近年来,高中物理实验题,出现了迁移类实验、应用型实验、设计型实验、探究型实验,甚至还出现了“研究性学习”类实验。这类试题要求考生能将学过的实验原理、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。www.21-cn-jy.com
1、迁移类实验
这类实验题具有如下特点:它们基本上都不是课本上现成的实验,但其原理、方法以及所要求的知识均是学生所学过的,即用“学过的实验方法”、“用过的仪器”进行新的实验,以考查其基本实验能力和理解、推理、迁移的能力。www-2-1-cnjy-com
解决这类问题的基本思路和方法是:仔细阅读题目,理解题意,在了解所介绍的实验仪器的基本原理、使用方法的基础上,运用以前所学过的知识、使用过的仪器和做过实验的方法,进行情景迁移、联想类比,就可解决问题。
2、应用型实验
这类实验题具有如下特点:它们基本上以生活、生产和现代科技中的某一实际问题为背景立意命题,且多以信息题的形式出现,要求学生能够从题给的文字、图表中捕获有效信息,运用所学的基础知识来解答。
解决这类问题的基本思路和方法是:仔细阅读题目,理解题意,从题给的文字、图表中捕获有效信息,从中找出规律,通过联想、等效、类比等思维方法建立与新情景对应的物理模型,并在旧知识与物理模型之间架设桥梁,并将旧知识迁移并运用到新情景中去,然后进行推理、计算,从而解决问题。
3、设计型实验
这类实验一般要求学生根据题目提出的目的、要求和给出的器材,设计出实验方案。要求深刻理解物理概念和规律,并能灵活运用,具有较强的创新能力。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,进而设计出实验方案。21*cnjy*com
解决这类问题的基本思路和方法是:明确实验目的→设计实验原理→根据实验原理设计多种实验方案→对实验方案进行可行性分析,筛选确定最佳方案→根据所定方案选择实验器材→拟定实验步骤→对实验数据进行处理→得出实验结论,并进行误差分析。值得一提的是,依据不同的实验原理选择不同的实验方案时,应遵循科学性,可行性,精确性,简便、直观性这四条基本原则。
4、探究性试验
探究类实验试题在近年高考试卷中频频出现,这类试题注重考查考生的科学探究能力,注重考查实验知识的形成过程,随着新课改的推进,高考正向能力型、开放型、研究型的方向拓展,在高考复习过程中我们必须关注这类实验试题.?
解决这类问题的基本思路和方法是:探究型实验重点强调的是“探究”.题目带有开放性,难度一般不会太大,回答此类问题:一是要切题,即按题目要求作答;二是要清楚地表述自己的想法,避免词不达意.因此,要独立思考,积极动脑,大胆猜测,勇于探索.同时要将平时做过的实验进行总结,包括实验目的、方法、步骤、注意事项、结果等.通过比较、分类、归纳、概括等方法,对这些实验进行整理和分析,得出正确处理此类问题的思路和方法.
5、“研究性学习”类实验
这类实验题具有如下特点:以学生在开展研究性学习的活动中所遇到的问题为背景命题,要求学生根据题给条件设计某些实验方案,或给出一些仪器(或实验步骤)来求解某个物理量,或对某些设计出的实验,分析其实验数据得到规律,并对可能产生的误差进行分析。如果试题是要求设计方案,其答案往往具有开放性,侧重考查学生的发散思维能力和创新能力。如果试题是对某些设计出的实验进行数据和误差分析,则要求学生具有扎实的基础知识和实验能力。21教育名师原创作品
解决这类问题的基本思路和方法是:在熟悉各种仪器的使用方法、基本实验原理、方法和步骤的前提下,仔细阅读题目,理解题意,根据题给要求,广泛联想,设计出合理的实验方案即可。设计出的方案应尽可能简单、方便、可操作性强。对于数据处理和误差分析的试题,则应根据题目所给的文字、图表等信息进行分析,找出各物理量之间的关系(定性或定量的关系)并总结出其变化规律,把握问题的本质特征。
题型示例 某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系.实验装置如图1所示:一均匀长弹簧竖直悬挂,7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处;通过旁边竖直放置的刻度尺,可以读出指针的位置,P0指向0刻度.设弹簧下端未挂重物时,各指针的位置记为x0;挂有质量为0.100 kg的砝码时,各指针的位置记为x.测量结果及部分计算结果如下表所示(n为弹簧的圈数,取重力加速度为9.80 m/s2).已知实验所用弹簧总圈数为60,整个弹簧的自由长度为11.88 cm.
图1
P1
P2
P3
P4
P5
P6
x0(cm)
2.04
4.06
6.06
8.05
10.03
12.01
x(cm)
2.64
5.26
7.81
10.30
12.93
15.41
n
10
20
30
40
50
60
k(N/m)
163
①
56.0
43.6
33.8
28.8
(m/N)
0.006 1
②
0.017 9
0.022 9
0.029 6
0.034 7
(1)将表中数据补充完整:____①____;____②____.
(2)以n为横坐标,为纵坐标,在图2给出的坐标纸上画出-n图象.
图2
(3)图2中画出的直线可近似认为通过原点.若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧,该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k=____③____ N/m;该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0(单位为m)的关系表达式为k=____④____ N/m.21世纪教育网版权所有
规范解析
【解析】(1)根据胡克定律有mg=k(x-x0),解得k== N/m≈81.7 N/m,≈0.012 2.21教育网
(2)-n图象如图所示
评分细则
1.第(1)问3分,①②错一个扣1分,错两个扣3分,①填81.67不给分,②填1.22×10-2可给分.数值计算错误的不给分,若带有单位不给分.21cnjy.com
2.第(2)问图象3分,无描点的不给分,连成曲线或折线的不给分.
3.第(3)问3分,③④错一个扣1分,错两个扣3分,③在~之间均可,④在~之间均可,若带有单位不给分,有效数字保留太多的不给分. 21·cn·jy·com
答题规则
1.严格按照实验原理进行实验操作:第(1)问关键是根据胡克定律得到弹簧弹力和长度的关系公式计算得出列表中遗漏的数据,第(3)问分析图象的物理意义,特别是斜率的物理意义,最后结合图象数据求解劲度系数.2·1·c·n·j·y
2.按照题目对有效数字的要求表示出结果:本题计算虽然没明确要求保留几位有效数字,但计算的结果要和列表中相应数值的有效数字保持一致,例如①81.7正确,填81.67就不给分.21·世纪*教育网
3.严格按照对画图象的要求进行作图:要有描点的痕迹,尺规作图,如果图象是直线一定要用尺子,离直线太远的点要大胆舍弃,否则画成曲线或折线就不得分了,不要画成六个点连成的线段,而要适当延长特别是过原点的要延长到原点以表示正比关系.2-1-c-n-j-y
题型示例 热敏电阻包括正温度系数电阻器(PTC)和负温度系数电阻器(NTC),某实验小组选用下列器材探究某热敏电阻R1的伏安特性.【来源:21cnj*y.co*m】
A.电流表A(量程0.6 A,内阻为0.6 Ω)
B.电压表V(量程3.0 V,内阻约2 kΩ)
C.滑动变阻器R(最大阻值为10 Ω)
D.滑动变阻器R′(最大阻值为500 Ω)
E.电源E(电动势4 V,内阻较小)
F.开关、导线若干
图1
(1)要求实验中改变滑动变阻器滑片的位置,使加在热敏电阻两端的电压从零开始逐渐增大,①请补充完成图1甲中实物间的连线,②其中应选择的滑动变阻器是____________.(填写器材前面的代号)
(2)该小组测出热敏电阻R1的 U-I 图线如图乙中曲线Ⅰ,又通过查阅资料得出了热敏电阻 R2的 U-I 图线如图乙中曲线Ⅱ.用上述电流表和热敏电阻R1、R2测量某电池组的电动势和内阻,采用的电路如图丙,将单刀双掷开关接通“1”,通过R1的电流如图丁,测得R1的电流为________ A,将单刀双掷开关接通“2”时测得R2的电流为0.6 A,则该电池组的电动势为________ V,内阻为________ Ω.(结果均保留两位有效数字)【出处:21教育名师】
规范解答
【解析】(1)根据题目要求电压从零开始逐渐增大,则滑动变阻器应接成分压式电路,如图所示;为方便实验操作,滑动变阻器应选C;【版权所有:21教育】
【答案】(1)①见解析图 ②C
(2)0.40 3.0(2.8~3.2) 3.5(3.3~3.7)
评分细则
1.第(1)问3分,实物连线图2分,没用分压接法的(只连一根线,导线接到了金属杆)不得分;选滑动变阻器1分,选D或者没按要求填写器材前面的代号的不得分.21*cnjy*com
2.第(2)问6分,每空2分,电流结果写成0.4或0.400不给分;电动势结果在2.8~3.2,内阻结果在3.3~3.7均可得分,结果不按要求保留两位有效数字的答案均不给分.
答题规则
1.明确实验目的,按照实验原理进行设计与操作:(1)问实验目的是探究某热敏电阻R1的伏安特性,按照测电阻的原理设计实验电路,据题目要求电压从零开始逐渐增大,应该设计成分压电路,根据实验原理连接实物图,滑动变阻器要用分压接法.分压电路滑动变阻器要用小电阻的滑动变阻器C调节才方便.(2)问电池组电动势和内阻的测量用的是闭合电路欧姆定律,通过解方程组求得.【来源:21·世纪·教育·网】
2.按照对有效数字的要求表示结果:(2)问电流表的最小分度是0.02 A,读数结果保留到0.40 A;一定看清题目的要求“结果均保留两位有效数字 ”.