整体把握重点突破

来源 :中学生理科应试 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lyfwgc2005
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  一、问题的提出
  高考实验题很好地体现了“源于课本,而又不拘泥于课本” 的思想.近几年的考题,考生读题就能想到课本上的原实验,但却变化多端,知识面宽窄不同、难度深浅不一、装置各有所异,数据处理多样,题目出得越来越灵活,需要考生有较高的应变能力和分析综合问题的能力.
  实验考题,要求高,赋分也高.对大多数考生来说,是一个志在必得,却不容易得分的地方;对大多数教师来说,在指导学生复习备考中也往往缺乏行之有效的方法.物理实验已成为高考复习中的一块“鸡肋”.
  那么,针对当前的高考命题形式,我们该如何备考?老师应该做些什么才能对学生有实际的帮助?
  二、努力把握高考的脉搏
  1.研究高考的要求
  教育部的《物理课程标准》和各地的普通高考考试说明(理科)是高考命题的依据,也是考生进行复习备考的依据.
  (1)实验与探究能力
  能独立地完成实验,能明确实验目的,能理解实验原理和方法,能控制实验条件,会使用仪器,会观察、分析实验现象,会记录、处理实验数据,并得出结论,对结论进行分析和评价;能发现问题、提出问题,并制定解决方案;能运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题,包括简单的设计性
  实验.
  (2)什么叫“已学过”?
  以课标为准,不要说已学习过的物理理论,光就物理实验来说,除普通高考考试说明(理科)中所列的14个实验外,教材中整节为实验的,全体学生都必须完成的,共5个;要求学生自己动手做的,共16个;“演示”实验共27个;学生“做一做”的实验,共33个.这81个实验,还有一些重要实验安排在问题与练习中的,如安培表的内接和外接、电表的改装等等都是“已学过”的内容.也就是说,这14个实验只是实验命题中的载体,学生已学过的物理知识、物理技能和思想方法等方面的内容,都可以以显性或隐性的方式体现在实验试题中,亦即高考考的是实验与探究能力,而不是考实验本身.
  2.熟悉高考要求的实验
  (1)考查范围
  研究匀变速直线运动
  探究弹力和弹簧伸长的关系
  探究求合力的方法
  探究加速度与力、质量的关系
  探究功和物体速度变化的关系
  验证机械能守恒定律
  探究导体电阻与其影响因素的定量关系
  测绘小电珠的伏安特性曲线
  测定电源的电动势和内阻
  练习使用多用电表
  传感器的简单使用
  探究单摆周期与摆长的关系
  测定玻璃的折射率
  用双缝干涉测量光的波长(同时练习使用测量头)
  (2)考查要求
  ①《考试说明》中,对实验虽然没有标明要求等级,但考试说明中对实验能力提出了很高的要求,实际上都是Ⅱ级要求.
  ②电表改装仍有要求,示波管有要求,平抛运动实验仍有要求,二极管也仍有要求.
  ③“测定电源电动势和内阻”应引起足够的关注.
  3.近几年各省市高考实验题例举
  (1)基本仪器的使用与读数
  题1 (2011年广东卷第34题(1) 图1所示,是“研究匀变速直线运动”实验中获得的一条纸带,O、 A、B、C、D和E为纸带上六个计数点.加速度大小用a表示.
  ①OD间的距离为cm.
  ②如图2所示,是根据实验数据绘出的s-t2图线(s为各计数点至同一起点的距离),斜率表示
  ,其大小为m/s2(保留三位有效数字)
  题2(2011年全国卷第23题)使用多用电表测量电阻时,多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源(一般为电池)、一个电阻和一表头相串联,两个表笔分别位于此串联电路的两端.现需要测量多用电表内电池的电动势,给定的器材有:待测多用电表,量程为60 mA的电流表,电阻箱,导线若干.实验时,将多用电表调至×1 Ω挡,调好零点;电阻箱置于适当数值.图3完成下列填空:
  (1)仪器连线如图3所示(a和b是多用电表的两个表笔).若两电表均正常工作,则表笔a为(填“红”或“黑”)色;
  (2)若适当调节电阻箱后,图3中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图4(a),(b),(c)所示,则多用电表的读数为Ω.电流表的读数为mA,电阻箱的读数为Ω;
  (3)将图3中多用电表的两表笔短接,此时流过多用电表的电流为mA;(保留3位有效数字)
  (4)计算得到多用电表内电池的电动势为V.(保留3位有效数字)
  评析这几个实验对考生对基本仪器的使用与读数方面素养进行了考查,特别是题2,以多用表设置新情景,考查仪器的使用、读数及原理,考查了考生的实际操作能力以及运用实验数据处理问题的能力.其中第(3)问具有探究性,考生需要理解多用表欧姆档的原理,弄清楚被测电阻与多用表中电流的关系;第(4)问求解时,需要将实验数据与全电路欧姆定律巧妙综合.这个实验题源于教材,高于教材,考查了考生对物理规律的应用能力、综合分析能力和探究能力.这类新情景实验题对实验能力的考查全面,对理解能力、推理能力、分析综合能力、应用数学处理物理问题的能力也有相应的要求,求解时必须领悟物理思想,进行多角度、全方位的联想判断,运用多种途径来解决问题.这个实验入手低、要求高,对考生运用实验原理分析处理问题的能力进行了全面有效地考查,是一个不可多得的好题目.
  (2)验证型实验
  题3 (2011年海南卷第14题)现要通过实验验证机械能守恒定律.实验装置如图5所示:水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨;导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块,其总质量为M,左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连   ;遮光片两条长边与导轨垂直;导轨上B点有一光电门,可以测试遮光片经过光电门时的挡光时间t,用d表示A点到导轨低端C点的距离,h表示A与C的高度差,b表示遮光片的宽度,s表示A、B两点的距离,将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度. 用g表示重力加速度.完成下列填空和做图:
  (1)若将滑块自A点由静止释放,则在滑块从A运动至B的过程中,滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为 .动能的增加量可表示为.若在运动过程中机械能守恒,
  1t2
  与s的关系式为1t2= .
  (2)多次改变光电门的位置,每次均令滑块自同一点(A点)下滑,测量相应的s与t值,结果如下表所示:
  12345
  s(m)0.6000.8001.0001.2001.400
  t(ms)8.227.176.445.855.43
  1/t2(104s-2)1.481.952.442.923.39
  以s为横坐标,1t2为纵坐标,在答题卡上对应图6位置的坐标纸中
  描出第1和第5个数据点;根据5个数据点作直线,求得该直线的斜率k=×104m-1·s-2(保留3位有效数字).由测得的h、d、b、M和m数值可以计算出直线的斜率k0,将k和k0进行比较,若其差值在试验允许的范围内,则可认为此试验验证了机械能守恒定律.
  图6
  评注这是一个典型的源于课本,又不拘泥于课本的创新型实验题.考生只有在理解实验原理,知道用光电门测速度的原理的基础上,才能有效地进行答题,并对考生运用实验原理分析问题,进行实验数据处理等方面进行了有效地考查,这跟新课程的要求和当今学生的实际情况是十分吻合的.
  验证机械能守恒定律的实验,在高考中涉及的实验仪器有刻度尺和打点计时器的使用及数据的处理方法等等,实验原理、实验操作、误差分析等也是考查的重点.在复习备考时,要引起足够的重视.
  (3)测量型实验
  题4 (2011年福建第19(2)题)某同学在探究规格为“6V,3W”的小电珠伏安特性曲线实验中:
  ①在小电珠接入电路前,使用多用电表直接测量小电珠的电阻,则应将选择开关旋至档进行测量.(填选项前的字母)
  A.直流电压10V B.直流电流5mA
  C.欧姆×100 D.欧姆× 1
  ②该同学采用图7所示的电路进行测量.如图7中, R为滑动变阻器(阻值范围0-20Ω,额定电流1.0A),L为待测小电珠,V为电压表(量程6V,内阻20kΩ),A为电流表(量程0.6A,内阻1Ω),E为电源(电动势8V,内阻不计),S为开关.
  图7图8
  Ⅰ.在实验过程中,开关S闭合前,滑动变阻器的滑片P应置于最端;(填“左”或“右”.
  Ⅱ.在实验过程中,已知各元器件均无故障,但闭合开关S后,无论如何调节滑片P,电压表和电流表的示数总是调不到零,其原因是点至点的导线没有连接好(图7中的黑色小圆点表示接线点,并用数字标记,空格中请填写图7中的数字,如“2点至3点”的导线)
  Ⅲ.该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如图8所示,则小电珠的电阻值随工作电压的增大而.(填“不变”、“增大”或“减小”)
  题5 (2011年江苏卷第11题)某同学利用如图9所示的实验电路来测量电阻的阻值.
  (1)将电阻箱接入a、b之间,闭合开关.适当调节滑动变阻器R′后保持其阻值不变.改变电阻箱的阻值R,得到一组电压表的示数U与R的数据如下表:
  电阻R/Ω5.010.015.025.035.045.0
  电压U/V1.001.501.802.142.322.45
  请根据实验数据作出U-R关系图象.
  (2)用待测电阻Rx替换电阻箱,读得电压表示数为2.00V.利用(1)中测绘的U-R图象可得Rx=Ω.
  (3)使用较长时间后,电池的电动势可认为不变,但内阻增大.若仍用本实验装置和(1)中测绘的U-R图象测定某一电阻,则测定结果将(选填“偏大”或“偏小”).
  现将一已知阻值为10Ω的电阻换接在a、b之间,你应如何调节滑动变阻器,便仍可利用本实验装置和(1)中测绘的U-R图象实现对待测电阻的准确测定?
  题6 (2011年天津卷第23题(4)某同学测量阻值约为25kΩ的电阻Rx,现备有下列器材:
  A.电流表(量程100 μA,内阻约为 2 kΩ);
  B.电流表(量程500 μA,内阻约为300 Ω);
  C.电压表(量程15 V,内阻约为100 kΩ);
  D.电流表(量程50 V,内阻约为500 kΩ);
  E.直流电源(20 V,允许最大电流1 A);
  F.滑动变阻器(最大阻值1 kΩ,额定功率1 W);
  G.电键和导线若干.
  电流表应选 ,电压表应选 .(填字母代号)
  该同学正确选择仪器后连接了如图10所示的电路,为保证实验顺利进行,并使测量误差尽量减小,实验前请你检查该电路,指出电路在接线上存在的问题:
  ① ;
  ② .
  (2010年全国卷第23题)一电流表的量程标定不准确,某同学利用图11所示电路测量该电流表的实际量程.
  所用器材有:量程不准的电流表A1,内阻r1=10.0Ω,量程标称为5.0mA;标准电流表A2,内阻R2=45.0Ω,量程1.0mA;标准电阻R1,阻值10.0Ω;滑动变阻器R,总电阻为300.0Ω;电源E,电动势   3.0V,内阻不计;保护电阻R2;开关S;导线.
  回答下列问题:
  (1)在答题卡上(图12所示)的实物图上画出连线.
  (2)开关S闭合前,滑动变阻器的滑动端c应滑动至 端.
  (3)开关S闭合后,调节滑动变阻器的滑动端,使电流表A1满偏;若此时电流表A2的读数为I2,则A1的量程Im= .
  (4)若测量时,A1未调到满偏,两电流表的示数如图13所示,从图中读出A1的示数I1 = ,A2的示数I2= ;由读出的数据计算得Im= .(保留3位有效数字).
  (5)写出一条提高测量准确度的建议: .
  评注这几个实验都是以教材中的测量型实验为基础拟题的,但都进行了有效的变通,探究性的味道很浓.题4,对考生的实验操作过程进行了较为全面的考查,具有很强的考查基本操作素养的功能.题5,源于课本,情景新颖,考查了考生运用“图象法”处理实验数据的能力,试题具有探究性,体现了新课程的要求.考生只有在用所学的物理理论悟透实验原理的基础上,才能顺利进行答题.而且每个小题环环相扣,步步递进,即考查了实验数据处理,又考查了实验原理与方法的灵活运用,对考生运用所学的物理知识解决实际问题的能力进行了有效地考查.题6,对考生的实验设计能力和对实验的评价能力进行了很好地考查.题7,在对考生实验仪器操作和读数及基本的实验素养进行考查的同时,对电表改装的原理进行了考查,很好地体现了新课程提出的“源于教材,而又不拘泥于教材”的理念.
  这几个测量型的实验,通常针对实验仪器的选择、电表量程的选择、电流表的内外接法、滑动变阻器的分压与限流接法命题,也经常涉及伏安曲线和实物的连线,实验原理、实验操作、误差分析也是考查的重点.对电路设计、电路故障分析要引起重视.
  这些实验内容,还经常以创新实验的方式命题,涉及一些陌生的图象,是近年高考的热点,应多加注意.
  (4)探究型实验
  题8 (2010年福建卷第19(2)题)某实验小组研究橡皮筋伸长与所受拉力的关系.实验时,将原长约200mm的橡皮筋上端固定,在竖直悬挂的橡皮筋下端逐一增挂钩码(质量均为20g),每增挂一只钩码均记下对应的橡皮筋伸长量;当挂上10只钩码后,再逐一把钩码取下,每取下一只钩码,也记下对应的橡皮筋伸长量.根据测量数据,作出增挂钩码和减挂钩码时的橡皮筋伸长量Δl与拉力F关系的图像如图14所示.从图像中可以得出 .(填选项前的字母)
  A.增挂钩码时Δl与F成正比,而减挂钩码时Δl与F不成正比;
  B.当所挂钩码数相同时,增挂钩码时橡皮筋的伸长量比减挂钩码时的大;
  C.当所挂钩码数相同时,增挂钩码时橡皮筋的伸长量与减挂钩码时的相等
  D.增挂钩码时所挂钩码数过多,导致橡皮筋超出弹性限度.
  题9 (2011年江苏卷第10题)某同学用如图15所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”.弹簧测力计A挂于固定点P,下端用细线挂一重物M.弹簧测力计B的一端用细线系于O点,手持另一端向左拉,使结点O静止在某位置.分别读出弹簧测力计A和B的示数,并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向.
  (1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N,图15中A的示数为N.
  (2)下列不必要的实验要求是.(请填写选项前对应的字母)
  A.应测量重物M所受的重力
  B.弹簧测力计应在使用前校零
  C.拉线方向应与木板平面平行
  D.改变拉力,进行多次实验,每次都要使O点静止在同一位置
  题10 (2011年全国新课标卷第23题 )利用图16所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度.一斜面上安装有两个光电门,其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处,光电门甲的位置可移动,当一带有遮光片的滑块自斜面上滑下时,与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t.改变光电门甲的位置进行多次测量,每次都使滑块从同一点由静止开始下滑,并用米尺测量甲、乙之间的距离s,记下相应的t值;所得数据如下表所示.
  完成下列填空和做图:
  (1)若滑块所受摩擦力为一常量,滑块加速度的大小a、滑块经过光电门乙时的瞬时速度v1、测量值s和t四个物理量之间所满足的关系式是;
  (2)根据表中给出的数据,在图17给出的坐标纸上画出st-t图线;
  (3)由所画出的图线st-t,得出滑块加速度的大小为a=m/s2(保留2位有效数字).
  评注题8、9、10都是脱胎于教材的实验的改进题,对考生对实验原理的理解与运用方面进行了有力的考查.特别是题10,考生首先要在理解题目所给的实验装置和步骤的基础上,根据匀变速直线运动的规律推导出a、s、t、vt关系,而后做出以平均速度st为函数、t为自变量的函数图象,并通过图象的斜率求得加速度的值.这一解答过程,很好地体现了新课程要求的“运用已学过的物理理论、实验方法的实验仪器处理问题”的要求.这样的创新型实验,考生不可能通过回忆的方式进行解答,因此,考生的解题过程就是一个自主研究的过程,很好的实现了探究性实验的考查功能.另外,该题,不仅用崭新的st-t坐标系处理实验数据,还要运用st-t图象来求加速度,它需要考生具有娴熟的将物理概念和数学原理创造性地结合起来解决问题的能力,是一道把基本概念、规律与科学的过程、方法完美地融合在一起的既出乎意料而又在情理之中的好题.
  这几个探究型实验都是高考的热点,主要从实验仪器的选取、实验步骤、测量仪器的读数、实验数据的处理等方面进行命题,实验原理、实验操作、误差分析等也是考查的重点.在近年的高考命题中,也出现了创新型题,以考查考生掌握实验技能、分析处理问题的能力.   4.近几年各省市高考实验题特点
  仔细研究近几年各省市的高考理综(物理)试题就可以发现,教材中的实验不会直接拿来考,高考试题中的实验题一定是经过整合、变通和改编的创新型题,需要考生在切实把握实验原理的基础上进行分析综合.
  近几年各省市的高考物理实验题具有以下特点:
  (1)结构上“一分二”、内容上“一力一电”的模式逐渐淡化,加大了对力学实验考查的力度,形成了力学实验与电学实验各半壁江山的态势,凸现出“力”、“电”的重要地位.这是为了尽可能多的考查知识面的需要.
  (2)题型一般是选择、填空、做图题及电路连线题.这是因为受考试时间制约的缘故.
  (3)近年来的实验题已从课本纯知识范畴中游离出来,基本上都不完全是课本上现成的学生实验或演示实验.试题由单一、基本的形式向综合、高层次方向发展,更注重能力的考查,出现了迁移类实验、应用型实验和研究性学习型实验题.组合式实验题将成为命题的新亮点.这是选拔性考试的必然选择.
  (4)实验题具体侧重于实验知识与实验原理的掌握运用,实验器材的选择和使用方法(会“非常规”地使用实验器材);注重对实验数据的处理和误差分析和简单地设计性实验.高考中出现了一批热点实验.如长度的测量、研究匀变速直线运动、测金属的电阻率、描绘小灯泡的伏安特性曲线、测电源的电动势和内阻、电表的改装、多用表的使用、测定折射率和双缝干涉实验.
  (5)设计性实验比预期的少.这也是为了适应当前考生的实际水平.
  5.对2015年高考实验题的展望
  (1)结构、内容仍将延续“一分二”、“一力一电”的形式,但“力”、“电”内容并重.
  (2)题型仍然是填空、选择、做图及电路连线题.
  (3)考查形式多样、设问灵活、内容综合.
  (4)在设计性实验方面将有所作为.
  三、复习备考策略
  在复习备考中,要重视基本仪器的使用和基本方法的运用,重视对实验现象和实验过程的体验.要积极创造条件,有意识地进行实验设计、实验操作、实验条件控制、实验数据处理和实验结论分析等方面的训练,在整体把握、重点突破的基础上,努力提升学生的实验素养.
  对高考规定的实验,要进行拓展与变式.如设计多种方案,并对多种设计方案进行评价,帮助学生提高运用已学过的物理知识解决问题的能力.
  1.努力适应高考的要求
  针对高考实验题的特点,复习备考时,要在整体把握的基础上,进行合理规划,有机整合,努力帮助学生形成实验意识,形成解答实验题的基本思路.
  有计划、有目的、全方位地编制若干套仿真性实验试题进行适应性训练(每次10分钟左右),促使学生增强实验意识,提高分析处理实验问题的能力.
  2.专题强攻,构建解决问题的思路
  (1)重视基本仪器使用能力的培养
  物理量的测量及仪器的使用,是命题几率很高的内容.复习备考中,要引起足够地重视.
  掌握刻度尺、游标卡尺、天平、打点计时器、秒表、弹簧秤、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱、开关等基本器材的使用和读数,特别要注意秒表、刻度尺、游标卡尺的读数,欧姆表的读数,电压表与电流表的估读位数.
  熟悉间接物理量的测量方法.对不能直接测量的物理量,要帮助学生打通联想的通道,寻找与可直接测量的量间的关系,为设计性实验铺平道路.
  高中物理学中一些重要的间接物理量的测量方法如表1所示.
  待测物理量基本测量方法
  (2)重视对实验原理理解能力的培养
  高考实验题千变万化,但不变的是实验原理和方法.所谓实验的方法,就是在物理实验探究过程中所采用的各种措施和手段.高中物理实验的方法有很多,如控制变量法、比较法、微小量放大法、图象处理数据法、平均值法等等,要让学生认真体会这些方法,感受它们的重要作用.
  复习备考中,要选择考纲要求的实验作为典型案例进行专题讨论,帮助学生理解掌握实验原理和方法.要重点突破探究求合力的方法、探究加速度与力及质量的关系、验证机械能守恒定律、电阻的测量、测定电源的电动势和内阻、测定玻璃的折射率、用双缝干涉测光的波长等实验,为创新型实验的突破打下坚实的基础.
  (3)提高处理实验数据的能力
  实验数据处理能力,是考查实验能力的一个重要方面.引导学生认真体会研究匀变速直线运动、探究弹力和弹簧伸长的关系、探究功和速度变化的关系、验证机械能守恒定律、利用单摆测重力加速度、折射率的测定等实验数据处理的技巧,不断提高实验技能.
  对列表法、图象法、平均值法、逐差法等常用的数据处理方法,都要进行归类复习,让学生有感觉,会迁移.
  (4)提高对影响实验结果的主要误差进行分析的能力
  实验误差来源分析,是高考实验考查的重要内容之一.复习备考中,要重点关注探究加速度与力、质量的关系、验证机械能守恒定律、伏安法测电阻、利用单摆测重力加速度、测定玻璃的折射率等实验误差来源的分析方法.
  对中学阶段常用的多次测量求均值、图象法、积累法(如逐差法)等减少实验误差的基本思想都要弄清楚.
  (5)善于通过案例分析进行重点突破
  高考实验题一般都“源于课本,而不拘泥于课本”,往往会在教材中原实验的基础上进行创造性的改造与拓展,并且重点对实验原理、方法和误差分析能力等较高层次上进行考查.如果在实验复习中只注重于教材中的实验,而不关注实验中的设计原理、研究方法,并进行必要的拓展性训练,就很难达到举一反三的效果.
  从各省市的高考试卷可见,高考侧重以电学实验为主,特别是电路设计,难度大,学生得分率低.在电学实验中,以测量电阻为中心的实验,知识要求明确,内涵丰富,可迁移性强,能力要求高,具有统领全局的特点,是一个非常值得我们去研究的实验问   题.
  3.把实验与题“融”在一起
  物理学是以实验为基础的科学,“题”与“实验”是融在一起的.用“构图”、“将实验问题转化为物理题目”的策略,是完成实验题的重要途径.让学生通过“品题”的方法把实验与题目联系起来,可以使学生开阔思路,在碰到这类问题时就会主动将“题”与“实验”联系起来,从而迅速把握解决问题的方向.
  当然,“实验题”原本就是一个物理题.但具有“把实验与题‘融’在一起的意识”的考生,可以更好地理解题意,更快地求得问题的解决.
  案例1某同学要用“伏安法”测定一个待测电阻Rx(阻值约为200Ω)的阻值,实验室提供了如下器材:电池组E(电动势为3V,内阻不计);
  电流表A1(量程0~10mA,内阻r1约40~60Ω);
  电流表A2(量程0~500μA,内阻r2=200Ω);
  滑动变阻器R1(阻值范围为0~20Ω,额定电流为2A);
  滑动变阻器R2(阻值范围为0~9999Ω,额定电流为1A);
  开关S一个,导线若干.
  (1)实验中应尽可能的考虑更加准确地测量Rx的阻值,在图18的小方框中画出测量Rx阻值的电路图,并在图中标明各器材的代号.
  (2)写出Rx的表达式Rx=,并指明各量的意义.
  分析对考生来说,这是一个比较费力的一个实验题,但如果在认真审题后,针对题中所给的实验器材,以“题”与“实验”融在一起的观点进行综合分析,就很快可以构建出如图19所示的电路图,从而快速解决问题.
  4.努力寻找“类比物”
  实验复习中,首先应该抓住考纲内规定的实验,在弄清实验原理,正确选择实验器材,正确进行实验操作和误差分析方面下功夫.
  学生实验能力的增强是建立在平时对物理知识正确理解和应用的基础上的.学生的实验设计能力也是在知识的重组、转换和迁移中增强的.知识和方法的有机结合就形成了解决问题的能力.
  高考命题中,注重基本实验素养的考查,重视实验设计能力与迁移能力的考查.选好“参考物”进行类比,是快速把握实验题求解方向的有效途径.
  案例2在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中,备有下列器材:
  A.干电池(电动势约为1.5V,内阻小于1.0Ω)
  B.电流表G(满偏电流3mA,内阻=10Ω)
  C.电流表A(0~0.6A,内阻0.1Ω)
  D.滑线变阻器R1(0~20Ω,10A)
  E.滑线变阻器R2(0~100Ω,1A)
  F.定值电阻R3(990Ω)
  G.开关和导线若干
  (1)为方便且能较准确地进行测量,其中应选用的滑线变阻器是 (填写字母代号)
  (2)请在如图20甲所示的线框内画出利用本题提供的器材所设计的测量电池电动势和内阻的实验电路图.
  (3)如图20乙为某一同学根据他所设计的实验给出的I1-I2图线(I1为电流表G的示数,I2为电流表A的示数),由图线可求得被测电池的电动势E= V,内阻r= Ω.
  分析思路根据题目的要求和所提供的器材,与教材中《测量电源的电动势和内阻》的实验进行类比即可知道,本题无非是将教材中《测定电源的电动势和内阻》的实验稍加变化后的产物,无非是将电流表G与R3串联改装成的电压表来取代教材中《测定电源的电动势和内阻》实验的电压表,其它地方都一样.这样,解题的大方向很快就把握下来了,问题也就迎刃而解了.
  复习备考中,要努力把原理相同的同类实验捆绑在一起进行专题复习,努力找到规律性的东西.
  5.适当地开展拓展性实验
  (1)复习了“验证机械能守恒定律” 实验后,让学生尝试用闪光照相的方法研究自由落体运动、平抛运动中的机械能守恒问题.
  (2)在完成了“测量金属丝的电阻率”实验后,让学生设法测量自来水的电阻率等实验.
  (3)测电源电动势和内阻的实验,蕴含了多种物理实验方法和处理实验数据的方法,是对学生进行科学方法教育、培养实验能力的经典实验.因此,测量电源电动势和内阻的实验也成为近几年各省市高考命题的热点内容.
  案例3(2009年重庆卷第22(2)题)硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件.某同学用图21所示电路探究硅光电池的路端电压U与总电流I的关系.图中R0为已知定值电阻,电压表视为理想电压表.
  (1)请根据图21,用笔画线代替导线将题图22中的实验器材连接成实验电路.
  (2)若电压表V2的读数为U0,则I=
  V.
  (3)实验一:用一定强度的光照射硅光电池,调节滑动变阻器,通过测量得到该电池的U-I曲线a.见图23,由此可知电池内阻 (填“是”或“不是”)常数,短路电流为 mA,电动势为 V.
  ④实验二:减小实验一中光的强度,重复实验,测得U-I曲线b,见图23.当滑动变阻器的电阻
  为的电阻为某值时,若实验中的路端电压为1.5V.则实验二中外电路消耗的电功率为 mW(计算结果保留两位有效数字).
  评注本题的实质是考查伏安法测电源电动势和内阻,由于硅光电池的内阻因光强度的变化而变化,所以其U-I图象是曲线,考查了学生实验方法和实验数据处理方法的迁移应用能力.
  6.进行拓展
  引导学生先进行理论分析,再用精心选择的典型题进行演练.
  (1)利用电流表和电阻箱测量
  这是利用安阻法测定电源电动势和内阻.教材中只讲了该实验的原理,没有讲用图象法处理实验数据,利用图象法处理数据是本题的难点和亮点,根据图象中的截距、斜率和直线中的点的物理意义,可以确定所求的相关物理量.在实验复习中,一定要注意实验数据处理方法的迁移应用.
  (2)利用电压表和电阻箱测量
  这是利用伏阻法测定电源电动势和内阻.教材中只讲了该实验的原理,没有讲用图象法处理实验数据,所以利用图象法处理数据是本题的难点和亮点,根据图象中的截距、斜率和直线中的点的物理意义,可以确定所求的相关物理量.
  (3)利用两只电流表测定量
  这是利用安安法测定电源电动势和内阻.教材中没有讲该实验的原理,但该实验方法却是伏安法测电源电动势和内阻实验原理的迁移,当电流表的内阻已知时,可以把电流表并在电路中,可以测出路端电压(作电压表使用).所以,这种方法实质上是一种伏安法.
  (4)利用两只电压表测量
  这是利用伏伏法测定电源电动势和内阻.教材中没有讲该实验的原理,但该实验方法却是伏安法测电源电动势和内阻实验原理的迁移,当电压表的内阻已知时,把电压表串在电路中,可以测出电路中的电流(当电流表使用).这种方法实质上是一种伏安法.
  (5)利用辅助电源法测量
  为了消除电压表和电流表所带来的系统误差,巧设辅助回路,利用等效的思想方法来处理物理问题,有助于培养学生的创新思维.
  设计型试题从内容和形式上突破了大纲和教材对实验的束缚,有助于培养学生基本的实践能力,增强实验过程的探究性,扭转了实验教学中照着样子做实验,依靠死记硬背应付考试的现象.
  四、结束语
  教学的目的,不单是让学生知道得更多,知识面更广,而在于教会学生在知道别人的东西的同时,有能力和机会悟出自己的东西.这种“悟”的过程,离不开想象,离不开探索,离不开反思,离不开丰富多彩的结论的交锋,或许正是这个过程,最终才能让学生学会创造,学会创新.
  因此,在高考物理实验的复习备考中,要抓纲举目,要紧紧抓住实验原理这个“龙头”,在彻底将课本实验的原理和思想方法理解清楚的基础上,还要通过针对实验原理、方法、操作过程、数据处理和误差分析等内容进行总结性专题复习中,不断地拓展思维空间,提升实验能力.
  (收稿日期:2015-03-05)
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