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題型二實驗題,題型分析,增分策略,高考中的實驗一般包含一個力學(xué)實驗題和一個電學(xué)實驗題(不分先后),總分值為15分,涵蓋測量型實驗、驗證型實驗和探究型實驗等。小實驗在前,一般難度較小;大實驗在后,有一定難度?？疾榈膶嶒炓话闶窃谛抡n標要求的實驗基礎(chǔ)上進行了重組或創(chuàng)新,增加了對物理問題定性分析的設(shè)問和開放性設(shè)問,側(cè)重考查實驗設(shè)計能力、實驗探究能力、對圖象的分析解讀能力及創(chuàng)新和遷移能力。,題型分析,增分策略,1.要明確考查知識范圍現(xiàn)在的物理實驗題涉及力學(xué)、電(場、路)磁(場、感)學(xué)等知識。盡管題目千變?nèi)f化,但通過仔細審題,一定能直接判斷出命題人想要考查的知識點和意圖。2.要看清實驗題圖實驗題一般配有相應(yīng)的示意圖、實物圖,實質(zhì)是告知實驗儀器(或部分)及其組裝情況,讓考生琢磨考查意圖。只有看清了實驗題圖,才能有身臨其境的感覺。認識圖中器材在實驗中所起的作用,便能初步勾畫實驗過程。,題型分析,增分策略,3.要捕捉并提取信息試題總是通過提供諸多信息從而再現(xiàn)實驗情景,因此,必須捕捉并提取有價值的信息,才能使問題迎刃而解。一般需要關(guān)注如下信息:(1)新的概念、規(guī)律、公式。一些新穎的實驗題、陌生的應(yīng)用題、新規(guī)律驗證題,都提供眾多信息。在閱讀理解的基礎(chǔ)上提取有用信息為解題服務(wù)。(2)新的表格數(shù)據(jù)。通過解讀表格,了解實驗測量的物理量;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。如正比例關(guān)系、反比例關(guān)系、二次方或開方關(guān)系以及倒數(shù)關(guān)系;根據(jù)數(shù)據(jù)描點作圖,直觀反映實驗的某種規(guī)律。(3)新的物理圖象。實驗題本身提供了物理圖象,但這些圖象以前沒有接觸過,關(guān)鍵是要明確圖象的物理意義,幫助正確分析實驗問題。,題型分析,增分策略,4.注意事項實驗題雖然不難,但為了提高區(qū)分度,閱卷很嚴,很容易造成丟分,也就成為廣大考生能夠拉開分數(shù)的陣地。在做實驗題時要注意以下幾點:(1)深刻理解實驗的原理,掌握實驗的思想方法。(2)實驗中觀察和發(fā)現(xiàn)實驗操作的步驟和需要注意的事項。(3)儀器的讀數(shù)包括是否估讀(有的儀器必須估讀,如刻度尺、螺旋測微器;有的儀器不用估讀,如游標卡尺、電阻箱)、有效數(shù)字及單位。(4)電學(xué)實驗中由電路圖連接實物圖時“+”“-”接線柱的正確接法。(5)通過計算或者圖象處理數(shù)據(jù)時要格外細心。(6)明確實驗中的誤差來源。,一,二,一、力學(xué)實驗核心整合一、力學(xué)實驗要點提煉,一,二,一,二,二、實驗數(shù)據(jù)的記錄與處理1.系統(tǒng)誤差和偶然誤差(1)系統(tǒng)誤差的特點是測量值總是有規(guī)律地朝著某一方向偏離真實值(測量值總是偏大或總是偏小)。系統(tǒng)誤差的主要來源是儀器本身不夠精確、實驗原理方法不夠完善。(2)偶然誤差是由于偶然因素的影響,造成測量值的無規(guī)則起伏,有時偏大、有時偏小?？捎枚啻螠y量求平均值的方法減小偶然誤差。,一,二,2.有效數(shù)字:帶有一位不準確數(shù)字的近似數(shù)字(1)凡是用測量儀器直接測量的結(jié)果,讀數(shù)一般要求在讀出儀器最小刻度所在位的數(shù)值(可靠數(shù)字)后,再向下估讀一位(不可靠數(shù)字),不受有效數(shù)字位數(shù)的限制。(2)間接測量的有效數(shù)字運算不作要求,運算結(jié)果一般可用2~3位有效數(shù)字表示。,一,二,3.儀器讀數(shù)(1)使用刻度尺、彈簧測力計、溫度計、電流表、電壓表等儀器時,凡是最小刻度是10分度的,要求讀到最小刻度后再把最小刻度10等分估讀一位(估讀的這位是不可靠數(shù)字,卻是有效數(shù)字的不可缺少的組成部分);而最小刻度是5(或2)分度的,則把最小刻度按5(或2)等分估讀一位。例如圖甲中用毫米刻度尺測量物體長度為6.50cm;圖乙中電壓表用15V量程時最小刻度為0.5V,讀作5.5V+0.2V(5等分估讀)=5.7V。,一,二,(2)游標卡尺、停表、電阻箱由于本身構(gòu)造的原因不需要估讀,歐姆表因為本身測量值就不準確,因此不需要估讀。,一,二,4.實驗數(shù)據(jù)的處理方法(1)列表法:在記錄和處理數(shù)據(jù)時,為了簡單而明確地表示出有關(guān)物理量之間的對應(yīng)關(guān)系,將數(shù)據(jù)填寫在適當?shù)谋砀駜?nèi),稱為列表法。列表法不但可以減少或避免錯誤,便于發(fā)現(xiàn)問題和分析問題,而且有助于找出各物理量之間的變化規(guī)律。分析表格中的記錄數(shù)據(jù)時一般先找出相同量,再分析其他量的數(shù)據(jù)關(guān)系。制作表格要求簡單明了,用符號標明各物理量并寫明單位,所列數(shù)據(jù)要符合有效數(shù)字的有關(guān)規(guī)定。,一,二,(2)平均值法:把測定的若干組數(shù)相加求和,然后除以測量次數(shù)。(3)作圖法:用作圖法處理實驗數(shù)據(jù)是物理實驗中最常用的方法之一,其優(yōu)點是直觀、簡便,有減小偶然誤差的效果。由圖線的斜率、截距、包圍面積等可以研究物理量之間的變化關(guān)系,找出規(guī)律。,一,二,熱點例析例1圖甲是利用打點計時器測量小車沿斜面下滑時所受阻力的示意圖。小車拖著紙帶在斜面上下滑時,打出的一段紙帶如圖乙所示,其中O為小車開始運動時打出的點,設(shè)小車在斜面上運動時所受阻力恒定。,一,二,(1)已知打點計時器使用的交變電流頻率為50Hz,由紙帶分析可知小車下滑的加速度a=m/s2,打E點時小車速度vE=m/s(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字);(2)為了求出小車在下滑過程中所受的阻力,可運用牛頓運動定律或動能定理求解,現(xiàn)要求必須用牛頓運動定律求解,除知道小車下滑的加速度a、小車質(zhì)量m、重力加速度g、斜面的長度l外,利用刻度尺、三角板還需要測量的物理量有,阻力的表達式為(用字母表示)。,一,二,一,二,一,二,拓展訓(xùn)練1(2016全國Ⅰ卷),某同學(xué)用圖甲所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律,其中打點計時器的電源為交流電源,可以使用的頻率有20Hz、30Hz和40Hz。打出紙帶的一部分如圖乙所示。,該同學(xué)在實驗中沒有記錄交變電流的頻率f,需要用實驗數(shù)據(jù)和其他題給條件進行推算。(1)若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落,利用f和圖乙中給出的物理量可以寫出:在打點計時器打出B點時,重物下落的速度大小為,打出C點時重物下落的速度大小為,重物下落的加速度大小為。(2)已測得s1=8.89cm,s2=9.50cm,s3=10.10cm;當?shù)刂亓铀俣却笮?.80m/s2,實驗中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1%。由此推算出f為Hz。,一,二,一,二,一,二,例2(2017全國卷Ⅱ)某同學(xué)研究在固定斜面上運動物體的平均速度、瞬時速度和加速度之間的關(guān)系。使用的器材有:斜面、滑塊、長度不同的矩形擋光片、光電計時器。實驗步驟如下:①如圖甲所示,將光電門固定在斜面下端附近;將一擋光片安裝在滑塊上,記下?lián)豕馄岸讼鄬τ谛泵娴奈恢?令滑塊從斜面上方由靜止開始下滑;,一,二,②當滑塊上的擋光片經(jīng)過光電門時,用光電計時器測得光線被擋光片遮住的時間Δt;③用Δs表示擋光片沿運動方向的長度(如圖乙所示),表示滑塊在擋光片遮住光線的Δt時間內(nèi)的平均速度大小,求出;④將另一擋光片換到滑塊上,使滑塊上的擋光片前端與①中位置相同,令滑塊由靜止開始下滑,重復(fù)步驟②、③;⑤多次重復(fù)步驟④;,一,二,一,二,完成下列填空:(1)用a表示滑塊下滑的加速度大小,用vA表示擋光片前端到達光電門時滑塊的瞬時速度大小,則與vA、a和Δt的關(guān)系式為=。(2)由圖丙可求得,vA=cm/s,a=cm/s2。(結(jié)果保留3位有效數(shù)字),一,二,例3在探究彈簧的彈力與彈簧伸長量之間關(guān)系的實驗中,所用裝置如圖所示,將輕彈簧的一端固定,另一端與力傳感器連接,其伸長量通過刻度尺測得,某同學(xué)的實驗數(shù)據(jù)列于下表中。,一,二,(1)以x為橫坐標、F為縱坐標,在下面的坐標系中描繪出能正確反映這一彈簧的彈力與伸長量間關(guān)系的圖線。(2)由圖線求得這一彈簧的勁度系數(shù)為。(保留三位有效數(shù)字),一,二,答案(1)如圖所示(2)75.0N/m,解析本題考查探究彈簧的彈力與彈簧伸長量之間關(guān)系的實驗,意在考查學(xué)生利用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)的能力。作圖時,注意測量數(shù)據(jù)的范圍與圖的大小,盡量利用實驗測得的數(shù)據(jù)把圖準確、清晰地展現(xiàn)出來。由胡克定律可知,彈簧的勁度系數(shù),一,二,拓展訓(xùn)練2某實驗小組利用彈簧測力計和刻度尺,測量滑塊在木板上運動的最大速度。,一,二,實驗步驟:①用彈簧測力計測量橡皮泥和滑塊的總重力,記作G。②將裝有橡皮泥的滑塊放在水平木板上,通過水平細繩和固定的彈簧測力計相連,如圖甲所示。在A端向右拉動木板,待彈簧測力計示數(shù)穩(wěn)定后,將讀數(shù)記作F。③改變滑塊上橡皮泥的質(zhì)量,重復(fù)步驟①②。實驗數(shù)據(jù)如表所示:,④如圖乙所示,將木板固定在水平桌面上,滑塊置于木板上左端C處,細繩跨過定滑輪分別與滑塊和重物P連接,保持滑塊靜止,測量重物P離地面的高度h。,一,二,⑤滑塊由靜止釋放后開始運動并最終停在木板上的D點(未與滑輪碰撞),測量C、D間的距離l。完成下列作圖和填空:,一,二,(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在給定坐標紙上作出F-G圖線。(2)由圖線求得滑塊和木板間的動摩擦因數(shù)μ=(保留兩位有效數(shù)字)。(3)滑塊最大速度的大小v=(用h、l、μ和重力加速度g表示)。,一,二,答案(1)如圖所示。,(2)0.40(0.38~0.42均正確),一,二,解析(1)由F=μG可知F-G圖線應(yīng)為一條直線,因此應(yīng)畫一條直線盡可能通過較多的點。(2)由F=μG知,動摩擦因數(shù)μ等于圖中直線的斜率,求得μ=0.40(0.38~0.42均正確)。(3)懸掛物P落地之前,滑塊受到細繩拉力和摩擦力作用在木板上加速,位移為h;懸掛物P落地后,滑塊只在摩擦力的作用下做減速運動,位移為l-h。懸掛物P落地瞬間,滑塊速度最大。根據(jù)滑塊減速階段的運動得v2=2a(l-h),μmg=ma,解得。,一,二,二、電學(xué)實驗核心整合一、電學(xué)實驗要點提煉,一,二,一,二,二、電學(xué)儀器的選擇1.電源的選擇:一般根據(jù)待測電阻的額定電流或額定電壓選擇符合需要的直流電源。2.電表的選擇:一般根據(jù)電源的電動勢或待測用電器的額定電壓選擇電壓表;根據(jù)待測電流的最大電流選擇電流表。電表的指針擺動的幅度較大,一般應(yīng)使指針能達到半偏左右。,一,二,三、伏安法測電阻問題兩種接法的比較,一,二,一,二,四、滑動變阻器的兩種接法及其選擇注:忽略電源的內(nèi)阻,RP為滑動變阻器的最大阻值。,一,二,一,二,熱點例析例1利用電流表和電壓表測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻。要求盡量減小實驗誤差。(1)應(yīng)該選擇的實驗電路是圖甲中的(選填“A”或“B”)。,一,二,(2)現(xiàn)有電流表(0~0.6A)、開關(guān)和導(dǎo)線若干,以及以下器材:A.電壓表(0~15V)B.電壓表(0~3V)C.滑動變阻器(0~50Ω)D.滑動變阻器(0~500Ω)實驗中電壓表應(yīng)選用;滑動變阻器應(yīng)選用。(選填相應(yīng)器材前的字母),一,二,(3)某位同學(xué)記錄的6組數(shù)據(jù)如表所示,其中5組數(shù)據(jù)的對應(yīng)點已經(jīng)標在圖乙的坐標紙上,請標出余下一組數(shù)據(jù)的對應(yīng)點,并畫出U-I圖線。,乙,一,二,(4)根據(jù)(3)中所畫圖線可得出干電池的電動勢E=V,內(nèi)阻r=Ω。(5)實驗中,隨著滑動變阻器滑片的移動,電壓表的示數(shù)U及干電池的輸出功率P都會發(fā)生變化。圖丙的各示意圖中正確反映P-U關(guān)系的是。,一,二,答案(1)A(2)BC(3)如圖所示(4)1.50(1.49~1.51)0.83(0.81~0.85)(5)C,一,二,解析(1)由于干電池內(nèi)阻很小,與電流表內(nèi)阻相差不大,若選B圖,則測量值為電源內(nèi)阻與電流表內(nèi)阻之和,誤差較大,故選A圖。(2)干電池的電壓一般為1.5V左右,為減小誤差,選擇量程與之接近的3V的電壓表;實驗中,滑動變阻器為限流式接法,電源內(nèi)阻一般為幾歐姆,應(yīng)選擇最大阻值為50Ω的滑動變阻器。(3)根據(jù)數(shù)據(jù)點排列趨勢,可知圖線為直線,且第三個點誤差較大,應(yīng)該舍去。畫圖時,應(yīng)使數(shù)據(jù)點盡可能均勻分布在所畫直線兩邊且盡可能靠近所畫的直線(見答案圖)。(4)根據(jù)U=E-Ir可知,電源的電動勢等于U-I圖象縱軸的截距,約為1.50V(1.49~1.51V皆可),內(nèi)阻等于U-I圖象斜率的絕對值,計算時在直線上取相距較遠的兩點的坐標來計算,約為0.83Ω(0.81~0.85Ω皆可)。,一,二,一,二,拓展訓(xùn)練1(2017全國卷Ⅲ)圖甲為某同學(xué)組裝完成的簡易多用電表的電路圖。圖中E是電池;R1、R2、R3、R4和R5是固定電阻,R6是可變電阻;表頭G的滿偏電流為250μA,內(nèi)阻為480Ω。虛線方框內(nèi)為換擋開關(guān),A端和B端分別與兩表筆相連。該多用電表有5個擋位,5個擋位為:直流電壓1V擋和5V擋,直流電流1mA擋和2.5mA擋,歐姆100Ω擋。,一,二,(1)圖甲中的A端與(填“紅”或“黑”)色表筆相連接。(2)關(guān)于R6的使用,下列說法正確的是(填正確答案標號)。A.在使用多用電表之前,調(diào)整R6使電表指針指在表盤左端電流“0”位置B.使用歐姆擋時,先將兩表筆短接,調(diào)整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置C.使用電流擋時,調(diào)整R6使電表指針盡可能指在表盤右端電流最大位置(3)根據(jù)題給條件可得R1+R2=Ω,R4=Ω。(4)某次測量時該多用電表指針位置如圖乙所示。若此時B端是與“1”相連的,則多用電表讀數(shù)為;若此時B端是與“3”相連的,則讀數(shù)為;若此時B端是與“5”相連的,則讀數(shù)為。(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字),一,二,答案(1)黑(2)B(3)160880(4)1.47mA或1.48mA1.10103Ω2.93V或2.94V解析(1)根據(jù)電流從紅色表筆進入多用電表,結(jié)合歐姆擋知,A與黑色表筆相連。(2)在使用多用電表之前,調(diào)節(jié)機械定位螺絲使電表指針指在表盤左端電流“0”位置,A選項錯;使用歐姆擋時,將兩表筆短接,調(diào)整R0進行歐姆調(diào)零,B選項正確;電流擋中電路與R6無關(guān),C選項錯。(3)當B端接“2”時,電流表的量程為1mA,此時,R1、R2串聯(lián)后與表頭并聯(lián),R1+R2承擔的電流為I-Ig=0.75mA,由IgRg=(I-Ig)(R1+R2),可得R1+R2=160Ω;當B端接“4”時,電壓表量程為1V,表頭與R4串聯(lián),表頭部分承擔的電壓Ug=IgRg=25010-6480V=0.12V,故R4承擔的電壓為0.88V,所以,一,二,(4)B端與“1”連接時,電流表量程為2.5mA,表盤上每1小格表示0.05mA,指針約在第29.3格,則電流表讀數(shù)為1.47mA;B端與“3”連接時,多用電表為歐姆表,示數(shù)為R=11100Ω=1100Ω;B端與“5”連接時,多用電表為量程5V的電壓表,每1小格表示0.1V,則讀數(shù)為2.93V。,一,二,例2(2018全國卷Ⅲ)一課外實驗小組用如圖所示的電路測量某待測電阻Rx的阻值,圖中R0為標準定值電阻(R0=20.0Ω);V可視為理想電壓表;S1為單刀開關(guān),S2為單刀雙擲開關(guān);E為電源;R為滑動變阻器。采用如下步驟完成實驗:(1)按照實驗原理線路圖甲,將圖乙中實物連線;,一,二,(2)將滑動變阻器滑動端置于適當?shù)奈恢?閉合S1;(3)將開關(guān)S2擲于1端,改變滑動變阻器滑動端的位置,記下此時電壓表V的示數(shù)U1;然后將S2擲于2端,記下此時電壓表V的示數(shù)U2;(4)待測電阻阻值的表達式Rx=(用R0、U1、U2表示);(5)重復(fù)步驟(3),得到如下數(shù)據(jù):(6)利用上述5次測量所得的平均值,求得Rx=Ω。(保留1位小數(shù)),一,二,解析:(1)解除對A的鎖定后,A加速上升,B和C加速下降,加速度a大小相等,設(shè)輕繩對A和B的拉力大小為FT,由牛頓第二定律得,一,二,(3)設(shè)C落地后A繼續(xù)上升h時速度為零,此時B未觸C,A和B組成的系統(tǒng)滿足,一,二,拓展訓(xùn)練2小明同學(xué)通過實驗探究某一金屬電阻的阻值R隨溫度t的變化關(guān)系。已知該金屬電阻在常溫下的阻值約10Ω,R隨t的升高而增大。實驗電路如圖所示,控溫箱用以調(diào)節(jié)金屬電阻的溫度。,一,二,實驗時閉合開關(guān)S,先將開關(guān)K與1端閉合,調(diào)節(jié)控溫箱,使金屬電阻的溫度逐漸升高,分別記下溫度t1,t2,…時電流表的相應(yīng)示數(shù)I1,I2,…。然后將開關(guān)K與2端閉合,調(diào)節(jié)電阻箱使電流表的示數(shù)再次為I1,I2,…,分別記下電阻箱相應(yīng)的示數(shù)R1,R2,…。(1)有以下兩種電流表,實驗電路中應(yīng)選用。A.量程0~100mA,內(nèi)阻約2ΩB.量程0~0.6A,內(nèi)阻可忽略(2)實驗過程中,要將電阻箱的阻值由9.9Ω調(diào)節(jié)至10.0Ω,需旋轉(zhuǎn)圖中電阻箱的旋鈕“a”“b”“c”,正確的操作順序是。①將旋鈕a由“0”旋轉(zhuǎn)至“1”②將旋鈕b由“9”旋轉(zhuǎn)至“0”③將旋鈕c由“9”旋轉(zhuǎn)至“0”,一,二,(3)實驗記錄的t和R的數(shù)據(jù)見下表:,請根據(jù)表中數(shù)據(jù),在方格紙上作出R-t圖線。由圖線求得R隨t的變化關(guān)系為R=Ω。,一,二,答案(1)A(2)①②③(或①③②)(3)見解析圖0.04Ω/℃t+8.8解析(1)由題干知常溫下金屬電阻阻值約為R=10Ω,由實驗電路知電路中最大電流約為I==150mA,通過調(diào)節(jié)滑動變阻器可控制電路中的最大電流為100mA,故選A電流表。(2)實驗過程中,為保護電路各元件,調(diào)節(jié)電阻箱阻值時應(yīng)遵循從大到小的順序調(diào)節(jié)。,一,二,(3)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)描點作圖如圖。由圖象結(jié)合數(shù)學(xué)知識寫出圖象的解析式為R=kt+R0,