2024年高考物理二轮复习第三编高考关键能力专项四实验探究能力
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Δ1 +Δ2 +Δ3
6.04
6.05 cm;
cm,ΔL3=
cm,压缩量的平均值Δ =
=
3
(2)上述Δ是管中增加 3
个钢球时产生的弹簧平均压缩量;
(3)忽略摩擦,重力加速度g取9.80 m/s2,该弹簧的劲度系数为 48.6 N/m(结
果保留3位有效数字)。
【实验探究】
基本要素
问题
证据
探究内容
2024
高考总复习
GAO KAO ZONG FU XI
专项四 实验探究能力
能力概述
实验探究能力的基本要素有问题、证据、解释、交流等。
问题要素是指在日常学习和生活的某些情境中发现物理问题,并作出合理
的假设。提出问题是科学探究的起点,需要学生具备敏锐的观察力与活跃
的思维,而合理的假设能够使探究目的明确,更加有计划性。
析概括、交流信息能力的体现。
真题详解
一、力学实验
典例示范1(2021广东卷)某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数。
缓冲装置如图所示,固定在斜面上的透明有机玻璃管与水平面夹角为30°,
弹簧固定在有机玻璃管底端。实验过程如下:先沿管轴线方向固定一毫米
刻度尺,再将单个质量为200 g的钢球(直径略小于玻璃管内径)逐个从管口
表A(量程为1 mA,内阻为300 Ω),电源E(电动势约为4 V,内阻不计),滑动变
阻器R(最大阻值可选10 Ω或1.5 kΩ),定值电阻R0(阻值可选75 Ω或150 Ω),
开关S,导线若干。
(1)要求通过Rx的电流可在0~5 mA范围内连续可调,将
图甲所示的器材符号连线,画出实验电路的原理图。
测量
过Rx的最大电流为5 mA,而提供的电流表A的量程为1
电路
mA,又因为电流表内阻已知,所以可将电流表与R0并联
证据
设计
扩大电流表量程。
②电压表V内阻很大,可以将电压表视为理想电压表,
直接接在待测电阻两端
控制电路 探究阻值约为550 Ω的待测电阻Rx的伏安特性,需要测
设计
量多组数据,所以滑动变阻器采用分压式接法
实验目的
测量缓冲装置中弹簧的劲度系数
实验原理
记录管内钢球的个数n和弹簧上端对应的刻度尺
和方法
示数
采用逐差法计算弹簧压缩量,根据共点力平衡条
解释
实验数据处理 件求出弹簧弹力大小,进而由胡克定律计算其劲
度系数。
基本要素
解释
探究内容
(1)①利用ΔLi=Li+3-Li(i=1,2,3)计算弹簧的压缩量
实验记录管内钢球的个数n和弹簧上端对应的刻度尺示数
解释
数据 待弹簧静止,钢球处于静止,根据共点力的平衡条件有
处理
ห้องสมุดไป่ตู้
3mg θ
3mgsin θ=k·
L,解得 k=
=48.6 N/m
L
=
3×0.2×9.8× 30°
N/m
6.05×10-2
二、电学实验
典例示范2(2022全国乙卷)一同学探究阻值约为550 Ω的待测电阻Rx在0~5
mA范围内的伏安特性。可用器材有电压表V(量程为3 V,内阻很大),电流
②利用图表计算弹簧压缩量的平均值
为了减小实验误差,采用取平均值的方法求出压缩量,
L1 + L2 + L3 6.03 + 6.08 + 6.04
L =
=
3
3
cm=6.05 cm
基本要素
探究内容
(2)因三个ΔL是相差3个钢球的压缩量之差,则所求平均值
为管中增加3个钢球时产生的弹簧平均压缩量
实验 (3)根据平衡条件计算弹簧劲度系数
证据要素是指能够制定科学的探究计划并选择或设计出可行的实验方案,
能够正确地进行实验,选用合适的器材和方法收集到有效的实验数据,并对
数据进行处理。这个过程能够体现学生的创造性、观察力、对知识的掌
握程度以及对技能的运用熟练度。
解释要素是指能够用图像或公式等方法和手段对实验收集到的数据进行
处理与分析,对实验发现的规律进行准确的描述与归纳,得出结果与结论,
甲
答案 电路图连接如图所示。
(2)实验时,图甲中的R应选最大阻值为 10 Ω (选填“10 Ω”或“1.5 kΩ”)
的滑动变阻器,R0应选阻值为 75 Ω
阻。
(选填“75 Ω”或“150 Ω”)的定值电
(3)测量多组数据可得Rx的伏安特性曲线。若在某次测量中,电压表、电流
表的示数分别如图乙和图丙所示,则此时Rx两端的电压为
并能够利用已有的物理知识对得出的结论进行合理的解释。解释要素体
现了由实践上升到理论的思维过程,考验学生的信息处理能力与分析概括
能力。
交流要素是指能够准确描述实验设计、实验过程与实验结果,并对其进行
评估与反思,提出可以改进的建议,具备与同学、老师进行有效交流、分享
与合作的意愿与能力,能够完整撰写科学探究报告。交流要素是对学生分
通过Rx的电流最大为5 mA,需要将电流表量程扩大为原来的5倍,根
图中k为滑动变阻器阻值与待测电阻的比值。
滑动变阻器采用分压式接法时,若选用阻值比
待测电阻小得多的滑动变阻器,随着滑片的移
证
据
实验
器材
选择
动,待测电阻两端电压均匀变化,对电压的调节比较方便。
本题采用滑动变阻器分压式接法,所以在满足安全的条件下,选择最
大阻值较小的滑动变阻器,R应选最大阻值为10 Ω的滑动变阻器。
滑进,每滑进一个钢球,待弹簧静止,记录管内钢球的个数n和弹簧上端对应
的刻度尺示数Ln,数据如表所示。实验过程中弹簧
始终处于弹性限度内。采用逐差法计算弹簧压缩
量,进而计算其劲度系数。
n
1
2
3
4
5
6
Ln/cm
8.04
10.03
12.05
14.07
16.11
18.09
(1)利用 ΔLi=Li+3-Li(i=1,2,3)计算弹簧的压缩量:ΔL1=6.03 cm,ΔL2=6.08
Ln,可以采用逐差法计算弹簧压缩量,即4个钢球压缩后刻度
尺示数L4与1个钢球压缩后刻度尺示数L1的差值一定等于3
实验 个钢球产生的压缩量,即ΔL =L -L 。依此类推,可以用
1
4 1
数据 ΔL2=L5-L2以及ΔL3=L6-L3求得放置3个球的弹簧压缩量。
处理 ΔL3=L6-L3=(18.09-12.05) cm=6.04 cm;
2.30
Rx的电流为 4.20
Ω。(均保留3
mA,此组数据得到的Rx的阻值为
548
位有效数字)
乙
丙
V,流过
【实验探究】
基本要素
探究内容
问题
实验目的 探究待测电阻Rx在0~5 mA范围内的伏安特性
①电流表A(量程为1 mA,内阻为300 Ω)、定值电阻R0,
要求通过Rx的电流可在0~5 mA范围内连续可调,则通
6.04
6.05 cm;
cm,ΔL3=
cm,压缩量的平均值Δ =
=
3
(2)上述Δ是管中增加 3
个钢球时产生的弹簧平均压缩量;
(3)忽略摩擦,重力加速度g取9.80 m/s2,该弹簧的劲度系数为 48.6 N/m(结
果保留3位有效数字)。
【实验探究】
基本要素
问题
证据
探究内容
2024
高考总复习
GAO KAO ZONG FU XI
专项四 实验探究能力
能力概述
实验探究能力的基本要素有问题、证据、解释、交流等。
问题要素是指在日常学习和生活的某些情境中发现物理问题,并作出合理
的假设。提出问题是科学探究的起点,需要学生具备敏锐的观察力与活跃
的思维,而合理的假设能够使探究目的明确,更加有计划性。
析概括、交流信息能力的体现。
真题详解
一、力学实验
典例示范1(2021广东卷)某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数。
缓冲装置如图所示,固定在斜面上的透明有机玻璃管与水平面夹角为30°,
弹簧固定在有机玻璃管底端。实验过程如下:先沿管轴线方向固定一毫米
刻度尺,再将单个质量为200 g的钢球(直径略小于玻璃管内径)逐个从管口
表A(量程为1 mA,内阻为300 Ω),电源E(电动势约为4 V,内阻不计),滑动变
阻器R(最大阻值可选10 Ω或1.5 kΩ),定值电阻R0(阻值可选75 Ω或150 Ω),
开关S,导线若干。
(1)要求通过Rx的电流可在0~5 mA范围内连续可调,将
图甲所示的器材符号连线,画出实验电路的原理图。
测量
过Rx的最大电流为5 mA,而提供的电流表A的量程为1
电路
mA,又因为电流表内阻已知,所以可将电流表与R0并联
证据
设计
扩大电流表量程。
②电压表V内阻很大,可以将电压表视为理想电压表,
直接接在待测电阻两端
控制电路 探究阻值约为550 Ω的待测电阻Rx的伏安特性,需要测
设计
量多组数据,所以滑动变阻器采用分压式接法
实验目的
测量缓冲装置中弹簧的劲度系数
实验原理
记录管内钢球的个数n和弹簧上端对应的刻度尺
和方法
示数
采用逐差法计算弹簧压缩量,根据共点力平衡条
解释
实验数据处理 件求出弹簧弹力大小,进而由胡克定律计算其劲
度系数。
基本要素
解释
探究内容
(1)①利用ΔLi=Li+3-Li(i=1,2,3)计算弹簧的压缩量
实验记录管内钢球的个数n和弹簧上端对应的刻度尺示数
解释
数据 待弹簧静止,钢球处于静止,根据共点力的平衡条件有
处理
ห้องสมุดไป่ตู้
3mg θ
3mgsin θ=k·
L,解得 k=
=48.6 N/m
L
=
3×0.2×9.8× 30°
N/m
6.05×10-2
二、电学实验
典例示范2(2022全国乙卷)一同学探究阻值约为550 Ω的待测电阻Rx在0~5
mA范围内的伏安特性。可用器材有电压表V(量程为3 V,内阻很大),电流
②利用图表计算弹簧压缩量的平均值
为了减小实验误差,采用取平均值的方法求出压缩量,
L1 + L2 + L3 6.03 + 6.08 + 6.04
L =
=
3
3
cm=6.05 cm
基本要素
探究内容
(2)因三个ΔL是相差3个钢球的压缩量之差,则所求平均值
为管中增加3个钢球时产生的弹簧平均压缩量
实验 (3)根据平衡条件计算弹簧劲度系数
证据要素是指能够制定科学的探究计划并选择或设计出可行的实验方案,
能够正确地进行实验,选用合适的器材和方法收集到有效的实验数据,并对
数据进行处理。这个过程能够体现学生的创造性、观察力、对知识的掌
握程度以及对技能的运用熟练度。
解释要素是指能够用图像或公式等方法和手段对实验收集到的数据进行
处理与分析,对实验发现的规律进行准确的描述与归纳,得出结果与结论,
甲
答案 电路图连接如图所示。
(2)实验时,图甲中的R应选最大阻值为 10 Ω (选填“10 Ω”或“1.5 kΩ”)
的滑动变阻器,R0应选阻值为 75 Ω
阻。
(选填“75 Ω”或“150 Ω”)的定值电
(3)测量多组数据可得Rx的伏安特性曲线。若在某次测量中,电压表、电流
表的示数分别如图乙和图丙所示,则此时Rx两端的电压为
并能够利用已有的物理知识对得出的结论进行合理的解释。解释要素体
现了由实践上升到理论的思维过程,考验学生的信息处理能力与分析概括
能力。
交流要素是指能够准确描述实验设计、实验过程与实验结果,并对其进行
评估与反思,提出可以改进的建议,具备与同学、老师进行有效交流、分享
与合作的意愿与能力,能够完整撰写科学探究报告。交流要素是对学生分
通过Rx的电流最大为5 mA,需要将电流表量程扩大为原来的5倍,根
图中k为滑动变阻器阻值与待测电阻的比值。
滑动变阻器采用分压式接法时,若选用阻值比
待测电阻小得多的滑动变阻器,随着滑片的移
证
据
实验
器材
选择
动,待测电阻两端电压均匀变化,对电压的调节比较方便。
本题采用滑动变阻器分压式接法,所以在满足安全的条件下,选择最
大阻值较小的滑动变阻器,R应选最大阻值为10 Ω的滑动变阻器。
滑进,每滑进一个钢球,待弹簧静止,记录管内钢球的个数n和弹簧上端对应
的刻度尺示数Ln,数据如表所示。实验过程中弹簧
始终处于弹性限度内。采用逐差法计算弹簧压缩
量,进而计算其劲度系数。
n
1
2
3
4
5
6
Ln/cm
8.04
10.03
12.05
14.07
16.11
18.09
(1)利用 ΔLi=Li+3-Li(i=1,2,3)计算弹簧的压缩量:ΔL1=6.03 cm,ΔL2=6.08
Ln,可以采用逐差法计算弹簧压缩量,即4个钢球压缩后刻度
尺示数L4与1个钢球压缩后刻度尺示数L1的差值一定等于3
实验 个钢球产生的压缩量,即ΔL =L -L 。依此类推,可以用
1
4 1
数据 ΔL2=L5-L2以及ΔL3=L6-L3求得放置3个球的弹簧压缩量。
处理 ΔL3=L6-L3=(18.09-12.05) cm=6.04 cm;
2.30
Rx的电流为 4.20
Ω。(均保留3
mA,此组数据得到的Rx的阻值为
548
位有效数字)
乙
丙
V,流过
【实验探究】
基本要素
探究内容
问题
实验目的 探究待测电阻Rx在0~5 mA范围内的伏安特性
①电流表A(量程为1 mA,内阻为300 Ω)、定值电阻R0,
要求通过Rx的电流可在0~5 mA范围内连续可调,则通