中学物理实验竞赛辅导3

Z1 Z2 Z3
1
2
3
实验要求：
1) 如果盒内有一个电池，那么测定其电动势大小，并画出 测量电路图。 2) 如果盒内有一个电阻，那么测定其阻值，并画出测量电 路图。 3) 如果盒内有一个电容，测量其电容值，并画出测量电路。
4) 如果盒内有一个二极管，画出它的极性，测出它的正向 阈值电压。
5) 画出盒内有关电子元件的分布图，并标明它们的极性。
2.
参考答案：
3.用电压表或电流表测量一个黑盒子内元件参数
黑盒子里连接着三个彼此性质不同的电子元件，它们中 的一个或许是电池；或许是大于100Ω 的电阻；或许是大于
1μ f的电容；或许是正向电阻可忽略的二极管；或许是其它
什么电子器件，黑盒子里面的元件接线为星型接法。 实验器材：万用电表的0～6V（120KΩ 内阻）电流档0～30mA （10Ω 内阻）、带电压表的稳压源1台、可变电阻箱 1只、秒表1只、开关1 个、导线若干根。
2) 测量望远镜标尺读数，用逐差法求出每增加1Kg砝码标 尺读数的变化率；
3) 测量其余有关量，求出金属丝的劲度系数。
注意：上海地区重力加速度g=9.794m/s2
1)
微小长度变化量δ L的测量
光杠杆
物体受拉力会 伸长，受热会膨 胀，这时物体的 长度变化往往很 微小。微小的长 度变化可用光杠 杆来测量
1)判别
二极管：单向导通。 电容：隔直流，有充放电 现象 电阻：双向导电。电压。
直接用电压表测量1，2、2， 3、1，3 无电源
1 2 3
ij
-2 1+
现象
瞬间有指针动，但无 充放电现象 无充放电现象 有充放电现象
结论
1，2有二极管、电容
-1 2+
2 3 3 2 1 3
2，3有电容、电阻
2)求所含重金属的体积
V金 金 蜡 m 金 m 蜡 m 金 m 蜡 17 .93 13 .11 4.82 V金 0.717 cm3 金 蜡 7.67 0.946 6.72
3)求n
V金 0.717 0.717 n 0.0547 5.47 % V V金 13 .8 0.717 13 .1
V
R0
1
6V
图3.1
3
图3.2
测量电阻R0 方法1： 由图3 .2可知
V R0 即为该直线斜率的倒数。 I
方法2：
在3端旁串联一电阻箱R，见下图
0.7V
1 3 R0 U2 R
U1
U 1 0.7 U 2 0.7 R0 R0 R
测量电容 测试电路见右图
2,3之间接上6V的电压表, 其
三、电磁学综合实验
1.
参考答案：
图1
1 5 2 6 3 7 4 8
见下页
L ¡ I¹ Ï Í « Ø µ ¼
30.5 30.0 29.5 29.0 28.5 28.0 27.5 27.0 26.5 26.0 0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0
L/mH
I/mA
1)写出测量公式；
2) 用作图法求弹簧的质量和劲度系数； 3)求出重力加速度g并计算相对误差。（上海地区的重 力加速度g=9.794m/s2）
1 提示：弹簧本身质量m0的 计入振子有效质量内。 3
周期输入
-
+
-
+
电压输出
OUT
V-
V+
霍尔传感器与周期测定仪的接线图
参考答案： 测量公式 振动公式：
有两个带有悬线的体积相同的圆柱体，其中一个用蜡制 成，另一个用蜡制成但含有重金属杂质，已知该重金属杂质
的密度为ρ金=7.67g/cm3,求混合物圆柱体中所含重金属杂质
和蜡的体积比n。 实验器材：蜡质的圆柱体、含重金属杂质的蜡圆柱体、物理 天平和砝码、盛有水的烧杯。（水的密度为 1.00g/cm3）
参考答案：
m x
（3）
由（2）式、（3）式可得
K K g 则重力加速度公式为 K 4 2 x g K b m
作图法求弹簧的质量和劲度系数
T2
1.2000 1.1500 1.1000 1.0500 1.0000 0.9500 0.9000 28 30 32 34 36 38
y = 0.02723x + 0.14831 R 2 = 0.99907
4 2 4 2 T mi pm 0 K K
2
（1）
其中：m0为弹簧质量，K为弹簧劲度系数。
1) 求K 测出不同mi所对应的Ti值，作T2～mi图，若斜率为b， 则
4 2 K b
m0 a bp
（2）
其中p 1 3
2) 求m0 若截距为a，则
3)
求g
由伸长法测得弹簧劲度系数
K
M/g
测量数据 K=1.448N/m Kˊ=0.1471Kg/m m0=16.34g g=9.850g/s2
η=0.6%
3.用光杠杆测量细金属丝的劲度系数
实验仪器：杨氏模量仪、标尺望远镜、用光杠杆、砝码、 钢卷尺、游标卡尺
实验要求：
1) 画出用光杠杆法测量微小长度变化量δL的光路示意图， 并推出δL计算公式；
增加1Kg砝码标尺读数的变化为： 4 2
3.81 1.69 4.34 2.25 4.91 2.79 5.22 3.30 l
8.25 1.03125 1.03cm 8
3)求金属丝的劲度系数
测得D=7.75cm,R=199.2cm 则钢丝的劲度系数为
则（ ）式可写为 3 l Z C Dl C M V0 C Ve W 其中C SZ W ( 4) SC C D SZ W
(4)式中系数D依赖于lc和lz有共同零点，所以参考点A可 以在横截面积均匀的试管中选一个方便的任意点。 测量时，在试管中先加一定量水，用米尺测出lc和lz，可得一 组数据，再加一些水可测得另一组实验数据lc´和lz ´ ，测5 个点作图可得Di值，即 D1=Sc/Sz （5） 然后在把试管中的水倒掉，并用吸水棉和吸水纸将水吸干， 在试管中滴油重复上述步骤，可得出D2即 S （6） D2 0 c w Sz 由（5）、（6）式解得
0 D2 w D1
实验数据如下：
由图3直线斜率得D1=0.809
由图4直线斜率得D2=0. 686
最后得油的密度
D2 0.686 0 w 1.00 0.848 g / cm3 D1 0.809
本实验的误差来源主要有两点： 1) 在实验过程中试管并未始终保持竖直状态。 2)由于液体表面张力等作用，导致液体表面为 微小弧形，从而影响读数。
可供仪器和量具：铁架、细线、小球（直径未知）、 秒表、待测木棒、改正液等。 要求： 1.用测量周期的方法，间接测出小木棒的长度。 2.实验中不能用任何一种长度测量量具。 3.实验结果应尽可能准确。
参考答案：
1、设小木棒长度为l,在摆线上离摆球距离L。 （L。至少大于30㎝）处，以小木棒长为单位长度 向悬点标记（用颜色笔在弦线上标点），至少6点。 2、先选最长的一个摆长，测量单摆30个周期的振动 时间30T1。 3、依次减小摆长（减小一个小木棒的长度），分别
光杠杆工作原理
L tg D D L l 2R
l tg2 2 R
2)求每增加1Kg砝码标尺读数的变化率 测量数据如下：
mi/kg 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
l i/cm
1.69 2.25 2.79 3.30 3.81 4.34 4.91 5.22
中学物理实验竞赛辅导
上海师范大学数理信息学院 倪敏
一、课程的内容和定位 二、历届竞赛试题
一、课程的内容和定位
内容：
力、热、电、光的综合实验
定位：历届竞赛试题（国际物理奥林匹克竞赛、亚洲
物理奥林匹克竞赛、全国及各省市物理奥林匹 克竞赛、国际物理奥林匹克竞赛中国集训队的 考题等） 。
目录
实验 实验 实验 实验 实验 1 测定游码的质量 2 用一种新型焦利秤测量重力加速度g 3 用光杠杆测量细金属丝的劲度系数 4 用单摆测量一段木棒的长度 5 求混合物圆柱体中所含重金属杂质和蜡 的体积比n 6 液体（油）密度的测量 7 用示波器检测电学黑匣子实验Ⅰ 8 用示波器检测电学黑匣子实验Ⅱ 9 用电压表或电流表测量一个黑盒子内元 件参数
实验19 偏振光光强调节器出射光I与转角θ关 系的测定 实验20 组装一台望远镜，并测量其放大倍数 实验21 组装一台显微镜 实验22 光学黑盒子1 实验23 利用钢尺测量激光的波长 实验24 光学黑盒子2
二、力、热综合实验
1. 测定游码的质量
实验仪器：物理天平、米尺、卡尺、砝码等。
实验要求：用合适的实验方法测定物理天平横梁上游码的质 量（不允许拿下来），可以将横梁取下。
6.
Sz lz lc Sc
FA Ve SZ l Z w g W M V0 C SC l C C g
(1) ( 2)
由平衡条件得出 S Z l Z W M V0 SC l C C Ve W 则上式可写为 lZ M V0 C Ve W SC C lC SZ W SZ W （3 ）
测出30Ti（i=2,3……6）
i 1 2 3 4 5 6
Ti/s
Li=L0+nL Ti2/s2
L0 5 l
T 2 Ti 2 3 Ti 2 / s 2
ΔL
L0 4 l
L0 3 l L0 2 l L0 l L0
L 3l
4、导出T2与摆长改变量之间的函数关系 由单摆周期公式 T 2 L
有单向导电性