谈高考物理实验复习策略

PAGEPAGE8高考物理实验复习的策略和方法延安市实验中学白彩霞物理学是典型的实验科学，物理实验题是最具活力与创造力的测试题型，是高考物理的热点内容。也就是高考复习备考的重要内容，下面就我们在高考物理实验复习备考中的策略和方法与各位同仁进行交流。一、近几年高考物理实验的考试情况1．从实验考查的目标来看实验考试的目标已从“实验操作、实验观察、实验设计”的考查演变到了“科学探究”过程的考查和实验迁移能力的考查。近几年物理实验考查的重点和热点：（1）重视对基本仪器使用的考查。（2）重视对基本实验原理和实验方法的考查。（基本方法例如：控制变量法、图像法、逐差法求平均值、等效替代法等）（3）重视对实验操作和实验步骤的考查。（4）重视对实验现象的分析、数据记录、数据处理、误差分析的考查。（5）重视对学生综合实验能力和物理思维方法的考查。（例如：利用基本原理、方法进行创新、设计实验的能力）2．从实验在卷面上的分值来看物理实验在“理综考试”中是必考、分值较高的一块内容。3．从物理实验考试的区分度和学生得分情况看物理实验考试的区分度很好。有关统计资料表明，高考实验的难度系数很低，对全体考生都有较好的区分度。大约有10%的考生不得分，有60%的考生得分还不到实验题分值的一半。可见，一方面是高考对学生实验能力的要求提高，而另一方面是学生的得分较低。那么，高考复习中怎样进行实验复习，才能收到良好的复习效果呢？我们通过对《课标》、《考纲》和近几年高考实验试题的研究，可以看出，复习好基本内容、基本原理和基本方法是前提。提高学生的综合实验能力是根本。二、高考物理实验复习的策略：抓好基础、抓好落实，提高能力。（一）狠抓实验基本知识的复习，掌握基本技能和基本方法1、知道有效数字的概念，会用有效数字表达直接测量结果。2、重视基本实验仪器的复习。【如：刻度尺、打点计时器、秒表、游标卡尺、螺旋测微器、弹簧秤、天平、多用电表、电压表、电流表、电阻箱、滑动变阻器等】。要掌握其构造原理、使用方法、选取量程、主要参数、读数等。特别是读数，反复练，反复讲，直到学生掌握。要明确哪些基本实验仪器是需要估读，哪些是不需要估读。3、加强学生实际操作训练实物连线、实验步骤排序、纠错、补漏，实验误差的排除、错误的纠正等。这些都是实际操作的全真模拟，如果学生没有动手做过这些实验就不可能答好这些问题。复习中，我们把仪器拿进教室，让学生重温实验的实际操作，要求学生在做实验时应该做到：对每一个实验都清楚要测量哪些物理量，如何操作。不仅要懂得每一步的操作，而且要理解为什么要进行这一步操作，哪些操作可以代替，哪些顺序可以颠倒。4、重视学生对实验的思想方法及实验原理的深刻理解和熟练掌握实验原理是实验的核心，实验方法、实验步骤、仪器的选择乃至误差的分析等一切与实验有关的问题都是从实验原理中引申派生出来的。紧紧抓住了实验原理，也就容易明白并记住实际操作过程中的一些规定、要求和注意事项。例如,高考中的设计性实验,对学生综合运用所学知识的能力和创新能力的要求比较高，但是它所用器材、原理、方法都渗透在学生实验、演示实验或课本知识中，在设计、操作实验时，只是要求学生将它们创造性地结合，这虽然不是课本上的实验，但用到的全是已学过的知识和使用过的器材，如果学生能深刻理解类似实验的原理、设计方法，能把所学的知识综合运用，是不难解决的。因此，我们在实验复习中，有意识地强化对实验原理、实验方法的理解，使学生在实验思路上触类旁通，适应高考对考生实验能力考查的要求。5、加强学生对实验数据的分析处理能力的训练对实验数据进行正确的处理，从而得出正确的实验结果，是实验全过程的一个重要的环节。主要有三个方面：（1）分析推理：能够根据自身的实验知识和题目给定的条件，对实验问题进行逻辑推理和论证，得出正确的结论或作出正确的判断，并能把推理过程正确的表达出来。（2）数据处理方法：根据数据画图象，根据图象推理论，求平均值，列表法、描迹法等。同时，在数据处理中，还必须加强学生应用数学处理物理问题的能力培养。（3）误差分析：在实验中，让学生明白产生误差的原因很多。系统误差是实验原理不完善而引起，因而要从原理和仪器本身去分析。如：伏安法测电阻。偶然误差是因某种偶然因素而产生的，应通过多次实验取平均值来排分析。误差虽然在高考中要求不是很高，但通过误差分析可加深学生对实验本身的深入理解，同时也培养了学生的观察能力、发现问题的能力和分析解决问题的能力。鉴于近几年来“理综”高考试题中出现的物理实验题，与教材中的实验相比具有知识的变通性要求高，对能力考查层次的提高，对实验原理和方法的理解逐渐深入的实情，我们在实验复习中不是只把实验内容简单地“过”一遍，而是从不同的角度进行思路的拓展，确实帮助学生构建起一定的实验系统，形成现实的应变能力。（二）注重培养学生迁移、转换知识的能力1．在基本测量仪器的复习中，通过联想的方法提高学生的应变能力我们知道，物理学是以实验为基础的科学，“题”与“实验”是融在一起的。让学生通过“议题”的方法尽量把那些可以当作测量原理、测量方法的题目与实验联系起来，这样可以使学生的实验思路开阔起来，也可以使他们在以后的复习中遇到这类习题时就会主动与实验联想起来，从而迅速把握实验的方向。例如，在基本仪器的复习后提出，基本测量仪器有哪些？有几个是直接测量？更多的物理量怎样测量？例1：在复习打点计时器时，我们以设问的形式，有意识地进行思维的拓展。（1）打点计时器的纸带记录了什么物理量？（2）通过打点计时器的纸带可以算出什么物理量？各量是怎样计算的？（3）请你用联想的方法拓宽思路：利用打点计时器，我们还可能测出哪些物理量？分析：（1）打点计时器的纸带记录了物体运动的时间、运动的位置和运动的位移。（2）通过纸带可以计算匀变速运动物体的加速度、在某时刻的速度和某段时间内的平均速度。计算加速度时，利用做匀变速运动的物体在相邻的相等时间间隔内的位移差，其中T是时间间隔为了充分利用数据和减小误差，采用逐差法从所给的纸带中计算，所用公式为。计算瞬时速度时，利用在匀变速运动中某段时间内的平均速度等于这段时间中点时刻的瞬时速度，即：。发散联想：①打点计时器的纸带可以反映出运动学的所有物理量（初速度、末速度、加速度、时间、位移）。②如果把它与牛顿第二定律结合起来考虑，可以求出力F。③如果把它与动能定理结合起来考虑，可以求出合外力做的功。④如果把它与动量定理结合考虑可以求出合外力的冲量。⑤如果把打点计时器置于竖直方向使用，则可以得到重力势能的变化量或动能的变化量。⑥用可以应用于许多物理题的解答。如局部的闪光照片记录的自由落体运动、平抛运动，许多有“等时间间隔”的匀变速问题等。它们大多是“只知局部求全局”的情境，这类题目尽管带些迷惑性，但只要把握了这种特征，也就不足为怪了。可见，不可小看打点计时器的打的纸带，一旦把它本身所反映的运动学各物理量与“力和运动”、“功和能”、“冲量和动量”结合起来考虑时，可以包含许多信息。以此提高学生的能力。2．在对基本实验的复习中，用类比的方法拓展思维的空间例：复习“测电源的电动势和内电阻”后，提出问题：要测给定电源的电动势和内阻，（1）只给出了一块电流表，一个电阻箱（或两个定值电阻），两个电键，能否测出E和r？（2）只给出了一块电压表，一个电阻箱（或两个定值电阻），电键，能否测出E和r？学生无非考虑这样几个问题即可将此题回归到教材中的实验题：（1）在原电路上做何改动？（2）在列式计算上做了怎样的改动？（3）数据的处理方法有哪些？（4）怎样使用可以减小测量误差？分析：（1）电阻箱（或两个定值电阻）能代替原实验中的“滑动变阻器和电压表”得到外电压。（2）电阻箱（或两个定值电阻）能代替原实验中“滑动变阻器和电流表”得到流过电源的电流。（3）可以做变为作图像，斜率为，截距为，将变为，作图像，截距为，斜率为。总结：真正理解了实验的原理，知道只要“测出”两组以上外电压和流过电源的电流，就能得到电动势和内阻：3．从设计测量某个物理量的实验入手培养和提高学生的实验素养分析处理这类实验时，关键在于先设法确定测量这个物理量的原理，把物理实验问题转化为物理理论进行分析。例4：请设计一个测动摩擦因数的实验。分析：由公式可知，要测定动摩擦因数，应该设法测出滑动摩擦力和正压力。测量力可以直接用弹簧秤，滑动摩擦力则必须在物体的相对运动中进行测量。这样，可根据物理规律设计相应的方案进行测量。（1）利用“力和运动”中动平衡的原理设计实验（教材中的实验）。（2）利用“力和运动”中静平衡的原理设计实验。（3）利用“力和运动”中的非平衡态（如匀加速直线运动）的有关原理（如牛顿第二定律）设计实验。（4）利用“功能关系”的思路设计实验（如用）。总结：从这个实验的设计中也可以看出，实验能力的增强是建立在平时对物理概念和规律的理解和应用的基础上，通过知识的重组、转换、迁移快速把握和解决问题的途径，许多初看似乎综合性比较高或相对来说比较新颖的物理实验都可以通过这种方法来突破。可见，知识和方法的有机结合就形成了解决问题的能力。4．从常见实验基本方法入手开阔学生的实验思路问题：运用“等效替代法”的实验有那几个？用近似替代法的实验有那几个？用累积法的实验有那几个？用控制变量法的实验有那几个。（1）互成角度的两个共点力的合成实验”是等效替代法（2）电阻的测量可用等效替代法来完成：①伏安法测量电阻时是用相近的电流（或电压），替代真实的电流（或电压）；②“半偏法”测量电流表、电压表的内阻时，用改变后的电流（电压）近似替代原来的电流（电压）。思考：那么，如何减少“近似替代法”中的实验误差呢？显然，只要抓住“近似替代法”的实验原理，不难回答这个问题。仿此，我们还可以用控制变量法、累积法、图像法等来设计物理实验。5．运用程序思维法化解难点，提高学生的逻辑推理能力电学实验，学生向来感到难以驾驭，根据实验的具体要求，运用程序思维法把整个实验题分解成有机的几部分分别进行突破是帮助学生把握思路、顺利解决问题的好方法。例5：有一待测的电阻Rx，其阻值约在40Ω～50Ω之间，实验室准备用来测量该电阻值的实验器材有：电压表V（量程0～10V，内电阻20kΩ）；电流表A1（量程0～50mA，内电阻约20Ω）；电流表A2（量程0～300mA，内电阻约40Ω）；滑动变阻器R1（最大阻值为20Ω，额定电流为1A）滑动变阻器R2（最大阻值为300Ω，额定电流为0．1A）直流电源E（电动势为9V，内电阻约为0．5Ω）开关及若干根供连线用的导线。实验要求电表读数从零开始变化，并多测出几组电流、电压值，以便画出I-U的关系图线，为了实验能正常进行，减小测量误差，还要求滑动变阻器便于调节。（1）电流表应选用____________；（2）滑动变阻器应选用____________；（以上均填实验器材的代号）（3）请在图8的方框内画出实验的电路图。分析：（1）测Rx时无论采用外接法还是内接法，要多测几组数据时，当在这部分电路中加上的电压约达到9V时，流过电流表的电流均达到100mA以上。电流表应该选用A2。（2）从题中的条件“实验要求电表读数从零开始变化，并多测出几组电流、电压值，以便画出I-U的关系图线”可见，电路宜采用分压接法，由于滑动变阻器R1的额定电流大，且其每圈的电阻小，在滑动变阻器的滑片滑动过程中，其电阻变化中连续性好，故选取R1比较好。由此即可画出图中下面的虚线框所示的部分。（3）由图9可见，因为，故应该采用外接法（即图10中上面的虚线框所示的部分）。由此，我们可以顺利地画出电路图如图10所示。6．抓住实验原理，把握整体思路，突破实验题中设置的障碍有些实验题，学生看到题文后，无法下手。其根本原因，在于未能把握实验设计的缘故。对于这种题型，我们要告诉学生，认真阅读全文，仔细体会涉及的整体思路，在弄清实验原理的基础上理清头绪，求得问题的解决。例6：用如图所电路测量量程为V的电压表的电阻Rv约为900Ω，某同学测量步骤是：①按照电路图正确连测量电路，将滑动变的滑片移到最右端，电阻箱的阻值调到最大。②合上开关S1和S2，调节滑动变阻器R1片位置，使得电压表的指针指到满刻度。③合上开关S1，断开开关S2，调节电阻箱电阻值和滑动变阻器R1的滑片位置，使电指针指到满刻度的一半。④读出电阻箱接入电路中的电阻值R，即压表电阻RV的大小。可供选择的实验器材有：A．待测电压表：量程为800mV，内阻约900ΩB．滑动变阻器：最大阻值200Ω，额定电流1AC．滑动变阻器：最大阻值10Ω，额定电流2AD．电阻箱：最大阻值9999．9Ω，阻值最小改变量为0．1ΩE．电阻箱：最大阻值99．9Ω，阻值最小改变量为0．1ΩF．电池组：电动势约12V，内阻约1ΩG.电池组：电动势约为4Vh．导线和开关等。按照这位同学设计的实验方法，回答下列问题：（1）为了使测量比较准确，除了电池组、导线、开关和待测电压表外，从上述器材中还应选用的器材是（用器材前的序号字母表示）_______。（2）在上述实验步骤中，有遗漏或错误的步骤，请改于下面_______。（3）用上述方法测出的电压表内阻RV的测量值R测和真实值R真及测量误差，下列说法中正确的是（）A．R测>R真B．R测〈R真C．若RV越大，测量值R测相对于真实值R真的误差就越大D．若RV越大，测量值R测相对于真实值R真的误差就越小分析：这个实验题，只要在认真阅读题文的情况下，才能发现实验的设计思想是“半偏法”：用“改变后的电压替代原来的电压”的“等效替代法”来测量电压表的内阻RV。抓住了这个关键，问题就迎刃而解了：（1）滑动变阻器的阻值要远小于电阻箱的阻值，故要选C.D.F.（2）第③步中有遗漏或错误，应改成：合上开关S1、断开开关S2，保持R1的滑片不动，调节R的阻值，使电压表的指针半偏。（3）断开S2后，并联电路部分的电阻变化越小，并联电路部分的电压越稳定，测量值R测相对于真实值R真的误差就越小。7、设置实验