实验部分.doc
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1、第6课时研究匀变速直线运动考点(二)实验原理与操作例2某同学利用如图所示装置研究小车的匀变速直线运动。(1)实验中,必需的措施是_。A、细线必须与长木板平行B、先接通电源再释放小车C、小车的质量远大于钩码的质量D、平衡小车与长木板间的摩擦力(2)他实验时将打点计时器接到频率为50 Hz的交流电源上,得到一条纸带,打出的部分计数点如图所示(每相邻两个计数点间还有4个点,图中未画出)。s13.59 cm,s24.41 cm,s35.19 cm,s45.97 cm,s56.78 cm,s67.64 cm。则小车的加速度a_ m/s2(要求充分利用测量的数据),打点计时器在打B点时小车的速度vB_ m
2、/s。(结果均保留两位有效数字)考点(三)“图像法”处理实验数据例3实验中,如图甲所示为一次记录小车运动情况的纸带,图中A、B、C、D、E为相邻的计数点,相邻计数点间的时间间隔T0.1 s。(1)根据纸带可判定小车做_运动。 (2)根据纸带计算各点瞬时速度:vD_ m/s,vC_ m/s,vB_ m/s。在如图乙所示坐标中作出小车的v t图线,并根据图线求出纸带的加速度a_。(3)将图线延长与纵轴相交,交点的速度是_ m/s,此速度的物理意义是_。例4利用如图甲所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度。一斜面上安装有两个光电门,其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处,光电门甲的位置可移动。当一带有
3、遮光片的滑块自斜面上滑下时,与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至光电门乙所用的时间t。改变光电门甲的位置进行多次测量,每次都使滑块从同一点由静止开始下滑,并用米尺测量甲、乙之间的距离x,记下相应的t值。所得数据如下表所示。x/m0.5000.6000.7000.8000.9000.950t/ms292.9371.5452.3552.8673.8776.4/(ms1)1.711.621.551.451.341.22完成下列填空和作图:(1)若滑块所受摩擦力为一常量,滑块加速度的大小a、滑块经过光电门乙时的瞬时速度v、测量值x和t四个物理量之间所满足的关系式是_。(2)根据表中给
4、出的数据,在图乙给出的坐标纸上画出 t图线。(3)由所画出的 t图线,得出滑块加速度的大小为a_ m/s2(保留两位有效数字)。【练习测试题】4、某同学获得一竖直上抛小球的频闪照片图,已知频闪仪每隔0.05 s闪光一次,图中所标数据为实际距离。(当地重力加速度取9.8 m/s2,小球质量m0.2 kg,结果保留三位有效数字)(1)由频闪照片上的数据计算t4时刻小球的速度v4_ m/s;(2)小球上升的加速度大小约为a_ m/s2;(3)对(2)的数据进行分析,可得到的结论是_。5、某校研究性学习小组的同学用如图甲所示的滴水法测量小车在斜面上运动时的加速度。实验过程如下:在斜面上铺上白纸,用图钉
5、固定;把滴水计时器固定在小车的末端,在小车上固定一平衡物;调节滴水计时器的滴水速度,使其每0、2 s滴一滴(以滴水计时器内盛满水为准);在斜面顶端放置一浅盘,把小车放在斜面顶端,把调好的滴水计时器盛满水,使水滴能滴入浅盘内;然后撤去浅盘并同时放开小车,于是水滴在白纸上留下标志小车运动规律的点迹;小车到达斜面底端时立即将小车移开。图乙为实验得到的一条纸带,用刻度尺量出相邻点之间的距离是x011.40 cm,x122.15 cm,x232.91 cm,x343.65 cm,x454.41 cm,x565.15 cm。试问:(1)滴水计时器的原理与课本上介绍的_原理类似。(2)由纸带数据计算可得计数
6、点4所代表时刻的瞬时速度v4_ m/s,小车的加速度a_ m/s2。(结果均保留两位有效数字)6、某学生利用“研究匀变速直线运动”的实验装置来测量一个质量为m50 g 的重锤下落时的加速度值,该学生将重锤固定在纸带下端,让纸带穿过打点计时器,实验装置如图甲所示。(1)以下是该同学正确的实验操作和计算过程,请填写其中的空白部分:实验操作:_,释放纸带,让重锤自由落下,_。取下纸带,取其中的一段标出计数点如图乙所示,测出相邻计数点间的距离分别为s12.60 cm,s24.14 cm,s35.69 cm,s47.22 cm,s58.75 cm,s610.29 cm,已知打点计时器的打点间隔T0.02
7、 s,则重锤运动的加速度计算表达式为a_,代入数据,可得加速度a_ m/s2(计算结果保留三位有效数字)。(2)该同学从实验结果发现,重锤下落时的加速度比实际的重力加速度小,为了有效地缩小这个实验测得的加速度与实际的重力加速度之差,请你提出一个有效的改进方法:_。 7、用如图所示实验装置可以测量重力加速度,经正确操作后得到一条纸带,在纸带上选择0、1、2、3、4、5、6七个测量点,相邻两测量点的时间间隔为0、04 s,测量出后面各测量点到0测量点的距离d,记入下表中,对这些数据进行处理后便可测得重力加速度值。测量点0123456d/cm01.204.168.6014.5021.9030.85时
8、间t/s00.040.080.120.160.200.24/(ms1)00.300.520.720.911.101.29(1)甲同学的处理方法是:计算出1、5两点对应的速度v1、v5,然后由g算得g值,则其中v5_m/s(结果保留三位有效数字)。(2)乙同学的处理方法是:计算出的值(已记入表中),作出 t图像,由图像算得g值。请你按以下要求完成乙同学的处理过程。在提供的坐标纸上作出规范的 t图像。在图像上用符号“”标出你用于计算g值所选择的点。根据图像求得g_m/s2(结果保留三位有效数字)。(3)实验测得的g值,你认为应选_(填“甲的值”或“乙的值”或“都可以”)。第12课时 探究弹力和弹簧
9、伸长的关系(实验提能课)一、实验目的1探究弹力和弹簧伸长量的关系。2学会利用图像法处理实验数据,探究物理规律。二、实验原理1如图所示,弹簧在下端悬挂钩码时会伸长,平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等。2用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量x,建立直角坐标系,以纵坐标表示弹力大小F,以横坐标表示弹簧的伸长量x,在坐标系中描出实验所测得的各组(x,F)对应的点,用平滑的曲线连接起来,根据实验所得的图线,就可探知弹力大小与弹簧伸长量间的关系。三、实验器材铁架台、毫米刻度尺、弹簧、钩码(若干)、三角板、铅笔、重垂线、坐标纸等。四、实验步骤1根据实验原理图,将铁架台放在桌面上(固定好),将弹
10、簧的一端固定于铁架台的横梁上,在靠近弹簧处将刻度尺(最小分度为1 mm)固定于铁架台上,并用重垂线检查刻度尺是否竖直。2记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度l0,即弹簧的原长。3在弹簧下端挂上钩码,待钩码静止时测出弹簧的长度l,求出弹簧的伸长x和所受的外力F(等于所挂钩码的重力)。4改变所挂钩码的数量,重复上述实验,要尽量多测几组数据,将所测数据填写在表格中。记录表:弹簧原长l0_cm。次数内容123456拉力F/N弹簧总长/cm弹簧伸长/cm五、数据处理1以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标,以弹簧的伸长量x为横坐标,用描点法作图,连接各点得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线。2以弹簧的伸
11、长量为自变量,写出图线所代表的函数表达式,并解释函数表达式中常数的物理意义。六、误差分析1系统误差钩码标值不准确和弹簧自身重力的影响造成系统误差。2偶然误差(1)弹簧长度的测量造成偶然误差,为了减小这种误差,要尽量多测几组数据。(2)作图时的不规范造成偶然误差,为了减小这种误差,画图时要用细铅笔作图,所描各点尽量均匀分布在直线的两侧。七、注意事项1所挂钩码不要过重,以免弹簧被过分拉伸,超出它的弹性限度,要注意观察,适可而止。2每次所挂钩码的质量差适当大一些,从而使坐标点的间距尽可能大,这样作出的图线准确度更高一些。3测弹簧长度时,一定要在弹簧竖直悬挂且处于稳定状态时测量,以免增大误差。4描点画
12、线时,所描的点不一定都落在一条直线上,但应注意一定要使各点均匀分布在直线的两侧。5记录实验数据时要注意弹力、弹簧的原长l0、总长l及弹簧伸长量的对应关系及单位。6坐标轴的标度要适中。考点(一)实验原理与操作例1如图甲所示,用铁架台、弹簧和多个质量均为m的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系。(1)为完成实验,还需要的实验器材有:_。(2)实验中需要测量的物理量有:_。(3)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的Fx图线,由此可求出弹簧的劲度系数为_ N/m。图线不过原点是由于_。(4)为完成该实验,设计实验步骤如下:A以弹簧伸长量为横坐标,以弹力为纵坐标,描出各组(x,F)对应的点,并用平
13、滑的曲线连接起来;B记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度l0;C将铁架台固定于桌子上,并将弹簧的一端系于横梁上,在弹簧附近竖直固定一把刻度尺;D依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个、钩码,并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度,并记录在表格内,然后取下钩码;E以弹簧伸长量为自变量,写出弹力与伸长量的关系式。首先尝试写成一次函数,如果不行,则考虑二次函数;F解释函数表达式中常数的物理意义;G整理仪器。请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来:_。 实验过程需要哪些实验器材,是由实验原理和实验操作决定的,因此,理解并掌握实验原理,弄清楚实验步骤,是选择实验器材的关键。考点(二)数据处理与误差
14、分析例2某实验小组在探究弹力与弹簧伸长量的关系时,先把弹簧平放在桌面上,用刻度尺测出弹簧的原长L04.6 cm,再把弹簧竖直悬挂起来,在下端挂钩码,每增加一个钩码均记下对应的弹簧长度x,数据记录如下表所示。钩码个数12345弹力F/N1.02.03.04.05.0弹簧长度x/cm7.09.011.013.015.0(1)根据表中数据在图中作出Fx图线。(2)由此图线可得,该弹簧劲度系数k_N/m。(3)图线与x轴的交点坐标大于L0的原因是_。在Fx图像中,若x表示弹簧的长度,则图线不过坐标原点,图线与横轴的交点坐标表示弹簧的原长,图线的斜率仍表示弹簧的劲度系数。实验原理的创新将弹簧水平放置或穿
15、过一根水平光滑的直杆,在水平方向做实验。消除了弹簧自重的影响。实验器材的改进将弹簧水平放置,且一端固定在传感器上,传感器与电脑相连,对弹簧施加变化的作用力(拉力或推力)时,电脑上得到弹簧弹力和弹簧形变量的关系图像,分析图像得出结论。例3某同学利用弹簧测力计、小车、砝码、钩码、木块和带有定滑轮的长木板等器材探究滑动摩擦力Ff与正压力FN之间的关系,实验装置如图所示。该同学主要的实验步骤如下:a将一端带有定滑轮的长木板放在水平桌面上,在细绳一端挂适量的钩码,使其能够带动小车向右运动b多次改变木块上砝码的个数,并记录多组数据c进行数据处理,得出实验结论请回答下列问题:(1)实验中应测量木块和木块上砝
16、码的总重力,并记录_。(2)若用图像法处理实验数据,以滑动摩擦力Ff为横轴,正压力FN为纵轴,建立直角坐标系,通过描点,得到一条倾斜的直线,该直线的斜率所表示的物理意义(可用文字描述)为_。(3)通过实验得出的结论是_。(1)与动摩擦因数有关的创新型实验是高考命题的一大热点。(2)解答创新型的实验题目时,应把相应常规实验和已学知识结合起来灵活分析(如本题就是“探究弹力和弹簧伸长的关系”综合了牛顿第三定律、滑动摩擦力公式FfFN等)。创新演练(多选)如图甲所示,一弹簧一端固定在传感器上,传感器与电脑相连。当对弹簧施加变化的作用力(拉力或压力)时,在电脑上得到了弹簧形变量与弹簧产生的弹力的关系图像
17、,如图乙所示。则下列判断正确的是( )A弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比B弹力增加量与对应的弹簧长度的形变量成正比C该弹簧的劲度系数是200 N/mD该弹簧受到反向压力时,劲度系数不变【练习测试题】1.一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验中,使用两条不同的轻质弹簧a和b,得到弹力F与弹簧长度l的图像如图所示。下列表述正确的是( )Aa的原长比b的长Ba的劲度系数比b的大Ca的劲度系数比b的小D测得的弹力与弹簧的长度成正比2(多选)在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验中,以下说法正确的是( )A弹簧被拉伸时,不能超出它的弹性限度B用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力,应保证弹簧位于竖直
18、位置且处于平衡状态C用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量D用几个不同的弹簧,分别测出几组拉力与伸长量,得出拉力与伸长量之比相等3某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验,他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长,用直尺测出弹簧的原长L0,再把弹簧竖直悬挂起来,挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L,把LL0作为弹簧的伸长量x,这样操作,由于弹簧自身重力的影响,最后画出的图线可能是下列选项中的( )4某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时,安装好实验装置,让刻度尺零刻度与弹簧上端平齐,在弹簧下端挂1个钩码,静止时弹簧长度为l1,如图1所示,图2是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺(最小分度是1毫米)上位
19、置的放大图,示数l1_cm。在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个相同钩码,静止时弹簧长度分别是l2、l3、l4、l5。已知每个钩码质量是50 g,挂2个钩码时,弹簧弹力F2_N(当地重力加速度g9.8 m/s2)。要得到弹簧伸长量x,还需要测量的是_。作出Fx曲线,得到弹力与弹簧伸长量的关系。5某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验。(1)图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度,其示数为7.73 cm;图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度,此时弹簧的伸长量l为_ cm;(2)本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力,关于此操作,下列选项中规范的做法是_;(填选项前
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