高考物理重点难点38_高考实验设计型命题的求解策略

高考物理重点难点38_高考实验设计型命题的求解策略

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1、高考物理重点难点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:受

2、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)计算膜层厚度的公式是______

3、_.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、200V交流电源、电键各一个、铜漆

4、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220V交流电路,闭合电键后,读出交流电压表的示数

5、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

6、;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

7、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:

8、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

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