_解题技巧篇 技巧2　活用4大策略破解实验题—2021届高三物理二轮新高考复习讲义Word版含答案

　活用4大策略破解实验题
近几年全国卷3套试卷中，实验题都占据非常重要的地位，每年实验题都为“一小”加“一大”模式，一般“小题”为力学实验，“大题”为电学实验，总分15分，占比13.6%。虽然分值15分不变，但是内容变化翻新，成为复习备考中的一个难点。比对新课标《考试大纲》中的12个实验可知，在高考两道实验题命题中，其中一个实验题基本上依据《考试大纲》要求立足教材、立足创新变化，凸显对科学探究素养的考查，另一个实验依据考纲要求挖掘拓展，对学生的实验能力要求较高，突出选拔作用。复习备考时只要扎扎实实掌握课本实验的实验原理、实验方法、数据处理的方法及分析，灵活迁移到解决创新型、设计性实验中，就能稳得实验题高分。
1．明
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
实验题一般配有相应的示意图、实物图，目的是告知实验器材(或部分实验器材)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
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
一些新颖的非学生实验题、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)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。
读数类实验——正确使用，准确读数
刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、打点计时器、电流表、电压表、多用电表等都是基本仪器，要熟练掌握它们的使用方法、操作规程和读数规则，在高考前要进行系统的实际测量和读数练习，特别是游标卡尺、螺旋测微器、电学实验仪器的读数。此类试题难度不大，要防止在读数的估读、结果的有效数字和单位上出错。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，不再估读。
[例1]　(1)请读出螺旋测微器和游标卡尺的示数。
甲：________cm；乙：________cm。
甲　　　　　　　　　　　乙　　　　
(2)某照明电路出现故障，其电路如图甲所示，该电路用标称值12
V的蓄电池作电源，导线及其接触完好。维修人员使用已调好的多用电表直流50
V挡检测故障。他将黑表笔接在c点，用红表笔分别探测电路的a、b点。
甲
乙
①断开开关，红表笔接a点时多用电表指示如图乙所示，读数为________V，说明________正常(选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)。
②红表笔接b点，断开开关时，表针不偏转，闭合开关后，多用电表指示仍然和图乙相同，可判定发生故障的器件是________(选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)。
[解析]　(1)螺旋测微器的固定刻度读数为0.5
mm，可动刻度读数为0.01×11.7
mm＝0.117
mm，所以最终读数为0.617
mm＝0.061
7
cm。游标卡尺的固定刻度读数为100
mm，游标尺读数为0.1×4
mm＝0.4
mm，所以最终读数为100
mm＋0.4
mm＝100.4
mm＝10.04
cm。
(2)①多用电表直流50
V挡，每一小格是1
V，要估读到0.1
V，读数是11.5
V，断开开关，多用电表直接测量电源两端电压，多用电表有示数且接近电源电动势，说明电源正常。②红表笔接b点，闭合开关，多用电表示数与①中相同，说明电路仍然处于断路状态，而开关是闭合的，因此可以确定是小灯发生断路故障。
[答案]　(1)0.0617　10.04　(2)①11.5　蓄电池　②小灯
策略点评：游标卡尺的读数方法是主尺读数加上游标尺读数，不需要估读但要注意精确度。螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数，读可动刻度时需要估读同时注意半刻度线是否露出。
常规类实验——紧扣教材，融会贯通
教材是重要的教学资源，为物理观念的理解、科学思维的形成、科学探究等一系列活动的实施以及科学态度与责任的培养提供了丰富的素材。这些素材在全国卷命题中经常出现，尤其教材中的实验是高考创新实验的命题根源，作为等级性考试的实验备考中也要紧扣教材中的实验，弄清和掌握教材中每一个实验的实验原理、实验步骤、数据处理、误差分析等，对每一个实验都应做到心中有数，并且能融会贯通。
[例2]　(2019·全国卷Ⅲ·T22)甲乙两位同学设计了利用数码相机的连拍功能测重力加速度的实验。实验中，甲同学负责释放金属小球，乙同学负责在小球自由下落的时候拍照。已知相机每间隔0.1
s拍1幅照片。
(1)若要从拍得的照片中获取必要的信息，在此实验中还必须使用的器材是________。(填正确答案标号)
A．米尺
B．秒表
C．光电门
D．天平
(2)简述你选择的器材在本实验中的使用方法。
答：___________________________________。
(3)实验中两同学由连续3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab＝24.5
cm、ac＝58.7
cm，则该地的重力加速度大小为g＝________m/s2。(保留2位有效数字)
[思路点拨]　本题实质上就是用数码相机替代打点计时器，实验原理是相同的，仍然需要用米尺来测量小球位置之间的距离；可以用Δx＝aT2计算加速度。
[解析]　(1)利用数码相机的连拍功能，通过每隔一定时间的拍摄确定小球位置，所以还必须使用的器材是米尺。
(2)将米尺竖直放置，使小球下落时尽量靠近米尺，用米尺测量小球位置间的距离。
(3)由Δx＝aT2，可得a＝g＝＝9.7
m/s2。需要注意的是计算Δx用的是bc与ab的差，而不是ac与ab的差，这是本题的易错点。
[答案]　(1)A　(2)将米尺竖直放置，使小球下落时尽量靠近米尺　(3)9.7
策略点评：本题考查学生在给定的实验情境下挑选实验器材并合理使用，进行实验设计以及实验数据处理的能力，试题具有一定的开放性。这种命题方式在近几年高考中有所体现，所以，在复习中要有针对性地训练，要抓住实验的灵魂即实验原理。
设计类实验——设计方案，变通拓展
设计型实验题从仪器的使用、装置的改造、电路的设计、数据的灵活处理等方面进行变通和拓展。应对这类实验题的方法是深刻理解实验的原理、方法，进行合理迁移。
[例3]　(2020·山西名校第一次联考)某同学欲测量一电池的电动势和内阻，现有如下器材可供选择：
①标准电池1(电动势E1＝6.0
V，内阻可以忽略)
②标准电池2(电动势E2＝15.0
V，内阻可以忽略)
③检流计?(量程10
μA，内阻未知)
④滑动变阻器(已知总绕线长度为L0，且滑片P移至任意位置对应的绕线长度L可读)
⑤定值电阻R0(阻值已知)
⑥单刀单掷开关三个，记为S1、S2、S3
⑦待测电池(电动势Ex约为6
V，内阻rx)
⑧导线若干
该同学设计了如图所示的电路完成实验。两个标准电池只能选一个使用，在图中记为E0。
(1)请帮助该同学在虚线框内将电路图补充完整。
(2)为了完成实验，标准电池应选择______(填“1”或“2”)。
(3)该同学按照如下步骤完成该实验：
①将滑片P移至A端，闭合开关S1；
②保持S3断开，调节滑片P位置，直至闭合开关S2时，?示数为0，记录此时滑动变阻器AP段绕线长度L1；
③保持S3闭合，再调节滑片P位置，直至闭合开关S2时，?示数为0，记录此时滑动变阻器AP段绕线长度L2。
(4)待测电源电动势Ex的表达式为________，待测电源内阻rx的表达式为________。(用E0、L0、L1、L2、R0表示)
(5)考虑到标准电池有内阻，对上述测量结果进行误差分析。Ex的测量值________，rx的测量值________。(填“偏大”“偏小”或“无影响”)
[解析]　(1)设计的电路图如图所示。
(2)根据电路的要求，标准电池要比待测电池的电动势大，才符合要求，所以标准电池选2。(4)当S3保持断开，检流计的示数为0时，PA之间的电压UPA＝E0＝Ex，所以Ex＝E0；当保持S3闭合，检流计的示数为0时，由欧姆定律可知UP′A＝E0＝，联立可求得rx＝R0。(5)考虑到标准电池的内阻，则当S3保持断开，检流计的示数为0时，UPA＝Ex＝E0[答案]　(1)见解题指导　(2)2　(4)E0　R0　(5)偏大　无影响
策略点评：本题要求学生在掌握基本电学实验(伏安法测电源电动势和内阻)的基础上，借助桥式电路特点设计测量电源电动势和内阻的迁移实验，考查学生的实验探究能力、根据原理信息加工的能力和误差分析能力。涉及的内容有串、并联电路特点、闭合电路欧姆定律等知识。
创新型实验——活用原理，巧妙迁移
近几年全国卷实验题的第二题，往往注重考查实验原理的迁移、测量方法的迁移、数据处理方法的迁移，试题新颖、区分度高。但试题依然是以实验基础为依据，如计算形式的实验题、电学中实验电路的设计等都是根据考生学过的实验方法、原理等来命制的，做题时一定要审清题意，明确实验目的，应用相关实验原理联想和迁移。
[例4]　热敏陶瓷是一类电阻率随温度发生明显变化的新型材料，可用于测温度。某同学利用实验室提供的一种电阻阻值随温度呈线性变化(数学关系式为Rt＝kt＋b，其中k>0，b<0，t为摄氏温度)的热敏电阻，把一灵敏电流计改装为温度计。除热敏电阻和灵敏电流计外，还用到如下器材：直流电源(电动势为E，内阻不计)；单刀双掷开关；滑动变阻器；标准温度计；导线及其他辅助材料，该同学设计的电路如图所示。
(1)按电路图连接好器材；
(2)将滑动变阻器滑片P滑到________(填“a”或“b”)端，单刀双掷开关掷于________(填“c”或“d”)端，调节滑片P使电流计满偏，设此时电路总电阻为R，在以后的操作中保持滑片P的位置不动，断开电路。
(3)容器中倒入适量开水，观察标准温度计，每当标准温度计示数下降5
℃，就将开关S置于d端，并记录此时的温度t0和对应的电流计的示数I0，然后断开开关。请根据温度计的设计原理和电路图，写出电流I与温度t的关系式(用题目中给定的符号)________。
(4)根据记录的温度和对应的电流计示数，重新刻制电流计的表盘，将电流计改装成温度计。根据改装原理可知，此温度计表盘的低温刻度在________(选填“左”或“右”)侧，刻度线分布是否均匀？________(选填“是”或“否”)。
[解析]　(2)结合滑动变阻器使用的注意事项可知，开始时需要将滑动变阻器的滑片P滑到a端，以保证电流计使用安全；然后将单刀双掷开关S掷于c端，调节滑片P使电流计满偏。
(3)因热敏电阻的阻值与摄氏温度t的关系为Rt＝kt＋b，所以根据闭合电路欧姆定律可得，电流与温度的关系式为I＝＝。
(4)由I＝可知，温度越高，电流计中的电流值就越小，所以低温刻度应在表盘的右侧；由于电流与温度不呈线性关系，所以表盘的刻度分布是不均匀的。
[答案]　(2)a　c　(3)I＝　(4)右　否
策略点评：本题创新之处是通过接在电路中的热敏电阻，将水温的变化转化为电路中电阻的变化，从而使电路中的电流发生变化，然后根据闭合电路欧姆定律，将电路中的电流与温度进行数值上的对应，从而将热学量转化为便于传输的电学量。