轉(zhuǎn)換法

【熱點(diǎn)解讀】

物理學(xué)中對于不容易直接觀察的現(xiàn)象或不易直接測量的物理量，通常用一些非常直

觀的現(xiàn)象去認(rèn)識(shí)，或用易測量的物理量間接測量，這種研究問題的方法叫做轉(zhuǎn)換法。

愛因斯坦說過：“磁場在物理學(xué)家看來正如他坐的椅子一樣實(shí)在?！贝艌鲭m然看不

見、摸不著，但可以通過對小磁針的作用來證明其存在0在物理學(xué)中還有其他一些現(xiàn)象也

是這樣，物體發(fā)生形變活運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化可以證明此物體受到力的作用，如蘋果落地、

行星繞恒星運(yùn)動(dòng)可證明萬有引力存在；運(yùn)動(dòng)的物體能對外做功可證明它具有能：擴(kuò)散現(xiàn)象

可證明分子在無規(guī)則運(yùn)動(dòng)；鉛塊實(shí)驗(yàn)可證明分子間引力的存在，液體固體難壓縮可以證明

分子斥力的存在；馬德堡半球?qū)嶒?yàn)可證明大氣壓的存在；靜電力指針的偏角度大小說明了

電勢差的變化量；奧斯特實(shí)驗(yàn)可證明電流周圍有磁場等等。

轉(zhuǎn)換法是一種較高層次的思維方法，是對事物本質(zhì)深刻認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上才產(chǎn)生的一種

飛躍，如變曲為直就是該方法的應(yīng)用。轉(zhuǎn)換法可分為參量轉(zhuǎn)換法和能量轉(zhuǎn)換法兩種。

1.參量轉(zhuǎn)換法

待測的物理量通常與其他的物理量之間存在某種特定的物理聯(lián)系，利用這種聯(lián)系，

可實(shí)現(xiàn)各參量間的轉(zhuǎn)換，達(dá)到測量的目的。參量轉(zhuǎn)換的方法貫穿于整個(gè)物理實(shí)驗(yàn)之中。

2.能量轉(zhuǎn)換法

能量轉(zhuǎn)換測量法是某種形式的物理量，通過能量變化器，變成另一種形式物理量的

測量方法。隨著各種新型功能材料的不斷涌現(xiàn)，如熱敏、光敏、濕敏材料以及這些材料性

能的不斷提高，形形色色的敏感器件和傳感器應(yīng)運(yùn)而生，為物理實(shí)驗(yàn)測量方法的改進(jìn)提供

了很好的條件。考慮到電學(xué)參量具有方便、快速的特點(diǎn)，電學(xué)易于生產(chǎn)，而且常常具有通

用性，所以許多能量轉(zhuǎn)換法都是使待測物理量通過各種傳感器和敏感器件轉(zhuǎn)換成電學(xué)參量

來進(jìn)行測量的。最常見的有光電轉(zhuǎn)換、磁電轉(zhuǎn)換、熱電轉(zhuǎn)換、力電轉(zhuǎn)換等.

在設(shè)計(jì)和安排實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)預(yù)先估計(jì)不能達(dá)到要求時(shí)，常常另辟蹊徑，把一些不可能

測量的物理量轉(zhuǎn)換成可測量的物理量。合理地使用轉(zhuǎn)換法是物理實(shí)驗(yàn)獲得成功的一種必要

手段，尤其是設(shè)計(jì)探究型實(shí)驗(yàn)，當(dāng)某個(gè)物理量不容易直接測量或者不具備測量條件時(shí)，巧

妙地使用轉(zhuǎn)換法能夠收到事半功倍的效果。

【限時(shí)檢測】（建議用時(shí)：30分鐘）

1.某物理興趣小組利用圖甲所示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。光電門。固定在電磁鐵P的正

下方，接通電磁鐵，將小球吸在尸處，斷開電源，小球由靜止開始下落，通過光電門。時(shí)，

光電計(jì)時(shí)器記錄小球通過光電門。的時(shí)間為3.00ms。用刻度尺測出P、Q兩點(diǎn)間的高度差

為59.70cmo

I23主尺cm4

01020游標(biāo)尺

乙

(1)若用游標(biāo)卡尺測量小球的直徑d時(shí)，示數(shù)如圖乙所示，貝i」d=mm。

(2)小球經(jīng)過。時(shí)的速度大小v=m/So(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

(3)若小球的質(zhì)量為0.1kg,則在小球從P運(yùn)動(dòng)到Q的過程中，小球動(dòng)能的增加量△&=

J,重力勢能的減少量=J,在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，△紇機(jī)械能

守恒定律得到驗(yàn)證。(已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮=9.8m/s2,結(jié)算保留三位有效數(shù)字)

(4)小組同學(xué)想到另外一種驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的方法，調(diào)整Q的位置，測出P到Q的高度

差人算出小球經(jīng)過。時(shí)對應(yīng)的速度大小吃以〃為橫軸、儼為縱軸，若聲一^圖線為一直

線，且其斜率接近于，則機(jī)械能守恒定律得到驗(yàn)證。(重力加速度大小為g)

2.某同學(xué)利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置來測定氣墊導(dǎo)軌上滑決的加速度，滑塊上安裝有遮光

(1)該同學(xué)利用10分度的游標(biāo)卡尺測出滑塊上安裝的遮光條的寬度乩測量結(jié)果如圖乙所示，

則d=cm；

(2)與光電門配套的數(shù)字毫秒計(jì)測出了遮光條通過光電門1所用的時(shí)間加|=0.025s,通過光

電門2所用的時(shí)間為42=0.010s,則滑塊通過光電門1時(shí)滑塊的速度大小為叨=m/s；

⑶該同學(xué)利用刻度尺測出兩光電門之間的距離為/=0.50m,則滑塊的加速度大小為

a=m/s2,,

3.某實(shí)驗(yàn)小組為了測量滑塊與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)，設(shè)計(jì)如圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置,

彈簧左側(cè)固定在擋板A上，處于原長的彈簧右端位于C,彈簧與滑塊接觸但不拴接，滑塊上

安裝了寬度為d的遮光板，軌道5處裝有光電門。

(1)實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下：

□用游標(biāo)卡尺測量遮光片的寬度"，如圖(b)所示，d=cm；

口將滑塊向左壓縮彈簧，由靜止釋放滑塊，同時(shí)記錄遮光片通過光電門的時(shí)間

口測量并記錄光電門與滑塊停止運(yùn)動(dòng)位置之間的距離x；

口改變彈簧壓縮量，多次重復(fù)步驟口和口。

(2)實(shí)驗(yàn)收集的數(shù)據(jù)并處理如下。

序號(hào)123456

時(shí)間f/s0.040.050.060.080.100.12

距離

17.0110.887.574.262.731.88

x/cm

□實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)表中數(shù)據(jù)在-圖中已描繪出五個(gè)點(diǎn)，請描繪出余下點(diǎn)并作出F—%圖像

□根據(jù)所作圖像，可得滑塊與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，（gmiOm/s2,結(jié)果保留

兩位有效數(shù)字）。

4.如圖所示，某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)將足夠長的木板固定在水平桌面上，帶有寬度為d的遮光

條的滑塊，從光電門的右側(cè)以某一初速度向左運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間后滑塊靜止在光電門的左

側(cè)某位置，改變滑塊的初速度，重復(fù)以上操作步驟，重力加速度為g,就可以測量出滑

塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)。則:

光鑿遮光條

?_____1

Z//ZZ///Z/Z////Z////Z///////

⑴為了完成測量，應(yīng)該辜談測量的物理有（選填選項(xiàng)前的字母）。

A.滑塊和遮光條的初速度%B.滑塊和遮光條的總質(zhì)量〃

C.遮光條經(jīng)過光電門的擋光時(shí)間4D.滑塊停止的位置與光電門間的距離/

（2）根據(jù)（1）題中直接測量的物理量，可得滑塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為.

（3）如果將圖中的長木板的左端適當(dāng)墊高將光電門固定在長木板的底端，讓帶有遮光條的滑

塊在左側(cè)適當(dāng)位置由靜止釋放，與光電門之間的水平距離為L,滑塊經(jīng)過光電門的擋光時(shí)間

為改變長木板的傾角，調(diào)整釋放點(diǎn)的位置，保持釋放點(diǎn)與光電門之間的水平距離L不變，

如圖所示。重復(fù)以上步驟，貝I：

□釋放位置距離水平桌面的高度為〃=（用"、々、和，表示）。

根據(jù)該實(shí)驗(yàn)多次操作得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作出實(shí)驗(yàn)圖像。如果用橫坐標(biāo)表示釋放點(diǎn)的位置高

度h,為了使圖像的是一條直線，那么縱坐標(biāo)表示的是（均采用國際單位）。如

果僅將長木板換用其他材料的長板，其他條件均不改變，則圖像的斜率將（選

填“變大，，、“變小,，或“不變，，）。

5.某學(xué)習(xí)小組做“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)如圖所示，圖中小車是在一條橡皮筋作

用下彈出的，沿木板滑行，橡皮筋對小車做的功記為沙。當(dāng)用2條、3條……完全相同的橡

皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次……實(shí)驗(yàn)時(shí)(每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋伸長的長度都保持一致)，

每次實(shí)驗(yàn)中小車獲得的速度根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打在紙帶上的點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。

(1)除了圖中已有的實(shí)驗(yàn)器材外，還需要導(dǎo)線、開關(guān)、刻度尺和(填“交流”或"直流”)

電源。

(2)實(shí)驗(yàn)中，小車會(huì)受到摩擦力的作用，可以使木板適當(dāng)傾斜來平衡摩擦力，則下面操作正確

的是()

A.放開小車，能夠自由下滑即可

B.放開小車，能夠勻速下滑即可

C.放開拖著紙帶的小車，能夠自由下滑即可

D.放開拖著紙帶的小車，能夠勻速下滑即可

(3)若木板水平放置，小車在兩條橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小車速度最大時(shí)，關(guān)于橡皮筋所處的

狀態(tài)與小車所在的位置，下列說法正確的是()

A.橡皮筋處于原長狀態(tài)

B.橡皮筋仍處于伸長狀態(tài)

C.小車在兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線處

D.小車已過兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線

(4)在正確操作的情況下，打在紙帶上的點(diǎn)并不都是均勻的，為了測量小車獲得的速度，應(yīng)選

用紙帶的部分進(jìn)行測量(根據(jù)如圖所示的紙帶回答)。

[ASCDEF_G//

?????????

6.(1)小潘同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，通過改變橡皮筋條數(shù)改變做功倍數(shù)來完成課本中功

與速度變化關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)除了圖甲中已有的器材外，下列選項(xiàng)中還必須用到的有

A.天平B.刻度尺C.學(xué)生電源D.彈簧測力計(jì)

(2)小潘在完成上述功與速度變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中(填“需要”或“不需要”)平衡小車受到

的阻力。

(3)小潘同學(xué)某次實(shí)驗(yàn)中得到如圖乙所示的一段紙帶(圖中兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)未畫出)，交

流電的頻率為50Hz,根據(jù)得到的紙帶，。點(diǎn)位置刻度尺的讀數(shù)為,根據(jù)紙帶的特點(diǎn)

你認(rèn)為小潘同學(xué)可能正在做下列哪個(gè)實(shí)驗(yàn)。

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