新課程下高考物理實驗命題探析及求解策略

河北

陳寶友(特級教師)

眾所周知，物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，而實驗是物理教學(xué)的一個重要組成部分。實驗過程蘊涵豐富的科學(xué)思維和方法，實驗?zāi)芰τ质蔷C合能力，因而實驗在高考中占有重要的地位，一直是考查的重點。

全國普通高等學(xué)校招生考試要求考生能掌握教學(xué)大綱中規(guī)定的實驗，包括理解實驗?zāi)康?、實驗原理及要求，了解材料、用具，掌握實驗方法、步驟，會控制實驗條件和會使用實驗儀器，會處理實驗安全問題，會觀察和分析實驗現(xiàn)象，解釋實驗結(jié)果并得出合理的實驗結(jié)論；其次，能夠根據(jù)要求靈活運用已學(xué)過的自然科學(xué)理論、實驗方法和儀器，設(shè)計簡單的實驗方案并處理相關(guān)的實驗問題。簡而言之，高考對設(shè)計和完成實驗的能力目標(biāo)分為兩點，(1)能解釋實驗現(xiàn)象和結(jié)果，能通過分析和推理得出實驗結(jié)論；(2)根據(jù)要求設(shè)計簡單的實驗方案。由近十五年高考實驗試題特點可見,實驗題分?jǐn)?shù)與物理總分相比，所占的比例相對較穩(wěn)定，約占到了總分的12.3%～16.7%，平均達(dá)到了14.6%，足見實驗的重要性。這十五年來，除了2002年高考試卷中無電學(xué)和力學(xué)實驗題外，其余年份都考查了電學(xué)和力學(xué)的實驗題。按實驗出現(xiàn)的幾率來看，最重要的是電學(xué)實驗，其次是力學(xué)實驗，光學(xué)和熱學(xué)實驗次之；也曾涉及原子物理實驗，總體趨向全面化。從實驗儀器的使用上看，考查頻率最高的是游標(biāo)卡尺、螺旋測微器和滑動變阻器；從被測量物理量上看考查頻率最高的是測量電阻(含電壓表、電流表內(nèi)阻)、測量長度(主要是用游標(biāo)卡尺和螺旋測微器測量)。

從實驗試題的情況來看，實驗試題既體現(xiàn)了學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新精神的考查，又不脫離當(dāng)前中學(xué)物理實驗教學(xué)的實際。同時，絕大多數(shù)實驗試題并不是對課本實驗直接進(jìn)行考查，而是以這些基本實驗為基礎(chǔ)進(jìn)行實驗的設(shè)計、改造和創(chuàng)新，注重考查對實驗思想、方法、原理的解釋，即所謂設(shè)計性實驗。在高考物理復(fù)習(xí)中，必須注意以下幾方面問題。

一、必須重視基本實驗的復(fù)習(xí)

如上所述，近幾年的高考物理實驗題基本上為設(shè)計性實驗，因此，設(shè)計性實驗的重要性可見一斑，但這決不意味著可以放棄學(xué)生實驗和演示實驗，正所謂“萬丈高樓平地起”，實驗試題的設(shè)計思想都來自教材，即立足于課本，在過去已學(xué)實驗的基礎(chǔ)上演變而來，要求考生用學(xué)過的物理知識、原理、實驗思想、方法設(shè)計出合理的方案，應(yīng)該說對實驗?zāi)芰μ岢隽烁邔哟蔚囊?，因此只有對實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗器材的選擇、安裝、調(diào)試、實驗操作步驟、實驗數(shù)據(jù)的記錄與處理、實驗誤差分析及得出實驗結(jié)論等各方面都熟練掌握，具有了一定的實驗?zāi)芰Γ拍芤圆蛔儜?yīng)萬變，順利完成實驗設(shè)計題。

2005年全國卷Ⅰ物理實驗第22題第(1)問即是對“驗證力的平行四邊形定則”這一基礎(chǔ)實驗的考查，主要通過實驗步驟考查考生對實驗原理的理解和實驗誤差的分析。同時，高考物理實驗試題也非常重視對基本實驗儀器的考查，注重實驗操作過程的考查，重視對重要的演示實驗的考查。從實驗儀器的使用上看考查頻率最高的是游標(biāo)卡尺、螺旋測微器和滑動變阻器，僅以2005年高考試卷為例，即有全國卷Ⅱ、卷Ⅲ、天津卷等分別考查了游標(biāo)卡尺、螺旋測微器的讀數(shù)，上海卷考查了滑動變阻器的使用；從被測量物理量上看考查頻率最高的是測量長度(主要是用游標(biāo)卡尺和螺旋測微器測量)及測量電阻(含電壓表、電流表內(nèi)阻)。2006年全國卷Ⅰ考查的是雙縫干涉實驗中決定干涉條紋間距的物理量；2007年全國卷Ⅰ考查的是示波器的使用與調(diào)節(jié);2008年寧夏卷考查根據(jù)正在測量中的多用電表表盤的刻度讀出電阻、電壓和電流；2009年遼寧卷、寧夏卷則是用游標(biāo)卡尺測量圓柱體的長度，同時用螺旋測微器測量該圓柱體的直徑,2015年海南卷重現(xiàn)同樣問題;2010年課標(biāo)卷是驗證機(jī)械能守恒定律，要求選擇器材及分析誤差產(chǎn)生的原因;2011年北京卷、廣東卷再次考查了歐姆表的使用；2016年上海卷再次考查了用多用電表測電流或電阻。

此外，高考物理實驗試題還注重理論聯(lián)系實際的考查。2001年上海卷即以利用打點計時器測量加速度為藍(lán)本，考查考生解決實際問題的能力；而2005年江蘇卷和廣東卷則分別考查了電流表改裝和傳感電路中的熱敏電阻問題。

【例1】某同學(xué)利用閃光照相研究物體的平拋運動，他拍攝了小球沿水平桌面運動并拋出的閃光照片，如圖所示。若圖中每一正方形小格的邊長均表示5.0 cm。根據(jù)圖1中的記錄，可計算出小球做平拋運動的初速度大小為 m/s，小球通過c點時的速度大小為 m/s。(取g=10 m/s2)

圖1

【解析】平拋運動的基本特點是在水平方向做勻速運動，而在豎直方向是自由落體運動，則由照片可知，小球依次通過各點所需要的時間是相等的，根據(jù)勻變速運動的基本規(guī)律，在相鄰相等的時間間隔內(nèi)，物體通過的位移差相等。即

【例2】用多用表的歐姆擋“×10 Ω”擋測量一個電阻的阻值，發(fā)現(xiàn)表的指針偏轉(zhuǎn)角度極小，為了準(zhǔn)確測定該電阻的阻值，正確的判斷和做法是 ( )

A.這個電阻的阻值肯定也是極小的

B.應(yīng)把選擇開關(guān)換到“×1 Ω”擋，將歐姆表重新調(diào)零后再進(jìn)行測量

C.應(yīng)把選擇開關(guān)換到“×100 Ω”擋，將歐姆表重新調(diào)零后再進(jìn)行測量

D.為了使測量值比較準(zhǔn)確，應(yīng)該用兩手分別將兩表筆與待測電阻兩端緊緊捏在一起，使表筆與待測電阻接觸良好

【解析】多用表是利用電流表改裝而成的，在表頭上串聯(lián)一個較大的電阻分壓即可成為電壓表；而在表頭上并聯(lián)一個較小的電阻分流即可成為大量程的電流表。當(dāng)將表頭與電池、可變電阻串聯(lián)后即可成為歐姆表，即歐姆擋實際上是根據(jù)歐姆定律測量電阻的。測量電阻較小時電流較大，表的指針偏轉(zhuǎn)角度較大；電阻較大時電流較小，表的指針偏轉(zhuǎn)角度較小，故發(fā)現(xiàn)表的指針偏轉(zhuǎn)角度極小時，應(yīng)是電阻很大，所以應(yīng)把選擇開關(guān)換到“×100 Ω”擋，且將歐姆表重新調(diào)零后再進(jìn)行測量，故選項A 、B不正確；為了使測量值比較準(zhǔn)確，應(yīng)該使兩表筆與待測電阻接觸良好，但不能用兩手分別將兩表筆與待測電阻兩端緊緊捏在一起，這樣將造成測量的阻值偏小，因此本題正確答案為C。

二、設(shè)計性實驗的解題思路

考查學(xué)生設(shè)計實驗的能力，是素質(zhì)教育培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識的重要手段之一，是對學(xué)生實驗知識和實驗?zāi)芰Φ木C合考查。設(shè)計性實驗具有綜合性強(qiáng)、考查全面、能力要求高等特點，已成為高考實驗考查的熱點。近幾年高考中每年都有設(shè)計性實驗題，考查考生創(chuàng)造性地應(yīng)用已學(xué)過的知識、方法、原理靈活處理具體實驗問題的能力，要求考生有較強(qiáng)的綜合素質(zhì)，為考生創(chuàng)造能力的發(fā)揮提供了較大的思維空間。2009年遼寧卷、寧夏卷是以青島奧運會帆船賽場為載體，要求設(shè)計用光敏電阻作為傳感器控制路燈電路的開關(guān)，實現(xiàn)自動控制；而2009年山東卷的實驗同樣要求設(shè)計利用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng)，充分反映了實驗設(shè)計的重要性；2015年全國卷Ⅰ則為改裝毫安表及其校準(zhǔn)，要求在設(shè)計的電路中進(jìn)行計算，并進(jìn)行故障判斷；而2016年全國卷Ⅰ則為組裝由熱敏電阻控制的報警系統(tǒng)。

解決此類問題的關(guān)鍵是要由學(xué)過的物理規(guī)律確定實驗原理，由實驗原理確定需要測量的物理量；再選擇測量儀器、實驗裝置，安排實驗步驟，只有做到理論聯(lián)系實際，才能正確地解決設(shè)計性實驗問題。設(shè)計性實驗的核心是設(shè)計和選擇實驗方案，其求解思路一般可按如下順序進(jìn)行：

1.明確設(shè)計實驗的目的，把握設(shè)計實驗的方向，廣泛聯(lián)系，初步設(shè)計并提出各種可能的方案。

2.按照簡便性、可行性、準(zhǔn)確性的原則綜合考慮，從中選擇最佳方案。

3.根據(jù)方案恰當(dāng)選擇器材，并擬定合理的實驗步驟。

4.正確處理實驗數(shù)據(jù)，并進(jìn)行誤差分析。

【例3】待測電阻Rx的阻值大約是40～50 Ω，現(xiàn)要準(zhǔn)確測量其阻值。提供的器材有：

直流電源E(電壓9 V，內(nèi)阻r較小但不為零且未知)；

定值電阻R0=100 Ω；

滑動變阻器R1(總阻值20 Ω)；

滑動變阻器R2(總阻值200 Ω)；

電流表A(量程0～100 mA，內(nèi)阻rA較小但不為零且未知)；

單刀單擲開關(guān)S1；

單刀雙擲開關(guān)S2；

導(dǎo)線若干。

(1)設(shè)計一個能夠準(zhǔn)確測量電阻Rx的阻值的電路。滑動變阻器只用其中一只，應(yīng)該選用________(選代號)，在圖2方框中畫出實驗電路圖(在圖上標(biāo)明所選器材的代號)。

圖2

(2)在正確連接實驗電路后，簡要寫出實驗測量的主要步驟，特別指出需要測量的物理量和符號。

___________________________________________。

(3)計算Rx的表達(dá)式是Rx=____________(用已知物理量和實驗測得的物理量表示)。

【解析】(1)本題考查電阻的一種測量方法，在有電阻箱的情況下，可以采用等效法處理，而本題由于沒有提供電阻箱，故不能采用此法，但是可以通過歐姆定律準(zhǔn)確測量電阻，實驗電路仍然與等效法相似，不同的是本題用定值電阻R0代替電阻箱，實驗電路圖如圖3所示。

圖3

(2)在正確連接實驗電路后，實驗測量的主要步驟如下：閉合S1，將S2接到接線柱1，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表A有較大的示數(shù)，并讀出此時電流表的示數(shù)I1；保持滑動變阻器滑片的位置不動，將S2接到接線柱2，并讀出此時電流表的示數(shù)I2。

(3)根據(jù)歐姆定律在上述實驗步驟中分別有

三、實驗復(fù)習(xí)要注意知識遷移能力培養(yǎng)

由于目前高考實驗的考查已從一般地背誦實驗轉(zhuǎn)向?qū)嶒炘砗头椒ǖ鹊睦斫?，所以在解決設(shè)計性實驗題時，關(guān)鍵在于能否將已掌握的實驗知識和方法靈活地遷移到新的實驗情境中去，因此要重視培養(yǎng)實驗知識遷移能力，引導(dǎo)學(xué)生將實驗知識遷移并應(yīng)用到新的物理情境中去。這里我們要注意基本儀器使用知識的遷移，學(xué)生分組實驗知識的遷移，演示實驗知識的遷移。在實驗復(fù)習(xí)教學(xué)中，我們還可以設(shè)法創(chuàng)設(shè)知識遷移的情景，變換實驗裝置的模型等方法，培養(yǎng)其知識遷移能力。2004年全國卷Ⅲ實驗是變“電流表改裝為電壓表”為“電壓表改裝為電流表”，只要掌握了實驗原理，答案容易求解；2006年上海卷實驗則是研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象，要求在給定的器材中選擇必要的器材，并連成相應(yīng)的實物電路圖，同時還要求確定感應(yīng)電流的方向，對本題，我們只要聯(lián)系感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件，將原線圈通過開關(guān)、滑動變阻器連接成回路，再插入副線圈即可，后邊的問題利用楞次定律容易得到答案； 而2015年全國卷Ⅰ的實驗之一是考查玩具小車通過凹形橋最低點的速度，表面上是實驗，實則是牛頓第二定律和機(jī)械能守恒守恒定律的綜合應(yīng)用，反映出知識遷移能力的重要性；2016年天津卷以描繪小燈泡伏安特性曲線為背景，考查了電流表、電壓表的改裝。

【例4】從下表中選取出適當(dāng)?shù)膶嶒炂鞑?，設(shè)計一電路來測量電流表A1的內(nèi)阻r1，畫在下面的方框中，要求方法簡捷，有盡可能高的精確度，并能測出多組數(shù)據(jù)。

器材(代號)規(guī)格電流表(A1)量程10 mA,內(nèi)阻r1待測(約40 Ω)電流表(A2)量程500 μA,內(nèi)阻r2=750 Ω電壓表(V)量程10 V,內(nèi)阻r3=10 kΩ電阻(R1)阻值約100 Ω,作保護(hù)電阻用滑動變阻器(R2)總阻值約50 Ω電池(E)電動勢1.5 V,內(nèi)阻很小開關(guān)(S)導(dǎo)線若干

圖4

四、實驗復(fù)習(xí)中要重視創(chuàng)造能力的培養(yǎng)

教學(xué)的基本任務(wù)之一是培養(yǎng)具有一定創(chuàng)造能力的人才，設(shè)計的過程蘊含著創(chuàng)造，而創(chuàng)造能力是人類最高層次的認(rèn)識能力。近幾年高考的實驗題正是利用設(shè)計性實驗來引導(dǎo)實驗教學(xué)向著培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造能力的方向發(fā)展，所以我們一定不要拘泥于教材所列實驗，要注意擴(kuò)大學(xué)習(xí)的視野，注意引導(dǎo)學(xué)生探索新的實驗原理，提出新的操作思路，設(shè)計一些實驗過程,以增強(qiáng)綜合能力。2003年江蘇卷的實驗題之一則屬于教科書中的重要實驗“電阻的測量”，原理也不過是閉合電路的歐姆定律，但本題巧妙之處在于，多用電表雖是待測電阻，卻又可充當(dāng)測量工具——測直流電源的電動勢和定值電阻的阻值，真正全方位發(fā)揮了多用表的一表多用作用；而在2006年全國卷中則要求利用電流表和已知電阻來測量電壓表的內(nèi)阻，但又不可能將電流表和電壓表并聯(lián)，故只能采取電壓表跟合適的電阻并聯(lián)，電流表測量干路的電流，進(jìn)而通過電路的基本特點求解；2008年全國卷Ⅰ是驗證機(jī)械能守恒定律，但并不是利用常規(guī)的打點計時器進(jìn)行，而是借助懸掛在滑輪兩側(cè)的質(zhì)量不同的物體的重力勢能及動能的變化來做；2010年全國卷Ⅰ是利用電流表的非常規(guī)接法測量電流表的實際量程；而江蘇卷則是利用電壓表和電阻箱以及定值電阻來測量電源的電動勢和內(nèi)阻，更是與眾不同。

【例5】在《驗證力的平行四邊形定則》的實驗中，提供的器材有：方木板、白紙、彈簧秤一個、橡皮條、細(xì)繩兩條、三角板、刻度尺、圖釘(幾個)。下面是主要實驗步驟：

(1)在桌上平放一方木板，在方木板上鋪一張白紙，用圖釘把白紙釘在方木板上。

(2)用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點，在橡皮條的另一端拴上兩條細(xì)繩，細(xì)繩另一端系著繩套B、C。

(3)__________________________________________。

(4)__________________________________________。

(5)__________________________________________。

(6)按照一定的標(biāo)度作出兩個力F1和F2的圖示。 用平行四邊形定則求出合力F。

(7)用彈簧秤，通過細(xì)繩把橡皮條的結(jié)點拉到同一結(jié)點位置O，讀出彈簧的示數(shù)F′，記下細(xì)繩的方向。

(8)比較力F′與用平行四邊形定則求得的合力F的大小和方向，看它們是否相等。

(9)改變兩個分力的大小和夾角，再做兩次實驗，得出的結(jié)論是____________。

以上步驟中有的沒有寫全，請將不全的地方加以補充。

【解析】本實驗中一般提供兩個彈簧秤，分別向不同的方向拉動，只要使得橡皮條的結(jié)點拉到原來的同一位置即可。由于此處僅僅提供一個彈簧秤，而拉力大小又必須測出，故我們可以分別測量拉力，再作力的圖示，故有如下答案：

(3)用彈簧秤勾住繩套B，用手拉住繩套C，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，讓結(jié)點到達(dá)某一位置O。

(4)用鉛筆記下O點位置和兩條細(xì)繩的方向，讀出彈簧秤的讀數(shù)F1。

(5)用彈簧秤鉤住繩套C，用手拉住繩套B，沿已記錄的兩細(xì)繩的方向拉橡皮條，仍使結(jié)點達(dá)到同樣位置O，讀出彈簧秤的示數(shù)F2。

(7)用同一標(biāo)度作出力F′的圖示。

(9)在誤差允許范圍內(nèi)，F(xiàn)′與F大小相等，方向相同。

五、試題重視對實驗數(shù)據(jù)處理的考查，注重實驗結(jié)果的分析和誤差分析的考查

在實驗設(shè)計完成并得到相關(guān)實驗數(shù)據(jù)之后，關(guān)于實驗數(shù)據(jù)處理的考查和實驗結(jié)果誤差分析的考查也是比較重要的。2001年全國卷是利用半偏法測量電流表的內(nèi)阻，在給出實驗步驟后，要求分析相對誤差與電源電動勢、電流表量程和電流表的內(nèi)阻的關(guān)系式并進(jìn)行電動勢的計算；2003年全國卷則是測定圓柱形金屬導(dǎo)體的電阻率，在得到導(dǎo)體的長度、直徑和電阻后，計算電阻率對考生的運算能力是一個嚴(yán)峻的考驗；而2005年全國卷Ⅰ實驗第(2)問是教材中測電源電動勢和內(nèi)阻的變形實驗，與教材中不同的是多了一個定值電阻,題中由于電壓表為理想表，故分流影響不計，為減少誤差應(yīng)采用電流表內(nèi)接法；由于電壓表的量程小于電源的電動勢，若將電壓表直接接在電源兩端,無論R′取何值,電壓表讀數(shù)都超過量程，故必須增加一個限流電阻以分得部分電壓，設(shè)計出實驗電路并利用相關(guān)物理量即可求出電源電動勢和內(nèi)阻的表達(dá)式。顯而易見，本題通過實驗電路的設(shè)計和數(shù)據(jù)的處理考查了考生獨立完成實驗和處理實驗數(shù)據(jù)的能力；2011年全國卷Ⅰ考查分子直徑的計算，必須準(zhǔn)確判斷油酸的體積和油膜的面積；2011年上海卷考查電流表內(nèi)阻的測量，在給出實驗電路后要確定器材的選擇及實驗步驟，進(jìn)而通過圖象求出電流表內(nèi)阻的表達(dá)式;而2011年新課標(biāo)卷則是測量滑塊在斜面上運動的加速度，需要求出相關(guān)物理量之間的關(guān)系，并根據(jù)給出的數(shù)據(jù)畫出圖線，更要由畫出的圖線得到滑塊加速度的大小，由此可見實驗數(shù)據(jù)處理的重要性；2016年全國卷Ⅲ是探究物體加速度與其所受合外力之間的關(guān)系的實驗，求小車質(zhì)量的計算就比較麻煩。

【例6】某同學(xué)在實驗室測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻，實驗室中有如下器材：

A．待測干電池

B．電流表G(0～3 mA，內(nèi)電阻r1=20 Ω)

C．電流表A(0～0.6 A，內(nèi)電阻r2=0.20 Ω)

D．滑動變阻器甲(最大阻值10 Ω)

E．滑動變阻器乙(最大阻值100 Ω)

F．定值電阻R1=100 Ω

G．定值電阻R2=500 Ω

H．定值電阻R3=1.5 kΩ

開關(guān)、導(dǎo)線。

由于沒有電壓表，為此他設(shè)計了如圖5所示的電路完成了實驗要求的測量。

圖5

(1)為了方便并能較準(zhǔn)確測量，滑動變阻器應(yīng)選_________，定值電阻應(yīng)選用_________。(填寫器材前的序號)

(2)若某次測量中電流表G的示數(shù)為I1，電流表A的示數(shù)為I2；改變滑動變阻器的位置后，電流表G的示數(shù)為I1′，電流表A的示數(shù)為I2′。則可知此電源的內(nèi)電阻測量值為r=_________，電動勢測量值為E=_________。

六、注意發(fā)展專題研究能力

中學(xué)物理教學(xué)大綱指出，在高級中學(xué)開展課題研究，是全面培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識的能力、收集和處理信息的能力、分析和解決問題的能力、語言文字表達(dá)能力以及團(tuán)結(jié)協(xié)作能力的重要環(huán)節(jié)，這項活動還有利于培養(yǎng)學(xué)生獨立思考的習(xí)慣，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。教育部最近頒發(fā)的普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)，也對高中學(xué)生在科學(xué)探究和物理實驗中的科學(xué)探究要素提出了一些基本要求?？梢哉f，課題研究是高中物理教學(xué)中的新內(nèi)容。實際上，2002年上海卷中即已出現(xiàn)此類問題，而2008年江蘇省的考試大綱對探究實驗也有所涉及，故對此要予以高度重視。重視在實驗中體現(xiàn)研究性學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實驗?zāi)芰?。這就要求我們在實驗復(fù)習(xí)中要根據(jù)教材內(nèi)容和學(xué)生實驗中的方法，選好課題，組織引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗研究，并要求寫出有研究方案、實驗器材、實驗研究過程、數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析、實驗方案的優(yōu)點與不足為主要內(nèi)容的研究報告。

【例7】科學(xué)探究活動通常包括以下環(huán)節(jié)：提出問題，作出假設(shè)，制訂計劃并設(shè)計實驗，進(jìn)行實驗收集證據(jù)，分析論證，評估交流等。一位同學(xué)學(xué)習(xí)了滑動摩擦力后，懷疑滑動摩擦力可能與接觸面積有關(guān)，于是他準(zhǔn)備用實驗探究這個問題。

(1)這位同學(xué)認(rèn)為：滑動摩擦力的大小與接觸面積成正比，這屬于科學(xué)探究活動的_________環(huán)節(jié)。

(2)為完成本實驗，需要自己制作木塊，他應(yīng)制作的木塊是下列選項中的_________。

A.各面粗糙程度相同的正方體木塊

B.各面粗糙程度不相同的正方體木塊

C.各面粗糙程度相同，長寬高各不相等的長方體木塊

D.各面粗糙程度不相同，長寬高各不相等的長方體木塊

(3)為了測量木塊與木板之間的滑動摩擦力，他設(shè)計了兩種方案，圖6中甲是將長木板固定在水平面上，用彈簧測力計水平拉動木板上的木塊；圖6中乙是用彈簧測力計水平拉住木塊，他水平拉動木塊下的木板，你認(rèn)為更利于操作的方案是_________，理由是____________________________________。

圖6

【解析】(1)“滑動摩擦力的大小與接觸面積成正比”，這僅是該同學(xué)的設(shè)想，屬于科學(xué)探究活動的作出假設(shè)；

(2)由于需要探究滑動摩擦力的大小與接觸面積的關(guān)系，則需要制作不同面積的木塊，且各面粗糙程度相同，故選擇C；

(3)木塊與木板之間的滑動摩擦力等于彈簧測力計的讀數(shù)，甲操作需要勻速拉動木塊，且讀取運動中的彈簧秤的示數(shù)；乙操作只需要木板運動即可，且容易讀數(shù)，故乙是更利于操作的方案。

值得注意的是，在近年上海試卷中，多次出現(xiàn)DIS的實驗試題。所謂DIS(Digital Information System)即數(shù)字化信息系統(tǒng)，由“傳感器+數(shù)據(jù)采集器+實驗軟件包+計算機(jī)”構(gòu)成的新型實驗系統(tǒng)。DIS實驗系統(tǒng)的工作原理是由各類傳感器將實驗過程中的物理量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量，進(jìn)而由數(shù)據(jù)采集器將電學(xué)量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量后傳輸給計算機(jī)，同時識別并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理和輸出。這也是科學(xué)研究中非常重要的“轉(zhuǎn)化”思想。2014年全國卷Ⅰ即出現(xiàn)了通過數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車加速度與鉤碼的質(zhì)量的關(guān)系圖，考查了一系列問題。DIS實驗系統(tǒng)具有操作簡單、快速、方便、可靠、準(zhǔn)確獲得實驗數(shù)據(jù)等特點，減少繁瑣的數(shù)據(jù)處理，同時它具有實驗過程的回放功能，從而使實驗者更加專注于分析實驗本身，加深對實驗的理解，必須引起我們的高度重視。

【例8】在“用DIS測電源的電動勢和內(nèi)阻”的實驗中：

(1)將待測電池組、滑動變阻器、電流傳感器、電壓傳感器、定值電阻、開關(guān)及若干導(dǎo)線連接成電路如圖7中甲所示。圖中未接導(dǎo)線的A端應(yīng)接在_________點(選填“B”“C”“D”或“E”)。

圖7

(2)實驗得到的U-I關(guān)系如圖7中乙中的直線Ⅰ所示，則電池組的電動勢為_________V，內(nèi)電阻阻值為_________Ω。

(3)為了測量定值電阻的阻值，應(yīng)在圖甲中將“A”端重新連接到_________點(選填“B”“C”“D”或“E”)，所得到的U-I關(guān)系如圖乙中的直線Ⅱ所示，則定值電阻的阻值為_________Ω。

【解析】(1)根據(jù)實驗電路可知電流傳感器串聯(lián)在了電路中，另一個是電壓傳感器應(yīng)該并聯(lián)在電路中測量電路的路端電壓，所以A端應(yīng)該連接在C處；