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在最近几年的中考,经常会出现根据物理知识对常见的物理仪器进行改装的试题,旨在考察学生灵活应用知识、解决实际问题和学生的应用知识进行创新的能力。下面笔者将有关仪器改装的例子简介如下:
一、根据函数关系对常见的物理仪器进行改装
我们常见的物理仪器往往只能直接测量一个比较简单的物理量,例如用弹簧秤只能测出力的大小,而不能直接测出密度的大小;用量筒只能直接测出物体的体积,而不能直接测出物体在水中受到的浮力的大小。下面举几个例子通过与数学中的函数相结合对仪器进行改装,改装后可以直接测量以前需两件或更多的仪器才能完成的物理量。
例1:将量筒改装成可以直接测量物体在水中所受浮力大小的装置
分析:用量筒可以用排水法直接测出固体浸入水中的体积,根据f浮=ρ水gv排,由于ρ水是个定值,所以物体在水中的浮力与物体排开水的体积成正比。先改装步骤如下:
①在量筒内到入一定量的水,将水面所对的刻度标为0刻度,并顺次找到10cm3 、20cm3、30cm3、、、1cm3 、2cm3 、3cm3 、、、
②改装刻度盘
③使用:将被测物体放在量筒内的水中,根据水面所对的刻度直接读出物体所受的浮力的大小。
二、“微小放大原理”改装仪器
所谓“微小放大”原理是指将微小的变化放大,从而达到清晰可见的目的。微小放大原理有如下两种情况:
(一)杠杆原理 L1 0
如图(2),当L1>L2时,h2>h1,即左边的杠杆下降比较段的距离,右邊的杠杆即可上升较高的距离。
例2:给你一块橡皮膜、一个茶杯、一根吸管、一把刻度尺、线绳、胶带请你设计制作一个简易气压计,你能根据该气压计比较每天大气压的变化。
分析:本试题是2002年青岛中考试题,其考查的是大气压的作用和杠杆的放大作用。
制做方法:用线绳给茶杯口扎上橡皮膜,将吸管的一端用胶带固定在橡皮膜的中央,注意绑时塑料吸管伸出的长度要远大于固定在橡皮膜上的长度,在吸管的自由端指向直立的刻度尺。
(二)光的反射
在光的反射中,也存在着两种情况一种是由于平面镜的旋转,一种是平面镜的平移。
三、力和电相结合组装仪器
例3、如图 (5)是一种自动测定油箱内油面高度的装置,
R是滑动变阻器,它的金属滑片是杠杆的一端,从油量表(由电流表改装而成)指针所指的刻度,就可以知道油箱内油面的高度,其工作原理如下:
当从油箱放油时,油面下降,浮标向下移,由于杠杆的作用,滑片向上移,接入电路中的电阻变大,电流变小,显 图(5示油箱内油量减少。
在上题中,应用到杠杆的作用和电路中滑动变阻器的作用。
制成能够显示握力大小的握力计。
总之由于物理仪器的改造要涉及到较多的物理知识,其中有力学、光学、电学等知识,所以相对难度较大,但只要我们找到规律并不可怕。
张秀芹 山东省青岛市崂山区第三中学
一、根据函数关系对常见的物理仪器进行改装
我们常见的物理仪器往往只能直接测量一个比较简单的物理量,例如用弹簧秤只能测出力的大小,而不能直接测出密度的大小;用量筒只能直接测出物体的体积,而不能直接测出物体在水中受到的浮力的大小。下面举几个例子通过与数学中的函数相结合对仪器进行改装,改装后可以直接测量以前需两件或更多的仪器才能完成的物理量。
例1:将量筒改装成可以直接测量物体在水中所受浮力大小的装置
分析:用量筒可以用排水法直接测出固体浸入水中的体积,根据f浮=ρ水gv排,由于ρ水是个定值,所以物体在水中的浮力与物体排开水的体积成正比。先改装步骤如下:
①在量筒内到入一定量的水,将水面所对的刻度标为0刻度,并顺次找到10cm3 、20cm3、30cm3、、、1cm3 、2cm3 、3cm3 、、、
②改装刻度盘
③使用:将被测物体放在量筒内的水中,根据水面所对的刻度直接读出物体所受的浮力的大小。
二、“微小放大原理”改装仪器
所谓“微小放大”原理是指将微小的变化放大,从而达到清晰可见的目的。微小放大原理有如下两种情况:
(一)杠杆原理 L1 0
如图(2),当L1>L2时,h2>h1,即左边的杠杆下降比较段的距离,右邊的杠杆即可上升较高的距离。
例2:给你一块橡皮膜、一个茶杯、一根吸管、一把刻度尺、线绳、胶带请你设计制作一个简易气压计,你能根据该气压计比较每天大气压的变化。
分析:本试题是2002年青岛中考试题,其考查的是大气压的作用和杠杆的放大作用。
制做方法:用线绳给茶杯口扎上橡皮膜,将吸管的一端用胶带固定在橡皮膜的中央,注意绑时塑料吸管伸出的长度要远大于固定在橡皮膜上的长度,在吸管的自由端指向直立的刻度尺。
(二)光的反射
在光的反射中,也存在着两种情况一种是由于平面镜的旋转,一种是平面镜的平移。
三、力和电相结合组装仪器
例3、如图 (5)是一种自动测定油箱内油面高度的装置,
R是滑动变阻器,它的金属滑片是杠杆的一端,从油量表(由电流表改装而成)指针所指的刻度,就可以知道油箱内油面的高度,其工作原理如下:
当从油箱放油时,油面下降,浮标向下移,由于杠杆的作用,滑片向上移,接入电路中的电阻变大,电流变小,显 图(5示油箱内油量减少。
在上题中,应用到杠杆的作用和电路中滑动变阻器的作用。
制成能够显示握力大小的握力计。
总之由于物理仪器的改造要涉及到较多的物理知识,其中有力学、光学、电学等知识,所以相对难度较大,但只要我们找到规律并不可怕。
张秀芹 山东省青岛市崂山区第三中学