高三物理 中学物理设计性实验专题(2007.doc

中学物理设计性实验专题2007.11.24一．近几年高考实验题考察的基本特点和趋势近几年高考实验题的考察体现了明显的特点，即跳出了课本规定实验的范围，不仅延伸到演示实验中，而且出现了设计型实验。关于实验能力提出了“能灵活地运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题”，在2008年11月20日最新江苏《考试说明》中，更明确地把“设计和完成实验的能力”作为实验考试考试目标中的一个目标，具体地说，包括实验原理的创新设计、方案的设计、实验步骤的设计与选择判别、实验结果的评价分析，尤其对实验的评价能力的考察要求大幅度提高，将老教材中较高要求的内容升格为一般要求，只能桌面教学和考察要求的本质提升，绝对不是降低要求所以值得高度重视。在历届上海的高考试题中，多次出现了对设计性实验的考察。实践表明，设计型实验具有很好的测试效果。全国的高考试题中对实验的考查也在逐步转向设计型的实验，它必将是今后高考物理实验命题的热点。完整的设计一个实验，要经历多个环节，在实际考查中，一般不会考查全部环节，而是只考查其中的几个环节，有的题目给出条件和实验器材，要求阐述实验原理；有的给出实验电路图，要求领会实验原理，确定需测物理量及计算公式；有的则要求考生根据操作步骤及测定的物理量判断出实验原理；有的给出几种不同的方案，要求进行选择；有的要求对实验数据进行分析评价……虽然考查方式不尽相同，但目前高考中几乎所有的设计型实验题都有一个共同点，都是在给出实验器材的前提下进行考查的，而且都以不同方式或多或少的对实验原理作一定的提示。二．设计性实验的复习教学中学的设计型实验一般要求考生根据题目提出的目的要求和给出的器材，或给定特殊的背景，设计出实验方案。这类题对考生的要求较高，要求考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，要求考生深刻理解物理概念和规律，并能灵活运用，要求考生有较强的创新能力。1．设计原则（1）正确性：实验原理所依据的原理应当符合物理学的基本原理。（2）安全性：实验方案的实施要安全可靠，实施过程中不应对仪器及人身造成危害。要注意到各种电表均有量程、电阻均有最大允许电流和最大功率，电源也有最大允许电流。（3）方便性：实验应当便于操作，便于读数，便于进行数据处理。（4）精确性：在实验方案、仪器、仪器量程的选择上，应使实验误差尽可能的小。2．设计思路题目要求和给出的条件演示和分组实验的实验原理物理规律和原理基本仪器的使用确定需测物理量和选择器材实验步骤数据处理实验原理实验设计可用下面的框图表示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。因此，掌握基本仪器的使用方法、基本的实验方法和基本物理原理是解答设计型实验题的基础。注意：1．电压表也是电压表，电压表也是电流表2．电压表和电流表等刻度均匀的仪表不宜小角度使用，一般在三分之一量程以上3．选用合适的变阻器（调节方便、最大允许电流）4．已知电阻的应用方式：限流、分压、改装及匹配等三．设计性实验例题赏析例1．（04年全国）用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值（900～1000Ω）：电源E，具有一定内阻，电动势约为9.0V；电压表V1，量程为1.5V，内阻r1=750Ω；电压表V2，量程为5V，内阻r2=2500Ω；滑线变阻器R，最大阻值约为100Ω；单刀单掷开关K，导线若干。（1）测量中要求电压表的读数不小于其量程的1/3，试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图（原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注）。（2）根据你所画的电路原理图在题给的实物图上画出连线。（3）若电压表V1的读数用U1表示，电压表V2的读数用U2表示，则由已知量和测得量表示Rx的公式为Rx=_________________。解：（1）如图（2）略（3）或r1例2．（01年全国）实验室中现有器材如实物图（1）所示，有：电池E，电动势约10V，内阻约1Ω；电流表A1，量程约10A，内阻1约为0.2Ω；电流表A2，量程300mA，内阻2约5Ω；电流表A3，量程250mA，内阻3约5Ω；电阻箱R1，最大阻值999.9Ω，最小阻值改变量为0.1Ω；滑线变阻器R2，最大值100Ω；开关S；导线若干。要求用图（2）所示的电路测量图中电流表A的内阻。（1）在所给的三个电流表中，那几个可以用此电路精确测出其内阻？答：________。（2）在可测的电流表中任选一个作为测量对象，在实物图上连成测量电路。（