浙江省高中物理会考实验总结.docx

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浙江省高中物理会考实验总结

实验一:

用打点计时器测速度

一电磁打点计时器

1．振片2。

线圈3。

永久磁铁4。

振针5。

纸带6。

限位孔7。

复写纸

电磁打点计时器是一种使用交流电的计时仪器.工作电压为4—6V.当电源频率为50Hz时,打点计时器每隔0.02s打一个点.通电前把纸带穿过限位孔并压在复写纸的下面.通电时,线圈产生的交变磁场使振动片磁化,振动片的一端位于永久磁铁的磁场中,由于振动片的磁极随着电流方向的改变而不断变化,在永久磁铁的作用下,振动片将上下振动.其振动周期与线圈中交流电的周期一致,即为0.02s.如果纸带运动振动片一端的振针就会在纸带上打出一系列的点.

二电火花打点计时器

电火花打点计时器可以代替电磁打点计时器使用.与电磁打点计时器不同的是:

电火花打点计时器的工作电压是220V的交流电.使用时将电源插头直接插在交流220V插座内就可以了.点火花打点计时器用墨粉和电火花打点.墨粉盘夹在两条纸带之间,当按下脉冲输出开关时会产生高温电火花,高温电火花可以使墨粉汽化在纸带上.当输入交流电的频率是50Hz时,电火花打点计时器也每隔0.02s打一个点.实验是纸带的两面可以重复使用,注意降低实验成本.

三练习使用打点计时器

使用打点计时器：

1．了解打点计时器的结构，然后把它固定在桌子上。

2．把纸带装好。

3．启动电源用手拉动纸带，纸带上就打出一行小点，随后关闭电源。

4．取下纸带，从能够看清的某个点开始，往后数出若干个点，这些点划分出来的间隔数是多少？

由此计算出纸带从第一个点到第N个点的运动时间。

5．用刻度尺测量出第一个点至第N个点的距离。

6．计算纸带上的平均速度。

图1.4-4这是按实际大小画出的一条纸带,在打出D、G这两个点的时间间隔中,纸带的平均速度是多少?

四用打点计时器测量瞬时速度

思想方法:

用某段时间内的平均速度来粗略的代替这段时间内的某点的瞬时速度.所取的时间间隔越接近该点计算出的瞬时速度就越精确.

 如图（书21页1.4-5图）:

要计算E点的瞬时速度可以用D---E的平均速度来替代,也可以用E—F的平均速度来替代,还可以用D—F的平均速度来替代.这三种方法中D—F包含E点切比较靠近E点,所以用D—F的平均速度来替代E点的瞬时速度是最精确的!

（1）求平均速度

利用公式

计算出纸带在这段时间内的平均速度，把测量和计算的结果填入表1中

表1

点数n

点间隔数n-1

运动时间t/s

位移

/m

平均速度

可以用同样的方法计算出图中各点的瞬时速度填入课本21页的表2中,从表中列出的点我们可以粗略的了解纸带的运动情况.

五用图象表示速度

总结:

在坐标纸上建立直角坐标系,用纵坐标表示物体的运动速度,用横坐标表示时间,根据表2中各个时刻的速度,将（v,t）作为一组坐标在图象中描点,将点连线后得出的图象称为速度---时间图象（v---t图象）,简称速度图象.

学生实际操作:

思考:

我们从根据实际测量数据所描出的点的走向可以大致看出纸带的速度变化规律.在把点连成线的时候我们是用折线来连还是用光滑的曲线来连呢?

学生讨论:

总结:

速度的变化应该是比较平滑的,所以,如果用一条平滑的曲线来”拟合”这些点应该更符合实际情况.

小结：

电磁打点计时器和电火花打点计时器都是记录物体在一定时间间隔内位移的仪器.v—t图象:

表示做运动的物体的速度随时间变化的规律

 五、例题讲解

 1.运动的物体带动纸带被打点计时器打上一系列的点,这些点的距离不一定相等,但这些点能说明        （    ）

A运动物体在一段时间内的位移

B运动物体在一段时间内的运动快慢

C运动物体在某时刻的位置

D运动物体的运动性质

 2.通过打点计时器得到的一条纸带上的点子不均匀,下列判断正确的是 （  ）

A点子密集的地方物体的运动速度比较大

B点子密集的地方物体的运动速度比较小

C点子不均匀说明物体在做变速运动

D点子不均匀说明打点计时器有故障

 3.在你练习使用打点计时器时,小车拖动纸带并在上面打下一系列的小点,根据你所打出纸带,在判断纸带表示的运动是匀速直线运动还是变速直线运动时 （  ）

A应通过测量纸带表示的运动的全程来判断

B必须通过计算任意两点间的平均速度来判断

C必须通过计算全程的平均速度来计算

D可以通过测量每相邻两点间的距离,看其是否相同来判断

 参考答案

1.ABCD  2.BC  3.D

使用打点计时器：

7．了解打点计时器的结构，然后把它固定在桌子上。

8．把纸带装好。

9．启动电源用手拉动纸带，纸带上就打出一行小点，随后关闭电源。

10．取下纸带，从能够看清的某个点开始，往后数出若干个点，这些点划分出来的间隔数是多少？

由此计算出纸带从第一个点到第N个点的运动时间。

11．用刻度尺测量出第一个点至第N个点的距离。

12．计算纸带上的平均速度。

注意事项

1，会安装复写纸，并且会调节复写纸的位置，将纸带从复写纸圆片下穿过。

2，开启电源，打点计时器工作，待1S~2S再拖动纸带打出点子。

观察点迹是否清晰，打完点后，立即关闭电源。

3，在纸带上打不出点或点迹过暗是，纠正的对策大致有三种：

电源电压较低情况下，可适当提高；调整复写纸的位置或是更换复写纸；调整打点计时器。

4，打点计时器的调整。

实验二：

探究小车速度随时间变化的规律

一、研究匀变速直线运动

1．实验目的：

①进一步熟悉怎样使用打点计时器。

②测定匀变速直线运动的加速度。

2．实验原理

①理解和推得△S=aT2

②用逐差法求加速度：

设物体做匀变速直线运动，加速度是a，在各个连续相等时间T内的位移分别是S1、S2、S3……，则有S2-S1=S3-S2=…=Sn-Sn-1=△S=aT2，由上式可以得到：

S4-S1=S5-S2=S6-S3=3aT2，所以，测出各段位移sl、s2、s3……用逐差法求出a1=（S4-S1）/3T2，a2=（S5-S2）/3aT2，a3=（S6-S3）/3aT2。

再由al、a2、a3算出平均值a，就是所要测的加速度。

③v-t图象法求加速度

3．注意事项

（1）钩码的质量适当大一些，使绳对小车的拉力始终远大于小车所受的摩擦力，保证外力基本恒定。

（2）调整滑轮架的角度，使小车的拉绳与长木板板面平行。

（3）开始时，应将小车位置摆正，使纸带与拉绳的方向一致，且不与打点计时器的限位孔边相摩擦。

（4）先启动打点计时器，再释放小车，小车行至终点时切断电源或脉冲输出开关。

（5）要防止钩码落地和小车跟定滑轮相撞。

（6）选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰，适当舍弃点子密集部分，适当选取计数点，弄清楚所选的时间间隔T等于多少秒。

4．实验步骤

（1）把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路。

（2）把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上台适的钩码，把纸带穿过打点计时器并把它的一端固定在小车的后面。

实验装置见图。

（3）把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，让小车运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点。

换上新纸带，重复实验三次。

（4）从三条纸带中选择一条比较理想的使用，

舍掉开头的比较密集的点子，在后边便于测量的地方找一个开始点，我们把每打五次点的时间作为时间的单位，也就是T=0．02×5=0．1s，在选好的开始点下面标明0，在第六点下面标明1，在第十一点下面标明2，在第十六点下面标明3……标明的点O，1，2，3……叫做记数点，两个相邻记数点间的距离分别是S1，S2，S3

（5）测出六段位移S1，S2，S3，……S6的长度，把测量结果填入表中。

（6）根据测量结果，利用前面的公式，计算出a1、a2、a3的值，注意T=0．02×5=ls。

（7）求出al、a2、a3的平均值，它就是小车做匀变速直线运动的加速度。

二、例题解析、

例一：

用打点计时器研究匀变速直线运动的实验中，造成各连续相等的时间间

隔内位移之差不是一个恒量的主要原因是（）

A．长度测量不精确B．打点间隔不均匀

C．运动中受摩擦力作用D．木板未调成水平

例二：

在测定匀变速直线运动的加速度的实验中，为了减小测量小车运动加速

度的相对误差，下列列举的措施中，哪些是有益的？

A．使小车运动的加速度尽量小一些

B．适当增加挂在细绳下的钩码个数

C．在同样条件，打出多条纸带，选其中一条最理想的进行测量和计算；

D．舍去纸带上密集的点，然后选取计数点，进行计算。

例三：

如图是小车在斜面上滑动时，通过计时器所得的一条纸带，测得各段长度为OA=6．05厘米，0B=13．18厘米，0C=21．40厘米，OD=30．7厘米，0E=41．10厘米，OF=52．58厘米，根据这些数据，可判断小车做_________运动，判断依据是：

_________。

例四：

测定匀变速直线运动的加速度的实验中，打点计时器记录纸带运动的时间，计时器所用电源的频率为50赫兹。

如图为做匀变速直线运动的小车带动的纸带上记录的一些点，在每相邻的两点中间都有四个点未画出。

按时间顺序0、1、2、3、4、5六个点用尺量出1、2、3、4、5点到O点的距离分别是：

（单位：

厘米）8．7816．0821．8726．1628．94由此得出小车加速度的大小为_________米／秒2，方向__________。

实验三探究合力与分力的关系——力的平行四边形定则

实验步骤：

（1）在桌上平放方木板，用图钉把白纸钉在方木板上。

（2）用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两根细绳套。

（3）用两个弹簧秤分别勾住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O。

（在使用弹簧秤的时候，要注意使弹簧秤与木板平面平行。

）

（4）用铅笔记下O点的位置和两条细绳的方向，读出两个弹簧秤的示数。

（5）用铅笔和刻度尺在白纸上从O点沿着两条细绳的方向画直线，按着一定的标度作出两个力F1和F2的图示，以两个力为邻边做平行四边形，对角线即为理论上的合力F，量出它的大小。

（6）只用一个弹簧秤，通过细绳把橡皮条的结点拉到同样位置O，读出弹簧秤的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F′的图示。

（7）比较力F′与用平行四边形定则求得的合力F的大小和方向，看它们是否相等。

实验结论______________________________________________________________.

本实验误差的主要来源是什么——弹簧秤本身的误差、读数误差、作图误差。

减小误差的方法——a．测力计使用前要校准零点。

b．方木板应水平放置。

c．弹簧伸长方向和所测拉力方向应一致,并与木板平行.

d．两个分力和合力都应尽可能大些，读数时注意弹簧秤的量程及最小刻度.

e．拉橡皮条的细线要长些,标记两条细线方向的两点要尽可能远些.

f．两个分力间的夹角不宜过大或过小,一般取60°-120°为宜.

g.在画力的合成图时,要恰当选定标度.

注意事项：

①弹簧秤使用前要校零，在竖直位置已校正好零点的弹簧秤，到水平位置使用时，仍然要重新调零。

②要选用规格、性能完全相同的两个弹簧秤。

③本实验中，用弹簧秤测量拉力时，要使三个拉力F1、F2、F和橡皮条均在平行于纸面的平面内。

④同一次实验中，橡皮筋结点Ｏ位置一定要相同。

⑤在不超出弹簧秤量程的条件下，应该尽可能使弹簧秤的拉力大一些。

⑥用作图法作分力F1、F2的合力F′时要准确，图要尽可能画得大些，以使测量值的最后一位估读数字在图上能准确表示出。

实验四：

探究加速度与力、质量的关系

探究方法：

控制变量法

怎样提供并测量物体所受的恒力：

可以将小车放在光滑水平板上，前端系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮挂一个小桶，桶中可放砝码，小桶和砝码所受的重力，等于小车做匀加速运动的力。

因此，增减小桶中的砝码就可以改变小车受到的合力。

实验数据的分析：

可以用图象较直观地判断a与F、m的关系。

（1）研究加速度与力的关系时，可以以a为纵坐标、F为横坐标建立坐标系，由得到的数据描点作图，根据图像判断a与m的关系。

（2）研究加速度与质量的关系时，由于在相同力的作用下，质量m越大，加速度a越小。

这可能是“a与m成反比”但也可能是“a与m2成反比”，甚至是更复杂的关系。

处理这种关系，可以以a为纵坐标，1/m为横坐标，或1/m2为横坐标，建立坐标系，判断a与m的关系。

探究器材：

直尺、天平、砝码、垫块、钩码、一端带定滑轮的直轨道、打点计时器、固定夹、纸带、小车、带细绳的小桶、

探究步骤及数据处理：

1、用天平称出小桶的质量m桶小车质量M车。

在桶内增加砝码，可以改变小车所受合力。

小车上可以通过增加钩码来改变质量。

2、如图所示把实验器材安装好：

将直轨道置于水平桌面上，并使滑轮伸出桌面，在直轨道末端某处用垫块垫高，以平衡摩擦力，当小车（前端未挂小桶）在轨道上轻推一下能做匀速运动即可。

打点计时器固定在轨道合适位置。

细绳的一端是小桶，另外一端系在小车前端。

3、探究质量不变时，加速度与力的关系：

将纸带一端穿过打点计时器，另一端固定在小车末端。

在小桶内加入一定质量的砝码，细线跨过定滑轮，并调节定滑轮高度，使细线与轨道保持水平。

接通打点计时器电源，释放小车，小车做匀加速直线运动，取下纸带，并做标记。

保持小车质量不变，更换纸带，依次增加小桶内砝码质量，改变小车所受合力，重复实验，及时做出标记。

处理纸带上的点，求出小车受不同外力时的加速度。

将数据记录在表格中。

4、探究力不变时，加速度与质量的关系：

小桶内加入一定质量的砝码，并保持桶内砝码质量不变，接通打点计时器电源，释放纸带，小车做匀加速直线运动，取下纸带，并做标记。

更换纸带，在小车上小车上分别继续增加不同个数钩码，重复实验，并做标记。

处理纸带上的点，得到每条纸带对应小车的加速度。

并将数据记录在表格中。

注意事项：

1、在本实验中，必须平衡摩擦力，方法是将长木板的一端垫起，而垫起的位置要恰当．在位置确定以后，不能再更换倾角．

2、改变m和M的大小时，每次小车开始释放时应尽量靠近打点计时器，而且先通电再放小车．

误差分析：

1、小桶与砝码的总质量过大。

因为要探究“加速度和力的关系”所以应保持小车的总质量不变，小桶和内装砝码所受的重力作为小车所受外力，因此在质量不变的条件下，加速度与外力成正比，由实验原理：

得

，而实际上

，所以小车质量M与桶和砝码总质量应满足M>>m。

2、小车与木板间的摩擦力未完全平衡。

应调节斜面倾角，使小车在斜面上匀速下滑。

3、纸带与计时器之间的摩擦。

某同学设计了一个探究加速度与物体所受合力F及质量m的关系实验.如图（a）为实验装置简图，A为小车，B为打点计时器，C为装有砂的砂桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车拉力F等于砂和砂桶总重量，小车运动加速度a可用纸带上点求得：

（1）图（b）为某次实验得到的纸带（交流电的频率为50Hz），试由图中数据求出小车加速度值；

（2）保持砂和砂桶质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m及对应的

数据如下表：

根据上表数据，为直观反映：

F不变时，a与m的关系，请在方格坐标纸中选择恰当物理量，建立坐标系，并作出图线.从图线中得到：

F不变时，小车加速度a与质量

之间定量关系式是_____________.

（3）保持小车质量不变，改变砂和砂桶重量，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F图线，如图（d）所示，该图线不通过原点，明显超出偶然误差范围，其主要原因是_______________________________________________.

答案：

（1）

，T=0.04s，a=3.0m/s2（4分）

（2）如图所示，

（作图2分，结论3分）（3）实验前未平衡摩擦力（3分）

实验五：

研究平抛物体的运动

【重要知识提示】

1．实验目的、原理

（1）实验目的：

（a）用描迹法描出平抛物体的运动轨迹；

（b）求出平抛物体的初速度；

（2）实验原理：

（a）平抛运动可以看作是由两个分运动合成，一个是在水平方向上的匀速直线运动，其速度等于平抛物体运动的初速度，另一个是在竖直方向上的自由落体运动．

（b）在水平分运动中，运用x=v•t；在竖直分运动中，运用y=1/2gt2或△y=gT2．

2．实验器材

斜槽（附挡球板和铅锤线）、水准仪、小钢球、木板、竖直固定支架、刻度尺、三角板、白纸、图钉、定点用的有孔卡片、重垂、铅笔等

说明定点用的有孔卡片的制作要求如图5—1所示，在方形硬纸上沿中间实线挖出一个孔，孔宽（A）应稍大于钢球直径，孔长（B）一般大于钢球直径．

3．实验步骤及安装调整

（1）描述平抛物体运动的轨迹：

（a）将斜槽放在桌面上，让其末端伸出桌面边缘外．借助水准仪调节末端，使槽末端切线水平，随之将其固定，如图5—2所示．

说明如果没有水准仪，则可将钢球放于槽的末端．调节斜槽后，轻轻拨动钢球，若钢球能在任何位置平衡，说明达到要求；

（b）用图钉将白纸钉在木板上，让木板左上方靠近槽口处桌面边缘，用支架将木板竖直固定，使小球滚下飞出槽口后的轨迹平面跟板面平行；

（c）将小球飞离斜槽末端时的球心位置水平投影到白纸上描点O，并过。

沿重垂线用直尺描出竖直方向；

（d）选择钢球从槽上滚下的合适初位置Q，在Q点放上挡球板；

（e）将小球从斜槽上释放，用中心有孔的卡片靠在纸面上并沿纸面移动，当飞行的小球顺利地穿过卡片上小孔时，在小孔靠近纸面所在处做上记号；重复该步骤，描下至少5个不同位置的对应点；

（f）把白纸从木板上取下来，将前面描述的一系列点用平滑的曲线连接起来，即为小球平抛运动的轨迹．

（2）求小球平抛的初速度：

（a）以。

为坐标原点，用三角板在白纸上建立z0夕坐标系；

（b）在轨迹线上选取点M，并测出它的坐标值（z，y），代人公式

计算水平初速度；

（c）再在曲线上选取不同点，重复步骤2（b），测量、计算水平初速度，最后求出其平均值，即为小球平抛初速度的测量值．

4．注意事项

（1）在调整安装时，应保证斜槽末端切线水平，确保钢球飞出后作平抛运动；应使木板（包括白纸）靠近槽口、竖直且与小球运动轨迹所在平面平行，确保运动小球靠近木板，但不接触木板.

（2）在实验中应使用斜槽挡球板，保证小球每次均从同一位置无初速释放．

说明：

斜槽挡球板的位置应恰当，以便使小球的运动轨迹由木板左上角到右下角.

（3）在取下白纸前，应在白纸上记下小球飞离槽口时球心位置0（钢球球心在图板上的水平投影点，而不是斜槽末端点的投影），如图5—3所示．确定坐标轴原点，并用重垂线过0作竖直线，以准确确定坐标系的y轴．

（4）在轨迹曲线上选点时，应选离坐标原点稍远的点用以测量计算，这样可减小误差．

【典型范例导析】

【例2】在“研究平抛物体运动”实验中，某同学在建立直角坐标系时，有一处失误．设他在安装实验装置和进行其余的操作时准确无误．

（1）观察如图5—4，可知，他失误之处是___________．

（2）他根据记录建立坐标系，运用教材实验原理测得的平抛初速度值与其真实值相比_______________．（选填“偏大”、“相等”或“偏小”）．

解析

（1）坐标系原点应建在正飞离斜槽槽口的小球重心处，即在槽口正上方r（r为小球半径）处．而该同学却错误地将坐标原点取在槽口处．

（2）如图5—5所示，正确的坐标系横轴应建立在x’处，原点应在O’处．

在轨迹上取点P，其坐标值真实值为（x’，y’），测量值为（z，y），其中y’>y，x’=x

而

当套用课本实验原理而又错取坐标原点时，该同学得到的测量值偏大．

点评无论将坐标原点是取在飞离槽口的球心处，还是将原点取在槽口处，只要认清平抛运动在水平方向、竖

直方向运动性质，就可这样处理：

如图5—6所示．

在竖直方向上：

在水平方向上：

v0=x/T

当改用通用方法处理时，小球平抛初速度测量值会与真实值相吻合．

【例3】在“研究平抛物体运动”的实验中，某同学记录了运动轨迹上三点A、B、C，如图5—7所示，以A为坐标原点，建立坐标系，各点坐标值已在图中标出．求：

（1）小球平抛初速度大小；

（2）小球做平抛运动的初始位置坐标．

解析

（1）如图5—7所示，小球在彻段、13（2段水平位移相等，而小球在水平方向作匀速运动，因此小球在这两段的运动时间tAB=tBC=T．

小球在竖直方向作匀加速运动，由△s=aT2得25cm一15cm=lOOcm／s2·T2，T=O．1s小球在水平方向上作匀速运动，有v0=10cm/0.1s=lcm／s=lm／s．

（2）由于小球在竖直方向上作匀加速直线运动，小球在B点的竖直分速度大小等于AC段在竖直方向平均速度大小．

vBy=0.4/0.2=2（m/s）

设小球从抛出点0到B点历时为tOB，有

tOB=vBy/g=0.2s

小球从抛出点0到A点历时：

tOA=tOB—T=O．1s

因此，xOA=v0tOA=lOcm，yOA=

=5cm

故0点坐标值为（一10，一5）．

点评在学习中应该学会认识事物的本质，而不是肤浅地看表象；例如在解决本例题时，我们关键在于抓住其运动本质，而不是生搬硬套某种解题方法．不少学生将图5—7中的A点作为小球抛出点，运用公式

x=v0t

y=1/2gt2

必然导致求解错误．

在此实验中，由于一些偶然因素对实验者和实验仪器的影响会造成误差（称偶然误差），减小这类误差的方法是通过多次实验测量、计算最后结果再求其平均值．在应用平均法测量间接测量的物理量时，要平均的是待测量（平抛初速度），而不是直接测量的物理量．

如图5—8所示，斜槽末端切线略向下倾斜，设其切线（虚线）与水平成θ角．

在处理数据时，取小球运动轨迹上某点P点坐标（x，y），设通过测量计算的小球飞到P点的时间为t测，而小球真实的运动时间为t真，则有

设小球平抛初速度的测量值、真实值分别为t测、t真，有

v测=x/t测，v真=

因此v测

即当斜槽末端切线向下倾斜时会导致小球平抛初速度测量值偏小．

实验六探究功与物体速度变化的关系

本探究实验是按着如下的思路进行的：

1．改变功的大小采用教材图7.6-1所示实验装置，用1条、2条、3条……同样的橡皮筋将小车拉到同一位置释放，橡皮筋拉力对小车所做的功依次为W、2W、3W……

2．确定速度的大小小车获得的速度v可以由纸带和打点计时器测出，也可以用其他方法测出。

3．寻找功与速度变化的关系以橡皮筋拉力所做的功W为纵坐标，小车获得的速度v为横坐标，作出W—v曲线（即功—速度曲线）。

分析这条曲线，得出橡皮筋拉力对小车所做的功与小车获得的速度的定量关系。

操作技巧：

1．如何平衡摩擦力？

为了排除摩擦力的干扰，实验中可将木板放有打点计时器的一端垫高，让小车重力沿斜面方向的分力来平衡摩擦力。

具体方法是：

将木板放有打点计时器的一端垫高，脱开钩在小车上的橡皮筋，在小车尾部固定一纸