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新课标人教版选修3-2实验报告册实验一 探究电磁感应的产生条件【实验目的】 【实验准备】1什么叫磁通量？有哪些方法可使穿过闭合回路的磁通量发生变化？2通过初中物理的学习，你认为电路产生感应电流的条件是什么？3认真观察线圈组A、B，熟悉这两个线圈的绕制方向。4画出条形磁铁和蹄形磁铁周围的磁感线分布图。【实验器材】条形磁铁、蹄形磁铁、线圈组A和B，电流表（零刻度在中央）、滑动变阻器、电键、电源、电阻（阻值约几十千欧大小）、导线若干。【实验步骤】1将铁架台放置于水平桌面上，然后将横杆固定在铁架台上一定的高度，用细线把导体棒AB吊在横杆上。2将蹄形磁铁放在水平桌面上，调节细线的高度以及蹄形磁铁的位置，使导体棒刚好位于蹄形磁铁的中间。3用导线将电流表、导体棒AB连接起来，如图1所示。4磁铁不动时，分别让导体棒在磁场中沿垂直于磁感线方向运动和沿平行于磁感线方向运动，观察电流表指针的偏转情况。5导体棒AB不到，让磁铁沿水平方向和竖直方向运动，观察电流表指针的偏转情况。6按照图2所示连接电路，将线圈和电流表连接成一个回路。图1图2图37将条形磁铁的N极插入线圈，并放在线圈内不动，停留一段时间后，再将磁铁的N极从线圈中拔出，观察电流表指针的偏转情况。8将条形磁铁的S极插入线圈，并放在线圈内不动，停留一段时间后，再将磁铁的S极从线圈中拔出，观察电流表指针的偏转情况。9按照图3所示连接电路，把线圈A、滑动变阻器和电键连接到电源上，线圈B的两端连接到电流表的两个接线柱上，把线圈A装在B的里面。10在电键闭合瞬间、断开瞬间、电键闭合时，滑动变阻器不动。电键闭合时，迅速移动滑动变阻器的滑片，观察电流表指针摆动的情况。11实验完毕，整理实验器材。【表格设计】表一：磁铁在线圈中运动时的情况磁铁的动作表针摆动的方向磁铁的动作表针摆动的方向N极插入线圈S极插入线圈N极停在线圈中S极停在线圈中N极从线圈中拔出S极从线圈中拔出表二：由电键或变阻器控制一个线圈中的电流的情况电路变化情况表针摆动的情况电键闭合瞬间电键断开瞬间电键闭合时，滑动变阻器不动电键闭合时，迅速移动滑动变阻器的滑片【实验结论】 【问题讨论】1把你所知道的，或者你自己设想的使穿过闭合电路的磁通量变化的各种不同的方法一一列举出来，并且在老师的知道下到实验室去做实验，验证你的方法能否产生感应电流。2在图2所示的实验中，将磁铁插入线圈时，线圈中的磁场强弱如何变化？将磁铁从线圈中拔出时，线圈中的磁场强弱如何变化？在图3所示的实验中，闭合电键时，通过线圈B的磁场强弱如何变化？断开电键时，通过线圈B的磁场强弱如何变化？迅速移动滑动变阻器的滑片，通过线圈B的磁场强弱如何变化？实验二 探究愣次定律【实验目的】 【实验准备】1产生感应电流的条件是什么？感应电流本身能否产生磁场？若能产生磁场，则感应电流的磁场方向与感应电流的方向是什么关系？2仔细观察线圈导线的方向，并根据导线的绕向画出草图。3设计一个小实验，研究电流从电流表的“红”接线柱流入时，电流表的指针向哪个方向偏转？电流从电流表的“黑”接线柱流入时，电流表的指针向哪个方向偏转？记住你观察到的现象。【实验器材】线圈、条形磁铁、电流表（零刻度在中央）、导线若干。【实验步骤】1按照图4所示连接电路，用导线将线圈和电流表连接成一个回路。2仔细观察线圈的导线绕向，并根据线圈导线的绕向画出类似图5所示的四个草图。3将磁铁的N极插入线圈中，观察电流表指针的偏转情况，并判断通过线圈中的电流方向，把你判断的情况在草图上记录下来，如图6甲所示。4将磁铁的S极插入线圈中，观察电流表指针的偏转情况，并判断通过线圈中的电流方向，把你判断的情况在草图上记录下来，如图6乙所示。5把磁铁的N极从线圈中拔出，观察电流表指针的偏转情况，并判断通过线圈中的电流方向，把你判断的情况在草图上记录下来，如图6丙所示。图6乙甲丙丁6把磁铁的S极从线圈中拔出，观察电流表指针的偏转情况，并判断通过线圈中的电流方向，把你判断的情况在草图上记录下来，如图6丁所示。7实验完毕，整理实验器材。图4图5【表格设计】表一：线圈内磁通量增加时的情况图号磁场方向感应电流的方向感应电流的磁场方向甲磁场方向向下，磁通量增加乙磁场方向向上，磁通量增加表二：线圈内磁通减少时的情况图号磁场方向感应电流的方向感应电流的磁场方向丙磁场方向向下，磁通量减少丁磁场方向向上，磁通量减少【实验结论】 【问题讨论】1比较表一中的数据，当线圈内磁通量增加时，可以得出什么结论？比较表二中的数据，当线圈内磁通量减少时，可以得出什么结论？图72如图7所示，如果我们按照图7所示的装置实验，通过开关的通断来改变磁通量，感应电流的方向也遵循同样的规律吗？3当手持条形磁铁使它的一个磁极靠近闭合线圈时，线圈中产生了感应电流，获得了电能。从能量守恒的角度看，这必定有其他形式的能在减少，或者说，有外力对磁体线圈这个系统做了功。你能不能用愣次定律作出判断。手持磁铁运动时我们克服什么力做了功？实验三 探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系【实验目的】 【实验准备】1仔细观察一个变压器，说一说变压器的构造。2把两个没有导线相连的线圈套在同一闭合铁心上，一个线圈连在交流电源的两端，另一个线圈连在小灯泡上，如图8所示。闭合学生电源开关，小灯泡会发光吗？说出你的道理。图8【实验器材】学生电源、可拆装的小型变压器、两组有多个接线柱的线圈、多用电表。【实验步骤】1取一个专供学生拆装的小型变压器，小心地将铁心、线圈和塑料护夹分离。硅钢片应23片一组叠好。如图9所示。2把两个线圈套在一起，再将硅钢片一对一对地插入线圈中，拼成日字形。各组硅钢片要交叉对插，插入硅钢片时要对正，要将全部硅钢片都插入并且插紧。3把一个线圈作为原线圈（匝数取120匝）连接到学生电源地交流输出端。另一个线圈作为副线圈，两端可以不接用电器。4保持原线圈匝数不变，副线圈匝数分别选480匝、360匝、240匝。学生电源电压调节到8V。闭合电源开关，用多用电表地交流电压挡分别测量初级、次级线圈的电压，如图10所示。断开电源开关。5保持副线圈匝数不变（副线圈匝数取360匝），原线圈匝数分别选240匝、120匝、60匝，学生电源电压仍调节到8V。闭合电源开关，用多用电表地交流电压挡分别测量初级、次级线圈的电压。断开电源开关。6实验完毕，整理实验器材。图9图10【表格设计】表一：原线圈匝数不变，改变副线圈匝数原线圈匝数n1副线圈匝数n2n1：n2初级电压U1/V次级电压U2/VU1 ：U2120240360480表二：副线圈匝数不变，改变原线圈匝数原线圈匝数n1副线圈匝数n2n1：n2初级电压U1/V次级电压U2/VU1 ：U260360120240【实验结论】 【问题讨论】1如果改变学生电源电压的值（如6V、4V），重复上面的实验，得到的结论相同吗？请同学们做一做。2变压器的原线圈、副线圈的电压与两个线圈的匝数之间有什么关系？试着写出它们之间的关系。3要使电压通过变压器后降低，副线圈的匝数应该比原线圈的匝数多些还是少些？要使电压升高呢？如果你给变压器起名，哪种变压器叫升压变压器？哪种变压器叫降压变压器？4在实验中，你还发现了哪些（如声音、温度等）变化现象？应该如何解释？实验四 传感器的简单应用【实验目的】 【实验准备】1传感器是能将所感受到的物理量（如力、热、光、声等）转换成便于测量的量（一般是电学量）的一类元件。转换后的信号经过相应的仪器进行处理，就可以达到自动控制等各种目的。请查阅相关资料，多了解一些这方面的知识。2热敏电阻和光敏电阻是由半导体材料制成的，由于其内部结构的特殊性，在它受热和受光照时，参与导电的电子和离子数急剧增多，电阻率明显下降，导电能力显著增加，这就是半导体的热敏特性和光敏特性。图11中的实线是半导体的电阻值随温度变化的特性曲线，虚线是一般金属的电阻随温度变化的特性曲。可见一般金属的电阻是线性的，而半导体的电阻是非线性的。图12中虚线为线性电阻的伏安特性曲线，实线所示为非线性电阻的伏安特性曲线。由此半导体的电阻与电压和电流三者的关系不符合欧姆定律，而是按指数的规律变化。3光电计数器的基本原理：当传送带上没有物体挡住A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，供给信号处理系统的电压变低；当传送带上有物体挡住A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，供给信号处理系统的电压变高。这种高低交替变化的信号经过信号处理系统的处理，就会自动将其转化为相应的数值，实现自动计数的功能。【实验器材】热敏电阻、光敏电阻、多用电表、温度计、烧杯、冷水、热水、光电计数器一套、铁架台、细线、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、电键、导线若干。【实验报告】一、实验步骤1. 热敏特性实验（1）按图13所示将热敏电阻连入电路中，将多用电表的选择开关旋至欧姆挡，选择适当的倍率, 再将电表的两支表笔与热敏电阻两端相连。（2）将热敏电阻放入有少量冷水并插有温度计的烧杯中，在欧姆挡上选择适当的倍率，记下这时的温度和电阻。（3）分几次向烧杯中加入开水 , 将不同的温度和相应的电阻记录在表一中。2. 光敏特性实验(1) 按图 14 所示将光敏电阻连入电路中，把多用电表的选择开关旋至欧姆挡，倍率为“× 100” 挡，再将电表的两支表笔与光敏电阻两端相连。(2) 用手挡住照射到光敏电阻上的部分光线，上下移动手，观察光线由强到弱的过程中电阻变化的规律，并把电阻记录在表二中。(3) 换用一只普通的电阻，小心地把电阻器表面的漆层除去一些，使里面的导电膜露出来接受光照。重做上述实验，结果相同吗？3. 观察光电计数器的工作过程，了解其工作原理。(1) 如图15所示安装好器材，A 是发光仪器，B 是接受光信号的仪器，B中的主要元件是光电传感器一一光敏电阻。(2) 观察现象：每当传送带上有一物品挡住A与B之间的光线时，记数器上数字就自动显示。二、实验现象及注意事项1在实验步骤1中，随着水温的升高，热敏电阻的阻值显著减小。2在实验步骤2中，随着照射到光敏电阻上光强的减弱，光敏电阻的阻值显著增大。3在实验步骤3中，当传送带上没有物品挡住A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值较小，供给信号处理系统的电压较低；当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，供给信号处理系统的电压变高。这种高低交替变化的信号经信号处理系统的处理，就会自动地转化为相应的数值，实现其自动计数的功能。4光电计数器是比较精密的仪器，使用过程中应轻拿轻放，严格按照要求操作。三、数据及结论表一次数12345t/R/结论： 表二光照强度强中弱R/结论： 【问题讨论】1一些大城市的主要交通路口有测定噪声强度的仪器，不同物体发出的声音到一定强度都可以测出，有些声控开关的通断只与某一特定的声音有关，想想这是为什么？2在如图16所示电路中，光敏电阻R2与一定值电阻R1串联接入电压恒为U的电路中，当R2上的光照由弱变强的过程中，R1两端的电压会怎样变化？3请以热敏电阻为传感器设计一个简单的温度自动控制实验电路。实验五 了解日光灯启动器的工作原理【实验目的】 【实验准备】1了解日光灯的工作原理，通过查找资料或上网查找都是可以的。2取一个日光灯的启动器，剥去其铝壳，仔细观察其内部的形状结构。【实验器材】日光灯的启动器一个、酒精灯、3V的直流电源、小灯泡及灯座、若干导线、镊子【实验报告】一、实验步骤1取一个日光灯的启动器，小心剥去外壳，观察其内部的结构（如图17、图18所示）。2在工作台上小心地敲碎氖泡的玻璃。注意保护启动器的底座的完好。3观察双金属片的结构、形状。4点燃酒精灯，用镊子夹住启动器的底座，将双金属片贴近酒精灯的火焰。观察双金属片的形状变化。5熄灭酒精灯，观察在降温时的启动器的双金属片形状的变化。6将启动器、小灯泡、电源及若干导线组成一串联电路，用酒精灯的火焰靠近双金属片，电路接通后再移走火焰，观察小灯泡的变化，体会一下什么叫温控开关。图197实验完毕，整理实验器材。二、实验现象及注意事项1在常温下，双金属片的上下触点是分离的，温度高时双金属片的上下触点会接触。2在剥开启动器后，玻璃泡旁边的电容器要去掉，电容器如果被击穿时的启动器就是报废的启动器，但氖泡及其内部一般是完好的。3用启动器做的温控开关可以通过温度来控制小灯泡的亮和灭。三、数据及结论1当双金属片靠近火焰时： 2当双金属片离开火焰时： 【问题讨论】1在温度过高时，双金属片触点为什么会接触？2在日光灯的正常使用中，启动器是如何实现温度变化的？（请你查阅资料或请教老师）3电熨斗为什么能够自动控制温度？熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物要设定不同的温度，这是如何利用调温旋钮来实现的？实验六 传感器的应用实例光控开关【实验目的】 【实验准备】1请回顾逻辑电路中的一些知识。Vcc 6A 6Y 5A 5Y 4A 4Y1A lY 2A 2Y 3A 3Y GND图192在涉及门电路集成块的电路图中 , 通常只表示电路中的逻辑关系 , 与物理中的电流的完整通路不同，请认识如图19所示的74LS14的集成块的引脚图，对照在实验步骤中的实验电路图，说出应怎样把它连入线路中。3关于斯密特触发器的性能说明：当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值 (1.6V) 时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平 (0.25V)，而当输入端 A 的电压下降到另一个值的时候 (0.8V)，输出端 Y 会从低电平跳到高电平 (3.4V)。斯密特触发器可以将连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号，而这正是进行光控所需要的。4说出发光二极管的两个特性。【实验器材】74LS14 型集成块、电位器 R1( 最大值为 51)、限流电阻 R2(330)、发光二极管LED（替代路灯用）、光敏电阻RG、电源（直流 5V）、若干导线、普通二极管、HRSIH-S型微型继电器、灯泡 (6V 0.3A)。5VR1R2图20【实验报告】一、实验步骤1按如图20所示连接电路。2将集成电路的接点VCC和接点GND分别与电源的“”、“”两极相连。3将Rl调至适当大小，接通电路，将实验装置放在黄昏的室外，调节Rl，使发光二极管在此时能发光。4适当调节Rl的大小，使发光二极管在天稍黑的时候才能发光。5VR1图215利用微型继电器、小灯泡、二极管再连接电路图，如图21所示，图中 J 为继电器的线圈，Ja 为它的常开触点。6在黄昏的室外，调试该电路。7实验完毕，整理实验器材。二、实验现象及注意事项1发光二极管的正向电压必须达到某值时才能发光。2. 在图21中，普通二极管的作用是提供电路断路时的自感电流的通路，以免较强的自感电流损坏集成电路。【问题讨论】1 可以用型号为74LS14的非门集成电路、发光二极管和限流电阻来组成一个逻辑电平检测器，电路如图22所示。使用时，将检测器的输入端A接到被测点。+5V图22请分析：当被测点为高电平时，LED是否发光？当被测点为低电平时呢？说出道理。最好能够实际试验一下。2要想在天更暗时路灯才会点亮，应该把Rl的阻值调大些还是调小些？说明这样做的道理，然后试一试 ，看看你想的对不对。实验七 传感器的应用实例温度报警器【实验目的】 【实验准备】1说说热敏电阻的特性。D+5V0V电铃RTP图232图23是一个火警报警装置的逻辑电路图。RT是一个热敏电阻，低温时电阻值很大，高温时也阻值很小；R是一个阻值较小的分压电阻。请你回答：(1) 要做到低温时电铃不响；火警时产生高温，电铃响起。在图中虚线处应接入怎样的元件？(2) 为什么温度高时电铃会被接通？【实验器材】74LS14集成块，可变电阻Rl（最大值可在 12之间选择），YMD或HMB型蜂鸣器，接触电阻 RT，电源（直流5V），导线若干。+5V蜂鸣器图24【实验报告】1按图24所示连接电路。2将集成块的接点Vcc和接点GND分别与电源的“”、“一”两极相连。3调节R1至适当大小，接通电路，R1的调节要使得蜂鸣器在常温下不发声，将实验装置固定好。4将热敏电阻浸人热水中，使热敏电阻温度上升，到达某一温度时就会发出报警声。5调节R1，使蜂鸣器在此温下不发出声响，换用更热的水使其达到较高温度时才发出报警声。6实验完毕，整理器材。二、实验现象及注意事项1所用蜂鸣器在直流电压达到 46V 时才会发出报警声。2R1为热敏电阻 , 常温下其阻值约为几百欧姆。3注意勿使浸入热水中的热敏电阻短路。【问题讨论】1为了使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，Rl 应调大些还是调小些？2请你设计一个电热水器的控制方案。要求水烧开时自动断电，而在水温低于沸点约100时又自动加热。3观察你们的家用电器，看有哪些地方可能使用了传感器，分别是什么样的。