高中物理力学实验教学中DIS实验与传统实验

高中物理“力学”实验教学中DIS实验与传统实验的对比研究摘要：DIS实验是随高中物理新课程改革而引入高中物理实验教学过程中的，是一种与现代科学密切相关的实验方式，具有便捷、直观、实时、准确等特点。在高中物理实验教学中采用DIS来设计，不仅使某些用传统实验方式无法实现的实验得以顺利完成，而且能促使学生了解先进的科学技术，获得科学的学习方法，形成正确的学习态度。但是，在高中物理“力学”实验教学过程中，并不是所有实验都适合用DIS来完成。本文结合DIS实验和传统实验各自的特点，分析了他们各自的优势和弊端，并进行了实验对比，最后通过研究和比对，对高中物理“力学”中涉及到的绝大部分实验进行了分析和研究，对个别课本上已有的DIS实验设计方案提出了改进意见，目的是为了使实验过程中的变化更为明确、现象更为清楚，而且改进后的设计方案能从定量的角度反映实验过程中的变化，改变传统的实验教学方式，使实验教学更加有效。

关键字：DIS,高中物理,数字,实验教学, 传统实验

一、选题的背景及意义

（一）传感器及DIS实验的概念区分

高中物理中使用的传感器是以某些特定的标准和规则把被测量的物理量转换为与之对应的电信号的一类测量装置。国际电工委员会的定义为：“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。它的功能首先在于“感”，即可将距离、速度、力、热、声、光、电、磁乃至酸碱度、导电率、气体含量等多种变量转换成电信号，以电信号的不同变化体现对外界变量的感知；其次在于“传”，电信号可被放大、转换、传输、编码、读取，可以通过数码管显示，也可以被计算机加以处理。

DIS是英文Digital Information System三个词的缩写，也是“数字化信息系统”的简称，DIS的核心组成部分为传感器和数据采集器，因此，“数字化信息系统”是一套基于传感器技术的信息系统。DIS实验是指运用数字化信息技术手段的实验。实验系统是由传感器、数据采集器、实验软件、计算机以及实验附件构成。由于传感器应用于高中物理实验是物理第二期课程改革中的一大亮点，它给高中物理实验教学带来了技术、方法的革新，体现了创新精神，改变了实验设计思想和手段，同时也更新了教育理念，甚至可以改变传统的课堂实验教学模式，以达到高中物理实验探究的教学目的。

在新教材中，很多高中物理实验都可以采用这样的设计模式：用一系列高中物理专用的教学传感器并辅以专用的教学软件及配套的教学仪器，快速、高精度地实时采集力、位移、速度、电流、磁感强度等多种物理量的数据，数据通过并将数据采集器处理后上传到计算机，由教学软件进行处理和分析，然后得出相应的分析结果和图像，最后得出结论。期中传感器是用来快速、高精度地实时采集实验数据，并将其转变为相应的电信号输送给数据采集器；数据采集器是连接传感器和计算机的纽带，对传感器输送过来的电信号进行转换和分析分析，然后将结果传输给计算机，最后利用计算机进行显示和处理，得出结果。

（二）问题的提出

在信息技术高速发展的今天，数字信息化深刻的影响着人们现阶段的生活，它使人们的生活方式、思维方式、交流方式都发生了质的变化。借助先进的信息化技术，人们

可以多而快的获取信息，分析和处理信息。中国教育当然也收到了信息化技术的影响，极具潜力的DIS实验技术随之在全国主要大中城市的中学教育中逐渐推广和使用了。为加强高中物理实验教学，《普通高中物理课程标准（实验稿）》中明确指出：“物理实验是高中物理教学中的重要内容”。“教师应该积极开发适合自己教学的实验项目，并尽可能利用各种实验资源，使用各种不同型号、规格的仪器做实验。鼓励将电子计算机等现代多媒体技术应用在物理实验中”。“重视将信息技术应用到物理实验室，加快中学物理实验软件的开发和应用，诸如通过计算机实时测量、处理实验数据，分析实验结果等”。[1]新课程教学中倡导“探究式教学”，强调学生独立思考的能力、合作学习的能力以及创新精神的培养，计算机和物理实验课程的有机结合，以人与计算机配合的方式实现实验过程，并借助计算机处理实验数据，极大地方便了学生进行探究实验。利用计算机和数据采集系统进行高中物理实验，形式新颖、内容丰富、操作简单、数据处理方便，从而给高中物理实验教学注入了新的活力。

在高中物理“力学”实验教学中，DIS实验和传统实验相比究竟有什么优势？使用DIS实验，传统实验是否可以完全退出“历史舞台”？两者应如何取长补短使高中物理实验教学得到优化？本课题将通过一些具体实例，通过选择不同对象、不同内容，并确定相应的实验手段，来探讨如何使高中物理实验教学效果更有效，并能在实验过程中培养学生的探究能力，以达到新课标对学生的实验水平的要求。

（三）选题的意义

1现代教育理念赋予基础教育新的内涵

传统的教学模式是教师的“教”与学生的“学”相结合的模式，“教”与“学”在实际教学中是分开的，教师只管教，至于学生是否能学会、学懂并不是教师教学过程中所关心的主要问题。[2]现代教学观认为教学从本质上是一种“沟通”与“合作”的交往活动，交往包括对话、参与、相互建构，其中“对话”是教学活动的重要特点。在信息交流中可以很容易实现师生互动、相互沟通、相互影响、相互补充，从而达到共识、共享、共进的教学目的。

传统的教学过程观中有以“教”为中心的教学过程观和以“学”为中心的教学过程观，后来发展为“以教师为主导，以学生为主体”的双主教学过程观。华东师范大学的叶澜教授认为“教”与“学”在教学过程中是不可分离的，是相互依存的整体。课堂教学的基本单位不是“教”，也不是“学”，而是“教学”如何“互动生成”。教学中的“生成”包括两种，一是因开放性的互动产生了新的教学资源，称为“资源生成”，二是对新生成的教学资源及时的重新整理、重组，形成不同于教学设计内容和程序的新的东西。[3]因此，教学不是一个静态的过程，而是一个充满活力的动态过程，教师和学生的角色不再是固定的教师为主导、学生为主体，而是交互主体。

在我国把学生的全面发展作为学校的教育目的，这就决定了学校教育要完成德、智、体、美、劳五个方面的教育任务。但是，一旦到了教学中便习惯上人为的将之分开，把德育交给政治学科，智育交给数理化学科，体育交给体育学科，美育交给美术学科，劳动技术教育交给劳动学科，再加上高考指挥棒的作用，这就造成了教师讲，学生记，再加之反复练习的应试教学模式，好多地方学校的实验课都流于形式，设而不上，怕占用学生做题的时间，这样在很大程度上抑制了学生智力的发展，掩盖了学生的个性，使我

们的学生严重缺乏创造性。基于这些方面的不足，在高中物理新课程的实施过程中，侧重了学生创造力的培养和个性的发展，因此，高中物理的实验探究自然而然成为培养学生创造力和个性的重要手段，也成为转变学生学习方式的重要过程。新的实验器材传感器、数据采集器在新课程的实验教学中也随之出现，各个学校的数字化实验室也相继建立，物理实验的地位达到了相应的高度。在《高中物理课程标准（实验稿）》中提出：“重视将信息技术应用到物理实验室，加快中学物理实验软件的开发和应用，诸如计算机实时测量、处理实验数据，分析实验结果等。”[4]

高中物理新课程具体目标强调知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观的三维目标的统一。情感不仅指学习兴趣、学习热情、学习动机，更指内心体验和心灵世界的充实。态度，不仅指学习态度，更是指乐观的生活态度，求实的科学态度，宽容的人生态度。价值观，不仅指个人的价值，更强调个人价值与社会价值的统一，从而使学生从内心确立真、善、美的价值追求以及人与自然和谐可持续发展的理念。[5]当然，每节课都要完成这些目标是不切实际的，但是我们每节课都应该向这些目标去努力。

为了配合新课程的实施，学生的学习方式也要进行转变。学习方式不是指具体的学习策略和方法，而是学生在自主性、探究性和合作性方面的基本特征。转变学生的学习方式就是转变学生单一的被动的学习方式，提倡和发展多样化的学习方式，特别提倡自主、探究、合作的学习方式，是学生的创造性、能动性不断地得到发展，让学生的创新意识、实践能力不断得到增强。当然，从旧的学习方式转变到适应新课程理念的新的学习方式不是那么容易的，这其中需要教师的帮助和学生自身的努力，教师要把课堂交给学生，把提问的权利、质疑的权利、发表意见的权利、评价的权利还给学生。

从以上的论述容易看出，时代的发展、社会的需要，要求基础教育要培养出具有创造能力和自主学习能力的适应现阶段发展需要的开拓性人才。而自主性学习、合作性学习、探究性学习必将成为学生学习的主要方式。

2现代教育理念下的高中物理“力学”实验教学需要DISLab

DISLab是英文Digital Information System Laboratoryd的缩写，意为“数字化信息系统实验室”。DISLab是传统实验室与现代化计算机技术，通讯技术，电子技术，多媒体技术等相关信息加工处理技术的有机结合。

其特点为：

（1）基于Windows系统的显示，例如曲线图，数据表，测量等；

（2）广泛的分析工具，包括积分，统计，曲线拟合，计算数列，检查和修改等；

（3）多通道的数据运行；

（4）在保存实验文件前，方便的传感器设置和实验设置；

（5）在文本窗口中注释图表和记录。

其教学功能有：

（1）“科学的分配了教学时空”[6]

由于数字化实验室采用了传感器+数据采集器+计算机的体系结构，使得其具备了“实时实验”的功能，即可以对实验的过程进行实时的跟踪与数据的采集，同时还完成了数据处理。这就将教师与学生从以前那种数据读取、记录、运算以及图线描绘等繁琐的劳动中解放出来，为学生的自主探究、小组协作与充分的体验提供了足够的时间和空间。

（2）利用新技术填补了测量的空白

数字化实验室凭借传感器技术弥补了传统实验中的多个空白，解决了物理实验中精确采集数据的难题，同时系统辅以相对完善的软件系统，可以进行很多利用传统实验装置想做而又做不到的实验。

（3）实现了跨学科融合教学

在传统实验中，物理、化学、生物实验室相互独立，实验室的功能单一。在新课标中提倡跨学科的探究实验，而这种实验在传统条件下即费时又费力，而且实验效果并不理想。数字化实验室依托软件平台，能较好的解决上述问题。学生可以同时、同地的测量同一实验的理、化、生的不同量，在真正意义上实现了跨学科的实验教学。

（4）实验过程与结果的可视化

在有些物理实验中，实验现象并不明显，或是实验过程十分短暂。例如高中物理中“研究弹性形变中的微小形变”实验，教师与学生在观察此类实验时难度较大，实验数据的测量也很困难。数字化实验室由于装备了高灵敏的传感器探头、摄像装置，可以将实验过程以视频方式储存并重放，实现了实验的可视化，同时可以根据要求放慢或加快播放速度，而且摄像头的变焦功能可以对实验的某个细节进行放大，便于观察。

在传统实验中，实验者在实验后为了直观的理解测量值之间的关系，通常要手工绘制函数图像。在数字化实验室的软件系统中提供了曲线拟合功能。计算机在采集、计算、分析实验数据后会按照实验者要求自动绘制函数图像，使得实验结果以图像方式直观的呈现出来。

（5）将“黑箱”变为透明，可激发学生学习的兴趣

传统实验装置自身的内部结构对于外界来说是不可见的“黑箱”，很少有学生去探究实验器件本身的原理。而在数字化实验室中，大多数的仪器外壳是透明的材质。学生可以很清晰的看清楚各种仪器的内部构造，有利于激发学生探究未知世界的兴趣。

总之，DISLab 提供了许多传统实验室无法达到的教学功能，符合新课程的教学理念，能激发学生的探究热情，能培养学生的创造力。

（四）研究目标

在乌海市第一中学，DIS实验用于高中物理实验教学刚刚起步，数字化实验室正在筹建中，很多有关高中物理DIS实验方面的问题还在探讨。例如：如何将DIS合理地运用于教学，高中物理哪些实验适合使用DIS来完成，哪些实验不适合使用……

由传感器、数据采集器、实验软件、计算机以及实验附件构成新型DIS实验系统，巧妙地做到了课程与信息技术的有效结合，具有强大的信息采集和信息处理能力，可以实时、高效地处理各种实验数据，可以实现联网互通，具有便捷的交互功能。DIS因新课程改革而出现，新课程改革因DIS的出现而深入。但是，并非所有的高中物理“力学”实验都适合用DIS来完成，这就需要深入了解传统物理实验与DIS实验各自的特点和优势，将两者有机的结合，以达到教学效果的优化处理。DIS的出现使教学面临新的机遇和挑战。如何通过观念的转变，进一步研究教学过程中的各个环节，使DIS的实验教学更具针对性和实效性，逐步加强对学生科学方法的训练和科学精神的培养，提高学生的科学探究能力。这是作为一名一线教师不得不思考的问题。

本课题在文献研究和现状调查的基础上，通过教学实践与研究，总结出部分高中物

理“力学”实验的DIS设计方案，并进行部分传统实验和DIS实验的结合与互补；研究出高中物理“力学”DIS实验教学的策略与方法，并对部分高中物理的“力学”实验书写出教学案例，同时对DIS实验室的建设、运作与管理方式进行一定探索和研究。通过教学研究实践，优化教学设计，进一步转变教师教学方式，并拓展学生探索活动的范围，提高学生的探究能力。同时，通过实验探索，为本学校其他教师的教学提供经验和范例，充分发挥教学资源共享的教学理念。

利用传感器技术对部分传统实验进行改进，使实验过程变得简单、清楚，使教学模式得以更新，以达到更好的教学效果。

本文通过对DIS实验系统在高中物理“力学”实验教学中的应用作一个充分的调查和研究，以了解学生在DIS实验运用方面的总体情况，比较DIS实验与传统实验各自的优势和教学弊端，研究如何应用好实验器材才使学生的动手能力、创造思维能力有更好的发展。

（五）研究内容

1 DIS系列实验设计的开发研究

在新课程中，教学目标发生了的转变很大，由以往的教会学生某些知识，转变为培养学生掌握某些技能。乌海市第一中学物理组本着运用DIS的优势，辅以传统实验，进行科学探究活动，包括问题的提出方案的制定，方法的运用，过程的展开，数据的采集，结果的分析……。针对不同的学生，分层次进行实验教学。

2 DIS实验和传统实验的整合研究

通过DIS实验与传统实验的整合，使学生在探究过程中培养自主学习的能力，逐步实现学习方式和学习方法的转变，培养学生掌握新课程下的学习方式，使学生能养成敢于质疑，善于交流，乐于合作，勇于实践的科学态度。高中物理实验教学过程是让学生再发现、再创造的过程，让学生在教师引导下，自主地进行发展与创新，是DIS实验和传统实验整合教学的基本思路。

3 DIS实验教学的策略与方法的研究

新教材中的高中物理教学以科学探究为主线，以物理现象、概念和规律为的掌握为主要教学目标，强调学生在实验活动中的参与和体验。

为了达到以上教学效果，在物理组内我们经常加强有关的理论学习，对有关教学内容进行重新梳理，深刻领会有关这一课题的理论在实际中的运用和操作方法，并且聘请有关的专家和学者从工作和理论上给予指导。另外，在实验过程中，通过学生实验评价表、兴趣调查表、教师的观察等收集有关的资料和数据，进行总结和研究。通过两个学年的行动研究，期中和期末、各学年实验班进行过程性评价和定性分析，总结出研究经验，以论文的形式形成研究成果，并把优秀的教学案例向本校教师进行推广。

（六）研究方法

在研究中，坚持科学性、系统性的原则，循序渐进地进行研究，通过集中培训、观摩公开课以及物理备课组讨论和个人自学相结合的方式，致力于新课程改革下高中物理“力”学实验教学模式的改革。

1案例研究法

在乌海市第一中学高一两个平行班（330班、334班）实验教学的基础上，选取10

个教学个案进行深入研究。通过对课题教学效果的反思及测试，对学科数据的分析，从中提炼出具有说服力的案例，以支撑课题研究的结论。

2文献调查法

借助学校订阅的教学报刊、杂志和各类教育网站搜集高中物理“力学”实验教学的策略和方法，去图书馆查找相关的文献资料，然后把资料分类整理，在相应的实验教学中加以应用和实践。

3比较研究法

在高中物理“力学”实验教学中，对同一个教学案例中的实验采用不用的实验系统进行实验教学，即用DIS实验进行教学和用传统实验进行教学，然后比较实验效果，并对实验过程进行系统的分析，通过问卷调查的方式反馈学生在实验过程中的情况，以得出在此实验中DIS实验的优势及弊端，传统实验的优势及弊端，最后将各自的优势加以整合，最终设计出一套较为适用的实验方案，在此方案中可能既有DIS实验，也穿插有传统的实验，目的就是为了通过研究，以达到实验教学的优化处理。

4行动研究法

本文在研究过程中，充分收集学校每位物理教师在教学过程中积累的经验，充分利用网络和数字化系统平台进行教学，加强自己与其他教师之间的合作与交流，在解决教学疑难问题的过程中多思考，多琢磨，以发现新的问题，最终将问题得以解决。在研究过程中，自己要多去制作教学课件，多写教学反思，多问问题，争取让自己的研究课题有价值，有助于高中物理“力学”的实验教学，能帮助高中学生既学到知识，又掌握了相应的实验技能，最终培养他们的科学探究能力和创造力。

5调查研究法

在上面几种主要方法的支撑下，还要辅以调查研究法，研究学生运用现代教育技术与实验仪器进行实验学习时，对其学习的影响，掌握第一手材料，为课题研究提供充足的事实依据。

二、 DIS实验与传统物理实验案例对比研究

（一）研究方案设计

1研究目标

在乌海地区，高中物理实施DIS的实验教学刚刚开始，高中物理实验哪些适合DIS实验系统，并为高中学生所接受，哪些实验不适合DIS实验系统进行实验，还需要深入研究、探索和实践。

由传感器、数据采集器、实验软件、计算机以及实验附件构成新型DIS实验系统，巧妙地做到了课程与信息技术的整合，具有强大的信息收集、处理能力，可以实时、高效处理各种数据，可以实现联网互通，具有便捷的交互功能。将传感器应用于高中物理实验是高中新课程改革的一大亮点，新课程改革因DIS的诞生而深入。DIS的出现使教学面临新的机遇和挑战。如何通过观念的转变，进一步研究教学过程中的各个环节，使DIS 的实验教学更具针对性和实效性，逐步加强对学生科学方法的训练和科学精神的培养，提高学生的科学探究能力。这是作为一名一线教师不得不思考的问题。

2研究内容和研究对象

高中物理“力学”实验中，DIS实验与传统实验的对比研究。通过对比，找出高中物理“力学”实验教学中，哪些实验适合使用DIS，哪些实验适合用传统教学方式，哪些实验适合将DIS与传统实验相结合。并探索利用DIS实验改进实验的教学效果。

研究对象是乌海市第一中学高一334班（69人）和330班（68人），这两个班的学生入学时的成绩相当。

3研究步骤和研究方法

（1）研究步骤

①确定所要实验内容（主要以高中物理新教材必修1和必修2中的实验为主）。

②选择实验教学班乌海市第一中学334班和330班。

③用对比研究的方法，在一个班实施实施DIS实验，另一个班实施传统实验分别进行教学。通过课堂提问、课后作业、问卷调查等形式发现问题，反思实施DIS实验和传统实验各自的利弊。

④做好平时实验记录。利用各种研究方法、研究方式，让学生逐渐形成科学的思维习惯及能力，达到预期实验目标。

（2）研究方法

对比研究法、案例分析法、实践反思法等研究方法。

（二）加速度与力和质量的关系实验案例

1 DIS实验设计

【设计探究方案】

1.猜想加速度a与力F、质量m之间存在怎样的关系？如何研究加速度、力、质量的关

系？

2.怎样用实验测定a、F、m这些物理量？

3.怎样设计数据采集器的表格及相关的图像坐标？

【实验目的】

1.研究小车在质量一定的条件下，加速度与作用力的关系。

2.研究小车在作用力一定的条件下，加速度与质量的关系。

3.练习使用DIS实验设备。

【实验器材】

位移传感器、数据采集器、计算机，带滑轮的轨道，小车，小桶，小车专用重片，天平，弹簧测力计等。

图2-1位移传感器图2-2数据采集器

图2-3 实验装置图

1.用DIS研究加速度与力的关系（质量m保持不变）

【具体实验过程】

①用天平称装有位移传感器的小车的质量。

②用弹簧测力计测出小桶加里面放置砝码的重力，并以此作为小车收到的拉力。

③在轨道安装滑轮的一端，安装位移传感器的接收器，并与数据采集器连接。将细绳连

接小车，跨过滑轮系住2个钩码。

④开启电源（包括位移传感器发射器电源），运行DIS应用软件，点击“用DIS研究加

速度与力的关系，加速度与质量的关系条目，释放小车测定加速度。

⑤保持小车质量不变，改变钩码数量重复实验。

⑥处理实验数据，归纳得出结论。

实验图像截图如下图所示：

图2-4 v-t

图像

2.用DIS

研究加速

度与质量

的关系

（保持作

用力F不

变）

①调节

天平，测配重片的质量。

②将位移传感器的接收器固定在轨道没有滑轮的一端，并连接到数据采集器，用细线连

接小车，跨过滑轮系住三个钩码。释放小车，测定加速度。将加速度的平均值记录在表格中。

③保持钩码数量不变（以保证小车收到的作用力不变），改变小车的质量（增加配重片

数量），重复实验。

④处理数据归纳得出结论。

2传统实验设计

【实验目的】

1.研究小车在质量一定的条件下，加速度与作用力的关系。

2.研究小车在作用力一定的条件下，加速度与质量的关系。

3.练习使用打点计时器。

【实验器材】

电火花打点计时器、纸带、小车、天平、带滑轮的木板、小桶、小车专用重片、弹簧测力计。

【实验过程】

1.研究加速度与力的关系（保持小车质量不变）。

①调节天平，测小车的质量；用弹簧测力计测小桶加里面砝码的重力并以此作为小车的拉力。

②将木板放置在实验台上，调节木板，使小车放在木板上刚好处于静止状态。

③将小车末端与纸带相连，前端系细绳，绳子跨过定滑轮连接一个钩码；纸带穿过打点计时器。

④打开电源，释放小车，在小车带动下，打点计时器在纸带上留下一系列清晰的点。

⑤小桶中增加或换较大质量的砝码，再重复上述实验。

⑥利用纸带计算出相应的加速度，绘制a-F图像。

实验过程装置图如下：

图2-5

实验装

置图

记录加

速度与

外力关

系的实

验数

据，填

入表格中。表格如下所示：

表2-1加速度与外力关系的实验数据表

根据上表中的数据，绘制a-F图像

图2-6 a-F 图像

根据图像得出结论：在误差允许的范围内，当物体质量一定时，加速度与物体受到的外力成正比。

2. 研究加速度与质量的关系（保持小车所受作用力不变）

① 小桶中放置20g 砝码，测量出第一次小车的质量为200.2g ,进行第一次实验，取

下纸带。

② 安装新的纸带，并在小车中放入100g 砝码，此时小车的总质量为300.2g ，进行

第二次实验，取下纸带。

③ 安装新的纸带，并在小车中再放入100g 砝码，此时小车的总质量为400.2g ，进

行第二次实验，取下纸带。

④ 利用纸带，进行数据分析、研究。

记录加速度与质量关系的实验数据，填入表格中。表格如下所示

表2-2 加速度与质量关系的实验数据表

根据上表中的数据，绘制a-1/m 图像。

图2-7 a-1/m 图像

【结论】根据图像可得，当小车受到的外力一定时，在误差允许的范围内，加速度与质量成反比。

（三）探究“最大摩擦力与滑动摩擦力的大小关系”实验案例

1 DIS实验设计

【实验目的】

比较最大静摩擦力与滑动摩擦力的大小。

【实验器材】

力传感器、数据采集器、计算机、木块、白纸、

【具体实验过程】

将木块置于白纸上，与力传感器相连。用力拉白纸，观察力的变化图线。当木块随白纸一起运动时，图线逐渐上升，表示木块与白纸间的静摩擦力逐渐增大；当木块不动，白纸运动时，木块与白纸间的摩擦力为滑动摩擦力，由图线可看到滑动摩擦力保持不变；在静摩擦力图线与滑动摩擦力图线衔接处，有一个最高点，此最高点即为最大静摩擦力。从图线中可以很明显地看出，最大静摩擦力略大于滑动摩擦力。实验装置如下图所示：

图2-8 DIS实验

过程图

2 传统实验设计

【实验器材】

弹簧测力计、砝码、白纸、木块

【具体实验过程】

将测力计与木块连接，在木块下方放一条白纸，用向左的力拉纸，观察弹簧测力计的示数变化。当木块随纸一起运动时，弹簧测力计的示数逐渐增加，此示数表示木块与白纸间的静摩擦力；当木块不动，白纸运动时，木块与白纸间的摩擦力为滑动摩擦力；当木块与白纸处于将要动却未动时，木块与白纸间的摩擦力为最大静摩擦力，并且发现从此位置稍微拉动白纸，弹簧测力计的示数会突然略微减小，然后便保持不动。实验装置如下图所示：

图2-9 传统实验过程图

【结论】最大静摩擦力略大于滑动摩擦力。

（四）实验案例对比研究

1加速度与力和质量的关系实验案例对比研究

本实验在研究过程中设计了两种不同的实验方案，即DIS实验方案和传统实验设计方案，并且在教学中将这两种不同的实验方案分别应用到了两个高一年级教学班中（乌海一中330班、334班）。在330班的“加速度与力和质量的关系”实验教学中，使用DIS 实验方案；在334班的“加速度与力和质量的关系”实验教学中，使用传统实验教学方案。

在教学中，DIS实验与传统实验相比，具有很多的优点：

（1）现象明显，实验结论易得出

在此实验中，加速度与质量、加速度与力的关系最终是要通过a-1/m图线和a-F图线来得出的，DIS实验得出a-1/m图线和a-F图线的速度快，不用学生通过计算来完成，准确率很高。

（2）精度高，易操作

数字化、信息化技术给物理量的测量带来了革命性的变化，不但简单方便，而且由于减少了主观判断引起的误差，所以测量精度高、误差小。

（3）数据处理快

DIS实验系统的数据处理是由计算机完成的，大量的实验数据可以在瞬间处理完毕，可以让学生从大量的数据处理中解脱出来。

（4）效率高

在此实验的教学中，DIS实验用时20分钟，便完成了全部实验过程；利用传统实验，一节课（40分钟）基本完成实验，课容量很大，学生的绝大部分时间都在读数据，记录数据。DIS实验的效率高这是显而易见的。

正因为DIS实验具有以上种种优点，因此在教学中对学生的合作学习的能力就提出了较高的要求，有效的培养学生自主合作的能力就显得尤为重要了。

DIS实验与传统实验相比，在某些方面也具有弊端：

由于DIS实验的数据处理及其作图全部由计算机来完成，虽然简易、快捷，但是却不能训练同学们处理纸带数据的能力，数学运算能力，作图能力。而这些能力恰恰是学生必须要具备的能力，在期中、期末考试，在两年后的高考中，都要考察学生这些能力。

由于两个班采用了不同的实验设计方法，330班的学生利用较短的时间就掌握了“加速度与作用力成正比，与质量成反比”的关系，也了解了数字化、信息化技术给物理实验带来的革命性变化。但是，他们在处理纸带的数据、利用描点法作图等方面比334班的学生要有所欠缺。而334班学生又没有体验到DIS实验给物理实验带来的快捷、方便。如何来弥补学生们的这些不足呢？最终决定两个教学班各拿出一节课，在330班演示传统实验，让学生分析纸带，计算加速度，并作图；在334班演示DIS实验。

2“最大摩擦力与滑动摩擦力的大小关系”实验案例对比研究

由于此实验案例简单，不存在读取数据计算的问题，只需要学生观察实验现象，得出结论即可。DIS实验连接过程比较复杂，但实验现象非常明显，从图线中直接便能看出静摩擦力随拉力增大而增大，最大静摩擦力略大于滑动摩擦力，并且能让学生直观的看到f-t图线做出的过程，最后将图线保留下来，便于学生日后进行学习和研究。相比之下，传统实验设计方案就显现出很多的不足，由于用弹簧测力计看摩擦力的大小变化，学生们如若稍不注意，就会错过最大静摩擦力略大于滑动摩擦力这一现象出现的瞬间，并且这种现象不能保留，不便于研究。因此，这种设计方案要想让绝大部分学生看到现象并得出结论，就需要教师不断的重复实验，这给教学带来了很大的麻烦。

因此，“最大摩擦力与滑动摩擦力的大小关系”实验适合使用DIS实验。

三对高中物理“力学”中DIS实验和传统实验的整体思考

（一）高中物理“力学”中DIS实验与传统实验的对比

从形象的层面上讲，DIS实验在学生的脑海中形成了直观、深刻的印象，将人类思维空间的抽象信号比较准确地展现在电脑屏幕上，例如：利用运动传感器研究小车在人的拉动下作变速直线运动，从电脑显示器上可以直接看到小车的瞬时速率随时间的变化情况，形象直观。但是，由于学习者本身的差异性，并不是每个学习者对DIS实验的适应程度都相同。由于DIS实验涉及到综合性、技术性的知识较多，如非电学量的转换、信号的放大、信号的采集、模拟信号与数字信号之间的转换、软件的编制等，许多内容学生都比较生疏，容易分散学生的注意力。再者，数字化实验自动化程度较高，易使学生忽视实验的物理意义，而单纯的关注采集、处理实验数据，整个实验成了数字“游戏”。

在培养学生各方面能力上，DIS实验与传统实验有明显的差异：DIS实验侧重于培养学生的实验探究能力，而传统实验侧重于培养细致、认真、耐心的观察习惯；传统实验重视培养学生正确的选择仪器和使用仪器的能力，而DIS实验在这方面则相对欠缺，因为在DIS实验中，基本的仪器就是某些固定的传感器、数据采集器和计算机；DIS实验有利于学生掌握利用现代化信息技术，可以帮助学生提高学习兴趣，拓展学生的知识层面，而传统实验比较重视学生技能的训练，如用秒表反复测量单摆的周期，可以使学生在实验过程中掌握秒表的使用方法；在数据处理过程中，DIS实验有助于学生的数学图形分析能力、对复杂物理问题的分析判断能力的培养，传统实验可以充分培养学生的计算能力、作图能力及利用数学知识解决物理问题的能力；在高中物理“力学”的实验中，很多DIS 实验都可以由学生自行设计、选材、完成，从而达到培养学生的自主探究能力、研究能力和创新能力的目的，而传统实验的设计要求具有很大的局限性,限制了学生探究和钻研的深度和广度。综上所述，DIS实验和传统实验在高中物理“力学”教学中只有取长补短，才会达到更好的实验教学效果，才会达到新教材中培养学生实验探究能力的教学目标。

（二）新课程改革下“力学”实验教学对教师的能力要求

新教材中，高中物理“力学”中的很多实验都可以用DIS来完成，但为了达到教学效果的最优化、为了培养学生的探究能力、实验设计能力、数据处理等多方面能力的教学目标，很多实验单方面用DIS来完成是不行的，需要DIS实验与传统实验的有机整合。这样，对教师的能力就提出了较高的要求。

首先，教师要有自我学习能力，要将“数字化信息系统”即DIS这套实验装备熟练掌握。DIS实验设备综合了现代的电子、计算机、程序开发等一系列前沿尖端技术，想要熟练应用这套设备，就需要教师不断地学习和进取、不断地钻研新的科学知识。

其次，教师要改变自己的观念，排除畏惧心理，要敢于迎难而上，主动地对DIS实验系统进行了解和学习，就像学习电脑技术一样，只要多使用，多钻研，虚心向其他有经验的教师请教，最终一定会达到：能使用、能操作、能创新的地步。同时还要对学生进行必要的课前技术培训，教给他们DIS的简单操作原理，强化和提升他们的DIS实验技能。只有这样，才可能达到最终的教学目的。

再者，课前要做好充分的准备。实验准备用DIS完成，还是设计成传统实验，还是两者结合使用，提前都要想好设计好。并且，设计实验要有创新，能吸引学生的注意力，能让他们也参与到实验过程中。当然，提前做好充分的准备，也能让实验课顺利、快捷的完成，以达到最终的教学目的，培养学生的实验探究能力。

（三）要科学、有效地利用DIS实验

DIS虽然在现阶段高中物理“力学”实验教学中得到了广泛的应用，但也不能不加分析地到处使用，在高中物理“力学”中使用DIS实验要注意以下几点：

1 不能所有“力学”实验都用DIS来完成

在教学实践中，学生是主体，教师是主导。如果不考虑学生能否接受，全部“力学”实验都使用DIS来设计，就会出现有些DIS实验学生接受不了，也不符合高中学生的认知特点，教师就成为DIS实验的“讲解员”，学生就盲目成为DIS实验的“听客”。例如：研究“平抛运动竖直方向和水平方向的运动情况”实验，利用传统的实验设计方案（平台上放置一个斜槽，斜槽末端必须水平，末端带有一个支柱，支柱和斜槽末端中间有一个小空隙，恰好能让小球落下。支柱上放置一个小球，让一个与其等大的小球从斜槽的某一位置自由滚下，与另一个小球发生碰撞，让学生观察实验现象），学生通过仔细观察，很容易能够得到实验结论：做平抛运动的物体，竖直方向做自由落体运动，水平方向做运算直线运动。实验装置图如下：

图3-1 研究平抛运动竖直方向的运动

图图3-2 研究平抛运动水平方向的运动

若此实验采用DIS来设计，最后通过位移时间图像来得出结论。相比之下，在这个实验的过程中，传统实验便显示出了明显的优势：既便于通过观察得出实验结论，又能调动学生的学习兴趣，还能激发他们去设计一些其它的简单实验来得出同样的结论，可以培养他们的实验探究能力。而DIS实验最终又回到了枯燥的图像研究中，使教学起不到应有的作用，必然会导致学生听不懂、厌学、成绩不好等事情的出现。

2要合理把握DIS实验的使用度

人的认知是有规律的，记忆的基础是反复，记忆的工具是理解。DIS实验只不过是学生认知道路上的一个“助跑器”，而不是学生达到认知目标的特效工具。高中物理“力学”实验教学效果的提高还需要教师刻苦地钻研教材，认真并且具有创新地设计实验，将DIS实验与传统实验有效结合，这样一点一滴的不断积累，不断实践，最后以达到从量变到质变的效果。不能盲目地认为几个DIS实验就可以直接使学生的学习能力达到质的提升。

在DIS实验与传统实验结合使用的过程中，不难发现课堂教学中出现了因技术崇拜而忽视教育规律的形式主义。有的教师片面追求效果的最优化，不分课型、内容，不顾实际教学需要，盲目使用各种媒体，热衷于在计算机上模拟操作而忽视学生的实际操作，结果弄巧成拙，使课堂中的信息过多过剩，造成无效信息的泛滥，分散了学生的注意力，不仅不能提高教学效率，反倒影响了教学目标的落实。此外，教学过程是动态的、发展的过程，时常会出现不可预见的情况。教学中过分依赖传感器技术，全部教学环节由技术手段再现，用电子数据代替教师丰富的情感交流语言，用荧屏画面代替教师形体交流语言，使得传统教学方式下师生情感交流的优势荡然无存，反而使师生间产生一种“教与学的阻隔”，不可避免地抑制了学生的创造力，影响了学生的听课效果，最终可能会使他们丧失质疑、创新的欲望和能力。

对此，在DIS实验与传统实验结合使用的过程中，必须贯彻适时、适量地使用DIS

的原则，正确处理好DIS实验与传统实验的关系。传统实验能留给学生的一定的思考的时间和空间，在实验教学中，一定要体现传统实验的优势，同时结合以DIS实验，两者互相补充，扬长避短，以达到培养学生各方面能力的目的。

3不能用DIS实验的演示代替学生的实际操作

DIS演示实验不能代替学生的操作而直接塞给学生结论，知识的探求还需要学生自己

动手去揣摩。我们对知识的真正获取是有一定过程的，这是不可否认的认知规律。当我们的学生通过这样的认知过程后仍旧对某些规律心存不解时，在他们的脑海中急需要有一种可以从想象中抽取出来的形象的场景来解开心中的疑问，DIS实验在此时

出现，可以说是给学生解决疑问的最佳工具，是学生动手操作与动脑思索的完美结合。例如：如何能较为准确地绘制出物体做平抛运动的轨迹？在此实验中，可以先给学生们提供一些传统的实验器材，如小球、斜槽、木板、支架、白纸、重锤等，让学生们自己设计实验方案。在实验中，不难发现学生们都知道小球做平抛运动的轨迹是一条抛物线，要想描出这条抛物线，就必须先描出抛物线上的一些点，但如何能准确描出这些点呢？学生在实验过程中，想了很多办法，有的根本实施不了，有的则误差非常大，而且很耗时间。这时我们提供DIS设计方案，如下图所示：

图3-3 用DIS研究平抛运动的装置图

利用DIS，帮助学生轻易而准确地在计算机屏幕上描出了小球做平抛运动的过程中，在其轨迹上相应的一些点，把这些点我们用一条平滑的曲线连起来，就是学生们想要划出的抛物现了。这样，利用DIS帮助学生解决了他们在实验过程中解决不了的问题，让他们对DIS的实验过程产生浓厚的兴趣，刺激他们去探究、去创造，这才是DIS实验的真正魅力所在。

4要注重DIS实验与传统实验的配合使用

高中物理“力学”DIS实验应与传统实验进行合理统筹安排。高中物理“力学”DIS 实验的课堂教学特征是以学生为主体，教师为主导，它突出表现为师生互动。学生的积极参与不仅活跃了课堂气氛，更重要的是能加强对分析问题和解决问题能力的培养。在实验过程中，DIS实验主要是从具体实验数据分析归纳实验结论，侧重于实验过程中的探究过程和思维能力的培养，但对学生的实验观察能力、数学运算能力、手工作图能力的培养却突显出了不足。

传统实验必然与传统的教学方法相配套，即以教师讲述、演示为主的传统教学方法,这种教学方法是以教师为中心、学生被动接受为特征的。这种教学方法弊端是显而易见的，它会使学生产生厌学心理，会让学生感到物理的学习很累、很烦，更不利于培养学生的探究能力。但传统的实验教学方法也有着自身的优势，它侧重于实验过程的具体操作、常用仪器的使用规范和用途、实验现象的细致观察以及从现象分析结论，尤其能培养学生的数学运算能力、作图读图能力，这是DIS实验所不具备的。

应该说，DIS实验与传统实验各有优势，当然也各有弊端。高中物理“力学”DIS实验完全取代物理传统实验手段并不是可取的好方法，而应根据教学实验内容的实际将两

者有机地结合起来，这将是一种理想的教学方式。有两种模式可供参考：①以传统实验为主，以恰当的DIS实验为辅；②以DIS实验为主，以传统实验为辅。只有将高中物理DIS实验与传统物理实验配合使用，才能充分发挥各自的优势，以达到实验过程的优化处理，帮助学生成功完成实验，并能在实验过程中掌握到了应有的知识，学到了相应的技能，培养了相应的能力。

高中物理“力学”DIS实验是社会进步的需要，是物理实验教学现代化的一种体现形式，它能有效地提高高中物理“力学”实验教学的质量，培养高中生学习和应用数字化技术的兴趣和意识，培养学生利用数字化技术获取信息、分析信息和处理信息的能力，让学生获得适应未来信息社会需要的创新能力、动手操作能力和思维想象能力。DIS作为一项先进的技术引入课堂教学中，甚至在课堂教学中得到广泛应用，必然是个长期的过程，需要研究和解决的问题还很多。

四、结束语

在高中物理“力学”实验教学中采用DIS实验可以增强学生的形象思维能力，提高学生的观察能力，培养学生的动手操作能力，为学生寻找物理规律提供有力、便捷的通道。DIS系统本身就是计算机系统、传感器系统的组合在传统物理实验中的改革应用。它是现代高科技在应用领域的一种创新实例。它的超强数据处理能力是计算机高速CPU综合处理实力的体现，它的精确采集数据的能力是现代传感技术的体现，它还提供了实验形式的多样性。DIS实验为教学方法提供了多种可能，为个性化定制学习提供了平台，为教学技术的发展提供了可供参考的新思想。但是，DIS实验也不是十全十美，任何事物都具有两面性，DIS实验当然也不例外。在高中物理“力学”实验教学中，我们一方面要大力推广DIS这样的高新技术，充分利用高科技技术实现高中物理“力学”实验教学优化处理，另一方面要充分考虑到DIS实验与学生接受能力之间的差距，也要重视传统实验的教学优势。总之，在高中物理“力学”实验教学中，要根据实验内容的需要和授课学生的实际情况，合理地选择实验设计方案，充分发挥DIS实验和传统实验各自的特点，扬长避短，以教给学生知识，帮助他们掌握实验技能为最终的教学目的。

由于时间的局限，学校实验器材的短缺，知识能力的限制等因素，对高中物理“力学”中的一些实验（演示实验和学生实验）没有进行深入地研究，没有针对这些实验设计出较为合理的实验方法，这些工作将会在以后的教学中逐步完成。

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[6]祝智庭.现代教育技术—走进信息化教育[M].北京:高等教育出版社,2001:75. 作者简介：

强彦泽：中学一级教师，硕士，研究方向为高中物理实验。

高中物理专题七实验(力学实验)教案

专题七、实验（力学实验） 【典型例题】 一、基本仪器的使用： 1.用某精密仪器测量一物件的长度，得其长度为1．63812ｃｍ．如果用最小刻度为ｍｍ的米尺来测量，则其长度应读为________ｃｍ，如果用50分度的卡尺来测量，则其长度应读为________ｃｍ，如果用千分尺（螺旋测微计）来测量，则其长度应读为________ｃｍ． 2.图1甲为20分度游标卡尺的部分示意图，其读数为__________ mm ；图乙为螺旋测微器的示意图，其读数为________ mm. 3.在某一力学实验中，打出的纸带如图1所示，相邻计数点的时间间隔是T .测出纸带各计数点之间的距离分别为x 1、x 2、x 3、x 4，为了使由实验数据计算的结果更精确些，加速度的平均值为a ＝___ ___；打下C 点时的速度v C ＝__ ____. 二、验证性实验： 4.“验证机械能守恒定律”的实验可以采用如图1甲或乙方案来进行。 （1）比较这两种方案， （填“甲”或“乙”）方案好些，理由是： 。 （2）如图2是该实验中得到的一条纸带，测得每两个计数点间的距离如图中所示,已知每两个计数点间的时间间隔T = 0.1s 。物体运动的加速度a = ；该纸带是采用 （填“甲”或“乙”）实验方案得到的。简要写出判断依据 。 三、探究性实验： 5.某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”，如图1所示，他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小。在水平桌面上相距50.0cm 的A 、B 两点各安装一个速度传感器记录小车通过A 、B 时的速度大小。小车中可以放置砝码。 （1）实验主要步骤如下： ①测量________和拉力传感器的总质量M 1;把细线的一端固定在拉力传感器上另一端通过定滑轮与钩码相连；正确连接所需电路； ②将小车停在C 点，______，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力及小车通过A 、B 时的速度。 ③在小车中增加砝码，或_______，重复②的操作。 （2）右表是他们测得的一组数据，其中M 是M 1与小车中砝码质量m 之和，|v 22－v 2 1| 是两个速度传感器记录速度的平方差，可以据此计算出动能变化量△E ，F 是拉力传感器受到的拉力，W 是F 在A 、B 间所作的功。表格中△E 3=____，W 3=____.(结果保留三位有效数字) （3）根据上表中的数据，请在图2中的方格纸上作出△E-W 图线。 四、设计性实验： 6.如图6所示，水平桌面有斜面体A ，小铁块B ，斜面体的斜面是曲面，下端切线是水平。现提供的实验工具只有：天平、直尺。其他的实验器材可根据实验需要自选。设计一个实验，测出小铁块B 自斜面顶端由静止下滑到底端的过程中，摩擦力对小铁块B 做的功。要求： （1）请在原图中补充画出简要实验装置图。 （2）简要说明实验要测的物理量。 （3）简要说明实验步骤。 （4）写出实验结果的表达式（重力加速度g 已知） 五、创新型实验： 7.某同学想利用DIS 测电风扇的转速和叶片长度，他设计的实验装置如左下图所示．他先在某一叶片边缘粘上一小条弧长为△l 的反光材料，当该叶片转到某一位置时，用光传感器接收反光材料反射的激光束，并在计算机屏幕上显示出矩形波，如右下图所示，屏幕横向每大格表示的时间为5.00×10-2s ．则矩形波的“宽度”所表示的物理意义是___________________；电风扇的转速为______转/s ；若△l 为10cm ，则叶片长度为________m ． 图6 图1

高级高中物理力学实验专题汇总

高级高中物理力学实验 专题汇总 文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]

实验一研究匀变速直线运动 考纲解读 1.练习正确使用打点计时器.2.会计算纸带上各点的瞬时速度.3.会利用纸带计算加速度.4.会用图象法探究小车速度与时间的关系，并能根据图象求加速度． 基本实验要求 1．实验器材 电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片． 2．实验步骤 (1)按照实验原理图所示实验装置，把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，接好电源； (2)把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，下端挂合适的钩码，纸带穿过打 点计时器，固定在小车后面； (3)把小车停靠在打点计时器处，接通电源，放开小车； (4)小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带； (5)换纸带反复做三次，选择一条比较理想的纸带进行测量分析． 3．注意事项 (1)平行：纸带、细绳要和长木板平行． (2)两先两后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源，后取纸带． (3)防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地和小车与滑轮相撞． (4)减小误差：小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差，加速 度大小以能在约50 cm的纸带上清楚地取出6～7个计数点为宜． 规律方法总结 1．数据处理 (1)目的 通过纸带求解运动的加速度和瞬时速度，确定物体的运动性质等． (2)处理的方法 ①分析物体的运动性质——测量相邻计数点间的距离，计算相邻计数点距离 之差，看其是否为常数，从而确定物体的运动性质． ②利用逐差法求解平均加速度

北京四中高中物理实验(一)

北京四中 编稿：王运淼审稿：陈素玉责编：郭金娟 高中物理实验（一） 力学实验 本周主要内容： 1、互成角度的两个共点力的合成 2、测定匀变速直线运动的加速度（含练习使用打点计时器） 3、验证牛顿第二定律 4、研究平抛物体的运动 5、验证机械能守恒定律 6、碰撞中的动量守恒 7、用单摆测定重力加速度 本周内容讲解： 1、互成角度的两个共点力的合成 [实验目的] 验证力的合成的平行四边形定则。 [实验原理] 此实验是要用互成角度的两个力与一个力产生相同的 效果（即：使橡皮条在某一方向伸长一定的长度），看其用 平行四边形定则求出的合力与这一个力是否在实验误差允 许范围内相等，如果在实验误差允许范围内相等，就验证了 力的平行四边形定则。 [实验器材] 木板一块，白纸，图钉若干，橡皮条一段，细绳套，弹 簧秤两个，三角板，刻度尺，量角器等。 [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，互成一定角度地拉橡皮条，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的位置和两个细绳套的方向，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用画图法求出合力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。 7．改变两个分力F1和F2的大小和夹角。再重复实验两次，比较每次的F与F'是否在实验误差允许的范围内相等。 [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。 [例题] 1．在本实验中，橡皮条的一端固定在木板上，用两个弹簧秤把橡皮条的另一端拉到某一位置O点，以下操作中错误的是 A．同一次实验过程中，O点位置允许变动 B．在实验中，弹簧秤必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤刻度 C．实验中，先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧秤拉力的大小和方向，把橡皮条的结点拉到O点 D．实验中，把橡皮条的结点拉到O点时，两弹簧之间的夹角应取90°不变，以便于算出合力的大小 答案：ACD 2．做本实验时，其中的三个实验步骤是： （1）在水平放置的木板上垫一张白张，把橡皮条的一端固定在板上，另一端拴两根细线，通过细线同时用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条，使它与细线的结点达到某一位置O点，在白纸上记下O点和两弹簧秤的读数F1和F2。 （2）在纸上根据F1和F2的大小，应用平行四边形定则作图求出合力F。 （3）只用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条，使它的伸长量与用两个弹簧秤拉时相同，记下此时弹簧秤的读数F'和细绳的方向。 以上三个步骤中均有错误或疏漏，指出错在哪里？ 在（1）中是________________。 在（2）中是________________。 在（3）中是________________。 答案：本实验中验证的是力的合成，是一个失量的运算法则，所以即要验证力大小又要验证力的方向。弹簧秤的读数是力的大小，细绳套的方向代表力的方向。 （1）两绳拉力的方向；（2）“的大小”后面加“和方向”；（3）“相同”之后加“使橡皮条与绳的结点拉到O点” 2、测定匀变速直线运动的加速度（含练习使用打点计时器） [实验目的] 1．练习使用打点计时器，学习利用打上点的纸带研究物体的运动。 2．学习用打点计时器测定即时速度和加速度。 [实验原理] 1．打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，它每隔0.02s打一次点（由于电源频率是

高中物理-高考复习-力学实验讲解及练习题(含答案)

高考复习力学实验题 一．实验题（共17小题） 1．（2016?天津）某同学利用图1示装置研究小车的匀变速直线运动． ①实验中，必要的措施是． A．细线必须与长木板平行 B．先接通电源再释放小车 C．小车的质量远大于钩码的质量 D．平衡小车与长木板间的摩擦力 ②他实验时将打点机器接到频率为50Hz的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图2所示（每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出）s1=3.59cm，s2=4.41cm，s3=5.19cm，s4=5.97cm，s5=6.78cm，s6=7.64cm，则小车的加速度a=m/s2（要求充分利用测量的数据），打点计时器在打B点时小车的速度v B=m/s．（结果均保留两位有效数字） 2．（2016?高港区校级学业考试）利用图中所示的装置可以研究自由落体运动，实验中需要调整好仪器，接通打点计时器的电源，松开纸带，使重物下落，打点计时器会再纸带上打出一系列的小点， （1）若实验时用到的计时器为电磁打点计时器，打点计时器的安装要使两个限位孔在同一（选填“水平”或“竖直”）线上，以减少摩擦阻力； （2）实验过程中，下列说法正确的是 A、接通电源的同时要立刻释放重物 B、选取纸带时要选取第1个点与第2个点之间的距离接近4mm且清晰的纸带 C、释放重物之前要让重物靠近打点计时器 D、为了使实验数据更加准确，可取多次测量结果的平均值 （3）为了测得重物下落的加速度，还需要的实验仪器是 A、天平 B、秒表 C、米尺． 3．（2017春?涞水县校级月考）某学生利用“研究匀变速直线运动”的实验装置来测量一个质量为m=50g的重锤下落时的加速度值，该学生将重锤固定在纸带下端，让纸带穿过打点计时器，实验装置如图1所示．（1）以下是该同学正确的实验操作和计算过程，请填写其中的空白部分： ①实验操作：，释放纸带，让重锤自由落下，． ②取下纸带，取其中的一段标出计数点如图2所示，测出相邻计数点间的距离分别为x1=2.60cm，x2=4.14cm，x3=5.69cm，x4=7.22cm，x5=8.75 cm，x6=10.29cm，已知打点计时器的打点间隔T=0.02s，则重锤运动的加

高中物理力学实验大全

高中物理力学实验大全 1、力是物体之间的相互作用 实验仪器：磁铁、小铁块；细线、钩码(学生用) 教师操作：磁铁吸引铁块。 学生操作：用细线使放在桌上的钩码上升。 实验结论：力是物体对物体的作用。 2、测量力的仪器 实验仪器：弹簧秤(2只) 弹簧秤： (1)构造和原理弹簧秤测力原理是根据胡克定律，即F拉=F弹=kx，故弹簧秤的刻度是均 匀的，构造如图。 (2)保养 ①测力计不能超过弹簧秤的量程。 ②测量前要注意检查弹簧秤是否需要调零，方法是将弹簧秤竖直挂起来，如其指针不指零位，就需要调零，一般是通过移动指针来调零。 ③被测力的方向应与弹簧秤轴线方向一致。 ④读数时应正对平视。 ⑤测量时，除读出弹簧秤上最小刻度所表示的数值外，还要估读一位。 ⑥一次测量时间不宜过久，以免弹性疲乏，损坏弹簧秤。 教师操作：两只弹簧秤钩在一起拉伸，可检验弹簧秤是否已损坏。 3、力的图示 实验仪器：刻度尺、圆规 4、重力的产生及方向 实验仪器：小球、重锤、斜面 教师操作：向上抛出小球，小球总是会落到地面。 教师操作：小球在桌上滚到桌边后总是会落到地面。 实验结论：地球对它附近的一切物体都有力的作用，地球对它周围的物体都 有吸引的作用。 教师操作：观察重锤线挂起静止时，线的方向。 教师操作：观察重锤线的方向与水平桌面、斜面是否垂直。 实验结论：重力的方向与水平面垂直且向下，而不是垂直物体表面向下。 5、重力和质量的关系 实验仪器：弹簧秤、钩码(100g×3只) 教师操作：将质量为100g的3只钩码依次挂在弹簧秤上，分别读出它们受到 的重力为多少牛，将数据记在表格中，做出相应计算。 实验结论：物体的质量增大几倍，重力也增大几倍，即物体所受的重力跟它的质量成正比，这个比值始终是9.8N/kg。

【名师精品】高中物理经典题库-力学实验题30个

力学实验题集粹（30个） 1．（1）用螺旋测微器测量某金属丝的直径，测量读数为0．515ｍｍ，则此时测微器的可动刻度上的Ａ、Ｂ、Ｃ刻度线（见图1-55）所对应的刻度值依次是________、________、________． 图1-55 （2）某同学用50分度游标卡尺测量某个长度Ｌ时，观察到游标尺上最后一个刻度刚好与主尺上的6．2ｃｍ刻度线对齐，则被测量Ｌ＝________ｃｍ．此时游标尺上的第30条刻度线所对应的主尺刻度值为________ｃｍ．2．有一个同学用如下方法测定动摩擦因数：用同种材料做成的ＡＢ、ＢＤ平面（如图1-56所示），ＡＢ面为一斜面，高为ｈ、长为Ｌ１．ＢＤ是一足够长的水平面，两面在Ｂ点接触良好且为弧形，现让质量为ｍ的小物块从Ａ点由静止开始滑下，到达Ｂ点后顺利进入水平面，最后滑到Ｃ点而停止，并测量出BC＝Ｌ２，小物块与两个平面的动摩擦因数相同，由以上数据可以求出物体与平面间的动摩擦因数μ＝________． 图1-56 3．在利用自由落体来验证机械能守恒定律的实验中，所用的打点计时器的交流电源的频率为50Ｈｚ，每4个点之间的时间间隔为一个计时单位，记为Ｔ．在一次测量中，（用直尺）依次测量并记录下第4点、第7点、第10点、第13点及模糊不清的第1点的位置，用这些数据算出各点到模糊的第1点的距离分别为ｄ１＝1．80ｃｍ、ｄ２＝7．10ｃｍ、ｄ３＝15．80ｃｍ、ｄ４＝28．10ｃｍ．要求由上述数据求出落体通过与第7点、第10点相应位置时的即时速度ｖ１、ｖ２．注意，纸带上初始的几点很不清楚，很可能第1点不是物体开始下落时所打的点．ｖ１、ｖ２的计算公式分别是：ｖ１＝________，ｖ２＝________，它们的数值大小分别是ｖ１＝________，ｖ２＝________．4．某同学在测定匀变速运动的加速度时，得到了几条较为理想的纸带，已在每条纸带上每5个打点取好一个计数点，即两计数之间的时间间隔为0．1ｓ，依打点先后编为0，1，2，3，4，5．由于不小心，纸带被撕断了，如图1-57所示，请根据给出的Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ四段纸带回答（填字母） 图1-57 （1）在Ｂ、Ｃ、Ｄ三段纸带中选出从纸带Ａ上撕下的那段应该是________． （2）打Ａ纸带时，物体的加速度大小是________ｍ／ｓ2． 5．有几个登山运动员登上一无名高峰，但不知此峰的高度，他们想迅速估测出高峰的海拔高度，但是他们只带了一些轻质绳子、小刀、小钢卷尺、可当作秒表用的手表和一些食品，附近还有石子、树木等．其中一个人根据物理知识很快就测出了海拔高度．请写出测量方法，需记录的数据，推导出计算高峰的海拔高度的计算式．6．如图1-58中Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ为均匀介质中一条直线上的点，相邻两点间的距离都是1ｃｍ，如果波沿它们所在的直线由Ａ向Ｇ传播，已知波峰从Ａ传至Ｇ需要0．5ｓ，且只要Ｂ点振动方向向上，Ｄ点振动方向就向下，则这列波的波长为________ｃｍ，这列波的频率为________Ｈｚ．

高中物理中的,力学实验与创新

高中物理中的力学实验与创新 高考对学生力学实验的考查，主要有以下十一个实验：①研究匀变速直线运动；②探究弹力和弹簧伸长量的关系；③验证力的平行四边形定则；④验证牛顿第二定律；⑤探究做功和物体速度变化的关系； ⑥验证机械能守恒定律；⑦测定金属丝的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)；⑧描绘小灯泡的伏安特性曲线；⑨测定电源的电动势和内阻；⑩练习使用多用电表；?传感器的简单使用． 高考除了对课本中原有的学生实验进行考查外，还增加了对演示实验的考查，利用学生所学过的知识，对实验器材或实验方法加以重组，来完成新的实验设计．设计型实验将逐步取代对课本中原有的单纯学生实验的考查． 力学试验的解题策略在于：1.熟知各种器材的特性.2.熟悉课本实验，抓住实验的灵魂——实验原理，掌握数据处理的方法，熟知两类误差分析． 一、力学试验解析： 1、游标卡尺和螺旋测微器的读数 【例1】用游标卡尺测得某样品的长度如图1甲所示，其读数L＝________mm；用螺旋测微器测得该样品的外边长a如图乙所示，其读数a＝________mm. 图1

解析：根据游标卡尺的读数方法，读数为20 mm＋3×0.05 mm ＝20.15 mm.根据螺旋测微器的读数方法，读数为 1.5 mm＋23.0×0.01 mm＝1.730 mm. 答案20.15 1.730 【题后反思】1.游标卡尺的读数方法：由主尺读出整毫米数l0，从游标尺上读出与主尺上某一刻度对齐的格数n，则测量值(mm)＝(l0＋n×精确度) mm.注意：(1)游标卡尺的精确度一般为游标尺上总刻度数的倒数．(2)游标卡尺不需要估读． 2．螺旋测微器的读数方法：测量值(mm)＝固定刻度指示的毫米数(注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度上与固定刻度基线所对的刻度值(注意刻度值要估读一位)×0.01 mm. 【强化训练1】(1)用螺旋测微器测量一小球的直径，结果如图2甲所示，则小球的直径d＝________ mm. 图2 (2)知识的迁移能力是非常重要的，应用螺旋测微器的原理，解决下面的问题：在一些用来测量角度的仪器上，有一个可转动的圆盘，圆盘的边缘标有角度刻度．为了较准确地测量出圆盘转动的角度，在圆盘外侧有一个固定不动的游标，上面共有10个分度，对应的总角度为9度．如图乙中画出了游标和圆盘的一部分．读出此时圆盘的零刻度线相对于游标零刻度线转过的角度为________度． 答案(1)10.975 (2)20.6 解析：(1)螺旋测微器主尺读数为10.5 mm，可动刻度一共50

高中物理力学实验大全(三)bw

高中物理力学实验大全(三) 机械振动 8.1 简谐运动振动图像 1、机械振动 实验仪器：钢板尺、铁架台、单摆、竖直弹簧振子、皮筋球 教师操作：演示振动 (1)一端固定的钢板尺 (2)单摆 (3)弹簧振子 (4)穿在橡皮绳上的塑料球 提出问题：这些物体的运动各不相同——运动轨迹是 直线的、曲线的；运动方向水平的、竖直的；物体各部分 运动情况相同的、不同的……它们的运动有什么共同特 征？ 实验归纳：物体振动时有一中心位置，物体(或物体 的一部分)在中心位置两侧做往复运动，振动是机械振动 的简称。 2、简谐运动 实验仪器：气垫弹簧振子(J2201)、微型气源(J2126) 教师操作：演示气垫弹簧振子的振动。 实验结论： ①滑块的运动是平动，可以看作质点。 ②弹簧的质量远远小于滑块的质量，可以忽略 不计。 明确：一个轻质弹簧连接一个质点，弹簧的另 一端固定，就构成了一个弹簧振子。 ③没有气垫时，阻力太大，振子不振动；有了 气垫时，阻力很小，振子振动。 说明我们研究在没有阻力的理想条件下弹簧振 子的运动。 教师操作：不给气垫供气，分析滑块在各处各量的值及变化。 振子的振动 A O O A′A′ O O A 对O点位移的方向和大小变化向右 减小 向左 增大 向左 减小 向右 增大 回复力的方向和大小变化向左 减小 向右 增大 向右 减小 向左 增大 加速度的方向和大小变化向左 减小 向右 增大 向右 减小 向左 增大

速度的方向和大小变化 向左 增大 向左 减小 向右 增大 向右 减小 3、振幅 实验仪器：气垫弹簧振子(J2201)、微型气源(J2126)；音叉 教师操作：轻敲和重敲音叉，比较声音。 教师操作：把振子拉离到不同位置释放。 4、周期和频率与振幅的关系 实验仪器：两个劲度系数相差较大的弹簧振子、停表；音叉 教师操作：让两个弹簧振子开始振动，用停表或者脉搏计时，比较一下这两个振子的周期和频率。 实验结论：周期越小的弹簧振子，频率就越大；周期和频率都是表示振动快慢的物理量。两者的关系为： T=1 f 或 f= 1 T 教师操作：继续观察两个振子的运动,测出振子在不同情况下的周期.填下表: 振子1 振子2 振幅 (cm) 1 2 5 1 2 5 周期 (s) 1.2 1.2 1.3 0.8 0.8 0.7 (表中数据仅供参考) 实验结论：同一个振子完成一次全振动所用时间是不变的,但振动的幅度可以调节。不同的振子,虽振幅可相同,但周期是不同的；简谐运动的周期或频率与振幅无关。 教师操作(引导学生注意听)：敲一下音叉,声音逐渐减弱,即振幅逐渐减小,但音调不发生变化,即频率不变。 实验结论：振子的周期(或频率)由振动系统本身的性质决定,称为振子的固有周期或固有频率。 5、简谐运动周期的测定 实验仪器：数字计时器(J0201-CC)、气垫导轨(J2125)、小型气源(J2126)、水平尺、滑快、挡光片、弹簧2根 教师操作： (1)在导轨两端盖上安装弹簧挂钩，并在滑行器的两端也安装弹簧挂钩，在滑行器中间位置安装挡

高中物理力学实验专题训练(有答案)

力学实验专题训练 2017、04 1.在“验证动量守恒定律”的实验中，气垫导轨上放置着带有遮光板的滑块A、B，遮光板的宽度相同，测得的质量分别为m1和m2．实验中，用细线将两个滑块拉近使轻弹簧压缩，然后烧断细线，轻弹簧将两个滑块弹开，测得它们通过光电门的时间分别为t1、t2． （1）图22⑴为甲、乙两同学用螺旋测微器测遮光板宽度d时所得的不同情景。由该图可知甲同学测得的示数为mm，乙同学测得的示数为mm。 （2）用测量的物理量表示动量守恒应满足的关系式： 被压缩弹簧开始贮存的弹性势能P E 2.为验证“动能定理”，某同学设计实验装置如图5a所示，木板倾斜构成固定斜面，斜面B处装有图b所示的光电门. (1)如图c所示，用10分度的游标卡尺测得挡光条的宽度d＝ (2)装有挡光条的物块由A处静止释放后沿斜面加速下滑，读出挡光条通过光电门的挡光时间t，则物块通过B处时的速度为________ (用字母d、t表示)； (3)测得A、B两处的高度差为H、水平距离L.已知物块与斜面间的动摩擦因数为μ，当地的重力加速度为g，为了完成实验，需要验证的表达式为_______________ _.(用题中所给物理量符号表示) 3.在“验证机械能守恒定律”的实验中，小明同学利用传感器设计实验：如图10甲所示，将质量为m、直径为d的金属小球在一定高度h由静止释放，小球正下方固定一台红外线计时器，能自动记录小球挡住红外线的时间t，改变小球下落高度h，进行多次重复实验.此方案验证机械能守恒定律方便快捷. (1)用螺旋测微器测小球的直径如图乙所示，则小球的直径d＝________mm； (2)为直观判断小球下落过程中机械能是否守恒，应作下列哪一个图象________； A.h－t图象 B.h－1 t图象 C.h－t2图象 D.h－ 1 t2图象 甲 0123401234 5 45 5 45 可动刻度 固 定 刻 度 固 定 刻 度

高一物理必修一力学测试题。带答案

１.关于重力的说法，正确的是( ）A.重力就是地球对物体的吸引力B．只有静止的物体才受到重力 C．同一物体在地球上无论怎样运动都受到重力D.重力是由于物体受到地球的吸引而产生的 2.下列说法正确的是( ）Ａ.马拉车前进，马先对车施力，车后对马施力，否则车就不能前进 B．因为力是物体对物体的作用,所以相互作用的物体一定接触 Ｃ.作用在物体上的力,不论作用点在什么位置,产生的效果均相同D．某施力物体同时也一定是受力物体 ３.下列说法中正确的是（）A．射出枪口的子弹,能打到很远的距离，是因为子弹离开枪口后受到一个推力作用Ｂ.甲用力把乙推倒说明甲对乙有力的作用,乙对甲没有力的作用 C.只有有生命或有动力的物体才会施力,无生命或无动力的物体只会受到力，不会施力 D．任何一个物体，一定既是受力物体,也是施力物体 4.下列说法正确的是（ )A.力是由施力物体产生,被受力物体所接受的 B.由磁铁间有相互作用力可知,力可以离开物体而独立存在 C.一个力必定联系着两个物体，其中任意一个物体既是受力物体又是施力物体 D.一个受力物体可以对应着一个以上的施力物体 5．铅球放在水平地面上处于静止状态,下列关于铅球和地面受力的叙述正确的是（ ) A.地面受到向下的弹力是因为地面发生了弹性形变；铅球坚硬没发生形变 B.地面受到向下的弹力是因为地面发生了弹性形变；铅球受到向上的弹力,是因为铅球也发生了形变 C.地面受到向下的弹力是因为铅球发生了弹性形变;铅球受到向上的弹力，是因为地面发生了形变 D．铅球对地面的压力即为铅球的重力 6.有关矢量和标量的说法中正确的是（ )A.凡是既有大小又有方向的物理量都叫矢量 B.矢量的大小可直接相加,矢量的方向应遵守平行四边形定则 C.速度是矢量,但速度不能按平行四边形定则求合速度,因为物体不能同时向两个方向运动 D.只用大小就可以完整描述的物理量是标量 ７.关于弹力的下列说法中，正确的是( )A.①②Ｂ.①③ C.②③ D.

高中物理力学实验专题

高中力学实验专题 高中物理《考试说明》中确定的力学实验有：研究匀变速直线运动、探究弹力和弹簧伸长的关系、验证力的平行四边形定则、验证牛顿运动定律、探究动能定理、验证机械能守恒定律。其中有四个实验与纸带的处理有关，可见力学实验部分应以纸带的处理，打点计时器的应用为核心来展开复习。近几年力学实验中与纸带处理相关的实验、力学创新实验是高考的热点内容，以分组或演示实验为背景，考查对实验方法的领悟情况、灵活运用学过的实验方法设计新的实验是高考实验题的新趋势。要求考生掌握常规实验的数据处理方法，能将课本中分组实验和演示实验的实验原理、实验方法迁移到新的背景中，深刻理解物理概念和规律，并能灵活运用，要求考生有较强的创新能力。 在复习过程中，应以掌握常规实验原理、实验方法、规范操作程序、数据处理方法等为本，同时从常规实验中，有意识的、积极的提取、积累一些有价值的方法。逐步过渡到灵活运用学过的实验方法设计新的实验。 （一）打点计时器系列实验中纸带的处理 1．纸带的选取：一般实验应用点迹清晰、无漏点的纸带中选取有足够多点的一段作为实验纸带。在“验证机械能守恒定律”实验中还要求纸带包含第一、二点，并且第一、二两点距离接近2.0mm 。 2．根据纸带上点的密集程度选取计数点。打点计时器每打n 个点取一个计数点，则计数点时间间隔为n 个打点时间间隔，即T=0.02n （s ）。一般取n ＝5，此时T=0.1s 。 3．测量计数点间距离。为了测量、计算的方便和减小偶然误差的考虑，测量距离时不要分段测量，尽可能一次测量完毕，即测量计数起点到其它各计数点的距离。如图所示，则由图可得： 1s S I =，12s s S II -=，23s s S III -=，34s s S IV -=，45s s S V -=，56s s S VI -=

2019年高考物理试题分类汇编：力学实验

2019年高考物理试题分类汇编：力学实验 1．(2018全国理综).（11分） 图1为验证牛顿第二定律的实验装置示意图。图中打点计时器的电源为50Hz 的交流电源，打点的时间间隔用Δt 表示。在小车质量未知的情况下，某同学设计了一种方法用来研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”。 （1）完成下列实验步骤中的填空： ①平衡小车所受的阻力：小吊盘中不放物块，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打点计时器打出一系列________的点。 ②按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块，在小车中放入砝码。 ③打开打点计时器电源，释放小车，获得带有点列的纸袋，在纸袋上标出小车中砝码的质量m 。 ④按住小车，改变小车中砝码的质量，重复步骤③。 ⑤在每条纸带上清晰的部分，没5个间隔标注一个计数点。测量相邻计数点的间距s 1，s 2，…。求出与不同m 相对应的加速度a 。 ⑥以砝码的质量m 为横坐标 1a 为纵坐标，在坐标纸上做出1m a -关系图线。若加速度与小车和砝码的总质量成反比，则1 a 与m 处应成_________关系（填“线性”或“非线性”）。 （2）完成下列填空： （ⅰ）本实验中，为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是_______________________。 （ⅱ）设纸带上三个相邻计数点的间距为s 1、s 2、s 3。a 可用s 1、s 3和Δt 表示为a=__________。图2为用米尺测量某一纸带上的s 1、s 3的情况，由图可读出s 1=__________mm ，s 3=__________。 由此求得加速度的大小a=__________m/s 2 。 （ⅲ）图3为所得实验图线的示意图。设图中直线的斜率为k ，在纵轴上的截距为b ，若牛顿定律成立，则小车受到的拉力为___________，小车的质量为___________。 【解析与答案】（1）间距相等的点。（2）线性 （2）（i ）远小于m (ii)2 1 3213)(50)5(2t s s t s s a ?-=?-= cm s 43.225.168.31=-=

高中物理实验--力学篇

高中物理实验—力学篇 实验一：研究匀变速直线运动。 实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系。 实验三：验证力的平行四边形定则 实验四：验证牛顿运动定律 实验五：探究动能定理 实验六：验证动量守恒定律 一、实验基本要求： 高中阶段力学实验： 研究匀变速直线运动： 探究弹力和弹簧伸长的关系：

验证力的平行四边形定则： 验证牛顿运动定律：

探究动能定理：

二、实验数据处理： 研究匀变速直线运动： 1.利用逐差法求平均加速度：,,, 2.利用平均速度求瞬时速度 3.利用速度—-时间图像求加速度：作出速度—时间的图像，通过图像的斜率求物体的加速度。 探究弹力和弹簧伸长的关系： 1.以力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标，根据所测数据在坐标纸上描点。 2.按照图中各点的分布与走向，作出一条平滑的图线，所画的点不一定都在这条直线上，但要注意使图线两侧的点数大致相同。 3.以弹簧的伸长量为自变量，写出图线所代表的函数表达式，并解释函数表达式中常数的物理含义。 验证力的平行四边形定则： 1.用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出这两个弹簧测力计的拉力F1和F2的 图示，做起平行四边形，过O点画对角线即为合力F的图示。 2.用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出只用一个弹簧测力计的拉力F’的图示.

验证牛顿运动定律：

探究动能定理： 1.测出每次做功后，小车获得的速度 2.分别用各次实验测得的v和W，绘制W-v或W-v2、W-v3、...图像，直到明确得出W和v的关系。 3.结论：物体的速度v与外力做功W间的关系为W正比于v2。

高中物理力学实验完美知识点版本

常用实验原理设计方法 1．控制变量法：如验证牛顿第二定律的实验中加速度、力和质量的关系控制。 2．等效替代法：某些量不易测量，可以用较易测量的量替代，从而简化实验。如验证碰撞中的动量守恒的实验中，速度的测量就转化为对水平位移的测量。 3．理想模型法：用伏安法测电阻时，选择了合适的内外接方法，一般就忽略电表的非理想性。4．比值定义法：用两个基本的物理量的“比”来定义一个新的物理量的方法。如①物质密度②电阻③场强④磁通密度⑤电势差等。 5．微量放大法：微小量不易测量，勉强测量误差也较大，实验时常采用各种方法加以放大。卡文迪许测定万有引力恒量，采用光路放大了金属丝的微小扭转。 6．模拟法：当实验情景不易创设或根本无法创设时，可以用物理模型或数学模型等效的情景代替，“描绘电场中的等势线”的实验就是用电流场模拟静电场。 实验一：验证力的合成 [实验原理] 此实验是要用互成角度的两个力与一个力产生相同的效果（即：使橡皮条在某一方向伸长一定的长度），看其用平行四边形定则求出的合力与这一个力是否在实验误差允许范围内相等，如果在实验误差允许范围内相等，就验证了力的平行四边形定则。 [实验器材] 木板一块，白纸，图钉若干，橡皮条一段，细绳，弹簧秤两个，三角板，刻度尺，量角器。 [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。 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。 7．改变两个分力F1和F2的大小和夹角。再重复实验两次，比较每次的F与F'是否在实验误差允许的范围内相等。 [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。

高中物理力学实验专题汇总

实验一研究匀变速直线运动 考纲解读 1.练习正确使用打点计时器.2.会计算纸带上各点的瞬时速度.3.会利用纸带计算加速度.4.会用图象法探究小车速度与时间的关系，并能根据图象求加速度． 基本实验要求 1．实验器材 电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片． 2．实验步骤 (1)按照实验原理图所示实验装置，把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，接好电源； (2)把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，下端挂合适的钩码，纸带穿过打点计时器，固 定在小车后面； (3)把小车停靠在打点计时器处，接通电源，放开小车； (4)小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带； (5)换纸带反复做三次，选择一条比较理想的纸带进行测量分析． 3．注意事项 (1)平行：纸带、细绳要和长木板平行． (2)两先两后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源，后取纸带． (3)防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地和小车与滑轮相撞． (4)减小误差：小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在 约50 cm的纸带上清楚地取出6～7个计数点为宜． 规律方法总结 1．数据处理

(1)目的 通过纸带求解运动的加速度和瞬时速度，确定物体的运动性质等． (2)处理的方法 ①分析物体的运动性质——测量相邻计数点间的距离，计算相邻计数点距离之差，看其是否为常数，从而确定物体的运动性质． ②利用逐差法求解平均加速度 a 1＝x 4－x 13T 2，a 2＝x 5－x 23T 2，a 3＝x 6－x 33T 2?a ＝a 1＋a 2＋a 33 ③利用平均速度求瞬时速度：v n ＝x n ＋x n ＋12T ＝d n ＋1－d n －1 2T ④利用速度—时间图象求加速度 a ．作出速度—时间图象，通过图象的斜率求解物体的加速度； b ．剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度． 2． 依据纸带判断物体是否做匀变速直线运动 (1)x 1、x 2、x 3……x n 是相邻两计数点间的距离． (2)Δx 是两个连续相等的时间里的位移差：Δx 1＝x 2－x 1，Δx 2＝x 3－x 2…. (3)T 是相邻两计数点间的时间间隔：T ＝0.02n (打点计时器的频率为50 Hz ，n 为两计数点间计时点的间隔数)． (4)Δx ＝aT 2，因为T 是恒量，做匀变速直线运动的小车的加速度a 也为恒量，所以Δx 必然是个恒量．这表明：只要小车做匀变速直线运动，它在任意两个连续相等的时间间隔内的位移之差就一定相等. 考点一 对实验操作步骤的考查 例1 在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，某同学的操作步骤如下，其中错误的 步骤有________． A ．拉住纸带，将小车移到靠近打点计时器处先放开纸带，再接通电源 B ．将打点计时器固定在平板上，并接好电源 C ．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面挂上合适的钩码 D ．取下纸带，然后断开电源 E ．将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做加速运动 F ．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________

高中物理力学实验专题训练(有答案)知识讲解

高中物理力学实验专题训练(有答案)

力学实验专题训练 2017、04 1.在“验证动量守恒定律”的实验中，气垫导轨上放置着带有遮光板的滑块A 、B ，遮光板的宽度相同，测得的质量分别为m 1和m 2．实验中，用细线将两个滑块拉近使轻弹簧压缩， 然后烧断细线，轻弹簧将两个滑块弹开，测得它们通过光电门的时间分别为t 1、t 2． （1）图22⑴为甲、乙两同学用螺旋测微器测遮光板宽度d 时所得的不同情景。由该图可知甲同学测得的示数为 mm ，乙同学测得的示数为 mm 。 （2）用测量的物理量表示动量守恒应满足的关系式： 被压缩弹簧开始贮存的弹性势能 P E 2.为验证“动能定理”，某同学设计实验装置如图5a 所示，木板倾斜构成固定斜面，斜面B 处装有图b 所示的光电门. (1)如图c 所示，用10分度的游标卡尺测得挡光条的宽度d ＝ (2)装有挡光条的物块由A 处静止释放后沿斜面加速下滑，读出挡光条通过光电门的挡光时间t ，则物块通过B 处时的速度为________ (用字母d 、t 表示)； (3)测得A 、B 两处的高度差为H 、水平距离L .已知物块与斜面间的动摩擦因数为μ，当地的重力加速度为g ，为了完成实验，需要验证的表达式为_______________ _.(用题中所给物理量符号表示) 3.在“验证机械能守恒定律”的实验中，小明同学利用传感器设计实验：如图10甲所示，将质量为m 、直径为d 的金属小球在一定高度h 由静止释放，小球正下方固定一台红外线计时 01234 01234 5 45 50 45 可动刻度固 定 刻 度 固定刻度

(word完整版)高三物理力学综合测试题

实验高中高三物理力学综合测试题 （时间:90分钟） 一、选择题（共10小题，每小题4分，共计40分。7、8、9、10题为多选。） 1．一辆汽车以10m/s的速度沿平直公路匀速运动，司机发现前方有障碍物立即减速，以0.2m/s2的加速度做匀减速运动，减速后一分钟内汽车的位移是（） A．240m B。250m C。260m D。90m 2．某人在平静的湖面上竖直上抛一小铁球，小铁球上升到最高点后自由下落，穿过湖水并陷入湖底的淤泥中一段深度。不计空气阻力，取向上为正方向，在下面的图象中，最能反映小铁球运动过程的v-t图象是（） A B C D 3. 我国“嫦娥一号”探月卫星经过无数人的协 作和努力，终于在2007年10月24日晚6点05 分发射升空。如图所示，“嫦娥一号”探月卫星 在由地球飞向月球时，沿曲线从M点向N点飞行 的过程中，速度逐渐减小。在此过程中探月卫星 所受合力的方向可能的是（） 4．设物体运动的加速度为a、速度为v、位移为s。现有四个不同物体的运动图象如图所示，假设物体在t=0时的速度均为零，则其中表示物体做单向直线运动的图象是（） 5．如图所示，A、B两小球分别连在弹簧两端，B端用细线固定在倾角为30°的光滑斜面上，若不计弹簧质量，在线被剪断瞬间，A、B两球的加速度分别为 A．都等于 2 g B． 2 g 和0 C． 2 g M M M B B A? + 和0 D．0和 2 g M M M B B A? + 6．如图1所示，带箭头的直线是某一电场中的一条电场线，在这条线上有A、B两点，用E A、E B表示A、B两处的场强，则（） A．A、B两处的场强方向相同 B．因为A、B在一条电场上，且电场线是直线，所以E A＝E B C．电场线从A指向B，所以E A＞E B a t a t 2 4 6 -1 1 2 5 6 -1 1 C 3 4 1 S t v 2 4 6 -1 1 2 4 6 -1 1 A B v v v v

高中物理力学实验专题汇总

实验一研究匀变速直线运动 考纲解读 1.练习正确使用打点计时器. 2.会计算纸带上各点的瞬时速度. 3.会利用纸带计算加速度. 4.会用图象法探究小车速度与时间的关系，并能根据图象求加速度．

基本实验要求 1．实验器材 电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片． 2．实验步骤 (1)按照实验原理图所示实验装置，把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，接好电源； (2)把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，下端挂合适的钩码，纸带穿过打点计时器，固 定在小车后面； (3)把小车停靠在打点计时器处，接通电源，放开小车； (4)小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带； (5)换纸带反复做三次，选择一条比较理想的纸带进行测量分析． 3．注意事项 (1)平行：纸带、细绳要和长木板平行．

(2)两先两后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源，后取纸带． (3)防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地和小车与滑轮相撞． (4)减小误差：小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在约50 cm 的纸带上清楚地取出6～7个计数点为宜． 规律方法总结 1． 数据处理 (1)目的 通过纸带求解运动的加速度和瞬时速度，确定物体的运动性质等． (2)处理的方法 ①分析物体的运动性质——测量相邻计数点间的距离，计算相邻计数点距离之差，看其是否为常数，从而确定物体的运动性质． ②利用逐差法求解平均加速度 a 1＝x 4－x 13T 2，a 2＝x 5－x 23T 2，a 3 ＝x 6－x 33T 2?a ＝a 1＋a 2＋a 33 ③利用平均速度求瞬时速度：v n ＝x n ＋x n ＋12T ＝d n ＋1－d n －1 2T ④利用速度—时间图象求加速度 a ．作出速度—时间图象，通过图象的斜率求解物体的加速度； b ．剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度． 2． 依据纸带判断物体是否做匀变速直线运动 (1)x 1、x 2、x 3……x n 是相邻两计数点间的距离． (2)Δx 是两个连续相等的时间里的位移差：Δx 1＝x 2－x 1，Δx 2＝x 3－x 2…. (3)T 是相邻两计数点间的时间间隔：T ＝(打点计时器的频率为50 Hz ，n 为两计数点间计时点的间隔数)． (4)Δx ＝aT 2，因为T 是恒量，做匀变速直线运动的小车的加速度a 也为恒量，所以Δx 必然是个恒量．这表明：只要小车做匀变速直线运动，它在任意两个连续相等的时间间隔内的位移之差就一定相等.