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文檔簡介
1、1高中物理實驗高中物理實驗力學(xué)實驗力學(xué)實驗1、互成角度的兩個共點力的合成2、測定勻變速直線運動的加速度(含練習(xí)使用打點計時器)3、驗證牛頓第二定律4、研究平拋物體的運動5、驗證機械能守恒定律6、碰撞中的動量守恒7、用單擺測定重力加速度8、探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系9、探究動能定理1、互成角度的兩個共點力的合成、互成角度的兩個共點力的合成[實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康腯驗證力的合成的平行四邊形定則。[實驗原理實驗原理]此實驗是要用互成角度的兩個力與一個
2、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力是否在實驗誤差允許范圍內(nèi)相等,如果在實驗誤差允許范圍內(nèi)相等,就驗證了力的平行四邊形定則。[實驗器材實驗器材]木板一塊,白紙,圖釘若干,橡皮條一段,細(xì)繩套,彈簧秤兩個,三角板,刻度尺,量角器等。[實驗步驟實驗步驟]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,用兩條細(xì)繩套結(jié)在橡皮條的另一端。3用兩個彈簧秤
3、分別鉤住兩個細(xì)繩套,互成一定角度地拉橡皮條,使橡皮條伸長,結(jié)點到達(dá)某一位置O(如圖所示)。4用鉛筆描下結(jié)點O的位置和兩個細(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只用一個彈簧秤,通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點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點起做出這個彈簧秤的拉力F的圖示。6比較F與用平行四邊形
4、定則求得的合力F,在實驗誤差允許的范圍內(nèi)是否相等。7改變兩個分力F1和F2的大小和夾角。再重復(fù)實驗兩次,比較每次的F與F是否在實驗誤差允許的范圍內(nèi)相等。[注意事項注意事項]1用彈簧秤測拉力時,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同一次實驗中,橡皮條拉長后的結(jié)點位置O必須保持不變。[例題例題]1在本實驗中,橡皮條的一端固定在木板上,用兩個彈簧秤把橡皮條的另一端拉到某一位置O點,以下操作中錯誤的
5、是A同一次實驗過程中,O點位置允許變動B在實驗中,彈簧秤必須保持與木板平行,讀數(shù)時視線要正對彈簧秤刻度C實驗中,先將其中一個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)點拉到O點D實驗中,把橡皮條的結(jié)點拉到O點時,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:答案:ACD2做本實驗時,其中的三個實驗步驟是:(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
6、細(xì)線同時用兩個彈簧秤互成角度地拉橡皮條,使它與細(xì)線的結(jié)點達(dá)到某一位置O點,在白紙上記下O點和兩彈簧秤的讀數(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)只用一個彈簧秤通過細(xì)繩拉橡皮條,使它的伸長量與用兩個彈簧秤拉時相同,記下此時彈簧秤的讀數(shù)F和細(xì)繩的方向。以上三個步驟中均有錯誤或疏漏,指出錯在哪里?在(1)中是________________。在(2)中是________________。在(3)
7、中是________________。答案:答案:本實驗中驗證的是力的合成,是一個失量的運算法則,所以即要驗證力大小又要驗證力的方向。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)點拉到O點”2、測定勻變速直線運動的加速度(含練習(xí)使用打點計時器)、測定勻變速直線運動的加速度(含練習(xí)使用打點計時器)[實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康腯1練習(xí)使用打點計時器,學(xué)
8、習(xí)利用打上點的紙帶研究物體的運動。2學(xué)習(xí)用打點計時器測定即時速度和加速度。[實驗原理實驗原理]1打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器,它每隔0.02s打一次點(由于電源頻率是50Hz),紙帶上的點表示的是與紙帶相連的運動物體在不同時刻的位置,研究紙帶上點之間的間隔,就可以了解物體運動的情況。2由紙帶判斷物體做勻變速直線運動的方法:如圖所示,0、1、2……為時間間隔相等的各計數(shù)點,s1、s2、s3、……為相鄰兩計數(shù)點間的距離,若△s=s
9、2s1=s3s2=……=恒量,即若連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)的位移之差為恒量,則與紙帶相連的物體的運動為勻變速直線運動。3由紙帶求物體運動加速度的方法:32按如圖裝置把實驗器材安裝好,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)移動墊木的位置,直至小車在斜面上可以保持勻速直線運動狀態(tài)(也可以從紙帶上打的點是否均勻來判斷)。4在小車上加放砝碼,小桶里放入適量的砂,把砝碼和砂的質(zhì)
10、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,打點計時器在紙帶上打下一系列點,取下紙帶,在紙帶上寫上編號。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次實驗。6算出每條紙帶對應(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(Mm)g,根據(jù)實驗結(jié)果在坐標(biāo)平面上描出相應(yīng)的點,作圖線。若圖線為一條過原點的直線,就證明了研究對象質(zhì)量不變時其加速度與它所受作用力成正比。8
11、保持砂和小桶的質(zhì)量不變,在小車上加放砝碼,重復(fù)上面的實驗,并做好記錄,求出相應(yīng)的加速度,用縱坐標(biāo)表示加速度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)實驗結(jié)果描出相應(yīng)的點,并作圖線,若圖線為一條過原點的直線,就證明了研究對象所受作用力不變時其加速度與它的質(zhì)量成反比。[注意事項注意事項]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,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初速度,如果
12、在紙帶上打出的點的間隔是均勻的,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作圖時應(yīng)該使所作的直線通過盡可能多的點,不在直線上的點也要盡可能對稱地分布在直線的兩側(cè),但如遇個別特別偏離的點可舍去。[例題例題]1在驗證牛頓第二定律的實驗中,用改變砂的質(zhì)量的辦法來改變對小車的作用力F,用打點計時器測出小車的加速度a,得出若干組F和a的數(shù)據(jù)。然后根據(jù)測得的數(shù)據(jù)作出如圖所示的aF圖線,發(fā)現(xiàn)圖線既不過原點,又不是直線,原因是A沒有平衡摩擦力
13、,且小車質(zhì)量較大B平衡摩擦力時,所墊木板太高,且砂和小桶的質(zhì)量較大C平衡摩擦力時,所墊木板太低,且砂和小桶的質(zhì)量較大D平衡摩擦力時,所墊木板太高,且小車質(zhì)量較大答案:答案:C2在驗證牛頓第二定律的實驗中,打出如圖所示的紙帶,如果只測出圖示數(shù)據(jù),則小車運動的加速度是________ms2。(所用交流電源頻率為50Hz)答案:答案:0.554、研究平拋物體的運動、研究平拋物體的運動[實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康腯1用實驗方法描出平拋物體的運動軌跡。2從
14、實驗軌跡求平拋物體的初速度。[實驗原理實驗原理]平拋物體的運動可以看作是兩個分運動的合運動:一是水平方向的勻速直線運動,另一個是豎直方向的自由落體運動。令小球做平拋運動,利用描跡法描出小球的運動軌跡,即小球做平拋運動的曲線,建立坐標(biāo)系,測出曲線上的某一點的坐標(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,即為小球做平拋運動的初速度。[實驗器材實驗器材]斜槽,豎直固定在鐵架
15、臺上的木板,白紙,圖釘,小球,有孔的卡片,刻度尺,重錘線。[實驗步驟實驗步驟]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)實驗的過程中,木板與斜槽的相對位置保持
16、不變。3確定坐標(biāo)原點O:把小球放在槽口處,用鉛筆記下球在槽口時球心在圖板上的水平投影點O,O點即為坐標(biāo)原點。4描繪運動軌跡: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個黑點,這就在白紙上記下了小球穿過孔時球心所對應(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一系列位置。取下白紙用平滑的曲線把
17、這些位置連接起來即得小球做平拋運動的軌跡。5計算初速度:以O(shè)點為原點畫出豎直向下的y軸和水平向右的x軸,并在曲線上選取A、B、C、D、E、F六個不同的點,用刻度尺和三角板測出它們的坐標(biāo)x和y,用公式x=v0t和y=gt2計算出小球的初速度v0,最后計算出v0的平均值,并將有關(guān)數(shù)據(jù)記入表格內(nèi)。[注意事項注意事項]1實驗中必須保持通過斜槽末端點的切線水平,方木板必須處在豎直面內(nèi)且與小球運動軌跡所在的豎直平面平行,并使小球的運動靠近圖板但不接
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