解題能力講座(三)破解高考實驗題的方法技巧,近幾年高考出現(xiàn)的實驗試題，雖然形式多樣，但考查特點主要有兩個，一是重基礎(chǔ)，考查基本儀器的使用和讀數(shù)；二是重能力，考查重點是實驗原理、實驗方法、實驗儀器選擇、電路連接、實驗操作(理論)及數(shù)據(jù)處理、實驗拓展等。 在高考實驗中取得高分的策略是：掌握三種方法技巧，做好兩類題型。,方法技巧 技巧一 正確使用、準確讀數(shù) 實驗儀器讀數(shù)的基本原則：儀器最小刻度是“1”的，一般要求讀到最小刻度后再往下估讀一位(估讀的這位是不可靠數(shù)字)；儀器最小刻度是“2”和“5”的，一般只要求讀到最小刻度所在的這一位，不再往下估讀。游標卡尺、秒表、電阻箱因為本身構(gòu)造情況不需要估讀。,【典例1】 (2014·山東德州一模)某同學要測量一個由均勻新材料制成的圓柱體的電阻率。步驟如下： (1)游標卡尺測量其長度如圖1甲所示，可知其長度為_mm； (2)用螺旋測微器測量其直徑如圖乙所示，可知其直徑為_mm；,圖1,(3)選用多用電表的電阻“×1”擋，按正確的操作步驟測此圓柱體的電阻，表盤的示數(shù)如圖2所示，則該電阻的阻值約為_；,圖2,(4)為更精確地測量其電阻，可供選擇的器材如下： 電流表A1(量程300 mA，內(nèi)阻約為2 )； 電流表A2(量程150 mA，內(nèi)阻約為10 )； 電壓表V1(量程1 V，內(nèi)阻r1 000 )； 電壓表V2(量程15 V，內(nèi)阻約為3 000 )； 定值電阻R01 000 ； 滑動變阻器R1(最大阻值為5 )； 滑動變阻器R2(最大阻值為1 000 )； 電源E(電動勢約為4 V，內(nèi)阻r約為1 )； 開關(guān)，導線若干。,為了使測量盡量準確，測量時電表讀數(shù)不得小于其量程的，電壓表應選_，電流表應選_，滑動變阻器應選_。(均填器材代號) 根據(jù)你選擇的器材，請在線框內(nèi)畫出實驗電路圖。,解析 (1)游標卡尺讀數(shù)為50 mm3×0.05 mm50.15 mm。 (2)螺旋測微器讀數(shù)為4.5 mm20.0×0.01 mm4.700 mm。 (3)多用電表的讀數(shù)為22 。 (4),【即學即練】 1圖3、4為常用的電壓表和電流表的刻度盤，在圖3中，若選用的量程為015 V，則表的示數(shù)為_，若選用的量程為03 V，則表的示數(shù)為_。在圖4中，若選用的量程為00.6 A，則表的示數(shù)為_，若選用的量程為03 A，則表的示數(shù)為_。,圖3 圖4,解析 在圖3中，若選用的量程為015 V，則最小分度為0.5 V，讀數(shù)時應估讀到最小分度的1/5，所以讀數(shù)為10.8 V。若選用的量程為03 V，則最小分度為0.1 V，讀數(shù)時應估讀到最小分度的1/10，所以讀數(shù)為2.16 V。在圖4中，若選用的量程為00.6 A，則最小分度為0.02 A，讀數(shù)時應估讀到最小分度的1/2，所以讀數(shù)為0.16 A。若選用的量程為03 A，則最小分度為0.1 A，讀數(shù)時應估讀到最小分度的1/10，所以讀數(shù)為0.80 A。 答案 10.8 V 2.16 V 0.16 A 0.80 A,技巧二 連圖清晰、作圖規(guī)范 實物圖連接一定要清晰，不能交叉相連。描點作圖連線時要讓各點均勻分布在直線的兩側(cè)(圖線為直線)，個別明顯偏離較遠的點可以不予考慮。,【典例2】 某同學為了測量某電池的電動勢E和內(nèi)阻r，設計了如圖5甲所示的電路，已知定值電阻R020 ，電壓表V2的內(nèi)阻很大，可視為理想電壓表。 (1)根據(jù)圖甲所示電路，請在乙圖中用筆畫線代替導線，完成實物電路的連接。,圖5,(2)實驗中，該同學移動滑動變阻器滑片，讀出電壓表V1和V2的示數(shù)U1、U2數(shù)據(jù)如表格中所示。請根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在下面的虛線框內(nèi)畫出U2U1的關(guān)系圖線。,(3)由圖像可得該電池的電動勢E_V，內(nèi)阻r_。,答案 (1)如圖甲所示 (2)如圖乙所示 (3)18.0(17.918.1均對) 30.8(29.831.8均對),【即學即練】 2如圖6甲所示，是某同學設計的一個測電源電動勢和內(nèi)阻的原理圖，待測電源電動勢E、內(nèi)阻r，電壓表V的量程為3 V，內(nèi)阻非常大(可視為理想電壓表)，電阻箱R，一段電阻未知的電阻絲R0，單刀單擲開關(guān)K1，單刀雙擲開關(guān)K2，實驗步驟如下： (1)調(diào)節(jié)電阻箱的阻值為20 ，K2接到a，閉合K1，記下電壓表的讀數(shù)為2.00 V，斷開K1。,(4)根據(jù)原理圖連接實物圖丁。,圖6,答案 2.40 4.00 2.5 0.69 如圖所示,技巧三 理解原理、靈活遷移 此類實驗要求考生能將教材中分組實驗和演示實驗的實驗原理、實驗方法遷移到新的背景中，深刻理解物理概念和規(guī)律，并能靈活運用。如力學中與紙帶相關(guān)的實驗、電學設計實驗，都可考查學生運用已學過的實驗方法、原理處理新情境實驗問題的能力。,【典例3】 為測定木塊與桌面之間的動摩擦因數(shù)，小亮設計了如圖7甲所示的裝置進行實驗，實驗中，當木塊A位于水平桌面上的O點時，重物B剛好接觸地面，將A拉到P點，待B穩(wěn)定后靜止釋放，A最終滑到Q點，分別測量OP、OQ的長度為h和s，重復上述實驗，分別記錄幾組實驗數(shù)據(jù)，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出sh關(guān)系圖像如圖乙所示。,(1)實驗測得A、B的質(zhì)量分別為m0.4 kg、M0.5 kg，根據(jù)sh圖像可計算出A木塊與桌面間的動摩擦因數(shù)_(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)。 (2)實驗中，滑輪軸的摩擦會導致的測量結(jié)果_(填“偏大”、“偏小”、“不變”)。,圖7,【即學即練】 3(2014·山東濱州一模)某同學用如圖8甲所示的電路測量歐姆表的內(nèi)阻和電源電動勢(把歐姆表看成一個電源，且已選定倍率并進行了歐姆調(diào)零)。實驗器材的規(guī)格如下： 電流表A1(量程200 A，內(nèi)阻R1300 ) 電流表A2(量程30 mA，內(nèi)阻R25 ) 定值電阻R09 700 滑動變阻器R(阻值范圍050 ),(1)閉合開關(guān)S，移動滑動變阻器的滑動觸頭至某一位置，讀出電流表A1和A2的示數(shù)分別為I1和I2。多次改變滑動觸頭的位置，得到的數(shù)據(jù)見下表。,圖8,依據(jù)表中數(shù)據(jù)，作出I1I2圖線如圖乙所示；據(jù)圖可得，歐姆表內(nèi)電源的電動勢為E_V，歐姆表內(nèi)阻為r_。(結(jié)果保留3位有效數(shù)字) (2)若某次電流表A1的示數(shù)是114 A，則此時歐姆表示數(shù)為_。(結(jié)果保留3位有效數(shù)字),兩類題型 題型一 常規(guī)實驗型 常規(guī)實驗是指課本上的實驗，主要有研究勻變速直線運動、驗證力的平行四邊形定則、探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系、驗證牛頓運動定律、探究動能定理、驗證機械能守恒定律等動力學實驗以及測定金屬的電阻率、描繪小電珠的伏安特性曲線、測定電源的電動勢和內(nèi)阻等電學實驗。實驗原理的理解、實驗數(shù)據(jù)的處理、實驗誤差的分析是考查的重點與熱點。,【典例4】 (1)利用力傳感器研究“加速度與合外力的關(guān)系”的實驗裝置如圖9甲。,甲,下列關(guān)于該實驗的說法，錯誤的是_。(填選項前的字母) A做實驗之前必須平衡摩擦力 B小車的質(zhì)量必須比所掛鉤碼的質(zhì)量大得多 C應調(diào)節(jié)定滑輪的高度使細線與木板平行 D實驗開始的時候，小車最好距離打點計時器遠一點,圖9,從實驗中挑選一條點跡清晰的紙帶，每5個點取一個計數(shù)點，用刻度尺測量計數(shù)點間的距離如圖乙所示，已知打點計時器所用電源的頻率為50 Hz。從圖中所給的刻度尺上讀出A、B兩點間的距離s1_cm；該小車的加速度a_m/s2(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)，實驗中紙帶的_(填“左”或“右”)端與小車相連接。 (2)將“小電珠L、滑動變阻器、多用電表、電流表、直流穩(wěn)壓電源、開關(guān)和導線若干”連成如圖10甲所示的電路，進行“描繪小電珠的伏安特性曲線”的實驗。 閉合開關(guān)前，應將滑動變阻器的滑片P置于_(填“左”或“右”)端。 用多用電表電壓擋測量L電壓時，紅表筆應接圖甲中的_(填“a”或“b”)點。,正確連線后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)不論怎么調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，多用電表指針均不偏轉(zhuǎn)。將兩表筆改接到圖甲電路的a、c兩點，電表指針仍不偏轉(zhuǎn)，改接a、d兩點時，電表指針偏轉(zhuǎn)如圖乙所示，其示數(shù)為_V；可判定故障為d、c間電路_(填“斷路”或“短路”)。,圖10,甲、乙兩位同學用完多用電表后，分別把選擇開關(guān)放在圖11所示位置。則_的習慣好。,圖11,解析 (1)要使力傳感器測量的力等于小車受到的合力，一是必須平衡摩擦力，二是使細線與木板保持平行，但沒有必要使小車的質(zhì)量遠大于所掛鉤碼的質(zhì)量，A、C正確，B錯誤；為使測量的數(shù)據(jù)多一些，實驗開始的時候，小車最好距離打點計時器近一點，D錯誤。A、B兩點間的距離為0.70 cm，由saT2得a0.20 m/s2；小車做加速運動，相同的時間運動的位移逐漸增大，因此左端與小車相連。,(2)開始時，要使小燈泡兩端的電壓為零，滑片P應置于最左端。多用電表的紅表筆對應電壓表的正接線柱，應接電勢高處，故接a端。電壓表讀數(shù)為2.00 V，說明d、c間電路斷路。測量完后，要將選擇開關(guān)調(diào)到交流電壓的最高擋，故乙同學操作正確。 答案 (1)BD 0.70 0.20 左 (2)左 a 2.00 斷路 乙同學(“乙”也對),【即學即練】 4某學習小組為了測量一電阻Rx(約300 )，現(xiàn)有下列器材。 電流表A1(05 mA的理想電表)； 電源E：干電池(1.5 V)； 電壓表V(量程為10 V，內(nèi)阻約為3 k)； 電流表A2(010 mA，內(nèi)阻約100 )； 定值電阻R1：阻值為300 ； 定值電阻R2：阻值為10 ； 滑動變阻器R3：最大阻值為1 000 ； 滑動變阻器R4：最大阻值為20 ； 開關(guān)S、導線若干。,(1)定值電阻應選_，滑動變阻器應選_。(填寫器材字母符號) (2)畫出設計的實驗電路圖。 (3)用已知的量和實驗中測得的量表示待測電阻Rx_。,解析 (1)量程為10 V的電壓表量程太大，不能用，分析可知Rx需與A1串聯(lián)，串聯(lián)后與定值電阻并聯(lián)，用A2測并聯(lián)后的總電流，待測電阻Rx兩端的最大電壓約為U5×103×300 V1.5 V，若兩電流表均滿偏，則通過定值電阻的電流為5 mA，所以定值電阻的阻值約為300 ，定值電阻選R1；滑動變阻器R3最大阻值太大，不便于操作，因此應選用R4，采用分壓式接法接入電路。,題型二 創(chuàng)新探究型 創(chuàng)新探究實驗通常是將課本上的實驗做適當?shù)淖兓?、?chuàng)新。試題的“創(chuàng)新”點主要體現(xiàn)在：改變實驗探究的條件、改變實驗探究的結(jié)論、改變實驗探究的思路、改變實驗考查的方法、體現(xiàn)實驗探究結(jié)果的開放性、評估實驗探究的過程與結(jié)果等方面。從命題趨勢上看，實驗考查向著拓展實驗、創(chuàng)新實驗方向發(fā)展，注重考查同學們的知識遷移能力和解決實際問題的能力。,【典例5】 (2014·吉林質(zhì)檢)在研究電磁感應現(xiàn)象的過程中，某同學設計了一個如圖12所示的裝置。ABCD為一個右端開口的U形水平導軌，它所在空間有垂直于導軌平面向上的勻強磁場。導體棒AD和BC段導軌是有電阻的，其他部分電阻不計。其中BC段電阻R05 ?，F(xiàn)先讓導體棒AD在外力作用下沿導軌由靜止開始做勻加速直線運動，當導體棒速度達到某一值時，通過調(diào)整外力使導體棒立即做該速度下的勻速直線運動。若已知導體棒的長度l1 m，磁場的磁感應強度B00.6 T。,(1)現(xiàn)要用電壓表測量AD兩端的電壓值，需要將一個量程為3 V，內(nèi)阻值為5 k的電壓表V的量程擴大為6 V，需要在下面給出的電阻箱中選擇一個與電壓表V串聯(lián)，你認為應選擇_。(請?zhí)顚戇x項字母),圖12,A電阻箱(阻值范圍099 ) B電阻箱(阻值范圍0999 ) C電阻箱(阻值范圍09 999 ) (2),圖13,當導體棒的加速度a1 m/s2時，實驗者通過傳感器采集到的電壓U和時間t的多組數(shù)據(jù)，利用計算機繪制出的Ut的關(guān)系圖像如圖13所示，則可能求出導體棒AD的阻值為_。 (3)實驗者改變磁感應強度B的大小，重復上述實驗操作。記錄導體棒勻速運動時電壓表示,圖14,數(shù)U和磁感強度B的多組數(shù)據(jù)，并作出UB關(guān)系圖像如圖14所示。則在磁感強度增大的過程中導體棒最終速度變化情況為_(選填“變大”“變小”或“不變”)。,【即學即練】 5利用自由落體運動可測量重力加速度。有兩組同學分別利用圖15甲、乙所示的兩種實驗裝置進行了實驗，其中乙圖中的M為可恢復彈簧片，M與觸頭接觸，開始實驗時需要手動敲擊M斷開電路，使電磁鐵失去磁性釋放第一個小球，當前一個小球撞擊M時后一個小球被釋放。,圖15,