一套實(shí)驗(yàn)儀囂的多種用法

戴志娟

利用探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置，可以開展不同的實(shí)驗(yàn).對比這些實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)：實(shí)驗(yàn)思路、步驟和方法大致相同，但細(xì)節(jié)方面卻不盡相同.出于不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)康模覀冇猛惶籽b置時需要重新思考探究.本文列舉幾道例題，對比這些實(shí)驗(yàn)，總結(jié)各個實(shí)驗(yàn)各自的特點(diǎn)，從而培養(yǎng)學(xué)生的知識遷移能力.

例1 某實(shí)驗(yàn)小組用如圖1甲所示裝置測量木板對木塊的摩擦力所做的功.實(shí)驗(yàn)時，木塊在重物牽引下向右運(yùn)動，重物落地后，木塊繼續(xù)向右做勻減速運(yùn)動.圖乙是重物落地后打點(diǎn)計(jì)時器打出的紙帶，紙帶上的小黑點(diǎn)是計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰的兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個點(diǎn)（圖中未標(biāo)出），計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖乙所示.已知打點(diǎn)計(jì)時器所用交流電的頻率為50 Hz.

（1）可以判斷紙帶的

（填“左端”或“右端”）與木塊連接.

（2）根據(jù)紙帶提供的數(shù)據(jù)可計(jì)算出打點(diǎn)計(jì)時器在打下A點(diǎn)、B點(diǎn)時木塊的速度v1=____ m/s，v_B=____ m/s.（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

（3）根據(jù)紙帶提供的數(shù)據(jù)可計(jì)算出木塊在AB段減速運(yùn)動的加速度a=____m/s²，方向向

（填“左”或“右”），則木板對木塊的動摩擦因數(shù)μ=____.（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

（4）要測量在AB段木板對木塊的摩擦力所做的功和A點(diǎn)到B點(diǎn)動能的變化量，還應(yīng)測量的物理量是____ .

A.木板的長度L

B.木塊的質(zhì)量m1

C.重物的質(zhì)量m2

D.A、B之間的距離x

（5）驗(yàn)證在AB段動能定理成立的關(guān)系式可表示為____ .（用題中所給的物理量的符號表示）

例2 某實(shí)驗(yàn)興趣小組為測一遙控電動小車的額定功率，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：

①用天平測出電動小車的質(zhì)量為0.4 kg;

②將電動小車、紙帶和打點(diǎn)計(jì)時器按如圖2所示安裝;

③接通打點(diǎn)計(jì)時器（其打點(diǎn)周期為0.02 s）：

④使電動小車以額定功率加速運(yùn)動，達(dá)到最大速度一段時間后關(guān)閉小車電源.待小車靜止時再關(guān)閉打點(diǎn)計(jì)時器（設(shè)在整個過程中小車所受的阻力恒定）.

在上述過程中，打點(diǎn)計(jì)時器在紙帶上所打的點(diǎn)跡如圖3甲、乙所示，圖中O點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時器打的第一個點(diǎn).

請你分析紙帶數(shù)據(jù)，回答下列問題：

（1）該電動小車運(yùn)動的最大速度為____m/s;

（2）該電動小車運(yùn)動過程中所受的阻力大小為____N：

（3）該電動小車的額定功率為____ W.

例3 某學(xué)習(xí)小組在“探究速度隨時間的變化規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，用如圖4所示的氣墊導(dǎo)軌裝置來測小車的加速度，由導(dǎo)軌標(biāo)尺可以測出兩個光電門之間的距離L，窄遮光板的寬度為d，窄遮光板依次通過兩個光電門的時間分別為t1、t2.

（1）通過兩個光電門的瞬時速度分別為v1=____，v2= ____ .在計(jì)算瞬時速度時應(yīng)用的物理方法是____.（填“極限法”“微元法”或“控制變量法”）.

（2）滑塊的加速度可以表示為a==____（用題中所給物理量表示）.

（3）實(shí)驗(yàn)中____（填“需要”或“不需要”）將氣墊導(dǎo)軌的一端墊高來平衡摩擦力，但若近似認(rèn)為細(xì)線對小車的拉力與重物重力大小相等，則重物的質(zhì)量m與小車的質(zhì)量M間應(yīng)滿足的關(guān)系為____.

（4）該學(xué)習(xí)小組經(jīng)分析討論后發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)不僅可以測出滑塊的加速度，還可用上述實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，為此還需測量的物理量是____和____ ，機(jī)械能守恒的表達(dá)式為____（用題中所給物理量和測量的物理量表示）.

（5）實(shí)驗(yàn)中，鉤碼減少的重力勢能總是略大于系統(tǒng)增加的動能，主要原因是________

（5）雖然導(dǎo)軌于滑塊間的摩擦力不存在了，但空氣對滑塊的阻礙作用仍然不可避免，空氣阻力對滑塊所做的功使得系統(tǒng)的機(jī)械能稍微的減少了，

相同的實(shí)驗(yàn)裝置，設(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)，考察實(shí)驗(yàn)的相關(guān)知識，反推實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)，需要理論聯(lián)系實(shí)際深入思考.從實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)層面，宏觀把握實(shí)驗(yàn)的思路，才能真正地理解實(shí)驗(yàn)，做到舉一反三.