2019-2020年高中物理实验复习(二)验证型实验人教版

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1、2019-2020年高中物理实验复习(二)验证型实验人教版一.本周教学内容：高中物理实验复习（二）验证型实验二.教学指向：验证型实验主要是学生分组实验。如验证牛顿第二定律、验证碰撞中的动量守恒、验证机械能守恒定律等。可见，这部分实验均与物理定律相关。这些定律在得出时，一般都有相关的演示实验，从感性上给学生留下一定的印象，分组实验的目的主要是让学生通过自己动手，感知定律的正确性，为应用这些定律解决物理问题打下一定的基础。近几年高考中，验证性实验几乎每年必有，如1996年的“验证机械能守恒定律”，1997年的“验证玻意耳定律”，1998年的“验证牛顿第二定律”等。同

2、时，打点计时器做为该部分重要的基本仪器，也是命题的热点，在复习时，考生也要注意到“验证动量守恒定律”是高考中一直没有命题的实验，不可轻视。【典题解析】[例1]在“验证牛顿第二定律”的实验中，为了研究质量不变时，加速度和作用力的关系，采用图2—1装置，有位同学连续做了五次实验，在做第一次实验时，砂与砂桶总质量为，小车质量M=20，以后每次在砂桶里增加质量为的砂，，这五次实验中，若用砂和砂桶的总重力表示作用力，则第次实验的数据误差最大，按这五组数据画出的a—F图象应是图2—2中图（提示：用极限法把推向极端来分析）。图2—1ABCD图2—2解答：实验要求在的条件下进行

3、。因为，即砂和砂桶的总重力作为系统匀加速运动的合外力，所以有，当时，，即可以把砂和砂桶的重力近似作为小车匀加速直线运动的合外力。依题意可知，在最初，实验满足前提条件，而在增加砂桶重量的同时，增大而不再满足条件，从可知，应变小，故越加砂子实验越不准。所以，第五次实验误差最大。从装置图上看出，该实验没有平衡掉小车所受到的摩擦力，综上应选C答案。说明：此实验的实验原理引自牛顿第二定律，有两个方面的内容：（1）保持研究对象的质量不变，改变砂的质量，即改变牵引力，用电磁打点计时器测出运动的加速度，用图象法验证加速度是否正比于作用力。（2）保持砂的质量不变，改变研究对象的质

4、量，用电磁打点计时器测出运动的加速度，用图象法验证加速度是否反比于质量。因此，在实验开始时，虽然满足了的条件，但在砂和砂桶质量一定时，减小车和车上砝码的质量。同时也会出现因M的减小而导致的M不再远远大于的条件，在图象中，同样出现例1（c）所示的情形。此实验中应注意的事项有以下几点：①在验证a与F成正比时，要使砂和小桶的总质量远远小于小车和砝码的总质量。因为系统的加速度，所以拉小车的力，只有当时，才有。②平衡摩擦力时不要挂小桶，应连着纸带，且接通电源，判断小车是否作匀速直线运动时可用直接观察法，也可用打点计时器打出的纸带判定（各点间间距相等）。③小车应靠近打点计时

5、器，且接通电源后才放手。④画和图象时应使所描的点均匀分布在直线两边。⑤在验证与成反比时，横坐标选用，而不是，原因是图线是曲线，不便直接观察与是否存在反比关系。[例2]“验证动量守恒”实验装置的示意图如图2—3所示，为了使实验得到较好的结果。（1）在调整实验装置时，应注意调整轨道末端，这是为了。（2）在做实验时，比较斜槽轨道上较低位置和较高位置，应选择释放碰撞小球，理由是。（3）如碰撞小球的半径为、质量为，被碰撞小球的半径为、质量为，实验记录下小球的落地点为M、P、N点，则本实验验证动量守恒的根据是看。图2—3图2—4解答：（1）切线沿水平方向，保证入射小球和被碰

6、小球在碰后都能做平抛运动。（2）较高位置，因为入射球在碰撞前可获得较大的速度，和被碰球之间相互作用时间可以缩短，增大了他们之间的相互作用力，球所受的阻力可忽略不计。（3）是否与相等。说明：验证动量守恒定律的实验原理如下：（1）质量分别为和的两小球发生正碰，若碰前运动，静止，根据运动守恒定律应有：。（2）若能测出、，及、和代入上式，就可验证碰撞中动量是否守恒。（3）、用天平测出，、、用小球碰撞前后运动的水平距离代替。（让各小球在同一高度作平抛运动，其水平速度等于水平位移和运动时间的比，而各小球运动时间相同，则他们的水平位移比等于他们的水平速度比）即动量守恒时有：在

7、实验中注意以下事项：（1）斜槽轨道末端必须水平。（2）调节小支柱高度使入射小球和被碰小球处于同一高度，调节小支柱与槽口间距离使其等于小球直径。（3）入射小球每次都从同一高度释放，（用斜槽轨道的实验均有此要求）。（4）白纸铺好后不能移动，（凡是用复写纸记录点迹的实验均有此要求）。（5）入射小球质量应大于被碰小球的质量。（6）用最小圆法求平均落点。（凡是为了减小误差而多次重复实验得多个点迹的实验均用此法求平均落点。）[例3]（’96全国高考题）在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，查得当地的重力加速度，测得所用的重物的质量为，实验

8、中得到一条点迹清晰的纸带