专题十一 力学实验专题十二 电学实验

专题十一力学实验专题十二电学实验第五单元必考部分实验第五单元必考部分实验知识网络构建第五单元│必考部分实验考情分析预测近年来，高考实验题已超出了课本学生分组实验的范围，不仅延伸到演示实验中，而且出现了迁移类实验、应用性实验、设计性实验，甚至还出现了“研究性学习”类实验。这类试题对学生的要求较高，要求学生能将课本中分组实验和演示实验的实验原理、实验方法迁移到新的背景中，能深刻理解物理概念和规律，并能灵活运用，还要具有较强的创新能力。具体有以下几个特点：(1)重视对实验实际操作能力的考查。如实验步骤的排序、纠错；实验器材的选择、电表量程选择、实物连线、运用图象与表格分析处理实验数据并得出结论等。第五单元│必考部分实验第五单元│必考部分实验(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、多用电表等的读数等。(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。试题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。专题十一│力学实验专题十一力学实验考情分析预测专题十一│考情分析预测2010年2009年2008年测量性实验重庆卷22，上海卷27，广东卷34，安徽卷21.Ⅰ等天津卷9验证性实验四川卷22，安徽卷21.Ⅲ山东卷23(1)探究性实验江苏卷11，福建卷19，山东卷23，浙江卷21.Ⅰ等广东卷15，江苏卷11，安徽卷21.Ⅲ等广东卷16，江苏卷10，广东卷15，北京卷21等实验的创新与设计全国卷Ⅰ22，全国卷Ⅱ22宁夏卷22.Ⅱ，海南卷14近年来高考中的实验题通常由一道小的力学实验题和一道大的电学实验题组成。从近年来高考中我们可以看到测量性、验证性、探究性实验的创新与设计实验，高考均有涉及。在复习过程中，应以掌握常规实验原理、实验方法、规范操作程序、数据处理方法等为本，同时从常规实验中，有意识地提取、积累一些有价值的方法，并逐步过渡到灵活运用学过的实验方法设计新的实验。专题十一│考情分析预测主干知识整合专题十一│主干知识整合种类名称备考要点测量性实验研究匀变速直线运动数据处理方法：公式法和图象法验证性实验验证机械能守恒定律用自由落体进行实验，知道如何从纸带的数据中确定ΔEp和ΔEk探究性实验探究弹力和弹簧伸长的关系应在弹簧弹性限度内增加钩码个数；记录弹簧伸长以及所受拉力的数据，在坐标纸上描点，作出拟合曲线；写出与曲线对应的函数，解释函数中各量的物理意义探究求合力的方法弹簧秤的使用注意事项及读数；力的图示；根据平行四边形定则求出合力探究加速度与合力、质量的关系注意控制变量法的应用，图象的处理，以及实验的注意事项探究合力做功和物体速度之间的关系注意平衡摩擦力，功的大小的确定以及物体速度的求解要点热点探究专题十一│要点热点探究►探究一测量性实验这类实验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。专题十一│要点热点探究例1某同学用打点计时器测量做匀加速直线运动的物体的加速度，电源频率f＝50Hz。在纸带上打出的点中，选出零点，每隔4个点取1个计数点，因保存不当，纸带有污损，如图5－11－1所示，A、B、C、D是依次排列的4个计数点，仅能读出其中3个计数点到零点的距离：sA＝16.6mm，sB＝126.5mm，sD＝624.5mm。专题十一│要点热点探究若无法再做实验，可由以上信息推知：(1)相邻两计数点的时间间隔为________s；(2)打C点时物体的速度大小为________m/s(取两位有效数字)；(3)物体的加速度大小为________(用sA、sB、sD和f表示)。【点拨】第(3)问可应用公式x2－x1＝aT2和xm－xn＝(m－n)aT2求解。专题十一│要点热点探究【答案】(1)0.1(2)2.5(3)sD－3sB＋2sAf275。【解析】(1)打点计时器打出的纸带每隔4个点选择一个计数点，则相邻两计数点的时间间隔为T＝0.02s×5＝0.1s。(2)根据一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度得vC＝sD－sB2T＝2.5m/s专题十一│要点热点探究(3)由xCD－xAB＝2aT2，得(sD－sC)－(sB－sA)＝2aT2由xBC－xAB＝aT2，得(sC－sB)－(sB－sA)＝aT2消去sC得：a＝sD－sB－sB－sA3T2＝sD－3sB＋2sAf275。或：由BC＝AB＋aT2，CD＝BC＋aT2＝AB＋2aT2，BD＝2AB＋3aT2，所以a＝sD－sB－sB－sA3T2＝sD－3sB＋2sAf275。专题十一│要点热点探究【点评】若已知相邻相等时间(T)偶数段的间距，例如x1、x2、x3、x4、x5、x6，可分成(x1＋x2＋x3)和(x4＋x5＋x6)两大段，每大段的时间是3T，由x2－x1＝aT2得：(x4＋x5＋x6)－(x1＋x2＋x3)＝a(3T)2，解出a＝x4＋x5＋x6－x1＋x2＋x3T2，此法可称为“两大段法”，它与“逐差法”求出的结果是一样的。专题十一│要点热点探究在某一力学实验中，打出的纸带如图5－11－2所示，相邻计数点的时间间隔是T。测出纸带各计数点之间的距离分别为s1、s2、s3、s4，为使由实验数据计算的结果更精确些．．．．．．，加速度的平均值为a＝________；打下C点时的速度vC＝________。专题十一│要点热点探究【答案】s3＋s4－s1＋s24T2s2＋s32T【解析】由“两段法”得：(x3＋x4)－(x1＋x2)＝a(2T)2，解出a＝s3＋s4－s1＋s24T2；vC＝sBD2T＝s2＋s32T。要点热点探究专题一│要点热点探究►探究点二验证性实验这类实验要求用实验的方法来验证科学家已归纳、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。专题十一│要点热点探究例２利用如图5－11－3所示装置进行验证机械能守恒定律的实验时，需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v0和下落高度h。某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案。专题十一│要点热点探究A．用刻度尺测出物体下落的高度h，并测出下落时间t，通过v＝gt计算出瞬时速度v0B．用刻度尺测出物体下落的高度h，并通过v＝2gh计算出瞬时速度v0C．根据做匀加速直线运动时纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度，并通过计算得出高度hD．用刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v0。以上方案中只有一种正确，正确的是________。(填入相应的字母)专题十一│要点热点探究【点拨】在做本实验时，不能按物体下落的加速度等于重力加速度进行计算，否则，就事先已经承认了机械能守恒，也就谈不上验证机械能守恒定律了。D【解析】对选项AB，用了重力加速度g进行计算，即事先已经承认了机械能守恒，故AB错；高度h是用刻度尺测出的，故C错、D对。【点评】利用上述装置不仅可以验证机械能守恒定律(如本例题)，而且还可以测定重力加速度。专题一│要点热点探究某同学用如图5－11－4所示的装置测定重力加速度。(1)电火花计时器的工作电压为________，频率为________。(2)打出的纸带如图乙所示，实验时纸带的________端应和重物相连接。(选填“A”或“B”)(3)纸带上1至9各点为计时点，由纸带所示数据可算出实验时的加速度为________m/s2。专题十一│要点热点探究【答案】(1)交流220V50Hz(2)B(3)9.4【解析】由图乙，B端应和重物相连接，x2＝2.04cm，x7＝3.92cm，由公式xm－xn＝(m－n)aT2得：x7－x2＝5aT2，解出a＝9.4m/s2。要点热点探究专题十一│要点热点探究►探究点三探究、设计性实验1．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较过去有大幅度地增加，意在训练学生实验的主动性、自觉性，培养其创新意识。2．设计性实验要求学生运用学过的实验方法，自行设计新的实验方案。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及分析实验误差。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，这些对学生的能力要求都较高。专题十一│要点热点探究(1)求解设计性实验的思路：设计性实验考查实验知识的运用，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起点。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根据问题的要求和条件，回顾课本实验原理，联想实验模型，适当迁移，确定实验原理和实验过程。③根据实验器材和原理，设计具体的实验方案；④设计实验记录，测量所需物理量，处理实验数据，进行误差分析。专题十一│要点热点探究例3某同学设计了如图5－11－5所示的装置来探究加速度与力的关系。弹簧秤固定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接。在桌面上画出两条平行线MN、PQ，并测出间距d。开始时将木板置于MN处，现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数F0，以此表示滑动摩擦力的大小。再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的示数F1，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到PQ处的时间t。专题十一│要点热点探究(1)木板的加速度可以用d、t表示为a＝________；为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是(一种即可)________。(2)改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度a与弹簧秤示数F1的关系。下列图象能表示该同学实验结果的是________。专题十一│要点热点探究(3)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是________。A．可以改变滑动摩擦力的大小B．可以更方便地获取多组实验数据C．可以比较精确地测出摩擦力的大小D．可以获得更大的加速度以提高实验精度专题十一│要点热点探究【答案】(1)5dt2保持瓶中水量不变，重复实验、多次测量，求平均值(2)C(3)BC【解析】(1)由于s＝12at2，且s＝d，所以a＝2dt2(2)对木板受力分析，有F1－F0＝Ma，a＝F1－F0M，故C正确。【点评】本题是探究加速度与力的关系，利用上述装置还可探究加速度与质量的关系，见下面的变式题。专题十一│要点热点探究用例3的装置探究加速度与质量的关系时，保持瓶中水的质量不变，在木板上放砝码，设M为木板与砝码的质量和。改变砝码的质量重复实验，确定加速度a与1M关系。下列图象能表示该同学实验结果的是________。专题十一│要点热点探究C【解析】先找出a－1M方程，再根据图象与方程一一对应选图。对由木板、瓶与水组成的整体，由牛顿第二定律：a＝mg－F0M＋m，故a＝mg－F0m/M＋1·1M，因此a－1M图象的斜率k＝mg－F0m/M＋1，所以随着1M的增大，斜率k变小，故C正确。教师备用题专题十一│教师备用题1．(基础题)利用图中所示的装置可以研究自由落体运动。实验中需要调整好仪器，接通打点计时器的电源，松开纸带，使重物下落。打点计时器会在纸带上打出一系列的小点。专题十一│教师备用题(1)为了测得重物下落的加速度，还需要的实验器材有________。(填入正确选项前的字母)A．天平B．秒表C．米尺(2)若实验中所得到的重物下落的加速度值小于当地的重物加速度值，而实验操作与数据处理均无错误，写出一个你认为可能引起此错误差的原因：________。专题十一│教师备用题【答案】(1)C；(2)略【解析】(1)时间由打点计