（新课标）2018届高考物理二轮复习 专题整合高频突破： 题型2 实验题课件.ppt

题型二　实验题 - 2 - 题型分析 增分策略 高考中的实验一般包含一个力学实验题和一个电学实验题 ( 不分先后 ), 总分值为 15 分 , 涵盖测量型实验、验证型实验和探究型实验等。小实验在前 , 一般难度较小 ; 大实验在后 , 有一定难度。 考查的实验一般是在新课标要求的实验基础上进行了重组或创新 , 增加了对物理问题定性分析的设问和开放性设问 , 侧重考查实验设计能力、实验探究能力、对图象的分析解读能力及创新和迁移能力。 - 3 - 题型分析 增分策略 1 . 要明确考查知识范围 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 , 一定能直接判断出命题人想要考查的知识点和意图。 2 . 要看清实验题图 实验题一般配有相应的示意图、实物图 , 实质是告知实验仪器 ( 或部分 ) 及其组装情况 , 让考生琢磨考查意图。只有看清了实验题图 , 才能有身临其境的感觉。认识图中器材在实验中所起的作用 , 便能初步勾画实验过程。 - 4 - 题型分析 增分策略 3 . 要捕捉并提取信息 试题总是通过提供诸多信息从而再现实验情景 , 因此 , 必须捕捉并提取有价值的信息 , 才能使问题迎刃而解。一般需要关注如下信息 : (1) 新的概念、规律、公式。一些新颖的实验题、陌生的应用题、新规律验证题 , 都提供众多信息。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。如正比例关系、反比例关系、二次方或开方关系以及倒数关系 ; 根据数据描点作图 , 直观反映实验的某种规律。 (3) 新的物理图象。实验题本身提供了物理图象 , 但这些图象以前没有接触过 , 关键是要明确图象的物理意义 , 帮助正确分析实验问题。 - 5 - 题型分析 增分策略 4 . 注意事项 实验题虽然不难 , 但为了提高区分度 , 阅卷很严 , 很容易造成丢分 , 也就成为广大考生能够拉开分数的阵地。在做实验题时要注意以下几点 : (1) 深刻理解实验的原理 , 掌握实验的思想方法。 (2) 实验中观察和发现实验操作的步骤和需要注意的事项。 (3) 仪器的读数包括是否估读 ( 有的仪器必须估读 , 如刻度尺、螺旋测微器 ; 有的仪器不用估读 , 如游标卡尺、电阻箱 ) 、有效数字及单位。 (4) 电学实验中由电路图连接实物图时 “ + ”“ - ” 接线柱的正确接法。 (5) 通过计算或者图象处理数据时要格外细心。 (6) 明确实验中的误差来源。 - 6 - 一 二 一、力学实验 核心整合 一、力学实验要点提炼 - 7 - 一 二 - 8 - 一 二 二、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 ( 测量值总是偏大或总是偏小 ) 。系统误差的主要来源是仪器本身不够精确、实验原理方法不够完善。 (2) 偶然误差是由于偶然因素的影响 , 造成测量值的无规则起伏 , 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。 - 9 - 一 二 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。 - 10 - 一 二 3 . 仪器读数 (1) 使用刻度尺、弹簧测力计、温度计、电流表、电压表等仪器时 , 凡是最小刻度是 10 分度的 , 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 ); 而最小刻度是 5( 或 2) 分度的 , 则把最小刻度按 5( 或 2) 等分估读一位。例如图甲中用毫米刻度尺测量物体长度为 6 . 50 cm; 图乙中电压表用 15 V 量程时最小刻度为 0.5 V, 读作 5.5 V+0.2 V(5 等分估读 )=5.7 V 。 - 11 - 一 二 (2) 游标卡尺、停表、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。 - 12 - 一 二 4 . 实验数据的处理方法 (1) 列表法 : 在记录和处理数据时 , 为了简单而明确地表示出有关物理量之间的对应关系 , 将数据填写在适当的表格内 , 称为列表法。列表法不但可以减少或避免错误 , 便于发现问题和分析问题 , 而且有助于找出各物理量之间的变化规律。分析表格中的记录数据时一般先找出相同量 , 再分析其他量的数据关系。 制作表格要求简单明了 , 用符号标明各物理量并写明单位 , 所列数据要符合有效数字的有关规定。 - 13 - 一 二 (2) 平均值法 : 把测定的若干组数相加求和 , 然后除以测量次数。 (3) 作图法 : 用作图法处理实验数据是物理实验中最常用的方法之一 , 其优点是直观、简便 , 有减小偶然误差的效果。由图线的斜率、截距、包围面积等可以研究物理量之间的变化关系 , 找出规律。 - 14 - 一 二 热点例析 例 1 图甲是利用打点计时器测量小车沿斜面下滑时所受阻力的示意图。小车拖着纸带在斜面上下滑时 , 打出的一段纸带如图乙所示 , 其中 O 为小车开始运动时打出的点 , 设小车在斜面上运动时所受阻力恒定。 - 15 - 一 二 (1) 已知打点计时器使用的交变电流频率为 50 Hz, 由纸带分析可知小车下滑的加速度 a= 　　　 m/s 2 , 打 E 点时小车速度 v E = 　　 m/s ( 结果保留两位有效数字 );   (2) 为了求出小车在下滑过程中所受的阻力 , 可运用牛顿运动定律或动能定理求解 , 现要求必须用牛顿运动定律求解 , 除知道小车下滑的加速度 a 、小车质量 m 、重力加速度 g 、斜面的长度 l 外 , 利用刻度尺、三角板还需要测量的物理量有 　　　　　　 , 阻力的表达式为 　　　　　　　　　　 ( 用字母表示 ) 。   - 16 - 一 二 - 17 - 一 二 - 18 - 一 二 拓展训练 1 (2016· 全国 Ⅰ 卷 ) 某同学用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律 , 其中打点计时器的电源为交流电源 , 可以使用的频率有 20 Hz 、 30 Hz 和 40 Hz 。打出纸带的一部分如图乙所示。 - 19 - 该同学在实验中没有记录交变电流的频率 f , 需要用实验数据和其他题给条件进行推算。 (1) 若从打出的纸带可判定重物匀加速下落 , 利用 f 和图乙中给出的物理量可以写出 : 在打点计时器打出 B 点时 , 重物下落的速度大小为 　　　　　　 , 打出 C 点时重物下落的速度大小为 　　　　　　 , 重物下落的加速度大小为 　　　　　　 。   (2) 已测得 s 1 = 8 . 89 cm, s 2 = 9 . 50 cm, s 3 = 10 . 10 cm; 当地重力加速度大小为 9 . 80 m/s 2 , 实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的 1% 。由此推算出 f 为 　　　　 Hz 。   一 二 - 20 - 一 二 - 21 - 一 二 例 2 (2017· 全国 Ⅱ 卷 ) 某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系。使用的器材有 : 斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器。 实验步骤如下 : ① 如图甲所示 , 将光电门固定在斜面下端附近 ; 将一挡光片安装在滑块上 , 记下挡光片前端相对于斜面的位置 , 令滑块从斜面上方由静止开始下滑 ; - 22 - 一 二 ② 当滑块上的挡光片经过光电门时 , 用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间 Δ t ; ③ 用 Δ s 表示挡光片沿运动方向的长度 ( 如图乙所示 ), 表示滑块在挡光片遮住光线的 Δ t 时间内的平均速度大小 , 求出 ; ④ 将另一挡光片换到滑块上 , 使滑块上的挡光片前端与 ① 中位置相同 , 令滑块由静止开始下滑 , 重复步骤 ② 、 ③ ; ⑤ 多次重复步骤 ④ ; - 23 - 一 二 - 24 - 一 二 完成下列填空 : (1) 用 a 表示滑块下滑的加速度大小 , 用 v A 表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小 , 则 与 v A 、 a 和 Δ t 的关系式为 = 　　　　　　 。   (2) 由图丙可求得 , v A = 　　　   cm/ s, a = 　　　 cm/s 2 。 ( 结果保留 3 位有效数字 )   - 25 - 一 二 例 3 在探究弹簧的弹力与弹簧伸长量之间关系的实验中 , 所用装置如图所示 , 将轻弹簧的一端固定 , 另一端与力传感器连接 , 其伸长量通过刻度尺测得 , 某同学的实验数据列于下表中。 - 26 - 一 二 (1) 以 x 为横坐标、 F 为纵坐标 , 在下面的坐标系中描绘出能正确反映这一弹簧的弹力与伸长量间关系的图线。   (2) 由图线求得这一弹簧的劲度系数为 　　　　　　 。 ( 保留三位有效数字 )   - 27 - 一 二 答案 (1) 如图所示 　 (2)75 . 0 N/m 解析 本题考查探究弹簧的弹力与弹簧伸长量之间关系的实验 , 意在考查学生利用图象法处理实验数据的能力。作图时 , 注意测量数据的范围与图的大小 , 尽量利用实验测得的数据把图准确、清晰地展现出来。由胡克定律可知 , 弹簧的劲度系数 - 28 - 一 二 拓展训练 2 某实验小组利用弹簧测力计和刻度尺 , 测量滑块在木板上运动的最大速度。 - 29 - 一 二 实验步骤 : ① 用弹簧测力计测量橡皮泥和滑块的总重力 , 记作 G 。 ② 将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上 , 通过水平细绳和固定的弹簧测力计相连 , 如图甲所示。在 A 端向右拉动木板 , 待弹簧测力计示数稳定后 , 将读数记作 F 。 ③ 改变滑块上橡皮泥的质量 , 重复步骤 ①② 。 实验数据如表所示 : ④ 如图乙所示 , 将木板固定在水平桌面上 , 滑块置于木板上左端 C 处 , 细绳跨过定滑轮分别与滑块和重物 P 连接 , 保持滑块静止 , 测量重物 P 离地面的高度 h 。 - 30 - 一 二 ⑤ 滑块由静止释放后开始运动并最终停在木板上的 D 点 ( 未与滑轮碰撞 ), 测量 C 、 D 间的距离 l 。 完成下列作图和填空 : - 31 - 一 二 (1) 根据表中数据在给定坐标纸上作出 F - G 图线。   (2) 由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数 μ = 　　　　 ( 保留两位有效数字 ) 。   (3) 滑块最大速度的大小 v= 　　　　　　　 ( 用 h 、 l 、 μ 和重力加速度 g 表示 ) 。   - 32 - 一 二 答案 (1) 如图所示。 (2)0 . 40(0 . 38 ~ 0 . 42 均正确 ) - 33 - 一 二 解析 (1) 由 F= μ G 可知 F - G 图线应为一条直线 , 因此应画一条直线尽可能通过较多的点。 (2) 由 F= μ G 知 , 动摩擦因数 μ 等于图中直线的斜率 , 求得 μ = 0 . 40(0 . 38 ~ 0 . 42 均正确 ) 。 (3) 悬挂物 P 落地之前 , 滑块受到细绳拉力和摩擦力作用在木板上加速 , 位移为 h ; 悬挂物 P 落地后 , 滑块只在摩擦力的作用下做减速运动 , 位移为 l-h 。悬挂物 P 落地瞬间 , 滑块速度最大。根据滑块减速阶段的运动得 v 2 = 2 a ( l-h ), μ mg=ma , 解得 。 - 34 - 一 二 二、电学实验 核心整合 一、电学实验要点提炼 - 35 - 一 二 - 36 - 一 二 二、电学仪器的选择 1 . 电源的选择 : 一般根据待测电阻的额定电流或额定电压选择符合需要的直流电源。 2 . 电表的选择 : 一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表 ; 根据待测电流的最大电流选择电流表。电表的指针摆动的幅度较大 , 一般应使指针能达到半偏左右。 - 37 - 一 二 三、伏安法测电阻问题 两种接法的比较 - 38 - 一 二 - 39 - 一 二 四、滑动变阻器的两种接法及其选择 注 : 忽略电源的内阻 , R P 为滑动变阻器的最大阻值。 - 40 - 一 二 - 41 - 一 二 热点例析 例 1 利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻。要求尽量减小实验误差。 (1) 应该选择的实验电路是图甲中的 　　　　 ( 选填 “A” 或 “B”) 。   - 42 - 一 二 (2) 现有电流表 (0 ~ 0 . 6 A) 、开关和导线若干 , 以及以下器材 : A . 电压表 (0 ~ 15 V) B. 电压表 (0 ~ 3 V) C. 滑动变阻器 (0 ~ 50 Ω ) D. 滑动变阻器 (0 ~ 500 Ω ) 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 )   - 43 - 一 二 (3) 某位同学记录的 6 组数据如表所示 , 其中 5 组数据的对应点已经标在图乙的坐标纸上 , 请标出余下一组数据的对应点 , 并画出 U - I 图线。 乙 - 44 - 一 二 (4) 根据 (3) 中所画图线可得出干电池的电动势 E= 　　　　 V, 内阻 r= 　　　　 Ω 。   (5) 实验中 , 随着滑动变阻器滑片的移动 , 电压表的示数 U 及干电池的输出功率 P 都会发生变化。图丙的各示意图中正确反映 P - U 关系的是 　　　　 。   - 45 - 一 二 答案 (1)A 　 (2)B 　 C 　 (3) 如图所示   (4)1 . 50(1 . 49 ~ 1 . 51) 　 0 . 83(0 . 81 ~ 0 . 85) 　 (5)C - 46 - 一 二 解析 (1) 由于干电池内阻很小 , 与电流表内阻相差不大 , 若选 B 图 , 则测量值为电源内阻与电流表内阻之和 , 误差较大 , 故选 A 图。 (2) 干电池的电压一般为 1 . 5 V 左右 , 为减小误差 , 选择量程与之接近的 3 V 的电压表 ; 实验中 , 滑动变阻器为限流式接法 , 电源内阻一般为几欧姆 , 应选择最大阻值为 50 Ω 的滑动变阻器。 (3) 根据数据点排列趋势 , 可知图线为直线 , 且第三个点误差较大 , 应该舍去。画图时 , 应使数据点尽可能均匀分布在所画直线两边且尽可能靠近所画的直线 ( 见答案图 ) 。 (4) 根据 U=E-Ir 可知 , 电源的电动势等于 U - I 图象纵轴的截距 , 约为 1 . 50 V(1 . 49 ~ 1 . 51 V 皆可 ), 内阻等于 U - I 图象斜率的绝对值 , 计算时在直线上取相距较远的两点的坐标来计算 , 约为 0 . 83 Ω (0 . 81 ~ 0 . 85 Ω 皆可 ) 。 - 47 - 一 二 - 48 - 一 二 拓展训练 1 (2017· 全国 Ⅲ 卷 ) 图甲为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中 E 是电池 ; R 1 、 R 2 、 R 3 、 R 4 和 R 5 是固定电阻 , R 6 是可变电阻 ; 表头 G 的满偏电流为 250 μ A, 内阻为 480 Ω 。虚线方框内为换挡开关 , A 端和 B 端分别与两表笔相连。该多用电表有 5 个挡位 ,5 个挡位为 : 直流电压 1 V 挡和 5 V 挡 , 直流电流 1 mA 挡和 2 . 5 mA 挡 , 欧姆 × 100 Ω 挡。 - 49 - 一 二 (1) 图甲中的 A 端与 　　　 ( 填 “ 红 ” 或 “ 黑 ”) 色表笔相连接。   (2) 关于 R 6 的使用 , 下列说法正确的是 　　　　 ( 填正确答案标号 ) 。 A. 在使用多用电表之前 , 调整 R 6 使电表指针指在表盘左端电流 “0” 位置 B. 使用欧姆挡时 , 先将两表笔短接 , 调整 R 6 使电表指针指在表盘右端电阻 “0” 位置 C. 使用电流挡时 , 调整 R 6 使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置 (3) 根据题给条件可得 R 1 +R 2 = 　　　　 Ω , R 4 = 　　　　 Ω 。   (4) 某次测量时该多用电表指针位置如图乙所示。若此时 B 端是与 “1” 相连的 , 则多用电表读数为 　　　　 ; 若此时 B 端是与 “3” 相连的 , 则读数为 　　　　 ; 若此时 B 端是与 “5” 相连的 , 则读数为 　　　 。 ( 结果均保留 3 位有效数字 )   - 50 - 一 二 答案 (1) 黑 　 (2)B 　 (3)160 　 880 (4)1 . 47 mA 或 1 . 48 mA 　 1 . 10 × 10 3 Ω 　 2 . 93 V 或 2 . 94 V 解析 (1) 根据电流从红色表笔进入多用表 , 结合欧姆挡知 , A 与黑色表笔相连。 (2) 在使用多用电表之前 , 调节机械定位螺丝使电表指针指在表盘左端电流 “0” 位置 ,A 选项错 ; 使用欧姆挡时 , 将两表笔短接 , 调整 R 0 进行欧姆调零 ,B 选项正确 ; 电流挡中电路与 R 6 无关 ,C 选项错。 (3) 当 B 端接 “2” 时 , 电流表的量程为 1 mA, 此时 , R 1 、 R 2 串联后与表头并联 , R 1 +R 2 承担的电流为 I-I g = 0 . 75 mA, 由 I g R g = ( I-I g )( R 1 +R 2 ), 可得 R 1 +R 2 = 160 Ω ; 当 B 端接 “4” 时 , 电压表量程为 1 V, 表头与 R 4 串联 , 表头部分承担的电压 U g =I g R g = 250 × 10 - 6 × 480 V = 0 . 12 V, 故 R 4 承担的电压为 0 . 88 V, 所以 - 51 - 一 二 (4) B 端与 “1” 连接时 , 电流表量程为 2 . 5 mA, 表盘上每 1 小格表示 0 . 05 mA, 指针约在第 29 . 3 格 , 则电流表读数为 1 . 47 mA; B 端与 “3” 连接时 , 多用表为欧姆表 , 示数为 R= 11 × 100 Ω = 1 100 Ω ; B 端与 “5” 连接时 , 多用表为量程 5 V 的电压表 , 每 1 小格表示 0 . 1 V, 则读数为 2 . 93 V 。 - 52 - 一 二 例 2 影响物质材料电阻率的因素很多 , 一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大 , 半导体材料的电阻率则随温度的升高而减小。图甲是由某金属材料制成的电阻的阻值 R 随温度 t 变化的图象 , 若用该电阻做测温探头 , 与电池 ( 电动势 E= 1 . 5 V, 内阻不计 ) 、电流表 ( 量程为 5 mA 、内阻 R g = 100 Ω ) 、电阻箱 R' 串联起来 , 连接成如图乙所示的电路 , 把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度 , 就得到了一个简易的 “ 金属电阻温度计 ” 。 - 53 - 一 二 (1) 电流刻度较大处对应的温度刻度 　　　　 ( 选填 “ 较大 ” 或 “ 较小 ”) 。   (2) 若电阻箱阻值 R'= 50 Ω , 在图丙中标出空格处对应的温度数值为 　　　　 。   答案 (1) 较小 　 (2)50 ℃ - 54 - 一 二 拓展训练 2 (2016· 江苏单科 ) 小明同学通过实验探究某一金属电阻的阻值 R 随温度 t 的变化关系。已知该金属电阻在常温下的阻值约 10 Ω , R 随 t 的升高而增大。实验电路如图所示 , 控温箱用以调节金属电阻的温度。 - 55 - 一 二 实验时闭合开关 S, 先将开关 K 与 1 端闭合 , 调节控温箱 , 使金属电阻的温度逐渐升高 , 分别记下温度 t 1 , t 2 , … 时电流表的相应示数 I 1 , I 2 , … 。然后将开关 K 与 2 端闭合 , 调节电阻箱使电流表的示数再次为 I 1 , I 2 , … , 分别记下电阻箱相应的示数 R 1 , R 2 , … 。 (1) 有以下两种电流表 , 实验电路中应选用 　　　　 。   A. 量程 0 ~ 100 mA , 内阻约 2 Ω B. 量程 0 ~ 0 . 6 A, 内阻可忽略 (2) 实验过程中 , 要将电阻箱的阻值由 9 . 9 Ω 调节至 10 . 0 Ω , 需旋转图中电阻箱的旋钮 “ a ”“ b ”“ c ”, 正确的操作顺序是 　　　　 。   ① 将旋钮 a 由 “0” 旋转至 “1” ② 将旋钮 b 由 “9” 旋转至 “0” ③ 将旋钮 c 由 “9” 旋转至 “0” - 56 - 一 二 (3) 实验记录的 t 和 R 的数据见下表 : 请根据表中数据 , 在方格纸上作出 R - t 图线。   由图线求得 R 随 t 的变化关系为 R= 　　　　　 Ω 。   - 57 - 一 二 答案 (1)A 　 (2) ①②③ ( 或 ①③② ) 　 (3) 见解析图 　 0 . 04 Ω / ℃ · t+ 8 . 8 解析 (1) 由题干知常温下金属电阻阻值约为 R= 10 Ω , 由实验电路知电路中最大电流约为 I= = 150 mA , 通过调节滑动变阻器可控制电路中的最大电流为 100 mA , 故选 A 电流表。 (2) 实验过程中 , 为保护电路各元件 , 调节电阻箱阻值时应遵循从大到小的顺序调节。 - 58 - 一 二 (3) 根据实验数据描点作图如图。   由图象结合数学知识写出图象的解析式为 R=kt+R 0