高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)

1、新希望輔導(dǎo)學(xué)校 高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)精講赤峰新希望輔導(dǎo)學(xué)校高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)精講 輔導(dǎo)教師：姚明席實(shí)驗(yàn)一 勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)探究（2）“圖像法”求加速度，即由“平均速度法”求出多個(gè)點(diǎn)的速度，畫出vt圖，直線的斜率即加速度“平均速度法”求速度,即根據(jù)如下圖所示三、實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、小車、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙片.四、實(shí)驗(yàn)步驟1.把附有滑輪的長(zhǎng)木板放在實(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(zhǎng)木板上沒有滑輪 的一端,連接好電路.2.把一條細(xì)繩拴在小車上,細(xì)繩跨過滑輪,下邊掛上合適的鉤碼,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.實(shí)驗(yàn)裝置見

2、圖12所示,放手后,看小車能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行3.把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處,先接通電源,后放開小車,讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn),換上新紙帶,重復(fù)三次. 圖124.從幾條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶,舍掉開始一些比較密集的點(diǎn),在后面便于測(cè)量的地方找一個(gè)開始點(diǎn),以后依次每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),確定好計(jì)數(shù)始點(diǎn),并標(biāo)明0、1、2、3、4,測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)的距離s,并記錄填入表中5.計(jì)算出相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離s1、s2、s36.利用一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于這段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求得各計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2、3、4、5的瞬時(shí)速度,填入上面的表格中.7.增減所掛鉤碼數(shù),再做兩

3、次實(shí)驗(yàn).五、數(shù)據(jù)處理由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出v-t圖像. (1)根據(jù)表格中的v、t數(shù)據(jù),在平面直角 坐標(biāo)系中仔細(xì)描點(diǎn)，如圖13可以看到,對(duì)于每次實(shí)驗(yàn),描出的幾個(gè)點(diǎn)都大致落在一條直線上. 圖13 (2)做一條直線,使同一次實(shí)驗(yàn)得到的各點(diǎn)盡量落到這條直線上,落不到直線上的點(diǎn),應(yīng)均勻分布在直線的兩側(cè),這條直線就是本次實(shí)驗(yàn)v-t圖像，它是一條傾斜的直線.六、實(shí)驗(yàn)結(jié)論由實(shí)驗(yàn)得出的v-t圖像進(jìn)一步得出小車運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律. 有兩條途徑進(jìn)行分析：(1) 小車運(yùn)動(dòng)的v-t圖像是一條傾斜的直線如圖14，當(dāng)時(shí)間增加相同的值t,速度也會(huì)增加相同的值v,由此得出結(jié)論：小車的速度隨時(shí)間均勻變化. 圖14 (2)既然小車

4、的v-t圖像是一條傾斜的直線,那么v隨t變化的函數(shù)關(guān)系式為v=kt+b,所以小車的速度隨時(shí)間均勻變化.七、實(shí)驗(yàn)誤差 1、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)誤差. 2、紙帶的測(cè)量誤差.3、用作圖法，畫出的v-t圖像不是直線4、木板的粗糙程度并非完全相同八、注意事項(xiàng)1.紙帶和細(xì)繩要和木板平行,小車運(yùn)動(dòng)要平穩(wěn).2.實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源,后讓小車運(yùn)動(dòng);實(shí)驗(yàn)后應(yīng)先斷開電源后取紙帶.3.要防止鉤碼落地和小車與滑輪相撞. 4.小車的加速度宜適當(dāng)大些,可以減小長(zhǎng)度的測(cè)量誤差,加速度大小以能在約50 cm的紙帶上清楚地取出67個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜.實(shí)驗(yàn)附錄：兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種測(cè)量時(shí)間的工具。如果運(yùn)動(dòng)物體帶動(dòng)的紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

5、，在紙帶上打下的點(diǎn)就記錄了物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，紙帶上的點(diǎn)也相應(yīng)的表示出了運(yùn)動(dòng)物體在不同時(shí)刻的位置。研究紙帶上的各點(diǎn)間的間隔，就可分析物體的運(yùn)動(dòng)狀況。兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器：（1） 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用交流電源（學(xué)生電源）的計(jì)時(shí)儀器，其工作電壓小于6V，一般是46V，電源的頻率是50Hz，它每隔0.02s打一次點(diǎn)。即一秒打50個(gè)點(diǎn)。工作原理：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的結(jié)構(gòu)如上圖所示：通電以前，把紙帶穿過限位孔，再把套在軸上的復(fù)寫紙片壓在紙帶上面，接通電源后，在線圈和永久磁鐵的作用下，振片便振動(dòng)起來，帶動(dòng)其上的振針上下振動(dòng)，這時(shí)，如果紙帶運(yùn)動(dòng)，振針就通過復(fù)寫紙?jiān)诩垘狭粝乱恍行↑c(diǎn)。 如果把紙帶和運(yùn)動(dòng)

6、的物體連在一起，即由物體帶動(dòng)紙帶一起運(yùn)動(dòng)，紙帶上各點(diǎn)之間的距離就表示相應(yīng)時(shí)間間隔中物體的位移，由這些點(diǎn)的位置，我們就可以了解物體的運(yùn)動(dòng)情況，（2）、電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)原理與電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的原理相同，不過在紙帶上打點(diǎn)的不是振針和復(fù)寫紙，而是電火花和墨粉，使用時(shí)，墨粉紙?zhí)自诩埍P軸上，把紙帶穿過限位孔（如下圖所示），當(dāng)接通電源，按下脈沖輸出開關(guān)時(shí)，計(jì)時(shí)器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)放電針、墨粉紙盤到紙盤軸，產(chǎn)生火花放電，于是在運(yùn)動(dòng)的紙帶上便打出一行點(diǎn)跡，當(dāng)電源的頻率為50Hz時(shí)，每隔0.02s打一次點(diǎn)。這種計(jì)時(shí)器工作時(shí)，紙帶運(yùn)動(dòng)受到的阻力較小。 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在實(shí)驗(yàn)中的作用

7、是相同的，所以今后的敘述中不再區(qū)分，統(tǒng)稱打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。實(shí)驗(yàn)二、探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?1.探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系. 2.學(xué)會(huì)利用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).【實(shí)驗(yàn)原理】1. 如圖1所示,在彈簧下端懸掛鉤碼時(shí)彈簧會(huì)伸長(zhǎng),平衡時(shí)彈簧產(chǎn)生的彈力與所掛鉤碼的重力大小相等.2. 彈簧的長(zhǎng)度可用刻度尺直接測(cè)出,伸長(zhǎng)量可 圖1以由拉長(zhǎng)后的長(zhǎng)度減去彈簧原來的長(zhǎng)度進(jìn)行計(jì)算.建立坐標(biāo)系，以縱坐標(biāo)表示彈簧的彈力大小F，以橫坐標(biāo)表示彈簧的伸長(zhǎng)量x，在坐標(biāo)系中描出實(shí)驗(yàn)中所測(cè)得的各組（x，F(xiàn)）所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，用平滑的曲線連接起來，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得的曲線，就可以知道彈簧的彈力和伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系。【實(shí)驗(yàn)器材】 鐵架臺(tái)、

8、彈簧、毫米刻度尺、鉤碼若干、三角板、坐標(biāo)紙、重垂線、鉛筆. 【實(shí)驗(yàn)步驟】 1.將彈簧的一端掛在鐵架臺(tái)上,讓其自然下垂,用刻度尺測(cè)出彈簧自然伸長(zhǎng)狀態(tài)時(shí)的長(zhǎng)度l0,即原長(zhǎng).2.如圖2所示,在彈簧下端掛質(zhì)量為m1的鉤碼，量出此時(shí)彈簧的長(zhǎng)度l1，記錄m1和l1，填入自己設(shè)計(jì)的表格中.3.改變所掛鉤碼的質(zhì)量,量出對(duì)應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度,記錄m2、m3、m4、m5和相應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度l2、l3、l4、l5,并得出每次彈簧的伸長(zhǎng)量x1、x2、x3、x4、x5. 圖2 【數(shù)據(jù)處理】 1.以彈力F(大小等于所掛鉤碼的重力)為縱坐標(biāo),以彈簧的伸長(zhǎng)量x為橫坐標(biāo),用描點(diǎn)法作圖.連接各點(diǎn),得出彈力F隨彈簧伸長(zhǎng)量x變化的圖線. 2.

9、以彈簧的伸長(zhǎng)量為自變量，寫出曲線所代表的函數(shù).首先嘗試一次函數(shù),如果不行則考慮二次函數(shù). 3.得出彈力和彈簧伸長(zhǎng)之間的定量關(guān)系,解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義.【誤差分析】 1.彈簧拉力大小的不穩(wěn)定會(huì)造成誤差.因此,使彈簧的懸掛端固定,另一端通過懸掛鉤碼來充當(dāng)對(duì)彈簧的拉力,待穩(wěn)定后再讀數(shù)可以提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度. 2.盡量精確地測(cè)量彈簧的長(zhǎng)度，也是減小實(shí)驗(yàn)誤差的基本方法. 3.描點(diǎn)、作圖不準(zhǔn)確. 【注意事項(xiàng)】 1.所掛鉤碼不要過重,以免彈簧被過分拉伸,超出它的彈性限度.要注意觀察,適可而止. 2.每次所掛鉤碼的質(zhì)量差盡量大一些,從而使坐標(biāo)上描的點(diǎn)的間距盡可能大,這樣做出的圖線更精確. 3.測(cè)彈簧長(zhǎng)

10、度時(shí),一定要在彈簧豎直懸掛且處于平衡狀態(tài)時(shí)測(cè)量,以免增大誤差. 4.描點(diǎn)畫線時(shí),所描的點(diǎn)不一定都落在一條曲線上,但應(yīng)注意一定要使各點(diǎn)均勻分布在曲線的兩側(cè). 5.記錄數(shù)據(jù)時(shí)要注意彈力及彈簧伸長(zhǎng)量的對(duì)應(yīng)關(guān)系及單位. 實(shí)驗(yàn)三，驗(yàn)證力的平行四邊形定則【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.驗(yàn)證力的平行四邊形定則。2.掌握彈簧秤的構(gòu)造、調(diào)節(jié)方法和使用方法。【實(shí)驗(yàn)原理】一個(gè)力F的作用效果與兩個(gè)共點(diǎn)力F1和F2的共同作用效果都是把橡皮條拉伸到某點(diǎn)，所以F為F1和F2的合力作出F的圖示，再根據(jù)平行四邊形定則作出F1和F2的合力F的圖示，比較F和F是否大小相等，方向相同如果在誤差范圍內(nèi)，F(xiàn)和F相同，那么力的平行四邊形定則就正確【實(shí)驗(yàn)器

11、材】 方木板、白紙、彈簧測(cè)力計(jì)即彈簧秤(兩只)、三角板、刻度尺、圖釘(幾個(gè))、細(xì)芯鉛筆、橡皮條、細(xì)繩套(兩個(gè))彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)力原理是根據(jù)胡克定律，其適用范圍是在彈性限度內(nèi)，刻度是05 N，分度值是0.1 N，它的拉桿和鉤的質(zhì)量較大，且零點(diǎn)是在豎直情況下校準(zhǔn)的，因此水平使用時(shí)要重新調(diào)零點(diǎn)彈簧測(cè)力計(jì)的伸長(zhǎng)方向要和所測(cè)拉力方向一致，彈簧測(cè)力計(jì)、指針、拉桿都不要與刻度板和刻度板末端的限位卡發(fā)生摩擦【實(shí)驗(yàn)步驟】1用圖釘把白紙釘在水平桌面的方木板上2用圖釘把橡皮條的一端固定在A點(diǎn)，橡皮條的另一端拴上兩個(gè)細(xì)繩套3用兩只彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住細(xì)繩套，互成角度拉橡皮條，將結(jié)點(diǎn)拉到某一位置O，如圖31所示，記錄兩彈簧測(cè)

12、力計(jì)的讀數(shù)，用鉛筆描下O點(diǎn)的位置及此時(shí)兩條細(xì)繩套的方向 圖31 4用鉛筆和刻度尺從結(jié)點(diǎn)O沿兩條細(xì)繩方向畫直線，按選定的標(biāo)度作出這兩只彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F1、F2的圖示，并以F1和F2為鄰邊用刻度尺和三角板作平行四邊形，過O點(diǎn)畫平行四邊形的對(duì)角線，即為合力F的圖示5只用一只彈簧測(cè)力計(jì)鉤住細(xì)繩套，把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同樣位置O，記下彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)和細(xì)繩的方向，用刻度尺從O點(diǎn)按選定的標(biāo)度沿記錄的方向作出這只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F的圖示6比較一下力F與用平行四邊形定則求出的合力F的大小和方向7改變兩個(gè)力F1、F2的大小和夾角，重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次一、彈簧秤的選用1彈簧測(cè)力計(jì)的選取方法是：將兩只彈簧測(cè)力計(jì)調(diào)零后互鉤水

13、平對(duì)拉，若兩只彈簧在對(duì)拉過程中，讀數(shù)相同，則可選；若讀數(shù)不同，應(yīng)另換，直至相同為止2彈簧測(cè)力計(jì)不能在超出它的測(cè)量范圍的情況下使用3. 使用前要檢查指針是否指在零刻度線上，否則應(yīng)校正零位(無法校正的要記錄下零誤差)4被測(cè)力的方向應(yīng)與彈簧測(cè)力計(jì)軸線方向一致，拉動(dòng)時(shí)彈簧不可與外殼相碰或摩擦5讀數(shù)時(shí)應(yīng)正對(duì)、平視刻度二、注意事項(xiàng)1不要直接以橡皮條端點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)，可拴一短細(xì)繩連兩細(xì)繩套，以三繩交點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)，應(yīng)使結(jié)點(diǎn)小些，以便準(zhǔn)確地記錄結(jié)點(diǎn)O的位置2在同一次實(shí)驗(yàn)中，使橡皮條拉長(zhǎng)時(shí)結(jié)點(diǎn)O的位置一定要相同(保證作用效果相同)3不要用老化的橡皮條，檢查方法是用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條，要反復(fù)做幾次，使橡皮條拉到相同的長(zhǎng)度

14、看彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)有無變化4細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長(zhǎng)一些，便于確定力的方向不要直接沿細(xì)繩套的方向畫直線，應(yīng)在細(xì)繩套末端用鉛筆畫一個(gè)點(diǎn)，去掉細(xì)繩套后，再將所標(biāo)點(diǎn)與O點(diǎn)連直線確定力的方向5在同一次實(shí)驗(yàn)中，畫力的圖示所選定的標(biāo)度要相同，并且要恰當(dāng)選取標(biāo)度，使所作力的圖示稍大一些6用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)勾住細(xì)繩套互成角度地拉橡皮條時(shí)，其夾角不宜太小，也不宜太大，以60°到100°之間為宜三、實(shí)驗(yàn)誤差分析1彈簧測(cè)力計(jì)使用前沒調(diào)零會(huì)造成系統(tǒng)誤差2使用中，彈簧測(cè)力計(jì)的彈簧和外殼之間、指針和外殼之間或彈簧測(cè)力計(jì)外殼和紙面之間有摩擦力存在會(huì)造成系統(tǒng)誤差3兩次測(cè)量拉力時(shí)，橡皮條的結(jié)點(diǎn)O沒有拉到同一點(diǎn)會(huì)造成偶然誤

15、差4讀數(shù)時(shí)眼睛一定要正視，要按有效數(shù)字正確讀數(shù)和記錄，兩力的對(duì)邊一定要平行，否則會(huì)造成誤差5在應(yīng)用平行四邊形定則作圖時(shí)，F(xiàn)1、F2及合力F作圖不準(zhǔn)確實(shí)驗(yàn)四。驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.學(xué)會(huì)用控制變量法研究物理規(guī)律;2.探究a與F、M的關(guān)系;3.掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)的方法.【實(shí)驗(yàn)原理】 1.探究a與F、M的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)依據(jù)是牛頓運(yùn)動(dòng)定律,即F=Ma,當(dāng)研究對(duì)象有兩個(gè)以上的參量發(fā)生變化時(shí),設(shè)法控制某些參量使之不變,而研究另外兩個(gè)參量之間的變化關(guān)系的方法叫控制變量法.本實(shí)驗(yàn)中有力F、質(zhì)量M和加速度a三個(gè)變量,研究加速度a與F及M的關(guān)系時(shí),先控制質(zhì)量M不變,討論加速度a與力F的關(guān)系;然后再控制力F不

16、變,討論加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系2.實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的物理量和測(cè)量方法是:小車及砝碼的總質(zhì)量M;用天平測(cè)出.小車受到的拉力F認(rèn)為等于托盤和砝碼的總重力mg.，小車的加速度a利用紙帶根據(jù)x=aT2計(jì)算.【實(shí)驗(yàn)器材】 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫紙片、小車、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、重物、夾子、細(xì)繩、低壓交流電源、導(dǎo)線、天平(帶有一套砝碼)、刻度尺、砝碼【實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)處理】 1.用天平測(cè)出小車和砝碼的總質(zhì)量M,小盤和砝碼的總質(zhì)量m,把數(shù)值記錄下來. 2.按如圖41所示把實(shí)驗(yàn)器材安裝好,只是不把懸掛小盤的細(xì)繩系在車上,即不給小車施加牽引力. 3.平衡摩擦力:在長(zhǎng)木板不帶定滑輪的一端下面墊一塊木板.反復(fù)移動(dòng)木板

17、的位置,直至小車在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)可以保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài).這時(shí),小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦阻力恰好與小車所受的重力在斜面方向上的分力平衡. 圖41 4.把細(xì)繩系在小車上并繞過滑輪懸掛小盤,先接通電源再放開小車,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列的點(diǎn),打完點(diǎn)后切斷電源,取下紙帶,在紙帶上標(biāo)上紙帶號(hào)碼.5.保持小車和砝碼的質(zhì)量不變,在小盤里放入適量的砝碼,把小盤和砝碼的總質(zhì)量m記錄下來,重復(fù)步驟4.在小桶內(nèi)再放入適量砝碼,記錄下小盤和砝碼的總質(zhì)量m,再重復(fù)步驟4.6.重復(fù)步驟5三次,得到四條紙帶7.在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分,標(biāo)明計(jì)數(shù)點(diǎn),測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離,算出每條紙帶上的加速度的值.8.用縱

18、坐標(biāo)表示加速度a,橫坐標(biāo)表示作用力F,作用力的大小F等于小盤和砝碼的總重力,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在坐標(biāo)平面上畫出相應(yīng)的點(diǎn),如果這些點(diǎn)是在一條過原點(diǎn)的直線上,便證明了加速度與作用力成正比交流與思考:若由實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的小車運(yùn)動(dòng)的aF圖線和a圖線是一條并不過原點(diǎn)的直線, 則是由于平衡摩擦力不夠或平衡摩擦力過量引起的，下面左圖中表示的是小盤的拉力為0時(shí)，小車已經(jīng)具有了加速度，說明木板的傾斜角過大，平衡摩擦力過量，下面右圖表示的是小車的質(zhì)量減小到一定值時(shí)（即增大到一定值時(shí)）小車才開始有加速度，說明木板的傾角過小，平衡摩擦力不夠?！菊`差分析】1.質(zhì)量的測(cè)量誤差,紙帶上打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)間隔距離的測(cè)量誤差,拉線或紙帶不

19、與木板平行等都會(huì)造成誤差.2.因?qū)嶒?yàn)原理不完善造成誤差 本實(shí)驗(yàn)中用小盤和砝碼的總重力代替小車受到的拉力(實(shí)際上小車受到的拉力要小于小盤和砝碼的總重力),存在系統(tǒng)誤差.小盤和砝碼的總質(zhì)量越接近小車的質(zhì)量,誤差就越大;反之,小盤和砝碼的總質(zhì)量越小于小車的質(zhì)量,誤差就越小.3.平衡摩擦力不準(zhǔn)造成誤差 在平衡摩擦力時(shí),除了不掛小盤外;其他的都跟正式實(shí)驗(yàn)一樣(比如要掛好紙帶,接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器),勻速運(yùn)動(dòng)的標(biāo)志是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上各點(diǎn)的距離相等. 交流與思考:為何小盤及砝碼的重力不等于繩子的拉力？如何才能減小由此造成的測(cè)量誤差？ 提示:令小車帶上紙帶在斜面上平衡阻力后掛上小盤,使小車和小盤一起加速運(yùn)動(dòng)時(shí)

20、繩的拉力大小為FT,小車總質(zhì)量為M,小盤及砝碼總質(zhì)量為m,它們的加速度為a,由牛頓第二定律,對(duì)M有FT=Ma 對(duì)m有mg-FT=ma 聯(lián)立解得FT=可見,欲使FTmg,則必有 0,故有mM為條件.實(shí)驗(yàn)操作中一般保持M20m,否則,系統(tǒng)誤差較大.【注意事項(xiàng)】 1.一定要做好平衡摩擦力的工作,也就是調(diào)出一個(gè)合適的斜面,使小車的重力沿著斜面方向的分力正好平衡小車受的摩擦阻力.在平衡摩擦力時(shí),不要把懸掛小盤的細(xì)線系在小車上,即不要給小車加任何牽引力,并要讓小車拖著打點(diǎn)的紙帶運(yùn)動(dòng). 2.實(shí)驗(yàn)步驟2、3不需要重復(fù),即整個(gè)實(shí)驗(yàn)平衡了摩擦力后,不管以后是改變小盤和砝碼的總質(zhì)量還是改變小車和砝碼的總質(zhì)量,都不需

21、要重新平衡摩擦力.3.每條紙帶必須在滿足小車與車上所加砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤和砝碼的總質(zhì)量的條件下打出.只有如此,小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力. 4.改變拉力和小車質(zhì)量后,每次開始時(shí)小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,并應(yīng)先接通電源,再放開小車,且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車. 5.作圖像時(shí),要使盡可能多的點(diǎn)分布在所作直線上,不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對(duì)稱分布在所作直線兩側(cè). 6.作圖時(shí)兩軸標(biāo)度比例要選擇適當(dāng),各量須采用國(guó)際單位.這樣作圖線時(shí),坐標(biāo)點(diǎn)間距不至于過密,誤差會(huì)小些.7.為提高測(cè)量精度 (1)應(yīng)舍掉紙帶上開頭比較密集的點(diǎn),在后邊便于測(cè)量的地方找一個(gè)起點(diǎn). (2)可以把每打五次點(diǎn)的時(shí)間作為

22、時(shí)間單位,即從開始點(diǎn)起,每五個(gè)點(diǎn)標(biāo)出一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),而相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T=0.1 s. 實(shí)驗(yàn)五：驗(yàn)證動(dòng)能定理實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?通過實(shí)驗(yàn)探究外力對(duì)物體做功與物體速度變化的關(guān)系2. 通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，總結(jié)出做功與物體速度平方的正比關(guān)系3學(xué)習(xí)利用圖象處理數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)原理： 探究功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系，可通過改變力對(duì)物體做的功，測(cè)出力對(duì)物體做不同的功時(shí)物體的速度，如圖所示，小車在橡皮筋的作用下彈出，沿木板滑行，當(dāng)我們用2條、3條同樣的橡皮筋進(jìn)行第2次、第3次實(shí)驗(yàn)時(shí)，每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度都保持一致，那么第2次、第3次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋對(duì)小車做的功就是第1次的2倍、3倍如果把第1次實(shí)驗(yàn)時(shí)橡皮筋的功記為W，以后各

23、次的功就是2W、3W由于橡皮筋做功而使小車獲得的速度可以由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶測(cè)出，這樣進(jìn)行若干次測(cè)量，就得到若干組功和速度的數(shù)據(jù)以橡皮筋對(duì)小車做的功為縱坐標(biāo)，小車獲得的速度為橫坐標(biāo)，作出Wv圖線，分析這條圖線，可以得知橡皮筋對(duì)小車做的功與小車獲得的速度的定量關(guān)系。實(shí)驗(yàn)器材：打點(diǎn)記時(shí)器(紙帶、復(fù)寫紙)、小車(前有小鉤)、電源及導(dǎo)線，砝碼、56 條等長(zhǎng)橡皮筋、刻度尺、長(zhǎng)木板、鐵釘?shù)葘?shí)驗(yàn)步驟：(1)按圖所示將實(shí)驗(yàn)儀器安裝好，同時(shí)平衡摩擦力(2)先用一條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測(cè)出小車獲得的速度 v1，設(shè)此時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功為 W1，將這一組數(shù)據(jù)記入表格 (3)用 2 條橡皮筋做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)

24、中橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度與第一次相同，這樣橡皮筋對(duì)小車做的功為 W2，測(cè)出小車獲得的速度v2，將數(shù)據(jù)記入表格(4)用3條、4條做實(shí)驗(yàn)，用同樣的方法測(cè)出功和速度，記入表格實(shí)驗(yàn)分析：（1）數(shù)據(jù)分析圖553實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄：建立上述表格求出v2值。在坐標(biāo)紙上分別作出 Wv 和 Wv2圖線，以一條橡皮筋做的功為單位（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出，功 W 與速度 v 的平方成正比，即 Wv2。誤差分析： 橡皮筋的粗細(xì)不一致，導(dǎo)致做的功與條數(shù)不成正比； 平衡摩擦力時(shí)，木板傾角過大或過小；測(cè)量紙帶上的各點(diǎn)之間間距時(shí)有誤差；紙帶上的點(diǎn)沒有對(duì)應(yīng)小車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)刻注意事項(xiàng)：(1)平衡摩擦力很關(guān)鍵，將木板一端墊高，使小車的重力

25、沿斜面向下的分力與摩擦阻力平衡方法是輕推小車，由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打在紙帶上的點(diǎn)的均勻程度判斷小車是否勻速運(yùn)動(dòng)，找到木板一個(gè)合適的傾角(2)測(cè)小車速度時(shí)，紙帶上的點(diǎn)應(yīng)選均勻部分的，也就是選小車做勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的(3)橡皮筋應(yīng)選規(guī)格一樣的力對(duì)小車做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可，不必計(jì)算出具體數(shù)值(4)小車質(zhì)量應(yīng)大一些，使紙帶上打的點(diǎn)多一些實(shí)驗(yàn)六：驗(yàn)證機(jī)械能守恒實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)原理： 在只有重力做功的自由落體運(yùn)動(dòng)中，物體的重力勢(shì)能和動(dòng)能可以相互轉(zhuǎn)化，但總的機(jī)械能守恒。設(shè)某時(shí)刻物體的瞬時(shí)速度為V，下落高度為h，則重力勢(shì)能的減少量為mgh，動(dòng)能的增加量為mv2/2，看它們?cè)趯?shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)

26、是否相等，若相等則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。計(jì)算打第n個(gè)點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度方法是：測(cè)出第n個(gè)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 或 算出，如下圖所示。實(shí)驗(yàn)器材：鐵架臺(tái)（帶鐵夾）、電火花計(jì)時(shí)器或打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、直尺、重錘、紙帶、復(fù)寫紙片、導(dǎo)線、電源。 實(shí)驗(yàn)步驟：1、如圖所示，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直地固定在置于桌邊的鐵架臺(tái)上，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與電源連接好。 2、將紙帶穿過電火花記時(shí)器或打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，并把紙帶的一端固定在重物上，使重物?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器的地方，先用手提著紙帶。接通電源，后松開紙帶，讓重物帶著紙帶自由下落，計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一列小點(diǎn)。 更換紙帶重復(fù)做3次5次實(shí)驗(yàn)3、選紙帶：分兩種情況說明(1)用 驗(yàn)證時(shí)，應(yīng)選點(diǎn)跡清晰，且1、2兩點(diǎn)間距離小于或接近2 mm的紙帶若1、2兩點(diǎn)間的距離大于2 mm，這是由于先釋放紙帶，后接通電源造成的這樣，第1個(gè)點(diǎn)就不是運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)了，這樣的紙帶不能選(2)用mgh驗(yàn)證時(shí)，由于重力勢(shì)能的相對(duì)性，處理紙帶時(shí)，選