【物理】2020届一轮复习人教版两大策略破解实验题学案

【物理】2020届一轮复习人教版两大策略破解实验题学案

‎2020届一轮复习人教版 两大策略破解实验题 学案 ‎(一)两大策略破解实验题 策略1　细心审题——做到一“明”、二“看”、三“提取”‎ ‎1.明——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,都能直接地判断出命题人想要考查的知识点和意图。‎ ‎2.看——看清实验题图 实验题一般配有相应的示意图、实物图,目的是告知实验器材(或部分实验器材)及其组装情况,让考生探究考查意图。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。‎ ‎3.提取——提取信息 试题总是提供诸多信息再现实验情景,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)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。根据数据描点作图可以直观反映实验的某种规律。‎ ‎(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,才能正确分析实验问题。‎ ‎　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 ‎ 例1　某同学利用如图甲所示电路测量电源的电动势E和内阻r,可供选择的实验器材有;待测电源(电动势约6 V,内阻约1 Ω),定值电阻RA(阻值10 Ω)和RB(阻值1 Ω),滑动变阻器R(最大阻值10 Ω),电流表(量程为0~0.6 A,内阻约1 Ω),电压表(量程为0~5 V,内阻约10 kΩ),开关S,导线若干。请问答下列问题:‎ ‎(1)图甲为该同学设计的电路图的一部分,将电路图补充完整。‎ ‎(2)图甲中的R1应选　　　　(填“RA”或“RB”)。 ‎ ‎(3)改变滑动变阻器接入电路的阻值,分别记下几组电压表的示数U和相应电流表的示数I;以U为纵坐标,I为横坐标,作U-I图线如图乙所示,并求出U-I图线在横轴上的截距a和在纵轴上的截距b。请选用待测电源电动势E、内阻r、定值电阻R1和R2,写出a、b的表达式,a=　　　　,b=　　　　,代入相应数值即可得E和r的测量值。 ‎ 答案　(1)见解析图　(2)RA　(3)ER‎2‎‎+r　E 解析　(1)利用电压表和电流表测量电源电动势和内阻的实验,电流表内阻与电源内阻相差不大,所以要把电流表相对电源外接,电路图如图。‎ ‎(2)由于滑动变阻器最大阻值只有10 Ω,电流表量程只有0.6 A,所以需要串联的电阻R1应该选择阻值为10 Ω的定值电阻RA。‎ ‎(3)由闭合电路欧姆定律,得E=U+I(R2+r),变化为U=E-(R2+r)I。对照题图乙,则有b=E,a=ER‎2‎‎+r。‎ 策略2　做好四类题型——一“仪器”、二“常规”、三“创新”、四“结合”‎ 近几年高考出现的实验题,虽然考查形式多种多样,但考查特点主要有两个,一是考查考生基本的实验知识和操作技能,二是考查实验思想、方法等综合实验素养和设计、创新等综合实验能力。‎ 题型1　基本仪器型——“细”微之处见高低 刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、打点计时器、电流表、电压表、多用电表都是基本仪器,要熟练掌握它们的使用方法、操作规程和读数规则,在高考前要进行系统的实际测量和读数练习,特别是游标卡尺、螺旋测微器、电学实验仪器的读数。此类试题难度不大,要防止在读数的估读、结果的有效数字和单位上出错。‎ ‎　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 ‎ 例2　(1)图甲中游标卡尺的读数为　　　mm,图乙中螺旋测微器的读数为　　　mm。 ‎ ‎(2)某同学用多用电表的欧姆挡来测量一电压表的内阻,如图丙所示。先将选择开关旋至倍率“×10”挡,红、黑表笔短接调零后进行测量,红表笔应接电压表的　　　　(填“+”或“-”)接线柱,结果发现欧姆表指针偏角太小,则应将选择开关旋至　　　　(填“×1”或“×100”)挡并　　　　　　　,最终测量结果如图丁所示,则电压表的电阻为　　　　Ω。 ‎ 答案　(1)29.8　0.880　(2)-　×100　重新进行欧姆调零　3 000‎ 解析　(1)游标卡尺的读数为29 mm+8×0.1 mm=29.8 mm;螺旋测微器的读数为0.5 mm+38.0×0.01 mm=0.880 mm。‎ ‎(2)多用电表使用时要注意电流是“红进黑出”,电压表中电流是从正接线柱流入的,所以多用电表的红表笔应接电压表的“-”接线柱,欧姆表指针偏角太小,说明所测电阻阻值较大,应换用大倍率挡位进行测量,并且重新进行欧姆调零,读数结果为30×100 Ω=3 000 Ω。‎ 点评　本题易出错的地方有:(1)游标卡尺读数时不注意单位;不从游标尺上的“0”刻度线开始读;对齐格数估读了一位。(2)螺旋测微器读数时不注意固定刻度上的半毫米线;结果中舍弃了末位“0”。(3)不注意电压表中电流的流向。(4)不能根据指针偏角情况更换倍率挡位;更换挡位后直接测量而不进行欧姆调零。‎ ‎　　题型2　常规实验型——“实”践出真知 常规实验题主要考查教材上基本实验的实验原理、器材的选择、实验的操作、数据的处理和误差分析。复习时要从领会实验原理出发,全方位理解和掌握实验器材、实验操作、实验步骤、实验数据的处理、误差分析和电学实验实物图的连接、电路图的设计等,对每一个实验都应做到心中有数。‎ 例3　某同学从家里的废旧收音机上拆下一电学元件,其上标注“2.5 V　1.5 W”的字样,为描绘出该元件的伏安特性曲线,该同学在实验室找到了下列实验器材:‎ A.电流表(量程是0~3 A,内阻是0.1 Ω)‎ B.电流表(量程是0~0.6 A,内阻是0.5 Ω)‎ C.电压表(量程是0~15 V,内阻是25 kΩ)‎ D.电压表(量程是0~3 V,内阻是5 kΩ)‎ E.滑动变阻器(阻值范围为0~5 Ω,额定电流为0.6 A)‎ F.滑动变阻器(阻值范围为0~100 Ω,额定电流为0.6 A)‎ G.直流电源(电动势E=3 V,内阻不计)‎ H.开关、导线若干 ‎(1)为了提高实验结果的准确程度,电流表应选　　　　;电压表应选　　　　;滑动变阻器应选　　　　。(以上均填写器材代号) ‎ ‎(2)请将图甲所示实验电路图补充完整。‎ ‎(3)该同学根据设计的实验电路进行实验,通过实验得到的数据如表(I和U分别表示待测元件的电流和电压),请在图乙中描绘出该元件的伏安特性曲线。‎ I/A ‎0‎ ‎0.12‎ ‎0.21‎ ‎0.29‎ ‎0.34‎ ‎0.38‎ ‎0.42‎ ‎0.45‎ ‎0.47‎ ‎0.49‎ ‎0.50‎ U/V ‎0‎ ‎0.20‎ ‎0.40‎ ‎0.60‎ ‎0.80‎ ‎1.00‎ ‎1.20‎ ‎1.40‎ ‎1.60‎ ‎1.80‎ ‎2.00‎ 答案　(1)B　D　E　(2)如图1所示 ‎(3)如图2所示 解析　(1)元件的额定电压为2.5 V,电压表应选D,额定电流I=‎1.5‎‎2.5‎ A=0.6 A,电流表选B,为方便实验操作,滑动变阻器应选小阻值范围的,所以选E。‎ ‎(2)由表中实验数据可知,电压与电流应从零开始变化,滑动变阻器应采用分压式接法,元件电阻约为R=U‎2‎P=‎2.‎‎5‎‎2‎‎1.5‎ Ω≈4.17 Ω,电压表内阻为5 kΩ,电流表内阻0.5 Ω,电压表内阻远大于电学元件电阻,电流表应采用外接法。‎ ‎(3)根据表中实验数据在坐标系内描出对应点,然后作出图像。‎ 点评　本实验以测电学元件的伏安特性曲线为载体,考查仪器的选取、实物连线及实验数据的处理方法,做好此类题的关键是将常规实验的基本操作、数据处理熟记在心。‎ ‎　　题型3　创新实验型——“活”用原理,妙迁移 创新实验题要求考生能将教材中的学生实验和演示实验的实验原理、方法进行迁移和应用,试题新颖、能力要求高。如力学中与纸带相关的实验、电学中电路的设计、计算形式的实验题等都可能考查学生运用已学过的实验方法、原理处理新情境实验题的能力,做题时一定要审清题意,明确实验目的,联想和迁移应用相关实验原理。‎ ‎　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 ‎ 例4　某研究性学习小组用如图甲所示装置来测定当地的重力加速度,主要操作过程如下:‎ ‎①安装实验器材,调节试管夹(小铁球)、光电门和纸杯在同一竖直线上;‎ ‎②打开试管夹,由静止释放小铁球,用光电计时器记录小铁球在两个光电门间的运动时间t,并用刻度尺(图甲中未画出)测量出两个光电门之间的高度h,计算出小铁球通过两光电门间的平均速度v;‎ ‎③保持光电门1的位置不变,改变光电门2的位置,重复②的操作。测出多组数据,计算出对应的平均速度v;‎ ‎④画出v-t图像。‎ 请根据实验,回答如下问题:‎ ‎(1)设小铁球到达光电门1时的速度为v0,当地的重力加速度为g。则小铁球通过两光电门间的平均速度表达式为v=　　　　(用v0、g和t表示)。 ‎ ‎(2)实验测得的数据如表:‎ 实验次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ h(cm)‎ ‎10.00‎ ‎20.00‎ ‎30.00‎ ‎40.00‎ ‎50.00‎ ‎60.00‎ t(s)‎ ‎0.069‎ ‎0.120‎ ‎0.152‎ ‎0.195‎ ‎0.229‎ ‎0.259‎ v(m/s)‎ ‎1.44‎ ‎1.68‎ ‎1.89‎ ‎2.04‎ ‎2.21‎ ‎2.36‎ ‎　　请在坐标系(如图乙)中画出v-t图像。‎ ‎(3)根据v-t图像,可以求得当地的重力加速度g=　　　　m/s2,试管夹到光电门1的距离约为　　　　cm。(结果均保留两位有效数字) ‎ 答案　(1)v0+‎1‎‎2‎gt　(2)如解析图所示 ‎(3)9.7(9.5~9.9之间均可)　6.2(6.0~6.4之间均可)‎ 解析　(1)因为h=v0t+‎1‎‎2‎gt2,所以v=ht=v0+‎1‎‎2‎gt。‎ ‎(2)在坐标系中描点,用一条直线将这些点连接起来,使尽可能多的点在直线上,不在直线上的点均匀分布于直线两侧。‎ ‎(3)由图像可求出斜率k=4.84 m/s2,v0=1.10 m/s,解得g=9.7 m/s2,h1=v‎0‎‎2‎‎2g=0.062 m=6.2 cm。‎ 点评　本实验的创新之处在于数据信息的获取方式,利用光电门及光电计时器使数据的获取更便捷,理解落体法测重力加速度的原理,并在不同的实验背景下灵活应用是解题的关键。‎ ‎　　题型4　数形结合型——“巧”变公式找函数 高考物理考查学生应用数学知识的能力,在实验中体现在实验数据的处理上,通常利用相关实验的原理公式进行巧妙变形,变成和图像信息一致的函数形式,根据图像的斜率、截距结合函数关系式得出所需的数据。‎ ‎　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 ‎ 例5　根据闭合电路欧姆定律,用图甲所示电路可以测定电池的电动势和内阻。图中R0是定值电阻,通过改变R的阻值,测出R0两端的对应电压U,对所得的实验数据进行处理,就可以实现测量目的。根据实验数据在‎1‎U-R坐标系中描出坐标点,如图丙所示,已知R0=150 Ω。试完成下列问题:‎ ‎(1)请根据原理图将图乙中的实物图连接好。‎ ‎(2)在图丙中画出‎1‎U-R关系图线。‎ ‎(3)图线的斜率是　　　　V-1·Ω-1,由此可得电池电动势E=　　　　V。 ‎ 答案　(1)(2)见解析　(3)0.004 5(0.004 3~0.004 7均对)　1.48(1.46~1.50均对)‎ 解析　(1)所连实物图如图a所示。‎ ‎(2)所画的图像如图b所示。‎ ‎(3)根据闭合电路欧姆定律有E=U+UR‎0‎(r+R),即:‎1‎U=‎1‎R‎0‎ER+(1+rR‎0‎)‎1‎E,由图b可知斜率k=‎1‎R‎0‎E=0.004 5 V-1·Ω-1,则E=1.48 V。‎ 点评　数形结合法是指将图像及函数相结合的一种方式,重点是公式的变形,如本题中将闭合电路欧姆定律公式变形为y=kx+b的形式对应图像中的各物理量。‎