高考電學(xué)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)策略

1、高考電學(xué)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)策略 王國紅，高考全省“十連冠”功勛教師，現(xiàn)任高三物理備課組組長。 編者按：“你要戰(zhàn)，便作戰(zhàn)！”射雕英雄傳里成吉思汗答復(fù)花剌子模的戰(zhàn)書可謂是豪氣萬千。支撐著這豪氣的，是雄厚的實(shí)力與細(xì)致的戰(zhàn)備。面對無可回避的電學(xué)實(shí)驗(yàn)題，我們既要有敢于面對的勇氣，更需要做的，就是要了解電學(xué)實(shí)驗(yàn)高考經(jīng)常考什么？怎么考？從而有目的地復(fù)習(xí)，在有限的時(shí)間內(nèi)快速提高自身實(shí)力，備考應(yīng)戰(zhàn)。 由于高考理綜物理必考部分通常只有12道題，受此限制，大部分高考理綜卷都未對恒定電流一章的知識(shí)另外單獨(dú)設(shè)題考查，而電學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅考查了大綱和考試說明所要求的獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的能力和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，同時(shí)也有效地考查了電學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)。此外，

2、電學(xué)實(shí)驗(yàn)題尤其是設(shè)計(jì)性電學(xué)實(shí)驗(yàn)題富于變化，為命題者提供了廣闊的命題空間?；谏鲜鲈?，電學(xué)實(shí)驗(yàn)備受出題人的青睞，幾乎是每年必考。 一、高考電學(xué)實(shí)驗(yàn)考什么 縱觀近兩年的全國14套高考試題，除了上海等一些個(gè)別省份考了電磁感應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，其他省份考的都是穩(wěn)恒電流的實(shí)驗(yàn)，以實(shí)驗(yàn)室中電阻的測量為依托，考查了基本儀器的使用、讀數(shù)，儀器的選擇，電路的連接，原理的設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)的處理等多方面的內(nèi)容。其中，基本儀器的讀數(shù)是出現(xiàn)頻率很高的一個(gè)考點(diǎn)，在2012年、2013年分別有5套和4套試卷涉及基本儀器的讀數(shù)，而實(shí)物連接更是在2013年14套卷中的8套卷中出現(xiàn)，說明現(xiàn)在的高考更注重對考生動(dòng)手能力的考查與實(shí)驗(yàn)探究能力的考查

3、。 二、在復(fù)習(xí)中要注意什么問題 1.注意基本儀器的使用 基本儀器的讀數(shù)和使用是中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)，同樣也是高考實(shí)驗(yàn)試題考查的重要內(nèi)容。考試大綱要求會(huì)使用的儀器中，刻度尺、天平、彈簧秤、溫度表等的使用，已在初中進(jìn)行系統(tǒng)、重點(diǎn)的學(xué)習(xí)和考查，而與電路實(shí)驗(yàn)相關(guān)的器材電流表、電壓表、多用電表、滑動(dòng)變阻器、電阻箱、螺旋測微器等就理所當(dāng)然地成為高考考查的重點(diǎn)。 （1）螺旋測微器、游標(biāo)卡尺的使用與讀數(shù) 真題1 （2012廣東高考題節(jié)選）某同學(xué)測量一個(gè)圓柱體的電阻率，需要測量圓柱體的尺寸和電阻。分別使用游標(biāo)卡尺和螺旋測微器測量圓柱體的長度和直徑，某次測量的示數(shù)如圖1和圖2所示，長度為 cm，直徑為 mm。（

4、參考答案見文末，下同） 圖1 圖2 總結(jié)：對于游標(biāo)卡尺與螺旋測微器要清楚其使用原理，弄清楚是怎樣把小量放大進(jìn)行測量的。游標(biāo)卡尺出錯(cuò)率比較高，主要是要分清游標(biāo)卡尺有10分度、20分度、50分度，清楚了原理其精確度就不用死記了。還有游標(biāo)卡尺的半毫米刻度線是否露出又是一個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)，這些易錯(cuò)點(diǎn)要在改錯(cuò)本上進(jìn)行記錄，這樣就能保證不失分。 （2）電表的使用與讀數(shù) 真題2（2013上海高考題節(jié)選）為確定某電子元件的電氣特性，做如下測量：用多用表測量該元件的電阻，選用“100”倍率的電阻擋測量，發(fā)現(xiàn)多用表指針偏轉(zhuǎn)過大，因此需選擇 倍率的電阻擋（填 “10”或“1k”），并 再進(jìn)行測量，多用表的示數(shù)如圖3所示，測

5、量結(jié)果為 。 圖3 真題3（2011海南高考）圖4是改裝并校準(zhǔn)電流表的電路圖，已知表頭的量程為ig=600a，內(nèi)阻為rg，是標(biāo)準(zhǔn)電流表，要求改裝后的電流表量程為i=60ma。完成下列填空。 （1）圖4中分流電阻rp的阻值為 。 （2）在電表改裝完成后的某次校準(zhǔn)測量中，表的示數(shù)如圖5所示，由此讀出流過電流表的電流為 ma。此時(shí)流過分流電阻rp的電流為 ma（保留一位小數(shù)）。 總結(jié)：在學(xué)習(xí)這些基本儀器使用方法時(shí)，應(yīng)抓住各種基本測量儀器的共性： （1）各種基本測量儀器都有一定的量程。 （2）使用測量儀器前通常都要調(diào)節(jié)零點(diǎn)或校正零點(diǎn)，否則測出的數(shù)據(jù)就不準(zhǔn)確。 （3）會(huì)正確讀數(shù)。關(guān)鍵是會(huì)讀出儀器的最小刻

6、度值，會(huì)從最小刻度之間估計(jì)出一位有效數(shù)字。 （4）根據(jù)儀器的構(gòu)造原理，掌握它的使用方法和使用規(guī)則。 （5）為了減小誤差，應(yīng)掌握使用儀表所用量程的三分之二左右讀數(shù)。 2.重視動(dòng)手能力的培養(yǎng) 如上文所述，實(shí)物連接在高考卷中頻頻出現(xiàn)，說明現(xiàn)在的高考更注重對考生動(dòng)手能力的考查與實(shí)驗(yàn)探究能力的考查。實(shí)物連接實(shí)際并不難，但是在高考閱卷中發(fā)現(xiàn)，考生的丟分情況很嚴(yán)重。要解決這個(gè)問題，最有效的辦法莫過于自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)。如果同學(xué)們能夠在實(shí)驗(yàn)室熟練地把實(shí)物接好，考試中連接電路圖肯定沒問題。物理實(shí)驗(yàn)考查的是學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)而不是死記硬背，在越來越重視學(xué)生能力考查的新課標(biāo)模式下，動(dòng)手能力顯得尤為重要，所以一定要抓住一輪復(fù)

7、習(xí)的機(jī)會(huì)攻破實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)的薄弱環(huán)節(jié)，能做的實(shí)驗(yàn)自己一定要?jiǎng)邮秩プ?，真正進(jìn)實(shí)驗(yàn)室！ 真題4（2013安徽高考）為了精確測量合金絲的電阻r?x，設(shè)計(jì)出如圖6所示的實(shí)驗(yàn)電路圖，按照該電路圖完成圖7中的實(shí)物電路連接。 圖6 圖7 真題5（2013海南高考）某同學(xué)將量程為200a、 內(nèi)阻為500的表頭改裝成量程為1ma和10ma的雙量程電流表，設(shè)計(jì)電路如圖8所示。定值電阻r1=500，r2和r3的值待定，s為單刀雙擲開關(guān)，a、b為接線柱?；卮鹣铝袉栴}： 圖8 圖9 （1）按圖8在圖9中將實(shí)物連線； （2）表筆a的顏色為 色（填“紅”或“黑”）； （3）將開關(guān)s置于“1”擋時(shí)，量程為 ma； （4）定值電阻的

8、阻值r2= ，r3= ；（結(jié)果取3位有效數(shù)字） （5）利用改裝的電流表進(jìn)行某次測量時(shí)，s置于“2”擋，表頭指示如圖10所示，則所測量電流的值為 ma。 圖10 實(shí)物圖連線常見錯(cuò)誤：（1）沒有嚴(yán)格按原理圖接線或連線不到位；（2）未能把連線接到儀器的接線柱上，而是接在“+”“-”符號(hào)上，或多用電表的插孔上，或電阻箱旋鈕上等；（3）電流表、多用表極性接反等；（4）不懂多用電表擋位或擋位選錯(cuò)，有的因擋位選錯(cuò)而導(dǎo)致讀數(shù)錯(cuò)誤。 3.關(guān)注實(shí)驗(yàn)中的圖象問題 物理圖象的考查是近年高考的熱點(diǎn)，尤其是用圖象處理物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或從圖象中獲取相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)論，是高考非常關(guān)注的重點(diǎn)。歷年物理高考實(shí)驗(yàn)試題中幾乎都有涉及

9、物理圖象問題，而且還作為試題的難點(diǎn)之一，賦分較高。 真題6 （2013安徽高考）根據(jù)閉合電路歐姆定律，用圖11所示電路可以測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻。圖中r?0是定值電阻，通過改變r(jià)的阻值，測出r?0兩端的對應(yīng)電壓u12，對所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，就可以實(shí)現(xiàn)測量目的。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在 -r坐標(biāo)系中描出坐標(biāo)點(diǎn)，如圖12所示。已知r?0=150，請完成以下數(shù)據(jù)分析和處理。 （1）圖12中電阻為 的數(shù)據(jù)點(diǎn)應(yīng)剔除； （2）在坐標(biāo)紙上畫出-r關(guān)系圖線； （3）圖線的斜率是 （v-1?-1），由此可得電池電動(dòng)勢en= v。 圖11 圖12 真題7（2013廣東高考）圖13是測量電阻rx的原理圖。學(xué)生電源輸出電

10、壓可調(diào)，電流表量程選0.6a（內(nèi)阻不計(jì)），標(biāo)有長度刻度的均勻電阻絲ab的總長為30.0cm。 圖13 （1）根據(jù)原理圖連接圖14的實(shí)物圖。 （2）斷開s2，合上s1；調(diào)節(jié)電源輸出電壓為3.0v時(shí)，單位長度電阻絲的電壓u= v/cm，記錄此時(shí)電流表a1的示數(shù)。 圖14 （3）保持s1閉合，合上s2；滑動(dòng)c點(diǎn)改變ac的長度l，同時(shí)調(diào)節(jié)電源輸出電壓，使電流表a1的示數(shù)與步驟記錄的值相同，記錄長度l和a2的示數(shù)i。測量6組l和i值，測量數(shù)據(jù)已在圖15中標(biāo)出，寫出rx與l、i、u的關(guān)系式rx= ；根據(jù)圖15用作圖法算出rx= 。 圖15 總結(jié)：利用相關(guān)物理規(guī)律，導(dǎo)出與實(shí)驗(yàn)中所測得的物理量有關(guān)的一次函數(shù)關(guān)

11、系式，建立平面直角坐標(biāo)系，依據(jù)所測數(shù)據(jù)描點(diǎn)連線，繪出線性圖象，利用圖象的截距、斜率可求得實(shí)驗(yàn)要測的物理量。在處理圖象問題時(shí)要注意軸、線、點(diǎn)、截距、面積、斜率等幾個(gè)方面的問題。關(guān)鍵是要列出對應(yīng)的關(guān)系式，找出對應(yīng)斜率及截距。 4.注重實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)框架的建立，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分類 在考試大綱規(guī)定的11個(gè)必考實(shí)驗(yàn)中，涉及電路的實(shí)驗(yàn)有5個(gè)，它們分別是測定金屬的電阻率（同時(shí)練習(xí)使用螺旋測微器）、描繪小電珠的伏安特性曲線、測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻、練習(xí)使用多用電表、傳感器的簡單使用。這些實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)驗(yàn)思想等方面具有內(nèi)在的統(tǒng)一性。這其中，測定金屬的電阻率、測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻、描繪小

12、電珠的伏安特性曲線等電學(xué)實(shí)驗(yàn)，其共同實(shí)質(zhì)就是電阻的測量。因此復(fù)習(xí)電學(xué)實(shí)驗(yàn)，可以圍繞“電阻測量及電路”進(jìn)行復(fù)習(xí)，以控制電路、測量電路、儀表的選擇和讀數(shù)展開。 以下是對電阻測量方法的一些歸類，若能對這些方法熟練掌握，在涉及設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)時(shí)就會(huì)得心應(yīng)手，事半功倍！ （1）歐姆表測量：最直接測電阻的儀表。但是一般用歐姆表測量只能進(jìn)行粗測，為下一步的測量提供一個(gè)參考依據(jù)。用歐姆表可以測量白熾燈泡的冷電阻。 （2）替代法：替代法的測量思路是等效的思想，可以是利用電流等效，也可以是利用電壓等效。替代法測量電阻精度高，不需要計(jì)算，方法簡單，但必須有可調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)電阻（一般給定的儀器中要有電阻箱）。 替代法是用與被測量

13、的某一物理性質(zhì)等效，從而加以替代的方法。如圖16所示。先把雙刀雙擲開關(guān)s2扳到1，閉合s1，調(diào)整滑動(dòng)變阻器，使電流表指針指到某一位置，記下此時(shí)的示數(shù)i（最好為一整數(shù)）。再把開關(guān)s2扳到2，調(diào)整電阻箱r0，使得電流表指針仍指到示數(shù)i。讀出此時(shí)電阻箱的阻值r，則未知電阻rx的阻值等于r。說明：在此實(shí)驗(yàn)中的等效性表現(xiàn)在開關(guān)換位后電流表的示數(shù)相同，即當(dāng)電阻箱的阻值為r時(shí)，對電路的阻礙作用與未知電阻等效，所以未知電阻rx的阻值等于r。替代法是一種簡捷而準(zhǔn)確度很高的測量電阻的方法，此方法沒有系統(tǒng)誤差，只要電阻箱和電流表的精度足夠高，測量誤差就可以忽略。 圖16 （3）伏安法：伏安法的測量依據(jù)是歐姆定律（包

14、括部分電路歐姆定律和全電路歐姆定律），需要的基本測量儀器是電壓表和電流表。當(dāng)只有一個(gè)電表時(shí)，可以用標(biāo)準(zhǔn)電阻（電阻箱或給一個(gè)定值電阻）代替；當(dāng)電表的內(nèi)阻已知時(shí)，根據(jù)歐姆定律i=u/rv，電壓表同時(shí)可以當(dāng)電流表使用，同樣根據(jù)u=ira，電流表也可以當(dāng)電壓表用。 （4）比例法：如果有可以作為標(biāo)準(zhǔn)的已知電阻的電表，可以采用比例法測未知電表的電阻。用比例法測電表內(nèi)阻時(shí)，兩個(gè)電流表一般是并聯(lián)（據(jù)并聯(lián)分流原理），兩個(gè)電壓表一般是串聯(lián)（據(jù)串聯(lián)分壓原理）。所謂“比例法”是：要測量某一物體的某一物理量，可以把它與已知準(zhǔn)確數(shù)值的標(biāo)準(zhǔn)物體進(jìn)行比較。例如，使用天平稱量物體的質(zhì)量，就是把被測物體與砝碼進(jìn)行比較，砝碼就是質(zhì)

15、量數(shù)準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)物體。天平的結(jié)構(gòu)是等臂杠桿，因此當(dāng)天平平衡時(shí)，被測物體的質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)物體的質(zhì)量是相等的，這就省去了進(jìn)一步的計(jì)算。有很多情況下，被測物體與標(biāo)準(zhǔn)物體的同一物理量間的關(guān)系并不是相等，而是在滿足一定條件下成某種比例的關(guān)系，這種方法又稱為“比例法”。 例如，測電流表和電壓表的內(nèi)阻，如果有可以作為標(biāo)準(zhǔn)的已知電阻的電表，都可以使用比例法。采用比例法測電阻的依據(jù)是：串聯(lián)電路電壓與電阻成正比，并聯(lián)電路電流與電阻成反比。電壓表可顯示電阻兩端的電壓值，電流表可顯示電阻中通過的電流，所以測電流表內(nèi)阻應(yīng)把兩電流表并聯(lián)，測電壓表內(nèi)阻應(yīng)把兩電壓表串聯(lián)，電路圖分別如圖17（甲）（乙）所示。 甲 乙 圖17 測電流

16、表內(nèi)阻時(shí)，應(yīng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器r01，使兩電流表的指針都有較大偏轉(zhuǎn)，記錄下兩電表的示數(shù)i1和i2，根據(jù)并聯(lián)電路分流原理，若已知電流表a1的內(nèi)阻為r1，則電流表a2的內(nèi)阻r2=r1。測電壓表內(nèi) 阻時(shí)，應(yīng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器r02，使兩電壓表的指針都有較大偏轉(zhuǎn)，記錄下兩電表的示數(shù)u1和u2，根據(jù)串聯(lián)電路分壓原理，若已知電壓表v1的內(nèi)阻r1，則電流表v2的內(nèi)阻r2=r1。以上例子中，甲圖采用限流電 路而乙圖采用分壓電路，這是由于電流表內(nèi)阻都較小，若采用分壓電路，則滑動(dòng)變阻器的阻值必須更小，這時(shí)電路近似于短路，是不允許的；而電壓表內(nèi)阻都很大，若采用限流電路，則滑動(dòng)變阻器的電阻必須更大，這在實(shí)際上行不通。 （5）

17、半偏法： 半偏法是上面比例法的一個(gè)特例，測電流表內(nèi)阻和測電壓表內(nèi)阻都可以用半偏法，電路圖如圖18所示。甲圖實(shí)驗(yàn)時(shí)先斷開開關(guān)s，閉合s，調(diào)整滑動(dòng)變阻器r01（限流法連接），使電流表a滿度（即指針指滿刻度處）；再閉合s，調(diào)整電阻箱r1，使電流表a的指針恰好指到半滿度處，讀出此時(shí)電阻箱的阻值r，則電流表a的電阻ra=r（測量結(jié)果偏?。灰覉D實(shí)驗(yàn)時(shí)先閉合開關(guān)s及s，調(diào)整滑動(dòng)變阻器r02（分壓法連接），使電壓表v滿度；再斷開s，調(diào)整電阻箱r2，使電壓表v的指針恰好指到半滿度處，讀出此時(shí)電阻箱的阻值r，則電壓表v的電阻rv=r（測量結(jié)果偏大）。 甲 乙 圖18 同學(xué)們實(shí)際電學(xué)實(shí)驗(yàn)也并沒有想象中的那么難，只要我們用心去體會(huì)一定會(huì)收到事半功倍的效果！ 參考答案 真題1： 5.01 5.315 真題2：10 歐姆調(diào)零 70 解析：用多用表測量該元件的電阻，選用“100”倍率的電阻擋測量，發(fā)現(xiàn)多用表指針偏轉(zhuǎn)過大，說明電阻較小，因此需選擇10倍率的電阻擋，并歐姆調(diào)零后再進(jìn)行測量，多用表的示數(shù)如圖所示，測量結(jié)果為70。 真題3：