力学+光学实验课件.ppt
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- 力学 光学 实验 课件
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1、1力学力学 光学实验光学实验实验实验209-广东广东-利用拉力传感利用拉力传感器和速度传感器探究器和速度传感器探究“动能原理动能原理”09-全国全国-探究物体在斜探究物体在斜面上的运动时摩擦力面上的运动时摩擦力与斜面倾角的关系与斜面倾角的关系 09-江苏江苏-探究加速度与物探究加速度与物体质量、物体受力的体质量、物体受力的关系关系 09-上海上海-用用DIS(位移(位移传感器、数据采集器、传感器、数据采集器、计算机)研究加速度计算机)研究加速度和力的关系和力的关系 09-安徽安徽-探究力对原来静探究力对原来静止的物体的功与物体获止的物体的功与物体获得的速度的关系得的速度的关系 各题均有图各题均
2、有图象处理数据象处理数据而且有的涉而且有的涉及为新图象及为新图象小车实验有小车实验有较多的知识较多的知识和方法含量和方法含量命题多用它命题多用它308全国1:验证机械能守恒用滑轮验证机械能守恒用滑轮 (旧)(新)(旧)(新)08宁夏:宁夏:验证动量守恒用两单摆相碰撞验证动量守恒用两单摆相碰撞 (旧)(新)(旧)(新)08江苏:江苏:验证机械能守恒用斜槽导轨接平抛运动验证机械能守恒用斜槽导轨接平抛运动 (旧)(新)(旧)(新)08宁夏:宁夏:平面小车测两物体间的摩擦系数平面小车测两物体间的摩擦系数 (旧)(新)(旧)(新)重庆:重庆:平面小车(改动)研究匀变速运动平面小车(改动)研究匀变速运动
3、(“旧旧”)(新)(新)2008年高考力学题目示意:年高考力学题目示意:广东:广东:平面小车研究动能定理平面小车研究动能定理(旧)(新)(旧)(新)4如图为如图为“用用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系究加速度和力的关系”的实验装置。的实验装置。(1)在该实验中必须采用控制变量法,应保持)在该实验中必须采用控制变量法,应保持_不变,不变,用钩码所受的重力作为用钩码所受的重力作为_,用,用DIS测小车的加速度。测小车的加速度。(2)改变所挂钩码的数量,多次重复测量。在某次实验)改变所挂钩码的数量,多次重复测量。在某次实验中根据测得的多
4、组数据可画出中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线(如图所示)。关系图线(如图所示)。分析此图线的分析此图线的OA段可得出的实验结论是段可得出的实验结论是_。(单选题)此图线的(单选题)此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是()主要原因是()A小车与轨道之间存在摩擦小车与轨道之间存在摩擦 B导轨保持了水平状态导轨保持了水平状态C所挂钩码的总质量太大所挂钩码的总质量太大 D所用小车的质量太大所用小车的质量太大小车质小车质量量M小车所小车所受外力受外力加速度与外力成正比加速度与外力成正比CmgMamgFaMM FmmMMgFmgFMmmgMaMFMmmga
5、aMmmgm变变量量)1()()()(例例15 某同学为了探究物体在斜面某同学为了探究物体在斜面上的运动时摩擦力与斜面倾上的运动时摩擦力与斜面倾角的关系,设计实验装置如角的关系,设计实验装置如图。长直平板一端放在水平图。长直平板一端放在水平桌面上,另一端架在一物块桌面上,另一端架在一物块上。在平板上标出上。在平板上标出A、B两点,两点,B点处放置一光电门,用光电点处放置一光电门,用光电计时器记录滑块通过光电门计时器记录滑块通过光电门时挡光的时间。实验步骤如时挡光的时间。实验步骤如下:下:用游标卡尺测量用游标卡尺测量滑块的挡光长度滑块的挡光长度d,用天平测量滑块的用天平测量滑块的质量质量m;用直
6、尺测量用直尺测量AB之之间的距离间的距离s,A点到点到水平桌面的垂直距水平桌面的垂直距离离h1,B点到水平点到水平桌面的垂直距离桌面的垂直距离h2例例26将滑块从将滑块从A点静止释放,由光电计时器点静止释放,由光电计时器读出滑块的挡光时间读出滑块的挡光时间t1 重复步骤重复步骤数次,并求挡光时间的平均数次,并求挡光时间的平均值值 ;利用所测数据求出摩擦力利用所测数据求出摩擦力f和斜面倾角的和斜面倾角的余弦值余弦值cos;多次改变斜面的倾角,重复实验步骤多次改变斜面的倾角,重复实验步骤,做出,做出f-cos关系曲线。关系曲线。“摩擦力与斜面摩擦力与斜面倾角的关系倾角的关系”t7用测量的物理量完成
7、下列各式用测量的物理量完成下列各式(重力加速度为(重力加速度为g)斜面倾角的余弦斜面倾角的余弦cos=;滑块通过光电门时的速度滑块通过光电门时的速度v=;滑块运动时的加速度滑块运动时的加速度a=;滑块运动时所受到的摩擦阻力滑块运动时所受到的摩擦阻力f=;(2)测量滑块挡光长度的游标)测量滑块挡光长度的游标卡尺读数如图所示,读得卡尺读数如图所示,读得d=。22212222122122)()3()2()1()3(220)2(sin)1()(sin)(cost sdmshhmgft sdaasvtdvmafmgshhshhsBB h1h2sfmgNav8 试根据给出的数据,试根据给出的数据,求木块与
8、木板间的摩擦因求木块与木板间的摩擦因数数。要求写出主要的运要求写出主要的运算过程。结果保留算过程。结果保留2位位有效数字。(打点计时器有效数字。(打点计时器流电频率为流电频率为50Hz,不计纸,不计纸带与木块间的拉力,取重带与木块间的拉力,取重力加速度力加速度10m/s2)“旧实验旧实验”-“改进改进”实验装置如图实验装置如图1,一木,一木块放在水平长木板上,块放在水平长木板上,左侧拴有细软线,跨过左侧拴有细软线,跨过固定在木板边缘的滑轮固定在木板边缘的滑轮与重物相连,木块右侧与重物相连,木块右侧与打点计时器的纸带相与打点计时器的纸带相连。在重物的牵引下,连。在重物的牵引下,木块在水平木板上向
9、左木块在水平木板上向左运动,重物落地后,打运动,重物落地后,打点计时器在纸带是打出点计时器在纸带是打出的一些点如图的一些点如图2,例例39222248372615248372615m/s0.310)04.0(44)25.631.4()71.681.4()21.729.5()72.776.5(4)()()()(414)()()()(41 TssssssssaaTssssssssss 3.0103 gamamg 重物落地后重物落地后使求摩擦力变简单了!使求摩擦力变简单了!10(1)下图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分:下图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分:0、1、2、3、4、5、6、7是计
10、数点,每相邻两计数是计数点,每相邻两计数点间还有点间还有4个打点(图中未标出),计数点间的距个打点(图中未标出),计数点间的距离如图所示。根据图中数据计算的加速度离如图所示。根据图中数据计算的加速度a=_ (保留三位有效数字保留三位有效数字)。定滑轮;木板上有一滑块,其一端与电磁打点计时定滑轮;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器的纸带相连,另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接。打点计时器交流电源频率盘连接。打点计时器交流电源频率50 Hz。开始时,。开始时,在托盘中放入适量砝码,滑块开始做匀加速运动,在托盘中放入适量砝码,滑块开始做匀加速运动,在
11、纸带上打出一系列小点。在纸带上打出一系列小点。物理小组在一次探究活动中测量物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数。滑块与木板之间的动摩擦因数。实验装置如图,表面粗糙的木板实验装置如图,表面粗糙的木板固定在水平桌面上,一端装有固定在水平桌面上,一端装有例例411(2)回答下列两个问题:回答下列两个问题:为测量动摩擦因数,为测量动摩擦因数,下列物理量中还应测量下列物理量中还应测量的有的有 。(填入所选。(填入所选物理量前的字母)物理量前的字母)A.木板的长度木板的长度l B.木板的质量木板的质量m1 C.滑块的质量滑块的质量m2 D.托盘和砝码总质量托盘和砝码总质量m3 E.滑块运
12、动的时间滑块运动的时间t还有未计入的阻力,如还有未计入的阻力,如“空气阻力、纸带的阻空气阻力、纸带的阻力力”。测量测量中所选定的物中所选定的物理量时需要的实验器材理量时需要的实验器材是是 。(3)滑块与木板间的动)滑块与木板间的动摩擦因数摩擦因数 (用被(用被测物理量的字母表示,测物理量的字母表示,重力加速度为重力加速度为g)与真实)与真实值相比,测量的动摩擦值相比,测量的动摩擦因数因数 (填(填“偏大偏大”或或“偏小偏小”)。写出支)。写出支持你的看法的一个论据:持你的看法的一个论据:CDammgmgm)(3223 偏大偏大天平天平测量测量中所选定的物中所选定的物理量时需要的实验器材理量时需
13、要的实验器材是是 。(3)滑块与木板间的动)滑块与木板间的动摩擦因数摩擦因数 (用被(用被测物理量的字母表示,测物理量的字母表示,重力加速度为重力加速度为g)与真实)与真实值相比,测量的动摩擦值相比,测量的动摩擦因数因数 (填(填“偏大偏大”或或“偏小偏小”)。写出支)。写出支持你的看法的一个论据:持你的看法的一个论据:实验原理的重要性实验原理的重要性 F=magmammgm2323)(122222372615237226215321m/s496.010)1.0(43)40.237.4()89.188.3()40.139.3(43)()()(4)(4)(4)(3131 TssssssaTssT
14、ssTssaaaa由可知计算由可知计算a只是靠只是靠“s与对应的与对应的T”,只要某段的只要某段的s含在计含在计算式中,这段就是被利用了。算式中,这段就是被利用了。奇数段的纸带计算加速度,不必舍一段,要做到奇数段的纸带计算加速度,不必舍一段,要做到“尽可能多的尽可能多的利用数据利用数据”只要将正中间的一段只要将正中间的一段“含在含在”每一个所取的每一个所取的“sm-sn”之内即可。之内即可。如此看来,对于一条局部有缺损的纸带,也可计算如此看来,对于一条局部有缺损的纸带,也可计算a。13如图,一很长的、不可伸长的柔软轻绳跨过光如图,一很长的、不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮,绳两端各系一小球滑定
15、滑轮,绳两端各系一小球a和和b。a球质量为球质量为m,静置于地面;,静置于地面;b球质量为球质量为3m,用手托住,高用手托住,高度为度为h,此时轻绳刚好拉紧。从静止开始释放,此时轻绳刚好拉紧。从静止开始释放b后,后,a可能达到的最大高度为可能达到的最大高度为 Ah Bl.5h C2h D2.5h如图所示,两个质量各为如图所示,两个质量各为m1和和m2的小物块的小物块A和和B,分别系在,分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端,已知一条跨过定滑轮的软绳两端,已知m1m2,现要利用此装置,现要利用此装置验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律.(1)若选定物块)若选定物块A从静止开始下落的过程进行从静止开始下
16、落的过程进行测量,则需要测量的物理量有测量,则需要测量的物理量有 (在答题卡(在答题卡上对应区域填入选项前的编号)上对应区域填入选项前的编号)物块的质量物块的质量m1、m2;物块物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间下落的距离及下落这段距离所用的时间;“习题习题”-“改造成实验题改造成实验题”二者关系如何?二者关系如何?例例5例例614(3)例如:)例如:“对同一高度进行多次测量取平均值对同一高度进行多次测量取平均值”;“选取受力后相对伸长尽量小的绳选取受力后相对伸长尽量小的绳”;滑轮要轻、减小轮;滑轮要轻、减小轮与轴间的摩擦、减小绳与轮的摩擦与轴间的摩擦、减小绳与轮的摩擦物块物块B上升的距
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