上海市2020高考物理一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)二十 功和能導(dǎo)學(xué)案

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2、裝置圖 實(shí)驗(yàn)過(guò)程與數(shù)據(jù)分析 1． 在小車(chē)上安裝“I”型擋光片（本次實(shí)驗(yàn)所用擋光片的兩前沿距離為0.020m），用天平稱(chēng)出小車(chē)的總質(zhì)量M=0.225（kg）及小鉤碼的質(zhì)量m1（kg）； 2． 將兩只光電門(mén)傳感器接入數(shù)據(jù)采集器的第一、二通道，分別用“I”型支架固定在軌道的一側(cè)； 3． 調(diào)整力學(xué)軌道水平，將小鉤碼懸掛在軌道末端下方，并通過(guò)牽引繩與小車(chē)連接，對(duì)小車(chē)施加拉力； 4． 點(diǎn)擊“光電門(mén)設(shè)置”，擋光片類(lèi)型選擇“I型”； 5． 利用軌道上的標(biāo)尺確定兩光電門(mén)之間的距離s（本次實(shí)驗(yàn)為0.30m）； 6． 打開(kāi)“計(jì)算表格”窗口，點(diǎn)擊“開(kāi)始”，令小車(chē)從軌道的一端向下運(yùn)動(dòng)，使擋光片依次通過(guò)

3、兩光電門(mén)，則擋光片通過(guò)兩只光電門(mén)傳感器的擋光時(shí)間t1、t2會(huì)記錄在表格中； 7． 在計(jì)算表格中，增加變量“M”、“m1”、“s”，并輸入相應(yīng)數(shù)值，添加公式“F”； 8． 在計(jì)算表格中分別以“自由表達(dá)式”的方法輸入計(jì)算“動(dòng)能變化”、“功”的公式：E=0.225*((0.002/t2)^2-(0.002/t1)^2)/2、W=F*0.30，不改變鉤碼的質(zhì)量，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，得出圖20-2所示的計(jì)算結(jié)果； 圖20-2 功和能實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 9． 輸入計(jì)算“動(dòng)能變化”和“功”二者的相對(duì)誤差公式：n=(W-E)/(W+E)/2 ，可見(jiàn)結(jié)果在誤差允許的范圍內(nèi)二者相等； 10． 增加小鉤碼的質(zhì)量，重復(fù)實(shí)

4、驗(yàn)，得到圖20-3所示的5組數(shù)據(jù)，可見(jiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在誤差允許的范圍仍是相等的。 圖20-3 功和能實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（改變拉力） 本實(shí)驗(yàn)亦可使用氣墊導(dǎo)軌。 實(shí)驗(yàn)器材 朗威DISLab、計(jì)算機(jī)、氣墊導(dǎo)軌、天平、小鉤碼、配重片等。 實(shí)驗(yàn)裝置圖 見(jiàn)圖20-4。 圖20-4 實(shí)驗(yàn)裝置圖（氣軌） 實(shí)驗(yàn)過(guò)程與數(shù)據(jù)分析 1． 在滑塊上安裝“U”型擋光片（本次實(shí)驗(yàn)所用擋光片的兩前沿距離為0.030m），用天平稱(chēng)出滑塊的總質(zhì)量m（kg）及小鉤碼與配重片的總質(zhì)量m1（kg）； 2． 將兩只光電門(mén)傳感器接入數(shù)據(jù)采集器的第一、二通道，將其固定在氣墊導(dǎo)軌或鐵架臺(tái)上； 3． 調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平，將小

5、鉤碼與配重片懸掛在導(dǎo)軌末端下方，并通過(guò)牽引繩與滑塊連接，對(duì)滑塊施加拉力； 4． 啟動(dòng)氣墊導(dǎo)軌的氣源，檢測(cè)并調(diào)整光電門(mén)的高度，使擋光片順利擋光； 5． 點(diǎn)擊“光電門(mén)設(shè)置”，擋光片類(lèi)型選擇“U型”； 6． 用氣軌上的標(biāo)尺讀出兩光電門(mén)的距離s（本次實(shí)驗(yàn)為0.50m）； 7． 打開(kāi)“計(jì)算表格”窗口，點(diǎn)擊自動(dòng)記錄中的“開(kāi)始”，令滑塊從氣軌的一端滑動(dòng)，使擋光片依次通過(guò)兩光電門(mén)，則擋光片通過(guò)兩只光電門(mén)傳感器的擋光時(shí)間t1、t2會(huì)記錄在表格中； 8． 逐次增加配重片的質(zhì)量并手動(dòng)記錄之，使其對(duì)滑塊施加的拉力逐次增大，采用上述實(shí)驗(yàn)的步驟，測(cè)出不同拉力下的數(shù)值； 9． 在計(jì)算表格中，增加變量“m”、“m1”和“s”，并輸入相應(yīng)數(shù)值； 10． 分別輸入計(jì)算“拉力”、“動(dòng)能變化”、“功”的自由表達(dá)式“F=9.8*m1”、E=0.5* m ((0.03/t2)^2-(0.03/t1)^2)、W=F*s，得出計(jì)算結(jié)果（圖20-5）； 圖20-5 功和能實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 11． 輸入計(jì)算“動(dòng)能變化”和“功”二者的相對(duì)誤差公式：n=(W-E)/((W+E)/2) ，發(fā)現(xiàn)結(jié)果在0.45%~4.18%之間，說(shuō)明在誤差允許的范圍內(nèi)二者相等。