2005 年高考最后冲刺前物理复习的疑难问题解答

四．实验题

近几年来实验考查的力度逐渐加强，实验题分数约占物理总分的 15%——20% ，有的实验题考查考生基本的实验能力和独立完成基本实验的能力，取材于《大纲》规定的实验内容，但又不拘泥于教材，并在此基础上深入考查学生对实验理论的深入理解和创新；有的要求考生设计简单的实验方案，或者是考查考生对于试题所给新的实验方案的理解程度，从而考查考生对所学理论和实验方法的灵活运用能力．下面我们将一些重点疑难问题再次提出来让大家回顾 .

疑难 1 、测量性实验有哪些 ? 如何处理？

【 解答 】 这类实验主要包括力学中的＂游标卡尽和螺旋测微器使用＂、 “ 测定匀变速运动的加速度 ” 、 “ 用单摆测重力加速度 ” ；热学中的 “ 用油膜法估测分子的大小 ” ；电学中的 “ 测定金属材料的电阻率 ” 、 “ 伏安法测电阻 ” 、 “ 万用表的使用 ” 、 “ 伏安法测电源电动势和内电阻 ” 和光学中的 “ 测定玻璃的折射率 ” 、 “ 用双缝干涉测光的波长 ” 等．可见，这部分实验以力学和电学实验为主．除此之外,我们高中所遇到的很多物理量,通过巧妙的设计都可以测出来,平时做题时要注意细心体会.例如: 用下面的方法可以测量物体的带电量．右图 21 中小球是一个外表面镀有金属膜的空心塑料球，用绝缘丝线悬挂于 O 点， O 点固定有一个可测量丝线偏离竖直方向角度θ的量角器， M 、 N 是两块相同的、正对着平行放置的金属板（加上电压后其内部电场可视为匀强电场）．另外还要用到的器材有：天平、刻度尺、电压表、直流电源、开关、滑动变阻器及导线若干．简要的实验步骤如下：（按要求完成相应的解答）

（ 1 ）用天平测出小球的质量 m ，按图中所示进行器材的安装，并用刻度尺测出 M 、 N 板之间的距离 d ，且使小球带上一定的电量

（ 2 ）连接电路（请在图中的虚线框内画出实验用的电路图，电源、开关已画出）

（ 3 ）闭合开关，调节滑动变阻器滑动片的位置，读出多组相应的电压表示数和丝线的偏转角度θ

（ 4 ）以电压 U 为纵坐标，以 _________( θ的函数 ) 为横坐标作出过原点的直线图线，可求出

图线的斜率 k

（ 5 ）小球的带电量 q=_______( 用 m 、 d 、 k 等物理量表示 )

【 答案 】 ： .

例如：如图 22 是用双缝干涉测光的波长的实验设备示意图．

    ⑴图中①是光源，⑤是光屏，它们之间的②、③、④依次是 ______ 、 ______ 和 ______ ．

    ⑵以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离

    A. 增大③和④之间的距离

B. 增大④和⑤之间的距离

    C. 将红色滤光片改为绿色滤光片

    D. 增大双缝之间的距离

    ⑶ 在某次实验中，已知双缝到光屏之间的距离是 600mm ，双缝之间的距离是 0.20mm ，单缝到双缝之间的距离是 100mm ，某同学在用测量头测量时，先将测量头目镜中中看到的分划板中心刻线对准某条亮纹（记作第 1 条）的中心，这时手轮上的示数如图 23 所示．然后他转动测量头，使分划板中心刻线对准第 7 条亮纹的中心，这时手轮上的示数如图 23 所示． 这两次示数依次为 _______mm 和 ______mm ．由此可以计算出这次实验中所测得的单色光的波长为 _______nm ．

【 答案 】 ： ⑴滤光片，单缝，双缝

⑵ B ⑶ 0.641 ， 10.293 ， 537

疑难 2 、验证性实验有哪些？如何处理？

【 解答 】 验证型实验主要是学生分组实验，如验证力的平行四边行定则，验证碰撞中的动量守恒、验证机械能守恒定律等．可见，这部分实验均与物理定律相关，以力学实验为主．这些定律在得出时，一般都有相关的演示实验，从感性上给学生留下一定的印象．分组实验的目的主要是让学生通过自己动手，感知定律的正确性，为应用这些定律解决物理问题打下一定的基础．近几年高考中，深化了对验证性实验的考查，并对实验器材进行了改进，既灵活又实用．同时，打点计时器作为该部分重要的基本仪器，也是命题的热点．在复习时，考生也要注意到 “ 验证动量守恒定律 ” 是高考中一直没有成功命题的实验．

例如：有甲、乙两辆小车，质量分别为 m 1 = 302g , m 2 = 202g , 甲车拖有纸带，通过电火花计时器记录它的运动情况．乙小车静止在水平桌面上．甲小车以一定的速度向着乙小车运动，跟乙发生碰撞后与乙粘合在一起共同运动．这过程中电火计时器在纸带上记录的点迹如图 24 所示，在图上还标出了用刻度尺量出的各点的数据，已知电火花计时器的打点频率为 50Hz.

从纸带上的数据可以得出：两车碰撞过程经历的时间大约为 _______.( 结果保留一位有效数字 )

•  碰前甲车的动量大小为 ---__________kg · m/s, 碰后两车的总动量为 ---__________kg · m/s ．（结果保留三位有效数字）

•  两车碰撞过程中，两车的总动量如何变化？

答： _____________________________________________________________.

【 答案 】 ：（ 1 ） . （ 2 ） ， . （ 3 ）在误差允许的范围内，保持不变 .

疑难 3 、研究性实验有哪些？如何处理？

【 解答 】 研究型实验包含大量的演示实验和一部分学生实验 , 如研究平抛物体的运动、电场中等势线的描述、描述小灯泡的伏安特性曲线、研究电磁感应现象、用游标卡尺观察光的衍射现象等．这类实验大多为定性实验，目的是使学生明白一种物理规律．因此，这类实验和物理理论、物理原理有着密切的关系，应在掌握这些实验的目的、原理实验操作、注意事项和误差分析，以起到对理解规律的促进作用．

利用如图 25 所示的装置可测量弹簧的劲度系数 . 一小平面镜 B （可视为一点）数值 固定在物块 P 上，它们的总质量为 m ，现将 P 紧靠着直立的弹簧上端，用插销 K 固定，此时弹簧处于自然长度，从固定的点光源 S 发出的光经过平面镜反射后在竖直标尺的 A 点形成一小光斑 . 松开插销 K ，发现最终小光斑稳定在标尺上某点，该点到 A 点的距离为 h ，已知点光源 S 与平面镜的水平距离为 L 0 ，标尺与平面镜的水平距离为 L ，求该弹簧的劲度系数 .

【 解析 】 由平面镜成像规律可找到 s 的像点 s ′，作出光路图，如图 26 ，由△ ～△ 可得：

松开插销 K 后，弹簧下降Δ x ，镜子在 点，光斑在 点，

△ ～△ 可得：

联立得：

弹簧的劲度系数为 ，综合上述得： .

以上几种弹簧劲度系数的方法设计巧妙，事实上测量弹簧劲度系数的方法很多，同学们在平时的做题中多加注意，这些设计往往综合应用所学物理知识解决实际问题，对培养创新能力很有帮助．

疑难 4 、如何解答设计型、开放型试题？

【 解答 】 设计型实验是指根据现行物理大纲的要求，在学生掌握的基本实验原理的基础上，应用基本的测量仪器自行设计实验方案的实验．他涉及到对实验原理的再认识和加工，实验器材的选择，实验步骤的安排，对实验数据的处理及自己进行误差分析等．设计实验能综合考查学生运用知识的能力和创造能力．

物理实验的开放性主要反映在实验思想上有更大的自由度，如实验仪器使用的兼容性、实验原理的灵活性、实验方法的创新性等．物理实验的开放性问题，对实验仪器的性能和用途要有充分认识，对实验原理的理解要全面深刻，应多加思考教学实验和生活初中相联系的问题，并对每个实验可能派生的 “ 支实验 ” 也要逐一推敲．应学会对实验方法及步骤的设计，学会把 “ 小量 ” 进行放大测量、把直接测量转化为间接测量、把复杂设计分化为多个简单设计，总之，不能墨守陈规，要善于创造性思维．

例如： 有一干电池组，电动势约 3V ，现在准确测定其电动势，备有下表器材

(1) 除导线和开关外 , 还应选择的实验器材的代号是 --_________________.

(2) 画出能最准确测定出该电池电动势的电路图

答案 : （１） 、 、 、 ．

点评：本实验是以课本实验为基础，将 代替电压表 ，而且这样的设计合理，更准确．其中第一个电路图还可以准确地测电源的内阻