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8高中物理学史及实验部分


物理学史总结
1、意大利物理学家伽利略:论证重物体不会比轻物体下落得快;用理想实验法指出:在水平面上运动的 物体若没有摩擦,将保持这个速度一直运动下去; 2、英国科学家牛顿:1683 年,提出了三条运动定律。1687 年,发表万有引力定律; 3、爱因斯坦提出的狭义相对论;经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体。 4、17 世纪德国天文学家开普勒:提出开普勒三定律; 5、1798 年英国物理学家卡文迪许利用扭秤装置比较准确地测出了引力常量; 6、奥地利物理学家多普勒发现由于波源和观察者之间有相对运动,使观察者感到频率发生变化的现象— —多普勒效应。 7、1785 年法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律——库仑定律。 8、1752 年,富兰克林通过风筝实验验证闪电是电的一种形式,把天电与地电统一起来,并发明避雷针。 9、1826 年德国物理学家欧姆(1787-1854)通过实验得出欧姆定律。 10、1911 年荷兰科学家昂尼斯发现大多数金属在温度降到某一值时,都会出现电阻突然降为零的现象—— 超导现象。 11、1834 年楞次立发现感应电流的方向,称为楞次定律。 12、1820 年,丹麦物理学家奥斯特发现电流可以使周围的磁针偏转的效应,称为电流的磁效应。 13、荷兰物理学家洛仑兹提出运动电荷产生了磁场和磁场对运动电荷有作用力(洛仑兹力)的观点。 14、1831 年英国物理学家法拉第发现了由磁场产生电流的条件和规律——法拉第电磁感应定律; 15、1832 年,亨利发现自感现象。 16、1864 年英国物理学家麦克斯韦提出电磁场理论并预言了电磁波的存在,指出光是一种电磁波,为光的 电磁理论奠定了基础。 17、1887 年德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在并测定了电磁波的传播速度等于光速。 18、公元前 468-前 376,我国的墨翟在《墨经》中记载了光的直线传播、影的形成、光的反射、平面镜和 球面镜成像等现象,为世界上最早的光学著作。 19、1621 年荷兰数学家斯涅耳发现入射角与折射角之间的规律——折射定律。 20、关于光的本质有两种学说:一种是牛顿主张的微粒说,认为光是光源发出的一种物质微粒;一种是荷 兰物理学家惠更斯提出的波动说,认为光是在空间传播的某种波。 21、1801 年,英国物理学家托马斯?杨观察到了光的干涉现象 22、1818 年,法国科学家泊松观察到光的圆板衍射——泊松亮斑。 物理学史专项训练 1、 (2009 年宁夏卷 14.)在力学理论建立的过程中,有许多伟大的科学家做出了贡献。关于科学家和他 们的贡献,下列说法正确的是( ) A. 伽利略发现了行星运动的规律 B. 卡文迪许通过实验测出了引力常量 C.牛顿最早指出力不是维持物体运动的原因 D.笛卡尔对牛顿第一定律的建立做出了贡献 2、 (2010 年宁夏卷 14)在电磁学发展过程中,许多科学家做出了贡献,下列说法正确的是( ) A.奥斯特发现了电流磁效应;法拉第发现了电磁感应现象 B.麦克斯韦语言了电磁波;楞次用实验证实了电磁波的存在 C.库仑发现了点电荷的相互作用规律;密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值 D.安培发现了磁场对运动电荷的作用规律;洛仑兹发现了磁场对电流的作用规律 3、 (2009 年广东卷 A;1)物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识,推动了科学技术的创新和革命, 促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步。下列表述正确的是( ) A.牛顿发现了万有引力定律 B.洛伦兹发现了电磁感应定律 C.光电效应证实了光的波动性 D.相对论的创立表明经典力学已不再适用 4、 (2009 年广东卷 B;1)发现通电导线周围存在磁场的科学家是( ) A.洛伦兹 B.库仑 C.法拉第 D.奥斯特 5、 (2011 年广州模拟试题 13)物理学中的许多规律是通过实验发现的,以下说法符合史实的是( ) A.法拉第通过实验发现了光电效应 B.奥斯特通过实验发现了电流能产生磁场

C.波意耳首先通过实验发现了能量守恒定律 D.牛顿通过理想斜面实验发现了物体的运动不需要力来维持 6、 (2011 江门市,模拟试题 1)下面说法正确的是, ( ) A 卡文迪诗通过扭秤实验,测出了万有引力常量· B.牛顿根据理想斜面实验,提出力不是维持物体运动的原因 C.在国际单位制中,力学的基本单位有牛顿、米和秒 D.爱因斯坦的相对论指出在任何惯性参照系中光速不变 7、 (2011 山东省模拟试题 1) 许多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献。 下列表述正确的是 ( ) A.开普勒测出了万有引力常数 B.法拉第发现了电磁感应现象 C.安培提出了磁场对运动电荷的作用力公式 D.库仑总结并确认真空中两个静止点电荷之间的相互作用规律 8、 (2011 山东省模拟试题 2) 许多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献, 下列说法正确的是 ( ) A.卡文迪许测出了引力常量 B.奥斯特发现了电流的磁效应 C.亚里士多德通过理想实验提出力并不是维持物体运动的原因 D.库仑总结出了真空中两个静止点电荷之间的相互作用规律 9、(2011 银川一中模拟 14)物理学中引入了“质点”“点电荷”“电场线”等概念,从科学方法上来说 、 、 属于( ) A.控制变量 B.类比 C.理想模型 D.等效替代 10、 (北京市朝阳区模拟试题 13)通过α 粒子散射实验( ) A.发现了电子 B.建立了原子的核式结构模型 C.爱因斯坦建立了质能方程 D.发现某些元素具有天然放射现象 11、 (豫南九校联考 1)物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识,推动了科学技术的创新和革命,促 进了物质生产的繁荣与人类文明的进步,下列表述正确的是( ) A.牛顿通过实验测出了引力常量. B.牛顿发现了万有引力定律 C.伽利略发 现了行星运动的规律 D.洛伦 兹发现了电磁感应定律 12、 (惠州市模拟 13)物理学是建立在实验基础上的一门学科,很多定律是可以通过实验进行验证的,下 列定律中不可以通过实验直接得以验证的是( ) A. 牛顿第一定律 B. 牛顿第二定律 C.牛顿第三定律 D.动量守恒定律 13、 (惠州市调研 13)下列说法正确的是 ( ) A.牛顿发现了万有引力并测出了万有引力常量 B.爱因斯坦通过油滴实验测量了电子所带的电荷量 C.安培提出了磁场对运动电荷的作用力公式 D.库仑总结并确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用规律 14、 (湛江市调研 13)在物理学发展的过程中,许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步.对以下 几位物理学家所作科学贡献的表述中,正确的说法是 ( ) A.法拉第发现了电流的磁效应 B.爱因斯坦成功地解释了光电效应现象 C.库仑发现了磁场产生电流的条件和规律 D.牛顿在实验室测出了万有引力常量 15、 (广州市模拟 13) 在物理学发展史上, 提出电磁波理论的科学家和提出相对论的科学家分别是 ( ) A、法拉第 爱因斯坦 B、麦克斯韦 赫兹 C、惠更斯 牛顿 D、麦克斯韦 爱因斯坦 16、关于物理学研究方法,下列叙述中正确的是 ( ) A、伽利略在研究自由落体运动时采用了微量放大的方法 B、用点电荷来代替实际带电体是采用了理想模型的方法 C、探究求合力方法的实验中使用了控制了变量的方法 D、法拉第在研究电磁感应现象时利用了理想实验的方法

物理实验部分

一、基本仪器的分类 长度测量仪器:刻度尺,游标卡尺,螺旋测微器 质量测量仪器:天平

基 本 仪 器

时间测量仪器:秒表,打点计时器 力测量仪器:弹簧秤 电学量测量仪器:电流表,电压表,灵敏电流表,示波器,多用电表 电学控制元件:滑动变阻器,电阻箱

二、电学实验部分 1、伏安法测电阻: (1)内接条件: 连接图像: 2、滑动变阻器的两种接法: (1)限流接法: 连接图像: (2)分压接法: 连接图像: (2)外接条件: 连接图像:

限流和分压都可以选择限流,在三种情况下一定选择分压: (1) (2) (3)

专题测试
1. (2011 江苏卷) (10 分) 某同学利用如图所示的实验电路来测量 . 电阻的阻值。 (1)将电阻箱接入 a、b 之间,闭合开关。适当调节滑动变阻器 R’ 后保持其阻值不变。改变电阻箱的阻值 R,得到一组电压表的示数 U 与 R 的数据如下表:

请根据实验数据作出 U-R 关系图象。 (2)用待测电阻 RX 替换电阻箱,读得电压表示数为 2.00V。 利用(1) 中测绘的 U-R 图象可得 RX=_________ Ω 。 (3)使用较长时间后,电池的电动势可认为不变,但内阻增大。若仍用 本实验装置和(1)中测绘的 U-R 图象测定某一电阻,则测定结果将 _________(选填“偏大”或“偏小”)。现将一已知阻值为 10Ω 的电阻

换接在 a、b 之间,你应如何调节滑动变阻器,便仍可利用本实 验装置和(1)中测绘的 U-R 图象实现对待测电阻的准确测定? 2.(2011 安徽卷)(1)某同学实用多用电表粗略测量一定值电 . 阻的阻值, 先把选择开关旋到“×1k”挡位, 测量时针偏转如图 (a) 所示。请你简述接下来的测量过程: ① ; ② ; ③ ; ④测量结束后,将选择开关旋到“OFF”挡。 (2)接下来采用“伏安法”较准确地测量该电阻的阻值,所用实 验器材如图(b)所示。其中电压表内阻约为 5k ,电流表内阻 约为 5 。图中部分电路已经连接好,请完成实验电路的连接。 3.用右图所示的电路,测定一节干电池的电动势和内阻。电池的内 阻较小,为了防止在调节滑动变阻器时造成短路,电路中用一个定 值电阻 R0 起保护作用。除电池、开关和导线外,可供使用的实验器材还有: (a)电流表(量程 0.6A、3A) ; (b) 电压表(量程 3V、15V) (d)定值电阻(阻值 10 ? ,额定功率 10W)

(c) 定值电阻(阻值 1 ? 、额定功率 5W)

(e)滑动变阻器(范围 0--10 ? 、额定电流 2A) (f)滑动变阻器(范围 0-100 ? 、额定电流 1A) 那么(1)要正确完成实验,电压表的量程应选择 择
? 的定值电阻,R 应选择阻值范围是

V,电流表的量程应选择
? 的滑动变阻器。

A; R0 应选

(2)引起该实验系统误差的主要原因是 (3)某同学在做测定小灯泡功率的实验中,得到如下一组数据. 编号 1 0.20 2 0.60 3 1.00 4 1.4 0 0.1 4 5 1.80 6 2.2 0 0.1 9



7 2.60

8 3.00

U/V

I/A
灯泡发 光情况

0.02

0.06

0.10

0.17

0.20

0.21

不亮

低亮

逐渐变亮

正常发光

①从表中数据可以看出:当功率逐渐增大时,灯丝的电阻变化情况是__________;这表明该导体的电阻 随温度的升高而________________. 若该同学在实验中选用的器材如下:A.待测小灯泡一个 C.最大阻值为 10 Ω 的滑动变阻器一个 E.量程为 3 V 的电压表(内阻约为 10 kΩ)一只 B.E=6 V 的直流电源(内阻很小)一个

D.量程为 300 mA 的电流表(内阻约为 1 Ω)一只 F.导线若干,开关一只

②请你通过对该同学测量数据的分析和给出的器材,在图的虚线框中画出合理的实验电路图.

3.(2011上海卷).(12分)实际电流表有内阻,可等效为理想电流表与电阻的串联。测量实际电流表 G1 内 阻 r1 的电路如图所示。供选择的仪器如下: ①待测电流表 G1 ( 0 ~ 5mA , 内阻约300Ω), ②电流表 G 2 ( 0 ~ 10mA , 内阻约100Ω), ③定值电阻 R1 (300Ω), ④定值电阻 R 2 (10Ω), ⑤滑动变阻器 R 3 ( 0 ~ 1000 Ω), ⑥滑动变阻器 R 4 ( 0 ~ 20 Ω), ⑦干电池(1.5V), ⑧电键S及导线若干。 (1)定值电阻应选 (在空格内填写序号) (2)用连线连接实物图。 (3)补全实验步骤: ①按电路图连接电路, ,滑动变阻器应选 。



②闭合电键S,移动滑动触头至某一位置,记录 G1 , G 2 的读数 I 1 , I 2 ; ③ ;

④以 I 2 为纵坐标, I 1 为横坐标,作出相应图线,如图所示。 (4)根据 I 2 ? I 1 图线的斜率 k 及定值电阻,写出待测电流表内阻的表达 式 。

4.(18 分)(1)用螺旋测微器测量一金属丝的直径如下图 9 甲所示.该金属丝的直径是____ mm; 用 20 等分刻度的游标卡尺测一工件的长度如下图乙所示,则该工件的长度是______ cm.

图9 (2)在探究加速度与力、质量的关系时,小王同学采用如图 10 所示装置,图中小车及砝码的质量用 M 表 示,沙桶及沙的质量用 m 表示,小车的加速度可由小车后拖动的纸带计算出.

图 10

图 11 ①当 M 与 m 的大小关系满足__________________时,可近似认为绳对小车的拉力大小等于沙桶和沙的重 力; ②在平衡摩擦力后,他用打点计时器打出的纸带的一段如图 11 所示,该纸带上相邻两个计数点间还有 4 个点未标出,打点计时器使用交流电的频率是 50 Hz,则小车的加速度大小是________ m/s2.当打点计时 器打 D 点时小车的速度是________ m/s;(计算结果小数点后保留两位数字) ③小张同学用同一装置做实验,他们俩在同一坐标纸上画出了 a-F 关系图,如图 12 所示,小张和小王 同学做实验,哪一个物理量是不同的________.

图 12 (3)某同学在做测定小灯泡功率的实验中,得到如下一组数据.

编号

1 0.20

2 0.60

3 1.00

4 1.4 0 0.1 4

5 1.80

6 2.2 0 0.1 9

7 2.60

8 3.00

U/V

I/A
灯泡发 光情况

0.02

0.06

0.10

0.17

0.20

0.21

不亮

低亮

逐渐变亮

正常发光

①从表中数据可以看出:当功率逐渐增大时,灯丝的电阻变化情况是__________;这表明该导体的电阻 随温度的升高而________________. 若该同学在实验中选用的器材如下: A.待测小灯泡一个 B.E=6 V 的直流电源(内阻很小)一个 C.最大阻值为 10 Ω 的滑动变阻器一个 D.量程为 300 mA 的电流表(内阻约为 1 Ω)一只 E.量程为 3 V 的电压表(内阻约为 10 kΩ)一只 F.导线若干,开关一只 ②请你通过对该同学测量数据的分析和给出的器材,在图 13 的虚线框中画出合理的实验电路图.

图 13 5.(6 分)某同学用如图 14 所示的实验装置探究小车动能变化与合外力 对它所做功的关系,图中 A 为小车,连接在小车后面的纸带穿过打点计 位孔,它们均置于水平的一端带有定滑轮的足够长的木板上,C 为弹簧 计绳与滑轮的摩擦.实验时,先接通电源再松 开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点. 图 14 时器 B 的限 测力计, 不

(1)该同学在一条比较理想的纸带上,从点迹清楚的某点开始记为 0 点,顺次选取 5 个点,分别测量这 5 个点到 0 之间的距离 x,计算出它们与 0 点之间的速度平方差 Δv =v -v02,然后在背景方格纸中建立 Δv ~x 坐标系,并根据上述数据进行如图 15 所示的描点,若测出小车质量为 0.2 kg,结合图象可求得 小车所受合外力的大小为________ N.
2 2 2

图 15 (2)若该同学通过计算发现小车所受合外力小于测力计读数,明显超出实验误差的正常范围,你认为主 要原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. 6.(12 分)Ⅰ(2 分)下列有关高中物理实验的说法中不正确的是 A.“验证力的平行四边形定则”实验采用的科学方法是等效替代法 B. 电火花打点计时器的工作电压是 220 V 的交流电 C. 在用打点计时器“研究匀变速直线运动”的实验中,由纸带上的一系列点迹取计数点,可求出任意 两个计数点之间的平均速度 D. 在“验证机械能守恒定律”的实验中,必须要用天平测出下落物体的质量 Ⅱ.(10 分)(1)为了探索弹力和弹簧伸长量的关系,李卫同学选了甲、乙两根规格不同的弹簧进行测试, 根据测得的数据绘出如图 16 所示图象.从图象上看,该同学没能完全按实验要求做,而使图象上端成 曲线,图象上端弯曲的原因是__________________________.这两根弹簧的劲度系数分别为______ N/m 和______ N/m.若要制作一个精确程度较高的弹簧秤,应选弹簧秤______. ( )

图 16 (2)在验证机械能守恒定律的实验中,下列说法正确的是 A.要用天平称重锤质量 B.选用质量大的重锤可减小实验误差 C.为使实验结果准确,应选择 1、2 两点间距离接近 2 mm 的纸带进行分析 D.实验结果总是动能增加略小于重力势能的减少 7.(2011 山东卷)(6 分)(1)某探究小组设计了“用一把尺子测定动摩擦因数”的实验方案。如图所示,将 一个小球和一个滑块用细绳连接,跨在斜面上端。开始 块均静止,剪短细绳后,小球自由下落,滑块沿斜面下 听到小球落地和滑块撞击挡板的声音,保持小球和滑块 不变,调整挡板位置,重复以上操作直到能同时听到小 块撞击挡板的声音。用刻度尺测出小球下落 的 。 的位移 x 。 时小球和滑 滑,可先后 释放的位置 球落地和滑 ( )

(2).高度 H、滑块释放点与挡板处的高度差 h 和沿斜面运动

(空气阻力对本实验的影响可以忽略) ①滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为________。 ②滑块与斜面间的动摩擦因数为__________________。 ③以下能引起实验误差的是________。 a.滑块的质量 b.当地重力加速度的大小 c.长度测量时的读数误差 d.小球落地和滑块撞击挡板不同时

8.(4 分)某同学利用如图 18 所示的实验装置探究测量重力加速度大小. (1)该同学开始实验时情形如图 18 所示,接通电源释放纸带.请指出该同学在实验操作中存在的两处明 显错误或不当的地方: ①____________________________________________________; ②____________________________________________________. (2)该同学经修改错误并正确操作后得到如图 19 所示的纸带,取连续六个 图 18

点 A、B、C、D、E、F 为计数点,测得 A 点到 B、C、D、E、F 的距离分别为 h1、h2、h3、h4、h5.若打点的 频率为 f,则打 E 点时重物的速度表达式 vE=______________;该同学先分别计算出各计数点的速度值, 并试画出速度的二次方(v )与对应重物下落的距离(h)的关系如图 20 所示,则重力加速度 g=____m/s .
2 2

图 19

图 20 9.(1)(6 分)某变压器不能拆解,课外活动小组准备用下列器材测定其原线圈使用的铜丝长 度:多用电表、电流表(0~0.6~3 A)、电压表(0~3~15 V)、开关、滑动变阻器(0~5 Ω)、导线、干 电池等.

图 21

图 22

①用螺旋测微器、多用电表的欧姆“×1”挡分别测量铜丝的直径、阻值,结果如图 21、22 所示,则铜 丝的直径为________ mm、电阻约为________ Ω; ②请在下面虚框中画出测量铜丝电阻的实验原理图,并在下面实物图 23 中补画出未连接的导线.

图 23 (2)(10 分)某同学安装如图 24 甲的实验装置,探究合外力做功与物体动能变化的关系.



乙 图 24 ①此实验中,应当是让重物做__________运动,________(“需要”、“不需要”)测出重物的质量; ②打点计时器所用交流电的频率为 50 Hz,该同学选取如图乙所示的一段纸带,对 BD 段进行研究. 求得 B 点对应的速度 vB=________ m/s,若再求得 D 点对应的速度为 vD,测出重物下落的高度为 hBD, 则还应计算____________与____________大小是否相等(填字母表达式); ③但该同学在上述实验过程中存在明显的问题.安装实验装置时存在的问题是__________ ________________________________;研究纸带时存在的问题是______________________ ____________,实验误差可能较大.


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