改进型与设计型力学实验学案.docVIP

改进型和设计型力学实验学案 一、力学常见物理量测量原理及方法 1、质量 ①天平。原理：等臂杠杆 ②弹簧称。原理：G=mg ③利用牛顿第二定律测量：F=ma(太空空间站中测质量) 2、时间 测时间的工具有：秒表、打点计时器、光电门计时器等 3、位移 测距离的工具有：刻度尺、位移传感器 4、测力 ①弹簧称测力 ②等效法测量：如重力等于拉力 （例1） ③传感器测力：如拉力传感器，压力传感器。 （例2） 5、速度 ①打点计时器测速度：； ②平抛运动测速度：； （例3） ③能量守恒测速度： （例4） ④光电门测速度： （例5） 6、加速度 ①匀变速直线运动规律测加速度：（连续相等时间内位移之差）；；等。 ②牛顿第二定律测加速度： 7、传感器测量物理量：传感器直接得到该物理量值，不必考虑传感器原理。 二、解答改进型和设计型力学实验的做题方法 认真审题，弄清实验目的、实验原理、物理量测量方法、物理量间的关系等，根据所学物理原理和实验方法来解决问题。（例6） 三、 例与练习 例1． 有同学利用如图所示的装置来验证力的平行四边形定则：在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮A和B，将绳子打一个结点O，每个钩码的重量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力F1、F2和F3，回答下列问题： (1)改变钩码个数，实验能完成的是(　　)． A．钩码的个数N1＝N2＝2，N3＝4 B．钩码的个数N1＝N3＝3，N2＝4 C．钩码的个数N1＝N2＝N3＝4 D．钩码的个数N1＝3，N2＝4，N3＝5 (2)在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是(　　)． A．标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向 B．量出OA、OB、OC三段绳子的长度 C．用量角器量出三段绳子之间的夹角 D．用天平测出钩码的质量 例2．某同学将力传感器固定在小车上，然后把绳的一端固定在传感器拉钩上，用来测量绳对小车的拉力，探究在小车及传感器总质量不变时加速度跟它们所受拉力的关系，根据所测数据在坐标系中作出了如下图所示的a－F图象． (1)图线不过坐标原点的原因是________________________________________ _________________________________________________________________； (2)本实验中是否仍需要砂和桶的总质量远小于小车和传感器的总质量________(填“是”或“否”)； (3)由图象求出小车和传感器的总质量为________ kg. xhm例3．某小组为探究“弹簧弹性势能与形变量的关系”，设计了如图所示实验，实验步骤为：（1）将一端固定的轻弹簧置于水平桌面上，使弹簧自由端位置与桌边缘对齐，将小球接触弹簧自由端并使其缓慢压缩；（2）将小球静止释放，让小球离开桌面后落到水平面上；（3）测出桌面离水平地面的高度h和小球平抛落点离桌面边缘的距离x；若小球质量为m，则弹簧的弹性势能为____________.（用题中物理量表示） x h m AθB例4.为了“验证碰撞中动量守恒”，某同学设计了如图所示实验，用线等高悬挂起两个小球A、B，拉起A球使悬线与竖直方向成角，无初速放开A球后，A、B两球在最低点相碰，碰后A球反向弹回，运动过程中悬线与竖直方向最大夹角为，B球碰后运动过程中悬线与竖直方向最大夹角为，则为了验证动量守恒，还需测量的物理量有：___________________________________________。(写出物理量的名称并用字母表示) A θ B 若验证动量守恒则需要验证的等式为__________________________________________。 例5．某实验小组利用如图所示的气垫导轨实验装置来探究合力一定时，物体的加速度与质量之间的关系． 做实验时，将滑块从图甲所示位置由静止释放，由数字计时器(图中未画出)可读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为Δt1、Δt2；用刻度尺测得两个光电门中心之间的距离x，用游标卡尺测得遮光条宽度d，则滑块经过光电门1时的速度表达式v1＝________；经过光电门2时的速度表达式v2＝________．滑块加速度的表达式a＝________．(以上表达式均用已知字母表示)． 例6. 为测定木块与桌面之间的动摩擦因数，小亮设计了如图所示的装置进行实验．实验中，当木块A位于水平桌面上的O点时，重物B刚好接触地面．将A拉到P点，待B稳定后静止释放，A最终滑到Q点．分别测量OP、OQ的长度h和s.改变h，重复上述实验，分别记录几组实验数据． (1)实验开始时，发现A释放后会撞到滑轮．请提出两个解决方法． ___________