潍 坊 学 院 教 案
课 题 复 摆 实 验 课 时 3 教案目的目的：研究复摆周期与回转轴到质心距离的关系； 与 要 求 要求：能利用复摆的周期曲线来求复摆的回转半径和复摆绕其质心的转动惯量以及重力加速度 教案重点重点：1、电脑通用计数器的使用 与 难 点 2、小孔到起点的距离bi测量 难点：画周期曲线图 教 主 要 内 容 及 步 骤 备 注 学 实验原理：复摆是一种在重力作用下绕水平轴摆动过 的刚体，当摆动的振幅较小时，其振动周期T为程 ，其中I0为刚体绕某一轴的转动惯量，m为复摆的质量，ɑ为质心到悬轴的距离。又根据转动惯量的平行轴定理知Ｉ0=Ｉc+ｍɑ2,Ｉc=ｍＫc2, Ｋc为回转半径，因此复摆周期为 实验内容：1、以复摆的一个顶端为起点，用M尺逐个测量出各 小孔到该起点的距离bi，记录于表M2-7-1中。2、从第一个小孔开始，逐次将复摆挂在支点刀口上，并用秒表测量他摆动10次所需时间，重复三次，记录于表M2-7-2中，并求出平均值，计算周 期。教 学 过 程 3、以所测得的各小孔到起点的距离bi为横坐标， 相应的周期Ti为纵坐标作图。4、找出图上两个最低点P与Q，量出 的距离，由算出复摆的回转半径Kc。5、以任意一T值画一条平行于横坐标的直线，与曲线相交与A、B、C、D点量出与，再由求出复摆的回转半径Kc，与步骤4中所求得的Kc值相比较并求其平均值6、由。 ，求出复摆绕质心的转动惯量。 7、在图中找出的中点Ｍ及的中点Ｎ，由Ｍ、Ｎ两点的横坐标值决定复摆质心的位置。 ８、利用上面求出的Kc和Ｃo，可由求重力加速度ｇ 仪器简介与组装： 授 课 效 果 分 析 总 结 课 题 教案目的与 要 求 教案重点与 难 点 教 潍 坊 学 院 教 案 固体密度的测定 课 时 3 目的：1、学习物理天平的结构原理、使用方法、操作规则； 2、学习测定不规则物体密度的方法； 要求：熟练掌握用单次直接测量误差估算和标准误差传递公式处理数据。 重点：物理天平的调整、流体静力称衡法、比重瓶法 难点：间接测得量的误差传递主 要 内 容 及 步 骤 备 注 学 过 程 实验原理：假设物体的质量为m，体积为V，则密度。 1、流体静力称衡测不规则固体的密度 1）密度大于液体的物体：用天平分别称量物体在空气中的质量为m，在液体中的视质量为m1，则：物体在空气中的重量为mg，在图液体中的视重量为m1g<如图1），物体在液体中所受的浮力F=mg-m1g=(m-m1>g=V，则 V=<铁块） 2）密度小于液体的物体：若所测物体的密度小于液体的密度，则在被测物体下面拴一金属块，分别测量金属块在液体中被测物在空气中的视质量m3(如图2a>，金属块与被测物同时在液体中的图视质量m2<如图2b），再测出被测物的质量m，即可计算出密度， 教 学 过 程 2、粒状物体密度的测定<比重瓶法） 测出颗粒状物体的总质量m1、比重瓶装满水的质量m2，装满水的比重瓶里加入被测物的质量m3，则比重瓶里被颗粒状物体排出的水的质量为天平灵敏度随负载的增加而减小。 物理意义：左端增加1mg质量的砝码，指针平衡位置偏转的格数。 <2）天平的感量R：R=1/C(mg/格> 天平感量随负载的增加而增大。 物理意义：指针平衡位置偏转1格，所需增加砝码的质量。 <3）天平的最大称量：天平允许称量的最大质量。 3、操作规则：见P53 实验内容<使用方法）：<1）水平调整：使天平支柱铅直 <2）零点调整：通过调节横梁上平衡螺旋与底盘下的调零拨杆，使天平空载时，投影屏上的刻度线与标尺的0刻线重合。<较大的零点调整，可由横梁上端左右二个平衡砣来旋动调节<戴手套调）；如遇有较小的零点调整，可以用底板下部的微动调节梗调整，移动到投影窗“0”位直线重合为止。调整范围<0~5小格。） 3）检查灵敏度：调好零刻度后，左盘加10mg砝码，看微量标尺读数是多少？如果差别较大，需调灵敏度<即调节重心螺丝）。这一步需在老师指导下慎重调节。 <4）称量物体：称衡低级砝码。称衡时按照分析天平的操作规则来做。作多次称衡，并每次注意调节零点。 仪器简介与组装： 潍 坊 学 院 教 案 课 题 教案目的与 要 求 教案重点与 难 点 教 学 过 程 长度的测量 课 时 目的：1、进一步掌握误差及有效数字的基本概念； 2、学会使用游标卡尺、螺旋测微器、数显读数显微镜 要求：熟练掌握三种仪器的测量方法。 3 重点：游标卡尺、螺旋测微器、数显读数显微 镜的使用 难点：有效数字、零点的确定主 要 内 容 及 步 骤 仪器原理及使用：1、游标卡尺： 50分度的游标卡尺分度值为0.02mm。 注意：①零点修正。②测量过程中，要保护钳口和刀口，不准将物体在钳口内来回移动。 2、螺旋测微器： 量程是25mm，最小分度值是0.01mm。 注意：①零点修正。②纪录零点及将待测物夹紧时，应轻轻转动棘轮旋柄推进螺杆，只要听到转动棘轮时发出喀、喀声，就不要再推进螺杆而进行读数了。 3、数显读数显微镜： 利用显微镜和螺旋测微原理测长度。测量时被测物装在载物台上，用显微镜瞄准被测点，调目镜使叉丝清晰，调物镜的焦距使被测物清晰，调反光板使被测物更清晰， 显微镜对准被测物一侧，读取数据，然后转动鼓轮，由丝杆带动溜板移动，当显微镜再对准被测物另一侧，读取第二个数据，两数据差即为被测值。 (数显读数最后一位为可疑> 备 注 教 学 过 程 授 课 效 果 分 析 总 结 实验内容： 1、用游标卡尺测圆柱体的体积 记下卡尺零点读数L0，测量圆柱体的直径ɑ………… …<Ｍ2-5-20）教 学 过 程 授 课 效 果 分 析 总 结 其中m2为砝码和砝码盘的总质量，m1为滑块及其附加物的质量,ɑ为系统的加速度，m1+m2为系统的总质量。式<1）表明：当系统的总质量(m1+m2>保持不变时，加速度ɑ与所受的合外力m2g成正比；当合外力m2g保持恒定时，系统的总质量(m1+m2> 与加速度ɑ成反比。因而验证式<1），也就是验证牛顿 第二定律。 实验内容： 1、仪器调整： 2、验证牛顿第二定律：⑴验证运动系统的总质量(m1+m2>不变，合外力F正比于加速度ɑ ⑵验证合外力不变，运动系统的总质量(m1+m2> 与加速度ɑ成反比 3、数据处理 根据表Ｍ2-5-4中数据做ɑ～F图，若为直线，则F和ɑ成正比关系成立，且直线的斜率应等于<前两位数字相同即可认为在误差范围内相等）运动系统总质量的倒数。 根据表Ｍ2-5-5的数据做出ｍ1～1/ɑ图，若为直线，且直线的斜率等于ｍ2ｇ<前两位数字相同），截距为-ｍ2，则可认为系统的总质量与其加速度成反比关系成立。 仪器简介与组装： 潍 坊 学 院 教 案 课 题 教案目的与 要 求 倾斜气垫导轨上滑块运动的研究 课 时 3 目的：1、学习气垫导轨的构造、掌握其调整和使用方法； 2、学习使用电脑通用计数器测量速度和加速度； 要求：研究滑块在光滑斜面上的运动规律。 教案重点与 难 点 教 学 过 程 重点：滑块在倾斜气垫导轨上运动规律的研究，掌握气垫导轨调整和使用方法 难点：气垫导轨的调整 主 要 内 容 及 步 骤 备 注 实验原理：滑块在倾斜光滑导轨上运动时，其所受的合外力与加速度之间成正比关系，从而使牛顿第二定律得到验证。即F=mɑ,当物体的质量m一定时，其加速度ɑ与所受合外力F成正比，即 。实验内容：1、调节光电计时系统，使之正常工作；l θ 图1 △教 学 过 程 授 课 调平气垫导轨。2、在导轨的单脚下面垫入垫块(每个10mm>，使之倾斜，然后让滑块从高端某一固定位置静止下滑，测出加速度ɑ，重复测5次；再逐次增加垫块的高度<共5次）重复上述操作。 3、根据前面5次测定值，分别计算各次的合外力F和相应加速度ɑ，以及每次F/ɑ的比值，填入下表。 数据处理1、求出5组滑块质量的平均值和平均值绝对误差，并用平均值和天平称得的滑块质量相比，求其百分差。 2、在坐标纸上作出F~ɑ图,并用两点法求出其斜率k，看k是否等于滑块的质量m。 仪器简介与组装： 气垫导轨使用注意事项 <1）勿损伤导轨：未通气时不允许将滑块放在导轨上，以免磨损降低精度 <2）实验中在给滑块增加附件时，必须将滑块从导轨上取下来；结束时，必须先将滑块从导轨上取下来再关闭气源。 效 果 分 析 总 结 潍 坊 学 院 教 案 课 题 教案目的与 要 求 教案重点与 难 点 教 学 过 程 用单摆测定重力加速度 课 时 3 目的：1、掌握用单摆测重力加速度的方法，学会使用秒表。 2、学会用作图法表示实验结果。 要求：掌握用单摆测重力加速度的方法，掌握作图法处理实验数据。 重点：单摆测重力加速度的方法，作图法处理实验数据 难点：g的误差传递公式的推导主 要 内 容 及 步 骤 实验原理：小球质量为m，按牛顿第二定律，质点的运动方程为mɑ=-mgsinθ，当θ很小时, 即这是一简谐运动方程，备 注 θ L 圆频率，，则m。教 学 过 程 实验内容：1、测定线长l与小球直径d各6次，分别求l与d的平均值，然后求摆长L(含小球的半 径，L=l+d/2>。 2、在内容1中确定的摆长下，测量连续摆动30个周期所需的时间t，至少测6次，求周期的平均值。 3、用△g、相对误差计算重力加速度g、绝对误差、写出测量结果。 4、改变摆长<每次改变约10cm），测出在5种不同摆长下测量连续摆动30个周期所需的时间t，作L-T2图由直线的斜率求出g。<） 数据处理： 1、计算摆长L与σ(L> 2、同一摆长<测3次）测30个周期所用的时间，填表求g(>，σ(g> ，授 课 效 果 分 析 总 结 3、记录不同摆长L<5种）对应的T，作L—T2图，取两点，求直线斜率k，由k求出g。 仪器简介与组装： 潍 坊 学 院 教 案 课 题 教案目的与 要 求 教案重点与 难 点 教 学 过 程 动量守恒定律的验证 课 时 3 目的：1、了解完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞的特点； 2、验证动量守恒定律。 要求：熟练掌握用气垫导轨验证动量守恒定律的方法。 重点：气垫导轨的调整；电脑通用计数器的连接。 难点：光电门的最佳位置主 要 内 容 及 步 骤 实验原理：系统所受合外力为0，即∑Fi=0，则系统的总动量守恒，即∑mivi=恒量，也就是mAvA+ mB vB= mAvA′+mB vB′备 注 教 学 过 程 1、完全弹性碰撞 当mA=mB，且vB=0则vA′=0，vB′=vA，即滑块A和滑块B在碰撞后速度发生交换。 2、完全非弹性碰撞 当mA=mB，且vB=0则vA′=vB′= vA/2，即碰撞后滑块A和滑块B粘在一起以同一速度运动。 实验内容： 1、调整装置 <1）调整光电计时系统，使其正常工作；调节气垫导轨水平。 <2）※将光电门放在能及时测取碰撞前、后滑块速度的最佳位置。 2、观察mA＝mB时的完全弹性碰撞 3、观察mA≠mB时的完全弹性碰撞 4、观察mA＝mB时的完全非弹性碰撞 数据处理：见书P57 仪器简介与组装： 授 课 效 果 分 析 总 结 课 题 教案目的与 要 求 教案重点与 难 点 教 学 过 潍 坊 学 院 教 案 刚体转动惯量的测定 课 时 3 目的：用转动惯量实验仪验证转动定律、测定转动惯量。 要求：熟悉秒表计时的方法；熟练掌握作图法处理数据。 重点：用转动惯量实验仪验证转动定律 难点：转动惯量实验仪的调整备 注 主 要 内 容 及 步 骤 实验原理：根据转动定律，绕定轴转动的刚体的角加速度β与它的合外力矩M成正比、与刚体的转动程 惯量J成反比。即：M=Iβ。 (1> 由(1>式可见：测出绕定轴转动刚体的角加速度β、合外力矩M，即可求出刚体的转动惯量I。 实验中,M=Tr，T为线绳中的张力，r为塔轮的半径。T 可由mg-T=ma求出，当g＞＞a时T≈mg。所以 M≈mgr β=，a是半径为r的塔轮的线加速度，即m的下落加速 度。a可由h=时间下 落的高度。所以β=。得mgr=I。 求出， h为m从静止开始经过t１、验证转动定律，测定刚体的转动惯量。h，r，I为恒定值，则：m== (2> 2、验证转动惯量平行轴定理：r，h，m为定值，而I=Io+Ioc+2mox2，则 教 学 过 程 实验步骤：１、验证转动定律，测定刚体的转动惯量。 <1）调整实验装置：取下塔轮，按上铅直准钉，调整转轴铅直，再装上塔轮。尽量减小摩擦，使各转动部分转动自如。调整好后用固定螺丝固定。实验过程中绕线要密排。 <2）m—1/t2关系的研究：见P73 (t重复测量三次> <3）不做 2、观测转动惯量与质量分布的关系，验证平行轴定理：见P73(t重复测量三次> 数据处理：１、验证转动定律，测定刚体的转动惯量。 要求： 参见绪论做出规范的实验图线，分析并给出验证定律的结论。根据实验图线求出转动惯量J。 2、观测转动惯量与质量分布的关系，验 授 课 效 果 分 析 总 结 课 题 证平行轴定理： 要求：自拟数据记录表， 参见绪论做出规范的实验图线，分析并给出验证定律的结论。 仪器简介与组装： 潍 坊 学 院 教 案 教案目的与 要 求 教案重点与 难 点 潍 坊 学 院 教 案 潍 坊 学 院 教 案 潍 坊 学 院 教 案申明：
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