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1、能力课时9 破解高考实验题的方法技巧,突破一 破解常规型实验题的方法,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。因此，必须做到“四会”，(即“会读”、“会选”、“会画”、“会析”。)才能轻松破解常规实验题。,一、会读 刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、电火花计时器或电磁打点计时器、弹簧测力计、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等基本仪器是高考考查的重点。 “会读
2、”是指能正确地读出基本仪器的读数，读数直接影响实验结果，为使读数正确必须做到以下三点： (1)要注意量程。 (2)要弄清所选量程对应的每一大格和每一小格所表示的量值。 (3)要掌握需要估读的基本仪器的读数原则。读数的基本原则：凡仪器最小刻度是“1”的，要求读到最小刻度后再往下估读一位；凡仪器最小刻度是“2”和“5”的，只要求读到最小刻度所在的这一位，不再往下估读。,【例1】 (1)2014福建理综，19(1)某同学测定一金属杆的长度和直径，示数如图1、2所示，则该金属杆的长度和直径分别为_cm和_mm。,(2)2014安徽卷，21，(1)某同学为了测量一个量程为3 V的电压表的内阻，进行了如下
3、实验。他先用多用表进行了正确的测量，测量时指针位置如图3所示，得到电压表的内阻为3.00103 ，此时电压表的指针也偏转了。已知多用表欧姆挡表盘中央刻度值为“15”，表内电池电动势为1.5 V，则电压表的示数应为_V(结果保留两位有效数字)。,图3,答案 (1)60.10 4.20 (2) 1.0,二、会选 “会选”是指根据实验原理及可行性选择实验方案、实验器材。选择操作性强的实验方案及合适的实验器材，可以减小实验误差，提高实验的精确度。,【例2】 (2014北京理综，21)利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻。要求尽量减小实验误差。 (1)应该选择的实验电路是图4中的_(选填“甲
4、”或“乙”)。,图4 (2)现有电流表(00.6 A)、开关和导线若干，以及以下器材： A.电压表(015 V) B.电压表(03 V) C.滑动变阻器(050 ) D.滑动变阻器(0500 ) 实验中电压表应选用_；滑动变阻器应选用_。(选填相应器材前的字母),解析 (1)干电池内电阻较小，远小于电压表内阻，选用甲电路时电源内电阻的测量值相对误差小。 (2)一节干电池的电动势只有1.5 V左右，故电压表应选用量程较小的B，干电池的内电阻一般只有零点几欧或几欧，为调节方便，滑动变阻器应选用总阻值与之相差较小的C。 答案 (1)甲 (2)B C,三、会画 “会画”一方面指在进行实验数据处理时多数
5、情况要求找出两个物理量的线性关系，由实验数据画出其线性关系图线，图线经过大多数点，不在图线上的点要尽可能对称分布在图线的两侧，根据线性图线斜率、截距的物理意义求解相关物理量；另一方面指会根据所选的器材和电路原理图连接实物图。连电路实物图的要点： (1)从电源的正极出发，先将干路中各器件依次连接到电源负极，再将支路中的元件和电压表并联到电路的某两点之间； (2)连好实物图后，对照电路图检查一遍，注意检查导线的连接点是否都接在接线柱上(导线中不应有交叉)，电表正负极连接是否恰当，滑动变阻器的滑片是否处于恰当位置等。,【例3】 (2014浙江理综，22)小明对2B铅笔芯的导电性能感兴趣，于是用伏安法
6、测量其电阻值。,图5,图6,(1)图5是部分连接好的实物电路图，请用电流表外接法完成接线并在图6中画出。 (2)小明用电流表内接法和外接法分别测量了一段2B铅笔芯的伏安特性，并将得到的电流、电压数据描到UI图上，如图6所示。在图中，由电流表外接法得到的数据点是用_(填“”或“”)表示的。 (3)请你选择一组数据点，在图6上用作图法作图，并求出这段铅笔芯的电阻为_ 。,解析 (1)电压表直接测铅笔两端电压，由图象可知电压从0开始，所以滑动变阻器接分压式，如答案图。 (2)因电流表外接法在电压一定的条件下，测得的电流偏大，其待测阻值偏小，由图知得到的数据点是用“”表示的。,答案 (1),(2)“”
7、 (3)1.2(1.11.3),四、会析 “会析”是指对高中物理实验的误差作一些简单的分析。中学物理对实验误差分析的要求不高，从高考来看，一般涉及的问题是定性分析系统误差，对误差的定量分析不作要求。在实验复习中，同学们要知道误差的来源，掌握误差分析的基本方法，对高中物理实验进行一些简单的误差分析。,测量数据如图7坐标纸上UI图线所示。,图7,(1)在下面的虚线方框内画出合理的电路原理图，并标明所选器材的符号。,(2)在设计的电路中，选择定值电阻的根据是_。 (3)由UI图线求得待测电池的内阻为_。 (4)在你设计的电路中，产生系统误差的主要原因是_ _。,解析 (1)该实验通过电源的输出特性曲
8、线计算电源内阻，电源允许输出的最大电流为50 mA，故电流表选择A1，电源电动势约为9 V，故电压表选择V2，考虑到电流和功率，保护电阻选R2；,答案 (1)如图所示,突破二 破解探究型、设计型实验题的方法,创新探究、设计实验通常是将课本上的实验做适当的变化、创新。试题的“创新”点主要体现在：改变实验探究的条件、改变实验探究的结论、改变实验探究的思路、改变实验考查的方法、体现实验探究结果的开放性、评估实验探究的过程与结果等方面。从命题趋势上看，实验考查向着拓展实验、创新实验方向发展，注重考查同学们的知识迁移能力和解决实际问题的能力。,解此类实验一般可分三步进行： (1)找原型：先根据实验目的和
9、给出的条件把教材中的实验原型在头脑中完整地重现出来； (2)做对比：将实验中所给器材与原型中器材进行对比，看一下少了什么器材或什么器材的量程不满足要求；再看一下多给了什么器材，注意多给的器材可能就是解决问题的“金钥匙”； (3)定方案：根据对比结果设计电路。,【例5】 2014天津理综，9(3)现要测量一个未知电阻Rx的阻值，除Rx外可用的器材有： 多用电表(仅可使用欧姆挡); 一个电池组E(电动势6 V)； 一个滑动变阻器R(020 ，额定电流1 A)； 两个相同的电流表G(内阻Rg1 000 ，满偏电流Ig100 A)； 两个标准电阻(R129 000 ，R20.1 ) 一个开关S、导线若
10、干。 (1)为了设计电路，先用多用电表的欧姆挡粗测未知电阻，采用“10”挡，调零后测量该电阻，发现指针偏转非常大，最后几乎紧挨满偏刻度停下来，下列判断和做法正确的是_(填字母代号)。,A.这个电阻阻值很小，估计只有几欧姆 B.这个电阻阻值很大，估计有几千欧姆 C.如需进一步测量可换“1”挡，调零后测量 D.如需进一步测量可换“1 k”挡，调零后测量 (2)根据粗测的判断，设计一个测量电路，要求测量尽量准确并使电路能耗较小，画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁。,解析 (1)因为电表指针几乎满偏，故可知所测电阻很小，只有几欧姆，所以选项A正确，B错误；根据欧姆表的特点，若要进一步
11、精确测量，应换用小倍率，并重新进行欧姆调零，所以选项C正确，D错误； (2)根据伏安法测电阻原理和串、并联电路规律，可将一个电流表串联电阻R1后改装成电压表测量电压，另一个电流表并联R2后改装成电流表测量电流，题目要求能耗较小，故变阻器采用限流式，所以电路设计如下图所示：,答案 (1)AC (2)见解析图,规律方法 在设计性实验或改编类实验中经常用到电表的替代和改装，常用到的替代或改装有： (1)内阻已知的电压表相当于小量程的电流表；,(2)内阻已知的电流表则相当于小量程的电压表；,(3)灵敏电流计串大电阻改装成电压表；,(4)灵敏电流计并小电阻改装成电流表；,(5)电阻箱与电流表串联相当于电
12、压表；,(6)电阻箱与电压表并联相当于电流表；,(7)内阻较小的电源串定值电阻相当于内阻较大的电源。,1.(2015山东理综，22)如图8所示的电路中，恒流源可为电路提供恒定电流I0，R为定值电阻，电流表、电压表均可视为理想电表。某同学利用该电路研究滑动变阻器RL消耗的电功率。改变RL的阻值，记录多组电流、电压的数值，得到如图9所示的UI关系图线。,图8 图9,回答下列问题： (1)滑动触头向下移动时，电压表示数_(填“增大”或“减小”)。 (2)I0_A。 (3)RL消耗的最大功率为_W(保留一位有效数字)。 解析 (1)滑动触头向下移动时，RL阻值减小，则总电阻减小，由于总电流不变，因此总
13、电压变小，则电压表读数变小。,(3)RL消耗的功率为PIU20I20I2，则当I0.5 A时，功率的最大值为Pm5 W。 答案 (1)减小 (2)1.00(0.981.01均正确) (3)5,2.某同学为了测量某电池的电动势E和内阻r，设计了如图10甲所示的电路，已知定值电阻R020 ，电压表V2的内阻很大，可视为理想电压表。 (1)根据图甲所示电路，请在乙图中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接。,图10,(2)实验中，该同学移动滑动变阻器滑片，读出电压表V1和V2的示数U1、U2数据如表格中所示。请根据表格中的数据在下面的虚线框内画出U2U1的关系图线。,(3)由图象可得该电池的电动势E_V，内阻r_。,答案 (1)如图甲所示 (2)如图乙所示 (3)18.0(17.918.1均对) 30.8(29.831.8均对),
