【物理】2020届二轮复习提升三实验题的满分策略学案

【物理】2020届二轮复习提升三实验题的满分策略学案

提升三　实验题的满分策略 赢取满分策略①——做到一“明”、二“看”、三“提取”又快又准破解实验题 ‎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，目的是告知实验仪器(或部分)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 一些新颖的非常规实验题、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。根据数据描点作图可以直观反映实验的某种规律。‎ ‎(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。‎ ‎[例1]　[2019·东北三省三校联考]某学习小组通过如图甲所示实验装置来验证动量守恒定律．A是固定在水平桌面上的光滑斜槽．斜槽末端与水平桌面平行，B是气垫导轨，C是光电门，D是带有小孔的滑块(孔内粘有胶带，小球进入小孔即粘在胶带上)，滑块上方有一窄挡光片．实验前将斜槽固定在水平桌面上，调整气垫导轨的高度，使滑块小孔与斜槽末端在同一高度处，同时调整气垫导轨水平，多次改变小球释放高度h，得到挡光片通过光电门的时间t，作出h－图象．小球质量为m，滑块总质量为M，重力加速度为g.‎ ‎(1)用螺旋测微器测量挡光片的宽度，如图乙所示，宽度d＝________mm；‎ ‎(2)只要满足关系式h＝________(请用题中所给的物理量来表示)，就可以说明在误差允许范围内小球与滑块碰撞过程中动量守恒；‎ ‎(3)如果h－图象是一条过原点的________(填“倾斜直线”或“抛物线”)，同样可以验证动量守恒定律．‎ ‎【解析】　(1)螺旋测微器的读数为‎2 mm＋15.0×‎0.01 mm＝‎2.150 mm；‎ ‎(2)小球下滑到斜面底端时，有mv＝mgh，小球与滑块通过光电门时的速度为v＝，由动量守恒定律可得mv0＝(m＋M)v，联立得m·＝(m＋M)，整理得h＝；‎ ‎(3)由(2)分析可知，h与成正比，所以h－图线是一条过原点的倾斜直线时，同样可以验证动量守恒定律．‎ ‎【答案】　(1)2.150(2.149～2.151都正确)‎ ‎(2)　(3)倾斜直线 ‎【名师点评】　从全国卷命题情况看，直接考教材中的操作、原理的试题相对较少，或多或少都有变化，但是为了确保高考命题的稳定性、连续性，这种变化也是科学规范的，不会大起大落，所以“以教材为本”是解决此类问题的关键．此题验证动量守恒定律，转换了测速度的方法，将教材实验中利用平抛运动测速度转换为利用光电门测速度，这些小变化充分体现了“源于教材高于教材”的命题理念．‎ ‎[变式1]　“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示．‎ ‎(1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示．计时器打点的时间间隔为0.02 s．从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离．该小车的加速度大小a＝________m/s2.(结果保留两位有效数字)‎ ‎(2)平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上．挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度．小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：‎ 砝码盘中砝码 总重力F/N ‎0.196‎ ‎0.392‎ ‎0.588‎ ‎0.784‎ ‎0.980‎ 加速度 a/(m·s－2)‎ ‎0.69‎ ‎1.18‎ ‎1.66‎ ‎2.18‎ ‎2.70‎ 请根据实验数据在图丙中作出aF的关系图象．‎ ‎(3)根据提供的实验数据作出的aF图象不通过原点，请 说明主要原因．‎ 解析：(1)计数点时间间隔T＝0.1 s，间距x1＝‎3.52 cm，x2＝‎3.68 cm，x3＝‎3.83 cm.‎ a＝＝‎0.16 m/s2.‎ ‎(2)aF图象如图所示．‎ ‎(3)设小车、砝码、砝码盘的总质量为M，砝码盘的重力为F0，则a＝＝＋，因F0≠0，故F＝0时，a≠0，图象不过原点．‎ 答案：(1)0.16　(2)见解析　(3)见解析 赢取满分策略②——“3步”攻克电学设计实验 电学设计实验的难点是电路的设计思路，其突破方法为 第1步―→明确实验目的 第2步―→通过实验目的与实验器材的结合，选择合适的实验原理 第3步―→画出可能实验原理图，结合题设条件确定最优的电路原理图 ‎[例2]　现要测量电压表的内阻和电源的电动势，提供的器材有：电源(电动势约为6 V，内阻不计)，电压表V1(量程0～2.5 V，内阻约为2.5 kΩ)，电压表V2(量程0～3 V，内阻约为10 kΩ)，电阻箱R0(最大阻值为9 999.9 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值为3 kΩ)，滑动变阻器R2(最大阻值为500 Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干．‎ ‎(1)在图a中完成实验电路原理图的连线；‎ ‎(2)电路中应选用滑动变阻器________(选填“R‎1”‎或“R‎2”‎)；‎ ‎(3)按照下列步骤进行实验：‎ ‎①闭合开关前，将滑动变阻器和电阻箱连入电路的阻值调至最大；‎ ‎②闭合开关，将电阻箱调到6 kΩ，调节滑动变阻器至适当的位置，此时电压表V1的示数为1.60 V，电压表V2的示数为2.40 V；‎ ‎③保持滑动变阻器连入电路的阻值不变，再将电阻箱调到2 kΩ，此时电压表V1的示数如图b所示，其示数为________V，电压表V2的示数为1.40 V.‎ ‎(4)根据实验数据，计算得到电源的电动势为________V，电压表V1的内阻为________kΩ，电压表V2的内阻为________kΩ.‎ ‎【设计思路】‎ 第1步：明确实验目的 读题→可知本题的实验目的是测电压表的内阻和电源的电动势 第2步：选择合适的实验原理 读题→根据题目的实验仪器可知本题可用电压表和电阻箱测电源的电动势 第3步：画原理图 ‎【解析】　(1)由于两个电压表的量程都小于电源的电动势，两个电压表串联后的总电压仍然小于电源的电动势，故应该用滑动变阻器作为保护电阻．如果只是测量电动势，可以采用如图甲所示的电路，但是要想计算电压表V1、电压表V2各自的内阻，需要将电路改进，设计的电路有图乙、图丙所示的两种；而通过电压表V1的最大电流约为1 mA，通过电压表V2的最大电流约为0.3 mA，故设计的电路应该选择图乙．‎ ‎(2)根据(1)中电路图的连接，因为电压表的内阻较大，故滑动变阻器的最大阻值应该大于电压表V1的内阻，故滑动变阻器应该选择R1.‎ ‎(3)题图b所示的电压表的最小刻度为0.1 V，故估读到0.01 V，其读数为2.10 V.‎ ‎(4)对图乙，设电压表V1和电压表V2的内阻分别为r1、r2，示数分别为U1、U2，滑动变阻器的电阻调到r，由闭合电路的欧姆定律，得E＝U1＋U2＋r，E＝U1′＋U2′＋r，其中R01＝6 kΩ，R02＝2 kΩ，对电压表V1和电压表V2所在的电路，由串并联规律得＝＋，＝＋，代入数据，联立解得E＝5.60 V，r1＝2.5 kΩ，r2＝10 kΩ.‎ ‎【答案】　(1)见解析图乙所示　(2)R1　(3)2.10‎ ‎(4)5.60　2.5　10‎ ‎[变式2]　某同学想用半偏法测定一块精度很高的电压表V(量程为0～3 V，内阻约为20 kΩ)的内阻，并将其改装成欧姆表，现有器材如下：‎ A．直流电源E(电动势为4 V，内阻不计)；‎ B．电阻箱R(最大阻值为99 999.9 Ω)；‎ C．滑动变阻器R1(最大阻值为10 kΩ)；‎ D．滑动变阻器R2(最大阻值为5 Ω)；‎ E．开关、导线若干．‎ ‎(1)图甲虚线框内为探究小组设计的部分测量电路，请你补画完整，滑动变阻器应选择________．‎ ‎(2)根据设计的电路图，连接好实验电路，进行实验操作，请你补充完善下面的操作步骤．首先闭合开关S1、S2，调节滑动变阻器的滑片，使电压表指针达到满偏；保持________不变，断开开关________(选填“S‎1”‎或“S‎2”‎)，调节________的阻值，使电压表指针达到半偏，读取并记录此时电阻箱的阻值R0，则电压表的内阻RV＝________.‎ ‎(3)实验测得电压表的内阻为24 kΩ，该同学选用上述电源E及其中的一个滑动变阻器将电压表改装为欧姆表，若将如图乙所示的电压表表盘上的电压刻度换成电阻刻度，则电压表表盘上2 V处对应的电阻值为________kΩ.‎ 解析：(1)由图甲可知，滑动变阻器采用分压式接法，因此选择阻值较小的R2‎ ‎.(2)根据实验原理可知，当电阻箱短接时，调节滑动变阻器滑片的位置，使得电压表指针满偏，然后把电阻箱接入电路中，保持滑动变阻器的滑片位置不变，保证并联部分电压几乎不变的情况下，调节电阻箱的阻值，使得电压表指针半偏，则电阻箱的阻值即为电压表的内阻，即RV＝R0.(3)由题意可知·RV＝3 V，·RV＝2 V，联立解得Rx＝16 kΩ.‎ 答案：(1)见解析图　R2　(2)滑动变阻器滑片位置　S2　R　R0　(3)16‎