高一物理必修一实验专题

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 以下得交流电。

电火花式打点计时器:220V 得交流电。

2、交流电得频率为50HZ,打点间隔为0、02s

3、根据纸带算平均速度与瞬时速度

4、算各点得瞬时速度,描点法做出V —t 图

实验:1、先开电源,然后释放小车。

2、开头过于密集得点舍掉,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与加速度

(1)求某点瞬时速度,如:

T 指相邻两点得时间间隔

(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,选择合适得标度建立坐标系,让图象尽量分布在坐标系平面得大部分面积。

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,让尽可能多得点处在直线上,不在直线上得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、 实验目得:验证互成角度得两个力合成时得平行四边形定则

2、 实验原理:(1)两个力F 1、F 2得作用效果与一个力F '得作用效果相同:使像皮绳在某一方向伸长一定得(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得合力F,在误差允许得范围内比较F '与F 。如果在误差允许得范围内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得伸长,同时弹簧测力计有较大得示数,两测力计所拉线绳之间得夹角不宜过大与过小,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,绳得结点到达O 点,记录此时两个测力计得数值F 1与F 2及两个力得方向;用一只测力计重新将结点拉到O 点,记录此时F 得大小与方向。

6、 实验步骤

(1)用图钉把一张白纸钉在水平桌面上得方板上。

(2)用图钉把橡皮条得一端固定在A 点,橡皮条得另一端固定拴上两个细绳套。

(3)用两只弹簧秤分别钩住细绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点达到O 点。(如图所示)用铅笔记下O 点得位置及两条细绳套得方向,并分别记录两弹簧秤得读数F 1与F 2。

T

X X V V EG F 265+==2T X a ?=23216549)()(T

X X X X X X a ++-++=

(4)用铅笔与刻度尺从力得作用点(位置O)沿两条细绳套得方向画直线,按选定得标度作出F 1、F 2得图示,然后,以F 1、F 2为邻边用刻度尺与三角板作平行四边形,过O 点画平行四边形得对角线,即为合力F 得图示。

(5)只用一只弹簧秤,通过细绳套把橡皮条得结点拉到同样得位置O,记下细绳套得方向与弹簧秤得读数F ',用刻度尺从O 点按选定得(相同)标度沿记录得方向作出F '得图示。

(6)比较力F '与用平行四边形定则求出得合力F 得大小与方向,瞧在实验误差允许得范围内就是否相同。

(7)改变两力F 1、F 2得大小与方向,再重复实验两次,从实验结果中得出结论。

7、 数据记录与处理

(1)记录:

(2)处理:用作图法比较F 与F '得大小与方向。

8、 注意事项

(1)使用弹簧秤前,应将弹簧秤水平放置,然后检查、矫正零点,并应了解弹簧秤得量程、单位与精度(最小刻度),读数时视线要正对刻度。

(2)本实验中,为减少实验误差,应选用规格相同得弹簧秤,且要对其性能进行检验,具体方法就是:将两弹簧秤得自由端钩在一起,沿水平方向拉伸,若两弹簧秤得读数一样,即可选用,否则,不可选。

(3)使用弹簧秤测拉力时,拉力必须沿弹簧秤得轴线方向。在实验中弹簧秤、橡皮条、细绳套应位于与纸面平行得同一平面内,要防止弹簧秤卡壳、弹簧秤或橡皮条与纸面产生摩擦。(4)使用弹簧秤测力时,拉力应适当地大些,以减小误差,但拉伸不要超过量程。

(5)选用得橡皮条应富有弹性,能发生弹性形变,不能选用老化了得橡皮条,实验时,一方面,缓慢地将橡皮条拉伸到预定得长度,瞧它能否滞缩缩回到原长;另一方面,用一个弹簧秤多次拉伸相同得长度,瞧弹簧秤得读数就是否相同。

(6)同一次实验中,橡皮条拉伸后结点得位置O 必须保持不变。

(7)作力得图示时,标度不宜过小,应尽可能使图画得大些,但不能超出纸外。

9、 误差分析

实验中误差得来源有弹簧秤得精度误差与两只弹簧秤规格不严格相同造成得误差、读数不准造成得误差与作图不准确带来得误差等等。另外,实验中弹簧秤与板面不严格平行与弹簧秤卡壳以及弹簧秤或橡皮条与纸面产生摩擦等等。两个分力F 1、F 2间得夹角θ越大,用平行四边形定则作图得出得合力F 得误差越大,所以实验中两个分力得夹角不要太大,误差只能减小不能消除,实验中要严格遵循实验操作规程,以减小实验误差,实验中若用一只弹簧秤可以减小由于两只弹簧秤规格不同而造成得误差。

三、研究匀变速直线运动

2、 实验原理

测定物体做匀变速直线运动最基本得就是测出位移与时间得关系,如图实4—1所示,1S 、2S ……n S 就是相邻两计数点间得距离,S ?就是两个连续相等得时间里得位移之差,即121S S S -=?,232S S S -=?……,T 就是两个相邻计数点间得时间间隔且T= 0、02n 秒(n 为两计数点间得间隔数)由运动学公式得:2

12aT S S S =-=?;T 就是恒量。当a 为恒量时,S ?也为恒量,即做匀变速直线运动得物体得S ?必为恒量,它就是判断物体就是否做匀变速直线运动得必要条件。

3、 实验器材

打点计时器、纸带、复写纸片、低压交流电源、小车、细绳、一端附有滑轮得长木板、刻度尺、钩码、两根导线。

4、 实验步骤

(1)把附有滑轮得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得一端,连接好电路;再把一条细绳拴在小车上,细绳跨过滑轮,下边挂上合适得钩码,......0S 11.....S 2......S 3

23(4)根据测量结果,用逐差法求出加速度1a 、2a 、3a 得值,然后计算出其平均值,它就就是小

车做匀变速直线运动得加速度。

5、 数据记录及处理

(1)记录:小车做匀变速直线运动得加速度=++=3

321a a a a )/(2s m 。 (2)处理:利用逐差法处理纸带数据求物体运动得加速度。

① 若所选记数点为0,1,2,…6。,故物体运动得加速度

123456321)()(S S S S S S a a a a ++-++=++=

② 若所选记数点为0,1,2,3,4,则212342142T

a == ③ 若所选记数点0,1,2…5,则舍去3S ,加速度21245216)()(2T S S S S a a a +-+=+= 6、 注意事项

(1)应调整使细绳与木板平行,小车运动要平稳。

(2)选用合适得钩码,使小车得加速度适当大一些,可以减小长度得测量误差。加速度大小以能在约50cm 得纸带上清楚地取出7～8个计数点为宜。

(3)要在钩码(或沙桶)落地处放置软垫或砂箱,防止撞坏钩码。

(4)要在小车到达滑轮前用手按住它或放置泡沫塑料档块,防止小车掉在地上或撞坏滑轮。(5)操作时,应先接通电源,待打点计时器稳定打点后再释放小车。

(6)纸带运动时不要让纸带与打点计时器得限位孔摩擦。

(7)纸带上所选取得记数点不宜太长,不要分段测量各段位移,应一次性测量出各计数点到记数起点O 之间得距离,读数时估读到毫米得下一位。

(8)处理纸带数据时,应注意1S ,2S …n S 就是连续相邻相等得时间内得位移,而不就是各计数点到起点O 得距离。

四验证牛顿第二定律

一【实验器材】

附有定滑轮得长木板、薄木垫、小车、细线、小桶及砂、打点计时器、低压交流电源、导线、天平(带一套砝码)、毫米刻度尺、纸带及复写纸等。

二【实验步骤】

1、用天平测出小车与小桶得质量M 0与m 0,并记录数值;

2、按照要求安装实验器材,此时不把悬挂小桶用得细绳系

在车上,即不给小车加牵引力;

3、平衡摩擦力,在长木板不带定滑轮得一端下面垫薄木板,并反

复移动其位置,直到打点计时器正常工作后,小车在斜面上得运动

可以保持匀速直线运动状态为止。

4、记录小车及车内所加砝码得质量;称好砂子后将砂倒入小桶,把细绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂小桶;此时要调整定滑轮得高度使绳与木板平行;接通电源,放开小车,待打点计时器在纸带上打好点后,取下纸带,做好标记。

5、保持小车得总质量不变,改变砂得质量(均要用天平称量),按步骤4中方法打好纸带,做好标记。

6、在每条纸带上选取一段比较理想得部分,分别计算出加速度值。

7、用纵坐标表示加速度,横坐标表示作用力(即砂与砂桶得总重力mg),根据实验结果画出相应得点,如果这些点在一条直线上,便证明了质量一定得情况下,加速度与合外力成正比。

8、保持砂与桶得质量不变,在小车上加砝码(需记录好数据),重复上面得实验步骤,求出相应

得加速度,用纵坐标表示加速度,横坐标表示小车及砝码得总质量得倒数1M ,根据实验结果画出相应得点,如果这些点在一条直线上,就证明了合外力一定得情况下,加速度与质量成反比。

三【注意事项】

1、实验中始终要求砂与砂桶得总质量(m)远小于小车与砝码得总质量(M),一般情况下要满足10m ＜M 。只有这样,砂与砂桶得总重力才能视为小车所受得拉力。

2、平衡摩擦力时不要挂小桶,但小车要挂纸带并接通打点计时器;有两个作用:一就是从纸带上打出得点子来判断小车就是否匀速运动,二就是在平衡摩擦力时也要平衡振针与纸带之间得摩擦(如果使用电火花计时器,该摩擦可以忽略)。平衡摩擦力就是使小车重力沿斜面得分力与小车运动时所受到得所有摩擦力相平衡。

3、在每次打过点得纸带上,都要注明小车得质量与拉力数值,以免在分析数据时造成错误。

4、小车每次释放前应靠近打点计时器,且先接通电源再释放小车;小车停止运动前应按住小车。

【例题2】如图所示,就是某次利用气垫导轨探究加速度与力、质量关系得实验装置安装完毕后得示意图,图中A 为砂桶与砂,B 为定滑轮,C 为滑块及上面

添加得砝码,D 为纸带,E 为电火花计时器,F 为蓄电池,电压为

6V,K 就是电键,请指出图中得三处错误。

(1)

(2)

(3)

【答案】(1)B 接滑块得细线应水平(或与导轨平行);

(2)C 滑块离计时器太远;