2025版高考物理二輪復習 教材情境4 基于教材實驗的“科學實驗”命題

教材情境4基于教材實驗的“科學實驗”命題高考專題輔導與測試·物理

情境解讀：從近幾年的高考物理實驗題的設置來看，特別重視實驗能

力的培養(yǎng)和提高。因此要做好教材中規(guī)定的基本實驗，充分理解和掌握實

驗的內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上，能利用已學知識、原理和方法在題設的條件和情

境下，按照題設的要求制定出實驗方案、選擇實驗器材、安排實驗步驟、

設計實驗數(shù)據(jù)的處理方法及實驗誤差分析，逐漸提高實驗遷移能力、解決

簡單新穎情境實驗的能力?！菊骖}1】

（2024·海南高考14題節(jié)選）為驗證兩個互成角度的力的合成

規(guī)律，某組同學用兩個彈簧測力計、橡皮條、輕質(zhì)小圓環(huán)、木板、刻度

尺、白紙、鉛筆、細線和圖釘?shù)绕鞑?，按照如下實驗步驟完成實驗。（Ⅱ）如圖甲、乙所示，橡皮條的一端固定在木板上的G點，另一端連接輕

質(zhì)小圓環(huán)，將兩細線系在小圓環(huán)上，細線另一端系在彈簧測力計上，用兩

個彈簧測力計共同拉動小圓環(huán)到某位置，并標記圓環(huán)的圓心位置為O點，

拉力F1和F2的方向分別過P1和P2點，大小分別為F1＝3.60

N、F2＝2.90

N；改用一個彈簧測力計拉動小圓環(huán)，使其圓心到O點，在拉力F的方向上

標記P3點，拉力的大小為F＝5.60

N，請完成下列問題：①在圖乙中按照給定的標度畫出F1、F2和F的圖示，然后按平行四邊形定

則畫出F1、F2的合力F'。答案：①見解析圖（Ⅰ）用圖釘將白紙固定在水平木板上；②比較F和F'，寫出可能產(chǎn)生誤差的兩點原因：

?

?。解析：①根據(jù)F1、F2與F的方向和大小作出的力的圖示如下圖所示。②由圖可知F與F'不完全重合，該誤差的原因可能是沒有做到彈簧測力計、細線、橡皮條都與木板平行；讀數(shù)時沒有正視彈簧測力計。沒有做到彈簧測力計、細

線、橡皮條都與木板平行；讀數(shù)時沒有正視彈簧測力計銜接分析

本題來源于人教版必修第一冊P73，實驗“探究兩個互成角度的力的

合成規(guī)律”，考查教材原型實驗的實驗目的、實驗原理、實驗操作及產(chǎn)生

誤差的原因?！菊骖}2】

（2024·廣西高考11題）單擺可作為研究簡諧運動的理想

模型。（1）制作單擺時，在圖甲、圖乙兩種單擺的懸掛方式中，選擇圖甲方式

的目的是要保持擺動中

不變；解析：

選擇圖甲方式的目的是要保持擺球擺動中擺長不變。（2）用游標卡尺測量擺球直徑，測得讀數(shù)如圖丙，則擺球直徑

為

cm；解析：

擺球直徑為d＝10

mm＋6×0.1

mm＝10.6

mm＝1.06

cm。擺長1.06（3）若將一個周期為T的單擺，從平衡位置拉開5°的角度釋放，忽略空

氣阻力，擺球的振動可看為簡諧運動。當?shù)刂亓铀俣葹間，以釋放

時刻作為計時起點，則擺球偏離平衡位置的位移x與時間t的關(guān)系

為

?。

銜接分析

本題來源于人教版物理選擇性必修第一冊P51，實驗：用單擺測量重

力加速度，考查教材原型實驗的實驗原理及游標卡尺的讀數(shù)?！菊骖}3】

（2024·北京高考16題）如圖甲所示，讓兩個小球在斜槽末端碰撞來驗證動量守恒定律。（1）關(guān)于本實驗，下列做法正確的是

（填

選項前的字母）。A.

實驗前，調(diào)節(jié)裝置，使斜槽末端水平B.

選用兩個半徑不同的小球進行實驗C.

用質(zhì)量大的小球碰撞質(zhì)量小的小球AC解析：

實驗要求小球從斜槽末端離開后做平拋運動，因此斜槽

末端需要水平，A正確；實驗時需要選擇半徑相同的小球發(fā)生一維對

心碰撞，B錯誤；為使碰撞后質(zhì)量為m1的小球不反彈而從斜槽末端水

平離開，需要用質(zhì)量大的小球碰撞質(zhì)量小的小球，C正確。（2）圖甲中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影，首先，將質(zhì)量為m1的

小球從斜槽上的S位置由靜止釋放，小球落到復寫紙上，重復多次。

然后，把質(zhì)量為m2的被碰小球置于斜槽末端，再將質(zhì)量為m1的小球

從S位置由靜止釋放，兩球相碰，重復多次。分別確定平均落點，記

為M、N和P（P為質(zhì)量為m1的小球單獨滑落時的平均落點）。a.圖乙為實驗的落點記錄，簡要說明如何確定平均落點：

；答案：見解析答案：見解析b.分別測出O點到平均落點的距離，記為OP、OM和ON。在誤差允

許范圍內(nèi)，若關(guān)系式

成立，即可驗證碰

撞前后動量守恒。m1·OP＝m1·OM＋m2·ON

（3）受上述實驗的啟發(fā)，某同學設計了另一種驗證動量守恒定律的實驗方案。如圖丙所示，用兩根不可伸長的等長輕繩將兩個半徑相同、質(zhì)量不等的勻質(zhì)小球懸掛于等高的O點和O'點，兩點間距等于小球的

直徑。將質(zhì)量較小的小球1向左拉起至A點由靜止釋放，在最低點B與

靜止于C點的小球2發(fā)生正碰。碰后小球1向左反彈至最高點A'，小球

2向右擺動至最高點D。測得小球1、2的質(zhì)量分別為m和M，弦長AB

＝l1、A'B＝l2、CD＝l3。推導說明，m、M、l1、l2、l3滿足

?關(guān)系即可驗證

碰撞前后動量守恒。ml1＝－ml2＋Ml3

答案：推導過程見解析銜接分析

本題源于魯科版物理選擇性必修第一冊P18，科學驗證：動量守恒定

律，主要考查教材原型實驗的實驗原理與設計、實驗步驟、實驗的拓展?！菊骖}4】

（2024·湖北高考11題）某同學利用激光測量半圓柱體玻璃磚

的折射率，具體步驟如下：①平鋪白紙，用鉛筆畫兩條互相垂直的直線AA'和BB'，交點為O。將半圓

柱體玻璃磚的平直邊緊貼AA'，并使其圓心位于O點，畫出玻璃磚的半圓弧

輪廓線，如圖a所示。②將一細激光束沿CO方向以某一入射角射入玻璃磚，記錄折射光線與半圓

弧的交點M。③拿走玻璃磚，標記CO光線與半圓弧的交點P。④分別過M、P作BB'的垂線MM'、PP'，M'、P'是垂足，并用米尺分別測量

MM'、PP'的長度x和y。⑤改變?nèi)肷浣?，重復步驟②③④，得到多組x和y的數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)作

出y-x圖像，如圖b所示。（1）關(guān)于該實驗，下列說法正確的是

（單選，填標號）。A.

入射角越小，誤差越小B.

激光的平行度好，比用插針法測量更有利于減小誤差C.

選擇圓心O點作為入射點，是因為此處的折射現(xiàn)象最明顯解析：

在本實驗中，為了減小測量誤差，入射角應適當大些，

因為入射角越大，折射角也越大，則入射角和折射角的測量誤差都

會減小，從而使折射率的測量誤差減小，A錯誤；與插針法相比，激

光的平行度好，能更準確地確定入射光線和折射光線，從而更有利

于減小實驗誤差，B正確，選擇圓心O點作為入射點，是因為便于計

算，并不是因為此處的折射現(xiàn)象最明顯，C錯誤。B（2）根據(jù)y-x圖像，可得玻璃磚的折射率為

?

（保留三位有效數(shù)字）。

1.58（1.56～1.60均可）（3）若描畫的半圓弧輪廓線半徑略大于玻璃磚的實際半徑，則折射率的

測量結(jié)果