物理實驗題：在數據分析中追蹤2015年高考熱點

柴天虎

一、近四年高考物理實驗命題分析

下表為近四年全國新課標高考卷Ⅰ的考查情況統計，本文將以此為基礎，綜合近年各地高考命題情況，分析2015年高考物理實驗的命題熱點和應考措施。

年份 題號、分值 考查范圍 實驗內容 考查要點

2011 22（5分） 電學 測量微安表頭A的內阻 實驗原理理解

23（10分） 力學 測量滑塊在斜面上運動的加速度 實驗原理理解、實驗數據處理

2012 22（6分） 力學 螺旋測微器讀數 基本儀器讀數

23（9分） 磁學 測量磁場的磁感應強度大小，并判定其方向 實驗原理理解、連電路圖

2013 22（7分） 力學 測量物塊與水平桌面間動摩擦因數 實驗原理理解、基本儀器讀數、誤差分析

23（8分） 電學 測量多用電表內電池的電動勢和電阻 實驗原理理解、基本儀器操作、讀數

2014 22（6分） 力學 加速度與質量、力的關系 實驗原理理解、誤差分析、方案改進

23（9分） 電學 測電源電動勢和內阻 實驗原理理解、實驗數據讀取與處理

對其他各地高考試卷進行同樣的分析，可發現實驗部分的分值或略有偏差，但實行新課標高考以來，各地高考卷中物理實驗部分的共性還是很明顯的，那就是多采用“一力一電”的考查形式，考查熱點相近。熱點主要集中在：

1.基本儀器的使用和讀數;2.紙帶類問題（相關力學實驗4個）;3.彈簧、橡皮條類力學問題;4.電學基本實驗和創新類實驗。

二、2015年高考臨考策略

熱點一：基本儀器的使用和讀數

基本儀器類問題算得上是實驗部分的送分題。有條件的同學可參照高考的要求，在考前兩周把這些基本儀器動手操作幾次;條件不足的同學，也可以通過典型的考題檢測自己是否真正掌握，保證基本分到手。

【例1】（1）（2012新課標）某同學利用螺旋測微器測量一金屬板的厚度。該螺旋測微器校零時的示數如圖1所示，測量金屬板厚度時的示數如圖2所示。圖1所示讀數為 ? ? ? ? ? ? mm，圖2所示讀數為 ? ? ? ? ? ? mm，所測金屬板的厚度為 ? ? ? ? ? ? mm。

圖1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 圖2

（2）（2014福建）某同學測定一金屬桿的長度和直徑，示數如圖3、圖4所示，則該金屬桿的長度和直徑分別為 ? ? ? ? ? ?cm和 ? ? ? ? ? ?mm。

圖3 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 圖4

（3）用多用電表的電阻“×10”擋，按正確的操作步驟測某電阻，表盤的示數如圖5所示，則該電阻的阻值約為 ? ? ? ? ? ? ? ? Ω。

（4）圖6中電阻箱的讀數為 ? ? ? ? ? ? ? ? Ω。

圖5 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?圖6

解析：（1）根據螺旋測微器的讀數規則，讀數=固定刻度（注意半毫米線是否露出）+可動刻度（要估讀到下一位）×0.01mm，圖1所示讀數為0.010mm，圖2所示讀數為6.870mm，所測金屬板的厚度為6.870mm- 0.010 mm =6.860 mm。

（2）刻度尺的最小刻度為1mm，讀數時需要估讀，根據圖3可知，金屬桿的長度為60.10mm。游標卡尺測量長度時不需要估讀，先看游標尺是10分度、20分度，還是50分度的，確定游標尺的精度，如若為20分度則精度為。讀數方法：先從主尺上讀出完整的厘米和完整的毫米，再看游標尺除零刻線外第幾條刻線與主尺對齊，若是第n條，就用n乘該游標尺的精度。讀數=主尺刻度（完整的厘米和毫米）+ n×精度。此游標尺的分度值是0.02mm，所以金屬桿的直徑為4mm+10×0.02mm=4.20mm。

（3）多用電表測電阻不需要估讀。用多用電表測電阻的方法：電阻的測量值=表的示數×倍率。故圖5的讀數為22×10Ω=220Ω。

（4）電阻箱的讀數方法：將每個旋鈕上指針所指的數值（都為整數）乘以各自的倍率，從最高位依次往下讀，即可得到電阻箱的實際阻值。故圖6的讀數為84580.2Ω。

熱點二：紙帶類問題（相關力學實驗4個）

必考部分的6個力學實驗中，研究勻變速直線運動、驗證牛頓第二定律、探究功與速度變化的關系（或驗證動能定理）、驗證機械能守恒定律均涉及打點計時器的使用，在最后沖刺階段，可根據其共性將它們進行整合，提高單位時間的復習效益。

打點計時器打下的紙帶可進行如下處理：

（1）求解瞬時速度：做勻變速直線運動的物體在一段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度。

（2）用“逐差法”求加速度：如圖所示，。

（3）拓展：用光電門代替打點計時器來完成瞬時速度和加速度的測量。

①求瞬時速度：把遮光條（寬度為d）通過光電門的時間Δt內的平均速度看作物體經過光電門時的瞬時速度，即。

②求加速度：若兩個光電門之間的距離為L，則利用速度與位移的關系可求加速度，即。

【例2】某同學利用如圖甲所示裝置來研究加速度與力的關系。他將光電門1和2分別固定在長木板的A、B兩處，換用不同的重物通過細線拉同一小車（小車質量約為200g），每次小車都從同一位置由靜止釋放。

甲 ? 乙

（1）長木板右端墊一物塊，其作用是用來 。

（2）用游標卡尺測得遮光條的寬度為 cm。

（3）對于所掛重物的質量，以下取值有利于減小實驗誤差的是 。（填選項前字母）

A.1g ? ? ? ? ? B.5g ? ? ? ? ? C.10g ? ? ? ? ? D.40g

（4）現用該裝置來探究功與速度變化的關系，關閉光電門2，測出多組重物的質量m和對應遮光條通過光電門1的時間Δt，通過描點作出線性圖象，應作出 ? 圖象。

A.Δt-m ? ? B.Δt2-m ? ? ? C. ? ? ?D.

解析：（1）長木板右端墊一物塊，調整后可以使小車的下滑分力與受到的摩擦力平衡。

（2）從游標卡尺讀出：5mm+2×0.1mm=5.2mm= 0.52cm。

（3）應使拉力遠小于小車的重力，這時拉力才接近重物的重力，但如果選A，由于拉力太小，不容易觀察，因此不能選A，只能選B、C。

（4）實際驗證的是，而，由于做出的圖象為直線，因此應該作出圖象。

熱點三：彈簧、橡皮條類力學問題

“探究彈力和彈簧伸長的關系”實驗中，多考查刻度尺的讀數、利用計算法求勁度系數時逐差法的應用及圖象法處理實驗數據等。有時可能以彈簧的串、并聯為創新情境設題。

“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，重點考查合力與分力之間的等效替代關系，彈簧測力計的使用（最小刻度為0.1N要估讀），力的圖示法作兩分力和合力的圖示，畫平行四邊形進行驗證，實驗操作注意事項和誤差分析，有時結合平衡狀態考查力的平衡的相關知識。

【例3】（2015武漢2月調考）在探究彈力和彈簧伸長的關系時，某同學先按圖甲對彈簧甲進行探究，然后把彈簧甲和彈簧乙并聯起來按圖乙進行探究。在彈性限度內，將質量為m=50g的鉤碼逐個掛在彈簧下端，分別測得圖甲、圖乙中彈簧的長度L1、L2如下表所示。

甲 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?乙

鉤碼個數 1 2 3 4

L1/cm 30.00 31.04 32.02 33.02

L2/cm 29.33 29.65 29.97 30.30

已知重力加速度g=9.8m/s2，要求盡可能多地利用測量數據，計算彈簧甲的勁度系數k1= N/m（結果保留兩位有效數字）。由表中數據 （填“能”或“不能”）計算出彈簧乙的勁度系數。

解析：求單根彈簧勁度系數時，為了減小偶然誤差，可借助逐差法。k1（L13-L11）=2mg，k1（L14-L12）=2mg，再取平均值，得k1=49N/m。兩原長一樣的彈簧并聯，彈簧的形變量相同，則有k1（L23-L21）+k2（L23-L21）=2mg，可求出彈簧乙的勁度系數。

【例4】（成都七中2015屆2014年秋季入學考試）在探究求合力的方法時，先將橡皮條的一端固定在水平木板上，另一端系上兩根帶有繩套的細繩。實驗時，需要兩次拉伸橡皮條，一次是通過兩細繩用兩個彈簧測力計互成角度拉橡皮條，另一次是用一個彈簧測力計通過細繩拉橡皮條。

（1）實驗中兩次拉伸橡皮條，以下注意事項正確的是 ? ? ?。（填字母代號）

A.將橡皮條拉伸相同長度即可

B.將橡皮條沿相同方向拉到相同長度

C.將彈簧測力計都拉伸到相同刻度

D.將橡皮條和繩的結點拉到相同位置

（2）同學們在操作過程中有如下議論，其中對減小實驗誤差有益的說法是 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 。（填字母代號）

A.兩細繩必須等長

B.彈簧測力計、細繩、橡皮條都應與木板平行

C.用兩彈簧測力計同時拉細繩時兩彈簧測力計示數之差應盡可能大

D.拉橡皮條的細繩要長些，標記同一細繩方向的兩點要遠

（3）在課外活動小組進行研究性學習的過程中，某研究小組設計了一個實驗來驗證力的平行四邊形定則，其實驗器材為：三根相同的橡皮條、四個圖釘、一把直尺、一支鉛筆、三張白紙、平木板。其實驗的五個主要步驟如下，請你補充該研究小組的實驗步驟：

①將三根橡皮條的一端都拴在一個圖釘O上，另一端分別栓上圖釘A、B、C，注意此時四個圖釘均未固定在木板上。

②用刻度尺測出橡皮條的自由長度L0，注意從圖釘腳之間測起。

③將圖釘A、B適當張開角度釘在木板上，拉第三根橡皮條，使三根橡皮條互成角度拉伸，待結點處的圖釘O靜止時，釘下C圖釘，記錄圖釘O的位置并記錄

。

④ ? ? ? ，分別算出它們的伸長量x1=L1-L0，x2=L2-L0，x3=L3-L0。

⑤將x1、x2、x3按一定比例圖示表示出來，以x1、x2為鄰邊作平行四邊形，求出其對角線OC′，比較OC′與OC的長度（即x3的長度）及方向，若相等，且在一條直線上，則達到目的;若OC′與OC有一微小夾角θ，則有誤差（如圖所示）。

答案：（1） BD ? ? （2）BD ? ? （3）圖釘A、B、C的位置 ? ? （4）測出此時這三根橡皮條的長度L1、L2、L3

熱點四：電學基本實驗和創新類實驗

高中電學基本實驗可以歸結為兩條線索：第一條線索是測電阻，第二條線索是描曲線（小電珠或二極管）。常用的測電阻的方法有：伏安法、半偏法、替代法、惠斯通電橋法、多用電表法等。伏安法測電阻在復習時可以這樣整合：如果電流表或電壓表量程不夠，需要將電流計改裝成大量程的電流表和電壓表，則可設計電表改裝、改裝后的校對、誤差分析等題目;控制電路要用到滑動變阻器，又涉及滑動變阻器是分壓接法還是限流接法的選擇問題;伏安法測電阻時用電流表內接法還是外接法的幾種判斷方法。

高考中的實驗題不一定是課本中的實驗原題，但它的基本原理和方法一定來自于課本，往往是對課本上的實驗的改進和創新。考生看到這些“新題”，無從下手的原因是沒有真正理解課本中實驗的原理。在復習中要認真體會每個實驗的實驗原理、數據處理方法及誤差分析方法;要重點思考這些實驗有哪些可以拓展延伸的地方，要知其然，更要知其所以然。

【例5】（2014四川）如圖是測量阻值為幾十歐的未知電阻Rx的原理圖，圖中R0是保護電阻（10Ω），R1是電阻箱（0～99.9Ω），R是滑動變阻器，A1和A2是電流表，E是電源（電動勢10V，內阻很小）。在保證安全和滿足需求的情況下，使測量范圍盡可能大。實驗具體步驟如下：

（1）連接好電路，將滑動變阻器R調到最大;

（2）閉合S，從最大值開始調節電阻箱R1，先調R1為適當值，再調節滑動變阻器R，使A1示數I1=0.15 A，記下此時電阻箱的阻值R1和A2的示數I2;

（3）重復步驟（2），再測量6組R1和I2的值;

（4）將實驗測得的7組數據在如圖所示坐標紙上描點。

根據實驗回答以下問題：

①現有四只供選用的電流表

A.電流表（0～3mA，內阻為2.0Ω）

B.電流表（0～3mA，內阻未知）

C.電流表（0～0.3A，內阻為5.0Ω）

D.電流表（0～0.3A，內阻未知）

A1應選用 ? ? ? ? ? ? ? ? ?，A2應選用 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?。

②測得一組R1和I2值后，調整電阻箱R1，使其阻值變小，要使A1示數I1=0.15A，應讓滑動變阻器R接入電路的阻值 ? ? ? ? ? （選填“不變”“變大”或“變小”）。

③在坐標紙上畫出R1與I2的關系圖。

④根據以上實驗得出Rx= ? ? ? ? ? ? ? ? ? Ω。

解析：本實驗測電阻的原理不在我們總結的那幾種常規方法之列，它的原理是并聯電路兩支路電壓相等，即（Rx+RA2）I2=（R0+R1+RA1）I1，結合圖象應該將該函數關系變形為圖象所反映的函數關系：。因為I1為定值（I1=0.15A），R1與Rx為線性關系，要求Rx，只需要求出圖象的斜率，故RA2內阻應該是精確已知的，RA1內阻不需要知道。又因為Rx的阻值為幾十歐，與R0+R1在同一數量級，A1示數為I1=0.15 A，所以電流表A1只能從C、D中選擇，A2電流值的數量級與A1相同。故A1選D，A2選C。因A1示數I1=0.15 A不變，R1變小，（R0+R1+RA1）I1變小，滑動變阻器所分電壓變大，R應變大。該圖線為一條直線，離線較遠的一組數據為錯誤數據，應舍去，其他點應對稱分布在直線兩側。關系圖線如圖所示，解得Rx=31Ω。

【例6】（2014天津）現要測量一個未知電阻Rx的阻值，除Rx外可用的器材有：

多用電表（僅可使用歐姆擋）;

一個電池組E（電動勢6V）

一個滑動變阻器R（0～20Ω，額定電流1A）;

兩個相同的電流表G（內阻Rg=1000Ω，滿偏電流Ig=100μA）;

兩個標準電阻（R1=29000Ω，R2=0.1Ω）;

一個開關S、導線若干。

（1）為了設計電路，先用多用電表的歐姆擋粗測未知電阻，采用“×10”擋，調零后測量該電阻，發現指針偏轉非常大，最后幾乎緊挨滿偏刻線停下來，下列判斷和做法正確的是________（填字母代號）。

A.這個電阻阻值很小，估計只有幾歐姆

B.這個電阻阻值很大，估計有幾千歐姆

C.如需進一步測量可換“×1”擋，調零后測量

D.如需進一步測量可換“×1k”擋，調零后測量

（2）根據粗測的判斷，設計一個測量電路，要求測量盡量準確并使電路能耗較小，畫出實驗電路圖，并將各元件字母代碼標在該元件的符號旁。

解析：歐姆表的零刻線在電表的滿偏刻線一側（最右側），因電表指針幾乎滿偏，可知所測電阻很小，只有幾歐，根據歐姆表原理，要更精確測量，應換小倍率，并重新歐姆調零，故A、C正確。因為原有的兩個電流表不能直接用來測量電流和電壓，但考慮到內阻已精確知道，根據伏安法測電阻原理和電表改裝原理，可將一個電流表串聯R1后當作電壓表測量電壓，另一個并聯R2成為大量程電流表測電流，考慮到要求能耗最小，滑動變阻器只能用限流，電路如圖。