2020高考物理 第2部分专项2活用4大策略破解实验题

1．明——明确考查的知识范围 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，都能直接地判断出命题人想 要考查的知识点和意图。
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2．看——看清实验题图 实验题一般配有相应的示意图、实物图，目的是告知实验器材(或 部分实验器材)及其组装情况，让考生探究考查意图。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。
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[解题指导] (1)螺旋测微器的固定刻度读数为 0.5 mm，可动刻 度读数为 0.01×11.7 mm＝0.117 mm，所以最终读数为 0.617 mm＝ 0.061 7 cm。游标卡尺的固定刻度读数为 100 mm，游标尺读数为 0.1×4 mm＝0.4 mm，所以最终读数为 100 mm＋0.4 mm＝100.4 mm ＝10.04 cm。
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(2)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、反比例关系，平方还是开
方关系，或者是倒数关系。根据数据描点作图可以直观反映实验的
某种规律。
(3)新的物理图象
实验题本身提供物理图象，但这些图象平时没有接触过，关键
要明确图象的物理意义，才能正确分析实验问题。
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 2 970 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。
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(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 象来处理实验数据，图象的纵坐标表示电流表的示数 I，横坐标表示 的物理量是________。
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3．提取——提取信息
试题总是提供诸多信息再现实验情景，因此，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，都会为我们提供信息。要在阅读理解的基础上提取有
用信息为解题服务。
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(2)①多用电表直流 50 V 挡，每一小格是 1 V，要估读到 0.1 V， 读数是 11.5 V，断开开关，多用电表直接测量电源两端电压，多用电 表有示数且接近电源电动势，说明电源正常。②红表笔接 b 点，闭 合开关，多用电表示数与①中相同，说明电路仍然处于断路状态， 而开关是闭合的，因此可以确定是小灯发生断路故障。
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[解析] 实验所用的游标卡尺最小分度为 0.05 mm，游标卡尺上
游标第 15 条刻度线与主尺刻度线对齐，根据游标卡尺的读数规则，
题图(b)所示的游标卡尺读数为 3.7 cm＋15×0.05 mm＝3.7 cm＋
0.075 cm＝3.775 cm。托盘中放有质量为 m＝0.100 kg 的砝码时，弹
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(2)实验得到一条点迹清晰的纸带如图甲所示，O、A、B、C、D 是在纸带上选取的计数点，相邻计数点间还有 4 个打点未画出，AB、 CD 间的距离分别为 x1、x2，打点计时器的打点周期为 T，则小车运 动的加速度大小为________。
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(3)下表记录了小车质量一定时，牵引力大小 F 与对应的加速度 a 的几组数据，请在图乙的坐标系中描点作出 a-F 图线。
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[例 1] (1)请读出螺旋测微器和游标卡尺的示数。 甲：________cm；乙：________cm。
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(2)某照明电路出现故障，其电路如图甲所示，该电路用标称值 12 V 的蓄电池作电源，导线及其接触完好。维修人员使用已调好的 多用电表直流 50 V 挡检测故障。他将黑表笔接在 c 点，用红表笔分 别探测电路的 a、b 点。
簧受到的拉力 F＝mg＝0.100×9.8 N＝0.980 N，弹簧伸长量为 x＝
3.775 cm－1.950 cm＝1.825 cm，根据胡克定律 F＝kx，解得此弹簧
的劲度系数 k＝Fx≈53.7 N/m。
[答案] 3.775 53.7
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常规类实验——紧扣教材，融会贯通
教材中的实验是高考创新实验的命题根源，这就要求我们在高 考实验备考中要紧扣教材中的实验，弄清和掌握教材中每一个实验 的实验原理、实验步骤、数据处理、误差分析等，对每一个实验都 应做到心中有数，并且能融会贯通。
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策略点评：(1)力学中的几个重要实验都可以通过打点计时 器、纸带和长木板组成的装置来进行，深刻理解这套装置的工作原
理，就把握住了力学实验的核心。
(2)本实验的创新点：①实验器材——如用力传感器测细线的拉 力，此时钩码的总质量不必远小于小车的质量；再如用光电门代替
打点计时器等。
②研究对象——如果以钩码及小车整体为研究对象，则钩码的 总质量不必远小于小车的质量。
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[链接高考] 2．(2019·全国卷Ⅲ·T22)甲乙两位同学设计了利用数码相机的连 拍功能测重力加速度的实验。实验中，甲同学负责释放金属小球， 乙同学负责在小球自由下落的时候拍照。已知相机每间隔 0.1 s 拍 1 幅照片。
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(1)若要从拍得的照片中获取必要的信息，在此实验中还必须使
用的器材是________。(填正确答案标号)
A．米尺
B．秒表
C．光电门
D．天平
(2)简述你选择的器材在本实验中的使用方法。
答：_______________________________________________。
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(3)实验中两同学由连续 3 幅照片上小球的位置 a、b 和 c 得到 ab ＝24.5 cm、ac＝58.7 cm，则该地的重力加速度大小为 g＝_____m/s2。 (保留 2 位有效数字)
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[解题指导] (1)使牵引小车的细线与木板平行，这样做的目的是 在平衡摩擦力后使细线拉力等于小车受的合力。
(2)因为每相邻两个计数点间还有 4 个打点未画出，所以相邻的 计数点之间的时间间隔为 t＝5T，匀变速直线运动中连续相等时间内 的位移差为常数，即 Δx＝at2，则有 a＝x22－t2x1＝x52－0Tx21。
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设计类实验——设计方案，变通拓展
设计型实验题从仪器的使用、装置的改造、电路的设计、数据 的灵活处理等方面进行变通和拓展。应对这类实验题的方法是深刻 理解实验的原理、方法，进行合理迁移。
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[例 3] 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，
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[解析] 利用数码相机的连拍功能，通过每隔一定时间的拍摄确 定小球位置，所以还必须使用的器材是米尺，将米尺竖直放置，使 小球下落时尽量靠近米尺，用米尺测量小球位置间的距离，利用逐 差法由公式 Δx＝aT2，可得 a＝g＝ΔTx2 ＝9.7 m/s2。
[答案] (1)A (2)将米尺竖直放置，使小球下落时尽量靠近米尺 (3)9.7
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图(a)
图(b)
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现要测量图(a)中弹簧的劲度系数。当托盘内没有砝码时，移动 游标，使其零刻度线对准指针，此时标尺读数为 1.950 cm；当托盘 内放有质量为 0.100 kg 的砝码时，移动游标，再次使其零刻度线对 准指针，标尺示数如图(b)所示，其读数为________ cm。当地的重力 加速度大小为 9.80 m/s2，此弹簧的劲度系数为________ N/m(保留 3 位有效数字)。
读数正确，必须做到以下三点：
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(1)要注意量程。 (2)要弄清所选量程对应的每一大格和每一小格所表示的量值。 (3)要掌握需要估读的基本仪器的读数原则。读数的基本原则： 凡仪器最小刻度是“1”的，要求读到最小刻度后再估读一位；凡仪 器最小刻度是“2”和“5”的，只要求读到最小刻度所在的这一位， 不再估读。
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读数类实验——正确使用，准确读数
刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、打点计时器、电流表、电压
表、多用电表等都是基本仪器，要熟练掌握它们的使用方法、操作
规程和读数规则，在高考前要进行系统的实际测量和读数练习，特
别是游标卡尺、螺旋测微器、电学实验仪器的读数。此类试题难度
不大，要防止在读数的估读、结果的有效数字和单位上出错。为使
2020高考物理 第二部分 考前专项提能 专项二 活用4大策略破解实验题
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近年全国卷 3 份试卷中，实验题都占据非常重要的地位，每年 实验题都为“一大”加“一小”模式，一般“小题”为力学实验， “大题”为电学实验，总分 15 分，占比 13.6%。虽然权重分值恒定 不变，但是内容变化翻新，成为复习备考中的一个难点。比对新课 标《考试大纲》中的 12 个实验可知，在高考两道实验题命题中，
甲
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乙
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①断开开关，红表笔接 a 点时多用电表指示如图乙所示，读数 为________V，说明________正常(选填“蓄电池”“保险丝”“开 关”或“小灯”)。
②红表笔接 b 点，断开开关时，表针不偏转，闭合开关后，多 用电表指示仍然和图乙相同，可判定发生故障的器件是________(选 填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)。
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(3)描点作出图象如图所示。
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(4)探究加速度与力的关系的实验中，当钩码的总质量远小于小 车的质量时，可以认为小车受到的拉力等于钩码的重力，如果钩码
的总质量太大，没有远小于小车质量，a-F 图象不再是直线，而是发 生弯曲，变成曲线。
[答案] (1)D (2)x52－0Tx21 (3)见解析 (4)不满足小车质量远大 于钩码的总质量
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＝1×10－3A×(30 Ω＋R′)，解得 R′
[答案] (1)0.0617 10.04 (2)①11.5 蓄电池 ②小灯
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策略点评：游标卡尺的读数方法是主尺读数加上游标尺读 数，不需要估读。螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动 刻度读数，读可动刻度时需要估读。
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[链接高考] 1．(2018·全国卷Ⅰ·T22)如图(a)，一弹簧上端固定在支架顶端， 下端悬挂一托盘；一标尺由游标和主尺构成，主尺竖直固定在弹簧 左边；托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置，简化为 图中的指针。
(3)若作出的图象在纵轴上的截距为 I0，图象斜率的绝对值为 k， 则可求得该电池的电动势 E＝________，内阻 r＝________。(用测量 量和所给量的符号表示)
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[解题指导] (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
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钩码个数
1
2
3
4
5
F/N
0.49 0.98 1.47 1.96 2.45
a/(m·s－2)
0.92
1.682.322源自883.32(4)结合实验中画出的 a-F 图线分析产生误差的原因主要是
______________________________________________________ ____________________________________________________。
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[例 2] 某小组利用如图所示的装置验证牛顿第二定律。实验中， 他们平衡了摩擦力，用天平测出小车的总质量，用细线所挂钩码的 总重力代替小车所受的牵引力大小 F。
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(1)他们还在实验时调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细 线与木板平行。这样做的目的是________。
A．避免小车在运动过程中发生抖动 B．使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰 C．保证小车最终能够做匀速直线运动 D．使细线拉力等于小车受到的合力
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其中一个实验题基本上依据《考试大纲》要求小幅变化，而另一个 实验要求立足教材、立足方法，并进行创新变化，对学生的实验能 力要求较高，突出选拔作用。复习备考时只要扎扎实实掌握课本实 验的实验原理、实验方法、数据处理的方法及分析，灵活迁移到解 决创新型、设计性实验中，就能稳得实验题高分。
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