解析2006高考理综物理实验题

 
　　2006全国高考理综第22题均为物理实验题，分析理综全国卷I、全国卷II、全国卷III中的物理实验题，均突出考查了学生的科学实验素养，考查了学生对物理实验原理、实验方法的迁移创新能力。下面结合三份全国高考理综物理实验题，谈谈在物理教学中如何重视培养学生对基本实验的操作能力，如何培养学生设计实验的能力。
 
　　1、全国高考理综物理实验题所考查的知识　　2006年高考理综全国卷Ⅰ（浙江卷）、全国卷Ⅱ（黑龙江）、全国卷Ⅲ（四川卷）的物理实验题均为第22题，且均为两个小题，所考查的知识点列表如下：
 
试题 考查的内容 分值 涉及的知识与能力
全国卷Ⅰ（浙江卷） 第1小题 研究双缝干涉现象 5分 基本的操作能力
 第2小题 设计实验测量电压表的内阻 12分 并联电路的分流原理，伏安法测电表的内阻
全国卷Ⅱ（黑龙江） 第1小题 选择测量小灯泡伏安特性曲线的电路 6分 滑动变阻器的分压式接法，安培表内外接法的选择
 第2小题 设计并表述测量玻璃砖折射率的实验过程 11分 用文字表述基本实验的操作过程
全国卷Ⅲ（四川卷） 第1小题 设计测定重力加速度的方法 12分 设计不同的方法测定重力加速度
 第2小题 测金属的电阻率实验中的读数及直径的测量方法 5分 基本读数与累积法测量金属丝的直径

 
　　由上表可知，三份高考理综物理实验题中均有一小题考查了学生的基本操作与基本仪器的读数问题，而另一小题则突出考查了学生设计并表述实验过程的能力。如设计实验测量电压表的内阻，设计并表述测量玻璃砖折射率的实验过程，设计测定重力加速度的多种方法，这些实验能够很好地考查学生运用物理原理设计实验的创新能力，具有较强的选拔功能。
 
2、赏析2006高考理综物理电学实验题　　[全国卷I]（浙江、河北、河南、山西、海南）　　（1）利用图1中装置研究双缝干涉现象时，有下面几种说法：

　　A．将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄　　B．将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽　　C．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽　　D．换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄　　E．去掉滤光片后，干涉现象消失　　其中正确的是____________。
 
 解析：该题能够考查学生是否真正做过这个实验，在研究双缝干涉现象时根据双缝干涉条纹宽度的公式，就要得到选项ABD正确。也有不少考生认为去掉滤光片后干涉现象消失，其实去掉滤光片后干涉现象根本不会消失，只不过干涉条纹变成是中央白色旁边彩色的条纹。　　 （2）现要测量某一电压表Ｖ的内阻。给定的器材有：待测电压表Ｖ（量程2V，内阻约4kΩ）；电流表mＡ（量程1.2mA，内阻约500Ω）；直流电源E（电动势约2.4V，内阻不计）；固定电阻3个：R1=4000Ω，R2=10000Ω，R3=15000Ω；电键S及导线若干。
 要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半。
 I．试从3个固定电阻中选用1个，与其它器材一起组成测量电路，并在虚线框内画出测量电路的原理图。（要求电路中各器材用题中给定的符号标出。）　　II．电路接通后，若电压表读数为U，电流表读数为I，则电压表内阻Rv=_________。
 
　　解析：由于电表本身也是电阻，所以它的测量方法也就是电阻的测量方法，方法非常多。比如在用伏安法测一般电阻时，实验的理论是存在缺陷的，我们经常要分析电流表内接与外接而引起的系统测量误差，但是在用伏安法测电表的内阻时，也就谈不上所谓的内接法与外接法，在测量的原理上也就不存在内、外接法中所提到的系统原理误差。该实验中如果只把电压表与电流表相串联接入电路，经过估算发现电压表读数过大而电流表读数太小，因此可以在电压表两端并联一个固定电阻R1。接入R1后两电表指针偏转均超过其量程的一半，R1起到“一箭双雕”的作用。具体解答如下：
　　
 
 [全国卷II]（黑龙江、吉林、广西）　　 （1）现要测定一个额定电压4V、额定功率1.6W的小灯泡（图中用×表示）的伏安特性曲线.要求所测电压范围为0.1V～4V.　　 现有器材：直流电源Ω(电动势4.5V，内阻不计)，电压表(量程4.5V，内阻约为4×104Ω)电流表 A1(量程250mA，内阻约为2Ω)，电流表A2（量程500mA，内阻约为1Ω），滑动变阻器Ω（最大值约为30Ω），电键Ω，导线若干. 　　如果既要满足测量要求，又要测量误差较小，应该选用的电流表是_________，下面两个电路应该选用的是_________

 解析：该题是典型的滑动变阻器的分压式接法，在测量小灯泡的伏安曲线时，根据估算通过小灯泡的额定电流应该选用的电流表是A2 。在伏安法测量过程中，由于电压表的内阻远远大于电流表的内阻，因此应该选择电流表外接法即选择甲电路进行测量。　　 (2)一块玻璃砖有两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的（光线不能通过此表面）.现要测定此玻璃的折射率.给定的器材有：白纸、铅笔大头针4枚（P1、P2、P3、P4）、带有刻度的直角三角板、量角器.　　 实验时，先将玻璃砖放到白纸上，使上述两个相互平行的表面与纸面垂直.在纸上画出直线aa'和bb'，aa'表示镀银的玻璃表面，bb'表示另一表面，如图所示.然后，在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2（位置如图3）.用P3、P4的连线表示入射光线.
　　ⅰ.为了测量折射率，应如何正确使用大头针P3、P4？ 试在题图中标出P3、P4的位置.
　　
　　ⅱ.然后，移去玻璃砖与大头针.试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角 与折射角.简要写出作图步骤.
 ⅲ.写出用、表示的折射率公式N=_________
 
　　解析：该题的实验情景学生非常熟悉，但由于aa'是镀银的玻璃表面，光线射到这个表面时光线要反射，最后的折射光线从bb'表面射出。我们的眼睛就是靠从bb'射出的光线看到了大头针的像，在bb'的外侧我们就可借助该光线正确地插上大头针P3 、P4 ，从而确定最后的出射光线。学生要把该实验过程用科学术语表达出来也是有相当难度的。在平时的教学过程中，我们要让学生真正掌握基本实验的原理与操作过程，并且能够用科学的物理语言写出相应的实验报告，分析实验过程中出现的各种情况。具体解答如下：

 
 [全国卷III]（四川）　　 (1)在“用单摆测定重力加速度”的实验中，①测摆长时，若正确测出悬线长l和摆球直径d,则摆长为_________;②测周期时，当摆球经过_________位置时开始计时并计数l次，测出经过该位置N次(约60~100次)的时间为t,则周期为_________。　　 此外,请你从下列器材中选用所需器材，再设计一个实验，粗略测出重力加速度g，并参照示例填写下表（示例的方法不能再用）。　　 A.天平;B.刻度尺;C.弹簧秤;D.电磁打点计时器;E.带夹子的重锤;　　 F.纸带;G.导线若干;H.铁架台;I.低压交流电源;J.低压直流电源;　　 K.小车;L.螺旋测微器;M.斜面（高度可调，粗糙程度均匀）。
 
  所选器材（只填器材序号）  简述实验方法（不要求写出具体步骤）
 示例  B、D、E、F、G、H、I  安装仪器，接通电源，让纸带随重锤竖直下落。用刻度尺测出所需数据，处理数据，得出结果。
 实验设计  

 
　　解析：关于重力加速度有多种测量方法，该题首先考查了最基本的用单摆测重力速度的方法，所涉及的问题也是学生熟悉的。而要学生选用所需器材，再设计一个实验，粗略测出重力加速度g，考查了学生发散性思维的能力，其答案也是多种多样的。具体解答如下：
 

 
  
 所选器材  简述实验方法
 实验设计  A、C、E  用弹簧秤称出带夹子重锤的重力大小G,再用天平测出其质量m,则g=G/m。
 或
 实验设计  B、D、F、G、I、K、M  安装仪器，接通电源，让纸带随小车一起沿斜面下滑。用刻度尺测出所需数据。改变斜面高度再测一次。利用两次数据，由牛顿第二定律算出结果。

 
　　(2)在“测定金属的电阻率”实验中，需要测量金属丝的长度和直径。现用最小分度为1 mm的米尺测量金属丝长度，图中箭头所指位置是拉直的金属丝两端在米尺上相对应的位置，测得的金属丝长度为_________mm。在测量金属丝直径时，如果受条件限制，身边只有米尺1把和圆柱形铅笔1支。如何较准确地测量金属丝的直径？请简述测量方法： ____________________________________
 

 
 解析：此题看起来好象是电学实验，其实并没有涉及电学中的相关问题，它考查学生的基本读数和用累积法测量金属丝直径的创新方法。解答如下　　 ①972.0 mm　　 ②在铅笔上紧密排绕金属丝N匝，用米尺量出该N匝金属丝的宽度D,由此可以计算得出金属丝的平均直径为D/N
 

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