破解高考实验题几法

孙飞

近几年高考对实验的考查，多以一大带一小的形式，其中第一小题为常规实验题，侧重考查基本实验仪器的读数或常规型实验.第二小题侧重对学生实验迁移能力的考查，常以设计性实验来体现，主要为电学实验，也有力学实验.只要扎扎实实掌握课本实验的实验原理、实验方法、数据处理的方法及分析，灵活迁移到解决创新性、设计性实验中，就能稳得实验题高分.

方法一、基本仪器型——“细”微之处见高低

刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、打点计时器、电流表、电压表、多用电表都是基本仪器，要熟练掌握它们的使用方法、操作规程和读数规则，此类试题难度不大，要防止在读数的估读、结果的有效数字和单位上出错.

例1（2015年高考福建理综）某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验.

①图1甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73cm；图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量Δl为cm；

②本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范的做法是；（填选项前的字母）

A.逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重

B.随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重

③图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量Δl与弹力F的关系图线，图线的AB段明显偏离直线OA，造成这种现象的主要原因是.

解析①由乙图知，读数为14.66 cm，所以弹簧伸长（14.66-7.73）cm=6.93 cm；②若随意增减砝码，做图不方便，有可能会超出弹簧的弹性限度，所以应逐一增挂钩码，选项A正确.③由图知AB段弹簧伸长量与弹力不成线性关系，是因为钩码重力超过弹簧的弹性限度.

答案：①6.93 ②A ③钩码重力超过弹簧的弹性限度

方法二、常规实验型——“实”践出真知

常规实验题主要考查教材上基本实验的实验原理、器材的选择、实验的操作、数据的处理和误差分析.复习时要从领会实验原理出发，全方位理解和掌握实验器材、实验操作、实验步骤、实验数据的处理、误差分析和电学实验实物图的连接、电路图的设计等，对每一个实验都应做到心中有数.

例2（2015年高考山东理综）如图2甲所示的电路中，恒流源可为电路提供恒定电流I0，R为定值电阻，电流表、电压表均可视为理想电表.某同学利用该电路研究滑动变阻器RL消耗的电功率.改变RL的阻值，记录多组电流、电压的数值，得到如图乙所示的U-I关系图线.

回答下列问题：

（1）滑动触头向下移动时，电压表示数（填“增大”或“减小”）.

（2）I0=A.

（3）RL消耗的最大功率为W（保留一位有效数字）.

解析（1）滑动触头向下移动时，RL阻值减小，则总电阻减小，由于总电流不变，因此总电压变小，则电压表读数变小.

（2）由电路图可知：I0=I+UR，即U=I0R-IR，由U-I图线可知，I0R=20Ω，R=k=201.0Ω=20Ω，则I0=1.00 A（0.98、0.99、1.01均正确）.

（3）RL消耗的功率为P=IU=20I-20I2，则当I=0.5 A时，功率的最大值为Pm=5 W.

答案：（1）减小（2）1.00（0.98、0.99、1.01均正确）（3）5

方法三、创新实验型——“活”用原理，妙迁移

创新实验题要求学生能将教材中的学生实验和演示实验的实验原理、方法进行迁移和应用，试题新颖、能力要求高.如力学中与纸带相关的实验、电学中电路的设计、计算形式的实验题等都可能考查学生运用已学过的实验方法、原理处理新情境实验题的能力，做题时一定要审清题意，明确实验目的，联想和迁移应用相关实验原理.

例3（2015年高考新课标卷Ⅱ）电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表的电流的两倍.某同学利用这一事实测量电压表的内阻（半偏法）实验室提供材料器材如下：

待测电压表（量程3V，内阻约为3000Ω），电阻箱R0（最大阻值为99999.9Ω），滑动变阻器R1（最大阻值100Ω，额定电压2A），电源E（电动势6V，内阻不计），开关两个，导线若干

（1）虚线框内为同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图（图3）补充完整

（2）根据设计的电路写出步骤

（3）将这种方法测出的电压表内阻记为RV′与内阻的真实值RV相比RV′ RV （添“>”“=”或“<”）主要理由是 .

解析（1）实验电路如图4所示.

（2）移动滑动变阻器的滑片，以保证通电后电压表所在支路分压最小，闭合开关S1、S2，调节R1，使电压表指针满偏；保证滑动变阻器的滑片的位置不变，断开S2，调节电阻箱R0 ，使电压表的指针半偏；读取电阻箱所示的电阻值，即为测得的电压表内阻；

（3）断开S2，调节电阻箱使电压表成半偏状态，电压表所在支路的总电阻增大，分得的电压也增大，此时R0两端的电压大于电压表的半偏电压，故RV′>RV.

例4（2016年临沂市一模）利用如图5所示的电路可以较为准确地测量未知电源的电动势.图中Ex为待测电源，ES为标准电源（电动势ES已准确测出），E为工作电源，为电路提供电流.G为零刻度在中央的灵敏电流计，AB为一根粗细均匀的电阻丝，C、D为AB上的两个活动接触点，可以在电阻丝上移动.与电阻丝AB平行放置的还有一把刻度尺，可以测出CD之间的长度.实验步骤如下：

（1）按图连接好电路，将K1处于断开状态，K2处于两个触点都不接的状态.

（2）先闭合K1，调整RP至合适位置.

（3）将K2置1位置，调整C、D触头使电流计指向零刻度，记下.

（4）将K2置2位置，重新调整C、D位置，使，并记下.

（5）断开K1，计算待测电源的电动势的表达式为：Ex=.

解析（3）由题意知应记下CD间的长度L1.

（4）使电流计指针指向零刻度并记下此时CD间的长度L2.

（5）根据电阻定律R=ρLS，

由电路特点可得：I=ESR1=ExR2，

联立可得：ESL1=ExL2，Ex=L2L1ES.

答案：（3）CD间的长度L1；（4）电流计指针指向零刻度CD间的长度L2；（5） L2S1ES.

方法四、数形结合型——“巧”变公式找函数

高考物理考查同学们应用数学知识的能力，在实验中体现在实验数据的处理上，通常利用相关实验的原理公式进行巧妙变形，变成和图象信息一致的函数形式，根据图象的斜率、截距结合函数关系式得出所需的数据.

例5（2015年高考重庆卷）同学们测量某电阻丝的电阻Rx，所用电流表的内阻与Rx相当，电压表可视为理想电压表.

①若使用图6所示电路图进行实验，要使得Rx的图6测量值更接近真实值，电压表的a端应连接到电路的 点（选填“b”或“c”）.

②测得电阻丝的U-I图如图7所示，则Rx为 Ω（保留两位有效数字）.

③实验中，随电压进一步增加电阻丝逐渐进入炽热状态.某同学发现对炽热电阻丝吹气，其阻值会变化.他们对此现象进行探究，在控制电阻丝两端的电压为10V的条件下，得到电阻丝的电阻Rx随风速v（用风速计测）的变化关系如图8所示.由图可知当风速增加时，Rx会 （选填“增大”或“减小”）.在风速增加过程中，为保持电阻丝两端电压为

10 V，需要将滑动变阻器 滑片向 端调节（选填“M”或“N”）.

④为了通过电压表的示数来显示风速，同学们设计了如图9所示的电路.其中R为两只阻值相同的电阻， Rx为两根相同的电阻丝，一根置于气流中， 另一根不受气流影响，V为待接入的理想电压表.如果要求在测量中，风速从零开始增加，电压表的示数也从零开始增加，则电压表的“+”端和“-”端应分别连接到电路中的 点和 点（在“a”“b”“c”“d”中选填）.

解析 ①电流表有较大内阻，选择内接法会使电阻的测量值偏大，而电压表为理想电压表，故选择电流表外接法可以减小电阻的测量误差，故选接c点.

②由部分电路的欧姆定律R=UI知U-I图象的斜率代表电阻，求得Rx=0.80.195Ω=4.1 Ω

③由图8可知风速增大后，代表电阻的纵坐标数值在减小，Rx减小，导致总电阻减小，总电流增大，使得并联部分的电压减小，向M端滑动可使并联部分的电压重新增大为10 V .

④当风速为零时，电压表的示数也为零，电路的b和d两点构成电桥，满足Uad=Uab，而下端的Rx减小后RxRx′>RR， 即Uad>Uab有φd<φb，故电压表的正接线柱接在b，负接线枉接在d点

答案：①c；②4.1 （4.0～4.2）；③减小，M；④b，d

（收稿日期：2015-12-16）