一、滴数法测量固体漂浮性物体的密度.DOC

PAGE  PAGE 4 《综合性、设计性、研究性实验探索》 王 昆 林 一、滴数法测量固体漂浮性物体的密度 背景知识：在古代，人类曾用水自然下滴的方式来计时间，其基本原理是，水滴自然下落的时间间隔以及每个水滴的体积大至是相同的。使用滴管可将一定体积的水分隔为若干个水滴，操作得当，用力均匀，每个水滴的体积是相同的。物体在液体中是漂浮还是下沉，其实质是二者密度比的宏观表现。 问题的提出：不使用天平，而使用下列给定的器材，用滴数法测量固有体漂浮性物体——石蜡的密度 SKIPIF 1 0 。 器材：烧杯一只、置放烧杯的器皿一个、滴管一支、大头针一枚、细线一根、温度计一支、蒸溜水500ml、待测固体石蜡一块。 实验要求：设计出实验方案，从理论上推导出滴数法测量石蜡密度的间接测量公式，安排实验操作步骤，进行实验。若要控制 SKIPIF 1 0 % ，按误差的等分配原则，分析误差的主要来源，并按要求进行控制。 研究问题：水的表面张力因素对此实验是否会有影响？若有，主要是在哪几处？一小块塑料薄膜，不能称出其质量，又如何测量其密度？ 二、振动与匀加速直线运动合成研究 用一直径为15厘米，长为1.5米的PVC水管，剧为两半，取其一半为 弧形槽。 将弧形槽水平放置，用一小球 让其沿圆弧来回振动，研究运动规律。 2、将弧形槽倾斜放置，如图2-1让 小球从顶端沿轴 线向下作均加速直线运动，求出加速度。 图2-1 使小球既沿圆弧作振动又向下作均加速直线运动，形成振动与匀加速运动合成，研究其运动规律。建立运动方程，并求出其解。 设想合成运动曲线的大至形状 ，设法使运动轨迹在弧形槽内显示出来 三、轨迹显现法研究物体平抛运动 1、问题的提出 平抛运动是运动学中一个比较经典的问题，现行的高中物理教学中，物体平抛运动的规律作为重点进行教学，并配置了一个学生必做实验进行研究。在具体的实验操作中，物体平抛运动的轨迹显现较为困难，实验中采用的“用铅笔确定小球通过的位置”其实是不容易做到的，用铅笔描出的物体平抛运动的轨迹也是不太准确的，从而影响了实验效果。 实验的改进 如果采用能找到一种能实时、连续、直观的显现出物体平抛运动轨迹的方法， 图3-1 就可增强实验的直观性，提高实验效果。“轨迹显现法”，使用一些简单的材料：铝合金导槽、绘图板、小球、坐标纸、激光打印碳粉，具体的做法是：将小球用激光打印碳粉染成黑色，因为激光打印碳粉颗粒极小，十分容易染色。将直角坐标纸平贴在绘图板上 ，又将铝合金导槽分为倾斜、水平两段，（若能将铝合金导槽加工成圆弧形效果更好）固定在直角坐标纸上、，将绘图板竖直放置， 图3-1平抛运动轨迹显现图 就形成一个物体平抛实验仪。将染过碳粉的小球放入斜槽中，让其自然滚下，当小球通过水平槽末端后，就获得水平初速度v0，并以初速度v0作平抛运动，其运动轨迹在直角坐标纸 上就可实时、清晰的显现出来。分别使小球从斜槽的不同高度滚下，就可得到一簇平抛运动轨迹显现图，见图3-1 。 3、理论分析 小球从斜槽中某一相对高度下落后，到达水平槽末端，具有速度v0 ，由能量守恒定律可得：  SKIPIF 1 0  （1）, 式中 SKIPIF 1 0 为小球与铝合金导槽的摩擦系数， （ SKIPIF 1 0 = 0.21），g为当地的重力加速度，m为 小球质量， SKIPIF 1 0 为相应斜槽长度， SKIPIF 1 0 为水平槽长度，  SKIPIF 1 0 为小球下落的相对高度， SKIPIF 1 0 为小球下落高度对应的角度。从（1）式可得：  SKIPIF 1 0  （2） 图3-2轨迹定标分析图 又从对应的平抛运动轨迹曲线上选取数点，通过直角坐