用計算機處理中學(xué)物理實驗數(shù)據(jù)-資料下載頁
2025-08-27 17:12本頁面
【導(dǎo)讀】用計算機處理實驗數(shù)據(jù)是高中物理實驗教學(xué)的基本內(nèi)容。識處理物理問題的途徑，更有利于發(fā)現(xiàn)或驗證實驗數(shù)據(jù)所反映的物理知識和規(guī)律。計力求功能實用、界面簡潔、操作方便。教育部頒發(fā)的《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》要求學(xué)生，能正確觀察和如實記錄實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，養(yǎng)成實事求是的科學(xué)精神。并將“利用表格、教學(xué)內(nèi)容的擴展必然促進(jìn)教學(xué)方法和手段的改革。因此，重視將信息技術(shù)應(yīng)用到物理實。數(shù)據(jù)處理過程都是對數(shù)據(jù)信息的采集和加工處理過程。生直接對實驗曲線進(jìn)行函數(shù)分析。并得出實驗結(jié)論。的用戶有所幫助。在數(shù)據(jù)錄入選項卡。和行、對其進(jìn)行格式設(shè)置和填充，將數(shù)據(jù)顯示出來。依據(jù)實驗數(shù)據(jù)特征，可能顯示的是單個。其他“選項卡頁”是依據(jù)一些特定實驗而。充數(shù)據(jù)，可保存為XML文件備用。導(dǎo)入由本程序創(chuàng)建的二進(jìn)制數(shù)據(jù)文件和XML數(shù)據(jù)文件。究數(shù)據(jù)變量間的函數(shù)關(guān)系；⑤能依據(jù)圖像的物理意義、圖像坐標(biāo)數(shù)據(jù)及擬和曲線方程參數(shù)信息求解相關(guān)物理量。
【正文】 水流盡所需的時間越短，但二者之間的函數(shù)關(guān)系無法看出。 排盡水的時間 t（秒） 28 2．描繪當(dāng) h0一定時， t 和 d 之間的關(guān)系圖線 為了找出 t 和 d 之間的函數(shù)關(guān)系，根據(jù)表 1 中的數(shù)據(jù)作 t— d 曲線（圖 1． 8－ 2為 h0＝ 300 厘米時， t與 d的關(guān)系圖線）。從這條曲線不能看出 t 和 d 之間的函數(shù)關(guān)系，但該曲線 與雙曲線相類似。會使我們想到 t 和 d 之間是否滿足反比關(guān)系。判斷 t和 d之間是否存在反比關(guān)系的方法是作出 t 和 1／ d的關(guān)系曲線，若該圖線是直線則 t 和 d 之間滿足反比關(guān)系。 3．描繪 h0一定時， t和 d之間的關(guān)系圖線 由表 1得出表 2和圖 1． 8－ 3。 表 2 d（厘米） 1/d（厘米 － 1） t（秒） 1． 5 0． 67 73． 0 2． 0 0． 50 41． 2 3． 0 0． 33 18． 4 5． 0 0． 20 6． 8 29 由圖 1． 8－ 3 可以看出 t與 1／ d不成正比（判別 t與 d是否成反比，還可以看t與 d之乘積是否為一常數(shù)。如果各次 t與 d之乘積都相同，則 t與 d之間滿足反比關(guān)系）。 4．進(jìn)一步探究 t和 d的關(guān)系 為了說明 t與 d之間的關(guān)系，可以作這樣的假想：水流盡的時間應(yīng)該和 小孔的面積有關(guān)，而且可能是反比關(guān)系，也就是說盡可能與 1／ d2成正比。為檢驗這一假設(shè)是否成立，作 t－ 1／ d2的圖象（圖 1． 8－ 4）。 表 3 d（厘米） 1/d2（厘米 － 1） t（秒） 1． 5 0． 44 73． 0 2． 0 0． 25 41． 2 3． 0 0． 11 18． 4 30 5． 0 0． 04 6． 8 由圖 1． 8－ 4 可以看出 t與 1／ d2成正比關(guān)系，即 t與 d2成反比關(guān)系，即 t＝ k(1／ d2) k為比例系數(shù)，即圖線的斜率．由圖中可得 k＝ 167。 【注意事項】 本節(jié)內(nèi)容重點在引導(dǎo)學(xué)生對所給的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析 和推理。對于實驗裝置和取得數(shù)據(jù)的方法應(yīng)當(dāng)介紹，但不必重復(fù)實驗進(jìn)行測量，以免影響學(xué)生對數(shù)據(jù)的分析。為了給學(xué)生以感性認(rèn)識，正確地引導(dǎo)學(xué)生，可以適當(dāng)讓學(xué)生作盛水容器和排水過程的實驗：用廣口瓶盛滿水后用玻璃片蓋住瓶口翻轉(zhuǎn)，觀察瓶口放開的大小與水流盡的時間，定性得出排水孔大，放水時間短。 【思考題】 1．分析實驗數(shù)據(jù)過程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn) t與 d 之間不存在正比關(guān)系后，為什么首先想到研究 t 與 1／ d的關(guān)系，而不會考慮 t與 d2的關(guān)系？這種思考方向是建立在什么基礎(chǔ)上的？ （提示：數(shù)據(jù)分析要從實際出發(fā)，不能只從數(shù)學(xué)的角度思考。問題中時間 t 應(yīng)該隨 d 的增大而減小，決不會出現(xiàn) d 越大 t 越長的情況，故不會考慮 t 與 d2的關(guān)系。） 2．根據(jù)本節(jié)的分析方法，研究在排水孔大小不變的情況下，排盡水的時間 t 與容器中起始水深 h0的關(guān)系。 （提示：先分析 t 與 h0的關(guān)系，再分析 t 與 h02， t 與 h03的關(guān)系，最后得出 t與1／ d 成正比的結(jié)論。思考：為什么不分析 t與 1／ h0的關(guān)系？） 本實驗有一定的難度，對學(xué)生的能力要求較高，且與后面實驗無直接聯(lián)系，可在以后適當(dāng)時間采用。 選自：《高中物理學(xué)生實驗》 附錄 B 31 研究電源的輸出功率與電源效率實驗方法 【目的和要 求】 通過實驗研究電源的輸出功率和電源效率與外電阻的關(guān)系，驗證當(dāng)外電阻等于電源內(nèi)電阻時，電源的輸出功率最大；當(dāng)電源輸出功率最大時，電源的效率為50%。 【儀器和器材】 學(xué)生電源（ J1202 型或 J1202－ 1 型），直流電流表（ J0407 型或 J0407－ 1型），直流電壓表（ J0408 型或 J0408－ 1 型），簡式電阻箱（ J2362 型或 J2362－ 1 型），電阻圈（ J2358 型），單刀開關(guān)（ J2352 型），導(dǎo)線若干。 【實驗方法】 1．假內(nèi)阻的確定。學(xué)生電源內(nèi)阻很?。ǎ?1歐），當(dāng)它的輸出功率最大時，外電路 負(fù)載也很小，此時電路中的電流太大，會損害電源。必須在實驗時給電源串聯(lián)一個電阻 r′，把電源和電阻 r′合起來看作是一個電源，這時電源的內(nèi)阻就可以認(rèn)為是 r′。如學(xué)生電源選擇 12伏擋，則 r′應(yīng)用 20 歐。 2．按圖 4． 13－ 1 接好電路， R 為電阻箱， E為學(xué)生電源，選擇 12 伏輸出，V為電壓表選取 15 伏擋， A 為電流表選取 0． 6安擋， r 為假 內(nèi)阻（ 20 歐）。 3．將電阻箱的阻值從 3 歐起，逐次改變它的阻值，到約 80歐為止，并記下相應(yīng)的電流表和電壓表的讀數(shù)。總共取得十幾組數(shù)據(jù)，在 R＝ r 附近可多取幾組值。 4．根據(jù) P＝ IU、 P0＝ IE、η＝ P／ P0計算出相應(yīng)的值，填入下表中。 電源電動勢 E=12 伏 32 R（歐） U（伏） I（安） P（瓦） P0（瓦） η 5．根據(jù)上表的數(shù)據(jù)繪出 P－ R曲線和η－ R曲線。如圖 4． 13－ 2 所示。 6．將由 P－ R 曲線上求得的輸出功率的最大值與由公式 Pmax＝ E2／ 4，算出的值比較，將由 P－ R 曲線求出的輸出功率的最大值所對應(yīng)的外電阻與電源的內(nèi)電阻比較，能否 證明當(dāng)外電阻 R等于電池的內(nèi)電阻時，電源有最大的輸出功率。 7．將由η－ R 曲線求出的當(dāng)η＝ 0． 5 時外電路電阻的值與電路中輸出功率最大時的電阻 R比較，說明在電源的輸出功率最大時，電源效率為 0． 5。由（ 3）式η＝ 1／［ 1／ 1＋（ r／ R）］可知，當(dāng) R→∞時，η→ 1，因此圖 4． 13－ 2 的η－ R曲線以η＝ 1的直線為漸近線。 選自：《高中物理學(xué)生實驗》 33
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