河北 楊高軒 趙哲豐

隨著新課程改革的不斷深化，物理實(shí)驗(yàn)題越來(lái)越注重考生的學(xué)習(xí)能力、動(dòng)手能力及創(chuàng)新意識(shí)，體現(xiàn)物理學(xué)科素養(yǎng)。物理實(shí)驗(yàn)題靈活多變，有利于考查學(xué)生的綜合分析能力，但物理實(shí)驗(yàn)題的得分率一直不夠理想，成為考生提高成績(jī)的瓶頸。本文以2018年全國(guó)高考題為例尋求破解高考實(shí)驗(yàn)題的思路與方法，即“細(xì)讀、通讀、聯(lián)想、關(guān)注”，稱(chēng)之為“八字箴言”。

一、細(xì)讀首句，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h2>

實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑閷?shí)驗(yàn)活動(dòng)指明方向，實(shí)驗(yàn)儀器的選取、實(shí)驗(yàn)原理的確立、實(shí)驗(yàn)步驟的制定以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取與處理等都是圍繞實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼归_(kāi)的。做實(shí)驗(yàn)題時(shí)要重視題目的第一句話，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

【例1】(2018·全國(guó)Ⅱ卷·23題)某同學(xué)用圖1甲所示的裝置測(cè)量木塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)?？邕^(guò)光滑定滑輪的細(xì)線兩端分別與木塊和彈簧秤相連，滑輪和木塊之間的細(xì)線保持水平，在木塊上方放置砝碼，緩慢向左拉動(dòng)水平放置的木板，當(dāng)木塊和砝碼相對(duì)桌面靜止且木板仍在繼續(xù)滑動(dòng)時(shí)，彈簧秤的示數(shù)即為木塊受到的滑動(dòng)摩擦力的大小。某次實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)如下表所示，其中f4的值可從圖1乙中彈簧秤的示數(shù)讀出。

砝碼的質(zhì)量m/kg0.050.100.150.200.25滑動(dòng)摩擦力f/N2.152.362.55f42.93

回答下列問(wèn)題：

(1)f4=________N；

(2)在圖2的坐標(biāo)紙上補(bǔ)齊未畫(huà)出的數(shù)據(jù)點(diǎn)并繪出f-m圖線；

(3)f與m、木塊質(zhì)量M、木板和木塊之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ及重力加速度大小g之間的關(guān)系式f=________，f-m圖線(直線)的斜率的表達(dá)式k=________；

(4)取g=9.80 m/s2，由繪出的f-m圖線求得μ= (保留2位有效數(shù)字)。

【試題分析】本實(shí)驗(yàn)的目的是“測(cè)量木塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)”，其實(shí)驗(yàn)原理是“物體的平衡”，即緩慢向左拉動(dòng)水平放置的木板，當(dāng)木塊和砝碼相對(duì)桌面靜止且木板仍在繼續(xù)滑動(dòng)時(shí)，細(xì)線對(duì)木塊的拉力與木塊受到的滑動(dòng)摩擦力平衡，所以彈簧秤的示數(shù)與木塊受到的滑動(dòng)摩擦力的大小相等。根據(jù)滑動(dòng)摩擦力的定義知f=μFN=μ(m+M)g，變形得f=μgm+μMg，所以f-m圖線的斜率k=μg，進(jìn)而可求得木塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，完成實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

【答案】(1)2.75 (2)f-m圖線如圖3所示

(3)μ(m+M)g，μg(4)0.40

二、通讀全題，聯(lián)系上下文

一道實(shí)驗(yàn)題是一個(gè)整體，有時(shí)從實(shí)驗(yàn)器材獲得關(guān)于實(shí)驗(yàn)原理的提示，有時(shí)可通過(guò)實(shí)驗(yàn)步驟或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)處理的方法尋找實(shí)驗(yàn)原理的蛛絲馬跡。做實(shí)驗(yàn)題時(shí)，通讀全題，聯(lián)系上下文，可以有效幫助我們明確實(shí)驗(yàn)原理。

【例2】(2018·全國(guó)Ⅲ卷·23題)一課外實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示的電路測(cè)量某待測(cè)電阻Rx的阻值，圖中R0為標(biāo)準(zhǔn)定值電阻(R0=20.0 Ω)；可視為理想電壓表；S1為單刀開(kāi)關(guān)，S2為單刀雙擲開(kāi)關(guān)；E為電源；R為滑動(dòng)變阻器。采用如下步驟完成實(shí)驗(yàn)：

(1)按照實(shí)驗(yàn)原理線路圖4甲，將圖4乙中實(shí)物連線；

圖4

(2)將滑動(dòng)變阻器滑片置于適當(dāng)?shù)奈恢?，閉合S1；

(3)將開(kāi)關(guān)S2擲于1端，改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置，記下此時(shí)電壓表的示數(shù)U1；然后將S2擲于2端，記下此時(shí)電壓表的示數(shù)U2；

(4)待測(cè)電阻阻值的表達(dá)式Rx=________(用R0、U1、U2表示)；

(5)重復(fù)步驟(3)，得到如下數(shù)據(jù)：

12345U1/V0.250.300.360.400.44U2/V0.861.031.221.361.49U2U13.443.433.393.403.39

【試題分析】本實(shí)驗(yàn)的目的是測(cè)量某待測(cè)電阻Rx的阻值，其實(shí)驗(yàn)原理比較隱晦，需要通讀全題，從實(shí)驗(yàn)步驟中尋找。

【答案】(1)如圖5所示

三、聯(lián)想教材實(shí)驗(yàn)或做過(guò)的有關(guān)實(shí)驗(yàn)題

最基本的就是最有用的，高考實(shí)驗(yàn)題的原理均來(lái)自于教材的基本知識(shí)，當(dāng)思維受阻時(shí)，可以聯(lián)想教材實(shí)驗(yàn)或做過(guò)的有關(guān)實(shí)驗(yàn)題，可以起到“柳暗花明”的效果。

【例3】(2018·全國(guó)Ⅰ卷·23題)某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖6所示的電路探究在25℃～80℃范圍內(nèi)某熱敏電阻的溫度特性，所用器材有：置于溫控室(圖中虛線區(qū)域)中的熱敏電阻RT，其標(biāo)稱(chēng)值(25℃時(shí)的阻值)為900.0 Ω；電源E(6 V，內(nèi)阻可忽略)；電壓表(量程150 mV)；定值電阻R0(阻值20.0 Ω)；滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值為1 000 Ω)；電阻箱R2(阻值范圍0～999.9 Ω)；單刀開(kāi)關(guān)S1，單刀雙擲開(kāi)關(guān)S2。

實(shí)驗(yàn)時(shí)，先按圖6連接好電路，再將溫控室的溫度t升至80.0℃，將S2與1端接通，閉合S1，調(diào)節(jié)R1的滑片位置，使電壓表讀數(shù)為某一值U0；保持R1的滑片位置不變，將R2置于最大值，將S2與2端接通，調(diào)節(jié)R2，使電壓表讀數(shù)仍為U0；斷開(kāi)S1，記下此時(shí)R2的讀數(shù)。逐步降低溫控室的溫度t，得到相應(yīng)溫度下R2的阻值，直至溫度降到25.0℃，實(shí)驗(yàn)得到的R2-t數(shù)據(jù)見(jiàn)下表。

t/℃25.030.040.050.060.070.080.0R2/Ω900.0680.0500.0390.0320.0270.0240.0

回答下列問(wèn)題：

(1)在閉合S1前，圖6中R1的滑片應(yīng)移動(dòng)到________(填“a”或“b”)端；

(2)在圖7的坐標(biāo)紙上補(bǔ)齊數(shù)據(jù)表中所給數(shù)據(jù)點(diǎn)，并做出R2-t曲線；

(3)由圖7可得到RT，在25℃～80℃范圍內(nèi)的溫度特性，當(dāng)t=44.0℃時(shí)，可得RT=________Ω；

(4)將RT握于手心，手心溫度下R2的相應(yīng)讀數(shù)如圖8所示，該讀數(shù)為_(kāi)_______Ω，則手心溫度為_(kāi)_______℃。

【試題分析】本實(shí)驗(yàn)的目的是“探究在25～80℃范圍內(nèi)某熱敏電阻的溫度特性”，意在考查“研究小燈泡的伏安特性實(shí)驗(yàn)”，考查學(xué)生對(duì)小燈泡伏安特性曲線的理解和靈活運(yùn)用，解決實(shí)際問(wèn)題的能力。求解本題時(shí)可聯(lián)想教材上的實(shí)驗(yàn)——“研究小燈泡的伏安特性實(shí)驗(yàn)”和與“等效替代法測(cè)電阻”有關(guān)的題目。

(1)圖6的電路滑動(dòng)變阻器采用限流接法，在閉合S1前，R1應(yīng)該調(diào)節(jié)到使接入電路部分的電阻值最大，從而使電路中電流最小，即圖6中的R1的滑片應(yīng)移到b端。

(2)將t=60℃和t=70℃對(duì)應(yīng)的兩組數(shù)據(jù)畫(huà)在坐標(biāo)圖上，然后用平滑曲線將盡可能多的數(shù)據(jù)點(diǎn)連接起來(lái)，畫(huà)出R2-t圖象。

(3)根據(jù)題述實(shí)驗(yàn)過(guò)程可知，測(cè)量的R2數(shù)據(jù)等于對(duì)應(yīng)的熱敏電阻RT的電阻值。由畫(huà)出的R2-t圖象可知，當(dāng)t=44.0℃時(shí)R2電阻為450.0 Ω，對(duì)應(yīng)的RT=460 Ω。

(4)由畫(huà)出的R2-t圖象可知，當(dāng)RT=620.0 Ω，則手心溫度t=33.0℃。

【答案】(1)b(2)R2-t曲線如圖9所示

(3)450 (4)620.0 (5)33.0

四、關(guān)注細(xì)節(jié)，減少失誤

實(shí)驗(yàn)題一般是以填空的形式出題，任何疏忽都可能導(dǎo)致失分，所以做實(shí)驗(yàn)題還要關(guān)注細(xì)節(jié)，比如括號(hào)內(nèi)的附加要求和條件，它往往對(duì)計(jì)算結(jié)果提出要求、提示重力加速度g取值等。

【例4】(2018·全國(guó)Ⅰ卷·22題)如圖10，一彈簧上端固定在支架頂端，下端懸掛一托盤(pán)：一標(biāo)尺由游標(biāo)和主尺構(gòu)成，主尺豎直固定在彈簧左邊；托盤(pán)上方固定有一能與游標(biāo)刻度線準(zhǔn)確對(duì)齊的裝置，簡(jiǎn)化為圖中的指針?，F(xiàn)要測(cè)量圖10中彈簧的勁度系數(shù)，當(dāng)托盤(pán)內(nèi)沒(méi)有砝碼時(shí)，移動(dòng)游標(biāo)，使其零刻度線對(duì)準(zhǔn)指針，此時(shí)標(biāo)尺讀數(shù)為1.950 cm；當(dāng)托盤(pán)內(nèi)放有質(zhì)量為0.100 kg的砝碼時(shí)，移動(dòng)游標(biāo)，再次使其零刻度線對(duì)準(zhǔn)指針，標(biāo)尺示數(shù)如圖11所示，其讀數(shù)為_(kāi)_______cm。當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮?.80 m/s2，此彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)_______N/m(保留3位有效數(shù)字)。

【試題分析】本實(shí)驗(yàn)的目的是“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”，其實(shí)驗(yàn)原理是胡克定律。做本題時(shí)要關(guān)注三個(gè)細(xì)節(jié)：①?gòu)椈傻男巫兞渴怯糜螛?biāo)卡尺測(cè)量的，需掌握游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)則；②括號(hào)內(nèi)的附加條件：保留3位有效數(shù)字；③當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮?.80 m/s2，不是我們經(jīng)常用來(lái)計(jì)算的10.00 m/s2。

游標(biāo)卡尺為20分度，精度為0.05 mm，由圖11可知游標(biāo)尺的第15條刻度線與主尺刻度線對(duì)齊，根據(jù)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)則，游標(biāo)卡尺讀數(shù)為3.7 cm+15×0.05 mm=3.7 cm+0.075 cm=3.775 cm。

【答案】(1)3.775 (2)53.7

實(shí)驗(yàn)原理是實(shí)驗(yàn)題的核心，掌握實(shí)驗(yàn)原理是求解實(shí)驗(yàn)題的關(guān)鍵，“細(xì)讀、通讀、聯(lián)想”的最終目的是尋找實(shí)驗(yàn)原理?！鞍俗煮鹧浴辈皇仟?dú)立的，而是一個(gè)整體，總體來(lái)講，“八字箴言”就是：細(xì)讀第一句話明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，通讀全題找聯(lián)系，聯(lián)想教材實(shí)驗(yàn)與做過(guò)的實(shí)驗(yàn)題，關(guān)注細(xì)節(jié)減少失誤，依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理做題是關(guān)鍵。