一套實驗儀囂的多種用法

戴志娟

利用探究加速度與力、質量關系的實驗裝置，可以開展不同的實驗.對比這些實驗我們發(fā)現：實驗思路、步驟和方法大致相同，但細節(jié)方面卻不盡相同.出于不同的實驗目的，我們用同一套裝置時需要重新思考探究.本文列舉幾道例題，對比這些實驗，總結各個實驗各自的特點，從而培養(yǎng)學生的知識遷移能力.

例1 某實驗小組用如圖1甲所示裝置測量木板對木塊的摩擦力所做的功.實驗時，木塊在重物牽引下向右運動，重物落地后，木塊繼續(xù)向右做勻減速運動.圖乙是重物落地后打點計時器打出的紙帶，紙帶上的小黑點是計數點，相鄰的兩計數點之間還有4個點（圖中未標出），計數點間的距離如圖乙所示.已知打點計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）根據紙帶提供的數據可計算出打點計時器在打下A點、B點時木塊的速度v1=____ m/s，v_B=____ m/s.（結果保留兩位有效數字）

（3）根據紙帶提供的數據可計算出木塊在AB段減速運動的加速度a=____m/s²，方向向

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

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

A.木板的長度L

B.木塊的質量m1

C.重物的質量m2

D.A、B之間的距離x

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

例2 某實驗興趣小組為測一遙控電動小車的額定功率，進行了如下實驗：

①用天平測出電動小車的質量為0.4 kg;

②將電動小車、紙帶和打點計時器按如圖2所示安裝;

③接通打點計時器（其打點周期為0.02 s）：

④使電動小車以額定功率加速運動，達到最大速度一段時間后關閉小車電源.待小車靜止時再關閉打點計時器（設在整個過程中小車所受的阻力恒定）.

在上述過程中，打點計時器在紙帶上所打的點跡如圖3甲、乙所示，圖中O點是打點計時器打的第一個點.

請你分析紙帶數據，回答下列問題：

（1）該電動小車運動的最大速度為____m/s;

（2）該電動小車運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 某學習小組在“探究速度隨時間的變化規(guī)律”的實驗中，用如圖4所示的氣墊導軌裝置來測小車的加速度，由導軌標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= ____ .在計算瞬時速度時應用的物理方法是____.（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）實驗中____（填“需要”或“不需要”）將氣墊導軌的一端墊高來平衡摩擦力，但若近似認為細線對小車的拉力與重物重力大小相等，則重物的質量m與小車的質量M間應滿足的關系為____.

（4）該學習小組經分析討論后發(fā)現，實驗不僅可以測出滑塊的加速度，還可用上述實驗裝置來驗證機械能守恒定律，為此還需測量的物理量是____和____ ，機械能守恒的表達式為____（用題中所給物理量和測量的物理量表示）.

（5）實驗中，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)的機械能稍微的減少了，

相同的實驗裝置，設計不同的實驗，考察實驗的相關知識，反推實驗細節(jié)的設計，需要理論聯系實際深入思考.從實驗的設計層面，宏觀把握實驗的思路，才能真正地理解實驗，做到舉一反三.