1、高考物理,新高考专用,专题十七 实验,考点一探究弹簧弹力与形变量的关系,一、实验目的1.探究弹簧弹力与形变量的关系。2.学会用列表法和图像法处理实验数据,探究物理规律。二、实验原理弹簧受到拉力作用会伸长,平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等;弹簧的伸长量越大,弹力也就越大。三、实验器材铁架台、弹簧、钩码、刻度尺、坐标纸。,四、实验步骤1.安装实验仪器(如图所示)。,2.测量弹簧的伸长量(或总长)及所受的拉力(或所挂钩码的质量),列表作出记录,要尽可能多测几组数据。3.以力为纵坐标,以弹簧的伸长量为横坐标,根据所测数据在坐标纸上描点。4.按照在图中所绘点的分布与走向,作出一条平滑的曲线(包括直线)
2、,使尽可能多的点落在线上,不能落在线上的点均匀分布在线的两侧,离线较远的点舍弃。5.以弹簧的伸长量为自变量,写出曲线所代表的函数。,五、数据处理1.列表法将测得的F、x填入设计好的表格中,可以发现弹力F与弹簧伸长量x的比值在误差允许范围内是相等的。2.图像法以弹簧伸长量x为横坐标、弹力F为纵坐标建立坐标系,描出F、x各组数据相应的点,作出的拟合曲线是一条过坐标原点的直线。,六、注意事项1.安装实验装置时,要保持刻度尺竖直并靠近弹簧。2.实验中弹簧下端挂的钩码不要太多,以免超过弹簧的弹性限度。3.每次所挂钩码的质量差尽量大一些,从而使坐标纸上描的点尽可能稀,这样作出的图线更精确。4.要使用轻质弹
3、簧,且要尽量多测几组数据。5.不要画折线。描点画线时,所描的点不一定都落在一条直线上,但应注意不在直线上的点要均匀分布在直线的两侧。6.记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。,七、误差分析1.钩码标值不准确、弹簧长度测量不准确会带来误差。2.画图时描点及连线不准确也会带来误差。,思考:根据弹簧弹力F与弹簧伸长量x的关系图像,求出弹簧的劲度系数k,并分析图线为什么不过原点?,剖析:F-x图像中图线的斜率表示弹簧的劲度系数,可得k=N/m=200 N/m;图线不过原点是因为弹簧自重的影响。,考点二探究两个互成角度的力的合成规律,一、实验目的1.会使用弹簧测力计。2.探究两个互成角度的力
4、的合成规律。,二、实验原理如图所示,分别用一个力F、互成角度的两个力F1、F2,使同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点O,即效果相同,根据合力的定义,F为F1和F2的合力,作出力F及F1、F2的图示,分析F、F1和F2的关系。,三、实验器材方木板,白纸,弹簧测力计(两个),橡皮条,小圆环,细绳套(两个),三角板,刻度尺,图钉(若干),铅笔。,四、实验步骤1.装置安装:在方木板上用图钉固定一张白纸,如图甲,轻质小圆环挂在橡皮条的一端,另一端固定,橡皮条的原长为GE。2.两力拉:如图乙,在小圆环上系上两个细绳套,用手通过两个弹簧测力计互成角度地共同拉动小圆环,小圆环处于O点,橡皮条伸长的长度为EO。
5、用铅笔描下O点位置、细绳套的方向,并记录两弹簧测力计的读数F1、F2。,3.一力拉:如图丙,改用一个弹簧测力计单独拉住小圆环,仍使它处于O点,记下细绳套的方向和弹簧测力计的读数F。4.重复实验:改变拉力F1和F2的大小和方向,重做几次实验。,五、数据处理1.用铅笔和刻度尺从点O沿细绳套的方向画直线,按选定的标度作出F1、F2和F的图示。2.以F1和F2为邻边作平行四边形,过O点画平行四边形的对角线,此对角线代表的力记为F,如图丁。3.分析多次实验得到的多组数据,比较F与F在误差允许的范围内是否完全重合,从而总结出两个互成角度的力的合成规律:平行四边形定则。,六、注意事项1.同一实验中的两个弹簧
6、测力计的选取方法是:将两个弹簧测力计调零后互钩对拉,若两个弹簧测力计读数相同,则可选;若读数不同,应调整或更换,直至读数相同为止。2.在同一次实验中,使橡皮条拉长时,点O位置一定要相同。3.用两个弹簧测力计钩住绳套互成角度地拉橡皮条时,夹角不宜太大也不宜太小,以在60100之间为宜。,4.应注意使弹簧测力计与木板平行,并使细绳套与弹簧测力计的轴线在同一条直线上,避免弹簧、指针、拉杆与弹簧测力计的外壳及限位卡之间有摩擦。在不超过弹簧测力计量程及橡皮条弹性限度的前提下,拉力的数值尽量大些。读数时眼睛要正视弹簧测力计的刻度。5.细绳应适当长一些,便于确定拉力的方向。不要直接沿细绳的方向画直线,应在细
7、绳末端用铅笔画一个点,再将所标点与O点连接,即可确定拉力的方向。6.在同一次实验中,画力的图示所选定的标度要相同,并且要恰当选取标度,使所作力的图示稍大一些。,七、误差分析1.读数误差弹簧测力计示数在允许的情况下,尽量大一些,读数时眼睛一定要正视,要按有效数字正确读数和记录。2.作图误差1)点O的位置和拉力的方向画得不准确,作图比例不恰当、不准确等造成作图误差。2)两个力F1、F2的夹角太大或太小,导致作图产生较大误差。,考点三长度的测量及其测量工具的选用,一、实验目的1.正确使用刻度尺、游标卡尺和螺旋测微器。2.掌握误差和有效数字的概念,能够对各种长度测量仪器进行准确读数。,二、实验原理,1
8、.刻度尺1)仪器构造。在木板、塑料或金属上每隔1 mm等间隔刻一条线,如图所示。,2)设计原理。常用的刻度尺的分度值一般为1 mm,使用时估读到毫米的下一位。3)刻度尺的使用。刻度尺应与被测物体靠近且平行。读数时要估读到刻度尺最小刻度的下一位。,2.游标卡尺:1)构造:如图所示,由主尺、游标尺、内测量爪、外测量爪、深度尺、紧固螺钉等组成。,2)用途内测量爪:用来测量槽的宽度和管的内径;外测量爪:用来测量零件的厚度和管的外径;深度尺:固定在游标尺上,用来测量槽、孔和筒的深度;紧固螺钉:读数时,为了防止游标尺移动,旋紧它可使游标尺固定在主尺上。3)原理:利用主尺的单位刻度与游标尺的单位刻度之间固定
9、的微量差值来提高测量精度。不管游标尺上有多少个小等分刻度,它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1 mm。常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的,其读数见下表:,4)读数:若用x表示从主尺上读出的整毫米数,K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻度线对齐的游标的格数,则记录结果表示为(x+K精确度)mm。,3.螺旋测微器的使用1)构造:如图1所示2)原理:测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm,即旋钮D每旋转一周,F前进或后退0.5 mm,而可动刻度E上的刻度为50等份,每转动一小格,F前进或后退0.01 mm,即螺旋测微器的精确度为0.01
10、mm。读数时估读到毫米的千分位上,因此,螺旋测微器又叫千分尺。,3)读数:测量值(mm)=固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)+可动刻度数(估读一位)0.01(mm)。如图2所示,固定刻度示数为2.0 mm,半毫米刻度线未露出,而从可动刻度上读的示数为15.0,最后的读数为:2.0 mm+15.00.01 mm=2.150 mm。,三、选用原则1.测量工具必须满足被测对象检测内容的要求,使被测对象在量程范围内。2.测量工具的测量极限误差必须小于或等于被测工件或物体所能允许的测量极限误差。3.经济合理,降低测量成本。,考点四电表的改装与校对,一、实验器材表头:指小量程的电流表,一般用表
11、示。1)表头有一定的电阻,且通过表头的电流是可以从表盘上读出来的。2)三个参数满偏电流Ig是指指针指在满刻度时的电流。满偏电压Ug是指电流达到满刻度时,加在表头两端的电压。表头内阻Rg是指表头内线圈的阻值。三个参数之间的关系满足欧姆定律:Ug=IgRg。,二、实验步骤1.电表的改装,2.电表的校对,三、注意事项,考点五用单摆测量重力加速度的大小,一、实验原理当偏角很小时,单摆做简谐运动,其运动周期T=2,由此得到g=。因此,只要测出摆长l和振动周期T,就可以求出当地的重力加速度g的值。,二、数据处理,1.公式法:测出摆长l和30次或50次全振动的时间t,利用T=求出周期;改变摆长,多测量几组数
12、据,分别代入公式g=求重力加速度,然后取平均值作为测量结果。,2.图像法:由单摆周期公式不难推出l=T2,因此,测出一系列摆长l对应的周期T,作l-T2图像,图线应是一条通过原点的直线,求出图线的斜率,即可求得重力加速度值。,三、注意事项1.构成单摆的条件:细线的质量要小、弹性要小,选用体积小、密度大的小球,摆角不超过5。2.要使摆球在同一竖直面内摆动,不能形成圆锥摆,方法是将摆球拉到一定位置后由静止释放。,3.测周期的方法1)要从摆球过平衡位置时开始计时,因为此处速度大、计时误差小,而最高点速度小、计时误差大。2)要测多次全振动的时间来计算周期,在摆球过平衡位置时开始计时,且在数“零”的同时
13、按下秒表,以后每当摆球从同一方向通过最低位置时计数1次。,四、误差分析1.系统误差的主要来源:悬点不固定,球、线不符合要求,振动是圆锥摆而不是在同一竖直平面内的振动等。2.偶然误差主要来自时间的测量上,因此,要从摆球通过平衡位置时开始计时,不能多计或漏计振动次数。,考点六测量玻璃的折射率,一、实验目的测量玻璃的折射率。,二、实验原理如图所示,用插针法确定入射角和折射角,根据n=计算玻璃折射率。,三、实验器材两侧面平行的玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器、刻度尺、铅笔。,四、实验步骤1.把白纸用图钉钉在木板上。2.用刻度尺在纸面上作一条直线aa,过aa上一点O作垂直于aa的线段NN,再过O
14、点作一条线段AO,并使NOA即1适当大些。3.在AO线上竖直地插两枚大头针P1、P2,并使间距适当大些,在白纸上沿直线aa放上被测玻璃砖。,4.沿玻璃砖的另一个侧面再作一条直线bb。5.在玻璃砖的bb一侧白纸上竖直地插一枚大头针P3,使P3恰好能同时挡住aa一侧所插的大头针P2、P1的像。接着,在玻璃砖的bb一侧再竖直地插一枚大头针P4,使P4能挡住P3本身以及P1、P2的像。6.标记下P1、P2、P3、P4的位置,移去玻璃砖,拔去大头针,过P3、P4作一条直线OB,交bb于O点,连接O、O,OO就是入射光线AO在玻璃砖内的折射光线,折射角为2。7.用量角器量出入射角1和折射角2的大小,记入表
15、格内。8.用上述方法分别测出入射角是15、30、45、60和75时的折射角,查出入射角和折射角的正弦值,记入表格里。,五、数据处理,1.计算法:算出各不同的值,求出它们的平均值,就是这块玻璃的折射率。,2.图像法:作sin 1-sin 2图像,由n=可知,图像应为过原点的倾斜直线,如图,其斜率为折射率。,3.“单位圆法”法以入射点O为圆心,以一定的长度R为半径画圆,交入射光线OA于E点,交折射光线OO于E点,过E作NN的垂线,交NN于H,过E作NN的垂线,交NN于H,如图所示,sin 1=,sin 2=,OE=OE=R,则n=。只要用刻度尺量出EH、EH的长度就可以求出n。,六、注意事项1.用
16、手拿玻璃砖时,手只能接触玻璃砖的毛面或棱,不能触摸光洁的光学面,严禁把玻璃砖当尺子画bb。2.实验过程中,玻璃砖在纸上的位置不可移动。3.大头针应竖直地插在白纸上,且玻璃砖同侧两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应大一点,以减小确定光路方向时造成的误差。4.实验时入射角不宜过小,否则会使测量误差过大,也不宜过大,否则在bb一侧将看不到P1、P2的像。,七、误差分析1.入射光线、出射光线确定的准确性造成误差,故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距应大一些。2.入射角和折射角的测量造成误差,故入射角适当大些,以减小测量的相对误差。,考点七用双缝干涉实验测量光的波长,一、实验原理用灯丝为线状的灯泡
17、作光源,光源发出的光,经过滤光片后变成单色光,再经过单缝S时发生衍射,这时单缝S相当于一个单色光源,衍射光波同时到达双缝S1和S2之后,S1、S2双缝相当于两个步调完全一致的单色相干光源,相邻两条明(暗)条纹间的距离x=,因此,只要测出x、d、l,即可测出波长。,二、实验步骤1.安装仪器1)将光源、凸透镜、滤光片、遮光筒依次安放在光具座上。2)接好电源,打开开关,使光源正常发光,调节各部件的高度,使光源发出的光能沿轴线到达光屏。3)安装单缝和双缝,中心位于遮光筒的轴线上,使双缝和单缝的缝平行。,2.观察与记录1)调节单缝与双缝间距为几厘米时,观察白光的干涉条纹。2)在单缝和光源间放上滤光片,观
18、察单色光的干涉条纹。3)调节测量头,使分划板中心刻度线对齐第1条亮条纹的中心,记下手轮上的读数,转动手轮,使分划板向一侧移动,当分划板中心刻度线与第n条亮条纹中心对齐时,记下手轮上的读数。4)换用不同的滤光片,测量其他色光的波长。,三、数据处理1.条纹间距的计算:移动测量头的手轮,分划板中央刻线在第1条亮纹中央时读数为a1,在第n条亮纹中央时读数为an,则x=。,2.用米尺测量双缝到光屏的距离l(双缝间距d是已知的)。,3.根据条纹间距与波长的关系x=得=x,代入数据求出光的波长。,4.测量多组数据,求的平均值。,四、注意事项1.调节双缝干涉仪时,要注意调整光源的高度,使它发出的光束能够沿着遮
19、光筒的轴线把屏照亮。2.放置单缝和双缝时,缝要相互平行,中心大致位于遮光筒的轴线上。3.调节测量头时,应使分划板中心刻线和亮条纹的中心对齐,记清此时手轮上的读数,转动手轮,使分划板中心刻线和另一亮条纹的中心对齐,记下此时手轮上的读数,两次读数之差就表示这两条纹间的距离。4.不要直接测x,要测多个亮条纹的间距再计算得x,这样可以减小误差。,五、误差分析1.双缝到屏的距离l的测量存在误差。2.测条纹间距x带来的误差1)干涉条纹没有调整到最清楚的程度。2)误认为x为亮(暗)条纹的宽度。3)分划板刻线与干涉条纹不平行,中心刻线没有恰好位于条纹中心。4)测量多条亮条纹间的距离时读数不准确,此间距中的条纹
20、数未数清。,考点八用油膜法估测油酸分子的大小,一、实验目的1.会正确测出一滴油酸酒精溶液中油酸的体积及形成油膜的面积;2.会计算分子的大小,正确处理实验数据。,二、实验原理实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小。把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时,油酸就在水面上散开,其中的酒精溶于水中并很快挥发,从而获得纯油酸形成的一层油膜。实验中如果算出一定体积V的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积为S,即可算出油酸分子的大小,直径d=。,三、注意事项1.油酸酒精溶液配制后不要长时间放置,以免改变浓度,产生误差。2.从盘的中央加爽身粉,使爽身粉自动扩散至均匀。待测油酸膜扩散后又收缩,
21、要在稳定后再画轮廓。,四、误差分析1.油酸酒精溶液配制后长时间放置,溶液的浓度容易改变,会给实验带来较大误差。2.纯油酸体积的计算误差。3.油膜面积的测量误差1)油膜形状的画线误差;2)数格子法本身是一种估算的方法,自然会带来误差。,拓展一测量做直线运动物体的瞬时速度,一、实验原理1.由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法如图所示,0、1、2、为时间间隔相等的各计数点,x1、x2、x3、为相邻两计数点间的距离,若x=x2-x1=x3-x2=x4-x3=C(常量),即若两连续相等的时间间隔里的位移之差为恒量,则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动。,2.由纸带求物体运动加速度的方法1)用“逐差法
22、”求加速度根据a=求加速度。2)用图像法求加速度先根据vn=(T为相邻两计数点间的时间间隔)求出所选的各计数点对应的瞬时速度,然后作出v-t图像,图线的斜率即物体运动的加速度。,二、实验器材电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源。,三、实验步骤1.按图把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面,把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端,连接好电路。,2.把细绳的一端固定在小车上,跨过滑轮后在另一端挂上适量的钩码,让纸带穿过打点计时器的限位孔后一端固定在小车上,用手拉住小车。3.先接通电源,后放开小车,让小车运动,这样打点计
23、时器就在纸带上打下一系列点,取下纸带,更换新纸带,至少重复3次。4.选点迹清晰的纸带进行研究,舍去开头比较密集的点,确定好计数起始点,每隔4个计时点取一个计数点,使时间间隔为 T=0.1 s。5.用毫米刻度尺量出相邻两计数点之间的距离x1、x2、x3、xn。用逐差法计算加速度的值,最后求其平均值(或计算出各计数点对应的瞬时速度,作出v-t图像,求得小车运动的加速度)。,四、注意事项1.细绳尽可能与木板平行,以确保细绳对小车的拉力不变。2.开始释放小车时,小车应尽量靠近打点计时器。3.小车的加速度应适当大一些,以能在纸带长约50 cm的范围内清楚地取78个计数点为宜。4.要区别打点计时器打出的点
24、与人为选取的计数点(一般把打点计时器打出的点中每5个点取1个计数点),选取的计数点不少于6个。,五、数据处理1.分析物体的运动性质:测量相邻计数点间的距离,计算相邻计数点距离之差,看其是否为常数,从而确定物体的运动性质。,2.利用逐差法求解平均加速度a1=,a2=,a3=a=。,3.利用平均速度求瞬时速度:vn=。,4.利用速度-时间图像求加速度1)作出速度-时间图像,通过图线的斜率求解物体的加速度。2)剪下相邻计数点间的纸带,然后将纸带紧排在一起求解加速度。拓展:打点计时器系列实验中纸带的处理1.纸带的选取:一般实验应选取点迹清晰、无漏点且有足够多点的纸带。在“验证机械能守恒定律”实验中还要
25、求纸带包含第一、二两计时点,并且第一、二两计时点距离接近2.0 mm。2.根据纸带上点的密集程度选取计数点:打点计时器每打n个点取一个计数点,则相邻计数点间时间间隔为n个打点时间间隔。,3.测量计数点间距离:为了测量、计算方便和减小偶然误差,测量距离时不要分段测量,尽可能一次测量完毕,即测量计数起点到其他各计数点的距离。如图所示,则由图可得:s=s1,s=s2-s1,s=s3-s2,s=s4-s3,s=s5-s4,s=s6-s5。,4.判定物体运动的性质1)若s、s、s、s、s、s基本相等,则可判定物体在实验误差范围内做匀速直线运动。2)设s1=s-s,s2=s-s,s3=s-s,s4=s-s
26、,s5=s-s若s1、s2、s3、s4、s5基本相等,则可判定物体在实验误差范围内做匀变速直线运动。3)测定第n点的瞬时速度物体做匀变速直线运动时,在某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度,即测出第n点的相邻前、后两段相等时间T内的位移,由平均速度公式即可求得第n点的瞬时速度,如图中第4点的瞬时速度为:v4=。,4)测定做匀变速直线运动物体的加速度一般用逐差法求加速度。将如图所示的连续相等时间间隔T内的位移s、s、s、s、s、s分成三组,利用s=aT2可得:a1=、a2=、a3=,再算出a1、a2、a3的平均值,即:a=,就是所测做匀变速直线运动物体的加速度。,拓展二探究加速度与物体受力、
27、质量的关系,一、实验原理1.保持质量不变,探究加速度跟合力的关系。2.保持合力不变,探究加速度与质量的关系。,3.作出a-F图像和a-图像,确定其关系。,二、实验器材小车、砝码、小盘、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、交流电源、导线、纸带、天平、刻度尺。,三、实验步骤1.测量:用天平测量小盘和砝码的质量m和小车的质量m。2.安装:按照如图所示装置把实验器材安装好,只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即不给小车牵引力)。,3.平衡摩擦力:在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块,使小车能匀速下滑。,4.操作1)小盘通过细绳绕过定滑轮系于小车上,先接通电源后放开小车,断开电源,取下
28、纸带并编上号码。2)保持小车的质量m不变,改变小盘和砝码的质量m,重复步骤1)。3)在每条纸带上选取一段比较理想的部分,计算出小车运动的加速度a。4)描点作图,作a-F图像。5)保持小盘和砝码的质量m不变,改变小车质量m,重复步骤1)和3),作a-图像。,四、数据处理1.利用逐差法求a。2.以a为纵坐标,F为横坐标,根据各组数据描点,如果这些点在一条过原点的直线上,说明a与F成正比。,3.以a为纵坐标,为横坐标,描点、连线,如果该线为过原点的直线,就能判定a与m成反比。,五、注意事项1.平衡摩擦力:适当垫高木板的右端,使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车和纸带受到的阻力。在平衡摩擦力时,不
29、要把悬挂小盘的细绳系在小车上,让小车拉着穿过打点计时器的纸带匀速运动。只要在实验前平衡摩擦力一次即可。2.实验条件:mm。若使用拉力传感器,则无须满足mm。3.一先一后一按:改变拉力和小车质量后,每次开始时小车应尽量靠近打点计时器,并应先接通电源,后释放小车,且应在小车到达滑轮前按住小车。,六、误差分析1.因实验原理不完善引起的误差:本实验用小盘和砝码的总重力mg代替小车的拉力,而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力。2.摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差。,思考:利用如图所示装置探究加速度与力的关系,是否需要满足(M+m0)
30、m?是否需要平衡摩擦力?,剖析:本实验中通过力传感器可以测出绳子的拉力FT,进而可以得到小车受到的合力2FT,不用通过测量所悬挂重物的重力得到小车所受到的合力,故不需要满足(M+m0)m;由于2FT为小车所受到的合力,所以需要垫高木板的右侧,以平衡小车与木板间的摩擦力。,拓展三探究平抛运动的特点,一、实验原理1.探究平抛运动的竖直分运动是自由落体运动如图甲所示,a球做平抛运动,b球做自由落体运动,两运动同时进行,观察到两球同时落地,从而判断平抛运动竖直方向的分运动是自由落体运动。,2.探究平抛运动的水平分运动是匀速直线运动如图乙所示,在两个相同倾斜轨道上,1球和2球在相对于水平段的高度相同位置
31、同时由静止释放,1球离开水平段后做平抛运动,2球沿水平轨道做匀速直线运动,观察到1球能击中2球,从而判断平抛运动水平方向的分运动是匀速直线运动。,3.由平抛运动的轨迹计算平抛运动的初速度和某点的速度如图丙所示,将白纸和复写纸固定在竖直放置的平抛运动实验仪器上,在复写纸和白纸上描下抛出点和竖直方向,让小球每次从斜槽同一位置由静止释放,逐渐将水平放置的倾斜挡板N往下移动,小球每次落到挡板上后,就会挤压复写纸,在白纸上记录平抛运动过程的一些位置,将这些位置用平滑的曲线连起来,就得到了平抛运动的轨迹,如图丁所示。,若O点为平抛运动的抛出点,水平方向为匀速直线运动,竖直方向为自由落体运动,竖直方向:y=
32、gt2,水平方向:x=v0tv0=x,vA=若无法确定O点是否为抛出点,水平方向为匀速直线运动,竖直方向为匀加速直线运动,在x方向取两段相等的水平位移x1,则这两段的时间是相同的,都是t;而对应的竖直位移分别为y1、y2,如图戊所示,竖直方向:y2-y1=gt2,t=水平方向:v0=x1合速度:vB=竖直方向:vBy=,二、实验步骤1.将斜槽固定在实验桌上,使其末端伸出桌面,斜槽末端的切线水平,如图所示。,2.用图钉将坐标纸固定在木板的左上角,把木板调整到竖直位置,使板面与小钢球运动轨迹所在的平面平行且靠近。把小钢球放在槽口(斜槽末端)处,用铅笔记下小钢球在槽口时球心在坐标纸上的水平投影点O,
33、O点即坐标原点。利用重垂线画出过坐标原点的竖直线作为y轴,在水平方向建立x轴。,3.使小钢球从斜槽上某一位置由静止滚下,小钢球从斜槽末端飞出,先用眼睛粗略确定做平抛运动的小钢球在某一x值处的y值,然后让小钢球从斜槽上同一位置由静止滚下,移动笔尖在坐标纸上的位置,当小球恰好与笔尖正碰时,用铅笔在坐标纸上描出代表小钢球通过位置的点。重复几次实验,在坐标纸上描出一系列代表小钢球通过位置的点。4.取下坐标纸,将坐标纸上记下的一系列点用平滑曲线连接起来,即可得到小钢球做平抛运动的轨迹。,三、数据处理1.判断平抛运动的轨迹是不是抛物线1)原理:若平抛运动的轨迹是抛物线,则应以抛出点为坐标原点建立直角坐标系
34、,且轨迹上各点的坐标满足y=ax2的关系,且同一运动轨迹上a是一个特定的值。2)验证方法:方法一:代入法用刻度尺测量几个点的x、y坐标,分别代入y=ax2中求出常数a,判断a值在误差允许的范围内是否为一常数。方法二:图像法建立y-x2坐标系,根据所测量的各个点的x、y坐标值分别计算出对应y值的x2值,在y-x2坐标系中描点,连接各点看是否在一条直线上,并求出该直线的斜率即为a的值。,2.计算平抛运动的初速度1)平抛运动轨迹完整(即含有抛出点)在轨迹上任取一点,测出该点离原点的水平位移x及竖直位移y,就可求出初速度v0。因为x=v0t,y=gt2,所以v0=x。2)平抛运动轨迹残缺(即无抛出点)
35、如图所示,在轨迹上取三点A、B、C,使A、B间及B、C间的水平距离相等,由平抛运动的规律可知,A、B间与B、C间所用时间相等,设为t,则h=hBC-hAB=gt2,所以t=,初速度v0=x。,四、注意事项1.固定斜槽时,要保证斜槽末端的切线水平,保证小球的初速度沿水平方向。2.固定木板时,木板必须处在竖直平面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行,固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直。3.为保证小球每次从斜槽上的同一位置由静止释放,可在斜槽上某一位置固定一个挡板。4.要在斜槽上适当高度释放小球,使它以适当的水平初速度抛出,其轨迹由木板左上角到达右下角,这样可以减小测量误差。5.坐标原点不是槽口
36、的端点,应是小球出槽口时球心在木板上的投影点。6.计算小球的初速度时,选距抛出点稍远一些的点为宜,以便于测量和计算。7.实验步骤和实验原理中确定轨迹的方法是等效的。,五、误差分析1.斜槽末端没有调节成水平状态,导致初速度未沿水平方向。2.坐标原点不够精确。3.空气阻力使小球不是做真正的平抛运动。,六、拓展延伸,拓展四验证机械能守恒定律,一、实验目的验证机械能守恒定律。,二、实验原理(如图所示)通过实验,求出做自由落体运动重物的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量,若二者相等,说明机械能守恒,从而验证机械能守恒定律。,三、实验器材打点计时器、电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台(带铁夹)、
37、导线。四、实验步骤1.安装器材:将打点计时器固定在铁架台上,用导线将打点计时器与电源相连。2.打纸带用手竖直提起纸带,使重物停靠在打点计时器下方附近,先接通电源,再松开纸带,让重物自由下落,打点计时器就在纸带上打出一系列的点,取下纸带,换上新的纸带重打几条(35条)纸带。,3.选纸带:分两种情况说明1)若选第1点O到下落到某一点的过程,即用mgh=mv2来验证,应选点迹清晰,且1、2两点间距离小于或接近2 mm的纸带。2)用m-m=mgh验证时,纸带上打出的第1、2两点间的距离是否小于或接近2 mm就无关紧要了。,五、实验结论在误差允许的范围内,自由落体运动过程机械能守恒。,六、误差分析1.测
38、量误差:减小测量误差的方法,一是测下落距离时都从0点量起,一次将各打点对应下落高度测量完,二是多测几次取平均值。,2.系统误差:由于重物和纸带下落过程中要克服阻力做功,故动能的增加量Ek=m必定稍小于重力势能的减少量Ep=mghn,改进办法是调整安装的器材,尽可能地减小阻力。,七、注意事项1.打点计时器要竖直:安装打点计时器时要竖直架稳,使其两限位孔在同一竖直平面内,以减小摩擦阻力。2.重物应选用质量大、体积小的材料。,3.应先接通电源,等打点计时器正常工作后再松开纸带让重物下落。,4.测长度,算速度:某时刻的瞬时速度的计算应用vn=,不能用vn=或vn=gt来计算。,八、数据验证方案方案一:
39、利用起始点和第n点计算代入mghn和m,如果在实验误差允许的范围内,mghn和m相等,则验证了机械能守恒定律。方案二:任取两点计算,1.任取两点A、B,测出hAB,算出mghAB。,2.算出m-m的值。,3.在实验误差允许的范围内,若mghAB=m-m,则验证了机械能守恒定律。方案三:图像法从纸带上选取多个点,测量从第一点到其余各点的下落高度h,并计算各点速度的平方v2,然后以v2为纵轴,以h为横轴,根据实验数据作出v2-h图像。若在误差允许的范围内图像是一条过原点且斜率为g的直线,则验证了机械能守恒定律。,思考:测量从第一个点到其余下落各点的下落高度h,并计算对应的速度v,然后根据数据作出v
40、2-h图像,由图像如何求出加速度g?,剖析:由mgh=mv2可得,v2=gh,所以v2-h图像的斜率表示自由落体的加速度g。,拓展五验证动量守恒定律,实验方案方案一:利用气垫导轨完成一维碰撞实验(如图所示)1)测质量:用天平测出滑块质量。2)安装:正确安装好气垫导轨。3)实验:接通电源,利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前、后的速度(改变滑块的质量;改变滑块的初速度大小和方向)。4)验证:一维碰撞中的动量守恒。,方案二:利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验1)测质量:用天平测出两小球的质量m1、m2。2)安装:把两个等大小球用等长悬线悬挂起来。3)实验:一个小球静止,拉起另一个
41、小球,放下后它们相碰。4)测速度:可以测量小球被拉起的角度,从而算出碰撞前对应小球的速度,测量碰撞后小球摆起的角度,算出碰撞后对应小球的速度。5)改变条件:改变碰撞条件,重复实验。6)验证:一维碰撞中的动量守恒。方案三:在光滑木板上两小车完成一维碰撞实验(如图所示),1)测质量:用天平测出两小车的质量。2)安装:将打点计时器固定在光滑长木板的一端,把纸带穿过打点计时器,连在小车A的后面,在两小车的碰撞端分装上撞针和橡皮泥。3)实验:接通电源,让小车A运动,小车B静止,两车碰撞时撞针插入橡皮泥中,把两小车连接成整体运动。4)测速度:通过纸带上两计数点间的距离及时间,由v=算出速度。5)改变条件:
42、改变碰撞条件,重复实验。6)验证:一维碰撞中的动量守恒。方案四:利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律(如图所示),1)测质量:用天平测出两小球的质量,并选定质量大的小球为入射小球。2)安装:如图甲所示安装实验装置,调整固定斜槽使斜槽底端水平。3)铺纸:白纸在下,复写纸在上且在适当位置铺好,记下重垂线所指的位置O。,4)放球找点:不放被撞小球,每次让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下,重复10次,用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面,圆心P就是小球落点的平均位置。5)碰撞找点:把被撞小球放在斜槽末端,每次让入射小球从斜槽同一高度自由滚下,使它们发生碰撞,重复实验10次,用步骤4)的方法,标出碰后入射小球落点的平均位置M和被撞小球落点的平均位置N,如图乙所示。6)验证:连接O、N,测量线段OP、OM、ON的长度。将测量数据填入表中,最后代入m1OP=m1OM+m2ON,验证在误差允许的范围内此式是否成立。,拓展六测电阻的方法,一、欧姆表测电阻用欧姆表的欧姆挡粗测被测电阻的阻值。注意事项:1.测电阻时,要把选择开关置于欧姆挡。2.选择合适的倍率,使指针指在中值刻度附近。3.每次换挡后,必须重新进行欧姆调零。4.测电阻前,必须把待测电阻同其他电路断开。,二、伏安法测电阻电压表测出Rx两端电压,电流表测出流过Rx的电流,由R=得出电阻阻值。,1.电流表与电压表的读数,
