实验讲座 转换法 一、转换法解读 1.转换法 所谓实验思维转换方法,就是当某些物理量不易直 接测量,而另外一些物理量易测量,且两者之间可以 用物理原理联系起来时,采用“嫁接”的方法,通过 转移实验手段,达到化不易为易,化不能为能,这种实 验方法称为转换法.间接测量某些物理量,一般都用 到转换法.,2.转换法的主要方式有 (1)时间量与空间量的转换,如伽利略在研究自由 落体运动时,利用滴漏法来测时间,将时间测量转换 为水的体积的测量. (2)抽象量与直观量的转换,如卡文迪许“扭秤实 验”中,石英丝扭转角度的测量转换为平面镜反射光 在刻度尺上移动距离的测量. (3)微观量与宏观量的转换. (4)非电学量与电学量的转换.,二、转换法的应用 1.匀变速直线运动的加速度,是一个不易直接测 量的物理量,但通过转换测位移和时间,根据任意两 个连续相等的时间里的位移之差可测得加速度. 2.在“传感器的简单应用”实验中,将非电学量转 换为电学量进行测量.,【例1】用如图1所示的装置可测水的作用力,质量 为m的小铅球P系在细金属丝下,悬挂在O点,BC为在 水平方向固定的一根粗细均匀的电阻丝,C端在O点 正下方,且OC=h,BC长为l,BC与金属丝接触良好,接 触点为D,不计接触点D处的摩擦和金属丝的电阻.将 小铅球P放入水平流动的水中时,球向左摆起一定的 角度 时,水流速度越大, 越大.现取一电动势为 E、内阻不计的电源和一只电压表,用这些器材连成 测量电路,使水不流动时,电压表示数为零,水流速度 增大时,电压表示数增大.,(1)画出电路图(B、C、O均可接线). (2)若小球平衡时,电压表读数为U,用m、l、h、 E、U表示水的作用力F,F= .(重力加速度为g),图1,解析 (1)电路图如下图所示 (2)由平衡条件得 =tan ,而tan = 根据串联电路分压原理,有 联立上述三式得水流作用力F= ,因F∝U 故从电压表读数的大小便知水流作用力的大小. 答案 (1)见解析图 (2),【例2】某同学为了测量一物体的质量,找到一个力电转换器,该转换器的输出电压正比于受压面的压力(比例系数为k),如图2中的装置所示,测量时先调节输入电压,使转换器空载时的输出电压为零,而后在其受压面上放一个物体,即可测得与物体的质量 成正比的输出电压U.现有下列器材:力电转换器、 质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各 一个、开关及导线若干、待测物体(可置于力电转 换器的受压面上).请完成对该物体质量的测量.,(1)设计一个电路,要求力电转换器的输入电压可调,并且使电压的调节范围尽可能大,在图2所示的方框中画出完整的测量电路图. (2)简要说明测量步骤,求出比例系数k,并测出待测物体的质量m. (3)请设想实验中可能会出现的一个问题.,图2,解析 (1)由变阻器可组成调压电路,其中调节范围大的是由电源与滑动变阻器组成分压式电路;而电压的测量只需一只电压表即可.电路如下图所示.,(2)测量步骤与结果如下:①调节滑动变阻器,使力电转换器的输出电压为零;②将已知质量的砝码 m0放在力电转换器上,记下输出电压U0;③将待测物 放在力电转换器上,记下输出电压U. 由U0=km0g得k= ;又U=kmg,所以m= (3)①待测物体质量超出力电转换器量程;②电源 电压不够而输出电压一开始调不到零. 答案 见解析,返回,。