代清楚表中各符號所表示的數學量的意義，并寫明單位；
③表中的數據要正確反映檢測結果的有效數字。
2．畫圖法：用畫圖法處理實驗數據是化學實驗中最常用的技巧之一。
用畫圖法處理數據的優點是直觀、簡便，有取平均的療效，由圖線的斜率、截距、所包圍面積和圖線的交點等可以研究數學量之間的變化及其關系，找出規律。畫圖的規則是：
①作圖一定要用座標紙．座標紙的大小要按照檢測數據有效數字的多少和結果的須要來定；
②要注明座標軸名、單位，在軸上每隔一定相等的寬度按有效數字位數標注數值；
③圖上連線要是光滑曲線(或直線)，連線時不一定要通過所有的數據點，而是要使數據點在線的右側合理的分布；
④在圖上求直線的斜率時，要選定線上相距較遠的兩點，不一定要取原先的數據點；
⑤作圖經常設法使圖線線性化，即“化曲為直”。
3．平均值法：將測定的若干組數相乘求和，之后乘以檢測次數．必須注意，求取平均值時應當按原先檢測儀器的確切度決定保留的位數。
4．逐差法：這就是用打點計時器打出的紙帶估算加速度時用到的方式，這些方式充分借助了檢測數據，具有較好的取平均的療效。
(五)有關偏差剖析的問題
要求認識偏差問題在實驗中的重要性，了解偏差的概念，曉得系統偏差和碰巧偏差；曉得用多次檢測求平均值的方式減少碰巧偏差；能在個別實驗中剖析偏差的主要來源；不要求估算偏差。要熟練把握常見實驗的偏差情況及剖析方式。
二、常用基本儀器的使用與讀數
化學《考試說明》中要求中學生熟練把握的基本儀器有13種，除打點計時器和滑動變阻器不須要讀數外，其余11種都涉及到讀數問題。其中游標千分尺、螺旋測微器的讀數問題，在歷年的中考題中出現頻度較高，另外像彈簧秤、歐姆表的讀數問題也時有涉及，應為本專題的備考重點。凡涉及需要估讀的儀器應該解決好：如何估讀、估讀到哪一位數等問題，這是本專題的難點所在。
(一)檢測儀器使用常規
對于檢測儀器的使用，首先要了解檢測儀器的阻值、精度、使用注意事項和讀數方式。
1．關于阻值問題：這是保護檢測儀器的一項重要參數，非常是天平、彈簧秤、溫度計、電流表、電壓表和多用水表等，超量程使用會毀壞儀器，所以實驗時要按照實驗的具體情況選擇阻值適當的儀器。在使用電壓表、電壓表時，選用阻值過大的儀器，采集的實驗數據過小，會導致相對偏差較大，應選擇使檢測值坐落水表阻值的1/3以上的水表；使用多用水表測內阻時，應選擇適當的檔位，使歐姆表的示數在水表的中值附近。
2．關于精度問題：所選用儀器的精度直接影響著檢測讀數的有效數字的位數，因而應在使用前了解儀器的精度，即認清儀器的最小分度值。其中螺旋測微器和秒表的最小分度是一定的。但游標千分尺上游標尺的最小分度、天平游碼標尺的最小分度、彈簧秤和體溫計刻線的最小分度，都因具體的儀器情況不同而有所差別，電壓表、電壓表和多用水表則會因所選擇的檔位不同而導致最小分度值有所不同，因而在進行這種儀器的讀數時，一定要認清所選的檔位。
3．使用注意事項：通常不同的儀器在使用中都有其特殊的要求，以下幾點要非常注意：
(1)天平在進行檢測前應先調平衡。
(2)打點計時器所用電源要求為4～6V的交流電源。
(3)多用水表的歐姆檔每次換檔后要重新調零，被測內阻要與電路斷掉，使用完畢要將選擇開關轉至交流電流最高端或“OFF”檔。
(4)滑動變阻器、電阻箱和定值內阻使用過程中要考慮其容許的最大電壓。滑動變阻器采用限流接法時，滑動觸片開始應坐落變阻器電阻最大的位置；滑動變阻器采用分壓接法時物理實驗電表讀數方法，滑動觸片開始應坐落分壓為零的位置。
(5)內阻箱開始應處于電阻最大狀態，調整內阻箱的電阻時，不能由大到小發生突變，以免由于電阻過小而燒毀內阻箱。
(二)檢測儀器的讀數方式
1．須要估讀的儀器：在常用的檢測儀器中，刻度尺、螺旋測微器等讀數時都須要估讀。由于最終的讀數要以有效數字的方式給出，而有效數字的最后一位數字為恐怕數字，應和偏差所在位置一致，在實際操作中，到底估讀到哪一位數字，應由檢測儀器的精度(即最小分度值)和實驗偏差要求兩個誘因共同決定。
(螺旋測微器)
2．不須要估讀的檢測儀器：游標千分尺、秒表、電阻箱在讀數時不須要估讀；歐姆表刻度不均勻，可以不估讀或按半刻度估讀。
(1)游標千分尺的讀數：游標千分尺的讀數部份由主尺(最小分度為1mm)，和游標尺兩部份組成。根據游標的精度不同可分為三種：(a)10分游標，其精度為0.1mm；(b)20分游標，其精度為0.05mm；(c)50分游標，精度為0.02mm。游標千分尺的讀數方式是：以游標零刻度線為準在主尺上讀出整毫米數L1，再看游標尺上哪條刻度線與主尺上某刻度線對齊，由游標上讀出毫米以下的小數L2，則總的讀數為：L1+L2。
(游標千分尺)
(2)機械秒表的讀數：機械秒表的長針是時針，轉一周是30s。由于機械表采用的蝸桿傳動，表針不可能逗留在兩小格之間；所以不能估讀出比0.1s更短的時間。坐落秒表下部中間的小圓圈上面的短針是時針，指針走一周是15min，每小格為0.5min。秒表的讀數方式是：短針讀數(t1)+長針讀數(t2)。
(秒表)
(3)內阻箱：能表示出接入內阻值大小的變阻器；讀數方式是：各旋扭對應的指示點的示數除以面板上標記的倍數，它們之和就是阻值箱接入電路的電阻。使用內阻箱時要非常注意通過內阻的電壓不能超過容許的最大數值。
(三)典例剖析
【例題1】讀出下述50分度游標千分尺的示數。
〖解析〗從左到右示數依次為：5.24mm；11.50mm；22.82mm。
【例題2】試讀出下述螺旋測微器的讀數(工作原理及讀數方式與雙縫干涉測波長中的測微物鏡手輪的讀數相同)
〖解析〗從左到右測微物鏡手輪的讀書分別為：0.861mm；3.471mm；7.320mm；11.472mm
【例題3】按照有效數字規則讀出下述水表的檢測值。
接0~3V阻值時讀數為。接0~3A阻值時讀數為。
接0~15V阻值時讀數為。接0~0.6A阻值時讀數為。
〖解析〗(1)2.17；10.8；(2)0.80；0.16
【例題4】讀出下圖所示內阻箱的電阻。
〖解析〗86.3Ω。
【例題5】讀出機械秒表的讀數。
〖解析〗99.8s。
三、力學實驗
化學《考試說明》中確定的熱學實驗有：研究勻變速直線運動、探究彈力和彈簧伸長的關系、驗證力的平行四邊形定則、驗證牛頓運動定理、探究動能定律、驗證機械能守恒定理。其中有四個實驗與紙帶的處理有關，可見熱學實驗部份應以紙帶的處理，打點計時器的應用為核心來展開備考。
近幾年熱學實驗中與紙帶處理相關的實驗、力學創新實驗是中考的熱點內容，以分組或演示實驗為背景，考查對實驗方式的體悟情況、靈活運用學過的實驗方式設計新的實驗是中考實驗題的新趨勢。要求考生把握常規實驗的數據處理方式，能將課本短發組實驗和演示實驗的實驗原理、實驗方式遷移到新的背景中，深刻理解化學概念和規律，并能靈活運用，要求考生有較強的創新能力。
在備考過程中，應以把握常規實驗原理、實驗方式、規范操作程序、數據處理方式等為本，同時從常規實驗中，有意識的、積極的提取、積累一些有價值的方式。逐漸過渡到靈活運用學過的實驗方式設計新的實驗。
(一)打點計時器系列實驗中紙帶的處理
1．紙帶的選定：通常實驗應用點跡清晰、無漏點的紙帶中選定有足夠多點的一段作為實驗紙帶。在“驗證機械能守恒定理”實驗中還要求紙帶包含第一、二點，而且第一、二兩點距離接近2.0mm。
2．按照紙帶上點的密集程度選定計數點。打點計時器每打n個點取一個計數點，則計數點時間間隔為n個打點時間間隔，即T=0.02n(s)。通常取n＝5，此時T=0.1s。
3．檢測計數點寬度離。為了檢測、計算的便捷和減少碰巧偏差的考慮，檢測距離時不要分段檢測，盡可能一次檢測完畢，即檢測計數起點到其它各計數點的距離。如圖所示，則由圖可得：SⅠ＝s1，SⅡ＝s2－s1，SⅢ＝s3－s2，SⅣ＝s4－s3，SⅤ＝s5－s4，SⅥ＝s6－s5。
4．判斷物體運動的性質：
(1)若SⅠ、SⅡ、SⅢ、SⅣ、SⅤ、SⅥ基本相等，則可判斷物體在實驗偏差范圍內作勻速直線運動。
(2)設△s1=SⅡ－SⅠ，△s2=SⅢ－SⅡ，△s3=SⅣ－SⅢ，△s4=SⅤ－SⅣ，△s5=SⅥ－SⅤ。
若△s1、△s2、△s3、△s4、△s5基本相等，則可判斷物體在實驗偏差范圍內作勻變速直線運動。
(3)測定第n點的瞬時速率。物體作勻變速直線運動時，在某段時間內的平均速率等于中間時刻的瞬時速率。即測出第n點的相鄰的前、后兩段相等時間T內的距離，由平均速率公式就可求得，如上圖中第4點的瞬時速率為：
(4)測定作勻變速直線運動物體的加速度，通常用逐差法求加速度。將如上圖所示的連續相等時間間隔T內的位移SⅠ、SⅡ、SⅢ、SⅣ、SⅤ、SⅥ分成兩組，借助△s＝aT2可得：
再算出的a1、a2、a3平均值，即：
就是所測定作勻變速直線運動物體的加速度。若為奇鏈表數據，則將中間一組去除，之后再將數據分組借助逐差法求解。
(二)設計性實驗的設計思路與典例剖析
【例題1】做勻加速直線運動的貨車，牽引一條紙帶通過打點計時器，交流電源的頻度為50Hz，由紙帶上打出的某一點開始，每5個點剪下一段紙帶，按圖所示，使每一條紙帶上端與x軸重合，左側與y軸平行，將紙帶段粘貼在直角座標系中，則貨車運動的加速度是m/s2(保留兩位有效數字)。
【命題意圖】本題考查了勻變速直線運動的紙帶處理，同時還要明晰計數點的選定以及相隔時間的估算問題。要求中學生能把常見的紙帶數據處理中的數據與圖中紙帶的寬度構建聯系，獲得相關數據，之后求得實驗結果。
〖解析〗
由題意可得，每段紙帶的寬度就是相鄰相等時間間隔內貨車的位移，由圖示數據可得△s＝7.5×10-3m，而相隔時間為T＝0.02×5s＝0.1s，按照△s＝aT2，可得貨車的加速度為：a=0.75m/s2。
【變式題】伽利略通過研究自由落體和物塊沿光滑斜面的運動，首次發覺了勻加速運動規律。伽利略假定物塊沿斜面運動與物塊自由下落遵照同樣的法則，他在斜面上用刻度表示物塊滑下的路程，并測出物塊通過相應路程的時間，之后用圖線表示整個運動過程，如圖所示。圖中OA表示測得的時間，圓形OAED的面積表示該時間內物塊經過的路程，則圖中OD的寬度表示。P為DE的中點，聯接OP且延長交AE的延長線于B，則AB的寬度表示。
〖解析〗OA時間段的平均速率；A時刻的瞬時速率。
【例題2】一個有一定長度的圓盤，可以繞通過中心的水平軸轉動。用下邊的方式檢測它勻速轉動時的角速率。
實驗器材：電磁打點計時器，米尺，紙帶，復寫紙片。
實驗步驟：
(1)如圖所示，將電磁打點計時器固定在桌面上，將紙帶的一端穿過打點計時器的限位孔后，固定在待測圓盤的側面上，致使圓盤轉動時，紙帶可以卷在圓盤側面上。
(2)啟動控制裝置使圓盤轉動，同時接通電源，打點計時器開始打點。
(3)經過一段時間，停止轉動和打點，取下紙帶，進行檢測。
①由已知量和測得量表示的角速率的表達式為ω=。式中各量的意義是：。
②某次實驗測得圓盤直徑r=5.50×10-2m，得到的紙帶的一段如圖所示。求得的角速率為。
【命題意圖】利用打點計時器求轉盤的角速率，這是本題的創新之處，轉盤邊沿的線速率與紙帶的線速率相等是解決本題的關鍵。此題的實驗器材、和實驗步驟題干中早已給出，不需考生自己設計，對于這種常規試卷略加變化的創新題型，能夠有效排除干擾信息，直指問題關鍵是中考考查能力的一種全新命題形式。本題也可以在實驗器材及實驗步驟設計上進行推進考查，因而弄成設計性實驗。
〖解析〗
①設T為電磁打點計時器打點的時間間隔，r為圓盤的直徑物理實驗電表讀數方法，x1、x2分別是紙帶上選取的兩點所對應的米尺上的刻度值，n為選取的兩點間的打點數(含兩點)。則紙帶的速率為，因為紙帶與圓盤之間不抱死，則圓盤邊沿的線速率亦為
，由勻速圓周運動的規律有ω＝v/r，聯立前面兩式可得圓盤勻速轉動時的角速率為：
(n=2，3，……)
②在圖中給出的紙帶上任取兩點，讀出其米尺上的刻度值x1、x2，并將T=0.02s、r=5.50×10-2m及n值代入，可求出ω1值，重復上述步驟，求出ω2、ω3，再取其平均值即為ω的值得ω=6.8rads-1(6.75～6.84均可)。
【變式題1】一打點計時器固定在斜面上某處，一貨車拖著穿過打點計時器的紙帶從斜面上滑下，如圖1所示。圖2是打出的紙帶的一段。
(1)已知打點計時器使用的交流電頻度為50Hz，借助圖2給出的數據可求出面包車下降的加速度a=。
(2)為了求出面包車在下降過程中所受的阻力，還需檢測的數學量有_。用測得的量及加速度a表示貨車在下降過程中所受的阻力估算式為f=。
〖解析〗
(1)4.00m/s2(3分，3.90～4.10m/s2之間都正確)
(2)貨車質量m、斜面上任意兩點寬度離l及這兩點的高度差h；。
【變式題2】實驗裝置如圖1所示：一鐵塊置于水平長木板上，兩側栓有一細軟線，越過固定在木板邊沿的滑輪與一重物相連。鐵塊兩側與打點計時器的紙帶相連。在重物牽引下，鐵塊在木板上向左運動，重物落地后，鐵塊繼續向左做勻減速運動，圖2給出了重物落地后，打點計時器在紙帶上打出的一些點，試按照給出的數據，求鐵塊與木板間的磨擦質數μ。要求寫出主要的運算過程。結果保留2位有效數字。(打點計時器所用交流電頻度為50Hz，不計紙帶與鐵塊間的拉力。取重力加速度g=10m/s2)
〖解析〗由給出的數據可知，重物落地后，鐵塊在連續相等的時間T內的位移分別是：s1=7.72cm，s2=7.21cm，s3=6.71cm，s4=6.25cm，s5=5.76cm，s6=5.29cm，s7=4.81cm，s8=4.31cm以a表示加速度，按照勻變速直線運動的規律，有
，又知T=0.04s，解得a=－3.0m/s2。重物落地后鐵塊只受磨擦力的作用，按照牛頓第二定理有：－μmg=ma，解得μ=0.30。