强烈推荐 重磅出击上海高考物理实验汇编Part2.docx
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强烈推荐重磅出击上海高考物理实验汇编Part2
上海高考实验汇编Part2
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
实验二十二综合实验*
实验七用单摆测定重力加速度
[学生实验]
[实验目的]用单摆测定重力加速度
[实验器材]
单摆、停表、直尺、游标卡尺、铁架台等。
[实验原理]
由单摆振动的周期公式可得
，测出L、T就可以计算策略加速度g。
[实验步骤]
用单摆测定重力加速度的基本步骤如下：
选取一个摆线长的1m的单摆，把线的上端用铁夹固定在铁架台上，把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到面以外，让摆球自由下垂（图7-5）。
用米尽量出悬线长度l，精确到毫米；用游标卡尺测量摆球的直径，然后算出摆球的半径r，也精确到米。
L+r就是单摆的摆长。
把单摆从平衡位置拉开一个很小的偏角（不超过5°），然后放开小球让它摆，用有测出单摆做30—50次全振动所用的时间。
计算出平均摆一次的时间，这个时间就是单摆的振动周期。
再根据单摆的周期公式，计算出重力加速度。
设计一个表格，把测得的数据和计算结果填入表中。
最后，求出几次实验得到的重力加速度的平均值，即可看作本地区的重力加速度。
注意事项：
1、选择材料时应选择细、轻又不易伸长的线，长度一般在1m左右，小球应选用密谋较大的金属球，直径应较小，最好不超过20m。
2、单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上，应夹紧在铁夹中，以免摆动时产生摆线下滑，摆长改变的现象。
3、注意摆动时控制摆线偏离竖起方向不超过5°，可通过估算振幅的办法掌握。
4、摆球振动时，要这保持在同一竖直平面内，不要形成圆锥摆。
5、计算单摆的振动次数时，应以摆球通过最低位置时开妈计时，以后摆球从同一方向通过最低点时，进行计数，且在数“零”的同时，按下秒表，开始计时计数。
[DIS实验]
本实验也可用DIS实验系统来做，其方法如下：
应用计算机辅助系统，将图7-6中的光电传感器接到数据采集器的输入口，点击实验菜单中的“用单摆测重力加速度”。
实验时，测出摆球的半径与摆线的长度。
单摆摆动后，点击“记录数据”，显示屏将得出一组单摆的周期与重力加速度的值。
练习题：
1、对于该单摆实验，下列说明正确的是（）
A、摆长应为摆线长加上小球直径
B、计时起点应选小球通过平衡位置时
C、小球应在同一竖直平面内振动，摆角不大于5°
D、用秒表测30-50次全振动的时间，计算出平均周期
2、如图12-5-1是演示摆振动图象，沙摆的摆动看作简谐振动，若平均拉纸的速度为0.2m/s，图上可读出图线尺寸，从中可算出这个砂摆的摆长是m。
3、在发生下列情况时，单摆周期将增大的是（）
A、适当增加摆球质量B、适当增大振幅
C、把单摆从高山上移到平地D、把单摆从北极移动赤道附近
4、某同学用单摆测量重力加速度，测得的结果比当地重力加速度的真实值偏大，他在实验操作上可能出现的失误是
A、测量悬线长度作为摆长，没有加上摆球的半径
B、选用摆球的质量偏大
C、在时间t内的n次全振动误记为n+1次
D、在时间t内的n次全振动误记为n-1次
5、用单摆测重力加速度实验中：
（1）用刻度尺测量摆长t时（如图12-5-2），正确的长度应为（）
A
B
C
D
（2）如果单摆完成50次全振动时，秒表指针的位置如图12-5-3所示，该秒表的读数是
（3）实验时，将单摆人人平衡位置位开的角度就是（填“小于5°”、“大于5°”，或“可任意选择”）。
6、用摆测自重力加速度g时，有4组实验情况，如表所示，其他条件相同，则最符合实验要求的组号是
组号
摆球
最大偏角
摆长（m）
计时起点
全振动次数
A
木球
10º
0.5
最低点
50
B
玻璃球
5º
0.9
最高点
30
C
小铅球
4º
0.9
最低点
40
D
小钢球
4º
1.0
最高点
5
7、用单摆测定重力加速度实验时，得到如下一组有关数据：
物理量
第一次
第二次
第三次
第四次
第五六
摆长L（m）
0.5
0.6
0.8
1.0
1.2
周期T（s）
2.2
2.4
3.2
4.0
4.2
（1）利用上述数据在图12-5-4中描出图线。
（2）利用图线，求出重力加速度大小为。
8、某同学做该单摆实验时，以T2（T为周期）为坐标，以摆长L为横坐标。
由于该同学在实验中测摆长时仅测出摆线长作为摆长，忘记加上摆球的半径，根据得到的数据，他在T2—L图上，得到一条不通过原点的直线，且直线的斜率为K，则用该直线求得重力加速度将
（填：
偏大、偏小，或仍准确）。
9、两名同学在分析单摆测重力加速度时，由于摆球受空气阻力而对单摆周期产生影响问题时，A同学说：
空气对摆球的浮力与重力方向相反，浮力对摆球作用相当于重力加速度变小，因此振动周期变大；B同学说：
浮力对摆球的影响好像用一个轻一些的摆球做实验，单摆振动周期与摆球质量无关，因此振动周期不变，你认为哪个同学分析得对，说明理由。
10、利用水滴下测出重力加速度g；调节水龙头，让水一滴一滴地流出。
在水龙头的正下方放一个盘子，调整盘子的高度，使一个水滴碰到盘子，恰好有一个水滴从水泷头开始下，而空中还有一个正在下落中的水滴，测出水龙头到盘子间距离为h，再用秒表测时间，从第一个水滴离开水龙头开始计时，到第N个水滴落至盘中，共时埋单为T，第一个水滴落到盘时，第二个水滴离开水龙头的距离是，重力加速度g=。
十、用单摆测量重力加速度
DIS实验测单摆周期与重力加速度
1、在本实验中，应选用的器材是（）
（A）30cm的细线；（B）100cm长细线；
（C）100cm长的细线；（D）小木球
（E）小铁球（F）秒表
（G）游标卡尺（H）厘米刻度尺
（I）毫米刻度尺
2.在做“用单摆测定重力加速度”的实验时，已知摆长L，单摆全振动n次所用时间为t，则计算重力加速度的公式是g=。
某同学在试验中，先测得摆长为97.50cm，又用游标卡尺测得摆球直径为20.00mm，然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间，秒表如图所示。
则
（1）摆长为cm，秒表度数为g
（2）如果他测得g值偏小，可能的原因是
（A）测摆线长时摆线拉得过紧
（B）摆线上端未牢固地系于旋点，振动中出现松动，使摆线长度增加了，
（C）开始计时是，秒表过迟按下
（D）实验中误将49次全振动数为50次
（3）为了提高实验精度，在实验中可改变几次摆长l并测出相应的中期T，从而得出一组相应的l与T的数据，再以l为横坐标，T²为纵坐标将做的数据连成直线，并求得该直线的斜率为K，如图所示，则重力加速度g=。
（用K表示）
（4）这次测量的重力加速度值为g=m/s²
3.某同学取一个细线拴住小铁球M，线的另一端绕在铁架台上一个水平圆铁杆N上组成单摆，此时摆长为1m，与下左图所示。
使摆球偏离竖直方向一个小于5°的偏角A处，然后从静止释放摆球，同时按下秒表计时，指出这位同学在操作中主要错误及纠正方法
4.
（1）本实验也可以用DIS试验系统来做，下图为实验装置。
图中①是传感器，②是器。
试验中要调整摆长和光电门的位置，使摆球可以通过，且顺利挡光，并确保床感器定位在位置。
（2）本实验中利用DIS试验系统，可测出摆长的（B）
（A）摆线长度（B）单摆振动周期
答案1.B.C.D2.0.563.D4.C5.
（1）C
（2）98.0（3）小于5°（4）
6.C7.
（1）略
（2）9.875m/s²8.仍准确9.A说的对提示：
无浮力时，恢复力是重力和浮力的合理的切向分量。
可见小球的回复力小，质量不变，故周期变大。
10.h/4,（N+1）2h/2T2提示：
自由落体运动连续相等时间段的位移比是1:
3，可得第二个水滴离开水龙头的距离都是h/4。
设每个水滴落到盘的时间为T
答案十1.BEFGI2.4π2n2l/t2
（1）98.599.8
（2）B（3）4/π²K3.不应将线绕在圆铁杆N上，应用夹子夹住。
开始计时点不应在A处，应摆稳定后，经过B点开始计时4.
（1）光电门数据采集光电门摆球的平衡位置
（2）B
5、（06年上海）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．两个单摆摆动平面前后相互平行．
（1）现测得两单摆完成50次全振动的时间
分别为50．0S和49．0S，则两单摆的周期差△T＝s；
（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Δt＝0.165s，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）；
（3）为了能更准确地测量微小的时间差，你认为此装置还可做的改进是
。
6、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．在摆线偏离竖直方向5°位置释放小球
d．用秒表记录小球完成n次全振动的总时间t，得到周期T＝t/n
e．用公式
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”）。
（2）已知单摆在任意摆角θ时的周期公式可近似为
，式中T0为摆角趋近于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＿＿＿＿＿＿。
6．
（1）偏小
（2）T′（或t、n）、θ，T
7．（10分）有一位同学在用单摆测定重力加速度的实验中测得如下数据：
表中l为摆长，T为周期。
根据所测数据画出实验图线，并由实验图线求出重力加速度的值（要求结果保留两位有效数字）。
l（m）
0.50
0.80
0.90
1.00
1.20
T（s）
1.42
1.80
1.91
1.99
2.21
7．由T＝2
得T2＝
l（3分）。
作T2-l图线，画出拟合直线（3分），
找出两个拟合直线上的点，求出斜率k＝4.02（2分），
则g＝
＝9.82（2分）
8.（3）（2008天津理综）某同学用单摆测重力加速度，发现单摆静止时摆球重心在球心的正下方，他仍将从悬点到球心的距离当作摆长L，通过改变摆线的长度，测得6组L和对应的周期T，画出L-T2图线，然后在图线上选取A、B两点，坐标如图所示。
他采用恰当的数据处理方法，则计算重力加速度的表达式应为g=。
请你判断该同学得到的结果与摆球重心就在球心处的情况相比，将（填“偏大”、“偏小”或“相同”）。
答案
答案：
27．（6分）如图为用单摆测重力加速度的实验
（1）（多选题）为了减小误差，下列措施正确的是（）
（A）摆线长度L应为线长与摆球半径的和，且在20cm左右
（B）在摆线上端的悬点处，用开有夹缝的橡皮塞夹牢摆线
（C）在铁架台的竖直杆上固定一个标志物，且尽量使标志物靠近摆线
（D）计时起终点都应在摆球的最高点且不少于30次全振动的时间
（2）某同学正确操作，得到了摆长L和n次全振动的时间t，由此可知这个单摆的周期T=_____________；当地的重力加速度g=__________________。
27．（共6分）
（1）BC（2分）；
（2）
（2分），
（2分）
29.（8分）一组同学用DIS研究“弹簧振子的振动周期和哪些因素有关”的探究过程如下：
A．有同学认为：
弹簧振子的质量越大，惯性越大，周期也应该越大．也有同学认为周期跟劲度系数有关。
B．设计实验：
装置如图甲。
准备选用的器材有：
力传感器、质量为m0的钩码若干个，劲度系数为K的轻质弹簧若干个（已知n个劲度系数为
的弹簧串联后的劲度系数为
）
C．实验过程如下：
用力将钩码向下拉一段距离后放手，钩码上下振动，力传感器上显示出力随时间的变化关系（如图乙），改变钩码的个数或用几个弹簧串联后反复实验，得到表一、表二的数据：
D．同学们对实验数据进行分析、归纳后，对他们的假设进行了补充完善。
问：
（1）上述科学探究活动中，属于“制定计划”和“搜集证据”的环节分别是：
、。
（2）用力传感器观测力随时间的变化关系，其目的是：
。
（3）周期T与弹簧振子质量的关系是：
。
周期T与弹簧劲度系数的关系是：
。
（4）如果
，则周期表达式
。
29.（共8分）（每小题2分）
（1）B、C
（2）确定振动的周期（3）
；
（4）
实验八观察水波的干涉现象
观察水波的干涉现象.
[实验目的]
观察两列频率相同的水波相遇时发生的干涉现象.
[实验器材]
发波水槽、变频电动机、电源等，如图6-28所示.
[实验步骤]
打开变频电动机电源;
调节两小球击水深度和频率；
观察两列波叠加区域水面的波形;
改变实验条件，使两个小球以不同频率击水，观察不同频率的两列波叠加时，水面的波形。
[实验结论]
六.观察水波的干涉现象
1.如图所示是实验“波的干涉”，在本实验操作中，为了达到较好的实验效果，下列说法正确的是（一个或一个以上正确答案）。
（A）支架上的两个小球与水槽中水面的深度可调节。
（B）本实验的观察对象是两个小球的振动情况。
（C）试验中可以改变两个小球的频率进行观察。
（D）本实验在调节过程中要求能观察到水槽中的水面，某些区域的振动增强，某些区域的振动减弱，且这些区域是互相间隔，分布是稳定的。
2.图中S1.S2为波源，实线表示波峰，虚线表示波谷，请你用*标出增强点，用O标出减弱点，并用线将点连成干涉分布情况。
3.本实验中观察到的现象是相同的两列波迭加后，某些区域振动加强，某些区域振动减弱，本实验可得到产生干涉波的必要条件是。
4.图为一幅三维的波的干涉图样，图中S1.S2为两个同频率的波源，则图中（）
（A）a.b.c.d.e五点处的质点的振幅都相同
（B）a.c.e三点处为振动加强区
（C）b.d两点为振动加强区
（D）a.e两质点位移始终最大
答案1.ACD2.图略3.频率两波源振动频率相同4.B
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：
__
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