2011届高中物理二轮复习第19讲专题9B力学实验(例4--例7).ppt

物理物理（广东） 专题九 物理实验 例4：启明同学设计了一个探究加速度与物体所受 合力F及质量m的关系实验如图917 为实验装置简 图，A为小车，B为打点计时器，C为砝码，D为一 端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小 车拉力F等于砝码总重量，小车运动加速度a可用纸 带上点求得： 图917 (1)图918 为某次实验得到的纸带(交流电的频率为 50Hz)，试由图中数据求出小车加速度值(写出计算 过程)； 图918 (2)保持砝码质量不变，改变小车质量m，分别得 到小车加速度a与质量m及对应的1/m数据如下表： 次数12345678 小车加速度 a(ms2) 1.901.721.49 1.251.00 0.75 0.500.30 小车质量m (kg) 0.250.290.33 0.400.50 0.71 1.001.67 (kg1)4.003.503.00 2.502.00 1.40 1.000.60 根据上表数据，为直观反映F不变时a与m的关 系，请在方格坐标纸中选择恰当物理量建立坐标 系，并作出图线 从图线中得到F不变时小车加速度a与质量之间定 量关系式是_ (2)根据表中所提供的实验数据，所作的图象如下 图所示为求直线的斜率，可在直线上找两个距 离较远的点，如点(1.00,0.50)和点(3.00,1.50)，求 得直线的斜率为：k=(1.500.50)/(3.001.00)=1/2. 点评：观察描出的各数据点，可以看出各点大体 在一条直线上，由于误差的存在，不可将各数据 点直接连起来，使这些点尽可能地对称分布在直 线的两侧，这样可以减小实验误差，且离直线较 远的点误差较大，这些误差数据可以直接舍去， 然后作出实验结果图 5探究动能定理 采用如图919 所示装置，让小车在橡皮筋作用 下弹出，使小车获得速度后沿木板匀速滑行，当 用一条橡皮筋弹出时对小车做的功为W，则用2条 、3条完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、 第3次实验，每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放 图919 时，实验中橡皮筋所做的功分别为2W,3W小 车获得的速度根据打点计时器打出的纸带得到 当得出若干组功和速度的数据后，以橡皮筋 对小车做的功为纵坐标，分别以小车获得的速 度 v、v2、 为横坐标，以第一次实验时的功W 为单位，用描点法分别作出Wv、Wv2、 W 曲线，分析曲线，得出橡皮筋对小车做的 功与小车获得速度的定量关系 例5：某实验小组采用图9110 所示的装置探究“动 能定理”图9110 中小车中可放置砝码实验中， 小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面打点 计时器工作频率为50Hz. (1)实验的部分步骤如下： 在小车中放入砝码，把纸带穿过打点计时器，连 在小车后端，用细线连接小车和钩码； 将小车停在打点计时器附近，_,_ 小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一系列点 ，_. 改变钩码或小车中砝码的数量，更换纸带，重复 的操作 (2)图9111 是钩码质量为0.03kg，砝码质量为0.02kg 时得到的一条纸带，在纸带上选择起始点O及A、B 、C、D和E五个计数点，可获得各计数点到O的距 离s 及对应时刻小车的瞬时速度v，请将C点的测量结 果填在表1中的相应位置 测量点s/cmv/(ms1) O0.000.35 A1.510.40 B3.200.45 C D7.150.54 E9.410.60 图9111 表1 纸带的测量结果 (3)在小车的运动过程中，对于钩码、砝码和小车 组成的系统，_做正功，_ 做负功 (4)实验小组根据实验数据 绘出了图9112 中的图线 (其中v2=v2v02)根据图 线可获得的结论是 _. 图9112 答案： (1)先接通电源，再释放小车；断开电源， 取出纸带 (2)5.08 0.50 (3)钩码的重力 木板对小车的摩擦力 (4)系统某计数点相对O点的速度的平方差跟各点到O 点的距离成正比 小车质量 【点评】“探究动能定理”是考试说明中规定 必考部分实验中两个带有“探究”标志的实验之一， 而实验与探究又是新课标理念下对实验考查的特色 内容之一，因此，同学们必须注意相关实验题目的 训练，要在理解实验的基础上解决相关的问题 6验证机械能守恒定律实验 实验装置如图9113 所示在自 由落体运动中只有重力做功时，物 体的重力势能和动能可以互相转化 ，但总的机械能守恒利用打点计 时器在纸带上记录下物体自由下落 的高度h及计算出瞬时速度v，从而 验证物体在自由下落过程中重力势 能的减少量 图9113 例6：在“验证机械能守恒定律”的实验中，所用电源 的频率为50Hz，某同学选择了一条理想的纸带，用 刻度尺测量各计数点对应刻度尺上的读数如图9114 所示，(O点是打点计时器打出的第一个点，A、B、C 、D、E分别是每打两个点取出的计数点) 根据纸带要求计算： (1)若重锤的质量为m，则重锤从开始下落到打B点时 ，减少的重力势能是_J； 图9114 (2)重锤下落到打B点时增加的动能是_J； (3)从(1)、(2)数据可得出的结论是 _ _； 产生误差的主要原因是 _ _ (3)可以得出在实验误差允许范围内重锤重力势能的减 少等于其动能的增加，机械能守恒重锤减少的重力 势能略大于其增加的动能的原因是：重锤在下落时要 受到阻力的作用(打点计时器对纸带的摩擦阻力，空气 阻力等)，重锤克服阻力做功要损失一部分机械能 【点评】本实验的误差来源主要是空气阻力和摩擦阻 力对纸带和物体做功，使重力势能的减少量大于动能 的增加量为尽量减少误差，除了实验操作正确、仪 器选取合理外，在计算重力势能减少量时，重力加速 度g一定不要取10m/s2，没有特殊说明要取9.8m/s2. 7验证动量守恒定律实验 用如图9115 甲所示的 装置，让小球m1从斜槽上 某一位置滚下，与放在斜 槽末端的静止的小球m2发 生正碰，根据动量守恒定 律应有： m1v1=m1v1+m2v2 图9115 由平抛运动知识可知，只 要小球做平抛运动的高度相同 ，运动的时间就相同，若直接 用飞行时间作时间单位，小球 的水平速度在数值上就等于小 球飞出的水平距离，只要能满 足m1OP=m1OM+m2ON，就能 验证动量守恒定律上式中 OP、OM和ON的意义如图乙 所示 图9115 例7：某同学用图9116( 甲)所示装置通过半径相同的A、 B两球的碰撞来验证动量守恒定律图中PQ是斜槽， QR为水平槽，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G 无初速滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕 迹，重复上述操作10次，得到10个落点痕迹，再把B球 放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G无 初速滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下 各自的落点痕迹，重复这种操作10次，图(甲)中O点是 水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点B球落点痕迹 如图(乙)所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O 所在的平面，米尺的零点与O点对齐 (1)碰撞后B球的水平射程应取为_cm. (2)在下列选项中，哪些是本次实验必须进行的测量( ) A.水平槽上未放B球时,测量A球落点位置到O点的距离 B.A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离 C.测量A球或B球直径 D.测量G点相对于水平槽面的高度 图9116 解析:(1)图(乙)中画出了B球的10个落点位置，实验中 应取平均位置，方法是：用最小的圆将所有点圈在里 面，圆心位置即为落点平均位置，找准平均位置，读 数时应在刻度尺的最小刻度后面再估读一位 (2)本实验的装置把被碰小球放在靠近槽末端的地 方，使得被碰小球B与入射小球A都从O点开始做平抛 运动，且两球平抛时间相同，以平抛时间为时间单位 ，则平抛的水平距离在数值上等于平抛初速度，设A 未碰B时平抛的水平位移为sA，A