202X屆高考物理一輪復(fù)習第六講物理實驗考題應(yīng)試策略課件

1、第六講物理實驗考題應(yīng)試策略1.實驗題的關(guān)鍵是什么?是實驗原理。實驗原理是實驗本身最具有靈魂的東西,也是實驗拓展性、遷移性最強的地方,當然也是高考命題概率最高的地方。(1)確定實驗原理。物理實驗的精髓在于測量,測量分為直接測量和間接測量,其中間接測量是重點,也是我們確定實驗原理的依據(jù)。(2)進行實驗操作三因素:可行性是實驗設(shè)計的基礎(chǔ)、準確性是實驗操作的核心、方便性是實驗成功的保障。(3)數(shù)據(jù)處理:包括實驗結(jié)果的獲得及實驗誤差的分析。采用哪種數(shù)據(jù)處理方法以及對實驗中出現(xiàn)的系統(tǒng)誤差的分析的思維出發(fā)點,也是基本實驗原理。2.強化要求:(1)常規(guī)儀器要會用(2)實驗數(shù)據(jù)處理的常用方法要掌握(3)掌握實驗

2、中變通應(yīng)用儀器的幾種常用方法(4)熟悉實驗的常用創(chuàng)新方法3.落實策略:策略1基本儀器正確使用,準確讀數(shù)刻度尺、游標卡尺、螺旋測微器、打點計時器、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和讀數(shù)規(guī)則,在高考前要進行系統(tǒng)的實際測量和讀數(shù)練習,特別是游標卡尺、螺旋測微器、電學實驗儀器的讀數(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。策略2常規(guī)實驗緊扣教材,融會貫通教材中的實驗是高考創(chuàng)新實驗的命題根源,這就要求我們在高考實驗備考中要緊扣教材中的實驗,弄清和掌握教材中每一個實驗的基本原理、實驗步驟、操作過程、實驗數(shù)據(jù)的處理、誤差分析、實物圖的連線、電路圖的設(shè)計

3、等,對每一個實驗都應(yīng)做到心中有數(shù),并且能融會貫通。策略3創(chuàng)新實驗活用原理,巧妙遷移近幾年新課標全國卷實驗題的第二題,往往注重考查實驗原理的遷移、測量方法的遷移、數(shù)據(jù)處理方法的遷移,試題新穎、區(qū)分度高。但試題依然是以實驗基礎(chǔ)為依據(jù),如計算形式的實驗題、電學中實驗原理圖的設(shè)計等都是根據(jù)考生學過的實驗方法、原理等來命制的,做題時一定要審清題意,明確實驗?zāi)康?聯(lián)想和遷移應(yīng)用相關(guān)實驗原理。一、掌握測量讀數(shù)類儀器使用方法1.游標卡尺游標卡尺的讀數(shù)方法:以游標零刻度線位置為準,在主尺上讀取整毫米數(shù);看游標上哪一條刻度線與主尺上的某一刻度線(此某一刻度線不需讀出)對齊,由游標上對齊的刻度數(shù)(即格數(shù))乘以游標卡

4、尺的精確度得出毫米以下的小數(shù);總的讀數(shù)為毫米整數(shù)加上毫米以下的小數(shù)。2.螺旋測微器(千分尺)量程一般為025 mm,精確度是0.5 mm50=0.01 mm。螺旋測微器的讀數(shù)方法:從固定標尺上讀出整毫米數(shù),要注意半毫米刻度線是否露出,如果露出再加上0.5 mm。0.5 mm以下的讀數(shù)則等于與固定標尺上橫線對準的可動圓周上的讀數(shù)(要估讀一位)乘以精度0.01 mm。測量長度為上述二者之和?！咎貏e提醒】螺旋測微器的使用要注意兩點:(1)半毫米刻度線;(2)估讀,末位估讀的“0”不要漏掉。3.電流表、電壓表(1)電流表、電壓表使用時量程選擇的規(guī)則:根據(jù)被測電流或電壓值的大小選擇量程。測量時最好使指針

5、偏轉(zhuǎn)超過所選量程的 。在不知道被測電流或電壓大小的情況下,應(yīng)選用電表的較大量程,然后再根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)情況選取合適的量程。(2)讀數(shù)方法:讀數(shù)時應(yīng)使視線垂直于刻度盤表面。凡儀器最小刻度是10分度的,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);凡儀器最小刻度不是10分度的,只要求讀到最小刻度所在的這一位,不再往下估讀。4.電阻箱電阻箱是按照各個數(shù)量級上指針的對應(yīng)數(shù)值讀數(shù)的,指針必須指向某一個確定的數(shù)值,不能在兩個數(shù)值之間,因此電阻箱測量結(jié)果的各位讀數(shù)都是從電阻箱上指針所指位置直接讀出的,不再向下估讀。如圖所示的電阻箱的阻值為84 580.2 。5.多用電表(1)使用多用電表測電壓、電

6、流時,應(yīng)根據(jù)選擇的量程確定最小刻度值,然后讀數(shù)。(2)使用歐姆擋時,注意以下幾個方面:用多用電表測電阻時,測量前應(yīng)根據(jù)估計的阻值選用適當?shù)膿跷?。由于歐姆擋刻度的非線性,使用歐姆擋測電阻時,表頭指針偏轉(zhuǎn)過大或過小都有較大誤差,通常只使用表盤中間一段刻度范圍為測量的有效范圍,否則要變換倍率。每更換一次倍率,都要重新進行歐姆調(diào)零。由于歐姆擋表盤刻度不均勻,難于估讀,測量結(jié)果只需取兩位有效數(shù)字。計數(shù)時不要忘記乘上相應(yīng)擋位的倍率。測量時待測電阻要跟其他元件和電源斷開。多用電表使用完畢后,應(yīng)將選擇開關(guān)撥離歐姆擋,旋至OFF擋或交流電壓最高擋上。【特別提醒】要區(qū)分開“機械零點”與“歐姆零點”:“機械零點”在

7、表盤刻度左側(cè)“0”位置。調(diào)整的是表盤下邊中間的定位螺絲?！皻W姆零點”在表盤刻度的右側(cè)電阻刻度“0”位置,調(diào)整的是歐姆擋的調(diào)零旋鈕。二、“紙帶類”實驗1.打點計時器打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器,它接在頻率為50 Hz的交流電源上使用時,每隔0.02 s打一次點,因此,紙帶上的點就表示了和紙帶相連的運動物體在不同時刻的位置。通過研究紙帶上點跡間的距離,就可以確定物體的運動情況。2.紙帶的應(yīng)用利用紙帶計算瞬時速度當物體做勻速直線運動時,某段時間內(nèi)的平均速度等于各個時刻的瞬時速度。在“探究動能定理”實驗中,就是據(jù)此求得物體最終獲得的速度大小。因此要選取紙帶上打點間隔基本相等的部分進行測量。三

8、、弄清以測電阻為核心的電學實驗原理1.最常用的電阻測量方法(1)“伏安法”有電壓表、電流表且電表量程恰當時選擇“伏安法”。(2)“安安法”電壓表不能用或沒有電壓表的情形下,若知道電流表內(nèi)阻,可以將電流表當作電壓表使用,即選擇“安安法”。(3)“伏伏法”電流表不能用或沒有電流表的情況下,若知道電壓表內(nèi)阻,可以將電壓表當作電流表使用,即選擇“伏伏法”。(4)“伏安加R法”在運用伏安法測電阻時,由于電壓表或電流表的量程太小或太大,為了滿足安全、精確的要求,加保護電阻的方法就應(yīng)運而生,“伏安加R法”又叫做“加保護電阻法”。(5)電表的“三用”:如果知道電表的內(nèi)阻,電流表、電壓表就既可以測電流,也可以測

9、電壓,還可以作為定值電阻來用,即“一表三用”。2.最為精確的電阻測量方法等效替代法 3.電表內(nèi)阻測量最常用的方法半偏法(1)用半偏法測電流表內(nèi)阻,如圖所示,電阻箱應(yīng)和電流表并聯(lián),然后與大電阻滑動變阻器串聯(lián),R測R真。四、掌握測量電源電動勢和內(nèi)阻的三種常用方法1.電源電動勢和內(nèi)阻的測量方法任何一種實驗方法。一定要緊扣閉合電路歐姆定律E=U+Ir,而最關(guān)鍵的是看電路中如何測量出路端電壓U和電路中的總電流I,這也是命題專家命題時的入手點。2.數(shù)據(jù)處理利用圖象得出電動勢和內(nèi)阻是常見的方法,對于不同的電路設(shè)計,在作圖象時都要畫出傾斜直線,即得到有關(guān)電動勢和內(nèi)阻的一次函數(shù)關(guān)系,再利用圖象中的斜率與截距求解

10、。當電流表或電壓表量程不符合實驗要求時,要考慮改裝電表進行測量,所以有時也會用兩個電流表或兩個電壓表來進行測量。五、“伏安類”實驗中電流表的內(nèi)、外接法 【特別提醒】1.在RV、RA均不知的情況下,可采用試觸法。如圖所示,分別將a端與b、c接觸,如果前后兩次電流表示數(shù)比電壓表示數(shù)變化明顯,說明電壓表分流作用大,應(yīng)采用內(nèi)接法;如果前后兩次電壓表示數(shù)比電流表示數(shù)變化明顯,說明電流表分壓作用大,應(yīng)采用外接法。2.如果電壓表內(nèi)阻已知,采用電流外接法;如果電流表內(nèi)阻為已知,采用電流內(nèi)接法。六、控制電路的設(shè)計技巧1.滑動變阻器控制電路的方式有分壓式和限流式兩種,下列幾種情況必須選用分壓式接法:(1)要求被控

11、制電路的電流(或電壓)從零開始可連續(xù)調(diào)節(jié)時(如:測繪導(dǎo)體的伏安特性曲線等實驗);(2)被控制電路的電阻RL遠大于滑動變阻器的最大值R0時;(3)實驗要求的電壓變化范圍較大(或要求測量多組數(shù)據(jù))時;(4)若采用限流式接法,電路中實際電壓(或電流)的最小值仍超過電表或電器的額定值時。2.若測量電路電流或電壓沒有要求從零開始連續(xù)調(diào)節(jié),只是小范圍內(nèi)測量,且被控制電路的電阻RL與滑動變阻器的最大值R0接近或RL略小于R0,則應(yīng)該采用限流式接法。測定電源的電動勢和內(nèi)阻實驗必須采用限流式接法。七、電學儀器的選擇技巧電學實驗器材和電路選擇的原則是安全、精確和方便,器材的選擇與實驗所用的電路密切相關(guān),因此在選擇

12、器材前首先要根據(jù)實驗?zāi)康暮蛯嶒炘碓O(shè)計測量精確、安全可靠、操作方便的實驗電路,再根據(jù)實驗電路的需要選擇器材。具體如下:1.電源的選擇:一般可以根據(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;選擇的電表的量程應(yīng)使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,以減小讀數(shù)的偶然誤差,提高精確度。3.變阻器的選擇:所選用的變阻器的額定電流應(yīng)大于電路中通過變阻器的最大電流,以確保變阻器的安全;為滿足實驗中電流變化的需要和調(diào)節(jié)的方便,在分壓式接法中,應(yīng)選用電阻較小而額定電流較大的變阻器,

13、在限流式接法中,變阻器的阻值不能太小。八、實驗誤差1.偶然誤差和系統(tǒng)誤差從性質(zhì)和來源看,誤差分為偶然誤差和系統(tǒng)誤差兩種。(1)偶然誤差是由各種偶然因素對實驗者、測量儀器、被測物理量的影響而產(chǎn)生的誤差。減小偶然誤差的方法就是通過多次測量求平均值。(2)系統(tǒng)誤差是由于儀器本身不精確,或?qū)嶒灧椒ù致曰驅(qū)嶒炘聿煌晟贫a(chǎn)生的。要減小系統(tǒng)誤差,必須校準儀器,或改進實驗方法,或完善實驗原理。2.有效數(shù)字(1)測量既然總有誤差,測量的數(shù)值就只能是近似數(shù),如“174.2 mm”最末的一位數(shù)字“2”是不可靠數(shù)字,但它仍有意義不能舍,因為它代表了一個大概數(shù)量關(guān)系,比如這里174.2與174.8相比是接近174還是

14、175就顯而易見了。像174.2 mm這種帶一位不可靠數(shù)字的近似數(shù)字叫有效數(shù)字,有效數(shù)字的最后一位為誤差所在位。在實驗中,測量時要按有效數(shù)字的規(guī)則來讀數(shù)。(2)確定有效數(shù)字時,應(yīng)注意以下問題:有效數(shù)字的位數(shù)與小數(shù)點的位置無關(guān)。有效數(shù)字的位數(shù)與單位無關(guān)。關(guān)于“0”在有效數(shù)字中的特殊性:0在前時,從左往右數(shù)第一個不為零的數(shù)字才是有效數(shù)字。0在后時,計入有效數(shù)字。乘方不算有效數(shù)字;比如3.02010-3 m/s中的-3不是有效數(shù)字,10也不是。3.減小實驗誤差的方法(1)多次測量求平均值。(2)累積法。(3)圖象法?！镜淅?】(2019衡中同卷模擬)試題圖為某物理興趣小組測定彈簧勁度系數(shù)的實驗裝置。

15、彈簧下端固定在水平桌面上,上端連接一托盤P,在托盤P下方和桌面上方同一豎直線上安裝有光電測距儀A和B,通過數(shù)據(jù)線可以將二者間的距離信息輸入到電腦,距離測量精度可達到0.1 mm。實驗時,小組同學將6個規(guī)格為m=50 g的砝碼逐個放在托盤P上,每加放一個砝碼待系統(tǒng)靜止后均打開光電測距電路開關(guān)進行測距,測距結(jié)果直接輸入電腦,測距完成關(guān)閉測距開關(guān),然后將對應(yīng)的托盤上放置砝碼的數(shù)目信息輸入電腦,形成一組測量數(shù)據(jù)。實驗過程中彈簧始終保持豎直且在彈性限度內(nèi)。實驗完成后小組同學在電腦上對坐標軸和坐標軸所表示物理量的單位進行了設(shè)置,縱軸表示托盤P上砝碼的總重力F與單個砝碼重力mg的比值;橫軸表示A、B間的距離

16、h,單位設(shè)置為cm。設(shè)置完成后,電腦系統(tǒng)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)自動擬合出 圖象如圖所示,已知當?shù)氐闹亓铀俣葹?.8 m/s2。(1)根據(jù)圖可求出彈簧的勁度系數(shù)k=N/m。(結(jié)果保留一位小數(shù)) (2)輸入電腦的數(shù)據(jù)沒有托盤和彈簧的重力,這一疏漏對測量結(jié)果(選填“有影響”或“無影響”)。 (3)針對實驗小組在電腦上的設(shè)置操作,請你提出一條提高測量精度的改進建議:。 【分析】根據(jù)彈簧彈力和形變量的正比例關(guān)系,可知砝碼盤的質(zhì)量遺漏對實驗結(jié)果無影響,根據(jù)圖象的函數(shù)關(guān)系,得到圖象的斜率為 ,利用圖象可計算出勁度系數(shù)k。橫軸若改為mm,在數(shù)據(jù)處理時會提高計算的準確度?！舅仞B(yǎng)點撥】力學實驗中與彈簧有關(guān)的是兩個實驗,其

17、中探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系的實驗驗證了彈力和彈簧伸長量之間符合胡克定律,而驗證力的平行四邊形定則的實驗則是利用了彈性繩也符合胡克定律的特性來驗證了平行四邊形定則。這類試題的考查通常會在課本實驗的基礎(chǔ)上做出一些延伸,其中探究彈簧的彈性勢能這一方向是考查的熱點。這類問題要注意以下幾點:1.彈簧的彈力大小等于下面所掛鉤碼的重力(靜止時),改變所掛鉤碼的個數(shù),可以改變彈簧的彈力大小。2.彈簧的長度可用刻度尺直接測出,伸長量可由彈簧伸長后的長度減去彈簧的原長來計算。3.涉及力的合成的問題要緊扣等效思想。實驗過程中要做好三記錄(即力的大小、力的方向、力的作用點),并利用平行四邊形定則做好力的圖示。4.涉及

18、能量問題時,重點分析理解實驗原理,靈活應(yīng)用彈簧(橡皮筋)的彈性勢能和其他能間的轉(zhuǎn)化?！镜淅?】(2019浙江余姚模擬)某同學探究鉤碼加速度與合外力的關(guān)系,其實驗裝置如圖所示,一端帶有定滑輪的長木板固定在桌面上,用輕繩繞過定滑輪及光滑的動滑輪將滑塊與彈簧測力計相連。實驗中保持鉤碼的質(zhì)量不變,在滑塊上增加砝碼進行多次測量,每一次滑塊均從同一位置P由靜止釋放,在鉤碼帶動下滑塊向右運動,此過程中,記錄彈簧測力計的示數(shù)F和光電門的遮光時間t,用彈簧測力計測得鉤碼受到的重力為G,用刻度尺測得P與光電門間的距離為s,用螺旋測微器測得滑塊上窄片的寬度為d。(1)實驗中(選填“需要”或“不需要”)平衡滑塊受到的

19、滑動摩擦力; (2)鉤碼的加速度大小a=(用含有d、t、s的表達式表示)。 (3)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的下列圖象中最符合本實驗實際情況的是。 【解析及答案】(1)根據(jù)實驗原理可知,力通過彈簧測力計測出,因此滑塊是否需要平衡摩擦力,對其沒有影響,因此實驗中不需要平衡滑塊受到的滑動摩擦力?！镜淅?】某同學在進行擴大電流表量程的實驗時,需要知道電流表的滿偏電流和內(nèi)阻。他設(shè)計了一個用標準電流表G1來校對待測電流表G2的滿偏電流和測定G2內(nèi)阻的電路,如圖所示。已知G1的量程略大于G2的量程,圖中R1為滑動變阻器,R2為電阻箱。該同學順利完成了這個實驗。(1)實驗過程包含以下步驟,其合理的順序依次為(填步驟的

20、字母代號)。 A.閉合開關(guān)S2B.分別將R1和R2的阻值調(diào)至最大C.記下R2的最終示數(shù)D.反復(fù)調(diào)節(jié)R1和R2的阻值,使G1的示數(shù)仍為I1,使G2的指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半,此時R2的最終示數(shù)為rE.閉合開關(guān)S1F.調(diào)節(jié)R1使G2的指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度,此時G1的示數(shù)為I1,記下此時G1的示數(shù)(2)僅從實驗設(shè)計原理上看,用上述方法得到的G2內(nèi)阻的測量值與真實值相比(選填“偏大”“偏小”或“相等”)。 (3)若要將G2的量程擴大為I,并結(jié)合上述實驗過程中測量的結(jié)果,寫出需在G2上并聯(lián)的分流電阻RS的表達式,RS=。 【素養(yǎng)點撥】高考物理實驗題基本上是在規(guī)定實驗的基礎(chǔ)上,在基本實驗方法的基礎(chǔ)上進行拓展遷移

21、。像以上三例?；镜膶嶒灧椒ò?實驗原理的設(shè)計方法、實驗誤差的控制方法和實驗數(shù)據(jù)的處理方法,而考題往往將基本的實驗方法和物理原理合理遷移,設(shè)計出測量不同的物理量、可探究不同問題的實驗方案。教材中所學過的物理規(guī)律、物理公式中只要含有某一物理量,則該規(guī)律、公式就可作為研究或測定該物理量的原理基礎(chǔ)而進行相應(yīng)的實驗方法設(shè)計。如用伏安法測電阻, ,也可遷移到測電壓表內(nèi)阻和電流表內(nèi)阻上去。【典例4】某同學要測定一電源的電動勢E和內(nèi)電阻r,實驗器材有:一只DIS電流傳感器(可視為理想電流表,測得的電流用I表示),一只電阻箱(阻值用R表示),一只開關(guān)和導(dǎo)線若干。該同學設(shè)計了如圖甲所示的電路進行實驗和數(shù)據(jù)采集。【解析及答案】(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律,該同學設(shè)計實驗的