扈之麟高考物理讲座2——实验.pdf

8验证动量守恒定律 7探究单摆的运动 用单摆 测定重力加速度 6验证机械能守恒定律 5探究动能定理 4验证牛顿运动定律 3验证力的平行四边形定则 2探究弹力和弹簧伸长的关 系 1研究匀变速直线运动 8验证动量守恒定律 7探究单摆的运动 用单摆 测定重力加速度 6验证机械能守恒定律 5探究动能定理 4验证牛顿运动定律 3验证力的平行四边形定则 2探究弹力和弹簧伸长的关 系 1研究匀变速直线运动要求知道有效数字的概 念 会用有效数字表达 直接测量的结果 间接 测量的有效数字运算不 做要求 要求知道有效数字的概 念 会用有效数字表达 直接测量的结果 间接 测量的有效数字运算不 做要求 带有一位不可靠数字的近似数 字叫做有效数字有效数字 significant figure 例如13 3mm是三位 有效数字 改写成1 33cm或 0 0133m仍然是三位有效数字 摘抄于课本第一册 力学实验简介力学实验简介 练习使用多用电表 测定电源的电动势和内阻 描绘小电珠的伏安特性曲线 测定金属的电阻率 同时练习使用螺旋测微器 练习使用多用电表 测定电源的电动势和内阻 描绘小电珠的伏安特性曲线 测定金属的电阻率 同时练习使用螺旋测微器 用多用电表探索黑箱内的电学元件 练习使用示波器 等势线的描绘 电流表改装为电压表 用多用电表探索黑箱内的电学元件 练习使用示波器 等势线的描绘 电流表改装为电压表 电学实验简介电学实验简介电学实验简介电学实验简介 从下表中选出适当的实验器材 设计一电路来测 量电流表 从下表中选出适当的实验器材 设计一电路来测 量电流表A1的内阻 要求的内阻 要求方法简捷方法简捷 有尽可能高的测 量精度 有尽可能高的测 量精度 并能测得 并能测得多组数据多组数据 1 在虚线方框中画出电路图 标明所用器材的代号 在虚线方框中画出电路图 标明所用器材的代号 2 若选测量数据中的一组来计算 则所用的表达式 为 若选测量数据中的一组来计算 则所用的表达式 为 式中各符号的意义是 器材规格 电流表 式中各符号的意义是 器材规格 电流表A1量程量程10mA 内阻内阻r1待测 约待测 约40 电流表 电流表A2量程量程500 A 内阻内阻r2 750 电压表 电压表V量程量程10v 内阻内阻r3 10k 电阻 电阻R1阻值约为阻值约为100 作保护电阻用 滑动变阻器 作保护电阻用 滑动变阻器R2总阻值约为总阻值约为50 电池 电池E电动势电动势1 5V内阻很小 电鍵 内阻很小 电鍵K 导线若干 导线若干 例例25 一直流电压表 量程为一直流电压表 量程为1 V 内阻为 内阻为1 000 现将一阻 值为 现将一阻 值为5000 7000 之间的固定电阻 之间的固定电阻R1与此电压表串 联 以扩大电压表的量程 与此电压表串 联 以扩大电压表的量程 为求得扩大后量程的准确 值 再给定一直流电源 电动势 为求得扩大后量程的准确 值 再给定一直流电源 电动势E为为6 7 V 内阻可忽 略不计 一阻值 内阻可忽 略不计 一阻值R2 2000 的固定电阻 两个单刀 开关 的固定电阻 两个单刀 开关S1 S2及若干线及若干线 1 为达到上述目的 将答题卡上对应的图连成一 个完整的实验电路图 为达到上述目的 将答题卡上对应的图连成一 个完整的实验电路图 2 连线完成以后 当 连线完成以后 当S1与与S2 均闭合时 电压表的示数为均闭合时 电压表的示数为0 90 V 当 当S1闭合 闭合 S2断开时 电压 表的示数为 断开时 电压 表的示数为0 70 V 由此可以计 算出改装后电压表的量程为 由此可以计 算出改装后电压表的量程为 V 电源电动势为 电源电动势为V 例例26 2 硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件 某同学用 题 硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件 某同学用 题22图图2所示电路所示电路探究探究硅光电池硅光电池的的路端电压路端电压U与总电流与总电流I的关系的关系 图中 图中R0为已知定值电阻 电压表视为理想电压表 请根据题 为已知定值电阻 电压表视为理想电压表 请根据题22图图2 用笔画线代替导线将题 用笔画线代替导线将题22图图3中的实验器材 连接成实验电路 若电压表 中的实验器材 连接成实验电路 若电压表V2的读数为的读数为U0 则 则I 实验一 用一定强度的光照射硅光电池 调节滑动变阻器 通过测量得到该电池的 实验一 用一定强度的光照射硅光电池 调节滑动变阻器 通过测量得到该电池的 U I曲线曲线a 见题 见题22图图4 由此可知电池 内阻 由此可知电池 内阻 填 填 是是 或或 不是不是 常数 短路电流为 常数 短路电流为mA 电 动势为 电 动势为V 实验二 减小实验一中光的强度 重复实验 测得 实验二 减小实验一中光的强度 重复实验 测得U I曲线曲线b 见题 见题22 图图4 当滑动变阻器的电阻为某值时 若实验一中的路端电压为 当滑动变阻器的电阻为某值时 若实验一中的路端电压为1 5V 则 实验二中外电路消耗的电功率 为 则 实验二中外电路消耗的电功率 为mW 计算结果保留两位有效数字 计算结果保留两位有效数字 例例27 1 2两点间励磁 线圈中电流大于 两点间励磁 线圈中电流大于 50mA时 电磁 铁吸合铁片 弹 簧片和触点分 离 时 电磁 铁吸合铁片 弹 簧片和触点分 离 3 4断开 电流小于 断开 电流小于50mA 时 时 3 4接通 接通 当当1 2两端所加 电压上升至 两端所加 电压上升至2V 时 控制开关自 动启动照明系统 时 控制开关自 动启动照明系统 照明电路照明电路 控制开关控制开关 1 2 43 例例28 学思知行高端课堂物理讲义主讲 扈之霖 例例29测量电源 测量电源B的电动势的电动势E及内阻及内阻r E约为约为4 5V r约为约为 1 5 器材 量程 器材 量程3V的理想电压表 量程的理想电压表 量程0 5A的电 流表 具有一定内阻 固定电阻 的电 流表 具有一定内阻 固定电阻R 4 滑线变阻器 滑线变阻器 R 电键 电键K 导线若干 导线若干 1画出实验电路原理图 图中各元件需用题目中给出的 符号或字母标出 画出实验电路原理图 图中各元件需用题目中给出的 符号或字母标出 2实验中 当电流表读数为实验中 当电流表读数为I1时 电压 表读数为 时 电压 表读数为U1 当电流表读数为 当电流表读数为I2时 电压表读数为时 电压表读数为U2 则可以求出 则可以求出E r 用 用I1 I2 U1 U2 及及R表示 图中 表示 图中R为已知电阻 为已知电阻 Rx为待测电阻 为待测电阻 K 为单刀单 掷开关 为单刀单 掷开关 K 为单刀双掷开 关 为单刀双掷开 关 V为电压表 内阻极 大 为电压表 内阻极 大 E为电源 内阻不 可忽略 现用图中电路测 量电动势 及电阻 为电源 内阻不 可忽略 现用图中电路测 量电动势 及电阻Rx 1 写出操作步骤 写出操作步骤 2 由由R及 测得的量 可得 及 测得的量 可得 Rx 例例30 l 设计一个可以测量磁场中该磁敏电阻阻值的电路设计一个可以测量磁场中该磁敏电阻阻值的电路 在 图 在 图2的虚线框内画出实验电路原理图 磁敏电阻及所处 磁场已给出 待测磁场磁感应强度大小约为 的虚线框内画出实验电路原理图 磁敏电阻及所处 磁场已给出 待测磁场磁感应强度大小约为0 6 1 0T 不考虑磁场对电路其它部分的影响 要求误差较小 提供的器材如下 不考虑磁场对电路其它部分的影响 要求误差较小 提供的器材如下 2007年诺贝尔物理学奖授予了 两位发现 年诺贝尔物理学奖授予了 两位发现 巨磁电阻巨磁电阻 效应的物理学家 材料的电阻随磁场的增加而增大的现 象称为磁阻效应 利用这种效应可以 测量磁感应强度 若图 效应的物理学家 材料的电阻随磁场的增加而增大的现 象称为磁阻效应 利用这种效应可以 测量磁感应强度 若图1为某磁敏电阻在室温下的电阻一 磁感应强度特性曲线 其中 为某磁敏电阻在室温下的电阻一 磁感应强度特性曲线 其中RB RO分 别表示有 无磁场时磁敏电阻的阻值 为了测量磁感应强度 分 别表示有 无磁场时磁敏电阻的阻值 为了测量磁感应强度B 需先测量磁敏 电阻处于磁场中的电阻值 需先测量磁敏 电阻处于磁场中的电阻值RB 请按要 求完成下列实验 请按要 求完成下列实验 例例31 A 磁敏电阻 无磁场时阻值 磁敏电阻 无磁场时阻值Ro 150 B 滑动变阻器 滑动变阻器R 全电阻约 全电阻约20 C 电流表 量程 电流表 量程2 5mA 内阻约 内阻约30 D 电压表 量程 电压表 量程3v 内阻约 内阻约3k E 直流电源 直流电源E电动势电动势3v 内阻不计 内阻不计 F 开关 开关S 导线若千 导线若千 2 正确接线后 将磁敏电阻 置人待测磁场中 测量数据如下表 根据上表可求出磁敏电阻的测量值 正确接线后 将磁敏电阻 置人待测磁场中 测量数据如下表 根据上表可求出磁敏电阻的测量值RB 结合 图 结合 图l 可知待测磁场的磁感应强度可知待测磁场的磁感应强度B T 3 试结合图试结合图l 简要回答 磁感应强度简要回答 磁感应强度B 在在0 0 2T 和和0 4 1 0T 范围内磁敏电阻阻值的变化规律有何不同 范围内磁敏电阻阻值的变化规律有何不同 4 某同学查阅相关资料时看到了图某同学查阅相关资料时看到了图3 所示的磁敏电阻在 一定温度下的电阻 所示的磁敏电阻在 一定温度下的电阻 磁感应强度特性曲线 关于纵轴对 称 由图线可以得到什么结论 磁感应强度特性曲线 关于纵轴对 称 由图线可以得到什么结论 新图 象分 新图 象分 AR S3 Rx S1 R S2 电源电源 x x G R R s2 s1 x R V A E r x 学思知行高端课堂物理讲义主讲 扈之霖 x x x x bkxy r I ER 1 bkxy rR EI 11 r 0 9 E 2 9 r 2 37 E 2 86 青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充 电 为路灯提供电能 用光敏电阻作为传感器控制路 灯电路的开关 实现自动控制 光敏电阻的阻值随照 射光的强弱而变化 作为简化模型 可以近似认为 照射光较强 如白天 时电阻几乎为 青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充 电 为路灯提供电能 用光敏电阻作为传感器控制路 灯电路的开关 实现自动控制 光敏电阻的阻值随照 射光的强弱而变化 作为简化模型 可以近似认为 照射光较强 如白天 时电阻几乎为0 照射光较弱 如黑天 时电阻接近于无穷大 利用光敏电阻作为 传感器 借助电磁开关 可以实现路灯自动在白天关 闭 黑天打开 电磁开关的内部结构如图所示 照射光较弱 如黑天 时电阻接近于无穷大 利用光敏电阻作为 传感器 借助电磁开关 可以实现路灯自动在白天关 闭 黑天打开 电磁开关的内部结构如图所示 1 2 两接线柱之间是励磁线圈 两接线柱之间是励磁线圈 3 4两接线柱分别与弹簧 片和触点连接 当励磁线圈中电流大于 两接线柱分别与弹簧 片和触点连接 当励磁线圈中电流大于50mA时 电 磁铁吸合铁片 弹簧片和触点分离 时 电 磁铁吸合铁片 弹簧片和触点分离 3 4断开 电流 小于 断开 电流 小于50mA时 时 3 4接通 励磁线圈中 允许通过的最大电流为 接通 励磁线圈中 允许通过的最大电流为100mA 利用 以下器材设计一个自动控制路灯的电路 画出电路原理图 利用 以下器材设计一个自动控制路灯的电路 画出电路原理图 例例32 利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路 画出 电路原理图 光敏电阻 利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路 画出 电路原理图 光敏电阻R1 符号见下 灯泡符号见下 灯泡L 额定功 率 额定功 率40W 额定电压 额定电压36V 符号 保护电阻 符号 保护电阻 符号符号R2 电磁 开关符号见下 蓄电池 电磁 开关符号见下 蓄电池E 电压 电压36V 内阻很小 开 关 内阻很小 开 关S 导线若干 回答下列问题 如果励磁线圈的电阻为 导线若干 回答下列问题 如果励磁线圈的电阻为200 励磁线圈允许加的最 大电压为 励磁线圈允许加的最 大电压为V 保护电阻的阻值范围为 保护电阻的阻值范围为 在有些应用电磁开关的场合 为了安全 往往需要在 电磁铁吸合铁片时 接线柱 在有些应用电磁开关的场合 为了安全 往往需要在 电磁铁吸合铁片时 接线柱3 4之间从断开变为接通 为此 电磁开关内部结构应如何改造 请结合本题中 电磁开关内部结构图说明 答 之间从断开变为接通 为此 电磁开关内部结构应如何改造 请结合本题中 电磁开关内部结构图说明 答 任意举出一个其它的电磁铁应用的例子 答 任意举出一个其它的电磁铁应用的例子 答 R1 光敏 电阻 光敏 电阻 电磁 开关 电磁 开关 2 硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件 某同学用 题 硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件 某同学用 题22图图2所示电路所示电路探究探究硅光电池硅光电池的的路端电压路端电压U与总电流与总电流I的关系的关系 图中 图中R0为已知定值电阻 电压表视为理想电压表 请根据题 为已知定值电阻 电压表视为理想电压表 请根据题22图图2 用笔画线代替导线将题 用笔画线代替导线将题22图图3中的实验器材 连接成实验电路 若电压表 中的实验器材 连接成实验电路 若电压表V2的读数为的读数为U0 则 则I 实验一 用一定强度的光照射硅光电池 调节滑动变阻器 通过测量得到该电池的 实验一 用一定强度的光照射硅光电池 调节滑动变阻器 通过测量得到该电池的 U I曲线曲线a 见题 见题22图图4 由此可知电池 内阻 由此可知电池 内阻 填 填 是是 或或 不是不是 常数 短路电流为 常数 短路电流为mA 电 动势为 电 动势为V 实验二 减小实验一中光的强度 重复实验 测得 实验二 减小实验一中光的强度 重复实验 测得U I曲线曲线b 见题 见题22 图图4 当滑动变阻器的电阻为某值时 若实验一中的路端电压为 当滑动变阻器的电阻为某值时 若实验一中的路端电压为1 5V 则 实验二中外电路消耗的电功率 为 则 实验二中外电路消耗的电功率 为mW 计算结果保留两位有效数字 计算结果保留两位有效数字 例例33 如图为如图为 用用DIS 位移传感器 数据采集器 计算机 研究加速 度和力的关系 位移传感器 数据采集器 计算机 研究加速 度和力的关系 的实验装置 的实验装置 1 在该实验中必须采用控制变量法 应保持 在该实验中必须采用控制变量法 应保持 不变 用钩 码所受的重力作为 不变 用钩 码所受的重力作为 用 用DIS测小车的加速度 测小车的加速度 2 改变所挂钩码的数量 多次重复测量 在某次实验中根据 测得的多组数据可画出 改变所挂钩码的数量 多次重复测量 在某次实验中根据 测得的多组数据可画出a F关系图线 如图所示 分析此图线的 关系图线 如图所示 分析此图线的OA段可得出的实验结论是段可得出的实验结论是 单选题 此图线的 单选题 此图线的AB段明显偏离直线 造成此误差的主要 原因是 段明显偏离直线 造成此误差的主要 原因是 A小车与轨道之间存在摩擦小车与轨道之间存在摩擦B导轨保持了水平状态导轨保持了水平状态 C所挂钩码的总质量太大所挂钩码的总质量太大D所用小车的质量太大所用小车的质量太大 例例34 学思知行高端课堂物理讲义主讲 扈之霖 将滑块从 将滑块从A点静止释放 由光电计时器读出滑块的 挡光时间 点静止释放 由光电计时器读出滑块的 挡光时间t1 重复步骤 重复步骤 数次 并求挡光时间的 平均值 利用所测数据求出摩擦力 数次 并求挡光时间的 平均值 利用所测数据求出摩擦力f和斜面倾角 的余弦值 和斜面倾角 的余弦值cos 多次改变斜面的倾角 重复实 验步骤 多次改变斜面的倾角 重复实 验步骤 做出 做出f cos 关系曲线 关系曲线 某同学为了探究物体在斜面上的 运动时摩擦力与斜面倾角的关 系 设计实验装置如图 长直平 板一端放在水平桌面上 另一端 架在一物块上 在平板上标出 某同学为了探究物体在斜面上的 运动时摩擦力与斜面倾角的关 系 设计实验装置如图 长直平 板一端放在水平桌面上 另一端 架在一物块上 在平板上标出A B两点 两点 B点处放置一光电门 用 光电计时器记录滑块通过光电门 时挡光的时间 实验步骤如下 点处放置一光电门 用 光电计时器记录滑块通过光电门 时挡光的时间 实验步骤如下 用游标卡尺测量滑 块的挡光长度 用游标卡尺测量滑 块的挡光长度d 用天 平测量滑块的质量 用天 平测量滑块的质量m 用直尺测量 用直尺测量AB之间 的距离 之间 的距离s A点到水平 桌面的垂直距离 点到水平 桌面的垂直距离h1 B 点到水平桌面的垂直 距离 点到水平桌面的垂直 距离h2 例例35 试验小组利用拉力传感器和速度 传感器探究 试验小组利用拉力传感器和速度 传感器探究