高中物理必修1必修2实验汇总.doc

高一物理实验专题第一讲 实验 研究匀变速直线运动一、打点计时器 1电磁打点计时器使用交流电压为4V6V的电源，当电源涉率是50Hz时，它每隔0.02s 打一个点 2电火花计时器是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示出点迹的计时仪器，使用220V交流电压，当电源频率为50Hz时，它也是每隔0.02s 打一个点二、纸带的数据记录 1取点的原则：从打下的纸带中选取点迹清晰的纸带，舍掉开始比较密集的点迹，以便于测量位置取一个计数点A，然后每5个点(或者说每隔4个点)如图所示，取一个计数点B、C、D.这样每两个计数点间的时间间隔为T0.1s，计算比较方便2从纸带读取长度的方法：利用毫米刻度尺测出各点到A点的距离，算出相邻计数点间的距离s1、s2、s3、s4、s5、s6.由于毫米刻度尺的最小刻度是mm，读数时必须估读到mm的下一位 三、实验原理 1利用纸带判断物体是否做匀变速直线运动的方法 设s1、s2、s3为纸带上相邻两个计数点之间的距离，若ss2s1s3s2s4s3常数，即连续相等的时间间隔内的位移之差为恒量，则与纸带相连的物体做匀变速直线运动 2由纸带求物体运动加速度的方法 (1)逐差法：根据s4s1s5s2s6s33aT2，求a1、a2、a3，再算出a1、a2、a3的平均值即为我们所求的匀变速直线运动物体的加速度设T为相邻两计数点之间的时间间隔，则a1，a2，a3加速度的平均值为a“逐差法”求加速度的目的是尽可能多地使用我们测量的数据s1、s2、s3，以减小偶然误差(2)用vt图象求加速度：根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度即vn，求出打各个计数点时纸带的瞬时速度，再作出vt图象，图线的斜率即为做匀变速直线运动物体的加速度四、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、复写纸五、实验步骤1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，如图所示2把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，并在绳的另一端挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器(纸带要放在复写纸下面)，并把纸带的一端固定在小车的后面3把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点取下纸带，换上新纸带，重复实验三次4从三条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开头一些较密集的点，在后边便于测量的地方找一个开始点，为了测量方便和减少误差，通常不用每打一次点的时间作为时间的单位，而用每打五次点的时间作为时间的单位，就是T0.02s50.1s ，在选好的开始点下标明A，依次标为B、C、D、E(这些点叫做计数点)5一般要测出六段位移s1、s2、s3、s4、s5、s6.6根据测量结果，利用“实验原理”中给出的公式算出加速度a1、a2、a3的值，(注意T0.1s)求出a1、a2、a3的平均值，就是小车做匀变速直线运动的加速度六、注意事项1要在钩码落地处放置软垫或砂箱，防止撞坏钩码2要在小车到达滑轮前用手按住它或放置泡沫塑料挡板，防止车掉在地上或撞坏滑轮3开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器4应该先接通电源，待打点计时器工作稳定后，再释放小车5小车另一端所挂的钩码个数要适当，避免加速度过大而使纸带上打的点太少，或者加速度太小，使各段位移无多大区别6选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰适当舍弃点子密集部分，适当选取计数点(计数点和计时点有区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少秒七、误差分析 本实验中误差来源于s和T.由于电源频率很稳定，所以打点时间T的误差可忽略不计在用毫米刻度尺测量s时，要求眼睛正对刻度尺1、在“研究匀变速直线运动”的实验中，打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz，记录小车运动的纸带如图所示，在纸带上选择6个计数点A、B、C、D、E、F，相邻两计数点之间还有四个点未画出，各点到A点的距离依次是2.0 cm、5.0 cm、9.0 cm、14.0 cm、20.0 cm。（1）根据学过的知识可以求出小车在B点的速度为vB_ m/s，CE间的平均速度为_ m/s。（2）以打B点时为计时起点，建立vt坐标系如图所示，请在图中作出小车运动的速度与时间的关系图线。（3）根据图中作出的图线可得小车运动的加速度为_ m/s2。2、一个质点正在做匀加速直线运动，现用固定的照相机对该质点进行闪光照相，闪光时间间隔为1 s。分析照片得到的数据，发现质点在第1次、第2次闪光的时间间隔内移动了2 m，在第3次、第4次闪光的时间间隔内移动了8 m，由此可求得（ ）A第1次闪光时质点的速度 B质点运动的加速度C从第2次闪光到第3次闪光这段时间内质点的位移 D质点运动的初速度第二讲 实验 验证平行四边形法则1实验目的 验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则2实验原理 等效法：使一个力F的作用效果和两个力F1、F2的作用相同，都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到某点，所以一个力F就是这两个力F1和F2的合力，作出力F的图示，如图所示 平行四边形法：根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F的图示 验证：比较F和F的大小和方向是否相同，若有误差允许的范围内相同，则验证了力的平行四边形定则3实验器材 方木板、白纸，弹簧测力计(两只)，橡皮条，细绳套(两个)，三角板，刻度尺，图钉(几个) 4实验步骤 用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上 用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条与绳的结点伸长到某一位置O，如图所示，记录两弹簧测力计的读数，用铅笔描下 O 点的位置及此时两细绳的方向 用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线 ，此对角线即为合力F的图示只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧测力计的读数和细绳的方向，用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出这只弹簧测力计的拉力F的图示 比较力F与平行四边形定则求出的合力F在大小和方向上是否相同 改变两个力F1和F2的大小和夹角，再重复实验两次5实验注意事项 在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同 用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，其夹角不宜太小，也不宜太大，以60100之间为宜 读数时应注意使弹簧测力计与木板平行，并使细绳与弹簧测力计的轴线在同一条直线上，避免弹簧与测力计外套、弹簧测力计的限位卡之间有摩擦读数时眼睛要正视弹簧测力计刻度，在合力不超出量程及橡皮条在弹性限度内的前提下，测量数据尽量大一些细绳应适当长一些，便于确定力的方向不要直接沿细绳方向画直线，应在细绳两端画两个射影点取掉细绳后，连直线确定力的方向 以调零后的弹簧测力计的两挂钩互钩后对拉，读数相同为宜 在同一次实验中，画力的图示选定的标度要相同，并且要恰当选定标度，使力的图示稍大一些6实验误差分析 读数误差减小读数误差的方法：弹簧测力计数据在允许的情况下，尽量大一些读数时眼睛一定要正视刻度尺，要按有效数字正确读数和记录 作图误差减少作图误差的方法：作图时两力的对边一定要平行两个分力F1、F2间的夹角越大，用平行四边形作出的合力F的误差F就越大，所以实验中不要把F1、F2间的夹角取得太大9、在“探究力的平行四边形定则”的实验中：（1）其中的两个实验步骤分别是：A在水平放置的方木板上固定一张白纸，用图钉把橡皮条的一端固定在方木板上，另一端拴上两个绳套，通过细绳同时用两个弹簧测力计（弹簧测力计与方木板平面平行）互成角度地拉橡皮条，使它与细绳的结点到达某一位置O点，在白纸上用铅笔记下O点的位置和读出两个弹簧测力计的示数F1和F2。B只用一只弹簧测力计，通过细绳拉橡皮条，使它的伸长量与两个弹簧测力计拉时相同，读出此时弹簧测力计的示数F和记下细绳的方向。请指出以上步骤中的错误或疏漏：A中是_；B中是_。（2）在某次实验中，两个弹簧测力计的拉力F1、F2已在图中画出，图中的方格每边长度表示2 N，O点是橡皮条的结点，请用两个直角三角板严格作出合力F的图示，并求出合力的大小为_ N。第三讲 验证牛顿第二定律1实验目的、原理图3141实验目的：验证牛顿第二定律，即物体的质量一定时，加速度与作用力成正比；作用力一定时，加速度与质量成反比实验原理：利用砂及砂桶通过细线牵引小车做加速运动的方法，采用控制变量法研究上述两组关系如图3-14-1所示，通过适当的调节，使小车所受的阻力忽略，当M和m做加速运动时，可以得到 当Mm时，可近似认为小车所受的拉力T等于mg 本实验第一部分保持小车的质量不变，改变m的大小，测出相应的a，验证a与F的关系；第二部分保持m不变，改变M的大小，测出小车运动的加速度a，验证a与M的关系 2实验器材 打点计时器，纸带及复写纸，小车，一端附有滑轮的长木板，小桶，细绳，砂，低压交流电源，两根导线，天平，刻度尺，砝码 3实验步骤及器材调整图3142 (1)用天平测出小车和小桶的质量M和m，把数值记录下来 (2)按图3-14-2所示把实验器材安装好 (3)平衡摩擦力：在长木板的不带滑轮的一端下面垫上一块薄木板，反复移动其位置，直至不挂砂桶的小车刚好在斜面上保持匀速运动为止 (4)将砂桶通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，使小车运动，用纸带记录小车的运动情况，取下纸带，并在纸带上标上号码 (5)保持小车的质量不变，改变砂桶中的砂量重复步骤(4)，每次记录必须在相应的纸带上做上标记，列表格将记录的数据填写在表内 (6)建立坐标系，用纵坐标表示加速度，横坐标表示力，在坐标系上描点，画出相应的图线以验证a与F的关系 (7)保持砂及小桶的质量不变，改变小车的质量(在小车上增减砝码)，重复上述步骤(5)、(6)验证a与M的关系 4注意事项 (1)在本实验中，必须平衡摩擦力，方法是将长木板的一端垫起，而垫起的位置要恰当在位置确定以后，不能再更换倾角 (2)改变m和M的大小时，每次小车开始释放时应尽量靠近打点计时器，而且先通电再放小车 (3)每次利用纸带确定a时，应求解其平均加速度 5数据处理及误差分析 (1)该实验原理中T=，可见要在每次实验中均要求Mm，只有这样，才能使牵引小车的牵引力近似等于砂及砂桶的重力 (2)在平衡摩擦力时，垫起的物体的位置要适当，长木板形成的倾角既不能太大也不能太小，同时每次改变M时，不再重复平衡摩擦力 (3)在验证a与M的关系时，作图时应将横轴用lM表示，这样才能使图象更直观 12、在做“探究加速度与力、质量的关系”实验时：（1）甲、乙两同学用同一装置做探究实验，画出了各自如图所示的aF的图像，从图像可知两个同学做实验时 的取值不同，其中 同学的取值较大。（2）在探究a与m的关系时，当增加小车的质量时，为了使小车所受外力F一定，必须 。（3）在m一定时，测得a与F的有关数据如下表：a/m/s21.984.068.12F/N1.002.003.004.00请你根据下列纸带以及提供的数据补充上表中的空格，该数值应为 m/s2，其中s13. 67 cm，s29. 61 cm，s315. 69 cm，s421.75 cm，s5= 27. 78 cm，s6= 33. 74 cm。图中从A点开始每打五个点取一个计数点。从表中数据可知，实验的结论是： 。第四讲 实验 研究平抛运动一、实验原理平抛物体的运动可以看作是两个分运动的合运动：一个是水平方向的匀速直线 运动，另一个是竖直方向的自由落体运动使小球做平抛运动，利用描迹法描出小球的运动轨迹，即小球做平抛运动的曲线，建立坐标系，测出曲线上的某一点的坐标x和y，根据重力加速度g的数值，利用公式ygt2/2，求出小球的飞行时间t，再利用公式xv0t，求出小球的水平分速度，即为小球做平抛运动的初速度v0 二、实验器材 斜槽，竖直固定在铁架台上的木板，铅笔，白纸，图钉，小球，刻度尺，重垂线三、实验步骤 1安装调整斜槽：用图钉把白纸钉在竖直板上，在木板的左上角固定斜槽，可用平衡法调整斜槽，即将小球轻放在斜槽平直部分的末端处，能使小球在平直轨道上的 任意位置静止，就表明斜槽末端的水平已调好2调整木板：用悬挂在槽口的重垂线把木板调整到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直面平行然后把重垂线方向记录到钉在木板上的白纸上，固定木板，使在重复实验的过程中，木板与斜槽的相对位置保持不变 3确定坐标原点O：把小球放在槽口处，用铅笔记下球在槽口时球心在木板上的水平投影点O，O点即为坐标原点4描绘运动轨迹：让小球从斜槽上一个确定的位置自由下滑，用眼睛粗略地确定做平抛运动的小球在某一x值处(如x1cm)的y值，再用铅笔较准确地确定小球通过的位置，并在坐标纸上记下这一点用同样的方法，找出小球平抛轨迹上的一系列位置用平滑的曲线把所记下的小球通过的位置连接起来就得出小球做平抛运动的轨迹5测量记录数据：以O点为原点画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴，并在曲线上选取A、B、C、D、E、F六个不同的点，用刻度尺和三角板测出它们的坐标x和y，记录在设计的表格内6计算初速度：用公式xv0t 和 ygt2 计算出小球的初速度v0，最后计算出v0的平均值，并将有关数据记入表格内四、实验注意事项1实验中必须保持通过斜槽末端点的切线水平，木板必须处在竖直面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行，并使小球的运动靠近图板但不接触2小球必须每次从斜槽上同一位置由静止滚下，即在斜槽上固定一个挡板，每次都从挡板位置释放小球3坐标原点(小球做平抛运动的起点)不是槽口的端点，应是小球在槽口时，球心在木板上的水平投影点4要在斜槽上适当的高度释放小球，使它以适当的水平初速度抛出，其轨迹由图板左上角到达右下角；要在平抛轨迹上选取距O点远一些的点来计算小球的初速度，这样可以减小测量误差五、实验误差分析 1安装斜槽时，其末端不水平2小球做平抛运动受空气阻力影响，宜用密度大的金属小球3小球每次滚下的初位置不尽相同4建立坐标系时，可能误将斜槽末端端口作为坐标原点17、某同学设计了一个研究平抛运动的实验装置，如图。在水平桌面上放置一个斜面，让钢球从斜面上由静止滚下，钢球滚过桌边后便做平抛运动。在钢球抛出后经过的地方放置一块水平木板，木板由支架固定成水平，木板所在高度可通过竖直标尺读出，木板可以上下自由调节。在木板上固定一张白纸。该同学在完成装置安装后进行了如下步骤的实验：A实验前在白纸上画一条直线，并在线上标出a、b、c三点，且abbc，如图。量出ab长度L=20.00cm。 B让钢球从斜面上的某一位置由静止滚下，调节木板高度，使得钢球正好击中a点，记下此时木板离桌面的高度h170.00cm。C让钢球从斜面上的同一位置由静止滚下，调节木板高度，使得钢球正好击中b点，记下此时木板离桌面的高度h280.00（cm）。D让钢球从斜面上的同一位置由静止滚下，调节木板高度，使得钢球正好击中c点，记下此时木板离桌面的高度h3100.00cm。则该同学由上述测量结果即可粗测出钢球的平抛初速度大小vo= m/s，钢球击中b点时其竖直分速度大小为vby= m/s。已知钢球的重力加速度为g=10m/s2，空气阻力不计。第六讲 实验 验证机械能守恒定律一、实验原理当物体自由下落时，只有重力做功，物体的重力势能和动能互相转化，机械能守恒若某一时刻物体下落的瞬时速度为v，下落高度为h，借助打点计时器，测出重物某时刻的下落高度h和该时刻的瞬时速度v，算出mgh和mv2/2，若mghmv2/2，即可验证机械能守恒测定第n点的瞬时速度的方法是：如图所示，测出第n点的相邻前、后两段相等时间T内下落的距离sn和sn1，由公式vn(snsn1)/(2T)，或vn(dn1dn1)/(2T)，求出打第n个点时纸带的瞬时速度二、实验器材 铁架台(带铁夹)，打点计时器(带复写纸)，学生电源，导线，带铁夹的重锤，纸带，毫米刻度尺三、实验步骤 1安装置：按如图所示装置把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时器与学生电源连接好把纸带的一端在重锤上用夹子固定好，另一端穿过计时器限位孔，用手竖直提起纸带使重锤停靠在打点计时器附近 2打纸带：接通电源，松开纸带，让重锤自由下落，重复几次，得到35条打好点的纸带 3选纸带：在打好点的纸带中挑选点迹清晰的一条纸带 4数据处理：在纸带起始点标上0，以后各依次标上1,2,3，用刻度尺测出对应下落高度d1、d2、d3.应用公式vn(dn1dn1)/(2T)计算各点对应的瞬时速度v1、v2、v3.5验证：法一：利用起始点和第n点计算，计算各点对应的势能减少量mghn和动能的增加量mvn2/2，分别进行比较法二：任取纸带上两点由mgh和mv22mv12进行比较四、数据处理1在起始点标上0，在以后各点依次标上1、2、3用刻度尺测出对应下落高度h1、h2、h32利用公式vn计算出点1、点2、点3的瞬时速度v1、v2、v33验证 方法一：利用起始点和第n点计算代入ghn和vn2，如果在实验误差允许的条件下ghnvn2，则机械能守恒定律是正确的方法二：任取两点计算(1)任取两点A、B测出hAB，算出ghAB.(2)算出vB2vA2的值(3)若在实验误差允许的条件下ghABvB2vA2