浙江高考物理大一轮复习实验与探究加试实验.pptx
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1、第5讲加试实验第十四章实验与探究内容索引实验13探究电磁感应的产生条件课时作业限时训练 练规范 练速度实验14探究感应电流方向的规律实验15探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系实验16探究单摆周期与摆长的关系实验17测定玻璃的折射率实验18用双缝干涉测量光的波长实验19探究碰撞中的不变量探究电磁感应的产生条件实验13一、实验原理一、实验原理改变闭合回路中的磁通量,闭合回路中就可以产生感应电流,感应电流的有无可以通过连在电路中的电流表指针是否偏转来判定.二、实验器材二、实验器材蹄形磁铁、条形磁铁、导体棒、线圈(正、副各一个)、灵敏电流计、直流电源、滑动变阻器、导线、开关.三、实验过程三、实验过程
2、1.观察导体棒在磁场中是否产生感应电流:如图1所示,导体棒静止、左右平动、前后运动、上下运动,观察电流表指针是否偏转,记录实验现象.2.观察条形磁铁在线圈中运动是否产生感应电流:如图2所示,N、S极分别向线圈中插入、静止、拔出,观察电流表指针是否偏转,记录实验现象.图1图23.模仿法拉第的实验:如图3所示,观察开关闭合瞬间、开关断开瞬间、开关闭合滑动变阻器滑片不动、开关闭合滑动变阻器滑片迅速移动时,电流表指针是否偏转,记录实验现象.图3例例1(多选)用如图4所示的装置做“探究产生感应电流的条件”实验,下列说法正确的是A.甲图中当磁铁静止在线圈中时,电流表的指针发生偏转B.甲图中N极或S极插入线
3、圈时,电流表的指针偏转方向不同C.乙图中开关处于闭合状态,移动变阻器的滑片时指针发生偏转D.乙图中开关处于断开状态,拔出线圈A时电流表的指针发生偏转图4解析答案变变式式1在“探究电磁感应的产生条件”的实验中,现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流表及开关S按如图5所示连接,当开关S闭合瞬间,电流表指针左偏,说明B线圈产生了感应电流,开关S断开瞬间,电流表指针_(选填“会”或“不会”)偏转;当开关S闭合后,要使电流表的指针左偏,可采取的操作为_.图5答案会滑动变阻器的滑片P向右滑动解析解析探究电磁感应现象实验电路分两部分,电源、开关、滑动变阻器、原线圈组成闭合电路,电流计与副线圈组
4、成另一个闭合电路,则错误的连线是2与3.变变式式2(2017温州市九校高三上学期期末)在“探究感应电流的产生条件”实验中,某同学的电路连线如图6所示,老师指出图中标示的1、2、3、4、5、6六根连线中有两处错误,若要求实验现象尽可能明显,则错误的连线是_与_(选填“1”、“2”、“3”、“4”、“5”或“6”)图6解析答案23探究感应电流方向的规律实验14一、实验原理一、实验原理楞次定律.二、实验器材二、实验器材条形磁铁、灵敏电流计、线圈、导线、一节干电池(用来查明线圈中电流的流向与电流表指针偏转方向的关系).三、实验过程三、实验过程1.按图7连接电路,闭合开关,记录G中流入的电流方向与指针偏
5、转方向的关系.2.记下线圈绕向,将线圈与灵敏电流计构成电路.图73.把条形磁铁N极(S极)向下插入线圈中,并从线圈中拔出,每次记录电流计中指针偏转方向,并确定电流方向,从而确定磁场方向.4.总结,形成结论.例例2(2017浙江4月选考21(2)用如图8所示的装置做“探究感应电流方向的规律”实验,磁体从靠近线圈的上方静止下落.当磁体运动到如图所示的位置时,流过线圈的感应电流方向从_(选填“a到b”或“b到a”).在磁体穿过整个线圈的过程中,传感器显示的电流i随时间t的图象应该是_.答案b到a解析图8变变式式3如图9甲所示,开关S闭合后电流表指针由中央向左偏,当把一个线圈A和这个电流表串联起来(图
6、乙)后,将一个条形磁铁B插入或拔出线圈时,线圈中会产生感应电流,经观察发现,电流表指针由中央位置向右偏,这说明_.A.如果磁铁的下端是N极,则磁铁正在远离线圈B.如果磁铁的下端是S极,则磁铁正在远离线圈C.如果磁铁的下端是N极,则磁铁正在靠近线圈D.如果磁铁的下端是S极,则磁铁正在靠近线圈图9答案解解析析由于两磁电式演示电表电流方向相同,而其中一个是发电,用右手定则判断,另一个是受安培力而转动,用左手定则判定,两者指针偏转方向相反,故填b.变变式式4小李同学在用实验探究电磁感应现象中感应电流方向所遵循的规律时,准备了下列器材:多匝线圈、磁电式演示电表、条形磁铁、导线若干.(1)该同学把两只相同
7、的磁电式演示电表用导线连接起来,然后抽去刻度面板,用手指迅速轻拨其中一只表的指针,同时观察另一只电表的指答案b解析图10针,图10甲中与事实相符的是_(选填“a”和“b”).(2)该同学将电流表、线圈A和B、蓄电池、开关用导线连接成如图乙所示的实验电路,当她在闭合、断开开关的瞬间,电流表的指针都没有偏转,其原因_.A.电流表正负极接反了B.电流表接错了,应该接在蓄电池上C.蓄电池的正负极接反了D.开关接错了,应该接在B线圈上答案解析解析由于A线圈回路没有电源,所以不会发生电磁感应.解析探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系实验15一、实验原理一、实验原理原线圈通过电流时,铁芯中产生磁场,由于交变
8、电流的大小和方向都在不断变化,铁芯中的磁场也在不断的变化,变化的磁场在副线圈中产生感应电动势,副线圈中就存在输出电压.本实验通过改变原、副线圈匝数,探究原、副线圈的电压与匝数的关系.二、实验器材二、实验器材两只多用电表(或两只交直流数字电压表)、学生电源(低压交流电源)、开关、可拆变压器、导线若干.三、实验过程三、实验过程1.按如图11所示连接好电路图,将两个多用电表调到交流电压挡,并记录两个线圈的匝数.图112.打开学生电源,读出电压值,并记录在表格中.3.保持匝数不变多次改变输入电压,记录下每次的两个电压值.4.保持电压、原线圈的匝数不变,多次改变副线圈的匝数,记录下每次的副线圈匝数和对应
9、的电压值.5.数据记录与处理次序n1(匝)n2(匝)n1n2U1(V)U2(V)U1U21234四、注意事项四、注意事项1.在改变学生电源电压、线圈匝数前均要先断开开关,再进行操作.2.为了人身安全学生电源的电压不能超过12V,不能用手接触裸露的导线和接线柱.3.为了多用电表的安全,使用交流电压挡测电压时,先用最大量程挡试测,大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量.根据测量数据可判断连接电源的线圈是_(选填na或nb)例例3(2017浙江4月选考21(1)为完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验,必须要选用的是_.A.有闭合铁芯的原、副线圈B.无铁芯的原、副线圈C.交流电源D.直
10、流电源E.多用电表(交流电压挡)F.多用电表(交流电流挡)用匝数na60匝和nb120匝的变压器,实验测量数据如下表答案解析Ua/V1.802.803.804.90Ub/V4.006.018.029.98nb变变式式5(2016浙江10月选考21(2)如图12所示,在用可拆变压器“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中,下列说法正确的是_(填字母).A.用可拆变压器,能方便地从不同接线柱上选取不同匝数的线圈B.测量原、副线圈的电压,可用“测定电池的电动势和内阻”实验中的直流电压表C.原线圈接0、8接线柱,副线圈接0、4接线柱,副线圈电压大于原线圈电压D.为便于探究,先保持原线圈匝数和电压
11、不变,改变副线圈的匝数,研究其对副线圈电压的影响答案图12变变式式6在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中,操作步骤如下:将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上;闭合电源开关,用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压;将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上,另一个作为副线圈,接上小灯泡;将原线圈与副线圈对调,重复以上步骤.(1)以上操作的合理顺序是_(只填步骤前数字序号);解析答案解解析析两线圈的匝数n11600,n2400,当将n1做原线圈时,U116V,副线圈两端电压U24V;当原线圈与副线圈对调后,U18V时,U232V,此时U2为原线圈的电压,而U1为副线
12、圈的电压;由以上数据可得:.(2)如图13所示,在实验中,两线圈的匝数n11600,n2400,当将n1做原线圈时,U116V,副线圈两端电压U24V;原线圈与副线圈对调后,当U18V时,U232V,那么可初步确定,变压器两个线圈的电压U1、U2与线圈匝数n1、n2的关系是_.图13解析答案探究单摆周期与摆长的关系实验16一、实验原理一、实验原理二、实验装置图及器材二、实验装置图及器材图14带有铁夹的铁架台、中心有小孔的金属小球,不易伸长的细线(约1米)、停表、毫米刻度尺和游标卡尺.三、实验步骤三、实验步骤1.让细线的一端穿过金属小球的小孔,然后打一个比小孔大一些的线结,做成单摆.2.把细线的
13、上端用铁夹固定在铁架台上,把铁架台放在实验桌边,使铁夹伸到桌面以外,让摆球自然下垂,在单摆平衡位置处作上标记,如图14所示.3.用毫米刻度尺量出摆线长度l,用游标卡尺测出摆球的直径,即得出金属小球半径r,计算出摆长llr.6.改变摆长,重做几次实验,计算出每次实验的重力加速度值,求出它们的平均值,该平均值即为测得的重力加速度值.7.将测得的重力加速度值与当地重力加速度值相比较,分析产生误差的可能原因.四、数据处理四、数据处理处理数据有两种方法:图15五、注意事项五、注意事项1.选择材料时摆线应选择细而不易伸长的线,比如用单根尼龙线、胡琴丝弦或蜡线等,长度一般不应短于1m.小球应选用密度较大的金
14、属球,直径应较小,最好不超过2cm.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,以免摆动时发生摆线下滑、摆长改变的现象.3.摆动时控制摆线偏离竖直方向不超过5.4.摆动时,要使之保持在同一个运动平面内,不要形成圆锥摆.5.计算单摆的振动次数时,应以摆球通过平衡位置时开始计时,以摆球从同一方向通过平衡位置时进行读数,且在数“零”的同时按下停表,开始计时计数.例例4(1)在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中,小鑫同学用如图16甲、乙所示的装置进行实验,两图是从不同角度对该装置拍摄所得的效果图,甲图为摆球静止在平衡位置的情景,乙图为摆球振动过程中某一时刻的情景.请指出该同学的实验装置或
15、实验操作中不当之处:_(写出一点即可).答案图16摆线绕在铁杆上导致悬挂不固定、摆角太大、摆线太短解析解解析析由题图知,题中实验操作时摆线绕在铁杆上导致悬挂不固定,且摆角太大、摆线太短;(2)在该实验中,正确测得单摆的摆线长为L,振动的周期为T,摆球直径为d,可由g_计算出当地的重力加速度值.答案解析(3)在下列所给的器材中,选出本实验不需要的器材(填写器材前的编号即可)_.A.带夹子的铁架台B.打点计时器C.带小孔的实心铁球D.停表E.长约1m的细线F.规格完全相同的橡皮条G.带毫米刻度的米尺H.天平解析解解析析本实验利用停表测时间,不需要打点计时器;摆线为长约1m的不可伸长的细线,不能使用
16、橡皮条;不需要天平测质量.故不需要的器材为BFH.答案解解析析单摆周期的开始和终止计时位置,一般选取摆球经过平衡位置时记录,所以选择图乙.变变式式7(2016浙江10月选考21)在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中,测量单摆的周期时,图17中_(选填“甲”“乙”或“丙”)作为计时开始与终止的位置更好些.答案乙图17解析变式变式8某实验小组在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中:(1)用游标卡尺测定摆球的直径,测量结果如图18所示,则该摆球的直径为_cm.解析答案0.97图18(2)小组成员在实验过程中有如下说法,其中正确的是_(填选项前的字母).A.把单摆从平衡位置拉开30的摆角,并在释放摆球的
17、同时开始计时B.测量摆球通过最低点100次的时间t,则单摆周期为C.用悬线的长度加摆球的直径作为摆长,代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大D.选择密度较小、直径较大的摆球解析答案测定玻璃的折射率实验17一、实验原理一、实验原理用插针法确定光路,找出跟入射光线相对应的折射光线;用量角器测出入射角1和折射角2;根据折射定律计算出玻璃的折射率n.二、实验器材二、实验器材两面平行的玻璃砖、白纸、木板、大头针、量角器、刻度尺、铅笔、图钉.三、实验步骤三、实验步骤图191.将白纸用图钉钉在木板上.2.如图19所示,在白纸上画出一条直线aa作为界面(线),过aa上的一点O画出界面的法线NN,并画一条线
18、段AO作为入射光线.3.把长方形玻璃砖放在白纸上,使它的长边跟aa对齐,画出玻璃砖的另一边bb.4.在直线AO上竖直插上两枚大头针P1、P2,透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像,调整视线方向,直到P2挡住P1的像.再在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4,使P3挡住P1、P2的像,P4挡住P3及P1、P2的像,记下P3、P4的位置.5.移去大头针和玻璃砖,过P3、P4所在处作直线OB,与bb交于O,直线OB就代表了沿AO方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向.6.连接OO,入射角1AON,折射角2OON.用量角器量出入射角和折射角,从三角函数表中查出它们的正弦值,把这些数据记录在自己设计的表格中.
19、7.用上述方法分别求出入射角分别为30、45、60时的折射角,查出它们的正弦值,填入表格中.四、数据处理四、数据处理此实验是通过测量入射角和折射角,然后查数学用表,找出入射角和折射角的正弦值,再代入n中求玻璃的折射率.除运用此方法之外,还有以下处理数据的方法:1.在找到入射光线和折射光线以后,以入射点O为圆心,以任意长为半径画圆,分别与AO交于C点,与OO(或OO的延长线)交于D点,过C、D两 点 分 别 向 NN作 垂 线,交 NN于 C、D点,用刻度尺量出CC和DD的长,如图20所示.图20图21五、注意事项五、注意事项1.玻璃砖要厚,用手拿玻璃砖时,只能接触玻璃砖毛面或棱,严禁用玻璃砖当
20、尺子画界面.2.入射角应在30到60之间.3.大头针要竖直插在白纸上,且玻璃砖每一侧两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应尽量大一些,以减小确定光路方向时造成的误差.4.玻璃砖的折射光线要画准.5.由于要多次改变入射角重复实验,所以入射光线与出射光线要一一对应编号以免混乱.例例5在“测定玻璃的折射率”实验中,某同学经正确操作插好了4枚大头针,如图22甲所示.(1)在图乙中画出完整的光路图.答案图22答案答案见解析图解析解解析析分别连接玻璃砖两侧的大头针所在的点并延长,与玻璃砖两平行边分别相交,标出传播方向,然后连接玻璃砖边界的两交点,即为光线在玻璃砖中的传播方向.光路图如图所示.(2)对
21、你画出的光路图进行测量和计算,求得该玻璃砖的折射率n_(保留三位有效数字).解析答案1.52(说明:0.03范围内都可)解解析析设方格纸上正方形的边长为1,光线的入射角为1,折射角为2,(3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象,某同学做了两次实验,经正确操作插好了8枚大头针,如图23所示.图中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针,其对应出射光线上的2枚大头针是P3和_(选填“A”或“B”).解析解解析析由题图可知,光线P1P2入射到玻璃砖上时,相当于光线射到了一个三棱镜上,因此出射光线将向底边偏折,所以出射光线过P3和A.图23答案A解解析析本实验需要用刻度尺测量相应长度以计算入射角、折射
22、角的正弦值,通过平行介质的入射光线和折射光线是平行的,所以第四枚大头针的位置应该在B处.变变式式9(2017湖州市期末考试)(1)在“测定玻璃的折射率”实验中,小朱同学在实验桌上看到方木板上有一张白纸,白纸上有如图24甲所示的实验器材,他认为缺少一种器材,请你写出所缺器材的名称:_.老师将器材配齐后,他进行实验,图乙是他在操作过程中的一个状态,请你指出第四枚大头针应在图乙中的位置_(选填“A”“B”或“C”).图24解析答案刻度尺B射光线.其中她确定P3大头针位置的方法应当是:_.操作完成后,她用圆规作了一个以O为圆心,半径与玻璃砖半径相同的半圆(如图中虚线所示),则她测出玻璃的折射率n_.(
23、2)小红利用方格坐标纸测定玻璃的折射率,如图25所示,AO是画在纸上的直线,她在直线AO适当位置竖直插上P1、P2两枚大头针,放上半圆形玻璃砖(图中粗黑线所示),然后插上P3、P4两枚大头针,以确定折解析答案透过玻璃砖看,P3大头针挡住P1、P2两枚大头针的像图251.510.00cm长为半径画圆,分别交线段OA于A点,交OO连线延长线于C点.过A点作法线NN的垂线AB交NN于B点,过C点作法线NN的垂线CD交NN于D点,如图26所示,用刻度尺量得OB8.00cm,CD4.00 cm.由此可得出玻璃的折射率n_.变变式式10(2016台州中学高二统练)同学们用两面平行的玻璃砖做“测玻璃的折射率
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