【0天冲刺广东】2022届高考物理二三轮专题学案第单元物理实验专题

第五单元物理实验知识网络构建第五单元

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知识网络构建

考情分析预测第五单元│考情分析预测

高考物理试题中，实验是必考内容，且近年来越来越受到重视．高考实验题除了对教材原有学生实验进行考查外，还把考查内容延伸到演示实验中，甚至拓展到迁移类实验、应用性实验、设计性实验以及“研究性学习”类实验．要求学生利用所学知识，对实验仪器或实验方法重组，将教材中的学生实验和演示实验的实验原理、实验方法迁移到情景新颖的实验中去．高考物理实验题具有以下几个特点：第五单元│考情分析预测

1．重视对实验操作能力的考查．如实验步骤的排序、纠错；实验器材的选择，包括滑动变阻器、电阻箱、电表量程的选择；实物连线和运用图象与表格分析处理实验数据；实验结论的总结及误差分析；实验方案的改进创新等．2．重视对基本仪器的读数、构造原理、重要实验方法及电学实验中的故障分析的考查，如游标卡尺、螺旋测微器、多用电表等的读数．3.设计性实验是考查的热点．在近几年的各地高考中设计性的实验题比较多，此类实验能够综合考查考生创造性地应用已学知识、方法、原理，灵活处理陌生实验问题的能力，要求学生有较高的知识迁移能力、实验设计能力．第五单元│考情分析预测

4．电学实验在高中阶段所占比例较大，是实验考查的重点，各地高考实验题中必有电学实验题．对物理实验的考查通常是以独立题型出现，在高考中实验试题的命题一般是一个力学实验和一个电学实验．一个以考查演示实验或基本实验的基础实验知识、基本实验技能为主；另一个一般以考纲要求的基本实验为载体进行必要的改进和创新，考查考生对基本实验的理解能力、迁移能力和创新能力．预测2012年高考实验考题主要表现为以下几种形式：第五单元│考情分析预测

1．一个力学实验题：以打点计时器为主要实验仪器，涉及位移、速度测量的基本力学实验，分值较少，难点不大，命题形式为填空题(或选择性填空)．2．一个电学实验题：以电流、电压的测量为基本测量的设计性电学实验，涉及实验电路和方法的设计、实验原理的迁移、实验器材的选择、电路实物连线及图象法处理实验数据等，分值较多，能力要求较高，命题形式可能为填空、选择性填空、电路图或实物连线、图象图表分析等．近年高考纵览第五单元│近年高考纵览考点2011年2010年2009年测量型力学实验广东卷34(1)，天津卷9广东卷34，重庆卷22，上海卷27，安徽卷21.Ⅰ天津卷9验证型力学实验江苏卷10，重庆卷22，浙江卷21，海南卷14四川卷

22，安徽卷21.Ⅲ山东卷23(1)第五单元│近年高考纵览考点2011年2010年2009年探究型力学实验安徽卷21(1)福建卷.19，山东卷.23，浙江卷21.Ⅰ广东卷15，江苏卷11，安徽卷21.Ⅲ力学实验的创新与设计全国课标卷23，山东卷23(1)全国Ⅰ卷22，全国Ⅱ卷22测量性电学实验安徽卷21(2)，全国课标卷22，浙江卷22，北京卷21，江苏卷10上海卷29，天津卷9，江苏卷10，福建卷19，广东卷34(2)，山东卷23(2)，全国卷Ⅰ23，全国卷Ⅱ23海南卷14，江苏卷10，浙江卷22Ⅰ，安徽卷21Ⅱ第五单元│近年高考纵览考点2011年2010年2009年验证性电学实验福建卷19(2)全国新课标卷23福建卷19(2)探究性电学实验广东卷34(2),重庆卷22上海卷26，浙江卷21Ⅱ，安徽卷21Ⅱ

广东卷16电学实验的创新与设计海南卷13，江苏卷6，东卷23(1)四川卷22(1)，北京卷21山东卷23(2)，宁夏卷23专题十三

力学实验专题十三力学实验主干知识整合专题十三

│主干知识整合

专题十三

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专题十三

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专题十三

│主干知识整合

专题十三

│主干知识整合

专题十三

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专题十三

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专题十三

│主干知识整合

三、实验数据的记录与处理1.系统误差和偶然误差(1)系统误差的特点是测量值总是有规律地朝着某一方向偏离真实值(误差总是偏大或总是偏小)．系统误差的主要来源是仪器本身不够精确、实验原理与方法不够完善．(2)偶然误差是由于偶然因素的影响，造成测量值无规则起伏，有时偏大、有时偏小．可用多次测量求平均值的方法减小偶然误差，平均值比某一次测得的数值更接近于真实值．2．有效数字：带有一位不准确数字的近似数字．(1)凡是用测量仪器直接测量的结果，读数一般要求在读出仪器最小刻度所在位的数值(可靠数字)后，再向下估读一位(不可靠数字)，不受有效数字位数的限制；专题十三

│主干知识整合

(2)间接测量的有效数字运算不作要求，运算结果一般可用2～3位有效数字表示．3．仪器读数(1)使用刻度尺、弹簧测力计、温度表、电流表、电压表等仪器时，凡是最小刻度是10分度的，要求读到最小刻度后再把最小刻度10等分估读一位(估读的这位是不可靠数字，却是有效数字的不可缺少的组成部分)．最小刻度是5(或2)分度的，则把最小刻度5(或2)等分估读一位．例如图5－13－1甲用毫米刻度尺测量物体长度为6.50cm，图乙电压表用15V量程时最小刻度为0.5V，读作5.5V＋0.2V(5等分估读)＝5.7V.专题十三

│主干知识整合

(2)游标卡尺、秒表、电阻箱由于本身构造的原因不需要估读，欧姆表因为本身测量值就不准确，因此不需要估读．专题十三

│主干知识整合

4．实验数据的处理实验数据的处理方法有公式法、列表法、逐差法和图象法．测量性实验中用图象法处理数据可有效地减小实验误差，图象法比其他方法更适用于探究性实验，选取适当的自变量，通过画出图象可以找到或反映物理量之间的变化关系，且便于找出其中的规律，确定对应量的函数关系．画图象时应注意：(1)根据测量的要求选定坐标轴，一般以横轴为自变量，纵轴为因变量，坐标轴要标明所代表的物理量的名称及单位；(2)坐标轴标度的选择要合适，使测量数据能在坐标轴上得到准确的反映，在物理图象中，坐标原点可以是零也可以不是零．要点热点探究专题十三

│要点热点探究►探究点一测量性实验测量性实验一般以某一原理或物理规律(公式)为依据，通过测量相关的物理量，从而实现测定某个(或某些)物理量或物理常数的实验目的．测量可分为直接测量和间接测量，高中物理实验涉及的测量性实验大多为间接测量实验，即通过直接测量和推导计算来间接得到待测量，联系直接测量量和待测量间的关系是该实验的实验原理．专题十三│要点热点探究专题十三│要点热点探究专题十三│要点热点探究专题十三

│要点热点探究专题十三│要点热点探究专题十三│要点热点探究专题十三

│要点热点探究【点评】本题是在教材学生实验研究匀变速直线运动的规律的基础上适度延伸和拓展命制的，属于间接测量性实验，考查考生对基本实验的理解和应用能力，属于最基本的实验能力要求，要求考生深刻理解基本实验原理，领悟其中渗透的实验思想、方法、理论，并能迁移应用．专题十三

│要点热点探究变式题

[2011·安徽卷]为了测量某一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上不同质量的砝码．实验测出了砝码质量m与弹簧长度l的相应数据，其对应点已在图5－13－4上标出．(g＝9.8m/s2)(1)作出m－l的关系图线；(2)弹簧的劲度系数为

N/m.专题十三

│要点热点探究专题十三

│要点热点探究专题十三

│要点热点探究专题十三

│要点热点探究►探究点二验证性实验专题十三

│要点热点探究例2[2011·海南卷]现要通过实验验证机械能守恒定律．实验装置如图5－13－5所示：水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到导轨底端C点的距离，h表示A与C的高度差，b表示遮光片的宽度，x表示A、B两点间的距离，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度．用g表示重力加速度．完成下列填空和作图：专题十三

│要点热点探究专题十三

│要点热点探究(2)多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点(A点)下滑，测量相应的x与t值，结果如下表所示：专题十三

│要点热点探究专题十三

│要点热点探究专题十三

│要点热点探究专题十三

│要点热点探究【点评】本题是验证机械能守恒定律实验的再设计，将传统实验方法中使用的打点计时器改为气垫导轨和光电计时装置，这需要学生从验证的机械能守恒定律出发，根据实验条件理解实验步骤，明确需要直接测量和间接计算哪些物理量，需要验证什么关系才能表示小车运动过程中的机械能守恒．专题十三

│要点热点探究变式题

[2010·安徽卷]利用如图5－13－7所示装置进行验证机械能守恒定律的实验时，需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v0和下落高度h.某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案．A．用刻度尺测出物体下落的高度h，并测出下落时间t，通过v＝gt计算出瞬时速度v0专题十三

│要点热点探究专题十三

│要点热点探究专题十三

│要点热点探究专题十三

│要点热点探究►探究点三探究性实验探究性实验旨在通过实验探索某种物理规律、研究某个物理问题．近年来探究性实验在高考实验中占的比例逐步增大，注重考查考生的科学探究能力和知识的形成过程．探究性实验要求学生将自己掌握的物理知识和实验技能创造性地应用到新的实验情境中，由题给条件自行选定实验原理，确定实验方案，选择合适的器材去研究物理现象，通过实验得到的数据信息分析各物理量中的内在联系，找出其中所包含的物理规律．专题十三

│要点热点探究例3为了“探究功与物体速度变化的关系”，现提供如图5－13－8所示的器材，请思考探究思路并回答下列问题：(1)为了消除摩擦力的影响，应采取的措施：___________________________________________专题十三

│要点热点探究(2)在某次实验中某同学得到了如图5－13－9所示的一条纸带，在A、B、C、D、E五个计数点中应该选用(填“B”、“C”或“D”)点的速度才符合实验要求，因为：____________。专题十三

│要点热点探究专题十三

│要点热点探究【点评】“探究功与物体速度变化的关系”实验中，打点计时器打出的纸带应该先逐渐变疏后均匀不变，本实验给出的打点纸带有明显的误差，这是由于摩擦力没有被完全平衡造成的，解答时无需理会．专题十三

│要点热点探究变式题钩码质量m/g弹簧总长度L/cm06.0307.0608.0909.11209.915011.2专题十三

│要点热点探究专题十三

│要点热点探究专题十三

│要点热点探究专题十三

│要点热点探究►探究点四实验创新与设计创新和设计性实验要求学生运用学过的实验方法，自行设计一个新的实验方案．它要求学生自主设计实验原理，选择实验器材，安排实验步骤，设计实验数据处理的方法并分析实验误差．实验创新与设计主要考查学生是否理解实验原理，是否具有灵活运用实验知识的能力，是否具有在不同情况下迁移知识的能力，对能力的要求较高．1．设计性实验考查实验知识的综合应用，解决设计性实验问题的关键在于根据实验原理设计实验方案．实验原理是进行实验设计的根本依据和出发点，它决定实验过程的设置、应当测量哪些物理量、如何安排实验步骤等问题．专题十三

│要点热点探究2．求解设计性实验的步骤(1)从实验目的入手；(2)根据问题的要求和条件，回顾课本实验原理，联想实验模型，适当迁移，确定实验原理和实验过程；(3)根据实验器材和原理，设计具体的实验方案；(4)设计实验记录表格，测量物理量，处理实验数据，进行误差分析．在保证正确性、安全性、准确性、可操作性的原则下，实验的设计一般依据以下步骤进行：专题十三

│要点热点探究专题十三

│要点热点探究例4[2011·重庆卷]某同学设计了如图5－13－11所示的装置，利用米尺、秒表、轻绳、轻滑轮、轨道、滑块、托盘和砝码等器材来测定滑块和轨道间的动摩擦因数μ.滑块和托盘上分别放有若干砝码，滑块质量为M，滑块上砝码总质量为m′，托盘和盘中砝码的总质量为m.实验中，滑块在水平轨道上从A到B做初速为零的匀加速直线运动，重力加速度g取10m/s2.专题十三

│要点热点探究专题十三

│要点热点探究专题十三

│要点热点探究专题十三

│要点热点探究专题十三

│要点热点探究变式题1专题十三

│要点热点探究实验次数1234……LL1L2L3L4……vv1v2v3v4……专题十三

│要点热点探究专题十三

│要点热点探究专题十三

│要点热点探究变式题2专题十三

│要点热点探究专题十三

│要点热点探究专题十三

│要点热点探究专题十三

│教师备用习题教师备用习题【备选理由】本题情景灵活，难度不大，符合广东高考的命题特点．图1是利用激光测转速的原理示意图，图中圆盘可绕固定轴转动，盘边缘侧面上有一小段涂有很薄的反光材料．当盘转到某一位置时，接收器可以接收到反光涂层所反射的激光束，并将所收到的光信号转变成电信号，在示波器显示屏上显示出来(如图2所示).专题十三

│教师备用习题(1)若图2中示波器显示屏横向的每大格(5小格)对应的时间为5.00×10－2s，则圆盘的转速为________r/s.(保留3位有效数字)(2)若测得圆盘直径为10.20cm，则可求得圆盘侧面反光涂层的长度为________cm.(保留3位有效数字)图1图2专题十三

│教师备用习题【解析】(1)从图2可知圆盘转一圈的时间在横坐标上显示22格，由题意知图2中横坐标上每格表示1.00×10－2s，所以圆盘转动的周期是0.22s，则转速为4.55r/s(2)反光引起的电流图象在图2中横坐标上每次一格，说明反光涂层的长度L占圆盘周长的二十二分之一，＝1.46cm.【答案】(1)4.55

(2)1.46专题十四电学实验专题十四电学实验主干知识整合专题十四

│主干知识整合

一、电学量的测量物理量测量方法备注电流利用电流表测量

串联，读数＝指示的格数×精度＋估读

电压利用电压表测量

并联，读数＝指示的格数×精度＋估读专题十四

│主干知识整合

物理量测量方法备注电阻用多用电表测量

①读数＝指针指示数×倍率(指针指示在上端表盘中间附近位置较准)②“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置，调整的是表盘下边中间的定位螺丝；“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置，调整的是欧姆挡的调零旋钮．每变换一次挡位，都要重新进行欧姆调零

③作欧姆表使用时，表内电池的正极与黑表笔相连，负极与红表笔相连，无论是电压表还是电流表，电流总是从红表笔流进，从黑表笔流出专题十四

│主干知识整合

物理量测量方法备注电阻用电阻箱替代测量电阻的读数＝各挡位电阻值的累加

用伏安法测量

(U表示电阻两端电压，I表示通过电阻的电流)半偏法测电流表内阻、半偏法测电压表内阻调好满偏后，保持滑动变阻器滑片位置不变，以保持测量电路的电流或电压基本不变专题十四

│主干知识整合

物理量测量方法备注电源的电动势和内阻利用闭合电路欧姆定律求解

①方程组法：测出几组I、U的数据，建立E＝U＋Ir的方程组，可求出几组E、r值，最后取平均值

②图象法：建立U－I图象，从图中得出E、r值

专题十四

│主干知识整合

二、电学实验备考要点分类名称备考要点测量性实验测定金属的电阻率伏安法测量电阻的方法、螺旋测微器的使用及读数方法、电路的选择依据、电路的连线测定电源的电动势和内阻测量电路的选择依据、电路连接方法；用图象处理测量数据专题十四

│主干知识整合

分类名称备考要点探究性实验描绘小灯泡的伏安特性曲线伏安法测电阻的原理，伏安特性曲线的描绘方法、电路连线、变阻器的选择和使用设计型实验传感器的简单应用光电和热电转换及半导体光敏元件、热敏元件在电路中的控制作用、半导体元件的伏安特性曲线的描绘专题十四

│主干知识整合

三、控制电路的设计技巧1．滑动变阻器控制电路的方式有分压式和限流式两种，下列几种情况必须选用分压式接法：(1)要求被控制电路的电流(或电压)从零开始可连续调节时(如：测绘导体的伏安特性曲线等实验)；(2)被控制电路的电阻RL远大于滑动变阻器的最大值R0时；(3)实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时；(4)若采用限流式接法，电路中实际电压(或电流)的最小值仍超过电表量程或电器的额定值时．专题十四

│主干知识整合

2．若测量电路电流或电压没有要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且被控制电路的电阻RL与滑动变阻器的最大值R0接近或RL略小于R0，则应该采用限流式接法．测定电源的电动势和内阻实验必须采用限流式接法．四、电学仪器的选择技巧电学实验器材和电路选择的原则是安全、精确和方便，器材的选择与实验所用的电路密切相关，因此在选择器材前首先要根据实验目的和实验原理设计测量精确、安全可靠、操作方便的实验电路，再根据实验电路的需要选择器材．具体如下：1．电源的选择：一般可以根据待测电阻的额定电流或额定电压选择符合需要的直流电源．专题十四

│主干知识整合

2．电表的选择：一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表；根据待测电流的最大电流选择电流表；选择的电表的量程应使电表的指针摆动的幅度较大，一般应使指针能达到半偏左右，以减小读数的偶然误差，提高精确度．3．变阻器的选择：所选用的变阻器的额定电流应大于电路中通过变阻器的最大电流，以确保变阻器的安全；为满足实验中电流变化的需要和调节的方便，在分压式接法中，应选用电阻较小而额定电流较大的变阻器，在限流式接法中，变阻器的阻值不能太小．要点热点探究专题十四

│要点热点探究►探究点一测量性实验电学测量性实验的核心是电阻的测量，如定值电阻、电流表和电压表内阻、电源内阻的测量．电阻测量的基本原理是部分电路欧姆定律或闭合电路欧姆定律，具体测量的主要方法有伏安法、半偏法、替换法等．专题十四

│要点热点探究例1[2011·安徽卷](1)某同学使用多用电表粗略测量一定值电阻的阻值，先把选择开关旋到“×1k”挡位，测量时针偏转如图5－14－1所示．请你简述接下来的测量过程：①

；②

；③

；④测量结束后，将选择开关旋到“OFF”挡．(2)接下来采用“伏安法”较准确地测量该电阻的阻值，所用实验器材如图5－14－2所示．专题十四

│要点热点探究专题十四

│要点热点探究专题十四│要点热点探究其中电压表内阻约为5kΩ，电流表内阻约为5Ω.图中部分电路已经连接好，请完成实验电路的连接．(3)图5－14－3是一个多量程多用电表的简化电路图，测量电流、电压和电阻各有两个量程．当转换开关S旋到位置3时，可用来测量

；当S旋到位置

时，可用来测量电流，其中S旋到位置

时量程较大．专题十四

│要点热点探究专题十四│要点热点探究例1

(1)①断开待测电阻，将选择开关旋到“×100”挡②将两表笔短接，调整“欧姆调零旋钮”，使指针指向“0Ω”③再接入待测电阻，将指针示数×100，即为待测电阻阻值(2)如图所示(3)电阻1、2

1专题十四│要点热点探究【解析】(1)用多用电表测量电阻时，每一次更换挡位都要重新进行欧姆调零；(2)由于待测电阻约几百欧，比电流表的内阻大得多，故采用电流表内接的方法；(3)转换开关转到3时内部有电源，作欧姆表使用，故可以用来测量电阻；当需要测量电流时，应使电表通过较大的电流，故接1、2；当接1时，并联电路的总电阻更小，电表可以通过更大的电流．【点评】本题考查了多用电表的使用方法，使用多用电表的实验步骤，测量电阻时电流表内外接法的选择，电表的内部结构等．符合广东高考的考试方向．专题十四

│要点热点探究

[2011·浙江卷]为测量一电源的电动势及内阻．(1)在下列三个电压表中选一个改装成量程为9V的电压表．A．量程为1V、内阻大约为1kΩ的电压表V1B．量程为2V、内阻大约为2kΩ的电压表V2C．量程为3V、内阻为3kΩ的电压表V3选择电压表

串联

kΩ的电阻可以改装成量程为9V的电压表．(2)利用一个电阻箱、一只开关、若干导线和改装好的电压表(此表用符号V1、V2或V3与一个电阻串联来表示，且可视为理想电压表)，在虚线框内画出测量电源电动势及内阻的实验原理电路图．变式题专题十四

│要点热点探究

(3)根据以上实验原理电路图进行实验，读出电压表示数为1.50V时，电阻箱的阻值为15.0Ω；电压表示数为2.00V时，电阻箱的阻值为40.0Ω，则电源的电动势E＝

V、内阻r＝

Ω.例1变式题

(1)V3或C

6

(2)如图所示(3)7.5

10专题十四│要点热点探究专题十四│要点热点探究►探究点二探究性实验专题十四│要点热点探究专题十四│要点热点探究专题十四│要点热点探究专题十四│要点热点探究专题十四│要点热点探究专题十四│要点热点探究【点评】本题是电学探究性实验，测量方法相当于伏安法测电阻的外接法，利用电源能显示电流的特性是本题的关键．下面的变式题也是一道电学探究性实验题目．专题十四

│要点热点探究

某同学利用图5－14－6所示电路探究了电源在不同负载下的输出功率．(1)所得实验数据如下表，请在给出的直角坐标系上画出U－I的图象．变式题U/V1.961.861.8