必修一详细物理实验
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实验:探究小车速度随时间变化的规律知识集结知识元实验:探究小车速度随时间变化的规律知识讲解一、实验目的用打点计时器研究小车在重物牵引下的运动,探究小车速度随时间的变化规律.二、实验原理1.打点计时器打出的纸带能记录运动物体在不同时刻的位置.2.求纸带上某点的瞬时速度一般用一小段时间内的平均速度代替.3.用描点法画出小车的v-t图象,图线的倾斜程度表示加速度的大小,如果v-t图象是一条倾斜的直线,说明物体的速度是均匀变化的.三、实验器材打点计时器,一端附有滑轮的长木板,小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源.四、实验步骤1.如图所示,把附有滑轮的长木板放在实验桌上,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.2.把一条细绳拴在小车上,使细绳跨过滑轮,下边挂上合适的钩码,放手后,看小车能否在木板上平稳地加速滑行,然后把纸带穿过打点计时器,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的位置,先接通电源,后释放小车,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一系列小点.4.更换纸带,重复操作两次.5.增减钩码个数,再做两次实验.五、数据处理1.公式法(1)从几条纸带中选择一条比较理想的纸带,舍掉开始一些比较密集的点,在后面便于测量的地方找一个开始点,作为计数始点,以后依次每五个点取一个计数点,并标明0、1、2、3、4…,测量各计数点到0点的距离x,并记录填入表中.位置编号012345时间t/sx/mv/(m∙s-1)(2)分别计算出与所求点相邻的两计数点之间的距离△x1、△x2、△x3….(3)利用一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求得各计数点1、2、3、4、5的瞬时速度,填入表格中.2.图象法(1)在坐标纸上建立直角坐标系,横轴表示时间,纵轴表示速度,并根据表格中的数据在坐标系中描点.(2)画一条直线,让这条直线通过尽可能多的点,不在线上的点均匀分布在直线的两侧,偏差比较大的点忽略不计.(3)观察所得到的直线,分析物体的速度随时间的变化规律.六、误差分析产生原因减小方法偶然误差根据纸带测量的位移有误差,从而使根据位移计算的瞬时速度有误差测量各计数点到起始点的距离而不是直接测量相邻计数点间距离系统误差木板的粗糙程度不完全相同尽量选用各处粗糙程度均匀的木板七、注意事项1.开始释放小车时,应使小车靠近打点计时器.2.先接通电源,等打点稳定后,再释放小车.3.取下纸带前,先断开电源.4.要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞,当小车到达滑轮前及时用手按住它.5.牵引小车的钩码个数要适当,以免加速度过大而使纸带上的点太少,或者加速度太小,而使各段位移无多大差别,从而使测量误差增大,加速度的大小以能在50cm长的纸带上清楚地取得六、七个计数点为宜.6.要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点,一般在纸带上每五个点取一个计数点,即时间间隔为T=0.02s×5=0.10s.要舍掉开头过于密集的点,这样误差小.7.在坐标纸上画v-t图象时,注意坐标轴单位长度的选取要适当,应使图线尽量分布在较大的坐标平面内.例题精讲实验:探究小车速度随时间变化的规律例1.某同学用如图a所示的实验装置研究小车在光滑斜面上匀加速下滑的运动规律.先从斜面高处静止释放小车,随后才开启位移传感器(一种测量物体离开传感器距离的工具,以开启瞬间记为t=0)测量小车与传感器间距S与时间t的关系.但是由于操作失误,本应在计算机屏幕上显示的S-t图象被改为-t图象,实验结果如图b所示.根据此图象.(1)t=0.4s末,物体与传感器间距S=______________.(2)传感器开启瞬间物体运动的速度v0=________________.(3)物体的加速度大小约为______________.(结果均保留两位有效数字)例2.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,如图所示为一次记录小车运动情况的纸带,图中A,B,C,D,E为相邻的记数点,相邻记数点间有四个点未画出来,单位cm.(1)由图判断小车做直线________运动(填加速或减速).(2)电火花计时器使用________(填交流、直流)电源,电压为__________V.(3)相邻记数点之间的时间间隔T=__________s.(4)计算点C的瞬时速度v C=____________m/s.(5)小车运动的加速度a=____________m/s2.例3.在“探究匀变速直线运动的规律”的实验中,某同学的实验操作如下,请完成相关内容.(1)某同学按如图甲所示安装实验装置并准备开始实验.请指出该同学在实验操作中存在的两处错误:a.____________________________;b.________________________________.(2)该同学经正确操作得到如图乙所示的纸带,取连续的六个点,测得h1、h2、h3、h4、h5.若打点的周期为T,则打E点时速度为v E=_________;若分别计算出各计数点对应的速度数值,并在坐标系中画出v2与h的关系图线,如图丙所示,则小车的加速度a=__________m/s2.当堂练习单选题A.电火花计时器使用6V以下的交流电源B.电磁打点计时器使用6V以下的直流电源C.纸带上点迹密集的地方表明物体的速度较小D.纸带上点迹密集的地方表明相邻点间的时间较短练习2.下列说法中正确的是()A.使用打点计时器时先接通电源,待打点稳定后再将纸带释放B.必须从第一个点开始选取整条纸带C.选取第一个点记数为0,到第n个点的时间间隔为0.02nD.测相邻计数点间距时应分别逐个的测出每两个计数点间的距离,这样便于记录练习3.用打点计时器研究物体的自由落体运动,得到如图一段纸带,纸带上两相邻点的时间间隔为T,则打B点时物体的瞬时速度v,物体自由落体的重力加速度a计算表达式正确的是()A.B.a=g C.v=gt D.v=练习4.如图所示是用电磁打点计时器测定小车匀加速直线运动的加速度时得到的一条纸带,测量出AB=1.2cm,AC=3.6cm,AD=7.2cm,计数点A、B、C、D中,每相邻两个计数点之间有四个点未画出,以下说法正确的()A.电磁打点计时器是只能记录时间而不能记录位移的仪器B.若电源频率f=50Hz,则每相邻的两个计数点之间的时间间隔为0.02sC.打B点时运动物体的速度v B=0.18m/sD.小车运动的加速度是2.4m/s2练习5.某活动小组利用题图装置测当地重力加速度;钢球自由下落过程中,用通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度;测出钢球的直径D、钢球挡住两光电门的时间t A、t B及两光电门间的距离h.则当地的重力加速度g为()A.B.C.D.练习1.在做探究小车速度随时间变化的规律的实验中,某同学操作中有以下实验步骤,其中有错误或遗漏的步骤.(遗漏步骤可编上序号G、H)A.拉住纸带,将小车移至靠近打点计时器处先放开纸带;再接通电源;B.将打点计时器固定在平板上,并接好电路;C.把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下面吊着适当重的钩码;D.取下纸带;E.将平板一端抬高,轻推小车,使小车能在平板上做匀速运动;F.将纸带固定在小车尾部,并穿过计时器的限位孔;(1)所列步骤中有错误的是_____________________________________________.(2)遗漏的步骤是:______________________________________________.(3)将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序:__________________.练习2.在做“研究匀变速直线运动”的实验时,某同学得到一条用电火花计时器打下的纸带如图所示,并在其上取了A、B、C、D、E、F、G7个计数点,每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出,电火花计时器接220V、50Hz交流电源.(1)设电火花计时器的周期为T,计算F点的瞬时速度v F的公式为v F=__________;(2)若电火花计时器的周期为T=0.02s,各个间距的数值如下表,求出物体的加速度a=_________m/s2(结果保留两位有效数字);(3)如果当时电网中交变电流的实际电压为210V,而做实验的同学并不知道,那么加速度的测量值与实际值相比__________(填“偏大”、“偏小”或“不变”).在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,如图所示,是一条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,每相邻的两个计数点之间还有4个点没有画出,交流电的频率为50Hz.(结果保留三个有效数字)(1)在打点计时器打B、C、D点时,小车的速度分别为v B=_______m/s;v C=_______m/s;v D=_______m/s.(2)小车的加速度大小为____________.练习4.在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中,(1)下列说法正确的是_______A.先释放纸带,再接通电源B.先接通电源,后释放纸带C.纸带上打点越密集说明纸带运动速度越大D.利用打出的纸带可以求出打下某点时纸带的瞬时速度(2)使用电磁打点计时器,选用_________(选填“直流”或“交流”)电源,若频率为50Hz,每隔________s打一个点.某次实验中得到的一条纸带如图所示,从比较清晰的点起,每隔4个点取一个计数点,分别标明0,1,2,3,4.量得x1=30.0mm,x2=36.0mm,x3=42.0mm,x4=48.0mm,则打1和4点之间的平均速度为________m/s,打2这个点时的瞬时速度为__________m/s,小车的加速度为_________m/s2.小明与他的同伴在做探究小车速度随时间变化的规律的实验时,由于他的同伴不太明确该实验的目的及原理,他从实验室里借取了如下器材:(1)下列哪些器材是多余的:__________①电磁打点计时器②天平③低压交流电源④细绳⑤纸带⑥小车⑦钩码⑧秒表⑨一端有滑轮的长木板(2)为达到实验目的,还需要的器材是:__________(3)(双选)在该实验中,下列说法中正确的是________A.打点计时器应固定在长木板上,且靠近滑轮一端B.开始实验时小车应靠近打点计时器一端C.应先接通电源,待打点稳定后再释放小车D.牵引小车的钩码个数越多越好(4)实验得到的一条纸带如图所示.打点计时器电源频率为50Hz,其中相邻的两个计数点还有4个点未画出,则根据纸带,回答下列问题:①相邻两个点之间的时间间隔为_______s②根据纸带上的数据,则计数点1、3时小车对应的速度分别为:v1=_______m/s;v3=________m/s.③据此可求出小车从1到3计数点内的加速度为a=_______m/s2.(本题所有计算结果均保留两位小数)练习6.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,如图1所示,是一条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,每相邻的两个计数点之间还有4个点没有画出,交流电的频率为50Hz.(计算结果保留3位有效数字)(1)在打点计时器打B、C、D点时,小车的速度分别为v B=____________m/s;v C=____________m/s;v D=____________m/s.(2)在图2坐标系中画出小车的v-t图象.(3)求出小车的加速度____________.练习7.某同学用如图a所示的实验装置研究小车在光滑斜面上匀加速下滑的运动规律.先从斜面高处静止释放小车,随后才开启位移传感器(一种测量物体离开传感器距离的工具,以开启瞬间记为t=0)测量小车与传感器间距S与时间t的关系.但是由于操作失误,本应在计算机屏幕上显示的S-t图象被改为-t图象,实验结果如图b所示.根据此图象.(1)t=0.4s末,物体与传感器间距S=______________.(2)传感器开启瞬间物体运动的速度v0=________________.(3)物体的加速度大小约为______________.(结果均保留两位有效数字)练习8.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,如图所示为一次记录小车运动情况的纸带,图中A,B,C,D,E为相邻的记数点,相邻记数点间有四个点未画出来,单位cm.(1)由图判断小车做直线________运动(填加速或减速).(2)电火花计时器使用________(填交流、直流)电源,电压为__________V.(3)相邻记数点之间的时间间隔T=__________s.(4)计算点C的瞬时速度v C=____________m/s.(5)小车运动的加速度a=____________m/s2.练习9.某同学在研究小车运动实验中,获得一条点迹清楚的纸带,实验中使用的是电火花计时器,已知打点计时器使用的电源频率是50Hz,如图所示该同学一共选择ABCDEF六个计数点,并对计数点进行测量,结果记录在图中,单位是cm.(1)实验时下面步骤的先后顺序是________.A.释放纸带B.接通打点计时器电源(2)电火花计时器使用的是__________V的________(填“交流”或者“直流”)电源(3)打点计时器每隔________s打一个计时点,每两个相邻的计数点间的时间间隔是____________s.(4)在打下C点时小车的瞬时速度v C=________m/s(计算结果保留2位有效数字)练习10.某同学在研究小车运动实验中,获得一条点迹清楚的纸带,已知打点计时器每隔0.02s打一个计时点,该同学选择A、B、C、D、E、F六个计数点,对计数点进行测量的结果记录在图中.(1)打点计时器使用电源的频率为________Hz(2)根据实验数据可以判断小车做______________运动(3)C点的瞬时速度大小为_______m/s,AF段位移的大小x为_________cm(4)小车运动的加速度大小为____________m/s2.练习11.下图为接在50Hz低压交流电源上的打点计时器,在纸带做匀加速直线运动时打出的一条纸带,图中所示的是每打5个点所取的记数点,但第3个记数点没有画出.由图数据可求得:(1)该物体的加速度为_________m/s2,(2)第3个记数点与第2个记数点的距离约为_________cm,(3)打第3个点时该物体的速度为_________m/s.(结果保留两位有效数字)练习12.某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动,用自制“滴水计时器”计量时间.实验前,将该计时器固定在小车旁,如图(a)所示.实验时,保持桌面水平,先用功率恒定的电动马达牵引着小车由静止开始加速一段时间.再关闭马达,让小车在桌面上自由运动至静止.在小车运动过程中,滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴,图(b)记录了桌面上连续的6个水滴的位置.(已知滴水计时器每30s内共滴下46个小水滴,且开始计时时滴下的小水滴计为第1滴.)(1)根据图(b)的数据可判断出此过程中滴下的水滴是小车在__________________________时留下的(填“马达牵引着加速”或“关闭马达后在桌面上减速”).还由图(b)可知,小车在桌面上是____________(填“从右向左”或“从左向右”)运动的.(2)小车运动到图(b)中A点时的速度大小约为____________m/s.(结果均保留2位有效数字)练习13.某同学利用图1装置研究小车的匀变速直线运动.(1)下列实验步骤中必须选择的是________A.调整细线使之与长木板平行B.平衡小车与长木板间的摩擦力C.保证小车的质量远大于钩码的质量D.小车释放前应靠近打点计时器,且应先接通电源再释放小车(2)该同学实验时将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上,得到一条纸带,打出的部分计数点如图2所示(每相邻两个计数点间还有4个点,图中未画出).则打点计时器在打B点时小车的速度v B=____________m/s,小车的加速度a=____________m/s2.(结果均保留两位有效数字)练习14.在“探究匀变速直线运动的规律”的实验中,某同学的实验操作如下,请完成相关内容.(1)某同学按如图甲所示安装实验装置并准备开始实验.请指出该同学在实验操作中存在的两处错误:a.____________________________;b.________________________________.(2)该同学经正确操作得到如图乙所示的纸带,取连续的六个点,测得h1、h2、h3、h4、h5.若打点的周期为T,则打E点时速度为v E=_________;若分别计算出各计数点对应的速度数值,并在坐标系中画出v2与h的关系图线,如图丙所示,则小车的加速度a=__________m/s2.。
高一物理常见实验总结高一物理常见实验总结一、基本物理实验归类实验内容1.游标卡尺的使用2.螺旋测微器的使用3.验证力的平行四边形定则实验说明测量原理、使用方法;10分度、20分度、50分度的游标卡尺的读数等构造、原理、使用方法、正确读数等实验的等效思想;作图法等应用性试验验证性实验测量性试验探究性实验二、实验涉及的方法:1.等效法:(验证力的平行四边形定则实验)2.转换法:(弹簧测力计,打点计时器,用单摆测定重力加速度等)3.留迹法:(打点计时器,用描迹法描绘平抛运动的轨迹)4.累积法:(把细金属丝绕在圆柱体上测细金属丝的直径,测一张薄纸的厚度时,用单摆测定重力加速度测单摆完成多次全振动的总时间除以全振动的次数)5.控制变量法:(在“验证牛顿第二定律”的实验中,质量与加速度和力的关系验证)三、实验数据的处理方法1.列表法:列表的要求(1)写明表的标题或加上必要的说明;(2)必须交代清楚表中各符号所表示的物理量的意义,并写明单位;(3)表中数据应是正确反映测量结果的有效数字.2.平均值法:现行教材中只介绍了算术平均值,即把测定的数据相加求和,然后除以测量的次数.必须注意的是,求平均值时应该按测量仪器的精确度决定应保留的有效数字的位数.3.图象法:图象法是物理实验中广泛应用的处理实验数据的方法.图象法的最大优点是直观、简便.在探索物理量之间的关系时,由图象可以直观地看出物理量之间的函数关系或变化趋势,由此建立经验公式.4.验证机械能守恒定律用自由落体进行验证;使用打点计时器和刻度尺等5.单摆测定重力及速度使用刻度尺和秒表;实验操作要求等研究性试验6.研究匀变速直线运动明确实验目的;使用打点计时器;用刻度尺测量、分析所打的纸带来计算加速度等7.研究平抛物体的运动用平抛实验器进行实验;研究的目的和方法;描绘平抛轨迹;计算平抛物体的初速度等8.探究弹力和弹簧伸长的关系实验设计的原理和方法;实验数据的记录与分析;实验结论的描述与表达形式等例题例1新式游标卡尺的刻度线看起来很“稀疏”,使读数显得清晰明了,便于使用者正确读取数据.通常游标卡尺的刻度有10分度、20分度和50分度三种规格;新式游标卡尺也有相应的三种,但刻度却是:19mm等分成10份,39mm等分成20份,99mm等分成50份.图7-2就是一个“39mm等分成20份”的新式游标卡尺.图7-2(1)它的准确度是__________mm.(2)用它测量某物体的厚度,示数如图6-1所示,正确的读数是__________cm.[答案](1)0.05(2)3.030【解析】此题考查实验器材的基本读法以及正确使用,此题是20分度的游标卡尺,分度值是0.05,第六格对齐,所以是0.05*6=0.30,后面的0不可省略。
高一物理人教版必修一实验:用打点计时器测速度一、知识点1.打点计时器:是一种可以依照相反的时间距离,在纸带上延续打点的仪器.2.分类:电磁打点计时器和电火花打点计时器.3.任务电压:电磁打点计时器运用高压交流电源,任务电压6V 以下;电火花打点计时器的任务电压是220V 交流电压.4.任务频率:当电源的频率为50Hz 时,两种打点计时器都每隔0.02s 打一个点〔纸带上一切的点,称为计时点;按一定时间距离取点,如0、1、2、3、4,称为计数点〕5.测速原理:〔1〕依据t x v ∆∆=求出恣意两计数点间的平均速度,留意这里x ∆为用刻度尺测量出的两计数点间的距离,t ∆为两计数点之间的距离数与0.02s 的乘积.〔2〕平均速度可以粗略表示这两点间中间时辰的瞬时速度,例如:tx v v ∆=≈13132. 6.实验步骤:〔1〕把打点计时器固定在桌子上,让纸带穿过俩限位空,压在复写纸下面.〔2〕用导线把俩接线柱区分与电源接线柱衔接.接通电源,用手水平拉动纸带,打点终了之后立刻封锁电源.〔3〕取下纸带,从能看清的某个点末尾,数出假定干个点.〔4〕用刻度尺二、练习题1.电磁打点计时器是一种测量_______的仪器,它的电源应运用________.当电源频率是50 Hz 时,它每隔________打一次点.运用打点计时器时,纸带应穿过_______,复写纸应套在________上,并要放在纸带的_________面,打点时应先_______,再让纸带运动.答案:时间;6V 以下的交流电源;0.02s ;两个限位孔;定位轴;上;接通电源2.运用电火花计时器剖析物体运动状况的实验中:〔1〕在如下基本步骤中,正确的陈列顺序为_______A .把电火花计时器固定在桌子上B .安放纸带C .松开纸带让物体带着纸带运动D .接通220V 交流电源E .按下脉冲输入开关,停止打点.〔2〕打点计时器所用电源的频率为50Hz ,某次实验中失掉的一条纸带,用毫米刻度尺测量如下图,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 . 答案:〔1〕ABDEC 〔2〕0.35,0.43,0.35.试题剖析:s m s m T x v AC AC /35.0/02.02104.122=⨯⨯==-, s m s m T x v AD AD /43.0/02.03106.222=⨯⨯==-,B 点的瞬时速度更接近于AC 间的平均速度 3.如下图,是一条应用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点的距离如下图,求出各计数点的瞬时速度并画出v-t 图像答案:s m s m v /195.0/1.02109.321=⨯⨯=-,。
高一知识点物理实验大全一、引言物理实验是高中物理教学中非常关键的一环,通过实验可以帮助学生巩固和应用所学的物理知识,培养学生动手实践和观察实验现象的能力。
本文将为大家提供一系列适合高一学生的物理实验,涵盖了高一物理的各个知识点。
二、力的实验1. 弹簧的弹性系数实验实验目的:测量弹簧的弹性系数。
实验原理:胡克定律。
实验步骤:(略)2. 摩擦力实验实验目的:研究摩擦力的大小与不同物体、不同施加力的关系。
实验原理:静摩擦力、动摩擦力的概念。
实验步骤:(略)3. 动量守恒实验实验目的:验证动量守恒定律。
实验原理:动量的定义、动量守恒定律。
实验步骤:(略)三、能量的实验1. 弹性势能的实验实验目的:研究弹簧的弹性势能与形变的关系。
实验原理:弹簧的弹性能。
实验步骤:(略)2. 重力势能的实验实验目的:研究物体的重力势能与高度的关系。
实验原理:重力势能的定义、计算公式。
实验步骤:(略)3. 动能守恒实验实验目的:验证动能守恒定律。
实验原理:动能守恒定律的概念。
实验步骤:(略)四、电磁学实验1. 电流的大小与电阻、电压的关系实验实验目的:研究电流的大小与电阻、电压的关系。
实验原理:欧姆定律。
实验步骤:(略)2. 磁场实验实验目的:通过实验观察磁铁的磁场分布。
实验原理:磁场的概念。
实验步骤:(略)3. 法拉第电磁感应实验实验目的:研究法拉第电磁感应现象。
实验原理:法拉第电磁感应定律。
实验步骤:(略)五、光学实验1. 光的反射实验实验目的:研究光的反射现象。
实验原理:光的反射定律。
实验步骤:(略)2. 光的折射实验实验目的:研究光的折射现象。
实验原理:光的折射定律。
实验步骤:(略)3. 球面反射实验实验目的:研究球面反射现象。
实验原理:球面反射定律。
实验步骤:(略)六、声学实验1. 声波传播实验实验目的:研究声波在不同介质中的传播特性。
实验原理:声波的传播速度公式。
实验步骤:(略)2. 声音的共振实验实验目的:研究声音的共振现象。
高中物理必修一实验报告
实验名称:力学运动的周期实验
实验目的:1. 验证太阳系内天体运动的周期性;2. 比较摆的惯
性和重力的影响;3. 观察运动定律;4. 研究能量守恒定律。
实验原理:根据物体运动的基本原理,动能会在物体间交换而不
会消失,所以当把物体释放时,受其初速度以及重力影响,物体会一
直运动下去,直到其能量消耗殆尽,变为怠速或者受另外一个力使其
落入最低能状态。
实验过程:1. 准备仪器:悬挂式木杆、摇摆、支架等;2. 预先
校准好摆的角度和绳子的长度;3. 将摆放放到弦支架上,并将木挂杆
的一端放在中心,另一端放在摆的节点;4. 用尺量测出摆的节点到弦
支架的距离,并记录;5. 以手或小型电机启动摆,短时间内观察摆的
运动,记录物体的运动数据;6. 根据数据重复实验,并观察此运动是
否为周期运动。
实验结果:通过此实验,观察到了摆的周期性运动,当物体受到
惯性和重力双重影响下,运动呈现一定的律动,从而证明了天体运行
的周期性和能量守恒定律。
实验总结:从此次实验中可以看出,物体受到惯性和重力影响时,运动会形成规律,我们可以利用这种规律来研究物体的运动特性。
而
实验中也观察到,物体的运行是存在一定的波动性的,因此也证明了
能量守恒定律的存在。
高一物理必修一实验专题一、研究匀变速直线运动(练习使用打点计时器)1、电磁式打点计时器:6V 以下的交流电。
电火花式打点计时器:220V 的交流电。
2、交流电的频率为50HZ ,打点间隔为0.02s3、根据纸带算平均速度和瞬时速度4、算各点的瞬时速度,描点法做出V —t 图实验:1、先开电源,然后释放小车。
2、开头过于密集的点舍掉,一般每5个点或每隔4个点取一个计数点,使相邻计数点之间时间间隔为T =0.1s数据处理:计算法:根据纸带求某点瞬时速度和加速度(1)求某点瞬时速度,如:T指相邻两点的时间间隔(1)瞬时速度(2)求加速度: a 、理想纸带(即ΔX 相等):b 、不理想纸带(即ΔX 不相等):用逐差法 注意化单位数据处理:图象法:1根据所得数据,选择合适的标度建立坐标系,让图象尽量分布在坐标系平面的大部分面积。
2、此实验小车做匀加速直线运动,所以要用直线拟合数据点,让尽可能多的点处在直线上,不在直线上的点应均匀地分布在直线两侧,个别偏离较大点舍去。
二、验证平行四边形定则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:(1)两个力F 1、F 2的作用效果与一个力F '的作用效果相同:使像皮绳在某一方向伸长一定的(相同)长度。
(2)以F 1、F 2为邻边作平行四边形求出F 1、F 2的合力F ,在误差允许的范围内比较F '与F 。
如果在误差允许的范围内F '与F 相同,就验证了两个力合成时遵循平行四边形定则。
3. 实验器材:方木板一块;白纸;图钉(若干);橡皮条;细绳套(两个);弹簧秤(两只);三角板;刻度尺;铅笔。
4. 实验条件:为使橡皮绳有较明显的伸长,同时弹簧测力计有较大的示数,两测力计所拉线绳之间的夹角不宜过大和过小,一般在60°~120°之间较合适。
5. 主要测量:用两个测力计拉线绳,使橡皮条伸长,绳的结点到达O 点,记录此时两个测力计的数值F 1和F 2及两个力的方向;用一只测力计重新将结点拉到O 点,记录此时F 的大小和方向。
高中物理必修一四大实验题◆匀速直运的研究:⑴ 目的:研究自由落体运的位移、速度化律⑵ 原理:重物拖着直着落(忽视阻力和空气阻力),打点器打出的下重物的着落程,通只数点的剖析研究,即可研究出自由落体运的性和运律。
⑶ 器械:磁打点器(含复写,低沟通源)或火花打点器,、重物、架台。
⑷ 步:①把打点器直固定在架台上,接好源。
②把穿两个限位孔,下端用到重物上,重物凑近打点器。
③用手捏住上端把拉成直状,先接通源,再松开重物自由着落,重物落地后,立刻关源。
④重复几次,取一条点迹清楚的剖析,用刻度尺量上的点距离。
⑤瞬速度的算:隔很短,可用某段的均速表示某一刻的瞬速,即Vn=⑥作出小运的 v-t。
⑸注意事:① 前重物停在凑近打点器的地点,能够最大限度利用的有限度。
② 先启打点器,待其工作定后再放③打完一条要立刻关源,防止其圈而坏。
⑹ (算):情看 2.3 的工具式物体做匀加快直运,加快度是a,在各个相等的T 里的位移分是s1、 s2、 s3⋯⋯有:△ s=s -s =s -s =s -s =⋯⋯ =aT2s -s =(s -s )+(s-s )+(s -s )=3aT2s -s =s -s =⋯⋯ =3aT2 213243414332215263若奇数段,扔掉一段后分两段行位移差量算,偶数段,直接分两段用位移差公式算即可。
◆胡克定律的研究:⑴ 目的:研究力与簧伸的定量关系⑵ 器械:两根簧,同量砝、槽各五个、毫米刻度尺一根、架台一个。
⑶ 步:①将一簧挂在架台上,用刻度尺量,数据入表中。
②在簧上挂一,用刻度尺量,数据入表中。
③在簧上挂2、 3、 4、5 个相同量的,用刻度尺量,数据入表中。
④分算各数据中簧的伸量⑤以力坐,伸量横坐建系描点⑥ 点成,所描的点不必定全在直上,但要注意使两的点数量大概相同。
⑦以簧伸量自量,写出函数的表达式,并分析表达式中常数的物理意。
⑷ :同一簧中,其伸量与所受作使劲大小成正比,而常数表示簧的度系数。
高一必修一所有实验知识点导语:高中生活对于每个即将进入高中的学生来说都是一个新的起点,在高中的学习中,实验是一门非常重要的课程。
在高一必修一中,我们学习了许多实验知识点,本文将详细介绍这些知识点。
实验一:测量铁丝伸长量与所加力的关系这个实验我们用一根铁丝和支撑器材,使用压力去施加不同的力,并测量伸长量。
我们可以通过数据的比较发现,铁丝的伸长量与所施加的力成正比,即力的大小决定了伸长量的大小。
实验二:测量液体的密度液体的密度是许多物理学实验的基础。
在这个实验中,我们通过测量同样体积且不同质量的物体,观察其下沉的深度来计算液体的密度。
实验之后我们发现,液体的密度是恒定的,与物体的质量无关。
实验三:测量光的传播速度光的传播速度是物理学中一个非常重要的概念。
在这个实验中,我们可以通过光的传播时间和光程的测量,计算光的传播速度。
实验数据表明,光的速度是一个常数,与光程无关。
实验四:测量导体的电阻率导体的电阻率是导体本身的属性,用于表征导体对电流的阻碍程度。
在实验中,我们使用电流表和电压表测量导体的电阻,然后通过实验数据计算电阻率。
实验结果发现,电阻率与导体的材料有关,不同材料具有不同的电阻率。
实验五:热传导实验热传导是热学中的重要概念,指的是热量从高温处传递到低温处的过程。
在这个实验中,我们使用试管、温度计等设备,测量不同材料导热的速度。
实验数据表明,不同材料的导热速度是不一样的。
实验六:测量水汽压与温度的关系水汽压是水蒸气分子对空气施加的压强。
这个实验中,我们使用温度计测量不同温度下的水蒸气压,并通过数据的比较来了解水汽压与温度的关系。
实验结果表明,水汽压随温度的升高而增加,两者呈正比关系。
实验七:测量电容与介质常数电容是电路中非常重要的一个参数,用于表征导体存储电荷的能力。
在这个实验中,我们使用电容表和不同介质进行测量,探究电容与介质常数的关系。
实验结论显示,电容与介质常数成正比,介质常数越大,电容也会越大。
实验:探究加速度与力、质量的关系知识集结知识元实验:探究加速度与力、质量的关系知识讲解实验:探究加速度与力、质量的关系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M>>m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(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)按下图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.数据处理及误差分析(1)该实验原理中,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.(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,作图时应将横轴用表示,这样才能使图象更直观.5.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.例题精讲实验:探究加速度与力、质量的关系例1.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,下列做法中正确的是()A.实验时,先接通打点计时器电源,再放开小车B.平衡摩擦力时,应将装砝码的砝码盘用细绳通过定滑轮系在小车上C.改变小车的质量再次进行实验时,需要重新平衡摩擦力D.小车运动的加速度可由牛顿第二定律直接求出例2.利用图示装置“探究加速度与力、质量的关系”,下列说法中正确的是()A.实验时,应先接通打点计时器的电源,再放开小车B.平衡摩擦力时,应将装砝码的砝码盘用细绳通过定滑轮系在小车上C.改变小车的质量再次进行实验时,需要重新平衡摩擦力D.小车运动的加速度可由牛顿第二定律直接求出例3.某同学设计了一个验证牛顿第二定律的实验,下面图甲为其设计的实验装置简图.(1)如图乙所示,为该同学做某次实验得到的纸带,可以判断出这条纸带的运动方向是________.(选“向左”或“向右”)(2)如图丙所示,为该同学根据纸带上的测量数据进行分析处理后所描绘出来的实验图线示意图.设图中直线的斜率为k,在纵轴上的截距为b,若牛顿第二定律成立.则:小车受到沙桶的拉力大小为________N;小车的质量大小为________kg.当堂练习单选题练习1.在验证牛顿第二定律的实验中,按实验要求装置好器材后,应按一定步骤进行,下述操作步骤安排不尽合理,请选择出合理的实验顺序.()(A)保持砂桶里的砂子质量不变,在小车里加砝码,测出加速度,重复几次;(B)保持小车质量不变,改变砂桶里砂子质量,测出加速度,重复几次;(C)用天平分别测出小车和小桶的质量;(D)平衡摩擦力,使小车近似做匀速直线运动;(E)挂上小桶,放进砂子,接通打点计时器的电源,放开小车,在纸带上打下一系列的点;(F)根据测量数据,分别画出a-F和a-的图线.A.B、D、C、E、A、F B.D、C、E、B、A、FC.C、E、A、B、F、D D.A、B、C、D、E、F练习2.在验证牛顿第二定律的实验中:某组同学用如图(甲)所示装置,采用控制变量的方法,来研究小车质量不变的情况下,小车的加速度与小车受到的力的关系,下列措施中不需要和不正确的是()①首先要平衡摩擦力,使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力②平衡摩擦力的方法就是,在塑料小桶中添加砝码,使小车能匀速滑动③每次改变拉小车的拉力后都需要重新平衡摩擦力④实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力⑤实验中应先放小车,然后再开打点计时器的电源.A.①③⑤B.②③⑤C.③④⑤D.②④⑤练习3.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,某同学组装了如图所示的装置.下列说法中正确的是()A.小车释放时应靠近定滑轮B.平衡摩擦力时应将砝码盘与小车相连C.电磁打点计时器应实验低于6V的直流电源供电D.砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量练习4.如图所示,在“验证牛顿运动定律”的实验中,下列做法不正确的是()A.拉小车的细线应该与长木板平行B.小桶和砂的总质量应远小于小车的总质量C.平衡摩擦力时,必须通过细线挂上小桶和砂D.小车应紧靠打点计时器,先接通电源再释放小车练习5.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,下列做法中正确的是()A.实验时,先接通打点计时器电源,再放开小车B.平衡摩擦力时,应将装砝码的砝码盘用细绳通过定滑轮系在小车上C.改变小车的质量再次进行实验时,需要重新平衡摩擦力D.小车运动的加速度可由牛顿第二定律直接求出练习6.利用图示装置“探究加速度与力、质量的关系”,下列说法中正确的是()A.实验时,应先接通打点计时器的电源,再放开小车B.平衡摩擦力时,应将装砝码的砝码盘用细绳通过定滑轮系在小车上C.改变小车的质量再次进行实验时,需要重新平衡摩擦力D.小车运动的加速度可由牛顿第二定律直接求出填空题练习1.在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”活动中,某小组设计了如图甲所示的实验装置.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________小车的质量(选填“远大于”、“远小于”、“等于”).(2)实验中获得数据如下表所示:其中小车Ⅰ、Ⅱ的质量m均为200g.实验次数小车拉力F/N 位移x/cm1 Ⅰ0.1Ⅱ0.2 46.512 Ⅰ0.2 29.04Ⅱ0.3 43.633 Ⅰ0.3 41.16Ⅱ0.4 44.804 Ⅰ0.4 36.43Ⅱ0.5 45.56在第1次实验中小车Ⅰ从图乙中的A点运动到B点,则表中空格处的测量结果应该是_________.通过分析,可知表中第_______次实验数据存在明显错误,应舍弃.练习2.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,采用如图a所示的实验装置,把附有滑轮的长木板平放在水平的实验桌上.小车及车中砝码的质量用M表示,盘及盘中砝码的质量用m表示,小车所受拉力用F表示,小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计时器打上的点计算出.(1)如图b为甲同学根据测量数据作出的a﹣图线,图线不过原点的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过(填“大”或“小”);图线的AB段明显偏离直线的原因是.(填选项前字母)A.所挂钩码的总质量过小B.小车与轨道之间存在摩擦C.所用小车的总质量越来越大D.所用小车的总质量越来越小(2)乙、丙同学用同样器材做实验,所用小车总质量分别为M乙和M丙,画出了各自得到的a ﹣F图线如图c所示,由图线可知M乙M丙(填“>”、“=”或“<”).(3)在处理数据时,总是把托盘和砝码的重力当作小车所受牵引力.而实际上小车所受牵引力比托盘和砝码的总重力要一些(选填“大”或“小”).因此,为使实验结论的可信度更高一些,应使托盘和砝码的总质量尽可能一些(选填“大”或“小”).练习3.某同学用如图甲所示装置做“探究物体的加速度跟力的关系”的实验.实验时保持小车的质量不变,用钩码所受的重力作为小车受到的合力,用打点计时器和小车后端拖动的纸带测出小车运动的加速度.(1)实验时先不挂钩码,反复调整垫木的左右位置,直到小车做匀速直线运动,这样做的目的是_________________________________________.(2)图乙为实验中打出的一条纸带的一部分,从比较清晰的点迹起,在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E,相邻两个计数点之间都有4个点迹没有标出,测出各计数点到A 点之间的距离,如图乙所示.已知打点计时器接在频率为50Hz的交流电源两端,则此次实验中小车运动的加速度的测量值a=______m/s2.(结果保留两位有效数字)(3)实验时改变所挂钩码的质量,分别测量小车在不同外力作用下的加速度.根据测得的多组数据画出a-F关系图线,如图丙所示.试分析:图线不通过坐标原点O的原因是___________________________;曲线上部弯曲的原因__________________________.练习4.某实验小组在实验室做“探究加速度与力、质量的关系”实验:(1)甲同学在物体所受合外力不变时,改变物体的质量,得到数据如下表所示。实验次数物体质量m(kg)物体的加速度a(m/s2)物体质量的倒数1/m(1/kg)1 0.20 0.78 5.002 0.40 0.38 2.503 0.60 0.25 1.674 0.80 0.20 1.255 1.00 0.16 1.00根据表中的数据,在图1所示的坐标中描出相应的实验数据点,并作出图象。②由a-图象,你得出的结论为_____________________________________________。③物体受到的合力大约为_______N。(结果保留两位有效数字)(2)乙同学在保持小车质量不变的情况下,通过多次改变对小车的拉力,由实验数据作出的a-F图象如图2所示,则该图象中图线不过原点的原因是:__________________,小车的质量为________kg.(保留两位有效数字)练习5.在做“探究加速度与力、质量关系”的实验中,采用如图1所示的实验装置,小车及车中砝码的质量用M表示,盘及盘中砝码的质量用m表示,小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出.(1)当M与m的大小关系满足__________时,才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力.(2)一组同学在做加速度与质量的关系实验时,保持盘及盘中砝码的质量m一定,改变小车及车中砝码质量M,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与质量M的关系,应该做_______的图象(填“a-M”或“a-”).(3)如图2(a)是甲同学根据测量数据做出的a-F图线,说明实验存在的问题是_______________________________(4)乙、丙同学用同一装置做实验,画出了各自得到的a-F图线,如图2(b)所示,两个同学做实验的哪一个物理量取值不同?答:_______________________________________.(5)若实验得到如图3所示的一条纸带,相邻两个计数点的时间间隔为T,B、C两点的间距x2和D、E两点的间距x4已量出,利用这两段间距计算小车加速度的表达式为______________.练习6.某同学做“探究加速度与力、质量关系”的实验.如图甲所示是该同学探究小车加速度与力的关系的实验装置,他将光电门固定在水平轨道上的B点,用不同重物通过细线拉同一小车,每次小车都从同一位置A由静止释放.(1)实验中可近似认为细线对小车的拉力与重物重力大小相等,则重物的质量m与小车的质量M间应满足的关系为____________;(2)若用游标卡尺测出光电门遮光条的宽度d如图乙所示,则d=___________cm;实验时将小车从图示位置由静止释放,由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间△t,则小车经过光电门时的速度为____________(用字母表示);(3)测出多组重物的质量m和对应遮光条通过光电门的时间△t,并算出相应小车经过光电门时的速度v,通过描点作出v2-m线性图象(如图丙所示),从图线得到的结论是:在小车质量一定时,____________________.(4)某同学在作出的v2-m线性图象不通过坐标原点,开始实验前他应采取的做法是()A.将不带滑轮的木板一端适当垫高,使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动B.将不带滑轮的木板一端适当垫高,使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动C.将不带滑轮的木板一端适当垫高,在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动D.将不带滑轮的木板一端适当垫高,在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动.练习7.为了探究物体的加速度与质量的关系,某实验小组的同学设计了如图所示的实验装置,装置中有电火花打点计时器、纸带、带滑轮的长木板(滑轮光滑)、垫块、小车和砝码(总质量用M 表示)、砂和砂桶(总质量用m表示)、刻度尺等,请回答下列问题:(1)实验误差包含偶然误差和系统误差,本实验中纸带与打点计时器、小车与长木板之间的摩擦和空气阻力对实验的影响属于__________(填“偶然误差”或“系统误差”).(2)按如图的方式将长木板有计时器的一端适当垫高,以平衡摩擦力,使小车能带动纸带在长木板上做匀速运动.(3)探究小车的加速度与其质量的关系时,可以通过改变小车中砝码的个数来改变小车的质量.在完成本实验时,为了使沙桶和沙的总重力近似地等于小车的牵引力,则沙桶和沙的总质量与小车和砝码的总质量的关系应满足____________.(4)在完成实验操作后,将得到的数据用图象进行处理,则小车加速度的倒数与小车和砝码的总质量M的函数图象正确的是_________.练习8.某同学在实验室用如图甲所示的实验装置探究加速度与质量关系的实验.(1)为了尽可能减少摩擦力的影响,需将长木板的右端垫高,在______(选填“有”或“没有”)沙桶拖动下,轻推一下小车,使小车能拖动穿过打点计时器的纸带做____________________.(2)通过改变________(选填“沙和沙桶”或“小车”)的质量,可探究加速度与_______(选填“小车”或“沙和沙桶”)质量的关系;(3)如果某次实验打出的纸带如图乙所示,O为起点,A、B、C为过程中的三个相邻的计数点,相邻的计数点之间有四个点没有标出,A、B、C到O点的距离在图中乙标出,所用交流电的频率为f,则测出小车运动的加速度为_______________.练习9.某物理兴趣小组的同学用图甲所示装置来“验证牛顿第二定律”.同学们在实验中,都将砂和小桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小,通过改变小桶中砂的质量改变拉力.为使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,实验中需要平衡摩擦力.①下列器材中不必要的是______(填字母代号).A.低压交流电源B.秒表C.天平(含砝码)D.刻度尺②下列实验操作中,哪些是正确的_________ (填字母代号).A.调节滑轮的高度,使牵引小车的细绳与长木板保持平行B.每次实验,都要先放开小车,再接通打点计时器的电源C.平衡摩擦力时,将悬挂小桶的细线系在小车上D.平衡摩擦力时,让小车后面连着已经穿过打点计时器的纸带③图乙是某同学实验中获得的一条纸带.A、B、C为三个相邻的计数点,若相邻计数点之间的时间间隔为T.A、B间的距离为x1,A、C间的距离为x2,则小车的加速度a=__________(用字母表达).④图丙是小刚和小芳两位同学在保证小车质量一定时,分别以砂和小桶的总重力mg为横坐标,以小车运动的加速度a为纵坐标,利用各自实验数据作出的a-mg图象.a.由小刚的图象,可以得到实验结论:_____________________________________.b.小芳与小刚的图象有较大差异,既不过原点,又发生了弯曲,下列原因分析正确的是__________(填字母代号).A.图象不过原点,可能是平衡摩擦力时木板倾角过大B.图象不过原点,可能是平衡摩擦力时木板倾角过小C.图象发生弯曲,可能是砂和小桶的质量过大D.图象发生弯曲,可能是小车的质量过大⑤正确平衡摩擦力后,小组中一位同学保持砂和小桶总重力mg不变,通过在小车上增加砝码改变小车质量,进行实验并得到实验数据.处理数据时,他以小车和砝码的总质量M为横坐标,为纵坐标,作出-M关系图象,示意图如图丁所示,发现图线从纵轴上有截距(设为b).该同学进行思考后预测:若将砂和小桶总重力换成另一定值(m+△m)g,重复上述实验过程,再作出-M图象.两次图象的斜率不同,但截距相同均为b.若牛顿定律成立,请通过推导说明该同学的预测是正确的.练习10.用如图所示的装置探究加速度与力和质量的关系,带滑轮的长木板和弹簧测力计均水平固定.(1)实验时,一定要进行的操作是____________a.小车靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车,打出一条纸带,同时记录弹簧测力计的示数;b.改变砂和砂桶质量,打出几条纸带c.用天平测出砂和砂桶的质量d.为减小误差,实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量(2)以弹簧测力计的示数F为横坐标,以加速度a为纵坐标,画出的a-F图象可能正确的是_______(3)若小车匀速运动时,测力计的示数为F,则小车受到的摩擦力为___________(4)若求出的a-F图象的斜率为k,则小车的质量为__________.。
必修一物理实验实验一、用打点计时器测速度
1.电火花计时器
(1)构造:
(2)原理:
脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴,产生火花放电(3)工作电压:交流220V
2.打点计时器的作用
(1)测时间
电源频率50Hz,每隔0.02s秒打一个点
(2)测位移
(3)研究纸带→研究物体运动
3.练习使用打点计时器
1、操作步骤
(1)固定计时器
(2)穿纸带
(3)启动电源,拉纸带,随后立即关电源
2、纸带的简单处理——测平均速度
(1)需测量的量:
(2)关系式:
数据处理:目的是研究纸带或与纸带相连的物体的运动状况。
设打点计时器打点的时间间隔为T,那么纸带上相邻两个点所表示的时间间隔就是T。
如果数出纸带上一系列点的总数为N,则打这些点所用的总时间为t=(N-1)T。
如果测出这N 个点之间的总距离▲X,则t时间内纸带运动的平均速度为
原则:准确性可行性
4.用打点计时器测量瞬时速度
5.注意事项
①打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点,如遇到打出的是短横线,应调整一下振针距复写纸片的高度使之增大一点。
②使用计时器打点时,应先接通电源,待打点计时器稳定后,再释放纸带。
③释放物体前,应使物体停在靠近打点计时器的位置。
④使用电火花计时器时,应注意把两条白纸带正确穿好,墨粉纸盘夹在两纸带之间,使用电磁打点计时器时,应让纸带通过限位孔,压在复写纸下面。
实验二、探究小车速度和时间的关系实验目的
学会打点计时器的使用、纸带数据处理、测瞬时速度以及速度-时间图象的基础上,运用这些知识和技能探究小车速度随时间变化的关系。
1.实验器材
电磁打点计时器,纸带,复写纸片,低压电源,小车,细绳,一端附有滑轮的长木板,刻度尺,钩码,两根导线。
2.实验过程
1.把一端附有滑轮的长木板水平放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面,把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端,连接好电路
2.把一条细绳拴在小车上,使细绳跨过滑轮,下边挂上合适的钩码,启动电源,然后放开小车,让小车拖着纸带运动,打完一条后,关闭电源
3.换上纸带,重复操作三次
3.注意事项
1.在安装仪器时,要注意让滑轮伸出桌面外;细绳应与木板平行;打点计时器应与低压电源4~6V交流输出连接;如果用电火花计时器,不再需要使用低压电源;实验时要注意保护小车及滑轮,要避免它们被碰坏或跌坏。
2.选择纸带的原则:点迹清晰且连续相等时间内的位移差大致相等。
3.注意计时点和计数点的区别
4.先启动计时器后放开纸带,随后关闭电源
4.数据处理
(1)列表法
纸带的选取:选择两条比较理想的纸带,舍掉开头的比较密集的点;确定零点,选取5-6个计数点,标上0、1、2、3、4、5。
应区别打点计时器打出的点和人为选取的计数点(一般相隔0.1s取一个计数点)
采集数据的方法:先量出各个计数点到计时零点的距离,然后再计算出相邻的两个计数点的距离。
不要分段测量各段位移,应尽可能一次测量完毕(可先统一量出到计数点0之间的距离),读数时应估读到最小刻度(毫米)的下一位。
设计表格,利用第一章测量各计数点的瞬时速度的方法,算出数值并记入表格。
(2)图象法
1.建系:以速度纵轴,时间为横轴,选择合适的标度(图象要尽可能布满坐标系),建立坐标系。
2.描点:观察和思考点的分布趋势。
3.拟合:从点的分布趋势看,描出的点都大致落在一条直线上。
用直线拟合,让尽可能多的点处在直线上,不在直线上的点应对称地分布在直线两侧。
本实验实测物理量是各计数点之间的距离和计数时间。
5.处理数据
选择一条较理想的纸带,用平均速度代替瞬时速度的方法得到各计数点的瞬时速度.
6.实验结论
小车的速度随时间的增加而均匀增加
小车速度随时间逐渐增大;相同时间里,速度增量相同;成正比……
三、探究加速度与力,质量的关系详解
探究加速度与力,质量的关系时一个非常重要的实验,引入控制变量法这一重要的实验方法。
今天我们来详细解说探究加速度与力,质量的关系的实验。
1.实验目的
(1)掌握用控制变量法研究物理规律
(2)学会利用图像处理数据的方法
(3)验证牛顿第二定律
2.实验原理
控制变量法:
先控制小车的质量m不变,讨论加速度a与力F的关系;
在控制小盘和砝码的质量不变,即力F不变,改变小车的质量m,讨论加速度a与m的关系。
3.实验步骤
1.测量:
用天平测出小车的质量m,小盘和砝码的总质量M,把数值记录下来。
2.安装:
按照实验要求把器材安装好,只是不把悬挂小盘的细线系在小车上。
3.平衡摩擦力:
把长木板无滑轮的一端垫高一些,平衡摩擦力。
4.操作:
①把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小盘,先接通电源后放开小车。
打点完成后切断电源,取下纸带,在打点的纸带上标记纸带的号码。
②保持小车的质量不变,在小盘内放入质量为M',M'',M'''...的砝码,重复步骤4。
M',M'',M'''...的数值都要记录在纸带上(或表格内)
③用纵坐标表示加速度,横坐标表示力,根据实验结果在坐标平面上描出相应的点,并画出a-F的图像。
④保持小盘及砝码的质量不变,在小车上依次增加砝码(做好记录),重复上述步骤4,用纵坐标表示加速度a,横坐标表示小车和小车内砝码的总质量的倒数,在坐标平面上根据实验结果描出相应的点,并画出a-1/m的图像。
4.数据处理
(1)利用Δs=aT2及逐差法求a。
打点计时器实验的纸带如图
根据上面的结论,可求得加速度,取纸带上测得的连续6个相同时间T内的位移,
则
所以
由此看出各个实验数据都得到了利用,有效地减小了偶然误差,这种方法称为逐差法。
(2)探究加速度与力的关系:以a为纵坐标,F为横坐标,根据各组数据描点,如果这些点在一条过原点的直线上,说明质量一定时加速度与合力成正比
(3)以a为纵坐标1/m为横坐标,描点、连线,如果该线过原点,就能判定a与m成反比。
5.误差分析
(1)因实验原理不完善引起的误差:本实验用小盘和砝码的总重力m′g代替小车的拉力,而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力。
(2)摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差。
6.注意事项
(1)平衡摩擦力:适当垫高木板的右端,使小车重力沿斜面方向的分力正好平衡小车和纸带受到的阻力。
在平衡摩擦力时,不要把悬挂小盘的细绳系在小车上,即不要给小车加任何牵引力,让小车拉着打点的纸带匀速运动。
(2)整个实验平衡摩擦力后,不管是改变小车的质量还是改变小盘和砝码的总重量,都不需要重新平衡摩擦力。
(3)每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远远大于小盘和砝码的总质量的条件打出。
只有如此,小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力。
(4)改变拉力和小车质量后,每次开始时小车应尽量靠近打点计时器,并应先接通电源,后释放小车,且应在小车到达滑轮前按住小车。
(5)作图时,要使尽可能多的点在所作直线上,不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧。
(6)作图时两轴标度比例要选择适当。
采用国际制单位,这样作图时,坐标点间距不至于过密,误差会小一些。