關(guān)于這篇高考物理實(shí)驗(yàn)試題的分析,希望大家認(rèn)真閱讀,好好感受,勤于思考,多讀多練,從中吸取精華。
一、 近年高考物理實(shí)驗(yàn)試題的特點(diǎn)與分析
筆者通過(guò)對(duì)近七年全國(guó)高考物理實(shí)驗(yàn)試題的分析后認(rèn)為:試題已由側(cè)重考查實(shí)驗(yàn)儀器的使用、基本操作等基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Τ鴤?cè)重考查實(shí)驗(yàn)原理的理解、實(shí)驗(yàn)方案的選擇、實(shí)驗(yàn)方法的靈活應(yīng)用等更高層次能力的要求轉(zhuǎn)變;加大了設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題目的比重,尤其是電學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)性題目;從各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的考查情況來(lái)看:電學(xué)實(shí)驗(yàn)考查的頻率最高,其次是力學(xué)實(shí)驗(yàn)。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
1.基本儀器的使用仍是考查的基礎(chǔ)
比如常用于力學(xué)實(shí)驗(yàn)中的游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器的使用在考試中出現(xiàn)的頻率較高;而對(duì)于其他常見(jiàn)儀器:刻度尺、天平、秒表、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、彈簧秤、溫度計(jì)等,出現(xiàn)的幾率較少,但也需掌握其規(guī)范、安全的使用方法。對(duì)于掌握的程度,不能僅僅停留在會(huì)讀數(shù),而需理解其實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法,能獨(dú)立運(yùn)用和有所創(chuàng)新。如應(yīng)用在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的電流表(內(nèi)接法和外接法),滑動(dòng)變阻器(限流式和分壓式)就有著極多的變化,通常是根據(jù)這些實(shí)驗(yàn)儀器的特點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)原理的變化,設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)。
2.重視對(duì)實(shí)驗(yàn)操作能力的考查
考查方式如實(shí)驗(yàn)步驟的排序、糾錯(cuò)、補(bǔ)漏、實(shí)驗(yàn)誤差的排除、錯(cuò)誤的糾正等都與實(shí)驗(yàn)的實(shí)際操作過(guò)程緊密相關(guān),學(xué)生的實(shí)際操作能力都能從其答題情況上得以體現(xiàn)。如2001年全國(guó)理科綜合試卷考查了電流表內(nèi)阻測(cè)量的實(shí)物圖連接,2003年全國(guó)理科綜合I試卷考查了電阻測(cè)量的實(shí)驗(yàn)電路,2005年全國(guó)理科綜合I試卷考查了測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)電路等。
3.加強(qiáng)了對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理能力及實(shí)驗(yàn)的多種思維方式的考查
這是對(duì)學(xué)生較高層次的考查,要求學(xué)生能根據(jù)自己學(xué)過(guò)的物理知識(shí)和有關(guān)的物理方法(列表法、圖象法、平均值法等)得出相應(yīng)的結(jié)論。如2002年全國(guó)理科綜合Ⅰ試卷第29題是用驗(yàn)證玻意耳定律的儀器測(cè)得的物理量求出大氣壓強(qiáng)Po的公式,又如在2003年全國(guó)理科綜合Ⅰ試卷有關(guān)電阻測(cè)量的考查中要求用所給圖的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行電阻阻值的計(jì)算,都是此類性質(zhì)的考查。
4.電學(xué)實(shí)驗(yàn)仍然是考查的重點(diǎn)
《考試說(shuō)明》指出:實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Πí?dú)立完成實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ軌蚋鶕?jù)要求靈活運(yùn)用已學(xué)過(guò)的物理知識(shí),實(shí)驗(yàn)方法和基本的實(shí)驗(yàn)儀器,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并處理相關(guān)的實(shí)驗(yàn)問(wèn)題。電學(xué)實(shí)驗(yàn)由于其具備開(kāi)放性、設(shè)計(jì)性、探究性、靈活性和思想性等多個(gè)維度考查功能,能夠較好地考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ΑH缭陔妼W(xué)實(shí)驗(yàn)中伏安法測(cè)電阻是最基本的實(shí)驗(yàn),閉合電路歐姆定律是伏安法測(cè)電阻的知識(shí)基礎(chǔ),通過(guò)考查這類實(shí)驗(yàn),能夠很好地考查學(xué)生對(duì)電學(xué)知識(shí)的掌握程度。另外,電學(xué)實(shí)驗(yàn)變換無(wú)窮。從內(nèi)容上看:電流表的內(nèi)接法和外接法,滑動(dòng)變阻器的限流式和分壓式,電路的組合和數(shù)據(jù)的處理、誤差分析等,都可以進(jìn)行太多的變換,形成新的實(shí)驗(yàn);從考查實(shí)驗(yàn)方法的角度看:電阻的測(cè)量常用到比例法、半偏法、替代法等物理方法,從任何一個(gè)角度進(jìn)行考查,在原有實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上都會(huì)出現(xiàn)一個(gè)新的題型。
應(yīng)當(dāng)引起足夠重視的是,近年來(lái),有關(guān)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的試題已逐漸成為考查的重點(diǎn)。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Ω邔哟蔚囊,能有效考查學(xué)生靈活運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)的能力及實(shí)踐操作能力,體現(xiàn)了素質(zhì)、創(chuàng)新的主題,是高考命題較具活力的領(lǐng)域。
二、 由典型高考實(shí)驗(yàn)試題試析設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)
例1(2004年全國(guó)高考理科綜合):實(shí)驗(yàn)室有一電壓表,量程為150mV,內(nèi)阻約為150,現(xiàn)要將其改裝成量程為10mA的電流表并進(jìn)行校準(zhǔn)。為此,實(shí)驗(yàn)室提供了如下器材:干電池E(電動(dòng)勢(shì)為1.5mV),電阻箱,滑動(dòng)變阻器R,電流表(有1.5mA、15mA、150mA三個(gè)量程)及開(kāi)關(guān)S。
對(duì)電表改裝時(shí)必須知道電壓表的內(nèi)阻。可用圖1所示的電路測(cè)量電壓表的內(nèi)阻,在既不損傷儀器又能使精確度盡可能高的條件下,電路中的電流表應(yīng)選量程________。若合上S,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器后測(cè)得電壓表讀數(shù)為150mV,電流表的讀數(shù)為1.05mA,則電壓表內(nèi)阻Rmv為_(kāi)_______。(取三位有效數(shù)字)
解析:
(a)由題可知,電壓表量程為150mV,內(nèi)阻約為150,則電壓表的滿偏電流約為=1.0mA,根據(jù)題意要求既不損傷儀器又能使精確度盡可能高,則電流表應(yīng)選擇量程為1.5mA。
(b)閉合S后,要測(cè)電壓表的內(nèi)阻,可用電壓表測(cè)量自身電壓,電壓表讀數(shù)為150mV,電流表讀數(shù)為1.05mA,則電壓表內(nèi)阻為Rmv==143。
教學(xué)評(píng)析:這是一道相對(duì)簡(jiǎn)單一些的設(shè)計(jì)性電學(xué)實(shí)驗(yàn)題?疾榱擞嘘P(guān)伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)中電表量程的選擇問(wèn)題。此題中電壓表充當(dāng)了兩個(gè)角色:既是電壓表又是被測(cè)電阻,我們知道電壓表是將電壓測(cè)量轉(zhuǎn)換為電表電流和電表電阻的乘積,即U=ⅠVRV,了解了這些知識(shí)后就可以把已知電阻的電壓表視為電流表來(lái)使用。本題剖析了實(shí)驗(yàn)儀器的設(shè)計(jì)原理,突出了實(shí)驗(yàn)儀器的靈活性知識(shí),考查了學(xué)生的遷移能力和變換能力。
例2(2005年全國(guó)高考理科綜合):測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)E及內(nèi)阻r(E約為4.5V,r 約為1.5)。
器材:量程3V的理想電壓表,量程為0.5A的電流表(具有一定的內(nèi)阻),固定電阻R=4,滑動(dòng)變阻器R',開(kāi)關(guān)S,導(dǎo)線若干。
(1)畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖,圖中每個(gè)元件需用題中給出的符號(hào)或字母標(biāo)出。
(2)實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)電流表讀數(shù)為Ⅰ1時(shí),電壓表讀數(shù)為U1;電流表讀數(shù)為時(shí)Ⅰ2,電壓表讀數(shù)為U2,則可求出E=_______ ,r=________。(用Ⅰ1、Ⅰ2、U1、U2及表示)
(a)由題中已知電壓表的量程為3V,而電源電動(dòng)勢(shì)E約為4.5V,電壓表量程小于電源電動(dòng)勢(shì),所以電壓表不能直接接到電源兩端,故需要在教材原理實(shí)驗(yàn)電路圖的基礎(chǔ)上再串聯(lián)定值電阻,作為保護(hù)電阻,以增大內(nèi)阻減小路端電壓。
(b)內(nèi)接法和外接法的選。侯}目中說(shuō)明了電流表具有一定的內(nèi)阻,一般情況下其與電池的內(nèi)阻為同一數(shù)量級(jí),若采用圖2所示電路,電流表內(nèi)阻未知,無(wú)法計(jì)算。
(c)分壓式和限流式的選。侯}目中滑動(dòng)變阻器的作用是控制電路中的電流,所以應(yīng)采用限流式。
綜合分析可知電路采用限流式、內(nèi)接法,如圖3所示。根據(jù)閉合電路歐姆定律可得:
E=U1+Ⅰ1(R+r)
E=U2+Ⅰ2(R+r)
教學(xué)評(píng)析:這是一道有一定難度的設(shè)計(jì)性電學(xué)實(shí)驗(yàn)題,源于教材但又高于教材,需要打破思維定勢(shì)分析解決此題。對(duì)于給定的器材進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì),才能求得電源電動(dòng)勢(shì)及其內(nèi)阻。
實(shí)際上,上述兩題都涉及到了儀器的合理選取、使用問(wèn)題,儀器的選取、使用關(guān)系到設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的成敗,因此,應(yīng)特別引起注意。概括起來(lái)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
(1)安全性:主要指選用的實(shí)驗(yàn)儀器在使用時(shí)不能損壞,保證實(shí)驗(yàn)正常進(jìn)行。如電流表和電壓表不能超過(guò)允許的最大量程,通過(guò)用電器和滑動(dòng)變阻器及電源的電流不能超過(guò)其額定電流值等。
(2)精確性:選用的實(shí)驗(yàn)器材應(yīng)盡可能地減小實(shí)驗(yàn)誤差,精確度要高。如在選用的電流表和電壓表不超過(guò)量程的條件下,盡可能使儀表指針偏轉(zhuǎn)角度要大(超過(guò)2/3量程)。對(duì)于歐姆表的選用,則要求指針最好在中間刻度附近的倍率檔位。若在實(shí)驗(yàn)要求中不考慮電源內(nèi)阻和電流表內(nèi)阻的影響,或不考慮電壓表的分流作用,則選用的電源及電流表的內(nèi)阻應(yīng)盡量小,或電壓表的內(nèi)阻盡量大。
(3)方便性:實(shí)驗(yàn)儀器的選擇應(yīng)便于操作,選用盡量少的實(shí)驗(yàn)儀器做最成功的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)方案。如使用滑動(dòng)變阻器不僅要考慮滿足額定電流條件,還應(yīng)考慮到接入的電阻是否能夠有效并且方便地調(diào)節(jié)被測(cè)電路的電流和電壓,使數(shù)據(jù)成線性變化。
(4)可行性:實(shí)驗(yàn)方案中對(duì)所選用的器材要易于配置,不能脫離實(shí)際,不能超越現(xiàn)有條件。
縱觀近年的全國(guó)高考物理實(shí)驗(yàn)試題,測(cè)試目標(biāo)明確,很好地體現(xiàn)了《考試大綱》的要求,充分滲透著創(chuàng)新意識(shí),靈活、新穎的試題設(shè)置科學(xué)、規(guī)范,考查的內(nèi)容有較為合理的覆蓋面和比例,體現(xiàn)了運(yùn)用已學(xué)知識(shí)解決新問(wèn)題的能力考核要求,起到了很好的示范導(dǎo)向作用?梢灶A(yù)見(jiàn),隨著我國(guó)普通高中課程改革的穩(wěn)步推進(jìn),重視理論聯(lián)系實(shí)際,重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)踐探究能力的考查,尤其是設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的考查,將會(huì)成為高考內(nèi)容改革的熱點(diǎn)。
小編為大家整理的高考物理實(shí)驗(yàn)試題的分析就到這里了,希望大家認(rèn)真閱讀,祝大家學(xué)業(yè)有成。
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