第12讲 学考实验（2）-2024年1月浙江省物理学业水平考试冲A计划

第12讲 学考实验（2） 学习目录 实验7：探究做功与物体速度变化的关系 1 实验8：验证机械能守恒定律 5 实验9：测绘小灯泡的伏安特性曲线 9 实验10：探究导体电阻与其影响因素(包括材料)的关系 12 实验11：练习使用多用电表 16 实验12：测定电池的电动势和内阻 19 重点知识 实验7：探究做功与物体速度变化的关系 1．实验目的 (1)通过实验探究做功与物体速度变化的关系． (2)巩固打点计时器所打纸带上各点速度的测量方法和用图象法处理实验数据的方法． 2．实验原理 探究做功与物体速度变化的关系，可通过改变力对物体做的功，测出力对物体做不同的功时物体的速度，为简化实验可将物体初速度设置为零，可用图所示的装置进行实验，通过增加橡皮筋的条数使橡皮筋对小车做的功成倍增加，再通过打点计时器和纸带来测量每次实验后 小车的末速度v.这样就得到若干组功和速度的数据．作出W－v和W－v2图线，分析图线可以得到橡皮筋对小车做的功与小车获得的速度的关系． 3．实验器材 小车(前面带小钩)、100～200 g砝码、长木板(一侧适当的对称位置钉两个铁钉)、打点计时器及纸带、学生电源及导线(使用电火花计时器则不用学生电源)、5～6条等长的橡皮筋、刻度尺． 4．实验步骤 (1)按如图所示装置将实验仪器安装好，同时平衡摩擦力． (2)先用一条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出小车获得的速度v1，设此时橡皮筋对小车做的功为W1，将这一组数据记入表格． (3)用2条橡皮筋做实验，实验中橡皮筋拉伸的长度与第一次相同，这时橡皮筋对小车做的功为W2，测出小车获得的速度v2，将数据记入表格． (4)用3条、4条……橡皮筋做实验，用同样的方法测出功和速度，将数据记入表格． 5．数据处理 先对测量数据进行估计，或者作个W－v草图，大致判断两个量可能是什么关系．如果认为可能是W∝v2，对于每一个速度值算出它的二次方，然后以W为纵坐标、v2为横坐标作图，如果这样作出来的图象是一条过原点的直线，说明两者关系就是W∝v2. 6．误差分析 (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)利用打点的纸带计算小车的速度时，测量不准会带来误差． 7．注意事项 (1)平衡摩擦力很关键，将木板一端垫高，使小车重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡．方法是轻推小车，由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否做匀速运动，找到木板的一个合适的倾角． (2)测小车速度时，应选纸带上点距均匀的部分，也就是选小车做匀速运动时打在纸带上的点． (3)橡皮筋应选规格一样的．力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可，不必计算出具体数值．这是本实验的技巧之一，这里通过转换单位的方法巧妙地解决了这一难题，这也是物理实验中常用的一种思想和手段．(历史上卡文迪许扭秤实验和这里相似) 考点击破 [例题1] （2022秋•浙江期中）在高中力学实验中经常用到如图甲所示的实验装置，设小车质量为M，重物质量为m （1）（多选）完成下列哪些实验可用该实验装置 （填写选项前面的字母）。 A．研究平抛运动 B．研究匀变速直线运动 C．验证机械能守恒定律 D．探究物体的加速度与合外力质量的关系 （2）（多选）在做探究“功与速度变化的关系”的实验中，某同学在平衡摩擦力之后，将重物重力做的功当作细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总要比小车动能增量大一些，其原因可能是 。 A．M＞＞m B．M＜＜m C．M＝m D．M＝2m （3）如图乙为探究“功与速度变化的关系”的实验中打出的一条纸带，现选取纸带中的B、E两点来探究功与速度变化的关系，已知打点计时器的打点频率为f，相邻两个计数点之间还有一个点未画出，重力加速度为g，图中已经注明了要测量的物理量，另外，小车的质量为M，所挂重物的质量为m， 请你把要探究的结果用题中给出的字母表达出来： [例题2] （2021•浙江开学）如图甲所示，是“探究功与速度变化的关系”部分实验装置图。 （1）图乙是正确平衡摩擦力后在实验中得到的一条纸带，那么，在A，B，C三个计数点中应测量 点的速度才符合实验要求； （2）关于该实验的注意事项。下列说法正确的是 ； A．每根橡皮筋的规格必须相同 B．打点计时器接通电源的同时必须释放小车 C．改变橡皮筋的条数后，小车可以从不同位置由静止释放 D．改变橡皮筋的条数后。必须重新平衡摩擦力 （3）以橡皮筋对小车做的功W为纵坐标。小车获得的速度的平方v2为横坐标，得到如图丙所示的关系图。根据你所学的知识。图像斜率的物理意义是 。