上海市物理高考的21个实验5-8Word格式文档下载.doc

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实验五固定转动轴

实验六用DIS研究加速度与力、加速度与质量的关系

实验七用单摆测定重力加速度

实验八观察水波的干涉现象

实验九用DIS研究机械能守恒定律

实验十用DIS研究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系

实验十一用单分子油膜估测分子的大小

实验十二用DIS描绘电场的等势线

实验十三练习用多用表测电阻、电流和电压

实验十四设计、组装简单的模块式电路

实验十五用DIS测电源的电动势和内阻

实验十六用DIS研究通电螺线管的磁感应强度

实验十七测定在一定电压下工作的直流电动的效率

实验十六研究感应电流产生的条件

实验十九研究磁通量变化时感应电流的方向

实验二十用DIS研究回路中的感应电动势的大小与此通量变化快慢的关系

实验二十一观察光的干涉和衍射现象

实验五：

固定转动轴

[实验目的]研究有固定转动轴的物体的平衡条件.（拓P19）

[实验器材]铁架台、力矩盘、弹簧秤、一组钩码、带套环的横杆、钉子、细线、刻度尺等.

[探究思路]

作用在有固定转动轴物体上的力矩可引起物体沿不同方向转动.从沿着转动轴的某一个方向上看，力矩的作用效果不外乎有两种可能:

引起物体沿逆时针方向转动或者沿顺时针方向转动.于是我们要通过实验来探究的问题是，为了使一个有固定转动轴的物体处于平衡状态，施加在该物体上的能引起它沿逆时针方向转动的力矩和能引起它沿顺时针方向转动的力矩之间究竟需满足怎样的定量关系

[实验步骤]

（1）如图2-12所示，将力矩盘的金属轴O固定在铁架台上，把力矩盘套在轴上并使盘面保持竖直.同时在铁架台上固定一根横杆.力矩盘上画出的同心圆供确定力臂时参考.

（2）将钉子固定在力矩盘的四个任意位置上，其中三枚钉子上用细线悬挂不同个数的钩码，第四个钉子用细线与测力计的钩子相连，测力计的另一端则挂在水平横杆的套环上.

（3）当力矩盘在这四个力的作用下处于平衡状态时，测出各个力的大小及它们的力臂.将力和力臂的数据记录在预先设计的表格中.

（4）改变钉子的位置，重复实验一次.

（5）分析数据，得出结论.

计算各个力对转轴O的力矩;

确认该力矩究竟是逆时针方向力矩还是顺时针方向力矩.然后分别算出能引起物体沿逆时针方向转动和沿顺时针方向转动的力矩之和，并由此得出关于有固定转动轴的物体的平衡条件.

【实验结论】

有固定转动轴物体的平衡条件是：

_________________________________________________________________________________________________________________________________________。

作用在有固定转动轴物体上的力矩可使物体沿不同方向转动。

从转动轴的某个方向看过去，力矩的作用效果不外乎存在两种可能：

引起物体沿顺时针方向转动或者沿逆时针方向转动。

一般的物体平衡条件包括“力平衡条件”和“力矩平衡条件”。

在实际的建筑和桥梁设计中，对于其中的每个部分都应当建立关于力的平衡和力矩平衡条件的方程，得到一个包含大量方程的联立方程组。

对于这样的方程组常常需要利用计算机进行计算和分析，从而选择最佳设计方案。

通过上述实验我们可得到如下结论：

作用在一个物体上的顺时针方向力矩之和与逆时针方向力矩之和相等时，物体将处于“转动平衡”状态。

上述结论也称为“力矩平衡条件”，该条件可用公式表示为

M逆﹦M顺

初中物理课程中介绍的杠杆平衡条件（有时称为杠杆原理）是上述力矩平衡条件的最简单特例。

注意点：

1、为了使实验具有普遍性，可用测力计对圆盘施加非竖直方向的力，圆盘所受几个力的作用点不要和转动轴在同一水平线上。

2、实验前须对圆盘进行检查和调整，若圆盘不能随遇平衡，表明盘的重心偏离轴心，实验时重心处所受的重力力矩会引起误差。

这时可用图钉作配重进行校正。

3、轴杆需保持水平，圆盘与轴杆之间的间隙要小避免圆盘受力时向前倾斜而偏离竖直平面。

4、轴上要加润滑油，使圆盘转动灵活，尽可能减少摩擦力矩。

5、实验时为避免测力计因自重下垂而造成测量误差，可用手扶住测力计，使它与所拉细绳在同一直线上时再读数。

每根细线应挂在钉子的根部。

6、要保证各力均在同一平面内与圆盘平行。

各力臂应尽量取大些，以减少用尺测量误差，各力矩也应尽量大些，以减小轴上摩擦力矩的影响。

7、平衡后轻轻地敲几下圆盘，这样的震动可减小轴上摩擦力矩的影响。

自主活动

从力矩平衡条件推出杠杆原理。

列举几个杠杆原理的应用实例。

误差来源：

⑴钩的误差⑵测力计精度产生的误差⑶轴心空位偏差和作图偏差。

（三）研究有固定转动轴物体的平衡条件

1、力矩盘的平面必须处于_________内，为此，固定转动轴一定要_______地固定在铁架台上。

在“有固定转动轴物体的平衡”实验中，主要器材为力矩盘。

力矩盘的转轴一般设在重心（既盘的圆心），其目的是_______________.

2、下列关于实验注意事项的叙述，其中正确的是（）

A弹簧秤在使用前，必须要检查（或调整）指针是否指在零点

B横杆应尽量高些，而且一定要保持水平

C各力矩宜取得大一些

D测量各力臂时要力求准确

3、简单回答下列各问：

（1）判断力矩盘重心是否在盘的中心的简单方法是_________________________.

（2）判断力矩盘与转轴间摩擦大小的简便方法是__________________________.

（3）实验中除了用钩码外还要用一只弹簧秤，是因为______________________.

（4）挂钩码的悬线不宜过短，是为了避免__________________________.

（5）挂钩码的悬线不宜过长，是为了避免_________________________.

4、实验得到如图12-3-1的结果，已知每个钩码的重是2N，则弹簧秤的示数可能是（）

A0.96NB3.2NC4.8ND6.4N

5、接第4题，设钩码G1和G2的悬线拉力对转轴O的力臂分别为L1和L2，若同时撤去G1和G2，而换一个（G1﹢G2）的另一钩码G’，为使弹簧秤的示数不变，则应将G’悬线拉力对O轴的力臂等于__________________.

6、在用力矩盘做固定转动轴物体的平衡条件实验时，发现当力矩盘上的疤痕P在过转动轴O的竖直线的左侧时，测出的顺时针力矩之和∑M顺总是大于逆时针方向的力矩之和∑M逆，而当P在转过轴O的竖直线的右侧时，测出的∑M顺总是小于∑M逆，其原因是力矩盘_________，要使测得的∑M顺能等于∑M逆，则应________________________________.

7、如图12-3-3演示力矩盘平衡的实验图。

图中O是固定转动轴，A、B是两个光滑的定滑轮，两组砝码跨过定滑轮悬挂。

有一组砝码原悬挂在C点，实验中不慎将其悬线跨过P点处的大头针，如图所示的情况。

力矩盘处于平衡状态。

盘上每个圆环间距都是2.0cm，每个砝码重0.10N。

则从图中可得出顺时针方向的力矩之和是N.m。

实验时，由于力矩盘偏心未经调整，实际测出的弹簧秤读数偏大，则力矩盘的重心在轴的_________.（填“右侧”或“左侧”）

8、在“有固定转轴的物体的平衡”实验中，某实验者自选一块圆形薄板代替力矩盘，但其重心不在板的中心（即转轴处）。

这时，为了减小圆盘的重量对实验结果的影响，就要

A用天平测出圆盘的质量

B将圆盘安装到转轴上，静止时，在圆盘上通过中心作出一条竖直线L

C用悬挂法确定圆盘的重心位置，并作出记号，测出重心到圆盘中心的距离

D在支架上挂一只悬锤，使悬线静止时正好与L重合，但不与圆盘接触

E在圆盘上任意选几点，挂上砝码，然后用测力计拉住某一点，注意选择测力计在横梁上的悬点，每次都使L与悬锤的悬线重合，然后记录数据

F测力计在横梁上悬挂点可任意选择，等圆盘静止时，记录有关数据，并注意同时记下L与竖直方向（即悬锤的悬线）之间的夹角

上述做法中，最佳的做法应该是（用字母按正确的顺序填写）_________.

9、某学生在做“有固定转动轴物体的平衡条件”实验时，他把力矩盘调到平衡，如图12-3-4所示。

盘上各园半径分别是0.1m、0.2m、0.3m、0.4m、0.5m，每个钩码的质量均为100g。

若规定逆时针力矩为正，顺时针力矩为负，则F1的力矩_______N.M;

F2的力矩是______N.M。

根据平衡条件，测力计与圆盘连线的拉力T应该是____N，但该学生发现测力计的读数与该值有偏差，除摩擦等原因外，从所示的图中可看出引起误差的原因是_________________________________________________.

10、在做“有固定转动轴物体平衡”的实验时，如果我们不用弹簧秤而用一个转轴不在中心的均匀圆盘作力矩盘（图12-3-5），能否使实验顺利进行，还需要测量什么物理量？

实验六用DIS研究加速度与力、加速度与质量的关系

【实验目的】

研究小车在质量一定的情况下加速度与作用力的关系。

【实验器材】

DIS（位移传感器，数据采集器，计算机等），带滑轮的轨道，小车，钩码，小车配种片，电子天平等。

【实验结论】实验2用DIS研究加速度与质量的关系

【实验目的】研究小车在受力一定的情况下，加速度与质量的关系。

【实验器材】同前。

探索研究（DIS实验）

在进行探究前，让我么先考虑一下探究的方案。

【设计探究方案】

1.猜想加速度a与作用力F，物体质量m有怎样的关系？

如何研究a，F，m之间的关系？

2.怎样用实验测定a，F，m之间的关系？

3.怎样设计记录采集数据的表格及相关的图像坐标？

4.如果你设计的方案不止一个，则比较一下它们的优劣？

【参考方案】

1.用DIS研究加速度与作用力的关系。

供参考的实验步骤如下：

①用天平测小车的质量。

②测钩码的重力（作为对小车的拉力）

③如图3—11所示，在轨道上放置小车并安装传感器，连接电路，将细线连接小车，跨过滑轮系住小钩码，释放小车测定加速度。

④将上述测得的数据记录在表格中。

⑤保持小车质量不变，改变钩码的大小重复实验。

⑥处理实验数据（包括在图3—12中画图像），归纳得出结论。

a/m/s-2

F/N

本实验应注意：

①轨道应保持水平。

②小车与轨道的摩擦力要小。

③钩码的质量也应该小些。

④小车质量越大实验数据越精确。

2用DIS研究加速度与物体质量之间的关系。

参照前面的实验步骤，写出本实验的步骤：

②