人教版高中物理选修3-2学案：6.3 实验：传感器的应用2

1.7 涡流现象及其应用 学案（粤教版选修3-2）

1．在一根导体外面绕上线圈，并让线圈通入交变电流，在整个导体中，就形成一圈圈环绕导体轴线流动的感应电流，就好像水中的旋涡一样，这种现象称为涡流现象．导体的外周长越长，交变磁场的频率越高，涡流就越大．

2．涡流热效应的应用为高频感应炉冶炼金属、电磁灶等涡流磁效应的应用为金属探测器．

3．当导体在磁场中运动时，导体中产生的涡流与磁场相互作用产生一个动态阻尼力，从而提供制动力矩，这种制动方式常应用于电表的阻尼制动、高速机车制动的涡流闸等．

4．下列做法中可能产生涡流的是( )

A．把金属块放在匀强磁场中

B．让金属块在匀强磁场中匀速运动

C．让金属块在匀强磁场中做变速运动

D．把金属块放在变化的磁场中

答案 D

解析 涡流就是整个金属块中产生的感应电流，所以产生涡流的条件就是在金属块中产生感应电流的条件，即穿过金属块的磁通量发生变化．而A、B、C中磁通量不变化，所以A、B、C错误；把金属块放在变化的磁场中时，穿过金属块的磁通量发生了变化，有涡流产生，所以D项正确．

5．(双选)磁电式仪表的线圈通常用铝框当骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是( )

A．防止涡流而设计的 B．利用涡流而设计的

C．起电磁阻尼的作用 D．起电磁驱动的作用

答案 BC

解析 线圈通电后，在安培力作用下发生转动，铝框随之转动，并切割磁感线产生感应电流，就是涡流．涡流阻碍线圈的转动，使线圈偏转后较快停下来．所以，这样做的目的是利用涡流来起电磁阻尼的作用．

6．如图1所示，在光滑绝缘水平面上，有一铝质圆形金属球以一定的初速度通过有界匀强磁场，则从球开始进入磁场到完全穿出磁场过程中(磁场宽度大于金属球的直径)，则小球(

)

图1

A．整个过程匀速运动

B．进入磁场过程中球做减速运动，穿出磁场过程中做加速运动

C．整个过程都做匀减速运动

....

.... 第10节实验：测定电池的电动势和内阻

一、实验目的

1．知道伏安法测量电源电动势和内阻的实验原理，进一步理解电源路端电压随电流变化的关系。

2．学会根据图像合理外推进行数据处理的方法。

3．尝试进行电源电动势和内电阻测量误差的分析，了解测量中减小误差的办法。

二、实验原理

实验电路如图所示，根据闭合电路的欧姆定律，改变R的阻值，测出两组U、I的值，根据闭合电路欧姆定律可列出两个方程：

E＝U1＋I1r和E＝U2＋I2r，

联立可解出E、r的值。

三、实验器材

待测电池一节，电流表(0～0.6 A)、电压表(0～3 V)各一块，滑动变阻器一只，开关一只，导线若干。

四、实验步骤

1．确定电流表、电压表的量程，按实验电路图连接好实物电路，并将滑动变阻器的滑片移到使接入电路的阻值为最大值的一端。

2．闭合开关S，接通电路，将滑动变阻器的滑片由一端向另一端移动，从电流表有明显读数开始，记录一组电流表、电压表读数。

3．同样的方法，依次记录多组U、I值。

4．断开开关S，拆除电路。

5．以U为纵轴，I为横轴，将记录的电压、电流标在坐标图上，过这些点作一条直线，根据纵轴截距求出电动势，根据斜率大小求出内电阻。

五、数据处理

为减小测量误差，本实验常选用以下两种数据处理方法：

1．公式法

利用依次记录的多组数据(一般6组)，分别记录如表所示： ....

.... 实验序号 1 2 3 4 5 6

I/A I1 I2 I3 I4 I5 I6

U外/V U1 U2 U3 U4 U5 U6

分别将1、4组，2、5组，3、6组联立方程组解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它们的平均值

E＝E1＋E2＋E33，r＝r1＋r2＋r33作为测量结果。

2．图像法

把测出的多组U、I 值，在U-I 图中描点画图像，使U-I 图像的直线经过大多数坐标点或使各坐标点大致分布在直线的两侧，如图所示，由U＝E－Ir 可知：

第1节电子的发现

1．英国物理学家汤姆孙发现了电子。

2．组成阴极射线的粒子——电子。

3．密立根通过“油滴实验”精确测定了电子电荷量。

4．密立根实验发现：电荷是量子化的，即任何带电体的电荷只能是e的整数倍。

一、阴极射线

1．实验装置：如图18-1-1所示真空玻璃管中K是金属板制成的阴极，A是金属环制成的阳极；把它们分别连在感应圈的负极和正极上。

图18-1-1

2．实验现象：玻璃壁上出现淡淡的荧光及管中物体在玻璃壁上的影。

3．阴极射线：荧光是由于玻璃受到阴极发出的某种射线的撞击而引起的，这种射线被命名为阴极射线。

二、电子的发现

1．汤姆孙的探究

(1)让阴极射线分别通过电场和磁场，根据偏转情况，证明它是B(A.带正电 B．带负电)的粒子流并求出了它的比荷。 (2)换用不同材料的阴极做实验，所得比荷的数值都相同。证明这种粒子是构成各种物质的共有成分。

(3)进一步研究新现象，不论是由于正离子的轰击，紫外光的照射，金属受热还是放射性物质的自发辐射，都能发射同样的带电粒子——电子。由此可见，电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元。

2．密立根“油滴实验”

(1)精确测定电子电荷。

(2)电荷是量子化的。

3．电子的有关常量

1．自主思考——判一判

(1)玻璃壁上出现的淡淡荧光就是阴极射线。(×)

(2)玻璃壁上出现的影是玻璃受到阴极射线的撞击而产生的。(×)

(3)阴极射线在真空中沿直线传播。(√)

(4)英国物理学家汤姆孙认为阴极射线是一种电磁辐射。(×)

(5)组成阴极射线的粒子是电子。(√)

(6)电子是原子的组成部分，电子电荷量可以取任意数值。(×)

2．合作探究——议一议

气体放电管中的气体为什么会导电？

提示：气体分子内部有电荷，正电荷和负电荷的数量相等，对外呈电中性，当分子处于电场中时，正电荷和负电荷受电场力的方向相反，电场很强时正、负电荷被“撕”开，于是出现了等量的正、负电荷，在电场力作用下做定向运动，气体就导电了。

第2讲 液体

[目标定位] 1.了解液体表面张力现象.2.能解释液体表面张力产生的缘由.3.了解液体的微观结构，了解浸润和不浸润现象.4.知道液晶的特点及其应用.

一、液体的微观结构和表面张力

1．液体分子之间的距离很小，不易被压缩．

2．液体分子的热运动虽然与固体分子类似，但无长期固定的平衡位置，可在液体中移动，因而显示出流淌性，且集中比固体快．

3．在液体内部，分子间距离在r0左右，在表面层，分子比较稀疏，分子间距大于r0，因此分子间的作用表现为相互吸引．液面各部分间的相互吸引力叫做表面张力．

二、浸润和不浸润及毛细现象

1．浸润：一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上．这种现象叫做浸润．

2．不浸润：一种液体不会润湿某种固体也就不会附着在固体上．这种现象叫做不浸润．

3．浸润液体在细管中上升的现象，以及不浸润液体在细管中下降的现象，称为毛细现象．

4．试验和理论分析都表明，对于肯定的液体和肯定材质的管壁，管的内径越细，液体所能达到的高度越高．

三、液晶

1．液晶的概念：像液体一样具有流淌性，其光学性质与某些晶体相像，具有各向异性的有机化合物，称为液晶．

2．液晶分子的微观结构

某个方向分子排列整齐有规章，另一方向分子排列杂乱无章．

3．液晶的用途

液晶可以用作显示元件，在生物医学、电子工业、航空工业中都有重要应用．

一、液体的微观结构及表面张力

1．液体的微观结构与宏观特性：

液体中的分子密集排列在一起，所以液体具有肯定的体积．液体之间的分子作用力比固体分子间的作用力要小，所以液体没有固定的外形，具有流淌性．分子的移动比固体分子简洁，所以集中比固体要快．

2．液体表面张力的成因分析：

(1)由于蒸发觉象，液体表面分子分布比内部分子稀疏，因而分子力表现为引力． (2)表面层分子之间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面形成一层绷紧的膜．

(3)表面张力的方向和液面相切，垂直于液面上的各条分界线，如图1所示．