必修一物理所有实验

必修一实验专题试验一：用打点计时器测速度一、实验目的1．了解打点计时器的结构、原理及使用方法．2．会用纸带求速度及根据v－t图象处理数据．二、实验原理1．打点计时器的原理及使用三．实验器材打点计时器(电磁打点计时器或电火花计时器)、纸带、刻度尺、交流电源、导线等．四、实验步骤1．把电磁打点计时器固定在桌子上，纸带穿过限位孔，把复写纸套在定位轴上，并且压在纸带上面．电火花计时器电磁打点计时器结构图示2．把电磁打点计时器的两个接线柱接到6V的低压交流电源上．3．接通电源开关，用手水平拉动纸带，使它在水平方向上运动，纸带上就打下一系列点．4．取下纸带，从能看得清的某个点开始，往后数出若干个点，如果共有n个点，那么n个点的间隔数为n－1个，则纸带的运动时间Δt＝(n－1)×0.02s.5．用刻度尺测量出从开始计数的点到第n个点间的距离Δx.6．利用公式v＝ΔxΔt计算出纸带在这段时间内的平均速度．7．把纸带上能看得清的某个点作为起始点O，以后的点分别标上A、B、C、D…作为“计数点”，如图所示，依次测出O到A、A到B、B到C…之间的距离x1、x2、x3….实验注意事项：1．实验前，应将打点计时器固定好，以免拉动纸带时晃动，并要先轻轻试拉纸带，应无明显的阻滞现象．2．使用计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再拉动纸带．3．手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集4．使用电火花计时器时，应注意把纸带正确穿好，墨粉纸盘位于纸带上方；使用电磁打点计时器时，应让纸带穿过限位孔，压在复写纸下面．5．使用电磁打点计时器时，如打出的点较轻或是短线，应调整振针距复写纸的高度．6．打点计时器不能连续工作太长时间，打点之后应立即关闭电源．7．对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是一次测量完毕(可先统一测量出各个测量点到起始测量点O之间的距离)．读数时应估读到毫米的下一位．二、误差分析1．利用平均速度来代替计数点的瞬时速度自身带来系统误差．为减小误差，应取以计数点为中心的较小位移△x来求平均速度．2．分段测量计数点间的位移x带来误差．减小此误差的方法是一次测量完成，即一次测出各计数点到起始计数点O的距离，再分别计算出各计数点间的距离．3．作v－t图象不用坐标纸、尺子，坐标单位选定的不合理，作图粗糙等都会带来误差．三、数据处理1．打点计时器打点的周期为T，则A、B、C、D…各点的瞬时速度分别为：vA＝x1＋x22T、vB＝x2＋x32T、vC＝x3＋x42T、vD＝x4＋x52T….2.v－t图象用横轴表示时间t，纵轴表示速度v，建立直角坐标系．根据测量的数据在坐标系中描点，然后用平滑的曲线把这些点连接起来，即得到如图所示的v－t图象．利用打点计时器测量加速度数据处理方法：在研究匀变速直线运动中，如图是打点计时器打下的纸带。选点迹清楚的一条，舍掉开始比较密集的点迹，从便于测量的地方取一个开始点O，然后每5个点取一个计数点A、B、C、D…。测出相邻计数点间的距离s1、s2、s3…利用打下的纸带可以：⑴求任一计数点对应的即时速度v：如Tssvc232(其中T=5×0.02s=0.1s）求出B、C、D。。。。。。各点的瞬时速度，然后描绘tv图像，通过图像可以求加速度。⑵利用“逐差法”求a：23216549Tssssssa课时作业(一)一、选择题1．以下是练习使用电磁打点计时器的部分实验步骤，其中有错误的操作是()A．把打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过限位孔，把复写纸片套在定位轴上，并压在纸带下面B．用打点计时器的两个接线柱分别接上导线，与6V以下低压交流电源相连C．用手水平拉动纸带，然后打开电源开关D．取下纸带，用刻度尺测量最后一个点与计时起点的距离x0，用公式v＝x0t计算纸带运动的平均速度2．利用打点计时器打下的纸带()A．能准确测出某点的瞬时速度B．能粗略测出某点的瞬时速度C．能准确测出某段时间内的平均速度D．可用任意两点间的平均速度代表某点的瞬时速度3．根据打点计时器打出的纸带，我们不用测量或计算就能直接得到的物理量是()A．时间间隔B．位移C．路程D．速度4．甲和乙两个物体在同一条直线上运动，它们的速度—时间图象分别如图中的a，b直线，在t1时刻()A．它们的运动方向相同B．它们的运动方向相反C．甲的速度比乙的速度大D．乙的速度比甲的速度大5．一位同学在使用打点计时器时，纸带上的点不是圆点而是一些短线，这可能的原因是()A．接到了直流电源上B．电源电压不稳定C．电源频率不稳定D．打点针压得过紧二、非选择题6．如图所示是某同学在做“用打点计时器测速度”实验中获得的一条纸带．(1)已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为________．(2)A、B、C、D是纸带上的四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出，从图中读出A、B两点的间距s＝________；C点对应的速度是________(计算结果保留三位有效数字)．7．如图所示纸带是某同学练习使用打点计时器得到的，纸带的右端后通过打点计时器，从点迹的分布情况可以断定纸带的运动情况是______，若所用电源频率为50Hz，A、B间距离为265mm.从打下A点到打下B点，共13个点迹，历时______s，位移为______m，这段时间内纸带运动的平均速度为______m/s.8．在研究物体由静止开始做直线运动的某次实验中，纸带的记录如图所示，图中前几个点模糊，因此从A点开始每5个点取一个计数点，试根据纸带求解以下问题：(1)相邻计数点间的时间间隔是多少？(2)BD段对应的平均速度是多大？(3)打C点时瞬时速度是多大？9．用气垫导轨和数字计时器更能精确地测量物体的瞬时速度．如图所示，滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为Δt1＝0.29s，通过第二个光电门的时间Δt2＝0.11s，已知遮光板的宽度为3.0cm，分别求滑块通过第一个光电门和第二个光电门的速度大小．10.打点计时器电源频率为50Hz，打下的纸带如图，在纸带上按时间顺序取0、1、2、3、4、5、6共七个计数点，相邻的两点间均有四个点未画出，相邻计数点间的距离分别是S1=1.12cm、S2=1.62cm、S3=2.14cm、S4=2.65cm、S5=3.13cm、S6=3.60cm，打下计数点“5”时小车的瞬时速度V5=________m/s，小车的加速度a=________m/。（保留2位有效数字）11.在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点。其相邻点间的距离如图所示，每两个相邻的计数点之间还有4个打印点未画出。记AB=x1，BC=x2，CD=x3，DE=x4，EF=x5，FG=x6。求小车的加速度以及打下F点时小车的速度。12.某次研究匀变速直线运动的实验中，用打点计时器打出小车带动的纸带如图，电源频率为50Hz．在纸带上按时间顺序取0、1、2、3、4、5、6共七个计数点，每相邻的两点间均有四个点未画出，相邻计数点间的距离分别是S1=1.12cm、S2=1.62cm、S3=2.14cm、S4=2.65cm、S5=3.13cm、S6=3.60cm，计数点间的时间间隔用T表示，则计算小车加速度的公式是a=_____________________，代入数据得a=__________，打下计数点5时小车的瞬时速度V5=________m/s。实验二：探究小车速度随时间变化的规律一.实验目的1.进一步练习打点计时器的使用、纸带的数据处理和瞬时速度的测量方法；2.用打点计时器研究小车在重物牵引下的运动，探究小车速度随时间的变化规律；3.能用v-t图象探究小车速度随时间的变化规律。二.实验原理利用打出的纸带，计算出多个点的瞬时速度，分析速度和时间的关系。1.计算打各计数点时小车的速度，应在计数点附近取一个很短的时间t，用t内的平均速度作为打该计数点小车的瞬时速度。2.用描点法作出小车的v-t图象，图象的斜率表示加速度。若v-t图象是一条倾斜的直线，说明小车的速度是均匀变化的。三.实验仪器电源、导线、打点计时器、小车、4个25g的钩码、一端带有滑轮的长木板、带小钩的细线、纸带、刻度尺、坐标纸等。四.实验步骤1.将打点计时器用配套的螺旋夹固定在长木板的一边,连接好电路。(如无螺旋夹时可在长木板上敲几个长钉紧靠打点计时器的前后借以固定；有的用大弹簧夹子把打点计时器紧夹在长木板边缘也可，但要注意不能影响打点计时器工作。)2.将挂有重物的细绳跨过滑轮与小车相连接。(调节滑轮的高度使细线与木板平行,小车能在木板上平稳滑行,操作时必须注意使细绳的拉力通过小车的重心,以免小车前进时小车转动或摇晃,可在系好细绳后试拉一下小车,观察车身是否作直线运动。)3.将穿过打点计时器的纸带与小车厢连接。(操作时要将纸带紧紧地夹在小车上,以免小车运动时纸带松开,可用弹簧夹子夹住,但不要使纸带破损,以免小车启动时把纸带拉断。)4.使小车停靠在打点计时器处，先接通电源，后释放小车，让小车在水平长木板上运动，打点计时器同时开始工作，在纸带上打出一系列的点。（操作时应试打几次，不要使点迹过分密集或过分疏散，若觉得太密集时可增加绕过滑轮线绳下所系的重物，反之则减小。）5.打出纸带后，关闭电源，取下纸带，改变钩码的质量，重复上述步骤，多打出几条纸带（3-5条）。6.实验操作完毕，整理器材，进行数据处理。五.数据处理1.纸带的选取：选择点迹较清晰的，舍掉开头一些过于密集的点，找到适当的点为计时起点。2.瞬时速度的计算用公式020112122xxxvTT131223222xxxvTT233424322xxxvTT(1)(1)(1)(1)22nnnnnnnxxxvTT120345实验三：探究求合力的方法1．实验目的：探究求合力的方法.2．实验原理：一个力F′的作用效果与两个共点力F1和F2的共同作用效果都是把橡皮条拉伸到某点，所以F′为F1和F2的合力．作出F′的图示，再根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F的图示，比较F′与F是否大小相等，方向相同.3．实验器材：方木板、白纸、弹簧秤(两只)、橡皮条、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉(几个).4．实验步骤(1)用图钉把白纸钉在方木板上.(2)把方木板平放在桌面上，用图钉把橡皮条的一端固定在A点(如图2-4-1所示)橡皮条的另一端拴上两个绳套.(3)用两只弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长到某一位置O．用铅笔描下O点的位置和两条细绳套的方向，并记录弹簧秤的读数．注意在使用弹簧秤的时候，要使它的弹簧与木板平面平行.(4)用铅笔和刻度尺从力的作用点(位置O)沿着两条绳套的方向画直线，按选定的标度作这两只弹簧秤的拉力F1和F2图示，以F1和F2为邻边利用刻度尺和三角板作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，即为合力F的图示.(5)只用一个弹簧秤，通过细绳把橡皮条的结点拉到同样位置O.读出弹簧秤的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F′的图示.(6)比较力F′与用平行四边形定则求得的合力F的大小和方向，看它们是否相等.(7)改变两个分力的大小和夹角，再做两次实验.5．注意事项(1)使用弹簧秤前，要先观察指针是否指在零刻度处，若指针不在零刻度处，要设法调整指针，使之指在零刻度处．再将两个弹簧秤的挂钩钩在一起，向相反方向拉，如果两个示数相同方可使用.(2)实验中的两只细绳套不要太短.(3)在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同.(4)在使用弹簧秤拉力时，拉力应沿弹簧秤的轴线方向．弹簧秤中弹簧轴线、橡皮条、细绳套应该位于与纸面平行的同一平面内．要防止弹簧秤卡壳，防止弹簧秤或橡皮条与纸面有摩擦(5)在同一实验中，画力的图示选定的标度要相同．并且要恰当选定标度，使力的图示稍大一些．图2-4-1【例１】在做《探究求合力的方法》实验时，橡皮筋的一端固定在木板上，用两个弹簧秤把橡皮筋的另一端拉到某一确定的O点，以下操作中错误的