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1、实验讲座实验讲座转换法转换法一、转换法解读一、转换法解读 1.1.转换法转换法 所谓实验思维转换方所谓实验思维转换方法法, ,就是当某些物理量不易直就是当某些物理量不易直接测量接测量, ,而另外一些物理量易测量而另外一些物理量易测量, ,且两者之间可以且两者之间可以用物理原理联系起来时用物理原理联系起来时, ,采用采用“嫁接嫁接”的方法的方法, ,通过通过转移实验手段转移实验手段, ,达到化不易为达到化不易为易易, ,化不能为能化不能为能, ,这种这种实实验方法称为转换法验方法称为转换法. .间接测量某些物理量间接测量某些物理量, ,一般都用一般都用到转换法到转换法. . 2.2.转换法的主要
2、方式有转换法的主要方式有 (1)(1)时间量与空间量的转换时间量与空间量的转换, ,如伽利略在研究自由如伽利略在研究自由落体运动时落体运动时, ,利用滴漏法来测时间利用滴漏法来测时间, ,将时间测量转换将时间测量转换为水的体积的测量为水的体积的测量. . (2) (2)抽象量与直观量的转换抽象量与直观量的转换, ,如卡文迪许如卡文迪许“扭秤实扭秤实验验”中中, ,石英丝扭转角度的测量转换为平面镜反射光石英丝扭转角度的测量转换为平面镜反射光在刻度尺上移动距离的测量在刻度尺上移动距离的测量. . (3) (3)微观量与宏观量的转换微观量与宏观量的转换. . (4) (4)非电学量与电学量的转换非电
3、学量与电学量的转换. .二、转换法的应用二、转换法的应用 1.1.匀变速直线运动的加速度匀变速直线运动的加速度, ,是一个不易直接测是一个不易直接测量的物理量量的物理量, ,但通但通过转换测位移和时间过转换测位移和时间, ,根据任根据任意两意两个连续相等的时间里的位移之差可测得加速度个连续相等的时间里的位移之差可测得加速度. . 2. 2.在在“传感器的传感器的简单应用简单应用”实验中实验中, ,将非电学量转将非电学量转换为电学量进行测量换为电学量进行测量. . 【例例1 1】用如图用如图1 1所示的装置可测水的作用力所示的装置可测水的作用力, ,质量质量为为m m的小铅球的小铅球P P系在细
4、金属丝下系在细金属丝下, ,悬挂在悬挂在O O点点, ,BCBC为在为在水平方向固定的一根粗细均匀的电阻丝水平方向固定的一根粗细均匀的电阻丝, ,C C端在端在O O点点正下方正下方, ,且且OCOC= =h h, ,BCBC长为长为l l, ,BCBC与金属丝接触良好与金属丝接触良好, ,接接触点为触点为D D, ,不计接触点不计接触点D D处的摩擦和金属丝的电阻处的摩擦和金属丝的电阻. .将将小铅球小铅球P P放入水平流动的水中时放入水平流动的水中时, ,球向左摆起一定的球向左摆起一定的角度角度 时时, ,水流速度越大水流速度越大, , 越大越大. .现取一电动势为现取一电动势为E E、内
5、阻不计的电源和一只电压表、内阻不计的电源和一只电压表, ,用这些器材连成用这些器材连成测量电路测量电路, ,使水不流动时使水不流动时, ,电电压表示数为零压表示数为零, ,水流速度水流速度增大时增大时, ,电压表示数增大电压表示数增大. . (1)(1)画出电路图画出电路图( (B B、C C、O O均可接线均可接线).). (2) (2)若小球平衡时若小球平衡时, ,电压表读数为电压表读数为U U, ,用用m m、l l、h h、E E、U U表示水的作用力表示水的作用力F F, ,F F= = .(.(重力加速度为重力加速度为g g) )图图1 1解析解析 (1)(1)电路图如下图所示电路
6、图如下图所示 (2)(2)由平衡条件得由平衡条件得 =tan ,=tan ,而而tan =tan = 根据串联电路分压原理根据串联电路分压原理, ,有有 联立上述三式得水流作用力联立上述三式得水流作用力F F= ,= ,因因F FU U故从电压表读数的大小便知水流作用力的大小故从电压表读数的大小便知水流作用力的大小. .答案答案 (1)(1)见解析图见解析图 (2)(2)mgFhCDCDUlFEhmglUEhmglU 【例例2 2】某同学为了测量一物体的质量某同学为了测量一物体的质量, ,找到一个找到一个力电转换器力电转换器, ,该转换器的输出电压正比于该转换器的输出电压正比于受压面的压受压面
7、的压力力( (比例系数为比例系数为k k),),如图如图2 2中的装置所示中的装置所示, ,测量时先调测量时先调节输入电压节输入电压, ,使转换器空载时的输出电压为零使转换器空载时的输出电压为零, ,而后而后在其受压面上放一个物体在其受压面上放一个物体, ,即可测得与物体的质量即可测得与物体的质量成正比的输出电压成正比的输出电压U U. .现有下列器材现有下列器材: :力电转换器、力电转换器、质量为质量为m m0 0的砝码、电压表、滑的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各动变阻器、干电池各一个、开关及导线若干、待测物体一个、开关及导线若干、待测物体( (可置于力电转可置于力电转换器的受压面上换器
8、的受压面上).).请完成对该物体质量的测量请完成对该物体质量的测量. . (1)(1)设计一个电路设计一个电路, ,要求力电转换器的输入电压可要求力电转换器的输入电压可调调, ,并且使电压的调节范围尽可能大并且使电压的调节范围尽可能大, ,在图在图2 2所示的方所示的方框中画出完整的测量电路图框中画出完整的测量电路图. . (2) (2)简要说明测量步骤简要说明测量步骤, ,求出比例系数求出比例系数k k, ,并测出待并测出待测物体的质量测物体的质量m m. . (3) (3)请设想实验中可能会出现的一个问题请设想实验中可能会出现的一个问题. .图图2 2解析解析 (1)(1)由变阻器可组成调
9、压电路由变阻器可组成调压电路, ,其中调节范围大其中调节范围大的是由电源与滑动变阻器组成分压式电路的是由电源与滑动变阻器组成分压式电路; ;而电压的而电压的测量只需一只电压表即可测量只需一只电压表即可. .电路如下图所示电路如下图所示. . (2)(2)测量步骤与结果如下测量步骤与结果如下: :调节滑动变阻器调节滑动变阻器, ,使使力电转换器的输出电压为零力电转换器的输出电压为零; ;将已知质量的砝码将已知质量的砝码m m0 0放在力电转换器上放在力电转换器上, ,记下输出电压记下输出电压U U0 0; ;将待测物将待测物放在力电转换器上放在力电转换器上, ,记下输出电压记下输出电压U U. . 由由U U0 0= =kmkm0 0g g得得k k= ;= ;又又U U= =kmgkmg, ,所以所以m m= = (3) (3)待测物体质量超出力电转换器量待测物体质量超出力电转换器量程程; ;电源电源电压不够而输出电压一开始调不到零电压不够而输出电压一开始调不到零. .答案答案 见解析见解析gmU0000UUm返回返回
高三物理 实验讲座之转换法课件
