高中力学物理实验 学案教案 8页

起航教育个性化教育学案教师:廖老师学生:年级:高三科目：物理时间:2011年10月05日课次：一、教学分析1.教学目的（1）通过本次课程对力学实验有一个总的认识；（2）通过本次课程培养物理实验的解题技能；(3)通过此次学习，重点掌握平抛运动和机械能守恒定律等知识；（4）学会用长度测量仪器和打点计时器；2.考点分析重点、难点1、由纸带求物体运动加速度、速度的方法。2、动量守恒定律。3、怎样验证机械能守恒。3.教学考点1、平抛运动2、动量守恒的验证3、机械能守恒的运用二、教学过程1.刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器（千分尺）、秒表等仪器仪表031233435637839411043121445164718492051225324265557285901267891011345121314使用以上仪器时，凡是最小刻度是10分度的，要求读到最小刻度后再往下估读一位（估读的这位是不可靠数字，但是是有效数字的不可缺少的组成部分）。凡是最小刻度不是10分度的，只要求读到最小刻度所在的这一位，不再往下估读。0123456789101刻度尺读出上左图中被测物体的长度。2秒表右图中秒表的示数是多少分多少秒？01234567890012345678910凡仪器的最小刻度是10分度的，在读到最小刻度后还要再往下估读一位。⑵秒表的读数分两部分：小圈内表示分，每小格表示0.5分钟；大圈内表示秒，最小刻度为0.1秒。当分针在前0.5分内时，秒针在0~30秒内读数；当分针在后0.5分内时，秒针在30~60秒内读数。。3游标卡尺⑴地址：都江堰市翔和路原种子公司2楼第8页共8页电话：18200421779\n起航教育个性化教育学案10分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为0.9mm，比主尺上相邻两个刻度间距离小0.1mm。读数时先从主尺上读出厘米数和毫米数，然后用游标读出0.1毫米位的数值：游标的第几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐，0.1毫米位就读几（不能读某）。其读数准确到0.1mm。⑵20分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为0.95mm，比主尺上相邻两个刻度间距离小0.05mm。读数时先从主尺上读出厘米数和毫米数，然后用游标读出毫米以下的数值：游标的第几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐，毫米以下的读数就是几乘0.05毫米。其读数准确到0.05mm。⑶50分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为0.98mm，比主尺上相邻两个刻度间距离小0.02mm。这种卡尺的刻度是特殊的，游标上的刻度值，就是毫米以下的读数。这种卡尺的读数可以准确到0.02mm。要注意：游标卡尺都是根据刻线对齐来读数的，所以都不再往下一位估读。4.螺旋测微器线圈固定刻度上的最小刻度为0.5mm（在中线的上侧）；可动刻度每旋转一圈前进（或后退）0.5mm。在可动刻度的一周上平均刻有50条刻线，所以相邻两条刻线间代表0.01mm。读数时，从固定刻度上读取整、半毫米数，然后从可动刻度上读取剩余部分（因为是10分度，所以在最小刻度后应再估读一位），再把两部分读数相加，得测量值。5.打点计时器振针振片永久磁铁限位孔打点计时器是一种特殊的计时仪器，电源用50Hz的交流电，所以打相邻两个点的时间间隔是多少呢？2.验证力的平行四边形定则502025151、在本实验中，以橡皮条的伸长（结点到达某一位置）来衡量力的作用效果，因此，在同一次实验中应使两种情况下结点达到同一位置。2、实验前，首先检查弹簧秤的零点是否正确，实验中，弹簧秤必须保持与木板平等，使用时不能超过弹性限度，读数时眼睛一定要正对刻度，读到最小刻度的下一位。3、画力的图示时，标度的称取应恰当，严格按几何作图法求合力3.测定匀变速直线运动的加速度由纸带求物体运动加速度的方法：a.逐差法：s4-s1＝s5-s2＝s6-s3＝…＝3aT2，分别求出a1＝(s4-s1)/3T2,a2＝(s5-s2)/3T2,a3＝(s6-s3)/3T2,再算出a1、a2、a3的平均值，即为物体运动的加速度.b.v—t图像法：先根据vn＝(sn+sn+1)/2T求出打第n个点时纸带的瞬时速度，作出v—t图像，图线的斜率即为物体运动的加速度4.研究平抛物体的运动该实验的实验原理：平抛运动可以看成是两个分运动的合成：一个是水平方向的匀速直线运动，其速度等于平抛物体的初速度；另一个是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位置，然后描出运动轨迹，测出曲线任一点的坐标x和y，利用、就可求出小球的水平分速度，即平抛物体的初速度。该试验的注意事项有：⑴斜槽末端的切线必须水平。⑵用重锤线检验坐标纸上的竖直线是否竖直。地址：都江堰市翔和路原种子公司2楼第8页共8页电话：18200421779\n起航教育个性化教育学案⑶以斜槽末端所在的点为坐标原点。⑷如果是用白纸，则应以斜槽末端所在的点为坐标原点，在斜槽末端悬挂重锤线，先以重锤线方向确定y轴方向，再用直角三角板画出水平线作为x轴，建立直角坐标系。⑸每次小球应从斜槽上的同一位置由静止开始下滑。5.验证动量守恒定律由于v1、v1/、v2/均为水平方向，且它们的竖直下落高度都相等，所以它们飞行时间相等，若以该时间为时间单位，那么小球的水平射程的数值就等于它们的水平速度。如分别用OP、OM和O/N表示。因此只需验证：m1OP=m1OM+m2(O/N-2r）即可。注意事项：⑴必须以质量较大的小球作为入射小球（保证碰撞后两小球都向前运动）。⑵小球落地点的平均位置要用圆规来确定：用尽可能小的圆把所有落点都圈在里面，圆心就是落点的平均位置。⑶所用的仪器有：天平、刻度尺、游标卡尺（测小球直径）、碰撞实验器、复写纸、白纸、重锤、两个直径相同质量不同的小球、圆规。⑷若被碰小球放在斜槽末端，而不用支柱，那么两小球将不再同时落地，但两个小球都将从斜槽末端开始做平抛运动，于是验证式就变为：m1OP=m1OM+m2ON，两个小球的直径也不需测量了。6.验证机械能守恒定律验证自由下落过程中机械能守恒，图示纸带的左端是用夹子夹重物的一端。⑴要多做几次实验，选点迹清楚，且第一、二两点间距离接近2mm的纸带进行测量。012345⑵用刻度尺量出从0点到1、2、3、4、5各点的距离h1、h2、h3、h4、h5，利用“匀变速直线运动中间时刻的即时速度等于该段位移内的平均速度”，算出2、3、4各点对应的即时速度v2、v3、v4，验证与2、3、4各点对应的重力势能减少量mgh和动能增加量是否相等。⑶由于摩擦和空气阻力的影响，本实验的系统误差总是使⑷本实验不需要在打下的点中取计数点。也不需要测重物的质量。7.用单摆测定重力加速度摆长的测量：让单摆自由下垂，用米尺量出摆线长L/（读到0.1mm），用游标卡尺量出摆球直径（读到0.1mm）算出半径r，则摆长L=L/+r公式：开始摆动时需注意：摆角要小于5°（保证做简谐运动）；不要使摆动成为圆锥摆。必须从摆球通过最低点时开始计时，测出单摆做50次全振动所用时间，算出周期的平均值T。改变摆长重做几次实验，计算每次实验得到的重力加速度，再求这些重力加速度的平均值。技巧点拨：1、万变不离其中，把定理原理弄懂，多看题型，考试也就很容易上手。2、认真理解题目，挖掘题中的已知条件。3、要养成画示意图的习惯，主要是受力分析图和物理过程图，并要把已知量和未知量标在示意图上，避免反复回头从题目中来找寻已知量浪费时间。4、要分析物理情景。物理方程源自物理情景，一种物理情景对应有一个物理模型和相关方程。多做一些题目，多去总结就能了解到这些对应关系，就不会乱套公式。地址：都江堰市翔和路原种子公司2楼第8页共8页电话：18200421779\n起航教育个性化教育学案5、要分析物理实验过程，要掌握把一个复杂问题分解成若干个简单物体的方法。所谓综合题，往往就是由三两个简单题目组合而成。经典例题：i/AμA020406080t/s6005004003002001000123456789101112(cm)1．某同学利用一架固定好的自动相机，用同一张底片多次曝光的方法，拍下了一辆小轿车启动后不久做匀加速直线运动的照片。相邻两次曝光的时间间隔为2.0s。已知小轿车的车长为4.5m．他用刻度尺测量照片上的长度关系，结果如图所示。请你估算这辆小轿车的加速度a和小轿车在照片中第2个像所对应的时刻的即时速度大小v。2.在研究匀变速直线运动的实验中，如图2一22所示，为一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的记数点，相邻记数点间的时间间隔T=0.1s。（1）根据______车做匀加速直线运动。（2）根据______计算各点的瞬时速度，且VA=，VB=0.88m/s，VC=VD=，VE=。（3）在图2一23所示的坐标中作出小车的v一t，图线，并根据图线求出a=_____。 4）将图线延长与纵轴相交，交点的速度是_0.53m/s_，此速度的物理意义是_______。 3.略测定玩具手枪子弹射出时的初速度。除玩具手枪外，所给的测量仪器为：⑴只有秒表；⑵只有米尺。v0v0hs(a)(b)解：5.某同学设计了一个用打点计时器验证动量守恒定律的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之作匀速运动.然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续作匀速运动，他设计的具体装置如下图所示.在小车A后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50HZ，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力.地址：都江堰市翔和路原种子公司2楼第8页共8页电话：18200421779\n起航教育个性化教育学案 (1)若已得到打点纸带如上图，并测得各计数点间距标在图上，A为运动起始的第一点，则应选   段来计算A的碰前速度，应选   段来计算A和B碰后的共同速度.(以上两格填“AB”或“BC”或“DC”或“DE”).(2)已测得小车A的质量m1=0.40kg,小车B的质量m2=0.20kg,由以上测量结果可得：碰前总动量= 碰后总动量=由上述实验结果得到的结论是: 。6.某同学在做“验证机械能守恒定律”的实验时，不慎将一条选择好的纸带的前面部分损坏了，剩下的一条纸带上各点间的距离，他测出并标在纸带上，如下图所示.已知打点计时器的周期是0.02s，重力加速度为9.8m/s2.(1)利用纸带说明重锤(质量为mkg)通过对应于2、5两点过程中机械能守恒.(2)说明为什么得到的结果是重锤重力势能的减小量△Ep稍大于重锤动能的增加量△Ek?地址：都江堰市翔和路原种子公司2楼第8页共8页电话：18200421779\n起航教育个性化教育学案三、本次课课后作业1．按照有效数字规则读出以下各游标尺的测量值.⑴⑵读数为_____________cm.读数为_____________mm.⑶⑷读数为____________m.读数为_____________cm.⑸读数为_____________cm.2．用螺旋测微器测量长度时,可以精确到______m,读数应该读到______mm.读出下列四种情况下的测量结果。⑴　_______　　⑵_______　⑶　______⑷_______012345678910ABCDEF3．在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带，并在其上取了A、B、C、D、E、F等6个计数点（每相邻两个计数点间还有4个打点计时器打下的点，本图中没有画出）打点计时器接的是220V、50Hz的交变电流。他把一把毫米刻度尺放在纸带上，其零刻度和计数点A对齐。⑴按照有效数字的读数规则读出相邻计数点AB、BC、CD、DE、EF间的距离s1、s2、s3、s4、s5，它们依次为______cm、______cm、______cm、______cm、______cm。⑵由以上数据计算打点计时器在打B、C、D、E各点时,物体的即时速度vB、vC、vD、vE依次是______m/s、______m/s、______m/s、______m/s。⑶根据以上结果,试用两种不同的方法计算该物体的加速度a。⑷根据⑵中得到的数据,试在右边所给的坐标系中，用做v-t图象的方法，从图象中求物体的加速度a地址：都江堰市翔和路原种子公司2楼第8页共8页电话：18200421779\n起航教育个性化教育学案.。要标明坐标及其单位，单位大小要取得合适，使作图和读数方便，并尽量充分利用坐标纸).试说明为什么用图象法求加速度的偶然误差比较小?⑸从图象上求纸带上的A、F点所对应的物体的即时速度vA=______m/s，vF=______m/s，并由此计算:当打点计时器打下A点的时刻，物体已经从静止开始做匀加速运动_____s了。⑹如果当时电网中交变电流的频率是f=49Hz，而做实验的同学并不知道，那么由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏_______，理由是：___________________________。αOM4．某同学想在家里做用单摆测定重力加速度的实验，但没有合适的摆球，他找到了一块大小为3cm左右，外形不规则的大理石块代替小球。他设计的实验步骤是：A.将石块用细尼龙线系好，结点为M，将尼龙线的上端固定于O点B.用刻度尺测量OM间尼龙线的长度L作为摆长C.将石块拉开一个大约α=30°的角度,然后由静止释放D.从摆球摆到最高点时开始计时，测出30次全振动的总时间t,，由T=t/30得出周期E.改变OM间尼龙线的长度再做几次实验，记下相应的L和TF.求出多次实验中测得的的平均值作为计算时使用的数据,带入公式求重力加速度g。⑴你认为该同学以上实验步骤中有重大错误的是_______________。为什么?⑵该同学用OM的长作为摆长，这样做引起的系统误差将使重力加速度的测量值比真实值偏大还是偏小?________。你认为用什么方法可以解决摆长无法准确测量的困难?5.某同学用如下图所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律.图中PQ是斜槽，QR为水平槽.实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹.重复上述操作10次，得到10个落点痕迹.再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹.重复这种操作10次.图(甲)中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点.B球落点痕迹如图(乙)所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零点与O点对齐.(1)碰撞后，B球的水平射程应取为 cm.(2)在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量?答 (填选项号).A.水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离B.A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离C.测量A球或B球的直径D.测量A球和B球的质量(或两球质量之比)E.测量G点相对于水平槽面的高度.6 在验证机械能守恒定律的实验中，有同学按以下步骤进行实验操作：A.用天平称出重锤和夹子的质量；地址：都江堰市翔和路原种子公司2楼第8页共8页电话：18200421779\n起航教育个性化教育学案B.固定好打点计时器，将连着重锤的纸带穿过限位孔，用手提住，且让手尽量靠近打点计时器；C.松开纸带，接通电源，开始打点.并如此重复多次，以得到几条打点纸带；D.取下纸带，挑选点迹清晰的纸带，记下起始点O，在距离O点较近处选择几个连续计数点(或计时点)，并计算出各点的速度值；E.测出各点到O点的距离，即得到重锤下落高度；F.计算出mghn和mυ2n/2，看两者是否相等.在以上步骤中，不必要的步骤是 ；有错误或不妥的步骤是 (填写代表字母)；更正情况是①  ，② ，③ ，④ 7、在利用重锤自由下落“验证机械能守恒定律”的实验中，在打出纸带并测量出第n点到第1点的距离后，用公式υn=ngT(T为打点时间间隔)来计算打第n点时重锤的速度，然后计算重锤动能的增量△Ek和重锤重力势能的减少量△Ep.计算时经常出现△Ek＞△Ep的结果，试分析其中的原因.起航教育教务处地址：都江堰市翔和路原种子公司2楼第8页共8页电话：18200421779