实验十一传感器的简单使用
前期准备·明确原理——知原理抓住关键
【实验目的】
1．认识热敏电阻、光敏电阻等敏感元器件的特性。
2．了解传感器的简单应用。
【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．其工作过程如图所示。
【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。
【实验过程】
1．研究热敏电阻的热敏特性
(1)实验步骤
①按如图所示连接好实物，将热敏电阻绝缘处理；
②将多用电表置于“欧姆”挡，选择适当的量程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多用电表测量的热敏电阻的阻值；
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。
(2)数据处理
①根据记录数据，把测量到的温度、电阻值填入下表中，分析热敏电阻的特性。
③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
①将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器按如图所示的电路连接好，其中多用电表置于“×100”挡；
②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；
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变亮，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录；
④用手掌(或黑纸)遮住光，观察光敏电阻的阻值又是多少，并记录。
(2)数据处理
【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。
2．在做光敏电阻实验时，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上的小孔改变射到光敏电阻上的光的多少。
3．欧姆表每次换挡后都要重新调零。
剖析考点·瞄准热点——析考点强化认识
[典题1]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连成图甲虚线框内所示的电路，以使该电路的等效电阻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，测量电路如图甲所示，图中电压表内阻很大。R L的测量结果如表所示。
甲
(1)根据图甲所示的电路，在图乙所示的实物图上连线。
(2)为了验证R L与t之间近似为线性关系，在图丙坐标纸上作R L-t关系图线。
丙
(3)在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如图丁所示。电流表的读数为________，电压表的读数为________。此时等效电阻R L的阻值为________；热敏电阻所处环境的温度约为________。
丁
[解析](1)根据电路图连接实物图。
(2)根据数据描出点，作出直线。
乙
(3)电流表读数：I ＝115 mA ，电压表读数：U ＝5.00 V 。
R L ＝U I ＝ 5.00115×10－3
Ω≈43.5 Ω，对照图乙找出相应温度约为64.0 ℃。
[答案] (1)见解析图甲 (2)见解析图乙 (3)115 mA 5.00 V 43.5 Ω 64．0 ℃
1．温度传感器广泛应用于家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的。如图甲所示为某装置中的传感器工作原理图，已知电源的电动势E ＝9.0 V ，内阻不计；G 为灵敏电流表，其内阻R g 保持不变；R 为热敏电阻，其阻值随温度的变化关系如图乙所示，闭合开关S ，当R 的温度等于20 ℃时，电流表示数I 1＝2 mA ；当电流表的示数I 2＝3.6 mA 时，热敏电阻的温度是( )
A ．60 ℃
B ．80 ℃
C ．100 ℃
D ．120 ℃
解析：选D 由题中图乙知，温度为20 ℃时，R 的阻值R 1＝4 k Ω。由欧姆定律知E ＝I 1(R 1＋R g )，E ＝I 2(R 2＋R g )，两式联立，解得R 2＝2 k Ω，由图乙中查得此时温度为120 ℃，D 正确。
2．如图所示，一热敏电阻R T 放在控温容器M 内；为毫安表，量程6 mA ，内阻为数
十欧姆；E为直流电源，电动势约为3 V，内阻很小；R为电阻箱，最大阻值为999.9 Ω，S 为开关。已知R T在95 ℃时的阻值为150 Ω，在20 ℃时的阻值约为550 Ω。现要求在降温过程中测量在20 ℃～95 ℃之间的多个温度下R T的阻值。
(1)在图中画出连线，完成实验原理电路图。
(2)完成下列实验步骤中的填空：
a．依照实验原理电路图连线。
b．调节控温容器M内的温度，使得R T的温度为95 ℃。
c．将电阻箱调到适当的阻值，以保证仪器安全。
d．闭合开关，调节电阻箱，记录电流表的示数I0，并记录________。
e．将R T的温度降为T1(20 ℃ f．温度为T1时热敏电阻的电阻值R T1＝________。 g．逐步降低T1的数值，直到20 ℃为止；在每一温度下重复步骤e、f。 解析：(1)电阻箱的最大阻值与热敏电阻的最大阻值相差不大，因此电阻箱应与热敏电阻串联，电路图如图所示。 (2)本实验原理是当电路的两种状态的电流相等时，外电路的总电阻相等。95 ℃和R T 时对应的电路的电阻相等，有150＋R0＝R T＋R1，即R T＝R0－R1＋150 Ω。 答案：(1)见解析图(2)d.电阻箱的读数R0 e．仍为I0电阻箱的读数R1f．R0－R1＋150 Ω [典题2]为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统。光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强 (1)根据表中数据，请在如图甲所示的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点。 (2)如图乙所示，当1、2两端所加电压上升至2 V时，控制开关自动启动照明系统。请利用下列器材设计一个简单电路，给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0 lx 时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图。(不考虑控制开关对所设计电路的影响) 提供的器材如下： 光敏电阻R P (符号 ，阻值见上表)； 直流电源E(电动势3 V ，内阻不计)； 定值电阻：R 1＝10 k Ω，，R 2＝20 k Ω，R 3＝40 k Ω(限选其中之一并在图中标出)；开关S 及导线若干。 甲 乙 [解析] (1)描绘图象应注意：各点均匀分布在图线两侧，且图线应用平滑曲线，而不能成为各点的连线。光敏电阻的阻值随照度变化的曲线如图甲所示，电阻的阻值随光照度的增大而减小。 甲 (2)根据串联电阻的正比分压关系，E ＝3 V ，当照度降低至1.0 lx 时，其电压升至2 V ，由图线甲知，此时光敏电阻R P ＝20 k Ω，UR P ＝2 V ，串联电阻分压U R ＝1 V ，由UR P U R ＝R P R ＝ 2得R ＝R P 2 ＝10 k Ω，故选定值电阻R 1，电路原理图如图乙所示。 乙 [答案]见解析 1.[多选]如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时() A．电压表的示数增大 B．R2中电流减小 C．小灯泡的功率增大 D．电路的路端电压增大 解析：选ABC当照射光强度增大时，R3阻值减小，外电路电阻随R3的减小而减小，R1两端电压因干路电流增大而增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小，电压表的示 数增大，A项正确，D项错误；由路端电压减小、R1两端电压增大知，R2两端电压减小，则R2中电流减小，故B项正确；结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，则小灯泡的功率增大，故C项正确。 2．[多选]利用光敏电阻制作的光传感器，记录了传送带上工件的输送情况，如图甲所示为某工厂成品包装车间的光传感记录器，光传感器B能接收到发光元件A发出的光，每当工件挡住A发出的光时，光传感器就输出一个电信号，并在屏幕上显示出电信号与时间的关系，如图乙所示。若传送带始终匀速运动，每两个工件间的距离为0.2 m，则下列说法正确的是() A．传送带运动的速度是0.1 m/s B．传送带运动的速度是0.2 m/s C．该传送带每小时输送3 600个工件 D．该传送带每小时输送7 200个工件 解析：选BC从乙图可以知道：每间隔1秒的时间光传感器就输出一个电信号，而在 这一段时间内传送带运动了两个工件之间的距离，所以传送带运动的速度是v＝0.2 1m/s＝0.2 m/s，故A错误，B正确；传送带每小时传送的距离为：s＝vt＝0.2×3 600 m，工件个数为： n＝s L ＝3 600个，C正确，D错误。 考点三传感器在日常生活中的应用[典题3]如图甲所示装置可以用来测量硬弹簧(即劲度系数较大的弹簧)的劲度系数k。电源的电动势为E，内阻可忽略不计；滑动变阻器全长为L，重力加速度为g。为理想电压表，当木板上没有放重物时，滑动变阻器的触头位于图中a点，此时电压表示数为零。在木板上放置质量为m的重物，滑动变阻器的触头随木板一起下移。由电压表的示数U及其他给定条件，可计算出弹簧的劲度系数k。 (1)写出m、U与k之间所满足的关系式：_________________________________。 (2)2 乙 ②m-U图线的斜率为________ kg/V； ③弹簧的劲度系数k＝________ N/m。(结果均保留三位有效数字) [解析](1)设放置质量m的物体时弹簧压缩量为x，则有mg＝kx 又U＝x L E 解得m＝Lk Eg U (2)①用描点法作图，作出的图象如图所示。 ②选取(0，0)、(0.90，9)两点，则斜率为 Δm ΔU ＝ 9－00.90－0 kg/V ＝10.0 kg/V ③因m ＝ Lk Eg U ，故Lk Eg ＝Δm ΔU k ＝Δm ΔU ·Eg L ＝10.0×1.50×9.80 0.120 N/m ≈1.23×103 N/m [答案] (1)m ＝Lk Eg U (2)①见解析图 ②10.0 ③1.23×103 1．(·海淀模拟)某种角速度计，其结构如图所示。当整个装置绕轴OO ′转动时，元件A 相对于转轴发生位移并通过滑动变阻器输出电压，电压传感器(传感器内阻无限大)接收相应的电压信号。已知A 的质量为m ，弹簧的劲度系数为k 、自然长度为l ，电源的电动势为E 、内阻不计。滑动变阻器总长也为l ，电阻分布均匀，装置静止时滑片P 在变阻器的最左端B 端，当系统以角速度ω转动时，则( ) A ．电路中电流随角速度的增大而增大 B ．电路中电流随角速度的增大而减小 C ．弹簧的伸长量为x ＝m ωl k －mω2 D ．输出电压U 与ω的函数式为U ＝Em ω2 k －mω2 解析：选D 系统在水平面内以角速度ω转动时，无论角速度增大还是减小，BC 的总电阻不变，根据闭合电路欧姆定律得知，电路中电流保持不变，故A 、B 错误；设系统在水平面内以角速度ω转动时，弹簧伸长的长度为x ，则对元件A ，根据牛顿第二定律得kx ＝mω2(l ＋x )，又输出电压U ＝R BP R BC E ＝x l E ，联立两式得x ＝m ω2l k －mω2，U ＝Em ω2k －mω2，故C 错误，D 正确。 2．(·上海联考)压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小。一同学利用压敏电阻设计 了判断升降机运动状态的装置，如图甲所示，将压敏电阻平放在升降机内，受压面朝上，在上面放一物体m ，当升降机静止时电流表示数为I 0。某过程中电流表的示数为2I 0，如图乙所示，则在此过程中( ) A ．物体处于失重状态 B ．物体可能处于匀速运动状态 C ．升降机一定向上做匀加速运动 D ．升降机可能向下做匀减速运动 解析：选D 升降机静止时电流表示数为I 0，而某过程中电流表示数为2I 0，说明该过程中物体对压敏电阻的压力大于G ，根据牛顿第三定律，物体受向上的力也大于G ，故物体存在向上的加速度，处于超重状态，但不能判定物体是做向上的匀加速运动还是做向下的匀减速运动，D 正确。 高考物理电学实验 第一讲 电学实验基础知识 近几年高考物理电学实验的考查不断推陈出新,但仍然是基于两个基本的实验原理,即R ＝U/Ｉ，和E ＝Ｕ外＋U 内．从考查的形式上看,主要表现在以下三方面:一是命题由知识立意向能力立意转变,从机械记忆向分析理解与迁移应用转变;二是在试题情景设置上多与生产、生活实际相结合,更注重综合应用能力的考查；三是注重实验中科学探究能力的考查,为学生进入高校的继续学习打下基础。 高考电学实验题是“源于教材，但又高于教材”，侧重考查实验思想和方法，考查动手操作、观察记录和数据分析处理的能力和简单的实验设计能力。电学实验虽然常考常新，但万变不离其宗,”题在书外,理在其中”，不变的实验的基本原理、基础知识、基本方法和基本技能。 理论讲解 一、明确电路结构 除“测电源电动势和内阻”外,其他实验的电路结构都可以分为测量电路和控制电路两部分,如图１。 二、电流表、电压表的选取 1.顺序问题 一般情况下电源是唯一性器材，首先由电源的电动势Ｅ出发, 由E 或所测元件的额定电压来估算所测元件的最大电压U m ,以此来 确定○Ｖ表量程；再计算电流表的最大电流I m 或者由所测元件的额定电流来确定错误!表量程。 2.可获取的实验数据宽度问题 基于实验测量精确度的 ，实验可获取的数据宽度下限是电表量程的1/3，上限是电表量程和Ｕm (I ｍ）二者中的最小值。选择电表时,能获取实验数据宽度越大的电表,就是应选择的电表。 3．选择电流表、电压表时不考虑U m (Im)超过量程的问题,因为有控制电路可以控制。 三、两种控制电路的比较 2.两种控制电路的选择 （1）根据关键词选择 凡题目中要求“测量数据从0开始”、“数据变化范围大（图象、特征曲线、多测数据）”, 电路图 负载R 上电压Ｕ调节范围 负载Ｒ上电流调节范围 闭合电键前触头处位置 相同条件下电路消耗的总功率 分压接法 R R+Ｒ0 U ０≤U ≤ Ｕ0 Ｕ0 R+Ｒ0 ≤I R ≤U 0R a Ｕ0I R 限流接法 ０≤U ≤Ｕ0 0≤I R ≤U ０ R a U 0(ＩR ＋I aP ) 比较 分压路调节范围大 分压电调节范围大 保护电路 限流电能耗较小 测量电路 控制电路 图1 最新高考物理实验方法,高考物理实验题考查什么? 高考物理实验题考查什么? 高考物理实验题解题技巧 1、实验题一般采用填空题或作图题的形式出现。 作为填空题： 数值、单位、方向或正负号都应填全面。 作为作图题： ①对函数图像应注明纵、横轴表示的物理量、单位、标度及坐标原点。 ②对电学实物图，则电表量程、正负极性，电流表内、外接法，变阻器接法，滑动触头位置都应考虑周全。 ③对光路图不能漏箭头，要正确使用虚、实线，各种仪器、仪 表的读数一定要注意有效数字和单位;实物连接图一定要先画出电路图(仪器位置要对应);各种作图及连线要先用铅笔(有利于修改)，最后用黑色签字笔涂黑。 切记： 游标卡尺、螺旋测微器、多用电表的读数历来都是考察的重点。 切记： 选择题有8-10分是送你的，但你可能拿不到(单位、有效数字、小数点后保留几位、坐标原点等)。 2、常规实验题。 主要考查课本实验，几年来考查比较多的是试验器材、原理、步骤、读数、注意问题、数据处理和误差分析，解答常规实验题时，这种题目考得比较细，要在细、实、全上下足功夫。 3、设计型实验重在考查实验的原理。 要求同学们能审清题意，明确实验目的，应用迁移能力，联想相 关实验原理。 在设计电学实验时，要把安全性【所谓的安全不是对人来说，而是对仪器来说的】放在第一位。 同时还要尽可能减小实验的误差【误差从偶然和系统两个方面考虑，系统免不了，偶然可减小】，避免出现大量程测量小数值的情况。 高考物理实验如何得高分 一、近三年高考实验考试内容统计及特点分析 (1)实验题型多样，取材广泛 选择题主要考查仪器选择、实验原理、实验步骤排序及正误分析、数据分析等;填空题主要考查实验知识及实验能力、仪器读数;图线题主要考查实物连接图、电路原理图、光路图及图象法处理实验数据等：计算类型题主要考查由计算确定实验方案、推导待测量表达式等。 实验题取材广泛，从力学到电学、光学，均有涉及，且以电学实验为主。这些实验题有的是课本上经典学生实验，而更多的是"源于教材又高于教材"的创新题，侧重考查学生的综合素质和利用基本原 高考物理实验全面总结 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】 2017高考物理实验复习针对每一个实验，注意做到“三个掌握、五个会”，即掌握实验目的、步骤、原理;会控制条件、会使用仪器、会观察分析、会处理数据并得出相应的结论、会设计简单的实验方案。（这句是听别的老师说的，觉得挺对的） 第一部分考查的内容及要点 一、基本仪器的使用： 刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、打点计时器、弹簧秤、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等二、基本实验操作： 实物连线、实验步骤、纠错、补漏、排序等。 三、基本实验原理： 详见“第二部分：实验专题总结” 四、实验数据处理及误差分析： 图像法（剔除错误数据，找规律），列表法（多个量之间的关系，正反比关系）；减小误差（换仪器、换方法、多次测量、作图等） 五、开放性实验题： 设计实验，实验探究，实验变式（这部分的关键是回归已知的实验，用脑海里已有的实验原理和实验仪器去解决新问题是这类题的关键） 第二部分实验专题总结 一、实验部分考题分析： 力学实验的主线是打点计时器（光电门）； 电学实验的主线是各种方法测各种电阻； 电磁学内容实验题略有涉猎，但很少； 考题基本为课本实验的变式、组合或重新设计。 二、考纲实验： 实验一：研究匀变速直线运动实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系 实验三：验证力的平等四边形定则实验四：验证牛顿运动定律 实验五：探究动能定理实验六：验证机械能守恒定律 实验七：验证动量守恒定律实验八：测定金属的电阻率 实验九：描绘小电珠的伏安特性曲线实验十：测定电源的电动势和内阻 实验十一：练习使用多用电表实验十二：传感器的简单使用 实验十三：用油膜法估测分子的大小（3-3） 实验十四：探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度（3-4） 实验十五：测定玻璃的折射率实验十六：用双缝干涉测光的波长 三、专题突破： 实验一研究匀变速直线运动 2017高考物理实验复习 针对每一个实验，注意做到“三个掌握、五个会”，即掌握实验目的、步骤、原理;会控制条件、会使用仪器、会观察分析、会处理数据并得出相应的结论、会设计简单的实验方案。（这句是听别的老师说的，觉得挺对的） 第一部分考查的内容及要点 一、基本仪器的使用： 刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、打点计时器、 弹簧秤、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等二、基本实验操作： 实物连线、实验步骤、纠错、补漏、排序等。 三、基本实验原理： 详见“第二部分：实验专题总结” 四、实验数据处理及误差分析： 图像法（剔除错误数据，找规律），列表法（多个量之间的关系，正反比关系）；减小误差（换仪器、换方法、多次测量、作图等）五、开放性实验题： 设计实验，实验探究，实验变式（这部分的关键是回归已知的 实验，用脑海里已有的实验原理和实验仪器去解决新问题是这 类题的关键） 第二部分实验专题总结 一、实验部分考题分析： 力学实验的主线是打点计时器（光电门）； 电学实验的主线是各种方法测各种电阻； 电磁学内容实验题略有涉猎，但很少； 考题基本为课本实验的变式、组合或重新设计。 二、考纲实验： 实验一：研究匀变速直线运动实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系实验三：验证力的平等四边形定则实验四：验证牛顿运动定律 实验五：探究动能定理实验六：验证机械能守恒定律 实验七：验证动量守恒定律实验八：测定金属的电阻率 实验九：描绘小电珠的伏安特性曲线实验十：测定电源的电动势和内阻 实验十一：练习使用多用电表实验十二：传感器的简单使用 实验十三：用油膜法估测分子的大小（3-3） 实验十四：探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度（3-4） 实验十五：测定玻璃的折射率实验十六：用双缝干涉测光的波长三、专题突破： 实验一研究匀变速直线运动 本题做的比较多了，要点基本上都掌握了，这里只强调两点：1.不要上来就用公式，要先验证一下是不是匀变速，即△s是否都相等；2.本题可能涉及到牛顿力学，不要漏知识点。 一、实验目的 1．练习使用打点计时器，学会用打上点的纸带研究物体的运动． 2．掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法． 3．能够利用纸带测定物体做匀变速直线运动的加速度． 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 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 物理实验设计原则 所谓设计实验，是在明确实验目的的基础上，根据实验原理和要求，自己选择适当的器材，或从题目中选择合理的器材，制定实验方案，求出实验结果。这种实验对学生的能力要求较高，学生必须熟练掌握实验的全部原理、器材、操作与技巧，并能触类旁通地灵活运用。 客观地讲，设计性实验对学生综合运用所学知识、对学生创造能力要求比较高，但是它所用的器材、原理、方法都渗透在学生实验、演示实验或课本知识之中。在设计、操作实验时，只是要求学生将它们创造性地组合。因此，在试验教学中，应通过演示实验有目的地培养学生敏锐的观察能力和思维能力；同过实验操作有意识地让学生了解所学仪器、器材的性能和使用方法；通过分析学生实验，让学生熟悉实验方法、弄清实验原理。只有这样，才能使学生在实验思路上触类旁通，全面提高学生实验能力，从而有效地提高较高的实验能力。 一．设计型实验的设计原则 科学性：设计的方案应有科学的依据及正确的方式（1）方案中所依据的原理应遵循物理规律，且要求选用的规律简明、正确。（2）方案中所安排的步骤应有合力的顺序，其操作实验规则要求。（3）方案中进行数据处理及误差分析应依据科学的研究方法。 1.安全性：按设计方案实施时，应安全可靠，不会对器材造成损坏。（1）选用器材时，应考虑器材性能及参量（如：仪表量 程、电器的额定值、测力计的弹性限度等）的要求。 2.精确性：实验误差应控制在误差允许的范围之内，尽可能选择误差较小的方案。（1）在安装器材时或使用仪器之前，应按实验要求对器材、仪表精心调整。如：欧姆表用前要进行调零。（2）选用合适的测量工具（直尺、仪表）及合适的量值范围，使之与被测量数值相匹配。如：使用万用表测量电阻时，应选用合适的档位，使测量时电表指针指在中央刻度值附近。（3）针对实验中可能出现的偶然误差，往往多次重复实验，获取多组实验数据、结果，以选取有效信息、数据。（4）设计合理的数据处理方式。如：求取算术平均值、用坐标纸作图像等。 3.简便性、直观性，设计实验应便于操作、读数、进行数据处理，便于实验者直观、明显的观察。 二．设计型实验的设计思路 解决设计型实验问题的关键在于选择实验原理，它是进行实验设计的根本依据和起点。它决定应当测量哪些物理量、如何安排实验步骤等项目。实验原理的确定：一是根据问题的要求，二是根据问题的条件。 如果问题中没有给定（或给足）实验器材，实验设计的基本思路是：1.根据问题的条件和要求，构思相关的物理情景；2.确定实验原理；3.确定测量的物理量；4.安排实验方案。 有时，对同一个问题，可以构想出不同的物理情景，导出物理量的不同表达形式，以这些表达式作为实验设计的依据，会有不 高考考前训练题二．实验题部分 （力学实验题编题者：谢 璞 杜守建） 1．现要测定一根尼龙丝能承受的最大拉力F ，手头只有一个质量为m 的砝码（已知F ＞mg ）和一个米尺．请回答： （1）画出实验方案的示意图； （2）其中需测量的物理量是__________； （3）尼龙丝能承受的最大拉力F 的表达式是_________． 答案：（1）实验方案的示意图如图所示． （2）需要测量的量是：尼龙丝的长L 和刚好拉断时两悬点间的距离l ． （3）尼龙丝能承受的最大拉力的表达式是222l L mgL F -= 2．一打点计时器固定在斜面上某处，一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下，如图（a ）所示．图（b ）是打出的纸带的一段． （1）已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz ， 利用图（b ）给出的数据可求出小车下滑的加速度 a =_____． （2）为了求出小车与斜面间的动摩擦因数μ，还需要测量 的物理量有________________________． 用测得的量及加速度a 表示小车与斜面间的动摩擦因数 μ=_______________． 答案：（1）4.00m/s 2 （2）斜面上任两点处间距l 及对应的高度差h ． )(1 22l g a h h l -- （若测量的是斜面的倾角θ，则θθμcos tan g a -=） 3．在做“研究平抛物体的运动”的实验中， 为了确定小球在不同时刻所通过的位置，实验时 用如图所示的装置，先将斜槽轨道的末端调整水 平，在一块平木板表面钉上复写纸和白纸，并将 该木板竖直立于紧靠槽口处．使小球从斜槽上紧 靠挡板处由静止释放，小球撞到木板并在白纸上 留下痕迹A ；将木板向远离糟口平移距离x ，再 使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞 在木板上得到痕迹B ；又将木板再向远离槽口平 移距离x ，小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，再得到痕迹C ．若测得木板每次移动距离x =10.00cm ，A 、B 间距离78.41=y cm ，B 、C 间距离82.142=y cm ．（g 取80.9 m/s 2） （1）根据以上直接测量的物理量得小球初速度为=0v _________（用题中所给字母表示）． （2）小球初速度的测量值为_____________m/s ． 答案：（1）12y g x （或：122y y g x +，或：1 2y y g x -，或：21122y y gy x +） （2）1.00±0.02 4．如图（乙）所示，将包有白纸的圆柱棒替代纸带和重物，蘸有颜料的毛笔固定在马达上并随之转动，使之替代 打点计时器．当烧断挂圆柱 的线后，圆柱竖直自由落下， 毛笔就在圆柱白纸上划出记 号，图（甲）所示，测得记 号之间的距离依次为26、 42、58、74、90、106mm ， 已知马达铭牌上有“1440r ／min ”字样，请说明如何由此验证机械能守恒． 答案：其方法如下： ①由马达铭牌“1440 r ／min ”算出毛笔画的线距时间间隔了04.01440601≈== n T （s ）②根据T s s v n n n 21++=算出任意选取的相邻两条线的瞬时速度． 25.104 .0210)5842(3 =??+=-C v （m/s ） 实验名称 研究匀变速直线运动规律 实验人 1 2 指导教师 日期 实验目的: 使用打点计时器测定匀变速直线运动的加速度。 实验器材: 电磁打点计时器，一端附有滑轮的长木板，小车，纸带，刻度尺，导线，________ 电源,钩码，细绳。 实验原理: 设物体做匀加速直线运动，加速度是a ，在各个连续相等的时间T 里的位移分别是s 1、s 2、s 3 s 4、s 5、s 6, △s=s 2-s 1=s 3-s 2=s 4-s 3=……=________ 由上式还可得到s 4-s 1=(s 4-s 3)+(s 3-s 2)+(s 2-s 1)=________，同理有 s 5-s 2=s 6-s 3=……=________。可见，测出各段位移s 1、s 2、s 3 s 4、s 5、s 6,即可求出a 1、a 2、a 3,再算出________、________、________的平均值，就是我们所要测定的匀变速直线运动的加速度a=________ 实验步骤: （1）把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸处桌面。把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路。 （2）把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码。把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面。 （3）把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一列小点。换上新纸带，重复实验三次。 （4）从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头一些比较密集的点子，在后边便于测量的地方找一个开始点。为了测量方便和减小误差，通常不用每打一次点的时间作为时间的单位，而用每打5个点的时间作为时间的单位，就是T= s. （5）测出六段位移s 1、s 2、s 3、s 4、s 5、s 6的长度，把测量结果填入表1中。根据测量结果，利用“实验原理”中给出的公式算出加速度a 1、a 2、a 3的值。注意：求出a 1、a 2、a 3的平均值，它就是小车做匀变速直线运动的加速度。把计算的结果填入下表1,求出小车做匀变速直线运动的加速度a 。 实验数据处理: 织带粘贴处： 计数点 位移s/m 位移差△s/m 分段加速度a/m·s -2 小车加速度a/m·s -2 1 S 1= S 4-S 1= a 1= a= 2 S 2= 3 S 3= S 5-S 2= a 2= 4 S 4= 5 S 5= S 6-S 3= a 3= 6 S 6= 误差分析：电源电压的不稳定性、测量读数等 B C D s s s A 2019高考物理实验分类 物理学是一门探讨自然界与人类的科学，小编准备了高考物理实验分类，希望你喜欢。 一、验证性实验 1、验证力的平等四边形定则 (1)目的：验证平行四边形法则。 (2)器材：方木板一个、白纸一张、弹簧秤两个、橡皮条一根、细绳套两个、三角板、刻度尺,图钉几个。 (3)主要测量： a.用两个测力计拉细绳套使橡皮条伸长，绳的结点到达某点O。结点O的位置。 记录：两测力计的示数F1、F2。两测力计所示拉力的方向。 b.用一个测力计重新将结点拉到O点。 记录：弹簧秤的拉力大小F及方向。 (4)作图：刻度尺、三角板 (5)减小误差的方法: a.测力计使用前要校准零点。 b.方木板应水平放置。 c.弹簧伸长方向和所测拉力方向应一致,并与木板平行。 d.两个分力和合力都应尽可能大些。 e.拉橡皮条的细线要长些,标记两条细线方向的两点要尽可能远些。 f.两个分力间的夹角不宜过大或过小,一般取600---1200为宜。 2、验证动量守恒定律 (1)原理：两小球在水平方向发生正碰,水平方向合外力为零,动量守恒。m1v1=m1v1/+m2v2 本实验在误差允许的范围内验证上式成立。 两小球碰撞后均作平抛运动,用水平射程间接表示小球平抛的初速度： OP-----m1以v1平抛时的水平射程 OM----m1以v1'平抛时的水平射程 O'N-----m2以V2' 平抛时的水平射程 验证的表达式：m1OP=m1OM+m2O/N (2)实验仪器：斜槽、重锤、白纸、复写纸、米尺、入射小球、被碰小球、游标卡尺、刻度尺、圆规、天平。 (3)实验条件： a.入射小球的质量m1大于被碰小球的质量m2(m1 >m2)。 b.入射球半径等于被碰球半径。 c.入射小球每次必须从斜槽上同一高度处由静止滑下。 d.斜槽未端的切线方向水平。 e.两球碰撞时，球心等高或在同一水平线上。 (4)主要测量量： a.用天平测两球质量m1、m2。 b.用游标卡尺测两球的直径，并计算半径。 C.确定小球的落点位置时，应以每次实验的落点为参考，作一尽可能 物理实验的设计及解题研究 姓名学号班级物理学是一门实验学科，为了再现物理规律的发现过程，或者测量某个物理量，或者研究某个物理问题，需要设计对应的物理实验。故课本依据学习的需要设计了学生实验（11个高考必考实验） 一、物理实验的设计原则： 1．科学性：科学的方案应有正确的物理规律为依据。 2．安全性：设计的方案应安全可靠，不会对仪器、器材、环境造成危害。 3．精确性：实验误差应控制在允许范围之内，尽可能选择误差较小的方案。 4．方便性：设计方案应便于操作、读数，便于进行数据处理和观察。 二、高考“考试大纲”对实验能力的要求 “三能”：能明确实验目的；能理解实验原理和方法；能控制实验条件。 “三会”：会使用仪器；会观察、分析实验现象；会记录、处理实验数据，并得出结论，对结论进行分析和评价。 三、解决实验题（设计性实验题）思路方法 1．能独立地完成11个高考必考实验题。要对照“三能”、“三会”落实好。并理解课本实验的设计的技巧。 2．增强表述的准确性，会使用学科语言进行表述。规范书写答案，规范作图。 比如规范描点作图的要求： ⑴用铅笔和刻度尺作图。⑵建立坐标系，标出坐标轴的物理符号和单位。 ⑶选择合适的表度。⑷描点准确，清晰。 ⑸画图曲线要平滑、要细，若为一次函数关系，图像必须为直线，线的两测点迹分布均匀，让其尽可能多的点在这条线上，离线较远的点可不考虑。 ⑹图象的完整性，即图像要延长到坐标轴上。 3．基本实验改进型题：借助学过的物理理论、实验方法和实验仪器的使用去处理问题。4．设计型实验题：往往题目本身阐述实验的方法、使用的器材等。要认真研究题意，并结合物理过程及物理规律形成实验原理，解决控制实验条件、处理实验数据等问题。5．技巧性认识： ⑴减少误差的方法：数据处理方法有公式法的改变为图像法；多次测量求平均值。 ⑵对实验结果的评价要注意科学性、有效性，要大胆答题。 ⑶有些创新实验题其实是物理题，依据实验的物理过程，结合物理规律寻找物理量的关系，形成实验方法等。 上海高考实验汇编 一、实验的分类： 1、测量性实验：如：1.测重力加速度 2、测加速度 3 、测量ε，r 4、练习使用多用表， 2、验证性实验：1、共点力的合成 2、验证机械能守恒 3、验证牛顿第二定律 4、验证玻意 耳定律。 3、研究性实验：1、研究平抛运动 2、研究有固定转动轴物体的平衡 3、研究电磁感应现 象。 4、设计性实验: 二、实验名称： 实验一 用DIS 测定位移和速度 实验二 用DIS 测定加速度 实验三 描绘平抛运动的轨迹 实验四 研究共点力的合成 实验五 固定转动轴 实验六 用DIS 研究加速度与力、加速度与质量的关系 实验七 用单摆测定重力加速度 实验八 观察水波的干涉现象 实验九 用DIS 研究机械能守恒定律 实验十 用DIS 研究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系 实验十一 用单分子油膜估测分子的大小 实验十二 用DIS 描绘电场的等势线 实验十三 练习用多用表测电阻、电流和电压 实验十四 设计、组装简单的模块式电路 实验十五 用DIS 测电源的电动势和内阻 实验十六 用DIS 研究通电螺线管的磁感应强度 实验十七 测定在一定电压下工作的直流电动的效率 实验十六 研究感应电流产生的条件 实验十九 研究磁通量变化时感应电流的方向 实验二十 用DIS 研究回路中的感应电动势的大小与此通量变化快慢的关系 实验二十一 观察光的干涉和衍射现象 实验二十二 综合实验* 实验七 用单摆测定重力加速度 [学生实验] [实验目的] 用单摆测定重力加速度 [实验器材] 单摆、停表、直尺、游标卡尺、铁架台等。 [实验原理] 由单摆振动的周期公式可得22 4T l g π=，测出L 、T 就可以计算策略加速度g 。 [实验步骤] 用单摆测定重力加速度的基本步骤如下： 高中物理实验的创新性设 计 Newly compiled on November 23, 2020 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 2018高考物理实验总结大全，很实用！建议收藏 贤从智中取，智从学中求。物理实验考的就是同学们的综合应用能力。今天百分教育 小编为大家整理了高中物理最详细的实验，希望对大家有所帮助。 1、长度的测量 会使用游标卡尺和螺旋测微器,掌握它测量长度的原理和方法. 2、研究匀变速直线运动 打点计时器打下的纸带。选点迹清楚的一条，舍掉开始比较密集的点迹，从便于测量 的地方取一个开始点O，然后（每隔5个间隔点）取一个计数点A、B、C、D …。测出相邻计数点间的距离s1、s2、s3…利用打下的纸带可以： ⑴求任一计数点对应的即时速度v：如 (其中T=5×=） ⑵利用“逐差法”求a： ⑶利用任意相邻的两段位移求a：如 ⑷利用v-t图象求a：求出A、B、C、D、E、F各点的即时速度，画出v-t图线，图线的斜率就是加速度a。 注意事项： 1、每隔5个时间间隔取一个计数点，是为求加速度时便于计算。 2、所取的计数点要能保证至少有两位有效数字 3、探究弹力和弹簧伸长的关系（胡克定律）探究性实验 利用右图装置，改变钩码个数，测出弹簧总长度和所受拉力（钩码总重量）的多组对 应值，填入表中。算出对应的弹簧的伸长量。在坐标系中描点，根据点的分布作出弹 力F随伸长量x而变的图象，从而发确定F-x间的函数关系。解释函数表达式中常数 的物理意义及其单位。 该实验要注意区分弹簧总长度和弹簧伸长量。对探索性实验，要根据描出的点的走向，尝试判定函数关系。（这一点和验证性实验不同。） 4、验证力的平行四边形定则 目的：实验研究合力与分力之间的关系，从而验证力的平行四边形定则。 器材：方木板、白纸、图钉、橡皮条、弹簧秤（2个）、直尺和三角板、细线 该实验是要用互成角度的两个力和另一个力产生相同的效果，看其用平行四边形定则 求出的合力与这一个力是否在实验误差允许范围内相等，如果在实验误差允许范围内 相等，就验证了力的合成的平行四边形定则。 注意事项： 1、使用的弹簧秤是否良好（是否在零刻度），拉动时尽可能不与其它部分接触产生摩 擦，拉力方向应与轴线方向相同。 2、实验时应该保证在同一水平面内 3、结点的位置和线方向要准确 专题四电学实验 电学实验是高考实验考查的重点、热点内容。试题注重联系实验操作的考查，如测量仪器的读数问题、实验线路的连线问题、电表和其他用电器的选择问题都是实验操作的仿真模拟，需要考生具备良好的动手实践经验。试题还注重实验数据的处理分析，如根据实验数据画出图线，根据图线分析得出结论。“设计和完成实验的能力”在理科综合《考试说明》中指出的五个考试目标之一。是近几年高考物理实验题的命题趋向。 完整的设计一个实验，要经历多个环节，在实际考查中，一般不会考查全部环节，而是只考查其中的几个环节，有的题目给出条件和实验器材，要求阐述实验原理；有的给出实验电路图，要求领会实验原理，确定需测物理量及计算公式；有的则要求考生根据操作步骤及测定的物理量判断出实验原理……虽然考查方式不尽相同，但目前高考中几乎所有的设计型实验题都有一个共同点，都以不同方式或多或少的对实验原理作一定的提示，在给出实验器材的前提下进行考查。 由于考查环节和要求的不同，题型也不尽相同，但较多的是选择、填空、作图题。 在复习过程中，应对所学电学实验逐个理解实验原理、实验方法，比较不同实验的异同（如电路图、滑动变阻器和电表的连接）。不断充实自己的经验和方法，逐步达到能灵活运用已学知识解答新的问题。对于设计型实验题目要明确实验设计的关键在于实验原理的设计，它是进行实验的依据和起点，它决定了应选用（或还需） 哪些实验器材，应测量哪些物理量，如何编排实验步骤。而实验原理的设计又往往依赖于所提供的实验器材（条件）和实验要求，它们相辅相成，互为条件。 （一）电学实验中所用到的基本知识 在近年的电学实验中，电阻的测量（包括变形如电表内阻的测量）、测电源的电动势与内电阻是考查频率较高的实验。它们所用到的原理公式为：Ir U E I U R +== ,。由此可见，对于电路中电压U 及电流I 的测量是实验的关键所在，但这两个量的直接测量和间接测量的方法却多种多样，在此往往也是高考试题的着力点之处。因此复习中应熟练掌握基本实验知识及方法，做到以不变应万变。 1．电路设计原则：正确地选择仪器和设计电路的问题，有一定的灵活性，解决时应掌握和遵循一些基本的原则，即“安全性”、“方便性”、“精确性”原则，兼顾“误差小”、“仪器少”、“耗电少”等各方面因素综合考虑，灵活运用。 ⑴正确性：实验原理所依据的原理应当符合物理学的基本原理。 ⑵安全性：实验方案的实施要安全可靠，实施过程中不应对仪器及人身造成危害。要注意到各种电表均有量程、电阻均有最大允许电流和最大功率，电源也有最大允许电流，不能烧坏仪器。 ⑶方便性：实验应当便于操作，便于读数，便于进行数据处理。 ⑷精确性：在实验方案、仪器、仪器量程的选择上，应使实验误差尽可能的小。 2．电学实验仪器的选择： ⑴根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表。首先保证流 高考物理物理实验创新题集锦 1、如图是《练习使用示波器》实验的示意图，图中“X 输入”、“Y 输入”、“地”为信号输入接线柱。实验要求用示波器测右图b 、c 间的直流电压。 把b 接“地”接线柱，欲使P 滑动时，亮斑在竖直方向移动， 则c 端应接 Y 输入 接线柱。实验发现，当P 滑到最左端时，亮斑恰好在荧光屏的中心；当P 滑到最右端 时，亮斑向下偏离中心3.0格。当P 滑到某点时，亮斑向下 偏离中心2.5格，则此时b 、c 间的电压为 1.25 V 。 （图中电源是电动势为1.5V ，内阻不计的一节干电池） 2、学过单摆的周期公式以后，物理兴趣小组的同学们对钟摆产生了兴趣，老师建议他们先研究用厚度和质量分布均匀的方木块（如一把米尺）做成的摆（这种摆被称为复摆），如图所示。让其在竖直平面内做小角度摆动，C 点为重心，板长为L ，周期用T 表示。 甲同学猜想：复摆的周期应该与板的质量有关。 乙同学猜想：复摆的摆长应该是悬点到重心的距离L /2。 丙同学猜想：复摆的摆长应该大于L /2。理由是：若OC 段看成细线，线栓在 C 处，C 点以下部分的重心离O 点的距离显然大于L /2。 为了研究以上猜想是否正确，同学们进行了下面的实验探索： (1)把两个相同的木板完全重叠在一起，用透明胶（质量不计）粘好，测量其摆 动周期，发现与单个木板摆动时的周期相同，重做多次仍有这样的特点。则证 明了甲同学的猜想是_______错误______ 的（选填“正确”或“错误”）。 (2)用T 0表示板长为L 的复摆看成摆长为L /2单摆的周期计算值（T 0=2g L 2/π ），用T 表示板长为L 复摆的实际周期测量值。计算与测量的数据如下表： 由上表可知，复摆的等效摆长 大于 L /2（选填“大 于”、“小于”或“等于”）。 (3)为了进一步定量研究，同学们用描点作图法对数据进行处 理，所选坐标如图。请在坐标纸上作出T -T 0图，并根据图象 中反映出的规律求出2/L L 等 =_________1.16_（结果保留三位 有效数字，其中L 等是板长为L 时的等效摆长T=2g L 等π）。 3、在液体中下落的物体最终会达到一个恒定的速度，称之为收尾速度。一个半径为 r 的球体在液体中下落的收尾速度为v = g 3η r 2(ρ－ρ/)，其中η、g 、ρ、ρ/分别为液 体的粘滞系数（与液体种类相关的常数）、重力加速度（本题中为已知量）、球体的密度、液体的密度。某同学为了测定某已知密度的液体的粘滞系数，选定了下列器材：一只 板长L /cm 25 50 80 100 120 150 周期计算值T 0/s 0.70 1.00 1.27 1.41 1.55 1.73 周期测量值T /s 0.81 1.16 1.47 1.64 1.80 2.01 电学设计性实验 要点一 测量电阻的特殊方法 即学即用 1.测电流表和电压表的阻,如果有可以作为标准的已知电阻的电表,都可以使用比例法.请分别画出你设计的用比例法测它们阻的电路图,并说明需要测量的物理量,写出用测量量表示 电表阻的公式. 答案 电压表可显示电阻两端的电压值,电流表可显示电阻过的电流,所以测电流表阻应把 两电流表并联,测电压表阻应把两电压表串联,电路图分别如下图甲、乙所示. 测电流表阻时,应调节滑动变阻器R 1,使两电流表的指针都有较大偏转,记录下两电流表的示 数I 1和I 2,根据并联电路分流原理,若已知电流表A 1的阻为r 1,则电流表A 2的阻r 2=12 1r I I . 测电压表阻时,应调节滑动变阻器R 2,使两电压表的指针都有较大偏转,记录下两电压表的示 数U 1和U 2,根据串联电路分压原理,若已知电压表V 1的阻r 1,则电压表V 2的阻r 2=1 2U U r 1. 要点二 设计性电学实验 即学即用 2.现有一阻值R=10.0Ω的定值电阻、一个开关、若干根导线和一个电压表,该电压表表盘上有刻度但无刻度值,要求设计一个能测定某电源阻的实验方案（已知电压表阻很大,电压表量 程大于电源电动势,电源阻约为几欧）.要求: （1）画出实验电路图. （2）简要写出完成接线后的实验步骤. （3）写出用测得的量计算电源阻的表达式r= . 答案 （1）电路图如右图所示 （2）实验步骤为: ①断开开关,记下电压表偏转格数N 1 ②合上开关,记下电压表偏转格数N 2 ③利用公式r R N N N 221-计算电源阻,式中R=10.0Ω. （3）R N N N 2 21- 题型1 仪表的选择 【例1】实验室中现有器材如右图所示有:电池E,电动势约 10 V,阻约1Ω;电流表A 1,量程约10 A,阻r 1约为0.2Ω; 电流表A 2,量程300 mA,阻r 2约5Ω;电流表A 3,量程250 mA, 阻r 3约5Ω;电阻箱R 1;最大阻值999.9Ω,最小阻值改变量为 0.1Ω;滑动变阻器R 2,最大值100Ω;开关S;导线若干.要求 用下图所示的电路测量图中电流表A 的阻. （1）在所给的三个电流表中,哪几个可以用此电路精确测出其阻? （2）在可测的电流表中任选一个作为测量对象,在实物图上连成测量电路. （3）你要读出的物理量是 .用这些物理量表示待测阻的计算公式 是 . 答案 该题要求根据电路图设想出实验原理.属于有一定提示的设计型实验.与我们学过的 伏安法测电阻相比较,这里被测电阻是电流表的阻,它能显示出通过自身的电流,因此只要知 道其上的电压就行,但没有电压表,却有另一只电流表.根据电路图可以看出,图中表A 是被 测表,则其上电压就是电阻箱上电压,利用两只电流表的读数差和电阻箱上显示的阻值可以 求出该电压,这样就可以求出电流表的阻. （1）电流表A 1不能精确测出其阻,因这时图中的电流表A ′应为A 2、A 3中的一只,这使得电流 表A 1中的电流不能超过300 mA,其指针的偏转极其微小,误差很大.而A 2、A 3可用此电路精确 测出其阻. （2）若测r 3,实物连线如下图所示. 实验名称 研究匀变速直线运动规律 实验人 1 2 指导教师 日期 实验目的 : 实验器材 : 使用打点计时器测定匀变速直线运动的加速度。 电磁打点计时器，一端附有滑轮的长木板，小车，纸带，刻度尺，导线， ________ 电源 , 钩码，细绳。 实验原理 : 设物体做匀加速直线运动，加速度是 a ，在各个连续相等的时间 T 里的位移分别是 s 、s 、 s s 、s 、s , 1 2 3 4 5 6 △ s=s -s =s -s =s -s = =________ s s s 2 1 3 2 4 3 由上式还可得到 s 4-s 1=(s 4-s 3)+(s 3-s 2)+(s 2-s 1)=________ ，同理有 A B C D s 5-s 2=s 6-s 3= =________。可见，测出各段位移 s 1、s 2、s 3 s 4、s 5、s 6, 即可求出 a 1、a 2、a 3, 再算出 ________、 ________、 ________的平均值，就是我们所要测定的匀变速直线运动的加速度 a=________ 实验步骤 : （ 1）把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸处桌面。把打点计时器固定在长木板上没有滑轮 的一端，连接好电路。 （ 2）把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码。把纸带穿过打点计时器，并把 纸带的一端固定在小车的后面。 （ 3）把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在 纸带上打下一列小点。换上新纸带，重复实验三次。 （ 4）从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头一些比较密集的点子，在后边便于测量的地方找一个 开始点。为了测量方便和减小误差，通常不用每打一次点的时间作为时间的单位，而用每打 5 个点的时 间作为时间的单位，就是 T= s. （ 5）测出六段位移 s 1、 s 2、 s 3、 s 4、s 5、s 6 的长度，把测量结果填入表 1 中。根据测量结果，利用“实验 原理”中给出的公式算出加速度 a 1、a 2、 a 3 的值。注意：求出 a 1、a 2、 a 3 的平均值，它就是小车做匀变速 直线运动的加速度。把计算的结果填入下表 1, 求出小车做匀变速直线运动的加速度 a 。 实验数据处理 : 织带粘贴处： 计数点 位移 s/m 位移差△ s/m 分段加速度 -2 小车加速度 -2 a/m ·s a/m ·s 1 S 1= a 1= S-S= 2 4 1 S = 2 3 S = 3 a 2= a= S-S= 4 5 2 S = 4 5 S 5= a 3= 6 S 6-S 3= S 6= 误差分析 ：电源电压的不稳定性、测量读数等高考物理电学实验复习总结
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