專題演示實驗和設(shè)計實驗

1、專題演示實驗和設(shè)計實驗第1頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日思想方法提煉一、概述演示實驗在中學(xué)物理教學(xué)中占有舉足輕重的地位，它通過教師講述新課引入實驗啟迪發(fā)問，總結(jié)歸納，引導(dǎo)學(xué)生觀察、思考、分析、綜合問題，去接受新的知識，發(fā)現(xiàn)規(guī)律；同時又通過形象的物理演示實驗過程，進一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，培養(yǎng)學(xué)生敏銳的觀察能力，對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識及科學(xué)探究的能力起到了很好的作用.第2頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日思想方法提煉基于這樣，從1993年起全國高考物理試題的一個新特點：增強了演示實驗的考查，其中1993年考查了干涉法檢查平面的實驗，1994年考查砂擺

2、繪制簡諧振動的圖像，1995年考查光電效應(yīng)，1996年考查電容器的電容取決于哪些因素，1998年考查LC振蕩電路并融入圖像法處理數(shù)據(jù)，題目新穎，考查全面.第3頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日思想方法提煉 高中物理演示實驗有106個，在復(fù)習(xí)時應(yīng)注意以下幾點： 1.重視物理學(xué)史中具有重要地位的實驗，如：紫外線照射鋅板、楊氏雙縫干涉實驗、光的衍射中的泊松亮斑、質(zhì)子和中子的發(fā)現(xiàn)實驗、粒子散射實驗等等.讓學(xué)生充分了解其內(nèi)容及其對物理學(xué)發(fā)展的意義.第4頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日思想方法提煉 2.注意把握實驗中的關(guān)鍵要素，實驗的內(nèi)容、步驟雖然很多，但關(guān)鍵要素

3、一般只有少數(shù)幾點.抓住了關(guān)鍵要素，才可能確保實驗成功. 3.要加強對演示實驗的再分析. 總之，要解答好物理實驗問題，必須做到：明確目的；弄懂原理；掌握正確的實驗操作方法；加強獨立思考、獨立設(shè)計、實驗操作的訓(xùn)練.第5頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用【例1】(1998年上海高考題)如圖5-1是觀察水面波衍射的實驗裝置，AC和BD是兩塊擋板，AB是一個孔，O是波源，圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況，每兩條相鄰波紋(圖中曲線)之間距離表示一個波長，圖5-1第6頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用 則波經(jīng)過孔之后的傳播情況，下列描述中正確

4、的是(ABC)A.此時能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象B.擋板前后波紋間距離相等C.如果將孔AB擴大，有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象D.如果孔的大小不變，使波源頻率增大，能更明顯觀察到衍射現(xiàn)象第7頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用【解析】本題考查發(fā)生明顯衍射的條件，觀察知道孔的尺寸與波長差不多，能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象.因波的傳播速度不變，頻率不變，故波長不變，即擋板前后波紋間距相等.若頻率增大，由=v/f知波長變小，衍射現(xiàn)象變得更不明顯了.若將孔AB擴大，且孔的尺寸遠大于波長則可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象. 【答案】ABC第8頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分

5、，星期日感悟滲透應(yīng)用【例2】(1997年上海高考題)如圖5-2所示，一靜電計與鋅板相連，在A處用一紫外燈照射鋅板，關(guān)燈后，指針保持一定偏角.圖5-2第9頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用 現(xiàn)用一帶負電的金屬小球與鋅板接觸，則靜電計指針偏角將 減小 (填增大，減小或不變). 使靜電計指針回到0，再用相同強度的鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板，靜電計指針無偏轉(zhuǎn).那么，若改用強度更大的紅外線燈照射鋅板，可觀察到靜電計指針 無 (填有或無)偏轉(zhuǎn).第10頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用【解析】當用紫外燈照射鋅板時，由于光電效應(yīng)，有一部分電子從鋅板表

6、面飛了出去，從而鋅板帶正電.由于靜電計與鋅板相連，指針上的部分自由電子轉(zhuǎn)移到鋅板，因此指針也帶正電.關(guān)燈后，指針保持一定偏角. 若用一帶負電的金屬小球與鋅板接觸.由于電中和靜電計指針偏角變小.第11頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用 若用黃光照射鋅板，靜電計指針無偏轉(zhuǎn)，說明黃光的頻率低于極限頻率不發(fā)生光電效應(yīng).而紅外線的頻率更低，不管強度多大都不能發(fā)生光電效應(yīng)，因此靜電電計指針無偏轉(zhuǎn). 【答案】減小，無第12頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用【例3】(1997年全國高考題)在盧瑟福的粒子散射實驗中，有少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，其原因

7、是(A)A.原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個很小的核上B.正電荷在原子中是均勻分布的C.原子中存在著帶負電的電子D.原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中第13頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用【解析】原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個很小的核上，粒子穿過原子時，如果離核較遠，受到的庫侖斥力就很小，運動方向也就改變很小.只有當粒子與核十分接近時，才會受到很大的庫侖斥力，發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn).由于原子核很小，粒子十分接近它的機會很少，所以絕大多數(shù)粒子基本上仍按直線方向前進，只有極少數(shù)發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn). 【答案】A第14頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分

8、，星期日感悟滲透應(yīng)用【說明】粒子散射實驗是多年高考的熱點.要注意粒子散射實驗的裝置和結(jié)果，并能用盧瑟福的原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說解釋實驗結(jié)果.該實驗說明了原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個很小的核上，它是建立原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說的基礎(chǔ).該實驗還能得到原子核及原子直徑的數(shù)量級.第15頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用【例4】某同學(xué)把卡尺間的窄縫調(diào)節(jié)到0.5mm去觀察某一線光源，看到了彩色條紋.他把縫的寬度增加到0.8mm，再觀察同一光源，看到的現(xiàn)象是 彩色條紋變窄 但亮度增大.若他把縫的寬度減小到0.2mm，則看到的現(xiàn)象是 彩色條紋變寬但亮度減弱 .這說明在衍射現(xiàn)象

9、中，衍射圖樣條紋的寬度及亮度與 單縫寬度 有關(guān)，當其 變窄 時，衍射現(xiàn)象更為明顯.第16頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用【解析】當窄縫寬度變窄時，它和光波的波長越接近，衍射現(xiàn)象越明顯，同時通過窄縫的光能越少，到達光屏上的寬度越寬，亮度就越弱.第17頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用【解題回顧】正確解答此類問題的關(guān)鍵在于實驗時仔細觀察和對現(xiàn)象的認真分析，也就是說，要掌握相關(guān)的物理規(guī)律，不光知其然，還應(yīng)當知其所以然.第18頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用【例5】在如圖5-3所示的楊氏雙縫干涉實驗中，

10、已知SS1=SS2，且S1、S2到光屏上P點的路程差d=1.510-6m.當S為=0.6m的單色光源時，在P點處將形成 暗 條紋；當S為=0.5m的單色光源時，在P點處將形成 亮 條紋.圖5-3第19頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用【解析】一般地講，若兩相干光源的振動同相，則在離開兩相干光源路程之差為光波波長的整數(shù)倍處會出現(xiàn)亮條紋，路程之差為光半波長的奇數(shù)倍處會出現(xiàn)暗條紋，若兩相干源的振動反相，則出現(xiàn)明暗條紋的情況剛好相反. 由于SS1=SS2，所以S1、S2處的光振動同相.當=0.6m時，d/=2.5，則P點處兩分振動反相，形成暗條紋；當=0.5m時，d/=

11、3，則P點處兩分振動同相，形成亮條紋. 【答案】暗；亮第20頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用【解題回顧】1801年，英國物理學(xué)家托馬斯楊在實驗室里成功地解決了相干光源問題.觀察到了光的干涉現(xiàn)象.楊氏實驗的裝置有三部分：單孔(縫)屏獲得點(線)光源；雙孔(縫)屏獲得相干光源；像屏得到干涉條紋.楊氏實驗證實了光具有波的特征.進一步的實驗證明，在狹縫間的距離和狹縫與屏的距離都不變的條件下，干涉條紋的間距跟光波的波長成正比.第21頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用【例6】研究平行板電容器的電容跟兩極板的正對面積S、兩極板間距離d以及板間

12、的電介質(zhì)之間的關(guān)系.如圖5-4所示平行板電容器充電后，保持電容器所帶的電量Q不變，改變S或d，或插入電介質(zhì)，分別為甲、乙、丙圖所示，則靜電計指針的偏角變化為 增大、增大、減小 (填“增大”或“減小”或“不變”).圖5-4第22頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用【解析】本實驗是定性研究平行板電容器電容C與兩極板間的距離d、兩板的正對面積S以及極板間的電介質(zhì)之間的關(guān)系.本實驗三個圖均保持電容器的電量不變，由靜電計顯示的電勢差的變化可知電容器電容的變化.如甲圖中：Q和d不變，S減小、電勢差U增大，由C=Q/U得C減小，乙圖中：S不變，d越小，電勢差U減小，由C=Q/U

13、得C增大.丙圖中：Q、S、d均不變，在極板間插入電介質(zhì)，電勢差U減小，由C=Q/U得C增大.在上述三種情況下，由C=Q/U及U的變化分析清楚C的變化是很關(guān)鍵的.第23頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日第二部分實驗設(shè)計思想方法提煉感悟滲透應(yīng)用第24頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日思想方法提煉 2003年考試說明中對實驗?zāi)芰Φ谋硎鰹椋耗塥毩⑼瓿伞爸R內(nèi)容表”中所列的實驗，能明確實驗?zāi)康?，能理解實驗原理和方法，能控制實驗條件，會使用儀器，會觀察、分析實驗現(xiàn)象，會記錄、處理實驗數(shù)據(jù)，并得出結(jié)論.能靈活地運用已學(xué)過的物理理論、實驗方法和實驗儀器去處理問題.第25

14、頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日思想方法提煉 實驗?zāi)芰κ侵袑W(xué)物理教學(xué)中必須培養(yǎng)的一項重要能力.由于物理高考只有筆試，許多主要的實驗?zāi)芰退仞B(yǎng)很難有效地進行考查，但高考命題的改革與研究應(yīng)努力使對實驗?zāi)芰退仞B(yǎng)的考核滲透到有關(guān)的試題中去，努力提高考核實驗的有效程度，那么考核學(xué)生設(shè)計實驗的能力，在近幾年高考物理實驗命題中，愈來愈明確.第26頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日思想方法提煉 設(shè)計實驗?zāi)鼙普娴啬M操作過程，對實驗原理進行延伸和靈活應(yīng)用，拓寬了對物理規(guī)律的應(yīng)用和考查.可以預(yù)料，2004年高考實驗題的命題趨向?qū)⒗^續(xù)深化、拓寬、創(chuàng)新.即深化對基礎(chǔ)實驗、基

15、本測量包括新儀器(以前出現(xiàn)過單刀雙擲開關(guān)，變壓器抽頭線圈等)的考查，考查基本實驗?zāi)芰屠斫狻⑼评淼哪芰?，拓寬考查范?用“學(xué)過的實驗方法”，“學(xué)過的儀器”進行新的實驗，考查遷移能力，通過對基本實驗的變形改造、更新，將實驗的操作性考查過渡為設(shè)計性考查，即設(shè)計實驗.第27頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日思想方法提煉 1.實驗設(shè)計題是對實驗的知識和能力綜合考查，只有對實驗?zāi)康?、原理，器材的選擇、安裝、測試、操作、步驟及實驗數(shù)據(jù)的記錄、處理、實驗誤差分析和得出結(jié)論等方面掌握比較好的基礎(chǔ)上，才能順利完成設(shè)計實驗.第28頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日思想方法提

16、煉2.實驗設(shè)計的基本方法 (1)明確目的，聯(lián)系已學(xué)知識. 實驗?zāi)康模杭丛搶嶒炇且鬁y定什么物理量、驗證、探索什么規(guī)律，是實驗設(shè)計的出發(fā)點.明確了目的后，要認真的思索、想想該物理量或物理規(guī)律在哪些內(nèi)容中出現(xiàn)過，與哪些有關(guān)的物理現(xiàn)象、物理量、物理規(guī)律有聯(lián)系，特別是對于探索型實驗，更應(yīng)注意廣泛的聯(lián)系，有關(guān)現(xiàn)象原理等的遷移.第29頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日思想方法提煉(2)選擇方案，簡便精確 每一個實驗設(shè)計，皆是開放式的，其方案的選取往往是有幾種，甚至是更多種方案.在眾多的實驗方案中，我們?nèi)绾芜x擇?通常來說，選擇方案有以下幾個原則： 科學(xué)性原則：即實驗方案中所依據(jù)的原理應(yīng)遵

17、循符合已學(xué)過的物理規(guī)律，且要求選用的規(guī)律要簡明、正確.方案中的操作程序應(yīng)具有科學(xué)性.(符合實驗規(guī)則的具體要素)第30頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日思想方法提煉 安全性原則：即按方案實施中，應(yīng)力保實驗人員的安全，并對實驗的器材不造成危害，如電學(xué)中的儀表的量程、電源電動勢大小，滑動變阻器的選取等. 精確性原則：即力保該方案的實驗誤差應(yīng)是允許誤差范圍之內(nèi).如“伏安法”測電阻，內(nèi)外接法的選取等，這就要求：從儀器的精確度、原理的選取力爭更為與該實驗的目標相匹配，還有就是數(shù)據(jù)處理方案的選取.如:多次測量求平均值等.第31頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日思想方法

18、提煉 方便、直觀性原則：方案的實施，要使操作性強、易于操作，儀器方便選取，實驗中比較容易觀察，且效果明顯，便于得出實驗結(jié)論. 節(jié)約性原則：即方案實施中，要考慮成本及儀器的損耗等等.如：滑線變阻器，當限流和分壓都行時，要選取限流接法.第32頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日思想方法提煉(3)依據(jù)方案，選定器材. 實驗方案選定之后，考慮該方案需要哪些裝置，被測定量與哪些物理量有直接的定量關(guān)系，這些物理量分別需要用什么儀器來測定，從而確定整個實驗需要哪些器材.第33頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日思想方法提煉(4)擬定步驟，合理有序. 實驗之前，要做到心中有

19、數(shù)：即實驗裝置如何配置，所測物理量的先后次序等.擬定一個合理操作，又高效的有序的實驗步驟.附：在實驗中，對一些可直接測量的物理量可先行測量.第34頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日思想方法提煉(5)數(shù)據(jù)處理，誤差分析. 減少誤差的措施有很多：主要是從實驗的原理上要求，以及實驗器材的限制上等. 另外數(shù)據(jù)的處理往往采用(平均值法、逐差法、等效替代法、圖像法等).第35頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用 高考設(shè)計實驗在設(shè)計思想、原理、方法和技巧上不斷創(chuàng)新，試題在設(shè)計上的變化主要有以下幾種類型： 1.變換實驗?zāi)康模和瑯拥膶嶒炂鞑暮头椒梢赃_到不同的實

20、驗?zāi)康?如：1996年上海高考題中把伏安法測電阻變成測陶瓷管上均勻電阻膜的厚度.第36頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用【例1】(1996年上海高考題)如圖5-31所示，P是一根表面均勻地鍍有很薄的發(fā)熱電阻膜的長陶瓷管(其長度l為50cm左右，直徑D為10cm左右).鍍膜材料的電阻率已知，管的兩端有導(dǎo)電箍MN.現(xiàn)給你米尺，伏特計V，安培計A，電源E，滑動變阻器R，開關(guān)S和若干導(dǎo)線.第37頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用請設(shè)計一個測定膜層厚度d的實驗方案.實驗中應(yīng)測定的物理量是：L、D、U、I在虛線框內(nèi)用符號畫出測量電路圖.計算膜

21、層厚度的公式是：第38頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用【解析】利用所學(xué)過的物理知識巧測很薄的物件的厚度，這是一道很能體現(xiàn)理論聯(lián)系實際的好試題.學(xué)生不難根據(jù)對進行實驗所需掌握的相關(guān)知識的理解和記憶，知道是利用歐姆定律，即R=U/I= 困難在于找出厚度d與截面積S有何關(guān)系?學(xué)生以前通常接觸的導(dǎo)體模型都是實心圓導(dǎo)體，能否僅憑題給的看似不足的已知條件正確地表示出S，就看學(xué)生等值轉(zhuǎn)換的創(chuàng)造能力的高低了.第39頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用 實際上我們可以把這根管形空心導(dǎo)體的環(huán)形截面等效成一個矩形截面，其長為環(huán)的周長D.由于膜很薄，d0

22、，故D與平均周長 (D-d/2)相差甚微. 因此它的截面積:S=Dd 解得到d=第40頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用 實驗中應(yīng)測定的物理量是L、D、U、I；測量電路如圖5-33所示.本題也可用另一種思路求S： S=R2- r2= (R+r)(R-r),dD，R+r2R=D;而R-r=d，這樣，S=Dd.第41頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用【解題回顧】有些學(xué)生能夠?qū)懗鯯=R2- r2，但無法擺脫r不是已知條件的束縛，缺乏物理思想中的辯證思維習(xí)慣，因而得不出S=Dd.第42頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日

23、感悟滲透應(yīng)用 2.變換實驗原理：根據(jù)不同的實驗原理可以達到相同的實驗?zāi)康?例如：學(xué)生實驗用伏安法測電阻的原理是部分電路的歐姆定律，而1998年高考題中卻設(shè)計了依據(jù)閉合電路的歐姆定律測電阻的實驗. 3.變換實驗器材：利用不同的實驗器材也可以完成相同的實驗任務(wù).如可利用萬用電表測電阻(1995年高考)，也可以利用電流表和電壓表測電阻(1996年)，還可以利用一個定值電阻和電流表測電阻(1999年)，利用一只電流表和兩個阻值已知的定值電阻可以用來測電池的電動勢(2002年全國高考).第43頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用【例2】(2000年全國高考題)從下表中選出適

24、當?shù)膶嶒炂鞑?，設(shè)計一電路來測量電流表A1的內(nèi)阻r1，要求方法簡捷，有盡可能高的測量精度，并能測得多組數(shù)據(jù).第44頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用(1)在虛線方框中畫出電路圖，標明所用器材的代號.(2)若選測量數(shù)據(jù)中的一組來計算r1，則所用的表達式為r1= ，式中各符號的意義是： .第45頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用【解析】該題為電路設(shè)計型實驗，要求選擇適當?shù)钠鞑慕M成測量電流表內(nèi)阻的電路，要求有盡可能高的測量精度，并能測得多組數(shù)據(jù).求解該題時，首先要把被測電流表(A1)等效為可顯示電流值的電阻，該題成敗的關(guān)鍵在于器材的選擇，

25、選擇器材應(yīng)遵循三個原則：可行、精確、方便.測量電路有兩種可能的連接方式：第46頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用 采用伏安法測電阻：即將電壓表(V)與電流表(A1)并聯(lián)，測出電流表(A1)的電壓U和電流I1，由r1=U/I1即可求出r1，然而被測電流表(A1)允許加的電壓在00.4V之間，而電壓表量程為10V，故電壓表的讀數(shù)誤差較大，從精確這一原則來看，此方法應(yīng)舍去. 采用比較法測電阻：即將電流表與電流表并聯(lián)，利用并聯(lián)電路電壓相等的特點得：I1r1=I2r2，即可求出r1=(I2/I1)r2，式中，I1、I2分別是電流表A1、A2的讀數(shù)，r1、r2分別是電流表A

26、1、A2的電阻，這種設(shè)計可以使兩電流表的讀數(shù)同時接近滿刻度，滿足實驗對測量精度的要求，另外這種設(shè)計還要求克服電流表不能并聯(lián)這一思維定勢的影響.第47頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用 設(shè)計電路的基本方法首先是選擇電路，然后再考慮電路連接問題.本題中，R1、R2、E、S、導(dǎo)線若干必須要選.問題出在是選用電流表(A2)還是選用電壓表(V)因為電池的電動勢為1.5V，而電壓表(V)的量程為10V，若選用電壓表(V)，則電壓表(V)上最大讀數(shù)約為，讀數(shù)僅是電壓表(V)量程的4.3%，讀數(shù)誤差太大，所以不選電壓表(V)，而選用電流表(A2),而題中讓測電流表(A1)內(nèi)阻，

27、選用電流表(A2)，只有兩表并聯(lián)，對變阻器接法限流、分壓均可，第48頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用實驗電路如圖5-34所示.第49頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日【例3】(2001年上海高考題)某學(xué)生為了測量一物體的質(zhì)量，找到一個力電轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于受壓面的壓力(比例系數(shù)為k)，如圖5-35所示，測量時先調(diào)節(jié)輸入端的電壓使轉(zhuǎn)換器空載時的輸出電壓為0；而后在其受壓面上放一物體，即可測得與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓U.感悟滲透應(yīng)用第50頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用 現(xiàn)有下列器材：力電轉(zhuǎn)換

28、器、質(zhì)量為m0的砝碼，電壓表，滑動變阻器，干電池各一個，開關(guān)及導(dǎo)線若干，待測物體. (1)設(shè)計完整電路，要求力電轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可調(diào)，并且使電壓的調(diào)節(jié)范圍盡可能大，在圖5-36的方框中畫出完整的測量電路圖.圖5-36第51頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用 (2)簡要說明測量步驟，求出比例系數(shù)k，并測出待測物體的質(zhì)量m. (3)請設(shè)想實驗中可能會出現(xiàn)的問題.第52頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用【解析】本題不需要了解和研究力電轉(zhuǎn)換器的構(gòu)造以及工作原理，只需依據(jù)題干所給信息，學(xué)會如何正確使用該儀器，并完成對未知質(zhì)量的測量.第53頁

29、，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用 力電轉(zhuǎn)換器雖然是個全新的儀器，但它與其他的所有測量儀器一樣，有它們的共性，即需要有一個“調(diào)0”步驟，這個“調(diào)0”工作就是受壓面上不放物體時通過對輸入電路的輸入電壓的調(diào)節(jié)從而使輸出電壓為“0”，這就是力電轉(zhuǎn)換器的“調(diào)0”工作，為了使輸入電路的電壓調(diào)節(jié)范圍盡可能的大些，所以必須用滑動變阻器的分壓電路，然后依據(jù)題干所給信息“被測物體質(zhì)量與輸出電壓成正比”，先在受壓面上放一質(zhì)量為m0的砝碼，測出輸出電壓U0，然后將被測物體放在受壓面上，測出輸出電壓U，另外，本題最后一問具有開放性，可有效考查學(xué)生的想象能力、發(fā)散思維能力及創(chuàng)新能力.第54

30、頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用【答案】(1)設(shè)計的電路圖如圖5-37所示.第55頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用(2)測量步驟與結(jié)果： 調(diào)節(jié)滑動變阻器，使轉(zhuǎn)換器的輸出電壓為0. 將砝碼放在轉(zhuǎn)換器上，記下輸出電壓U0. 將待測物放在轉(zhuǎn)換器上，記下輸出電壓U由U0=km0g，得k=U0/(m0g)測得U=kmg,所以m=m0U/U0.(3)因電源電壓不夠而輸出電壓調(diào)不到0. 待測物體質(zhì)量超出轉(zhuǎn)換器量程.第56頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用4.實驗誤差的分析與實驗方案的改進.【例4】(2001年

31、上海高考題)要求測量由2節(jié)干電池串聯(lián)而成的電池組的電動勢E和內(nèi)阻r(約幾歐)、提供下列器材：電壓表V1(量程15V，內(nèi)阻12k、電阻箱(09999)、開關(guān)、導(dǎo)線若干.某同學(xué)用量程為15V的電壓表連接成如圖5-38所示的電路，第57頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用實驗步驟如下： (1)合上開關(guān)S，將電阻箱R阻值調(diào)到R1=10，讀得電壓表的讀數(shù)為U1. (2)將電阻箱R阻值調(diào)到R2=20，讀得電壓表的讀數(shù)為U2.由方程組U1=E-U1R1r、U2=E-U2R2r，解出E、r. 為了減少實驗誤差，上述實驗在選擇器材和實驗步驟中，應(yīng)做哪些改進?第58頁，共69頁，20

32、22年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用【解析】在選擇器材上，用量程為15V的電壓表明顯測量誤差過大，因2節(jié)干電池的電動勢約3V左右，所以應(yīng)選擇電壓表V1. 本題更注重的是實驗步驟的改進，力求盡可能減少實驗測量中帶來的誤差，故應(yīng)改變電阻箱阻值R，讀取若干個U的值，由I=U/R計算出電流的值，然后作出U-I圖線，由該圖線的截距和斜率得出E、r的值.第59頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用【例5】(2001年全國高考題)如圖5-39所示中E為電源，其電動勢為E，R1為滑線變阻器，R2為電阻箱，A為電流表，用此電路，經(jīng)以下步驟可近似測得A的內(nèi)阻RA；閉合S1、斷開S2，調(diào)節(jié)R1，使電流表讀數(shù)等于其量程I0；保持R不變，閉合S2，調(diào)節(jié)R2，使電流表讀數(shù)等于I0/2，然后讀出R2的值，取RAR2.第60頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用 (1)按圖5-39所示電路在圖5-40中用導(dǎo)線將所給出的實物連接起來，并畫出連接導(dǎo)線.第61頁，共69頁，2022年，5月20日，2點0分，星期日感悟滲透應(yīng)用 (2)