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1、第2講拿下實驗題壓住上線分題題型型掃掃描描1應用型實驗題 【題型探秘】 所謂應用型實驗，就是以熟悉和掌握實驗儀器的使用方法及其在實驗中的應用為目的的一類實驗；或者用實驗方法取得第一手資料，然后用物理概念、規(guī)律進行分析處理，并以解決實際問題為主要目的的實驗主要有：儀器的正確操作與使用，如打點計時器、電流表、電壓表、多用電表等，在實驗中能正確地使用它們是十分重要的(考核操作、觀察能力)； 物理知識的實際應用，如科技、交通、生產、生活、體育等諸多方面都有物理實驗的具體應用問題 【應對策略】應用型實驗題解答時可從以下兩方面入手：(1)熟悉并正確使用儀器實驗儀器名目繁多，具體應用因題而異，所以，熟悉使用
2、儀器是最基本的應用如打點計時器的正確安裝和使用，滑動變阻器在電路中起限流和分壓作用的不同接法，多用電表測不同物理量的調試等，只有熟悉它們，才能正確使用它們熟悉儀器，主要是了解儀器的結構、性能、量程、工作原理、使用方法、注意事項，如何排除故障、正確讀數(shù)和調試，使用后如何保管等(2)理解實驗原理面對應用性實驗題，一定要通過審題，迅速地理解其實驗原理，這樣才能將實際問題模型化，運用有關規(guī)律去研究它具體地說，應用型實驗題的依托仍然是物理知識、實驗能力等解答時要抓住以下幾點：明確實驗應該解決什么實際問題(分清力學、電學、光學等不同實際問題)；明確實驗原理與實際問題之間的關系(直接還是間接)；明確是否僅用
3、本實驗能達到解決問題的目的，即是否還要聯(lián)系其它物理知識，包括數(shù)學知識；明確是否需要設計實驗方案；明確實際問題的最終結果 【典例精析】 【例1】 新式游標卡尺的刻度線看起來很“稀疏”，使讀數(shù)顯得清晰明了，便于使用者正確讀取數(shù)據(jù)通常游標卡尺的刻度有10分度、20分度和50分度三種規(guī)格；新式游標卡尺也有相應的三種，但刻度卻是：19 mm等分成10份，39 mm等分成20份，99 mm等分成50份如圖1所示就是一個“39 mm等分成20份”的新式游標卡尺 圖1(1)它的準確度是_mm.(2)用它測量某物體的厚度，示數(shù)如圖1所示，正確的讀數(shù)是_cm.解析(1)游標上20格對應的長度為39 mm，即每格長
4、為1.95 mm，游標上每格比主尺上每兩小格x0.05 mm，故準確度為0.05 mm.(2)這種游標卡尺的讀數(shù)方法為：主尺讀數(shù)游標對準刻度x3 cm60.005 cm3.030 cm.答案(1)0.05(2)3.030點評游標卡尺、螺旋測微器的使用在高考題中頻繁出現(xiàn)對游標卡尺的使用要特別注意以下兩點：深刻理解它的原理：通過游標更準確地量出“0”刻度與左側刻度之間的間距游標對準刻度x；讀準有效數(shù)據(jù) 【例2】 如圖2所示為一簡單歐姆表原理示意圖，其中電流表的滿偏電流Ig300 A，內阻Rg100 ，可變電阻R的最大值為10 k，電池的電動勢E1.5 V，內阻r0.5 ，圖中與接線柱A相連的表筆顏
5、色應是_色按正確使用方法測量電阻Rx的阻值時，指針指在刻度盤的正中央，則Rx_k.若該歐姆表使用一段時間后，電池的電動勢變小、內阻變大，但此表仍能調零，按正確使用方法再測上述Rx，其測量結果與原結果相比將_(填“變大”、“變小”或“不變”)圖圖2 解析歐姆表的原理就是閉合電路的歐姆定律，可以作為結論的是：歐姆表正中央的刻度值等于歐姆表的內阻答案紅5變大2測量型實驗題(一)【題型探秘】 所謂測量型實驗，就是以測量一些物理量的具體、準確數(shù)據(jù)為主要目的的一類實驗根據(jù)實驗步驟按物理原理測定實驗結果的具體數(shù)值測量型實驗又稱測定型實驗，如“測定金屬的電阻率”、“測定電源電動勢和內電阻”“測定玻璃的折射率”
6、等【應對策略】 解決測量型實驗問題的關鍵是明確實驗儀器的使用，明確實驗原理、實驗方法，掌握實驗的注意事項及處理實驗數(shù)據(jù)的方法，會分析誤差來源 【典例精析】 【例3】 現(xiàn)要測量電源B的電動勢E及內阻r(E約為4.5 V，r約為1.5 )，已有下列器材：量程為3 V的理想電壓表，量程為0.5 A的電流表(具有一定內阻)，固定電阻R40 ，滑動變阻器R，開關S，導線若干(1)畫出實驗電路原理圖圖中各元件需用題目中給出的符號或字母標出(2)實驗中，當電流表的示數(shù)為I1時，電壓表的示數(shù)為U1；當電流表的示數(shù)為I2時，電壓表的示數(shù)為U2.由此可求出，E_，r_(用I1、I2、U1、U2及R表示)解析本題是
7、常規(guī)伏安法測電源的電動勢和內阻實驗的情境變式題，本題與課本上實驗的區(qū)別是電源的電動勢大于理想電壓表的量程，但題目中提供的器材中有一個阻值不大的固定電阻，這就很容易把該情境變式題“遷移”到學過的實驗上把固定電阻接在電源的旁邊，將其等效成電源的內阻即可(如圖甲所示)，再把電壓表跨接在它們的兩側甲甲 顯然，“內阻增大，內電壓便增大”，電壓表所測量的外電壓相應的減小，通過定量計算，符合實驗測量的要求這樣，一個新的設計性實驗又回歸到課本實驗上了 (1)實驗原理圖如圖乙所示乙乙 點評本題所提供的理想電壓表的量程小于被測電源的電動勢，需要學生打破課本實驗的思維定式，從方法上進行創(chuàng)新，運用所提供的器材創(chuàng)造性地
8、進行實驗設計3測量型實驗題電阻的測量(二)【題型探秘】 實驗題作為考查實驗能力的有效途徑和重要手段，在高考試題中一直占有相當大的比重，而電學實驗因其實驗理論、步驟的完整性及與大學物理實驗結合的緊密性，成了高考實驗考查的重中之重，測量電阻成為高考考查的焦點伏安法測電阻是測量電阻最基本的方法，常涉及電流表內、外接法的選擇與滑動變阻器限流、分壓式的選擇，前者是考慮減小系統(tǒng)誤差，后者是考慮電路的安全及保證可讀取的數(shù)據(jù) 另外，考題還常設置障礙讓考生去克服，如沒有電壓表或沒有電流表等，這就要求考生根據(jù)實驗要求及提供的儀器，發(fā)揮思維遷移，將已學過的電學知識和實驗方法靈活地運用到新情境中去這樣，就有效地考查了
9、考生設計和完成實驗的能力圖圖3 圖圖4 (3)控制電路的安全及偶然誤差根據(jù)電路中各元件的安全要求及電壓調節(jié)的范圍不同，滑動變阻器有限流接法與分壓接法兩種選擇滑動變阻器限流接法(如圖5所示)一般情況或沒有特別說明的情況下，由于限流電路能耗較小，結構連接簡單，應優(yōu)先考慮限流連接方式限流接法適合測量小電阻和與變阻器總電阻相比差不多或還小的電阻圖圖5 滑動變阻器分壓接法(如圖6所示)當采用限流電路，電路中的最小電流仍超過用電器的額定電流時，必須選用滑動變阻器的分壓連接方式；當用電器的電阻遠大于滑動變阻器的總電阻值，且實驗要求的電壓變化范圍較大(或要求測量多組實驗數(shù)據(jù))時，必須選用滑動變阻器的分壓接法；
10、要求某部分電路的電壓從零開始可連續(xù)變化時，必須選用滑動變阻器的分壓連接方式圖圖6 (4)常見的測量電阻的方法： 【典例精析】 【例4】 從下表中選出適當?shù)膶嶒炂鞑?，設計一電路來測量電流表的內阻r1.要求方法簡捷，有盡可能高的測量精度，并能測得多組數(shù)據(jù).(1)畫出電路圖，標明所用器材的代號(2)若選測量數(shù)據(jù)中的一組來計算r1，則所用的表達式r1_，式中各符號的意義是：_點評(1)分析題意可知需測量電流表的內阻，按常規(guī)方法應用伏安法，將電壓表并聯(lián)在待測電流表兩端，但經(jīng)分析可知即使該電流表滿偏，其兩端的電壓也僅為0.4 V，遠小于量程10 V這恰恰就是本題設計考核學生應變能力的“陷阱”(2)此題也可
11、理解為“將已知內阻的電流表當成電壓表使用”，這實際也是伏安法的一種推廣形式4驗證型實驗題【題型探秘】 驗證型實驗就是要通過實驗手段去驗證某一物理理論或物理規(guī)律是否正確為此就要從生活中尋找出符合這一物理規(guī)律特性的物理現(xiàn)象，這個物理現(xiàn)象既能在實驗室實現(xiàn)，同時又要過程簡單、操作方便，并能測量出有關的數(shù)據(jù)因此，做好驗證型實驗的前提，就是要創(chuàng)設好物理情景，這就是驗證型實驗的實驗思想如在驗證機械能守恒定律的實驗中，可以創(chuàng)設出多種物理情景：自由落體運動、氣墊導軌上的滑塊運動等而其中讓物體自由下落在中學實驗室很容易做到，過程也簡單只要測出物體下落的高度及對應的速度，就可以進行驗證物體下落的高度可由直尺直接測量
12、出，而物體速度的測量可以用打點計時器，讓重物帶動紙帶作自由下落，根據(jù)紙帶測出物體下落的高度h及對應點的速度v，通過v22gh來驗證，從而設計出了驗證方案 中學常見的實驗有：“驗證平行四邊形定則”、“驗證牛頓第二定律”、“驗證機械能守恒定律”等【應對策略】在驗證型實驗中，主要把握以下幾方面：掌握并靈活運用實驗方法例如，在驗證牛頓第二定律的實驗中，加速度的大小即與外力的大小有關，又與物體質量有關，實驗中采用了“控制變量”法，從而完成驗證要重視實驗的驗證條件物理定律的成立必須滿足一定條件，驗證實驗中必須滿足這些條件才能使實驗順利進行如在驗證力的合成法則的實驗中，實驗的條件是“力的作用效果相同”，因此
13、，在兩個分力和一個力分別作用下，同一彈性繩的同一端點必須到達同一位置才能滿足實驗的驗證條件在驗證機械能守恒定律的實驗中，“只有重力做功”是實驗的驗證條件，而實驗中阻力的存在是不可避免的，阻力做功過大時，實驗誤差大，實驗將失去意義，為此，實驗中要求鐵架臺豎直、架穩(wěn)，且小球選用質量大、體積小的重錘，使重力遠遠大于實驗中的阻力，阻力做的功可以忽略不計，從而滿足了實驗的驗證條件 【典例精析】 【例5】 在用打點計時器驗證機械能守恒定律的實驗中，質量m1.00 kg的重物自由下落，打點計時器在紙帶上打出一系列點如圖7所示為選取的一條符合實驗要求的紙帶，O為第一個點，A、B、C為從合適位置開始選取的三個連
14、續(xù)點(其他點未畫出)已知打點計時器每隔0.02 s打一次點，當?shù)氐闹亓铀俣萭9.80 m/s2.那么：圖7(1)紙帶的_端(選填“左”或“右”)與重物相連；(2)根據(jù)圖上所得的數(shù)據(jù)，應取圖中O點和_點來驗證機械能守恒定律；(3)從O點到所取點，重物重力勢能減少量Ep_J，動能增加量Ek_J(結果取三位有效數(shù)字)；(4)實驗的結論是_解析重物下落過程中，在忽略空氣阻力、摩擦阻力的情況下，機械能守恒利用打點計時器可以記錄重物下落的高度及對應的瞬時速度，從而驗證機械能是否守恒答案(1)左(2)B(3)1.881.84(4)在誤差范圍內，重物下落過程中機械能守恒點評驗證機械能守恒的實驗方案可以很多，
15、具有一定的開放性，本實驗也可以利用滑塊在傾斜的氣墊導軌上下滑的情景驗證機械能守恒定律，瞬時速度可以利用光電門及小車上安裝的窄片測量5探究設計型實驗題【題型探秘】 (1)所謂設計型實驗，就是根據(jù)實驗目的，自主運用物理知識、實驗方法和技能，完成實驗的各個環(huán)節(jié)(實驗目的、對象、原理、儀器選擇、實驗步驟、數(shù)據(jù)處理等)，擬定實驗方案，分析實驗現(xiàn)象，并在此基礎上作出適當評價設計型實驗的顯著特點：相同的實驗內容可設計不同的過程和方法，實驗思維可另辟蹊徑，如設計出與常見實驗(書本曾經(jīng)介紹過的實驗)不同的實驗以控制實驗條件達到實驗目的而設計的實驗問題，不受固有實驗思維束縛，完全是一種源于書本、活于書本的新穎實驗
16、 (2)所謂探究型實驗題，就是運用實驗手段探索未知領域，嘗試多種可能因素及其出現(xiàn)的結果，在此基礎上，通過觀察、探究、分析實驗對象、事件的主要特征，認識研究對象的變化過程和變化條件，獲取必要的可靠數(shù)據(jù)，依據(jù)實驗結果客觀地揭示事物的內在聯(lián)系和本質規(guī)律，從而得出結論中學實驗中比較典型的探究性實驗是“探究功與速度變化”、“探究加速度與物體受力和質量的關系”、“探究彈性勢能的表達式”等【應對策略】設計型實驗的處理要按照以下程序： 明確實驗目的設計實驗原理根據(jù)實驗原理設計多種實驗方案對實驗方案進行可行性分析，篩選確定最佳方案根據(jù)所定方案選擇實驗器材擬定實驗步驟對實驗數(shù)據(jù)進行處理得出實驗結論并進行誤差分析值
17、得一提的是，依據(jù)不同的實驗原理選擇不同的實驗方案時，應遵循科學性，可行性，精確性，簡便、直觀性這四條基本原則探究型實驗題的處理方法： 在熟悉各種儀器的使用方法、基本實驗原理、方法和步驟的前提下，仔細閱讀題目，理解題意，根據(jù)題給要求，廣泛聯(lián)想，設計出合理的實驗方案即可當然，所設計出的方案應盡可能簡單、方便對于數(shù)據(jù)處理和誤差分析的試題，則應根據(jù)題目所給的文字、圖表等信息進行分析，找出各物理量之間的關系(定性或定量的關系)并總結出其變化規(guī)律，把握問題的本質特征 【典例精析】 【例6】 一同學要研究輕彈簧的彈性勢能與彈簧改變量的關系，他的實驗如下：在離地面高度為h的光滑水平桌面上，沿著與桌子邊緣垂直的
18、方向放置一輕質彈簧，其左端固定，右端與質量為m的一小鋼球接觸當彈簧處于自然長度時，小鋼球恰好在桌子邊緣，如圖8所示，讓鋼球每次向左壓縮彈簧一段相同的距離后由靜止釋放，使鋼球沿水平方向飛出桌面，小球在空中飛行后落到水平地面，水平距離為s，重力加速度為g.圖圖8(1)請你推導出彈簧的彈性勢能Ep與小鋼球質量m、桌面離地高度h、水平距離s等物理量的關系_(2)彈簧長度的壓縮量x與對應的鋼球在空中飛行的水平距離s的實驗數(shù)據(jù)如下表所示：根據(jù)上面的實驗數(shù)據(jù)，探究得出彈簧的彈性勢能Ep與彈簧長度的壓縮量x之間的關系式_x(cm)s(cm)2.06.13.912.06.018.28.024.1 【例7】 某探
19、究小組設計了“用一把尺子測定動摩擦因數(shù)”的實驗方案如圖9所示，將一個小球和一個滑塊用細繩連接，跨在斜面上端開始時小球和滑塊均靜止，剪斷細繩后，小球自由下落，滑塊沿斜面下滑，可先后聽到小球落地和滑塊撞擊擋板的聲音，保持小球和滑塊釋放的位置不變，調整擋板位置，重復以上操作直到能同時聽到小球落地和滑塊撞擊擋板的聲音用刻度尺測出小球下落的高度H、滑塊釋放點與擋板處的高度差h和沿斜面運動的位移x.(空氣阻力對本實驗的影響可以忽略) 圖9滑塊沿斜面運動的加速度與重力加速度的比值為_滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為_以下能引起實驗誤差的是_A滑塊的質量B當?shù)刂亓铀俣鹊拇笮長度測量時的讀數(shù)誤差D小球落地和滑塊撞擊擋板不同時
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