力学+光学实验课件

1力学光学实验

实验1力学光学实验

实验209-广东-利用拉力传感器和速度传感器探究“动能原理”09-全国Ⅰ-探究物体在斜面上的运动时摩擦力与斜面倾角的关系09-江苏-探究加速度与物体质量、物体受力的关系

09-上海-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

09-安徽-探究力对原来静止的物体的功与物体获得的速度的关系

各题均有图象处理数据而且有的涉及为新图象小车实验有较多的知识和方法含量命题多用它209-广东-利用拉力传感器和速度传感器探究“动能原理”03①08全国1：验证机械能守恒－用滑轮（旧）（新）②08宁夏：验证动量守恒－用两单摆相碰撞（旧）（新）

③08江苏：

验证机械能守恒－用斜槽导轨接平抛运动（旧）（新）④08宁夏：平面小车－测两物体间的摩擦系数（旧）（新）⑥重庆：平面小车（改动）－研究匀变速运动（“旧”）（新）2008年高考力学题目示意：⑤广东：平面小车－研究动能定理（旧）（新）3①08全国1：②08宁夏：③08江苏：④08宁夏：⑥重庆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。（1）在该实验中必须采用控制变量法，应保持___不变，用钩码所受的重力作为_______，用DIS测小车的加速度。（2）改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线（如图所示）。①分析此图线的OA段可得出的实验结论是___________。②（单选题）此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是（）A小车与轨道之间存在摩擦 B导轨保持了水平状态C所挂钩码的总质量太大 D所用小车的质量太大小车质量M小车所受外力加速度与外力成正比C例14如图为“用DIS（位移传感器、数据采集器、计算机）研究加速5

某同学为了探究物体在斜面上的运动时摩擦力与斜面倾角的关系，设计实验装置如图。长直平板一端放在水平桌面上，另一端架在一物块上。在平板上标出A、B两点，B点处放置一光电门，用光电计时器记录滑块通过光电门时挡光的时间。实验步骤如下：①用游标卡尺测量滑块的挡光长度d，用天平测量滑块的质量m；②用直尺测量AB之间的距离s，A点到水平桌面的垂直距离h1，B点到水平桌面的垂直距离h2例25某同学为了探究物体在斜面上的运动时摩擦力与斜面倾角6③将滑块从A点静止释放，由光电计时器读出滑块的挡光时间t1

④重复步骤③数次，并求挡光时间的平均值；⑤利用所测数据求出摩擦力f和斜面倾角的余弦值cosα；⑥多次改变斜面的倾角，重复实验步骤②③④⑤，做出f-cosα关系曲线。“摩擦力与斜面倾角的关系”6③将滑块从A点静止释放，由光电计时器读出滑块的挡光时间t17用测量的物理量完成下列各式（重力加速度为g）斜面倾角的余弦cosα=

；滑块通过光电门时的速度v=

；滑块运动时的加速度a=

；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卡尺读数如图所示，读得d=

。h1h2sfmgNav7用测量的物理量完成下列各式（重力加速度为g）h1h2sfm8

试根据给出的数据，求木块与木板间的摩擦因数μ。要求写出主要的运算过程。结果保留2位有效数字。（打点计时器流电频率为50Hz，不计纸带与木块间的拉力，取重力加速度10m/s2）“旧实验”-“改进”实验装置如图1，一木块放在水平长木板上，左侧拴有细软线，跨过固定在木板边缘的滑轮与重物相连，木块右侧与打点计时器的纸带相连。在重物的牵引下，木块在水平木板上向左运动，重物落地后，打点计时器在纸带是打出的一些点如图2，例38试根据给出的数据，求木块与木板间的摩擦因数μ9重物落地后——使求摩擦力变简单了！9重物落地后——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：0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两计数点间还有4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a=_______

(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50Hz。开始时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速运动，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，表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有例410(1)下图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、11(2)回答下列两个问题：①为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有

。（填入所选物理量前的字母）

A.木板的长度l

B.木板的质量m1C.滑块的质量m2

D.托盘和砝码总质量m3

E.滑块运动的时间t还有未计入的阻力，如“空气阻力、纸带的阻力”。②测量①中所选定的物理量时需要的实验器材是

。（3）滑块与木板间的动摩擦因数＝

（用被测物理量的字母表示，重力加速度为g）与真实值相比，测量的动摩擦因数

（填“偏大”或“偏小”）。写出支持你的看法的一个论据：CD偏大天平②测量①中所选定的物理量时需要的实验器材是

。（3）滑块与木板间的动摩擦因数＝

（用被测物理量的字母表示，重力加速度为g）与真实值相比，测量的动摩擦因数

（填“偏大”或“偏小”）。写出支持你的看法的一个论据：实验原理的重要性F=ma11(2)回答下列两个问题：还有未计入的阻力，如“空气阻力、12由可知计算a只是靠“Δs与对应的ΔT”，∴只要某段的Δs含在计算式中，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“尽可能多的利用数据”只要将正中间的一段“含在”每一个所取的“sm-sn”之内即可。如此看来，对于一条局部有缺损的纸带，也可计算a。12由可知计算a只是靠“Δs与对应的ΔT”，∴只要某段的Δs13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a和b。a球质量为m，静置于地面；b球质量为3m，用手托住，高度为h，此时轻绳刚好拉紧。从静止开始释放b后，a可能达到的最大高度为A．h

B．l.5hC．2hD．2.5h如图所示，两个质量各为m1和m2的小物块A和B，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，已知m1＞m2，现要利用此装置验证机械能守恒定律.（1）若选定物块A从静止开始下落的过程进行测量，则需要测量的物理量有

（在答题卡上对应区域填入选项前的编号）①物块的质量m1、m2；②物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间；“习题”--“改造成实验题”二者关系如何？①②例5例613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14（3）例如：“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”；滑轮要轻、减小轮与轴间的摩擦、减小绳与轮的摩擦……③物块B上升的距离及上升这段距离所用的时间；④绳子的长度.（2）为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出以下建议：①绳的质量要轻：②在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好；③尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃；④两个物块的质量之差要尽可能小.以上建议中确实对提高准确程度有作用的是

。（在答题卡上对应区域填入选项前的编号）（3）写出一条上面没有提到的提高实验结果准确程度有益的建议：

习题中的理想化条件就是该情景改为实验题时，提高准确程度的措施！①③14（3）例如：“对同一高度进行多次测量取平均值”；“选取受15

如图所示，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可以测定重力加速度。所需器材有打点计时器（带导线）、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还需

（填字母代号）中的器材。A.直流电源、天平及砝码B.直流电源、毫米刻度尺C.交流电源、天平及砝码D.交流电源、毫米刻度尺“旧实验”-“改造”

通过作图象的方法可以剔除偶然误差较大的数据，提高实验的准确程度。为使图线的斜率等于重力加速度，除作v-t图象外，还可作

图象，其纵轴表示的

，横轴表示的是

。速度平方之半竖直位移D①打点计时器需接交流电源。重力加速度与物体的质量无关，不要天平和砝码。计算速度需要测相邻计数的距离，需要刻度尺，选D。v2/2-h例715如图所示，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动16某同学用图2所示的实验装置研究小车在斜面上的运动。实验步骤如下：a．安装好实验器材。b、接通电源，让拖着纸带的小车沿平板斜面向下运动，重复几次。选出一条点迹比较清晰的纸带，舍去开始密集的点迹，从便于测量的点开始，每两个打点间隔取一个计数点，如图3中0、1、2…6点所示。例8图216某同学用图2所示的实验装置研究小车在斜面上的运动。实验17c、测量1、2、3…6计数点到0计数点的距离，分别记作：

S1、S2、S3…S6。d、通过测量和计算，该同学判断出小车沿平板做匀加速运动。e、分别算出S1、S2、S3…S6与对应时间的比值f、以s/t为纵坐标、t为横坐标，标出s/t与对应时间t的坐标点，画出(s/t)-t图线。结合上述实验步骤，请你完成下列任务：AC2.9813.201实验中，除打点计时器（含纸带、复写纸）、小车、平板、铁架台、导线及开关外，在下列的仪器和器材中，必须使用的有

和

。（填选项代号）A、电压合适的50Hz交流电源B、电压可调的直流电源C、刻度尺D、秒表E、天平F、重锤2将最小刻度1mm刻度尺的0刻线与0计数点对齐，0、1、2…5计数点所在位置如图4所示，则S2=

cm，S5=

cm。17c、测量1、2、3…6计数点到0计数点的距离，分别记作：183该同学在图5中已标出1、3、4、6计数点对应的坐标，请你标出与2、5两个计数点对应的坐标点()()并画出(s/t)-t。由实验原理导出函数表达式是认识新图象的方法！斜率与截距是解决问题的突破口4根据(s/t)-t图判断，在打0计数点时，车速度v0=

m/s；它在斜面上运动的加速度a=

m/s2。0.16~0.204.50~5.10183该同学在图5中已标出1、3、4、6计数点对应的坐标，请19在“探究单摆周期与摆长的关系”实验时，若摆球在垂直纸面的平面内摆动，为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数，在摆球运动最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻与某一自动记录仪相连。一个周期内摆球两次通过最低点，两次引发光敏电阻变化∴2t0=周期大小球的直径增大→遮光时间增大；∴Δt变大测量显示量的周期不一定是单摆的周期！该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t变化图线如图乙所示，则该单摆的振动周期为

。若保持悬点到小球顶点的绳长不变，改用直径是原小球直径2倍的另一小球进行实验，则该单摆的周期将

(填“变大”、“不变”或“变小”)，图乙中的△t将

(填“变大”、“不变”或“变小”)。2t0探究“周期-摆长”间的关系，球的直径增大→实际摆长增大∴周期变大变大变大例919在“探究单摆周期与摆长的关系”实验时，若摆球在垂直纸面的20某同学利用单摆测定当地重力加速度，发现单摆静止时摆球重心在球心的正下方．他仍将从悬点到球心的距离当作摆长L，通过改变摆线的长度，测得6组L和对应的周期T，画出L—T2图线，然后在图线上选取A、B

两个点．坐标如图所示。他采用恰当的数据处理方法，则计算重力加速度的表达式应为g＝_______。请你判断该同学得到的实验结果与摆球重心就在球心处的情况相比，将____。（填“偏大”、“偏小”或“相同”）由实验原理导出函数表达式是认识新图象的方法！斜率与截距是解决问题的突破口例10相同20某同学利用单摆测定当地重力加速度，发现单摆静止时摆球重心21试验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能原理”。如图12，他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小。在水平面上相距50.0cm的A、B两点各安装一个速度传感器，记录小车通过A、B时的速度大小、小车中可以放置砝码。（1）试验主要步骤如下：①测量

和拉力传感器的总质量M1；细线一端固定在拉力传感器上，一端通过滑轮与钩码相连；正确连接电路②将车停在C点，

，车在线拉动下运动，记录线拉力及车过A、B时的速度③在车中增加砝码，或

，重复②的操作．小车释放小车改变钩码的数量例1121试验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能原理”22（2）表1是他们测得的一组数据，其中M是M1与小车中砝码质量之和，是两个速度传感器记录速度的平方差，可以据此计算出动能变化量△E，F是拉力传感器受到的拉力，W是F在A、B间所做的功。表格中的△E3=

，W3=

．（结果保留三位有效数字）（3）根据表1，请在方格纸上作出△E-W图线．0.6000.61022（2）表1是他们测得的一组数据，其中M是M1与小车中砝码23某同学调整手轮，从测量头目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图2（a）所示，图2（a）