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1、第五单元物理实验 第五单元 知识网络构建 第五单元 知识网络构建 第五单元 考情分析预测 高考物理试题中 实验是必考内容 且近年来越来越受到重视 高考实验题除了对教材原有学生实验进行考查外 还把考查内容延伸到演示实验中 甚至拓展到迁移类实验 应用性实验 设计性实验以及 研究性学习 类实验 要求学生利用所学知识 对实验仪器或实验方法重组 将教材中的学生实验和演示实验的实验原理 实验方法迁移到情景新颖的实验中去 高考物理实验题具有以下几个特点 第五单元 考情分析预测 1 重视对实验操作能力的考查 如实验步骤的排序 纠错 实验器材的选择 包括滑动变阻器 电阻箱 电表量程的选择 实物连线和运用图象与表
2、格分析处理实验数据 实验结论的总结及误差分析 实验方案的改进创新等 2 重视对基本仪器的读数 构造原理 重要实验方法及电学实验中的故障分析的考查 如游标卡尺 螺旋测微器 多用电表等的读数 第五单元 考情分析预测 3 设计性实验是考查的热点 在近几年的各地高考中设计性的实验题比较多 此类实验能够综合考查考生创造性地应用已学知识 方法 原理 灵活处理陌生实验问题的能力 要求学生有较高的知识迁移能力 实验设计能力 4 电学实验在高中阶段所占比例较大 是实验考查的重点 各地高考实验题中必有电学实验题 第五单元 考情分析预测 对物理实验的考查通常是以独立题型出现 在高考中实验试题的命题一般是一个力学实验
3、和一个电学实验 一个以考查演示实验或基本实验的基础实验知识 基本实验技能为主 另一个一般以考纲要求的基本实验为载体进行必要的改进和创新 考查考生对基本实验的理解能力 迁移能力和创新能力 预测2012年高考实验考题主要表现为以下几种形式 1 一个力学实验题 以打点计时器为主要实验仪器 涉及位移 速度测量的基本力学实验 分值较少 难点不大 命题形式为填空题 或选择性填空 第五单元 考情分析预测 2 一个电学实验题 以电流 电压的测量为基本测量的设计性电学实验 涉及实验电路和方法的设计 实验原理的迁移 实验器材的选择 电路实物连线及图象法处理实验数据等 分值较多 能力要求较高 命题形式可能为填空 选
4、择性填空 电路图或实物连线 图象图表分析等 第五单元 近年高考纵览 第五单元 近年高考纵览 第五单元 近年高考纵览 专题十二力学实验 专题十二力学实验 专题十二 主干知识整合 一 力学实验备考要点 专题十二 主干知识整合 专题十二 主干知识整合 专题十二 主干知识整合 二 力学实验中的测量方法 专题十二 主干知识整合 专题十二 主干知识整合 专题十二 主干知识整合 专题十二 主干知识整合 专题十二 主干知识整合 专题十二 主干知识整合 三 实验数据的记录与处理1 系统误差和偶然误差 1 系统误差的特点是测量值总是有规律地朝着某一方向偏离真实值 误差总是偏大或总是偏小 系统误差的主要来源是仪器本
5、身不够精确 实验原理与方法不够完善 2 偶然误差是由于偶然因素的影响 造成测量值无规则起伏 有时偏大 有时偏小 可用多次测量求平均值的方法减小偶然误差 平均值比某一次测得的数值更接近于真实值 专题十二 主干知识整合 2 有效数字 带有一位不准确数字的近似数字 1 凡是用测量仪器直接测量的结果 读数一般要求在读出仪器最小刻度所在位的数值 可靠数字 后 再向下估读一位 不可靠数字 不受有效数字位数的限制 2 间接测量的有效数字运算不作要求 运算结果一般可用2 3位有效数字表示 专题十二 主干知识整合 3 仪器读数 1 使用刻度尺 弹簧测力计 温度表 电流表 电压表等仪器时 凡是最小刻度是10分度的
6、 要求读到最小刻度后再把最小刻度10等分估读一位 估读的这位是不可靠数字 却是有效数字的不可缺少的组成部分 最小刻度是5 或2 分度的 则把最小刻度5 或2 等分估读一位 例如图5 12 1甲用毫米刻度尺测量物体长度为6 50cm 图乙电压表用15V量程时最小刻度为0 5V 读作5 5V 0 2V 5等分估度 5 7V 专题十二 主干知识整合 2 游标卡尺 秒表 电阻箱由于本身构造的原因不需要估读 欧姆表因为本身测量值就不准确 因此不需要估读 专题十二 主干知识整合 4 实验数据的处理实验数据的处理方法有公式法 列表法 逐差法和图象法 测量性实验中用图象法处理数据可有效地减小实验误差 图象法比
7、其他方法更适用于探究性实验 选取适当的自变量 通过画出图象可以找到或反映物理量之间的变化关系 且便于找出其中的规律 确定对应量的函数关系 画图象时应注意 1 根据测量的要求选定坐标轴 一般以横轴为自变量 纵轴为因变量 坐标轴要标明所代表的物理量的名称及单位 2 坐标轴标度的选择要合适 使测量数据能在坐标轴上得到准确的反映 在物理图象中 坐标原点可以是零也可以不是零 专题十二 要点热点探究 探究点一测量性实验 测量性实验一般以某一原理或物理规律 公式 为依据 通过测量相关的物理量 从而实现测定某个 或某些 物理量或物理常数的实验目的 测量可分为直接测量和间接测量 高中物理实验涉及的测量性实验大多
8、为间接测量实验 即通过直接测量和推导计算来间接得到待测量 联系直接测量量和待测量间的关系是该实验的实验原理 专题十二 要点热点探究 例1 2011 课标全国卷 利用图5 12 2所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度 一斜面上安装有两个光电门 其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处 光电门甲的位置可移动 当一带有遮光片的滑块自斜面上滑下时 与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t 改变光电门甲的位置进行多次测量 每次都使滑块从同一点由静止开始下滑 并用米尺测量甲 乙之间的距离x 记下相应的t值 所得数据如下表所示 专题十二 要点热点探究 专题十二 要点热点探究 完成下
9、列填空和作图 1 若滑块所受摩擦力为一常量 滑块加速度的大小a 滑块经过光电门乙时的瞬时速度v1 测量值x和t四个物理量之间所满足的关系式是 2 根据表中给出的数据 在图5 12 3给出的坐标纸上画出 t图线 专题十二 要点热点探究 专题十二 要点热点探究 专题十二 要点热点探究 解析 1 在匀变速直线运动中 中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度 故中间时刻瞬时速度为由v1 at 故 或将加速度为a的匀加速运动看成反方向的加速度为 a的匀减速运动 则x at2 v1t 2 由表中所给数据描点连线 注意描点时应使尽量多的点在直线上或分居在直线两侧 其图线如图所示 专题十二 要点热点探究 3
10、 由图线的斜率k a 又图线过 0 20 1 81 0 80 1 20 两点 k 1 0 故a 2 0m s2 专题十二 要点热点探究 点评 本题是在教材学生实验研究匀变速直线运动的规律的基础上适度延伸和拓展命制的 属于间接测量性实验 考查考生对基本实验的理解和应用能力 属于最基本的实验能力要求 要求考生深刻理解基本实验原理 领悟其中渗透的实验思想 方法 理论 并能迁移应用 专题十二 要点热点探究 专题十二 要点热点探究 专题十二 要点热点探究 例1变式题 1 如图所示 2 0 258 专题十二 要点热点探究 专题十二 要点热点探究 探究点二验证性实验 验证性实验要求用实验的方法来验证科学家已
11、归纳 总结和证明了的结论 通过实验过程的再现 加深对规律适用条件和结论的理解 解决验证性实验相关问题的关键是根据题目给定的实验条件 实验过程 实验情景领会命题意图 找出实验中应测定的物理量 明确在误差允许的范围内通过怎样的定量关系才能达到实验目的 专题十二 要点热点探究 例2 2011 海南卷 现要通过实验验证机械能守恒定律 实验装置如图5 12 5所示 水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨 导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块 其总质量为M 左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连 遮光片两条长边与导轨垂直 导轨上B点有一光电门 可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t 用d表示A点到导
12、轨底端C点的距离 h表示A与C的高度差 b表示遮光片的宽度 x表示A B两点间的距离 将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度 用g表示重力加速度 完成下列填空和作图 专题十二 要点热点探究 专题十二 要点热点探究 2 多次改变光电门的位置 每次均令滑块自同一点 A点 下滑 测量相应的x与t值 结果如下表所示 专题十二 要点热点探究 专题十二 要点热点探究 专题十二 要点热点探究 专题十二 要点热点探究 点评 本题是验证机械能守恒定律实验的再设计 将传统实验方法中使用的打点计时器改为气垫导轨和光电计时装置 这需要学生从验证的机械能守恒定律出发 根据实验条件理解实验步骤 明确需要
13、直接测量和间接计算哪些物理量 需要验证什么关系才能表示小车运动过程中的机械能守恒 专题十二 要点热点探究 专题十二 要点热点探究 专题十二 要点热点探究 专题十二 要点热点探究 例2变式题D 解析 选项A B中用重力加速度g计算末速度 相当于已经承认该过程中机械能守恒 故选项A B错误 高度h应该用刻度尺测出 故选项C错误 D正确 专题十二 要点热点探究 探究点三探究性实验 探究性实验旨在通过实验探索某种物理规律 研究某个物理问题 近年来探究性实验在高考实验中占的比例逐步增大 注重考查考生的科学探究能力和知识的形成过程 探究性实验要求学生将自己掌握的物理知识和实验技能创造性地应用到新的实验情境
14、中 由题给条件自行选定实验原理 确定实验方案 选择合适的器材去研究物理现象 通过实验得到的数据信息分析各物理量中的内在联系 找出其中所包含的物理规律 专题十二 要点热点探究 例3为了 探究功与物体速度变化的关系 现提供如图5 12 8所示的器材 请思考探究思路并回答下列问题 专题十二 要点热点探究 1 为了消除摩擦力的影响 应采取的措施 2 在某次实验中某同学得到了如图5 12 9所示的一条纸带 在A B C D E五个计数点中应该选用 填 B C 或 D 点的速度才符合实验要求 因为 专题十二 要点热点探究 例3 1 将木板远离滑轮的一端适当垫高 平衡摩擦力 2 C选择最大速度 橡皮筋的弹性
15、势能才完全释放 以保证拉力做功与橡皮筋的数目成正比 解析 1 本实验应满足橡皮筋对小车的拉力等于小车受到的合力 所以实验前应将木板远离滑轮的一端适当垫高 使小车在不受拉力时能沿木板匀速运动 以消除摩擦力对实验的影响 专题十二 要点热点探究 2 本实验是探究橡皮筋拉力对小车做的功与小车速度变化的关系 应测量橡皮筋的拉力做功后橡皮筋的弹性势能完全释放完毕时小车的最大速度 选用小车匀速运动段 计数点间隔距离均匀的部分 计算小车经过C点时的速度 以保证拉力做功与橡皮筋的数目成正比 专题十二 要点热点探究 点评 探究功与物体速度变化的关系 实验中 打点计时器打出的纸带应该先逐渐变疏后均匀不变 本实验给出
16、的打点纸带有明显的误差 这是由于摩擦力没有被完全平衡造成的 解答时无需理会 专题十二 要点热点探究 专题十二 要点热点探究 专题十二 要点热点探究 例3变式题 1 如图所示 2 F 30 L 0 06 N 专题十二 要点热点探究 解析 1 描点 作出F L图象如图所示 2 根据图象计算斜率k 30N m 得弹力F跟弹簧总长度L之间的关系为F 30 L 0 06 N 专题十二 要点热点探究 探究点四实验创新与设计 创新和设计性实验要求学生运用学过的实验方法 自行设计一个新的实验方案 它要求学生自主设计实验原理 选择实验器材 安排实验步骤 设计实验数据处理的方法并分析实验误差 实验创新与设计主要考查学生是否理解实验原理 是否具有灵活运用实验知识的能力 是否具有在不同情况下迁移知识的能力 对能力的要求较高 专题十二 要点热点探究 1 设计性实验考查实验知识的综合应用 解决设计性实验问题的关键在于根据实验原理设计实验方案 实验原理是进行实验设计的根本依据和出发点 它决定实验过程的设置 应当测量哪些物理量 如何安排实验步骤等问题 2 求解设计性实验的步骤 1 从实验目的入手 2 根据问题的要求和
