探究实验--2023高考物理实验题技法 （含答案）.docx
探究实验探究实验则是指学生在生活实践和学习新知过程中发现问题,为探索未知知识,通过自己设计并实施计划,以直接或间接的直观材料为研究对象,结合已有的知识结构进行观察、试验、讨论,总结出新观点、新规律的实验方式。解读探究性实验探究性实验科学探索不断前进的阶梯，敢于直面权威，提出自己的见解，不断探索才能进步，探究性实验是高考的热点也是难点，控制变量是常用的探究实验方法。常见的探究性实验一、探究匀变速运动(一）练习使用打点计时器:1．构造：见教材。2．操作要点：接50HZ，4---6伏的交流电正确标取记：在纸带中间部分选5个点3．重点：纸带的分析a．判断物体运动情况：在误差范围内：如果S1=S2=S3=……，则物体作匀速直线运动。如果DS1=DS2=DS3=…….=常数, 则物体作匀变速直线运动。b．测定加速度：公式法：先求DS，再由DS= aT2求加速度。图象法：作v—t图,求a=直线的斜率c．测定即时速度：? V1=（S1+S2）/2T ? ? ? V2=（S2+S3）/2T（二）测定匀变速直线运动的加速度：1．原理：DS=aT22．实验条件：a．合力恒定，细线与木板是平行的。b．接50HZ，4—6伏交流电。3．实验器材：电磁打点计时器、纸带、复写纸片、低压交流电源、小车、细绳、一端附有滑轮的长木板、刻度尺、钩码、导线、两根导线。4．主要测量：选择纸带,标出记数点,测出每个时间间隔内的位移S1、S2、S3 。。。。图中O是任一点。5．?数据处理：根据测出的用逐差法处理数据求出加速度：S4—S1=3a1T2 ? ， ?S5—S2=3a2T2 ? ， ? S6—S3=3a3T2，a=（a1+a2+a3）/3=（S4+S5+S6— S1—S2—S3）/9T2（三）测匀变速运动的即时速度：（同上）二、探究平抛运动1．实验原理：用一定的方法描出平抛小球在空中的轨迹曲线，再根据轨迹上某些点的位置坐标，由h=求出t，再由x=v0t求v0，并求v0的平均值。2．实验器材：木板，白纸，图钉，未端水平的斜槽，小球，刻度尺，附有小孔的卡片，重锤线。3．实验条件：a． 固定白纸的木板要竖直。b． 斜槽未端的切线水平，在白纸上准确记下槽口位置。c．小球每次从槽上同一位置由静止滑下。三、探究弹力与形变关系1.方法归纳：（1）用悬挂砝码的方法给弹簧施加压力（2）用列表法来记录和分析数据（如何设计实验记录表格）（3）用图象法来分析实验数据关系步骤：①以力为纵坐标、弹簧伸长为横坐标建立坐标系②根据所测数据在坐标纸上描点③按照图中各点的分布和走向，尝试作出一条平滑的曲线（包括直线）④以弹簧的伸重工业自变量，写出曲线所代表的函数，首先尝试一次函数，如不行则考虑二次函数，如看似象反比例函数，则变相关的量为倒数再探究一下是否为正比关系（图象是否可变为直线）----化曲为直的方法等。
⑤解释函数表达式中常数的意义。2.注意事项：所加砝码不要过多（大）以免弹簧超出其弹性限度观察描绘高考真题例题1：【2019·新课标全国Ⅱ卷】如图（a），某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验。所用器材有：铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50Hz的交流电源，纸带等。回答下列问题：（1）铁块与木板间动摩擦因数μ=（用木板与水平面的夹角θ、重力加速度g和铁块下滑的加速度a表示）（2）某次实验时，调整木板与水平面的夹角θ=30°。接通电源。开启打点计时器，释放铁块，铁块从静止开始沿木板滑下。多次重复后选择点迹清晰的一条纸带，如图（b）所示。图中的点为计数点（每两个相邻的计数点间还有4个点未画出）。重力加速度为9.8 m/s2。可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为（结果保留2位小数）。【答案】（1） （2）0.35【解析】（1）由mgsinθ-μmgcosθ=ma，解得：μ=①（2）由逐差法a= 得：SII=（76.39-31.83）×10-2 m，T=0.15 s，SI=（31.83-5.00）×10-2m，故a= m/s2=1.97 m/s2，代入①式，得：μ==0.35【素养解读】本题考查牛顿第二定律及考生的实验探究能力，体现了科学探究与科学推理的核心素养。
例题2：【2019·北京卷】用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。主要实验步骤如下：a．安装好实验器材。接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次。b．选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点O（t=0），然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点，如图2中A、B、C、D、E、F……所示。c．通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E……点时小车的速度，分别记作v1、v2、v3、v4、v5……d．以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，如图3所示。结合上述实验步骤，请你完成下列任务：（1）在下列仪器和器材中，还需要使用的有____________和___________(填选项前的字母)。A．电压合适的50 Hz交流电源B．电压可调的直流电源C．刻度尺D．秒表E．天平(含砝码)（2）在图3中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点，请在该图中标出计数点C对应的坐标点，并画出v–t图象。（3）观察v–t图象，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是___________。v–t图象斜率的物理意义是______________________。
（4）描绘v–t图象前，还不知道小车是否做匀变速直线运动。用平均速度表示各计数点的瞬时速度，从理论上讲，对Δt的要求是______（选填“越小越好”或“与大小无关”)；从实验的角度看，选取的Δx大小与速度测量的误差______(选填“有关”或“无关”)。（5）早在16世纪末，伽利略就猜想落体运动的速度应该是均匀变化的。当时只能靠滴水计时，为此他设计了如图4所示的“斜面实验”，反复做了上百次，验证了他的猜想。请你结合匀变速直线运动的知识，分析说明如何利用伽利略“斜面实验”检验小球的速度是随时间均匀变化的_____________________。【答案】（1）AC（2）如图所示：（3）小车的速度随时间均匀变化加速度（4）越小越好有关（5）如果小球的初速度为0，其速度，那么它通过的位移x∝t2。因此，只要测量小球通过不同位移所用的时间，就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化。【解析】（1）打点计时器需用交流电源；为了计算速度需要利用刻度尺测量长度。故需要的仪器选AC（2）利用所给点迹描点连线，得图象其中C点的横坐标为3T，纵坐标为（3）结合图象可以看出小球速度随时间均匀变化，所以小球做匀加速运动，图象的斜率代表了运动时的加速度；（4）越小，则越接近计数点的瞬时速度，所以越小越好，计算速度需要用到的测量值，所以大小与速度测量的误差有关。
（5）如果小球的初速度为0，其速度，那么它通过的位移x∝t2。因此，只要测量小球通过不同位移所用的时间，就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化。（要检验小球的速度是随时间均匀变化的，可以检验小球运动位移与时间的平方成正比，利用滴水可以得到小球的运动时间，并测出小球在相应时间内的位移，则可以验证。）热身训练1.（2022·山东聊城市高三下学期一模）某实验小组为了测定金属丝的电阻率，用螺旋测微器测量金属丝的直径，用米尺测量金属丝的长度，用伏安法测出金属丝的电阻，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率。（1）测量时螺旋测微器如图甲所示，金属丝的直径为______mm。（2）现有电动势3V的电源、开关和若干导线及下列器材：A.电压表V（量程3V，内阻约10kΩ）B.电流表A（量程0.6A，内阻约2Ω）C.滑动变阻器（最大阻值为10Ω）D.滑动变阻器（最大阻值为100Ω）①用多用电表粗测金属丝的电阻大约为5Ω，要求较准确地测出其阻值，滑动变阻器应选______（填“”或“”）②实验中该小组实物接线如图乙所示，合上开关前检查电路，请指出其明显错误或不合理的地方是______。（3）不论使用电流表内接法还是电流表外接法，都会产生系统误差，某小组按如图丙所示的电路进行测量，可以消除由于电表内阻造成的系统误差。
利用该电路进行实验的主要操作过程是：第一步：先将的滑动触头调到最左端，单刀双掷开关向1闭合，闭合开关，调节滑动变阻器和，使电压表和电流表的示数尽量大些（不超过量程），读出此时电压表和电流表的示数、。第二步：保持两滑动变阻器的滑动触头位置不变，将单刀双掷开关向2闭合，读出此时电压表和电流表的示数、。由以上数据可计算出被测电阻______。【答案】 ①. 0.950 ②. R1 ③. 电流表应外接；滑动变阻器滑片应置于最左端 ④. 【解析】（1）由图示螺旋测微器可知，其示数为（2）由已知待测电阻为5Ω，如果选100Ω的滑动变阻器，两者差值过大，待测电阻分压过小，因此为了便于测量和读数，应选择与待测电阻阻值相近的R1。待测电阻与电压表电流表的关系为故待测电阻为小电阻，根据“内大外小”原则，为了更精准测量，故电流表应选择外接法；在开关闭合前，滑动变阻器的电阻应全部接入干路，故滑动变阻器的滑片应置于最左端（3）单刀双掷开关向1闭合，由闭合电路欧姆定律保持两滑动变阻器的滑动触头位置不变，将单刀双掷开关向2闭合，由闭合电路欧姆定律联立解得2.（2022·山东日照市高三下学期一模）某物理探究小组的同学设计了如图甲所示的实验电路测定干电池的电动势和内阻。
实验器材：电池组（两节干电池）定值电阻毫安表（量程为50mA，内阻）电压表（量程为3V，内阻很大）滑动变阻器R电阻箱开关导线若干（1）将电阻箱的阻值调至，则图甲中虚线框内改装后电流表的量程为_______mA。（2）实验步骤如下：①闭合开关S前，将滑动变阻器R的滑片移到______端（选填“左”或“右”）；②闭合开关S，改变滑片位置，记下电压表的示数U和毫安表的示数I，多次实验后将所测数据描绘在如图乙所示的坐标纸上，作出U-I图线。（3）每节干电池的电动势E=______V，内阻=______（结果均保留两位有效数字）。（4）从实验原理上分析，通过本实验测量的电动势_____实际电动势，测量的内阻_____实际内阻（选填“大于”“等于”或“小于”）。【答案】 ①. 500 ②. 左 ③. 1.5 ④. 1.0 ⑤. 等于 ⑥. 等于【解析】（1）将电阻箱的阻值调至，则图甲中虚线框内改装后电流表的量程为代入数据，解得（2）为了保护电路，应使电路的电流最小，所以滑动变阻器接入电路的电阻最大，即滑片应滑到左端。（3）根据毫安表的改装原理，当毫安表示数为I时，此时电路中的电流为10I，毫安表和电阻箱并联后的电阻为根据甲所示电路图，由欧姆定律可知，路端电压为由图乙所示图象可知，纵轴截距为解得又图像斜率的绝对值为解得（4）由电路图可知，当毫安表示数为零时，通过电池组的电流为零，图象的纵截距比电池阻的实际电动势，当电压表示数为零时，此时电池组与组成的等效电源的路端电压实际值就是零，即所测的短路电流为真实值，故通过本实验测量的电动势等于实际电动势，测量的内阻等于实际内阻。3．下列学生实验中，需要用到打点计时器的实验有_________A．探究求合力的方法B．探究加速度与力、质量的关系C．探究小车的
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