（新课标）2020版高考物理大二轮复习 优化6 实验题答题策略教学案

1 优化优化 6 6 实验题答题策略实验题答题策略 考查基本仪器的使用方法和不同实验中对仪器的选择 考查基本实验原理在新的环境 下的变通运用 考查利用基本操作来完成新的实验任务 近几年高考不仅考查课本的分组 实验 还考查演示实验 而且出现了迁移类实验 应用型实验 设计型实验及探究型实验 有填空作图型实验题 常规实验题 设计型实验题等 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 认识这些器材在 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 平方还是开方关系 或者是倒数关 系 根据数据描点作图 直观实验反映的某种规律 3 新的物理图像 实验题本身提供物理图像 但这些图像平时没有接触过 关键要明 确图像的物理意义 帮助正确分析实验问题 题型 1 探究型实验 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 2 典例 1 2019 四川广元三模 用如图甲所示装置来探究功和动能变化的关 系 木板上固定两个完全相同的遮光条a b 用不可伸长的细线将木板通过两个滑轮与弹 簧测力计c相连 木板放在安装有定滑轮和光电门的轨道d上 轨道放在水平桌面上 p 为小桶 内有沙子 滑轮质量 摩擦不计 重力加速度为g 1 实验中轨道应倾斜一定角度 这样做的目的是 a 使木板释放后 木板能匀加速下滑 b 增大木板下滑的加速度 c 使得细线拉力做的功等于合力对木板做的功 d 使得木板在未施加拉力时能匀速下滑 2 用游标卡尺测量遮光条的宽度 示数如图乙所示 则遮光条的宽度d cm 3 实验主要步骤如下 测量木板 遮光条的总质量m 两遮光条间的距离l 按甲图正确连接器材 将木板左端与轨道左端对齐 静止释放木板 木板在细线拉动下运动 记录弹簧测 力计示数f及遮光条b a先后经过光电门的时间t1 t2 则遮光条b a通过光电门的过 程中木板动能的变化量 ek 合外力对木板做的功w 用字母 m t1 t2 d l f表示 在小桶中增加沙子 重复 的操作 比较w ek的大小 得出实验结论 4 若在本实验中轨道水平放置 其他条件和实验步骤不变 假设木板与轨道之间的动 摩擦因数为 测得多组f t1 t2的数据 并得到f与 的关系图像如图丙所示 1 t2 2 1 t2 1 已知图像在纵轴上的截距为b 直线的斜率为k 则 用字母b d l k g 表示 解析 1 轨道略微倾斜的目的是平衡摩擦力 这样在未施加拉力时木板就能做匀速 直线运动 木板连上细线后 细线的拉力等于木板受到的合力 细线的拉力对木板做的功 等于合力对木板做的功 故 c d 项正确 2 游标卡尺主尺的读数为 1 mm 游标尺上的第 14 个刻度与主尺上的刻度对齐 所以 游标尺的读数为 0 05 14 mm 0 70 mm 总读数为 1 mm 0 70 mm 1 70 mm 0 170 cm 3 3 遮光条b通过光电门时的速度vb 遮光条a通过光电门时的速度va 则 d t1 d t2 ek mv mv 光滑的滑轮两端的细线拉力处处相等 弹簧测力计的示数 1 22a 1 22b md2 2 1 t2 2 1 t2 1 f是细线的拉力大小 也是木板所受的合外力大小 故w fl 4 当轨道水平放置时 对木板 由动能定理得 f mg l 解得f md2 2 1 t2 2 1 t2 1 mg 结合f与 的关系图像可知斜率k 纵截距b mg 联立 md2 2l 1 t2 2 1 t2 1 1 t2 2 1 t2 1 md2 2l 解得 bd2 2kgl 答案 1 cd 2 0 170 3 fl 4 md2 2 1 t2 2 1 t2 1 bd2 2kgl 题型 2 验证型实验 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 典例 2 2019 湖北八校联考 小明同学利用如图所示的装置来验证机械能守恒 定律 a为装有挡光片的钩码 总质量为m 挡光片的宽度为b 轻绳一端与a相连 另一 端跨过光滑轻质定滑轮与质量为m mm 取重力加速度为g 则 1 矩形线圈中电流的方向为 2 矩形线圈的电阻为 3 匀强磁场的磁感应强度的大小为 4 考虑到电压表内阻的影响 磁感应强度b的测量值偏 填 大 或 小 解析 1 因m0 m 故当天平正好平衡时 线圈受到的安培力竖直向上 根据左手 定则可知 矩形线圈中电流的方向为逆时针方向 2 根据闭合电路欧姆定律可知 回路中电流i 设线圈电阻为r 则有 e u r r1 r 解得r r r1 u i u e u 3 设匀强磁场的磁感应强度大小为b 线框受力平衡 则有 mg m0g nbil i 解得b e u r m0 m gr n e u l 4 回路中电流i 是干路电流 由于电压表的分流作用 使得代入计算的电流与 e u r 线圈中实际通过的电流相比偏大 因此磁感应强度b的测量值偏小 答案 1 逆时针方向 2 r1 ur e u 3 4 小 m0 m gr n e u l 7 专题强化训练 二十四 1 2019 四川成都诊断 将两根原长相同 劲度系数不同 粗细也不同的弹簧套在一 起 看作一根新弹簧 设原粗弹簧 记为a 的劲度系数为k1 原细弹簧 记为b 的劲度系 数为k2 套成的新弹簧 记为c 的劲度系数为k3 关于k1 k2 k3的大小关系 同学们猜想 如下 甲同学 和电阻并联相似 可能是 1 k3 1 k1 1 k2 乙同学 和电阻串联相似 可能是k3 k1 k2 丙同学 可能是k3 k1 k2 2 1 为了验证猜想 同学们设计了相应的实验 装置见图甲所示 2 简要实验步骤如下 请完成相应填空 a 将弹簧a悬挂在铁架台上 用刻度尺测量弹簧a的原长l0 b 在弹簧a的下端挂上钩码 记下钩码的个数n 每个钩码的质量m和当地的重力加 速度大小g 并用刻度尺测量弹簧的长度l1 c 由f 计算弹簧的弹力 由x l1 l0计算弹簧的伸长量 由k 计算弹 f x 簧的劲度系数 d 改变 重复实验步骤 b c 并求出弹簧a的劲度系数的平均值k1 e 仅将弹簧分别换为b c 重复上述操作步骤 求出弹簧b c的劲度系数的平均值 k2 k3 比较k1 k2 k3并得出结论 3 图乙是实验得到的图线 由此可以判断 同学的猜想正确 解析 2 弹簧的弹力f等于n个钩码的重力之和nmg 多次测量取平均值 可以减 小误差 所以实验中需要改变钩码的个数以改变弹簧弹力 3 由题图乙可知 伸长量相同时 fc fa fb 由胡克定律可得k3x k1x k2x 所以 k3 k1 k2 乙同学的猜想是正确的 答案 2 nmg 钩码的个数 3 乙 2 2019 武汉市高三调研 在验证动量守恒定律实验中 实验装置如图所示 a b 8 是两个半径相等的小球 按照以下步骤进行操作 a 在木板表面钉上白纸和复写纸 并将该木板在紧靠槽口处竖直放置 使小球a从斜 槽轨道上固定点处由静止释放 撞到木板并在白纸上留下痕迹o b 将木板水平向右移动一定距离并固定 再使小球a从固定点处由静止释放 撞到木 板上得到痕迹b c 把小球b静止放在斜槽轨道水平段的最右端 让小球a仍从固定点处由静止释放 和小球b相碰后 两球撞在木板上得到痕迹a和c 1 为了保证在碰撞过程中小球a不反弹 a b两球的质量m1 m2间的关系是 m1 m2 选填 大于 小于 或 等于 2 完成本实验 必须测量的物理量有 a 小球a开始释放的高度h b 木板水平向右移动的距离l c 小球a和小球b的质量m1 m2 d o点分别到a b c三点的距离y1 y2 y3 解析 1 为防止两球碰撞后 小球a反弹 小球a的质量应大于小球b的质量 即 m1 m2 2 a b两球碰撞后均做平抛运动 l vt y gt2 得l v 若满足 1 2 2y g m1v0 m1v1 m2v2 即碰撞前后动量守恒 即可验证动量守恒定律 对该式进行整理可得 因此需要测量小球a和小球b的质量m1 m2以及o点分别到a b c三 m1 y2 m1 y3 m2 y1 点的距离y1 y2 y3 选项 c d 正确 答案 1 大于 2 cd 3 2019 河南六市联考 一个有一定厚度的圆盘 可以绕通过中心垂直于盘面的水平 轴转动 圆盘加速转动时 角速度的增加量 与对应时间 t的比值定义为角加速度 我们用电磁打点计时器 刻度尺 游标卡尺 纸带 复写纸来完成下述实 即 t 9 验 打点计时器所接交流电的频率为 50 hz a b c d 为计数点 相邻两计数点间 有四个点未画出 如图甲所示 将打点计时器固定在桌面上 将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔 然后固定在圆盘的侧面 当圆盘转动时 纸带可以卷在圆盘侧面上 接通电源 打点计时器开始打点 启动控制装置使圆盘匀加速转动 经过一段时间 停止转动和打点 取下纸带 进行测量 1 用 20 分度的游标卡尺测得圆盘的直径如图乙所示 圆盘的半径r为 cm 2 由图丙可知 打下计数点d时 圆盘转动的角速度为 rad s 3 圆盘转动的角加速度大小为 rad s2 计算结果保留三位有效数字 解析 1 由图乙可知 主尺刻度为 60 mm 游标尺上的小数部分为 0 由于最小分 度为 0 05 mm 游标卡尺的读数为 60 00 mm 即 6 000 cm 因此圆盘的直径为 6 000 cm 半径为 3 000 cm 2 由频率f 50 hz 可知 周期t 0 02 s 则纸带上相邻两计数点之间的时间间隔 t 5t 0 1 s 故打下计数点d时 速度vd m s 0 417 xce 2t 0 1384 0 0551 2 0 1 m s 故 rad s 13 9 rad s vd r 0 417 0 03 3 纸带运动的加速度a m s2 0 705 x t 2 xce xac t 2 0 1384 0 0551 0 0551 0 22 m s2 由于 故圆盘转动的角加速度大小为 rad s2 23 5 t v r a r 0 705 0 03 rad s2 答案 1 3 000 2 13 9 3 23 5 4 2019 云南七校联考 材料的电阻随压力的变化而变化的现象称为 压阻效应 利用这种效应可以测量压力大小 如图甲所示为某压敏电阻在室温下的电阻压力特性曲线 10 其中rf r0分别表示有 无压力时压敏电阻的阻值 为了测量压力f 需先测量压敏电阻 处于压力下的电阻值rf 请按要求完成下列实验 1 设计一个可以测量处于压力中的该压敏电阻阻值的电路 在图乙的虚线框内画出实 验电路的原理图 压敏电阻已给出 待测压力大小约为 40 80 n 不考虑压力对电路其他 部分的影响 要求误差较小 提供的器材如下 a 压敏电阻 无压力时阻值r0 6000 b 滑动变阻器r 最大阻值约为 200 c 电流表 a 量程 0 2 5 ma 内阻为 30 d 电压表 v 量程 0 3 v 内阻为 3 k e 直流电源e 电动势为 3 v 内阻很小 f 开关 s 导线若干 2 正确接线后 将压敏电阻置于待测压力下 通过压敏电阻的电流是 1 33 ma 电压 表的示数如图丙所示 则电压表的读数为 v 11 3 此时压敏电阻的阻值为 保留两位有效数字 结合图甲可知待测压力的 大小f n 解析 1 由于滑动变阻器总电阻较小 远小于待测压敏电阻的阻值 因此滑动变阻 器应采用分压式接法 同时因待测压敏电阻的阻值较大 故应采用电流表内接法 电路原 理图如图所示 2 电压表量程为 0 3 v 最小分度为 0 1 v 则读数为 2 00 v 3 根据欧姆定律可知rf ra 30 1 5 103 则有 u i 2 00 1 33 10 3 4 由图甲可知 待测压力的大小f 60 n r0 rf 6000 1 5 103 答案 1 见解析图 2 2 00 3 1 5 103 60 5 2019 河南省豫南九校质量考评 利用如图甲所示的电路可以较为准确地测出待测 电阻rx的阻值 其中r1为一段较长的粗细均匀的电阻丝 rx为待测电阻 r0为电阻箱 a 为电表 测量步骤如下 根据如图甲所示的电路图连接电路 将r0调到某一数值 滑片p与电阻丝某位置连 接 闭合开关 s1 试触开关 s2 观察电表a指针的偏转情况 适当左右移动滑片p的位置 直至闭合开关 s2时 电表a的指针不发生偏转 测出滑片左右两侧电阻丝的长度l1和 l2 读出此时电阻箱接入电路的阻值r0 1 根据图甲的电路图 用笔画线代