破解高考實驗題幾法

孫飛

近幾年高考對實驗的考查，多以一大帶一小的形式，其中第一小題為常規實驗題，側重考查基本實驗儀器的讀數或常規型實驗.第二小題側重對學生實驗遷移能力的考查，常以設計性實驗來體現，主要為電學實驗，也有力學實驗.只要扎扎實實掌握課本實驗的實驗原理、實驗方法、數據處理的方法及分析，靈活遷移到解決創新性、設計性實驗中，就能穩得實驗題高分.

方法一、基本儀器型——“細”微之處見高低

刻度尺、游標卡尺、螺旋測微器、打點計時器、電流表、電壓表、多用電表都是基本儀器，要熟練掌握它們的使用方法、操作規程和讀數規則，此類試題難度不大，要防止在讀數的估讀、結果的有效數字和單位上出錯.

例1（2015年高考福建理綜）某同學做“探究彈力和彈簧伸長量的關系”的實驗.

①圖1甲是不掛鉤碼時彈簧下端指針所指的標尺刻度，其示數為7.73cm；圖乙是在彈簧下端懸掛鉤碼后指針所指的標尺刻度，此時彈簧的伸長量Δl為cm；

②本實驗通過在彈簧下端懸掛鉤碼的方法來改變彈簧的彈力，關于此操作，下列選項中規范的做法是；（填選項前的字母）

A.逐一增掛鉤碼，記下每增加一只鉤碼后指針所指的標尺刻度和對應的鉤碼總重

B.隨意增減鉤碼，記下增減鉤碼后指針所指的標尺刻度和對應的鉤碼總重

③圖丙是該同學描繪的彈簧的伸長量Δl與彈力F的關系圖線，圖線的AB段明顯偏離直線OA，造成這種現象的主要原因是.

解析①由乙圖知，讀數為14.66 cm，所以彈簧伸長（14.66-7.73）cm=6.93 cm；②若隨意增減砝碼，做圖不方便，有可能會超出彈簧的彈性限度，所以應逐一增掛鉤碼，選項A正確.③由圖知AB段彈簧伸長量與彈力不成線性關系，是因為鉤碼重力超過彈簧的彈性限度.

答案：①6.93 ②A ③鉤碼重力超過彈簧的彈性限度

方法二、常規實驗型——“實”踐出真知

常規實驗題主要考查教材上基本實驗的實驗原理、器材的選擇、實驗的操作、數據的處理和誤差分析.復習時要從領會實驗原理出發，全方位理解和掌握實驗器材、實驗操作、實驗步驟、實驗數據的處理、誤差分析和電學實驗實物圖的連接、電路圖的設計等，對每一個實驗都應做到心中有數.

例2（2015年高考山東理綜）如圖2甲所示的電路中，恒流源可為電路提供恒定電流I0，R為定值電阻，電流表、電壓表均可視為理想電表.某同學利用該電路研究滑動變阻器RL消耗的電功率.改變RL的阻值，記錄多組電流、電壓的數值，得到如圖乙所示的U-I關系圖線.

回答下列問題：

（1）滑動觸頭向下移動時，電壓表示數（填“增大”或“減小”）.

（2）I0=A.

（3）RL消耗的最大功率為W（保留一位有效數字）.

解析（1）滑動觸頭向下移動時，RL阻值減小，則總電阻減小，由于總電流不變，因此總電壓變小，則電壓表讀數變小.

（2）由電路圖可知：I0=I+UR，即U=I0R-IR，由U-I圖線可知，I0R=20Ω，R=k=201.0Ω=20Ω，則I0=1.00 A（0.98、0.99、1.01均正確）.

（3）RL消耗的功率為P=IU=20I-20I2，則當I=0.5 A時，功率的最大值為Pm=5 W.

答案：（1）減小（2）1.00（0.98、0.99、1.01均正確）（3）5

方法三、創新實驗型——“活”用原理，妙遷移

創新實驗題要求學生能將教材中的學生實驗和演示實驗的實驗原理、方法進行遷移和應用，試題新穎、能力要求高.如力學中與紙帶相關的實驗、電學中電路的設計、計算形式的實驗題等都可能考查學生運用已學過的實驗方法、原理處理新情境實驗題的能力，做題時一定要審清題意，明確實驗目的，聯想和遷移應用相關實驗原理.

例3（2015年高考新課標卷Ⅱ）電壓表滿偏時通過該表的電流是半偏時通過該表的電流的兩倍.某同學利用這一事實測量電壓表的內阻（半偏法）實驗室提供材料器材如下：

待測電壓表（量程3V，內阻約為3000Ω），電阻箱R0（最大阻值為99999.9Ω），滑動變阻器R1（最大阻值100Ω，額定電壓2A），電源E（電動勢6V，內阻不計），開關兩個，導線若干

（1）虛線框內為同學設計的測量電壓表內阻的電路圖的一部分，將電路圖（圖3）補充完整

（2）根據設計的電路寫出步驟

（3）將這種方法測出的電壓表內阻記為RV′與內阻的真實值RV相比RV′ RV （添“>”“=”或“<”）主要理由是 .

解析（1）實驗電路如圖4所示.

（2）移動滑動變阻器的滑片，以保證通電后電壓表所在支路分壓最小，閉合開關S1、S2，調節R1，使電壓表指針滿偏；保證滑動變阻器的滑片的位置不變，斷開S2，調節電阻箱R0 ，使電壓表的指針半偏；讀取電阻箱所示的電阻值，即為測得的電壓表內阻；

（3）斷開S2，調節電阻箱使電壓表成半偏狀態，電壓表所在支路的總電阻增大，分得的電壓也增大，此時R0兩端的電壓大于電壓表的半偏電壓，故RV′>RV.

例4（2016年臨沂市一模）利用如圖5所示的電路可以較為準確地測量未知電源的電動勢.圖中Ex為待測電源，ES為標準電源（電動勢ES已準確測出），E為工作電源，為電路提供電流.G為零刻度在中央的靈敏電流計，AB為一根粗細均勻的電阻絲，C、D為AB上的兩個活動接觸點，可以在電阻絲上移動.與電阻絲AB平行放置的還有一把刻度尺，可以測出CD之間的長度.實驗步驟如下：

（1）按圖連接好電路，將K1處于斷開狀態，K2處于兩個觸點都不接的狀態.

（2）先閉合K1，調整RP至合適位置.

（3）將K2置1位置，調整C、D觸頭使電流計指向零刻度，記下.

（4）將K2置2位置，重新調整C、D位置，使，并記下.

（5）斷開K1，計算待測電源的電動勢的表達式為：Ex=.

解析（3）由題意知應記下CD間的長度L1.

（4）使電流計指針指向零刻度并記下此時CD間的長度L2.

（5）根據電阻定律R=ρLS，

由電路特點可得：I=ESR1=ExR2，

聯立可得：ESL1=ExL2，Ex=L2L1ES.

答案：（3）CD間的長度L1；（4）電流計指針指向零刻度CD間的長度L2；（5） L2S1ES.

方法四、數形結合型——“巧”變公式找函數

高考物理考查同學們應用數學知識的能力，在實驗中體現在實驗數據的處理上，通常利用相關實驗的原理公式進行巧妙變形，變成和圖象信息一致的函數形式，根據圖象的斜率、截距結合函數關系式得出所需的數據.

例5（2015年高考重慶卷）同學們測量某電阻絲的電阻Rx，所用電流表的內阻與Rx相當，電壓表可視為理想電壓表.

①若使用圖6所示電路圖進行實驗，要使得Rx的圖6測量值更接近真實值，電壓表的a端應連接到電路的 點（選填“b”或“c”）.

②測得電阻絲的U-I圖如圖7所示，則Rx為 Ω（保留兩位有效數字）.

③實驗中，隨電壓進一步增加電阻絲逐漸進入熾熱狀態.某同學發現對熾熱電阻絲吹氣，其阻值會變化.他們對此現象進行探究，在控制電阻絲兩端的電壓為10V的條件下，得到電阻絲的電阻Rx隨風速v（用風速計測）的變化關系如圖8所示.由圖可知當風速增加時，Rx會 （選填“增大”或“減小”）.在風速增加過程中，為保持電阻絲兩端電壓為

10 V，需要將滑動變阻器 滑片向 端調節（選填“M”或“N”）.

④為了通過電壓表的示數來顯示風速，同學們設計了如圖9所示的電路.其中R為兩只阻值相同的電阻， Rx為兩根相同的電阻絲，一根置于氣流中， 另一根不受氣流影響，V為待接入的理想電壓表.如果要求在測量中，風速從零開始增加，電壓表的示數也從零開始增加，則電壓表的“+”端和“-”端應分別連接到電路中的 點和 點（在“a”“b”“c”“d”中選填）.

解析 ①電流表有較大內阻，選擇內接法會使電阻的測量值偏大，而電壓表為理想電壓表，故選擇電流表外接法可以減小電阻的測量誤差，故選接c點.

②由部分電路的歐姆定律R=UI知U-I圖象的斜率代表電阻，求得Rx=0.80.195Ω=4.1 Ω

③由圖8可知風速增大后，代表電阻的縱坐標數值在減小，Rx減小，導致總電阻減小，總電流增大，使得并聯部分的電壓減小，向M端滑動可使并聯部分的電壓重新增大為10 V .

④當風速為零時，電壓表的示數也為零，電路的b和d兩點構成電橋，滿足Uad=Uab，而下端的Rx減小后RxRx′>RR， 即Uad>Uab有φd<φb，故電壓表的正接線柱接在b，負接線枉接在d點

答案：①c；②4.1 （4.0～4.2）；③減小，M；④b，d

（收稿日期：2015-12-16）