高三物理总复习教案十八、物理实验（力、热学部分）第三课时、研究平抛运动、证动量守恒定律用单摆测重力加速度、油膜法测分子直径

高三物理总复习十八、物理实验（力、热学部分）第三课时、研究平抛运动、证动量守恒定律用单摆测重力加速度、油膜法测分子直径 高三物理总复习教案十八、物理实验,力、热学部分, 第三课时、研究平抛运动、证动量守恒定律用单摆测重力加速度、油膜法测分 子直径 一、研究平抛物体的运动: (1)斜槽末端的切线必须水平。 (2)用重锤线检验坐标纸上的竖直线是否竖直。 (3)以斜槽末端所在的点为坐标原点。 (4)如果是用白纸，则应以斜槽末端所在的点为坐标原点，在斜槽末端悬挂重锤线，先以重锤线方向确定y轴方向，再用直角三角板画出水平线作为x轴，建立直角坐标系。 (5)每次小球应从斜槽上的同一位置由静止开始滚下。 (6)由描迹法得到小球平抛的轨迹，从轨迹上任何一点的横纵坐标都可以计算出该平抛物体抛出时的初速度。 (7)若用闪光照相来研究，所得到的照片上相邻小球间的时间间隔是相等的，利用这一结论和运动分解的知识，可以求小球平抛的初速度，也可以求小球在任何一个位置的瞬时速度。 【例1】如图所示，在“研究平抛物体的运动”的实验中，某O x A 同学按要求描绘出了小球做平抛运动过程中的三个点A、B、 C，并利用刻度尺量出了三点的坐标依次是A(0.369，0.112)、B C B(0.630，0.327)、C(0.761，0.480)，单位为m 。又称得小 y 球的质量为20g，试计算小球平抛的初动能E。 K 二、验证动量守恒定律: //由于v、v、v均为水平方向，且它们的竖直112 下落高度都相等，所以它们飞行时间相等，若以该 时间为时间单位，那么小球的水平射程的数值就等 于它们的水平速度。在右图中分别用OP、OM和O重/ /垂N示。因此只需验证:m,OP=m,OM+m,(ON-2r)112线 即可。 / 注意事项: O O 2rMPN(1)必须以质量较大的小球作为入射小球(保证碰 撞后两小球都向前运动)。 (2)小球落地点的平均位置要用圆规来确定:用尽可能小的圆把所有落点都圈在里面，圆心就是落点的平均位置。 (3)所用的仪器有:天平、刻度尺、游标卡尺(测小球直径)、碰撞实验器、复写纸、白纸、重锤、两个直径相同质量不同的小球、圆规。 (4)若被碰小球放在斜槽末端，而不用支柱，那么两小球将不再同时落地，但两个小球都将从斜槽末端开始做平抛运动，于是验证式就变为:m,OP=m,OM+m,ON，两个小球的直112 径也不需测量了。 【例2】在“验证碰撞中的动量守恒”实验中，仪器按要求安装好后开始实验，第一次不放被碰小球，第二次把被碰小球直接静止放在斜槽末端的水平部分，在白纸上记录下重锤位置和各小球落点的平均位置依次为O、A、B、C，设入射小球和被碰小球的质量分别为 O A B C m、m，则下列说法中正确的有:【 】 12 A(第一、二次入射小球的落点依次是A、B B(第一、二次入射小球的落点依次是B、A C(第二次入射小球和被碰小球将同时落地 D(该实验要验证的关系式为 m,AB= m,OC 12 【例3】(00全国)某同学用图1所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律。图中PQ是斜槽，QR为水平槽。实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，重复上述操作10次，得到10个落点痕迹，再把B球放在水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点。B球落点痕迹如图2所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零点与O点对齐。 (1)碰撞后B球的水平程应取为____ ____cm。 (2)在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量,答: (填选项号)。 A(水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离 B(A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离 C(测量A球或B球的直径 D(测量A球和B球的质量(或两球质量之比) E(测量G点相对于水平槽面的高度 【例4】(03上海)如图所示，在研究平抛运动时，小球A沿轨道滑下，离开轨道末端(末端水平)时撞开轻质接触式开关S， A 被电磁铁吸住的小球B同时自由下落。改变整个装置的高度做同样的实验，发现位于同一高度的A、B两球总是同时落地。该 B 实验现象了A球在离开轨道后:【 】 S H A(水平方向的分运动是匀速直线运动 B(水平方向的分运动是匀加速直线运动 C(竖直方向的分运动是自由落体运动 D(竖直方向的分运动是匀速直线运动 【例5】在研究平抛物体运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长L=1.25cm。若小球平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度的计算式为V =_______ o2(用L,g表示)，其值是_______(取g=9.8m/s) A 【例6】若已知平抛轨迹的一部分，而不知道平抛的起点，如何 用求出平抛物体的初速度, h 1B S h 2三、用单摆测重力加速度: /(1)摆长的测量:让单摆自由下垂，用米尺量出摆线长L(读到S C 0.1mm)，用游标卡尺量出摆球直径(读到0.1mm)算出半径r， /则摆长L=L+r (2)开始摆动时需注意:摆角要小于5?(要保证做简谐运动，不要使摆动成为圆锥摆) (3)从摆球通过最低点开始计时，测出单摆做50次全振动所用的时间，算出周期的平均值T。 (4)改变摆长重做几次实验，计算每次实验得到的重力加速度，再求这些重力加速度的平均值。 【例7】一组同学在做“用单摆测定重力加速度”的实验中，用正确的操作方法，测定了6组摆长L和周期T的对应值。为了求出当地的重力加速度g，4位同学提出了4种不同的 22方法:?从测定的6组数据中任意选取1组，用公式g=4πL/T 求出g作为测量值;? 22分别求出6个L值的平均值和6个T值的平均值，用公式g=4π/求出g作为LTLT 22测量值;?分别用6组L、T的对应值，用公式g=4πL/T 求出6个对应的g值，再求这 26个g的平均值作为测量值;?在坐标纸上作出T -L图象，从图象中计算出图线的斜率 2K，根据g=4π/K求出g作为测量值。 你认为以上4种方法中，错误的是哪一种 _(填代号即可)，其余正确方法中偶然误差最小的是哪一种___ ___(填代号即可)。 【例8】某同学在家里做用单摆测定重力加速度的实验，但没有合适的摆球，他O α 找到了一块大小为3cm左右，外形不规则的大理石块代替小球。他的实验步骤是: A(将石块用细尼龙线系好，结点为M，将尼龙线的上端固定于O点 M B(用刻度尺测量OM间尼龙线的长度L作为摆长 C(将石块拉开一个大约α=30?的角度，然后由静止释放 D(从摆球摆到最高点时开始计时，测出30次全振动的总时间t，，由T=t/30得出周期 E(改变OM间尼龙线的长度再做几次实验，记下相应的L和T 22,,,F(求出多次实验中测得的的平均值作为计算时使用的数据，带入公式求出重gL,,,T,, 力加速度g (1)你认为该同学以上实验步骤中有重大错误的是_______________。为什么? (2)该同学用OM的长作为摆长，这样做引起的系统误差将使重力加速度的测量值比真实值偏大还是偏小?_____。你认为用什么方法可以解决摆长无法准确测量的困难? 【例9】若实验中，测得的g值偏小，可能原因是:【 】 A(计算摆长时，只考虑了悬线长，而未加小球的半径 B(测量周期时，将N次全振动，误记成N+1次 C(计算摆长时，用线长加上小球的直径 D(单摆振动时，振幅太小 【例10】一位同学用单摆做测量重力加速度的实验.他将摆挂起后，进行了如下步骤: (A)测摆长L:用米尺量出摆线的长度。 (B)测周期T:将摆球拉起,然后放开。在摆球某次通过最低点时,按下秒表开始计时，同 时将此次通过最低点作为第一次，接着一直数到摆球第60次通过最低点时，按秒表停 止计时.读出这段时间t，算出单摆的周期T,t/60 L(C)将所测的L和T代入周期公式T,，算出g，将它作为实验的最后结果写入2,g 中去。指出上面步骤中遗漏或错误的地方,写出该步骤的字母,并加以改正.(不要求进 行误差计算) 【例11】某同学在研究弹簧振子的周期和振子质量的关系时，利用同一根弹簧，记录了不,2/s T同振子质量对应的周期值如下表: 1.0 m (g) 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 0.8 T (s) 0.40 0.57 0.69 0.80 0.89 0.98 0.6 他在T-m坐标系中根据此表描点后发现T、m间不是正比 0.4 2关系。请在T,m坐标系中用描点法画出图象，由图象分析， 0.2 猜想周期与振子质量是什么关系, m/g 10 20 30 40 四、用油膜法估测分子的大小: o 实验前应预先计算出每滴油酸溶液中纯油酸的实际体积:先了解配好的油酸溶液的浓度，再用量筒和滴管测出每滴溶液的体积，由此算出每滴溶液中纯油酸的体积V。 油膜面积的测量:油膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，将油膜的形状用彩笔画在玻璃板上;将玻璃板放在坐标纸上，以1cm边长的正方形为单位，用四舍五入的方法数出油 2膜面积的数值S(以cm为单位)。由d=V/S算出油膜的厚度，即分 子直径的大小。 【例12】在做用油膜法估测分子大小的实验中，已知实验室中使用 的酒精油酸溶液的体积浓度为n，，又用滴管测得每N滴这种酒精 油酸的总体积为V，，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻 璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为a的正方 形小格的纸上(如右图)测得油膜占有的小正方形个数为m。 (1)用以上字母表示油酸分子的大小d。 (2)从右图中数得油膜占有的小正方形个数为m=______。