物理必修二 实验
研究平抛运动
一、实验目的:
(1)描绘出平抛物体的运动轨迹; (2)判断轨迹就是否就是抛物线; (3)求出平抛运动物体的初速度。 二、实验原理:
平抛运动可以瞧成就是两个分运动的合运动:
⑴水平方向的匀速直线运动,其速度等于平抛物体的初速度;
⑵竖直方向的自由落体运动.利用有孔的卡片确定做平抛运动的小球运动时的若干不同置,然后描出运动轨迹,测出曲线上任一点的坐标x与y,利用 1 就可以求出
x?v0t和y?gt2，g平抛物体的初速度 2v0?x2y三、实验器材
平抛运动实验器、小球、复写纸、白纸(可先画上坐标格)、直尺、三角板、铅笔等。 四、实验步骤
(1)打开上下压纸板,将复写纸叠放白纸上平整地夹进竖直面板
(2)用调节螺脚调重锤尖与底座上锥尖对正。以重锤线定Y轴位置后,收重锤放面板后。 (3)将接球板装入竖直轨道,升至轨道O线位,用钢球沿接球板向图纸横划X轴线(与Y轴交点为坐标原点O)
(4) 固定好平抛轨道上定位器。拉出接球板定位销拉钮,逐次下降,并依次从定位器处将钢球快而稳地释放抛出,直至最低点,钢球即依次在图纸上打留一系列迹点。(若改变定位器位置重复上述操作,可打留另一系列迹点)
(5)取下图纸,根据一系列迹点,用平滑曲线画出小球平抛运动轨迹 五、处理数据
1、如何判断平抛运动的轨迹就是不就是抛物线？
假设轨迹就是一条抛物线,则轨迹上各点应满足y=ax2 。测出轨迹上某点的坐标(x、y),带入y=ax2中求出a,就可知道代表这个轨迹的可能关系式;再测几个点的坐标代入验证。 2、怎样计算平抛物体的初速度？
平抛运动的两个分运动为:水平方向上的匀速直线运动;竖直方向上的自由落体运动
测出轨迹上某一点的
t 坐标(x、y)代入可求 ? x ? v 0
?v0= = x g ? 1 出v0 2y?gt2y六、例题分析例 ??2 例1:在做“研究平抛运动”实验中应采取下列哪些措施可减小误差？( ) A.斜槽轨道必须光滑 B.斜槽水平部分轨道必须水平
C.每次要平衡摩擦力 D.小球每次应从斜槽上同一高度释放
例2:在研究平抛物体运动的实验中,用一张印有小方格的纸记录轨迹,小方格的边长L=2、5cm。若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示,则小球平抛的初速度的计算式为v0=________(用L、g表示),其值就是________ 七、典题精练
1、在做“研究平抛运动”的实验时,让小球多次沿同一轨道运动,通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹,为了能较准确地描绘运动轨迹,下面列出了一些操作要求,将您认为正确的选项前面的字母填在横线上:
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A.通过调节使斜槽的末端保持水平 B.每次释放小球的位置必须不同 C.每次必须由静止释放小球
D.记录小球位置用的木条(或凹槽)每次必须严格地等距离下降 E.小球运动时不应与木板上的白纸(或方格纸)相触
F.将球的位置记录在纸上后,取下纸,用直尺将点连 成折线
2、在“研究平抛物体的运动”实验时,已备有下列器材:白纸、图钉、平板、铅笔、弧形斜槽、小球、刻度尺、铁架台,还需要下列器材器材中的: A、秒表 B、天平 C、重锤线 D、测力计
3、就是研究平抛运动”的实验装置图,(b)就是实验后在白纸上作的图
(1)在(a)图上标出O点及OX,OY轴,并说明这两条坐标轴就是如何作出的.答:____________________________________.
(2)固定斜槽轨道时应注意使____________________________________.
(3)实验过程中需经过多次释放小球才能描绘出小球平抛运动的轨迹,实验中应注意 __________________________________________________.
(4)计算小球平抛初速度的公式为v0=______________,根据图(b)给出的数据, 可计算出v0 =______m/s.
探究功与速度变化的关系
一、实验目的:
(1)通过实验探究力对物体做的功与物体速度变化的关系、
(2)体会探究的过程与所用的方法、
二、实验器材:
木板、小车、橡皮筋、打点计时器及电源、纸带等、 三、实验过程
(1)设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W……
(2)由纸带与打点计时器分别测出小车获得的速度v1、v2、v3……
(3)以橡皮筋对小车做的功为纵坐标(以第一次实验时的功W为单位),小车获得的速度为横坐标,作出W-v曲线、
(4)如果W-v曲线就是一条直线,表明W∝v;如果不就是直线,可着手考虑就是否存在下列关系:W∝v2、W∝v3、W∝v……
(5)根据W-v草图,大致判断两个量可能就是什么关系、如果认为很可能就是W∝v2,就做出Wv2曲线,如果这条曲线就是一条直线,就可以证明您的判断就是正确的、 四、数据的处理
问题:1、对于实验所得到的数据,我们如何处理? 2、描绘图象时我们应注意哪些问题?
画图线时应画成平滑的曲线,不能连成折线;在画直线时应尽可能使点落在直线上,不能落在直线上的点应均匀分布在直线的两侧,如图甲、乙所示、
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五、小结
通过本节探究实验,我们学会了一种巧妙的方法:橡皮筋的弹力做功不便于用公式来计算,然而改变橡皮筋的条数,保持小车相同的运动距离,则弹力功的大小与橡皮筋的条数成正比、 实验过程影响实验结果的原因主要就是平衡摩擦就是否恰当、轻推小车,恰好做匀速直线运动才可以、
通过对数据的处理得知W∝v2、 六、例题分析
例1、本实验就是一个探究性实验,探究的目的就是( ) A、探究力与物体运动速度的关系 B、探究力与物体运动加速度的关系
C、探究力对物体做功与物体加速度变化的关系 D、探究力对物体做功与物体速度变化的关系 例2、在本实验中,小车在运动中会受到阻力作用,这样,在小车沿木板滑行的过程中,除橡皮筋对其做功以外,还有阻力做功,这样便会给实验带来误差,我们在实验中想到的办法就是,使木板略微倾斜,对于木板的倾斜程度,下面说法正确的就是 A、木板只要稍微倾斜一些即可,没有什么严格的要求 B、木板的倾斜程度在理论上应满足下列条件:即重力使物体沿斜面下滑的分力应等于小车受到的阻力 C、如果小车不受拉力时在滑行的木板上能做匀速运动,这木板的倾斜程度就是符合要求的 D、其实木板不倾斜,问题也不大,因为实验总就是存在误差的 七、典题精练
1、 关于探究功与物体速度变化的关系实验中,下列叙述正确的就是( ) A.每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值 B.每次实验中,橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致 C.放小车的长木板应该尽量使其水平
D.先接通电源,再让小车在橡皮筋的作用下弹出 2、在“探究功与速度变化的关系”的实验中,得到的纸带如图1所示,小车的运动情况可描述为:A、B之间为________运动;C、D之间为________运动,应选________来计算小车的速度v、
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图1
3、在做“探究功与物体速度变化关系”的实验时,下列说法正确的就是( ) A.通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值 B.通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值
C.通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度 D.通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度
4、在课本实验中,小车会受到阻力,但可使木板倾斜作为补偿.则下列操作正确的就是( )
A.放开小车,能够自由下滑即可 B.放开小车,能够匀速下滑即可
C.放开拖着纸带的小车,能够自由下滑即可 D.放开拖着纸带的小车,能够匀速下滑即可
5、在“探究力对物体做功与速度变化的关系”的实验中每次橡皮筋的拉伸长度都保持不变,这样每次( )
A.做的功一样
B.每条橡皮筋产生的弹性势能相同 C.产生的动能相同
D.产生的重力势能相同
6、在做“探究功与物体速度变化的关系”的实验时,小车的质量为m,使用橡皮筋6根,每次增加一根,实验中W、v、v2的数据已填在下面表格中、
W 0 1、00 2、00 3、00 4、00 5、00 6、00 v/m·s1 0 0、80 1、10 1、28 1、53 1、76 1、89 －v2/m2·s2 0 0、64 1、21 1、64 2、34 3、10 3、57 －(1)试在图7－6－3中作出图象.
(2)从图象可以得出的实验结论就是____________________.
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图7－6－3
验证机械能守恒定律
一、实验原理
物体在自由下落过程中,重力势能减少,动能增加。如果忽略空气阻力,只有重力做功,物体的机械能守恒,重力势能的减少等于动能的增加。设物体的质量为m,借助打点计时器打下纸带,由纸带测算出至某时刻下落的高度h及该时刻的瞬时速度v;进而求得重力势能的减
2
少量│△Ep│=mgh与动能的增加量△EK=1/2mv;比较│△Ep│与△EK,若在误差允许的范围内相等,即可验证机械能守恒。
测定第n点的瞬时速度vn:依据“物体做匀变速直线运动,在某段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度”,用公式vn=(hn+1-hn-1)/2T计算(T为打下相邻两点的时间间隔)。
二、实验器材
电火花计时器,交流电源,纸带(复写纸片),重物(带纸带夹子),导线,刻度尺,铁架台(带夹子)。
三、实验步骤
(1)按图装置固定好计时器,并用导线将计时器接到电压合适的交流电源上
(2)将纸带的一端用小夹子固定在重物上,使另一端穿过计时器的限位孔,用手竖直提着纸带,使重物静止在靠近计时器的地方。
(3)接通电源,松开纸带,让重物自由下落,计时器就在纸带上打下一系列小点。
(4)换几条纸带,重做上面的实验。
(5)从几条打上了点的纸带上挑选第一、二两点间的距离接近2 mm且点迹清晰的纸带进行测量。
(6)在挑选出的纸带上,先记下打第一个点的位置0(或A),再任意选取几个点1、2、3(或B、C、D)等,用刻度尺量出各点到0的距离h1、h2、h3等,如图所示。
(7)用公式vn=(hn+1-hn-1)/2T计算出各点对应的瞬时速度v1、v2、v3等。
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(8)计算出各点对应的势能减少量mghn与动能的增加量1/2mvn的值,进行
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