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(一)兩大策略破解實(shí)驗(yàn)題 策略1　細(xì)心審題——做到一“明”、二“看”、三“提取” 1.明——明確考查的知識(shí)范圍 現(xiàn)在的物理實(shí)驗(yàn)題涉及力學(xué)、電(場(chǎng)、路)磁(場(chǎng)、感)學(xué)等知識(shí)。盡管題目千變?nèi)f化,但通過仔細(xì)審題,都能直接地判斷出命題人想要考查的知識(shí)點(diǎn)和意圖。 2.看——看清實(shí)驗(yàn)題圖 實(shí)驗(yàn)題一般配有相應(yīng)的示意圖、實(shí)物圖,目的是告知實(shí)驗(yàn)器材(或部分實(shí)驗(yàn)器材)及其組裝情況,讓考生探究考查意圖。認(rèn)識(shí)這些器材在實(shí)驗(yàn)中所起的作用,便能初步勾畫實(shí)驗(yàn)過程。 3.提取——提取信息 試題總是提供諸多信息再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)情景,因此,解答時(shí)必須捕捉并提取有價(jià)值的信息,使問題迎刃而解。一般需要關(guān)注如下信息: (1)新的概念、規(guī)律、公式 一些新穎的非學(xué)生實(shí)驗(yàn)題、陌生的新知識(shí)(概念公式)應(yīng)用題、新規(guī)律驗(yàn)證題,都會(huì)為我們提供信息。要在閱讀理解的基礎(chǔ)上提取有用信息為解題服務(wù)。 (2)表格數(shù)據(jù) 通過解讀表格,了解實(shí)驗(yàn)測(cè)量的物理量,根據(jù)表格中的數(shù)據(jù),判斷相關(guān)物理量之間的關(guān)系。如正比例、反比例關(guān)系,平方還是開方關(guān)系,或者是倒數(shù)關(guān)系。根據(jù)數(shù)據(jù)描點(diǎn)作圖可以直觀反映實(shí)驗(yàn)的某種規(guī)律。 (3)新的物理圖像 實(shí)驗(yàn)題本身提供物理圖像,但這些圖像平時(shí)沒有接觸過,關(guān)鍵要明確圖像的物理意義,才能正確分析實(shí)驗(yàn)問題。 　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 例1　某同學(xué)利用如圖甲所示電路測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r,可供選擇的實(shí)驗(yàn)器材有;待測(cè)電源(電動(dòng)勢(shì)約6 V,內(nèi)阻約1 Ω),定值電阻RA(阻值10 Ω)和RB(阻值1 Ω),滑動(dòng)變阻器R(最大阻值10 Ω),電流表(量程為0~0.6 A,內(nèi)阻約1 Ω),電壓表(量程為0~5 V,內(nèi)阻約10 kΩ),開關(guān)S,導(dǎo)線若干。請(qǐng)問答下列問題: (1)圖甲為該同學(xué)設(shè)計(jì)的電路圖的一部分,將電路圖補(bǔ)充完整。 (2)圖甲中的R1應(yīng)選　　　　(填“RA”或“RB”)。 (3)改變滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值,分別記下幾組電壓表的示數(shù)U和相應(yīng)電流表的示數(shù)I;以U為縱坐標(biāo),I為橫坐標(biāo),作U-I圖線如圖乙所示,并求出U-I圖線在橫軸上的截距a和在縱軸上的截距b。請(qǐng)選用待測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)E、內(nèi)阻r、定值電阻R1和R2,寫出a、b的表達(dá)式,a=　　　　,b=　　　　,代入相應(yīng)數(shù)值即可得E和r的測(cè)量值。 答案　(1)見解析圖　(2)RA　(3)ER2+r　E 解析　(1)利用電壓表和電流表測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn),電流表內(nèi)阻與電源內(nèi)阻相差不大,所以要把電流表相對(duì)電源外接,電路圖如圖。 (2)由于滑動(dòng)變阻器最大阻值只有10 Ω,電流表量程只有0.6 A,所以需要串聯(lián)的電阻R1應(yīng)該選擇阻值為10 Ω的定值電阻RA。 (3)由閉合電路歐姆定律,得E=U+I(R2+r),變化為U=E-(R2+r)I。對(duì)照題圖乙,則有b=E,a=ER2+r。 策略2　做好四類題型——一“儀器”、二“常規(guī)”、三“創(chuàng)新”、四“結(jié)合” 近幾年高考出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)題,雖然考查形式多種多樣,但考查特點(diǎn)主要有兩個(gè),一是考查考生基本的實(shí)驗(yàn)知識(shí)和操作技能,二是考查實(shí)驗(yàn)思想、方法等綜合實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)和設(shè)計(jì)、創(chuàng)新等綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α? 題型1　基本儀器型——“細(xì)”微之處見高低 刻度尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、電流表、電壓表、多用電表都是基本儀器,要熟練掌握它們的使用方法、操作規(guī)程和讀數(shù)規(guī)則,在高考前要進(jìn)行系統(tǒng)的實(shí)際測(cè)量和讀數(shù)練習(xí),特別是游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器、電學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的讀數(shù)。此類試題難度不大,要防止在讀數(shù)的估讀、結(jié)果的有效數(shù)字和單位上出錯(cuò)。 　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 例2　(1)圖甲中游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為　　　mm,圖乙中螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為　　　mm。 (2)某同學(xué)用多用電表的歐姆擋來測(cè)量一電壓表的內(nèi)阻,如圖丙所示。先將選擇開關(guān)旋至倍率“10”擋,紅、黑表筆短接調(diào)零后進(jìn)行測(cè)量,紅表筆應(yīng)接電壓表的　　　　(填“+”或“-”)接線柱,結(jié)果發(fā)現(xiàn)歐姆表指針偏角太小,則應(yīng)將選擇開關(guān)旋至　　　　(填“1”或“100”)擋并　　　　　　　,最終測(cè)量結(jié)果如圖丁所示,則電壓表的電阻為　　　　Ω。 答案　(1)29.8　0.880　(2)-　100　重新進(jìn)行歐姆調(diào)零　3 000 解析　(1)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為29 mm+80.1 mm=29.8 mm;螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為0.5 mm+38.00.01 mm=0.880 mm。 (2)多用電表使用時(shí)要注意電流是“紅進(jìn)黑出”,電壓表中電流是從正接線柱流入的,所以多用電表的紅表筆應(yīng)接電壓表的“-”接線柱,歐姆表指針偏角太小,說明所測(cè)電阻阻值較大,應(yīng)換用大倍率擋位進(jìn)行測(cè)量,并且重新進(jìn)行歐姆調(diào)零,讀數(shù)結(jié)果為30100 Ω=3 000 Ω。 點(diǎn)評(píng)　本題易出錯(cuò)的地方有:(1)游標(biāo)卡尺讀數(shù)時(shí)不注意單位;不從游標(biāo)尺上的“0”刻度線開始讀;對(duì)齊格數(shù)估讀了一位。(2)螺旋測(cè)微器讀數(shù)時(shí)不注意固定刻度上的半毫米線;結(jié)果中舍棄了末位“0”。(3)不注意電壓表中電流的流向。(4)不能根據(jù)指針偏角情況更換倍率擋位;更換擋位后直接測(cè)量而不進(jìn)行歐姆調(diào)零。 　　題型2　常規(guī)實(shí)驗(yàn)型——“實(shí)”踐出真知 常規(guī)實(shí)驗(yàn)題主要考查教材上基本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理、器材的選擇、實(shí)驗(yàn)的操作、數(shù)據(jù)的處理和誤差分析。復(fù)習(xí)時(shí)要從領(lǐng)會(huì)實(shí)驗(yàn)原理出發(fā),全方位理解和掌握實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理、誤差分析和電學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)物圖的連接、電路圖的設(shè)計(jì)等,對(duì)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)都應(yīng)做到心中有數(shù)。 例3　某同學(xué)從家里的廢舊收音機(jī)上拆下一電學(xué)元件,其上標(biāo)注“2.5 V　1.5 W”的字樣,為描繪出該元件的伏安特性曲線,該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室找到了下列實(shí)驗(yàn)器材: A.電流表(量程是0~3 A,內(nèi)阻是0.1 Ω) B.電流表(量程是0~0.6 A,內(nèi)阻是0.5 Ω) C.電壓表(量程是0~15 V,內(nèi)阻是25 kΩ) D.電壓表(量程是0~3 V,內(nèi)阻是5 kΩ) E.滑動(dòng)變阻器(阻值范圍為0~5 Ω,額定電流為0.6 A) F.滑動(dòng)變阻器(阻值范圍為0~100 Ω,額定電流為0.6 A) G.直流電源(電動(dòng)勢(shì)E=3 V,內(nèi)阻不計(jì)) H.開關(guān)、導(dǎo)線若干 (1)為了提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確程度,電流表應(yīng)選　　　　;電壓表應(yīng)選　　　　;滑動(dòng)變阻器應(yīng)選　　　　。(以上均填寫器材代號(hào)) (2)請(qǐng)將圖甲所示實(shí)驗(yàn)電路圖補(bǔ)充完整。 (3)該同學(xué)根據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn),通過實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)如表(I和U分別表示待測(cè)元件的電流和電壓),請(qǐng)?jiān)趫D乙中描繪出該元件的伏安特性曲線。 I/A 0 0.12 0.21 0.29 0.34 0.38 0.42 0.45 0.47 0.49 0.50 U/V 0 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 答案　(1)B　D　E　(2)如圖1所示 (3)如圖2所示 解析　(1)元件的額定電壓為2.5 V,電壓表應(yīng)選D,額定電流I=1.52.5 A=0.6 A,電流表選B,為方便實(shí)驗(yàn)操作,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選小阻值范圍的,所以選E。 (2)由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,電壓與電流應(yīng)從零開始變化,滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法,元件電阻約為R=U2P=2.521.5 Ω≈4.17 Ω,電壓表內(nèi)阻為5 kΩ,電流表內(nèi)阻0.5 Ω,電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于電學(xué)元件電阻,電流表應(yīng)采用外接法。 (3)根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對(duì)應(yīng)點(diǎn),然后作出圖像。 點(diǎn)評(píng)　本實(shí)驗(yàn)以測(cè)電學(xué)元件的伏安特性曲線為載體,考查儀器的選取、實(shí)物連線及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法,做好此類題的關(guān)鍵是將常規(guī)實(shí)驗(yàn)的基本操作、數(shù)據(jù)處理熟記在心。 　　題型3　創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)型——“活”用原理,妙遷移 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)題要求考生能將教材中的學(xué)生實(shí)驗(yàn)和演示實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理、方法進(jìn)行遷移和應(yīng)用,試題新穎、能力要求高。如力學(xué)中與紙帶相關(guān)的實(shí)驗(yàn)、電學(xué)中電路的設(shè)計(jì)、計(jì)算形式的實(shí)驗(yàn)題等都可能考查學(xué)生運(yùn)用已學(xué)過的實(shí)驗(yàn)方法、原理處理新情境實(shí)驗(yàn)題的能力,做題時(shí)一定要審清題意,明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?聯(lián)想和遷移應(yīng)用相關(guān)實(shí)驗(yàn)原理。 　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 例4　某研究性學(xué)習(xí)小組用如圖甲所示裝置來測(cè)定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?主要操作過程如下: ①安裝實(shí)驗(yàn)器材,調(diào)節(jié)試管夾(小鐵球)、光電門和紙杯在同一豎直線上; ②打開試管夾,由靜止釋放小鐵球,用光電計(jì)時(shí)器記錄小鐵球在兩個(gè)光電門間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t,并用刻度尺(圖甲中未畫出)測(cè)量出兩個(gè)光電門之間的高度h,計(jì)算出小鐵球通過兩光電門間的平均速度v; ③保持光電門1的位置不變,改變光電門2的位置,重復(fù)②的操作。測(cè)出多組數(shù)據(jù),計(jì)算出對(duì)應(yīng)的平均速度v; ④畫出v-t圖像。 請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn),回答如下問題: (1)設(shè)小鐵球到達(dá)光電門1時(shí)的速度為v0,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。則小鐵球通過兩光電門間的平均速度表達(dá)式為v=　　　　(用v0、g和t表示)。 (2)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)如表: 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 1 2 3 4 5 6 h(cm) 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 t(s) 0.069 0.120 0.152 0.195 0.229 0.259 v(m/s) 1.44 1.68 1.89 2.04 2.21 2.36 　　請(qǐng)?jiān)谧鴺?biāo)系(如圖乙)中畫出v-t圖像。 (3)根據(jù)v-t圖像,可以求得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=　　　　m/s2,試管夾到光電門1的距離約為　　　　cm。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字) 答案　(1)v0+12gt　(2)如解析圖所示 (3)9.7(9.5~9.9之間均可)　6.2(6.0~6.4之間均可) 解析　(1)因?yàn)閔=v0t+12gt2,所以v=ht=v0+12gt。 (2)在坐標(biāo)系中描點(diǎn),用一條直線將這些點(diǎn)連接起來,使盡可能多的點(diǎn)在直線上,不在直線上的點(diǎn)均勻分布于直線兩側(cè)。 (3)由圖像可求出斜率k=4.84 m/s2,v0=1.10 m/s,解得g=9.7 m/s2,h1=v022g=0.062 m=6.2 cm。 點(diǎn)評(píng)　本實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新之處在于數(shù)據(jù)信息的獲取方式,利用光電門及光電計(jì)時(shí)器使數(shù)據(jù)的獲取更便捷,理解落體法測(cè)重力加速度的原理,并在不同的實(shí)驗(yàn)背景下靈活應(yīng)用是解題的關(guān)鍵。 　　題型4　數(shù)形結(jié)合型——“巧”變公式找函數(shù) 高考物理考查學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)的能力,在實(shí)驗(yàn)中體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理上,通常利用相關(guān)實(shí)驗(yàn)的原理公式進(jìn)行巧妙變形,變成和圖像信息一致的函數(shù)形式,根據(jù)圖像的斜率、截距結(jié)合函數(shù)關(guān)系式得出所需的數(shù)據(jù)。 　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 例5　根據(jù)閉合電路歐姆定律,用圖甲所示電路可以測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。圖中R0是定值電阻,通過改變R的阻值,測(cè)出R0兩端的對(duì)應(yīng)電壓U,對(duì)所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,就可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量目的。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在1U-R坐標(biāo)系中描出坐標(biāo)點(diǎn),如圖丙所示,已知R0=150 Ω。試完成下列問題: (1)請(qǐng)根據(jù)原理圖將圖乙中的實(shí)物圖連接好。 (2)在圖丙中畫出1U-R關(guān)系圖線。 (3)圖線的斜率是　　　　V-1Ω-1,由此可得電池電動(dòng)勢(shì)E=　　　　V。 答案　(1)(2)見解析　(3)0.004 5(0.004 3~0.004 7均對(duì))　1.48(1.46~1.50均對(duì)) 解析　(1)所連實(shí)物圖如圖a所示。 (2)所畫的圖像如圖b所示。 (3)根據(jù)閉合電路歐姆定律有E=U+UR0(r+R),即:1U=1R0ER+(1+rR0)1E,由圖b可知斜率k=1R0E=0.004 5 V-1Ω-1,則E=1.48 V。 點(diǎn)評(píng)　數(shù)形結(jié)合法是指將圖像及函數(shù)相結(jié)合的一種方式,重點(diǎn)是公式的變形,如本題中將閉合電路歐姆定律公式變形為y=kx+b的形式對(duì)應(yīng)圖像中的各物理量。