江苏省2013届高考物理二轮复习 专题2第2讲 实验题的五种常考类型

1 第第 2 2 讲实验题的五种常考类型讲实验题的五种常考类型 题型特点 1 物理实验题是高考的重点和难点 由于该题型多与实际问题相结合 造成干扰因素 很多 考查的角度也多 考生往往不知如何下手 失分现象非常严重 2 高考实验题虽然不是课本上的原有实验 但其实验原理 方法 用的器材往往是学 生学过的或用过的 是利用学生熟知的原理 方法和器材 经过迁移 解决一些新问题 一 解答实验题的 3 步骤 第一步 明确考查的知识范围 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 能直接地判断出命题人想要考查的知识点和意图 第二步 看清实验题图 实验题一般配有相应的示意图 实物图 目的是告知实验仪器 或部分 及其组装情况 让考生琢磨考查意图 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 第三步 捕捉并提取信息 试题总是提供诸多信息再现实验情景的 因此 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 都会为 我们提供信息 要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 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 才能正确分析实验问题 二 实验题的 5 种常考类型 类型一 基本仪器的使用 示例 2012 衡阳联考 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 2 2 1 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 2 图 2 2 1 解析 金属丝的长度为 241 2 mm 24 12 cm 金属丝的直径为 0 5 mm 0 01 mm 1 8 0 518 mm 答案 24 12 0 518 归纳总结 1 mm 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 1 mm 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 05 mm 和 0 02 mm 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 类型二 基本规律的验证 示例 用如图 2 2 2 所示实验装置验证m1 m2组成的系统机械 能守恒 m2从高处由静止开始下落 m1上拖着的纸带打出一系列的点 对纸带上的点迹进行测量 即可验证机械能守恒定律 图 2 2 3 给出 的是实验中获取的一条纸带 0 是打下的第一个点 每相邻两个计数点间 还有 4 个点 图中未标出 计数点间的距离如图 2 2 3 所示 已知 m1 50 g m2 150 g 则 g取 10 m s2 结果保留两位有效数字 图 2 2 2 图 2 2 3 1 在纸带上打下计数点 5 时的速度v m s 2 在打点 0 5 过程中系统动能的增加量 Ek J 系统势能的减少量 Ep J 由此得出的结论是 3 若某同学作出的v2 h图象如图 2 2 4 所示 则当地的实际重力加速度 1 2 g m s2 3 图 2 2 4 解析 1 v5 m s 2 4 m s 21 60 26 40 10 2 2 0 1 2 动能的增加量为 Ek m1 m2 v 0 58 J 系统势能的减少量为 Ep m2 m1 1 22 5 gh 0 60 J 故在误差允许的范围内 两者相等 m1 m2组成的系统机械能守恒 3 由 m1 m2 v2 m2 m1 gh得 k 即 m s2 4 85 1 2 v2 2h m2 m1 g m1 m2 g 2 g 2 5 82 1 20 m s2 g 9 7 m s2 答案 1 2 4 2 0 58 0 60 在误差允许的范围内 m1 m2组成的系统机械能守 恒 3 9 7 归纳总结 本实验是一个创新实验 课本上做的是单个物体下落过程中机械能守恒的验证 而本 实验是m1和m2组成的系统机械能守恒的验证 虽然也是寻找 Ek Ep大小关系 或用 h图象分析 但 Ek Ep的表达式及 h图象的斜率均与原实验不同 v2 2 r2 2 类型三 实验器材的选取 示例 用如图 2 2 5 所示电路 测定一节干电池的电动势和内 阻 电池的内阻较小 为了防止在调节滑动变阻器时造成短路 电路中 用一个定值电阻R0作保护电阻 除电池 开关和导线外 可供使用的实 验器材还有 A 电流表 量程 0 6 A 3 A 图 2 2 5 B 电压表 量程 3 V 15 V C 定值电阻 阻值 2 额定功率 5 W D 定值电阻 阻值 10 额定功率 10 W E 滑动变阻器 阻值范围 0 10 额定电流 2 A F 滑动变阻器 阻值范围 0 100 额定电流 1 A 1 要正确完成实验 电压表的量程应选择 V 电流表的量程应选择 A R0应选择 的定值电阻 R应选择阻值范围是 的滑动变阻器 2 引起该实验系统误差的主要原因是 4 解析 1 因测量一节干电池的电动势 路端电压最大值不超过 1 5 V 故应选量程 为 3 V 的电压表 定值电阻若为 10 则电路中的电流太小 电流表读数误差较大 且 干电池内阻较小 故应选 2 的定值电阻 滑动变阻器若采用 0 100 调节过程中电 路中的电流在多数情况下偏小 无法测量 故应选 0 10 的滑动变阻器 由于电路中的 电流比较小 故应选 0 6 A 量程的电流表 2 在测量过程中 电压表的值为路端电压 则电流表的值不是干路电流 外电路中电 压表分流 出现系统误差 答案 1 3 0 6 2 0 10 2 电压表分流 归纳总结 1 电压表 电流表的量程要根据被测电路估测电压 电流值 进行选取 如本题中测 一节干电池的电动势 电压表量程 3 V 足够 为保护电池 电流不应太大 用 0 6 A 量程 即可 2 定值电阻的选取要遵循既能使R0起到保护作用 又能使实验正常进行的原则 若 采用定值电阻 10 则回路中电流强度最大不足 0 15 A 电流调节范围太小 3 为使电流表 电压表示数较大 一般要超过量程的 以上 滑动变阻器的实际应用 1 3 阻值不足 10 若用 0 100 的变阻器 实验过程则不易调节 类型四 电表内阻的测量 示例 2012 南通期末 为测量某电压表 V1的内阻 某同学设 计的电路如图 2 2 6 所示 可供选择的器材有 待测电压表 V1 0 3 V 内阻约 3 k 电压表 V2 0 9 V 内阻约 10 k 定值电阻R1 阻值为 600 定值电阻R2 阻值为 6 k 图 2 2 6 滑动变阻器R 0 20 直流电源 10 V 内阻可不计 开关 S 及导线若干 1 定值电阻应选 选填 R1 或 R2 2 请将图 2 2 7 中用笔画线代替导线 完成实物电路的连接 5 图 2 2 7 3 该同学经实验测量得到的数据如下表 次数 1234567 U1 V00 501 001 502 002 502 80 U2 V01 52 74 35 77 88 1 请在图 2 2 8 中描点作出U2 U1图线 待测电压表 V1的内阻为 k 解析 1 当定值电阻选用R2 6 k 时 待测电压表 V1和电压表 V2的示数均合适 若选用R1 600 则电压表 V1 V2示数的差值太小 2 电路连接如图 2 2 9 所示 图 2 2 9 3 U2 U1图线如图 2 2 10 所示 6 图 2 2 10 由题给的两个电压表量程可以得出定值电阻应选阻值为 6 k 的R2 作出U2 U1图线 如图所示 U2 U1图线斜率k 8 1 2 8 2 9 由U2 U1得出k 解得待测 RV R2 RV RV R2 RV 电压表 V1的内阻为RV 3 16 k 答案 1 R2 2 图见解析 3 图见解析 3 16 3 1 3 3 k 都算对 归纳总结 1 电压表内阻测量的几种设计方案 电路图 RV U I 这种方法适用于电流表量程较小的情况 电路图 RV R0 U U0 这种方法适用于标准电压表 V0内阻已知的情况 电路图 RV U I U R0 这种方法适用于电流表 A 量程较大 利用定值电阻R0间接推导 V 中电流 2 电流表内阻测量的几种设计 电路图 RA U I 这种方法适用于电压表量程足够小的情形 电路图 RA I0R0 I 这种方法适用于电流表 A0内阻已知的情形 电路图 RA I0 I R0 I 这种方法适用于电流表 A0内阻未知 且量程比待测电流表量程大的情形 7 电路图 RA U IR0 I 这种方法适用于电压表 V 量程较大的情形 电路图 RA RN 这种方法是等效替代法 这种方法中RN必须是电阻箱 类型五 利用图象处理数据 示例 2012 济南模拟 某研究性学习小组利用如图 2 2 11 所示电路测量电池的 电动势E和内电阻r 由于该电池的内电阻r较小 因此在测量电路中接入了一阻值为 2 00 的定值电阻R0 1 请根据实验原理图 用笔画线表示导线 将下列实物连接成能够完成实验的电路 图 2 2 11 2 实验时 闭合开关 K 调整电阻箱R的阻值 读出电压表相应的示数 得到了如下 数据 R和U分别表示电阻箱读数和电压表读数 R 40 0020 0012 008 006 005 00 U V1 891 781 661 571 431 35 为了比较准确地得出实验结果 该小组的同学准备用图象法来处理实验数据 图象的 纵坐标表示电压表读数U 则图象的横坐标表示的物理量应该是 计算出与各组 数据对应的该物理量数值 结果精确到 0 01 填在表格中 并在如图 2 2 12 所示的坐标 系中作图 8 图 2 2 12 3 根据作出的图象求得E V r 解析 1 实物连线图如图 2 2 13 甲所示 连线时应注意连线的顺序 先不连电 压表 将其他元件先串联起来 再并联电压表 同时注意电压表的正负极 2 由E U r R0 可得U E r R0 U R U R 因此纵轴为U 横轴为 计算出对应的 见下表 U R U R 图线如图 2 2 13 乙所示 R 40 0020 0012 008 006 005 00 U V1 891 781 661 571 431 35 A U R 0 0470 0890 140 200 240 27 图 2 2 13 3 由作出的图线可得 E 2 00 1 98 2 02 V r R0 2 00 0 33 U I 2 00 1 30 0 30 0 答案 1 图见解析 2 电压U与电阻R的比值 或电流I 表格数值见解析 U 图线见解析 U R U R 2 2 00 1 98 2 02 0 33 0 30 0 40 归纳总结 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 9 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