“八字箴言”破解高考实验题
——例析2018年全国卷实验题

河北 杨高轩 赵哲丰

随着新课程改革的不断深化，物理实验题越来越注重考生的学习能力、动手能力及创新意识，体现物理学科素养。物理实验题灵活多变，有利于考查学生的综合分析能力，但物理实验题的得分率一直不够理想，成为考生提高成绩的瓶颈。本文以2018年全国高考题为例寻求破解高考实验题的思路与方法，即“细读、通读、联想、关注”，称之为“八字箴言”。

一、细读首句，明确实验目的

实验目的为实验活动指明方向，实验仪器的选取、实验原理的确立、实验步骤的制定以及实验数据的获取与处理等都是围绕实验目的展开的。做实验题时要重视题目的第一句话，明确实验目的。

【例1】(2018·全国Ⅱ卷·23题)某同学用图1甲所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数。跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连，滑轮和木块之间的细线保持水平，在木块上方放置砝码，缓慢向左拉动水平放置的木板，当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时，弹簧秤的示数即为木块受到的滑动摩擦力的大小。某次实验所得数据如下表所示，其中f4的值可从图1乙中弹簧秤的示数读出。

砝码的质量m/kg0.050.100.150.200.25滑动摩擦力f/N2.152.362.55f42.93

回答下列问题：

(1)f4=________N；

(2)在图2的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出f-m图线；

(3)f与m、木块质量M、木板和木块之间的动摩擦因数μ及重力加速度大小g之间的关系式f=________，f-m图线(直线)的斜率的表达式k=________；

(4)取g=9.80 m/s2，由绘出的f-m图线求得μ= (保留2位有效数字)。

【试题分析】本实验的目的是“测量木块与木板之间的动摩擦因数”，其实验原理是“物体的平衡”，即缓慢向左拉动水平放置的木板，当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时，细线对木块的拉力与木块受到的滑动摩擦力平衡，所以弹簧秤的示数与木块受到的滑动摩擦力的大小相等。根据滑动摩擦力的定义知f=μFN=μ(m+M)g，变形得f=μgm+μMg，所以f-m图线的斜率k=μg，进而可求得木块与木板之间的动摩擦因数，完成实验目的。

【答案】(1)2.75 (2)f-m图线如图3所示

(3)μ(m+M)g，μg(4)0.40

二、通读全题，联系上下文

一道实验题是一个整体，有时从实验器材获得关于实验原理的提示，有时可通过实验步骤或实验数据处理的方法寻找实验原理的蛛丝马迹。做实验题时，通读全题，联系上下文，可以有效帮助我们明确实验原理。

【例2】(2018·全国Ⅲ卷·23题)一课外实验小组用如图所示的电路测量某待测电阻Rx的阻值，图中R0为标准定值电阻(R0=20.0 Ω)；可视为理想电压表；S1为单刀开关，S2为单刀双掷开关；E为电源；R为滑动变阻器。采用如下步骤完成实验：

(1)按照实验原理线路图4甲，将图4乙中实物连线；

图4

(2)将滑动变阻器滑片置于适当的位置，闭合S1；

(3)将开关S2掷于1端，改变滑动变阻器滑片的位置，记下此时电压表的示数U1；然后将S2掷于2端，记下此时电压表的示数U2；

(4)待测电阻阻值的表达式Rx=________(用R0、U1、U2表示)；

(5)重复步骤(3)，得到如下数据：

12345U1/V0.250.300.360.400.44U2/V0.861.031.221.361.49U2U13.443.433.393.403.39

【试题分析】本实验的目的是测量某待测电阻Rx的阻值，其实验原理比较隐晦，需要通读全题，从实验步骤中寻找。

【答案】(1)如图5所示

三、联想教材实验或做过的有关实验题

最基本的就是最有用的，高考实验题的原理均来自于教材的基本知识，当思维受阻时，可以联想教材实验或做过的有关实验题，可以起到“柳暗花明”的效果。

【例3】(2018·全国Ⅰ卷·23题)某实验小组利用如图6所示的电路探究在25℃～80℃范围内某热敏电阻的温度特性，所用器材有：置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT，其标称值(25℃时的阻值)为900.0 Ω；电源E(6 V，内阻可忽略)；电压表(量程150 mV)；定值电阻R0(阻值20.0 Ω)；滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω)；电阻箱R2(阻值范围0～999.9 Ω)；单刀开关S1，单刀双掷开关S2。

实验时，先按图6连接好电路，再将温控室的温度t升至80.0℃，将S2与1端接通，闭合S1，调节R1的滑片位置，使电压表读数为某一值U0；保持R1的滑片位置不变，将R2置于最大值，将S2与2端接通，调节R2，使电压表读数仍为U0；断开S1，记下此时R2的读数。逐步降低温控室的温度t，得到相应温度下R2的阻值，直至温度降到25.0℃，实验得到的R2-t数据见下表。

t/℃25.030.040.050.060.070.080.0R2/Ω900.0680.0500.0390.0320.0270.0240.0

回答下列问题：

(1)在闭合S1前，图6中R1的滑片应移动到________(填“a”或“b”)端；

(2)在图7的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并做出R2-t曲线；

(3)由图7可得到RT，在25℃～80℃范围内的温度特性，当t=44.0℃时，可得RT=________Ω；

(4)将RT握于手心，手心温度下R2的相应读数如图8所示，该读数为________Ω，则手心温度为________℃。

【试题分析】本实验的目的是“探究在25～80℃范围内某热敏电阻的温度特性”，意在考查“研究小灯泡的伏安特性实验”，考查学生对小灯泡伏安特性曲线的理解和灵活运用，解决实际问题的能力。求解本题时可联想教材上的实验——“研究小灯泡的伏安特性实验”和与“等效替代法测电阻”有关的题目。

(1)图6的电路滑动变阻器采用限流接法，在闭合S1前，R1应该调节到使接入电路部分的电阻值最大，从而使电路中电流最小，即图6中的R1的滑片应移到b端。

(2)将t=60℃和t=70℃对应的两组数据画在坐标图上，然后用平滑曲线将尽可能多的数据点连接起来，画出R2-t图象。

(3)根据题述实验过程可知，测量的R2数据等于对应的热敏电阻RT的电阻值。由画出的R2-t图象可知，当t=44.0℃时R2电阻为450.0 Ω，对应的RT=460 Ω。

(4)由画出的R2-t图象可知，当RT=620.0 Ω，则手心温度t=33.0℃。

【答案】(1)b(2)R2-t曲线如图9所示

(3)450 (4)620.0 (5)33.0

四、关注细节，减少失误

实验题一般是以填空的形式出题，任何疏忽都可能导致失分，所以做实验题还要关注细节，比如括号内的附加要求和条件，它往往对计算结果提出要求、提示重力加速度g取值等。

【例4】(2018·全国Ⅰ卷·22题)如图10，一弹簧上端固定在支架顶端，下端悬挂一托盘：一标尺由游标和主尺构成，主尺竖直固定在弹簧左边；托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置，简化为图中的指针。现要测量图10中弹簧的劲度系数，当托盘内没有砝码时，移动游标，使其零刻度线对准指针，此时标尺读数为1.950 cm；当托盘内放有质量为0.100 kg的砝码时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针，标尺示数如图11所示，其读数为________cm。当地的重力加速度大小为9.80 m/s2，此弹簧的劲度系数为________N/m(保留3位有效数字)。

【试题分析】本实验的目的是“探究弹簧弹力与形变量的关系”，其实验原理是胡克定律。做本题时要关注三个细节：①弹簧的形变量是用游标卡尺测量的，需掌握游标卡尺的读数规则；②括号内的附加条件：保留3位有效数字；③当地的重力加速度大小为9.80 m/s2，不是我们经常用来计算的10.00 m/s2。

游标卡尺为20分度，精度为0.05 mm，由图11可知游标尺的第15条刻度线与主尺刻度线对齐，根据游标卡尺的读数规则，游标卡尺读数为3.7 cm+15×0.05 mm=3.7 cm+0.075 cm=3.775 cm。

【答案】(1)3.775 (2)53.7

实验原理是实验题的核心，掌握实验原理是求解实验题的关键，“细读、通读、联想”的最终目的是寻找实验原理。“八字箴言”不是独立的，而是一个整体，总体来讲，“八字箴言”就是：细读第一句话明确实验目的，通读全题找联系，联想教材实验与做过的实验题，关注细节减少失误，依据实验原理做题是关键。