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一.教材上的实验:. (一)传统实验和类传统实验:. 完全相同的:. 1* .研究共点力的合成。. 2 .研究固定转动轴物体的平衡条件。. 3 .用单摆测重力加速度。. 4 .用多用表测电阻、电流和电压。. 5 .研究感应电流产生的条件。. 复习内容:. 实验目的:. 实验原理:. 实验器材:. 数据记录:. 数据处理:. 误差分析:. 实验步骤:. 实验结果:. 研究共点力的合成:. 实验目的:研究合力与两个分力的关系。. 实验原理:如何显示力的作用效果,如何保证一个力作用与两个力作用等效。.
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一.教材上的实验: (一)传统实验和类传统实验: 完全相同的: 1*.研究共点力的合成。 2.研究固定转动轴物体的平衡条件。 3.用单摆测重力加速度。 4.用多用表测电阻、电流和电压。 5.研究感应电流产生的条件。
复习内容: 实验目的: 实验原理: 实验器材: 数据记录: 数据处理: 误差分析: 实验步骤: 实验结果:
研究共点力的合成: 实验目的:研究合力与两个分力的关系。 实验原理:如何显示力的作用效果,如何保证一个力作用与两个力作用等效。 实验器材:两个弹簧秤、带绳套的橡皮筋、图板、图钉、白纸、刻度尺、量角器。 数据记录:结点伸长到的位置,合力与两分力的大小与方向。 数据处理:用相同标度作出两个分力与合力F,用平行四边形定则作出两个分力的合力F’,再比较F和F’。
A O 1、弹簧测力计 (1)使用前先将测力计的指针调好零位,再将两个测力计的挂钩勾在一起,向相反方向拉,如果两个示数相同方可使用。 (2)实验时,不得使合力大于量程,读数时,应准确到最小分度。 2、实验中的两只细绳套不要太短,要使测力计的弹簧与细绳套在同一直线上,弹簧秤细绳、橡皮条都应与木板平行 3、在同一次实验中,使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同。 4、)在同一次实验中,画力的图示选定的标度要相同,并且要恰当选定标度,使力的图示稍大一些。
使结点仍拉 到位置O, 注意事项:弹簧秤水平放时调零,弹簧秤与细线平行与木板平行。 实验步骤: 1.用两个弹簧秤互成角度地拉绳套,使橡皮筋伸长到一定的位置, 记下结点的位置O, 画出两绳套的方向,记录两弹簧秤示数F1和F2, 2.用一个弹簧秤将橡皮筋拉伸, 画出绳套方向,记录弹簧秤示数F, 3.用相同标度作出F1、F2与合力F, 以F1和F2为邻边作出平行四边形,得到其对角线F’,看F’和F是否完全重合,
4.改变两力的夹角再做几次。 实验结果: 在误差范围内力的合成符合平行四边形定则。 复习方法: 抓关键词。 边听边记,边听边练。
图4 在“用DIS研究加速度与质量的关系”实验中。小车的总质量为M,钩码质量为m。用mg作为小车在运动方向受到的合外力F。计算机计算出对应的加速度a。 (1)为了获得加速度与质量的关系,应该保持___________不变。 (2)某同学按照正确的操作步骤得到了5组a和M的数据并填在了上表中。为了用图象获得加速度与质量的关系,请代计算机在左图中做出a-M图像。 (3)另一位同学发现a-M图像无法获得加速度与质量的关系,他将质量一栏的数据取,做a-1/M图象,试代计算机在右图中完成工作。 (4)根据图像可求出钩码的质量为。
a 1/ M 0 甲 乙 丙 图3 a a A B C M 0 F 0 探究a与F、M关系时,由a=F/M,控制M,得到a-F图线(甲图);控制F,可得a-M线(乙图)。经过线性处理,又可得a-1/M关系(丙图)。如果图线在纵轴上有截距,即为(甲图中A线);若在横轴上有截距,为(甲图中C线),此截距为大小,图线斜率为。丙图中斜率为。
电流传感器 ’R 电压传感器 【实验步骤】 1把电压、电流传感器分别接入数据采集器第一、第二输入口; 2、 按原理图连接电路; 3、 调节滑动变阻器R',使其阻值最大; 4、 打开“通用软件”中的“计算表格”,闭合开关S,点击“手动”计录按钮,改变滑动变阻器的触点,同时连续点击“手动”计录按钮,记录几组不同的电压、电流值; 5、 打开“坐标绘图”界面,设x轴为“I2”,y轴为“U1”,点击“直线拟合”,得实验图像如下图:
例2:在“用单摆测重力加速度”的实验中。 (1)某同学的操作步骤为: a.取一根细线,下端系住直径为d的金属小球,上端固定在铁架台上 b.用米尺量得细线长度l c.在细线偏离竖直方向5位置释放小球 d.用秒表记录小球完成n次全振动所用的总时间t,得到周期T=t/n e.用公式g=42l/T2计算重力加速度 按上述方法得出的重力加速度值与实际值相比_________(选填“偏大”、“相同”或“偏小”)。 偏小
(2)已知单摆在任意偏角时的周期公式可近似为T’=T0[1+a sin2(/2)],式中T0为偏角趋近于0时的周期,a为常数。为了用图像法验证该关系式,需要测量的物理量有_________;若某同学在实验中得到了如图所示的图线,则图像中的横轴表示_________。 T’和 sin2(/2) T’=T0a sin2(/2)+T0 sin2(/2)=T’/aT0-1/a T’
(一)传统实验和类传统实验: 稍有改动或全新的: 1.描绘平抛运动的轨迹 。 2.研究磁通量变化时感应电流的方向。 3.研究一定质量的气体温度不变时压强与体积的关系 。 4.用DIS实验测电源的电动势和内电阻。 5*.描绘电场的等势线 6*.用单分子油膜法测分子的大小。
(二)原演示实验改为学生实验的实验: 1.观察波的干涉现象。 2.观察光的干涉与衍射现象。 3.用DIS研究加速度与力的关系。 4.用DIS研究加速度与质量的关系。
观察波的干涉现象: 频率相同的两个波源产生的两列波迭加能产生干涉现象 频率不同的两个波源产生的两列波的迭加不能产生干涉现象。 观察光的干涉现象: 双缝干涉是等宽等亮的条纹, 保持双缝间隙不变光屏到双缝的距离越大屏上条纹间距越大, 保持屏到双缝的距离不变,双缝间隙越大屏上条纹间距越小。
观察光的衍射现象: 衍射条纹与干涉条纹不同的特点, 保持屏到缝的距离不变,缝越宽条纹间距越小。 知道怎么自制间隙不同的双缝和间距可调的单缝的。
实验3、4:重点实验 原理涉及连接体 知道小车质量用天平测,力用钩码重代替,加速度用位移传感器测 1.控制变量法, 2.画数据点并连线的方法, 3.化曲为直的方法 4.简单误差分析方法
(三)DIS实验: 1.用DIS测定位移和速度。 2.用DIS测定加速度。 3.用DIS研究机械能守恒定律。 4.用DIS研究通电螺线管的磁感应强度。 5.用DIS研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系。
前两个实验: 一是强调位移传感器有两个部分 二是能根据s-t图像和v-t图像利用斜率求平均速度和加速度 三是知道瞬时速度是用光电门测定的, 第三个实验重点在变形。 第四个实验知道用的是磁传感器,能解释所得图像。 第五个实验强调控制变量法及化曲为直。
(四)其它实验: 1.设计、组装简单的模块式电路。 知道有传感器、控制器与执行器三部分。 传感器有光传感器、声传感器和热传感器,并要知道光敏电阻、热敏电阻的性质与作用。 控制器有“或”、“与”和“非”门。 执行器有灯、风扇、蜂鸣器等。 2.测直流电动机的效率。
二.设计实验: (一)原有习题改编。 (二)原有实验改编。 (三)自行设计实验: 1.由物理量的定义式出发设计。 2.比例法。 3.替代法。 4.比较法。
(一)原有习题改编: 例:某同学设计了如图(a)所示电路研究电源输出功率变化情况。电源E电动势、内电阻恒定,R1为滑动变阻器,R2、R3为定值电阻,A、V为理想电表。 (1)若滑动片P由a滑至b时A示数一直变小,则R1和R2必须满足的关系是__________________。 R1≤R2 如果R1>R2 R并就先增大后减小
例:某同学设计了如图(a)所示电路研究电源输出功率变化情况。电源E电动势、内电阻恒定,R1为滑动变阻器,R2、R3为定值电阻,A、V为理想电表。例:某同学设计了如图(a)所示电路研究电源输出功率变化情况。电源E电动势、内电阻恒定,R1为滑动变阻器,R2、R3为定值电阻,A、V为理想电表。 (2)若R1=6,R2=12,电源内电阻r=6,当滑动片P由a滑至b时,电源E的输出功率P随外电路总电阻R的变化关系如图(b)所示,则R3的阻值应该选择( ) (A)2。 (B)4。 (C)6。 (D)8。 R并max=4 R并min=0
(二)原有实验的改进: 例:测Rx,电动势未知,电源内阻与电流表内阻均不计,R为电阻箱。 1.要测Rx,R至少取____个不同值。 二 =I1R1+I1Rx, =I2R2+I2Rx,
(二)原有实验的改进: 例:测Rx,电动势未知,电源内阻与电流表内阻均不计,R为电阻箱。 2.若电流表每个分度的电流值未知,要测Rx,R至少取____个不同值。 二 =kA1R1+kA1Rx, =kA2R2+kA2Rx, /k=A1R1+A1Rx, /k=A2R2+A2Rx,
(二)原有实验的改进: 例:测Rx,电动势未知,电源内阻与电流表内阻均不计,R为电阻箱。 3.若电源内阻不可忽略,能否用此电路测Rx。 =I1R1+I1(Rx+r), =I2R2+I2(Rx+r), (三)自行设计实验: 1.由物理量的定义式出发设计:
例:图甲为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变,且对温度很敏感)的I—U关系曲线图。例:图甲为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变,且对温度很敏感)的I—U关系曲线图。 (1)为了通过测量得到图甲所示I-U关系的完整曲线,在图乙和图丙两个电路中应选择的是图____,简要说明理由:________________。(电源电动势为9 V,内阻不计,滑线变阻器的阻值为0—100 ) 9=U+100I URmin=5.3V
(2)在图丁电路中,电源电压恒为9 V,电流表示数为70 mA,定值电阻R1=250 ,由热敏电阻的I-U关系曲线可知,热敏电阻两端的电压为____V,电阻R2的阻值为_____。 (3)举出一个可以应用热敏电阻的例子:______。 112 热敏温度计 34mA 70mA 3.8V 36mA 5.2V
Rx A1 R E S A2 R0 2.比例法: 思考:某待测电阻Rx的阻值约为20 ,现要测量其阻值,实验室提供器材如下: A.电流表A1(量程150mA,内阻约为10) B.电流表A2(量程20mA,内阻r2=30 ) C.定值电阻R0=100 D.滑动变阻器R,最大阻值约为10 E.电源E,电动势E=4V(内阻不计) F.电键S及导线若干 (1)根据上述器材完成此实验,测量时要求电表读数不得小于其量程的1/3,请你在画出测量Rx的一种实验原理图。 I1=4/30=0.133A I2=4/130=0.03A
Rx Rx A1 A1 R R R E E E S S S Rx A1 A2 A2 A2 R0 R0 R0 比例法: 定义法: I1(Rx+r1)=I2(R0+r2) (2)实验时电流表A1的读数为I1,电流表A2的读数为I2,用已知的和测得的物理量表示Rx=__________。(用字母表示) (I1-I2)Rx=I2(R0+r2)
3.替代法: 例:用替代法测一个未知电阻Rx常温下的阻值可以用如下电路,图中Rs为电阻箱,A为电流表,S2为单刀双刀开关,R0为规格(0—20Ω)的滑动变阻器。测量前应将滑动变阻器R0的滑片P调至__________(选填“a”或“b”),电阻箱Rs阻值调至__________(选填“最大”或“最小”)。闭合S1开始实验,接下来的步骤有以下一些: (A)慢慢移动滑片P,(B)将S2闭合在2端,(C)将S2闭合在1端,(D)调节电阻箱Rs的值,(E)将S1断开,(F)观察电流表指针变化直至某一位置,(G)记下电阻箱上电阻读数。 合理的次序应是_______________________(填字母)。 b 最大 C A F B D F G E
1 0 5 0 10 4、比较法: 例:有一测量微小时间差的装置,是由两个摆长略有微小差别的单摆同轴水平悬挂构成的,两个单摆摆动平面前后互相平行。 (1)现测得两单摆完成50次全振动的时间分别为50.0 s和49.0 s,则两单摆的周期差为T=________s。 T=0.02s T1=1s T2=0.98s
4、比较法: 例:(2)某同学利用此装置测量小于单摆周期的微小时间差。具体操作如下:把两摆球向右拉至相同的摆角处,先释放长摆摆球,接着再释放短摆摆球,测得短摆经过若干次全振动后,两摆恰好第一次同时同方向通过某位置,由此可得出释放两摆的微小时间差,若测得释放两摆的时间差t=0.165 s,则在短摆释放________s(填时间)后,两摆恰好第一次同时向________(填方向)通过________(填位置)。 向左 平衡位置 t2=nT2 n=t/T =8.250.98s =8.25 =8.085s
0 1 2 3 0 10 20 4、比较法: 例:有一测量微小时间差的装置,是由两个摆长略有微小差别的单摆同轴水平悬挂构成的,两个单摆摆平面前后互相平行。 (3)为了能更准确地测量微小时间差,你认为此装置还可做的改进是_______________________________________________。 t=nT 减小两单摆的摆长差 增大 减小
三、数据处理: 例1:如图所示的电路中,AB是一段均匀的电阻丝,R是保护电阻,电阻值为2,电源的电动势为6V,电流表内阻不计,其示数为I,滑动片P与电阻丝有良好接触,且AP长度为L,其他连接导线电阻均不计,闭合电键,调节P的位置,记录L和与之相对应的I数据在下表。(1)表中第三行是电流倒数1/I,计算后填入表中,在图中画出1/I -L图像, I=E/(R0L+R+r) 1/I=R0L/E+(R+r) /E
直线的优点: 能看出物理量间的关系 消除偶然误差 利用斜率截距计算一些物理量
例1:如图所示的电路中,AB是一段均匀的电阻丝,R是保护电阻,电阻值为2,电源的电动势为6V,电流表内阻不计,其示数为I,滑动片P与电阻丝有良好接触,且AP长度为L,其他连接导线电阻均不计,闭合电键,调节P的位置,记录L和与之相对应的I数据在下表。例1:如图所示的电路中,AB是一段均匀的电阻丝,R是保护电阻,电阻值为2,电源的电动势为6V,电流表内阻不计,其示数为I,滑动片P与电阻丝有良好接触,且AP长度为L,其他连接导线电阻均不计,闭合电键,调节P的位置,记录L和与之相对应的I数据在下表。 (2)从图像求出截距b和斜率k, (3)根据截距和斜率,求出电源内电阻r和该电阻丝单位长度的电阻值R0。
(2)从图像求出截距b和斜率k, k=1.6 b=0.40
(3)根据截距和斜率,求出电源内电阻r和该电阻丝单位长度的电阻值R0。(3)根据截距和斜率,求出电源内电阻r和该电阻丝单位长度的电阻值R0。 1/I=R0L/E+(R+r) /E R0/E=k=1.6 R0=9.6/m (R+r) /E=b=0.40 r=0.40
例2:一同学用下图装置研究一定质量气体的压强与体积的关系。实验过程中保持温度不变。最初,U形管两臂中的水银面齐平,烧瓶中无水。当用注射器往烧瓶中注入水时,U形管两臂中的水银面出现高度差。实验的部分数据记录在右表。例2:一同学用下图装置研究一定质量气体的压强与体积的关系。实验过程中保持温度不变。最初,U形管两臂中的水银面齐平,烧瓶中无水。当用注射器往烧瓶中注入水时,U形管两臂中的水银面出现高度差。实验的部分数据记录在右表。 (1)根据表中数据,在右图中画出该实验的h—1/V关系图线。 (2)实验时,大气压强p0=___cmHg。
例2:在“用单摆测重力加速度”的实验中。 (1)某同学的操作步骤为: a.取一根细线,下端系住直径为d的金属小球,上端固定在铁架台上 b.用米尺量得细线长度l c.在细线偏离竖直方向5位置释放小球 d.用秒表记录小球完成n次全振动所用的总时间t,得到周期T=t/n e.用公式g=42l/T2计算重力加速度 按上述方法得出的重力加速度值与实际值相比_________(选填“偏大”、“相同”或“偏小”)。 偏小
(2)已知单摆在任意偏角时的周期公式可近似为T’=T0[1+a sin2(/2)],式中T0为偏角趋近于0时的周期,a为常数。为了用图像法验证该关系式,需要测量的物理量有_________;若某同学在实验中得到了如图所示的图线,则图像中的横轴表示_________。 T’和 sin2(/2) T’=T0a sin2(/2)+T0 sin2(/2)=T’/aT0-1/a T’