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实验也是一种能力,实验的考查也是能力的考查. 如果是这样,用突击的方式是不可能取得好的收获的,所以我们建议如下:
一、首先是对考纲中要求的基本仪器的使用,要给以足够的重视. 这是做物理实验的必要条件,不容半点马虎.
二、其次是对考纲中要求的实验,要逐个地、认真地、独立地做一遍,并与考题结合,体会实验中的细节,体会考题与课本内容的关系.
三、再就是从实验装置上认真地思考能不能完成其他物理量的测量,即“迁移”与“重组”. 现以力学实验为例加以说明.
在数个力学的实验中我们容易想到的装置是:平面小车、斜槽导轨、单摆.
对于平面小车,图1中的滑块(视为小车)是研究对象,质量为[M];吊盘及砝码整体质量为[m],能产生“动力”作用,使研究对象[M]动起来.
[图1] [打点计时器][滑块][砝码][托盘]
打点计时器是测量仪器,通过纸带可以测得时间,通过对纸带的计算还可以获得其他间接物理量. 总之打点计时器可以提供的物理量有:初速度、末速度、加速度、时间、位移,即直线运动的所有物理量.
由于是连接体,所以对[M],线的拉力[T]不是[m]所受的重力,要小于[mg]. 满足下列规律:
[mg-μMg=(M+m)aT-μMg=Ma]
本实验还需天平,天平能提供质量[m].
在这里提示我们考虑到的是:打点计时器、天平的组合!
一个可提供:[v1、v2、a、t、s],另一个可以提供:[m.]
如此可得:[ma→ma=F],即合外力的瞬时效果(改变物体m的加速度).
[mv→Δp=Ft],即合外力的时间效果(改变物体[m]的动量).
[mv2→ΔEk=Fs ],即合外力的空间效果(改变物体[m]的动能).
也就是说涉及到合外力三大作用效果的牛顿定律、动量定理、动能定理等,都可以用此装置进行实验,而不是只能用它验证牛顿第二定律!这样就拓展了对平面小车的认识.
四、考虑对实验的优化.
原装置的连接体,带来了实验上、计算上的麻烦,能不能改进?
1. 条件[m≪M]如果得到满足,则线的拉力[T=mg](证明略).
2. 应用纸带的另一段:当托盘落地后,线松驰,车仍向前运动,但只有向后的滑动摩擦力产生加速度,计算式为[μMg=Ma →μg=a].
3. 平面变斜面,车的“动力”由车的自身重力沿斜面的分量提供,可以不必用吊盘及砝码.
4. 应用新器材. 目前传感器有普遍的应用,在原来装置车的前端加装“测力传感器”就可以直接读出线的拉力,而不用通过连接体的计算完成.
5. 速度传感器、位移传感器、加速度传感器,还可以取代打点计时器,能直接读出数据,不必利用纸带进行速度、加速度的计算;不必用直尺对纸带量度位移的大小.
如果有了上述的优化考虑,就可以扩展认识,直接看到问题是复杂了还是简单化了. 比如当同学们看到题目中是斜面小车,就想到是简单化的平面小车,而不是新内容;当看到题目中有传感器的出现,不要认为是复杂了,而是想到可以减少许多相应的计算过程…….
以平面小车装置的分析为例,如图2.
可列出的式子:
[mg-μMg=(M+m)aT-μMg=Ma]
可得到的物理量:
[m a; →F合m v1 v2;→Ek1 Ek2→ΔEk→W合m v1 v2;→p1 p2→Δp→I合s;→Ts=WT μMgs=Wf t;→Tt=IT μMgt=If]
由此可以看出平面小车还能用来做许多方面的实验. 所以这是一个极其重要的装置. 合外力对物体的三大作用的效果所涉及到实验都能用平面小车完成. 我们不得不对这一实验再在步骤上进行研究,使它优化.
由于是连接体的情景,绳子的拉力不等于吊盘的总重力[mg],怎样简化这个实验?主要有:
(1)装置不变,利用相应的规律:
[f=Ma→μ Mg=Ma→μ g=a]
(2)装置简化,利用斜面小车,如图3.
(3)利用各种传感器简化,如图4.
可见有传感器的实验题,不是繁了难了而是更简单容易了.
实验题的难度多是中、低档次的,只是同学们平时没有针对分散的实验进行归纳,当做了较为认真的整理后,会感到实验题并不难.
物理任一部分内容的复习,都要注意基本知识、基本技能的迁移与重组!实验内容更是如此.
【练习】
1. 为了探究受到空气阻力时,物体运动速度随时间的变化规律,某同学采用了“加速度与物体质量、物体受力关系”的实验装置(如图5所示). 实验时,平衡小车与木板之间的摩擦力后,在小车上安装一薄板,以增大空气对小车运动的阻力.
[图5] [打点计时器][薄板][小车][砝码]
(1)往砝码盘中加入一小砝码,在释放小车 (填“之前”或“之后”)接通打点计时器的电源,在纸带上打出一系列的点.
(2)从纸带上选取若干计数点进行测量,得出各计数点的时间[t]与速度[v]的数据如下表. 请根据实验数据在图6的坐标纸上作出小车的[v-t]图像.
图6
(3)通过对实验结果的分析,该同学认为:随着运动速度的增加,小车所受的空气阻力将变大,你是否同意他的观点?请根据[v-t]图像简要阐述理由.
2. 如图7所示,两个质量各为[m1]和[m2]的小物块[A]和[B],分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端,已知[m1>m2],现要利用此装置验证机械能守恒定律.
(1)若选定物块[A]从静止开始下落的过程进行测量,则需要测量的物理量有
[图7]
①物块的质量[m1]、[m2];
②[A]下落的距离及下落这段距离所用的时间;
③[B]上升的距离及上升这段距离所用的时间;
④绳子的长度.
(2)为提高实验结果的准确程度,某小组同学对此实验提出的以下建议有作用的是( )
A. 绳的质量要轻
B. 在“轻质绳”的前提下,绳子越长越好
C. 尽量保证物块只沿竖直方向运动不要摇晃
D. 两个物块的质量之差要尽可能小
【参考答案】
1. (1)之前 (2)如图8所示 (3)同意
图8
2. (1)①② (2)AC
一、首先是对考纲中要求的基本仪器的使用,要给以足够的重视. 这是做物理实验的必要条件,不容半点马虎.
二、其次是对考纲中要求的实验,要逐个地、认真地、独立地做一遍,并与考题结合,体会实验中的细节,体会考题与课本内容的关系.
三、再就是从实验装置上认真地思考能不能完成其他物理量的测量,即“迁移”与“重组”. 现以力学实验为例加以说明.
在数个力学的实验中我们容易想到的装置是:平面小车、斜槽导轨、单摆.
对于平面小车,图1中的滑块(视为小车)是研究对象,质量为[M];吊盘及砝码整体质量为[m],能产生“动力”作用,使研究对象[M]动起来.
[图1] [打点计时器][滑块][砝码][托盘]
打点计时器是测量仪器,通过纸带可以测得时间,通过对纸带的计算还可以获得其他间接物理量. 总之打点计时器可以提供的物理量有:初速度、末速度、加速度、时间、位移,即直线运动的所有物理量.
由于是连接体,所以对[M],线的拉力[T]不是[m]所受的重力,要小于[mg]. 满足下列规律:
[mg-μMg=(M+m)aT-μMg=Ma]
本实验还需天平,天平能提供质量[m].
在这里提示我们考虑到的是:打点计时器、天平的组合!
一个可提供:[v1、v2、a、t、s],另一个可以提供:[m.]
如此可得:[ma→ma=F],即合外力的瞬时效果(改变物体m的加速度).
[mv→Δp=Ft],即合外力的时间效果(改变物体[m]的动量).
[mv2→ΔEk=Fs ],即合外力的空间效果(改变物体[m]的动能).
也就是说涉及到合外力三大作用效果的牛顿定律、动量定理、动能定理等,都可以用此装置进行实验,而不是只能用它验证牛顿第二定律!这样就拓展了对平面小车的认识.
四、考虑对实验的优化.
原装置的连接体,带来了实验上、计算上的麻烦,能不能改进?
1. 条件[m≪M]如果得到满足,则线的拉力[T=mg](证明略).
2. 应用纸带的另一段:当托盘落地后,线松驰,车仍向前运动,但只有向后的滑动摩擦力产生加速度,计算式为[μMg=Ma →μg=a].
3. 平面变斜面,车的“动力”由车的自身重力沿斜面的分量提供,可以不必用吊盘及砝码.
4. 应用新器材. 目前传感器有普遍的应用,在原来装置车的前端加装“测力传感器”就可以直接读出线的拉力,而不用通过连接体的计算完成.
5. 速度传感器、位移传感器、加速度传感器,还可以取代打点计时器,能直接读出数据,不必利用纸带进行速度、加速度的计算;不必用直尺对纸带量度位移的大小.
如果有了上述的优化考虑,就可以扩展认识,直接看到问题是复杂了还是简单化了. 比如当同学们看到题目中是斜面小车,就想到是简单化的平面小车,而不是新内容;当看到题目中有传感器的出现,不要认为是复杂了,而是想到可以减少许多相应的计算过程…….
以平面小车装置的分析为例,如图2.
可列出的式子:
[mg-μMg=(M+m)aT-μMg=Ma]
可得到的物理量:
[m a; →F合m v1 v2;→Ek1 Ek2→ΔEk→W合m v1 v2;→p1 p2→Δp→I合s;→Ts=WT μMgs=Wf t;→Tt=IT μMgt=If]
由此可以看出平面小车还能用来做许多方面的实验. 所以这是一个极其重要的装置. 合外力对物体的三大作用的效果所涉及到实验都能用平面小车完成. 我们不得不对这一实验再在步骤上进行研究,使它优化.
由于是连接体的情景,绳子的拉力不等于吊盘的总重力[mg],怎样简化这个实验?主要有:
(1)装置不变,利用相应的规律:
[f=Ma→μ Mg=Ma→μ g=a]
(2)装置简化,利用斜面小车,如图3.
(3)利用各种传感器简化,如图4.
可见有传感器的实验题,不是繁了难了而是更简单容易了.
实验题的难度多是中、低档次的,只是同学们平时没有针对分散的实验进行归纳,当做了较为认真的整理后,会感到实验题并不难.
物理任一部分内容的复习,都要注意基本知识、基本技能的迁移与重组!实验内容更是如此.
【练习】
1. 为了探究受到空气阻力时,物体运动速度随时间的变化规律,某同学采用了“加速度与物体质量、物体受力关系”的实验装置(如图5所示). 实验时,平衡小车与木板之间的摩擦力后,在小车上安装一薄板,以增大空气对小车运动的阻力.
[图5] [打点计时器][薄板][小车][砝码]
(1)往砝码盘中加入一小砝码,在释放小车 (填“之前”或“之后”)接通打点计时器的电源,在纸带上打出一系列的点.
(2)从纸带上选取若干计数点进行测量,得出各计数点的时间[t]与速度[v]的数据如下表. 请根据实验数据在图6的坐标纸上作出小车的[v-t]图像.
图6
(3)通过对实验结果的分析,该同学认为:随着运动速度的增加,小车所受的空气阻力将变大,你是否同意他的观点?请根据[v-t]图像简要阐述理由.
2. 如图7所示,两个质量各为[m1]和[m2]的小物块[A]和[B],分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端,已知[m1>m2],现要利用此装置验证机械能守恒定律.
(1)若选定物块[A]从静止开始下落的过程进行测量,则需要测量的物理量有
[图7]
①物块的质量[m1]、[m2];
②[A]下落的距离及下落这段距离所用的时间;
③[B]上升的距离及上升这段距离所用的时间;
④绳子的长度.
(2)为提高实验结果的准确程度,某小组同学对此实验提出的以下建议有作用的是( )
A. 绳的质量要轻
B. 在“轻质绳”的前提下,绳子越长越好
C. 尽量保证物块只沿竖直方向运动不要摇晃
D. 两个物块的质量之差要尽可能小
【参考答案】
1. (1)之前 (2)如图8所示 (3)同意
图8
2. (1)①② (2)AC