实验一 达西定律验证实验
1 实验目的和要求
（1）测定均质沙柱的渗透系数K 值；
（2）测定通过沙柱的渗流量与水头损失的关系，验证渗流的达西定律。
2 实验原理
液体在孔隙介质中流动时，由于粘滞性作用将会产生能量损失。达西（Henry Darcy ）在1852-1855年间通过实验，总结得出渗流能 量损失与渗流速度成一次方的线性规律，后人称为达西定律。
由于渗流速度很小，故速度水头可以忽略不计。因此总水头H 可用测压水头h 来表示，水头损失w h 可用测压水头差来表示，即
，
于是，水力坡度J 可用测管水头坡度来表示：
12w h h h h
J L L L
-?=
== 式中：L 为两个测压管孔之间距离；1h 与2h 为两个测压孔的测压水头。
达西通过大量实验，得到砂柱内渗流量Q 与过水断面面积A 和水力坡度J 成正比，并和砂的透水性能有关，所建立基本关系式如下：
12
h h Q KA
KAJ L
-==或者
式中v 为渗流简化模型的断面平均流速，即渗流速度；系数K 为反映孔隙介质透水性能的综合系数，即渗透系数。
实验中的渗流区为一圆柱形的均质砂体，属于均匀渗流，可以认为各点的流动状态是
相同的，任意点的渗流流速v 等于断面平均渗流流速，因此达西定律也可以表示为：v KJ =。 渗流雷诺数用下列经验公式求：1
0.750.23
e
e vd R n υ
=
?
+
式中e d 为砂样有效粒径、v 为渗流速度、υ为流体的运动粘滞系数、n 为孔隙率。
3 实验仪器或设备
直立圆筒沙柱；供水箱；量筒；测压管；秒表等。
4 实验步骤
（1）记录基本常数，包括实验圆筒内径D 、测孔间距L及砂样有效粒径d e、孔隙率n 与水温T。
（2）开启供水管注水，让水浸透圆筒内全部砂体并使圆筒充满水；一般按流量从大到小顺
h），通过调节出水口位置高度（即序进行实验。本次实验采用固定供水箱以及该测压水头（
1
h）来改变测压水头差。待水流稳定后，即可用体积法测定渗流量。
2
（3）依次调整水头，待水流稳定后进行上述测量，共测10次。
5 实验数据记录
（1）相关常数：
圆筒内径D=cm；
渗透路径L=cm；
d= cm；
沙粒有效粒径
e
孔隙率n=；
渗透水温T=℃；
运动粘滞系数υ=cm2/s
（2）实验记录表格
6 实验结果与数据处理
h，渗流量Q，水利坡度J，渗流速度v，渗透系数K，（1）计算出各测次的渗流水头损失
w
并填如下表；
h的关系曲线；
（2）给出流量Q与水头损失
w
（3）给出渗流速度v与水力坡度J的关系曲线；
R。
（4）计算出相应的临界雷诺数
e
7 分析思考问题
d不变时，流量Q为多少即为渗流实验上限？反过来当流量Q不变（1）当砂样有效粒径
e
d等于多大时为实验上限？若要确定达西定律的适用范围，实验应如何进行？
时，
e
（2）盛砂样的圆筒垂直放置、倾斜放置或水平放置，对实验测得的Q、v、J与渗透系数K 值有无影响？如将圆筒倒置，上述各值是否改变？
探究实验设计之质量守恒定律的验证1．化学反应原理： ⑴白磷在密闭的容器燃烧，生成固体五氧化二磷。 反应前后物质的总质量不变。由此证明质量守恒定律的正确性。 ⑵铁和硫酸铜溶液反应，生成铜和硫酸亚铁，反应前后，物质的总质量不变。 2．实验仪器：天平、砝码、锥形瓶、小烧杯、玻璃管、单孔橡皮塞、小气球、酒精灯等。 实验药品：白磷、铁钉（或铁丝）、硫酸铜溶液等。 3．探究方案： ⑴取出天平，调平衡。待用。 取一块白磷，放入盛水的培养皿中，在水下用小刀切下一粒绿豆大小的白磷，用滤纸吸干表面的水，放入锥形瓶中。（为防止白磷燃烧时，灼裂锥形瓶，可以瓶下事先放入少量的细砂。）将盛白磷的锥形瓶、绑有小气球的玻璃管一起放在天平的左盘中，在右盘添加砝码，并移动游码，使天平平衡。如图13-1所示。
取出锥形瓶及导管，将橡皮塞上的玻璃管放在酒精灯的火焰上灼烧至红热后，迅速用橡皮塞将锥形瓶塞紧，并将白磷引燃。可见白磷燃烧，产生浓厚的白烟。待锥形瓶冷却，白烟沉降后，重新放到托盘天平上，观察天平仍然平衡。 ⑵在100 mL烧杯中加入约30 mL稀硫酸铜溶液，将几根打磨光亮的铁钉和盛硫酸铜溶液的烧杯一起放在天平上称量，读出读数，记录。如图13-2。 将铁钉浸泡在硫酸铜溶液中，可观察到铁钉表面析出一层紫红色的物质，溶液颜色逐渐变浅。如果时间足够长，可看到溶液的颜色由蓝色变浅绿色。 将反应后烧杯和容物放到天平上再次称量，读出读数，记录。将两次称量的结果加以比较，质量相等。 4．探究评价： 实验⑴生成烟状的五氧化二磷，具有一定的代表性，现象也很明显。但由于白磷燃烧时放热，致气体逸出，往往易导致实验的失败。 实验⑵操作简单，实验的成功率很高。但无气体或烟状物质生成，现象不是十分明显，代表性不强。 5．资源开发： ⑴该实验可以按排学生当堂实验，学生分组多，证据足，更能说明问题。学生实验可安排一些现象明显、操作简单的。以下推荐几例，仅供参考。
利用气垫导轨验证牛顿第二定律 ----医学院43210309 林敏 【摘要】：气垫导轨是为研究无摩擦现象而设计的力学实验设备，在导轨表面分布着许多小孔，压缩空气从这些小孔中喷出，在导轨和滑块之间形成了月0.1mm 厚的空气层，即气垫，由于气垫的形成，滑块被托起，使滑块在气垫上作近似无摩擦的运动。利用气垫导轨，再配以光电计时系统和其他辅助部件，可以对做直线运动的物体（即滑块）进行许多研究，如测定速度、加速度、验证牛顿第二定律，研究物体间的碰撞，研究简谐运动的规律等。 【Abstract】:Using the mattress guide, photoelectric timing system and other auxiliary parts. According to the object to do straight-line movement (i.e. the slider), we can do a lot of researches, such as measuring the velocity, acceleration and proving Newton's second law. In addition, it also can research object collisions, study the law of simple harmonic oscillator and so on. 【关键词】气垫导轨、通用计数器、测速的试验方法、牛顿第二定律、控制变量法、导轨调平 实验回顾 【实验目的】 1．熟悉气垫导轨和MUJ-613电脑式数字毫秒计的使用方法。 2．学会测量滑块速度和加速度的方法。 3．研究力、质量和加速度之间的关系，通过测滑块加速度验证牛顿第二定律。
实验五验证玻意耳定律 实验器材 1．橡皮帽2．玻璃管3．体积标尺4．油 5．固定架6．接头7．压强表 准备作业 1．本实验的研究对象是。在保持不变的条件下，来研究它的压强和体积的关系。 2．实验前，在注射器的活塞上均匀地抹上一层轻质润滑油，这样做的目的是，。 3．实验过程中，不能用手握住注射器，其目的是。 4．实验过程中，应避免注射器内外空气的压强差过大，这样做的目的是为了防止，以保持注射器内空气的不变。 5．在实验过程中，应使活塞的运动尽可能慢些，这是为了（） （A）减少活塞所受的摩擦力 （B）避免损坏仪器
（C）防止注射器漏气 （D）使注射器内空气做等温变化 6．如果在实验过程中橡皮帽脱落，能否用它堵住注射器小孔后再继续进行实验？7．实验中，各小组所得的PV值可能都不相同，这是什么原因？ 数据处理 实验次数压强（×105帕）体积（格） 1 2 3 相关习题 1．（1997全国）“验证玻意耳定律实验”实验读数过程中，不能用手握住注射器，这是为了。用橡皮帽封住注射器小孔，这是为了。 2．（1995上海）在“验证玻意耳定律”的实验中，对气体的初状态和末状态的测量和计算都正确无误。结果末状态的pV值与初状态的p0V0值明显不等。造成这一结果的可能原因是在实验过程中（） （A）气体温度发生变化（B）气体与外界间有热交换 （C）有气体泄漏（D）体积改变得太迅速 3．（1999上海）某同学做“验证玻意耳定律”实验时，将注射器竖直放置，测得的数据如下表所示。发现第5组数据中的pV乘积值有较大偏差。如果读数和计算无误，那么造成此偏差的原因可能是或。 实验次序 1 2 3 4 5 p（105Pa） 1.21 1.06 0.93 0.80 0.66 V（ml）33.2 37.8 43.8 50.4 69.2 pV（105Pa·ml）40.2 40.1 40.7 40.3 45.7 4．（2001上海）某同学用同一个注射器做了两次验证波意耳定律的实验， 操作完全正确。根据实验数据却在p－V图上画出了两条不同双曲线。造 成这种情况的可能原因是（）
玻意尔定律-实验报告 课程名称___________________________ 实验项目__________________________ 专业班级___________________________ 姓名___________ 学号__________ 实验日期____2015年04月08日14:01____ 指导教师___________ 成绩__________ 一、实验目的 验证玻意耳定律。 二、实验仪器 1、Lab Studio系统软件 2、LABPORT数据采集器 3、压强传感器 4、计算机 5、注射器等 三、实验原理 玻意耳定律：当温度不变时，一定质量的理想气体，其压强与体积之间的乘积（PV）为常量，即体积与压强成反比。 四、实验步骤 1.将压强传感器接入LABPORT数据采集器； 2.将注射器的活塞推至于15mL处（初始值可以任选，应尽可能让管内气体体积较大），并通过软管与压强传感器的测量口紧密相连。 3、添加新栏“体积”，并添加数据31-41，设置采集方式为手动采集，设置纵轴坐标参数为压强，横轴坐标参数为体积；（注意：传感器外接塑料管内部容积大约有1mL，输入计算机的气体体积数据应为“注射器读数+1”） 4、点击“开始采集”，开始记录压强值，同时描绘出P、V之间关系曲线； 5、观察实验结果，数据点的排列有着双曲线的特征，对图像进行曲线拟合，选取“反比拟合”，得到一条拟合曲线，可以看出，实验采集所得点均匀分布在拟合曲线附近，基本重合。由此我们可以近似看出压强与体积之间呈现反比关系。 五、实验数据和数据处理 1.实验数据
[table] 2.绘图及处理 六、实验分析讨论 无
验证牛顿第二定律实验2 一．填空题（共10小题） 1．（2016秋?安顺期末）某实验小组采用图1所示的装置探究“牛顿第二定律”即探究加速度a与合力F、质量M的关系。实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面。 （1）为了把细绳对小车的拉力视为小车的合外力，要完成的一个重要步骤是； （2）为使图示中钩码的总重力大小视为细绳的拉力大小，须满足的条件是钩码的总质量小车的总质量（填“大于”、“小于”、“远大于”或“远小于”）。（3）一组同学在做小车加速度与小车质量的关系实验时，保持钩码的质量一定，改变小车的总质量，测出相应的加速度。采用图象法处理数据。为了比较容易地检查出加速度a与小车的总质量M之间的关系，应作出a与的图象。 （4）甲同学根据测量数据作出的a﹣F图象如图2所示，说明实验中存在的问题是。 2．（2016秋?通渭县校级期末）在验证牛顿第二定律的实验中，测量长度的工具是；测量时间的工具是．实验中小盘和砝码的总质量m与车和砝码的总质量M间必须满足的条件是． 3．（2016秋?宿州期末）某同学运用“验证牛顿第二定律的实验”的装置，设计了如下实验： A．实验装置如图甲所示，一端系在滑块上的轻质细绳绕过转轴光滑的轻质滑轮另一端挂一质量为m=50g的钩码，用垫块将长木板有定滑轮的一端垫起．调
整长木板的倾角，直至轻推滑块后，滑块沿长木板向下做匀速直线运动；B．保持长木板的倾角不变，取下细绳和钩码，接好纸带，接通打点计时器的电源，让滑块沿长木板滑下，打点计时器打下的纸带如图乙所示，相邻两个计数点之间还有4个打点未画出，打点计时器接频率为50Hz的低压交流电源，（g取9.8m/s2）．回答下列问题： （1）纸带的（“A端”或“E端”）与滑块相连． （2）根据纸带可得：滑块的加速度大小a=m/s2．（保留3位有效数字）（3）不计纸带与打点计时器间的阻力，滑块的质量M=kg．（保留3位有效数字） 4．（2017春?曹妃甸区校级期末）某小组“验证牛顿第二定律”的实验装置如1图，长木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮；木板上有一滑块，其一端与电磁打点计时器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接 （1）该小组研究加速度和拉力关系时，得到的图象将会是如图2中的
大学物理实验报告范例(验证牛顿第二定律)
怀化学院
1 、 速度测量 挡光片宽度Δs 已知，用计时测速仪测出挡光片通过光电门时的挡光时间Δt,即可测出平均速度，因Δs 很小，该平均速度近似为挡光片通过光电门时的瞬时速度，即： 瞬时速度：t s dt ds t s v t ??≈=??=→?lim MUJ-5B 计时仪能直接计算并显示速度。 2、 加速度测量
（1）验证质量不变时，加速度与合外力成正比。 用电子天平称出滑块质量滑块m ，测速仪功能选“加速度”， 按上图所示放置滑块，并在滑块上加4个砝码(每个砝码及砝码盘质量均为5g)，将滑块移至远离滑轮一端，使其从静止开始作匀加速运动，记录通过两个光电门之间的加速度。再将滑块上的4个砝码分四次从滑块上移至砝码盘上，重复上述步骤。 （2）验证合外力不变时，加速度与质量成反比。 计时计数测速仪功能设定在“加速度”档。在砝码盘上放一个砝码（即 g m 102=），测量滑块由静止作匀加速运动时的加速度。再将四个配重块(每个配重 块的质量均为m ′=50g)逐次加在滑块上，分别测量出对应的加速度。 【数据处理】 (数据不必在报告里再抄写一遍，要有主要的处理过程和计算公式，要求用作图法处理的应附坐标纸作图或计算机打印的作图) 1、由数据记录表3，可得到a 与F 的关系如下： 由上图可以看出，a 与F 成线性关系，且直线近似过原点。 上图中直线斜率的倒数表示质量，M=1/0.0058=172克，与实际值M=165克的相对误差： %2.4165 165 172=- 可以认为，质量不变时，在误差范围内加速度与合外力成正比。 2、由数据记录表4，可得a 与M 的关系如下：
玻意耳定律教学设计 Prepared on 24 November 2020
广东省物理师范生教学技能 创新实践大赛参赛教案 课题：玻意耳定律 教材：粤教版高中物理选修3-3 授课对象：高中二年级学生 参赛选手：陈丹纯 参赛单位：华南师范大学 《玻意耳定律》教案 【课题】玻意耳定律 【教学时间】15分钟 【教学对象】高中二年级学生 【教材】粤教版高中物理选修3-3第二章第七节 【教学内容分析】 1.教材的地位和作用 玻意耳定律是热学部分的重点内容，它是在“气体状态参量”的基础上，用实验研究一定质量的气体在温度保持不变时，压强随体积的变化规律。 本节内容在气体性质的教学内容中起着承上启下的作用，它不仅在研究方法上为后面研究气体的等容、等压变化作下铺垫，而且也为得出理想气体状态方程奠定了知识基础。本节内容的学习有利于培养学生通过观察和实验来研究物理问题的思想和方法，同时也可以开拓学生的眼界，初步培养学生探索科学的能力。 2.课程标准对本节内容的要求 第一，从实验入手，在定性和定量结果的基础上，得出玻意耳定律；第二，重视图象的运用，能用图象分析说明物理问题；第三，利用玻意耳定律解释有关的物理现象。
可见课程标准要求从“定性到定量”、从“实践到理论再到实践”等方面理解和掌握玻意耳定律，并注重物理思想和方法的渗透。 3.教材内容安排 粤教版教材体现了课程改革的要求，教材的内容的编排顺序如下： 通过家用气压保温瓶和内燃机气缸的例子引入气体改变状态的现象，提出问题。然后应用DISlab系统进行实验探究玻意耳定律，再通过实验数据和p-V、P-1/V图线的分析得出玻意耳定律，最后让学生运用规律解决有关的物理问题。 教材的这一结构(提出问题→实验探究→分析数据→得出结论→运用知识)体现了自主性学习的一般方法，也体现了科学探究的一般过程。 4.教材的特点 第一，重视“实验与探究”的过程，培养学生的观察和分析能力；第二，突出了得出玻意耳定律的思路和方法。 5.对教材的处理 考虑到玻意耳定律这一知识点的内容较为抽象，在本节课的教学过程中，我做了如下的调整和处理： 通过教师演示气压保温瓶模型的实验导入新课，接着引导学生联系所学知识，采用控制变量法进行分组实验，得到定性的结果。为了更进一步研究问题，教师引导学生结合DISLab系统进行定量实验，分析实验数据和p-V、P- 1/V图线，并启发学生思考实验中存在误差的原因以及拟合图线不合理的地 方。在得出玻意耳定律之后，利用flash动画分析气压保温瓶的原理，解决一开始提出的问题。最后介绍玻意耳定律在生活中的有关应用，培养学生分析和解决问题的能力以及学习物理的兴趣。这样更有助于学生对这一知识的理解、掌握和应用。 【学生情况分析】 1.学生的兴趣 作为高二的学生因果认识兴趣增强，乐于探索事物的因果关系和物理世界的奥秘，并想了解和探索物理规律，表现出一定的概括认识兴趣。 2.学生的知识基础
实验十七：玻意耳定律 【实验目的】 验证玻意耳定律。 【实验原理】 由玻意耳定律：当温度不变时，一定质量的理想气体，其压强与体积的乘积（PV ）为常量，即体积与压强成反比。 【实验器材】 朗威?DISLab 、计算机等。实验装置图见图1。 【实验过程与数据分析】 1、将压强传感器接入数据采集器； 2、取出注射器，将注射器的活塞置于20ml 处 （初始值可任意选值），并通过软管与压强传感器 的测口紧密连接； 3、打开“计算表格”，增加变量“V ”表示注 射器的体积，拉动注射器的活塞至4ml 处，手动输 入V 值； 4、点击记录压强值； 5、改变并输入V 的值，记录不同的V 值对应的 压强数据； 6、点击“公式”，选取热学公式库中的“玻意耳定律”公式，再输入“自由表达式”k ＝1/V 代表体积的倒数，计算得出一组实验数据（如上左图所示）； 7、观察实验结果，发现压强与体积的乘积基本为一常数； 8、启动“绘图”功能，设定X 轴、Y 轴分别为“V ”与“P 1”，得出一组“P-V ”数据点（如上左图所示）； 9、观察可见，数据点的排列具有明显的双曲线特征。点击“拟合”，选取“反比拟合”，得到一条拟合图线（如下图所示），该图线与数据点完全重合，证明了事先关于压强与体积成反比的猜测（如上右图所示）； 10、设定X 轴、Y 轴分别为“k ”与“P 1”，得出一组“P-k ”数据点。观察可见，数据点的排列具有明显的线性特征。点击“拟合”，选取“线性拟合”，一条非常接近原点的拟合图线（如下图所示），该图线贯穿了所有数据点，证明了事先的猜测：压强与体积的倒数成正比（线性关系）。 图1 实验装置图
初中化学质量守恒定律的验证性实验总结初中化学质量守恒定律的验证性实验总结 所用的化学反应，其生成物均没有气体，这似乎是一个缺憾。 为弥补这一缺憾，笔者设计了如下实验。 1．实验装置 取两支相同的具支试管，用乳胶管将其支管连接起来，当中夹上正水夹。在一支具支试管内注入少量5％过氧化氢溶液，试管口套上内盛少量二氧化锰粉末的小气球并用胶条二次密封。另一支具支试管内盛1cm高的干涸河沙，在实验前放入—颗白磷。用挤瘪的小气球套在试管口上，用胶条二次密封。 2．实验操作及现象 将连接好的具支试管放在小试管架上，试管架放在天平上用砝码平均。然后，取下试管架。将小气球内的二氧化锰抖落于具支试管内，迅速产生的氧气会使试管内气体的压强增大，将气球鼓圆。反应停止后，将试管架连同具支试管从头放到天平上，观察天平是否平均。由于浮力的作用，天平已不能保持平均。再次取下试管架，打开止水夹，用手挤瘪装氧气的气球后夹上止水夹。将盛装河沙、白磷的具支试管放在酒精灯火焰上微热，白磷在试管内会燃烧起来，冒出深刻白烟，同时管口的气球迅速瘪了下来，燃烧停止后，将试管架连同具支试管—起再次放到天平上。此时，由于浮力的消 失，天平会恢复平均。 3．实验操作注意： 为使气球能鼓起产生浮力，又能瘪下去使浮力消失，具支试管内过氧化氢溶液的量和浓度都不应过大，另外，还可在盛装过氧化氢溶液的试管及连接用的乳胶管内预先填塞氧气，赶尽空气。 4．实验现象解释
根据质量守恒定律，参加反应的过氧化氢溶液和二氧化锰的质量总和，等于反应后生成的氧气和水的质量总和。反应在密闭体系中进行，产生的氧气使试管内压强增大，将气球鼓起，排开了一部分空气，产生了与重力方向相反的浮力，使得天平不能保持平均；参加反应的磷和氧气的质量总和，等于反应后生成的五氧化二磷的质量。反应在密闭体系中进行，消耗了氧气，使具支试管内压强减小，气球瘪了下来，产生的浮力随即消失，天平始得恢复平均。 本实验设计体现了物理、化学知识的融合。可供学生在学习质量守恒定律后，探究有气体生成的化学反应中，质量守恒时的课题时使用。
《验证牛顿第二定律》实验 【重点知识提示】 1．实验目的、原理 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4—6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 g m M m a += m M M mg T +?= 当M>>m 时，可近似认为小车所受的拉力T 等于mg ． 2．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， 直至后面的纸带连好并不挂砂桶的小车刚好在斜面上保持匀速 运动为止． 3．注意事项 该实验原理中T=m M M mg +?，可见要在每次实验中均要求．．．．．．．．．．．．M>>m ．．．．，．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． 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． 【例1】 在《验证牛顿第二定律》的实验中，在研究作用力一定时加速度与质量成反比的结论时，下列说法中错误的是 ( ) A ．平衡摩擦力时，应将装砂的小桶用细绳通过定滑轮系在小车上 B ．每次改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力 C ．实验时，先放开小车，再接通打点计时器电源 D ．小车运动的加速度，可从天平测出装砂小桶和砂的质量m 及小车质量M ，直接用公式a=M mg 求出(m< 九年级化学 沭阳银河学校 1 专题十三—探究之质量守恒 1、某兴趣小组为验证质量守恒定律，做了镁条在空气中燃烧的实验。 (1)请写出镁条与氧气反应的化学方程式_______________。 (2)小明发现燃烧产物的质量大于反应物镁条的质量，认为这个反应不遵循质量守恒定律。我_____（“同意”或“不同意”）小明的观点，因为__________________________。 (3)小红按下图装置改进实验，验证了质量守恒定律，却发现产物中还有少量黄色固体。 【提出问题】黄色固体是什么呢？ 【查阅资料】①氧化镁为白色固体；②镁能与氮气剧烈反应生成黄色的氮化镁（Mg 3N 2）固体；③氮化镁可与水剧烈反应产生氨气，该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。 【做出猜想】黄色固体是Mg 3N 2 【实验探究】请设计实验，验证猜想 实验操作 实验现象及结论 【反思与交流】空气中N 2的含量计远大于O 2的含量，而镁条在空气中燃烧生成的MgO 却远多于Mg 3N 2，为什么呢？请给出合理的解释_____________。 (4)该兴趣小组又做了镁条与盐溶液反应的实验，发现均能产生H 2，实验现象如下： 实验序号 实验1 实验2 实验3 与镁条反应的溶液 NH 4Cl NaCl Na 2SO 4l H 2O 实验现象 有大量气泡产生 有较多气泡产生 有少量气泡产生 气泡极少 加热后，实验现象 气泡明显增多可 闻到氨味 气泡增多 气泡增多 气泡增多 上表中，用水进行实验的目的是_________________。 根据上表中的实验现象，请写出三条结论，并分析可能的原因（不分析原因，不得分）： ①________________________；②_________________________；③______________________。 实验：验证牛顿第二定律 1．“验证牛顿运动定律”的实验中，以下说法正确的是( ) A．平衡摩擦力时，小盘应用细线通过定滑轮系在小车上 B．实验中应始终保持小车和砝码的质量远远大于小盘和砝码的质量 C．实验中如果用纵坐标表示加速度，用横坐标表示小车和车内砝码的总质量，描出相应的点在一条直线上时，即可证明加速度与质量成反比 D．平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，因为运动过程中纸带也要受到阻力 解析：平衡摩擦力时，细线不能系在小车上，纸带必须连好，故A错D对；小车和砝码的总质量应远大于小盘和砝码的总质量，故B对；若横坐标表示小车和车内砝码的总质量，则a－M图象是双曲线，不是直线，故C错．答案： BD 2．(2011年三明模拟)用如图甲所示的装置做“验证牛顿第二定律”实验，甲同学根据实验数据画出的小车的加速度a和小车所受拉力F的图象为图中的直线Ⅰ，乙同学画出的a－F图象为下图中的直线Ⅱ.直线Ⅰ、Ⅱ在纵轴或横轴上的截距较大，明显超出了误差范围，下面给出了关于形成这种情况原因的四种解释，其中可能正确的是( ) A．实验前甲同学没有平衡摩擦力 B．甲同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了 C．实验前乙同学没有平衡摩擦力 D．乙同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了 解析：由直线Ⅰ可知，甲同学在未对小车施加拉力F时小车就有了加速度，说明在平衡摩擦力时，把木板的末端抬得过高了，B正确，A错误；由直线Ⅱ可知，乙同学在对小车施加了一定的拉力时，小车的加速度仍等于零，故实验前乙同学 没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，C正确，D错误． 答案：BC 3．在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”实验中，某小组设计了如图所示的实验装置．图中上下两层水平轨道表面光滑，两小车前端系上细线，细线跨过定滑轮并挂上砝码盘，两小车尾部细线连到控制装置上，实验时通过控制装置使两小车同时开始运动，然后同时停止． (1)在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使__________．在实验时，为减小系统误差，应使砝码盘和砝码的总质量________(选填“远大于”、“远小于”或“等于”)小车的质量． (2)本实验通过比较两小车的位移来比较小车加速度的大小，能这样比较，是因为________． 解析：(1)在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使细线与水平轨道平行，在实验时，为使砝码和盘的总重力近似等于细线的拉力，作为小车所受的合外力，必须满足砝码和盘的总质量远小于小车的质量． (2)因为两小车同时开始运动，同时停止，运动时间相同，由s＝1 2 at2可知，a 与s成正比． 答案：(1)小车与滑轮之间的细线与轨道平行远小于 (2)两车从静止开始匀加速直线运动，且两车运动的时间相同，其加速度与位移成正比 4．如图为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系”的实验装置． 验证玻意耳定律 教学目标 通过实验证明：一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强和体积成反比或压强和体积的乘积为一恒量. 通过实验了解气体状态参量的测量方法，学习计算封闭容器中气体的压强. 培养学生的动手能力和良好的实验习惯. 重点、难点分析 本实验为验证性的学生实验，要求学生必须明确验证什么、依据是什么、使用什么设备、实验怎么做.所以实验原理、实验器材、实验步骤是本实验的重点. 对公式P=P0±F/S的正确理解、封闭气体的压强计算是难点之一，相当一部分学生处理不好时公式中取P0+F/S，何时取P0-F/S.如果空气柱受到活塞和固定在它上面的框架的压力作用的同时，还受到我们施加的拉力或压力的作用，这些力的合力是F.对于这一点，也经常出问题. 由于学生缺乏操作经验，靠目测判断竖直方向，再加上实验器材本身的质量问题，注射器或实验器竖直难于保证. 实验器材 框架和100g钩码若干；测力计；铁架台及铁夹；水银气压计(共用)；带刻度的注射器(5ml)；刻度尺. 若使用带有长度刻度的注射器型的“玻意耳定律实验器”做本实验，请将刻度尺换为游标卡尺. 主要教学过程 明确实验原理 掌握实验所依据的公式PV=恒量； 理解公式P=P0+F/S中各物理量的意义； P0表示实验时的大气压强； S表示活塞的横戴面积； F表示封闭气体所受的合力； 会运用此公式计算封闭气体的压强. 知道本实验应满足的条件： 等温过程t=恒量； 研究对象即封闭气体的质量不变. 实验器材 认识实验器材. 了解水银气压计的构造，知道使用方法. 通过实物观察，了解注射器与玻意耳定律实验器上的刻度的区别. 实验步骤 用测力计称出活塞和框架所受重力G. 按图1所示，把注射器固定在铁架台的铁夹上，保持注射器竖直. 把适量的润滑油抹在注射器的活塞上，再上下拖动活塞，使活塞与器壁间被油封住.当活塞插进注射器内适当位置后，再套上橡皮帽，将一定质量的气体封闭在注射器内. 从注射器上读出空气柱的体积V，用刻度尺测出这个空气柱的长度，计算出活塞的横戴面S. 记下大气压强P0. 关于验证牛顿第二定律实验的典型例题 2013.11 典型例题1——在“验证牛顿第二定律”实验中，研究加速度与力的关系时得到如图所示的图像，试分析其原因． 分析：在做关系实验时，用砂和砂桶重力mg代替了小车所受的拉力F，如图所示： 事实上，砂和砂桶的重力mg与小车所受的拉力F是不相等的．这是产生实验系统误差的原因，为此，必须根据牛顿第二定律分析mg和F在产生加速度问题上存在的差别．由图像经过原点知，小车所受的摩擦力已被平衡．设小车实际加速度为a，由牛顿第二定律可得： 即 若视，设这种情况下小车的加速度为，则．在本实验中，M保持不变，与mg（F）成正比，而实际加速度a与mg成非线性关系，且m越大，图像斜率越小。理想情况下，加速度a与实际加速度a差值为 上式可见，m取不同值，不同，m越大，越大，当时，，，这就是 要求该实验必须满足的原因所在． 本题误差是由于砂及砂桶质量较大，不能很好满足造成的． 点评：本实验的误差来源：因原理不完善引起的误差，本实验用砂和砂桶的总重力mg代替小车的拉力，而实际小车所受的拉力要小于砂和砂桶的总重力，这个砂和砂桶的总质量越接近小车和砝码的总质量，误差越大，反之砂和砂桶的总质量越小于小车和砝码的总质量，由此引起的误差就越小．因此满足砂和砂桶的总质量m远小于小车和砝码的总质量M的目的就是为了减小因实验原理不完善而引起的误差．此误差可因 为而减小，但不可能消去此误差． 典型例题2——在利用打点计时器和小车做“验证牛顿第二定律”的实验时，实验前为什么要平衡摩擦力？应当如何平衡摩擦力？ 分析：牛顿第二定律表达式中的F，是物体所受的合外力，在本实验中，如果不采用一定的办法平衡小车及纸带所受的摩擦力，小车所受的合外力就不只是细绳的拉力，而应是细绳的拉力和系统所受的摩擦力的合力．因此，在研究加速度a和外力F的关系时，若不计摩擦力，误差较大，若计摩擦力，其大小的测量又很困难；在研究加速度a和质量m的关系时，由于随着小车上的砝码增加，小车与木板间的摩擦力会增大，小车所受的合外力就会变化（此时长板是水平放置的），不满足合外力恒定的实验条件，因此实验前必须平衡摩擦力． 应如何平衡摩擦力？怎样检查平衡的效果？有人是这样操作的；把如图所示装置中的长木板的右端垫高一些，使之形成一个斜面，然后把实验用小车放在长木板上，轻推小车，给小车一个沿斜面向下的初速度，观察小车的运动情况，看其是否做匀速直线运动．如果基本可看作匀速直线运动，就认为平衡效果较好．这样操作有两个问题，一是在实验开始以后，阻碍小车运动的阻力不只是小车受到的摩擦力，还有打点计时器限位孔对纸带的摩擦力及打点时振针对纸带的阻力．在上面的做法中没有考虑后两个阻力，二是检验平衡效果的方法不当，靠眼睛的直接观察判断小车是否做匀速直线运动是很不可靠的．正确的做法是。将长木板的末端（如图中的右端）垫高一些，把小车放在斜面上，轻推小车，给小车一个沿斜面向下的初速度，观察小车的运动，当用眼睛直接观察可认为小车做加速度很小的直线运动以后，保持长木板和水平桌面的夹角不动，并装上打点计时器及纸带，在小车后拖纸带，打点计时器开始打点的情况下，给小车一个沿斜面向下的初速度，使小车沿斜面向下运动．取下纸带后，如果在纸带上打出的点子的间隔基本上均匀，就表明小车受到的阻力跟它的重力沿斜面的分力平衡． 点评：（1）打点计时器工作时，振针对纸带的阻力是周期性变化的，所以，难以做到重力沿斜面方向的分力与阻力始终完全平衡，小车的运动也不是严格的匀速直线运动，纸带上的点子间隔也不可能完全均匀，所以上面提到要求基本均匀． （2）在实验前对摩擦力进行了平衡以后，实验中需在小车上增加或减少砝码，因此为改变小车对木板的压力，从而使摩擦力出现变化，有没有必要重新平衡摩擦力？我们说没有必要，因为由此引起的摩擦力变化 是极其微小的，从理论上讲，在小车及其砝码质量变化时，由力的分解可知，重力沿斜面向下的分力和 垂直斜面方向的分力（大小等于对斜面的压力），在斜面倾角不变的情况下是成比例增大或减小的，进 而重力沿斜面方向的分力和摩擦力f成比例变化，仍能平衡．但实际情况是，纸带所受阻力，在平 衡时有，而当和f成比例变化后，前式不再相等，因而略有变化，另外，小车的轴与轮的摩擦力也会略有变化，在我们的实验中，质量变化较小，所引起的误差可忽略不计． 典型例题3——用如图甲所示的装置研究质量一定时加速度与作用力的关系．实验中认为细绳对小车的作用力F等于砂和桶的总重力，用改变砂的质量的办法来改变对小车的作用力F，用打点计时器测出小车的加速度a，得出若干组F和a的数值，然后根据测得的数据作a—F图线．一学生作出如图乙所示的图线，发现横轴上的截距OA较大，明显地超出了偶然误差的范围，这是由于实验中没有进行什么步骤？ 河南省2010年中考化学专题复习：质量守恒定律 一、命题落点 1．考查对质量守恒定律的理解，并能设计实验探究质量守恒定律。 2．能从微观角度解释质量守恒定律。 3．能用质量守恒定律解下列题型： 1）、确定物质的化学式 2）、确定某物质化学式前面的化学计量数。 3）、确定反应中某物质的质量 4）确定物质的元素组成 5)、配平化学方程式 6)、解释生活中一些简单的现象 二、知识网络： 三、对质量守恒定律的理解： 1、注意是“化学变化” 注意：质量守恒定律的应用范围是化学变化（或化学反应），不包括物理变化。 例1：将100 g酒精和50 g水混后后得到150 g酒精溶液，由此说明化学变化是符合质量守恒定律的。 解析：酒精和水混合，这一变化虽然前后质量不变，但它在初中范围内认为是物理变化，不能说明化学变化是符合质量守恒定律的。 2、注意是“质量定恒” 质量守恒定律强调的是“质量”守恒，不包括其它方面的守恒，如：“体积”、“重量”等方面不一定守恒。 如：一氧化碳和氧气在点燃条件下恰好完全反应：2CO + O2 2CO2，这个反应前后都是气体，参加反应的一氧化碳质量和氧气质量总和等于反应后生成的二氧化碳质量，质量是守恒的，从体积方面来看，在相同条件下是2体积的一氧化碳和1体积的氧气发生反应，只能生成2体积的二氧化碳，其体积在反应前后并不相等。有的反应体积可能守恒。 3、注意“参加反应”和“反应后生成” 这是理解质量守恒定律的关键，反应物的质量总和不包括反应物过量的部分。生成物的质量总和是指反应后新生成的，不包括原先就存在的。 例3：11 g碳和33 g氧气充分反应，可以生成44 g二氧化碳，对吗？ 中国石油大学（华东）现代远程教育 实验报告 课程名称：大学物理(一) 实验名称：验证牛顿第二定律――气垫导轨 实验（一） 实验形式：在线模拟+现场实践 提交形式：提交书面实验报告 学生：学号： 年级专业层次： 学习中心： 提交时间：年月日 一、实验目的 1．了解气垫导轨的构造和性能，熟悉气垫导轨的调节和使用方法。 2．了解光电计时系统的基本工作原理，学会用光电计时系统测量短暂时间的方法。 3．掌握在气垫导轨上测定速度、加速度的原理和方法。 4．从实验上验证F=ma的关系式，加深对牛顿第二定律的理解。 5．掌握验证物理规律的基本实验方法。 二、实验原理 1．速度的测量 一个作直线运动的物体，如果在t~t+Δt时间通过的位移为Δx（x~x+Δx），则该物 体在Δt时间的平均速度为，Δt越小，平均速度就越接近于t时刻的实际速度。当Δt→0时，平均速度的极限值就是t时刻（或x位置）的瞬时速度 （1） 实际测量中，计时装置不可能记下Δt→0的时间来，因而直接用式（1）测量某点的速度就难以实现。但在一定误差围，只要取很小的位移Δx，测量对应时间间隔Δt，就可以用平均速度近似代替t时刻到达x点的瞬时速度。本实验中取Δx为定值（约10mm），用光电计时系统测出通过Δx所需的极短时间Δt，较好地解决了瞬时速度的测量问题。2．加速度的测量 在气垫导轨上相距一定距离S的两个位置处各放置一个光电门，分别测出滑块经过这两个位置时的速度v1和v2。对于匀加速直线运动问题，通过加速度、速度、位移及运动时间之间的关系，就可以实现加速度a的测量。 （1）由测量加速度 在气垫导轨上滑块运动经过相隔一定距离的两个光电门时的速度分别为v1和v2，经过两个光电门之间的时间为t21，则加速度a为 （2） 根据式（2）即可计算出滑块的加速度。 （2）由测量加速度 设v1和v2为滑块经过两个光电门的速度，S是两个光电门之间距离，则加速度a为 气体的状态参量和玻意耳定律 一、教 法 建 议 抛砖引玉 本章主要研究理想气体在状态发生变化时所遵循的规律。本章在物理学中占有很重要 的地位，尤其是玻意耳定律。 本单元主要侧重于介绍气体的状态参量、气体的状态及在等温条件下气体状态的变化。 在研究本单元内容时，首先要结合初中所学过的知识，让学生掌握温度、体积、压强就是研究气体的三个重要的状态参量，并稍带复习一下气体的密度，指明有时在研究气体质量变化时，要用到该概念。在初中知识的基础上，要充分地复习三个参量，尤其是压强的概念。 在复习了气体三个状态参量后，要引导学生利用分子动理论去分析三个参量的实质。 所以第一节的内容应主要是引导学生在复习的基础上加深对状态参量的认识。 第二节玻意耳定律的内容则主要通过实践去认识，先是老师做实验，而后学生再做实 验，引导学生在实验中去探索知识、总结规律。在此基础上再引导学生利用分子动理论去分析波意耳定律的实质。最后，再用两节课的时间进行习题课，使学生掌握利用玻意耳定律解题的规律和方法。 指点迷津 力学研究了物体的机械运动的规律，分子动理论是研究了组成物体的运动的一般规律， 而具体气体如何运动？它的宏观表现是怎样的？这些规律是很复杂的。 机械运动研究的对象是质点或一个物体，也可以是一个物体系统，解决问题的关键是 弄清物体受力情况与其运动状态变化的关系。而在研究气体变化的规律时就复杂了，我们现在只能研究“理想气体”，即一定质量的气体在压强不太大，温度不太低的条件下，大量分子集体的行为。所以研究对象是容器中的气体，是一个系统。解决问题的关键是弄清气体状态参量如何变化，而且只研究由一稳定状态变成另一稳定状态的情况，对变化的中间过程不研究。这倒有点像力学中的动量和机械能的方法了，而确定的稳定状态的参量就是：温度、体积、压强三个参量。 1.三个参量 温度：在初中就开始研究，现在还在研究。这种研究是逐步深化的。初中的定义是温 度是表示物体温度冷热程度的物理量。现在我们从分子动理论又深入定义为大量分子运动的平均动能的标志。 体积：一定质量的气体（M ），在容器中总是充满整个容器的，这时气体体积为容器的 容积（V ），这时气体的密度ρ=M/V 。这里要求会进行各种体积单位的变换及有关变换。 例：1mol 某气体，在标准状况下其体积为4.224.22104.224.223 3 3==?=dm cm L ×10-3 m 3 压强：可能用到的初中知识，压强定义：p=F/S ，液内压强：p=h ρg 。单位：帕（Pa ）， 毫米汞柱（mmHg ），大气压（atm ），千克/厘米2（kg/cm 3）。 实质：容器壁上单位面积受到的压力，是由气体分子作无规则运动碰撞容器所造成的， 方向与容器壁垂直。 在“质量守恒定律”的课堂教学中，老师引导同学们进行“化学反应中，反应物与生成物的质量关系”的实验探究．他们使用的实验装置和选用药品如图所示，现分别以A、B、C、D表示如下： A、B、C、D四个实验分别由甲、乙、丙、丁四个组的同学来完成，他们都进行了规范的操作、准 确的称量和细致的观察． （1）A实验：锥形瓶底放层细沙的原因是：______；小气球的作用是：______；白磷刚引燃，立即将锥形瓶放到天平上称量，天平不平衡．结论是：质量不守恒．待锥形瓶冷却后，重新放到托盘天平上称量，天平平衡．结论是：质量守恒．你认为结论正确的是______（填“前一种”或“后一种”），而导致另一种结论错误的原因是：______． （2）丙组同学认为C实验说明了质量守恒定律．请你从原子的角度说明为什么？______．乙、丁两组同学得到的错误结论是“实验B、D均说明质量不守恒”．老师引导同学们分析了B、D两个实验反应前后天平不平衡的原因．你认为B实验天平不平衡的原因是：______；D实验天平不平 衡的原因是：______． （3）如果A装置中只是将药品改为少量的二氧化锰和过氧化氢，反应前后天平仍不平衡，原因是：______；结论是：参加反应的过氧化氢的质量一定______（填“等于”或“不等于”）生成 的水和氧气的质量总和． 1，2分钟．停止加热后冷却，仔细观察发生的现象． （1）冷却后，他们观察到的现象是： ①； ②． （2）写出铜丝加热时所发生反应的化学方程式． 详细信息 物质发生化学变化的前后，总质量是否发生改变？是增加、减小还是不变？小刘、小李按下面的 步骤进行探究： （1）提出假设：物质发生化学变化前后总质量不变． （2）设计并进行实验：小刘设计的实验装置和选用药品如A所示，小李设计的实验装置和选用药品如B所示，他们在反应前后都进行了规范的操作、准确的称量和细致的观察．①这两个实验所 发生的化学反应方程式为： 小刘的实验：______ 小李的实验：______ ②实验结论： 小刘认为：在化学反应中，生成物的总质量与反应物的总质量相等； 小李认为：在化学反应中，生成物总质量与反应物总质量不相等． ③你认为______的结论正确，导致另一个实验结论错误的原因是：______ ④请从原子的角度分析你认为正确的结论的原因：______ ⑤使用上述实验装置，请你选择另外两种药品进行实验达到实验目的，这两种药品可以是和 ______（填化学式）[注：以上四种药品均不能再用]． 对“质量守恒定律”验证实验的增补与改进 【实验目的】 九年义务教育化学教材（人教版）第五单元课题1质量守恒定律中安排了两个演示实验：①密闭体系中白磷燃烧，由于反应后没有生成物逸散，反应前后物质质量总和相等；②铁与硫酸铜溶液反应。也由于生成物没散失，反应前后物质质量总和相等。教材又安排了后续实验盐酸与碳酸钠粉末反应。由于反应产生二氧化碳气体在敞口容器中扩散，反应后物质总质量反应前物质总质量。 设计改进实验装置，让产生的二氧气体不扩散出去而留存在容器中，反应前后物质质量总和应该相等。但直接用橡皮塞生硬塞紧瓶口，可能由于气体的生成，气压增大，橡皮塞可能被冲开，实验失败且不安全；若橡皮塞上插入绑有气球的玻璃管，由于气体的生成，气球膨胀产生浮力，实验结果会出现偏差。 【实验原理】 设计如图所示的实验装置，小烧杯内碳酸钠粉末和注射器（不宜用分液漏斗）注入的稀盐酸反应，产生二氧化碳气体。小烧杯、广口瓶内装入氢氧化钙和氢氧化钠混合溶液，用于吸收二氧化碳。由于产生的气体被混合液吸收而没有逸散出容器，也不至于冲开橡皮塞或导致气体膨胀产生浮力。称量反应前后整套装置及药品的总质量，发现反应前后物质量总和相等。 【改进优点】 整套装置方案，简洁流畅，操作简便安全，干扰因素少，用电子秤显示读数便捷且可见度高。氢氧化钙和氢氧化钠混合溶液用于吸收二氧化碳气体，吸收充分且现象明显。可引导学生进一步定量体会和理解一切化学反应遵循的基本规律——质量守恒定律。 附1：【实验装置图】 附2：【实验仪器药品】 电子秤，电源线，广口瓶，小烧杯、橡皮塞，注射器，药匙，碳酸钠粉末，稀盐酸，氢氧化钙溶液，氢氧化钠溶液，镊子。 【设计意图】验证碳酸钠粉末和稀盐酸反应，若二氧化碳气体没有散出去，反应前后各物质质量总和相等。 【实验原理】碳酸钠粉末和稀盐酸反应产生二氧化碳气体，氢氧化钙溶液和氢氧化钠溶液吸收二氧化碳气体， 【实验用品】电子秤，电源线，广口瓶，小烧杯，橡皮塞，注射器，药匙，碳酸钠粉末，稀盐酸，氢氧化钙溶液，氢氧化钠溶液，镊子。 【实验操作】 1、广口瓶底装入适量氢氧化钙和氢氧化钠混合溶液，小烧杯中装入碳酸钠粉末。盖紧瓶盖密闭，用注射器抽取约20毫升稀盐酸并插入橡皮塞。 2、用电子秤称量整套装置及药品的质量并读数。专题十三--探究题(质量守恒定律)
实验：验证牛顿第二定律习题及详解
实验验证玻意耳定律 人教版
关于验证牛顿第二定律实验的典型例题
质量守恒定律
验证牛顿第二定律—气垫导轨实验(一)
玻意耳定律
质量守恒定律的实验探究
对“质量守恒定律”验证实验的增补与改进
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