2012年上海市高中学业水平考试之物理实验操作考试(完整版)

2012 年学业水平考试 物理实验操作考试 一、操作实验 传统实验： DIS 实验： 实验 1：互成角度的共点力的合成 实验 4：用 DIS 研究匀速直线运动。 实验 2：多用表的使用 实验 5：用 DIS 测平均速度 实验 3：研究感应电流的产生条件 实验 6：用 DIS 测加速度 实验 8：用 DIS 研究通电螺线管内磁感应强度 实验 7：用 DIS 研究气体压强与体积的关系 二：分组： 小组 实验 实验仪器设备和材料 实验仪器设备的初设状态 实验一： 用 DIS 研究 通电螺线管 内的磁感应 强度 长螺线管 1 个，稳压电源 1 个，滑动变阻器 1 个，导线 3 根， 计算机 1 台，数据采集器 1 个， 磁传感器（整个探管上至少标有 10 个等间距刻度）1 个，相应的 连接线。 （1）计算机、数据采集器、磁传感器三者 已连接； （2）计算机显示本实验的界面； （3）长螺线管、稳压电源、滑动变阻器三 者已连接。 A 组 实验二： 互成角度的 共点力的合 成 图板 1 块，图钉 4 只，橡皮筋 1 根（附有 2 个小绳圈） ，弹簧测力 计 2 个，带刻度的三角板 1 副。 （1）在图板上固定实验用纸； （2）橡皮筋的一端已用图钉固定在“参考 固定点”上（根据橡皮筋的长度可适当调 整固定点的位置） ； （3）一个弹簧测力计指针设置于非零位置。 实验一： 用 DIS 研究 气体的压强 与体积的关 系 注射器 1 个，计算机 1 台，数据 采集器 1 个，压强传感器 1 个， 相应的连接线。 （1）在大气压下，将注射器的活塞定在约 12mL 的位置； （2）计算机、数据采集器、压强传感器与 注射器四者已连接； （3）监考教师依次输入 12mL、11mL、10mL 、9mL 四个体积值， 并采集对应的压强值； （4）计算机显示本实验界面（已含四组数 据） 。B 组 实验二： 多用表的使 用 多用表（建议用 MF30 型）1 个， 1 号碱性干电池 2 节（装在电池盒 内组成串联电池组） ，定值电阻 （10 欧，电阻值用橡皮胶布贴盖） 1 个，导线 4 根（其中 2 根导线带 鳄鱼夹） 。 （1）电池、电键和定值电阻已按图连接； （2）断口处的导线均带鳄鱼夹（便于和多 用表表笔连接） ，并夹在一起。 实验一： 用 DIS 研究 加速度与力、 质量的关系 带滑轮的轨道 1 个，小车 （质量已知）1 辆，钩码 1 组（或 用其他类似器材替代） ，配重片 2 个，细绳 1 根，计算机 1 台，数 据采集器 1 个，位移传感器 1 个， 相应的连接线。 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。 （1）计算机、数据采集器、位移传感器三 者已连接，小车与轨道安装完毕； （2）计算机显示本实验界面。 C 组 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、F 2（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、F 2 和合力 F 矢量的有向线 段，以分力 F1、F 2 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。 4 画力的图示，要选用恰当的单位长度，做力的合成图时，应将图精良画大些。 5 实验总有误差。直接测出的力 F 和用平行四边形法则求出的合力 F不可能重合， 但在误差范围内可认为重合。 实验二：多用电表的使用 一 多用表测电阻 实验目的：利用多用表测量电阻值 实验原理：欧姆表电路中，电流与电阻值一一对应。 实验器材：多用表、待测电阻 实验步骤： 1) 选挡：根据待测电阻的估计值，用选择开关选好适当的倍率。 2) 调零：将红黑表笔相互接触，进行欧姆表调零。通过调节调零旋钮，使指针对准 满偏电流处，此即为欧姆表零刻度处。 3) 测量、读数：用两表笔分别接触待测电阻两端，将从刻度盘上读数，得到的待测 电阻的阻值： 读数倍率。如指针偏转角度太大或太小，则需要改变 倍率后，重新调零再次测量。 4) 复位：测量结束后，拔出表笔，并将选择开关旋至“”或交流电压最大处。 注意事项： 1) 测量电阻时，要注意当待测电阻与电路断开。 2) 测量时量表笔不要与手接触。 二 多用表测电流、电压 实验目的：利用多用表测量电路中的电流和用电器两端的电压。 实验原理：利用串联电路中电流处处相等，个并联支路两端电压相等。 实验器材：多用表、电源、电阻 R、导线。 实验步骤： 1) 按右图连接电路， 2) 测电压 选挡、调零：将多用表的红黑表笔分别插入“” 、 “” 插孔，选择开关旋至直流电压档（测前要 调零） 。 测量、读数：，利用红黑表笔将多用表与待测电阻并联，读出此时的电压值。 3) 测电流： 选挡、调零：断开开关，并将电阻 R 与开关间导线拆开；将多用表选择开关调 至直流电压档（换挡要调零） 。 测量、读数：利用红黑表笔将多用表串联在电路，闭合开关，读出电路中的电 流值。 4) 复位： 注意事项： 1) 开始实验前，滑动变阻器阻值应调至最大，实验中再慢慢减小，但要注意不要让 小灯泡两端的电压超过小灯泡的额定电压，以免照成器材损坏。 2) 在测量电流或电压时，要让电流从多用表的红表笔流入，黑表笔流出。 3) 测量电流时若读数太小，则应适当改变量程，使指针发生叫明显偏转，以减小读 数误差。 实验三：研究感应电流产生的条件 实验目的： 探究感应电流的产生条件 实验器材： 条形磁铁、灵敏电流计、线圈 A 和线圈 B、滑动变阻器、电源、开关、导线等。 实验步骤： 1) 将灵敏电流计和线圈 B 按右图 1 连接成闭合回路。用条 形磁铁在线圈插入或拔出，观察灵敏电流计指针是否偏 转及其规律。 2) 按右图 2 连接电路，用线圈 A 代替条形磁铁，闭合开关 后 A 在线圈 B 中插入或拔出，观察灵敏电流计的指针是 否偏转及其规律。 3) 在图 2 电路中，线圈 A 放在线圈 B 中不动，闭合或断开 电建，观察灵敏电流计的指针是否偏转及其 规律。 4) 在图 2 中，线圈 A 仍放入线圈 B 中不动，改 变滑动变阻器的电阻大小，再观察灵敏电流 计指针是否偏转及其规律。 5) 得出实验结论： 实验结论： 当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，回路中就会产生感应电流。 实验四：用 DIS 研究加速度与力的关系、加速度与质量的关系 实验目的： 研究物体在质量一定的情况下，加速度与所受力之间的联系 研究物体在所受力一定的情况下，加速度与质量之间的关系 实验器材： DIS（位移传感器、数据采集器、计算机等） 、带滑轮的力学轨道、细绳、小车、钩码、 小车配重片、天平、支架等。 实验装置： 实验步骤： 实验 1：研究小车在质量一定的情况下，加速度与受力的关系 DIS 连接：将位移传感器的发射器固定在小车上，接收器固定在力学轨道的高端。 调整接收器、发射器的位置，使其基本正对。将接收器与数据采集器相连，数据采集器与 计算机相连，构成 DIS 实验系统。 进行摩擦力平衡调整。步骤如下： a、双击 图标，打开DAS程序，等待传感器自动连接，待 变成 ， 传感器就连接成功了。单击“新课改实验”，双击实验条目“用DIS求加速度”， 进入实验界面。 b、将小车放到斜面上， 打开位移传感器发射器 电源开关，点击“ ”，轻推小车 开始运动，测量小车的 加速度。当加速度接近 零时，可以认为小车重 力沿斜面的分力已与小 车和轨道之间的摩擦力 平衡，见（图）。 c、如果加速度与 0 相差较大，则调节轨道的倾角，再次测量，直至达到要求。 d、点击退出，退出“用DIS求加速度”。 返回软件主界面，点击实验条目“研究加速度与力的关系” 。 将细绳的一段栓在小车上，另一段通过滑轮拴在钩码上。 在窗口下方的表格内输入小车的质量及拉力数值(等于钩码的重力)。 将小车放到轨道上，点击“开始记录” ，释放小车，数据采集完，点击“停止记录” 点击“选择区域” ，选择需要研究的一段 v-t 图线。此时软件窗口下方的表格中将 自动显示该段 v-t 图线对应的加速度。 保持小车质量不变，改变拉力，重做实验，可得到另几组数据，记录在表格中。 F/N a/ms-2 处理实验数据，画出 a-F 图线，归纳得出结论。 实验结论；_. 实验五：用 DIS 研究气体的压强和体积的关系 实验目的： 研究一定质量的气体， 在温度不变时，压强与体积的关系 实验原理： 玻意耳定律 实验器材： 数据采集器、计算机、压强传感器，注射器 实验装置； 实验步骤： 双击 图标，打开DAS程序，等待传感器自动连接，待 变成 ， 传感器就连接成功了。单击“新课改实验”，双击实验条目“用DIS研究气体压强与体积的 关系”，进入实验界面。 将压强传感器接入数据采集器。 把注射器活塞置于初始位置（一般选30-40ml处，这样气体体积变化可以较大,并将 注射器与压强传感器前端软管紧密连接，确保其气密性。 （3）点击“ ”，观察压强传感器实时测得的大气压强值 （4）在软件窗口下方的表格中输入活塞初始位置对应的气体体积值。点击“记录数据” ，记录下此刻的压强值。 （5）改变注射器活塞的位置使气体体积发生变化，将变化后的体积值输入到表格中， 当气压值稳定时，点击“记录数据”，记录下此刻的压强值。 （6）重复步骤5，得到多组数据。点击“ ”按钮。 （7）点击“ P-V 绘图”，根据已有数据在P-V坐标系中描点。点击“图形拟合”，得到 p、 V 有反比关系（图1）。 （8）点击“ P-1/V 绘图” ，绘出“压强-体积倒数”关系图 线。点击“图形拟合”，得到 p、1/ V 有正比关系（图2） 注意事项： 实验时要求气体的质量 保持不变，要注意注射器与压 强传感器连接时的密闭性，实 验过程中不能拔出针筒。实验 前，先把针筒拉到一定体积再接上压强传感器； 为保持气体的温度不变，不能用手握住注射器，同时拉动活塞时应缓慢。 实验六：用 DIS 研究通电螺线管的磁感应强度 实验目的： 测定通电螺线管内部的磁感应强度 实验器材： 长螺线管、直尺、导线、滑动变阻器、电源、DIS（磁传感器、数据采集器、计算机 等） 。 实验装置： 实验步骤： 1) 将磁传感器接入数据采集器。将磁传感器探管前沿置于距离螺线管中心为 4cm 处， 点按传感器置零按钮，进行较零。把线圈接入 3V 直流电源（不要接通）。 2) 双击 图标，打开 DAS 程序，等待传感器自动连接，待 变成 ， 传感器就连接成功了