2009年高考物理设计性实验新人教版.doc

用心爱心专心第21讲设计性实验1.考点分析：设计性实验是高考考查的难点考查课本上实验的基本原理和实验方法的迁移能力。2.考查类型说明：多以综合实验题的形式出现。3.考查趋势预测：从近几年的高考试题来看加强了对实验创新能力的考查例如2007年山东理综卷第23题考查电路设计问题、2007年宁夏理综卷第22题考查知识迁移和电路设计问题、2006年全国理综卷I第22题考查选择电阻设计电路问题、2006年四川理综卷第22题考查考生利用米尺和铅笔设计测量金属丝直径问题。预计2009年高考仍然会加强对设计实验的考查且仍然是基本实验原理和实验思想的迁移能力的考查。【知识储备】内容说明能级要求ⅠⅡ探究弹簧弹力与弹簧伸长长度的关系考试说明明确提出探究物体的动能新课标考试说明明确提出探究加速度与物体质量、物体受力的关系新课程标准提出（必修1）探究恒力做功与物体动能变化的关系新课程标准提出（必修2）探究决定导线电阻的因素新课程标准提出（选修3-1）理解楞次定律新课程标准提出（选修3-2）探究变压器电压与匝数的关系新课程标准提出（选修3-2）探究单摆的周期与摆长的关系新课程标准提出（选修3-4）探究物体弹性碰撞的一些特点新课程标准提出（选修3-5）设计性实验是由考生根据实验目的运用已掌握的物理规律、实验方法、选择熟悉的仪器、器材、自行独立设计的新的实验构想或方案。设计方案涉及到对实验原理的认识和理解包括选择和配置合适的实验方法、实验器材、安排正确的实验步骤、设计科学的数据处理方法采用客观的误差分析方法最后给予总结和评价设计性实验对考生的能力要求较高也是高考经常考查的一种题型。1.设计性实验的设计原则（1）科学性：设计的方案应有科学的依据和正确的操作方式。①设计方案中依据的原理应遵循物理规律且要求选用的规律正确、简明；②设计方案中安排的操作步骤应该合理且操作符合实验规则要求；③设计方案中进行数据处理及误差分析应依据科学的方法。（2）安全性：按照设计方案操作时应安全可靠不会对仪器、器材造成损害。①选用实验器材时应考虑仪器、器材的性能及量值（如仪表的量程、用电器的额定值、弹簧的弹性限度等）的要求；②设计实验方案时应考虑安排保护措施。（3）精确性：实验误差应控制在误差允许的范围内尽量采取误差较小的方案。①在安装实验器材或使用仪器前应安装实验要求对器材、仪器精心调整如在使用某些仪表前应注意进行机械调零；②选用合适的测量工具和合适的测量范围使之与被测数据相匹配如使用多用电表测量某电阻时应选择合适的档位使测量是的电表指针在中央刻度值附近；③实验中应多次测量获取多组数据避免因操作带来的偶然误差；④数据处理采用合适的方式如根据题目的要求可以采用图像法、列表法等方式进行数据处理。（4）简便性、直观性：设计实验应便于操作、读数便于进行数据处理。2.设计性实验的设计思路解决设计型实验问题的关键是确定实验原理它是进行实验设计的根本依据和起点它决定应当测量那些物理量、如何安排实验步骤、如何处理数据等。实验原理的确定要根据问题的要求和给出的条件回顾分组实验和演示实验寻找能够迁移应用的实验原理或者回顾物理原理寻找有关的物理规律设法创设相关的物理情景并根据已掌握的基本仪器核对是否能够测出必须测定的物理量。如果设计实验中没有给定（或给足）实验器材则设计实验的基本思路如下：（1）根据实验设计的条件和要求构建相关的物理情景；（2）确定实验原理；（3）确定需要待测物理量；（4）设计实验方案。有时对于同一个实验要求可以构建不同的物理情景导出不同的物理量的表达式若把这些表达式作为实验设计的依据会有不同的实验原理和实验方案。如果实验实设计是已经给足实验器材则实验设计只能根据所给定的器材来构建物理情景相当而言实验原理和实验方案都会受到较大的限制。【典例分析】例题1（2007全国理综卷I第22题）碰撞的恢复系数的定义为其中v10和v20分别是碰撞前两物体的速度v1和v2分别是碰撞后两物体的速度。弹性碰撞的恢复系数e＝1非弹性碰撞的e＜1。某同学借用验证动量守恒定律的实验装置（如图所示）验证弹性碰撞的恢复系数是否为1实验中使用半径相等的钢质小球1和2（它们之间的碰撞可近似视为弹性碰撞）且小球1的质量大于小球2的质量。实验步骤如下：安装好实验装置做好测量前的准备并记下重垂线所指的位置O。第一步：不放小球2让小球1从斜槽上A点由静止滚下并落在地面上。重复多次用尽可能小的圆把小球的所有落点圈在里面其圆心就是小球落点的平均位置。第二步：把小球2放在斜槽前端边缘处的C点让小球1从A点由静止滚下使它们碰撞。重复多次并使用与第一步同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置。第三步：用刻度尺分别测量三个落地点的