统考版2024高考物理二轮专题复习第二编题型突破策略策略二实验题快得分多得分的技巧

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技巧1 “三步”法又准又快破解力学实验题
例1 某研究性学习小组从北京2022年冬奥会冰壶比赛项目中获得启发，利用冰壶碰撞来验证动量守恒定律．该小组在两个相同的奶粉罐中加水，放在户外结冰后制成两个质量不同的冰壶A和B，在户外一块平整的水平地面上泼水结冰形成冰面．小组成员用如图甲(俯视)所示的装置压缩弹簧后将冰壶弹出，此冰壶与另一个静止的冰壶发生碰撞．主要实验步骤如下：
①固定发射装置，将冰壶A压缩弹簧后由静止释放，弹簧始终在弹性限度内；
②标记冰壶A停止时的位置，在冰壶运动路径上适当位置标记一定点O，测出冰壶A停止时右端到O点的距离，如图乙所示．重复多次，计算该距离的平均值记为x1；
③将冰壶B静置于冰面，左端位于O点．重新弹射冰壶A，使两冰壶对心正碰，测出冰壶A停止时右端距O点的距离和冰壶B停止时左端距O点的距离．重复多次，分别计算距离的平均值记为x2和x3，如图丙所示．
(1)实验中，应如何操作才能确保冰壶A每次到达O点时的速度均相同？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
(2)为完成实验，还需要测出______________，验证动量守恒定律的表达式为____________________(用x1、x2、x3和测量物理量对应的字母表示)．
[教你解决问题]
第1步：实验的切入点→实验目的
本实验的目的是验证动量守恒定律．
第2步：分析→实验装置、原理及方法
(1)从实验目的出发，联想教材上的实验原型，分析可知，实验原理为在系统所受外力的矢量和近似为0的情况下，碰撞满足动量守恒定律．
(2)利用发射装置，建构“一动碰一静”的碰撞模型，本实验只需要验证m1v1＝m1v′1＋m2v′2成立即可．
第3步：类比迁移
(1)类比新人教版教材中“利用气垫导轨减小摩擦力”，本题利用冰面和冰壶来减小摩擦力．
(2)类比新人教版教材中“研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒”实验，本题冰壶碰撞后的速度之比等于它们碰后移动的水平距离的平方根之比．
解析：
(1)为确保冰壶A每次到达O点时的速度均相同，需要每次将弹簧压缩至同一位置由静止释放．
(2)根据动量守恒定律有m1v1＝m1v′1＋m2v′2，运动过程中冰壶A和冰壶B均做匀减速直线运动，有v2＝2ax，联立解得m1＝m2－m1，故还需要测量冰壶A的质量m1，冰壶B的质量m2.
答案：(1)每次将弹簧压缩至同一位置由静止释放
(2)冰壶A的质量m1，冰壶B的质量m2
m1＝m2－m1
技巧2 做到“明”“选”“画”又快又准破解电学实验题
1．明：明确课本经典实验的原理、步骤和处理数据的方法，掌握伏安法测电阻的原理、分压和限流电路的选择方式等．
2．选：(1)选变阻器：除了搞清限流法和分压法外，在分压接法中，应选择电阻小而额定电流大的变阻器；在限流接法中，应选择电阻值与电路中其他电阻比较接近的变阻器．
(2)选电流表内外接：大内小外．
(3)选量程：估算电路中的电流或电压，指针应偏转到满刻度的以上．
3．画：画电路时要用统一的电路图符号，应用三角板、直尺作图，要画得方方正正．
例2 现要测量电压表的内阻和电源的电动势，提供的器材有：电源(电动势约为6 V，内阻不计)，电压表V1(量程0～2.5 V，内阻约为2.5 kΩ)，电压表V2(量程0～3 V，内阻约为10 kΩ)，电阻箱R0(最大阻值为9 999.9 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值为3 kΩ)，滑动变阻器R2(最大阻值为500 Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干．
(1)在图a中完成实验电路原理图的连线；
(2)电路中应选用滑动变阻器________(选填“R1”或“R2”)；
(3)按照下列步骤进行实验：
①闭合开关前，将滑动变阻器和电阻箱连入电路的阻值调至最大；
②闭合开关，将电阻箱调到6 kΩ，调节滑动变阻器至适当的位置，此时电压表V1的示数为1.60 V，电压表V2的示数为2.40 V；
③保持滑动变阻器连入电路的阻值不变，再将电阻箱调到2 kΩ，此时电压表V1的示数如图b所示，其示数为________V，电压表V2的示数为1.40 V．
(4)根据实验数据，计算得到电源的电动势为________V，电压表V1的内阻为________kΩ，电压表V2的内阻为________kΩ.
[教你解决问题]
第1步：“明”——明确实验目的
读题→可知本题的实验目的是测电压表的内阻和电源的电动势
第2步：“选”——选择合适的实验原理
读题→根据题目的实验仪器可知本题可用电压表和电阻箱测电源的电动势
第3步：“画”——画原理图
解析：(1)由于两个电压表的量程都小于电源的电动势，两个电压表串联后的总电压仍然小于电源的电动势，故应该用滑动变阻器作为保护电阻．如果只是测量电动势，可以采用如图甲所示的电路，但是要想计算电压表V1、电压表V2各自的内阻，需要将电路改进，设计的电路有图乙、图丙所示的两种；而通过电压表V1的最大电流约为1 mA，通过电压表V2的最大电流约为0.3 mA，故设计的电路应该选择图乙．
(2)根据(1)中电路图的连接，因为电压表的内阻较大，故滑动变阻器的最大阻值应该大于电压表V1的内阻，故滑动变阻器应该选择R1.
(3)题图b所示的电压表的最小刻度为0.1 V，故估读到0.01 V，其读数为2.10 V.
(4)对图乙，设电压表V1和电压表V2的内阻分别为r1、r2，示数分别为U1、U2，滑动变阻器的电阻调到r，由闭合电路的欧姆定律，得E＝U1＋U2＋()r，E＝U′1＋U′2＋()r，其中R01＝6 kΩ，R02＝2 kΩ，对电压表V1和电压表V2所在的电路，由串、并联规律得＝＝，代入数据，联立解得E＝5.60 V，r1＝2.5 kΩ，r2＝10 kΩ.
答案：(1)见解析图乙所示
(2)R1
(3)2.10
(4)5.60 2.5 10