2010年高考物理對探究實驗的考查

物理是一門以實驗為基礎的科學，所以歷年高考物理對實驗的考查都比較重視.隨著新課程教學改革的開展，近年來對探究性實驗的考查逐漸“升溫”.今年高考的命題更是注重對考生探究性實驗能力的考查.對于考生來說，探究實驗又是一個得分難點.我就探究實驗中?？嫉膸讉€方面，對今年高考考題作一些分析，希望能對同學們有所幫助.

一、對探究性實驗的物理原理、實驗設計，以及實驗操作的考查

例1.(全國卷Ⅱ，23)如圖1，一熱敏電阻RT 放在控溫容器M內:為毫安表，量程6mA，內阻為數十歐姆;E為直流電源，電動勢約為3V，內阻很小;R為電阻箱，最大阻值為999.9Ω;S為開關.已知RT 在95℃時阻值為150Ω，在20℃時的阻值約為550Ω.現要求在降溫過程中測量在95℃～20℃之間的多個溫度下RT 的阻值.

(1)在圖中畫出連線，完成實驗原理電路圖.

(2)完成下列實驗步驟中的填空:

①依照實驗原理電路圖連線.

②調節控溫容器M內的溫度，使得RT 溫度為95℃.

③將電阻箱調到適當的初值，以保證儀器安全.

④閉合開關，調節電阻箱，記錄電流表的示數I0，并記錄 .

⑤將RT 的溫度降為T1 (20℃

⑥溫度為T1 時熱敏電阻的電阻值RT1 = .

⑦逐步降低T1 的數值，直至20℃為止;在每一溫度下重復步驟⑤⑥

分析:本實驗是通過完成電路圖的方式來考查學生對實驗原理和實驗方法的理解，通過填實驗步驟來考查操作.實驗的目的是測出RT，我們要根據題給條件思考如何設計一個電路能測電阻.從已有知識來講，測電阻的方法一般有:直接測量法、伏安法、半偏法、替代法等.題給條件只有一個電流表、電阻箱，而在第⑤中，“使電流表讀數______，” 提示出我們用“補償”的思想，即RT隨溫度降低電阻變了，我們可以用電阻箱電阻的改變來“補償”，使整個電路的總電阻保持不變，從而使電流表讀數不變.在95℃時R總=150+R0 其它溫度時R總=RT+R1 ，所以⑥溫度為T1 時熱敏電阻的電阻值RT1 =150Ω+R0-R1在 ④中必須記錄電阻箱的讀數R0 ⑤在中電流表讀數仍為I0記錄電阻箱的讀數為R1.

答案:(1)電路圖如圖2.

(2)④電阻箱的讀數R0 ⑤仍為I0電阻箱的讀數為R1⑥150Ω+R0-R1

二、對實驗數據處理、分析、歸納總結能力的考查

數據處理一般有兩種，一種是“代數法”，即已知物理量之間的關系，通過解方程或者直接代入計算得到結果，另一種是“圖像法”，即通過圖表、圖像等找到兩物理量之間的函數關系或函數圖像，再通過圖像含義(如截距、交點、斜率、最值等)來計算.

例2.(廣東卷，34)圖3是某同學在做勻變速直線運動實驗中獲得的一條紙帶.

①已知打點計時器電源頻率為50Hz，則紙帶上打相鄰兩點的時間間隔為_________.

②ABCD是紙帶上四個計數點，每兩個相鄰計數點間有四個點沒有畫出.從圖3中讀出A、B兩點間距s=__________;C點對應的速度是(計算結果保留三位有效數字).

分析:第(1)問是直接計算(1)①T==0.02s

②讀A、B兩點數值:1.00cm、1.70cm， s=1.70cm-1.00cm=0.70cm考查讀數操作能力，注意有效位數.

對C點的速度直接計算.

vc=BD==×10-2m/s=0.0100m/s.

答案:①0.02s，②0.70cm，0.100m/s

該題用到的是代數法，利用圖像處理數據的題，我們可以去查看新課標卷 第23題.

三、對實驗誤差分析能力的考查

任何實驗都有誤差，誤差來源分析、減小誤差方法分析，是實驗的基本要求，也是我們實驗后必做的一步.誤差分析要包括對實驗原理、實驗裝置、實驗操作各方面都熟悉并認真分析才能全面分析出來.

例3.(廣東卷，34)某同學利用電壓表和電阻箱測定干電池的電動勢和內阻，使用的器材還包括定值電阻(R0=5Ω)一個，開關兩個，導線若干，實驗原理圖如圖4(a).

①在圖4(b)的實物圖中，已正確連接了部分電路，請完成余下電路的連接.

②請完成下列主要實驗步驟;

A. 檢查并調節電壓表指針指零;調節電阻箱，示數如圖4(c)所示，讀得電阻值是____________;

B. 將開關S1閉合，開關S2斷開，電壓表的示數是1.49V;

C. 將開關S2 ，電壓表的示數是1.16V;斷開開關S1.

③使用測得的數據，計算出干電池的內阻是 (計算結果保留二位有效數字).

④由于所有電壓表不是理想電壓表，所以測得的電動勢比實際值偏_________(填“大”或“小”).

分析:該題由《測電源電動勢和內阻》實驗變化而來，看似熟悉、簡單，其實考查的內容很多.第①問通過連線考查實驗操作的能力，第②通過填實驗步驟考查操作能力.閉合S2后，電阻箱接入電路中成為電源的外電路，導致電壓表讀數變小，考生必須理解實驗原理——全電路歐姆定律才能完成該題(通過考操作考到了原理).

第③問考到了數據分析，第一，S1閉合、S2斷開時:RV很大，認為: E=U1…… ①

第二，S1、S2都閉合時:= …………②

由①②兩式得r=-1R-R0=0.69Ω

在數據處理上用到了聯立方程求解的方法.

第④中考到了誤差分析，該誤差是由電壓表(其實是有電阻的)，在電路中有分流作用，是系統誤差.

④忽略電壓表電阻的影響，有r測+R0=R……③

考慮電壓表電阻的影響，設電壓表的電阻為:RV，電壓表與電阻箱并聯電阻為R并且R并=則①②兩式變為:==

兩式相減并整理得:r真+R0=………④

③④兩式相除得:=(-)

=1+#8226;<1……⑤

(注:⑤式中小于1的原因是U2

《測電源電動勢與內阻》實驗中系統誤差分析是一難點，但我們弄懂了電壓表的等效分流和全電路歐姆定律就不太難了.

答案:(2)①如圖; ②20Ω;閉合; ③0.69Ω④小

通過以上幾例，大家應該對探究實驗的出題、解題有了一定的了解.實驗題雖然是紙面的考查，但要想在這方面拿高分最重要的還是平時要多做實驗，只有實際動手做實驗，實驗能力提高了，解題能力才能提高.

責任編校 李平安