高中物理实验--力学篇
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高中物理实验—力学篇
实验一:研究匀变速直线运动。
实验二:探究弹力和弹簧伸长的关系。
实验三:验证力的平行四边形定则
实验四:验证牛顿运动定律
实验五:探究动能定理
实验六:验证动量守恒定律
一、实验基本要求:
高中阶段力学实验:
研究匀变速直线运动:
探究弹力和弹簧伸长的关系:
验证力的平行四边形定则:
验证牛顿运动定律:
探究动能定理:
二、实验数据处理:
研究匀变速直线运动:
1.利用逐差法求平均加速度:,,,
2.利用平均速度求瞬时速度
3.利用速度—-时间图像求加速度:作出速度—时间的图像,通过图像的斜率求物体的加速度。
探究弹力和弹簧伸长的关系:
1.以力为纵坐标,以弹簧的伸长量为横坐标,根据所测数据在坐标纸上描点。
2.按照图中各点的分布与走向,作出一条平滑的图线,所画的点不一定都在这条直线上,但要注意使图线两侧的点数大致相同。
3.以弹簧的伸长量为自变量,写出图线所代表的函数表达式,并解释函数表达式中常数的物理含义。
验证力的平行四边形定则:
1.用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线,按选定的标度作出这两个弹簧测力计的拉力F1和F2的
图示,做起平行四边形,过O点画对角线即为合力F的图示。
2.用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出只用一个弹簧测力计的拉力F’的图示.
验证牛顿运动定律:
探究动能定理:
1.测出每次做功后,小车获得的速度
2.分别用各次实验测得的v和W,绘制W-v或W-v2、W-v3、...图像,直到明确得出W和v的关系。
3.结论:物体的速度v与外力做功W间的关系为W正比于v2。
三、实验误差分析:
研究匀变速直线运动:
1.使用刻度尺测计数点距离时有误差。
2.作v-t图像时出现的作图误差。
3.电源频率不稳定,造成打点时间间隔不完全相同。
4.长木板粗糙程度不均匀,小车运动时加速度有变化造成的误差。
经典实验装置,本实
验不需要平衡摩擦力,
本实验还可用来验证牛
顿第二定律及探究功与
动能变化的关系,但都
需要平衡摩擦力。
探究弹力和弹簧伸长的关系:
1.钩码标值不准确,弹簧长度测量不正确带来的误差。
2.画图时描点及连线不准确也会带来误差。
验证力的平行四边形定则:
1.读数误差
减小读数误差的方法:选择相同的弹簧测力计并调整好零刻度;在允许的情况下,弹簧测力计的示数应尽量大一些,读数时眼睛一定要正视,要按有效数字正确读数记录。
2.作图误差
减小作图误差的方法:作图时要画准结点的位置和两个测力计的方向,两个分力F1、F2之间的夹角越大,用平行四边形定则做出的合力F的误差△F就越大,所以实验时不要把F1、F2间的夹角取的太大;作图比例要恰当。
验证牛顿运动定律:
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mg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、计数点间距不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差。
探究动能定理:
1.误差的主要来源是橡皮筋的长短,粗细不一,使橡皮筋的拉力做功W与橡皮筋的条数不成正比。
2.没有完全平衡摩擦力,或者平衡摩擦力时倾角过大也会造成误差。
3.利用打上点的纸带计算小车的速度时,测量不准确带来的误差。
研究匀变速直线运动:
1.平行:纸带、细绳要和长木板平行。
2.靠近:释放小车前,应使小车停在靠近打点计时器的位置。
3.一先一后:实验时应先接通电源,后释放小车;实验后先断开电源,后取下纸带。
4.减小误差:小车另一端挂的钩码个数要适当,避免速度过大而使纸带上打的点太少,或者速
度太小,使纸带上打的点过于密集。
5.纸带选取:选择一条点迹清晰的纸带,舍弃点密集的部分,适当的选取计数点。
6.准确作图:在坐标纸上,纵、横轴选取合适的单位,仔细描点连线,不能连成折线,应做一
条直线,让各点尽量落到这条直线上,落不到直线上的点应均匀分布在直线的两侧。
探究弹力和弹簧伸长的关系:
1.安装实验装置:要保持刻度尺竖直并靠近弹簧。
2.不要超过弹性限度:实验中弹簧下端挂的钩码不要太多,以免超过弹簧的弹性限度。
3.尽量多测几组数据:要使用轻质弹簧,且要尽量多测几组数据。
4.观察所描点的走向:不要画折线。
5.同一单位:记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。
验证力的平行四边形定则:
1.在同一次实验中,使橡皮条拉长时,结点位置一定要相同。
2.用两个弹簧测力计勾住绳套互成角度地拉橡皮筋条,夹角不宜太大也不宜太小,在60o~100o为宜。
3.读数时应注意使弹簧测力计与木板平行,并使细绳套与弹簧测力计的轴线在同一条直线上,避免弹簧测力
计的外壳和弹簧测力计的限位孔之间的摩擦,读数时眼睛要正视弹簧测力计的刻度,在合力不超过量程及橡皮条弹性限度的前提下,拉力数值应尽量大些。
4.细绳套应当长一些,以便于确定力的方向,不要直接沿细绳套的方向画直线,应在细绳套的末端用铅笔画
一个点,去掉细绳套后,再将所标点与O点连接,即可确定力的方向。
5.在同一次实验中,画力的图示时所选定的标度要相同,并且要恰当地选择标度,使所做力的图示稍微大一
些。(减小偶然误差)
验证牛顿运动定律:
1.平衡摩擦力:一定要做好平衡摩擦力的工作,也就是调整出一个合适的斜面,使小车的重力沿着斜面方
向的分力正好平衡小车所受到的摩擦阻力,在平衡摩擦力时,不要把不要把悬挂小盘的细绳系在小车上,即不要给小车任何的牵引力,并要让小车拖着打着点的纸带运动。
2.不需要重复平衡摩擦力:整个实验过程中平衡了摩擦力后,不管之后是改变了小盘和砝码的总质量还是
改变小车的质量,都不需要重新平衡摩擦力。
3.实验条件:每条纸带必须满足小车的质量远大于小盘和砝码的总质量(10%)的条件下打出,只有如此,小
盘和砝码的总重力才能视为小车所受的拉力。
4.“一先一后”: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,
再释放小车
探究动能定理:
1.平衡摩擦力:将木板的一端垫高,使小车重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡。方法是轻推小车,由
打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否匀速运动,找到木板一个合适的倾角。
2.选点测速:测小车速度时,纸带上的点应选均匀部分,也就是选小车做匀速运动状态的。
3.规格相同:橡皮筋规格相同时,力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可,不必计算出具体数
值。