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1、
倒數(shù)第2天 物理實(shí)驗(yàn)(一)
1.游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器的讀數(shù)
(1)游標(biāo)卡尺
測(cè)量大于1 mm的長(zhǎng)度時(shí),整的毫米數(shù)從主尺上讀出,毫米以下的部分從游標(biāo)尺上讀出,即讀數(shù)=主尺讀數(shù)+游標(biāo)尺讀數(shù),其中“游標(biāo)尺讀數(shù)”就是與主尺某刻度線對(duì)齊的游標(biāo)刻度的序數(shù)乘以精確度.注意游標(biāo)卡尺不估讀.
(2)螺旋測(cè)微器
圖1
螺旋測(cè)微器又叫千分尺,“千分”就是千分之一毫米,即0.001 mm.螺旋測(cè)微器的讀數(shù)應(yīng)是0.5 mm以上的部分從固定刻度上讀,并且要看其“半mm”刻度線是否露出;0.5 mm以下的部分從可動(dòng)刻度上讀出,要估讀一位,再把兩部分讀數(shù)相加即得測(cè)量值.如圖1所示的讀數(shù)應(yīng)該是6
2、.700 mm.
2.研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)
(1)紙帶處理.從打點(diǎn)計(jì)時(shí)器重復(fù)打下的多條紙帶中選點(diǎn)跡清楚的一條,舍掉開始比較密集的點(diǎn)跡,從便于測(cè)量的地方取一個(gè)起始點(diǎn)O,然后每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、…(或者說每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)),這樣做的好處是相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1 s,便于計(jì)算.如圖2所示,測(cè)出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離x1、x2、x3、….
圖2
(2)利用x1、x2、x3、…可以計(jì)算相鄰相等時(shí)間內(nèi)的位移差x2-x1、x3-x2、x4-x3、…,如果它們?cè)谠试S的誤差范圍內(nèi)相等,則可以判定被測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng).
(3)利用紙帶可以求被測(cè)物體在任一計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻
3、的瞬時(shí)速度v.如vB=.
(4)利用紙帶求被測(cè)物體的加速度a.具體來說又有兩種方法:
①“逐差法”:從紙帶上得到6個(gè)相鄰相等時(shí)間內(nèi)的位移,則a=.
②利用v-t圖象求a:求出A、B、C、D、E、F各點(diǎn)的瞬時(shí)速度,畫出如圖3所示的v-t圖線,圖線的斜率就等于加速度a.
圖3
(5)注意事項(xiàng)
①細(xì)繩盡可能與木板平行,以確保細(xì)繩對(duì)小車的拉力不變;
②開始釋放小車時(shí),小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器;
③小車的加速度應(yīng)適當(dāng)大一些,以能在紙帶長(zhǎng)約50 cm的范圍內(nèi)清楚地取7~8個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜;
④正確區(qū)別計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)與人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)(一般把計(jì)時(shí)器打出的每5個(gè)點(diǎn)作為1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)),選取的計(jì)數(shù)
4、點(diǎn)不少于6個(gè);
⑤最好不要分段測(cè)量各段位移,應(yīng)盡可能地一次測(cè)量完畢.讀數(shù)時(shí)估讀到毫米的下一位.
3.探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系
(1)原理:彈簧受到拉力會(huì)伸長(zhǎng),平衡時(shí)彈簧產(chǎn)生的彈力和外力大小相等,這樣彈力的大小可以通過測(cè)定外力而得出(可以用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力).彈簧的伸長(zhǎng)量可用直尺測(cè)出.多測(cè)幾組數(shù)據(jù),用列表或作圖的方法探究出彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的定量關(guān)系.
(2)注意事項(xiàng)
①懸吊彈簧時(shí)讓它自然下垂,另外要記住測(cè)量彈簧的原長(zhǎng);
②每改變一次拉力的大小就需要做一次測(cè)量記錄.為了探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系,要盡可能地多測(cè)幾組數(shù)據(jù),以便在坐標(biāo)紙上能描出更多的點(diǎn);
③實(shí)驗(yàn)時(shí)拉力不要太
5、大,以免彈簧被過分拉伸,超出它的彈性限度;
④在坐標(biāo)紙上嘗試描畫一條平滑曲線時(shí),要順著各點(diǎn)的走向來描,描出的點(diǎn)不一定正好在曲線上,但要注意使描出的點(diǎn)大致分布在曲線兩側(cè).
4.驗(yàn)證力的平行四邊形定則
(1)原理:如圖4所示,兩只彈簧測(cè)力計(jì)a、b成角度拉橡皮條AB和一只彈簧測(cè)力計(jì)c拉橡皮條AB的效果相同,這個(gè)效果就是指橡皮條的形變量(大小和方向)相同(兩次必須把橡皮條拉至同一位置).
圖4
(2)注意問題
①在同一實(shí)驗(yàn)中的兩只彈簧測(cè)力計(jì)的選取方法:將兩只彈簧測(cè)力計(jì)鉤好對(duì)拉,若兩只彈簧測(cè)力計(jì)在拉的過程中讀數(shù)相同,則可選,否則不可選;
②在滿足合力不超過彈簧測(cè)力計(jì)量程及橡皮條形變不超
6、過彈性限度的條件下,應(yīng)使拉力盡量大一些,以減少誤差;
③畫力的圖示時(shí),應(yīng)該選定恰當(dāng)?shù)臉?biāo)度,盡量使圖畫得大一些,同時(shí)嚴(yán)格按照力的圖示要求和幾何作圖法作出合力;
④在同一次實(shí)驗(yàn)中,橡皮條拉長(zhǎng)的節(jié)點(diǎn)位置O一定相同;
⑤本實(shí)驗(yàn)誤差的主要來源除了彈簧測(cè)力計(jì)外,還可能來自讀數(shù)誤差、作圖誤差,因此讀數(shù)時(shí)眼睛一定要正視,按有效數(shù)字正確讀數(shù)和記錄,作圖時(shí)須保證兩力的對(duì)邊一定要平行.
5.探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系
(1)了解該實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差的來源.
①用砂和砂桶的總重量代替小車受到的拉力.由牛頓第二定律可知,由于砂桶也在做勻加速運(yùn)動(dòng),因此砂和砂桶的總重量肯定大于小車受到的實(shí)際拉力.可以推導(dǎo)出結(jié)論:只
7、有在小車的總質(zhì)量M遠(yuǎn)大于砂和砂桶的總質(zhì)量m時(shí),才能使該系統(tǒng)誤差足夠?。?
②沒有考慮摩擦阻力的作用.應(yīng)該用平衡摩擦力的方法來消除這個(gè)系統(tǒng)誤差.
(2)為研究a、F、m三者的關(guān)系,要利用“控制變量法”,分別研究a與F、a與m的關(guān)系.
(3)用圖象法驗(yàn)證a∝F、a∝(后者必須用a-圖象,不能用a-m圖象).
6.探究功與速度變化的關(guān)系
(1)原理:作用在物體上的力越大,在力的方向上發(fā)生的位移就越大,力對(duì)物體做的功就越多.而力越大產(chǎn)生的加速度也就越大,物體通過較大的位移后獲得的速度也就越大.所以力對(duì)物體做的功與速度是正相關(guān)性關(guān)系,可能與速度的一次方、二次方、三次方等成正比.
如圖5所示,小
8、車在一條橡皮筋的作用下彈出,沿木板滑行.當(dāng)我們用2條、3條、…同樣的橡皮筋進(jìn)行第2次、第3次、…實(shí)驗(yàn)時(shí),每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度都保持一致,那么,第2次、第3次、…實(shí)驗(yàn)中橡皮筋對(duì)小車做的功就是第一次的2倍、3倍、…如果把第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)橡皮筋做的功記為W,以后各次做的功就是2W、3W、….
圖5
橡皮筋做功而使小車獲得的速度可以由紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)出,進(jìn)行若干次測(cè)量,就得到若干次功和速度的數(shù)據(jù).
(2)按圖組裝好實(shí)驗(yàn)器材,由于小車在運(yùn)動(dòng)中會(huì)受到阻力,平衡阻力的方法是將木板固定有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?,使小車緩慢勻速下滑?
(3)在處理數(shù)據(jù)時(shí),應(yīng)先對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行估計(jì),大致判斷兩
9、個(gè)量可能的關(guān)系,然后以W為縱坐標(biāo),v2(或v、v3、)為橫坐標(biāo)作圖.
7.驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律
本實(shí)驗(yàn)要求驗(yàn)證自由下落過程中機(jī)械能守恒,如圖6所示的紙帶的左端是用夾子夾重物的一端.
圖6
(1)原理:用刻度尺量出從0點(diǎn)到1、2、3、4、5各點(diǎn)的距離h1、h2、h3、h4、h5,利用“勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該段位移內(nèi)的平均速度”,算出2、3、4各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度v2、v3、v4,驗(yàn)證與2、3、4各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的重力勢(shì)能減少量mgh和動(dòng)能增加量mv2是否相等.
(2)注意事項(xiàng)
①實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的安裝,重物與紙帶限位孔必須在同一豎直線上,以減小摩擦阻力;
②實(shí)驗(yàn)時(shí)必須先接通電源,讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后才能松開紙帶讓重物下落;
③要多做幾次實(shí)驗(yàn),選點(diǎn)跡清晰,且第一、二兩點(diǎn)間距離接近2 mm的紙帶進(jìn)行測(cè)量;
④測(cè)量下落高度時(shí),必須從起始點(diǎn)算起.為了減小測(cè)量值h的相對(duì)誤差,選取的各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)遠(yuǎn)些,紙帶也不宜過長(zhǎng),有效長(zhǎng)度可在60~80 cm;
⑤因不需要知道動(dòng)能的具體數(shù)值,因此不需要測(cè)出重物的質(zhì)量m;
⑥由于摩擦和空氣阻力的影響,mgh總是稍大于mv2.
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