（浙江专用）2020版高考物理一轮复习 专题十八 实验与探究（加试）教师用书（PDF，含解析）

专题十八实验与探究（加试）真题多维细目表真题涉分考点力学实验电磁感应实验光学实验题型难度设题情境思想方法设题形式素养要求２０１９浙江４月，２１４探究电磁感应的产生条件填空难实验原理推理３小题证据解释２０１８浙江１１月，２１４探究碰撞中的不变量填空中实验条件、结果处理推理２小题证据解释２０１８浙江４月，２１４用双缝干涉测量光的波长（同时练习使用螺旋测微器）填空难实验设计、数据分析推理２小题证据解释２０１７浙江１１月，２１４测定玻璃的折射率选择、填空中误差分析、结果处理推理３小题证据解释２０１７浙江４月，２１４探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系、探究感应电流方向的规律选择、填空中误差分析、结果处理推理２小题证据解释２０１６浙江１０月，２１４探究单摆周期与摆长的关系探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系选择、填空中误差分析、结果处理推理２小题证据解释２０１６浙江４月，２１４用双缝干涉测量光的波长（同时练习使用游标型测量头）填空中数据处理推理填空证据解释２０１５浙江１０月，２１４探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系填空中数据处理推理２小填证据解释总计卷均分４２题／８卷４题／８卷３题／８卷选择／填空难／中占比４％考频常见考法命题规律与探究根据近几年浙江省选考考查情况，实验仍然会以电磁感应、变压器、单摆、光学、动量等实验为主，侧重考查基本原理、操作、实验器材的使用（包括测量器材）、数据处理等。选考常以选择题、填空题的形式，对学生的观察能力、分析能力、探究能力进行考查，但考查的难度一般不会很高。要求学生对各个实验都要理解透彻，在弄懂每个实验的实验目的和实验原理的同时，同时体会其中蕴含的控制变量法、等效替代法、放大法、图像法等各种思想方法。命题变化与趋势２０２０年命题方向，有向实验设计、实验条件变化、实验误差分析、实验数据处理等方面深挖难度的趋势，以考查科学探究等核心素养，同时也应注意冷门考点的复习。１５４　　５年高考３年模拟Ｂ版（教师用书）对应学生用书起始页码Ｐ２９３　　一、探究电磁感应的产生条件１．实验原理只要改变穿过闭合回路的磁通量，就可以使闭合回路产生感应电流，感应电流的有无通过连接在回路中的电流表的指针是否偏转来判定。本实验应注意探究改变穿过闭合回路磁通量的多种方式。２．参考方案（１）向线圈中插拔磁铁，如图所示。（２）模仿法拉第的实验示意图，如图所示。二、探究感应电流方向的规律电路连接好后，对如图的四种情况，测量结果记录如表：表１　线圈内磁通量增加时的情况图号磁场方向感应电流的方向（从上向下看）感应电流的磁场方向甲向下逆时针向上乙向上顺时针向下表２　线圈内磁通量减少时的情况图号磁场方向感应电流的方向（从上向下看）感应电流的磁场方向丙向下顺时针向下丁向上逆时针向上　　表１说明：当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场方向跟原磁场方向相反。表２说明：当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场方向跟原磁场方向相同。由此得出：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。三、探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系１．实验原理变压器是由原线圈、副线圈和铁芯组成的。电流通过原线圈时在铁芯中产生磁场，由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，副线圈就存在输出电压。本实验通过与副线圈相连接的多用电表，观察原线圈电压变化时副线圈的输出电压的变化；通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系。２．注意事项（１）为了人身安全，只能使用低压交流电源，所用电压不要超过１２Ｖ；（２）为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程试测。四、探究单摆周期与摆长的关系１．实验原理单摆在偏角θ①　＜５°　时，摆球的运动可看作简谐运动，用累积法测出ｎ次全振动的时间ｔ，则算得Ｔ＝②　ｔｎ　，同时量得摆线长ｌ′和小球直径ｄ，则单摆的摆长ｌ＝③　ｌ′＋ｄ２　，然后用图像法寻找周期Ｔ与摆长ｌ的定量关系。２．注意事项（１）选择材料时摆线应选择细而不易伸长的线，比如用单根尼龙线、胡琴丝弦或蜡线等，长度一般不应短于④　１ｍ　。小球应选用密度⑤　较大　的金属球，直径应⑥　较小　，最好不超过２ｃｍ；（２）单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上，应夹紧在铁夹中，以免摆动时发生摆线下滑、摆长改变的现象；（３）摆动时控制摆线偏离竖直方向不超过⑦　５°　；（４）摆动时，要使之保持在同一个运动平面内，不要形成圆锥摆；（５）计算单摆的振动次数时，应以摆球通过⑧　平衡　位置时开始计时，以后摆球从同一方向通过该位置时进行读数，且在数“零”的同时按下停表，开始计时计数。３．误差分析（１）本实验系统误差主要来源于单摆模型本身是否符合要求。即：悬点是否固定，摆球是否可看作质点，球、线是否符合要求，振动是圆锥摆还是在同一竖直平面内摆动以及测量哪段长度作为摆长，等等。只要注意了上面这些问题，就可以使系统误差减小到远远小于偶然误差而达到忽略不计的程度。（２）本实验偶然误差主要来自时间（即单摆周期）的测量上。因此，要注意测准时间（周期），要从摆球通过平衡位置开始计时，不能多计或漏计振动次数。为了减小偶然误差，应进行多次测量后取平均值。（３）本实验中进行长度（摆线长、摆球的直径）的测量时，读数读到毫米位即可（即使用游标卡尺测摆球直径也只需读到毫米位）。在时间的测量中，停表读数的有效数字的末位在“秒”的十分位即可。五、测定玻璃的折射率１．实验原理用插针法确定光路，找出跟入射光线相对应的折射光线；用量角器测出入射角ｉ和折射角ｒ；根据折射定律计算出玻璃的折射率ｎ＝⑨　ｓｉｎｉｓｉｎｒ　。２．注意事项（１）玻璃砖要厚，用手拿玻璃砖时，只能接触玻璃毛面或棱，严禁用玻璃砖当尺子画􀃊􀁉􀁒　界面　；（２）入射角应在３０°到６０°之间；􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋专题十八　实验与探究（加试）１５５　　（３）大头针要􀃊􀁉􀁓　竖直　插在白纸上，且玻璃砖每一侧两枚大头针Ｐ１与Ｐ２间、Ｐ３与Ｐ４间的距离应尽量􀃊􀁉􀁔　大一些　，以减小确定光路方向时造成的误差；（４）玻璃砖的折射面要画准；（５）由于要多次改变入射角重复实验，所以入射光线与出射光线要一一对应编号以免混乱。３．误差分析（１）确定入射光线、出射光线时的误差，故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距离宜大点；（２）测量入射角与折射角时的误差。故入射角不宜过小，但入射角也不宜过大，过大则反射光􀃊􀁉􀁕　较强　，出射光􀃊􀁉􀁖　较弱　。六、用双缝干涉测量光的波长（同时练习使用测量头）１．实验原理实验时可以用灯丝为线状的灯泡作光源，在双缝前加一􀃊􀁉􀁗　滤光片（红、绿均可）　，让双缝对准光源且双缝􀃊􀁉􀁘　平行于　灯丝，这样通过双缝的光为单色光。然后调节双缝的间距，即可在筒内带有刻度的光屏上得到单色光的干涉条纹，再从观察到的条纹中选若干条清晰的条纹，从屏上的刻度得出它们的间距，求出相邻两条亮（暗）纹的间距Δｘ。干涉图样中相邻两条亮（暗）纹间的距离Δｘ与双缝间的距离ｄ、双缝到屏的距离ｌ、单色光的波长λ之间满足λ＝􀃊􀁉􀁙　ｄΔｘｌ　，可以求出λ。可以让学生观察白光的干涉条纹（不加滤光片，直接观察灯丝发出的光），在屏上可看到􀃊􀁉􀁚　彩色　条纹。２．注意事项（１）单缝和双缝应􀃊􀁉􀁛　相互平行　，其中心位于遮光筒的􀃊􀁊􀁒　轴线上　，双缝到屏的距离应相等；（２）测双缝到屏的距离ｌ可用米尺测多次，取平均值；（３）测条纹间距Δｘ时，用测量头测出ｎ条亮（暗）纹间的距离ａ，求出相邻的两条亮（暗）纹间的距离Δｘ＝􀃊􀁊􀁓　ａｎ－１　。七、探究碰撞中的不变量用实验法探究碰撞中的不变量，要测量物体的质量和碰撞前后的速度。可以用多种实验方案来探究。实验方案一：光滑的木板面上，一辆小车Ａ拖着一条纸带匀速运动，碰上了静止在前方的小车Ｂ，碰后两车一起向右匀速运动。实验室里不能提供光滑的木板面，看来摩擦是不可避免了，如何减小摩擦对本实验的影响呢？将􀃊􀁊􀁔　木板左端垫高　，这是为了平衡摩擦力。探究需要确定质量和速度，用􀃊􀁊􀁕　天平　测质量。中心任务是要得出速度，如图是一条实验时打出的纸带：纸带的􀃊􀁊􀁖　左　端代表Ａ车碰前的运动。实验方案二：数字计时仪上可以得到遮光板通过光电门的时间ｔ，如果要计算匀速运动的速度，还需知道􀃊􀁊􀁗　遮光板宽度ｄ　，这样速度ｖ＝􀃊􀁊􀁘　ｄｔ　。在匀速运动中，遮光板宽一点或窄一点，对物体速度的计算会不会有影响？􀃊􀁊􀁙　不会　。在变速运动中，选取的遮光板宽度有什么要求？􀃊􀁊􀁚　要窄一点　。实验方案三：如图所示，通过小球摆起的角度可以知道碰撞的速度。上述看到的三个实验方案，区别在于测速度的方法不同。实验方案四：如图所示，先用重垂线确定Ｏ点。让两个球碰撞（入射小球的质量ｍ１大于被碰小球的质量ｍ２），两球碰撞前后速度用平抛运动测，因下落时间相同，可以用􀃊􀁊􀁛　水平位移　替代速度。多次实验，得到下图。小球落点有很多，用哪个代表落点？画最小的圆，使落点全部在圆内，圆心表示平均落点位置。　　插针法测量玻璃砖折射率的处理方法在测定玻璃砖折射率时有以下几种情况：１．如果插针Ｐ１、Ｐ２的连线与玻璃砖的交点过分靠近玻璃砖右侧，且入射角又大于某一数值，会出现隔着玻璃砖不能观察到Ｐ１、Ｐ２两插针的情况，此时的光路图如图所示，遇到这种现象，可将玻璃砖沿ａａ′界面向右平移。２．实验中一旦玻璃砖宽度所定的界面线ａａ′和ｂｂ′画好后，放置的玻璃砖就不要随便移动。虽然稍微上下平移玻璃砖对测量结果没有影响，其光路如图所示，但如果玻璃砖稍微斜移，测得的折射率就会发生变化。􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋１５６　　５年高考３年模拟Ｂ版（教师用书）３．本实验可不用量角器而改用圆规和毫米刻度尺，如图所示，以入射点Ｏ为圆心，以折射光线ＯＯ′为半径画圆，延长入射光线交圆于Ｃ点，然后过Ｏ′和Ｃ分别作ａａ′的垂线，得交点Ａ和Ｂ，用毫米刻度尺测量ＯＡ和ＯＢ的长度，即可求出玻璃的折射率ｎ。ｎ＝ｓｉｎθ１ｓｉｎθ２＝ＯＢＯＣＯＡＯＯ′＝ＯＢＯＡ４．本实验中如果采用的不是两面平行的玻璃砖，如采用三棱镜或半圆形玻璃砖，一样能测出折射率。（２０１８浙江选考适应性测试）在“测定玻璃的折射率”实验中①某同学在画玻璃砖边界时操作如图甲所示，请指出其不当之处：　　　　　　　　　　（写出一点即可）。②实验中，已画好玻璃砖边界ａｂ、ｃｄ后，不小心误将玻璃砖向上稍平移了一点，如图乙所示，其他操作正确，则测得玻璃的折射率将　　　（选填“变大”、“不变”或“变小”）。解析　①玻璃砖属精密仪器，不能用手触摸玻璃光学面，只能用手触摸毛玻璃处；应在玻璃砖边缘用笔点两个点，之后利用刻度尺连线，不能把玻璃砖当尺子用，以免损坏玻璃砖的光学面。②如图所示，入射角和折射角与原来一样大，对折射率的测量没有影响。答案　①用手触摸玻璃光学面或拿玻璃砖当尺子用　②不变试题分析　测定玻璃折射率的实验原理是折射定律ｎ＝ｓｉｎｉｓｉｎｒ。通过作光路图，将玻璃砖向上平移的光路图与未向上平移的光路图进行比较，分析入射角和折射角是否变化，由折射定律分析折射率的变化。１．在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插好了４枚大头针，如图甲所示。（１）在图中画出完整的光路图；（２）对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率ｎ＝　　　　（保留３位有效数字）；（３）为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操作插好了８枚大头针，如图乙所示。图中Ｐ１和Ｐ２是同一入射光线上的２枚大头针，其对应出射光线上的２枚大头针是Ｐ３和　　　　（填“Ａ”或