板塊裝置在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用解讀學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1板塊板塊(bn kui)裝置在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用解讀裝置在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用解讀第一頁(yè)，共30頁(yè)。【熱點(diǎn)概述】 由一個(gè)長(zhǎng)木板和一個(gè)滑塊(或小車(chē))組成的“板塊裝置”在力學(xué)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用十分廣泛,“板塊裝置”所涉及的實(shí)驗(yàn)主要有研究勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)、驗(yàn)證(ynzhng)牛頓運(yùn)動(dòng)定律、探究動(dòng)能定理、驗(yàn)證(ynzhng)機(jī)械能守恒定律?！鞍鍓K裝置”在驗(yàn)證(ynzhng)牛頓運(yùn)動(dòng)定律、驗(yàn)證(ynzhng)機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)及其創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用是高考的熱點(diǎn)。第1頁(yè)/共29頁(yè)第二頁(yè)，共30頁(yè)?！緹狳c(diǎn)透析】一、“板塊裝置”在驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用測(cè)定動(dòng)摩擦因數(shù)(ynsh)利用“板塊裝置”,當(dāng)滑塊在長(zhǎng)木板上做勻變

2、速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí),若能測(cè)出滑塊的加速度,則根據(jù)牛頓第二定律就可求出動(dòng)摩擦因數(shù)(ynsh)。第2頁(yè)/共29頁(yè)第三頁(yè)，共30頁(yè)。【例證1】(2013新課標(biāo)全國(guó)卷)圖甲為測(cè)量物塊與水平桌面之間動(dòng)摩擦(mc)因數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。實(shí)驗(yàn)步驟如下:第3頁(yè)/共29頁(yè)第四頁(yè)，共30頁(yè)。用天平測(cè)量物塊和遮光片的總質(zhì)量M、重物(zhn w)的質(zhì)量m;用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光片的寬度d;用米尺測(cè)量?jī)晒怆婇T(mén)之間的距離s;調(diào)整輕滑輪,使細(xì)線(xiàn)水平;讓物塊從光電門(mén)A的左側(cè)由靜止釋放,用數(shù)字毫秒計(jì)分別測(cè)出遮光片經(jīng)過(guò)光電門(mén)A和光電門(mén)B所用的時(shí)間tA和tB,求出加速度a;多次重復(fù)步驟,求a的平均值 ;根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求出動(dòng)摩擦因數(shù)。a第4

3、頁(yè)/共29頁(yè)第五頁(yè)，共30頁(yè)?；卮?hud)下列問(wèn)題:(1)測(cè)量d時(shí),某次游標(biāo)卡尺(主尺的最小分度為1mm)的示數(shù)如圖乙所示,其讀數(shù)為cm。第5頁(yè)/共29頁(yè)第六頁(yè)，共30頁(yè)。(2)物塊的加速度a可用d、s、tA和tB表示(biosh)為a= 。(3)動(dòng)摩擦因數(shù)可用M、m、 和重力加速度g表示(biosh)為=。(4)如果細(xì)線(xiàn)沒(méi)有調(diào)整到水平,由此引起的誤差屬于(選填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”)。a第6頁(yè)/共29頁(yè)第七頁(yè)，共30頁(yè)?！疽?guī)范解答】 (1)20分度游標(biāo)卡尺的精確度為0.05mm,主尺讀數(shù)0.9cm,游標(biāo)尺讀數(shù)=120.005cm=0.060cm,所以游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為0.960cm。(2

4、)遮光片經(jīng)過(guò)光電門(mén)A和B的平均速度分別(fnbi)表示A、B位置的瞬時(shí)速度,vA= ,vB= ,又由速度位移公式得:a= 。AdtBdt2222BABAvv1dd()()2s2stt第7頁(yè)/共29頁(yè)第八頁(yè)，共30頁(yè)。(3)對(duì)遮光片、物塊和重物由牛頓第二(d r)定律得:F-Mg=M ,mg-F=m ,即mg-Mg=(M+m) ,所以= 。(4)如果細(xì)線(xiàn)沒(méi)有調(diào)整到水平,由此引起的誤差是實(shí)驗(yàn)原理不完善引起的系統(tǒng)誤差。答案:(1)0.960(2)(3) (4)系統(tǒng)誤差22BA1dd()() 2sttaaamgMm aMgmgMm aMg第8頁(yè)/共29頁(yè)第九頁(yè)，共30頁(yè)。二、“板塊裝置”在驗(yàn)證機(jī)械能守

5、恒定律實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用利用“板塊裝置”驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律是對(duì)實(shí)驗(yàn)或常見(jiàn)練習(xí)題進(jìn)行器材(qci)和裝置的改換而成的,解決此類(lèi)問(wèn)題的思路是從機(jī)械能守恒的方程出發(fā),按照實(shí)驗(yàn)題目的要求,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)或有關(guān)量的測(cè)量。第9頁(yè)/共29頁(yè)第十頁(yè)，共30頁(yè)。【例證2】利用氣墊導(dǎo)軌裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí),先把導(dǎo)軌調(diào)成水平,然后按如圖所示的方式,用墊塊把導(dǎo)軌一端墊高H,質(zhì)量為m的滑塊上安裝寬度d=3.0cm的遮光板。使滑塊由軌道上端任一處滑下,測(cè)出它通過(guò)光電門(mén)G1和G2時(shí)的速度v1和v2,就可以算出它由G1到G2這段過(guò)程中動(dòng)能的增加量Ek= ,再算出重力勢(shì)能的減少(jinsho)量Ep=mgh,比較Ek與Ep的大小

6、,便可驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒。圖中H、L、s均已事先設(shè)定,滑塊通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)所用時(shí)間分別為t1和t2。22211m(vv )2第10頁(yè)/共29頁(yè)第十一頁(yè)，共30頁(yè)。(1)滑塊速度v1、v2的表達(dá)式分別(fnbi)為v1=、v2=,滑塊通過(guò)G1、G2時(shí)的高度差h的表達(dá)式h=。第11頁(yè)/共29頁(yè)第十二頁(yè)，共30頁(yè)。(2)若測(cè)得圖中L=1.0m,s=0.50m,H=20cm,m=500g,滑塊通過(guò)G1和G2的時(shí)間分別為5.010-2s和2.010-2s,當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=9.80m/s2,則動(dòng)能增加量Ek=,重力勢(shì)能減少量Ep=(以上兩空保留(boli)三位有效數(shù)字),由此得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是 。第12頁(yè)/

7、共29頁(yè)第十三頁(yè)，共30頁(yè)。【規(guī)范解答】 (1)由于遮光板寬度d=3.0cm很小,而滑塊通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間極短,故可以認(rèn)為滑塊通過(guò)兩光電門(mén)時(shí)的平均速度就等于通過(guò)G1和G2兩位置的瞬時(shí)速度(shn sh s d),即v1= ,v2= ;由導(dǎo)軌的傾角sin= = ,可得h= s。1dt2dtHLHLhs第13頁(yè)/共29頁(yè)第十四頁(yè)，共30頁(yè)。(2)v1= = m/s=0.60m/s,v2= = m/s=1.50m/s,高度差h= s= 0.50m=0.10m。動(dòng)能(dngnng)增加量Ek= =0.473J,重力勢(shì)能減少量Ep=mgh=0.490J;實(shí)驗(yàn)結(jié)論為在誤差允許范圍內(nèi),滑塊下滑過(guò)程中機(jī)械能守恒

8、。答案:(1) s(2)0.473J0.490J在誤差允許范圍內(nèi),滑塊下滑過(guò)程中機(jī)械能守恒1dt223.0 105.0 102dt223.0 102.0 10HL0.201.022211m vv21dt2dtHL第14頁(yè)/共29頁(yè)第十五頁(yè)，共30頁(yè)。【熱點(diǎn)集訓(xùn)】1.(2012江蘇高考)為測(cè)定木塊與桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù),小亮設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置(zhungzh)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)木塊A位于水平桌面上的O點(diǎn)時(shí),重物B剛好接觸地面。將A拉到P點(diǎn),待B穩(wěn)定后由靜止釋放,A最終滑到Q點(diǎn)。分別測(cè)量OP、OQ的長(zhǎng)度h和s。改變h,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),分別記錄幾組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。第15頁(yè)/共29頁(yè)第十六頁(yè)，共30頁(yè)。(

9、1)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí),發(fā)現(xiàn)A釋放后會(huì)撞到滑輪(huln)。請(qǐng)?zhí)岢鰞蓚€(gè)解決方法。(2)請(qǐng)根據(jù)下表的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出s-h關(guān)系的圖像。h/cmh/cm20.020.030.030.040.040.050.050.060.060.0s/cms/cm19.519.528.528.539.039.048.048.056.556.5第16頁(yè)/共29頁(yè)第十七頁(yè)，共30頁(yè)。(3)實(shí)驗(yàn)測(cè)得A、B的質(zhì)量分別為m=0.40kg、M=0.50kg。根據(jù)s -h圖像可計(jì)算出A木塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)(ynsh)=。(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)(4)實(shí)驗(yàn)中,滑輪軸的摩擦?xí)?dǎo)致的測(cè)量結(jié)果(選填“偏大”或“偏小”)。第17頁(yè)/共29頁(yè)第十

10、八頁(yè)，共30頁(yè)?！窘馕觥?1)為使A不撞到滑輪,應(yīng)設(shè)法減小B落地瞬間A的速度,因而可以減小B的質(zhì)量;增加細(xì)線(xiàn)的長(zhǎng)度或增大A的質(zhì)量;降低(jingd)B的起始高度。(2)如圖第18頁(yè)/共29頁(yè)第十九頁(yè)，共30頁(yè)。(3)對(duì)A木塊應(yīng)用動(dòng)能定理,有由圖可知代入數(shù)據(jù)(shj)可以解得:=0.4。mhMgm ghmg s,(Mm )sMmMm （）MmMmhs,hs,MMmmMmsk1hMm第19頁(yè)/共29頁(yè)第二十頁(yè)，共30頁(yè)。(4)考慮到滑輪的摩擦力做負(fù)功,實(shí)驗(yàn)中要克服滑輪的摩擦力做功,造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏大。答案: (1)減小B的質(zhì)量;增加細(xì)線(xiàn)的長(zhǎng)度(或增大(zn d)A的質(zhì)量;降低B的起始高度)(2)見(jiàn)解

11、析圖(3)0.4(4)偏大第20頁(yè)/共29頁(yè)第二十一頁(yè)，共30頁(yè)。2.(2014漳州模擬)某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證鉤碼和滑塊所組成的系統(tǒng)(xtng)機(jī)械能守恒。(1)實(shí)驗(yàn)前需要調(diào)整氣墊導(dǎo)軌底座使之水平,利用現(xiàn)有器材如何判斷導(dǎo)軌是否水平? _第21頁(yè)/共29頁(yè)第二十二頁(yè)，共30頁(yè)。(2)如圖乙所示,用游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光條的寬度d=cm;實(shí)驗(yàn)時(shí)將滑塊從圖示位置由靜止釋放,由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間t=1.210-2s,則滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的瞬時(shí)速度為m/s。在本次實(shí)驗(yàn)中還需要測(cè)量的物理量有:鉤碼的質(zhì)量(zhling)m、和(文字說(shuō)明并用相應(yīng)的字母表示)。第22頁(yè)/共29頁(yè)第

12、二十三頁(yè)，共30頁(yè)。(3)本實(shí)驗(yàn)通過(guò)比較和在實(shí)驗(yàn)誤差允許(ynx)的范圍內(nèi)相等(用測(cè)量的物理量符號(hào)表示),從而驗(yàn)證了系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。第23頁(yè)/共29頁(yè)第二十四頁(yè)，共30頁(yè)?！窘馕觥?1)接通(ji tn)氣源,將滑塊靜置于氣墊導(dǎo)軌上,若滑塊基本保持靜止,則說(shuō)明導(dǎo)軌是水平的(或輕推滑塊,滑塊能基本做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng))。(2)d=5mm+20.1mm=5.2mm=0.52cm;滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的瞬時(shí)速度為v= =0.43m/s;根據(jù)機(jī)械能守恒定律,應(yīng)該滿(mǎn)足mgs= ,所以本次實(shí)驗(yàn)中還需要測(cè)量的物理量有:鉤碼的質(zhì)量m、滑塊上的遮光條初始位置到光電門(mén)的距離s和滑塊的質(zhì)量M。21d(mM)()2tdt第24頁(yè)/共29頁(yè)第二十五頁(yè)，共30頁(yè)。(3)通過(guò)比較(bjio)mgs和 在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等,從而驗(yàn)證了系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。答案: (1)接通氣源,將滑塊靜置于氣墊導(dǎo)軌上,若滑塊基本保持靜止,則說(shuō)明導(dǎo)軌是水平的(或輕