2019版高考物理一轮复习 小专题5 高考实验题的破解方法和技巧课件.ppt

小专题5高考实验题的破解方法和技巧 突破1 破解常规型实验题的方法 常规实验题主要考查教材上基本实验的实验原理 器材的选择 实验的操作 数据的处理和误差分析 复习时要从领会实验原理出发 全方位理解和掌握实验器材 实验操作 实验步骤 实验数据的处理 误差分析和电学实验实物图的连接 电路图的设计等 对每一个实验都应做到心中有数 因此 必须做到 五会 即 会读 会选 会画 会析 会用 才能轻松破解常规实验题 1 会读 刻度尺 游标卡尺 螺旋测微器 天平 停表 电火花打点计时器或电磁打点计时器 弹簧测力计 电流表 电压表 多用电表 滑动变阻器 电阻箱等基本仪器是高考考查的重点 会读 是指能正确地读出基本仪器的读数 读数直接影 响实验结果 为使读数正确必须做到以下三点 1 注意量程 2 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 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往下估读一位 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 不再往下估读 典题1 某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度 测量结果如图Z5 1甲和乙所示 该工件的直径为 cm 高度为 mm 甲 乙 图Z5 1 解析 游标卡尺的主尺读数为1 2cm 游标尺上第4个刻度和主尺上某一刻度对齐 所以游标读数为4 0 05mm 0 20mm 0 020cm 故测量的直径为1 2cm 0 020cm 1 220cm 螺旋测微器的固定刻度为6 5mm 可动刻度为36 0 0 01mm 0 360mm 故测量的高度为6 5mm 0 360mm 6 860mm 答案 1 220 6 860 易错提醒 游标卡尺的主尺读数一定看游标尺的0线对齐的整毫米数部分 而不能看尺子边缘对齐的整毫米数部分 螺旋测微器可动尺读数看可动尺第几个格与中心线对齐时一定要注意估读 考点突破1 2017年新课标 卷 某同学组装完成的简易多用电表的电路图如图Z5 2甲所示 图中E是电池 R1 R2 R3 R4和R5是固定电阻 R6是可变电阻 表头 的满偏电流 为250 A 内阻为480 虚线方框内为换挡开关 A端和B端分别与两表笔相连 该多用电表有5个挡位 5个挡位为 直流电压1V挡和5V挡 直流电流1mA挡和2 5mA挡 欧姆 100 挡 甲 乙 图Z5 2 1 图甲中的A端与 填 红 或 黑 色表笔相连接 2 关于R6的使用 下列说法正确的是 填正确答 案的标号 A 在使用多用电表之前 调整R6使电表指针指在表盘左端 电流 0 的位置 B 使用欧姆挡时 先将两表笔短接 调整R6使电表指针指 在表盘右端电阻 0 的位置 C 使用电流挡时 调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端 电流的最大位置 3 根据题给条件可得R1 R2 R4 4 某次测量时该多用电表指针位置如图乙所示 若此时B端是与 1 相连的 则多用电表读数为 若此时B端是与 3 相连的 则读数为 若此时B端是与 5 相连的 则读数为 3 相连 多用电表是欧姆 100 挡 则读数为1100 若此时B端与 5 相连 多用电表是量程为0 5V的电压表 则读数为2 94V 答案 1 黑 2 B 3 160880 4 1 47mA 或1 48mA 1100 2 94V 2 会选 会选 是指根据实验原理及可行性选择实验方案 实验器材 选择操作性强的实验方案及合适的实验器材 可以减小实验误差 提高实验的精确度 1 控制电路的选择 控制电路即滑动变阻器在电路中的连接 常用两种不同的 形式 如图Z5 3所示 甲为限流式 乙为分压式 图Z5 3 2 测量电路的选择 对伏安法测电阻 应根据待测电阻的大小选择电流表的不 同接法 如图Z5 4所示 甲为外接法 乙为内接法 图Z5 4 3 实验器材选择的 四个注意 安全因素 通过电源 电表 电阻的电流不能超过允许的最大电流 误差因素选择电表时 保证电流和电压均不超过其量程 使指针有较 在中值刻度附近 便于操作选滑动变阻器时 在满足其他要求的前提下 可选阻值较小的 实验的实际要求 典题2 2015年天津卷 用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组 电动势约4 5V 内阻约1 的电动势和内阻 除待测电池组 开关和导线外 还有下列器材供选用 A 电流表 量程0 0 6A 内阻约1 B 电流表 量程0 3A 内阻约0 2 C 电压表 量程0 3V 内阻约30k D 电压表 量程0 6V 内阻约60k E 滑动变阻器 0 1000 额定电流为0 5AF 滑动变阻器 0 20 额定电流为2A 图Z5 5 1 为了使测量结果尽量准确 电流表应选用 电压表应选用 滑动变阻器应选用 填仪器的字母代号 2 正确选择仪器后 连好的部分电路如图Z5 5所示 为了使测量误差尽可能小 还需在电路中用导线将 和 相连 和 相连 和 相连 填仪器上接线柱的字母代号 3 实验时发现电流表坏了 于是不再使用电流表 剩余仪器中仅用电阻箱替换掉滑动变阻器 重新连接电路 仍能完成实验 实验中读出几组电阻箱的阻值R和对应电压表的示数U 用图象法处理采集到的数据 为在直角坐标系中得到的函数图象是一条直线 则可以 为纵坐标 以 为横坐标 答案 1 ADF 2 a dcgf h 方法技巧 关于滑动变阻器的选择 一般来说只要是限流法就选用比待测电阻大几倍的滑动变阻器 只要是分压法就选用小的滑动变阻器 考点突破2 2017年四川检测 已知某电阻的阻值约为300 现提供两套相同的实验器材分甲 乙两小组利用伏安法测量其阻值 实验器材如下 A 电流表B 电压表 量程为0 12mA 内阻约1 量程为0 3V 内阻约1k C 滑动变阻器R1 总阻值10 额定电流2A D 滑动变阻器R2 总阻值100 额定电流1A E 电源 电动势约3V 内阻约2 F 待测电阻RxG 开关一个 导线若干 1 滑动变阻器应该选择 填仪器的字母代号 2 选定滑动变阻器后 甲 乙两组设计了不同的电路来测量 其中正确的电路图是 A B C D 3 甲 乙两组测量后发现其测量值存在系统误差 他们决定共同合作 一起设计了如图Z5 6 图Z5 7所示的两种电路 不仅可以准确测量待测电阻的阻值 还可以测量电流表和电压 表的内阻 假设在图Z5 6和图Z5 7中 电流表 的示数均 分别用I1 I2来表示 电压表 的示数均 分别用U1 U2来表示 则在图Z5 6中 电压表的内阻RV 待测电阻的阻值Rx 在图Z5 7中 电流表的内阻RA 待测电阻的阻值Rx 图Z5 6 图Z5 7答案 1 C 2 B 3 会画 会画 一方面指在进行实验数据处理时多数情况要求找出两个物理量的线性关系 由实验数据画出其线性关系图线 图线经过大多数点 不在图线上的点要尽可能对称分布在图线的两侧 根据线性图线斜率 截距的物理意义求解相关物理量 另一方面指会根据所选的器材和电路原理图连接实物图 连电路实物图的要点 1 从电源的正极出发 先将干路中各器件依次连接到电源负极 再将支路中的元件和电压表并联到电路的某两点之间 2 连好实物图后 对照电路图检查一遍 注意检查导线的连接点是否都接在接线柱上 导线中不应有交叉 电表正负极连接是否恰当 滑动变阻器的滑片是否处于恰当位置等 典题3 某研究性学习小组利用伏安法测定某一电池组的电动势和内阻 实验原理如图Z5 8甲所示 其中 虚线框内 为用灵敏电流计 改装的电流表 为标准电压表 E为待 测电池组 S为开关 R为滑动变阻器 R0是标称值为4 0 的定值电阻 1 已知灵敏电流计 的满偏电流Ig 100 A 内阻rg 2 0k 若要改装后的电流表满偏电流为200mA 应并联一个阻值为 计算结果保留1位小数 的定值电阻R1 2 根据图甲 用笔画线代替导线将图乙连接成完整电路 甲 乙 图Z5 8 3 某次实验的数据如下表所示 该小组借鉴 研究匀变速直线运动 实验中计算加速度的方法 逐差法 计算出电池组的内阻r 计算结果保留2位小数 为减小偶然误差 逐差法在数据处理方面体现出的主要优点是 4 该小组在前面实验的基础上 为探究图甲电路中各元器件的实际阻值对测量结果的影响 用一已知电动势和内阻的标准电池组 通过上述方法多次测量后发现 电动势的测量值与已知值几乎相同 但内阻的测量值总是偏大 若测量过程无误 则内阻测量值总是偏大的原因是 填选项前的字母 A 电压表内阻的影响 B 滑动变阻器的最大阻值偏小C R1的实际阻值比计算值偏小D R0的实际阻值比标称值偏大 答案 1 1 0 2 如图D39所示 图D39 3 1 66充分利用已测得的数据 4 CD 考点突破3 2017年百校联盟押题卷 某学习小组要测定某一圆柱形导体P的电阻率 其主要实验步骤如下 1 先用多用电表粗测导体P的电阻 a 将选择开关旋转到如图Z5 9甲所示的欧姆挡上 b 将已插入接线孔的两根表笔相接 进行欧姆调零 c 将两根表笔分别与导体P的两端相接 指针在图甲中的 虚线位置处 d 换用欧姆 挡重新测量 先要 再次测量导体P两端的电阻 指针指在图甲中的实线位置处 则导体P的电阻粗测值为 甲 丙 乙丁图Z5 9 2 分别用游标卡尺 螺旋测微器测量导体P的长度L和直径d 示数如图乙 丙所示 则L mm d mm 3 该小组又采用伏安法测量导体P的电阻Rx 可供选用的器材如下 电压表阻约15k 电流表 量程0 3V 内阻约3k 量程0 15V 内 量程0 15mA 内阻约10 量程0 600mA 内阻约0 2 电源E1 电动势为3V 内阻不计 电源E2 电动势为12V 内阻不计 滑动变阻器R 0 20 允许通过的最大电流为2A 开关S 导线若干 图丁为测量Rx的实验器材 为使测量尽量准确 请选择器 材并完成实物图的连线 解析 1 用多用电表粗测时虚线位置的读数为100 10 1000 由于指针偏转角度较小 应换成欧姆 100 挡重新测量 并需重新进行欧姆调零 换挡后指针指在实线位置 读数为11 100 1100 2 游标卡尺读数为L 20mm 0 0 05mm 20 00mm 螺旋测微器读数为d 2 5mm 20 0 答案 1 100 欧姆调零 1100 2 20 00 2 700 3 如图D40所示 图D40 15mA 由于Rx远大于电流表内阻 故电流表采用内接法 滑动变阻器的最大阻值20 比粗测的Rx小得多 故滑动变阻器采用分压式接法 4 会析 会析 是指对高中物理实验的误差作一些简单的分析 中学物理对实验误差分析的要求不高 从高考来看 一般涉及的问题是定性分析系统误差 对误差的定量分析不作要求 在实验复习中 同学们要知道误差的来源 掌握误差分析的基本方法 对高中物理的实验进行一些简单的误差分析 典题4 2017年天津卷 某探究性学习小组利用如图Z5 10甲所示的电路测量电池的电动势和内阻 其中电流表的内阻r1 1 0k 电阻R1 9 0k 为了方便读数和作图 给电池串联一个R0 3 0 的电阻 1 按如图甲所示的电路进行连接后 发现aa bb 和cc 三条导线中 混进了一条内部断开的导线 为了确定哪一条导线内部是断开的 将开关S闭合 用多用电表的电压挡先测量a b 间电压 读数不为零 再测量a a 间电压 若读数不为零 则一定是 导线断开 若读数为零 则一定是 导线断开 2 排除故障后 该小组顺利完成实验 通过多次改变滑动变阻器滑片位置 得到电流表和的多组I1 I2数据 作出图象如图乙所示 由I1 I2图象得到电池的电动势E V 内阻r 甲 乙 图Z5 10 答案 1 aa bb 2 1 41 1 36 1 44均正确 0 5 0 4 0 6均正确 考点突破4 2017年河北正定中学月考 图Z5 11是一个多用电表欧姆挡的内部电路示意图 电流表满偏电流为0 5mA 内阻为10 电池电动势为1 5V 内阻为1 滑动变阻器的阻值为0 5000 图Z5 11 1 该欧姆表的刻度值是按电池电动势为1 5V标定的 当电池的电动势下降到1 45V 内阻增大到4 时仍可调零 调零后R0阻值将变 填 大 或 小 若测得某电阻阻值为300 则这个电阻的真实值是 2 该欧姆表换了一个电动势为1 5V 内阻为10 的电池 调零后测量某电阻的阻值 其测量结果 填 偏大 偏小 或 准确 答案 1 小 290 2 准确 5 会用 1 会用打点计时器 新课标 考试大纲 规定的7个力学实验中有5个涉及打点计时器 研究匀变速直线运动 验证牛顿运动定律 探究动能定理 验证机械能守恒定律和验证动量守恒定律 这类实验的关键是要掌握纸带的分析处理方法 对于纸带常有以下三大应用 由纸带确定时间 要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点之间的区 别与联系 便于测量和计算 求解瞬时速度利用做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度 如图Z5 12所示 打n点时的瞬时速度 图Z5 12 用 逐差法 求加速度 图Z5 13 典题5 2015年新课标 卷 某学生用如图Z5 14甲所示的实验装置测量物块与斜面的动摩擦因数 已知打点计时器所用电源的频率为50Hz 物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图乙所示 图中标出了5个连续点之间的距离 甲 乙 图Z5 14 1 物块下滑时的加速度a m s2 打出C点时物 块的速度v m s 2 已知重力加速度大小为g 求出动摩擦因数 还需测量 的物理量是 填正确答案的标号 A 物块的质量B 斜面的高度C 斜面的倾角 答案 1 3 251 79 2 C 考点突破5 2016年新课标 卷 某同学用如图Z5 15甲所示的实验装置验证机械能守恒定律 其中打点计时器的电源为交流电源 可以使用的频率有20Hz 30Hz和40Hz 打出纸带的一部分如图乙所示 甲 乙 图Z5 15 该同学在实验中没有记录交流电的频率f 需要用实验数据和其他题给条件进行推算 1 若从打出的纸带可判定重物匀加速下落 利用f和图乙中给出的物理量可以写出 在打点计时器打出B点时 重物下落的速度大小为 打出C点时重物下落的速度大小为 重物下落的加速度大小为 2 已测得s1 8 89cm s2 9 50cm s3 10 10cm 当地重力加速度大小为9 80m s2 实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1 由此推算出f为 Hz 2 会用光电门研究匀变速直线运动 验证牛顿运动定律 探究动能定理 验证机械能守恒定律和验证动量守恒定律这五个实验都可以用光电门代替打点计时器来完成瞬时速度和加速度的测量 具体做法如下 典题6 2017年百校联盟猜题卷 某实验小组利用如图Z5 16所示的实验装置来探究加速度与质量 合外力的关系 将右端带有轻小且光滑的定滑轮的长木板左端抬起固定在水平桌面上 并在长木板上合适的位置固定两光电门A和B 现将一带有遮光条的物块放在长木板上 并用轻质细绳跨过定滑轮连接一质量为m的钩码Q 然后将物块由静止释放 已知两光电门之间的距离为l 物块和遮光条的总质量为M 遮光条宽度为d d远小于l 物块经过两光电门时的挡光时间分别为 tA tB 图Z5 16 1 该小组的同学平衡摩擦力后 实验还需满足 物块受到的合外力才近似等于钩码的重力 物块在长木板上下滑时的加速度a 用d l tA tB表示 2 实验前 该小组的同学已经平衡了摩擦力 则 填 可以 或 不可以 用该装置验证物块与钩码Q组成的系统的机械能守恒 其原因为 2 不可以 有摩擦力做功 易错提醒 机械能守恒的条件不是受到的合力为0 而是重力以外的力做功为0 考点突破6 2017年新课标 卷 某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度 瞬时速度和加速度之间的关系 使用的器材有 斜面 滑块 长度不同的矩形挡光片 光电计时器 甲 乙 图Z5 17 实验步骤如下 如图Z5 17甲所示 将光电门固定在斜面下端附近 将一挡光片安装在滑块上 记下挡光片前端相对于斜面的位置 令滑块从斜面上方由静止开始下滑 当滑块上的挡光片经过光电门时 用光电计时器测得光 线被挡光片遮住的时间为 t 将另一挡光片换到滑块上 使滑块上的挡光片前端与 中的位置相同 令滑块由静止开始下滑 重复步骤 多次重复步骤 图Z5 18 2 由图Z5 18可求得 vA cm s a cm s2 计算结果保留3位有效数字 突破2 破解探究型 设计型实验题的方法 解此类实验一般可分三步进行 1 找原型 先根据实验目的和给出的条件把教材中的实验原型在头脑中完整地重现出来 2 做对比 将实验中所给器材与原型中器材进行对比 看一下少了什么器材或什么器材的量程不满足要求 再看一下多给了什么器材 注意多给的器材可能就是解决问题的 金钥匙 3 定方案 根据对比结果设计电路 典题7 现要测量一个未知电阻Rx的阻值 除Rx外可用的器材有 多用电表 仅可使用欧姆挡 一个电池组E 电动势6V 一个滑动变阻器R 0 20 额定电流1A 两个相同的电流表 内阻Rg 1000 满偏电流Ig 100 A 两个标准电阻 R1 29000 R2 0 1 一个开关S 导线若干 1 为了设计电路 先用多用电表的欧姆挡粗略测量未知电阻阻值 采用 10 挡 调零后测量该电阻 发现指针偏转非常大 最后几乎紧挨满偏刻度停下来 下列判断和做法正确的是 填字母代号 A 这个电阻阻值很小 估计只有几欧姆B 这个电阻阻值很大 估计有几千欧姆 C 如需进一步测量可换 1 挡 调零后测量D 如需进一步测量可换 1k 挡 调零后测量 2 根据粗略测量的判断 设计一个测量电路 要求测量尽量准确并使电路能耗较小 画出实验电路图 并将各元件字母代码标在该元件的符号旁 解析 1 因为电表指针几乎满偏 故可知所测电阻很小 只有几欧姆 所以选项A正确 B错误 根据欧姆表的特点 若要进一步精确测量 应换用小倍率 并重新进行欧姆调零 所以选项C正确 D错误 2 根据伏安法测电阻原理和串 并联电路规律 可将一个电流表串联电阻R1后改装成电压表测量电压 另一个电流表并联R2后改装成电流表测量电流 题目要求能耗较小 故变阻器采用限流式 所以电路设计如图Z5 19所示 答案 1 AC 2 如图Z5 19所示 图Z5 19 方法技巧 在设计性实验或改编类实验中经常用到电表的 替代和改装 常用到的替代或改装有 1 内阻已知的电压表相当于小量程的电流表 2 内阻已知的电流表则相当于小量程的电压表 3 灵敏电流计串联大电阻改装成电压表 4 灵敏电流计并小电阻改装成电流表 5 电阻箱与电流表串联相当于电压表 6 电阻箱与电压表并联相当于电流表 7 内阻较小的电源串联定值电阻相当于内阻较大的电源 考点突破7 2016年重庆巴蜀中学月考 某物理学习小组的同学在研究性学习过程中 用伏安法研究某电子元件R1 6V 2 5W 的伏安特性曲线 要求多次测量并尽可能减小实验 误差 备有下列器材 A 直流电源 6V 内阻不计 B 电流表C 电流表 满偏电流3mA 内阻10 0 0 6A 内阻未知 D 滑动变阻器R 0 20 5A E 滑动变阻器R 0 200 1A F 定值电阻R0 阻值为1990 G 开关与导线若干 1 根据题目提供的实验器材 请你在虚线框内设计测量电 子元件R1伏安特性曲线的电路原理图 R1可用 表示 2 在实验中 为了操作方便且能够准确地进行测量 滑动变阻器应选用 填写器材前面的字母序号 3 将上述电子元件R1和另一个电子元件R2接入如图Z5 20甲所示的电路中 它们的伏安特性曲线分别如图乙中a b所示 电源的电动势E 7 0V 内阻忽略不计 调节滑动变阻器R3 使电子元件R1和R2消耗的电功率恰好相等 则此时电子元件R1的阻值为 R3接入电路的阻值为 计算结果保留2位有效数字 甲 乙 图Z5 20 解析 1 描绘伏安特性曲线 电压与电流从零开始变化 滑动变阻器应采用分压接法 由题意可知 没有电压表 需要 用已知内阻的电流表 与定值电阻R0串联测电压 改装后的电 压表内阻为 10 1990 2000 远大于电子元件R1的电阻 电流表应采用外接法 电路图如图D41所示 2 滑动变阻器采用分压接法 所以在选择时选择总阻值较小的滑动变阻器D 便于调节 3 电子元件R1和R2消耗的电功率恰好相等 说明它们的电压和电流相等 由题图乙可知 此时电压为U 2 5V 答案 1 如图D41所示 8 0 2 D 3 10图D41