例谈设计性实验试题的求解技巧

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1、例谈设计性实验试题的求解技巧浙江省缙云中学　　潜松水　321400国家级《考试报》浙江版2009.5.12实验是物理的基础，是高考的重要内容之一，纵观近几年高考的物理实验考题，与前几年相比有较大的变化，前几年都是考查课本上的实验，而近几年来出现了一种新题型，即用课本上的实验原理、方法去重新设计实验方案的设计性物理实验。什么是设计性物理实验？它有何特点？怎么样分析和求解？下面就来研究这个问题。1.什么是设计性物理实验　　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

2、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）．2.设计性物理实验的特点设计性物理实验突出考查同学们的能力，与高考的要求相符，是近几年高考实验试题的一个新特点。这类实验问题具有器材新、视角新、方案新、内容新等特点，着重考查同学们的灵活运用物理实验中学过的原理与方法去处理新问题的能力；它要求同学们对课本实验的原理、方法要有较为透彻的理解，能正确使用实验中用过的仪器，并能正确运用在这些实验中学过的方法，综合分析解决新的实验问题。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

3、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：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．3.设计性实验.解题策略与思路3.1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3.2.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

4、哪些物理量有直接的联系．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：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．可行性：按设计方案实施时，应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

5、备，且成功率高．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．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置，被测定量与哪些物理量有直接的定量关系，分别需用什么仪器来测定，以此来确定实验所用器材．④拟定步骤，合理有序实验之前，要做到心中有数：如何组装器材，哪些量先测，哪些量后测，应以正确操作和提高效率的角度拟定一个合理而有序的实验步骤．⑤数据处理，误差分析高考对此要求不高，但常用的数据处理方法(如：平均法、图象法、描迹法、比较法等)

6、和误差分析方法(如绝对误差、相对误差等)还是应该掌握的，在设计实验时也应予以考虑．4.以电学设计性实验为例来分析其方法与技巧。　　电学设计性实验大多数都要设计实验电路，电学实验电路分为测量电路和控制电路两部分组成：4.1测量电路　　常用电学测量电路分为“内接法”和“外接法”两种，如图所示：　　当被测电阻较大（）时，采用“内接法”误差较小，当被测电阻较小（）时，采用“外接法”误差较小。4.2控制电路　　电学中控制电路分为“限流式”和“分压式”两种，如图所示。甲　　　　　　　　　　　乙　　若测量电路中电流较小，且不要求从零开始测量，滑线变阻器阻值较大时，可用“限流式”控制电路

7、，若要求从零开始测量，并连续多测几组数据，滑线变阻器的阻值较小时，可用“分压式”控制电路。例1、某电压表的内阻在20kΩ—50kΩ之间，现要测量其内阻，实验提供下列可选用的器材：待测电压表V(0—3V)　　　　　　　电流表A1(0—200μA)电流表A2(0—5mA)　　　　　　　　电流表A3(0—0.6A)滑动变阻器R(0—1kΩ)　　　　　　电源E(电动势3V)开关S（1）为了尽量减少误差，要求测多组数据，试在图中所示方框中画出符合要求的实验电路图（其中电源和开关及其连线已画出）。（2）所提供的电流表中，应选用______