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文檔簡介
1、 高中物理實(shí)驗(yàn) 力學(xué)實(shí)驗(yàn) 1、互成角度的兩個(gè)共點(diǎn)力的合成2、測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度(含練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器)3、驗(yàn)證牛頓第二定律4、研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)5、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律6、碰撞中的動(dòng)量守恒7、用單擺測(cè)定重力加速度 8、探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系9、探究動(dòng)能定理 1、互成角度的兩個(gè)共點(diǎn)力的合成實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證力的合成的平行四邊形定則。實(shí)驗(yàn)原理此實(shí)驗(yàn)是要用互成角度的兩個(gè)力與一個(gè)力產(chǎn)生相同的效果(即:使橡皮條在某一方向伸長一定的長度),看其用平行四邊形定則求出的合力與這一個(gè)力是否在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)相等,如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)相等,就驗(yàn)證了力的平行四邊形定則。實(shí)驗(yàn)器材木板一塊,白紙,圖釘若干,橡皮
2、條一段,細(xì)繩套,彈簧秤兩個(gè),三角板,刻度尺,量角器等。實(shí)驗(yàn)步驟 1用圖釘把一張白紙釘在水平桌面上的方木板上。2用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點(diǎn),用兩條細(xì)繩套結(jié)在橡皮條的另一端。3用兩個(gè)彈簧秤分別鉤住兩個(gè)細(xì)繩套,互成一定角度地拉橡皮條,使橡皮條伸長,結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O(如圖所示)。4用鉛筆描下結(jié)點(diǎn)O的位置和兩個(gè)細(xì)繩套的方向,并記錄彈簧秤的讀數(shù)。在白紙上按比例作出兩個(gè)彈簧秤的拉力F1和F2的圖示,利用刻度尺和三角板,根椐平行四邊形定則用畫圖法求出合力F。5只用一個(gè)彈簧秤,通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到與前面相同的位置O,記下彈簧秤的讀數(shù)和細(xì)繩的方向。按同樣的比例用刻度尺從O點(diǎn)起做出這個(gè)彈簧秤的拉
3、力F'的圖示。6比較F'與用平行四邊形定則求得的合力F,在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否相等。7改變兩個(gè)分力F1和F2的大小和夾角。再重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次,比較每次的F與F'是否在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等。注意事項(xiàng)1用彈簧秤測(cè)拉力時(shí),應(yīng)使拉力沿彈簧秤的軸線方向,橡皮條、彈簧秤和細(xì)繩套應(yīng)位于與紙面平行的同一平面內(nèi)。2同一次實(shí)驗(yàn)中,橡皮條拉長后的結(jié)點(diǎn)位置O必須保持不變。例題1在本實(shí)驗(yàn)中,橡皮條的一端固定在木板上,用兩個(gè)彈簧秤把橡皮條的另一端拉到某一位置O點(diǎn),以下操作中錯(cuò)誤的是A同一次實(shí)驗(yàn)過程中,O點(diǎn)位置允許變動(dòng)B在實(shí)驗(yàn)中,彈簧秤必須保持與木板平行,讀數(shù)時(shí)視線要正對(duì)彈簧秤刻度C實(shí)驗(yàn)中,先將
4、其中一個(gè)彈簧秤沿某一方向拉到最大量程,然后只需調(diào)節(jié)另一彈簧秤拉力的大小和方向,把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到O點(diǎn)D實(shí)驗(yàn)中,把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到O點(diǎn)時(shí),兩彈簧之間的夾角應(yīng)取90°不變,以便于算出合力的大小答案:ACD2做本實(shí)驗(yàn)時(shí),其中的三個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟是:(1)在水平放置的木板上墊一張白張,把橡皮條的一端固定在板上,另一端拴兩根細(xì)線,通過細(xì)線同時(shí)用兩個(gè)彈簧秤互成角度地拉橡皮條,使它與細(xì)線的結(jié)點(diǎn)達(dá)到某一位置O點(diǎn),在白紙上記下O點(diǎn)和兩彈簧秤的讀數(shù)F1和F2。(2)在紙上根據(jù)F1和F2的大小,應(yīng)用平行四邊形定則作圖求出合力F。(3)只用一個(gè)彈簧秤通過細(xì)繩拉橡皮條,使它的伸長量與用兩個(gè)彈簧秤拉時(shí)相同,記下此時(shí)彈
5、簧秤的讀數(shù)F'和細(xì)繩的方向。以上三個(gè)步驟中均有錯(cuò)誤或疏漏,指出錯(cuò)在哪里?在(1)中是_。在(2)中是_。在(3)中是_。答案:本實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證的是力的合成,是一個(gè)失量的運(yùn)算法則,所以即要驗(yàn)證力大小又要驗(yàn)證力的方向。彈簧秤的讀數(shù)是力的大小,細(xì)繩套的方向代表力的方向。(1)兩繩拉力的方向;(2)“的大小”后面加“和方向”;(3)“相同”之后加“使橡皮條與繩的結(jié)點(diǎn)拉到O點(diǎn)”2、測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度(含練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,學(xué)習(xí)利用打上點(diǎn)的紙帶研究物體的運(yùn)動(dòng)。2學(xué)習(xí)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定即時(shí)速度和加速度。實(shí)驗(yàn)原理1打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用交流電源的計(jì)時(shí)儀器,它每隔0.02s
6、打一次點(diǎn)(由于電源頻率是50Hz),紙帶上的點(diǎn)表示的是與紙帶相連的運(yùn)動(dòng)物體在不同時(shí)刻的位置,研究紙帶上點(diǎn)之間的間隔,就可以了解物體運(yùn)動(dòng)的情況。2由紙帶判斷物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的方法:如圖所示,0、1、2為時(shí)間間隔相等的各計(jì)數(shù)點(diǎn),s1、s2、s3、為相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離,若s=s2-s1=s3-s2=恒量,即若連續(xù)相等的時(shí)間間隔內(nèi)的位移之差為恒量,則與紙帶相連的物體的運(yùn)動(dòng)為勻變速直線運(yùn)動(dòng)。3由紙帶求物體運(yùn)動(dòng)加速度的方法:(1)用“逐差法”求加速度:即根據(jù)s4-s1=s5-s2=s6-s3=3aT2(T為相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔)求出a1= 、a2= 、a3= ,再算出a1、a2、a3的平均值即為
7、物體運(yùn)動(dòng)的加速度。(2)用v-t圖法:即先根據(jù)vn= 求出打第n點(diǎn)時(shí)紙帶的瞬時(shí)速度,后作出v-t圖線,圖線的斜率即為物體運(yùn)動(dòng)的加速度。實(shí)驗(yàn)器材小車,細(xì)繩,鉤碼,一端附有定滑輪的長木板,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,低壓交流電源,導(dǎo)線兩根,紙帶,米尺等。實(shí)驗(yàn)步驟1把一端附有定滑輪的長木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上,并使滑輪伸出桌面,把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長木板上沒有滑輪的一端,連接好電路,如圖所示。2把一條細(xì)繩拴在小車上,細(xì)繩跨過滑輪,并在細(xì)繩的另一端掛上合適的鉤碼,試放手后,小車能在長木板上平穩(wěn)地加速滑行一段距離,把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,并把它的一端固定在小車的后面。3把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處,先接通電源,再放開小車,讓小車運(yùn)
8、動(dòng),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn),取下紙帶,換上新紙帶,重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次。4選擇一條比較理想的紙帶,舍掉開頭的比較密集的點(diǎn)子,確定好計(jì)數(shù)始點(diǎn)0,標(biāo)明計(jì)數(shù)點(diǎn),正確使用毫米刻度尺測(cè)量兩點(diǎn)間的距離,用逐差法求出加速度值,最后求其平均值。也可求出各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度,作v-t圖線,求得直線的斜率即為物體運(yùn)動(dòng)的加速度。注意事項(xiàng)1紙帶打完后及時(shí)斷開電源。2小車的加速度應(yīng)適當(dāng)大一些,以能在紙帶上長約50cm的范圍內(nèi)清楚地取78個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜。3應(yīng)區(qū)別計(jì)時(shí)器打出的軌跡點(diǎn)與人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn),通常每隔4個(gè)軌跡點(diǎn)選1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),選取的記數(shù)點(diǎn)不少于6個(gè)。4不要分段測(cè)量各段位移,可統(tǒng)一量出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到計(jì)數(shù)起點(diǎn)0之間的距離,讀
9、數(shù)時(shí)應(yīng)估讀到毫米的下一位。例題1電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用_電源的計(jì)時(shí)儀器,它的工作電壓是_。如圖所示,A是_,B是_,C是_,D是_,E是_,F(xiàn)是_。答案:交流,4至6V,線圈,振動(dòng)片,振針,紙帶,接線柱,永磁體。2如圖是某同學(xué)測(cè)量勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度時(shí),從若干紙帶中選中的一條紙帶的一部分,他每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),圖上注明了他對(duì)各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離的測(cè)量結(jié)果。(1)為了驗(yàn)證小車的運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng),請(qǐng)進(jìn)行下列計(jì)算,填入表內(nèi)(單位:cm)s2-s1s3-s2s4-s3s5-s4s6-s5各位移差與平均值最多相差_cm,由此可以得出結(jié)論:小車的位移在_范圍內(nèi)相等,所以小車的運(yùn)動(dòng)是_。(2)根據(jù)勻變速直
10、線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,可以求得物體的加速度a= =_m/s2。 (3)根據(jù)an-3= ,可求出a1= =_m/s2,a2= =_m/s2,a3= =_m/s2, 所以, = =_m/s2。答案:(1)1.60,1.55,1.62,1.53,1.61,1.58,0.05,任意兩個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間里、在誤差允許的,勻加速直線運(yùn)動(dòng);(2)1.58;(3)1.59,1.57,1.59,1.58。3、驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證牛頓第二定律。實(shí)驗(yàn)原理1如圖所示裝置,保持小車質(zhì)量不變,改變小桶內(nèi)砂的質(zhì)量,從而改變細(xì)線對(duì)小車的牽引力,測(cè)出小車的對(duì)應(yīng)加速度,作出加速度和力的關(guān)系圖線,驗(yàn)證加速度是否與外力成正比。2保持小
11、桶和砂的質(zhì)量不變,在小車上加減砝碼,改變小車的質(zhì)量,測(cè)出小車的對(duì)應(yīng)加速度,作出加速度和質(zhì)量倒數(shù)的關(guān)系圖線,驗(yàn)證加速度是否與質(zhì)量成反比。實(shí)驗(yàn)器材小車,砝碼,小桶,砂,細(xì)線,附有定滑輪的長木板,墊木,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,低壓交流電源,導(dǎo)線兩根,紙帶,托盤天平及砝碼,米尺等。實(shí)驗(yàn)步驟1用天平測(cè)出小車和小桶的質(zhì)量M和M',把數(shù)據(jù)記錄下來。2按如圖裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好,只是不把掛小桶用的細(xì)線系在小車上,即不給小車加牽引力。3平衡摩擦力:在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊上墊木,反復(fù)移動(dòng)墊木的位置,直至小車在斜面上可以保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(也可以從紙帶上打的點(diǎn)是否均勻來判斷)。4在小車上加放砝碼,小桶里放入
12、適量的砂,把砝碼和砂的質(zhì)量m和m'記錄下來。把細(xì)線系在小車上并繞過滑輪懸掛小桶,接通電源,放開小車,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn),取下紙帶,在紙帶上寫上編號(hào)。5保持小車的質(zhì)量不變,改變砂的質(zhì)量(要用天平稱量),按步驟4再做5次實(shí)驗(yàn)。6算出每條紙帶對(duì)應(yīng)的加速度的值。7用縱坐標(biāo)表示加速度a,橫坐標(biāo)表示作用力,即砂和桶的總重力(M'+m')g,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在坐標(biāo)平面上描出相應(yīng)的點(diǎn),作圖線。若圖線為一條過原點(diǎn)的直線,就證明了研究對(duì)象質(zhì)量不變時(shí)其加速度與它所受作用力成正比。8保持砂和小桶的質(zhì)量不變,在小車上加放砝碼,重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn),并做好記錄,求出相應(yīng)的加速度,用縱坐標(biāo)表示加速
13、度a,橫坐標(biāo)表示小車和車內(nèi)砝碼總質(zhì)量的倒數(shù) ,在坐標(biāo)平面上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果描出相應(yīng)的點(diǎn),并作圖線,若圖線為一條過原點(diǎn)的直線,就證明了研究對(duì)象所受作用力不變時(shí)其加速度與它的質(zhì)量成反比。注意事項(xiàng)1砂和小桶的總質(zhì)量不要超過小車和砝碼的總質(zhì)量的 。2在平衡摩擦力時(shí),不要懸掛小桶,但小車應(yīng)連著紙帶且接通電源。用手輕輕地給小車一個(gè)初速度,如果在紙帶上打出的點(diǎn)的間隔是均勻的,表明小車受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。3作圖時(shí)應(yīng)該使所作的直線通過盡可能多的點(diǎn),不在直線上的點(diǎn)也要盡可能對(duì)稱地分布在直線的兩側(cè),但如遇個(gè)別特別偏離的點(diǎn)可舍去。例題1在驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中,用改變砂的質(zhì)量的辦法來改變對(duì)小車的作
14、用力F,用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)出小車的加速度a,得出若干組F和a的數(shù)據(jù)。然后根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)作出如圖所示的a-F圖線,發(fā)現(xiàn)圖線既不過原點(diǎn),又不是直線,原因是A沒有平衡摩擦力,且小車質(zhì)量較大B平衡摩擦力時(shí),所墊木板太高,且砂和小桶的質(zhì)量較大C平衡摩擦力時(shí),所墊木板太低,且砂和小桶的質(zhì)量較大D平衡摩擦力時(shí),所墊木板太高,且小車質(zhì)量較大答案:C2在驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中,打出如圖所示的紙帶,如果只測(cè)出圖示數(shù)據(jù),則小車運(yùn)動(dòng)的加速度是_m/s2。(所用交流電源頻率為50Hz)答案:0.554、研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?用實(shí)驗(yàn)方法描出平拋物體的運(yùn)動(dòng)軌跡。2從實(shí)驗(yàn)軌跡求平拋物體的初速度。實(shí)驗(yàn)原理平拋物體的運(yùn)動(dòng)可以
15、看作是兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng):一是水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng),另一個(gè)是豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)。令小球做平拋運(yùn)動(dòng),利用描跡法描出小球的運(yùn)動(dòng)軌跡,即小球做平拋運(yùn)動(dòng)的曲線,建立坐標(biāo)系,測(cè)出曲線上的某一點(diǎn)的坐標(biāo)x和y,根據(jù)重力加速度g的數(shù)值,利用公式y(tǒng)= gt2求出小球的飛行時(shí)間t,再利用公式x=vt,求出小球的水平分速度,即為小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度。實(shí)驗(yàn)器材斜槽,豎直固定在鐵架臺(tái)上的木板,白紙,圖釘,小球,有孔的卡片,刻度尺,重錘線。實(shí)驗(yàn)步驟1安裝調(diào)整斜槽:用圖釘把白紙釘在豎直板上,在木板的左上角固定斜槽,可用平衡法調(diào)整斜槽,即將小球輕放在斜槽平直部分的末端處,能使小球在平直軌道上的任意位置靜止,就表明水平
16、已調(diào)好。2調(diào)整木板:用懸掛在槽口的重錘線把木板調(diào)整到豎直方向,并使木板平面與小球下落的豎直面平行。然后把重錘線方向記錄到釘在木板的白紙上,固定木板,使在重復(fù)實(shí)驗(yàn)的過程中,木板與斜槽的相對(duì)位置保持不變。3確定坐標(biāo)原點(diǎn)O:把小球放在槽口處,用鉛筆記下球在槽口時(shí)球心在圖板上的水平投影點(diǎn)O,O點(diǎn)即為坐標(biāo)原點(diǎn)。4描繪運(yùn)動(dòng)軌跡:在木板的平面上用手按住卡片,使卡片上有孔的一面保持水平,調(diào)整卡片的位置,使從槽上滾下的小球正好穿過卡片的孔,而不擦碰孔的邊緣,然后用鉛筆在卡片缺口上點(diǎn)個(gè)黑點(diǎn),這就在白紙上記下了小球穿過孔時(shí)球心所對(duì)應(yīng)的位置。保證小球每次從槽上開始滾下的位置都相同,用同樣的方法,可找出小球平拋軌跡上的
17、一系列位置。取下白紙用平滑的曲線把這些位置連接起來即得小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。5計(jì)算初速度:以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn)畫出豎直向下的y軸和水平向右的x軸,并在曲線上選取A、B、C、D、E、F六個(gè)不同的點(diǎn),用刻度尺和三角板測(cè)出它們的坐標(biāo)x和y,用公式x=v0t和y= gt2計(jì)算出小球的初速度v0,最后計(jì)算出v0的平均值,并將有關(guān)數(shù)據(jù)記入表格內(nèi)。注意事項(xiàng)1實(shí)驗(yàn)中必須保持通過斜槽末端點(diǎn)的切線水平,方木板必須處在豎直面內(nèi)且與小球運(yùn)動(dòng)軌跡所在的豎直平面平行,并使小球的運(yùn)動(dòng)靠近圖板但不接觸。2小球必須每次從斜槽上同一位置滾下。3坐標(biāo)原點(diǎn)(小球做平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn))不是槽口的端點(diǎn),應(yīng)是小球在槽口時(shí),球的球心在木板上的水平投影點(diǎn)
18、。4要在平拋軌道上選取距O點(diǎn)遠(yuǎn)些的點(diǎn)來計(jì)算球的初速度,這樣可使結(jié)果的誤差較小。例題1下列哪些因素會(huì)使“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)的誤差增大A小球與斜槽之間有摩擦B安裝斜槽時(shí)其末端不水平C建立坐標(biāo)系時(shí),以斜槽末端端口位置為坐標(biāo)原點(diǎn)D根據(jù)曲線計(jì)算平拋運(yùn)動(dòng)的初速度時(shí),在曲線上取作計(jì)算的點(diǎn)離原點(diǎn)O較遠(yuǎn)答案:這里研究的是小球的平拋運(yùn)動(dòng),只與拋出點(diǎn)(不是斜槽末端)的速度有關(guān),而與它在斜槽中的運(yùn)動(dòng)無關(guān)。只要是每次速度的大小與方向不變(且水平)就不影響實(shí)驗(yàn)。BC5、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證機(jī)械能守恒定律。實(shí)驗(yàn)原理當(dāng)物體自由下落時(shí),只有重力做功,物體的重力勢(shì)能和動(dòng)能互相轉(zhuǎn)化,機(jī)械能守恒。若某一時(shí)刻物體下落的
19、瞬時(shí)速度為v,下落高度為h,則應(yīng)有:mgh= mv2,借助打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,測(cè)出重物某時(shí)刻的下落高度h和該時(shí)刻的瞬時(shí)速度v,即可驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。測(cè)定第n點(diǎn)的瞬時(shí)速度的方法是:測(cè)出第n點(diǎn)的相鄰前、后兩段相等時(shí)間T內(nèi)下落的距離sn和sn+1,由公式vn= ,或由vn= 算出,如圖所示。實(shí)驗(yàn)器材鐵架臺(tái)(帶鐵夾),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,學(xué)生電源,導(dǎo)線,帶鐵夾的重綞,紙帶,米尺。實(shí)驗(yàn)步驟1按如圖裝置把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在鐵架臺(tái)上,用導(dǎo)線把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與學(xué)生電源連接好。2把紙帶的一端在重錘上用夾子固定好,另一端穿過計(jì)時(shí)器限位孔,用手豎直提起紙帶使重錘??吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近。3接通電源,松開紙帶,讓重錘自由下
20、落。4重復(fù)幾次,得到35條打好點(diǎn)的紙帶。5在打好點(diǎn)的紙帶中挑選第一、二兩點(diǎn)間的距離接近2mm,且點(diǎn)跡清晰一條紙帶,在起始點(diǎn)標(biāo)上0,以后各依次標(biāo)上1,2,3,用刻度尺測(cè)出對(duì)應(yīng)下落高度h1、h2、h3。6應(yīng)用公式vn= 計(jì)算各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的即時(shí)速度v1、v2、v3。7計(jì)算各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的勢(shì)能減少量mghn和動(dòng)能的增加量 mvn2,進(jìn)行比較。注意項(xiàng)事1打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝時(shí),必須使兩紙帶限位孔在同一豎直線上,以減小摩擦阻力。2選用紙帶時(shí)應(yīng)盡量挑第一、二點(diǎn)間距接近2mm的紙帶。3因不需要知道動(dòng)能和勢(shì)能的具體數(shù)值,所以不需要測(cè)量重物的質(zhì)量。例題1在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz。查
21、得當(dāng)?shù)氐闹丶铀俣萭=9.80m/s2,測(cè)得所用的重物的質(zhì)量為1.00kg。實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶,把第一個(gè)點(diǎn)記作O,另連續(xù)的4個(gè)點(diǎn)A、B、C、D作為測(cè)量的點(diǎn),經(jīng)測(cè)量知道A、B、C、D各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm。根據(jù)以上數(shù)據(jù),可知重物由O點(diǎn)到運(yùn)動(dòng)C點(diǎn),重力勢(shì)能減少量等于_J,動(dòng)能的增加量等于_J。(取3位有效數(shù)字)答案:7.62,7.572在本實(shí)驗(yàn)中,所用電源的頻率為50Hz,某同學(xué)選擇了一條理想的紙帶,用刻度尺測(cè)量時(shí)各計(jì)數(shù)點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)刻度尺上的讀數(shù)如圖所示。(圖中O是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打的第一個(gè)點(diǎn),A、B、C、D、E分別是以每打兩個(gè)點(diǎn)的時(shí)間
22、作為計(jì)時(shí)單位取的計(jì)數(shù)點(diǎn))。根據(jù)紙帶求:(1)重錘下落的加速度。(2)若重錘質(zhì)量為mkg,則重錘從起始下落至B時(shí),減少的重力勢(shì)能為多少?(3)重錘下落到B時(shí),動(dòng)能為多大?(4)從(2)、(3)的數(shù)據(jù)可得什么結(jié)論?產(chǎn)生誤差的主要原因是什么?答案:(1)9.69m/s2;(2)|Ep|=1.95mJ;(3)Ek=1.89mJ;(4)在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi),重錘重力勢(shì)能的減少等于其動(dòng)能的增加,機(jī)械能守恒。產(chǎn)生誤差的主要原因是重錘下落過程中受到阻力(空氣阻力、紙帶與限位孔間的摩擦阻力)的作用。6、 碰撞中的動(dòng)量守恒實(shí)驗(yàn)?zāi)康难芯吭趶椥耘鲎驳倪^程中,相互作用的物體系統(tǒng)動(dòng)量守恒。實(shí)驗(yàn)原理一個(gè)質(zhì)量較大的小球從斜
23、槽滾下來,跟放在斜槽前邊小支柱上另一質(zhì)量較小的球發(fā)生碰撞后兩小球都做平拋運(yùn)動(dòng)。由于兩小球下落的高度相同,所以它們的飛行時(shí)間相等,這樣如果用小球的飛行時(shí)間作時(shí)間單位,那么小球飛出的水平距離在數(shù)值上就等于它的水平速度。因此,只要分別測(cè)出兩小球的質(zhì)量m1、m2,和不放被碰小球時(shí)入射小球在空中飛出的水平距離s1,以及入射小球與被碰小球碰撞后在空中飛出的水平距離s1'和s2',若m1s1在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)與m1s1'+m2s2'相等,就驗(yàn)證了兩小球碰撞前后總動(dòng)量守恒。實(shí)驗(yàn)器材碰撞實(shí)驗(yàn)器(斜槽、重錘線),兩個(gè)半徑相等而質(zhì)量不等的小球;白紙;復(fù)寫紙;天平和砝碼;刻度尺,游標(biāo)
24、卡尺(選用),圓規(guī)等。實(shí)驗(yàn)步驟1用天平測(cè)出兩個(gè)小球的質(zhì)量m1、m2。2安裝好實(shí)驗(yàn)裝置,將斜槽固定在桌邊,并使斜槽末端點(diǎn)的切線水平。3在水平地上鋪一張白紙,白紙上鋪放復(fù)寫紙。4在白紙上記下重錘線所指的位置O,它表示入射球m1碰前的位置。5先不放被碰小球,讓入射球從斜槽上同一高度處由靜止開始滾下,重復(fù)10次,用圓規(guī)作盡可能小的圓把所有的小球落點(diǎn)圈在里面,圓心就是入射球不碰時(shí)的落地點(diǎn)的平均位置P。6把被碰球放在小支柱上,調(diào)節(jié)裝置使兩小球相碰時(shí)處于同一水平高度,確保入射球運(yùn)動(dòng)到軌道出口端時(shí)恰好與被碰球接觸而發(fā)生正碰。7再讓入射小球從同一高度處由靜止開始滾下,使兩球發(fā)生正碰,重復(fù)10次,仿步驟(5)求出
25、入射小球的落點(diǎn)的平均位置M和被碰小球落點(diǎn)的平均位置N。8過O、N作一直線,取OO'=2r(可用游標(biāo)卡尺測(cè)出一個(gè)小球的直徑,也可用刻度尺測(cè)出緊靠在一起的兩小球球心間的距離),O'就是被碰小球碰撞時(shí)的球心豎直投影位置。9用刻度尺量出線段OM、OP、O'N的長度。10分別算出m1· 與m1· +m2· 的值,看m1· 與m1· +m2· 在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否相等。注意事項(xiàng)1應(yīng)使入射小球的質(zhì)量大于被碰小球的質(zhì)量。2要調(diào)節(jié)好實(shí)驗(yàn)裝置,使固定在桌邊的斜槽末端點(diǎn)的切線水平,小支柱與槽口間距離使其等于小球直徑,而且兩球相
26、碰時(shí)處在同一高度,碰撞后的速度方向在同一直線上。3每次入射小球從槽上相同位置由靜止?jié)L下,可在斜槽上適當(dāng)高度處固定一檔板,使小球靠著檔板,然后釋放小球。4白紙鋪好后不能移動(dòng)。例題1因?yàn)橄侣涓叨认嗤钠綊佇∏颍ú挥?jì)空氣阻力)的_相同,所以我們?cè)凇芭鲎仓械膭?dòng)量守恒”實(shí)驗(yàn)中可以用_作為時(shí)間單位,那么,平拋小球的_在數(shù)值上等于小球平拋的初速度。答案:飛行時(shí)間,飛行時(shí)間,水平位移。2某同學(xué)用圖1所示裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,圖中PQ是斜槽,QR為水平槽。實(shí)驗(yàn)時(shí)先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下,落到位于水平地面的記錄紙上,留下痕跡。重復(fù)上述操作10次,得到10個(gè)落點(diǎn)痕
27、跡。再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方,讓A球仍從位置G由靜止開始滾下,和B球碰撞后,A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡。重復(fù)這種操作10次。圖1中O點(diǎn)是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點(diǎn)。B球落點(diǎn)痕跡如圖2所示,其中米尺水平放置,且平行于G、R、O所在的平面,米尺的零點(diǎn)與O點(diǎn)對(duì)齊。 (1)碰撞后B球的水平射程應(yīng)取為_cm。(2)在以下選項(xiàng)中,哪些是本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的測(cè)量?答:_(填選項(xiàng)號(hào))。A水平槽上未放B球時(shí),測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離BA球與B球碰撞后,測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離C測(cè)量A球或B球的直徑D測(cè)量A球和B球的質(zhì)量(或兩球質(zhì)量之比)E測(cè)量G點(diǎn)相對(duì)于水平槽面的高度。答案
28、:(1)如圖所示,用一紅色的圓盡可能多的把小球落點(diǎn)圈在里面,由此可見圓心O的位置是65.7cm,這也是小球落點(diǎn)的平均位置。(2)本實(shí)驗(yàn)中要測(cè)量的數(shù)據(jù)有:兩個(gè)小于的質(zhì)量m1、m2,三個(gè)落點(diǎn)的距離s1、s2、s3,所以應(yīng)選ABD。注意此題實(shí)驗(yàn)裝置與我們前面講的實(shí)驗(yàn)裝置的不同,該實(shí)驗(yàn)中被碰小球拋出點(diǎn)即為O點(diǎn),所以C選項(xiàng)不選。不要受思維定勢(shì)的影響,要具體問題具體分析。7、用單擺測(cè)定重力加速度實(shí)驗(yàn)?zāi)康睦脝螖[測(cè)定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。?shí)驗(yàn)原理單擺在擺角小于5°時(shí)的振動(dòng)是簡諧運(yùn)動(dòng),其固有周期為T=2 ,由此可得g= 。據(jù)此,只要測(cè)出擺長l和周期T,即可計(jì)算出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎?。?shí)驗(yàn)器材鐵架臺(tái)(帶鐵夾
29、),中心有孔的金屬小球,約1m長的細(xì)線,米尺,游標(biāo)卡尺(選用),秒表等。實(shí)驗(yàn)步驟1在細(xì)線的一端打一個(gè)比小球上的孔徑稍大些的結(jié),將細(xì)線穿過球上的小孔,制成一個(gè)單擺。2將鐵夾固定在鐵架臺(tái)的上端,鐵架臺(tái)放在實(shí)驗(yàn)桌邊,使鐵夾伸到桌面以外,把做好的單擺固定在鐵夾上,使擺球自由下垂。3測(cè)量單擺的擺長l:用游標(biāo)卡尺測(cè)出擺球直徑2r,再用米尺測(cè)出從懸點(diǎn)至小球上端的懸線長l',則擺長l=l'+r。4把單擺從平衡位置拉開一個(gè)小角度(不大于5°),使單擺在豎直平面內(nèi)擺動(dòng),用秒表測(cè)量單擺完成全振動(dòng)30至50次所用的時(shí)間,求出完成一次全振動(dòng)所用的平均時(shí)間,這就是單擺的周期T。 5將測(cè)出的擺長l
30、和周期T代入公式g= 求出重力加速度g的值。6變更擺長重做兩次,并求出三次所得的g的平均值。注意事項(xiàng)1選擇細(xì)繩時(shí)應(yīng)選擇細(xì)、輕又不易伸長的線,長度一般在1m左右,小球應(yīng)選用密度較大的金屬球,直徑應(yīng)較小,最好不超過2cm。2單擺懸線的上端不可隨意卷在鐵夾的桿上,應(yīng)夾緊在鐵夾中,以免擺動(dòng)時(shí)發(fā)生擺長改變、擺線下滑的現(xiàn)象。3注意擺動(dòng)時(shí)控制擺線偏離豎直方向不超過5°,可通過估算振幅的辦法掌握。4擺球擺動(dòng)時(shí),要使之保持在同一個(gè)豎直平面內(nèi),不要形成圓錐擺。5計(jì)算單擺的振動(dòng)次數(shù)時(shí),應(yīng)以擺球通過最低位置時(shí)開始計(jì)時(shí),以后擺球從同一方向通過最低位置時(shí),進(jìn)行計(jì)數(shù),且在數(shù)“零”的同時(shí)按下秒表,開始計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)。例題
31、某同學(xué)在做“利用單擺測(cè)重力加速度”實(shí)驗(yàn)中,先測(cè)得擺線長為101.00cm,擺球直徑為2.00cm,然后用秒表記錄了單擺振動(dòng)50次所用的時(shí)間為101.5s。則(1)他測(cè)得的重力加速度g=_m/s2。(2)他測(cè)得的g值偏小,可能的原因是A測(cè)擺線長時(shí)擺線拉得過緊B擺線上端未牢固地系于懸點(diǎn),振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng),使擺線長度增加了C開始計(jì)時(shí)時(shí),秒表過遲按下D實(shí)驗(yàn)中誤將49次全振動(dòng)數(shù)為50次(3)為了提高實(shí)驗(yàn)精度,在實(shí)驗(yàn)中可改變幾次擺長l并測(cè)出相應(yīng)的周期T,從而得出一組對(duì)應(yīng)的l與T的數(shù)據(jù),再以l為橫坐標(biāo)、T2為縱坐標(biāo)將所得數(shù)據(jù)連成直線,并求得該直線的斜率K。則重力加速度g=_。(用K表示)答案:(1)本次實(shí)驗(yàn)中
32、的擺長L=L+r=101.00+1.00=1.0200m,周期T=t/N=101.5/50=2.03s,由公式g= 可以解得g=9.76m/s2;(2)根據(jù)公式g= 知g偏小的原因可能是l的測(cè)量值偏小或T的測(cè)量值偏大。A中的測(cè)量值偏大,B中則是振動(dòng)擺長大于測(cè)量值,所以正確,而CD中均是測(cè)得的周期偏小,所以CD均會(huì)使g值偏大。故只有B正確。(3)42/K。由公式g= 得: 這是一條T2關(guān)于l的一元一次函數(shù)(如y=Kx),所以它的斜率是K=42/ g,所以 g=42/K8、探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系(胡克定律)實(shí)驗(yàn)儀器:彈簧(不同的多根)、直尺、鉤碼(一盒)、細(xì)繩、定滑輪 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾剿鲝椓εc彈簧伸
33、長的定量關(guān)系,并學(xué)習(xí)所用的科學(xué)方法。 實(shí)驗(yàn)原理:彈簧受到拉力會(huì)伸長,平衡時(shí)彈簧產(chǎn)生的彈力和外力大小相等。這樣彈力的大小可以通過測(cè)定外力而得出(可以用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力);彈簧的伸長可用直尺測(cè)出。多測(cè)幾組數(shù)據(jù),用列表或作圖的方法探索出彈力和彈簧伸長的定量關(guān)系。 學(xué)生操作:(1)用直尺測(cè)出彈簧的原長l0. (2)將彈簧一端固定,另一端用細(xì)繩連接,細(xì)繩跨過定滑輪后,下面掛上鉤碼,待彈簧平衡后,記錄下彈簧的長度及鉤碼的重量。改變鉤碼的質(zhì)量,再讀出幾組數(shù)據(jù)。 1 2 3 4 5 6 7 彈簧原長l0(cm) 鉤碼重量F(N)
34、 彈簧現(xiàn)長l(cm) 彈簧伸長量x(cm) (3)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)畫出F-x圖像。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論:在彈性限度內(nèi),彈簧的伸長量與受到的拉力成正比。 9、探究動(dòng)能定理說在前:該實(shí)驗(yàn)方法多樣,人教版用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和56條等長橡皮筋,教科版用砝碼拉彈簧測(cè)力計(jì)(固定在小車上)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器作記錄;在數(shù)據(jù)處理上也不同。本實(shí)驗(yàn)為考試說明中新增實(shí)驗(yàn)請(qǐng)老師們重視。(一)目的
35、探究合外力做功和動(dòng)能變化的關(guān)系(二)器材 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,電源,導(dǎo)線,一端附有定滑輪的光滑長木板,小車,紙帶,細(xì)繩,彈簧測(cè)力計(jì),砝碼盤和砝碼,刻度尺(三)原理用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶記錄下小車做勻加速運(yùn)動(dòng)的情況如圖實(shí)6-1所示。通過測(cè)量和計(jì)算可以得到小車從O點(diǎn)到2、3、4、5點(diǎn)的距離,及在2、3、4、5點(diǎn)的瞬時(shí)速度。從打下0點(diǎn)到打下2、3、4、5點(diǎn)的過程中,合外力F(等于繩的拉力)對(duì)小車做的功W及小車增加的動(dòng)能Ek,可由下式計(jì)算:圖實(shí)6-1,其中n=2,3,4,5(四)步驟1把一端附有定滑輪的光滑長木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上,并使滑輪伸出桌面,把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長木板上沒有定滑輪的一端,連接好電路(如圖實(shí)6-2
36、)。圖實(shí)6-22在實(shí)驗(yàn)小車上先固定一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì),測(cè)力計(jì)的掛鉤連接細(xì)輕繩,輕繩跨過定滑輪,掛一個(gè)小盤,盤內(nèi)放砝碼。試放手后,小車能在長木板上平穩(wěn)地加速滑行一段距離,把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,并把它的一端固定在小車后面。3把小車??吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器處,先接通電源,再放開小車,讓小車運(yùn)動(dòng),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列點(diǎn)跡。在小車運(yùn)動(dòng)過程中讀出測(cè)力計(jì)讀數(shù)F,即小車受到的拉力大小。取下紙帶,換上新紙帶,重復(fù)實(shí)驗(yàn)幾次。4選擇點(diǎn)跡清晰的紙帶,記下第一個(gè)點(diǎn)的位置0,并在紙帶上從任意點(diǎn)開始依次選取幾個(gè)點(diǎn),記作1,2,3,4,5,6,測(cè)量各點(diǎn)到0的距離x1,x2,x3,x4,x5,x6。5計(jì)算出打下2,3,4,5時(shí)小車
37、的速度v2,v3,v4,v5。6計(jì)算從打下0點(diǎn)到打下2,3,4,5的過程中合外力F(大笑等于測(cè)力計(jì)讀數(shù)F)對(duì)小車做的功W及小車增加的動(dòng)能Ek,并填入下表。7在坐標(biāo)紙上畫出EkW圖像。(五)數(shù)據(jù)記錄及處理02030405瞬時(shí)速度v/(m/s)Ek/J距離x/mW/J以Ek為橫軸,W為縱軸,做出EkW圖像。(六)注意事項(xiàng)1長木板應(yīng)盡量光滑,如果摩擦力較大應(yīng)先平衡摩擦力。可以在長木板下端墊小目墊。2使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)先接通電源再釋放小車。(七)例題分析(略)(八)習(xí)題1(人教版)在探究動(dòng)能定理的實(shí)驗(yàn)中,下列敘述正確的是 A每次實(shí)驗(yàn)都必須設(shè)法算出橡皮筋對(duì)小車做功的具體數(shù)值 B實(shí)驗(yàn)中,橡皮筋第二次的伸長
38、長度是第一次伸長長度的二倍 C實(shí)驗(yàn)中長木板表面應(yīng)該盡量光滑且水平放置 D每次實(shí)驗(yàn)都必須先接通電源,再讓小車在橡皮筋的作用下彈出2(人教版)在探究動(dòng)能定理的實(shí)驗(yàn)中,小車受到阻力,可以使木板傾斜作為補(bǔ)償,下面操作正確的是 A使拖著紙帶的小車由靜止釋放,小車不動(dòng)即可 B使拖著紙帶的小車由靜止釋放,小車能運(yùn)動(dòng)即可 C沿木板向下推拖著紙帶的小車,放手后打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下的點(diǎn)距均勻即可 D以上作法都不對(duì)3(人教版)在探究動(dòng)能定理的實(shí)驗(yàn)中,小車在橡皮筋的作用下彈出,如何才能保證第二次、第三次實(shí)驗(yàn)時(shí)橡皮筋對(duì)小車所做功是第一次實(shí)驗(yàn)的2倍、3倍4(人教版)在探究動(dòng)能定理的實(shí)驗(yàn)中,我們是否需要測(cè)出橡皮筋做功的具
39、體數(shù)值?為什么?5(09安徽卷)探究力對(duì)原來靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,實(shí)驗(yàn)主要過程如下: (1)設(shè)法讓橡皮筋對(duì)小車做的功分別為W、2W、3W、; (2)分析打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶,求出小車的速度、; (3)作出草圖; (4)分析圖像。如果圖像是一條直線,表明W;如果不是直線,可考慮是否存在、等關(guān)系。以下關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的說法中有一項(xiàng)不正確,它是_。A本實(shí)驗(yàn)設(shè)法讓橡皮筋對(duì)小車做的功分別為W、2W、3W、。所采用的方法是選用同樣的橡皮筋,并在每次實(shí)驗(yàn)中使橡皮筋拉伸的長度保持一致。當(dāng)用1條橡皮筋進(jìn)行是實(shí)驗(yàn)時(shí),橡皮筋對(duì)小車做的功為W,用2條、3條、橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3
40、次、實(shí)驗(yàn)時(shí),橡皮筋對(duì)小車做的功分別是2W、3W、。B小車運(yùn)動(dòng)中會(huì)受到阻力,補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ梢允鼓景暹m當(dāng)傾斜。C某同學(xué)在一次實(shí)驗(yàn)中,得到一條記錄紙帶。紙帶上打出的點(diǎn),兩端密、中間疏。出現(xiàn)這種情況的原因,可能是沒有使木板傾斜或傾角太小。D根據(jù)記錄紙帶上打出的點(diǎn),求小車獲得的速度的方法,是以紙帶上第一點(diǎn)到最后一點(diǎn)的距離來進(jìn)行計(jì)算。6(09廣東物理卷)某實(shí)驗(yàn)小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究“動(dòng)能定理”,如圖,他們將拉力傳感器固定在小車上,用不可伸長的細(xì)線將其通過一個(gè)定滑輪與鉤碼相連,用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小。在水平桌面上相距50.0cm的A、B兩點(diǎn)各安裝一個(gè)速度傳感器記錄小車通過A、B時(shí)的速
41、度大小。小車中可以放置砝碼。(1)實(shí)驗(yàn)主要步驟如下:測(cè)量_和拉力傳感器的總質(zhì)量M1;把細(xì)線的一端固定在拉力傳感器上另一端通過定滑輪與鉤碼相連;正確連接所需電路;將小車停在C點(diǎn),_,小車在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng),記錄細(xì)線拉力及小車通過A、B時(shí)的速度。22在小車中增加砝碼,或_,重復(fù)的操作。(2)表1是他們測(cè)得的一組數(shù)據(jù),其中M是M1與小車中砝碼質(zhì)量之和,|v2v1| 是兩個(gè)速度傳感器記錄速度的平方差,可以據(jù)此計(jì)算出動(dòng)能變化量E,F(xiàn)是拉力傳感器受到的拉力,W是F在A、B間所作的功。表格中E3=_,W3=_.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(3)根據(jù)表1,請(qǐng)?jiān)趫D13中的方格紙上作出E-W圖線。22表1 數(shù)據(jù)記錄表次
42、數(shù)M/kg|v2v1|/(m/s)2E/JF/NW/J10.5000.7600.1900.4000.20020.5001.650.4130.8400.42030.5002.40E31.220W341.0002.401.202.4201.2151.0002.841.422.8601.43參考答案:1D 2。C 3。第一,盡可能使用完全相同的橡皮筋;第二,每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長度都保持一致。4不需要,只要第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)橡皮筋做功記為W,以后各次的功就是2W、3W5D 6.(1)小車、砝碼 然后釋放小車 減少砝碼 (2)0.600 0.610(3)在方格紙上作出E-W圖線如圖所示W(wǎng)電學(xué)實(shí)驗(yàn) 10、測(cè)
43、定金屬的電阻率(螺旋測(cè)微器的使用) 11、描繪小燈泡的伏安特性曲線12、把電流表改成電壓表13、測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻14、多用電表的使用 15、示波器的使用 16、傳感器的簡單使用10、測(cè)定金屬的電阻率實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠梅卜ㄩg接測(cè)定某種金屬導(dǎo)體的電阻率;練習(xí)使用螺旋測(cè)微器。實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)電阻定律公式R= ,只要測(cè)量出金屬導(dǎo)線的長度 和它的直徑d,計(jì)算出導(dǎo)線的橫截面積S,并用伏安法測(cè)出金屬導(dǎo)線的電阻R,即可計(jì)算出金屬導(dǎo)線的電阻率。實(shí)驗(yàn)器材被測(cè)金屬導(dǎo)線,直流電源(4V),電流表(0-0.6A),電壓表(0-3V),滑動(dòng)變阻器(50),電鍵,導(dǎo)線若干,螺旋測(cè)微器,米尺等。實(shí)驗(yàn)步驟1用螺旋測(cè)微器在被測(cè)金屬導(dǎo)
44、線上的三個(gè)不同位置各測(cè)一次直徑,求出其平均值d,計(jì)算出導(dǎo)線的橫截面積S。2按如圖所示的原理電路圖連接好用伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)電路。3用毫米刻度尺測(cè)量接入電路中的被測(cè)金屬導(dǎo)線的有效長度,反復(fù)測(cè)量3次,求出其平均值 。4把滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置,電路經(jīng)檢查確認(rèn)無誤后,閉合電鍵S。改變滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)片的位置,讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值,斷開電鍵S,求出導(dǎo)線電阻R的平均值。5將測(cè)得的R、 、d值,代入電阻率計(jì)算公式 中,計(jì)算出金屬導(dǎo)線的電阻率。6拆去實(shí)驗(yàn)線路,整理好實(shí)驗(yàn)器材。注意事項(xiàng)1測(cè)量被測(cè)金屬導(dǎo)線的有效長度,是指測(cè)量待測(cè)導(dǎo)線接入電路的兩個(gè)端點(diǎn)之間的長
45、度,亦即電壓表兩接入點(diǎn)間的部分待測(cè)導(dǎo)線長度,測(cè)量時(shí)應(yīng)將導(dǎo)線拉直。2本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)金屬導(dǎo)線的電阻值較小,因此實(shí)驗(yàn)電路必須采用電流表外接法。3實(shí)驗(yàn)連線時(shí),應(yīng)先從電源的正極出發(fā),依次將電源、電鍵、電流表、待測(cè)金屬導(dǎo)線、滑動(dòng)變阻器連成主干線路(閉合電路),然后再把電壓表并聯(lián)在待測(cè)金屬導(dǎo)線的兩端。4閉合電鍵S之前,一定要使滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片處在有效電阻值最大的位置。5在用伏安法測(cè)電阻時(shí),通過待測(cè)導(dǎo)線的電流強(qiáng)度I的值不宜過大(電流表用00.6A量程),通電時(shí)間不宜過長,以免金屬導(dǎo)線的溫度明顯升高,造成其電阻率在實(shí)驗(yàn)過程中變化。例題1在“測(cè)定金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)中,以下操作中錯(cuò)誤的是A用米尺量出金屬絲的全長三次
46、,算出其平均值B用螺旋測(cè)微器在金屬絲三個(gè)不同部位各測(cè)量一次直徑,算出其平均值C用伏安法測(cè)電阻時(shí)采用安培表的內(nèi)接線路,多次測(cè)量后算出其平均值 D實(shí)驗(yàn)中應(yīng)保持金屬絲的溫度不變答案:AC2欲用伏安法測(cè)定一段阻值約為5 左右的金屬導(dǎo)線的電阻,要求測(cè)量結(jié)果盡量準(zhǔn)確,現(xiàn)備有以下器材:A電池組(3V,內(nèi)阻1 );B電流表(03A,內(nèi)阻0.0125 )C電流表(00.6A,內(nèi)阻0.125 )D電壓表(03V,內(nèi)阻3k )E電壓表(015V,內(nèi)阻15k )F滑動(dòng)變阻器(020 ,額定電流1A)G滑動(dòng)變阻器(02000 ,額定電流0.3A)H電鍵、導(dǎo)線。(1)上述器材中應(yīng)選用的是_。(填寫各器材的字母代號(hào))(2)
47、實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)采用電流表_接法。(填“內(nèi)”或“外”)(3)將圖中給定的器材連成實(shí)驗(yàn)電路。 答案:(1)ACDFH;(2)外;(3)略。11、描繪小燈泡的伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)?zāi)康募敖虒W(xué)目標(biāo)1、描繪小燈泡的伏安特性曲線;2、分析曲線的變化規(guī)律并得出結(jié)論;3、能根據(jù)題目給出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),正確描出實(shí)驗(yàn)曲線,并由此計(jì)算相關(guān)物理量;能正確選擇適的儀表和器材,選擇適的量程和進(jìn)行正確的實(shí)物連路,4、能處理相關(guān)的拓展性的實(shí)驗(yàn)課題;能夠根據(jù)伏安特性曲線求出功率或?qū)w電阻大小。實(shí)驗(yàn)原理在純電阻電路中,電阻兩端的電壓與通過電阻的電流是線性關(guān)系,但在實(shí)際電路中,由于各種因素的影響,UI圖像不再是一條直線。讀出若干組小燈泡的電壓U
48、和電流I,然后在坐標(biāo)紙上以U為縱軸,以I為橫軸畫出UI曲線。實(shí)驗(yàn)器材小燈泡、4V6V學(xué)生電源、滑動(dòng)變阻器、電壓表、電流表、開關(guān)和導(dǎo)線若干。實(shí)驗(yàn)步驟1、適當(dāng)選擇電流表,電壓表的量程,采用電流表的外接法,按圖中所示的原理電路圖連接好實(shí)驗(yàn)電路圖。2、滑動(dòng)變阻器采用分壓接法,把滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片調(diào)至滑動(dòng)變阻器的A端,電路經(jīng)檢查無誤后,閉合電鍵S。3、改變滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)片的位置,讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U,記入記錄表格內(nèi),斷開電鍵S;4、在坐標(biāo)紙上建立一個(gè)直角坐標(biāo)系,縱軸表示電流I,橫軸表示電壓U,用平滑曲線將各點(diǎn)連接起來,便得到伏安特性曲線。5、拆去實(shí)驗(yàn)線路,整理好實(shí)驗(yàn)器材。注意事項(xiàng)1、
49、因本實(shí)驗(yàn)要作出IU圖線,要求測(cè)出一組包括零在內(nèi)的電壓、電流值,因此,變阻器要采用分壓接法;2、本實(shí)驗(yàn)中,因被測(cè)小燈泡電阻較小,因此實(shí)驗(yàn)電路必須采用電流表外接法;3、電鍵閉合后,調(diào)節(jié)變阻器滑片的位置,使小燈泡的電壓逐漸增大,可在電壓表讀數(shù)每增加一個(gè)定值(如0.5V)時(shí),讀取一次電流值;調(diào)節(jié)滑片時(shí)應(yīng)注意使電壓表的示數(shù)不要超過小燈泡的額定電壓;4、電鍵閉合前變阻器滑片移到圖中的A端;5、坐標(biāo)紙上建立坐標(biāo)系,橫坐標(biāo)所取的分度例應(yīng)該適當(dāng),盡量使測(cè)量數(shù)據(jù)畫出的圖線占滿坐標(biāo)紙。連線一定用平滑的曲線,不能畫成折線。誤差分析1、測(cè)量電路存在系統(tǒng)誤差,未考慮電壓表的分流,造成測(cè)得的I值比真實(shí)值偏大;2、描繪IU線
50、時(shí)作圖不準(zhǔn)確造成的偶然誤差。RRS2S1G圖8-112、把電流表改裝為電壓表實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠冒肫y(cè)定電流表的內(nèi)阻;把電流表改裝成電壓表實(shí)驗(yàn)器材電源,導(dǎo)線,開關(guān),電阻箱,電位器,滑動(dòng)變阻器,電流表,標(biāo)準(zhǔn)電壓表實(shí)驗(yàn)步驟1半偏法測(cè)電流表內(nèi)阻(1)按圖8-1所示連好電路,圖中R用電位器,R用電阻箱。(2)合上開關(guān)S1,調(diào)整R的阻值,使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度Ig。(3)合上開關(guān)S2,調(diào)整R的阻值,使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半。讀出電阻箱的阻值,當(dāng)R比R大得多時(shí), ,可認(rèn)為rg= R。2改裝(4)算出電流表的滿偏電壓Ug= 。(5)如果把電流表改裝成量程為U=2V的電壓表,計(jì)算應(yīng)串聯(lián)的電阻值R1。GVR1R
51、2S圖8-2(6)將電阻箱阻值調(diào)為R1,把電流表跟電阻箱串聯(lián)起來。3核對(duì)(7)按圖8-2所示連好電路,并使變阻器R2的滑片在分壓值最小的位置。(8)改變變阻器R2的滑片位置,使標(biāo)準(zhǔn)電壓表V的示數(shù)分別為0.5V、1.0V、1.5V、2.0V,并核對(duì)改裝的電壓表的示數(shù)是否正確。4計(jì)算百分誤差(9)將改裝成的電壓表調(diào)到滿偏。(10)讀出標(biāo)準(zhǔn)電壓表的示數(shù)。(11)計(jì)算改裝電壓表滿偏刻度的百分差。實(shí)驗(yàn)記錄和結(jié)果電流表滿偏電流Ig= 電流表內(nèi)阻rg= 改裝成量程為U=2V的電壓表時(shí)應(yīng)串聯(lián)的分壓電阻R= (計(jì)算式)= (代入數(shù)據(jù))= 圖8-3思考練習(xí)題1用半偏法測(cè)電流表內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中,將原并聯(lián)在電流表兩端的電阻箱改換成滑動(dòng)變阻器是否可以?為什么?2圖8-3是測(cè)電流表內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)電路圖,下列說法中正確的是A開關(guān)接通前,必須調(diào)節(jié)到高阻處B開關(guān)S2接通前,R2的阻值無需調(diào)節(jié)C當(dāng)電流示數(shù)從滿偏電流Ig調(diào)到半偏電流Ig/2時(shí),R2中電流強(qiáng)度稍大于Ig/2DR1阻值的大小,對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差沒有影響。3、如果條件可以,為提高本實(shí)驗(yàn)的測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性,電源的電動(dòng)勢(shì)是稍大一些好還是稍小一些好?為什么? 4在測(cè)定電流表的內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中備有的器材有A、 電流表(量程010mA).B、 標(biāo)準(zhǔn)電壓表(量程05V).C、 電阻箱(阻值范圍09999).D、 電阻箱(阻值范圍0
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