高中物理实验题在器材和原理方面的创新与拓展

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分析近年来高考物理实验题的命题与创新形式，可发现命题者经常在实验器材和实验原理上寻找突破.研究历年高考物理实验题发现，这类题目不再局限于教材与课标范围，而是建立在学生深度理解实验原理的基础上，提出更高要求，因此需要引起考生的关注.为了让学生熟悉和适应这种创新考查模式，本文结合实例进行探究.

1实验器材的创新与拓展

“实验器材的创新与拓展”并非指试题仅对实验器材做简单改编.该类试题所用器材往往比较新颖、独特，或采用技术前沿的设备，或者用生活中常见的事物，又或者对实验室常用的设备进行改装，其核心是在实验设备上给学生设置一些难度.

例1某学习小组的同学在实验室用如图1所示的装置研究单摆.将单摆挂在力传感器的下端，同时将力传感器连接到计算机，得到了摆线对摆球的拉力大小 F 随时间 变化的图像，如图2所示.

图1

图3

图4

（1）用螺旋测微器测量摆球的直径，为使测量结果更精确，小组成员对螺旋测微器进行了改进，如图3所示，他们选择总长度与螺旋测微器可动刻度最左端的9个刻度相等的长度.在螺旋测微器固定刻度的上半部刻了10个等分刻度，其中“0”刻度线即螺旋测微器固定刻度线的横线，用改进过的螺旋测微器测量摆球的直径的结果如图3所示，则摆球直径为 mm.

(2）在实验过程中，学习小组有如下讨论，其中

正确的有 （多选，填选项字母）.(A)根据图2可得出所研究的单摆的周期

为 4t0 ：(B)如果直接用悬线的长度作为摆长计算重力

加速度，则得出的值比实际值偏大.(C)摆球既可以选铁质的，也可以选塑料的.（D）单摆摆动过程中偏离平衡位置的最大角度

最好控制在 5∘ 以内.(3)如图4所示，是通过多次改变摆长 L 并测量

对应单摆的周期 T 的方式得到的实验数据绘制的

T2-L 图像.由图4可知学习小组求出的重力加速度大小为 g=. （用含 T1∖T2∖L1∖L2 的式子表示）.

分析该实验题涉及实验装置的创新，尤其是对螺旋测微器的改进是亮点.仔细分析不难看出，这是将游标卡尺与螺旋测微器进行了结合，并没有超出学生的知识储备与理解范围.此外要注意，利用力的传感器收集到的力的变化周期是单摆振动周期的一半，这也是本题的难点之一.

实验数据的处理是实验题常见考点，本题中主要考查图像法处理数据的方法：根据 T2-L 图像，由周期公式 ，变形可得 ，因此可知 T2-L 图像的斜率为

解（1）由图3可直接读出单摆摆球的直径d=17mm+0.284mm=17.284mm.

（2）根据单摆的特性与圆周运动的规律可知，当 F 最大时，摆球处于最低点，相邻两次摆球经过最低点的时间间隔 ，可得T=4t。（剩余3519字）