高中物理知识点

知识点总结

      会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度;学习利用物理图像探究功与物体速度变化的关系;通过用纸带与打点计时器来探究功与物体速度相关量变化的关系,体验知识的探究过程和物理学的研究方法。

实验器材:

①钉有2个长直铁钉的长木板(附木块),②小车(300g)③相同橡皮筋6根(附:细线若干),④火花式打点计时器(附:220V交流电源、备用墨粉纸盘、平直纸带若干)

探究思路:

本探究实验是按照如下的思路进行的:

①改变功的大小 

采用教材所示实验装置,用1条、2条、3条……同样的橡皮筋将小车拉到同一位置释放,橡皮筋拉力对小车所做的功依次为W、2W、3W…

②确定速度的大小 

小车获得的速度v可以由纸带和打点计时器测出,也可以用其他方法测出。

③寻找功与速度变化的关系 

以橡皮筋拉力所做的功W为纵坐标,小车获得的速度v为横坐标,作出W—v曲线(即功—速度曲线)。分析这条曲线,得出橡皮筋拉力对小车所做的功与小车获得的速度的定量关系。

实验步骤:

A.先将木板置于水平桌面,然后在钉有铁钉的长木板上,放好实验小车。

B.把打点计时器固定在木板的一端,将纸带穿过打点计时器的限位孔,纸带一端夹紧在小车的后端,打点计时器接电源。

C.使木板略微倾斜,调节木板的倾角,直到纸带上的点距相等,此时恰好平衡了摩擦力。

D.过两钉中垂线上的适当位置作两钉的平行线,交中垂线于A点,作为小车每次运动的起始点。

疑难解析:

本节课的应用主要涉及对功与速度变化关系探究过程和研究方法的理解与掌握。

例1: 你认为本实验的探究思路有何巧妙之处?

橡皮筋属于变力做功,不易测量,所以通过改变橡皮筋条数确定对小车做功W、2W、3W、……,就可以寻找出与速度的关系,不需要具体数值。

例2:本实验为什么要平衡摩擦力?

平衡摩擦力以后,小车所受橡皮筋拉力就是小车所受合外力。

例3: 试分析本探究实验中误差的主要来源。

1.误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一,使橡皮筋的拉力做功W与橡皮筋的条数不成正比.

2.没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大也会造成误差.

3.利用打上点的纸带计算小车的速度时,测量不准带来误差.


常见考法

      这部分知识难度中等, 在各种考试中以探究实验题的形式出现,可以考查器材的选择、误差分析、数据处理、方案的设计等,由于方案的不同,考查点不同,具体可能涉及打点计时器的使用、实验误差来源、根据纸带计算速度、瞬时速度的测定也可以通过光电计时器实现。


误区提醒

1.平衡摩擦力很关键,将平板安装有打点计时器的一端适当垫高,调整高度,直至重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡,判断依据是根据纸带上的点的间距确定小车是否匀速。

2.保证每次释放小车的位置相同,即橡皮筋被拉长的长度相同。

3.测小车速度时,要先找出匀速运动阶段的速度再进行测量。

【典型例题】在“探究做功与速度变化关系”的实验中: (1)有两位同学均采用如下左图所示的装置,分别按图a和图b的方式用橡皮筋连接小车:图a中橡皮筋从车顶的钉子上跨过,图b中橡皮筋从车前的环里穿过.

你认为橡皮筋与小车之间的连接合理的是图        (填“a”或“b”). (2)将长木板适当倾斜以平衡小车运动中受到的阻力,然后进行实验.下列说法中正确的是(    ). A.通过增加橡皮筋的条数,可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加 B.重复实验时,用到橡皮筋的条数不同,但每次应使橡皮筋拉伸的长度相同 C.计算小车的速度时,应选用纸带上打点最密集的部分 D.计算小车的速度时,应选用纸带上打点最稀疏的部分.

解析:(1)为了方便增加橡皮筯,橡皮筋从车顶的钉子上跨过,不从车前的环里穿过,故a图连接更合理.故答案为:a. (2)A.实验时,每次保持橡皮筋的形变量一定,当有n根相同橡皮筋并系在小车上时,n根相同橡皮筋对小车做的功就等于系一根橡皮筋时对小车做的功的n倍,故通过增加橡皮筋的条数,可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加,故A正确; B.橡皮筋拉动小车的弹力虽然是个变力,但这个弹力做的功,数值上就等于橡皮筋发生形变时所具的弹性势能,而这个弹性势能又与橡皮筋的形变量相对应;橡皮筋的形变量一定,这个弹力做的功就是一定的,因此重复实验时,用到橡皮筋的条数不同,但每次应使橡皮筋拉伸的长度相同,故B正确; C、D.小车在橡皮筋作用下做变速运动,当所打点间距最大且相等时,速度最大,即弹力做功全部转化为动能,故C错误,D正确. 答案:ABD.