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1.质点,参考系和坐标系2.时间和位移3.实验:用打点计时器测速度一、实验目的1.练习使用打点计时器,学会用打上的点的纸带研究物体的运动。3.测定匀变速直线运动的加速度。二、实验原理电磁打点计时器 工作电压:46V 的交流电源 打点周期:T=0.02s,f=50 赫兹电火花计时器 工作电压:220V 的交流电源 打点周期:T=0.02s,f=50 赫兹 打点原理:它利用火花放电在纸带上打出小孔而显示点迹的计时器,当接通 220V 的交流电源,按下脉冲输出开关时,计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接负极的纸盘轴,产生电火花,于是在纸带上就打下一系列的点迹。由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法0、1 、2为时间间隔相等的各计数点,s 1、s 2、s 3、为相邻两计数点间的距离, 若s=s 2-s1=s3-s2=恒量,即若连续相等的时间间隔内的位移之差为恒量,则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动。由纸带求物体运动加速度的方法三、实验器材 小车,细绳,钩码,一端附有定滑轮的长木板,电火花打点计时器(或打点计时器),低压交流电源,导线两根,纸带,米尺。四、实验步骤1把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面,把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端,连接好电路,如图所示。2把一条细绳拴在小车上,细绳跨过滑轮,并在细绳的另一端挂上合适的钩码,试放手后,小车能在长木板上平稳地加速滑行一段距离,把纸带穿过打点计时器,并把它的一端固定在小车的后面。3把小车停在靠近打点计时器处,先接通电源,再放开小车,让小车运动,打点计时器就在纸带上打下一系列的点, 取下纸带, 换上新纸带, 重复实验三次。4选择一条比较理想的纸带,舍掉开头的比较密集的点子, 确定好计数始点 0, 标明计数点,正确使用毫米刻度尺测量两点间的距离,用逐差法求出加速度值,最后求其平均值。也可求出各计数点对应的速度, 作 v-t 图线 , 求得直线的斜率即为物体运动的加速度。五、注意事项1纸带打完后及时断开电源。2小车的加速度应适当大一些,以能在纸带上长约 50cm 的范围内清楚地取 78 个计数点为宜。3应区别计时器打出的轨迹点与人为选取的计数点,通常每隔 4 个轨迹点选 1 个计数点,选取的记数点不少于 6 个。4不要分段测量各段位移,可统一量出各计数点到计数起点 0 之间的距离,读数时应估读到毫米的下一位。常见考法纸带处理时高中遇到的第一个实验,非常重要,在平时的练习中、月考、期中、期末考试均会高频率出现,以致在学业水平测试和高考中也做为重点考察内容,是选择、填空题的形式出现,同学们要引起重视。误区提醒要注意的就是会判断纸带的运动形式、会计算某点速度、会计算加速度,在运算的过程中注意长度单位的换算、时间间隔的求解、有效数字的说明。例题 1. 在研究小车运动实验中,获得一条点迹清楚的纸带,已知打点计时器每隔 0.02 秒打一个计时点,该同学选择 ABCDE5 个记数点,对记数点进行测量的结果记录下来,单位是厘米,试求:ABCDE 各点的瞬时速度(m/s),小车加速度?(m/s 2),如果当时电网中交变电流的的频略是 51Hz,但做实验的同学不知道,那么加速度的测量值与实际值相比偏大,偏小,不变 第一点为 A,第 3 点为B,第 5 点为 C,第 7 点为 D,第 9 点为 E AB 为 1.5,3.32 ,AD5.46 ,AE7.924.速度变化快慢的描述加速度加速度:误区提醒例题 1. 关于速度、速度变化量、加速度的关系,下列说法中正确的是( )A物体的加速度增大时,速度也增大B物体的速度变化越快,加速度越大C物体的速度变化越大,加速度越大D物体的加速度不等于零时,速度大小一定变化解析:A 选项速度增大仅与速度方向与加速度方向有关,与加速度大小无关 A 错。BC 选项由加速度的定义可知 B 对 C 错。D 选项加速度的定义式是矢量式,即使速度方向不变但大小变化依然有加速度。答案:B点评:要理解速度增加的原因速度变化较大时,所用时间不确定则加速度也不能确定加速度的定义式为矢量式。例题 2. 两物体相比,一个物体的速度变化量比较大,而加速度却比较小。请问有没有符合该说法的实例。解析:举例如下:虽然速度很大如果做匀速直线运动的话,即速度不变,所以加速度为 0,所以此说法正确。:速度为零,等到下个时刻速度不一定为零,所以这样子的话物体还是有加速度的,所以此说法错误。5.运动快慢的描述速度7.重力,基本相互,作用弹力8.摩擦力1.静摩擦力产生:两个相互接触的物体,有相对运动趋势时产生的摩擦力。作用效果:总是起着阻碍物体间相对运动趋势的作用。产生条件:a:相互接触且发射弹性形变 b:有相对运动趋势 c:接触面粗糙大小:根据平衡条件求解或牛顿运动定律求解。方向:总是与物体的相对运动趋势方向相反。2.滑动摩擦力产生:两个相互接触的物体,有相对运动时产生的摩擦力。作用效果:总是起着阻碍物体间相对运动的作用。产生条件:a:相互接触且发射弹性形变;b:有相对运动;c:接触面粗糙.大小:滑动摩擦力的大小与正压力成正比,即,N 指正压力不一定等于物体的重力,误区提醒9.受力分析,力的合成与分解考点 1.受力分析1.概念:把研究对象在指定的物理环境中受到的所有力都分析出来,并画出物体所受的力的示意图,这个过程就是受力分析。2.受力分析一般顺序:一般先分析场力(重力、电场力、磁场力);然后分析弹力,环绕物体一周,找出跟研究对象接触的物体,并逐个分析这些物体对研究对象是否有弹力作用;最后分析摩擦力,对凡有弹力作用的地方逐一进行分析3.受力分析的重要依据:寻找对它的施力物体;寻找产生的原因;寻找是否改变物体的运动状态(即是否产生加速度)或改变物体的形状考点 2.力的合成与分解1.合力与分力 定义:如果一个力产生的效果与几个力产生的效果相同,那这个力就叫做这几个力的合力,那几个力就叫做这一个力的分力。 合力与分力的关系是等效替代关系。2.力的合成与分解:求已知几个力的合力叫做力的合成,求一个力的分力叫做力的分解。考点 3.平行四边形定则、三角形定则1.求解方法:求两个互成角度的共点力 F1,F2 的合力,可以用表示 F1,F2 的有向线段为邻边作平行四边形,它的对角线的长度就为合力的大小,对角线的方向就为合力的方向。常见考法受力分析是高中物理的基础,它贯穿于力学、电磁学等各部分. 正确地对研究对象进行受力分析是解决问题的关键.若受力分析出错,则“满盘皆输”. 受力分析单独考查的也有,但更多的是结合其他知识解决综合性问题. 平衡类问题不仅仅涉及力学内容,在电磁学中常涉及带电粒子在电场、磁场或复合场中的平衡,通电导体棒在磁场中平衡, 但分析平衡问题的基本思路是一样的.1.分析平衡问题的基本思路(1)明确平衡状态(加速度为零);(2)巧选研究对象(整体法和隔离法);(3)受力分析(规范画出受力示意图);(4)建立平衡方程(灵活运用力的合成法、正交分解法、矢量三角形法及数学解析法);(5)求解或讨论(解的结果及物理意义).2.求解平衡问题的常用规律(1)相似三角形法:通过力三角形与几何三角形相似求未知力.对解斜三角形的情况更显性.(2)拉密原理:三个共点力平衡时,每个力与另外两个力夹角的正弦之比均相等, 这个结论叫拉密原理. 表达式为:F 1/sin =F2/sin =F3/sin (其中 为 F2 与 F3 的夹角 , 为 F1 与 F3 的夹角, 为 F1 与 F2 的夹角).(3)三力汇交原理:物体在同一个平面内三个力作用下处于平衡状态时,若这三个力不平行,则这三个力必共点, 这就是三力汇交原理.(4)矢量三角形法:物体受同一平面内三个互不平行的力作用平衡时,这三个力的矢量箭头首尾相接恰好构成一个封闭的三角形,即这三个力的合力必为零,由此求得未知力.误区提醒1.受力分析时,有些力的大小和方向不能准确确定下来,必须根据物体受到的能够确定的几个力的情况和物体的运动状态判断出未确定的力的情况,要确保受力分析时不漏力、不添力、不错力.2.对于分析出的物体受到的每一个力都应找出其施力物体,不能无中生有,例如,物体做离心运动时,有可能会错把“离心力”当作物体受的力.3.合力和分力不能重复考虑,“性质力”与“效果力” 不能重复考虑.例题 1. 一个物体同时受到三个力作用,其大小分别是 4N、5N、8N ,则其合力大小可以是A 0N B10NC15N D20N答案:ABC解析:这种题目的处理方法:先找任意两个力的合力的范围,再与第三个力合成。4N 和 5N 的合力范围在 1N 到 9N 之间,再和 8N 合成,最大的力便是 9+8=17N,最小的力看能不能取到零,当然 1N 到 9N 之间可以取到 8N,若此 8N 且与第三个力 8N 相反方向的话,那么这三个力的合力就为 0N。所以三个力的合力的范围在 0N 到 17N 之间。所以此题选 ABC。例题 2. 木板 B 放在水平地面上,在木板 B 上放一重 1200N 的 A 物体,物体 A 与木板 B 间,木板与地间的摩擦因数均为 0.2,木板 B重力不计,当水平拉力 F 将木板 B 匀速拉出,绳与水平方向成 30时,问绳的拉力 T 多大?水平拉力多少?解析:对 A 受力分析,建立直角坐标系。如下图:10.实验:验证力的平行四边形法则一、实验目的验证互成角度的两个力合成的平行四边形定则。二、实验原理 如果使 F1、F 2 的共同作用效果与另一个力 F/的作用效果相同(使橡皮条在某一方向伸长一定的长度),看 F1、F 2 用平行四边形定则求出的合力 F 与这一个力 F/是否在实验误差允许范围内大小相等、方向相同,如果在实验误差允许范围内,就验证了力的平行四边形定则。三、实验器材木板一块,白纸,图钉若干,橡皮条一段,细绳套(两个),弹簧秤两个,三角板,刻度尺,量角器,铅笔。四、实验步骤1用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的方木板上。2用图钉把橡皮条的一端固定在板上的 A 点,用两条细绳套结在橡皮条的另一端。3用两个弹簧秤分别钩住两个细绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置 O(如图所示)。4用铅笔描下结点 O 的位置和两条细绳套的方向,并记录弹簧秤的读数。在白纸上按比例作出两个弹簧秤的拉力 F1 和 F2 的图示,利用刻度尺和三角板根椐平行四边形定则求出合力 F。5. 只用一个弹簧秤,通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置 O,记下弹簧秤的读数和细绳的方向.按同样的比例用刻度尺从 O点起做出这个弹簧秤的拉力 F的图示。6比较 F与用平行四边形定则求得的合力 F,在实验误差允许的范围内是否相等。五、注意事项 1用弹簧秤测拉力时,应使拉力沿弹簧秤的轴线方向,橡皮条、弹簧秤和细绳套应位于与纸面平行的同一平面内。2同一次实验中,橡皮条拉长后的结点位置 O 必须保持不变。3.使用弹簧测力时,拉力适当大一些。4.画力的图示时应该选择适当的标度。尽量使图画的大些,同一次实验中标度应该相同,要严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形,求出合力。常见考法每次实验保证结点位置保持不变,是为了使合力的作用效果与两个分力共同作用的效果相同,这是物理学中等效替换的思想方法.由于力不仅有大小,还有方向,若两次橡皮条的伸长长度相同但结点位置不同,说明两次效果不同,不满足合力与分力的关系, 不能验证平行四边形定则. 误区提醒由弹簧测力计测量合力时必须使橡皮筋伸直, 所以与 AO 共线的合力表
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