第一篇：實驗二基爾霍夫電壓定律的驗證實驗 完成wpy

實驗二基爾霍夫電壓定律的驗證實驗

一、實驗?zāi)康?、通過實驗驗證基爾霍夫電壓定律，鞏固所學(xué)的理論知識。

2、加深對參考方向概念的理解。

二、實驗原理

1、基爾霍夫定律：

基爾霍夫電壓定律為Σ U = 0，應(yīng)用于回路。基爾霍夫定律是分析與計算電路的基本重要定律之一。

圖2-1兩個電壓源電路圖圖2-2基爾霍夫電流定律

2、基爾霍夫電壓定律（Kirchhoff 's Voltage law）可簡寫為KVL：

基爾霍夫電壓定律，從回路中任意一點出發(fā)，以順時針方向或逆時針方向沿回路循行一周，則在這個方向上的電位升之和應(yīng)該等于電位降之和。就是在任一瞬時。沿任一回路循行方向（順時方向或逆時方向），回路中各段電壓的代數(shù)和恒等于零。（如果規(guī)定電位升為正號則電位降為負(fù)號）。在電阻電路中的另一種表達(dá)式，就是在任一回路循行方向上，回路中電動勢的代數(shù)和等于電阻上電壓降的代數(shù)和。在圖2-1所示電路中，對回路adbca由圖2-2可以寫出

U2 + U3 = U1 + U

4U2 + U3－U1－U4 = 0

即Σ U = 0

上式可改為

E1－E2－I1R1 + I2R2 = 0

E1－E2 = I1R1－I2R

2即Σ E = Σ（IR）

4、參考方向：

為研究問題方便，人們通常在電路中假定一個方向為參考，稱為參考方向。

(1)若流入節(jié)點的電流取正號，則流出節(jié)點的電流取負(fù)號。

(2)任一回路中，凡電壓的參考方向與回路繞行方向一致者，則此電壓的前面取正號，電壓的參考方向與回路繞行方向相反者，前面取負(fù)號。

(3)任一回路中電流的參考方向與回路繞行方向一致者，前面取正號，相反者前面取負(fù)號。在實際測量電路中的電流或電壓時，當(dāng)電路中所測的電流或電壓的實際方向與參考方向相同時取正值，其實際方向與參考方向相反時取負(fù)值。

三、實驗內(nèi)容及步驟

KVL定律實驗電路如圖2-3所示，有兩個直流電壓源作用于電路中，選定電路的參考方向為U6→U5→U4→U3→U2→U1→U6，電壓表中除U3的正、負(fù)極性與參考方向相反以外，其余電壓表均與該參考方向一致，則列寫KVL方程為：

Σ U = U6+U5+U4－U3+U2+U1=0

（上式中的U1、U2、U3、U4、U5、U6分別對應(yīng)圖上器件R1、R2、E2、R3、R4、E1的電壓）故：若用電壓表測得的電壓值符合上式，則KVL定律得證。

實驗步驟如下：

(1)打開EWB軟件，選中主菜單Circuit/Schematic Options/Grid選項中的Show grid，使得

繪圖區(qū)域中出現(xiàn)均勻的網(wǎng)格線，并將繪圖尺寸調(diào)節(jié)到最佳。

(2)在Sources元器件庫中調(diào)出1個Ground（接地點）和2個Battery（直流電壓源）器件，從Basic元器件庫中調(diào)出4個Resistor（電阻）器件，最后從Indicators元器件庫中調(diào)出6個Voltmeter（電壓表）器件，按下圖所示排列好。

(3)將各元器件的標(biāo)號、參數(shù)值亦改變成與圖2-3所示一致。

(4)將所有的元器件通過連線連接起來。注意：電壓源、電壓表的正負(fù)極性。

(5)檢查電路有無錯誤。

(6)對該繪圖文件進(jìn)行保存，注意文件的擴(kuò)展名（.ewb）要保留。

(7)按下EWB界面右上方按紐“1”對該保存過的繪圖文件進(jìn)行仿真。

(8)按下EWB界面右上方按紐“0”停止仿真，讀取電流表的讀數(shù)，將讀數(shù)填到表2-1相應(yīng)的表格中。

圖2-3基爾霍夫電壓定律驗證實驗電路圖

表2-1基爾霍夫電壓定律電壓測量表

（9）實驗完成后，將保存好的繪圖文件另存到教師指定的位置，并結(jié)合實驗數(shù)據(jù)完成實驗報告的撰寫。

四、注意事項

1、每個EWB電路中均必須接有接地點，且與電路可靠連接（即接地點與電路的連接處有

黑色的結(jié)點出現(xiàn)）。

2、改變電阻的阻值時，需要在Resistor（電阻）器件的元器件屬性（Resistor Properties）對

話框中選擇Value/Resistance（R）選項，在其后的框中填寫阻值，前一框為數(shù)值框，后一框為數(shù)量級框，填寫時注意兩個框的不同。

3、測量電壓時應(yīng)該把直流電壓表并聯(lián)在電路中進(jìn)行測量，EWB中電壓表粗線接線端要與

欲測電路的負(fù)極相連，另一個接線端則與欲測電路的正極相連，使用時應(yīng)特別注意電壓表的極性。

4、基于繪圖美觀的考慮，可將電壓表通過工具欄中的“翻轉(zhuǎn)”快捷鍵調(diào)整到與待測器件或

電路平行的狀態(tài)再連線。

5、電壓表測量模式選擇默認(rèn)的直流模式，即在Voltmeter（電壓表）器件的元器件屬性

（Voltmeter Properties）對話框中選擇Value/mode/DC選項，另在Label/Label對話框中可為電壓表命名。

6、繪制好的實驗電路必須經(jīng)認(rèn)真檢查后方可進(jìn)行仿真。若仿真出錯或者實驗結(jié)果明顯偏離

實際值，請停止仿真后仔細(xì)檢查電路是否連線正確、接地點連接是否有誤等情況，排除誤點后再進(jìn)行仿真，直到仿真正確、測量得到理想的讀數(shù)。

7、在讀取電壓表的讀數(shù)時，為消除網(wǎng)格線對讀數(shù)的影響，可取消主菜單Circuit/Schematic

Options/Grid選項中的Show grid，設(shè)置好后將看到繪圖區(qū)中的網(wǎng)格線已消去，此時即可讀數(shù)了。

8、記錄到表格中的數(shù)據(jù)即電壓表上顯示的直接讀數(shù)，“+”、“－”亦要保留。

9、文件保存時擴(kuò)展名為“.ewb”。關(guān)閉文件或EWB軟件后想再次打開保存后的文件時，必

須打開EWB軟件后通過主菜單File/open選項或者工具欄中的“打開”快捷鍵來實現(xiàn)。

五、實驗拓展

在前述實驗中通過電壓表極性的擺放位置固定了U1、U2、U3、U4、U5、U6與參考方向是否相關(guān)，同學(xué)可通過改變電壓表極性的位置而改變U1、U2、U3、U4、U5、U6與參考方向的相關(guān)性，再看看此時如何列寫KVL方程，是否符合Σ U =0。

六、預(yù)習(xí)要求

1、認(rèn)真復(fù)習(xí)基爾霍夫電壓定律的基本理論。

2、明確實驗內(nèi)容及步驟。

七、思考題

1、基爾霍夫電壓定律的內(nèi)容是什么？

2、在驗證基爾霍夫電壓定律時，所測得的電壓結(jié)果與基爾霍夫定律有不完全一致的情況，請問產(chǎn)生這種情況的主要原因是什么？

3、在直流電路中如何使用直流電壓表，在使用直流電壓表時應(yīng)該注意什么？

八、實驗報告

1、寫出實驗名稱、實驗?zāi)康摹嶒瀮?nèi)容及步驟。

2、畫出實驗電路圖。

4、填寫表格2-1。

5、回答思考題。

第二篇：基爾霍夫電壓定律教案

《基爾霍夫電壓定律教案》

[課題]

基爾霍夫電壓定律（高等教育出版社《電工基礎(chǔ)》第三章第一節(jié)）[課時]

45分鐘 [教材分析] 基爾霍夫電壓定律是求解復(fù)雜電路的基本定律。而復(fù)雜電路是簡單電路知識的延伸，從一個電源到多個電源，從簡單的串并聯(lián)到復(fù)雜電路。基爾霍夫電壓定律為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)支路電路法、回路電流法等復(fù)雜電路的求解奠定的知識基礎(chǔ)；同時，通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生將逐步學(xué)會科學(xué)的學(xué)習(xí)方法，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度，形成合作精神和競爭意識，為繼續(xù)學(xué)習(xí)和發(fā)展奠定方法基礎(chǔ)。

[學(xué)情分析] 該班學(xué)生在前已經(jīng)學(xué)習(xí)了歐姆定律等簡單電路的基本分析方法及其運算。從前面的幾節(jié)的學(xué)習(xí)中，可知他們的基礎(chǔ)理論較低，尤其是數(shù)學(xué)運算能力也較低，但他們活躍好動，思維活躍等特點，因此，在授課設(shè)計中應(yīng)充分發(fā)揮學(xué)生在一特點，采用分組合作、分組競爭，組織他們邊動邊學(xué)，從“活動”中引入教學(xué)知識點，充分調(diào)動活躍課堂氣氛，提高他們學(xué)習(xí)興趣。

[教學(xué)目標(biāo)] 知識目標(biāo)

（1）理解網(wǎng)孔和回路兩個名詞；

（2）掌握并應(yīng)用基爾霍夫電壓定律內(nèi)容，寫出表達(dá)式； 能力目標(biāo)

（1）有一定分析比較能力；

（2）學(xué)會類比、比較和歸納總結(jié)學(xué)習(xí)方法； 情感目標(biāo)

在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)會合作，形成競爭意識，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度。

[重點難點] 重點：基爾霍夫電壓定律

難點：回路繞行方向、電路方向及電源方向的判別

[重點難點突破] 在講解基爾霍夫電壓定律時，首先設(shè)計幾個框架，讓學(xué)生數(shù)數(shù)，確定回路及繞行方向；其次在每一個回路中讓學(xué)生思考阻礙繞行方向不同的結(jié)果；再次強調(diào)與繞行方向相同或不同情況的處理；最后讓學(xué)生總結(jié)歸納基爾霍夫電壓定律及注意要點，從而引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)掌握基爾霍夫電壓定律的內(nèi)容。

[教學(xué)指導(dǎo)] 根據(jù)學(xué)情，本節(jié)課我采用的教學(xué)指導(dǎo)策略有：

（1）為激發(fā)學(xué)生興趣、調(diào)動學(xué)生積極性，從簡單到復(fù)雜逐步引入，創(chuàng)建一個“數(shù)框” 的活動情景作為課題引入；

（2）應(yīng)用合作學(xué)習(xí)、競爭學(xué)習(xí)模式，營造一個師生互動，團(tuán)體比較的課堂氣氛，從 活動中讓學(xué)生體會知識的趣味性，學(xué)會類比、比較和歸納總結(jié)的學(xué)習(xí)方法。

[教法選擇] 運用討論法，講解法、練習(xí)法等多種教學(xué)方法

[教學(xué)過程及時間分配]

1、創(chuàng)設(shè)活動環(huán)境

（5分鐘）

運用活動的形式，讓學(xué)生分別判斷從a回到a一共有幾種方法，即幾個框 進(jìn)行小組搶答，從而引起認(rèn)知同步，樹立學(xué)生信心，喚起學(xué)生情緒 再判斷(3)中a→a有幾個框

（設(shè)計思路：用最簡單的活動，創(chuàng)設(shè)情景，呼喚學(xué)生認(rèn)知信心，讓每一個學(xué)生都能明白，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動力，把學(xué)生思維引向本節(jié)課的內(nèi)容）

（與學(xué)生互動問答）

學(xué)生通過此活動可以找到從a回到a的路徑，在學(xué)生興趣較高的情況下，提出問題，大家可以思考一下，什么是回路？

學(xué)生躍躍欲試，有的講回路就是能夠回去的路，還有的講回路就是閉合路徑，這是有我對專業(yè)術(shù)語給大家講解。

2、講解及討論復(fù)雜電路的概念及專業(yè)術(shù)語

（5分鐘）

1）、回路：電路中任何一個閉合的路徑。

2）、網(wǎng)孔：內(nèi)部不含有支路的回路。

重復(fù)開始活動判斷回路及網(wǎng)孔數(shù)（即那幾個框是回路，那幾個是網(wǎng)孔）

（設(shè)計思路：承上引入框探討回路、網(wǎng)孔的聯(lián)系，重點說明回路和網(wǎng)孔的含義及區(qū)別）

3、明確繞行方向與參考方向（難點）

（5分鐘）

任選擇一個回路，確定繞行方向（如3中，b→c→d→b），后確定支路阻礙繞行方向的幾種情況

等（例舉2種，其余學(xué)生作答）

（設(shè)計思路：主要明確假定繞行方向與參考方向，起到明確是兩種方向）

4、總結(jié)上述，給出結(jié)論

(10分鐘)由電路圖入手，進(jìn)行基爾霍夫電壓定律的講述（重點）

基爾霍夫電壓定律：

對于電路中的任一回路，沿繞行方向的各段電壓的代數(shù)

和等于零又稱回路電壓定

律（KVL）

表達(dá)式：

∑U=0

即:

-I1R1+E1-I2R2-E2-I3R3-I4R4=0知識延伸: KVL推廣：KVL通常用于閉合回路，但也可推廣應(yīng)用到任一不閉合的電路上

5、課堂練習(xí)、討論與答疑

（8分鐘）

例1：圖中所示某電路中的一個回路，試列出其回路電壓方程式

（學(xué)生練習(xí)，后講評）

（設(shè)計思路：通過練習(xí)更加明確應(yīng)用基爾霍夫電壓定律列方程）

學(xué)生可以分組討論，教師走下講臺，巡回答疑，個別點播，對于普遍問題集中答疑。營造一個師生互動、生生互動合作學(xué)習(xí)的教學(xué)情境，將知識和技能內(nèi)化。

6、總結(jié)應(yīng)用基爾霍夫第二定律列方程時步驟：

（7分鐘）

1）、假設(shè)各支路電流的參考方向和回路的繞行方向； 2）、將回路電阻壓降與電源壓降寫在等式一邊，通過電阻的電流方向與繞行方向一致，則該電阻上的電壓取正，反之去負(fù)；電動勢的方向（由正極指向負(fù)極）與繞行方向一致，則該電動勢取正，反之取負(fù)。3）、另一邊代數(shù)和等于零。

（設(shè)計思路：主要和學(xué)生一起總結(jié)應(yīng)用基爾霍夫電壓定律列方程時步驟，以便讓學(xué)生記憶更加深刻）

7、課堂小結(jié)

（5分鐘）

1）、回路，網(wǎng)孔的理解；

2）、基爾霍夫電壓定律：對于電路中的任一回路，沿繞行方向的各段電壓的代數(shù)和等于零；

3）、應(yīng)用基爾霍夫電壓定律列方程注意電源正負(fù)的取向。

8、布置作業(yè)

完成書本52頁第5題的練習(xí)

[課后分析] 本次課的成功在于，從“活動”中引入教學(xué)知識點，充分調(diào)動活躍課堂氣氛，提高他們學(xué)習(xí)興趣。從簡單到復(fù)雜逐步引入，創(chuàng)建一個“數(shù)框”的活動情景作為課題引入；很好地抓住了學(xué)生的好奇心和興奮點，以此為線索，將基爾霍夫電壓定律、隱含其中，整個課程內(nèi)容緊湊，環(huán)環(huán)緊扣，一氣呵成。“趁熱打鐵”的課堂練習(xí)、討論與答疑，進(jìn)一步鞏固了教學(xué)效果。

第三篇：實驗一基爾霍夫定律及電位、電壓關(guān)系的驗證實驗

實驗一基爾霍夫定律及電位、電壓關(guān)系的驗證實驗

一、實驗?zāi)康?、驗證基爾霍夫定律,加深對基爾霍夫定律的理解。

2、掌握直流電流表、電壓表的使用，以及學(xué)會使用電流插頭,插座測量個條之路的電流電壓。

3、學(xué)習(xí)測量電路中各個點的電位，電壓值，分析電路的工作狀態(tài)。

4、熟悉常用電子儀器及模擬電路實驗設(shè)備的使用。

二、原理說明

1、基爾霍夫定律

預(yù)習(xí)理論課中所學(xué)習(xí)的基爾霍夫電流定律，反映了電路中任一節(jié)點各支路電流之間的約束關(guān)系，反映了電流的連續(xù)性。該定律可敘述為在任一瞬時，流入任一節(jié)點的電流之和必然等于流出該節(jié)點的電流之和。

公式的表示為：∑Ik=0

基爾霍夫電壓定律反映了電路中任一回路各支路電壓之間的約束關(guān)系。該定律可敘述為任一瞬時，沿任一閉合回路繞行一周，回路中各支路電壓的代數(shù)和恒等于零。即

公式的表示為： ∑Uk=0

三、實驗儀器與器件1、0-30V可調(diào)直流電源

2、基爾霍夫?qū)嶒炿娐钒?/p>

3、交流毫伏表

4、直流電壓表

5、直流毫安表

6、萬用表

四、電路的簡單測量

以電路的某個指定點為參考點，：測量其他個點的點位，兩點之間的電壓，理解電位和電壓的含義及區(qū)別。

1，測量儀器及設(shè)備

（1）直流數(shù)字電壓表，直流數(shù)字毫安表。

（2）直流電壓源在實訓(xùn)操作臺上，直流電壓在3V，5V，9V，12V，15V，30V等檔可以選擇。

2、預(yù)習(xí)本次實驗各項實驗要求與步驟，明確各實驗步驟中的已知條件和操作要求。

3，實訓(xùn)內(nèi)容

實訓(xùn)電路

（1）測量各支路電流

在按圖連接好電路后，接通直流電源電壓，電壓調(diào)到規(guī)定的電壓值，（見表1）實訓(xùn)前先設(shè)定三條支路的電流參考方向，在圖中標(biāo)出好電流及方向。

在電路中串聯(lián)電流表，注意電流表的插頭極性，（紅）+接電路的正端，（黑）-接電路的負(fù)端。

讀出電流表的電流值記錄到表1中，注意測量值為正值“+”，即表

示電流是從節(jié)點流出，如果測量電流值為負(fù)值“-”，表示電流向節(jié)點流入。

（2）測量電路的電位

用數(shù)字電壓表測量電路中的各個元件兩端的電壓值記錄到表2內(nèi)相應(yīng)的欄中。

以電路中的為參考點，用數(shù)字電壓表測量電路中的各電到參考點的電壓值記錄到表3內(nèi)相應(yīng)的欄中。

五、實驗報告要求

1，總結(jié)實驗過程，寫出用基爾霍夫的KCL和KVL列出的方程組。2，根據(jù)本次測量的結(jié)果，說明基爾霍夫定律的正確性。

3，根據(jù)測量的結(jié)果說明電路中電壓與電位的區(qū)別，可以用電路中的具體電位測量結(jié)果說明。

第四篇：實驗驗證動量守恒定律

碰撞中的動量守恒

1．實驗?zāi)康摹⒃?/p>

(1)實驗?zāi)康倪\用平拋運動的知識分析、研究碰撞過程中相互作用的物體系動量守恒

(2)實驗原理

(a)因小球從斜槽上滾下后做平拋運動，由平拋運動知識可知，只要小球下落的高度相同，在落地前運動的時間就相同，若用飛行時間作時間單位，小球的水平速度在數(shù)值上就等于小球飛出的水平距離．

(b)設(shè)入射球、被碰球的質(zhì)量分別為m1、m2，則入射球碰撞前動量為(被碰球靜止)p1=m1v1①

設(shè)碰撞后m1，m2的速度分別為v’

1、v’2，則碰撞后系統(tǒng)總動量為

p2=mlV’1+m2v’2②

只要測出小球的質(zhì)量及兩球碰撞前后飛出的水平距離，代入①、②兩式就可研究動量守恒．

2．買驗器材

斜槽，兩個大小相同而質(zhì)量不等的小鋼球，天平，刻度尺，重錘線，白紙，復(fù)寫紙，三角板，圓規(guī)．

3．實驗步驟及安裝調(diào)試

(1)用天平測出兩個小球的質(zhì)量ml、m2．

(2)按圖5—29所示安裝、調(diào)節(jié)好實驗裝置，使斜槽末端切

線水平，將被碰小球放在斜槽末端前小支柱上，入射球放在斜

槽末端，調(diào)節(jié)支柱，使兩小球相碰時處于同一水平高度，且在碰撞瞬間入射球與被碰球的球心連線與斜槽末端的切線平

行，以確保正碰后兩小球均作平拋運動．

(3)在水平地面上依次鋪放白紙和復(fù)寫紙．

(4)在白紙上記下重錘線所指的位置O，它表示入射球m1碰

撞前的位置，如圖5—30所示．

(5)移去被碰球m2，讓入射球從斜槽上同一高度滾下，重復(fù)10次左右，用圓規(guī)畫盡可能小的圓將所有的小球落點圈在里面，其圓心即為人射球不發(fā)生碰撞情況下的落點的平均位置P，如圖5—31所示．

(6)將被碰小球放在小支柱上，讓入射球從同一高度滾下，使它們發(fā)生正碰，重復(fù)10次左右，同理求出入射小球落點的平均位置M和被碰小球落點的平均位置N．

(7)過O、N作一直線，取O0’=2r(r為小球的半徑，可用刻度尺和三角板測量小球直徑計算廠)，則O’即為被碰小球碰撞前的球心的位置(即投影位置).(8)用刻度尺測量線段OM、OP、ON的長度．則系統(tǒng)碰撞前的動量可表示為p1=m1·OP，系統(tǒng)碰撞后的總動量可表示為p2=m1·OM+m2·O'N

若在誤差允許范圍內(nèi)p1與p2相等，則說明碰撞中動量守恒.(9)整理實驗器材，放回原處．

4.注意事項

(1)斜槽末端切線必須水平．

說明：調(diào)整斜槽時可借助水準(zhǔn)儀判定斜槽末端是否水平．

(2)仔細(xì)調(diào)節(jié)小立柱的高度，使兩小球碰撞時球心在同一高度，且要求兩球球心連線與斜槽末端的切線平行。

(3)使小支柱與槽口的距離等于2r(r為小球的半徑)

(4)入射小球每次都必須從斜槽上同一位置由靜止開始滾下．

說明：在具體操作時，斜槽上應(yīng)安裝擋球板．

(5)入射球的質(zhì)量(m1)應(yīng)大于被碰小球的質(zhì)量(m2)．

(6)地面須水平，白紙鋪放好后，在實驗過程中不能移動白紙．

5．?dāng)?shù)據(jù)處理及誤差分析

(1)應(yīng)多次進(jìn)行碰撞，兩球的落地點均要通過取平均位置來確定，以減小偶然誤差.(2)在實驗過程中，使斜槽末端切線水平和兩球發(fā)生正碰，否則兩小球在碰后難以作平拋運動．

(3)適當(dāng)選擇擋球板的位置，使入射小球的釋放點稍高．

說明：入射球的釋放點越高，兩球相碰時作用力越大，動量守恒的誤差越小，且被直接測量的數(shù)值OM、0IP、0N越大，因而測量的誤差越小．

一．目的要求

1．用對心碰撞特例檢驗動量守恒定律；

2．了解動量守恒和動能守恒的條件；

3．熟練地使用氣墊導(dǎo)軌及數(shù)字毫秒計。

二．原理

1．驗證動量守恒定律

動量守恒定律指出：若一個物體系所受合外力為零，則物體的總動量保持不變；若物體系所受合外力在某個方向的分量為零，則此物體系的總動量在該方向的分量守恒。

設(shè)在平直導(dǎo)軌上，兩個滑塊作對心碰撞，若忽略空氣阻力，則在水平方向上就滿足動量守恒定律成立的條件，即碰撞前后的總動量保持不變。

m1u1?m2u2?m1v1?m2v2(6.1)其中，u1、u2和v1、v2分別為滑塊m1、m2在碰撞前后的速度。若分別測出式(6.1)中各量，且等式左右兩邊相等，則動量守恒定律得以驗證。

2．碰撞后的動能損失

只要滿足動量守恒定律成立的條件，不論彈性碰撞還是非彈性碰撞，總動量都將守恒。但對動能在碰撞過程中是否守恒，還將與碰撞的性質(zhì)有關(guān)。碰撞的性質(zhì)通常用恢復(fù)系數(shù)e表達(dá)：

e?v2?v1(6.2)u1?u

2式(6.2)中，v2?v1為兩物體碰撞后相互分離的相對速度，u1?u2則為碰撞前彼此接近的相對速度。

(1)若相互碰撞的物體為彈性材料，碰撞后物體的形變得以完全恢復(fù)，則物體系的總動能不變，碰撞后兩物體的相對速度等于碰撞前兩物體的相對速度，即v2?v1?u1?u2，于是e?1，這類碰撞稱為完全彈性碰撞。

(2)若碰撞物體具有一定的塑性，碰撞后尚有部分形變殘留，則物體系的總動能有所損耗，轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰浚鲎埠髢晌矬w的相對速度小于碰撞前的相對速度，即0?v2?v1?u1?u2于是，0?e?1，這類碰撞稱為非彈性碰撞。

(3)碰撞后兩物體的相對速度為零，即v2?v1?0或v2?v1?v，兩物體粘在一起以后以相同速度繼續(xù)運動，此時e?0，物體系的總動能損失最大，這類碰撞稱為完全非彈性碰撞，它是非彈性碰撞的一種特殊情況。

三類碰撞過程中總動量均守恒，但總動能卻有不同情況。由式(6.1)和(6.2)可求碰撞后的動能損失 ?Ek?(1/2)m1m21?e2?u1?u2?/?m1?m2?。①對于完全彈性碰撞，因2??

e?1，故?Ek?0，即無動能損失，或曰動能守恒。②對于完全非彈性碰撞，因e?0，故：?Ek??EkM，即，動能損失最大。③對于非完全彈性碰撞，因0?e?1，故動能損失介于二者之間，即：0??Ek??EkM。

3.m1?m2?m，且u2?0的特定條件下，兩滑塊的對心碰撞。

(1)對完全彈性碰撞，e?1，式(6.1)和(6.2)的解為

v1?0??(6.3)v2?u1?

由式(6.3)可知，當(dāng)兩滑塊質(zhì)量相等，且第二滑塊處于靜止時，發(fā)生完全彈性碰撞的結(jié)果，使第一滑塊靜止下來，而第二滑塊完全具有第一滑塊碰撞前的速度，“接力式”地向前運動。即動能亦守恒。

以上討論是理想化的模型。若兩滑塊質(zhì)量不嚴(yán)格相等、兩擋光物的有效遮光寬度?s1及若式(6.3)得到驗證，則說明完全彈性碰撞過程中動量守恒，且e?1，?Ek?0，?s2也不嚴(yán)格相等，則碰撞前后的動量百分差E1為：E1?

動能百分差E2為:E2?P2?P1P1?m2?s2?t1?(6.4)m1?s1?t22m2?s2?t12??1(6.5)22m1?s1?t2Ek2?Ek1Ek

1若E1及E2在其實驗誤差范圍之內(nèi)，則說明上述結(jié)論成立。

(2)對于完全非彈性碰撞，式(6.1)和(6.2)的解為：

v1?v2?v?u1(6.6)

2若式(6.6)得證，則說明完全非彈性碰撞動量守恒，且e?0，其動能損失最大，約為50%。

???s1?。同樣可求得其動考慮到完全非彈性碰撞時可采用同一擋光物遮光，即有：?s2

?及E2?分別為： 量和動能百分差E1

?m2?t1P2??P?1?????1?E1?m?t??1(6.7)?P11?2?

?2?Ek?1?m2???t1'?Ek??????(6.8)E2??1?'?????1Ek?m1???t2?

顯然，其動能損失的百分誤差則為：

?m2???t1????E??2?1??m???t????1(6.9)

1??2??

?及E?在其實驗誤差范圍內(nèi)，則說明上述結(jié)論成立。若E1

三．儀器用品

氣墊導(dǎo)軌及附件(包括滑塊及擋光框各一對)，數(shù)字毫秒計、物理天平及游標(biāo)卡尺等。

四．實驗內(nèi)容

1．用動態(tài)法調(diào)平導(dǎo)軌，使滑塊在選定的運動方向上做勻速運動，以保證碰撞時合外力為零的條件(參閱附錄２)；

2．用物理天平校驗兩滑塊（連同擋光物）的質(zhì)量m1及m2；

2?；3．用游標(biāo)卡尺測出兩擋光物的有效遮光寬度?s1、?s2及?s

14．在m1?m2?m的條件下，測完全彈性和完全非彈性碰撞前后兩滑塊各自通過光電

?、?t2?。門一及二的時間?t1、?t2及?t1

五．注意事項

1．嚴(yán)格按照氣墊導(dǎo)軌操作規(guī)則(見附錄２)，維護(hù)氣墊導(dǎo)軌；

2．實驗中應(yīng)保證u2?0的條件，為此，在第一滑塊未到達(dá)之前，先用手輕扶滑塊（2），待滑塊（1）即將與（2）碰撞之前再放手，且放手時不應(yīng)給滑塊以初始速度；

3．給滑塊（1）速度時要平穩(wěn)，不應(yīng)使滑塊產(chǎn)生擺動；擋光框平面應(yīng)與滑塊運動方向一致，且其遮光邊緣應(yīng)與滑塊運動方向垂直；

4．嚴(yán)格遵守物理天平的操作規(guī)則；

5．擋光框與滑塊之間應(yīng)固定牢固，防止碰撞時相對位置改變，影響測量精度。

六．考查題

1．動量守恒定律成立的條件是什么？實驗操作中應(yīng)如何保證之？

2．完全非彈性碰撞中，要求碰撞前后選用同一擋光框遮光有什么好處？實驗操作中如何實現(xiàn)？

3．既然導(dǎo)軌已調(diào)平，為什么實驗操作中還要用手扶住滑塊(2)？手扶滑塊時應(yīng)注意什么？

4．滑塊(2)距光電門(2)近些好還是遠(yuǎn)些好？兩光電門間近些好還是遠(yuǎn)些好？為什么？

第五篇：實驗 驗證牛頓第二定律

第三單元 實驗：驗證牛頓第二定律

1．在“驗證牛頓第二定律”的實驗中，以下做法正確的是()

A．平衡摩擦力時，應(yīng)將小盤用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上

B．每次改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力

C．實驗時，先放開小車，再接通打點計時器的電源

D．求小車運動的加速度時，可用天平測出小盤和砝碼的質(zhì)量(M′和m′)以及小車質(zhì)量M，直接

M′＋m′用公式a求出 M

2．在“驗證牛頓第二定律”的實驗中，按實驗要求裝置好器材后，應(yīng)按一定步驟進(jìn)行實驗，下述操作步驟的安排順序不盡合理，請將合理的順序以字母代號填寫在下面的橫線上： ____________________.A．保持小盤和砝碼的質(zhì)量不變，在小車?yán)锛禹来a，測出加速度，重復(fù)幾次

B．保持小車質(zhì)量不變，改變小盤和砝碼的質(zhì)量，測出加速度，重復(fù)幾次

C．用天平測出小車和小盤的質(zhì)量

D．平衡摩擦力，使小車近似做勻速直線運動

E．掛上小盤，放進(jìn)砝碼，接通打點計時器的電源，放開小車，在紙帶上打下一系列的點

1F．根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，分別畫出a－F和a－的圖線 M

3．(2010·泰安模擬)為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如圖3－3－9所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進(jìn)行實驗．其中G1、G2為兩個光電門，它們與數(shù)字計時器相連，當(dāng)滑行器通過G1、G2光電門時，光束被遮擋的時間Δt1、Δt2都可以被測量并記錄，滑行器連同上面固定的一條形擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片寬度為D，光電門間距離為x，牽引砝碼的質(zhì)量為m.回答下列問題：

(1)實驗開始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，使氣墊導(dǎo)軌水平，在不增加其他儀器的情況下，如何判定調(diào)節(jié)是否到位？

答：__________________________________________________________________

(2)若取M＝0.4 kg，改變m的值，進(jìn)行多次實驗，以下m的取值不合適的一個是________________________________________________________________．

A．m1＝5 gB．m2＝15 g

C．m3＝40 gD．m4＝400 g

(3)在此實驗中，需要測得每一個牽引力對應(yīng)的加速度，其中求得的加速度的表達(dá)式為：________________________________________________________________________

(用Δt1、Δt2、D、x表示)．

4．(2009·上海高考)如圖所示為“用DIS(位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機)研究加速度和力的關(guān)系”的實驗裝置．

(1)在該實驗中必須采用控制變量法，應(yīng)保持________不變，用鉤碼所受的重力作為________，用DIS

測小車的加速度．

(2)改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測量．在某次實驗中根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)可畫出a－F關(guān)系圖線(如

圖所示)．

①分析此圖線的OA段可得出的實驗結(jié)論是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________.②(單選題)此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是()

A．小車與軌道之間存在摩擦B．導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)

C．所掛鉤碼的總質(zhì)量太大D．所用小車的質(zhì)量太大

5．如圖所示的實驗裝置可以驗證牛頓運動定律，小車上固定一個盒子，盒子內(nèi)盛有沙子．沙桶的總質(zhì)量(包括桶以及桶內(nèi)沙子質(zhì)量)記為m，小車的總質(zhì)量(包括車、盒子及盒內(nèi)沙子質(zhì)量)記為M

.(1)驗證在質(zhì)量不變的情況下，加速度與合外力成正比：從盒子中取出一些沙子，裝入沙桶中，稱量并記錄沙桶的總重力mg，將該力視為合外力F，對應(yīng)的加速度a則從打下的紙帶中計算得出．多次改變合外力F的大小，每次都會得到一個相應(yīng)的加速度．本次實驗中，桶內(nèi)的沙子取自小車中，故系統(tǒng)的總質(zhì)量不變．以合外力F為橫軸，以加速度a為縱軸，畫出a－F圖象，圖象是一條過原點的直線． ①a－F圖象斜率的物理意義是

_______________________________________________________________________．

②你認(rèn)為把沙桶的總重力mg當(dāng)作合外力F是否合理？

答：________.(填“合理”或“不合理”)

③本次實驗中，是否應(yīng)該滿足M?m這樣的條件？

答：________(填“是”或“否”)；

理由是_________________________________________________________．

(2)驗證在合外力不變的情況下，加速度與質(zhì)量成反比：保持桶內(nèi)沙子質(zhì)量m不變，在盒子內(nèi)添加或去掉一些沙子，驗證加速度與質(zhì)量的關(guān)系．本次實驗中，桶內(nèi)的沙子總質(zhì)量不變，故系統(tǒng)所受的合外力不變．用圖象法處理數(shù)據(jù)時，以加速度a為縱橫，應(yīng)該以______倒數(shù)為橫軸．

6．如下圖所示，是某次利用氣墊導(dǎo)軌探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實驗裝置安裝完畢后的示意圖，圖中A為砂桶和砂，B為定滑輪，C為滑塊及上面添加的砝碼，D為紙帶，E為電火花計時器，F(xiàn)為蓄電池、電壓為6 V，G是電鍵，請指出圖中的三處錯誤：

(1)________________________________________________________________________；

(2)________________________________________________________________________；

(3)________________________________________________________________________．

7．(2009年江蘇卷)“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實驗裝置如圖甲所示．

(1)在平衡小車與桌面之間摩擦力的過程中，打出了一條紙帶如圖乙所示．計時器打點的時間間隔為0.02 s．從比較清晰的點起，每5個點取一個計數(shù)點，量出相鄰計數(shù)點之間的距離．該小車的加速度a ＝________m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

(2)平衡摩擦力后，將5個相同的砝碼都放在小車上．掛上砝碼盤，然后每次從小車上取一個砝碼添加到砝碼盤中，測量小車的加速度．小車的加速度a與砝碼盤中砝碼總重力F的實驗數(shù)據(jù)如下表：

8．在“驗證牛頓運動定律”的實驗中，在研究加速度a與小車的質(zhì)量M的關(guān)系時，由于沒有注意始終滿足M?m的條件，結(jié)果得到的圖象應(yīng)是下圖中的()