物理实验题：在数据分析中追踪2015年高考热点

柴天虎

一、近四年高考物理实验命题分析

下表为近四年全国新课标高考卷Ⅰ的考查情况统计，本文将以此为基础，综合近年各地高考命题情况，分析2015年高考物理实验的命题热点和应考措施。

年份 题号、分值 考查范围 实验内容 考查要点

2011 22（5分） 电学 测量微安表头A的内阻 实验原理理解

23（10分） 力学 测量滑块在斜面上运动的加速度 实验原理理解、实验数据处理

2012 22（6分） 力学 螺旋测微器读数 基本仪器读数

23（9分） 磁学 测量磁场的磁感应强度大小，并判定其方向 实验原理理解、连电路图

2013 22（7分） 力学 测量物块与水平桌面间动摩擦因数 实验原理理解、基本仪器读数、误差分析

23（8分） 电学 测量多用电表内电池的电动势和电阻 实验原理理解、基本仪器操作、读数

2014 22（6分） 力学 加速度与质量、力的关系 实验原理理解、误差分析、方案改进

23（9分） 电学 测电源电动势和内阻 实验原理理解、实验数据读取与处理

对其他各地高考试卷进行同样的分析，可发现实验部分的分值或略有偏差，但实行新课标高考以来，各地高考卷中物理实验部分的共性还是很明显的，那就是多采用“一力一电”的考查形式，考查热点相近。热点主要集中在：

1.基本仪器的使用和读数;2.纸带类问题（相关力学实验4个）;3.弹簧、橡皮条类力学问题;4.电学基本实验和创新类实验。

二、2015年高考临考策略

热点一：基本仪器的使用和读数

基本仪器类问题算得上是实验部分的送分题。有条件的同学可参照高考的要求，在考前两周把这些基本仪器动手操作几次;条件不足的同学，也可以通过典型的考题检测自己是否真正掌握，保证基本分到手。

【例1】（1）（2012新课标）某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度。该螺旋测微器校零时的示数如图1所示，测量金属板厚度时的示数如图2所示。图1所示读数为             mm，图2所示读数为             mm，所测金属板的厚度为             mm。

图1                       图2

（2）（2014福建）某同学测定一金属杆的长度和直径，示数如图3、图4所示，则该金属杆的长度和直径分别为            cm和            mm。

图3                                         图4

（3）用多用电表的电阻“×10”挡，按正确的操作步骤测某电阻，表盘的示数如图5所示，则该电阻的阻值约为                 Ω。

（4）图6中电阻箱的读数为                 Ω。

图5                                                      图6

解析：（1）根据螺旋测微器的读数规则，读数=固定刻度（注意半毫米线是否露出）+可动刻度（要估读到下一位）×0.01mm，图1所示读数为0.010mm，图2所示读数为6.870mm，所测金属板的厚度为6.870mm- 0.010 mm =6.860 mm。

（2）刻度尺的最小刻度为1mm，读数时需要估读，根据图3可知，金属杆的长度为60.10mm。游标卡尺测量长度时不需要估读，先看游标尺是10分度、20分度，还是50分度的，确定游标尺的精度，如若为20分度则精度为。读数方法：先从主尺上读出完整的厘米和完整的毫米，再看游标尺除零刻线外第几条刻线与主尺对齐，若是第n条，就用n乘该游标尺的精度。读数=主尺刻度（完整的厘米和毫米）+ n×精度。此游标尺的分度值是0.02mm，所以金属杆的直径为4mm+10×0.02mm=4.20mm。

（3）多用电表测电阻不需要估读。用多用电表测电阻的方法：电阻的测量值=表的示数×倍率。故图5的读数为22×10Ω=220Ω。

（4）电阻箱的读数方法：将每个旋钮上指针所指的数值（都为整数）乘以各自的倍率，从最高位依次往下读，即可得到电阻箱的实际阻值。故图6的读数为84580.2Ω。

热点二：纸带类问题（相关力学实验4个）

必考部分的6个力学实验中，研究匀变速直线运动、验证牛顿第二定律、探究功与速度变化的关系（或验证动能定理）、验证机械能守恒定律均涉及打点计时器的使用，在最后冲刺阶段，可根据其共性将它们进行整合，提高单位时间的复习效益。

打点计时器打下的纸带可进行如下处理：

（1）求解瞬时速度：做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度。

（2）用“逐差法”求加速度：如图所示，。

（3）拓展：用光电门代替打点计时器来完成瞬时速度和加速度的测量。

①求瞬时速度：把遮光条（宽度为d）通过光电门的时间Δt内的平均速度看作物体经过光电门时的瞬时速度，即。

②求加速度：若两个光电门之间的距离为L，则利用速度与位移的关系可求加速度，即。

【例2】某同学利用如图甲所示装置来研究加速度与力的关系。他将光电门1和2分别固定在长木板的A、B两处，换用不同的重物通过细线拉同一小车（小车质量约为200g），每次小车都从同一位置由静止释放。

甲   乙

（1）长木板右端垫一物块，其作用是用来 。

（2）用游标卡尺测得遮光条的宽度为 cm。

（3）对于所挂重物的质量，以下取值有利于减小实验误差的是 。（填选项前字母）

A.1g           B.5g           C.10g           D.40g

（4）现用该装置来探究功与速度变化的关系，关闭光电门2，测出多组重物的质量m和对应遮光条通过光电门1的时间Δt，通过描点作出线性图象，应作出   图象。

A.Δt-m     B.Δt2-m       C.      D.

解析：（1）长木板右端垫一物块，调整后可以使小车的下滑分力与受到的摩擦力平衡。

（2）从游标卡尺读出：5mm+2×0.1mm=5.2mm= 0.52cm。

（3）应使拉力远小于小车的重力，这时拉力才接近重物的重力，但如果选A，由于拉力太小，不容易观察，因此不能选A，只能选B、C。

（4）实际验证的是，而，由于做出的图象为直线，因此应该作出图象。

热点三：弹簧、橡皮条类力学问题

“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验中，多考查刻度尺的读数、利用计算法求劲度系数时逐差法的应用及图象法处理实验数据等。有时可能以弹簧的串、并联为创新情境设题。

“验证力的平行四边形定则”实验中，重点考查合力与分力之间的等效替代关系，弹簧测力计的使用（最小刻度为0.1N要估读），力的图示法作两分力和合力的图示，画平行四边形进行验证，实验操作注意事项和误差分析，有时结合平衡状态考查力的平衡的相关知识。

【例3】（2015武汉2月调考）在探究弹力和弹簧伸长的关系时，某同学先按图甲对弹簧甲进行探究，然后把弹簧甲和弹簧乙并联起来按图乙进行探究。在弹性限度内，将质量为m=50g的钩码逐个挂在弹簧下端，分别测得图甲、图乙中弹簧的长度L1、L2如下表所示。

甲                            乙

钩码个数 1 2 3 4

L1/cm 30.00 31.04 32.02 33.02

L2/cm 29.33 29.65 29.97 30.30

已知重力加速度g=9.8m/s2，要求尽可能多地利用测量数据，计算弹簧甲的劲度系数k1= N/m（结果保留两位有效数字）。由表中数据 （填“能”或“不能”）计算出弹簧乙的劲度系数。

解析：求单根弹簧劲度系数时，为了减小偶然误差，可借助逐差法。k1（L13-L11）=2mg，k1（L14-L12）=2mg，再取平均值，得k1=49N/m。两原长一样的弹簧并联，弹簧的形变量相同，则有k1（L23-L21）+k2（L23-L21）=2mg，可求出弹簧乙的劲度系数。

【例4】（成都七中2015届2014年秋季入学考试）在探究求合力的方法时，先将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根带有绳套的细绳。实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧测力计互成角度拉橡皮条，另一次是用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条。

（1）实验中两次拉伸橡皮条，以下注意事项正确的是      。（填字母代号）

A.将橡皮条拉伸相同长度即可

B.将橡皮条沿相同方向拉到相同长度

C.将弹簧测力计都拉伸到相同刻度

D.将橡皮条和绳的结点拉到相同位置

（2）同学们在操作过程中有如下议论，其中对减小实验误差有益的说法是                       。（填字母代号）

A.两细绳必须等长

B.弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行

C.用两弹簧测力计同时拉细绳时两弹簧测力计示数之差应尽可能大

D.拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远

（3）在课外活动小组进行研究性学习的过程中，某研究小组设计了一个实验来验证力的平行四边形定则，其实验器材为：三根相同的橡皮条、四个图钉、一把直尺、一支铅笔、三张白纸、平木板。其实验的五个主要步骤如下，请你补充该研究小组的实验步骤：

①将三根橡皮条的一端都拴在一个图钉O上，另一端分别栓上图钉A、B、C，注意此时四个图钉均未固定在木板上。

②用刻度尺测出橡皮条的自由长度L0，注意从图钉脚之间测起。

③将图钉A、B适当张开角度钉在木板上，拉第三根橡皮条，使三根橡皮条互成角度拉伸，待结点处的图钉O静止时，钉下C图钉，记录图钉O的位置并记录

。

④       ，分别算出它们的伸长量x1=L1-L0，x2=L2-L0，x3=L3-L0。

⑤将x1、x2、x3按一定比例图示表示出来，以x1、x2为邻边作平行四边形，求出其对角线OC′，比较OC′与OC的长度（即x3的长度）及方向，若相等，且在一条直线上，则达到目的;若OC′与OC有一微小夹角θ，则有误差（如图所示）。

答案：（1） BD     （2）BD     （3）图钉A、B、C的位置     （4）测出此时这三根橡皮条的长度L1、L2、L3

热点四：电学基本实验和创新类实验

高中电学基本实验可以归结为两条线索：第一条线索是测电阻，第二条线索是描曲线（小电珠或二极管）。常用的测电阻的方法有：伏安法、半偏法、替代法、惠斯通电桥法、多用电表法等。伏安法测电阻在复习时可以这样整合：如果电流表或电压表量程不够，需要将电流计改装成大量程的电流表和电压表，则可设计电表改装、改装后的校对、误差分析等题目;控制电路要用到滑动变阻器，又涉及滑动变阻器是分压接法还是限流接法的选择问题;伏安法测电阻时用电流表内接法还是外接法的几种判断方法。

高考中的实验题不一定是课本中的实验原题，但它的基本原理和方法一定来自于课本，往往是对课本上的实验的改进和创新。考生看到这些“新题”，无从下手的原因是没有真正理解课本中实验的原理。在复习中要认真体会每个实验的实验原理、数据处理方法及误差分析方法;要重点思考这些实验有哪些可以拓展延伸的地方，要知其然，更要知其所以然。

【例5】（2014四川）如图是测量阻值为几十欧的未知电阻Rx的原理图，图中R0是保护电阻（10Ω），R1是电阻箱（0～99.9Ω），R是滑动变阻器，A1和A2是电流表，E是电源（电动势10V，内阻很小）。在保证安全和满足需求的情况下，使测量范围尽可能大。实验具体步骤如下：

（1）连接好电路，将滑动变阻器R调到最大;

（2）闭合S，从最大值开始调节电阻箱R1，先调R1为适当值，再调节滑动变阻器R，使A1示数I1=0.15 A，记下此时电阻箱的阻值R1和A2的示数I2;

（3）重复步骤（2），再测量6组R1和I2的值;

（4）将实验测得的7组数据在如图所示坐标纸上描点。

根据实验回答以下问题：

①现有四只供选用的电流表

A.电流表（0～3mA，内阻为2.0Ω）

B.电流表（0～3mA，内阻未知）

C.电流表（0～0.3A，内阻为5.0Ω）

D.电流表（0～0.3A，内阻未知）

A1应选用                  ，A2应选用                    。

②测得一组R1和I2值后，调整电阻箱R1，使其阻值变小，要使A1示数I1=0.15A，应让滑动变阻器R接入电路的阻值           （选填“不变”“变大”或“变小”）。

③在坐标纸上画出R1与I2的关系图。

④根据以上实验得出Rx=                   Ω。

解析：本实验测电阻的原理不在我们总结的那几种常规方法之列，它的原理是并联电路两支路电压相等，即（Rx+RA2）I2=（R0+R1+RA1）I1，结合图象应该将该函数关系变形为图象所反映的函数关系：。因为I1为定值（I1=0.15A），R1与Rx为线性关系，要求Rx，只需要求出图象的斜率，故RA2内阻应该是精确已知的，RA1内阻不需要知道。又因为Rx的阻值为几十欧，与R0+R1在同一数量级，A1示数为I1=0.15 A，所以电流表A1只能从C、D中选择，A2电流值的数量级与A1相同。故A1选D，A2选C。因A1示数I1=0.15 A不变，R1变小，（R0+R1+RA1）I1变小，滑动变阻器所分电压变大，R应变大。该图线为一条直线，离线较远的一组数据为错误数据，应舍去，其他点应对称分布在直线两侧。关系图线如图所示，解得Rx=31Ω。

【例6】（2014天津）现要测量一个未知电阻Rx的阻值，除Rx外可用的器材有：

多用电表（仅可使用欧姆挡）;

一个电池组E（电动势6V）

一个滑动变阻器R（0～20Ω，额定电流1A）;

两个相同的电流表G（内阻Rg=1000Ω，满偏电流Ig=100μA）;

两个标准电阻（R1=29000Ω，R2=0.1Ω）;

一个开关S、导线若干。

（1）为了设计电路，先用多用电表的欧姆挡粗测未知电阻，采用“×10”挡，调零后测量该电阻，发现指针偏转非常大，最后几乎紧挨满偏刻线停下来，下列判断和做法正确的是________（填字母代号）。

A.这个电阻阻值很小，估计只有几欧姆

B.这个电阻阻值很大，估计有几千欧姆

C.如需进一步测量可换“×1”挡，调零后测量

D.如需进一步测量可换“×1k”挡，调零后测量

（2）根据粗测的判断，设计一个测量电路，要求测量尽量准确并使电路能耗较小，画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁。

解析：欧姆表的零刻线在电表的满偏刻线一侧（最右侧），因电表指针几乎满偏，可知所测电阻很小，只有几欧，根据欧姆表原理，要更精确测量，应换小倍率，并重新欧姆调零，故A、C正确。因为原有的两个电流表不能直接用来测量电流和电压，但考虑到内阻已精确知道，根据伏安法测电阻原理和电表改装原理，可将一个电流表串联R1后当作电压表测量电压，另一个并联R2成为大量程电流表测电流，考虑到要求能耗最小，滑动变阻器只能用限流，电路如图。