高考物理 讲座8创新性实验的处理思路学科热点问题.ppt

创新性实验的处理思路 高中物理的创新性实验不是指原创性的发明创造 而是指有利于培养学生创新意识和创新能力的实验 是以高中物理学生实验为起点 从学生的认知结构出发 以原有实验理论和方法作为切入点 对原有实验从实验条件 实验对象 实验目的要求等方面进行实验创新 为学生设计更多的可自由选择的实验项目 在高中阶段创新性实验的处理思路主要有以下几种 理论阐释 通过改变实验仪器进行设计创新是改变高中物理学生实验中的实验仪器 从而改变了原有实验的图景 产生了新情景的实验问题 达到实验创新的目的 一 通过改变实验仪器进行设计创新 典例导悟 利用如图所示的一只电压表 一个电阻箱和一个电键 测量一个电池组的电动势和内电阻 画出实验电路图 并用笔画线作导线将所给器材连接成实验电路 用记录的实验数据写出电动势和内电阻的表达式 解析 与学生实验相比 用电阻箱代替了电流表 由于电压可测 由电压 电阻就可以算出电流 电路和实物连接图如图所示 改变电阻箱阻值 读出两组外电阻和对应的路端电压值r1 u1 r2 u2 根据闭合电路欧姆定律列出两种情况下的方程 解这个方程组可得e和r 理论阐述 不采用学生实验中的实验原理 用重新设计出的实验方案 原理 来达到相同实验目的 从而对原有实验进行创新 二 通过改变实验的原理来进行实验创新 典例导悟 在 用单摆测定重力加速度 的实验中 请从下列器材中选用所需器材 设计一个实验 粗略测出重力加速度g 并参照示例填写下表 示例的方法不能再用 a 天平 b 刻度尺 c 弹簧秤 d 电磁打点计时器 e 带夹子的重锤 f 纸带 g 导线若干 h 铁架台 i 低压交流电源 j 低压直流电源 k 小车 l 螺旋测微器 m 斜面 高度可调 粗糙程度均匀 解析 此题是以测定重力加速度为目的 根据所给器材灵活地选择方案 虽所用原理有别于教材上用单摆测定重力加速度的原理 但都是我们所熟悉的 答案 如下 再如 电阻的测量是高中物理实验中一个重要的问题 其测量方法就有欧姆表估测法 伏安法 半偏法 替换法等等 每一种方法所用原理和器材都有所区别 只要所用的原理是我们所学的物理知识 能达到相同的实验的目的 都是对学生实验的丰富和补充 二 通过改变实验数据的处理方法进行实验创新 理论阐述 数据的基本处理方法有图象法和公式计算法 两种方法各有优劣 但都能达到目的 通过改变不同的数据处理方法来进行实验的创新方法 典例导悟 甲同学设计了如图所示的电路测电源电动势e及电阻r1和r2的阻值 实验器材有 待测电源e 不计内阻 待测电阻r1 待测电阻r2 电压表v 量程为1 5v 内阻很大 电阻箱r 0 99 99 单刀单掷开关s1 单刀双掷开关s2 导线若干 先测电阻r1的阻值 请将甲同学的操作补充完整 闭合s1 将s2切换到a 调节电阻箱 读出其示数r和对应的电压表示数u1 保持电阻箱示数不变 读出电压表的示数u2 则电阻r1的表达式为r1 甲同学已经测得电阻r1 4 8 继续测电源电动势e和电阻r2的阻值 该同学的做法是 闭合s1 将s2切换到a 多次调节电阻箱 读出多组电阻箱示数r和对应的电压表示数u 由测得的数据 绘出了如图所示的图线 则电源电动势e v 电阻r2 利用甲同学设计的电路和测得的电阻r1 乙同学测电源电动势e和电阻r2的阻值的做法是 闭合s1 将s2切换到b 多次调节电阻箱 读出多组电阻箱示数r和对应的电压表示数u 由测得的数据 绘出了相应的图线 根据图线得到电源电动势e和电阻r2 这种做法与甲同学的做法比较 由于电压表测得的数据范围 选填 较大 较小 或 相同 所以 同学的做法更恰当些 解析 在求电源的电动势和电阻r2值时 可以根据相关物理规律得到的函数关系式求解 也可以根据记录的数据画出的图线 采用图象法 依据图象特征或斜率 截距的物理意义建立方程作答 闭合s1 将s2切换到a 调节电阻箱 读出其示数r和对应的电压表示数u1 将s2切换到b 此题在求电源的电动势和电阻r2值时 根据记录的数据画出了图线 采用的是图象法 如何根据图象求出结果呢 此类问题应先依据相关物理规律得到因变量与自变量间的函数关系式 然后再依据图象特征或斜率 截距的物理意义建立方程作答 分析如下由欧姆定律得 e i r1 r2 u 解得 由图知 代入r1后解得r2 1 2 s2切换到b 时有 只要绘出图线同样可求出e r2 由于分压作用 致使电压表的读数范围 缩小 不利于得到多组数据 也就影响了图线的准确性 使误差增大 某同学为了探究物体在斜面上的运动时摩擦力与斜面倾角的关系 设计实验装置如图 长直平板一端放在水平桌面上 另一端架在一物块上 在平板上标出a b两点 b点处放置一光电门 用光电计时器记录滑块通过光电门时挡光的时间 实验步骤如下 用游标卡尺测量滑块的挡光长度d 用天平测量滑块的质量m 用直尺测量ab之间的距离s a点到水平桌面的垂直距离h1 b点到水平桌面的垂直距离h2 将滑块从a点静止释放 由光电计时器读出滑块的挡光时间t1 重复步骤 数次 并求挡光时间的平均值 利用所测数据求出摩擦力f和斜面倾角的余弦值cos 多次改变斜面的倾角 重复实验步骤 做出f cos 关系曲线 1 用测量的物理量完成下列各式 重力加速度为g 斜面倾角的余弦 滑块通过光电门时的速度v 滑块运动时的加速度a 滑块运动时所受到的摩擦阻力f 2 测量滑块挡