高考物理二轮专题复习 第2部分 考前抢分策略 212 原理妙用突破实验题课件 新人教版.ppt

物理实验年年必考 但它一直是学生 最熟悉的陌生人 说其 熟悉 因为这些题目都源于教材 说其 陌生 因为这些题目又都高于教材 是对教材实验的延伸 拓展和创新 编者依据多年的一线备考经验 总结出实验题的三个答题步骤和五种常考题型 旨在提供给考生一个以不变应万变的解题模板 考生在考场上只要能做到灵活迁移 准确套用 攻克实验难题就在掌控之中 第2讲原理妙用突破实验题 1 要明确考查知识范围现在的物理实验题涉及力学 电 场 路 磁 场 感 学等知识 尽管题目千变万化 但通过仔细审题 一定能直接地判断出命题人想要考查的知识点和意图 2 要看清实验题图实验题一般配有相应的示意图 实物图 实质是告知实验仪器 或部分 及其组装情况 让考生琢磨考查意图 只有看清了实验仪器 才使你有身临其境的感觉 认清这些器材在实验中所起的作用 便能初步勾画实验过程 3 要捕捉并提取信息试题总是提供诸多信息从而再现实验情景 因此 正确解答时必须捕捉并提取有价值的信息 使问题迎刃而解 一般需要关注如下信息 1 新的概念 规律 公式 一些新颖的非学生实验题 陌生的新知识 概念公式 应用题 新规律验证题 都为我们提供信息 在阅读理解的基础上提取有用信息为解题服务 2 新的表格数据 通过解读表格 了解实验测量的物理量 根据表格中的数据 判断相关物理量之间的关系 如正比例关系 反比例关系 平方或开方关系 以及倒数关系 根据数据描点作图 直观反映实验的某种规律 3 新的物理图象 实验题本身提供物理图象 但这些图象平时没有接触过 关键要明确图象的物理意义 帮助正确分析实验问题 4 注意事项实验题虽然不难 但为了提高区分度 改卷很严 很容易丢分 成为广大考生的拉分阵地 在做实验题时要注重以下几点 1 要求深刻理解实验的原理 掌握实验的思想方法 2 实验中观察和发现实验操作的步骤和需要注意的事项 3 仪器的读数包括是否估读 有的仪器必须估读 如刻度尺 螺旋测微器 有的仪器不用估读 如游标卡尺 电阻箱 有效数字及单位 4 电学实验中由电路图连接实物图时 接线柱要正确连接 5 通过计算或者图象处理数据时要细心 6 明确实验中的误差来源 例1 在 测定金属丝的电阻率 的实验中 某同学进行了如下测量 用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度 测量3次 求出其平均值l 其中一次测量结果如图甲所示 金属丝的另一端与刻度尺的零刻线对齐 图中读数为 cm 用螺旋测微器测量金属丝的直径 选不同的位置测量3次 求出其平均值d 其中一次测量结果如图乙所示 图中读数为 mm 解析 金属丝的长度为241 0mm 24 10cm 24 08 24 12均正确 金属丝的直径为0 5mm 0 01mm 1 8 0 518mm 0 517 0 519均正确 答案 24 10 24 08 24 12均正确 0 518 0 517 0 519均正确 借题发挥 仪器的估读原则 1 毫米刻度尺读数中 以mm为单位 小数点后面必须有一位 估读位 2 螺旋测微器读数中 以mm为单位 小数点后面必须有三位 不足的用 0 补齐 最后一位为估读位 3 游标卡尺有三种精度 0 1mm精度 游标尺10个格 以mm为单位 读数中小数点后面有一位 0 05mm和0 02mm精度 游标尺20个格和50个格 以mm为单位 读数中小数点后面有两位 4 多用表的欧姆挡 刻度不均匀 难于估读 结果只取两位有效数字 别忘记读取的数值乘以倍率 针对训练1 测定一段金属丝的电阻率 先用螺旋测微器测量金属丝的直径 测量的结果如图所示 已知螺旋测微器测量读数为0 653mm 则此时测微器的可动刻度上的a b c刻线所对应的刻度值依次是 解析 螺旋测微器固定刻度读数为0 05mm 可动刻度部分的每个刻度表示0 01mm 还要估读一位 联系其读数可知 可动刻度上的a b c刻线所对应的刻度值依次是20 15 10 答案 201510 例2 如图所示 是 验证机械能守恒定律 的实验装置 实验所用学生电源有交流 频率f 50hz 和直流两种输出 重锤从高处由静止开始落下 拖动纸带通过打点计时器打出一系列的点 对纸带上的点迹进行测量 即可验证机械能守恒定律 1 一同学按如下步骤进行实验 a 用天平测量出重锤的质量 b 按图示的装置安装器材 c 将打点计时器接到电源的直流输出端上 d 先接通电源 后释放悬挂纸带的夹子 打出一条纸带 e 换用纸带 重复步骤d f 选取合适的纸带 g 测量所选纸带上某些点之间的距离 h 根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能 指出其中没有必要进行的一个步骤是 操作不恰当的一个步骤是 填写字母代号 2 利用这个装置也可以测量重锤的加速度数值 这位同学打出的纸带如图所示 a点为打下的第一个点 0 1 2 3 4 5 6为连续的计数点 现测得s1 s2 s3 s4 s5 s6分别为4 03cm 4 42cm 4 80cm 5 18cm 5 57cm 5 95cm 请你根据这条纸带推算此落体过程的加速度a m s2 保留三位有效数字 3 某同学根据第 2 问求得的加速度数值计算重力势能的变化量 ep 验证机械能守恒定律 试分析其合理性 判断并说明理由 答案 1 ac 2 9 58 3 不合理 由于阻力的存在 第 2 问中求得的结果不是当地的重力加速度 不能用它来计算重力势能的改变量 借题发挥 验证型实验有验证力的平行四边形定则 验证牛顿第二定律 验证机械能守恒定律 对于该实验题型 要有严谨的科学态度 不要认为验证规律的实验一定成立 可以投机取巧 编造数据 比如计算了等式的左边 认为右边一定相等 造成不必要的丢分 另外还要注意有效数字必须符合题目要求 针对训练2 2014年汕头质检 图甲为验证牛顿第二定律的实验装置示意图 甲乙 1 平衡小车所受阻力的操作 取下 把木板不带滑轮的一端垫高 接通电火花计时器电源 轻推小车 让小车拖着纸带运动 如果打出的纸带如图乙所示 则应 选填 减小 或 增大 木板的倾角 反复调节 直到纸带上打出的点迹 为止 2 图丙为研究 在外力一定的条件下 物体的加速度与其质量的关系 时所得的实验图象 横坐标m为小车上砝码的质量 设图中直线的斜率为k 在纵轴上的截距为b 若牛顿第二定律成立 则小车受到的拉力为 小车的质量为 丙 例3 图甲是 用伏安法测量金属丝电阻率 的实验电路图 1 用螺旋测微器测得金属丝直径d如图乙所示 可读出d m 2 闭合开关 调节p的位置 读出mp的长度为x时电压表和电流表的示数 算出对应的电阻r 利用多组数据绘出如图丙所示的r x图象 可得该图线的斜率k m 3 利用图线的斜率k 金属丝的直径d 得到金属丝电阻率 的表达式为 4 图甲中的a导线从电流表的 0 6a 接线柱改接于电流表的 接线柱上 可以测量电源的电动势和内阻 闭合开关 调节p的位置 读出多组电压表和电流表的示数 把实验得到的数据绘成如图丁所示的u i图象 得出电源的电动势e v 若r0 2 0 则电源的内阻r 借题发挥 利用图象处理数据的四点注意 1 合理选取坐标轴一般来说 画图象时以横坐标代表自变量 纵坐标代表因变量 但如果选用这种坐标轴所作图线为曲线时 则应尽可能考虑 化曲为直 因为直线比曲线更能直观地反映物理规律 如 当拉力f一定时 研究加速度a与小车质量m的关系时 若取纵坐标表示小车的加速度a 横坐标表示1 m来作图 则得出图象是一条过原点的直线 从而直观地得出a与1 m成正比 即a与m成反比的关系 2 合理选取坐标原点和标度坐标原点不一定是数据零点 应尽量使图线能占据坐标纸的大部分空间 这样能使图线更精确 至于坐标原点代表的物理量的数值 可根据作图的需要来确定 横 纵坐标轴一般不表示同一物理量 因此标度一般不同 选择标度的标准是使做出的图线充满坐标纸的大部分空间 3 准确连线绘图描出各数据点后 要用一条平滑的曲线把它们连接起来 由于测量数据时可能会出现误差甚至错误 为此应根据大多数测量数据点的分布画出平滑的曲线 尽可能使数据点在图线上 或均匀地分布在图线两侧 若个别数据点偏离图线较远 说明该数据有差错 应舍弃不用 4 分析图线求解结果根据已知的物理规律推导纵 横坐标所表示的两个物理量之间的关系式 再根据图线的斜率 在纵轴和横轴上的截距 或图线与横轴所围面积的意义求解结果 针对训练3 采用如图所示的电路 测定电池的电动势和内阻 1 除了选用上图中的部分器材外 填选项 a 还需要电压表b 还需要电流表c 还需要学生电源d 不再需要其他器材 2 测量所得数据如下 用作图法求得电池的内阻r 3 根据第5次所测得的实验数据 求得电流表内阻ra 答案 1 a 2 0 75 0 10 3 0 22 例4 硅光电池在无光照时不产生电能 可视为一电子元件 某实验小组设计如图甲所示的电路 给硅光电池加反向电压 硅光电池负极接高电势点 正极接低电势点 探究其在无光照时的反向伏安特性 图中电压表v1量程选用3v 内阻为6 0k 电压表v2量程选用15v 内阻约为30k r0为保护电阻 直流电源电动势e约为12v 内阻不计 1 根据图甲所示电路用笔画线代替导线 将图乙连接成完整电路 2 用遮光罩罩住硅光电池 闭合开关s 调节变阻器r 读出电压表v1 v2的示数u1 u2 某次测量时 电压表v1的示数如图丙 则u1 v 可算出通过硅光电池的反向电流大小为 ma 保留两位小数 该小组测出大量数据 筛选出下表所示的9组u1 u2数据 算出相应的硅光电池两端反向电压ux和通过的反向电流ix 表中 表示反向 并在坐标纸上建立ix ux坐标系 标出了与表中前5组ux ix数据对应的5个坐标点 请你标出余下的4个坐标点 并绘出ix ux图线 3 由ix ux图线可知 硅光电池无光照下加反向电压时 ix与ux成 填 线性 或 非线性 关系 解析 1 实物图如图所示 先在坐标纸上描点 然后用平滑的曲线将其连接起来 如图所示 因图线为曲线 故ix与ux成非线性关系 答案 1 图见解析 2 1 400 23 图见解析 3 非线性 借题发挥 探究型实验题通常可分为两类 第一类为通过实验和实验数据的分析得出物理规律 第二类给出实验规律 让你选择实验仪器 设计实验步骤 并进行数据处理 第一类必须在实验数据上下工夫 根据数据特点 掌握物理量间的关系 得出实验规律 第二类必须从已知规律入手 正确选择测量的物理量 根据问题联想相关的实验模型 确定实验原理 选择仪器设计实验步骤 记录实验数据并进行数据处理 针对训练4 2014年保定二模 探究能力是物理学研究的重要能力之一 某物理兴趣小组探究 阻力做功与绕固定轴转动物体角速度 的关系 某同学采用了下述实验步骤进行实验 如图所示 先让砂轮由动力带动匀速旋转 测得其角速度为 然后让砂轮脱离动力 由于克服转轴间的摩擦力 砂轮最后停下 测出砂轮从脱离动力到停止转动的过程中转过的圈数n 通过分析实验数据 得出结论 经实验测得的几组 和n的数据如下表所示 1 请你根据表中的数据判定下列图象正确的是 2 若砂轮转轴的直径大小为d 转轴转动时受到的摩擦力大小恒为f 砂轮脱离动力后克服摩擦力做功的表达式为wf 用题目中所给的物理量表示 3 实验用游标卡尺测量砂轮转轴的直径d 其示数如图所示 则d mm 答案 1 d 2 dfn 3 10 0 4 2kg m2 例5 2014年长春调研 利用如图所示电路测量一量程为300mv的电压表的内阻rv rv约为300 实验步骤如下 按电路图正确连接好电路 把滑动变阻器r的滑片p滑到a端 闭合开关s2 并将电阻箱r0的阻值调到较大 闭合开关s1 调节滑动变阻器滑片的位置 使电压表的指针指到满刻度 保持开关s1闭合和滑动变阻器滑片p的位置不变 断开开关s2 调整电阻箱r0的阻值大小 使电压表的指针指到满刻度的一半 读出此时电阻箱r0的阻值 即电压表内阻rv的测量值 实验所提供的器材除待测电压表 电阻箱 最大阻值999 9 电池 电动势约1 5v 内阻可忽略不计 导线和开关之外 还有如下可供选择的实验器材 a 滑动变阻器 最大阻值150 b 滑动变阻器 最大阻值10 c 定值电阻 阻值约20 d 定值电阻 阻值约200 根据以上设计的实验方法 回答下列问题 1 对于上述测量方法 由实验原理分析可知 在测量无误的情况下 实验测出的电压表内阻的测量值r测 真实值r真 填 大于 小于 或 等于 2 为了使测量比较精确 从可供选择的实验器材中 滑动变阻器r应选用 定值电阻r 应选用 填字母代号 3 在其他元件不变的情况下 为使测量更准确 可换用一电动势更 的电池 内阻可忽略 填 大 或 小 解析 本题考查了半偏法测量电压表的内阻 1 当电阻箱接入电路后 电阻箱和电压表组成的支路分得的电压增大 电阻箱上分得的电压大于电压表上原来的一半 所以电压表的测量值大于真实值 2 要想测量比较精确 要求电阻箱接入电路后对整个电路的电阻影响较小 所以滑动变阻器选择b 若定值电阻r 过大 不能使电压表达到满偏 所以r 选择c 3 在本实验其他元件不变的条件下 选择电动势大的电池能减小实验误差 提高精确度 答案 1 大于 2 bc 3 大 借题发挥 1 解决设计型实验题的技巧解决设计型实验题的关键是确定实验原理 它是进行实验设计的根本依据和起点 它决定应当测量哪些物理量 如何安排实验步骤 如何处理数据等 实验原理的确定 要根据问题的要求和给出的条件 回顾分组实验和演示实验 寻找能够迁移应用的实验原理 或者回顾物理原理 寻找有关的物理规律 设法创设相关的物理情境 并根据已掌握的基本仪器核对是否能够测出必须测定的物理量