2013高考物理 热门考点聚焦 专题15 设计型实验.doc

-6-设计型实验命题趋势近几年高考实验题发生了明显的变化已跳出了课本分组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。关于试验能力提出了“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”在理科综合《考试说明》中更明确地把“设计和完成实验的能力”作为五个考试目标中的一个目标。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……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。由于考查环节和要求的不同题型也不尽相同但较多的是选择、填空、作图题。知识概要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．设计思路实验设计可用下面的框图表示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知识需测物理量和所需器材实验步骤数据处理实验原理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。点拨解疑AhBCD图1【例题1】有一个同学用如下方法测定动摩擦因数：用同种材料做成如图1所使得AB、BD平面其中AB为一斜面其高为h、长为L1BD是一足够长的水平面两面在B点以小弧形光滑连接。现让质量为m的小物块从A点由静止开始下滑到达B点后顺利进入水平面最后滑到C点而停止并测出BC=L2小物块与两个平面的动摩擦因数相同由以上数据可以求出物体与平面间的动摩擦因数μ=。【点拨解疑】该题为设计型实验但由于给出了实验装置、器材和实验情景因此对实验原理已有了很多提示。回顾力学分组实验没有相关的可以迁移的原理。因此要用物理原理分析题给的实验情景。设斜面的倾角为根据动能定理在全过程中mgh–μmgcos·L1-μmgL2=0题中未给出斜面倾角寻找别的关系有解得【例题2】（2001年高考理综卷）实验室中现有器材如实物图2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3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。（3）你要读出的物理量是。用这些物理量表示待测内阻的计算公式是。【点拨解疑】该题要求根据电路图设想出实验原理。属于有一定提示的设计型实验。与我们学过的伏安法测电阻相比较这里被测电阻是电流表的内阻它能显示出通过自身的电流因此只要知道其上的电压就行但没有电压表却有另一只电流表。根据电路图可以看出如果图中表A是被测表则其上电压就是电阻箱上电压利用两只电流表的读数差和电阻箱上显示的阻值可以求出该电压这样就可以求出电流表的电阻。（1）电流表A1不能精确测出其内阻因这时图中的电流表Aˊ应为A2、A3中的一只这使得电流表A1中的电流不能超过300mA其指针的偏转极其微小误差很大。而A2、A3可用此电路精确测出其内阻。（2）若测3实物连线如图4所示。（3）根据前面的分析要读出的物理量是A、Aˊ两电流表的示数I、Iˊ和电阻箱的阻值R1待测内阻的计算公式是评注：该题是分组实验原理迁移型的实验题是高考实验题中常出现的一种。因此在做设计型实验题时首先应回