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高考物理实验例析
作者:佚名 文章来源:本站原创  更新时间:2007-6-4 14:57:10

 

2007年高考将首次分为现行与新课标两大阵营,对于物理学科来说,一方面现行大纲相对于2006年保持高度稳定,另一方面新课标高考大纲相对于现行大纲出现了考点上的重大调整。这两个相反的因素将对2007年高考实验题的创新走向有何影响?本文拟就2007年高考实验考点做出预测。

1.以电学实验为主流和重点考点:

由05、06年全国与各地试题统计,联系03、04年的试题情况不难看出,高考对电学实验的考查重点正在由测未知电阻向测电表内阻和测电源电动势及内电阻转移,并在05和06年分别形成考查测电表内阻和测电源电动势及内电阻的高潮,而电表的改装和描绘伏安特性曲线也多有出现。即使考虑到07年新课程高考应有的变化,仍然可以推断,2007年高考仍将以电学实验作为基本形式,其中又以测量未知电阻、测量电表内阻和测量电源电动势及内电阻等三个基本实验为重点,以电路的创新设计为难点。此即2007年高考实验考点分布可能出现的第一个特点。

预测考题

点评:电学实验常考常新,只要题目中的器材和数据稍加变化,题意就可能出现很大变化,这就要求考生掌握基本方法,以不变应万变.电路的设计主要分成两个方面,即测量电路和控制电路.对题给数据要充分的运算,注意到安全、准确、节能等原则,即可设计出正确的电路.

本题求解中,考生既要大胆创新拓展设计思路,又要对设计出的电路从安全、准确、节能等多角度进行反思、评价,而关键在于考生对数据关系的充分认识.本题是课本中半偏法测量电流表内阻的变化,可以深入考查学生对电路设计的创新能力和评价能力.

2.以验证牛顿第二定律、验证动量守恒为热点

由于新课标大纲中新增了“验证牛顿第二定律”的实验,而“验证动量守恒定律”实验却只能作为选考内容,2007高考中这两个实验将成为考查热点。对现行大纲下的高考来讲,考查“验证动量守恒定律”实验是对现行大纲经典考点的“怀旧”考查;而对新课程大纲下的高考来讲,考查“验证牛顿第二定律”实验是对新大纲全新重点的“迎新”考查。这就是2007年高考实验考点分布可能出现的的第二个特点。

预测考题2:某同学应用如下图所示的实验装置探究作用在物体上的合外力与物体加速度的关系,实验步骤如下:

(1)用天平测得小车质量M=200g,已知单个钩码在当地重力为G0=0.10N;

(2)将小车放在光滑的桌面上,小车与通过打点计时器的纸带相连,固定在前端的细线通过定滑轮悬挂钩码;

(3)改变钩码的个数,分别测得小车的加速度,得到下表所示的八组数据。

 

钩码个数n

钩码重力 G

(N)

小车加速度a (m/s2

1

0.10

0.48

2

0.20

0.92

3

0.30

1.35

4

0.40

1.68

5

0.50

2.02

6

0.60

2.30

7

0.70

2.58

8

0.80

2.85

І.在如上图所示的坐标纸中,建立适当的坐标系,作出Fa 图象,根据所作的图象可得结论:

                                                                        

Ⅱ.为使本实验中对细线拉力测量的系统误差小于20%,钩码的质量应该满足的条件是:             

解析:

本题给出了实验装置、步骤和数据,主要考查应用图象法分析实验数据和误差分析。

І.由题意不难确定纵轴F和横轴a,坐标纸纵向8格,横向6格,注意到F在0.10~0.80N之间分布,a在0.48~2.85之间分布,纵向每格表示0.10N、横向每格表示0.50 m/s2比较合适。如上标度、描点,并用平滑曲线连接各点,应尽量使更多的点在线上,不在线上的点应该尽量对称地分布在曲线两侧。观察所描曲线可得,在加速度较小时,曲线近似为直线,但当加速度较大时,曲线弯曲较为严重,并不符合Fa理论上的正比关系。注意到Ⅱ问中对系统误差的考查,此实验结果应是受到了系统误差的影响。

Ⅱ.由实验装置,砝码重力并等于细线上拉力,此即造成系统误差的原因。设钩码质量为m,由牛顿第二定律可得:mg=(M+m)a,拉力T=Ma,则对线上拉力测量的相对误差为 ,可得钩码质量越小,系统误差越小。

答案:

І.图象如图。在钩码质量较小的情况下,可以认为物体的加速度与细线上的拉力成正比;在在钩码质量较大的情况下,物体的加速度与细线上的拉力呈非线性关系;

Ⅱ.小于40g

点评:

M恒定的情况下,虽然理论上Fa成正比,但由于系统误差的存在,题目测得的Fa并非线性关系。陈述实验结论要尊重数据结果,因此不能说成“Fa成正比”。本题要求考生具备尊重事实的科学态度,体现了情感态度与价值观的课程目标。

  预测考题3:某同学用如图所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律。图中PQ是足够长的斜槽,QR为水平槽。实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下,落到位于水平地面的记录纸上,留下痕迹,重复上述操作10次,得到10个落点痕迹,再把B球放在水平槽末端R,让A球仍从位置G由静止开始滚下,和B球碰撞后A、B两球分别在记录纸上留下各自落点的痕迹,重复上述操作10次。图中的O点是水平槽末端在记录纸上的垂直投影点。用天平称出两球质量,用米尺测出各球落点的平均位置到O点的距离,填入下表:

mA/g

mB/g

OM/cm

ON/cm

OP/cm

20.0

50.0

37.80

54.40

95.20

(1)根据表中数据可以推知,碰撞后A球落点为      ,碰撞后B球落点为      。(填MNP

(2)代入数据计算可得,碰撞前的总动量P1      (填>、<或=)碰撞后的总动量P2,从操作和原理上讲,造成这一误差的主要原因是                                                         ,这一误差属于         (填系统或偶然)误差。

解析:由于A球质量较小,A球碰撞前的速度应该是三个落点对应速度中的最大值,即P点对应A球碰撞前落点。尝试代入数据运算可知,A球碰后反向,对应落点为MB球碰后对应落点为N,碰撞前后总动量数值较为接近(碰撞前总动量略小于碰撞后总动量 ),为实际发生情况。由于A球与B球碰撞后反弹又滑下的过程中摩擦力做功,A球返回速度小于碰后瞬间速度,造成碰撞前总动量小于碰撞后总动量,这一误差属于系统误差。

答案:(1)  M  N

(2)<  A球与B球碰撞后反弹又滑下的过程中摩擦力做功,A球返回速度小于碰后瞬间速度  系统

评析:本题是学生实验——验证动量守恒定律的变形,由于A球质量较小,碰后发生反弹,审题时必须注意到这一细节,否则算得的碰撞前后的动量数值差别很大,无法正确理解题意。

综上所述,2007年高考实验一方面可能沿着电学实验现有的创新方向继续前行,一方面可能受到考纲变化的影响而改变考查的重点,在备考复习中,考生应该在全面复习基础上突出重点和热点,提高复习效率。

分析有问题。应该是略大于才对。

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