物理实验1.docx

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物理实验1

某探究学习小组的同学欲以下图装置中的滑块为研究对象验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙。

当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态。

若你是小组中的一位成员，要完成该项实验，则：

（1）你认为还需要的实验器材有____________________。

（2）实验时为了保证滑块（质量为M）受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量m应满足的实验条件是____________________，实验时首先要做的步骤是___________________。

（3）在

（2）的基础上，某同学用天平称量滑块的质量M。

往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量m。

让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2（v1＜v2）。

则对滑块，本实验最终要验证的数学表达式为____________________（用题中的字母表示）。

（4）要探究滑块与沙及沙桶组成的系统机械能是否守恒，如果实验时所用滑块质量为M，沙及沙桶总质量为m，让沙桶带动滑块在水平气垫导轨上加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2（v1＜v2）。

则最终需验证的数学表达式为____________________（用题中的字母表示）。

（1）天平、刻度尺、垫块

（2）m＜M，平衡摩擦力

3）

（4）

实验室可利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”。

如图所示，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一个定滑轮与钩码相连，用速度传感器记录通过A、B时的速度大小。

小车中可以放置砝码。

（1）实验主要步骤如下：

①测量__________和拉力传感器的总质量；把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；正确连接所需电路；

②将小车停在靠右方的C点，接通电源后释放小车，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力及小车通过A、B时的速度。

③在小车中增加砝码，或___________，重复②的操作。

（2）下表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

，F是拉力传感器受到的拉力，W是F在A、B间所作的功。

表格中的ΔE3＝___________，W3＝___________。

（结果保留三位有效数字）

（3）根据下表，请在下图中的方格纸上作出

图线。

（1）小车，改变钩码的个数

（2）0.619，0.610

（3）

某探究学习小组的同学欲探究恒力做功与物体动能变化的关系，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，另外他们还找到打点计时器所用的学生电源一台、天平、刻度尺、导线、复写纸、纸带、砝码若干。

当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态。

（1）某同学的实验步骤如下：

用天平称量小车的质量M和砝码的总质量m。

让砝码带动小车加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L，算出这两点的速度v1与v2。

本实验装置图（准备放开小车时刻）中有什么缺点或错误？

要完成本实验，还缺哪些实验步骤？

应控制的实验条件是什么？

（2）在实验操作正确的前提下，若挑选的一条点迹清晰的纸带如图所示，已知相邻两个点间的时间间隔为T，从A点到B、C、D、E、F点的距离依次为s1、s2、s3、s4、s5（图中未标s3、s4、s5），则由此可求得纸带上由B点到E点所对应过程中，合外力对滑块所做的功W=___________；该滑块动能改变量的表达式为△EK=___________（结果用题中已知物理量的符号表示）；若满足___________，则动能定理得证。

（1）①实验装置图中存在的问题有：

细线与轨道平面应该平行；初始时刻，小车应紧靠打点计时器

②所缺的步骤：

调节轨道的倾斜程度，使小车能在轨道上匀速运动为止

③应该控制的实验条件是M>>m

（2）

，

，

某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化关系”的实验，如图，图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做的功记为W，当用2条、3条……，完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致。

每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。

（1）除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、刻度尺和______________；

A．电源

B．秒表

C．小桶

D．沙子

（2）木板倾斜的目的是为了______________；

（3）若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是______________；

A．橡皮筋处于原长状态

B．橡皮筋仍处于伸长状态

C．小车在两个铁钉的连线处

D．小车已过两个铁钉的连线

（4）在正确操作情况下，打在纸带上的点，并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的______________部分进行测量（根据下面所示的纸带回答）；

A．A－D

B．C－H

C．E－H

D．G－K

（5）下面是本实验的数据记录表，从理论上讲，橡皮筋做的功Wn和物体速度vn变化的关系应是Wn______________。

请运用表中测定的数据在上图所示的坐标系中作出相应的图象，并验证理论的正确性。

（1）A

（2）平衡阻力

（3）B

（4）B

（5）

，图“略”

某实验小组采用如图所示的装置探究“合外力做功与速度变化的关系”。

实验时，先接通电源再松开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点。

小车所受到的拉力F为0.20N，小车的质量为200g。

（1）实验前，木板左端被垫起一些，使小车在不受拉力作用时做匀速直线运动。

这样做的目的是______________。

A．为了平稳摩擦力

B．增大小车下滑的加速度

C．可使得细绳对小车做的功等于合外力对小车做的功

D．可以用质量较小的砝码就可以拉动小车，以满足砝码质量远小于小车质量的要求

（2）同学甲选取一条比较理想的纸带做分析。

小车刚开始运动时对应在纸带上的点记为起始点O，在点迹清楚段依次选取七个计数点A、B、C、D、E、F、G，相邻计数点间的时间间隔为0.1s。

测量起始点O至各计数点的距离，计算计数点对应小车的瞬时速度、计数点与O点之间的速度平方差、起始点O到计算点过程中细绳对小车做的功。

其中计数点D的三项数据没有计算，请完成计算并把结果填入表格中。

（3）以W为纵坐标、以△v2为横坐标在方格纸中作出W-△v2图象。

B、C、E、F四点已经在图中描出，请在图中描出D点，并根据描点合理画出图象。

（4）根据图象分析得到的结论______________。

（5）同学乙提出利用上述实验装置来验证动能定理。

如图所示是打点计时器打出的小车在恒力F作用下做匀加速直线运动的纸带，测量数据已用字母表示在图中。

小车质量为m，打点计时器的打点周期为T。

利用这些数据可以验证动能定理。

请你判断这种想法是否可行？

如果不行，说明理由。

如果可行，写出必要的分析与推理。

（1）AC

（2）0.857、0.734、0.0734

（3）描点，将五点连成通过原点的直线

（4）W与△v2成正比

（5）可行

从A到B的过程中，恒力做的功为WMN＝FxMN

物体动能的变化量为

有FxMN=

，说明合外力做功等于物体动能变化，即验证了动能定理

某探究学习小组的同学欲探究恒力做功与物体动能变化的关系，他们在实验室组装了一套如图所示的装置。

他们找到的实验器材还有：

打点计时器所用的学生电源一台、天平、刻度尺、导线、复写纸、纸带、小桶和沙子若干。

将小车连接上纸带，用细线通过滑轮挂上小沙桶。

（1）某同学的实验步骤如下：

用天平称量小车的质量M和沙与桶的总质量m，让沙桶带动小车加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距，分别算出这两点的速度。

①本实验要使系统受到的摩擦力的影响降到最小，需要平衡摩擦力，该同学应如何操作？

答：

__________________________________________。

②本实验认为小车所受的合外力等于沙与桶的重力，则该控制的实验条件是什么？

答：

__________________________________________。

（2）在实验操作正确的前提下，若挑选的一条点迹清晰的纸带如图所示，已知相邻两个点间的时间间隔为T，从A点到B、C、D、E、F点距离依次为s1、s2、s3、s4、s5（图中未标出s3、s4、s5）。

则由此可求得纸带上由B点到E点所对应的过程中，合外力对小车做的功W＝______________；该小车动能改变量的表达式ΔEk＝______________（结果用题中已知物理量的符号表示）；若满足______________，则动能定理得证。

1）①调节木板倾角，使小车恰能匀速下滑；②

（2）

，

，

某同学为探究“恒力做功与物体动能改变的关系”，设计了如下实验，他的操作步骤是：

①摆好实验装置如图所示．

②将质量为200g的小车拉到打点计时器附近，并按住小车．

③在质量为10g、30g、50g的三种钩码中，他挑选了一个质量为50g的钩码挂在拉线的挂钩P上．

④释放小车，打开电磁打点计时器的电源，打出一条纸带．

（1）在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条．经测量、计算，得到如下数据：

①第一个点到第N个点的距离为40.0cm．

②打下第N点时小车的速度大小为1.00m/s．该同学将钩码的重力当作小车所受的拉力，算出：

拉力对小车做的功为______ J，小车动能的增量为______ J．

（2）此次实验探究结果，他没能看到“恒力对物体做的功，等于物体动能的增量”，且误差很大．显然，在实验探究过程中忽视了各种产生误差的因素．请你根据该同学的实验装置和操作过程帮助分析一下，造成较大误差的主要原因是：

______．

故答案为：

（1）0.20，0.10，

（2）小车质量没有远大于钩码质量，没有平衡摩擦力

用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。

实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流电两种，重锤从高处由静止开始落下，重锤从拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点的痕迹进行测量，即可验证机械能定恒定律。

（1）下面列举了该实验的几个操作步骤：

       A．按照图示的装置安装器件；

       B．将打点计时器接到电源的直流输出端上；

       C．用天平测量出重锤的质量；

       D．释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带；

       E．测量打出的纸带上某些点之间的距离；

       F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能。

指出其中没有必要进行的步骤是_____________；操作不恰当的步骤是_______________。

（2）利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值。

如图所示，根据打出的纸带，选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起始点O的距离为s0，点A、C间的距离为s1，点C、E间的距离为s2，使用交流电的频率为f，则根据这些条件计算重锤下落的加速度a的表达式：

a=____________。

（3）在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减少的重力势能总是大于重锤动能的增加，其原因主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用，可以通过该实验装置测定该阻力的大小。

若已知当地重力加速度公认的较准确的值为g，还需要测量的物理量是_______________。

试用这些物理量和纸带上的测量数据表示出重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小为F=____________。

（1）C，BD

（2）

（3）m，

如图甲所示，用包有白纸的质量为1.00kg的圆柱棒替代纸带和重物，蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之转动，使之替代打点计时器。

当烧断悬挂圆柱棒的线后，圆柱棒竖直自由下落，毛笔就在圆柱棒面上的纸上画出记号，如图乙所示，设毛笔接触棒时不影响棒的运动。

测得记号之间的距离依次为26.0mm、42.0mm、58.0mm、74.0mm、90.0mm、106.0mm，已知电动机铭牌上标有“1440r/min”字样，由此验证机械能守恒。

根据以上内容。

回答下列问题：

（1）毛笔画相邻两条线的时间间隔T=___________s，图乙中的圆柱棒的___________端是悬挂端（填左或右）。

（2）根据乙所给的数据，可知毛笔画下记号C时，圆柱棒下落的速vc=___________m/s；画下记号D时，圆柱棒下落的速度vD=___________m/s；记号C、D之间棒的动能的变化量为___________J，重力势能的变化量为___________J（g=9.8m/s2）。

由此可得出的结论是______________________________________________________________。

（1）0.042；左

（2）1.19；1.584；0.524；0.568；在误差允许的范围内，圆柱棒的机械能是守恒的

在用自由落体运动验证机械能守恒定律时，某同学按照正确的操作选得纸带如图。

其中O点是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的三个点，该同学用毫米刻度尺测量O点到A、B、C各点的距离，并记录在图中（单位cm）．已知打点计时器电源频率为50Hz，重锤质量为m=2kg，当地重力加速度g=9.80m/s2。

（1）用公式mv2/2=mgh时，对纸带上起始点的要求是_________，为此目的，所选择的纸带一、二两点间距应接近_________mm；

（2）根据上图所得数据，取O点到B点的运动过程来验证机械能守恒定律，该段过程重锤重力势能的减小量为_________J，物体从O点到B点过程动能的增加量为_________J（均保留三位有效数字）。

这样他发现重力势能的减小量_________（填“大于”或“小于”）动能的增加量，造成这一误差的原因是_________；

（3）根据纸带算出相关各点的速度v，量出下落距离h，则以v2为纵轴，以h为横轴画出的图线应是如下图中的_________。

（1）纸带的第一个点O为纸带的起始点，2

（2）2.43，2.40，大于，重锤拉着纸带落下时受到了阻力

（3）C

用如图实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒。

m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。

下图给出的是实验中获取的一条纸带：

0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图所示。

已知m1=50g、m2=150g，则（g取10m/s2，结果保留两位有效数字） 

（1）在纸带上打下记数点5时的速度v=________m/s；

（2）在打点0~5过程中系统动能的增量△EK=________J，系统势能的减少量△EP=________J，由此得出的结论是________________________；

（3）实验小组某同学先得出了v-h图像，继而又得出v2-h图像，如图甲、乙所示：

该同学在得出v-h图像后，为什么还要作出v2-h图像？

________________________。

（4）另一同学作出

图像如图丙，则当地的实际重力加速度g=________m/s2。

（1）2.4

（2）0.58；0.60；在误差允许的范围内，m1、m2组成的系统机械能守恒

（3）先作出的vB-h图像，不是一条直线，根据形状无法判断vB、h关系，进而考虑vB2-h图像，从而找出vB2、h之间的线性关系（4）9.7