高中物理必修一实验

高中物理必修一实验实验一匀变速直线运动的实验探究一、实验目的1 .练习使用打点计时器.学会用打上点的纸带研究物体的 心动.2 .掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法.3,能够利用纸带测定物体做匀变速直线运动的加速度.一、实验目的二、实验原理二、实验原理1 .理论基础沿直线运动的物体在连续相等的时间内不同时刻的速度分 别为V、碰、，若比 一劲V3 V2 = U =，则说明 该物体在相等时间内速度的增量相等，由此说明该物体在 做匀变速宜线运动，即a = W = W = W =. /2 .打点计时器的工作原理（D作用：计时仪器，每隔0.02 s打一次点.小此mJ电磁打点计时湘：4 V6 V交流电源.（2） 作条件八 电火花计时器：220 V交流电源.（3）纸带上点的意义：表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置.通过研究纸带上各点之间的间隔可以判断物体的运动 情况.3 .判断物体运动状态的方法：求相邻位移的差设相邻两点之间的位移为.M、/（1 ）若M S1 = $3 一品=.% 一 .% L = 0，则物体做匀速直 线运动.（2）若52 5一胡.52 = J% 5,-10,则物体做匀变速 直浅运动.4 .求物体加速度的方法（D逐差法如图实一 1 一 1所示,相邻两计数点间的距离分别为、鱼，两计数点间的时间间隔为T，根据=aT有 $1 - =（ $3）+（ 3 - $2）+（ 2 - $1）= 3 T?图实一1一1同理 $5 一 S2 = 5$ 一 $3 = 3a T23T2再算出、。2、4的平均值_U1十七十3 _（配十$5十门）一（S3十+S）39T即为所求物体运动的加速度.（2加一，图象法根据3%可求得三、实验器材电a打点计时器或电火花计时器、一端附行定滑轮的长 木板、小车、纸带、刻度尺、导线、电源、垫片等.三、实验器材=必+品t】2T_Si +的_0-S3_$3S$52T- 2T T-、a求出】、2(-一般取5个点)各计数点的瞬时速度，再作出 9，图象，求出图线的斜率即为该物体做勾变速宜线运动 的加速度.(3)利用已求出的瞬时速度值，按加速度的定义式求加速度四、实验步骤与数据处理图实一 1一2】如图实一1一2所示，把原来放于 水平束面上的长木板端垫起，把 打点计时罂固定在木板被垫起的 那端，连接好电路.让平整的纸 带穿过打点计时器的限位孔9把纸 带的一端固定在小车后面.2 .用手按住小个，使小不停在靠近打点计时器处.先接通电源，再放开小车，小车在拖着纸带运 动的同时，打点计时器就在纸带上打下系列的点.断开电 源.取下纸带；更换新纸带.重复实验三次.四、实验步骤与数据处理3 .从三条纸带中选择条比较理想的纸带,舍掉开头些比 较密集的点，在后边便于测量的地方找一个开始点，为了测 最方便和减少误差，通常不用每打一次点的时间作为时间 的单位，而用每打五次点的时间作为时间的单位，就毡T- 0.02 sX5-0. 1 s,在选好的开始点下标明A,依次标为B、 C、C、E叫做计数点.4 .用毫米刻度尺正确测出每相邻两计数点之间的距离”、黑、 $3 3、Ss、无，并填入下表中：分段第1段第2段第3段第1段第3段第6段时间f/s各段位移 s/m平均速度 v/m s-1由以上数据求得相应相邻的加速度值相邻段12段23段34段45段。6段加速度a/rn s-25,比较各段的加速度是否相等，得出结论,即小车沿斜面的下 滑是否可以看成匀变速直线运动.6.根据实验原理中所讲的方法计算小足的加速度或根据 七一%图象求出小车的加速度.五、注意事项1 .开始释放小车时.应使小车靠近打点计时器.2 .应该先接通电源，再释放小车，当小车到达滑轮前及时用手 按住.3 .先断开电源，再取下纸带.4 .如打出的点较轻或是短线时，应调整振针柜复写纸的高度.5 .选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰，适当舍弃点 密集部分,适当选取计数点（注意计数点与计时点的区别）, 弄清楚所选的时间间隔T等于多少秒.6 .每打好一条纸带将定位轴上的发写纸换个位置以保讦打 点清晰.7 .不要分段测量各段位移，应尽可能地一次测量完毕（可先统 一量出各计数点到计数起点。之间的距得）.读数时应估 读到亳米的下-位.8 .要多测儿组，尽量减小误差.五、注意事项六、误差分析1 .根据纸带测量的位移有误差.2 .根据位移计算的瞬时速度有误差.3 .计算的加速度有误差（=巧二）.4 .用作图法，作出的。/图线并非是一条苴线.5 .木板的粗糙程度并非完全相同.六、误差分析实验二探究弹力和弹簧伸长的关系一、实验目的1 .培养学生用所学知以探究物理规律的诧力.2 .探究弹力和弹簧伸长的关系.3 .养成用图象法处理实验数据的习惯.一、实验目的二、实验原理1 .如图实一21所示.强簧在下端悬桂 钩码时会伸长，平衡时弹簧产生的弹 力与所挂钩码的重力大小相等.2 .用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力 下的伸K量工，建立坐标系.以纵坐标表示弹力大小尸，以横坐标表示弹冗簧的伸长量八在坐标系中描出实验图实2 1所测得的各组J , F）对应的点，用平滑的曲线连接起来，根 据实验所得的图线，就可探知弹力大小与伸氏量间的关系.二、实验原理三、实验器材铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、三角板、坐标纸、改 垂线.三、实验器材IIFIUELEIEU-IF四、实验步骤与数据处理1-将弹簧的一端挂在铁架台上，让其白 然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长 状态时的长度/。，即原长.12*034567F/NL/cmx/uin图实一2 一 23 .如图实一 2一2所示.将已知质量的 钩码挂在弹簧的下端，在平衡时测量 摊黄的总K L并计算饱码的费力填 写在记录表格里.四、实验步骤与数据处理4 .改变所挂钩码的质量.重复前面的实验过程多次.5 .以惮力FC大小等干所挂钩码的重力）为纵坐标以弹簧的 伸K量j为横坐标，用描点法作图.连接各点，得出弹力F 随弹簧伸长量1变化的图线.6 .以弹簧的伸长量）为自变量,写出曲线所代表的函数.首先 尝试写成一次函数,如果不行则考虑二次函数.7 .得出弹力和强彼伸长策之间的定策关系，解释函数表达式 中常数的物理意义.五、注意事项1 .所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹.性限 度.要注意观察，适可而止.五、注意事项2 .每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标上描的点 尽可能稀，这样作出的图线更精确.3 .测弹簧K度时，一定要在弹簧埠宜悬挂H处于平衡状态时 测量，以减小误差.4 .描点画线时，所描的点不一定都落在一条曲线上但应注意 一定要使各点均匀分布在曲线的网侧.描;I；的线不应是折 线，而应是平滑的曲线.5 .记录数据时要注意弹力与弹管伸长员的对应关系及单位.六、误差分析1 .钩码标值不准确,弹簧尺度测量不准确带来谡爰.2 .画图时描点及连线不准确也会带来误差.3 .弹簧竖直悬挂时，未考虑弹簧自身重力的影响而带来误差.六、误差分析实验三验证力的平行四边形定则一、实验目的1 .掌握弹簧测力计的正确使用方法.2 .根据实验的要求,会对给定的实验步骤排序、纠错.3 .验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则，培养用 作图法处理问题的能力.一、实验目的二、实验原理等效法：使一个力百和两个力F、斤都让同一条一端固 定的橡皮筋伸长到某点，即它们的作用效果相同，所以一个力 F就是这两个力S和F2的合力，作出力F的图示,再根据平 行四边形定则作出力B和有的合力F的图东，比较F和F 的大小和方向是否都相同.二、实验原理三、实验器材方木板，白纸，弹簧测力计（两只）.橡皮筋，细绳套（两 个）三角板，刻度尺，图钉（.几个）、铅笔.三、实验器材四、实验步骤与数据处理1 .用图钉把白纸钉在水平桌面的方木板上.2 .川图旬把橡皮筋的端固定在八点，橡皮筋的另,端拴上两个细绳套.3 .用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互 成珀度地护橡皮筋，使像皮筋伸长到某 一位置O,如图实一 31所示，记录两弹凝测力计的读数用铅笔描卜。点的 位置及此时两细绳套的方向.4 .用供笔和刻度尺从结点（）沿两条细绳 方向画直线.按选定的标度作出这两只弹簧测力计的读数和尸2的图示并以F）和F2为邻边 用刻度尺作平行四边形，过 ）点画平行四边形的对角线， 此对角线即为合力厂的图示.四、实验步骤与数据处理5 .只用一只弹簧测力计通过细绳套把椽皮筋的结点拉到同样 的位置O,汨下弹赞测力计的读数和细绳的方向，用刻度尺 从。点按同样的标度沿记录的方向作出这只弹费测力计 的拉力F的图示.6,比较力F与用平行四边形定则作出的合力F在大小和方 向上是否相同.7 .改变两个力R与冗的大小和夹角，再重兄实验两次.在同一次实睑中，依橡皮筋拉长时结点。的位置一 定要相同.画力的图示所选定的标度要相同并且要恰 当选取标度，使所作力的图示稍大一些.五、注意事项1 .不要直接以像皮筋端点为结点.可拴-短细绳连两细绳套. 以三绳交点为结点.应使结点小些，以便准确地记录结点() 的位置.五、注意事项2 .在同一次实验中，使橡皮筋拉长时结点。的位置一定要 相同.3 .不要用老化的橡皮筋，检查方法是用一个弹簧拉橡皮筋，要 反宓做儿次，便橡皮筋拉到相同的长度看弹簧读数有九 变化.4 .细绳套应适当长一些，便于确定力的方向.不要直接沿细绳 套的方向画直线应在细绳套末端用铅笔画一个点，取掉细 绳套后，再将所标点与。点连直线确定力的方向.5 .在同一次实验中,mil力的图示所选定的标度要相同，并且要 恰当选取标度，便所作力的图示稍大一些.六、误差分析本实验误差的主要来源除弹簧测力计本身的误差外.还 有读数误差、作图误差，因此读数时限M：一定要正视.要按有 效数字正确读数和记录，两力与各对边要平行.两个分力* 和尸2间的夹角e越大，用平行四边形作图得出的合力f的误 差AF也越人，所以实脆中不嬖把G取得太大，但也不宜太小, 以60c100之间为宜.六、误差分析实验四验证牛顿运动定律一、实验目的1 .学会用捽制变量法研究物理规律.2 .探究加速度与力、质量的关系.3 .掌握利用图象处理数据的方法.一、实验目的二、实睑原理探究加速度。与力召及质量”的关系时应用的基本方 法是控制变量法，即先控制一个参量小车的质最加不变， 讨论加速度。与力F的关系,再控制重物的质量不变,即力F 不变，改变小车质量讨论加速度a与?的关系.二、实验原理三、实验器材打点计时.、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木 板,重物、祛科、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平（带有一 套法码）、刻度尺.三、实验器材四、实验步骤及数据分析1 .用天平测出小车和破码的总质量期把数值记录下来.2 .按图实4 1所示把实验器材安装好，只是不把悬拄重物 的细绳系在车上，即不给小车加牵引力.四、实验步骤及数据分析3 .平衡摩擦力E长木板的不带定滑轮的端下面垫块木 板.反复移动木板的位置,直至小车在斜面上运动时可以保 持匀速宜线运动状态.这时小车拖着纸带运动时受到的摩 擦阻力恰好与小车所受的重力在斜面方向上的分力平衡.4 .把细绳系在小平上并绕过滑轮悬挂重物，先接通电源再放 开小车，打点计时器在纸带匕打下一系列的点，打完点后切 断电源，取下纸带.在纸带上标上纸带号码.5 .保持小车和跌码的质量不变，改变重物的质量使重物的质 量远小于小车和缺码的总质量，把重物的质量版记录下 来，重复步骤4.6 .重复步骤5三次，得到四条纸带.7 .在每条纸带匕都选取一段比较理想的部分,标明计数点，测 员计数点间的距离，算出每条纸带上的加速度的值.8 .用纵坐标去示加速度横坐标去示作用力，作用力的大 小F等于重物的重力.根据生验结果在坐标平面上描出相 应的点如果这些点是在一条过原点的直线上,便证明了加 速度与作用力成正比.实验次数加速度a/(m- s 2)小车受力厂/1234图实一4一2rh以上数据画出它的a - F关系图象如图 实一4 2所示.通过一尸关系图象我们可以得出小车的 加速度a与力尸成正比.9 .保持重物的质量不变，在小车上加祛码，重复上面的实验，用纵坐标表示加速度6横坐标表示小车和 诙码总质量.根据实验结果在坐标平面上播出相应的点.实验次数加速度a/(ms-2)小车质量w/kg1234由以上数据画出它的。一切图象及。一，图象，如图实一4 3甲、乙所示.图实一4一3通过a - m和a 1关系图象我们可以得出小车的加速度 ma与质量成反比，与质量的倒数工成正比. m五、注意事项1 . 一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是调出个合适的斜 面，使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车受到 的摩擦阻力.在平衡摩擦力时，不要把重物挂在小车上，即 不要给小车加任何牵引力.并要让小车拖着打点的纸带 运动.2 .实验步骤2、3不需要重至，即整个实验平衡摩擦力后，不 管以后是改变歪物的质量还是改变小车和袪区的总质量, 都不需要重新平衡摩擦力.3 .每条纸带必须在满足小东与小上所加送码的总质量远大 币:物的质量的条件下打出.只有如此，肃物市:力的大小才可 视为小车受到的拉力的大小.五、注意事项方法（1）：若某时刻物体下落的瞬时速度为V，下落高度为h,则应有：，借助打点计时器， 测出重物某时刻的下落高度h和该时刻的瞬时速度v,即可验证机械能是否守恒，实验装置如 图：方法（2）：任意找两点A、B,分别测出两点的速度大小v、v以及两点之间的距离& ba若物体的机械能守恒，应有。测定第n点的瞬时速度的方法是：测出第n点的相邻前、后两段相等时间T内下落的距离S和S,由公式，或由算出。n-in【实验器材】铁架台（带铁夹）；打点计时器；重锤（带纸带夹子）；纸带数条：复写纸片；导线；毫米刻度 尺。除了上述器材外，还必须有电源。【实验步骤】1、按图把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时潴与学生电源连接好。2、把纸带的端在重锤上用夹固定好，另端穿过计时然限位孔，用手竖直提起纸带使重 锤停匏在打点计时器附近。3、接通电源，松开纸带，让重锤自由下落。4、重复几次，得到35条打好点的纸带。5、在打好点的纸带中挑选点迹清晰的条纸带，在起始点标上0,以后各依次标1, 2, 3, 用刻度尺测出对应下落高度鼠h、h、o 312、应用公式计算各点对应的瞬时速度V、V、V 6、。321 7、计算各点对应的势能减少量mgh和动能的增加量，进行比较。【注意事项】1、打点计时得安装时，必须使两纸带限拉孔在同竖直线上，以减小摩擦阻力。2、实验时，需保持提纸带的手不动，待接通电源、让打点计时器匚作正常后才松开纸带让重 锤下落，以保证第一个点是一个清晰的小点。3、选用纸带时应尽量挑点迹清晰的纸带。4、测量下落高度时，都必须从起始点算起，不能搞错，为减小测量h时的相对误差，选取 的各个计数点要离起始点远,些，纸带也不宜过长，有效长度可在60cm80cm以内。5、因不需要知道动能和势能的具体数值，所以不需要测量重物的质量。【实验数据记录和处理【问题与讨论】1 .比较方法（1）与方法（2）的不同，你认为用哪种方法好？2 .打点计时器安装时，必须使两纸带限位孔在同竖直线上，为什么？实验时必须选用质量 较大的重锤，为什么？3 .动能和重力势能都跟物体的质量有关，本实验为什么不称物体的质量？2呢？还是取当地的重力加速度值？或者通取9.8m本实验要用到重力加速度gc g 4过实验打出的纸带，用计算出来？