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第17课时力学实验

【知识网络构建】

热点一纸带和光电门类实验

实验

装置图

实验操作

数据处理

测量做直线运动物体的瞬时速度

1.细绳与长木板平行

2.释放前小车应靠近打点计时器

3.先接通电源，再释放小车，打点结束先切断电源，再取下纸带

4.槽码质量适当

1.判断物体是否做匀变速直线运动

2.利用平均速度求瞬时速度

3.利用逐差法求平均加速度

4.作速度—时间图像，通过图像的斜率求加速度

探究加速度与物体受力、物体质量的关系

1.补偿阻力，垫高长木板使小车能匀速下滑

2.在补偿阻力时，不要把悬挂槽码的细绳系在小车上，实验过程中不用重复补偿阻力

3.实验必须保证的条件：小车质量m?槽码质量m′

4.释放前小车要靠近打点计时器，应先接通电源，后释放小车

1.利用逐差法或v－t图像法求a

2.作出a－F图像和a－eq\f(1,m)图像，确定a与F、m的关系

验证机械能守恒定律

1.竖直安装打点计时器，以减少摩擦阻力

2.选用质量大、体积小、密度大的重物

3.选取第1、2两点间距离接近2mm的纸带，用mgh＝

eq\f(1,2)mv2进行验证

1.应用vn＝eq\f(hn＋1－hn－1,2T)计算某时刻的瞬时速度

2.判断mghAB与

eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)是否在误差允许的范围内相等

3.作出eq\f(1,2)v2－h图像，求g的大小

验证动量守恒定律

1.开始前调节导轨水平

2.用天平测出两滑块的质量

3.用光电门测量滑块碰前和碰后的速度

1.滑块速度的测量：v＝eq\f(Δx,Δt)

2.验证的表达式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′

例1(2023·黑龙江统考一模)某同学利用图1甲实验装置探究滑块加速度与板块间动摩擦因数的关系。实验过程中选取上表面粗糙程度不同的长木板，通过纸带测出滑块加速度a及对应动摩擦因数μ数值，作出a－μ图像如图乙所示，作图时忘记标明纵、横截距数据，重力加速度g取10m/s2。

图1

(1)为尽可能准确地完成实验，下列说法正确的是________。

A.长木板需要调整为水平

B.实验前需要补偿阻力

C.实验过程不需要保持小桶及沙子质量m不变

D.实验过程需要保持小桶及沙子质量m远小于滑块质量M

E.连接滑块的细线需要与长木板平行

(2)已知滑块质量为M＝2kg，当换用动摩擦因数μ＝0.1的长木板时，实验得到的纸带如图2所示，已知交流电频率f＝50Hz，相邻记数点间还有四个点未画出，则滑块加速度大小a＝________m/s2(保留2位有效数字)。

图2

(3)结合以上信息，则小桶及沙子质量m＝________kg；图乙中横截距b＝________。

答案(1)AE(2)2.0(3)0.750.375

解析(1)长木板不水平会出现重力分力，需要调整长木板水平，故A正确；探究动摩擦因数与加速度关系，不需要补偿阻力，故B错误；实验过程需要保证滑块质量M、小桶及沙子质量m保持不变，但不需要保持小桶及沙子质量m远小于滑块质量M，故C、D错误；为防止出现分力，连接滑块的细线需要与长木板平行，故E正确。

(2)根据逐差法Δx＝aT2有(9.19＋7.20－3.20－5.19)×10－2＝a(2×0.1)2，解得a＝2.0m/s2。

(3)根据题意，已知M＝2kg，对系统应用牛顿第二定律，有

mg－μMg＝(m＋M)a

当μ＝0.1时，有a＝2.0m/s2

则m＝0.75kg

当a＝0时，有μ＝eq\f(m,M)＝eq\f(3,8)

则b＝eq\f(3,8)＝0.375。

例2(2023·上海静安统考一模)某实验小组为测量小球从某一高度释放，与某种橡胶材料碰撞导致的机械能损失，设计了如图3所示的装置，让小球从某一高度由静止释放，与水平放置的橡胶材料碰撞后竖直反弹。调节光电门位置，使小球从光电门正上方释放后，在下落和反弹过程中均可通过光电门。

图3

(1)实验时，操作顺序应为________(选填“A”或“B”，其中A为“先点击记录数据，后释放小球”，B为“先释放小球，后点击记录数据”)，记录小球第一次和第二次通过光电门的遮光时间t1和t2。

(2)小球与橡胶材料碰撞损失的机械能转化为________能。已知小球的质量为m、直径为d，可得小球与橡胶材料碰撞导致的机械能损失ΔE＝________________(用字母m、d、t1和t2表示)。

(3)为了减小实验误差，可采取的办法是_______________________________

__________________________________________________________________。

答案