实验十三传感器的简单应用
ZHI SHI SHU LI ZI CE GONG GU
知识梳理·自测巩固
一、实验目的
1．知道什么是传感器，知道光敏电阻和热敏电阻的作用。
2．能够通过实验探究光敏电阻和热敏电阻的特征。
3．了解常见的各种传感器的工作原理、元件特性及设计方案。
二、实验原理
传感器是将它所感受到的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)的一类元件。例如：热电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号；光电传感器是利用光敏电阻将光信号转换成电信号，转换后的信号经过相应的仪器进行处理，就可达到自动控制等各种目的。
三、实验器材
铁架台，温度计，多用电表，烧杯，开水(可装在热水瓶内)，冷水，热敏电阻，光敏电阻，导线，纸带，光电计数器，钩码。
四、实验步骤
1．热敏电阻特性实验：如图所示。
①在烧杯内倒入少量冷水，放在铁架台上，将悬挂在铁架台上的温度计放入水中。
②将多用电表的选择开关置于“__欧姆__”挡，将两支表笔短接，调零后再将两支表笔分别与热敏电阻的两个输出端相连。
③将热敏电阻放入烧杯内的水中，在欧姆挡上选择合适的倍率，再重新__调零__，把两支表笔接到热敏电阻两输出端，观察表盘指示的热敏电阻的阻值，填入表格内。
实验记录：
实验次数 1 2 3 4 5 6
温度/℃
电阻/Ω
记录在表格内。
⑤通过比较这些测得的数据，看看热敏电阻的阻值是怎样随温度变化的。
⑥将多用电表的选择开关置于__交流电压最高__挡或“__OFF__”挡，拆开装置，将器材按原样整理好。
2．光敏电阻特性实验：如图所示。
①将多用电表的选择开关置于欧姆挡，选择合适的倍率，将两支表笔短接后调零。
②把多用电表的两支表笔接到光敏电阻的两个输出端，观察表盘指示的光敏电阻的阻值，记录下来。
③将手张开放在光敏电阻的上方，挡住照到光敏电阻上的部分光线，观察表盘所示光敏电阻阻值的变化，记录下来。
④上下移动手掌，观察光敏电阻阻值的变化。
⑤将多用电表的选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡，拆开装置，将器材按原样整理好。
3．光电计数的基本原理
将钩码放在纸带上，如图所示。拖动纸带向前运动，观察光电计数器上的数字变化。
4．简单自动控制实验
请同学们自己设计一个由热敏电阻或光敏电阻作为传感器的简单自动控制实验。
五、注意事项
1．在做热敏实验时，加开水后要等一会再测其阻值，以使电阻温度与水的
温度相同，并同时读出水温。
2．可用图象描出电阻随温度的变化图象来分析其规律。
3．光敏实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变射到光敏电阻上的光的多少。
4．光电计数器是比较精密的仪器，使用过程中注意轻拿轻放。
HE XIN KAO DIAN ZHONG DIAN TU PO
核心考点·重点突破
考点一热敏电阻的原理及应用
金属热电阻和热敏电阻
金属的电阻率随温度的升高而增大，用金属丝可以制作温度传感器，称为热电阻。与金属不同的是有些半导体的导电能力随温度的升高而增强，故可以用半导体材料制成热敏电阻。与热敏电阻相比，金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差。
例 1 (2019·山东滨州期末)某同学通过实验制作一简易温控开关，实验原理图如图所示，当继电器电流超过10 mA时，衔铁吸合，加热器停止加热，实现温控。继电器的电阻约为20 Ω，热敏电阻与温度t的关系如下表所示。
t/℃30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0
/Ω199.5 145.4 108.1 81.8 62.9 49.7
R
t
(1)
电源E
(2.5 V，内阻不计)；
1
(6 V，内阻不计)；
电源E
2
滑动变阻器R
(0～20 Ω)；
1
滑动变阻器R
(0～200 Ω )；
2
热敏电阻R
；
t
电阻箱(0～999.9 Ω)；
开关S，导线若干。
为使该装置实验对30 ℃～80 ℃之间任意温度的控制，电源应选__E
1
__(填
“E
1”或“E
2
”)；滑动变阻器应选__R
2
__(填“R
1
”或“R
2
”)。
(2)欲使热敏电阻为40 ℃时衔铁吸合，下列操作步骤正确的顺序是__A__。
①将热敏电阻接入电路
②观察到继电器的衔铁被吸合
③断开开关，将电阻箱从电路中移除
④合上开关，调节滑动变阻器的阻值
⑤断开开关，用变阻箱替换热敏电阻，将变阻箱电阻调至145.4 Ω
A．⑤④②③①B．③⑤④②①
C．①④⑤②③D．④⑤②③①
[解析] 本题考查简易温控开关的实验原理。
(1)为使该装置实验对30 ℃～80 ℃之间任意温度的控制，滑动变阻器的最
大阻值必定大于热敏电阻的电阻变化，故R>150 Ω，故滑动变阻器应选用R
2
；
继电器电阻r＝20 Ω，电路中的电流I＝
E
r＋R
t
＋R
，要使电路能实现任意温度的
控制，当热敏电阻最大时，10 mA E r＋R t ，则E>220 Ω×10 mA＝2.2 V，若选 电源E 2，则电路最小电流大于10 mA，不能实现温控，则电源应选E 1 。 (2)欲使热敏电阻为40 ℃时衔铁吸合，先将热敏电阻用与热敏电阻40 ℃时电阻的等值电阻箱替换，然后调节滑动变阻器使衔铁吸合，然后断开开关，换回热敏电阻即可，故操作步骤顺序为⑤④②③①，A正确，B、C、D错误。 考点二光敏电阻的原理及应用 光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，光照增强电阻变小，光照减弱电阻变大。 例2 (2020·湖南常德模拟)光敏电阻是阻值随着光照度的变化而发生变化的元件(照度的大小可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)。某光敏电阻R的阻值随照度变化的曲线如图甲所示。 (1)如图乙所示是街道路灯自动控制模拟电路所需元件。利用直流电源给电磁铁供电，利用220 V交流电源给路灯供电。为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果， 请用笔画线代替导线，正确连接电路元件。 甲 [答案] (2)用多用电表电阻×100挡，测量图中电磁铁线圈电阻时，指针偏转角度太大，为了更准确地测量其阻值，接下来应选用电阻__×10__(填“×1 k”或“×10”)挡，进行欧姆调零后重新测量其示数如图丙所示，则线圈的电阻为__140__ Ω。 (3)已知当线圈中的电流大于或等于2 mA时，继电器的衔铁将被吸合。图中直流电源的电动势E＝6 V，内阻忽略不计，滑动变阻器有三种规格可供选择： R 1(0～10 Ω)、R 2 (0～200 Ω)、R 3 (0～1 750 Ω)。要求天色渐暗照度降低至0.92 lx时点亮路灯，滑动变阻器应选择__R 3__(填“R 1 ”“R 2 ”或“R 3 ”)。为使天色 更暗时才点亮路灯，应适当地__减小__(填“增大”或“减小”)滑动电阻器的电阻。 [解析] (1)光敏电阻的电阻值随光照强度的增大而减小，所以白天时光敏电阻的电阻值小，电路中的电流值大，电磁铁将被吸住；静触点与C接通；晚上时的光线暗，光敏电阻的电阻值大，电路中的电流值小，所以静触点与B接通，所以要达到晚上灯亮，白天灯灭，则路灯应接在AB之间，电路图如图； (2)用多用电表“×100”Ω挡，测量图中电磁铁线圈电阻时，指针偏转角度太大，说明电阻较小，换用小量程挡位，接下来应选用“×10”Ω挡，进行欧姆调零后重新测量，欧姆表的读数是先读出表盘的刻度，然后乘以倍率，表盘的刻度是14，倍率是“×10 Ω”，所以电阻值是14×10＝140 Ω； (3)天色渐暗照度降低至 1.0 lx时点亮路灯，此时光敏电阻的电阻值是 2 kΩ，电路中的电流是2 mA，R＝E I －R 光 ＝ 6 2×10－3 Ω－2 000 Ω ＝1 000 Ω， 所以要选择滑动变阻器R 3 ；由于光变暗时，光敏电阻变大，分的电压变大，所以 为使天色更暗时才点亮路灯，应适当地减小滑动变阻器的电阻。 考点三压力传感器的应用 例3 (2019·江西师范大学附属中学期末)某兴趣小组利用压敏电阻(压敏电阻的阻值R随所受压力的增大而减小)设计了判断电梯运动状态的装置，示意图如图甲所示。将压敏电阻B平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一 物体A，电梯静止时电压表示数为U ，电梯在某次运动过程中，电压表的示数变化情况如图乙所示，下列判断中正确的是( C ) A．0～t 1 内电梯可能匀加速上升 B．t 1～t 2 内电梯可能匀速上升 C．t 1～t 2 内电梯可能匀减速上升 D．t 2～t 3 内电梯可能匀减速下降 [解析] 本题考查利用压敏电阻判断电梯运动情况。电梯静止时电压表示数 为U 0,0～t 1 内，电压表读数大于U 且不断增大，故压敏电阻B的阻值不断增大， 其所受压力小于A的重力且不断减小，物块A处于失重状态，电梯的加速度向下 且不断增大，电梯不可能匀加速上升，A错误；t 1～t 2 内电压表读数大于U 且保 持不变，故压敏电阻B的阻值不变且大于静止时的阻值，其所受压力小于A的重力且保持不变，物块A处于失重状态，电梯的加速度向下，电梯可能匀减速上升 或匀加速下降，B错误，C正确；t 2～t 3 内电压表读数大于U 且减小，故压敏电 阻B的阻值不断减小，其所受压力小于A的重力且不断增大，物块A处于失重状态，电梯的加速度向下且不断减小，电梯不可能匀减速下降，D错误。 2 NIAN GAO KAO MO NI XUN LIAN 2年高考·模拟训练 1．(2019·山东日照月考)下图为火灾报警器，在会议室、宾馆房间的天花板上均有安装。当有烟雾进入这种有孔的罩内时，报警器立即发出警报，则该报警器中装有的传感器是( A ) A．光传感器B．压力传感器 C．声音传感器D．温度传感器 [解析] 烟雾进入这种有孔的罩内时对光有散射作用，使光线的光路发生变 化，改变传感器上的光照强度使报警器发出警报，则该报警器中装有的传感器是光传感器。故A项正确。 2．(2019·山西质检)(多选)如图所示，R是一个光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小，理想变压器原、副线圈的匝数比为10︰1，电压表和电流表均为理想交流电表，从某时刻开始在原线圈两端加上交变电压，其瞬时值表达式 为u 1 ＝ 2202sin 110πt(V)，则 ( BD ) A．电压表的示数为22 2 V B．在天逐渐变黑的过程中，电流表A 2 的示数变小 C．在天逐渐变黑的过程中，电流表A 1 的示数变大 D．在天逐渐变黑的过程中，理想变压器的输入功率变小 [解析] 本题考查理想变压器、光敏电阻电路及其相关知识点。原线圈两端电压的最大值为220 2 V，根据理想变压器电压之比等于线圈匝数之比可知，副线圈两端电压的最大值为22 2 V，电压表的示数为电压的有效值，所以示数为 U V ＝ 222 2 V＝22 V，故A错误；在天变黑的过程中，光照变弱，R阻值增大，电 路的总电阻增大，由于输出电压不变，所以副线圈所在电路电流变小，电流表A 2 的示数变小，故B正确；由于理想变压器的输入和输出功率是相等的，副线圈的电流减小，电压不变，所以由P＝UI可知，输出功率减小，故输入功率也减小，因输入电压不变，故原线圈所在电路电流变小，故C错误，D正确。 3．(2019·广东佛山质检)国家有关酒驾的裁量标准如下表。 驾驶员血液酒精含量≥20 mg/100 mL， <80 mg/100 mL ≥80 mg/100 mL 行为定性饮酒驾驶醉酒驾驶 酒精检测仪是交警执法时通过呼气来检测司机饮酒多少的检测工具，如图甲 所示。现有一个酒精检测仪的主要元件“酒精气体传感器”，其阻值随气体酒精浓度变化的情况如下表。 R/Ω60 40 30 20 10 气体酒精浓度/(mg/m3) 0 50 90 140 360 (1) [答案] 见解析 (2)已知人体血液酒精浓度是所呼出气体酒精浓度的2 200倍。若某司机经过气体酒精浓度测试，显示呼气酒精浓度为120 mg/m3，则该司机应该是属于__饮酒__驾驶，此时R的阻值为__24(22～26均可)__Ω。 (3)现有器材：电源E，电动势为4.5 V，内阻约为1 Ω；电压表V，量程为0～3 V，内阻约为2 000 Ω；电流表A，量程为0～3 A，内阻约为5 Ω；滑动变阻器R 1 ，阻值0～50 Ω；滑动变阻器R 2 ，阻值0～500 Ω；开关、导线若干。若要用以上器材和“酒精气体传感器”组成一个测定气体酒精浓度的电路，该电路只使用一个电表，且正常工作时，被测气体酒精浓度若为0，则电表指针满偏，且该电路可以在电源老化，内阻变大的情况下，通过调节变阻器，保证被测气体酒精浓度为0时，电表指针仍能满偏。则该电路应选用的电表是__V__(填字母代 号，下同)，应选用的滑动变阻器是__R 1 __。请在虚线框中完成设计电路图。 [答案] 见解析 [解析] 本题考查酒精检测仪的原理。 (1)根据数据描绘出“R－气体酒精浓度”的关系曲线如图甲所示。 (2)该司机血液酒精浓度为120×2 200 mg/m3＝26.4 mg/100 mL，则该司机属于饮酒驾驶；由图线可知，此时R的阻值为24 Ω。 (3)根据电路要求，若选用电流表A，电流表不能满偏，则该电路应选用的 ，电路图电表是V，因为气体酒精浓度为0时R＝60 Ω，则滑动变阻器应选用R 1 如图乙所示。 高中物理-楞次定律实验教学案例 这一节研究的是判断感应电流方向的一般规律,是本章教学的重点和难点。一是其涉及的因素多（磁场方向、磁通量的变化,线圈绕向、电流方向等）,关系复杂；二是规律比较隐蔽,其抽象性和概括性很强。如果不明确指出各物理量之间的关系,使学生有一个清晰的思路,势必造成学生思路混乱,影响学生对该定律的理解。因此,学生理解楞次定律有较大的难度。为此笔者不按教材的思路进行实验,而是另辟蹊径,进了一些创新实验,具体设计如下： 一、复习知识引出课题 教师：1820年奥斯特发现电能生磁,1831年法拉第发现磁也能生电,我们把利用磁场产生的电流叫做感应电流。那么感应电流产生的条件是什么？ 学生：闭合回路的磁通量发生变化。 实验1（教师演示）（如图1） 磁铁N极靠近与电流计连接的闭合线圈,磁通量增加,回路有感应电流；磁铁N 极远离与电流计连接的闭合线圈,磁通量减少,回路有感应电流。 教师：前后两次电流计指针偏转方向不同,意味着感应电流方向不同。那么感应电流的方向与什么因素有关？如果没有电流计我们将如何判断感应电流方向？实验设计目的： 1.复习感应电流产生的条件 2.引出感应电流的方向与什么因素有关这一课题 图1 二、实验探究,总结规律 实验2. 磁铁吸铝环（教师演示） 教师：磁铁能吸引铁钴镍等金属,能否吸引金属铝？ 学生：不能 教师：将铝环与强磁铁接触释放,铝环掉落。 教师：演示实验2（如图2） 将闭合铝环平放,强磁铁N极靠近铝环,然后 迅速往上移动,结果铝环被吸引起来。 学生：惊讶 图2 教师：为什么磁铁能够把铝环吸引起来呢？ 学生：磁铁离开铝环,通过铝环的磁通量发生变化产生感应电流,感应电流的磁场与磁铁的磁场发生了作用。 教师：很好,那么环形电流的磁场类似于何种磁体的磁场分布情况呢？ 学生：条形磁铁。 教师：那么刚才用强磁铁吸引铝环可不可以看做磁铁吸引磁铁呢？ 学生：可以。 教师：我刚才的强磁铁的下端为N 极,那么能否判断出铝环感应电流产生的磁场分布情况呢？（如图3） 学生：可以,铝环上端是S 极,下端是N 极。 教师：那么我们能否根据所判断的极性来确定感应电流的方向呢？依据是什么？ 学生：可以,用安培定则。 教师：为此,我们若要判断感应电流的方向,可以先判断感应电流磁场的方向。 那么感应电流的磁场方向如何来判断呢？有没有相应的规律呢？我们通过实验进一步来探究。 实验设计目的：让学生能够将感应电流的方向与磁场的方向通过安培定则紧密地联系在一起,从而为进一步探究规律明确了方向。 实验3 探究楞次定律（学生分组） 教师：若将铝环竖直放置,再将磁铁远离,铝环又会做出怎样的反应呢？（展示实验装置,如图4）铝环与磁铁之间一定是引力么？与磁铁的极性有没有关系呢？ 师生共同归纳得出四种实验情形,N 极靠近、N 极远离、S 极靠近、S 极远离.（如图5）。 N S v N S v N S v N S v N S v 图3 图5 图4 高中电学实验第一讲：电阻的测量方法及原理 一、伏安法测电阻 1、电路原理 “伏安法”就是用电压表测出电阻两端的电压U，用电流表测出通过电阻的电流I,再根据欧姆定律求出电阻 R= U/I 的测量电阻的一种方法。 电路图如图一所示。 如果电表为理想电表，即 R V=∞，R A=0用图一（甲）和图一（乙）两种接法测出的电阻相等。但实际测量中所用电表并非理想电表，电压表的内阻并非趋近于无穷大、电流表也有内阻，因此实验测量出的电阻值与真实值不同，存在误差。如何分析其误差并选用合适的电路进行测量呢？ 若将图一（甲）所示电路称电流表外接法，（乙）所示电路为电流表内接法，则“伏安法”测电阻的误差分析和电路选择方法可总结为四个字：“大内小外”。 2、误差分析 （1）、电流表外接法 由于电表为非理想电表，考虑电表的内阻，等效电路如图二所示，电压表的测量值 U 为ab间电压，电流表的测量值为干路电流，是流过待测电阻的电流与流过电压表的电流之和，故：R测 = U/I = Rab = (Rv∥R)= (Rv×R)/(Rv+R) < R(电阻的真实值) 可以看出，此时 R测的系统误差主要来源于 Rv 的分流作用，其相对误差为δ外= ΔR/R = (R-R测)/R = R/(Rv+R) （ 2）、电流表内接法 其等效电路如图三所示，电流表的测量值为流过待测电阻和 电流表的电流，电压表的测量值为待测电阻两端的电压与电流表两端的电压之和， 故：R测 = U/I = RA+R > R 此时R测的系统误差主要来源于RA的分压作用，其相对误差为: δ内= ΔR/R = (R测-R)/R = RA/R 综上所述，当采用电流表内接法时，测量值大于真实值，即" 大内"；当采用电流表外接法时，测量值小于真实值，即“小外”。 3、电路的选择 （一）比值比较法 高中会考物理实验操作考查试题（一）（供学生使用） 长度的测量 学校会考证号班级座号考生姓名 总评成绩(合格或不合格) 实验器材：刻度尺、游标卡尺、金属管 考查要求满分值得分 １写出桌面上：刻度尺的准确度__________________ 游标卡尺的准确度_____________ 2 ２ 用刻度尺测量金属管的长度：L=_________________ L 1=______________ L 2=_______________ L 3=_____________ 2 ３ 用游标卡尺测量金属管的内径：d = ________________ d1 =______________ d2 =____________ d3 = _______________ ２ ４ 用游标卡尺测量金属管的外径：D=__________________ D1=_____________D2 = _________D3 = __________________ 2 ５实验素养：态度认真、尊重事实、器材布置合理、 操作有序、整理复原等 ２ 监考人签字总分 高中会考物理实验操作考查试题（一）（供教师使用） 长度的测量评分标准 考评得分班级 满分值 座号 评分点 姓名 1 １ 正确写出刻度尺和游标卡尺的 准确度（含单位） 2 ２A 用刻度尺在不同方位测 量管的长度，并求其平均值。 1 B 记录数据时符合有效数字 要求 1 ３ A 会使用内测量爪测量金属 管内径 １ Ｂ 分别在管两端测出两个 互为垂直方向的内径，求出平 均值。 １ ４４A 会使用外测量爪测量金属 管外径 １Ｂ 分别在管两端测出两个 互为垂直方向的外径，求出平 均值。 １ ５ 实验素养：态度认真、尊重事实、器 材布置合理、操作有序、整理复原等。 ２考评总得分 总评成绩（合格或不合格） 高中物理教学案例：都是“加速度” 1.问题的产生 去年国庆，我的第一届学生聚会，我是班主任，同时任教他们高一入门的物理课，被他们邀到现场，大家非常开心，由于是高中同学，不免要回忆高中时代的一些生活学习片断，一位医科大学毕业的学生顺手拿起桌上的一个苹果向空中抛去，然后用手接住，笑着对我说，老师，加速度多大？旁边一大帮同学笑嘻嘻地抢着回答： ●你是指抛上去还是落下来的过程？（一个女孩子，也是医科大学毕业的） ●上升加速度朝上，下降时加速度朝下。（军事指挥院校的本科毕业生干脆利索地回答） ●上升过程速度都没增加，哪有加速度？下降才有加速度吧。（师大学毕业的，不是学物理专业） ●最高点苹果都停下来了，肯定没有加速度。（竟然是一个重点大学理工科毕业学生的回答） ●老师，我忘得一干二净了，全还给你了，白学了。（一个女孩，后来学文科了） 2. 他们是这样学的，我是这样教的 加速度的概念在高中物理中的地位不言而喻，它贯穿高中物理始终，但过不了三五年，他们将这些东西抛到了九霄云外，抑或将加速度概念扭曲。也就是上面回答的那些根深蒂固的“加速度”答案。 想想原来我的教学方法，基本上都是两种模式进行导入： 第一种是列一个如下所示的表格作为新课的引入： 然后设计问题：根据表格中的信息回答下列问题： 1.哪一个速度改变量大？ 2.哪一个所用时间长？ 3.哪一个速度变化快？ 学生讨论回答完毕，老师总结：单位时间速度的改变量就叫加速度。然后转身在黑板上醒目地写上今天的主题：“速度变化的快慢 加速度”． 第二种是作速度-时间图像进行导入： 作出两物体的v —t 图像，都是匀变速直线运动，同学们从图中找一找速度随时间的变化规律。 学生：甲图中，物体的速度每5秒变化30m/s ， 乙图中，物体的速度每5秒变化10m/s 。 师：哪个物体的速度改变要快一些呢？ 学生：甲物体，因为甲的速度每秒才改变6m/s 。 师：对，今天我们就来引入一个新概念——加速度，来描述速度改变的快慢． 这两种方式估计是全中国千千万万的物理教师通常的教学方法，以生活中常见的物体的速度、速度的变化、速度的变化快慢来引出“加速度”，最终迫不及待地给出定义：用来描述速度变化快慢的物理是就叫加速度。然后说出加速度的矢量性，有正负之分，再进行交流与讨论，对公式进行巩固等等。对于加速度方向问题，更是弄得学生晕头转向。教材对加速度方向的描述为“加速度也有方向，在直线运动中，通常取物体初速度0v 的方向为正方向，当末速度0t v v ，加速度a 为正值，表明加速度方向与初速度的方向与初速度0v 的方向相同，物体在加速；这句话我一直耿耿于怀，除了表述使你发晕之外，再找不到其它价值所在，何况还经不起推敲。 为此，我建议取一个合理的中文名词取代“加速度”。 高中物理实验的创新性设计 令狐文艳 摘要：为了更好地培养学生的科学素养与创新能力，教师需要在教学中设计创新性的实验。这要求教师提高自身的知识储量，培养自身的创新意识，掌握一定的创新方法。缺点列举法、希望点列举法、信息交合法等创新技法可为物理实验的创新性设计提供广阔的思路，但不应忘记创新性设计的目的——为教学目标的实现服务。同时，安全性、科学性、实用性、适用性等原则仍是物理创新性设计时所要考虑的最基本原则。关键词：物理实验；创新性设计；缺点列举法；希望点列举法；信息交合法 一、物理实验创新性设计的意义 作为一门建立在实验基础上的基础自然学科，物理学在研究物质的基本结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律之外，也注重对所采用的实验手段和思维方法的研究。因此，物理的教学始终离不开物理实验的教学：有趣的实验现象是激发学生探索自然、理解自然的兴趣与热情的催化剂，亲手的操作是培养学生物理技能和实践能力的最佳途径；此外亲身的实验经历能让学生体验科学探究的过程、了解科学研究的方法，有助于提高学生的科学素养。 作为教学活动的主导者，教师首先要对实验在物理教学中的重要性有足够的认识，其次要充分利用教材中已有的实验资源，并能够够根据教学实际设计一些创新性的实验。这种创新性的实验设计可以是对教材已有实验的改进，以解决个别实验取材不易、操作不便、实验效果不明显等弊端；也可以是基于教学需要的全新设计，以弥补教材的不足，帮助学生构建一些重要的物理概念和物理规律。 物理实验的创新性设计，是教师秉承新课程标准课程开放性理念，由课程的复制者走向课程的创造者的有效尝试。它可以有效地促进学生自主地、富有个性地学习，对学生的科学探究能力、实践能力和创新意识的培养大有裨益。 二、物理实验创新性设计的方法 那么我们该如何在教学实践中进行创新性的实验设计呢？ 创新需要丰富的创造力，而一个人的创造力由他所拥有的知识储量、创造性思维能力和创新技法三个因素共同决定。因此要进行创新性的实验设计，教师要有终身学习的意识，力求在专业上不断进步，不断提高自身的知识储量和创造性思维能力。然而知识是无穷无尽的，创造性思维能力的培养也绝非一日之事，因此要想在短时间提高创造力，掌握必要的创新技法是简单而有效的方法。 创新技法的种类非常之多，本文将结合《感应电流的方向》（鲁科版高中物理选修3-2第2章第1节）中的两个实 新课标高中物理 实验教学教案资料汇总 隆回一中物理组周宝 物理实验的目的与要求 1、实验目的 (1)教会学生用实验研究物理现象与规律，包括： A.正确选择实验方法与实验器材。 B.学会控制实验条件。 C.知道如何实验、判断结果的可靠程度。 (2)帮助学生理解和掌握有关课程容和重要的物理概念，以形成物理思想， 培养解决物理问题的能力 (3)通过实验培养掌握基本物理量的测量方法，以培养实验技能。 (4)培养学生严谨的实验态度、科学的实验方法及良好的实验习惯。 2、做好实验的基本要求 (1)实验前必须做好如下准备： ①明确实验目的，弄懂实验原理 ②了解仪器性能，熟悉操作步骤 ③设计记录表格，掌握注意事项 (2)实验中必须手脑并用，做到心到、眼到、手到。 ①仔细调整实验装置，正确使用实验仪器 ②保证满足实验条件，注意规实验操作 ③认真观察实验现象，客观记录实验数据 (3)实验后必须对数据进行处理： ①尊重实验客观事实，正确分析记录数据 ②合理做出实验结论，独立完成实验报告 常用基本仪器的使用与读数 物理《考试说明》中要求学生熟练掌握的基本仪器有13种，除打点计时器和滑动变阻器不需要读数外，其余11种都涉及到读数问题。 （一）测量仪器使用常规 对于测量仪器的使用，首先要了解测量仪器的量程、精度、使用注意事项和读数方法。 1．关于量程问题：这是保护测量仪器的一项重要参数，特别是天平、弹簧秤、温度计、电流表、电压表和多用电表等，超量程使用会损坏仪器，所以实验时要根据实验的具体情况选择量程适当的仪器。在使用电流表、电压表时，选用量程过大的仪器，采集的实验数据过小，会造成相对误差较大，应选择使测量值位于电表量程的1/3以 高中物理实验教学案例 物理实验教学案例 一、案例研究的背景和目的 本案例的研究将结合本校的实际情况，体现时代发展对 中学物理实验教学的要求。其中以中学物理教学大纲为准绳， 以新课改的高中物理教材中的演示实验、学生实验为基础， 坚持理论与实验相结合的原则，灵活贯彻学以致用、实事求 是、因材施教、突出个性的教学方法，使学生通过实验获得 物理学基础知识，形成基本的物理学观点，初步掌握研究自 然科学的方法之一——实验法，为学生的终生学习和工作奠 定良好的基础。 二、案例过程的总结及认识 1.建议增加演示实验，优化实验过程要持久地保持学生学习物理的兴趣，光靠课本上的演示实验是不够的，应充 分挖掘身边现有器材甚至是很不起眼的器材，结合特定的物 理情境(如新课引入、巩固概念规律、评讲习题等)，增加实验的趣味性、直观性、新颖性、科学性，激发学生的好奇心 和求知欲，引发学生思维，引导学生发现问题，解决问题。 教材有一些内容或实验只作为“做一做”或课外实验来处 理，实际上，很多内容都可以通过仪器和方法的改进来优化 为演示实验。比如在“超重和失重”一节中，课后的“做 一做”就可以改进为演示实验。找一个用过的易拉罐、金属 罐头盒或塑料瓶，在靠近底部的侧面打一个洞，用手指按住洞，在里面装上水。移开手指，水就从洞中射出来。如果放 开手，让罐子自由落下，在下落过程中，水将不再从洞中射出。 对于演示超重失重现象还可以做如下的改进： (1)在易拉罐底部开一个出水孔(开得小一点)，在罐中水位较低时，由于表面张力的作用，水不从小孔流出。若使 罐子突然向上加速运动，水就会从孔中喷出，由此可以说明 超重现象。 (2)用透明的塑料可乐瓶，里面装入大半瓶水，盖上瓶塞，由于重力的作用，空气在水面的上方，水面是平的。将 塑料瓶向上抛出，可以看到，瓶中的空气在水中形成了一个 或几个大小不同的空气泡，呈球形。 (3)在悬挂的木板上放一块砖，在砖和木板之间放一条 纸带。静止时抽动纸带，由于有比较大的压力而使纸带断裂。如果剪断吊砖的悬挂线，而使砖块和木板自由下落(下方放置减撞垫)，则抓住纸带的手可以不费力地把纸带完好地抽出。教材的有些章节对于公式或定律的导出几乎是灌输式的，在这种地方，我们完全有必要加入一些形象而又简单的 演示实验来说明定律或公式得出的原因或用以说明验证。 2.变部分演示实验为学生实验，培养学生创新的能力 把演示实验改为学生实验，让学生去做、去观察、去想、去 实验十二传感器的简单应用 [实验目的] 1．认识热敏电阻、光敏电阻等传感器中的敏感元件． 2．了解传感器在科学技术上的简单应用． [实验原理] 1．传感器能够将感受到的物理量(力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)． 2．工作过程如图： [实验器材] 热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、滑动变阻器、开关、导线等． [实验过程] 1．研究热敏电阻的特性： (1)如图所示连接好电路,将热敏电阻绝缘处理． (2)把多用电表置于“欧姆”挡,并选择适当的倍率测出烧杯中没有热水时热敏电阻的阻值,并记下温度计的示数． (3)向烧杯中注入少量的冷水,使热敏电阻浸没在冷水中,记下温度计的示数和热敏电阻的阻值． (4)将热水分几次注入烧杯中,测出不同温度下热敏电阻的阻值,并记录、填表． (5)画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线． (6)根据实验数据和R-t图线,分析得到热敏电阻的特性． 2．研究光敏电阻的特性： (1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器按所示电路连接,其中多用电表置于“欧姆”挡． (2)测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值,并记录数据． (3)接通电源,让小灯泡发光,调节滑动变阻器使小灯泡的亮度逐渐增强,观察表盘指针显示电阻阻值的情况,并记录． (4)用黑纸遮住光,观察并记录光敏电阻的阻值. 光照强度弱中强无光照射 阻值/Ω (5),光照增强时电阻减小,光照减弱时电阻增大． [注意事项] 1．在做热敏电阻实验时,加开水后要等一会儿再测其阻值,以使电阻温度与水的温度相同,并同时读出水温、热敏电阻的阻值． 2．光敏电阻实验中,如果效果不明显,可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中,并通过盖上小孔改变照射到光敏电阻上的光的强度． 3．欧姆表每次换挡后都要重新调零． 命题点1 热敏电阻的性质 某实验小组利用如图(a)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R T,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 高中物理实验设计原则 1实验的设计 最初的高中物理实验手册对验证机械能守恒实验的设计，是让重锤连接一条纸带，纸带穿过竖直固定的电火花计时器的限位孔(如图1所示)，接通计时器电源，手提纸带从高处静止释放重锤，重锤和纸带一起加速下落，打点计时器在纸带上记录了重锤的运动情况．重复做多次试验，然后选择一条打点清晰的纸带(如图2所示)来研究重锤下落是否机械能守恒．重锤从静止开始下落，要求出减少的机械能mgh，首先要找到开始下落时的那个纸带上的那一个打点O点．设计者利用理论计算。所以把距离为2mm的两个打点的那一个点记做是静止下落的起始点O点．这样就可以用刻度尺测量出重锤下落的高度hOB，算出减少的机械能．再利用短时间内AC平均速度约等于B点的瞬时速度．实验分析从以上试验设计原理上去分析以上的实验设计，似乎都一一满足了．而且此实验设计简便，测量数据较少，数据处理也很方便，这样也同时提高了实验的精确性．只是实验中纸带下落过程受到打点计时器和空气的阻力，但重锤的重力远大于阻力．因此数次的实验结果也比较符合设计者的预想．粗略看来此实验的设计较为成功，但问题出在初始点O点的确定上，即2mm的推导上． 2实验的改进 设计者为了避开因寻找起始点而犯的科学性错误，现行的物理实验手册中在处理纸带时，实验不再确定起始点，而是随机取了纸带中较为清晰的两点A、B(如图3所示)，验证重锤从A到B的过程中机械能是否守恒．实验要量出AB的距离，然后用短时间内平均速度约等于瞬时速度。实验分析实验的操作过程没有发生变化，只是在纸带打点处理上进行了改进，而改进后的实验没有了科学性错误，并且也是切实可行的．从实验设计原则上看都满足了七大原则，那这样的实验设计是不是完美了呢?不需要做任何的优化了呢?其实我们可以发现这实验设计也有它的缺陷存在．①实验至少需要测量三段距离，要计算两个瞬 第5讲 实验：传感器的简单应用 ★考情直播 （一）、传感器的含义： 传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能 把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。把非电学量转换 为电学量以后，就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了。 传感器一般由敏感元件、转换器件、转换电路三个部分组成，通过敏感元件获取外界信息并 转换成电信号，通过输出部分输出，然后经控制器分析处理。 常见的传感器有：光学传感器、热学传感器、加速度传感器、力传感器、气敏传感器、超声 波传感器、磁敏传感器等。 （二）、常见的传感器元件： （1）光敏电阻：光敏电阻的材料是一种半导体，无光照时，载流子极少，导电性能不好； 随着光照的增强，载流子增多，导电性能变好，即光敏电阻值随光照增强而减小。光敏电阻 能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。它就象人的眼睛，可以看到光线的强弱。 （2）金属热电阻金属热电阻的电阻率随温度的升高而增大，用金属丝可以制作温度传感器。 它能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量。 （3）热敏电阻：用半导体材料制成，其电阻随温度变化明显，温度 升高电阻减小，如图－1为某一热敏电阻－温度特性曲线。热敏电阻 的灵敏度较好。与热敏电阻相比，金属热电阻的化学稳定性好，测温 范围大，但灵敏度较差。 （4）电容式位移传感器能够把物体的位移这个力学量转换为电容这个电学量。 （5）霍尔元件能够把磁感强度这个磁学量转换为电压这个电学量 （三）、传感器的简单应用 1、力电传感器 力电传感器主要是利用敏感元件和变阻器把力学信号（位移、速度、加速度等）转化为电学 信号（电压、电流等）的仪器。力电传感器广泛地应用于社会生产、现代科技中，如安装在 导弹、飞机、潜艇和宇宙飞船上的惯性导航系统及ABS 防抱死制动系统等。 2、 热电传感器（温度传感器） 热电传感器是利用热敏电阻的阻值会随温度的升高减小（金属热电阻的电阻率随温度的升高 而增大）的原理制成的, 它能用把温度这个热学量转换为电压这个电学量。如各种家用电器 (空调、冰箱、热水器、饮水机等)的温度控制、火警报警器、恒温箱等。 3、光电传感器 光电传感器中的主要部件是光敏电阻或光电管。 非电物理敏感元件 转换器件 转换电路 电学量 → → → → 高中物理传感器的简单使用实验检测题 1．现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60 ℃时，系统报警。 提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过I c时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 Ω)，直流电源(输出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干。 在室温下对系统进行调节。已知U约为18 V，I c约为10 mA；流过报警器的电流超过20 mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60 ℃时阻值为650.0 Ω。 (1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线。 (2)电路中应选用滑动变阻器________(填“R1”或“R2”)。 (3)按照下列步骤调节此报警系统： ①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为________Ω；滑动变阻器 的滑片应置于________(选填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②将开关向________(选填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至 ________________________________________________________________________。 (4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。 解析：(1)电路图连接如图。 (2)报警器开始报警时，对整个回路有U＝I c(R滑＋R热)，代入数据可得R滑＝1 150.0 Ω，因此滑动变 阻器应选择R2。 (3)①在调节过程中，电阻箱起到等效替代热敏电阻的作用，电阻箱的阻值应为报警器报警时热敏电阻 的阻值，即为650.0 Ω。滑动变阻器在电路中为限流接法，滑片应置于b端附近，若置于另一端a 时，闭合开关，则电路中的电流I＝18 650.0 A≈27.7 mA，超过报警器最大电流20 mA，报警器可能损坏。 高中物理实验的创新性设计 摘要：为了更好地培养学生的科学素养与创新能力，教师需要在教学中设计创 新性的实验。这要求教师提高自身的知识储量，培养自身的创新意识，掌握一定的创新方法。缺点列举法、希望点列举法、信息交合法等创新技法可为物理实验的创新性设计提供广阔的思路，但不应忘记创新性设计的目的——为教学目标的实现服务。同时，安全性、科学性、实用性、适用性等原则仍是物理创新性设计时所要考虑的最基本原则。 关键词：物理实验；创新性设计；缺点列举法；希望点列举法；信息交合法 一、物理实验创新性设计的意义 作为一门建立在实验基础上的基础自然学科，物理学在研究物质的基本结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律之外，也注重对所采用的实验手段和思维方法的研究。因此，物理的教学始终离不开物理实验的教学：有趣的实验现象是激发学生探索自然、理解自然的兴趣与热情的催化剂，亲手的操作是培养学生物理技能和实践能力的最佳途径；此外亲身的实验经历能让学生体验科学探究的过程、了解科学研究的方法，有助于提高学生的科学素养。 作为教学活动的主导者，教师首先要对实验在物理教学中的重要性有足够的认识，其次要充分利用教材中已有的实验资源，并能够够根据教学实际设计一些创新性的实验。这种创新性的实验设计可以是对教材已有实验的改进，以解决个别实验取材不易、操作不便、实验效果不明显等弊端；也可以是基于教学需要的全新设计，以弥补教材的不足，帮助学生构建一些重要的物理概念和物理规律。 物理实验的创新性设计，是教师秉承新课程标准课程开放性理念，由课程的复制者走向课程的创造者的有效尝试。它可以有效地促进学生自主地、富有个性地学习，对学生的科学探究能力、实践能力和创新意识的培养大有裨益。 二、物理实验创新性设计的方法 那么我们该如何在教学实践中进行创新性的实验设计呢？ 创新需要丰富的创造力，而一个人的创造力由他所拥有的知识储量、创造性思维能力和创新技法三个因素共同决定。因此要进行创新性的实验设计，教师要有终身学习的意识，力求在专业上不断进步，不断提高自身的知识储量和创造性思维能力。然而知识是无穷无尽的，创造性思维能力的培养也绝非一日之事，因此要想在短时间提高创造力，掌握必要的创新技法是简单而有效的方法。 创新技法的种类非常之多，本文将结合《感应电流的方向》（鲁科版高中物理选修3-2第2章第1节）中的两个实验介绍缺点列举法、希望点列举法和信息交合法三种创新技法在物理实验创新性设计中的应用。 （一）缺点列举法 2012年学业水平考试 物理实验操作考试 一、操作实验 二：分组： 连接线。 注：若实验需要将位移传感 器放置在小车上，则小车质量中应 包含位移传感器质量。 实验二： 研究感应电 流的产生条 件 灵敏电流计1个，1号碱性干电池 2节（装在电池盒内组成串联电池 组），线圈A（附铁芯）1个，线圈 B 1个，滑动变阻器1个，电键1 个，条形磁铁1根，导线6根。 （1）灵敏电流计与线圈B连接成串联电路， 其他元件、导线等均不连接； （2）电键处于闭合状态，滑动变阻器滑片 居中。 实验一：研究共点力的合成 实验目的： 研究合力与两个分力的关系 实验器材： 图板、图钉、白纸、带绳套的橡皮筋、弹簧测力计（2个）、刻度尺、量角器 实验步骤： 1．固定：如图a所示，根据给定的器材，现在图板上固定一张白纸，将橡皮筋的一端固定在纸边，将带有两个绳套的另一端放在纸面上，测力计可以拉住绳套使橡皮筋 伸长。 2．第一次拉：如图b所示，先用一个弹簧秤拉住绳套将橡皮筋拉长至某位置，标记此时橡皮筋末端位置为O点，记下此时弹簧秤的读数和拉力的方向F（即合力的大小 和方向） 3．第二次拉：如图c所示，再用两个弹簧秤分别同时拉住两个绳套将橡皮筋拉长至O 点，记下此时两个弹簧秤的读数和拉力方向F1、F2（即两个分离的大小和方向）。 4．作图：取下白纸，用力的图示法分别画出表示分力F1、F2和合力F矢量的有向线段，以分力F1、F2的有向线段为邻边作出平行四边形以及它的对角线F’，如图d所示。 最后比较F’和F。 实验结论： 通过实验得出，如果用表示两个共点力F1和F2的线段为邻边做平行四边形，那么合力F的大小和方向就可以用F1和F2所夹的对角线表示。 注意事项： 1．弹簧使用前要调零，明确量程和最小分度。 2．弹簧秤在拉力时，弹簧秤、橡皮筋、细绳应在与纸面平行的平面内。 3．拉力应适当的大些，当不要超过量程。 2021届高考物理必考实验十二：传感器的简单使用 1.实验原理 (1)传感器的作用 传感器能够将感受到的物理量(力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)。 (2)传感器的工作过程 通过对某一物理量敏感的元件将感受到的信号按一定的规律转换成便于测量的信号。例如,光电传感器是利用光敏电阻将光信号转换成电信号;热电传感器是利用热敏电阻或金属热电阻将温度信号转换成电信号。转换后的信号经过电子电路的处理就可达到方便检测、自动控制、遥控等各种目的。 传感器工作的原理可用下图表示: 2.实验器材 热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、滑动变阻器、开关、导线等。 3.实验步骤及数据处理 (1)研究热敏电阻的热敏特性 ①实验步骤 a.按图所示连接好电路,将热敏电阻绝缘处理。 b.把多用电表置于“欧姆挡”,并选择适当的量程测出烧杯中没有水时热敏电阻的阻值,并记下温度计的示数。 c.向烧杯中注入少量的冷水,使热敏电阻浸没在冷水中,记下温度计的示数和多用电表测出的热敏电阻的阻值。 d.将热水分几次注入烧杯中,测出不同温度下热敏电阻的阻值,并记录。 ②数据处理 a.根据记录数据,把测量到的温度、电阻阻值填入下表中,分析热敏电阻的特性。 次数 123456 待测量 温度/℃ 电阻/Ω b.在坐标系中,粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线。 c.根据实验数据和R-t图线,得出结论:热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,随温度的降低而增大。 (2)研究光敏电阻的光敏特性 ①实验步骤 a.将光电传感器、多用电表、灯泡、滑动变阻器按图所示电路连接好,其中多用电表置于“×100”的欧姆挡。 b.先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值,并记录数据。 c.打开电源,让小灯泡发光,调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮,观察表盘指针显示电阻阻值的情况,并记录。 d.观察用手掌(或黑纸)遮光时电阻的阻值,并记录。 ②数据处理 把记录的结果填入下表中,根据记录数据分析光敏电阻的特性。 光照强度弱中强无光照射 阻值/Ω 结论:光敏电阻的阻值被光照射时发生变化,光照增强电阻变小,光照减弱电阻变大。 4.注意事项 付出是成功的基石 ——《楞次定律》探究案例 【案例背景】 教材指明了教学的方向，让学生通过自己的亲身体验经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物理问题，验证物理规律。其目的在于让学生通过自己的亲身体验来了解知识的形成和发展过程,丰富他们的学习经历,提高他们学习物理的积极性和主动性,激发学生学习物理的兴趣,同时在探究中发现问题、解决问题，提高学生的科学素养。 【教材所处的地位】 法拉第电磁感应定律和楞次定律是电磁学中的重要定律，一个判定感应电动势的大小，一个判定感应电流的方向，二者前后关联，映衬了电磁感应现象规律的多样性和复杂性。楞次定律是电磁学的一个重要规律，对学生而言是以后分析和解决电磁学问题的理论基础，在高考试题中常以综合题的形式表现出来，要求学生能够灵活的运用。本节内容的课程标准：通过探究，理解楞次定律。在本节课的教学中要充分发挥学生的主体作用，使全体学生积极参与到教学中来，努力做好探究实验，并且仔细观察实验现象，从中总结出存在的物理规律。 【学情分析】 本节课是规律的探究课。面对新现象，新问题，且没有唯一固定的答案，学生有浓厚的探究欲望，为其思维的发散提供了较大的空间。本节内容，数学运算，物理理论要求不高，适当地又降低了学习难度，运用了学生自主实验探索的教学方法，边实验边教学，引导学生观察、分析、归纳实验现象，得出结论。 【教学目标】 1、知识与技能： 1）通过实验探究得出感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化，并会叙述楞次定律的内容； 2）理解楞次定律内容中“阻碍”二字的含义； 2、过程与方法： 1）动手实验，体验电磁感应现象中感应电流存在方向问题； 2）关注实验现象，总结出规律，培养学生抽象思维能力和创新思维能力。 3）通过思考与讨论，能对楞次定律进行初步应用。 3、情感态度与价值观： 学生直接参与物理规律的创造过程，激发学生对科学实验的探究热情，培养学生热爱科学、尊重知识的良好品德。 【重点难点】 漠河高级中学物理实验综合测试题 命题人:滕鹏 1. 实验：为了测量某一被新发现的行星的半径和质量，一艘宇宙飞船飞近它的表面进行实验。飞船在引力作用下进入该行星表面的圆形轨道，在绕行中做了第一次测量。绕行数圈后，着陆在该行星上，并进行了第二次测量。依据测量的数据，就可以求出该星球的半径和星球的质量。已知万有引力恒量为G。飞船上备有以下实验器材： A. 一只精确秒表 B. 一个已知质量为m的物体 C. 一个弹簧秤 D. 一台天平（附砝码） 请根据题意回答以下问题： （1）第一次测量所选用的实验器材为______________________， 测量的物理量是______________________。 （2）第二次测量所选用的实验器材为______________________， 测量的物理量是______________________。 （3）试推导出行星的半径、质量的表达式。（用已知量和测出的物理量表示） 2. （1）有一游标卡尺，主尺的最小分度是1mm，游标上有20个小的等分刻度。用它测量一工件长度，如图甲所示。图示的读数是_________cm。 （2）如图乙，将一打点计时器固定在斜面上某处，打点计时器使用的交流电频率为50Hz。 用米尺测得斜面的高度与长度之比为1 4 。一辆质量为400g的小车拖着穿过打点计时器的纸 带从斜面上滑下。图丙是打出纸带的一段，相邻记数点间还有四个点未画出。由图可知，打点计时器打纸带上B点时小车的瞬时速度v B=_________m/s，打纸带上E点时小车的瞬时速度v E=_________m/s。 3. 科学实验是人们认识自然的重要手段。在电学实验中经常需要测量某负载的电阻。测量电阻的方法有多种。现需要测量一只标有“220，100W”灯泡的电阻。 （1）这只灯泡正常工作时的电阻为_____________Ω。若用多用电表中的欧姆挡直接接在灯泡两端测量它的电阻，则测出的电阻应_____________灯泡正常工作时的电阻。（填“大于”、“小于”或“等于”） （2）现在提供以下的实验器材： A. 220V的交流电源 B. 单刀双掷开关一只 C. 电阻箱一只（0~999Ω，额定电流1A） D. 交流电流表一只（0~0.6A） E. 导线若干 请你用以上的器材设计一个实验，能较为准确地测出灯泡工作时的电阻值。请画出电路原理图，并简述实验步骤。 4. 甲、乙两位同学在一次应用伏安法测量电阻R x的实验中进行了如下操作：第一步用万用表粗测电阻R x的阻值，第二步用伏安法测量电阻R x的阻值。 首届北京市中小学教职工实验技能比赛 培训手册 (中学物理单项) 目录 第一章基本物理实验仪器使用规范 (1) 第一节力学实验仪器得使用规范 (1) 一、托盘天平得使用规范 (1) 二、刻度尺得使用规范 (1) 三、游标卡尺得使用规范 (2) 四、螺旋测微计得使用规范 (2) 五、弹簧秤得使用规范 (3) 六、打点计时器得使用规范 (3) 七、气垫导轨得使用规范 (4) 八、量筒得使用规范 (4) 第二节热学实验仪器使用规范 (5) 一、温度计得使用规范 (5) 二、酒精灯得使用规范 (5) 第三节光学实验仪器使用规范 (6) 一、透镜得使用规范 (6) 二、干涉仪得使用规范 (6) 第四节电学实验仪器使用规范 (7) 一、学生电源得使用规范 (7) 二、电流表得使用规范 (7) 三、电压表得使用规范 (8) 四、滑动变阻器得使用规范 (8) 第二章中学物理实验操作规范 (11) 第一节零位调整 (11) 第二节水平、铅直调整 (11) 第三节消除读数装置得空程误差 (11) 第四节仪器得初态与安全位置 (12) 第五节逐次逼近调整 (12) 第六节消视差调节 (12) 第三章中学物理实验数据处理规范 (13) 第一节误差分析 (13) 一、偶然误差处理 (13) 二、系统误差处理 (14) 第二节有效数字及其运算规则 (14) 一、仪器正确测读得原则 (14) 二、关于“0”得问题 (14) 三、数值表示得标准形式 (15) 第三节数据处理方法 (15) 一、列表法 (15) 二、作图法 (15) 三、逐差法 (16) 四、最小二乘法 (17) 附录1:中学物理典型实验(初中物理部分) (17) 一、二力平衡 (17) 二、做功过程就就是能量转化或转移得过程 (18) 三、阿基米德定律 (19) 四、不同物质得比热容不同 (20) 五、探究焦耳定律 (21) 六、滑动变阻器得构造及使用 (21) 七、探究电流与电压、电阻得关系 (22) 八、平面镜成像特点 (24) 九、反射定律 (25) 十、研究凸透镜成像规律 (26) 附录2:中学物理典型实验(高中物理部分) (27) 一、验证力得合成得平行四边形定则 (27) 二、牛顿第二定律 (28) 三、验证机械能守恒定律 (29) 四、光得折射定律 (30) 五、描绘小灯泡得伏安特性曲线 (32) 六、用电流表与电压表测电池得电动势与内电阻 (33) 七、用单摆测定重力加速度 (35) 八、研究自由落体运动得规律 (37) 九、变压器电压与匝数关系 (38) 十、传感器得简单使用 (40) 高中物理新课程教学设计案例分析 内容:选修3-1第三章《磁现象和磁场》(普通高中课程标准实验教科书) 教材分析 磁现象和磁场是新教材中磁场章节的第一节课，从整个章节的知识安排来看，本节是此章的知识预备阶段，是本章后期学习的基础，是让学生建立学习磁知识兴趣的第一课，也是让学生建立电磁相互联系这一观点很重要的一节课，为以后学习电磁感应等知识提供铺垫。整节课主要侧重要学生对生活中的一些磁现象的了解如我国古代在磁 方面所取得的成就、生活中熟悉的地磁场和其他天体的磁场（太阳、月亮等），故本节课首先应通过学生自己总结生活中与磁有关的现象。电流磁效应现象和磁场对通电导线作用的教育是学生树立起事物之 间存在普遍联系观点的重要教学点，是学生在以后学习物理、研究物理问题中应有的一种思想和观点。 学生分析 磁场的基本知识在初中学习中已经有所接触，学生在生活中对磁现象的了解也有一定的基础。但磁之间的相互作用毕竟是抽象的，并且大部分学生可能知道电与磁的联系，但没有用一种普遍联系的观点去看电与磁的关系，也没有一种自主的能力去用物理的思想推理实验现象和理论的联系。学生对磁场在现实生活中的应用是比较感兴趣的，故通过多媒体手段让学生能了解地磁场、太阳的磁场和自然界的一些 现象的联系（如黑子、极光等），满足学生渴望获取新知识的需求。教学目标 一、知识与技能 1、让学生自己总结生活中与磁有关的现象，了解现实生活中的各种磁现象和应用，培养学生的总结、归纳能力。 2、通过实验了解磁与磁、磁与电的相互作用，掌握电流磁效应现象。使学生具有普遍联系事物的能力，培养观察实验能力和分析、推理等思维能力。 3、通过直观的多媒体手段让学生熟悉了解地磁场和其他天体的磁场及与之有关的自然现象。 二、过程与方法 1、让学生参与课前的准备工作，收集课外的各种磁有关的现象和应用。 2、在电流磁效应现象的教育中，本节课采用类似科学研究的方式，还原物理规律的发现过程，强调学生自主参与。 3、学生对物理现象进行分析、比较、归纳，采用老师与学生双向交流感知现象下的物理规律的普遍联系。 三、情感态度价值观 1、对奥斯特的电流磁效应现象的教育中，要让学生知道奥斯特的伟大在于揭示电和磁的联系，打开了科学中一个黑暗领域的大门。也让学生懂得看似简单的物理现象在它发现的最初过程中是如何的艰难。 高中物理专题-实验十一：传感器的简单应用 一、实验目的 1．认识热敏电阻、光敏电阻等传感器的特性。 2．了解传感器的简单应用。 二、实验器材 热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等。 三、实验步骤 1.热敏特性实验 按如图所示将一热敏电阻连入电路中,将多用电表的选择开关置于欧姆挡,再将电表的两支表笔分别与热敏电阻两端相连.将热敏电阻放入有少量冷水并插有温度计的烧杯中,在欧姆挡上选择适当的倍率,观察表盘所示热敏电阻的阻值;再分几次向烧杯中倒入开水,观察不同温度下热敏电阻的阻值,看看这个热敏电阻的阻值是如何随温度变化的. 2.光敏特性实验 按如图所示将一光敏电阻连入电路中,将多用电表的选择开关置于欧姆挡,再将电表的两支表笔分别与光敏电阻两端相连.在欧姆挡上选择适当的倍率,观察表盘所示光敏电阻的阻值;将手张开放在光敏电阻上方,挡住部分光线,观察表盘所示光敏电阻的阻值;上下移动手掌,观察表盘所示光敏电阻的阻值,总结一下光敏电阻的阻值随光线发生 怎样的变化. 3.光电计数的基本原理 下图是利用光敏电阻自动计数的示意图,其中A是发光仪器,B是接收光信号的仪器,B中的主要元件是光电传感器——光敏电阻.当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时,光敏电阻的阻值变小,供给信号处理系统的电压变高,这种高低交替变化的信号经过信号处理系统的处理,就会自动将其转化相应的数字,实现自动计数的功能. 考点一热敏电阻的原理及应用 [典例1]用对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻R T，在给定温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的。某同学将R T和两个适当的固定电阻R1、R2连成如图实-11-1虚线框内所示的电路，以使电路的等效电阻R L的阻值随R T所处环境温度的变化近似为线性的，且具有合适的阻值范围。为了验证这个设计，他采用伏安法测量在不同温度下R L的阻值，测量电路器材如图实-11-2所示，图中的电压表内阻很大。R L的测量结果如表所示。 图实-11-1高中物理-楞次定律实验教学案例
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