难点38高考实验设计型命题的求解策略

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1、难点38高考实验设计型命题的求解策略所谓设计性实验，是指据现行物理大纲要求，在学生掌握的基本实验原理基础上，应用基本测量仪器自行设计实验方案的实验，设计性实验命题的考查内容，涉及到对实验原理的再认识和加工，实验方案的确定（实验器材的选择和迁移运用，实验步骤的安排，实验数据的处理方法，误差的分析及对实验的总结和评价等）.考生在应试过程的缺陷通常表现在以下几个方面：一方面：平时缺乏对实验思想方法（如模拟法，转换法，放大法，比较法，替代法等）进行归纳，在全新的实验情景下，找不到实验设计的原理，无法设计合理可行的方案.另一方面：

2、受思维定势影响，缺乏对已掌握的实验原理，仪器的使用进行新情境下的迁移利用，缺乏创新意识.●难点磁场图38-11.(★★★★)（1996年上海）（转换法）如图38-1所示，P是一根表面均匀地镀有很薄的发热电阻膜的长陶瓷管（其长度L为50cm左右，直径D为10cm左右），镀膜材料的电阻率ρ已知，管的两端有导电箍MN.现给米尺，电压表V，电流表A，电源E，滑动变阻器R，电键S和若干导线.请设计一个测定膜层厚度d的实验方案.(1)实验中应测定的物理量是________.(2)在虚线框内用符号画出测量电路图.(3)计算膜层厚度的公

3、式是_______.2.(★★★★★)有一只电压表量程已知，内阻为RV，另有一电池（电动势未知，但不超过电压表的量程，内阻可忽略）.请用这只电压表和电池，再用一个电键和一些连接用的导线，设计测量某一高值电阻Rx的实验方法.（已知Rx的值与RV相差不大）(1)在虚线框中画出电路图.(2)简要写出测量步骤和需记录的数据，导出高值电阻Rx的计算式.●案例探究［例1］（★★★★）实验室有一个可拆变压器，请设计一个实验方案，估测出变压器原、副线圈的匝数，所给实验器材有：一个可拆变压器、交流电压表、直流电源、滑线变阻器，小磁针、20

4、0V交流电源、电键各一个、铜漆包线（规格与变压器原线圈所用漆包线相同）及导线若干.命题意图：考查综合运用学习知识进行实验设计的创新能力，B级要求.错解分析：思维缺乏创新，无法灵活运用变压器原理，构思巧妙的设计思路.图38-2解题方法与技巧：依图38-2(a)连接电路，然后将小磁针的N极靠近原线圈的一端，根据偏转情况判定线圈的绕向.按照与原线圈相同的绕向，用铜漆包线在原线圈上加绕n(例如100)匝，将加绕后的线圈接入220V交流电路(如图38-2(b)所示)，读出交流电压表的示数U１拆除加绕的n匝线圈，仍将原线圈接入220

5、V交流电路，闭合电键后，读出交流电压表的示数U２，则有＝①＝②得：n１＝n，n２＝n［例2］（★★★★）给你下列器材：待测电压表(量程为3V，内阻RV约几千欧)，电阻箱、滑线变阻器、蓄电池、电键、导线若干.请设计测定电压表内阻的实验方案.命题意图：考查考生灵活运用知识的迁移能力及实验创新能力，B级要求.错解分析：受思维定势影响，认为无电流表即无法测电压图38-3表的电阻，使设计思路受阻，不能据电压表原理大胆与R0′串联在电路中，通过半偏法测出RV.解题方法与技巧：按图38-3连接电路，把变阻器R滑到b端，将电阻箱R０调到

6、零，闭合开关S，调节变阻器R的滑臂P，使电压表的示数为3V；调节电阻箱R０的阻值，使电压表的示数为1.5V；记下此时电阻箱的阻值R′.断开开关S，拆除电路，则被测电压表的内阻RV＝R′.●锦囊妙计一、实验设计的基本思路明确目的→选择方案→选定器材→拟定步骤数据处理→→误差分析二、实验设计的基本方法1.明确目的，广泛联系题目或课题要求测定什么物理量，或要求验证、探索什么规律，这是实验的目的，是实验设计的出发点.实验目的明确后，应用所学知识，广泛联系，看看该物理量或物理规律在哪些内容中出现过，与哪些物理现象有关，与哪些物理量

7、有直接的联系.对于测量型实验，被测量通过什么规律需用哪些物理量来定量地表示；对于验证型实验，在相应的物理现象中，怎样的定量关系成立，才能达到验证规律的目的；对于探索型实验，在相应的物理现象中，涉及哪些物理量……这些都是应首先分析的，以此来确定实验的原理.2.选择方案，简便精确对于同一个实验目的，都可能存在多种实验原理，进而形成多种(可供选择的)设计方案.一般说来，依据不同的实验原理选择不同的实验方案主要遵循四条原则：(1)科学性：设计的方案有科学的依据和正确的方式，符合物理学的基本原理.(2)可行性：按设计方案实施时，应

8、安全可靠不会对人身、器材造成危害；所需装置和器材要易于置备，且成功率高.(3)精确性：在选择方案时，应对各种可能的方案进行初步的误差分析，尽可能选用精确度高的方案.(4)简便、直观性：设计方案应便于实验操作，读数，便于进行数据处理，便于实验者直观、明显地观察.3.依据方案，选定器材实验方案选定后，考虑该方案需要哪些装