内蒙古乌拉特中旗一中高中教师阅读素材 对“高考理综”备考中物理实验复习策略的研究.doc

内蒙古乌拉特中旗一中高中教师阅读素材 对“高考理综”备考中物理实验复习策略的研究一、近几年高考“理综考试”中物理实验的考情1从实验在卷面上的分值来看物理实验在“理综考试”中相对来说属于比较稳定的、赋分较高的一块内容，是“理综”考试中一个举足轻重的“大户”，因而也是我们在备考中不得不倾注全力关注的内容之一。2从实验考查的目标来看实验考试的目标已从“实验设计、实验操作、实验观察”的考查演变到了“科学探究”过程的考查。实验探究能力也是当前课堂教学改革的焦点。3从“理综”实验考试的区分度和学生得分情况看“理综”实验考试的区分度很好。有关统计资料表明，高考实验的难度系数仅为039，对全体考生都有较好的区分度。大约有101%的考生不得分，有70%的考生得分还不到实验题分值的一半。可见，抓住对“全体考生都有很高区分度”的内容做充分的准备，无论对考生个人还是对学校来说都是很有意义的。二、高考“理综”考试中物理实验复习备考的策略可以毫不夸张地说，在近年的物理实验考试中，我们已有了“切肤之痛”的感觉，也真切地领教了现阶段的“理综考试”中对实验考查的“老到”和“厉害”。那么我们该如何来应对它呢？【2003年高考理综物理实验题】用伏安法测量电阻阻值r，并求出电阻率。给定电压表（内阻约为50）、电流表（内阻约为40）、滑线变阻器、电源、电键、待测电阻（约为250）及导线若干。画出测量r的电路图。图1中的6个点表示实验中测得的6组电流i、电压u的值，试写出根据此图求r值的步骤：_。求出的电阻值r_。（保留3位有效数字）。待测电阻是一均匀材料制成的圆柱体用游标为50分度的卡尺测量其长度与直径，结果分别如图2、图3所示由图可知长度为_，直径为_。由以上数据可求出_。（保留3位有效数字）显然，这个实验题，单就考查的内容来说，可以说是最平常不过的内容，而且也不算很难。但从高考阅卷中考生的答卷情况看，可以说是答得一塌糊涂。有相当一部分学生电路图不会画，需要采用“内接法”还是“外接法”分不清，实验步骤写不全，伏安曲线画不出，游标卡尺不懂读，有效数字的位数弄不清，甚至连滑线变阻器的符号都忘记了。从考生答卷水平看，许多考生似乎没有经过实验训练，做实验答题几乎是“纸上谈兵”。学生们如此不济的实验水平，对我们来说可真称得上是“于无声处听惊雷”，它让我们感到是那么的茫然，又是那样的令人不可思议！【2004年高考理综物理实验题】（1）图4中给出的是用螺旋测微器测量一金属薄板厚度时的示数，此读数应为_mm。（2）实验室内有一电压表mv，量程为150mv，内阻约为150。现要将其改装成量程为10ma的电流表，并进行校准为此，实验室提供如下器材：干电池e（电动势为15v），电阻箱r，滑线变阻器r，电流表a（有15ma，15ma与150ma三个量程）及开关k。（a）对电表改装时必须知道电压表的内阻可用图5所示的电路测量电压表mv的内阻在既不损坏仪器又能使精确度尽可能高的条件下，电路中的电流表a应选用的量程是_。若合上k，调节滑线变阻器后测得电压表的读数为150mv，电流表a的读数为105ma，则电压表的内阻rmv为_。（取三位有效数字）（b）在对改装成的电流表进行校准时，把a作为标准电流表，画出对改装成的电流表进行校准的电路原理图（滑线变阻器作限流使用）图6中各元件要用题中给出的符号或字母标注。图中电阻箱的取值是_（取三位有效数字），电流表a应选用的量程是_。2004年“理综”试题的命题者颇费心机地利用伏安法测电阻，电流表改装和电流表校正的原理，改变了设问的角度，使实验题具有一定的新颖性。教材和一般的参考资料中都是将电流表改装成电压表，而2004年的“理综”试题中是将电压表改装成电流表，这种逆向变换需要考生真正理解电表改装的原理，并对原理和方法进行迁移，有利于对实验能力的考查。那么，怎样的实验复习，才会收到良好的复习效果呢？鉴于近几年来“理综”高考试题中出现的物理实验题，与教材中的实验相比具有知识的变通性要求高，对能力层次的考察提高，对实验原理和方法的理解逐渐深入的实情，我们在实验复习中千万不要只是把实验内容简单地“过”一遍，而应该从不同的角度进行思路的拓展，对基本方法和技能进行强化，确实帮助学生构建起一定的实验系统，形成现实的应变能力。我们在实验复习中采用了以下一些策略。对“高考理综”备考中物理实验复习策略的研究（二）应春明王超良1分散难点，增强学生实验复习的信心我们知道，高中物理实验的重头戏在“电学实验”。物理实验的难点，学生感到难以驾驭的探究性实验都落在这里，把握了电学实验，就可以说抓住了关键，也就成功了一半。为了分散学生实验复习的难点，也为了培养和增强学生理论联系实际的能力，我们在第一轮按章节复习完5恒定电流6后，就根据考试说明的有关条目对电学实验按略高于教材要求的层面进行了一般意义上的复习，帮助学生在我们有计划的循环学习中留下最基本的印象。2在基本测量仪器的复习中，通过联想的方法提高学生的应变能力我们知道，物理学是以实验为基础的科学“题”与“实验”是融在一起的。让学生通过“议题”的方法尽量把那些可以当作测量原理、测量方法的题目与实验联系起来，可以使学生的实验思路开阔起来，也可以使他们在以后的复习中遇到这类习题时就会主动与实验联想起来从而迅速把握实验的方向。例1：在复习打点计时器时，我们可以有意识地进行思维的拓展。（1）打点计时器的纸带记录了什么物理量？（2）通过打点计时器的纸带可以算出什么物理量？各量是怎样计算的？（3）请你用联想的方法拓宽思路：利用打点计时器，我们还可能测出哪些物理量？分析：（1）打点计时器的纸带记录了物体运动的时间、运动的位置和运动的位移。（2）通过纸带可以计算匀变速运动物体的加速度、在某时刻的速度和某段时间内的平均速度。计算加速度时，利用做匀变速运动的物体在相邻的相等时间间隔内的位移差，其中t是时间间隔为了充分利用数据和减小误差，采用逐差法从所给的纸带中计算，所用公式为。计算瞬时速度时，利用在匀变速运动中某段时间内的平均速度等于这段时间中点时刻的瞬时速度，即：。请你发散联想：打点计时器的纸带可以反映出运动学的所有物理量（初速度、末速度、加速度、时间、位移）。如果把它与牛顿第二定律结合起来考虑，可以求出力f。如果把它与动能定理结合起来考虑，可以求出合外力做的功。如果把它与动量定理结合考虑可以求出合外力的冲量。如果把打点计时器置于竖直方向使用，则可以得到重力势能的变化量或动能的变化量。用可以应用于许多物理题的解答。如局部的闪光照片记录的自由落体运动、平抛运动，许多有“等时间间隔”的匀变速问题等。它们大多是“只知局部求全局”的情境，这类题目尽管带些迷惑性，但只要把握了这种特征，也就不足为怪了。可见，不可小视打点计时器的纸带，一旦把它本身所反映的运动学各物理量与“力和运动”、“功和能”、“冲量和动量”结合起来考虑时，可以包含许多信息。请你回答：这么丰富的信息都离不开对纸带的计算。那么，请问：由纸带计算加速度的“逐差法”你熟悉吗？当某个实验需要测量速度时，你会想到打点计时器吗？当某个实验需要测量加速度时，你会想到利用打点计时器吗？利用打点计时器可以完成速度、加速度的测量。对此，你有深刻的印象吗？、3在对基本实验的复习中把问题引向深入例2：利用“平抛”的原理，可以测量物体的速度。那么，是否可以用“平抛”的方法测出某弹簧的压缩量与弹性势能的关系呢？分析：测量的原理图如图7所示，测出若干组弹簧的压缩量与射程，及小球的质量，即可找出所求的关系。这里，我们给学生通过设计一个实验测量某物理量提供了一个较好的范例，同时这种方法也是基本测量仪器仅有“一把尺子”所完成的实验。4对考试大纲指定的实验内容的复习中，用类比的方法拓展思维的空间例3：教材中“测定金属的电阻率”实验与2003年高考理综实验题（原题见本报专版第33期）比较：（1）在金属长度的测量中，以游标卡尺（同时考读数）替换了原来实验中的刻度尺和螺旋测微器；（2）在数据处理中，以图像法置换了原来的计算法，并对图像法处理数据进行了较为全面的考查，但仍然是对基本方法的考查。请你类比联想：教材中的“测电源的电动势和内电阻”实验与2002年高考广东卷实验题的比较：此题只给出了一块电流表，以两个定值电阻替代滑动变阻器。考生无非考虑这样几个问题即可将此题回归到教材中的实验题：（1）在原电路上做何改动？（2）在列式计算上做了怎样的改动？（3）怎样使用两电阻才可以减小测量误差？对“高考理综”备考中物理实验复习策略的研究（三）应春明王超良1从设计测量某个物理量的实验入手培养和提高学生的实验素养分析处理这类实验时，关键在于先设法确定测量这个物理量的原理，把物理实验问题转化为物理理论进行分析。例4：请设计一个测动摩擦因数l的实验。分析：由公式可知，要测定动摩擦因数l，应该设法测出动摩擦力和正压力。测量力可以直接用弹簧秤，滑动摩擦力则必须在物体的运动中进行测量。这样，我们可以根据物理规律设计相应的方案进行测量。（1）利用“力和运动”中动平衡的原理设计实验（教材中的实验）。（2）利用“力和运动”中静平衡的原理设计实验。（3）利用“力和运动”中的非平衡态（如匀加速直线运动）的有关原理（如牛顿第二定律）设计实验。（4）利用“动量定理”设计实验。（5）利用“功能关系”的思路设计实验（如用）。总结：从这个实验的设计中也可以看出，实验能力的增强是建立在平时对物理概念和规律的理解和应用的基础上，通过知识的重组、转换、迁移快速把握和解决问题的途径，许多初看似乎综合性比较高或相对来说比较新颖的物理实验都可以通过这种方法来突破。可见，知识和方法的有机结合就形成了解决问题的能力。因此，我们还可以讨论测量速度的方法、测量加速度的方法和测量重力加速度的方法等。2从常见的实验手段入手开阔学生的实验思路（1）“曹冲称象”是最典型的等效替代测量法（没有物理学知识时，物理道理是客观存在的）。（2）“互成角度的两个共点力的合成实验”是等效替代法的运用。（3）电阻的测量可用等效替代法来完成：伏安法测量电阻时是用相近的电流（或电压），替代真实的电流（或电压）；“半偏法”测量电阻时用改变后的电流替代原来的电流。思考：那么，如何减少“近似替代法”中的实验误差呢？显然，只要抓住“近似替代法”的实验原理，不难回答这个问题。仿此，我们还可以用控制变量法、累积法、图像法等来设计物理实验。7运用程序思维法化解难点，提高学生逻辑推理的能力电学实验，学生向来感到难以驾驭，根据实验的具体要求，运用程序思维法把整个实验题分解成有机的几部分分别进行突破是帮助学生把握思路、顺利解决问题的好方法。例5：有一待测的电阻rx，其阻值约在4050之间，实验室准备用来测量该电阻值的实验器材有：电压表v（量程010v，内电阻20k）；电流表a1（量程050ma，内电阻约20）；电流表a2（量程0300ma，内电阻约40）；滑动变阻器r1（最大阻值为20，额定电流为1a）滑动变阻器r2（最大阻值为300，额定电流为01a）直流电源e（电动势为9v，内电阻约为05）开关及若干根供连线用的导线。实验要求电表读数从零开始变化，并多测出几组电流、电压值，以便画出i-u的关系图线，为了实验能正常进行，减小测量误差，还要求滑动变阻器便于调节。（1）电流表应选用_；（2）滑动变阻器应选用_；（以上均填实验器材的代号）（3）请在图8的方框内画出实验的电路图。分析：（1）测rx时无论采用外接法还是内接法，要多测几组数据时，当在这部分电路中加上的电压约达到9v时，流过电流表的电流均达到100ma以上。所以，电流表应该选用a2。（2）从题中的条件“实验要求电表读数从零开始变化，并多测出几组电流、电压值，以便画出i-u的关系图线”可见，电路宜采用分压接法，由于滑动变阻器r1的额定电流大，且其每圈的电阻小，在滑动变阻器的滑片，滑动过程中，其电阻变化中连续性好，故选取r1比较好。由此即可画出图10中下面的虚线框所示的部分。（3）由图9可见，因为，故应该采用外接法（即图10中上面的虚线框所示的部分）。由此，我们可以顺利地画出电路图如图10所示。对“高考理综”备考中物理实验复习策略的研究（四）应春明王超良1抓住实验原理；在把握整体思路的前提破实验题中设置的障碍有些实验题，学生看到题文后，如坠云雾，下手。其根本原因，在于未能把握实验设计的缘故。对于这种题型，我们要告诉学生，克服急躁的心理，认真阅读全文，仔细体会涉及的整体思路，在弄清实验原理的基础清头绪，求得问题的解决。例6：利用如图11所电路测量量程为v的电压表的电阻v约为900，某同单验步骤是：按照电路图正确连测量电路，将滑动变的滑片移到最右端，电阻箱的阻值调到最大。合上开关s1和s2，调节滑动变阻器r1片位置，使得电压表的指针指到满刻度。合上开关s1，断开开关s2，调节电阻箱电阻值和滑动变阻器r1的滑片位置，使电指针指到满刻度的一半。读出电阻箱接入电路中的电阻值r，即压表电阻rv的大小。可供选择的实验器材有：a待测电压表：量程为800mv，内阻约900b滑动变阻器：最大阻值200，额定电流1ac滑动变阻器：最大阻值10，额定电流2ad电阻箱：最大阻值99999，阻值最小改变量为01e电阻箱：最大阻值999，阻值最小改变量为01f电池组：电动势约12v，内阻约1g导线和开关等。按照这位同学设计的实验方法，回答下列问题：（1）为了使测量比较准确，除了电池组、导线、开关和待测电压表外，从上述器材中还应选用的器材是（用器材前的序号字母表示）_。（2）在上述实验步骤中，有遗漏或错误的步骤，请改于下面_。（3）用上述方法测出的电压表内阻rv的测量值r测和真实值r真及测量误差，下列说法中正确的是（ ）ar测r真br测r真c若rv越大，测量值r测相对于真实值r真的误差就越大d若rv越大，测量值r测相对于真实值r真的误差就越小分析：这个实验题，只有在认真阅读题文的情况下，才能发现实验的设计思想是“半偏法”：用“改变后的电流替代原来的电流”的“等效替代法”来测量电压表的内阻rv。抓住了这个关键，问题就迎刃而解了：（1）滑动变阻器的阻值要远小于电阻箱的阻值，故要选c与d。（2）第步中有遗漏或错误，应改成：合上开关s1、断开开关s2，保持r1的滑片不动，调节r的阻值，使电压表的指针半偏。（3）断开s2后，并联电路部分的电阻变化越小，并联电路部分的电压越稳定，测量值r测相对于真实值r真的误差就越小。2对于创新性实验，要善于用类比法把握实验设计的方向随着高考改革的深入，高考中重复课本中的实验内容的试题已逐渐减少，逐渐加强的是灵活适用课本中的实验知识处理问题的试题。电学实验是高考的热点，立意新颖、灵活多变的试题更适合对考生能力的考查，也为考生创造力的发挥提供了广阔的思维空间，同时也给一部分考生留下了遗憾。为了灵活地驾驭多变的设计性实验试题，我们可以从基础知识和基本技能入手构建实验框架，以坚实的基础知识应万变的试题。为此，我们首先应该让学生明确，在电学设计性实验中，我们主要应该从“供电电路”和“测量电路”两方面去考虑。（1）供电电路供电电路的设计原则是：给测量电路或用电器提供安全工作的电压和电流。一般由滑动变阻器完成控制，其连接方法有“限流法”和“分压法”，它们之间的差异是：“限流法”由于接法简单，电路能量消耗小，当两种电路都能满足要求时，一般优先选择“限流接法”。必须考虑选用“分压法”的情形有：a用电器阻值远大于滑动变阻器的总阻值；b“限流接