期中物理实验复习

-1-期中高一物理实验复习绪论-------课本实验试题常见的形式1．关于实验器材：选出所需的器材，选出多余的器材，补充所缺的器材2．关于实验步骤：步骤正确的排序，选出多余的步骤，修补缺漏的步骤3．关于数据处理：公式法，图像法。4．关于注意事项：从实验原理、实验装置、实验操作、数据处理等方面考虑。5．关于误差分析：从偶然误差和系统误差两个方面去分析6．关于实验拓展：实验目的不变，改变实验器材（条件）；实验器材（条件）不变，改变实验目的一．用DIS测定位移和速度（一）实验目的1．熟悉DIS的使用方法。2．用DIS测定位移，并研究变速直线运动物体的s-t图3．测量变速直线运动物体的平均速度和瞬时速度（二）实验器材DIS（位移传感器、数据采集器、计算机等）、轨道、小车、挡光片（三）实验原理：DIS实验系统的优点：主要体现在数据的记录与处理上，它可以连续测量、记录动态的变化过程，并利用计算机（器）即时进行各种处理，如把s-t图转化成v-t图等1．DIS的基本组成。（1）传感器：是利用机械应变，温度（热量）感应，声、光的电转换等原理，将各种物理量转化为相应的电信号。（2）数据采集器：是将传感器输来的电信号处理成计算机能识别的数字信号。（3）计算机：将数据采集器输来的信号，在DIS专用软件的支持下，快速处理后显示在屏幕上。2位移传感器的测距原理。位移传感器的发射器同时发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲，由于红外线的速度极大（等于光速c=3×108m/s），因此位移传感器的接收器几乎立即收到红外线脉冲信号，并开始计时，超声波的速度相对较小（在空气中约v=340m/s）。当接收器接收到超声波信号时立即停止计时，这样就得到一个时间差Δt，并依据s=vΔt，就计算出发射器与接收器间的距离。3．光电门传感器的工作原理光电门上有对应的两个孔，一孔发射红外线，另一孔接收红外线，当两孔间有挡光物，光被挡住时，传感器就会计时，挡光结束，计时也结束，因此光电门会测出挡光时间Δt，再根据通过两孔的挡光板宽度Δs，由Δs/Δt计算出平均速度，当Δs和Δt都足够小时，对应的是瞬时速度（四）实验步骤1．用DIS测定位移（1）将位移传感器的发射器固定在小车上，接收器固定在轨道右端（轨道稍倾斜，使小车能做匀速直线运动），将数据采集器相连。（2）开启计算机和数据采集器电源，运行DIS应用软件，选择“教材专用”点击实验条目中的“测量运动物体的位移和速度”，出现相应的界面。（3）点击“开始记录”，放开小车使其运动，计算机界面的表格内，将出现小车的位移随时间变化的取样点数据，同时在s-t图中将出现对应的数据点，从点的走向可大致看出小车位移随时间的变化的规律。（4）点击“数据点连线”，得出位移随时间变化的曲线。（5）改变轨道的倾角，重复实验，观察不同形状的图线与小车运动状态的关系。小车做变速直线运动时，对应的图线是怎样的？2．用DIS测变速直线运动的平均速度（1）实验装置同（二），按照前述学生实验的步骤，使载有位移传感器发射器的小车做变速直线运动，获得的s-t图界面。（2）点击“选择区域”，取A、D两点，图中直角三角形水平边为两点的时间间隔△t，竖直边为两点位移的变化量△s，其斜边的斜率st即为平均速度值，实验下方速度窗口中将显示该速度的值。（3）将类似于上述实验界面图中“AD”“AC”“AB”选定为研究区域，观察实验界面下方速度窗口中显示的数据，并将数值填入表格内。-2-3．用DIS测变速直线运动的瞬时速度（1）将光电门传感器固定在轨道侧面，垫高轨道的一端，使固定有挡光片的小车能够顺利通过并能挡光。（2）开启电源，运行DIS应用软件，点击实验条目中的“用DIS测定瞬时速度”，出现相应软件界面。（3）点击“开始记录”，依次将与软件中△s对应的挡光片固定在小车上，让小车从轨道的同一位置由静止开始下滑，分别记录下四次挡光的时间，DIS实时计算出小车通过光电门时的平均速度。（4）将上述实验数据填入表格中：[注意事项]（1）位移传感器的接受器和发射器要正对，发射器固定在小车上，接收器固定在轨道的右端。发射器的电源开关要打开。（2）挡光片上边沿应和小车运动轨道平行。（3）注意点击“开始记录”和释放小车的先后顺序对实验的影响。二．用DIS测定加速度[实验目的]测定沿轨道下滑小车的加速度。[实验原理]利用位移传感器测出运动物体的位移随时间的变化关系，进行数据处理得到s-t图的斜率v随时间的变化关系，即得到v-t图，根据vta得到运动物体的加速度。[实验器材]小车、轨道、量角器、位移传感器、数据采集器、计算机。[实验步骤]（1）将位移传感器与数据采集器相连。并将轨道垫高。（2）开启电源，运行DIS应用软件，点击实验条目中的“用DIS测定加速度”，出现相应的实验界面。（3）点击“开始记录”并释放小车，得到v-t图像。（4）观察得到小车在轨道上运动的v-t图线，思考分析速度随时间的变化规律。（5）点击“选择区域”，移动光标，在图像上取相距较远的两点A（t1，v1）与B（t2，v2），求出它们所在直线上的斜率，即可求出加速度，即2121vvvttta，并记录a1=______m/s2。（6）不改变轨道的倾角，重复实验，多次（5次）测量加速度a值，并做好相应的记录。a2=______m/s2，a3=______m/s2，a4=______m/s2，a5=______m/s2。选做：（7）改变轨道的倾角，测量加速度值，并做好相应的记录。重复实验5次。[实验结论]当斜面倾角为___________时，小车下滑的加速度平均值为2_____/ams。（选做）当斜面的倾角越大，下车下滑的加速度越__________。[注意事项]（1）小车的轮子应在轨道的卡槽内，位移传感器的接收器和发射器要正对。（2）注意连接时，各接口不要松动，并打开数据采集器的电源。（3）实验过程中和多次测量同一倾斜角时，斜面角度不要改变。(4)选取区域时，应选图线的直线部分，且选取相隔间距较远的两点为宜，求得的斜率即加速度的值．(5)由于存在一定的误差，因此要多次测量求平均，才能得到所需测定的加速度值。【练习】1．光电门传感器为门式结构，如图所示.A管发射红外线，B管接收红外线．A、B之间无挡光物体时，电路断开；有物体经过A、B之间时B管挡被光，电路接通．计算机根据挡光物体的和，自动算出物体的．答案：宽度和挡光时间，运动速度2．关于位移传感器，下列说法正确的是（AB）A．位移传感器的发射器既发射超声波，也发射红外线B．在用位移传感器做实验时，位移传感器的发射器发射窗口应对准接收器的信号接收窗口。C．超声波是由接收器发射的，红外线是由发射器发射的D．连接到数据采集器上的是发射器部分-3-甲AP3．位移传感器的发射器发射和两种脉冲，接收器测出前后接收到这两种脉冲的不同的，计算机就根据两者的和计算出发射器和接收器间的距离。答案：红外线超声波时刻时刻间隔超声波的速度4、用DIS研究物体的图像，得到如图所示的S-t图像，从图中可知小车运动的方向是________（选填“靠近”或“远离”）位移传感器的接受器，物体运动的速度大小在________（填变大、变小或不变）。答案：靠近、变大5．如图甲所示是运用DIS实验的位移传感器测定小车运动规律的实验装置图。。图甲图乙图乙是通过传感器、数据采集器，再经过计算机所绘制的小车运动的速度—时间图像。由该图像可以求出小车加速度的大小为a=________m/s2；小车的运动方向是________（选填“向左”或“向右”）运动。答案：1.2向右6．如图所示为测量重力加速度的实验装置。装置包括：固定在水平底板上带有刻度的直杆；三个可通过螺丝固定在直杆上的支架A、B、C（这些支架上可以固定相应的器材）；小钢珠一个；小型电磁铁一个（用于吸住或释放小钢珠）；光电门两个（用于测量小钢珠通过两个光电门之间距离所需的时间，一个光电门触发后开始计时，另一个光电门触发后停止计时）。由直杆上的刻度读出C与B两个光电门的间距h，利用电磁铁将钢珠吸住，并使其由静止释放，记录钢珠通过两个光电门的时间间隔t，计算出两个光电门之间运动的平均速度为v－，保持A、B间距离不变，调节C的高度并重复上述步，骤测得多组数据hi、ti和iv。（1）用图像法求重力加速度g时，取t为横坐标，为纵坐标（2）若图像的斜率为k，则重力加速度g为。答案：钢珠在两个光电门之间运动的平均速度v－g＝2k7.某同学在学习了DIS实验后，设计了一个测物体瞬时速度的实验，其装置如图甲所示。在小车上固定挡光片（宽度为Δs），在倾斜导轨的A处放置光电门。让小车从P点静止下滑，再利用光电门记录下挡光片经过A点所经历的时间Δt。接下来，改用不同宽度的挡光片重复上述实验，最后运用公式svt计算出不同宽度的挡光片从A点开始在各自Δs区域内的Av，并作出vt图像。（1）当光电门传感器A、B之间无挡光物体时，电路；当A、B之间有物体挡光时，电路。（填“断开”或“接通”）（2）（多选）该同学测出4组数据，其中第3组数据发生了明显的偏差，如图乙所示。造成偏差的可能原因是（）v/m·s-1t/s01.20.61.82.40.40.81.21.62.0左右12电磁铁AB光电门C-4-A.小车从图甲中P点上方静止下滑B.小车从图甲中P点下方静止下滑C.小车从图甲中P点静止下滑D.小车从图丙中P点静止下滑（3）另一位同学测出如下图所示的6组数据，根据vt图线，可知小车的加速度大小约为m/s2，挡光片经过A点时的瞬间速度大小约为m/s。（3）另一位同学测出如下图所示的6组数据，根据vt图线，可知小车的加速度大小约为m/s2，挡光片经过A点时的瞬间速度大小约为m/s。答案：（1）断开，接通（2）AD（3）0.6—0.8，0.54—0.568．某研究性学习小组用图示装置来测定当地重力加速度，主要操作如下：①由静止释放小铁球，用光电计时器记录小铁球在两个光电门间的运动时间t，②用刻度尺测量出两个光电门之间的高度h，并计算出小铁球通过两光电门间的平均速度v；③保持光电门1的位置不变，改变光电门2的位置，重复①的操作．测出多组（h，t），计算出对应的平均速度v；④画出v-t图像。请根据实验，回答如下问题：（1）设小铁球到达光电门1时的速度为v0，当地的重力加速度为g．则小铁球通过两光电门间平均速度v的表达式为．（用v0、g和t表示）（2）实验测得的数据如下表：请在坐标纸上画出v-t图像．实验次数123456h（cm）10.0020.0030.0040.0050.0060.00t(s)0.0690.1190.1590.1950.2260.255v(m/s)1.451.681.892.052.212.35（3）根据v-t图像，可以求得当地重力加速度g=m/s2，试管夹到光电门1的距离约为cm．v－/ms-10.560.550.540.060.070.080.090.100.11t/s丙乙PAt(s)v(m/s)1.001.201.401.601.802.002.202.4000.050.100.150.200.250.30-5-答案：（1）v=012vgt（2）（3）9.6（9.3-9.9）（2分）6.3（5.8-6.7）（2分）9．位移传感器由发射器和接收器组成，发射器内装有红外线和超声波发射器，接收器内装有红外线和超声波接收器．（1）如图1，固定在被测运动物体上的发射器向接收器同时发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲，接收器收到红外线脉冲时开始计时t1，收到超声波脉冲时停止计时t2．已知超声波在空气中的传播速度为v（红外线传播时间极短，可忽略），发射器和接收器之间的距离s=v（t2﹣t1）．（2）某小组设计了使用位移传感器的图2示实验装置测量木块下滑的加速度，让木块从倾斜木板上一点A静止释放，计算机描绘了滑块相对传感器的位移随时间变化规律如图3所示．根据图线计算t0时刻速度v=，木块加速度a=（用图中给出的s0、s1、s2、t0表示）．【解析】：解：