【精编版】2020版高考物理新课标大二轮专题辅导与增分攻略课件：2-6优化6实验题答题策略

(4)当轨道水平放置时，对木板，由动能定理得(F－μMg)L＝
M2d2t122－t121，解得
F＝M2Ld2t122－t121

＋μMg，结合

F
与t122－t121的关系图
像可知斜率 k＝M2Ld2，纵截距 b＝μMg，联立解得 μ＝2bkdg2L.
题型 2 验证型实验 验证型实验有验证力的平行四边形定则、验证牛顿第二定 律、验证机械能守恒定律，对于该实验题型，要有严谨的科学态 度，不要认为验证规律的实验一定成立，可以投机取巧，编造数 据，比如计算了等式的左边，认为右边一定相等，造成不必要的 丢分，另外还要注意有效数字必须符合题目要求．
(1)矩形线圈中电流的方向为___逆_时__针__方__向______．
(2)矩形线圈的电阻为_____E_U－__rU__－__R_1___． m0－mgr (3)匀强磁场的磁感应强度的大小为_______n__E_－__U___l ___． (4)考虑到电压表内阻的影响，磁感应强度 B 的测量值偏 ____小____(填“大”或“小”)．
第
二
思想策略优化
部
分
优化 6
实验题答题策略
考查基本仪器的使用方法和不同实验中对仪器的选择，考查 基本实验原理在新的环境下的变通运用，考查利用基本操作来完 成新的实验任务，近几年高考不仅考查课本的分组实验，还考查 演示实验，而且出现了迁移类实验、应用型实验、设计型实验及 探究型实验，有填空作图型实验题、常规实验题、设计型实验题 等．
(3)新的物理图像．实验题本身提供物理图像，但这些图像平 时没有接触过，关键要明确图像的物理意义，帮助正确分析实验 问题．
题型 1 探究型实验 探究型实验题通常可分为两类：第一类为通过实验和实验数 据的分析得出物理规律，第二类给出实验规律，让你选择实验仪 器，设计实验步骤，并进行数据处理．第一类必须在实验数据上 下工夫，根据数据特点，掌握物理量间的关系，得出实验规律； 第二类必须从已知规律入手，正确选择测量的物理量，根据问题 联想相关的实验模型，确定实验原理，选择仪器设计实验步骤， 记录实验数据并进行数据处理．
(3)平均速度要尽可能接近瞬时速度，只有让挡光片经过光电 门的时间尽可能小，只有 D 选项中的做法能达到这一目的，B、 C 选项中的做法只会让挡光片经过光电门的时间变长，增加误 差，而 A 选项中的做法对挡光片经过光电门的时间无影响，故对 减小上述 Δv 无作用．
(4)由机械能守恒表达式(M－m)gh＝12(M＋m)bt 2 可推于真实速 度，所以重力加速度 g 的测量值小于真实值．
[解析] (1)题目中给出了电阻箱和电流表，由于电流表的量 程太小，若要改装成大量程的电流表，需要并联的电阻很小，题 中所给条件不能满足实验要求，若要改装成一个量程为 3 V 的电 压表，需要串联一个电阻，U＝Ig(Rg＋R′)，U 为改装后电压表 的量程，R′为串联电阻，代入数据得 3 V＝1×10－3 A×(30 Ω＋ R′)，解得 R′＝2970 Ω.因此用 R0 与电流表串联可以改装成量 程为 3 V 的电压表，这样就可以用“伏阻法\”测电池的电动势和 内阻．由于电池内阻较小，电路中应串联一个保护电阻，增大等 效电源的内阻．电路图如答案图．
[解析] (1)系统减少的重力势能为 ΔEp＝(M－m)gh，通过光 电门的速度为 v＝bt ，所以系统增加的动能为 ΔEk＝12(M＋m)bt 2， 验证以 A、B 所组成的系统机械能守恒的表达式为(M－m)gh＝12 (M＋m)bt 2.
(2)由于光电门所测的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，其 与物体 A 下落 h 时的瞬时速度(中间位移速度)间少了一个差值， 即测量速度小于真实速度，故系统减少的重力势能大于系统增加 的动能．
【典例 1】 (2019·四川广元三模)用如图甲所示装置来探究 功和动能变化的关系．木板上固定两个完全相同的遮光条 A、B， 用不可伸长的细线将木板通过两个滑轮与弹簧测力计 C 相连，木 板放在安装有定滑轮和光电门的轨道 D 上，轨道放在水平桌面 上，P 为小桶(内有沙子)，滑轮质量、摩擦不计，重力加速度为 g.
(3)实验主要步骤如下： ①测量木板、遮光条的总质量 M，两遮光条间的距离 L，按 甲图正确连接器材． ②将木板左端与轨道左端对齐，静止释放木板，木板在细线 拉动下运动，记录弹簧测力计示数 F 及遮光条 B、A 先后经过光 电门的时间 t1、t2，则遮光条 B、A 通过光电门的过程中木板动能 的 变 化 量 ΔEk ＝ __M_2_d_2_t1_22－__t1_21__ ； 合 外 力 对 木 板 做 的 功 W ＝ ___F__L___.(用字母 M、t1、t2、d、L、F 表示) ③在小桶中增加沙子，重复②的操作． ④比较 W、ΔEk 的大小，得出实验结论．
(3)为减小上述 Δv 对实验结果的影响，小明同学想到了以下 一些做法，其中可行的是____D____．
A．保持 A 下落的初始位置不变，测出多组时间 t，算出多 个平均速度然后取平均值
B．减小挡光片上端到光电门的距离 h C．增大挡光片的挡光宽度 b D．适当减小挡光片的挡光宽度 b (4) 若 采 用 本 装 置 测 量 当 地 的 重 力 加 速 度 g， 则 测 量 值 ___小__于___真实值(选填“大于”“等于”或“小于”)．
题型 3 设计型实验 解决设计型实验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，它决定应当测量哪些物理量、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 相关的物理情境．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．
[答案] (1)如图所示
(2)为了比较准确地得出实验结论，该小组的同学准备用线性 图像来处理实验数据，图像的纵坐标表示电流表的示数 I，横坐
I 标表示的物理量是___R_____．
(3)若作出的图像在纵轴上的截距为 I0，图像斜率的绝对值为 k，则可求得该电池的电动势 E＝__I_0_(R__g＋__R_0_)__，内阻 r＝ ___k_－__R_1 _.(用测量量和所给量的符号表示)
(3)遮光条 B 通过光电门时的速度 vB＝td1，遮光条 A 通过光 电门时的速度 vA＝td2，则 ΔEk＝12MvA2 －12MvB2 ＝M2d2t122－t112.光滑的 滑轮两端的细线拉力处处相等，弹簧测力计的示数 F 是细线的拉
力大小，也是木板所受的合外力大小，故 W＝FL.
1．要明确考查知识范围 现在的物理实验题涉及力学、电(场、路)磁(场、感)学等知 识．尽管题目千变万化，但通过仔细审题，一定能直接地判断出 命题人想要考查的知识点和意图． 2．要看清实验题图 实验题一般配有相应的示意图、实物图，实质是告知实验仪 器(或部分)及其组装情况，让考生琢磨考查意图．只有看清了实 验仪器，才使你有身临其境的感觉．认识这些器材在实验中所起 的作用，便能初步勾画实验过程．
【典例 3】 (2019·广东高三调研)某电池的电动势约为 3 V， 某实验小组要测量该电池的电动势和内阻．
(1)实验中要测量的电池内阻较小，实验器材除了被测电池以 外，还有一电阻箱 R，一开关 S，若干导线，内阻 Rg＝30 Ω、量 程为 1 mA 的电流表 G，阻值为 2970 Ω 的定值电阻 R0，阻值为 2.00 Ω 的定值电阻 R1.请设计并画出合理的测量该电池电动势及 内阻的实验电路图，图中标明相关器材的字母符号．
【典例 4】 电流天平可以用来测量匀强磁场的磁感应强度 的大小．测量前天平已调至平衡，测量时，在左边托盘中放入质 量为 m 的砝码，右边托盘中不放砝码，一个质量为 m0、匝数为 n、下边长为 l 的矩形线圈挂在右边托盘的底部，此矩形线圈的 下部分放在待测磁场中．如图甲所示，线圈的两头连接在如图乙 所示的电路中，不计连接导线对线圈的作用力，电源电动势为 E、 内阻为 r.开关 S 闭合后，调节可变电阻 R 的阻值至 R1 时，天平 正好平衡．此时电压表示数为 U.已知 m0>m，取重力加速度为 g， 则
[解析] (1)轨道略微倾斜的目的是平衡摩擦力，这样在未施 加拉力时木板就能做匀速直线运动，木板连上细线后，细线的拉 力等于木板受到的合力，细线的拉力对木板做的功等于合力对木 板做的功，故 C、D 项正确．
(2)游标卡尺主尺的读数为 1 mm，游标尺上的第 14 个刻度 与主尺上的刻度对齐，所以游标尺的读数为 0.05×14 mm＝0.70 mm，总读数为 1 mm＋0.70 mm＝1.70 mm＝0.170 cm.
(1)实验中轨道应倾斜一定角度，这样做的目的是___C__D___． A．使木板释放后，木板能匀加速下滑 B．增大木板下滑的加速度 C．使得细线拉力做的功等于合力对木板做的功 D．使得木板在未施加拉力时能匀速下滑 (2)用游标卡尺测量遮光条的宽度，示数如图乙所示，则遮光 条的宽度 d＝__0_.1_7_0___cm.
(2)由闭合电路欧姆定律得 E＝I(Rg＋R0)＋IRgR＋R0(R1＋r)， 得 I＝Rg＋E R0－(R1＋r)RI ，因此横坐标表示的物理量应是RI .
(3)由题意得 I0＝Rg＋E R0，R1＋r＝k，解得 E＝I0(Rg＋R0)，r ＝k－R1.
题型 4 创新型实验 近几年全国卷实验题的第二题，往往注重考查实验原理的迁 移、测量方法的迁移、数据处理方法的迁移，试题新颖、区分度 高．但试题依然是以实验基础为依据，如计算形式的实验题、电 学中实验电路的设计等都是根据考生学过的实验方法、原理等来 命题的，做题时一定要审清题意，明确实验目的，联想和迁移应 用相关实验原理．
(1)在 A 从静止开始下落 h 的过程中，验证以 A、B 所组成的
系统机械能守恒的表达式为__(_M_－__m__)g_h_＝__12_(_M__＋__m_)_b_t _2__(用题目 所给物理量的符号表示)；
(2)由于光电门所测的平均速度与物体 A 下落 h 时的瞬时速 度间存在一个差值 Δv，因而系统减少的重力势能___大__于___系统 增加的动能(选填“大于”或“小于”)；
(4)若在本实验中轨道水平放置，其他条件和实验步骤不变， 假设木板与轨道之间的动摩擦因数为 μ，测得多组 F、t1、t2 的数
据，并得到 F 与t122－t112的关系图像如图丙所示bd，2 已知图像在纵轴 上的截距为 b，直线的斜率为 k，则 μ＝____2_k_g_L_(用字母 b、d、 L、k、g 表示)．
【典例 2】 (2019·湖北八校联考)小明同学利用如图所示的 装置来验证机械能守恒定律．A 为装有挡光片的钩码，总质量为 M，挡光片的宽度为 b，轻绳一端与 A 相连，另一端跨过光滑轻 质定滑轮与质量为 m(m<M)的重物 B 相连．他的做法是：先用力 拉住 B，保持 A、B 静止，测出 A 的挡光片上端到光电门的距离 h(h≫b)；然后由静止释放 B，A 下落过程中经过光电门，光电门 可测出挡光片的挡光时间 t，算出挡光片经过光电门的平均速度， 将其视为 A 下落 h 时的速度，重力加速度为 g.
3．要捕捉并提取信息 试题总是提供诸多信息从而再现实验情景，因此，正确解答 时必须捕捉并提取有价值的信息，使问题迎刃而解．一般需要关 注如下信息： (1)新的概念、规律、公式．一些新颖的非学生实验题、陌生 的新知识(概念公式)应用题、新规律验证题，都为我们提供信 息．在阅读理解的基础上提取有用信息为解题服务． (2)新的表格数据．通过解读表格，了解实验测量的物理量， 根据表格中的数据，判断相关物理量之间的关系．如正比例关系， 反比例关系，平方还是开方关系，或者是倒数关系．根据数据描 点作图、直观实验反映的某种规律．