2024高考二輪復習二十五講第21講、創新試驗第一部分織網點睛，綱舉目張物理試驗在高考中占據重要地位，是高考試題中最具活力和制造性的部分，物理試驗在留意對科學探究力量考查的同時，也留意對物理觀念和科學思維等核心素養的考查，尤其重視對同學的遷移創新力量的考查。一、近五年高考物理試驗題的特點1．源于教材但不拘泥于教材分析近五年全國卷試驗題發覺，全部試驗題均“源于教材而不拘泥于教材，源于經典試驗而進展經典試驗”，高度體現了2017年版課程標準提出的“留意體現物理學科本質，培育同學物理學科核心素養”的理念和“科學探究”為主體的試驗評價方式。2．創設情境引導同學設計與創新試驗設計已成為高考題的亮點，這類試題以“某同學”“某小組”為主角創設一個新的試驗目的，但深化爭辯會發覺，供應的試驗器材和運用的基本原理都是同學生疏的，只是需要同學深化理解每一個器材的作用、每一個原理的意義，才能完成設計。這類試題要求同學深化理解教材中試驗所涉及的每一個學問、方法、原理，并能夠在新的試驗目的下遷移、重組并應用?？傊?，試驗題的原理和方法均源于《課程標準》要求的試驗，但試題更加留意在新情境下的遷移與應用，在考查基礎學問的基礎上更加留意創新思維力量的考查。二、指向深度探究的試驗復習的必要性傳統的試驗復習，同學大多缺少真實體驗探究的機會，老師“說”、同學“背”試驗的現象普遍存在，即使做試驗，也是同學依據老師供應的試驗器材，依據規定的試驗步驟進行程式化操作，同學很少經受自主設計試驗的機會。紙筆訓練和測試成為常見的強化試驗復習的主要手段，明顯，這樣的復習方式不利于同學遷移與應用力量的提高，更不利于同學創新思維力量的培育。所以，試驗復習應當以教材中的試驗為抓手，引導同學經受深度探究，親身體驗物理學問的應用價值，進而主動理解學問、把握方法、形成觀念。三、指向深度探究的試驗復習策略教材中的每一個試驗必定是基于觀看和試驗提出問題、形成猜想和假設(即試驗目的)，并進一步設計試驗與制訂方案(即試驗原理)，最終基于證據得出結論并給出解釋(試驗步驟、數據處理、誤差分析)。高三的試驗復習中，只有引導同學再次經受探究過程，才能引發同學關于試驗設計思想的深度思考，假如在高考中遇見新的試驗題目，才能自主完善設計。所以，對待每一個試驗，都要引導同學深化爭辯試驗目的、試驗原理、綜合考慮試驗原則來設計思路，完善試驗方案。1．深度探究試驗目的明確試驗目的，指的是明確測定什么物理量，驗證、探究什么物理規律，只有深化理解了試驗目的，試驗原理才會一步一步呈現出來，這是明確試驗探究方向的必備前提。2．深度探究試驗原理在試驗目的的引導下，選擇合適的試驗原理，關鍵要清楚：試驗目的與哪些物理量直接相關？待測物理量要通過哪些規律、公式求出？在現有試驗條件下用什么方法測定該物理量？3．深度探究測量電路高中電學試驗中的測量問題，重點是測電壓、測電流、測電阻，核心問題是考慮電流表、電壓表有內阻的狀況下如何提高測量精度。4．深度探究把握電路無論是測電阻還是測電源電動勢和內電阻，都離不開滑動變阻器，它在電路中的作用不僅是保障平安性，還起到調整電流和電壓的作用，是把握電路的重要元器件。那么，在電路設計中，選擇多大的滑動變阻器？又如何連接(限流或分壓)？關注教材的練習題，會發覺它在引導我們對比滑動變阻器在兩種連接方式下的把握功能?？傊?，在高考試驗部分的復習備考中，引導同學經受對試驗的深度探究，不僅能激發同學的古怪???心和求知欲，更有利于提高同學發覺問題、提出問題、解決問題的力量，進而培育同學的創新精神和實踐力量，提升同學的科學素養。其次部分實戰訓練，高考真題演練1.（2023高考江蘇學業水平選擇性考試）小明通過試驗探究電壓表內阻對測量結果的影響．所用器材有：干電池（電動勢約1.5V，內阻不計）2節；兩量程電壓表（量程0~3V，內阻約3kΩ；量程0~15V，內阻約15kΩ）1個；滑動變阻器（最大阻值50Ω）1個；定值電阻（阻值50Ω）21個；開關1個及導線若干．試驗電路如題1圖所示．（1）電壓表量程應選用________（選填“3V”或“15V”）．（2）題2圖為該試驗的實物電路（右側未拍全）．先將滑動變阻器的滑片置于如圖所示的位置，然后用導線將電池盒上接線柱A與滑動變阻器的接線柱________（選填“B”“C”“D”）連接，再閉合開關，開頭試驗．（3）將滑動變阻器滑片移動到合適位置后保持不變，依次測量電路中O與1，2，…，21之間的電壓．某次測量時，電壓表指針位置如題3圖所示，其示數為________V．依據測量數據作出電壓U與被測電阻值R的關系圖線，如題4圖中實線所示．（4）在題1圖所示的電路中，若電源電動勢為E，電壓表視為抱負電壓表，滑動變阻器接入的阻值為，定值電阻的總阻值為，當被測電阻為R時，其兩端的電壓________（用E、、、R表示），據此作出理論圖線如題4圖中虛線所示．小明發覺被測電阻較小或較大時，電壓的實測值與理論值相差較小．（5）分析可知，當R較小時，U的實測值與理論值相差較小，是由于電壓表的分流小，電壓表內阻對測量結果影響較?。∶髡J為，當R較大時，U的實測值與理論值相差較小，也是由于相同的緣由．你是否同意他的觀點？請簡要說明理由______．2.（2023高考福建卷）某同學用圖（a）所示的電路觀看矩形波頻率對電容器充放電的影響。所用器材有：電源、電壓傳感器、電解電容器C（，），定值電阻R（阻值）、開關S、導線若干。（1）電解電容器有正、負電極的區分。依據圖（a），將圖（b）中的實物連線補充完整_________；（2）設置電源，讓電源輸出圖（c）所示的矩形波，該矩形波的頻率為_________；（3）閉合開關S，一段時間后，通過電壓傳感器可觀測到電容器兩端的電壓隨時間周期性變化，結果如圖（d）所示，A、B為試驗圖線上的兩個點。在B點時，電容器處于_________狀態（填“充電”或“放電”）在_________點時（填“A”或“B”），通過電阻R的電流更大；（4）保持矩形波的峰值電壓不變，調整其頻率，測得不同頻率下電容器兩端的電壓隨時間變化的狀況，并在坐標紙上作出電容器上最大電壓與頻率f關系圖像，如圖（e）所示。當時電容器所帶電荷量的最大值_________C（結果保留兩位有效數字）；（5）依據試驗結果可知，電容器在充放電過程中，其所帶的最大電荷量在頻率較低時基本不變，而后隨著頻率的增大漸漸減小。3.（2023高考湖南卷）某探究小組利用半導體薄膜壓力傳感器等元件設計了一個測量微小壓力的裝置，其電路如圖（a）所示，為電阻箱，為半導體薄膜壓力傳感器，間連接電壓傳感器（內阻無窮大）．（1）先用歐姆表“”擋粗測的阻值，示數如圖（b）所示，對應的讀數是____;（2）適當調整，使電壓傳感器示數為0，此時，的阻值為_____（用表示）；（3）依次將的標準砝碼加載到壓力傳感器上（壓力傳感器上所受壓力大小等于砝碼重力大?。?，讀出電壓傳感器示數，所測數據如下表所示：次數123456砝碼質量0.00.51.01.52.02.5電壓057115168220280依據表中數據在圖（c）上描點，繪制關系圖線_____；（4）完成前面三步的試驗工作后，該測量微小壓力的裝置即可投入使用．在半導體薄膜壓力傳感器上施加微小壓力，電壓傳感器示數為，則大小是_____（重力加速度取，保留2位有效數字）；（5）若在步驟（4）中換用非抱負毫伏表測量間電壓，在半導體薄膜壓力傳感器上施加微小壓力，此時非抱負毫伏表讀數為，則_____（填“>”“=”或“<”）．4.（2023高考湖南卷）某同學探究彈簧振子振動周期與質量的關系，試驗裝置如圖（a）所示，輕質彈簧上端懸掛在鐵架臺上，下端掛有鉤碼，鉤碼下表面吸附一個小磁鐵，其正下方放置智能手機，手機中的磁傳感器可以采集磁感應強度實時變化的數據并輸出圖像，試驗步驟如下：（1）測出鉤碼和小磁鐵的總質量;（2）在彈簧下端掛上該鉤碼和小磁鐵，使彈簧振子在豎直方向做簡諧運動，打開手機的磁傳感器軟件，此時磁傳感器記錄的磁感應強度變化周期等于彈簧振子振動周期；（3）某次采集到的磁感應強度的大小隨時間變化的圖像如圖（b）所示，從圖中可以算出彈簧振子振動周期______（用“”表示）；

（4）轉變鉤碼質量，重復上述步驟；（5）試驗測得數據如下表所示，分析數據可知，彈簧振子振動周期的平方與質量的關系是______（填“線性的”或“非線性的”）；0.0152.430.2430.0590.0253.140.3140.0990.0353720.3720.1380.0454.220.4220.1780.0554.660.4660.217（6）設彈簧的勁度系數為，依據試驗結果并結合物理量的單位關系，彈簧振子振動周期的表達式可能是______（填正確答案標號）；A．B．C．D．（7）除偶然誤差外，寫出一條本試驗中可能產生誤差的緣由：____________．5.（2022山東物理）在天宮課堂中、我國航天員演示了利用牛頓其次定律測量物體質量的試驗。受此啟發。某同學利用氣墊導軌、力傳感器、無線加速度傳感器、輕彈簧和待測物體等器材設計了測量物體質量的試驗，如圖甲所示。主要步驟如下：①將力傳感器固定在氣墊導軌左端支架上，加速度傳感器固定在滑塊上；②接通氣源。放上滑塊。調平氣墊導軌；

③將彈簧左端連接力傳感器，右端連接滑塊。彈簧處于原長時滑塊左端位于O點。A點到O點的距離為5.00cm，拉動滑塊使其左端處于A點，由靜止釋放并開頭計時；④計算機采集獵取數據，得到滑塊所受彈力F、加速度a隨時間t變化的圖像，部分圖像如圖乙所示。

回答以下問題（結果均保留兩位有效數字）：（1）彈簧的勁度系數為_____N/m。（2）該同學從圖乙中提取某些時刻F與a的數據，畫出a—F圖像如圖丙中I所示，由此可得滑塊與加速度傳感器的總質量為________kg。（3）該同學在滑塊上增加待測物體，重復上述試驗步驟，在圖丙中畫出新的a—F圖像Ⅱ，則待測物體的質量為________kg。6.（2023高考湖南卷）某探究小組利用半導體薄膜壓力傳感器等元件設計了一個測量微小壓力的裝置，其電路如圖（a）所示，為電阻箱，為半導體薄膜壓力傳感器，間連接電壓傳感器（內阻無窮大）．（1）先用歐姆表“”擋粗測的阻值，示數如圖（b）所示，對應的讀數是____;（2）適當調整，使電壓傳感器示數為0，此時，的阻值為_____（用表示）；（3）依次將的標準砝碼加載到壓力傳感器上（壓力傳感器上所受壓力大小等于砝碼重力大小），讀出電壓傳感器示數，所測數據如下表所示：次數123456砝碼質量0.00.51.01.52.02.5電壓057115168220280依據表中數據在圖（c）上描點，繪制關系圖線_____；（4）完成前面三步的試驗工作后，該測量微小壓力的裝置即可投入使用．在半導體薄膜壓力傳感器上施加微小壓力，電壓傳感器示數為，則大小是_____（重力加速度取，保留2位有效數字）；（5）若在步驟（4）中換用非抱負毫伏表測量間電壓，在半導體薄膜壓力傳感器上施加微小壓力，此時非抱負毫伏表讀數為，則_____（填“>”“=”或“<”）．6.（2023高考江蘇學業水平選擇性考試）小明通過試驗探究電壓表內阻對測量結果的影響．所用器材有：干電池（電動勢約1.5V，內阻不計）2節；兩量程電壓表（量程0~3V，內阻約3kΩ；量程0~15V，內阻約15kΩ）1個；滑動變阻器（最大阻值50Ω）1個；定值電阻（阻值50Ω）21個；開關1個及導線若干．試驗電路如題1圖所示．（1）電壓表量程應選用________（選填“3V”或“15V”）．（2）題2圖為該試驗的實物電路（右側未拍全）．先將滑動變阻器的滑片置于如圖所示的位置，然后用導線將電池盒上接線柱A與滑動變阻器的接線柱________（選填“B”“C”“D”）連接，再閉合開關，開頭試驗．（3）將滑動變阻器滑片移動到合適位置后保持不變，依次測量電路中O與1，2，…，21之間的電壓．某次測量時，電壓表指針位置如題3圖所示，其示數為________V．依據測量數據作出電壓U與被測電阻值R的關系圖線，如題4圖中實線所示．（4）在題1圖所示的電路中，若電源電動勢為E，電壓表視為抱負電壓表，滑動變阻器接入的阻值為，定值電阻的總阻值為，當被測電阻為R時，其兩端的電壓________（用E、、、R表示），據此作出理論圖線如題4圖中虛線所示．小明發覺被測電阻較小或較大時，電壓的實測值與理論值相差較小．（5）分析可知，當R較小時，U的實測值與理論值相差較小，是由于電壓表的分流小，電壓表內阻對測量結果影響較?。∶髡J為，當R較大時，U的實測值與理論值相差較小，也是由于相同的緣由．你是否同意他的觀點？請簡要說明理由______．7.（2023高考福建卷）某同學用圖（a）所示的電路觀看矩形波頻率對電容器充放電的影響。所用器材有：電源、電壓傳感器、電解電容器C（，），定值電阻R（阻值）、開關S、導線若干。（1）電解電容器有正、負電極的區分。依據圖（a），將圖（b）中的實物連線補充完整_________；（2）設置電源，讓電源輸出圖（c）所示的矩形波，該矩形波的頻率為_________；（3）閉合開關S，一段時間后，通過電壓傳感器可觀測到電容器兩端的電壓隨時間周期性變化，結果如圖（d）所示，A、B為試驗圖線上的兩個點。在B點時，電容器處于_________狀態（填“充電”或“放電”）在_________點時（填“A”或“B”），通過電阻R的電流更大；（4）保持矩形波的峰值電壓不變，調整其頻率，測得不同頻率下電容器兩端的電壓隨時間變化的狀況，并在坐標紙上作出電容器上最大電壓與頻率f關系圖像，如圖（e）所示。當時電容器所帶電荷量的最大值_________C（結果保留兩位有效數字）；（5）依據試驗結果可知，電容器在充放電過程中，其所帶的最大電荷量在頻率較低時基本不變，而后隨著頻率的增大漸漸減小。第三部分思路歸納，內化方法一、動摩擦因數的測定測定動摩擦因數試驗一般結合在“測量做直線運動物體的瞬時速度”“探究加速度與物體受力、物體質量的關系”或“探究平拋運動的特點”等試驗中考查。試驗的原理是：利用打點計時器等器材測出物體做勻變速運動的加速度，再利用牛頓其次定律計算動摩擦因數，或者利用平衡條件、動能定理或能量守恒定律等計算動摩擦因數。試驗方法創新思維試驗原理將爭辯運動物體轉化為爭辯靜止物體利用F彈＝Ff＝μFN求μ讓物塊先做加速直線運動，當重物掉到地面上之后物塊做勻減速直線運動勻減速運動中，利用逐差法求加速度，利用F＝μmg＝ma進一步求μ將動摩擦因數的測量轉化為角度的測量利用a＝gsinθ－μgcosθ求μ(a通過逐差法求解)將動摩擦因數的測量轉化為加速度的測量利用vB2－vA2＝2as和動力學學問得到μ＝eq\f(mg－m＋Ma,Mg)將動摩擦因數轉化為速度的測量，并營造多過程切入水平滑動情景A→B過程中，機械能守恒；C→D過程中，物塊Q做平拋運動；B→C過程中，對物塊Q只有摩擦力做功，利用Wf＝EkC－EkB，進一步求μ二、電阻的測定電阻的測定是歐姆定律的重要應用，是整個電學試驗的核心，是高考電學試驗命題的熱點。以教材中伏安法測電阻為原形試驗，變換出安安法、伏伏法、比較法、半偏法、替代法等多種不同的測量方式，綜合考查儀器選擇、電路設計與分析、試驗數據處理與誤差分析，從而全方位考查考生的試驗力量。伏安法(內接法)(外接法)Rx＝eq\f(U,I)大電阻用內接法，測量結果偏大；小電阻用外接法，測量結果偏小，簡記為“大內偏大，小外偏小”安安法假如已知的內阻R1，則可測得的內阻R2＝eq\f(I1R1,I2)串聯肯定值電阻R0后，同樣可測得的內阻R2＝eq\f(I1R1＋R0,I2)伏伏法兩電表的滿偏電流接近時，若已知的內阻R1，則可測出的內阻R2＝eq\f(U2,U1)R1并聯肯定值電阻R0后，同樣可得的內阻R2＝eq\f(U2,\f(U1,R1)＋\f(U1,R0))比較法測得電阻箱R1的阻值及表、表的示數I1、I2，可得Rx＝eq\f(I2R1,I1)(電表阻值不計)半偏法電阻箱與電流表并聯，然后與大電阻滑動變阻器串聯，R測＜R真(測電流表內阻)電阻箱與電壓表串聯，滑動變阻器為小電阻的變阻器，R測＞R真(測電壓表內阻)替代法(電流等效替代)調整R0，使S1、S3均閉合與S1、S2均閉合時電流表示數相等，則Rx＝R0(電壓等效替代)調整R0，使S1、S3均閉合與S1、S2均閉合時電壓表示數相等，則Rx＝R0三、電表的改裝與校準試驗室中通常使用的機械式電表有電流表、電壓表及多用電表，這些電表都是由小量程的電流表G(表頭)經過改裝再校準而制成的，是歐姆定律的具體應用，也是高考命題的熱點。eq\a\vs4\al(一、電流表的改裝與校準)1．電流表的改裝(1)原理：部分電路歐姆定律。(2)改裝電路：(3)分流電阻R的大?。篟＝eq\f(U,IR)＝eq\f(IgRg,I－Ig)。2．電流表的校準(1)校準電路：eq\a\vs4\al(為了愛護儀器，電流表的校準把握電路最好接受限流式連接。)(2)校準過程：①移動滑動變阻器的滑片，使電路中的標準電流表取不同數值，校對改裝成的電流表的示數是否相同。②對分流電阻進行補償設改裝電流表滿偏時，標準電流表的示數為IA，改裝電流表的量程為I，則IA＝Ig＋eq\f(IgRg,R)。若IA＞I，說明分流電阻偏小，應增大些，若IA＜I，說明分流電阻偏大，應減小些。eq\a\vs4\al(二、電壓表的改裝與校準)1．電壓表的改裝(1)原理：部分電路歐姆定律。(2)改裝電路：(3)分壓電阻的大?。篟＝eq\f(UR,IR)＝eq\f(U－IgRg,Ig)。2．電壓表的校準(1)校準電路：eq\a\vs4\al(為對改裝電壓表刻度進行一一校對，應接受分壓式連接。)(2)校準過程：①移動滑動變阻器的滑片，使電壓表示數漸漸增大，核對改裝電壓表與標準電壓表示數是否相同。②對分壓電阻進行補償設改裝電壓表滿偏時標準電壓表的電壓示數為UV，改裝電壓表的量程為U，則UV＝Ig(Rg＋R)。若UV＞U，則應使分壓電阻R減小，若UV＜U，則應使分壓電阻R增大。eq\a\vs4\al(三、歐姆表的改裝與校準)1．歐姆表的改裝(1)原理：閉合電路歐姆定律。(2)改裝電路：如圖所示。(3)歐姆表內阻：紅、黑表筆短接，調整調零電阻R，使電流表滿偏時，Ig＝eq\f(E,Rg＋r＋R)＝eq\f(E,R內)，可得：R內＝eq\f(E,Ig)＝Rg＋r＋R。(4)待測電阻Rx與電流表示數Ix的對應關系：Ix＝eq\f(E,Rg＋r＋R＋Rx)＝eq\f(E,R內＋Rx)。當Ix＝0時，Rx→∞；當Ix＝eq\f(3,4)Ig時，Rx＝eq\f(1,3)R內；當Ix＝eq\f(1,2)Ig時，Rx＝R內；當Ix＝eq\f(1,4)Ig時，Rx＝3R內；當Ix＝eq\f(1,8)Ig時，Rx＝7R內……最終，再將原表盤的電流刻度值依據上述規律標出其電阻值，完成改裝。2．歐姆表的校準先進行歐姆表調零，再將歐姆表紅、黑表筆與電阻箱相接，校準時可接受兩種方式：①使指針指示不同的角度，使電流分別等于eq\f(3,4)Ig，eq\f(1,2)Ig，eq\f(1,4)Ig，eq\f(1,8)Ig……直接將電阻箱阻值替換原標稱電阻的值；②使電阻箱分別取不同的值，如1Ω，5Ω，10Ω，15Ω……在指針所指的位置直接標出電阻箱上的示數。兩種方法均不管電源電動勢和滿偏電流的數值是否正確。第四部分最新模擬集萃，提升應試力量1.（2024四川雅安1月一診）某同學被中國空間站“天宮課堂”呈現的奇異現象深深吸引，聯想到平常做過或思考過的試驗，他提出了一組問題并邀你作答：（1）在圍繞地球做勻速圓周運動的空間站內，下列力學試驗中，不能夠順當完成的是________和________。（填正確答案標號）A．探究兩個互成角度的力的合成規律B．探究加速度與力、質量的關系C．爭辯平拋運動的豎直分運動D．驗證動量守恒定律（2）不能夠順當完成的緣由主要是________，其結果是________（至少回答對一個試驗造成的結果）。2.(2024年1月湖北十堰市調研)“飲酒不開車”是司機必需遵守的交通法規。圖甲是呼氣式酒精檢測儀的簡化電路原理圖。圖中電源電動勢。，內阻不計，電壓表量程為0~15V且內阻很大，電阻箱的阻值范圍為0~999Ω，為酒精氣體傳感器，其阻值隨氣體中酒精濃度的變化規律如圖乙所示。規定氣體中酒精濃度在：，之間為酒駕，等于或超過，為醉駕。測試儀使用前應先調零，即當氣體中酒精濃度為0時，調整電阻箱，使電壓表的示數調零后的值保持不變。（1）調零后接入電路中的阻值為________Ω。（保留三位有效數字）（2）當電壓表示數時，消耗的電功率為________W。（保留兩位有效數字）（3）在某次檢測中，電壓表示數，經分析該司機屬于_________。（填“正?！薄熬岂{”或“醉駕”）（4）若電池使用時間較長，有明顯的內阻，則測出酒精的濃度將________（填“偏大”“偏小”或“不變”）3.（2024江西紅色十校9月聯考）某同學用如圖甲所示的裝置測量滑塊與長木板之間的動摩擦因數，將長木板固定在水平桌面上，輕彈簧與木板左端固定擋板相連放在木板上，在長木板上安裝兩個光電門1和2，帶有遮光片的滑塊放在長木板上，已知當地的重力加速度為g。（1）先用游標卡尺測出遮光片寬度，示數如圖乙所示，則遮光片寬度d=______mm；（2）將滑塊向左壓縮彈簧至某個位置由靜止釋放，滑塊離開彈簧后，先后通過光電門1、2，與光電門相連的計時器分別記錄下滑塊上遮光片通過光電門1、2的時間t1和t2，轉變彈簧的壓縮量多次試驗，測得多組t1和t2，以為縱軸、為橫軸，在坐標紙上作圖像，依據圖像得到______（選填“圖像斜率k”、“圖像與縱軸的截距b