演示实验的命题特点及应对策略.docx

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演示实验的命题特点及应对策略

演示实验的命题特点及应对策略

一、命题特点及应对策略

高中物理教材中有很多重要的演示实验，近年来高考也特别注重并增加了这些实验的考查，这样既突出了物理学科是实验学科的特点，也对实验学习提出了更全面的要求。

由于演示实验数量较多，实验本身又比较简单，因此，这部分的命题多以选择题、填空题型出现。

预计今后的命题可能会更突出演示实验，并同时与生活实际相结合，与具体实际问题相结合.

求解演示实验题的方法，一般要重点明确实验目的（即该演示实验是为了说明什么），弄懂实验原理，掌握实验的基本操作步骤，更要仔细观察实验现象，并综合运用所学知识分析和求解问题.

二、典例调研

1.力学演示实验

力学中常见的演示实验有：

平抛运动研究；碰撞问题研究，用砂摆演示振动图像；横波、纵波形成的模拟；水波的干涉、衍射；声音的干涉、共鸣等。

例1在“研究平抛物体的运动”的实验中，分成两步进行：

（1）如图1（甲）所示，当金属锤打击金属片时，A球就水平飞出，B球同时竖直落下，两球同时着地.这个实验说明，A球.（填写选项代号）

A.水平方向的分运动是匀速直线运动

B.水平方向的分运动是匀加速直线运动

C.竖直方向的分运动是自由落体运动

D.竖直方向的分运动是匀速直线运动

（2）用一张印有小方格的纸作出其轨迹如图1（乙）所示，运动途中的四个位置分别为a、b、c、d，小方格的边长为a，则小球平抛运动的初速度为.

解析

（1）因B球做自由落体运动，A球与B球同时着地，说明A的竖直分运动是自由落体运动.

（2）根据

可知：

，所以

，对水平方向，

例2某兴趣小组设计了一种实验装置，用来研究碰撞问题，其模型如图2所示：

用完全相同的轻绳将5个大小相同、质量相等的小球并列悬挂于一水平杆、球间有微小间隔，从左到右，球的编号依次为1、2、3……5。

某时刻将1号球向左拉起，然后由静止释放，使其与2号球碰撞，2号球再与3号球碰撞……所有碰撞皆为无机械能损失的正碰.（不计空气

阻力，忽略绳的伸长），则在第一个碰撞过程结束后，有（）

A.2-5号球摆起相同的高度

B.2-4号球静止不动，第5号球摆起高度小于1号球释放时的高度

C.2-4号球静止不动，第5号球摆起高度等于1号球释放时的高度

D.2-4号球静止不动，第5号球摆起高度大于1号球释放时的高度

解析因碰撞中无机械能损失，且各球质量相等，故1号球与2号球碰后将交换速度，1号球静止，2号球以1号球碰前的速度与3号球碰撞，以此类推，5号球将获得与1号球碰前速度相等的速度，5号球摆起过程机械能守恒，故摆起高度与1号球释放高度相同。

正确选项为C。

例3一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，图3所示的装置可用于研究该弹簧振子的受迫振动。

匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子以驱动力，使振子做受迫振动。

把手匀速转动的周期就是驱动力的周期，改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期。

若保持把手不动，给砝码一向下的初速度，砝码便做简谐运动，振动图线如图4所示.当把手以某一速度匀速转动，受迫振动达到稳定时，砝码的振动图线如图5所示.若用T0表示弹簧振子的固有周期，T表示驱动力的周期，Y表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅，则

A.由图线可知T0=4s

B.由图线可知T0=8s

C.当T在4s附近时，Y显著增大;当T比4s小得多或大得多时，Y很小

D.当T在8s附近时，Y显著增大;当T比8s小得多或大得多时，Y很小

解析当把手不动时，弹簧振子的振动图像如图4所示，可知弹簧振子的固有周期为4s，A正确；当把手匀速转动时，弹簧振子做受迫振动，受迫振动的周期等于策动力的周期，与振子的固有周期无关，当驱动力的周期等于振子的固有周期时，振子发生共振，振幅最大，当驱动力的周期与振子的固有周期相差越多，振幅越小。

由此可知，AC正确.

点评发生共振的条件是：

策动力的周期等于振动系统的固有周期,注意掌握.

2.电学演示实验

电学中常见的演示实验有：

平行板电容器的电容；全电路欧姆定律；磁场对电流的作用；洛伦兹力演示仪；楞次定律演示；交流电产生及高压输电；自感电路演示；日光灯电路等。

例4如图6所示,让平行板电容器带电后,静电计的指针偏转一定角度,若不改变A、B两极板带的电量而减小两极板间的距离,同时在两极板间插入电介质,那么静电计指针的偏转角度（）

A.一定减小B.一定增大

C.一定不变D.可能不变

解析充电后的电容器带电量不变，在减小两极板间的距离且同时在两极板间插入电介质的同时电容增大，根据电容器电容的定义式可知，两板间电压应减小，故静电计指针偏角减小。

本题正确选项为A.

点评静电计是测量电势差的仪器，指针偏转的角度越大，金属外壳和上方金属小球间的电势差就越大.

例5在如图7所示的实验中，如果AB的运动速度大小为

，两磁极的运动速度大小为

，则（）

A.当

，且方向相同或相反时，可以产生感应电流

B.当

或

时，且方向相同或相反时，可以产生感应电流

C.无论

和

的大小是否相等，只要二者的方向垂直，绝不可能产生产生感应电流

D.如果

等于零，而两磁极运动速度

与导体AB始终垂直，一定能产生感应电流

解析关键是看导体AB有没有切割磁感线（穿过回路的磁通量是否变化），分析时可把两磁极的运动速度

看作是磁感线的运动速度.正确选项为B。

点评产生感应电流的条件是：

（1）电路闭合；

（2）穿过电路的磁通量发生变化。

抓住这一点，结合磁极和导体棒的运动即可判断闭合电路中有无感应电流.

3.热、光、原演示实验

热、光、原常见演示实验有：

酒精和水混合后体积减小、分子力演示、布朗运动、扩散运动演示、光的全反射现象、双缝干涉、薄膜干涉、单缝衍射、光的色散、伦琴射线的产生、光电效应、光电管、光谱演示、a粒子散射实验等.

例6如图8所示，把浸有乙醚的一小团棉花放在厚玻璃管的底部，当很快向下压活塞时，由于被压缩的气体聚然变热，温度升高，达到乙醚的燃点，使浸有乙醚的棉花燃烧起来，此实验的目的是要说明（）

A.做功可以增加物体的热量B.做功可以升高物体的温度

C.做功可以改变物体的内能D.做功一定可以增加物体的内能

解析迅速向下压活塞，实际上是在对玻璃管内的气体做功，由于做功时间极短，因此实验过程可认为是绝热过程（即与外界无热交换），根据热力学第一定律可知：

，

，

，即气体的内能增加，表现为温度升高，达到乙醚的燃点即可使乙醚燃烧，这说明做功可以改变物体的内能。

正确选项为C。

点评本演示实验主要用来研究做功对物体内能的改变，实验时压缩活塞要迅速，否则做功时间过长，容易导致热量外传，使得温度升高不明显而导致实验失败。

例7在酒精灯的酒精中溶解一些氯化钠，再点燃.把铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄膜。

用酒精灯的黄光照射薄膜，在薄膜的反射面我们会看到火焰的像是有很多水平条纹组成的，如图0所示.那么（）

A.如果将肥皂泡换成一般的塑料薄膜，也能观察到上述现象

B.在肥皂沫的背面，也能观察到上述现象

C.如果酒精灯中没有溶解氯化钠，火焰的像就没有条纹产生

D.如果将肥皂膜在竖直面内旋转

，火焰的像将由竖直条纹组成

解析只有楔形薄膜才能形成光程差，而肥皂沫的楔形是由肥皂水自身的重力形成的，当肥皂膜旋转，重力的作用仍然会使薄膜在竖直方向形成倾角。

氯化钠的作用是为了造就单色光，如果用复色光做实验，薄膜干涉也能形成，但条纹会是彩色的.正确选项为B.

点评本题易错点是：

（1）老师做实验时，学生没有从多个角度观察，不能选出B；

（2）对该实验的原理没有真正了解，因此不能变通分析，无法否定A、C、D.

例8如图10所示为卢瑟福和他的同事们做a粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，下面关于观察到的现象的说法中正确的是（）

A.放在A位置时，相同时间内观察到荧光屏上的闪光次数最多

B.放在B位置时，相同时间内观察到荧光屏上的闪光次数只比A位置时稍少些

C.放到C、D位置时，屏上观察不到闪光

D.放到D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少

解析按照卢瑟福a粒子实验；绝大多数a粒子穿过金箔后仍沿直线运动，少数a粒子发生了大角度的偏转，极少数a粒子的偏角超过

，个别甚至接近于

，由此可知，正确选项为AD

点评本实验中全部装置放在真空中，荧光屏可以沿着图中圆弧线转动，用来统计向不同方向散射的a粒子的数目。

例9劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图11所示。

将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。

当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图12所示。

干涉条纹有如下特点：

（1）任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；

（2）任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度恒定。

现若在图10装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹（）

A.变疏B.变密C.不变D.消失

解析根据题中给出的信息，当抽去一张纸片后，劈形空气薄膜的劈势减缓，相同水平距离上，劈势厚度变化减小，以致干涉时波耗差变化减小，条纹变宽，数量变少（变疏），故A正确。

正确选项应为A

点评正确理解题中信息，分析明纹（或暗纹）的出现位置与厚度变化的关系是解答本题的关键。

针对训练

1.如下图是力学中的三个实验装置，这三个实验共同的物理思想方法是（）

A．控制变量的方法

B．放大的思想方法

C．比较的思想方法

D．猜想的思想方法

2.人对周围发生的事情，都需要一段时间来做出反应.从人发现情况到采取行动所经历的时间称为“反应时间”.下面是一个测反应时间的方法：

甲同学用两手指捏住木尺顶端，乙同学一只手在木尺下部做握住木尺的准备，（如图1甲所示），但手的任何部位都不要碰到木尺，当看到甲同学放开手时，乙同学立即握住木尺.记录如图1乙所示，请回答下列问题：

（1）这个实验可以测出同学的反应时间.

（2）计算这个同学的反应时间（取

）.

（3）设计一把能直接读出反应时间的尺子（尺子上至少标出3个刻度的数据），并写出该工具的使用说明.

3.某校学生学习游标卡尺的知识后，积极参加课题研究，并仿照课本设计出多种游标卡尺，其中有一种主尺最小刻度是1mm，游标尺设计有100分格，总长99mm.用此游标尺测量一个做匀变速直线运动的物体带着的纸带上被计时器打出的A、B两个计数点之间的距离时，卡尺如图3所示，由此可知AB=mm，若又测出D、E两个计数点之间的距离为50.65mm，相邻两计数点之间的时间间隔为

，由此确定物体运动的加速度大小为

.

4.用自由落体仪（如图5所示）测量重力加速度，通过电磁铁控制的小铁球每次从同一点A处自由下落，下落过程中依次通过并遮断两个光电门B、C，从而触发与之相接的光电毫秒计时器，每次下落，第一次遮光（B处）开始计时，第二次遮光（C处）停止计时，并可读出相应的B、C两处的位置坐标.在第一次实验过程中，计时器所记录的从B到C下落时间为

，B、C两光电门的高度差为

.现保持光电门C的位置不动，改变光电门B的位置，再做第二次实验.在第二次实验过程中，计时器所记录的从B到C的下落时间为

，B、C两光电门的高度差为

.由此测得的重力加速度g的计算公式为

.

5．如图所示，把一块洁净的玻璃板吊在橡皮筋的下端，使玻璃板水平地接触水面，如果你想使玻璃板离开水面，必须用比玻璃板重力　　　　的拉力向上拉橡皮筋，原因是水分子和玻璃的分子间存在　　　　作用。

6．如图所示，用导线将验电器与洁净锌板连接，触摸锌板使验电器指示归零。

用紫外线照射锌板，验电器指针发生明显偏转，接着用毛皮摩擦过的橡胶棒接触锌板，发现验电器指针张角减小，此现象说明锌板带＿＿＿电（选填写“正”或“负”）；若改用红外线重复上实验，结果发现验电器指针根本不会发生偏转，说明金属锌的极限频率＿＿＿＿红外线（选填“大于”或“小于”）。

7．用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象。

图（a）是点燃酒精灯（在灯芯上洒些盐），图（b）是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈。

将金属丝圈在

其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是

（A）当金属丝圈旋转30°时干涉条纹同方向旋转30°

（B）当金属丝圈旋转45°时干涉条纹同方向旋转90°

（C）当金属丝圈旋转60°时干涉条纹同方向旋转30°

（D）干涉条纹保持原来状态不变

8.实验装置如图8所示，一木块A放在水平长木板上，左侧栓有一根细软线，跨过固定在长木板边缘的滑轮与重物B相连，在重物的牵引下，木块在木板上向左运动，重物落地后，木块继续向左做匀减速运动，木块的右侧连有穿过打点计时器C的纸带D，在实验所得的一条纸带上，我们在其打点清晰部分每连续五点取一个计数点，按打点先后而得到依次相邻的计数点B、C、D……，并量得各计数点间的距离如下表：

试根据以上数据，求（打点计时器所用交流电源的频率为50Hz，不计纸带与木块间的拉力，答案要求两位有效数字）：

计数点

BC

CD

DE

EF

FG

GH

HI

IJ

JK

KL

LM

间距/cm

1.40

1.81

2.20

2.61

3.00

3.39

3.50

.3.09

2.51

1.91

1.29

（1）重物落地时刻是（填打某一计数点时刻或是打某两计数点时刻之间）；

（2）重物落地前，木块运动的加速度大小为；

（3）打计数点I时刻，木块运动的速度大小为;

（4）若木块质量为250g，则重物牵引木块运动时，牵引线对木块的拉力大小为.

9.同打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图1所示，a、b分别是光电们的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体挡光的时间.现利用如图2所示的装置测量滑块和长1m左右的木板间的动摩擦因数.图中MN是水平桌面，Q是木板与桌面的接触点，1和2是固定在木板上适当位置的两个光门，与之连接的两个光电计数器没有画出，此外在木板顶端P点还悬挂着一个铅锤.让滑块从木板的顶端滑下，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为

和

.由游标卡尺测量小滑块的宽度为d，卡尺示数如图3所示.

（1）读出滑块的宽度d=cm；

（2）滑块通过光电门1的速度

m/s，滑块通过光电门2的速度

m/s（保留两位有效数字）；

（3）若仅提供一把米尺，已知当地的重力加速度为g，为完成测量，除了研究

、

和两个光电门之间的距离L外，还需测量的物理量是（说明各量的物理意义，同时指明代表物理量的字母）；

（4）用（3）中各量求解动摩擦因数的表达式

（用字母表示）.

参考答案

1.B

2.解析

（1）可以测出乙同学的反应时间

（2）从甲同学释放尺子到乙同学握住尺子，尺子自由下落的高度为：

根据自由落体运动的公式

可得：

（3）所设计尺子如图2所示：

使用方法如题中所说，但乙同学开始时必须握住0刻度处.

3.解析该游标卡尺的精度为

，故游标卡尺的读数为：

根据题给条件可知：

其加速度为

4.解析由于C的位置没动，因此两次实验中，小球到达光电门C的速度相同，设为v，则由运动学公式

，并假定时间可以“反演”，则有：

可得：

，

联立两式消去v可解得：

5.答案大引力

6.答案正，大于

7.D

8.答案

（1）打H、I两点之间的某一时刻；

（2）

；（3）

；（4）

解析

（1）由表中数值可知：

重物落地时刻为打H、I两点之间的某一时刻；

（2）重物落地前，木块做匀加速运动，由逐差法可得：

（3）

，重物落地后，木块做匀减速运动，加速度为：

所以

（4）在加速运动的阶段，根据牛顿第二定律可得：

减速运动阶段的摩擦力与加速运动阶段的摩擦力大小相等，为：

解以上二式可得：

9.

（1）游标卡尺的读数问题首先要弄清其分度是多少，本题所给的游标卡尺是20分度的，其精确度为0.05，故其读数为5.015cm；

（2）滑块通过光电门1的速度

，同理滑块通过光电门2的速度

.

（3）由物体经过光电门时的速度以及两光电门之间的距离L，结合匀变速直线运动规律可求出滑块的加速度

，即

，由牛顿第二定律可知：

所以必须求出P点到桌面的高度h；铅锤在桌面上所指的点与Q点的距离s；斜面的长度b.

（4）由（3）问中两个方程解得：

点评打点计时器是高中常用的打点计时仪器，但更为精确的计时仪器是光电计时器，本题考查内容较为总和，即有游标卡尺的读数，又有匀变速直线运动的知识，不失为一个好的综合实验题.