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解題能力講座(三)——破解高考實(shí)驗(yàn)題的方法技巧,近幾年高考出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)試題，雖然形式多樣，但考查特點(diǎn)主要有兩個(gè)，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(diǎn)是實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)儀器選擇、電路連接、實(shí)驗(yàn)操作(理論)及數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)拓展等。 在高考實(shí)驗(yàn)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(zhǔn)確讀數(shù) 實(shí)驗(yàn)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(biāo)卡尺、秒表、電阻箱因?yàn)楸旧順?gòu)造情況不需要估讀。,【典例1】 (2014·山東德州一模)某同學(xué)要測(cè)量一個(gè)由均勻新材料制成的圓柱體的電阻率ρ。步驟如下： (1)游標(biāo)卡尺測(cè)量其長度如圖1甲所示，可知其長度為________mm； (2)用螺旋測(cè)微器測(cè)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(cè)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________Ω；,圖2,(4)為更精確地測(cè)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 Ω)； 電流表A2(量程150 mA，內(nèi)阻約為10 Ω)； 電壓表V1(量程1 V，內(nèi)阻r＝1 000 Ω)； 電壓表V2(量程15 V，內(nèi)阻約為3 000 Ω)； 定值電阻R0＝1 000 Ω； 滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值為5 Ω)； 滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值為1 000 Ω)； 電源E(電動(dòng)勢(shì)約為4 V，內(nèi)阻r約為1 Ω)； 開關(guān)，導(dǎo)線若干。,為了使測(cè)量盡量準(zhǔn)確，測(cè)量時(shí)電表讀數(shù)不得小于其量程的，電壓表應(yīng)選____，電流表應(yīng)選____，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選____。(均填器材代號(hào)) 根據(jù)你選擇的器材，請(qǐng)?jiān)诰€框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。,,解析 (1)游標(biāo)卡尺讀數(shù)為50 mm＋3×0.05 mm＝50.15 mm。 (2)螺旋測(cè)微器讀數(shù)為4.5 mm＋20.0×0.01 mm＝4.700 mm。 (3)多用電表的讀數(shù)為22 Ω。 (4),,【即學(xué)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0～15 V，則表的示數(shù)為________，若選用的量程為0～3 V，則表的示數(shù)為________。在圖4中，若選用的量程為0～0.6 A，則表的示數(shù)為________，若選用的量程為0～3 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0～15 V，則最小分度為0.5 V，讀數(shù)時(shí)應(yīng)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0～3 V，則最小分度為0.1 V，讀數(shù)時(shí)應(yīng)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0～0.6 A，則最小分度為0.02 A，讀數(shù)時(shí)應(yīng)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0～3 A，則最小分度為0.1 A，讀數(shù)時(shí)應(yīng)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(shí)物圖連接一定要清晰，不能交叉相連。描點(diǎn)作圖連線時(shí)要讓各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)(圖線為直線)，個(gè)別明顯偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)可以不予考慮。,【典例2】 某同學(xué)為了測(cè)量某電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r，設(shè)計(jì)了如圖5甲所示的電路，已知定值電阻R0＝20 Ω，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(qǐng)?jiān)谝覉D中用筆畫線代替導(dǎo)線，完成實(shí)物電路的連接。,圖5,(2)實(shí)驗(yàn)中，該同學(xué)移動(dòng)滑動(dòng)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(qǐng)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在下面的虛線框內(nèi)畫出U2－U1的關(guān)系圖線。,,(3)由圖像可得該電池的電動(dòng)勢(shì)E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω。,答案 (1)如圖甲所示 (2)如圖乙所示 (3)18.0(17.9～18.1均對(duì)) 30.8(29.8～31.8均對(duì)),【即學(xué)即練】 2．如圖6甲所示，是某同學(xué)設(shè)計(jì)的一個(gè)測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的原理圖，待測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)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(shí)驗(yàn)步驟如下： (1)調(diào)節(jié)電阻箱的阻值為20 Ω，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(shí)物圖丁。,圖6,答案 ②2.40 4.00 ③2.5 0.69 ④如圖所示,技巧三 理解原理、靈活遷移 此類實(shí)驗(yàn)要求考生能將教材中分組實(shí)驗(yàn)和演示實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)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(yùn)用。如力學(xué)中與紙帶相關(guān)的實(shí)驗(yàn)、電學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，都可考查學(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)問題的能力。,【典例3】 為測(cè)定木塊與桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，小亮設(shè)計(jì)了如圖7甲所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)木塊A位于水平桌面上的O點(diǎn)時(shí)，重物B剛好接觸地面，將A拉到P點(diǎn)，待B穩(wěn)定后靜止釋放，A最終滑到Q點(diǎn)，分別測(cè)量OP、OQ的長度為h和s，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，分別記錄幾組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出s－h(huán)關(guān)系圖像如圖乙所示。,(1)實(shí)驗(yàn)測(cè)得A、B的質(zhì)量分別為m＝0.4 kg、M＝0.5 kg，根據(jù)s－h(huán)圖像可計(jì)算出A木塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝________(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)。 (2)實(shí)驗(yàn)中，滑輪軸的摩擦?xí)?dǎo)致μ的測(cè)量結(jié)果________(填“偏大”、“偏小”、“不變”)。,圖7,,【即學(xué)即練】 3．(2014·山東濱州一模)某同學(xué)用如圖8甲所示的電路測(cè)量歐姆表的內(nèi)阻和電源電動(dòng)勢(shì)(把歐姆表看成一個(gè)電源，且已選定倍率并進(jìn)行了歐姆調(diào)零)。實(shí)驗(yàn)器材的規(guī)格如下： 電流表A1(量程200 μA，內(nèi)阻R1＝300 Ω) 電流表A2(量程30 mA，內(nèi)阻R2＝5 Ω) 定值電阻R0＝9 700 Ω 滑動(dòng)變阻器R(阻值范圍0～50 Ω),(1)閉合開關(guān)S，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)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(dòng)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I1－I2圖線如圖乙所示；據(jù)圖可得，歐姆表內(nèi)電源的電動(dòng)勢(shì)為E＝________V，歐姆表內(nèi)阻為r＝________Ω。(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 μA，則此時(shí)歐姆表示數(shù)為________Ω。(結(jié)果保留3位有效數(shù)字),,兩類題型 題型一 常規(guī)實(shí)驗(yàn)型 常規(guī)實(shí)驗(yàn)是指課本上的實(shí)驗(yàn)，主要有研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)、驗(yàn)證力的平行四邊形定則、探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系、驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律、探究動(dòng)能定理、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律等動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)以及測(cè)定金屬的電阻率、描繪小電珠的伏安特性曲線、測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻等電學(xué)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)原理的理解、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理、實(shí)驗(yàn)誤差的分析是考查的重點(diǎn)與熱點(diǎn)。,【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(shí)驗(yàn)裝置如圖9甲。,甲,①下列關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的說法，錯(cuò)誤的是________。(填選項(xiàng)前的字母) A．做實(shí)驗(yàn)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(yīng)調(diào)節(jié)定滑輪的高度使細(xì)線與木板平行 D．實(shí)驗(yàn)開始的時(shí)候，小車最好距離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器遠(yuǎn)一點(diǎn),圖9,②從實(shí)驗(yàn)中挑選一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，用刻度尺測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖乙所示，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(diǎn)間的距離s1＝________cm；該小車的加速度a＝________m/s2(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)，實(shí)驗(yàn)中紙帶的____(填“左”或“右”)端與小車相連接。 (2)將“小電珠L、滑動(dòng)變阻器、多用電表、電流表、直流穩(wěn)壓電源、開關(guān)和導(dǎo)線若干”連成如圖10甲所示的電路，進(jìn)行“描繪小電珠的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)。 ①閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P置于____(填“左”或“右”)端。 ②用多用電表電壓擋測(cè)量L電壓時(shí)，紅表筆應(yīng)接圖甲中的____(填“a”或“b”)點(diǎn)。,③正確連線后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)不論怎么調(diào)節(jié)滑動(dòng)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(diǎn)，電表指針仍不偏轉(zhuǎn)，改接a、d兩點(diǎn)時(shí)，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10,④甲、乙兩位同學(xué)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(xí)慣好。,圖11,解析 (1)①要使力傳感器測(cè)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(xì)線與木板保持平行，但沒有必要使小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于所掛鉤碼的質(zhì)量，A、C正確，B錯(cuò)誤；為使測(cè)量的數(shù)據(jù)多一些，實(shí)驗(yàn)開始的時(shí)候，小車最好距離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器近一點(diǎn)，D錯(cuò)誤。②A、B兩點(diǎn)間的距離為0.70 cm，由Δs＝aT2得a＝0.20 m/s2；小車做加速運(yùn)動(dòng)，相同的時(shí)間運(yùn)動(dòng)的位移逐漸增大，因此左端與小車相連。,(2)①開始時(shí)，要使小燈泡兩端的電壓為零，滑片P應(yīng)置于最左端。②多用電表的紅表筆對(duì)應(yīng)電壓表的正接線柱，應(yīng)接電勢(shì)高處，故接a端。③電壓表讀數(shù)為2.00 V，說明d、c間電路斷路。④測(cè)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(xué)操作正確。 答案 (1)①BD ②0.70 0.20 左 (2)①左 ②a ③2.00 斷路 ④乙同學(xué)(“乙”也對(duì)),【即學(xué)即練】 4．某學(xué)習(xí)小組為了測(cè)量一電阻Rx(約300 Ω)，現(xiàn)有下列器材。 電流表A1(0～5 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 kΩ)； 電流表A2(0～10 mA，內(nèi)阻約100 Ω)； 定值電阻R1：阻值為300 Ω； 定值電阻R2：阻值為10 Ω； 滑動(dòng)變阻器R3：最大阻值為1 000 Ω； 滑動(dòng)變阻器R4：最大阻值為20 Ω； 開關(guān)S、導(dǎo)線若干。,(1)定值電阻應(yīng)選________，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選________。(填寫器材字母符號(hào)) (2)畫出設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖。 (3)用已知的量和實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的量表示待測(cè)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(cè)并聯(lián)后的總電流，待測(cè)電阻Rx兩端的最大電壓約為U＝5×10－3×300 V＝1.5 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 Ω，定值電阻選R1；滑動(dòng)變阻器R3最大阻值太大，不便于操作，因此應(yīng)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(shí)驗(yàn)通常是將課本上的實(shí)驗(yàn)做適當(dāng)?shù)淖兓?chuàng)新。試題的“創(chuàng)新”點(diǎn)主要體現(xiàn)在：改變實(shí)驗(yàn)探究的條件、改變實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)論、改變實(shí)驗(yàn)探究的思路、改變實(shí)驗(yàn)考查的方法、體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果的開放性、評(píng)估實(shí)驗(yàn)探究的過程與結(jié)果等方面。從命題趨勢(shì)上看，實(shí)驗(yàn)考查向著拓展實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方向發(fā)展，注重考查同學(xué)們的知識(shí)遷移能力和解決實(shí)際問題的能力。,【典例5】 (2014·吉林質(zhì)檢)在研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的過程中，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)如圖12所示的裝置。ABCD為一個(gè)右端開口的U形水平導(dǎo)軌，它所在空間有垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。導(dǎo)體棒AD和BC段導(dǎo)軌是有電阻的，其他部分電阻不計(jì)。其中BC段電阻R0＝5 Ω?，F(xiàn)先讓導(dǎo)體棒AD在外力作用下沿導(dǎo)軌由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)體棒速度達(dá)到某一值時(shí)，通過調(diào)整外力使導(dǎo)體棒立即做該速度下的勻速直線運(yùn)動(dòng)。若已知導(dǎo)體棒的長度l＝1 m，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0＝0.6 T。,(1)現(xiàn)要用電壓表測(cè)量AD兩端的電壓值，需要將一個(gè)量程為3 V，內(nèi)阻值為5 kΩ的電壓表V的量程擴(kuò)大為6 V，需要在下面給出的電阻箱中選擇一個(gè)與電壓表V串聯(lián)，你認(rèn)為應(yīng)選擇________。(請(qǐng)?zhí)顚戇x項(xiàng)字母),圖12,A．電阻箱(阻值范圍0～99 Ω) B．電阻箱(阻值范圍0～999 Ω) C．電阻箱(阻值范圍0～9 999 Ω) (2),圖13,當(dāng)導(dǎo)體棒的加速度a＝1 m/s2時(shí)，實(shí)驗(yàn)者通過傳感器采集到的電壓U和時(shí)間t的多組數(shù)據(jù)，利用計(jì)算機(jī)繪制出的U－t的關(guān)系圖像如圖13所示，則可能求出導(dǎo)體棒AD的阻值為______Ω。 (3)實(shí)驗(yàn)者改變磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)操作。記錄導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)電壓表示,圖14,數(shù)U和磁感強(qiáng)度B的多組數(shù)據(jù)，并作出U－B關(guān)系圖像如圖14所示。則在磁感強(qiáng)度增大的過程中導(dǎo)體棒最終速度變化情況為________(選填“變大”“變小”或“不變”)。,,【即學(xué)即練】 5．利用自由落體運(yùn)動(dòng)可測(cè)量重力加速度。有兩組同學(xué)分別利用圖15甲、乙所示的兩種實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，其中乙圖中的M為可恢復(fù)彈簧片，M與觸頭接觸，開始實(shí)驗(yàn)時(shí)需要手動(dòng)敲擊M斷開電路，使電磁鐵失去磁性釋放第一個(gè)小球，當(dāng)前一個(gè)小球撞擊M時(shí)后一個(gè)小球被釋放。,圖15,,