广西水产畜牧协会:中学生物理实验技能竞赛试题(初中组)案例

来源:百度文库 编辑:中财网 时间:2024/04/29 05:59:51

中学生物理实验技能竞赛试题(初中组)案例

[实验题目]伏安法测电阻... 1

[实验题目]测定小灯泡的功率... 7

[实验题目]研究黑盒子中电阻的连接方式... 12

[实验题目]磁电式直流电表的改装... 17

[实验题目]测量直流稳压电源的电动势和内阻... 22

[实验题目]分压电路的研究... 28

[实验题目]测量铜块和石蜡的密度... 34

[实验题目]测量匀变速直线运动的加速度... 39

中学物理实验技能竞赛试题(初中组)

[实验题目]伏安法测电阻

[实验器材]

1.电池组(由1.5伏的两节干电池组成)1个

2.电流表(量程:1A)1只

3.电压表(量程:3V)1只

4.滑动变阻器(1000Ω,0.5A)1只

5.单刀开关1个

6.待测电阻1个

7.导线若干

[实验要求]用伏安法测量待测电阻的阻值,要求进行多次测量

[注意事项]

1、每测量一组数据完毕,应将单刀开关断开。

2.按答题纸的要求答题。

中学物理实验技能竞赛试题(初中组)

实验题目:伏安法测电阻

(答题纸)

一、简述实验原理,画出设计的实验电路图。(20分)

 

 

 

 

 

 

 

二、简要写出实验步骤(10分)

 

 

 

 

 

 

 

三、列表记录测量数据(15分)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

四、绘出 图,求出待测电阻的阻值(15分)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

五、回答思考题(10分)

1.你所设计的实验电路中,滑动变阻器所起的作用是什么?(5分)

 

 

 

 

2.在用伏安法测待测电阻Rx的实验中,若电源电压为3伏,Rx的值约为3欧姆。滑动变阻器有两只(规格分别是“0.2A,50Ω”和“1A,20Ω”),测量时,滑动变阻器应该选择哪一只?(5分)

 

 

 

参考答案

一、简述实验原理,画出设计的实验电路图。(20分)

1.根据欧姆定律 ,可变形得 ,因而只要用电压表、电流表测出被测电阻两端的电压 和通过它的电流 ,就可以计算出电阻值R。这种测定电阻的方法叫伏安法。(10分)

2.(10分)

 

 

二、简要写出实验步骤(10分)

1.根据设计的电路图连接电路;

2.将滑动变阻器滑片移到使阻值最大点,检查无误后闭合开关;

3.移动滑动变阻器的滑片,以改变待测电阻两端的电压,测量对应的电流值,测量三次,记录两电表三次对应的读数;

4.断开开关,整理仪器;

5.根据实验数据分别求出三次实验对应的电阻值,并计算出它们的平均值。

 

三、列表记录测量数据(15分)

测量次数

电压表的读数(V)

电流表的读数(mA)

1

0.40

40

2

1.20

122

3

2.42

250

 

 

 

 

 

 

四、绘出 图,求出待测电阻的阻值(15分)

1.绘 图(7分)

 

2.求待测电阻的阻值可采用两种方法(8分)

(1)由 图的斜率求出

在曲线上选取两点A(101mA,1.00V),B(153mA,1.50V),则斜率为

 

所以,待测电阻的阻值约为 。

(2)由表格中的测量数据求出,由 ,得

 

 

所以,

五、回答思考题(10分)

1.你所设计的实验电路中,滑动变阻器所起的作用是什么?(5分)

一是对电路起保护作用(限制电流过大);二是改变被测电阻两端的电压和通过的电阻的电流(可以获得多组数据,求平均值)。

 

2.在用伏安法测待测电阻Rx的实验中,若电源电压为3伏,Rx的值约为3欧姆。滑动变阻器有两只(规格分别是“0.2A,50Ω”和“1A,20Ω”),测量时,滑动变阻器应该选择哪一只,为什么?(5分)

应该选择规格是“1A20Ω”的滑动变阻器;因为当滑动变阻器的阻值无限小的时候,电路中的电流约为3/3=1安,如果选择规格是0.2A50Ω”的滑动变阻器,它将被烧毁。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

中学物理实验技能竞赛试题(初中组)

[实验题目]测定小灯泡的功率

[实验器材]

1.直流稳压电源(量程:10V)1个

2.电压表(量程:3V、15V两档)1只

3.电流表(量程:0.6A、3A两档)1只

4.滑动变阻器(10Ω,1.5A)1只

5.滑动变阻器(20Ω,1A)1只

6.单刀开关1个

7.待测小灯泡(2.5V,0.3A)1个

8.导线若干

[实验要求]设计测量电路图,测定小灯泡的额定功率

[注意事项]

1.按答题纸的要求答题;

2.电源电压最大不得超过6V;

3.注意保护小灯泡,谨防烧毁。

 

 

 

 

 

中学物理实验技能竞赛试题(初中组)

实验题目:测定小灯泡的功率

(答题纸)

一、画出设计的测量电路图,写出实验原理。(20分)

 

 

 

 

 

二、说明电压表和电流表量程以及滑动变阻器规格选择的理由。(10分)

 

 

 

 

 

三、调节电源电压为6V,若电流表的示数达到小灯泡的额定电流值时小灯泡正常发光,计算小灯泡的额定功率和此时的实际功率。(20分)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

四、思考题(20分)

1.在本实验中,某同学连接电路完毕后发现开关没有闭合时小灯泡已发光,而电压表和电流表的示数情况正常,开关闭合后小灯泡反而熄灭,电压表的示数减小为零,电流表的示数变大,但没有超过量程,造成这种现象的原因是什么?画出相应的电路图。(10分)

 

 

 

 

 

2.在本实验中,某同学连接电路完毕并闭合开关,当调节滑动变阻器的滑片时,发现小灯泡变亮时电压表的示数减小,小灯泡变暗时电压表的示数增大(器材是完好的),造成这种现象的原因是什么?画出相应的电路图。(10分)

 

参考答案

一、画出设计的测量电路图,写出实验原理。(20分)

1.测量电路图(15分)

 

2.测定小灯泡功率的实验原理:伏安法测定小灯泡功率的原理是利用电压表测电压,利用电流表测电流,利用公式P=UI计算功率,在额定电压下测出的功率就是额定功率。(5分)

二、说明电压表和电流表量程以及滑动变阻器规格选择的理由。(10分)

1.因为待测小灯泡的额定电压和额定电流分别为2.5V、0.3A,所以电压表量程选择3V这一档,电流表量程选择0.6A这一档。

2.答:若电源电压为6V,当滑动变阻器的滑片调节到阻值最大的一端时,两种滑动变阻器的最大电阻值为10Ω和20Ω,电路对应的最小电流值为别为:

(1) (2) ,由于小灯泡的额定电流值为0.3A,为保护小灯泡不受烧毁,应选择“20Ω,1A”这种规格的滑动变阻器。

三、调节电源电压为6V,若电流表的示数达到小灯泡的额定电流值时小灯泡正常发光,计算小灯泡的额定功率和此时的实际功率。(20分)

1.额定功率:

2.实际功率:小灯泡的额定电流值为0.30A,调节滑动变阻器使电流表的示数达到0.3A时,电压表的示数为2.00V,所以实际功率为

 

 

四、思考题(30分)

1.在本实验中,某同学连接电路完毕后发现开关没有闭合时小灯泡已发光,而电压表和电流表的示数情况正常,开关闭合后小灯泡反而熄灭,电压表的示数减小为零,电流表的示数变大,但没有超过量程,造成这种现象的原因是什么?画出相应的电路图。(10分)

(1)原因:该同学将开关错接在小灯泡两端。

(2)电路图

 

2.在本实验中,某同学连接电路完毕并闭合开关,当调节滑动变阻器的滑片时,发现小灯泡变亮时电压表的示数减小,小灯泡变暗时电压表的示数增大(器材是完好的),造成这种现象的原因是什么?画出相应的电路图。(10分)

(1)原因:该同学将电压表错接在滑动变阻器的两端。

(2)电路图

 

 

中学物理实验技能竞赛试题(初中组)

[实验题目]研究黑盒子中电阻的连接方式

[实验器材]

1.直流稳压电源(量程:10V)1个

2.电流表(量程:0.6A、3A两档)1只

3.单刀开关1个

4.导线若干

[实验要求]:画出黑盒子中电阻的连接方式

[注意事项]

1.按答题纸的要求答题;

2.电源电压连续可调。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

中学物理实验技能竞赛试题(初中组)

实验题目:研究黑盒子中电阻的连接方式

(答题纸)

一、如果黑盒子内有两个相同的电阻组成的简单电路。A、B、C表示从盒内电路引出的三个接线柱,已查明任意两个接线柱之间都有一定的电阻,画出盒内可能存在的三种电路。(20分)

 

二、为进一步探究盒内电路结构和电阻值,请使用提供的实验器材检测电路,写出检测过程与现象,并画出黑盒子内电阻正确的连接方式。(20分)

 

 

 

 

 

三、若给你一根导线,要求进一步验证你的推断,你还可以利用试探电路进行哪些测量?写出可能的测量结果。(20分)

 

 

 

 

 

四、思考题(10分)

下图是一只直流电压表,量程有3V和15V两档,假如把它当成黑盒子,请画出直流电压表内部电路图,并标出元件的主要参数。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

参考答案

一、如果黑盒子内有两个相同的电阻组成的简单电路。A、B、C表示从盒内电路引出的三个接线柱,已查明任意两个接线柱之间都有一定的电阻,画出盒内可能存在的三种电路。(20分)

二、为进一步探究盒内电路结构和电阻值,请使用提供的实验器材检测电路,写出检测过程与现象,并画出黑盒子内电阻正确的连接方式。(20分)

图一 图二

假如黑盒子中电阻连接方式如上图一,那么,将直流稳压电源调节到6V,与电流表、单刀开关串联接成图二的测量电路。

(1)将A、B分别接到图二的1、2端,记录电流表的示数;

(2)将A、C分别接到图二的1、2端,记录电流表的示数;

(3)将B、C分别接到图二的1、2端,记录电流表的示数。

由 可判断出黑盒子中的电阻连接方式及阻值。

三、若给你一根导线,要求进一步验证你的推断,你还可以利用试探电路进行哪些测量?写出可能的测量结果。(20分)

可将导线将A、B、C三个接线柱任意两端短接,再用图二的测量电路测量第三端与短接端的电流,即可判断电阻的连接方式及阻值。

 

 

四、思考题(10分)

1.下图是一只直流电压表,量程有3V和15V两档,假如把它当成黑盒子,请画出直流电压表内部电路图,并标出元件的主要参数。

(1)量程为 时,由 ,可求得

(2)量程为 时,由 ,可求得

中学物理实验技能竞赛试题(初中组)

[实验题目]磁电式直流电表的改装

[实验器材]

1.待改装的磁电式电表的表头(量程:50μA)1只、

2.电阻箱(0~99999.9Ω)1只

3.电阻箱(0~9999.9)1只

4.滑动变阻器(1000Ω,0.5A)1个

5.标准直流电压表(量程:3V)1只

6.直流稳压电源(量程:10V)1台

7.单刀开关2个

[实验要求]将量程为50μA的表头改装为量程为2V的直流电压表

[注意事项]

1、直流稳压电源电动势可调范围约为1.5V¬10V。

2.按答题纸的要求答题。

中学物理实验技能竞赛试题(初中组)

实验题目:磁电式直流电表的改装

(答题纸)

一、用半偏法测量表头的内阻。(20分)

1、画出实验电路图(10分)

 

 

 

 

2、写出实验步骤,记录表头内阻的测量值(10分)

 

 

 

 

二、将量程为50μA的表头改装为量程为2V的直流电压表(45分)

1、实验原理(15分)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2、画出校准直流电压表的实验电路(10分)

 

 

 

 

 

 

 

 

3、数据记录及处理(10分)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4、对改装后的电表进行校准,画出校准曲线(10分)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

三、思考题(5分)

校正电压表时,如果发现改装表的读数相对于标准表的读数都偏低,其原因是什么?应如何调节才能达到标准表的数值?

参考答案

一、用半偏法测量表头的内阻。(20分)

1、画出实验电路图(10分)

2、写出实验步骤,记录表头内阻的测量值(10分)

(1)先断开天关K2,将电阻箱R2(0~99999.9Ω)阻值调至最大,并调节滑动变阻器触头到a端;

(2)接通开关K1,调节滑动变阻器触头使表头满偏;

(3)再接通开关K2,使电阻箱R0(0~9999.9Ω)与表头并联,并调节电阻箱的阻值,直到表头示值为满量程的1/2,因为R2>>Rg,故可认为R0≈Rg

(4)记录表头内阻的测量值Rg(该表头的内阻约为2650Ω,在范围为2500~2800Ω均给分)

二、将量程为50μA的表头改装为量程为2V的直流电压表(45分)

1、实验原理(15分)

(1)原理图(7分)

(2)公式推导(8分)

由上图可知, ,所以

 

将 代入上式,可得 (此值随表头内阻的测量值而改变)

 

2、画出校准直流电压表的实验电路(10分)

3、数据记录及处理(10分)

 

U(改装)(V)

0

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

1.80

2.00

U(标准)(V)

0

0.19

0.39

0.59

0.79

0.99

1.20

1.40

1.60

1.80

2.00

ΔU=

U(标准)-U(改装) (V)

0

-0.01

-0.01

-0.01

-0.01

-0.01

0

0

0

0

0

 

 

4、对改装后的电表进行校准,在计算纸上画出校准曲线(10分)

 

三、思考题(5分)

校正电压表时,如果发现改装表的读数相对于标准表的读数都偏低,其原因是什么?应如何调节才能达到标准表的数值?

答:这是因为串联分压的电阻阻值与理论值相比偏大,导致该支路的电流减小,因而改装表的读数相对于标准表的读数都偏低。应将串联分压的电阻阻值调小。

中学物理实验技能竞赛试题

[实验题目]测量直流稳压电源的电动势和内阻

[实验器材]

1.直流稳压电源(量程:10V连续可调)1个

2.电压表(量程:3V)1只

3.电流表(量程:0.5A)1只

4.滑动变阻器(50Ω,1.5A)1只

5.电阻箱(0-99999.9Ω)一个

6.单刀开关1个

7.定值电阻(2.40Ω)1个

8.导线若干

[实验要求]设计测量电路图,利用作图法求出电源的电动势和内阻

[注意事项]

1.按答题纸的要求答题;

2.直流稳压电源电压已调节好,考生不得另行调节,仅需从正负极输出端接线即可;

3.定值电阻(2.40Ω)可用于辅助测量;

4.测量数据不得少于6组。

 

 

 

中学物理实验技能竞赛试题

实验题目:测量直流稳压电源的电动势和内阻

(答题纸)

一、画出设计的测量电路图。(15分)

 

 

 

 

 

 

二、说明电路图的测量原理。(10分)

 

 

 

 

 

 

 

三、列表记录测量数据(10分)

 

 

 

 

 

 

四、利用作图法求出直流稳压电源的电动势和内阻(20分)

 

 

 

 

 

 

 

 

五、分析实验结果产生误差的原因。(5分)

 

 

 

 

六、思考题(10分)

1.本实验中,滑动变阻器采用何种接法?其作用是什么?(5分)

 

 

2.本实验中,除了你采用的测量方法外,还有哪些测量方法?(5分)

 

 

 

参考答案

一、画出设计的测量电路图。(15分)

 

二、说明电路图的测量原理。(10分)

答:采用伏安法进行测量,在闭合电路中,根据全电路欧姆定律,有

(1)

其中 表示电源的电动势, 表示电路的路端电压, 表示闭合电路中的电流, 表示电源的内阻。

由(1)式可变为

(2)

改变电路的外电阻 ,测出一系列的 和 值,绘出 图象。图象在 轴上的截距即为电源的电动势 ,直线的斜率即为内阻 的负值。

由于直流稳压电源的内阻较小,约为0.3Ω,在改变外电阻 时路端电压 变化不明显,为了测量方便,将定值电阻 与电源正极串联,此时可将

(3)

视为电源新的内阻,待测量出结果后,再由 求出 。

三、列表记录测量数据(10分)

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

1.10

0.310

0.276

0.238

0.203

0.164

0.130

0.095

0.060

 

 

 

 

四、利用作图法求出直流稳压电源的电动势和内阻(20分)

1.电源电动势:

由上图可知, 图象是一条直线,在 轴上的截距为 ,即电源的电动势 ;

2.电源的内阻:

在直线上任取两点 , ,则直线的斜率的绝对值为:

,故

五、分析实验结果产生误差的原因。(5分)

1.电压表、电流表的读数不准确;

2.滑动变阻器的阻值变化不连续,导致引起调节电压或电流的精度不高,易引起读数误差;

3.电压表、电流表的系统误差;

4.定值电阻有误差;

5.由作图法描点不准确引起误差。

六、思考题(10分)

1.本实验中,滑动变阻器采用何种接法?其作用是什么?

滑动变阻器采用限流接法,其作用是改变外阻值以改变电路中的电流。

2.本实验中,除了你采用的测量方法外,还有哪些测量方法?

答:除了采用伏安法外,还有

(1)安阻法 :由(1)式可变为 ,或 ,改变电路的外电阻 ,测出一系列的 和 值,作出 - 图象。图象在 轴上的截距即为电源的内阻,直线的斜率即电源的电动势 。用安培表和电阻箱。

(2)伏阻法:(1)式可变为 ,或 ,改变电路的外电阻 ,测出一系列的 值,作出 图象。图象在 轴上的截距的倒数即为电源电动势,直线的斜率与截距的倒数乘积即为电源的内阻。用伏特表和电阻箱。 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

中学物理实验技能竞赛试题

[实验题目]分压电路的研究

[实验仪器]电压表1只、滑线变阻器(300Ω)、电阻箱RX、直流电源(E=2.0V)、单刀开关1个、导线若干根。

[实验要求]

1.画出分压电路图。

2.测量并画出负载电阻RL=3000Ω和RL=30Ω时的分压电路特性曲线图(即分压电路中Y与β和K(X)的关系图)。

3.按答题纸要求答题。

[ ]分压比Y为负载电路上的电压UL与电源电压E之比,即Y=UL/E;β为负载电阻与变阻器全电阻之比,即β=RL/RO;K(X)为滑线变阻器上的电阻比,即K(X)= RAC/RAB=RX/RO X为从滑线变阻器的接头C到接线端A的几何长度与全长AB的比值。

 

 

 

 

 

 

 

 

中学物理实验技能竞赛试题

实验题目:分压电路的研究

(答题纸)

一、画出分压电路图。(10分)

 

 

 

 

二、测量负载电阻RL=3000Ω和RL=30Ω时的Y、K(X)。(30分)

1、RL=3000Ω, β=RL/RO=3000/300=10时

次数

测量量

1

2

3

4

5

Y=UL/E

K(X)=RX/RO

2、RL=30Ω, β=RL/RO=30/300=0.1时

次数

测量量

1

2

3

4

5

Y=UL/E

K(X)=RX/RO

三、在同一坐标上画出负载电阻RL=3000Ω和RL=30Ω时的分压电路特性曲线图(即分压电路中Y与K(X)的关系图)。(20分)请把曲线图画在提供的坐标纸上,并写上实验编号,贴在答题纸上。

 

 

 

 

 

四、对实验结果进行理论分析。(10分)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

参考答案

一、画出分压电路图10

 

 

二、测量负载电阻RL=3000Ω和RL=30Ω时的Y、K(X)。30分)

1、RL=3000Ω, β=RL/RO=3000/300=10时

次数

测量量

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Y=UL/E

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

K(X)=RX/RO

0.14

0.25

0.34

0.43

0.54

0.63

0.72

0.80

0.91

2、RL=30Ω, β=RL/RO=30/300=0.1时

次数

测量量

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Y=UL/E

0.05

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

K(X)=RX/RO

0.11

0.35

0.64

0.78

0.84

0.90

0.93

0.95

三、在同一坐标上画出负载电阻RL=3000Ω和RL=30Ω时的分压电路特性曲线图(即分压电路中Y与K(X)的关系图)。20分)请把曲线图画在提供的坐标纸上,并写上实验编号,贴在答题纸上。

 

 

 

关系图见第3页

 

 

四、对实验结果进行理论分析。10分)

1、当β=10时,图线是直线,电压UL在0-E整个区间内均匀变化,这时滑线变阻器阻值RO小于负载电阻RL

理论分析:

从分压电路可知

当 时, (1)

有 (2)

从(1)、(2)两式可知,当取 时,在整个调节范围内负载电阻上电压UL随滑线变阻器上的分压电阻RAC成线性变化,而且调节的粗细程度处处相同,即均匀调节。

2、从实验结果看,当β=0.1时,图线是非线性的,在K(X)较小时曲线较平坦,UL增长缓慢,可以进行精细调节,在K(X)较大时,曲线较陡,UL变化大,难以调节。

理论分析:

当 时, (3)

有 (4)

从(3)、(4)两式可知,整个调节范围内负载电表上的电压UL是非线性变化的。它不仅与滑线变阻器上的改变量 有关,还与负载电阻上的电压UL有关。

由此可见,RO越小,分压越均匀,但对一定的RL和E,RO越小,流经变阻器的电流越大,即电源消耗的功率越大,显然不经济,因此在选择变阻器时,需权衡考虑。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

中学物理实验技能竞赛试题(初中组)

[实验题目]测量铜块和石蜡的密度

[实验器材]

1.物理天平(含砝码))1架

2.烧杯1个

3.细线

4.铜块1块

5.石蜡1段

6.蒸馏水(密度为 0=1克/厘米3

[实验要求]1、写出测量公式和测量方法。

2、测出铜块的密度。

3、测出石蜡的密度。

4、每个物理量测三次,列表记录测量数据,求出实验结果。

[ ]1、细线的质量不计。

2、实验操作、实验报告共50分钟。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

中学物理实验技能竞赛试题(初中组)

(答题纸)

一、简述实验原理:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

二、简述实验步骤:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

三、数据记录及处理:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

参考答案

一、简述实验原理:

根据阿基米德定律:浸在液体中的物体要受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的同体积液体的重力。

如果不计空气浮力,物体在空气中时重 ,全部浸人水中时重 ,其所受浮力为 ,应等于同体积水的重力 ,由此可得 ,所以: (1)

其中 、 分别为在空气和水中用天平测量的质量。

若甲物体的密度大于水的密度,乙物体的密度小于水的密度,乙物体在空气中受到的重力 ,测出甲、乙两物体用细线捆在一起浸没在水中的视重 (如图所示)。

设 ,则

(3)

(4)

则: ,

 

(5)

二、简述实验步骤:

1、测量铜块的密度

(1)用天平测铜块在空气的质量 。

(2)用细线将铜块吊起,用天平测铜块在水中的质量 。

(3)由(1)式算出铜块密度

2、测量石蜡的密度

(1)用天平测石蜡在空气中的质量 。

(2)用天平测出铜块和石蜡两物体用细线捆在一起浸人水中时质量 。

(3)由(5)式算出石蜡密度

 

三、数据记录及处理:

表一:测量铜块的密度数据记录

次数

1

2

3

平均值

(g)

(g)

 

表二: 测量石蜡的密度数据记录

次数

1

2

3

平均值

(g)

(g)

铜块的密度: =8.93g/cm3

石蜡的密度: =0.77 g/cm3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

中学物理实验技能竞赛试题(初中组)

[实验题目]测量匀变速直线运动的加速度

[实验器材]

1.打点计时器(频率50HZ)1个

2.物理小车1辆

3.学生交直流电源1台

4.纸带

5.米尺1把

6.坐标纸

7.木板1块

8.复写纸

[实验要求]:要求用做图法处理数据(至少测量5组数据进行描点作图),求出小车运动的加速度

[ ]

1、自己连接和安装相关的仪器设备。

2、50分钟内完成实验操作及相关的实验数据记录、数据处理。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

中学物理实验技能竞赛试题(初中组)

(答题纸)

一、简述实验原理(15分):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

二、简述实验步骤(20分):

 

 

 

 

 

 

 

三、数据记录及处理(30分):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

四、结论(5分)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

参考答案

一、简述实验原理:

电磁打点计时器可以记录运动物体的的时间和位移。本实验所用打点计时器的工作电压6-9V,频率50 Hz。接通电源后,振片和振针就会以点1/50s(即0.02s)的周期振动起来。当纸带在运动物体的带动下运动时,振针的上下振动便会通过复写纸在纸带上留下一系列小点,相邻两点之间对应的时间间隔为0.02S,相邻两点之间的距离可以用尺子测量。这样,打点计时器既记录了时间,又记录了相应的位移。我们便可利用这些时间和位移信息,通过公式 来求小车体运动的加速度。

二、简述实验步骤:

1.把木板放上实验桌,让木板形成斜面,把打点计时器固定在木板上。

2.连接好打点计时器电源,选择交流、工作电压为6~9伏。

3.打点器的位置放正,纸带在移动过程中不要与纸带限位框位孔的耳壁相碰。调整小车夹持纸带的位置,应与打点垫板处于同一高度,使纸带能够贴着打点垫板移动。

4.待打点计时器工作时,释放小车让小车拖着纸带一起运动,这样打出一条带点迹的纸带。

5.用尺量出若干点的位移s,记录各点位移所用的时间t,每相邻两点对应的时间间隔为0.02s.

6.在坐标纸上,用 表示纵坐标,用 表示横坐标,进行描点,如果这些点在一条直线上,就说明运动是匀加速度,加速度的大小为直线斜率的两倍。

三、数据记录及处理:

1、方法一:测各点迹的位移 和时间

令 , ,则上述方程变为

 

画 图,直线的斜率

∴ ∴

例如:下图为打出来的纸袋,在纸带上,以6个点为一段划分纸带,用尺子量出每段的长度,每段的时间间隔就是6个点对应的时间间隔,即5×O.02s=0.1s。将时间和位移数据填人下表。

 

 

点迹序数

测量量

6

12

18

24

30

36

s (m)

t(s)

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

y=s/t(m/s)

x=t(s)

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

 

画图:

或:

2、方法二:

也可以计算各计数点的瞬时速度,通过做v-t图求加速度。

四、结论

从图象中可以看出,这些点在一条直线上,说明了运动是匀加速度,加速度的大小为直线斜率的两倍。