力学 光学实验.doc

力学、光学实验 09-广东-利用拉力传感器和速度传感器探究“动能原理” 09-全国Ⅰ-探究物体在斜面上的运动时摩擦力与斜面倾角的关系 光电门的原理：光电门有一个缝隙，当物体过缝隙时，物体有一个挡光的动作，传感器就可以记录下时间。 该实验归为斜面小车实验，重力的分力充当拉力。 09-江苏-探究加速度与物体质量、物体受力的关系 09-上海-用DIS（位移传感器、数据采集器、计算机）研究加速度和力的关系 09-安徽-探究力对原来静止的物体的功与物体获得的速度的关系 各题均有图象处理数据而且有的涉及新图象，小车实验有较多的知识和方法含量，命题多用它。 2008年高考力学题目示意： ①08全国1： 验证机械能守恒－用滑轮 （旧）　　（新） ②08宁夏： 验证动量守恒－用两单摆相碰撞 （旧）　　（新） ③08江苏： 验证机械能守恒－用斜槽导轨接平抛运动 （旧）　　（新） ④08宁夏： 平面小车－测两物体间的摩擦系数 （旧）　　（新） ⑤广东： 平面小车－研究动能定理 （旧）　　（新） ⑥重庆： 平面小车（改动）－研究匀变速运动 （“旧”）　　（新） 总结：力学实验的三个模型：小车模型、轨道模型、单摆模型。 例1：如图为“用DIS（位移传感器、数据采集器、计算机）研究加速度和力的关系”的实验装置。 （1）在该实验中必须采用控制变量法，应保持__小车质量M__不变，用钩码所受的重力作为__小车所受外力，用DIS测小车的加速度。 （2）改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线（如图所示）。 ①分析此图线的OA段可得出的实验结论是_加速度与外力成正比_。 ②（单选题）此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是（ ） A小车与轨道之间存在摩擦 B导轨保持了水平状态 C所挂钩码的总质量太大 D所用小车的质量太大 正确选项 C 例2：某同学为了探究物体在斜面上的运动时摩擦力与斜面倾角的关系，设计实验装置如图。长直平板一端放在水平桌面上，另一端架在一物块上。在平板上标出A、B两点，B点处放置一光电门，用光电计时器记录滑块通过光电门时挡光的时间。实验步骤如下： ①用游标卡尺测量滑块的挡光长度d，用天平测量滑块的质量m； ②用直尺测量AB之间的距离s，A点到水平桌面的垂直距离h1，B点到水平桌面的垂直距h2 “摩擦力与斜面倾角的关系” ③将滑块从A点静止释放，由光电计时器读出滑块的挡光时间t1 ④重复步骤③数次，并求挡光时间的平均值； ⑤利用所测数据求出摩擦力f和斜面倾角的余弦值cosα； ⑥多次改变斜面的倾角，重复实验步骤②③④⑤，做出f-cosα关系曲线。 用测量的物理量完成下列各式（重力加速度为g） 斜面倾角的余弦cosα= ； 滑块通过光电门时的速度v ＝ ； 滑块运动时的加速度a＝ ； 例3（“旧实验”-“改进”） 实验装置如图1，一木块放在水平长木板上，左侧拴有细软线，跨过固定在木板边缘的滑轮与重物相连，木块右侧与打点计时器的纸带相连。在重物的牵引下，木块在水平木板上向左运动，重物落地后，打点计时器在纸带是打出的一些点如图2， 试根据给出的数据，求木块与木板间的摩擦因数μ。要求写出主要的运算过程。结果保留2位有效数字。（打点计时器流电频率为50Hz，不计纸带与木块间的拉力，取重力加速度10m/s2） 重物落地后——使求摩擦力变简单了！ 注：上式中求出的a值为负，表示的是摩擦力的方向与运动方向相反。我们在求动摩擦因数μ时，因为μ是没有方向的，所以可以将a只取绝对值。 例4:物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数。实验装置如图，表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮；木板上有一滑块，其一端与电磁打点计时器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接。打点计时器交流电源频率50 Hz。开始时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列小点。 (1)下图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），计数点间的距离如图所示。根据图中数据计算的加速度a= (保留三位有效数字)。 (2)回答下列两个问题： ①为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有 。（填入所选物理量前的字母） A.木板的长度l B.木板的质量m1 C.滑块的质量m2 D.托盘和砝码总质量m3 E.滑块运动的时间t 解析： 答案：CD ②测量①中所选定的物理量时需要的实验器材是 天平 。 （3）滑块与木板间的动摩擦