破解力學(xué)實(shí)驗(yàn)難題提升實(shí)驗(yàn)探究能力

唐昌琳　張學(xué)良

[摘要]物理是實(shí)驗(yàn)科學(xué)，在高考中實(shí)驗(yàn)題占15分左右。命制實(shí)驗(yàn)題的素材基本來源于高中物理教學(xué)內(nèi)容、科技前沿、課外探究和生活現(xiàn)象。高考物理實(shí)驗(yàn)題通過筆試的形式考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力、理解分析能力以及知識(shí)遷移能力。高考物理實(shí)驗(yàn)題多種多樣，但考查的知識(shí)點(diǎn)都在大綱的要求之內(nèi)，物理模型也是常見的。文章以近五年高考力學(xué)實(shí)驗(yàn)題為例，淺析物理實(shí)驗(yàn)試題的立意與創(chuàng)新，剖析物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)題。

[關(guān)鍵詞]探究能力；高考；力學(xué)實(shí)驗(yàn)題；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

[中圖分類號(hào)]G633.7[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]16746058（2018）05003304

高考物理對(duì)實(shí)驗(yàn)的考查是基于教材上的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，考查學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能、實(shí)驗(yàn)思想和實(shí)驗(yàn)方法，考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的操作能力及數(shù)據(jù)的分析處理能力，考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的不足之處進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新的能力。多年來，廣西高考理綜物理部分的兩道物理實(shí)驗(yàn)試題，都是一道力學(xué)題、一道電學(xué)題。這一格局已持續(xù)多年，說明力學(xué)、電學(xué)在高中物理中占有非常重要的地位，高中力學(xué)及電學(xué)知識(shí)是學(xué)習(xí)者大學(xué)繼續(xù)學(xué)習(xí)理工科的重要基礎(chǔ)。這兩個(gè)模塊對(duì)考生實(shí)驗(yàn)探究能力考查的效度與區(qū)分度都很好。本文將從“近五年高考力學(xué)實(shí)驗(yàn)考查分析、2018年高考力學(xué)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)策略、高考力學(xué)實(shí)驗(yàn)答題技巧”三個(gè)方面進(jìn)行闡述。

一、近五年高考力學(xué)實(shí)驗(yàn)考查分析

近五年廣西高考力學(xué)實(shí)驗(yàn)題考查的內(nèi)容分別是：2013年“探究影響摩擦力大小的因素”；2014年“用頻閃照相法研究物塊的變速運(yùn)動(dòng)”；2015年“測(cè)量物塊與斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)”；2016年“探究物體加速度與其所受合外力之間的關(guān)系”；2017年“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”。

統(tǒng)計(jì)分析近五年廣西高考力學(xué)實(shí)驗(yàn)題的得分情況（見表1），發(fā)現(xiàn)得分率比較低。得分最高的是2013年，全區(qū)平均分5.5分，達(dá)到總分的45.83%。得分最低的是2014年，只有1.81分，為總分的30.17%。從近五年考試情況來看，沒有一年達(dá)到50%，是不是力學(xué)實(shí)驗(yàn)題出得偏、怪、難呢？

現(xiàn)在筆者以2013年的力學(xué)實(shí)驗(yàn)題為例進(jìn)行分析。

【例1】（2013年第23題）

測(cè)量小物塊Q與

平板P之間動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。AB是半徑足夠大的、光滑的四分之一圓弧軌道，與水平固定放置的

P板的上表面BC在B點(diǎn)相切，C點(diǎn)在水平地面的垂直投影為C′。重力加速度大小為g。實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①用天平稱出物塊Q的質(zhì)量m；

②測(cè)量出軌道AB的半徑R、BC的長(zhǎng)度L和CC′的長(zhǎng)度h；

③將物塊Q放在A點(diǎn)從靜止釋放，在物塊Q落地處標(biāo)記其落地點(diǎn)D；

④重復(fù)步驟③，共做10次；

⑤將10個(gè)落地點(diǎn)用一個(gè)盡量小的圓圍住，用米尺測(cè)量圓心到C′的距離s。

（1）用實(shí)驗(yàn)中的測(cè)量量表示：（i）物塊Q到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能EkB=；

（ii）物塊Q到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能EkC=；

（iii）物塊Q從B運(yùn)動(dòng)到C的過程中，物塊Q克服摩擦力做的功Wf=；

（iv）物塊Q與平板P之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=。

（2）回答下列問題：

（i）實(shí)驗(yàn)步驟④⑤的目的是；

（ii）已知實(shí)驗(yàn)測(cè)得的μ值比實(shí)際值偏大，其原因除了實(shí)驗(yàn)中測(cè)量的誤差之外，其他的可能是（寫出一個(gè)可能的原因即可）。

本題中小物塊Q先在光滑圓弧上做變加速圓周運(yùn)動(dòng)，后在BC上做勻減速運(yùn)動(dòng)，最后再?gòu)腃到D做平拋運(yùn)動(dòng)。物塊在圓弧上從A到B的過程，由動(dòng)能定理可以求出物塊到達(dá)B時(shí)的動(dòng)能EkB=mgR；物塊離開C點(diǎn)后做平拋運(yùn)動(dòng)，由平拋運(yùn)動(dòng)知識(shí)可以求出物塊在C點(diǎn)的速度

vc=sg2h

，然后求出在C點(diǎn)的動(dòng)能

EkC=mgs24h

；從B到C，由動(dòng)能定理可以求出克服摩擦力所做的功

Wf=mgR-mgs24h

；由功的計(jì)算公式

Wf=μmgL

，可以求出動(dòng)摩擦因數(shù)

μ=RL-s24hL

；而多次實(shí)驗(yàn)的目的是為了減小實(shí)驗(yàn)

誤差，實(shí)驗(yàn)測(cè)得的值比實(shí)際值偏大，其原因，除了實(shí)驗(yàn)中測(cè)量的誤差之外，還存在其他的系統(tǒng)誤差，可能是圓弧軌道存在摩擦、接縫B處不平滑等。

此題有6問需要完成，而且涉及滑動(dòng)摩擦力、動(dòng)能定理、平拋運(yùn)動(dòng)、功的計(jì)算、數(shù)據(jù)的處理及誤差分析等知識(shí)，這就要求學(xué)生掌握較完整的高中力學(xué)知識(shí)，而且能夠綜合運(yùn)用這些知識(shí)?，F(xiàn)在來看這題有哪些陷阱，又有哪些地方容易出錯(cuò)。先看第一問，求物塊到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能，這一問大部分學(xué)生都能做得出來，這里利用機(jī)械能守恒定律或者動(dòng)能定理就能正確解答，這也是高考命題者的策略，故意使題目的難度層層遞進(jìn)。關(guān)鍵是第二問，因物塊從B到C的摩擦力不清楚，所以C點(diǎn)的速度只能由之后的平拋過程來求了。第三問，求物塊克服摩擦力做的功，如果能把前面兩問都做下來，則正確完成這一問的概率很大，因?yàn)樗疾榈闹R(shí)點(diǎn)還是動(dòng)能定理。第四問求物塊與平板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，對(duì)動(dòng)摩擦因數(shù)的考查一般放在“探究動(dòng)摩擦因數(shù)”的實(shí)驗(yàn)中，這里卻是通過功能關(guān)系求解動(dòng)摩擦因數(shù)，很多學(xué)生在高考這樣特定環(huán)境下，想不到這一層，容易出錯(cuò)。還有最后兩問，實(shí)驗(yàn)過程④、⑤的目的及誤差分析，填寫實(shí)驗(yàn)?zāi)康幕蛘哒`差分析是比較簡(jiǎn)單的，但是也是比較難的，簡(jiǎn)單在于考查的知識(shí)范圍比較小，而且能依靠對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的理解寫出每一步的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，而難就難在它的表述，怎樣簡(jiǎn)潔明了且符合答題要求，因此后面兩問要得全分不是那么容易。

但是這道題不偏、不怪、也不難，題中涉及三個(gè)運(yùn)動(dòng)模型：光滑豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)、粗糙水平面上的勻減速運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)都是學(xué)生學(xué)過的最常見的運(yùn)動(dòng)形式。這三個(gè)運(yùn)動(dòng)形式的組合是對(duì)課本實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新。解決此題，需要學(xué)生能較好把握高中物理知識(shí)，并能遷移運(yùn)用，此題的知識(shí)內(nèi)容包括了高中力學(xué)大部分的知識(shí)點(diǎn)，因此學(xué)生學(xué)習(xí)的過程中不能對(duì)知識(shí)點(diǎn)有遺漏。值得一提的是，實(shí)驗(yàn)步驟中的第⑤項(xiàng)，為了減小實(shí)驗(yàn)的偶然誤差，通過多次實(shí)驗(yàn)找平均落點(diǎn)的方法。這個(gè)方法在研究物體的平拋運(yùn)動(dòng)及利用平拋運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律等實(shí)驗(yàn)中都要使用，當(dāng)然還可遷移到其他物理量的測(cè)量中去。

2014年至2017年的力學(xué)實(shí)驗(yàn)題，廣西平均得分就更低了，2014至2016年連續(xù)三年考了加速度的計(jì)算，加速度的計(jì)算方法多樣，可以從運(yùn)動(dòng)求解，也可以從牛頓第二定律求解。2017年考查彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)及驗(yàn)證力的平行四邊形定則，該實(shí)驗(yàn)題也有創(chuàng)新之處，求兩個(gè)分力F1、F2的合力F合與拉力F的夾角的正切值，這就是高考題的新穎之處，打破常規(guī)，靈活變通。

二、2018年高考力學(xué)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)策略

從2017年開始，高考物理重新將選修3-5列為必考內(nèi)容，2017年在選擇題中考了動(dòng)量定理。動(dòng)量單獨(dú)拿出來作為計(jì)算題考的概率是有的，在實(shí)驗(yàn)中考的概率也有。對(duì)動(dòng)量的考查，一方面是像之前全國(guó)統(tǒng)考時(shí)期一樣放在力學(xué)問題中，在綜合題中考查；另一方面在力學(xué)實(shí)驗(yàn)中考查驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。高中對(duì)力學(xué)的考查要求基本恢復(fù)到新課改之前的情況。

近五年來，除了2013年同時(shí)考查了能量和運(yùn)動(dòng)外，其余四年的力學(xué)實(shí)驗(yàn)題都是對(duì)力或運(yùn)動(dòng)的考查，沒有對(duì)能量、動(dòng)量進(jìn)行考查，至于2018年的力學(xué)實(shí)驗(yàn)題，有可能會(huì)對(duì)動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒、動(dòng)量守恒、探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系進(jìn)行考查，當(dāng)然也可能重復(fù)考查運(yùn)動(dòng)與力。

高考力學(xué)實(shí)驗(yàn)主要考查學(xué)生的知識(shí)、能力、科學(xué)素養(yǎng)，注重理論聯(lián)系實(shí)際，所以力學(xué)實(shí)驗(yàn)不會(huì)超綱。高考力學(xué)實(shí)驗(yàn)考查的內(nèi)容是“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系”“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”“驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律”“探究動(dòng)能定理”“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”這七個(gè)實(shí)驗(yàn)，注重考查學(xué)生的分析推理能力、計(jì)算能力及創(chuàng)新思維能力。學(xué)生在復(fù)習(xí)的過程中，要全面掌握力學(xué)知識(shí)、力學(xué)規(guī)律，并且要能夠綜合運(yùn)用。如下面一道西南名校聯(lián)考的力學(xué)實(shí)驗(yàn)題。

【例2】如圖2，為了驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒和檢驗(yàn)兩個(gè)滑塊的碰撞是否為彈性碰撞，某同學(xué)選取兩個(gè)體積相同、質(zhì)量不同、與水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)相同的滑塊A、B，按下述步驟做實(shí)驗(yàn)：

①用天平測(cè)出兩個(gè)滑塊的質(zhì)量分別為mA、mB；

②將圖示裝置固定在水平面上，使圓弧形軌道末端與切線水平相接；

③先不放滑塊B，讓滑塊A多次從圓弧軌道上某一位置

由靜止釋放，記下其在水平面上滑行距離的平均值x0；

④將滑塊B靜止置于軌道下端水平部分，仍將滑塊A

從軌道上同一位置由靜止釋放，與滑塊B碰撞，重復(fù)多次。

（1）為確保實(shí)驗(yàn)中滑塊A不反向運(yùn)動(dòng)，mA、mB應(yīng)滿足的關(guān)系是。

（2）實(shí)驗(yàn)中，還需要測(cè)量的量是。

（3）用測(cè)得的物理量來表示，只要滿足關(guān)系式，則說明碰撞過程中動(dòng)量是守恒的。

（4）用測(cè)得的物理量來表示，只要滿足關(guān)系式，則說明兩滑塊的碰撞是彈性碰撞。

這是驗(yàn)證動(dòng)量守恒的實(shí)驗(yàn)，第一小問滑塊A不反彈，則要知道A、B兩個(gè)物體碰撞后以什么樣的速度運(yùn)動(dòng)，這就要求學(xué)生理解掌握選修3-5第十六章的知識(shí)，一個(gè)質(zhì)量為m1的物體以速度v1與另一個(gè)質(zhì)量為m2的靜止物體碰撞，如果是彈性碰撞，則碰撞后的小球速度分別為：

v′1=m1-m2m1+m2v1；

v′2=2m1m1+m2v1

。因此要確保A不反向運(yùn)動(dòng)，應(yīng)該滿足mA>mB（這一結(jié)論亦適用于非彈性碰撞）。既然是驗(yàn)證動(dòng)量守恒，則需要知道動(dòng)量守恒的公式：

mAvA=mAv′A+mBv′B

，這就要算出碰撞之前滑塊A的速度vA，及碰撞之后滑塊A、B的速度v′A、v′B，因此要測(cè)量碰撞之后A、B物體在水平面上滑行的距離xA，xB，由動(dòng)能定理可以算出vA=

2μgx0

、v′A=2μgxA

、v′B=2μgxB

，最后滿足

mAx0=mAxA+mBxB

，則說明碰撞過程中動(dòng)量守恒。如果是彈性碰撞，需同時(shí)滿足

mAvA=mAv′A+mBv′B

，

12mAv2A=

12mA·

v2′A+

12mBv2′B

兩個(gè)方程，解這兩個(gè)方程有：vA+v′A=v′B，最后

可得x0+xA=xB

，滿足該式則說明兩滑塊的碰撞是彈性碰撞。做題之前對(duì)該實(shí)驗(yàn)過程要有明確的把握，每一步該用哪個(gè)知識(shí)點(diǎn)去解決，一定要心里有數(shù)。此題具有一定的連續(xù)性，某一小問做錯(cuò)，會(huì)影響后面的解題。此題的關(guān)鍵是要抓住題目中的“驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒和檢驗(yàn)兩個(gè)滑塊的碰撞是否為彈性碰撞”這幾個(gè)字，再回想教材中原實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停_定通過哪些關(guān)系式得出動(dòng)量守恒定律及判斷碰撞是否為彈性碰撞，最后遷移到該實(shí)驗(yàn)中。

2018年的考試大綱已經(jīng)發(fā)布，高考對(duì)力學(xué)實(shí)驗(yàn)的考查，內(nèi)容基本不變，主要還是前面提到的七個(gè)實(shí)驗(yàn)。高考復(fù)習(xí)時(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)不應(yīng)是簡(jiǎn)單的重復(fù)，也不應(yīng)是對(duì)實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的死記硬背。筆者對(duì)近五年的力學(xué)實(shí)驗(yàn)題的分析研究發(fā)現(xiàn)，近五年高考中沒有出現(xiàn)和教材中一樣的實(shí)驗(yàn)，基本都是以學(xué)過的實(shí)驗(yàn)及其器材為基礎(chǔ)，進(jìn)行創(chuàng)新性改編，而且與教材中的主干知識(shí)聯(lián)系緊密。這就要求考生運(yùn)用學(xué)過的知識(shí)、使用過的儀器、做過的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行情景遷移、聯(lián)想類比，然后靈活運(yùn)用器材確定實(shí)驗(yàn)過程，依據(jù)物理規(guī)律找出各物理量之間的關(guān)系，正確解答實(shí)驗(yàn)題。要達(dá)到這一目的，在備考復(fù)習(xí)中建議完成下列幾個(gè)方面的工作。

1.熟練掌握儀器的讀數(shù)方法

牢記高中力學(xué)中使用到的測(cè)量?jī)x器的讀數(shù)規(guī)則：高中物理三個(gè)不需要估讀的儀器分別是游標(biāo)卡尺、秒表及電阻箱；而刻度尺、彈簧秤、溫度計(jì)、天平、螺旋測(cè)微器都要估讀。估讀的方法：最小分度是“1”的，要估讀到最小分度的下一位，按10等分估讀；最小分度是“2”的，只能估讀到最小分度的同一位，按2等分估讀；最小分度是“5”的，只能估讀到最小分度的同一位，按5等分估讀。2017年廣西力學(xué)實(shí)驗(yàn)題考查了“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”，該實(shí)驗(yàn)中考查了學(xué)生對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)（圖3），答題過程中要知道彈簧秤的讀數(shù)規(guī)則，按要求填寫，才能做對(duì)。從圖3中可以知道，該彈簧的最小分度是0.2N，因此依據(jù)上面的讀數(shù)規(guī)則，可以正確讀出該彈簧秤的讀數(shù)為4.0N。

2.走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，因此要重視實(shí)驗(yàn)操作。不要狂刷實(shí)驗(yàn)題，把實(shí)驗(yàn)變成紙面上的實(shí)驗(yàn)。在復(fù)習(xí)階段，雖然學(xué)生對(duì)高中物理的知識(shí)體系有了通盤的了解，但在備考復(fù)習(xí)時(shí)，還得重進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，在整個(gè)高中物理知識(shí)架構(gòu)下，重新認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)器材，再次動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)。這樣不僅對(duì)實(shí)驗(yàn)器材有了新的認(rèn)識(shí)，而且對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的理解更加深刻，對(duì)實(shí)驗(yàn)中要注意的問題更加明確。例如，在“探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖4所示，因小車與木板之間存在摩擦力，而該摩擦力又無(wú)法測(cè)量，因此需要平衡摩擦力，即將長(zhǎng)木板沒有滑輪的一端稍稍墊高，輕推小車，小車恰能在木板上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，這時(shí)小車受到的摩擦力就被小車重力沿斜面方向的分力平衡掉了，這樣繩子對(duì)小車的拉力就是小車所受的合力了。如果沒有這一操作，加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系就難以確定了。這里也體現(xiàn)了物理實(shí)驗(yàn)中的重要思想——排除不可測(cè)量量。如果在該實(shí)驗(yàn)中要把托盤和托盤中重物的重力當(dāng)成小車的拉力，也是有條件的，必須滿足Mm（M為小車和砝碼的總質(zhì)量，m為托盤及其上面重物的質(zhì)量）。這個(gè)條件可用牛頓第二定律反推出來，設(shè)繩的拉力為T，則mg-T=ma；T=Ma，計(jì)算得

T=mg1+m/M

，很顯然當(dāng)Mm時(shí)，T=mg。如果在繩子與小車的連接處安裝一個(gè)力傳感器，繩子對(duì)小車的拉力可以直接從傳感器上讀出，Mm這一條件就不需要了。

3.力學(xué)實(shí)驗(yàn)中頻閃照片與紙帶處理法

頻閃照相法在力學(xué)實(shí)驗(yàn)中很常用，高考也?？迹热鐝V西2014年高考就考了頻閃照相法。頻閃照相法一般在“研究自由落體運(yùn)動(dòng)”“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”“研究平拋運(yùn)動(dòng)”這三個(gè)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)，不管題型怎么出，要把握關(guān)鍵點(diǎn)，每?jī)蓮堈掌呐臄z時(shí)間間隔相同，這與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶的方法是一樣的，一般使用逐差法求加速度。用逐差法算加速度時(shí)一定要看清紙帶上給出了幾段，偶數(shù)段和奇數(shù)段計(jì)算方法不一樣，如圖5所示，假如為偶數(shù)段，若為6段，則

a=（x4+x5+x6）-（x1+x2+x3）9T2

。若為奇數(shù)段，則中間段往往不用，如為5段，則不用第三段，則

a=（x4+x5）-（x1+x2）6T2

。在求解紙帶問題的過程中，經(jīng)常要求某一點(diǎn)的瞬時(shí)速度，因此要用到“某段時(shí)間內(nèi)，中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度”這一結(jié)論，例如求圖5所示的紙帶的計(jì)數(shù)點(diǎn)3的瞬時(shí)速度，則

v=x3+x42T

，1至5個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度都可以用這個(gè)方法算出，之后畫出v-t圖像，v-t圖像的斜率就是加速度。

4.

光電門問題

用光電門測(cè)速，在高中力學(xué)實(shí)驗(yàn)題中也很常見，當(dāng)放置在物體上的遮光條通過光電門時(shí)光被擋住，計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，當(dāng)遮光條離開時(shí)停止計(jì)時(shí)，這樣就記錄下遮光條通過光電門的時(shí)間，根據(jù)遮光條的寬度與通過時(shí)間可計(jì)算物體通過光電門的速度。如圖6所示，只要知道A、B之間的距離為l，遮光條的寬度d，物體經(jīng)過光電門A和B時(shí)的遮光時(shí)間t1和t2，物體在A、B兩個(gè)光電門處的速度分別為

vA=dt1

，vB=dt2，再利用速度位移公式算出物體的加速度

a=d22l

1t22-t21

。也可以通過光電門來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，如果物體的質(zhì)量為m，則只要滿足

mglsinα+12m·

dt1

2=

12mdt2

2

，則說明物體下滑的過程中機(jī)械能守恒。

三、高考力學(xué)實(shí)驗(yàn)題的答題技巧

解答高考物理實(shí)驗(yàn)題是比較難的，它不像選擇題，有答案可選，也不像計(jì)算題，有正確的步驟公式就有分。實(shí)驗(yàn)題命題形式多樣，提出的問題也較多，而且問題之間連貫性很大，因此要講究答題技巧，下面是筆者日常教學(xué)中總結(jié)的力學(xué)實(shí)驗(yàn)題的答題思路及技巧。

1.明確實(shí)驗(yàn)題的考查范圍

一般力學(xué)實(shí)驗(yàn)題都會(huì)在題干中告知這是一個(gè)探究或者驗(yàn)證什么的實(shí)驗(yàn)，根據(jù)提示可準(zhǔn)確聯(lián)系教材中學(xué)過或做過的與之相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。

【例3】（2015年廣西高考力學(xué)實(shí)驗(yàn)題）：某同學(xué)用圖7（a）所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量物塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz，物塊下滑過程中所得到的紙帶的一部分如圖7（b）所示，圖7（b）中標(biāo)出了五個(gè)連續(xù)點(diǎn)之間的距離。

（1）物塊下滑時(shí)的加速度a=m/s2，打C點(diǎn)時(shí)物塊的速度v=m/s；

（2）已知重力加速度大小為g，為求出動(dòng)摩擦因數(shù)，還必須測(cè)量的物理量是。

A.物塊的質(zhì)量B.斜面的高度C.斜面的傾角

題目明確告訴考生這個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的是測(cè)量物塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，再看題給的實(shí)驗(yàn)過程示意圖是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶，學(xué)生應(yīng)該馬上想到學(xué)過的實(shí)驗(yàn)“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”“用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)木塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)”這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)考查的就是加速度及動(dòng)摩擦因數(shù)的計(jì)算。具體可通過紙帶，運(yùn)用逐差法算出物塊在斜面上的加速度3.25m/s2，運(yùn)用推論——做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體中間時(shí)刻瞬時(shí)速度為整段時(shí)間內(nèi)的平均速度，可算出打C點(diǎn)時(shí)的速度v=1.79m/s。對(duì)物塊，根據(jù)牛頓第二定律，有：mgsinθ-μmgcosθ=ma，因此還需要知道斜面的傾角才能求出物塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)。

2.看清實(shí)驗(yàn)圖像

實(shí)驗(yàn)題一般會(huì)有相應(yīng)的實(shí)物圖，或者示意圖，或者圖像，或者表格，其實(shí)就是告訴考生實(shí)驗(yàn)儀器及其組裝情況，以及實(shí)驗(yàn)過程，考生只有在了解了這些之后，才能進(jìn)行答題，否則就容易出錯(cuò)。同時(shí)考生也要看清題中需要你作何種圖像，畫圖時(shí)應(yīng)看清橫、縱坐標(biāo)軸表示的物理量、單位、標(biāo)度及坐標(biāo)原點(diǎn)。

例如，2017年北京卷：如圖8所示，用質(zhì)量為m的重物通過滑輪牽引小車，使它在長(zhǎng)木板上運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄小車的運(yùn)動(dòng)情況，利用該裝置可以完成——探究動(dòng)能定理的實(shí)驗(yàn)。第5問：假設(shè)已經(jīng)完全消除了摩擦力和其他阻力的影響，若重物質(zhì)量不滿足遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件，則從理論上分析可知，圖9中能正確反映v2-W關(guān)系的是。其中W為拉力對(duì)小車做的功，v為小車的速度。該題有一定的迷惑性，如果不找到v2與W的函數(shù)關(guān)系，憑主觀猜想，在“重物質(zhì)量不滿足遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件”的影響下，很容易錯(cuò)選A。根據(jù)物理規(guī)律找到二者的函數(shù)關(guān)系，問題就迎刃而解了。本題中考查的是繩子拉力對(duì)小車做功，使小車速度發(fā)生改變，根據(jù)動(dòng)能定理有W=12Mv2，變形可得：v2=2WM，明顯可以看出v2與W成正比，即A選項(xiàng)正確。

3.注重對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的分析

每一個(gè)實(shí)驗(yàn)題都有它的設(shè)計(jì)思想和實(shí)驗(yàn)方法，其設(shè)計(jì)思想總包含著對(duì)已有知識(shí)的靈活運(yùn)用和創(chuàng)造性構(gòu)思。因此，對(duì)實(shí)驗(yàn)題的每個(gè)過程要分析透徹，每個(gè)過程適用的物理規(guī)律要明確，能做到這一點(diǎn)，力學(xué)實(shí)驗(yàn)題就不難了。

（責(zé)任編輯易志毅）