生活类高考物理实验题赏析.pdf

j 蠢 j u 簿 移 缒 砸 枷删 辩 特别 幕 1 川 生 活粪 商考物 理宾 验 题 赏析 口 吴 强 薯 在近3 年山东高考理综物理试卷中 生活 类实验题年年出现 这已成为山东物理试题 的特色和亮点并被命题专家广泛接纳 且在 2 0 1 1 年的天津市理综试题中也出现了一道类 似的小题 第9 题第 1 问 因此笔者预 测 在2 0 1 2 年山东省和其他新课标区高考理 综试题中仍会出现此类问题 为此撰写此文 希望备考的师生引起重视 J 一 生活类物理实验题出现的原因 1 此类题的出现符合新课程标准的要求 新课标在知识与技能 目标 中要求学生 认识实验在物理学中的地位和作用 掌握物 理实验的一些基本技能 会使用基本的实验 仪器 能独立完成一些物理实验 在过程与 方法目标中要求学生 经历科学探究过程 认 识科学探究的意义 尝试应用科学探究的方 法研究物理问题 验证物理规律 参加一些 科学实践活动 尝试经过思考发表 自己的见 解 尝试运用物理原理和研究方法解决一些 与生产和生活相关的实际问题 在情感态 度与价值观 目标中要求学生 有参与科技活 动的热情 有将物理知识应用于生活和生产 实践的意识 勇于探究与日常生活有关的物 理学问题 这就要求考生具有科学探究 能 力和创新精神 能利用生活中的生活用品 运用物理原 理和科学探究 的方法研究物理 问题 此外 新课标也明确要求学生通过高 中物理的学习 有可持续发展的意识 能在 力所能及的范围内 为社会的可持续发展做 出贡献 同时 生活类物理实验题也是检验 新课标落实情况的一个重要手段 2 此类题的出现是呼应考试说明的要求 在物理学科考试大纲要求考查的五种能 力中 生活类物理实验题考查了其中的实验 能力 更重要的是 此类试题不仅考查了考 生的实验能力 更考查了考生的科学态度和 创新精神 3 此类试题的出现提高了试题的区分度 高考是为国家选拔人才 的考试 这就 要求试题具有一定的区分度 生活类物理 实验题可以提高试题的区分度 有利于选拔 人才 二 生 活 类 物 理 实 验 题 的 命 题 特 点 在大纲规定的必考实验基础上进行重 组 改进与创新 旨在考查考生利用生活中生 活用品来探究物理规律或进行物理量的测 量 考查考生是否熟悉这些常规实验器材 是 否真正动手做过这些实验 是否能灵活运用 学过的理论 实验方法 仪器去处理 分析 研 究某些未做过的实验 包括设计某些比较简 单的实验等 从而达到考查考生的实验设计 能力 实验探究能力 对图像的分析解读能力 及创新和迁移能力的目的 能力要求全面而 且层次较高 是历年高考中的难点 霉 例1 2 0 1 1 年 山东卷 某探 究 小 组设计了 用一把尺子测定动摩擦因数 的实 验方案 如图1 所示 将一个 小球和一个滑块 用细绳连接 跨在斜 面上 端 开始 时小球 和滑块 均 静 止 剪断细绳后 小球 自 由下落 滑块 沿斜 面下滑 可先后 听到小球 落地和滑 块撞击挡板 的声音 保持 小球和 滑块释放 的位 置不 图1 变 调整挡板位置 重复 以上操作 直到能同 时听到小球 落地和滑块撞击挡板 的声音 用 刻度尺测 出小球 下落的 高度日 滑块释放点 与挡板 处的高度差h 和 沿斜 面运动 的位移 空气阻力对本实验的影响可以忽略 1 滑块沿斜面运动的加速度与重力加 速度 的 比值 为 2 滑块与斜 面 间的动摩擦 因数 为 3 以下能引起 实验误差的是 a 滑块的质量 b 当地 重力加 速度 的 大 小 C 测量 长度 时 的读数 误 差 d 小球落地和滑块撞击挡板不同时 i 歹 秘 解析 1 由于小球和物块同时 落地 两个运动具有等时I生 由运动学公式得 a t 2 H 两 式相比 得 滑块 沿斜面 运 Z 动的加速度与重力加速度的比值为 爿 2 对滑块由牛顿第二定律得m g s i n 0 一 mg e o s O mc a 由几何关系得 i n 2 1 联立解得 一 X 爿 2 3 c d 点评本小题利 用生活中常见 的 一 把尺子 设计了 用一把尺子测定动摩擦 因数 的实验方案 属于探究设计 创新型实 验 这是生活类实验题 的最大亮点 体现了 物理课程 的生活化 本 题考查 了大纲 中对 能理解实验原理和方法 会使用仪器 会观 察 分析实验现象 会记录 处理实验数据并 得出结论 分析实验误差 的要求 蒜 例2 2 0 1 0 年 山东卷 某 同学设 计 了如 图2 所示的装置来探 究加速度与力的 关 系 弹簧秤 固定在一合适的木板上 桌面 的右边缘 固定一支表面光滑的铅笔 以代替定 滑轮 细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿 泉水瓶连接 在 桌面上画 出两条平行线MN P Q 并测出间距 开始 时将木板置于MN处 物理 特别策划 一 一 一 一 一 一一一 现缓慢向瓶 中加水 直到木板刚刚开始运动 为止 记下弹簧秤的示数 以此表示滑动摩 擦 力的大小 再将木板放 回原处并按住 继 续向瓶 中加 水后 记下弹簧秤 的示数 然后 释放木板 并用秒表记下木板运动到 处的 时 间t M P 图2 1 木板的加速度可以用d t 表示为口 为了减小测量加速度的偶然误差可 以采用的方法是 一种即可 2 改变瓶 中水的质量重复实验 确定 加速度a 与弹簧秤示数 的关系 下列图象能 表 示该同学实验结果的是 3 用加水的方法改变拉力的大小与挂 钩码 的方法相 比 它的优点是 a 可以改变滑动摩擦力的大小 b 可以更方便地获取多组实验数据 l c 可以比较精确地测出摩擦力的大小 d 可 以获得更大的加速度 以提 高实验 一 精度 i 嚣 解析 1 由于木板做初速度为 兰 零的匀加速直线运动 由d 2解得口 2 d z 为了减小测量的偶然误差 可以采用多次测 量求平均值的方法 2 以矿泉水瓶为研究对象 设其质量 为m 则有m g 船 即口 g 一 可知0 一 F 图 l m 圣 像不过坐标原点 a b 项错误 由于m 逐渐增 霉 大 故0 一 F 图像的斜率 逐渐减小 c 项对 d m 项错 3 无论用什么方法改变拉力的大小 都不能改变滑动摩擦力的大小 a 项错 由于 用加水的方法每次增加的拉力可大可小 故 b c 项正确 用两种方法都可以获得较大的加 速度 故d 项错 妻 答 案 1 2 d保 持 不 变 重 t 复实验多次测量 求平均值 2 c 3 b c 点评本小题利用生活中的 弹簧 秤 铅笔 矿泉水瓶 等生活用品 设计了 探 究加速度与力的关系 实验 属于探究设计 改进型的实验 还是教材中要探究的物理 规律 只是换了一下生活 中的用品 这样实验 的原理 实验方法 获取和处理实验数据 减 少误差的方法都没变 变化的是改变拉力的 大小的方法 蕊 女 例3 2 0 0 9 年山东卷 某同学在 家中尝试 验证 平行 四 边 形定则 他找到三条相 同 的橡 皮 筋 遵循 胡克 定 律 和 若 干小重 物 以及 刻度尺 三角板 铅笔 细 绳 白纸 钉子 设计 了如 下实验 将 两条橡皮筋的 一 端分 别 固定在 墙上 的 两 个 钉 子A 上 另一 端 图3 与第三条橡皮筋连接 结点为0 将第三条橡 皮 筋 的 另一 端通 过 细 绳挂 一 重 物 如 图3 所 示 1 为完成 实验 下述操作 中必需的是 a 测量细绳的长度 b 测量橡皮筋的原长 c 测量悬挂重物后橡皮筋的长度 d 记 录 悬挂重 物后 结点 D 的位 置 2 钉子位置固定 欲利用现有器材 改 变条件再次实验验证 可采用的方法是 麓 鼍謦 馋 叠 蠹 誊 譬 0舞 誊 量 一 誊 薯 一 解析 1 结点0 受到三个拉力处 于静止状态 由平衡条件可知 任意两个力的 合力与第三个力等值反向 以两橡皮筋的伸 长量 代表两个拉力的大小 沿O A O B 方向 为邻边作平行四边形 使其对角线与悬挂重 物的橡皮筋在一条直线上 且其伸长的长度 与其重物拉力的线段相等 即验证了平行四 边形定则 在实验中 要测量橡皮筋的原长 测量悬挂重物后橡皮筋的长度 为了确定拉 力的方向 必须记录悬挂重物后结点D 的位 置 所以 选项b e d 正确 2 由于钉子的位置 固定 可 以改变的 条件就是说悬挂重物的质量 是 蠡 熟 答案 1 b c d 2 更换不同的 小重物 点评本小题利用家中的 橡皮 筋 若干小重物 刻度尺 三角板 铅笔 细绳 白纸 钉子 等家中用品 设计了 验证平行四 边形定则 属于探究设计 改进型的实验 还是教材中要验证的物理规律 只是换了一 下家庭中的生活用品 主要考查考生对实验 原理的理解 实验方法的灵活应用 三 生活类物理实验题的备考对策 从近三年的山东省理综高考物理实验 试题来看 由 改变条件再次实验验证 到 改变拉力大小的方法 比较优点 再到 利 用两物体的运动等时性建立联系 进行综 合 比较 由 验证 到 探究 再到 创新发 展 情景变化创新 突出重点 联 系生活 试 题难度逐步增加 能力考查逐步提高 要想 正确解答本类试题 关键是要抓住实验的灵 魂 实验原理 抓住实验的关键 实验 条件的控制 抓住实验的重点 实验数据 的获得与处理 抓住实验的难点 实验误 差的分析与实验方法的优化 为此 我们将 这样备考 1 正确使用仪器 准确读数 整合力学 电学实验 抓住灵魂 突出重点 突破难点 0 j 一 一 一 物理 特别策划 一 一 正确使用仪器 准确读取测量示数 整 合力学相关实验 分三类 一是纸带相关类 含4 个实验 二是验证力的平行 四边形定 则 三是探究弹力与弹簧伸长的关系 掌握 利用纸带求速度 加速度的方法 整合 电 学相关实验 分两类 一是测电学物理量 如 测量 电阻率 电压 电流 电阻 电动势 内 阻 二是仪器使用类 螺旋测微器 多用电 表 传感器 分析好 器材的匹配 内接与 外接 分压与限流 正确使用 列表法 图像法 处理实验数据 并得出结论 会分 析实验误差 2 牢固掌握 教材原实验 要牢 固掌握每一个实验的原 理 实验方 法 仪器使用 操作步骤 数据处理方法 误差 分析 改进方法等 尤其是利用身边的生活 中的常用物品 改变一下器材 合理地拼拼凑 凑即可探究 验证教材上的原实验 并且到实 验室做做 获取数据并得出结论 如利用 一 把尺子 来测重力加速度 3 灵活处理 改进型的实验 改进型的实验 是指在教材原实验基础 上进行 了改进 要测定的物理量或物理规律 还是教材上的 如可以用探究牛顿运动定律 的实验仪器 验证机械能守恒定律的器材探 究动能定理 如测定电源的电动势和内阻 可 以用安阻法 伏阻法 安安法 伏 伏法 等 效法等测量 只是实验原理的方法 实验器 材有所改进 4 擅于迁移分析 发展型实验 发展型实验 是以教材实验为背景 测 量与原实验相关的物理量 如摩擦力 空气阻 力 功率 角速度 或探究一些与原实验相关 的新关系 如探究滑动摩擦力与斜面倾角的 关系 这样就形成 了发展型实验 处理这类 问题时 应在原来实验的原理上 向新的物理 量 物理关系或物理规律作转移 迁移 联想 1 2 0 0 8 年山东考的测磁感应强度 2 0 1 0 年四 J l I 考的 探究导体的电阻与导体的长度的关 系 2 0 1 1 年浙江考的 探究导体电阻与其影 响因素的定量关系 2 0 1 1 年山东考的 探究 电源在不同负载下的输出功率 5 注重探究设计 创新型的实验 创新型实验 不同于教科书上的原实验 考查的是新 的背景 新 的原理 新的方案 新 的测量 解此类实验题 的关键是 抓住实验 的原理 设计时要综合运用牛顿运动定律 机 械能守恒 平抛运动规律 欧姆定律 电功率 电磁感应定律 安培力等物理规律 寻找待测 量 的实验方案 设计 时也要注意参考教科书 原实验的原理 器材 思想