上海市物理高考的21个实验910.docx

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上海市物理高考的21个实验910

实验目录

一、实验的分类：

1、测量性实验：

如：

测重力加速度2、测加速度3、测量

，r4、练习使用多用表，

2、验证性实验：

1、共点力的合成2、验证机械能守恒3、验证牛顿第二定律4、验证玻意耳定律。

3、研究性实验：

1、研究平抛运动2、研究有固定转动轴物体的平衡3、研究电磁感应现象。

4、设计性实验:

二、实验名称：

实验一用DIS测定位移和速度

实验二用DIS测定加速度

实验三描绘平抛运动的轨迹

实验四研究共点力的合成

实验五固定转动轴

实验六用DIS研究加速度与力、加速度与质量的关系

实验七用单摆测定重力加速度

实验八观察水波的干涉现象

实验九用DIS研究机械能守恒定律

实验十用DIS研究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系

实验十一用单分子油膜估测分子的大小

实验十二用DIS描绘电场的等势线

实验十三练习用多用表测电阻、电流和电压

实验十四设计、组装简单的模块式电路

实验十五用DIS测电源的电动势和内阻

实验十六用DIS研究通电螺线管的磁感应强度

实验十七测定在一定电压下工作的直流电动的效率

实验十六研究感应电流产生的条件

实验十九研究磁通量变化时感应电流的方向

实验二十用DIS研究回路中的感应电动势的大小与此通量变化快慢的关系

实验二十一观察光的干涉和衍射现象

实验九用DIS研究机械能守恒定律

[实验目的]

研究动能和重力势能转化中所遵循的规律。

[实验原理]

分别测定摆锤在摆动过程中任意时刻的动能和势能，研究机械能的总量有什么特点。

[实验器材]

机械能守恒实验器、DIS（光电门传感器、数据采集器、计算机等）

DIS实验

[实验1]观察由同一位置释放的摆锤，当摆线长度不同时，摆锤上升的最大高度。

如图5—42所示，实验时先卸下“定位挡片”，将摆锤（圆柱形）置于A点，释放摆锤，观察它摆到左边最高点时的位置，用笔记下这个位置，看看这个高度与A点位置是否相同？

装上定位挡片并置于P点位置，它对摆绳有阻挡作用。

再次释放摆锤，同样观察摆锤向左摆起的最大高度，并记下这个位置。

依次将定位挡片下移至Q、R等位置，重复上述实验。

做类似观察、记录。

从实验的结果可得出什么结论？

[实验2]将实验装置中的光电门传感器接入数据采集器。

测定摆锤在某一位置的瞬时速度，从而求得摆出在该位置的动能，同时输入摆锤的高度，求得摆出在该位置的重力势能，进而研究势能与动能转化时的规律。

实验中A、B、C、D四点高度为0.150m、0.100m、0.050m、0.000m，已由计算机默认，不必输入。

若选用其他点，则需测量实际高度并输入数据。

开启电源，运行DIS应用软件，点击实验条目中的“研究机械能守恒定律”,软件界面如图5—43所示：

测量摆锤的直径△s及其质量m，将数据输入软件界面内。

把光电门传感器放在标尺盘最低断的D点，并以此作为零势能点。

摆锤置于A点，点击“开始记录”，同时释放摆锤，摆锤通过D点的速度将自动记录在表格的对应处。

点击“数据计算”，计算D点的势能、动能和机械能。

依次将光电门传感器放在标尺盘的C、B点，重复实验，得到相应的数据。

[实验结论]

实验1的结论：

步骤：

1）将DIS机械能守恒实验器按装配图安装好

2）卸下“定位挡片”将摆锤置于A点释放摆锤，观察它摆到右边最高点时位置，用笔记录看此位置与A点位置是否相同。

结论：

摆锤在西侧时和最高位置是的机械能量是相等的

实验2的结论：

摆锤在运动过程中机械能守恒

总结：

在实验误差允许范围内，在只有重力做功的情况下，物体的动能和重力势能发生相互转化，机械能总量保持不变。

七、DIS实验研究机械能守恒规律动能和势能相互转化的规律

1.如图所示，在铁架台上端用铁夹悬挂一个摆球。

在铁架台的下部底座上竖直放置一块贴有白纸的木板（白纸上画有小方格），将球拉至A点，若用手握铅笔压紧在铁架台竖直上P点位置或（Q、R位置）释放小球，试在小方格白纸上标出三次小球在不同位置碰到铅笔后向右摆起的最大高度，这现象表明只有重力做功，机械能守恒。

28、（6分）DIS实验是利用现代信息技术进行的实验。

学生实验“用DIS研究机械能守恒定律”的装置如图（a）所示，某组同学在一次实验中，选择DIS以图像方式显示实验的结果，所显示的图像如图（b）所示。

图像的横轴表示小球距D点的高度h，纵轴表示摆球的重力势能Ep、动能Ek或机械能E。

试回答下列问题：

（1）图（b）的图像中，表示小球的重力势能Ep、动能Ek、机械能E随小球距D点的高度h变化关系的图线分别是_______________（按顺序填写相应图线所对应的文字）。

（2）图（a）所示的实验装置中，小球上的J是，传感器K的名称是。

（3）根据图（b）所示的实验图像，可以得出的结论是_____。

28、（6分）

（1）丙、甲、乙

（2）挡光片（或遮光片、遮光板），光电门传感器（或光电门、光电传感器）；

（3）在误差允许的范围内，在只有重力做功的情况下，小球的机械能守恒。

2如图所示，K是DIS系统的光电传感器，它与数据采集器相连接。

小球下部的挡光片经过传感器时，系统可直接测得小球经过待测位置时的瞬时速度，下表第一行记录的是以D点为最低点，高度为零时，小球经过A、B、C、D的高度；第二行是小球在A处释放后用传感器测得在A、B、C、D各点时的速度值。

若以小球质量为m，重力加速度g=9.8m/s²，比较上述实验结果中各位置的机械能大小，从中可以得出：

只重力做功的条件下，机械能保持不变。

3．（09年上海物理）利用图A．实验可粗略测量人吹气产生的压强。

两端开口的细玻璃管水平放置，管内塞有潮湿小棉球，实验者从玻璃管的一端A吹气，棉球从另一端B飞出，测得玻璃管内部截面积S，距地面高度h，棉球质量m，开始时的静止位置与管口B的距离x，落地点C与管口B的水平距离l。

然后多次改变x，测出对应的l，画出l2-x关系图线，如图B．所示，并由此得出相应的斜率k。

（1）若不计棉球在空中运动时的空气阻力，根据以上测得的物理量可得，棉球从B端飞出的速度v0＝________。

（2）假设实验者吹气能保持玻璃管内气体压强始终为恒定值，不计棉球与管壁的摩擦，重力加速度g，大气压强p0均为已知，利用图B．中拟合直线的斜率k可得，管内气体压强p＝________。

（3）考虑到实验时棉球与管壁间有摩擦，则

（2）中得到的p与实际压强相比________（填偏大、偏小）。

答案：

（1）l

，

（2）p0＋

，（3）偏小，

解析：

小球从B点飞出后做平抛运动，则有

，

联立解得

；在吹小球的过程中，由动能定理可得：

即：

，可知直线的斜率

可得

。

若考虑实验中小球与玻璃管的摩擦则得到的p与实际压强相比应偏小。

27．（3分）在研究动能和势能转化规律的实验中，如图所示。

下列做法中正确的是（c）

（A）摆锤释放器在每次释放后都要调整高度

（B）光电门传感器始终放在最低点

（C）每次要用测平器使光电传感器的红外发射孔对应于所要求高度的水平线

（D）摆锤线长应调整到使金属圆柱体在摆动时能通过光电孔即可。

28、某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒

定律．弧形轨道末端水平，离地面的高度为H．

将钢球从轨道的不同高度h处静止释放，钢球的

落点距轨道末端的水平距离为s．

（1）若轨道完全光滑，s2与h的理论关系应满足

s2＝　　　　　　（用H、h表示）．

（2）该同学经实验测量得到一组数据，如下表所示：

h（10-1m）

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

s2（10-1m2）

2.62

3.89

5.20

6.53

7.78

请在坐标纸上作出s2-h关系图．

（3）对比实验结果与理论计算得到的s2-h关系图线

（图中已画出），自同一高度静止释放的钢球，

水平抛出的速率（填“小于”或“大于”）

理论值．

（4）从s2-h关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率

差十分显著，你认为造成上述偏差的可能原因是

．

28、4Hh（2分）；作图略（2分）；小于（１分）；摩擦阻力和小球滚动需要能量（１分）

28.（6分）《用DIS研究机械能守恒定律》的实验中：

（1）（多选题）下列说法中正确的是：

（）

（A）摆锤每次都必须从摆锤释放器的位置以不同的速度向下运动

（B）必须测定摆锤的直径

（C）摆锤下落的高度可由标尺盘直接测定

（D）定位挡片的作用是改变摆锤的机械能

（2）某同学实验得到的数据界面如图（b）所示，在数据要求不太高的情况下，可得出结论：

____________________________________________________，理由是：

___________________

_______________________________________________________________________________。

（3）经过仔细研究数据发现，摆锤从A到D的过程中机械能__________________________，造成这种情况的原因主要是______________________________________________________。

28．答案：

⑴BC（2分）

⑵只有重力做功的情况下，物体的机械能保持守恒；（1分）

计算出摆锤在A、B、C、D四点的机械能分别为1.125×10－2J、1.11×10－2J、1.08×10－2J、1.05×10－2J，各点机械能大小基本一致。

（1分）

⑶逐渐减小，摆锤克服空气阻力做功消耗一定的机械能。

（2分）

答案：

\

实验十用DIS研究温度不变时，

一定质量的气体压强与体积的关系

学生实验

用DIS研究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系

实验目的

探究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系

实验器材

DIS（压力传感器、数据采集器、计算机等），注射器

实验探究（DIS实验）

实验设计

将压强传感器介入数据采集器，开启电源，运行DIS应用元件，点击试验条目中的“研究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”，软件界面见图6-22

如图6-22所示，注射器与压强传感器的测口相连。

在数据表格上输入所设定的体积。

推拉注射器活塞，使其位于各设定体积时，点击“记录书记”，表格上将记录不同体积是所对应的注射器内气体的压强数据。

点击“数据计算”，表格上将显示注射器压强和体积的乘积值，以及体积的倒数值。

计算出PV的乘积，并和其他组同学进行比较。

注意1.不要用手摸注射器2.压缩气体要缓慢3.改变气体状态后不要立即读数，待稳定后再读

反思讨论

为什么各组同学实验的PV值不完全相同？

在试验中，推拉活塞要注意什么

启动“图线分析”功能，在屏幕上可以分别观察到压强和体积，压强和体积的倒数关系曲线。

请在下表中抄录计算机界面上测的压强和体积的数据

次数

1

2

3

4

5

6

7

8

9

压强

体积

根据抄录的数据，参考屏幕上得出的曲线，在图6-24中用描点法画出p与V以及p与

的关系图，并分析得出结论

十二、DIS实验气体的压强与体积的关系

1、如图所示，用一个带有刻度的注射器及DIS试验系统来探究气体的压强与体积关系，实验中应保持不变的参量是；所研究的对象是；它的体积用

直接读出，它的压强是由图中传感器等计算机辅助系统得到。

2、完成本实验的基本要求是（）

（A）在等温条件下操作；

（B）封闭气体的容器密封良好；

（C）必须弄清所封闭气体的质量；

（D）气体的压强和体积必须用国际单位。

3、

（1）某同学在一次做的比较理想的实验中，根据测得的数据和计算机显示的图像，如图所示，其纵坐标表示封闭空气的压强，则横坐标表示的物理量是封闭空气的（）

（A）热力学温度T（B）摄氏温度t；

（C）体积V；（D）体积的倒数1/V。

（2）若另一同学做实验室，如果没有发生漏气现象，根据测得的数据，用同样的物理量做纵、横坐标。

计算机上显示图像如图，把直线延长时未通过原点，而交于横轴上某点。

则可能的原因是（）

（A）各组数据取值范围太小；

（B）未能保持其体温度不变；

（C）测得的气体压强偏小；

（D）测得的气体体积不够精确。

4、某同学在做实验时，按实验要求组装好实验装置，然后缓慢推动活塞，使注射器内空气柱从初始体积20.0ml减为12.0ml，实验共测5次，每次体积值直接从注射器的刻度读出并输入计算机，同时由压强传感器测得对应体积的压强值，试验完成后，计算机屏幕上显示出如下表所示的实验结果。

序号

V（ml）

P（×105Pa）

PV（×105Pa.ml）

1

20.0

1.0010

20.020

2

18.0

1.0952

19.714

3

16.0

1.2313

19.701

4

14.0

1.4030

19.642

5

12.0

1.6351

19.621

（1）仔细观察不难发现，

一栏中的数值越来越小，造成这一现象的可能原因是（）

（A）实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力不断增大；

（B）实验时环境温度增大了；

（C）实验时外界大气压强发生了变化；

（D）实验时注射器的空气向外发生了泄漏。

（2）根据你在

（1）中的选择，说明为了减少误差，应采取的措施是：

5、实验过程中，下列哪些操作是错的（）

（A）推活塞时，动作要慢；

（B）推活塞时，手不能握住注射器筒；

（C）压强传感器与注射器之间的软管脱落后，应迅速重新接上，然后继续试验并记录数据；

（D）活塞与针筒之间要保持气密性。

6、在本实验中，对气体的初状态和末状态的测量和计算都正确无误，结果末状态的pv值与初状态

的值明显不等，造成这一结果的可能原因是在实验过程中（）

（A）气体温度发生变化；（B）气体与外界间有热交换；

（C）有气体泄漏；（D）体积改变得太迅速。

十二1、温度注射器内的气体注射器上刻度压强2、AB3、

（1）D

（2）C4、

（1）D

（2）在注射器活塞上涂润滑油增加密封性

5、C6、ACD

6．某同学做“验证玻意耳定律”实验时，将注射器竖直放置，测得的数据如下表所示。

发现第五组数据中pV乘积值有较大偏差，如果读数和计算无误，那么造成此偏差的原因可能是或。

实验次序

1

2

3

4

5

P（×105Pa）

1.21

1.06

0.93

0.80

0.66

V（mL）

33.2

37.8

43.8

50.4

69.2

pV（×105Pa·mL）

40.2

40.1

40.7

40.3

45.7

7．一位同学分别在两天用注射器做两“验证玻意耳定律”的实验，操作过程和方法都正确，根据实验数据他在同一p—V坐标中，画出了两条不重合的如图12-6-1所示A、B两条曲线，产生这两种情况的原因可能是：

（1）；

（2）；

（3）。

答案与提示

1．A、B、D、E2．⑴2⑵1.15×1053．B、C、D4、C5．B计算压强和体积的乘积，得到明显减小。

6．温度升高、漏入气体由表中数据可得，第五组数据的pV值明显变大7．⑴气体的质量增大了⑵气体的温度升高了⑶气体的质量和温度都发生了变化8．大于，润滑油。

拔去橡皮帽，注射器竖直放置时，若活塞能加速下滑，则润滑性好9．B、C、D10．⑴气压计、温度计⑵①用温度计测出杯中水的温度，用气压计读出大气压强②活塞下表面再恢复到①中的位置，用温度计测量水的温度⑶温度、摄氏度或开尔文，压强、帕斯卡

28．（6分）用DIS研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图1所示，实验步骤如下：

①把注射器活塞移至注射器中间位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接；

②移动活塞，记录注射器的刻度值V，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p；

③用V-1/p图像处理实验数据，得到如图2所示图线。

（1）为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是_________________________________。

（2）为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是___________________和____________________。

（3）如果实验操作规范正确，但如图所示的V-1/p图线不过原点，则V0代表____________________。

28．

（1）在注射器活塞上涂润滑油，

（2）移动活塞要缓慢；不能用手握住注射器封闭气体部分，（3）注射器与压强传感器连接部位的气体体积，

29．（9分）为了测量所采集的某种植物种子的密度，一位同学进行了如下实验：

（1）取适量的种子，用天平测出其质量，然后将几粒种子装入注射器内；

（2）将注射器和压强传感器相连，然后缓慢推动活塞至某一位置，记录活塞所在位置的刻度V，压强传感器自动记录此时气体的压强p；

（3）重复上述步骤，分别记录活塞在其它位置的刻度V和记录相应的气体的压强p（见下表）；

（4）根据记录的数据，作l／p－V图线，并推算出种子的密度。

实验次数

1

2

3

4

5

6

V（ml）

22.0

20.0

18.0

16.0

14.0

12.0

p（×105Pa）

1.000

1.138

1.338

1.567

1.931

2.512

（×10-6Pa-1）

10

8.79

7.47

6.38

5.18

3.98

（1）根据表中数据，在右图中画出

该实验的l／p－V关系图线。

（2）根据图线，可求得种子的总体

积约为___________ml（即cm3）。

（3）如果测得这些种子的质量为

7.86×10-3kg，则种子的密度为________kg/m3。

（4）如果在上述实验过程中，操作过程中用手握住注射器，使注射器内气体的温度升高，那么，所测种子的密度值___________（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

29．

（1）如右图所示（2分）

（2）5.6（±0.2）（3分）

（3）1.40×103（±0.2×103）（3分）

（4）偏小（1分）

29.（6分）某实验小组利用如图所示的装置测量温度：

A是容积较大的玻璃泡，A中封有一定量的空气，B是一根很细的与A连接的均匀玻璃管，管壁有温度刻度标志，管下端开口插入水银槽中，管内外水银面高度差为h．

（1）h越大，温度读数越______（填“大”或“小”）；

（2）试用相关物理规律证明此装置的温度刻度线间距是均匀的；

（3）利用此装置测温度时，如果大气压强增大△P（cmHg），读出的温度值变大还是变小？

如何进行修正？

29．（6分）

（1）小；（1分）

（2）等容变化：

P＝KTP＝P0-h△T（即△t）与△h成线性关系，所以刻度线的间距均匀；（3分）

（3）变小，因为△h＝△P，所以应从管内水银面向下移动△h的刻度线读数．（2分）

29．（6分）麦克劳真空计是一种测量极稀薄气体压强的仪器，其基本部分是一个玻璃连通器，其上端玻璃管A与盛有待测气体的容器连接，其下端D经过橡皮软管与水银容器R相通，如图所示，图中K1、K2是互相平行的竖直毛细管，它们的内直径皆为d，K1顶端封闭，在玻璃泡B与管C相通处刻有标记m，测量时，先降低R使水银面低于m，如图甲所示，然后逐渐提升R，直到K2中水银面与K1顶端等高，这时K1中水银面比顶端低h，如图乙所示，待测容器较大，水银面升降不影响其中的压强，测量过程中温度保持不变，已知B（m以上）的容积为V，K1的容积远小于V，水银密度为，

（1）试导出上述过程中计算待测压强p的表达式，

（2）（多选题）为了减少实验误差，提高测量的准确性，可采取的措施有（）

（A）适当增大B的容积为V（B）适当增大K1、K2的长度L

（C）适当减少K1、K2的直径d（D）适当减少R中的水银

（3）本实验中，如果大气压强发生变化___________（填“会”或“不会”）影响极稀薄气体压强的测量值。

29．（6分）

（1）水银面升到m时，B中气体刚被封住，封闭气体的体积为V，压强为待测压强p，这部分气体末状态体积为d2h/4，压强为p＋gh，由玻马定律得，

pV＝（p＋gh）d2h/4（1分），又d2h/4远小于V，可解得：

p＝gh2d2/4V（1分），

（2）A、C（3分，漏选给2分），（3）不会（1分）。

27．（4分）如图所示，在一个空的铝制饮料罐的开口处，插入一根透明吸管，接口处用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱（长度可以忽略）。

如果不计大气压的变化，这就是一个简易“气温计”。

已知铝罐的容积是360cm3，均匀吸管内部的横截面积为0.2cm2，吸管的有效长度为20cm，当温度为25℃时，油柱离管口10cm。

（1）吸管上标刻温度值时，刻度是____________的（选填“均匀”或“不均匀”）；

（2）估计这个气温计的测量范围约为____________（用热力学温度表示）。

27．

（1）均匀；

（2）296K~299K。