(完整word版)高中物理学生实验专题
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WORD格式★知识结构:1专业资料整理2/14方法指导:物理是以实验为基础的科学,实验能力是物理学科的重要能力,物理高考历来重视考查实验能力。
一、基本实验的复习要应对各类实验试题,包括高层次的实验试题,唯一正确的方法是把要求必做的学生实验真正做懂、做会,特别是在实验原理上要认真钻研,对每一个实验步骤都要问个为什么,即不但要记住怎样做,更应该知道为什么要这样做.对基本的实验,复习过程中要注意以下六个方面的问题:( 1)实验原理中学要求必做的实验可以分为 4 个类型:练习型、测量型、验证型、探索型.对每一种类型都要把原理弄清楚.应特别注意的问题:验证机械能守恒定律中不需要选择第一个间距等于2mm的纸带.这个实验的正确实验步骤是先闭合电源开关,启动打点计时器,待打点计时器的工作稳定后,再释放重锤,使它自由落下,同时纸带打出一系列点迹.按这种方法操作,在未释放纸带前,打点计时器已经在纸带上打出点迹,但都打在同一点上,这就是第一点.由于开始释放的时刻是不确定的,从开始释放到打第二个点的时间一定小于 0.02s ,但具体时间不确定,因此第一点与第二点的距离只能知道一定小于2mm(如果这段时间恰等于0.02s ,则这段位移s=gt2/2=(10 × 0.022/2)m=2 × 10-3m=2mm),但不能知道它的确切数值,也不需要知道它的确切数值.不论第一点与第二点的间距是否等于2mm,它都是从打第一点处开始作自由落体运动的,23/14因此只要测量出第一点O 与后面某一点P 间的距离h,再测出打P 点时的速度v,如果: gh≈( ) ,就算验证了这个过程中机械能守恒.( 2)实验仪器要求掌握的实验仪器主要有:刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器(千分尺)、天平、停表(秒表)、打点计时器(电火花计时仪)、弹簧秤、温度表、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱,等等。
对于使用新教材的省市,还要加上示波器等。
高中物理实验实操教案模板
实验目的:
1. 了解金属材料的热膨胀性质;
2. 掌握测量金属棒膨胀系数的方法;
3. 提高实验操作能力和数据处理能力。
实验器材:
1. 金属棒
2. 测温仪
3. 卷尺
4. 灯泡
5. 加热器
6. 夹子
实验原理:
金属在受热时会产生热膨胀现象,即长度会发生变化。
金属材料的热膨胀系数是一个物质性质,表示在单位温度变化下,每单位长度的膨胀量。
通过测量金属棒的长度随温度的变化,可以计算出金属的膨胀系数。
实验步骤:
1. 将金属棒固定在夹子上,并在金属棒上标记定点;
2. 测量金属棒的初始长度,并记录;
3. 将金属棒与测温仪相连,放置在加热器上方;
4. 升高加热器的温度,记录不同温度下金属棒的长度;
5. 根据实验数据,计算金属的膨胀系数。
实验注意事项:
1. 操作实验时要小心,避免烫伤和其他安全事故;
2. 测量时确保测温仪和金属棒之间的接触良好,避免误差;
3. 实验结束后要及时关闭加热器,注意安全。
实验结果:
根据实验数据计算出金属棒的膨胀系数,并与已知数值进行比较,分析实验误差的原因并改进。
实验延伸:
1. 尝试测量不同金属材料的膨胀系数,比较它们之间的差异;
2. 探究温度变化对金属结构和性质的影响。
实验评价:
1. 是否按照实验步骤进行实操,并记录实验数据;
2. 是否能准确计算并分析金属的膨胀系数;
3. 实验操作是否安全并有条理。
设计与创新能力:要求考生将教材中的实验原理、实验方法迁移到新的背景中,以完成新的实验要求的设计性实验,将逐步取代对原教材中实验的考查。
[实验目的]1.将电流表改装为电压表2.用半偏法测电流表内阻[实验原理](1)半偏法测电流表内阻我们用图可以测电流表的内阻r g。
图中的R为 ,R′用。
(2)设电流表的满偏电压为U g,内阻为r g,则要将电流表改装成量程为U的电压表,则电阻R= 。
在方框中画出实验电路图(写推导过程)[实验器材]电流表,学生电源(10V),电键,导线若干,电压表(用于校准)还需要[实验内容]一.半偏法测电流表内阻1.按图连接电路,电键S1闭合前,R接入电路阻值最大2.闭合S1,调整R的阻值,使电流表指针偏转到满刻度(注意量程)3.合上开关S2,调整R′的阻值,使电流表指针偏转到正好是满偏刻度的一半,记下此时的R′4.当R比R′大很多时,可以认为r g=R′电流表内阻r g=二.将电流表改装成电压表1.改装成量程为U=2V,则需要 联的电阻R =2.连接电路:将分压电阻R 与电流表串联,引出二个接线柱,并将电流表刻度盘改为电压表刻度盘。
3.校对电压表①按如右图所示的电路连线。
②先将触头移动到最左端,然后闭合电键,移动触头位置,使改装后电压表的示数从零逐渐增大到量程,每移动一次记下改装的电压表和标准电压表示数,并计算满刻度时的百分误差:百分误差=100"⨯-UUU ℅将数据填入下列表格中。
[注意事项]1.半偏法测电阻时,滑动变阻器的阻值R 1应远大于电流表内阻。
2.闭合电键前应检查变阻器触头位置是否正确,应使回路电流最小。
3.校对改装后电压表时,应采用分压式电路,变阻器阻值应较小,使改装电压表的示数从零开始增加。
[问题与讨论]1、半偏法测电阻时,为什么当R 比R ′大很多时,可以认为r g =R ′?2、试分析本实验中采取的“半偏法”测电流表内阻的系统误差。
3、如何将满偏电压为U g ,内阻为R V 的电压表改装成量程为I 的电流表? [基础练习]1.有一量程为0、6A 的电流表,其刻度盘如右图13-3所示,今在此电流表的两端并联一电阻,其阻值等于该电流表内阻的1/2,使之成为一个新的电流表,则此时刻度盘上的每一个小格表示 A 。
高中物理全套实验教案
实验目的:通过本实验的进行,学生能够掌握如何测量力的大小及方向的方法,理解受力的概念,掌握受力平衡的条件。
实验材料:
1. 弹簧测力计
2. 直尺
3. 弹簧天平
4. 动态木块
5. 台面
实验步骤:
1. 将弹簧测力计固定在台面上,确保测力计的示数清零。
2. 将一段直尺放置在台面上,使其水平。
3. 将弹簧天平挂在直尺的一端,用一根绳子将动态木块挂在弹簧天平的另一端。
4. 观察弹簧测力计的示数,记录下受力的大小。
5. 改变动态木块的位置,重新测量受力的大小,并记录下来。
6. 改变动态木块的质量,重新测量受力的大小,并记录下来。
7. 根据实验数据计算受力的大小及方向。
实验注意事项:
1. 实验时要注意测量的准确性,尽量减小误差。
2. 实验结束后要保持实验室的整洁,妥善保管实验仪器。
实验扩展:
1. 可以将受力的大小与动态木块的质量进行比较,观察它们之间的关系。
2. 可以在不同的地方进行实验,比较受力的大小是否受环境影响。
实验评价:
本实验通过实际操作使学生可以更加直观地了解受力的概念,掌握测量力的方法,并培养学生的实验能力和动手能力。
物理小实验教案高中
实验目的:通过测量弹簧在受力作用下的伸长量,计算弹簧的弹性系数。
实验器材:弹簧、支架、尺子、螺旋仪、砝码组、实验台等。
实验原理:根据胡克定律,弹簧受力变形的伸长量与受力大小成正比,即 F = kx,其中 F 代表受力,x 代表伸长量,k 代表弹簧的弹性系数。
实验步骤:
1. 将支架固定在实验台上,将弹簧挂在支架上,使其自然垂直悬挂。
2. 将一个螺旋仪连接在弹簧下端,用尺子测量弹簧的长度 L0。
3. 在螺旋仪上逐渐挂上砝码组,记录每次挂上砝码组后弹簧的长度 L。
4. 根据实验记录数据计算每次增加的砝码组的重量 F,以及对应的伸长量 x。
5. 通过绘制 F-x 图表,计算出弹簧的弹性系数 k。
实验要求:
1. 实验操作要轻柔,避免弹簧受力过大导致变形。
2. 实验数据记录准确,要按照实际情况逐步增加砝码组,避免误差。
3. 实验结果准确计算弹簧的弹性系数。
实验思考:
1. 不同的弹簧是否具有相同的弹性系数?
2. 弹簧的材料、形状对弹性系数的影响是什么?
3. 弹簧的弹性系数与弹簧的劲度有何关联?
实验延伸:
1. 可以通过改变弹簧的长度、直径等参数,探究不同因素对弹性系数的影响。
2. 可以探究不同弹簧在不同温度条件下的弹性系数变化。
实验总结:
通过本实验,我们可以深入了解弹簧的弹性特性,了解弹簧受力变形的规律,掌握测量弹簧弹性系数的方法,并进一步探究弹簧在不同条件下的弹性特性。
高中物理精品实验教案模板
实验目的:通过本实验,学生将掌握利用简单仪器测量重力加速度的方法,加深对重力加速度的理解,提高实验操作能力。
实验原理:在静态条件下,一个质点受重力加速度作用,当质点受到竖直方向的力时,产生匀变速直线运动。
根据力学运动学的基本公式,通过实验测量自由落体的运动过程,可以确定重力加速度。
实验器材:
1. 测高尺或者尺子
2. 带单圆孔的小木板
3. 落体计时器
实验步骤:
1. 将测高尺垂直放置在水平桌面上,并记录下测高尺读数。
2. 在测高尺下方放置带有单圆孔的小木板,并在圆孔中通过一个线圈固定一根细绳。
3. 将细绳的另一端固定在一小物体上,并将小物体从小木板圆孔中释放,让其自由下落。
4. 开始计时器,记录释放小物体的时刻,并在该小物体触地瞬间停止计时器。
5. 通过实验数据计算出释放小物体至触地瞬间的时间,并测量小物体从圆孔至地面的高度差。
6. 根据运动学公式计算出释放小物体的重力加速度,并与理论值进行比较。
注意事项:
1. 实验中要保持小物体及其轨道的垂直放置,确保实验数据的准确性。
2. 实验过程中要注意安全,小心操作实验器材,以免发生意外。
3. 实验数据的处理要认真仔细,计算过程要清晰明了,不要遗漏任何步骤。
拓展实验:
1. 尝试使用不同高度释放小物体,观察重力加速度是否随高度的变化而变化。
2. 在实验中改变小物体的质量,观察重力加速度是否受小物体质量的影响。
3. 尝试用不同形状的小物体进行实验,比较观测结果的差异。
(word完整版)高中物理实验器材的读数要求高中物理实验是学生探索和学习物理知识的重要方式之一。
在实验中,器材的读数要求是十分重要的,它直接影响到实验结果的准确性和可靠性。
下面我将介绍一些常见的高中物理实验器材的读数要求。
1. 螺旋测微器:在使用螺旋测微器时,我们需要仔细观察刻度盘上指针的位置。
要求读取最小刻度线与指针之间的线段的长度,并记录下来。
刻度盘上的刻度代表着长度或角度的变化,通过读取刻度盘上指针的位置,我们可以得到实验所需的数据。
2. 量角器:使用量角器进行角度测量时,我们需要将量角器的两条臂分别放置在角的两边。
要求读取角度的大小,并记录下来。
角度的读数可以是度数或者弧度数,根据实验需求来确定。
3. 数显千分尺:数显千分尺是一种精密测量长度的装置。
在进行实验时,我们需要读取数显千分尺上显示的长度值。
要求准确读取数显千分尺上的数字,并记录下来。
为了提高准确性,通常需要多次读取并取平均值。
4. 秤:在实验中使用秤进行质量的测量时,我们需要读取秤上指示的质量值。
要求准确读取秤上的数据,并记录下来。
为了提高准确性,通常需要将物体稳定放在秤上一段时间,等到示数稳定后再进行读数。
5. 电子天平:电子天平是一种高精度测量质量的仪器。
在进行实验时,我们需要读取电子天平上显示的质量值。
要求准确读取电子天平上的数据,并记录下来。
为了提高准确性,通常需要进行扣除皮重或进行零点校准。
6. 电流表:使用电流表测量电流时,我们需要将电流表与电路相连,并准确读取电流表上的数据。
要求准确读取电流表上的数值,并记录下来。
为了提高准确性,通常需要注意电流表的量程选择和电路的接线是否正确。
7. 电压表:使用电压表测量电压时,我们需要将电压表与电路相连,并准确读取电压表上的数据。
要求准确读取电压表上的数值,并记录下来。
为了提高准确性,通常需要注意电压表的量程选择和电路的接线是否正确。
8. 温度计:使用温度计测量温度时,我们需要将温度计插入待测物体中,并准确读取温度计上的温度值。
高中物理测量电阻的方法大总结太原市第十二中学姚维明电阻的测量是恒定电路问题中的重点,也是学生学习中的难点。
这就要求学生能够熟练掌握恒定电路的基本知识,并能够灵活运用电阻测量的六种方法,从而提高学生的综合分析问题、解决问题的能力。
一.欧姆表测电阻1、欧姆表的结构、原理它的结构如图1,由三个部件组成:G是内阻为Rg、满偏电流为Ig 的电流计。
R 是可变电阻,也称调零电阻,电池的电动势为E,内阻为r。
欧姆档测电阻的原理是根据闭合电路欧姆定律制成的。
当红、黑表笔接上待测电阻Rx 时,由闭合电路欧姆定律可知:I = E/(R+Rg+Rx+r)= E/(R 内+R X)由电流的表达式可知:通过电流计的电流虽然不与待测电阻成正比,但存在一一对应的关系,即测出相应的电流,就可算出相应的电阻,这就是欧姆表图1 测电阻的基本原理。
2.使用注意事项:(1)欧姆表的指针偏转角度越大,待测电阻阻值越小,所以它的刻度与电流表、电压表刻度正好相反,即左大右小;电流表、电压表刻度是均匀的,而欧姆表的刻度是不均匀的,左密右稀,这是因为电流和电阻之间并不是正比也不是反比的关系。
(2)多用表上的红黑接线柱,表示+、-两极。
黑表笔接电池的正极,红表笔接电池的负极,电流总是从红笔流入,黑笔流出。
(3)测量电阻时,每一次换档都应该进行调零(4)测量时,应使指针尽可能在满刻度的中央附近。
(一般在中值刻度的1/3 区域)(5)测量时,被测电阻应和电源、其它的元件断开。
(6)测量时,不能用双手同时接触表笔,因为人体是一个电阻,使用完毕,将选择开关拨离欧姆档,一般旋至交流电压的最高档或OFF 档。
二.伏安法测电阻1.原理:根据部分电路欧姆定律。
2.控制电路的选择控制电路有两种:一种是限流电路(如图2);另一种是分压电路。
(如图3)(1)限流电路是将电源和可变电阻串联,通过改变电阻的阻值,以达到改变电路的电流,但电流的改变是有一定范围的。
其优点是节省能量;一般在两种控制电路都可以选择的时候,优先考虑限流电路。
平抛运动实验【实验目的】(1)用实验的方法描出平抛运动的轨迹.(2)根据平抛运动的轨迹求初速度.【实验原理】(1)用描迹法画出小球平抛运动的轨迹.(2)建立坐标系,测出轨迹上某点的坐标 x 、y ,根据 x =v 0t 、y =12gt 2得初速度v 0=x g 2y.【实验器材】斜槽、小球、方木板、铁架台、白纸、图钉、铅垂线、三角板、铅笔及刻度尺【实验步骤】 (1) 安装器材与调平:将斜槽放在水平桌面上,其末端伸出桌面外,调节末端使其切线水平后固定. 检查斜槽末端是否水平的方法:将小球放在斜槽末端水平轨道的任意位置,小球都不滚动,则可认为斜槽末端水平.精细的检查方法是用水平仪调整.(2)用图钉把坐标纸钉在木板上,让木板竖直固定,其左上方靠近槽口,用铅垂线检查坐标纸上的竖线是否竖直,整个实验装置如图所示.用铅垂线把木板校准到竖直方向,使小球平抛的轨道平面与板面平行,保证在重复实验的过程中,木板与斜槽的相对位置保持不变.(3)建立直角坐标系 xOy :以小球做平抛运动的起点 O 为坐标原点,从坐标原点 O 画出竖直向下的 y 轴和水平向右的 x 轴.确定坐标原点 O 的方法是:把小球放在槽口末端处,用铅笔记下这时小球的球心在坐标纸上的水平投影点 O ,即为坐标原点(不是槽口端点).(4)确定小球位置:让小球由斜槽的某一固定位置自由滚下,从 O 点开始做平抛运动.先用眼睛粗略估计小球在某一 x 值处(如x =1 cm 或 2 cm 等)的 y 值,然后用铅笔尖指着这个位置,让小球从原释放处开始滚下,看是否与铅笔尖相碰,如此重复数次,较准确地确定小球通过的这个位置,并在坐标纸上记下这一点.(5)依次改变 x 值,用与(4)同样的方法确定小球通过其他各点的位置.(6)描点画轨迹:取下坐标纸,将(4)(5)中所描出的各点用平滑曲线连接起来,这就画出了小球做平抛运动的轨迹曲线(所画曲线可不通过个别偏差较大的点,但必须保持曲线平滑,不允许出现凹陷处).【注意事项】(1)固定斜槽时,必须注意使通过斜槽末端点的切线保持水平,以使小球离开斜槽后做平抛运动.(2)木板必须处在竖直平面内,与小球运动轨迹所在的竖直平面平行,使小球的运动靠近图纸但不接触.(3)在斜槽上设定位卡板,使小球每次都从定位卡板所确定的同一位置由静止开始滚下,以保证重复实验时,小球做平抛运动的初速度相等.(4)应在斜槽上适当的高度处释放小球,使小球能以适当的水平速度抛出,其运动轨迹由图板左上角到右下角,这样可以充分利用坐标纸,减小测量误差.(5)由平抛运动方程求小球平抛的初速度时,应选取在平抛运动轨迹上离坐标原点O 较远的点的坐标数据来进行计算,这样既便于测量又减小了误差.【数据分析】(1)判断平抛运动的轨迹是不是抛物线:如图所示,在x 轴上作出几个等距离的点A1、A2、A3、…,把线段OA1的长度记为l,则OA2=2l,OA3=3l,由A1、A2、A3、…向下作垂线,与轨迹的交点记为M1、M2、M3、….若轨迹是一条抛物线,则各点的y 坐标和x 坐标应该具有y=ax2的形式(a 是待定常量),用刻度尺测量某点的x、y 两个坐标值,代入y=ax2 求出a.再测量其他几个点的x、y坐标值,代入y=ax2,若在误差范围内都满足这个关系式,则这条曲线是一条抛物线.(2)求小球平抛的初速度v0:①所描绘的轨迹曲线上选取A、B、C、D、E、F 六个不同的点,测出它们的坐标值.②将各点坐标值代入v0=x g2y中,求出小球做平抛运动的初速度v0.③记录各点求得的初速度,最后算出初速度v0的平均值,并做好记录.【误差分析】(1)安装斜槽时,其末端切线不水平,造成小球并非做平抛运动,测量的数据不准确.(2)建立直角坐标系时,误以斜槽末端端口位置为坐标原点(实应以末端端口上的小球球心位置为坐标原点).(3)小球每次从槽上开始滚下的位置不相同,使得平抛的初速度也不相同.(1)在做“研究平抛运动”的实验时,让小球多次沿同一轨道运动,通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹.为了能较准确地描绘运动轨迹,下面列出了一些操作要求,你认为正确的是()A.通过调节使斜槽的末端保持水平B.每次必须由静止释放小球C.固定白纸的木板必须调节成竖直D.每次释放小球的位置必须不同E.将小球经过不同高度的位置记录在纸上,取下纸后,用直尺将点连成折线(2)某学生在做“研究平抛运动”的实验中,忘记记下小球做平抛运动时的起点位置,O 为物体运动一段时间后的位置,取为坐标原点,平抛的轨迹如图所示,根据轨迹的坐标求出物体做平抛运动的初速度v0=___________m/s.(取g=10 m/s2)(3)在“研究平抛运动”实验中,用印有小方格的纸记录轨迹,小方格的边长L=1.6 cm,若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d 所示,则小球的平抛初速度的计算式为v0=________(用L、g 表示),其值是________,小球在b 点的速率为________.(取两位有效数字,g=10 m/s2)。
高中物理实验教案模板语文
实验名称:测量物体的密度
实验目的:通过测量不同物体的质量和体积,计算出它们的密度,并了解密度的概念和计算方法。
实验材料:天平、容器、水平尺、实验箱中的各种不同材质的小块物体
实验步骤:
1. 准备实验材料,将天平放在水平的桌面上。
2. 使用水平尺测量天平的水平度,确保准确性。
3. 根据实验箱中提供的不同材质的小块物体,分别称量它们的质量,并记录下来。
4. 使用容器装满水,将水平尺放在容器上方,标记水平位置。
5. 用容器浸入水中,浸没一部分,继续用水平尺测量水平位置,记录下体积。
6. 计算每个物体的密度,公式为密度=质量/体积。
7. 比较不同材质物体的密度,进行分析和总结。
实验注意事项:
1. 实验过程中要小心操作,避免发生意外。
2. 测量质量和体积时要注意准确性,尽量避免误差。
3. 实验完成后要清理实验器材,保持实验环境整洁。
实验结果分析:
通过实验我们可以发现,不同材质的物体的密度差异较大。
一般来说,金属材质的密度较大,而木材、塑料等材质的密度相对较小。
密度是物质的一种特性,可以用来区分不同物质。
拓展实验:
1. 可以尝试测量其他不同材质的物体的密度,进一步加深对密度的理解。
2. 结合实际生活中的例子,让学生思考密度对于我们生活的意义。
实验总结:
本实验通过测量不同物体的密度,让学生了解密度的概念和计算方法,并运用实际操作进行实验验证,达到了加深对密度概念的理解的目的。
希望同学们能够通过实验的学习,更加深入地掌握密度的相关知识。
2019年高中生如何做好高中物理实验-精选word文档本文部分内容来自网络整理,本司不为其真实性负责,如有异议或侵权请及时联系,本司将立即删除!== 本文为word格式,下载后可方便编辑和修改! ==高中生如何做好高中物理实验仔细做好实行实行是高中物理、化学、生物等学科的根底和最主要的研讨办法。
在进修物理、化学、生物等学科时,实行可以协助我们了解和稳固有关常识。
因而,必需学会实行。
在高中,我们如何会科学实行呢?(1)要仔细学好前史上的有名实行。
进修这些前史上有名实行的实行办法、实行道理和实行安装,可以启示我们本人的思绪,使我们在本人进行实行时可以进行借鉴,汲取其精髓,并看法到对景象的仔细察看和科学归结的主要性。
(2)准确察看演示实行。
教室上的演示实行,是教员进行操作,指导我们准确察看、从实行平分析总结得出规则的实行。
这时我们固然没有时机入手,但在实行的进程中,可以充沛地看和听,还可以充沛地考虑。
察看演示实行。
起首要仔细听清教师关于为什么要做这个实行和如何布置实行的解说,明白实行目标,晓得要思索哪些要素,扫除什么搅扰,用什么仪器,它们的效果若何等等。
在演示的进程中,要看清每个步调的目标、操作进程、景象转变进程、如何做可以取得成功、如何将招致掉败等等。
总之,看演示实行,要仔细察看和考虑,把留意力放在察看和考虑实行目标、道理、安装、实行操作步调和转变进程上,而不克不及单看实行后果,更不克不及只感觉美观、好玩就得偿所愿了(3)仔细入手做好实行。
教育中布置的学生实行,是极为珍贵的进修时机。
百闻不如一见,更不如一做,要真正把握实行技艺,必需经过本人的理论。
如何入手做好实行呢?那就要做到“六要六不要”:一要预习,明白实行目标、道理、步调,做到胸有全局。
不要心中无数,实行中惊慌失措,实行后对实行后果茫茫然。
二要了解仪器功能及运用留意事项,保护仪器。
不要随意玩弄,恣意乱花。
三要细心察看实行景象及转变进程细节,透过景象看实质。
第五章 曲线运动3 实验:研究平抛运动学习目标1.知道平抛运动的条件及相应控制方法.2.知道用实验获得平抛运动轨迹的方法.3.知道判断运动轨迹是否是抛物线的方法.4.知道测量初速度时需要测量的物理量.5.会推导平抛运动初速度的表达式,会计算平抛运动的初速度.自主探究1.平抛运动的性质做平抛运动的物体只受到 力的作用,由牛顿第二定律可知,其加速度恒为g,所以是 运动;又因 力与速度不在同一条直线上,所以平抛运动是匀变速 运动.2.平抛运动的处理方法平抛运动是一种曲线运动,研究平抛运动时可以将平抛运动分解为水平方向的 和竖直方向的 两个分运动.3.平抛运动的轨迹是 .4.常见的几种获取平抛运动轨迹的方法(参考教材第14页)(1)利用实验室的斜面小槽等器材装配如图所示的装置.钢球从斜槽上滚下,冲过水平槽飞出后做 运动.每次都使钢球在斜槽上的 位置滚下,钢球在空中做 运动的轨迹就是 的.设法用铅笔描出小球 的位置.通过多次实验,在 上记录钢球所经过的多个位置,连起来就得到钢球做 的轨迹.怎样找出小球在运动过程中所经过的位置呢? .(2)如图,倒置的饮料瓶内装着水,瓶塞内插着两根两端开口的细管,其中一根弯成水平,且水平端加接一段更细的硬管作为喷嘴.水从喷嘴中射出,在空中形成 ,它显示了 运动的轨迹.设法把它描在背后的纸上就能进行分析处理了.插入瓶中的另一根细管的作用,是 .这是因为该管上端与空气相通,A处水的压强始终 大气压,不受瓶内 的影响.因此,在水面降到A处以前的一段时间内,可以得到 的细水柱.(3)用数码相机或数码摄像机记录平抛运动的轨迹.可以用它拍摄小球从水平桌面飞出后做平抛运动的几张连续照片.如果用数学课上画函数图象的方格黑板做背景,就可以根据照片上小球的位置在方格纸上画出小球的轨迹.合作探究一、设计实验方案交流方案,分析教材中的实验方案的优缺点,确定实验方案.教材中的案例优点缺点注意事项案例一案例二案例三二、确定平抛运动的轨迹(一)利用平抛实验仪的实验中得到较准确的轨迹,请思考下列问题:1.如何检验斜槽末端部分是否水平和木板面是否竖直? 2.如何保证每次实验v0相同? 3.小球平抛的抛出点在哪?如何确定? 4.实验结果与斜面轨道不光滑有关吗?为什么? 5.根据得到的实验轨迹点,如何描绘平抛运动的轨迹? 6.实验需要哪些器材或仪器? 如何判断平抛运动的轨迹是不是抛物线?说明方法:(二)利用水注法的实验中为了得到较准确的轨迹,请思考下列问题:1.如何确保水流出时做平抛运动? 2.如何确保水注的轨迹不发生变化? 3.根据得到的实验轨迹点,如何描绘平抛运动的轨迹? 4.实验需要哪些器材或仪器? 如何判断平抛运动的轨迹是不是抛物线?说明方法:三、计算平抛运动的初速度思考讨论:(1)如何推导平抛初速度的表达式?写出推导过程.(2)测量初速度时需要测量的物理量有哪些?(3)实验数据处理1234xyv0=x g2yv0的平均值课堂检测1.在研究平抛运动的实验中,为减小空气阻力对小球运动的影响,应采用( )A.实心小铁球B.空心小铁球C.实心小木球D.以上三种小球都可以2.关于做“研究平抛运动”的实验时,下列说法正确的是( )A.实验目的之一是求当地重力加速度B.小球运动时,应与木板上的白纸相接触C.把小球位置记录在纸上后,应用平滑曲线连接D.在纸上记录小球的第一个位置,应尽量靠近坐标原点3.安装实验装置的过程中,斜槽末端的切线必须是水平的,这样做的目的是( )A.保持小球飞出时,速度既不太大,也不太小B.保证小球飞出时,初速度水平C.保证小球在空中运动的时间每次都相等D.保证小球运动的轨迹是一条抛物线4.在“研究平抛运动”的实验中,已备有下列器材:有孔的硬纸片、白纸、图钉、平板、铅笔、弧形斜槽、小球、刻度尺、铁架台,还需的器材有( )A.停表B.天平C.重垂线D.弹簧测力计5.数码相机大多具有摄像功能,每秒钟拍摄大约15帧照片,一同学用它拍摄小球从水平面飞出后做平抛运动的几张连续照片,下列处理正确的是( )A.只要测出相邻两照片上小球的距离,就能判断平抛运动的特点B.只要测出相邻两照片上小球的水平距离,就能判断平抛运动在水平方向上的运动特点C.只要测出相邻两照片上小球的竖直距离,就能判断平抛运动在水平方向上的运动特点D.只要测出相邻两照片上小球的竖直距离,就能判断平抛运动在竖直方向上的运动特点6.在做“研究平抛运动”的实验时,下列说法正确的是( )A.安装斜槽和木板时,一定要注意木板是否竖直B.安装斜槽和木板时,只需注意小球不和木板发生摩擦C.每次实验都要把小球从同一位置由静止释放D.实验的目的是描出小球的运动轨迹,分析平抛运动的规律7.下列因素会使“研究平抛运动”实验的误差增大的是( )A.小球与斜槽之间有摩擦B.安装斜槽时其末端不水平C.建立坐标系时,以斜槽末端端口位置为坐标原点D.根据曲线计算平抛运动的初速度时,在曲线上取作计算的点离原点O较远8.如图所示,在研究平抛运动时,小球A沿轨道滑下,离开轨道末端(末端水平)时撞开轻质接触式开关S,被电磁铁吸住的小球B同时自由下落.改变整个装置的高度H,做同样的实验,发现位于同一高度的A、B两个小球总是同时落地,该实验现象说明了A球在离开轨道后( )A.水平方向的分运动是匀速直线运动B.水平方向的分运动是匀加速直线运动C.竖直方向的分运动是自由落体运动D.竖直方向的分运动是匀速直线运动9.在研究平抛物体的运动的实验中,为了求平抛物体的初速度,需直接测的数据有( )A.小球开始滚下的高度B.小球在空中飞行的时间C.运动轨迹上某点P的水平坐标D.运动轨迹上某点P的竖直坐标10.在“研究平抛运动”的实验中,某同学记录了运动轨迹上三点A、B、C,如图所示,以A为坐标原点,建立坐标系,各点坐标值已在图中标出.求:(1)小球平抛初速度大小;(2)小球做平抛运动的初始位置坐标(g取10m/s2).参考答案自主探究1.重 匀变速 重 曲线2.匀速直线运动 自由落体运动3.抛物线4.(1)平抛 同一 平抛 一定 经过 竖直白纸 平抛运动 可以把笔尖放在小球可能经过的位置,如果小球能够碰到笔尖,就说明位置找对了(2)弯曲的细水柱 平抛 保持从喷嘴射出水流的速度,使其不随瓶内水面的下降而减小 等于 水面高低 稳定合作探究一、设计实验方案教材中的案例优点缺点注意事项案例一平抛运动的轨迹稳定不易确定钢球的位置使用横槽确定小球的位置案例二便于确定轨迹轨迹不稳定,受液面高低的影响迅速确定轨迹案例三便于确定轨迹不易确定初速度向学生提供照片的实际比二、确定平抛运动的轨迹(一)1.小球放在斜槽水平任意位置都静止;木板面与重垂线平行.2.由同一位置静止释放小球.3.小球的球心,斜槽的末端向上加半径的高度4.没有关系,只要从同一斜面、同一高度静止释放小球,都能获得初速度相同的平抛运动.5.让小球沿斜槽末端抛出,先用眼睛粗略估计轨迹位置,再把笔尖放在该位置,让小球再次滚下,若小球击中笔尖,则记下该位置点,按照此方法,记录多个轨迹点,然后用平滑的曲线依次连接各点.6.平抛实验仪、金属小球、复写纸、白纸、刻度尺、三角板、笔、计算器.说明方法:抛物线轨迹上各点应满足y=ax2,在轨迹上测出若干点的坐标(x,y),带入方程中检验是否满足y与x2成正比的关系.(二)1.细管的末端保持水平2.使管口压强保持不变3.用平滑的曲线连接4.铁架台、饮料瓶、大头针、亚克力板、透明胶片、白板笔、刻度尺、三角板、接水盘、计算器.说明方法:抛物线轨迹上各点应满足y=ax 2,在轨迹上测出若干点的坐标(x ,y ),带入方程中检验是否满足y 与x 2成正比的关系.三、计算平抛运动的初速度(1)y=gt 2⇒t=122y g x=v 0t ⇒v 0==x x t g2y2.测出轨迹上某一点的坐标(x ,y )代入可求出v 0,选取不同位置的点,多次测量后求出平均值.【巩固训练】1.AD2.2 0.70m/sgl 课堂检测1.A 解析:空气阻力对实心小铁球的影响相对较小.2.C 解析:平抛实验的目的不是测重力加速度,A 错;小球也不能与木板上的白纸相接触,B 错;实验用到的数据与坐标原点无关,D 错.3.B 解析:平抛运动就是要求小球离开斜槽时,初速度一定是水平的.4.C5.BD 解析:研究平抛运动是采用运动的分解,分别在水平方向和竖直方向研究,所以需要测量水平间距和竖直间距,故选B 、D.6.ACD 解析:安装斜槽和木板时,木板要竖直,以保证描点准确,A 正确,B 错误;为保证小球每次做平抛运动的初速度相同,每次实验都要把小球从同一位置由静止释放,C 正确;实验的目的是描出小球的运动轨迹,分析平抛运动的规律,进而求出初速度,D 正确.7.BC 解析:本实验的目的是描出平抛物体的运动轨迹,并求出平抛物体的初速度,实验中只要保证小球离开斜槽末端时的平抛初速度相等即可,因此,即使小球与斜槽之间有摩擦,只要保证小球每次从斜槽上滚下的初始位置都相同,平抛时的初速度就都相同,不会引起误差,A 错误;如果安装斜槽时其末端不水平,小球的运动就不是平抛,会引起误差,B 正确;建立坐标系时,应以斜槽末端小球球心所在的位置为坐标原点,否则会引起误差,C 正确;计算初速度时,计算点距抛出点O 越远,x 、y 值就越大,用刻度尺进行测量时,其误差越小,故D 错误.8.C 解析:由于B 球做自由落体运动,A 、B 两球总是同时落地,说明A 球在竖直方向上和B 球做同样的运动,即A 球也做自由落体运动,C 正确,D 错误;至于水平方向上A 球做什么运动,该实验无法说明,A 、B 均错误.9.CD 解析:由平抛运动规律,竖直方向y=gt 2,水平方向x=v 0t ,因此v 0=x,可见只要测得12g 2y 轨迹上某点P 的水平坐标x 和竖直坐标y ,就可求出初速度v 0,故C 、D 正确.10.(1)1m/s (2)初始位置坐标值为(-10,-5)解析:(1)从题中可以看出在水平方向有x AB =x BC =10cm,说明从A 到B 所用时间与从B 到C 所用时间相等,即t AB =t BC =t 0在竖直方向有Δh=h BC -h AB =10cm由匀变速直线运动规律可得Δh=g t 02则初速度v 0==x AB ·=1m/sx AB t AB g Δℎ(2)由匀变速直线运动规律可得B 的竖直速度v By ==2m/sℎAC2t 0又v By =v Ay +gt 0,则v Ay =1m/s又v Ay =gt ,则t=0.1,即从平抛起点到A 点的时间为0.1s因此,从抛出点到A 点的水平位移x=v 0t=0.1m =10cm,竖直位移y=gt 2=0.05m =5cm12于是可得物体开始做平抛运动的位置坐标(-10,-5).。
学生实验:用打点计时器测量平均速度[学习目标] 1.了解电磁打点计时器、电火花打点计时器的构造及工作原理并学会使用.2.学会用打出的纸带求平均速度.3.掌握测瞬时速度的方法,会用打出的纸带求瞬时速度.4.能根据实验数据作出物体的速度—时间图像,并能根据图像分析物体的运动.一、了解打点计时器1.打点计时器是记录做直线运动物体的位置和时间的仪器.2.电火花打点计时器:(1)工作电压:220V交流电源;(2)原理:当接通电源、按下脉冲输出开关时,计时器发出的脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴,产生火花放电,于是在运动的纸带上就打出一行点迹.3.电磁打点计时器:如图1所示,为电磁打点计时器的结构图.(1)工作电压:6V以下的交流电源;(2)原理:接通交流电源后,在线圈和永久磁铁的作用下,振片便振动起来,带动其上的振针上下振动,于是在纸带上留下一行点迹.图14.打点周期打点计时器一般接我国市用交流电,交流电频率为50Hz,计时器每隔0.02s打一次点.二、实验步骤1.如图2所示,将木板固定在铁架台上,把电火花打点计时器安装在倾斜的木板上,把小车与纸带装好,接好220V交流电源.图22.接通电源,将小车从斜面上由静止开始释放,纸带上就会打出一系列点迹. 3.关闭电源,取下纸带,每5个点(即以0.1s 为周期)标注一个计数点,如图3所示.图3三、分析与处理实验数据 1.测平均速度用刻度尺测出n 个点之间的距离Δx ,n 个点之间的时间间隔Δt =(n -1)×0.02s ,根据平均速度v =ΔxΔt 算出小车在OB 、AC 、BD 、CE 、DF 段的平均速度,填入表中.2.测瞬时速度取包含某一位置在内的一小段位移Δx ,根据v =ΔxΔt 测出这一段位移内的平均速度,用这个平均速度代表纸带经过该位置的瞬时速度.一般地,取以这个点为中间时刻的一段位移计算. 如图3中v D =x CD +x DE2T ,T 为两个计数点间的时间间隔.四、注意事项1.打点前,应使物体停在靠近(填“靠近”或“远离”)打点计时器的位置.2.打点时,应先接通电源,待打点计时器打点稳定后,再拉动纸带(填“接通电源”或“拉动纸带”).3.打点计时器不能连续工作太长时间,打点之后应立即关闭电源.4.对纸带进行测量时,不要分段测量各段的位移,正确的做法是一次测量完毕(可先统一测量出各个计数点到起始点O 之间的距离).读数时应估读到毫米的下一位.一、打点计时器的应用原理及操作例1 用打点计时器可测纸带运动的时间和位移.下面是没有按操作顺序写的不完整的实验步骤,按照你对实验的理解,在各步骤空白处填上适当的内容,然后按实际操作的合理顺序,将各步骤的字母代号按顺序写在空白处.A .在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线,导线的另一端分别接在频率为50Hz 的低压________(选填“交流”或“直流”)电源的两个接线柱上.B .把电磁打点计时器固定在桌子上,让纸带穿过______,并压在________下面.C .用刻度尺测量从计时开始点到最后一个点间的距离Δx .D .切断电源,取下纸带,如果共有n 个清晰的点,则这段纸带记录的时间Δt =________.E .先打开电源开关,再用手水平地拉动纸带,纸带上打下一系列小点.F .利用公式v =ΔxΔt 计算纸带运动的平均速度.实验步骤的合理顺序是________.答案 交流 限位孔 复写纸 (n -1)×0.02s BAEDCF解析 A 中电磁打点计时器应使用低压交流电源;B 中应将纸带穿过电磁打点计时器的限位孔,并放于复写纸的下面;D 中纸带上记录的时间Δt =(n -1)×0.02s .合理的实验步骤为BAEDCF. 二、速度的计算例2 打点计时器所用电源的频率为50Hz ,某次实验中得到一条纸带,用毫米刻度尺测量的情况如图4所示,纸带在A 、C 间的平均速度为_____m/s.在A 、D 间的平均速度为________ m/s.B 点的瞬时速度更接近于________m/s.(结果保留两位小数)图4答案 0.35 0.42 0.35解析 由题意知,相邻两点间的时间间隔为0.02s. A 、C 间的距离为14mm =0.014m. A 、C 间对应的时间为0.02×2s =0.04s. A 、D 间的距离为25mm =0.025m. A 、D 间对应的时间为0.02×3s =0.06s 由公式v =Δx Δt 得:v AC =0.0142×0.02m/s =0.35 m/s ,v AD =0.0253×0.02m/s ≈0.42 m/s.B 点的瞬时速度更接近于A 、C 间的平均速度.例3 某同学在“用打点计时器测速度”的实验中,用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况,在纸带上确定出A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 共7个计数点.相邻计数点间的距离如图5所示,每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.1 s .(本题计算结果均保留3位有效数字)图5(1) 在实验中,使用打点计时器时应先________再________(填“释放纸带”或“接通电源”).(2) 每两个计数点间还有________个点没有标出.(3) 试根据纸带上各个计数点间的距离,每隔0.1s 测一次速度,计算出打下B 、C 、D 三个点时小车的瞬时速度,并将各个速度值填入下表.(4)将B 、C 、D 、E 、F 各个时刻的瞬时速度标在图6直角坐标系中,并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线.图6答案 (1)接通电源 释放纸带 (2)4 (3)0.4000.479 0.560 (4)见解析图 解析 (1) 在实验中,使用打点计时器时应先接通电源,再释放纸带. (2) 每两个计数点间还有n =Δt ΔT -1=0.1s 0.02s-1=4个点没有标出. (3)v B =(3.62+4.38)×10-22×0.1m/s =0.400 m/s ;v C =(5.20+4.38)×10-22×0.1m/s =0.479 m/s ;v D =(5.20+5.99)×10-22×0.1m/s ≈0.560 m/s.(4)图线如图所示:1.(多选)在“用打点计时器测速度”的实验中,除重物(小车)、纸带外,还需选用的仪器是() A.秒表B.刻度尺C.速度计D.交流电源答案BD解析由打点计时器在纸带上打下的点的间隔数可知任意两点间的时间间隔,故不需要秒表,选项A错误;再利用刻度尺测出两点间的距离就可进一步求出平均速度,故不需要速度计而要使用刻度尺,选项B正确,C错误;打点计时器要使用交流电源工作,选项D正确.2.(多选)在“用打点计时器测速度”的实验中,若打点周期为0.02s,下列说法正确的是() A.先接通电源,后拉动纸带B.先拉动纸带,后接通电源C.电火花计时器使用6V以下的交流电源D.连续n个计时点间的时间间隔为(n-1)×0.02s答案AD解析使用打点计时器打点时,应先接通电源,待打点计时器打点稳定后,再拉动纸带,A 正确,B错误;电火花计时器的工作电压是220V交流电,C错误;每相邻的两个计时点间的时间间隔为0.02 s,连续n个计时点间有n-1个时间间隔,故时间为(n-1)×0.02 s,D正确.3.你左手拿一块表,右手拿一支笔,当你的合作伙伴沿直线拉动一条纸带,使纸带在你的笔下向前移动时,每隔1s用笔在纸带上点下一个点,这就做成了一台“打点计时器”.如果在纸带上点下了10个点,则在打下这些点的过程中,纸带的运动时间是()A.1s B.9s C.10s D.11s答案 B解析每隔1 s用笔在纸带上点下一个点,如果在纸带上点下了10个点,也就有9个时间间隔,所以纸带的运动时间是9 s.故选B.4.打点计时器交流电源频率是50Hz,则打点周期是_____,实验得到做匀变速运动的纸带上A、B两点与B、C两点之间各有三个点,如图7所示,则相邻计数点的时间间隔是____.若测得x1=15cm,x2=19cm,则B点的瞬时速度是_____m/s(结果保留3位有效数字).图7答案0.02s0.08s 2.135.如图8所示是一条打点计时器打出的纸带,0、1、2、3、4、5、6是七个计数点,每相邻两个计数点之间还有四个点未画出,各计数点到0的距离如图所示.图8(1)求出2、4计数点的瞬时速度并填入表格.(2)在图9坐标纸中画出质点的速度—时间图像.图9答案(1)0.400.69(2)见解析图解析(1)两计数点间的时间间隔是T=0.1sv2=x132T=(9.0-1.0)×10-22×0.1m/s=0.40 m/sv4=x352T=(22.8-9.0)×10-22×0.1m/s=0.69 m/s(2)根据表格中数据在直角坐标系中描点,然后连线得到图像如图所示.6.用气垫导轨和数字计时器能更精确地测量物体的瞬时速度.如图10所示,滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门,配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为Δt1。
高中物理学生实验【考纲要求】要求能在理解基础上独立完成的学生实验有:1.长度的测量2.研究匀变速直线运动3.探索弹力和弹簧伸长的关系4.验证力的平行四边形定则5.验证机械能守恒定律6.用单摆测定重力加速度7.研究平抛物体的运动8.验证动量守恒定律9.用油膜法估测分子的大小10.用描迹法画出电场中平面上的等势线11.描绘小灯泡的伏安特性曲线12.测定金属的电阻率13.把电流表改装为电压表14.研究闭合电路欧姆定律15.测定电源电动势和内阻16.练习使用示波器17.用多用电表探索黑箱内的电学元件18.传感器的简单应用19.测定玻璃的折射率20.用双缝干涉测光的波长21.用气缸导轨验证动量守恒定律22.研究玩具电机的能量转化并注意应用这二十二个实验中所获得的实验思想、方法、技巧,灵活解决其他类似实验或实际问题。
【知识结构】高中阶段的二十二个学生实验,按实验目的和特点可分为五个类型:热点导析1.选择仪器的原则①可行性原则:要根据实验要求和客观条件选用合适仪器。
如测量某电阻阻值,可根据要求的测量精度。
实验的条件确定采用电桥法、伏安法、欧姆表、替代法等,还要根据电阻的规格、电表参数(量程、内阻、精度)选择电压表和电流表。
②准确性原则:怎样的测量实验需要,决定选用怎样精度的测量工具,对一定的实验要求,精度不是越高越好。
如测金属丝电阻率实验中,测直径需2~3位有效数字,所以用螺旋测微器,而测长度时,用毫米刻度尺足够了。
③操作性原则:在可行、准确前提下,设计实验和选用仪器越简单越好,并具有良好可操作性。
如滑线变阻选用,既要考虑阻值范围,又要考虑它的额定电流和功率。
当然仪器的选择,首先依托于电原理图已定测量方法已明确的前提下,从安全、准确、节能、方便顺序给予统盘考虑。
典型例析例1 在做“互成角度的两个力的合力”实验时,橡皮条的一端固定在木板上,用两个弹簧秤把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点。
以下操作中错误的是()A.同一次实验过程中,O点位置允许变动B.实验中,弹簧秤必须保持与木板平行,读数时视线要正对弹簧秤刻度C.实验中,先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程,然后只需调节另一弹簧秤拉力的大小和方向,把橡皮条另一端拉到O点D.实验中,把橡皮条的另一端拉到O点时,两个弹簧秤之间夹角应取90º,以便于算出合力大小解析本题为1994年上海高考试题实验中有严格的要求:(1)结点O不允许移动。
人教版必修一《实验探究加速度与力质量的》WORD教案6展示课教案安庆市石化一中胡志诚二00八年十二月高中物理必修一第四章第二节实验:探究加速度与力、质量的关系(第一课时:理论探究部分)【教材分析与学情分析】通过初中物理两年的学习,科学探究思想必定差不多对学生产生了专门深的阻碍,在高中时期,我们应该努力让学生体会探究的本质。
牛顿第一定律告诉我们,物体的运动状态及其改变是由它所受的力决定的,而运动状态改变的难易程度又与物体自身的质量有关,因此,探究加速度与力、质量的定量关系是自然而又十分必要的。
关于实验的差不多思路:能够先结合一段视频,让学生从自身的生活体会和一些小常识动身,对加速度与力、质量的定量关系进行合理的猜想,因为这与实验数据的处理直截了当相关。
正比、反比的关系用图象进行数据处理比较直观,而且有利于减小误差的阻碍,因此本实验用图象方法处理数据。
基于简单、方便的原则,考虑用打点计时器成本不高,其配备比较普遍,我们打算安排学生在第二课时动手进行实验测量加速度,探究加速度与力、质量的定量关系,但实验中要注意排除摩擦力的阻碍。
由于探究的是加速度与力、质量间的比例关系,教科书上的第二套方案的实验设计专门有启发性,但实验操作和数据处理对学生要求比较高,实验前要注意做好引导工作。
本节内容专门多,考虑到学生的同意状态,我们打算探究工作分步进行,第一课时为理论探究部分,第二课时为操作探究部分。
【教学目标】知识与技能1.明白得探究加速度与力、质量的关系的合理性和必要性。
2.明白得实验思路的合理性,以及用图象处理实验数据的有效性。
3.经历假设与猜想、方案的设计、方案的讨论以及实验数据的处理过程,体会整个探究过程的科学严谨性。
过程与方法1.循序渐进地指导学生探究加速度与力、质量的关系,明白用操纵变量法进行实验2.引导学生自己设计实验,并共同讨论方案的可行性。
情感态度与价值观1.通过对实验方案的探究激发学生的求知欲,培养学生的创新精神。
高中物理学生实验【考纲要求】要求能在理解基础上独立完成的学生实验有:1.长度的测量2.研究匀变速直线运动3.探索弹力和弹簧伸长的关系4.验证力的平行四边形定则5.验证机械能守恒定律6.用单摆测定重力加速度7.研究平抛物体的运动8.验证动量守恒定律9.用油膜法估测分子的大小10.用描迹法画出电场中平面上的等势线 11.描绘小灯泡的伏安特性曲线12.测定金属的电阻率13.把电流表改装为电压表14.研究闭合电路欧姆定律15.测定电源电动势和内阻16.练习使用示波器17.用多用电表探索黑箱内的电学元件18.传感器的简单应用19.测定玻璃的折射率20.用双缝干涉测光的波长21.用气缸导轨验证动量守恒定律22.研究玩具电机的能量转化并注意应用这二十二个实验中所获得的实验思想、方法、技巧,灵活解决其他类似实验或实际问题。
【知识结构】高中阶段的二十二个学生实验,按实验目的和特点可分为五个类型:热点导析1.选择仪器的原则①可行性原则:要根据实验要求和客观条件选用合适仪器。
如测量某电阻阻值,可根据要求的测量精度。
实验的条件确定采用电桥法、伏安法、欧姆表、替代法等,还要根据电阻的规格、电表参数(量程、内阻、精度)选择电压表和电流表。
②准确性原则:怎样的测量实验需要,决定选用怎样精度的测量工具,对一定的实验要求,精度不是越高越好。
如测金属丝电阻率实验中,测直径需2~3位有效数字,所以用螺旋测微器,而测长度时,用毫米刻度尺足够了。
③操作性原则:在可行、准确前提下,设计实验和选用仪器越简单越好,并具有良好可操作性。
如滑线变阻选用,既要考虑阻值范围,又要考虑它的额定电流和功率。
当然仪器的选择,首先依托于电原理图已定测量方法已明确的前提下,从安全、准确、节能、方便顺序给予统盘考虑。
2.变阻器分压和限流接法比较限流接法 分压接法变阻器R 工作状态 R 的一部分在工作R 全部工作,且I Rmax >I RL负载R L 的电压调节范围RR R L Lε-ε0~ε适用条件R L 与R 阻值相近且不要求U L 从0开始调节 R <21R L 以上,或电压从0开始调节优、缺点 电压调节范围小,R 工作电流较小(等于R L 上电流)电压调节范围大,R 工作电流较大(大于R L 上电流)备注一般先考虑限流接法后考虑分压接法典型例析例1 在做“互成角度的两个力的合力”实验时,橡皮条的一端固定在木板上,用两个弹簧秤把橡皮条的另一端拉到某一确定的O 点。
以下操作中错误的是( )A.同一次实验过程中,O 点位置允许变动B.实验中,弹簧秤必须保持与木板平行,读数时视线要正对弹簧秤刻度C.实验中,先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程,然后只需调节另一弹簧秤拉力的大小和方向,把橡皮条另一端拉到O 点D.实验中,把橡皮条的另一端拉到O 点时,两个弹簧秤之间夹角应取90º,以便于算出合力大小 解析 本题为1994年上海高考试题 实验中有严格的要求:(1)结点O 不允许移动。
(2)弹簧秤不要达到最大量程,因为一个达到最大,另一个将不好调整。
(3)两个弹簧秤的拉力夹角不易过大,也不易过小,取90º也可以,并不是必须取90º。
所以,本题操作中错误的是A 、C 、D 。
说明 本实验的所有规定都是为了更有利于操作,有利于减小测量误差,合力一定的前提下,一个力大小或方向的改变,都可导致另一个力的大小、方向发生改变。
夹角太大太小、拉力太大太小、拉力与木板不平行均会带来较大误差。
例2 如图9-17-1所示是做匀加速直线的小车带动打点计时器的纸带上打出的点的一部分。
图中每相邻两点之间还有四个点没有画出,交流电的频率为50Hz ,测得第二个、第三个计数点与起点相距d 2=6.0cm,d 3=10.0cm ,则(1)第一个、第四个计数点与起点相距d 1、d 4各为多少?(2)物体经过第一个、第二个计数点的即时速度v 1,v 2和物体的加速度分别为多少?解析 设相邻两计数点相距依次为s 1、s 2、s 3、s 4,则 s 1=d 1,s 2=d 2-d 1=6.0-d 1cm,s 3=d 3-d 2=10.0-6.0=4.0cm, s 4=d 4-d 3=d 4-10.0cm.在匀加速运动中,从任意一个时刻起在连续相等的时间内通过的位移之差相等。
Δs=s 2-s 1=s 3-s 2=s 4-s 3=……(6.0-d 1)-d 1=4.0-(6.0-d 1)=(d 4-10.0)-4=……,得d 1=38=2.67cm,d 4=344=14.67cm 。
(2)因s1=d 1=38cm,s 2=6-d 1=310cm,s 3=4.0cm,而T=5×0.02s=0.1s,所以v 1=1.023*******⨯+=+T s s cm ·s -1=30cm ·s -1 v 2=1.024310232⨯+=+T s s cm ·s -1=3110cm ·s -1=36.67cm ·s -1 a=1.030311012-=-T v v cm ·s -2=3200cm ·s -2=66.67cm ·s -2 说明 本题为已知匀加速,求纸带上各点分布规律。
并要注意Δs=aT 2与d 1、d 2、d 3、d 4的区别和联系。
例3 研究弹性碰撞的实验装置及小球落点位置如图9-17-2所示,判断实验做得是否精确,只要看关系式OP+OM=O ′N 是否成立?为什么?解析 设入射小球A 的质量为m 1,被碰小球B 的质量为m 2,碰撞前后应满足 m 1v 1=m 1v 1′+m 2v 2,m 1(v 1-v 1′)=m 2v 2 ① 碰撞后机械能没有损失,则21m 1v 21=21m 12'1V +21m 2v 22,m 1(v 21-v ′21)=m 2v 22 ② 式②÷式① v 1+v 1′=v 2,即OP+OM=O ′N ③天平测出两个小球质量为m 1、m 2,大致可以获得较好的结论: m 1·OP=m 1·OM+m 2·O ′N ④ 满足式④表明动量守恒;满足式③表明为弹性碰撞。
说明 研究动量守恒实验的表达式如此简单,主要依靠两小球均做平抛运动。
实验中用平抛物体水平射程代替小球碰撞前后速度的实验思想,在其他实验场合也会有很好的应用。
例4 如图9-17-3所示,为测定木块与斜面之间的滑动摩擦系数,某同学让木块从斜面上端自静止起做匀加速下滑运动,他使用的实验器材仅限于:①倾角固定的斜面(倾角未知)、②木块、③秒表、④米尺。
(1)实验中应记录的数据是 。
(2)计算摩擦系数的公式是μ= 。
(3)为了减小测量的误差,可采用的办法是 。
解析 本题为1997年上海高考试题这是一道很好的设计型实验,不仅要求学生能按题目给定的器材确定要测量的物理量和实验方法,同时要求学生根据运动学和动力学的知识理解实验原理。
掌握了这些,本题就变得简单了,不过就是一道一物体沿斜面下滑的题目。
其初速度为0,而加速度为gsin θ-μgcos θ,位移为l 的问题。
题目第三问考查了所有实验的一个减小误差的方法,在学习时应引起足够的重视。
因此(1)记录的数据为l 、d 、h 、t ,(2)μ=dgt l d h 222-,(3)多次测量取平均值。
说明 本题物理情景十分简单,测量精度要求不高,不能钻牛角尖,思考过分复杂,认为高考题一定较难,关键是考查物理实验的基本思想和方法。
例5 一个学生做平抛物体运动的实验时,只在白纸上画出水平方向x ,忘记在纸上记下斜槽末端的位置,并且只在白纸上画出如图9-17-4甲所示的一段曲线,试用一根刻度尺算出这个物体的初速度。
解析 (1)先在平抛物体的轨迹曲线上任意取水平位移相等的A 、B 、C 三点,再作出相应的高度y 1,y 2,如图9-17-4乙所示。
(2)用刻度尺量出Δx 、y 1、y 2的长度。
(3)将三个数据代入v 0=12y y g-·Δx ,得出平抛物体运动的初速度设想斜槽末端O 为原点的直角坐标系,则A 、B 、C 三个坐标分别为x A 、y A ;x B 、y B ;x C 、y C ;根据平抛运动的特点:x=v 0t 和y=21gt 2,消去t ,得 y=2022v gx ,可见 y A =2022v gx A ,y B =2022v gx B ,y C =222v gx C y 1=y B -y A =220222)(2)(v x x x g v x x g A B A B +∆=-y 2=y C -y B =2020222)(2)(v x x x g v x x g B C B C +∆=- y 2-y 1=202202)(v x g v x x x g A C ∆=-∆, 整理后得出v 0=12y y g-·Δx 。
说明 虽然在末知平抛初始起抛点时也能求得初速度,但所需测量的物理量较多,也会带来较大的误差。
所以常规定实验方法还是先测得起始点后再进行简单的运算。
例6 关于示波器的作用,下列说法中正确的是( ) A.它能直接观察电信号随时间的变化情况B.它能直接观察温度的高低、光的强弱等随时间变化的情况C.要观察振动和温度、光等信号的变化情况,可先利用各种传感器把这些信号转化为电信号,再利用示波器间接地观察D.物体的机械振动的情况是无法利用示波器这种电子仪器去研究的解析 示波器能直接观察电信号随时间的变化情况,但通过各种传感器可把其他信号转变为电信号,再通过示波器显示。
所以正确答案为A 、C 。
说明 示波器的最重要的电子仪器之一,它的广泛用途决定于能灵活地通过各种转换观察、监视、测量各种信号的变化情况。
例7 某同学用以下器材测量电阻:①安培计、②电阻箱、③单刀双掷电键(这种电键在掷刀a 倒向b 时ab 接通,倒向c 时ac 接通)、④待测电阻、⑤电源、⑥限流电阻,如图9-17-6。
实验方法是利用单刀双掷电键分别将电阻箱和待测电阻接入电路,用电阻箱替代待测电阻的方法来测定待测电阻的阻值。
(1)在图中完成电路的连接(其中有两条导线已连接好)。
(2)本实验中电键应先接通的是含有 (填待测电阻或电阻箱的电路)。
用电健变换电路,调节电阻箱时,应使两次测量的 大小相同,这时待测电阻的值可以从 上读出。
解析 本题是1997年上海高考试题 (1)如图9-17-7。
(2)待测电阻,电流(或安培计读数),电阻箱。
说明 本题的难点是对单刀双掷开关进行连线操作,应先作出电原理图草稿,再对两支路进行分开连接(如先连干路和R x 组成回路,再连电阻箱支路)。
例8 普通白炽灯是由爱迪生发明的,主要构造是钨丝和灯泡,灯泡内充有惰性气体及混有极少氧气。