一套实验仪嚣的多种用法
戴志娟
利用探究加速度与力、质量关系的实验装置，可以开展不同的实验.对比这些实验我们发现：实验思路、步骤和方法大致相同，但细节方面却不尽相同.出于不同的实验目的，我们用同一套装置时需要重新思考探究.本文列举几道例题，对比这些实验，总结各个实验各自的特点，从而培养学生的知识迁移能力.
例1 某实验小组用如图1甲所示装置测量木板对木块的摩擦力所做的功.实验时，木块在重物牵引下向右运动，重物落地后，木块继续向右做匀减速运动.图乙是重物落地后打点计时器打出的纸带，纸带上的小黑点是计数点，相邻的两计数点之间还有4個点（图中未标出），计数点间的距离如图乙所示.已知打点计时器所用交流电的频率为50 Hz.
（1）可以判断纸带的
（填“左端”或“右端”）与木块连接.
（2）根据纸带提供的数据可计算出打点计时器在打下A点、B点时木块的速度v1=____ m/s，vB=____ m/s.（结果保留两位有效数字）
（3）根据纸带提供的数据可计算出木块在AB段减速运动的加速度a=____m/s2，方向向
（填“左”或“右”），则木板对木块的动摩擦因数μ=____.（结果保留两位有效数字）
（4）要测量在AB段木板对木块的摩擦力所做的功和A点到B点动能的变化量，还应测量的物理量是____ .
A.木板的长度L
B.木块的质量m1
C.重物的质量m2
D.A、B之间的距离x
（5）验证在AB段动能定理成立的关系式可表示为____ .（用题中所给的物理量的符号表示）
例2 某实验兴趣小组为测一遥控电动小车的额定功率，进行了如下实验：
①用天平测出电动小车的质量为0.4 kg;
②将电动小车、纸带和打点计时器按如图2所示安装;
③接通打点计时器（其打点周期为0.02 s）：
④使电动小车以额定功率加速运动，达到最大速度一段时间后关闭小车电源.待小车静止时再关闭打点计时器（设在整个过程中小车所受的阻力恒定）.
在上述过程中，打点计时器在纸带上所打的点迹如图3甲、乙所示，图中O点是打点计时器打的第一个点.
请你分析纸带数据，回答下列问题：
（1）该电动小车运动的最大速度为____m/s;
（2）该电动小车运动过程中所受的阻力大小为____N：
（3）该电动小车的额定功率为____ W.
例3 某学习小组在“探究速度随时间的变化规律”的实验中，用如图4所示的气垫导轨装置来测小车的加速度，由导轨标尺可以测出两个光电门之间的距离L，窄遮光板的宽度为d，窄遮光板依次通过两个光电门的时间分别为t1、t2.
（1）通过两个光电门的瞬时速度分别为v1=____，v2= ____ .在计算瞬时速度时应用的物理方法是____.（填“极限法”“微元法”或“控制变量法”）.
（2）滑块的加速度可以表示为a==____（用题中所给物理量表示）.
（3）实验中____（填“需要”或“不需要”）将气垫导轨的一端垫高来平衡摩擦力，但若近似认为细线对小车的拉力与重物重力大小相等，则重物的质量m与小车的质量M间应满足的关系为____.
（4）该学习小组经分析讨论后发现，实验不仅可以测出滑块的加速度，还可用上述实验装置来验证机械能守恒定律，为此还需测量的物理量是____和____ ，机械能守恒的表达式为____（用题中所给物理量和测量的物理量表示）.
（5）实验中，钩码减少的重力势能总是略大于系统增加的动能，主要原因是________
（5）虽然导轨于滑块间的摩擦力不存在了，但空气对滑块的阻碍作用仍然不可避免，空气阻力对滑块所做的功使得系统的机械能稍微的减少了，
相同的实验装置，设计不同的实验，考察实验的相关知识，反推实验细节的设计，需要理论联系实际深入思考.从实验的设计层面，宏观把握实验的思路，才能真正地理解实验，做到举一反三.
利用探究加速度与力、质量关系的实验装置，可以开展不同的实验.对比这些实验我们发现：实验思路、步骤和方法大致相同，但细节方面却不尽相同.出于不同的实验目的，我们用同一套装置时需要重新思考探究.本文列举几道例题，对比这些实验，总结各个实验各自的特点，从而培养学生的知识迁移能力.
例1 某实验小组用如图1甲所示装置测量木板对木块的摩擦力所做的功.实验时，木块在重物牵引下向右运动，重物落地后，木块继续向右做匀减速运动.图乙是重物落地后打点计时器打出的纸带，纸带上的小黑点是计数点，相邻的两计数点之间还有4個点（图中未标出），计数点间的距离如图乙所示.已知打点计时器所用交流电的频率为50 Hz.
（1）可以判断纸带的
（填“左端”或“右端”）与木块连接.
（2）根据纸带提供的数据可计算出打点计时器在打下A点、B点时木块的速度v1=____ m/s，vB=____ m/s.（结果保留两位有效数字）
（3）根据纸带提供的数据可计算出木块在AB段减速运动的加速度a=____m/s2，方向向
（填“左”或“右”），则木板对木块的动摩擦因数μ=____.（结果保留两位有效数字）
（4）要测量在AB段木板对木块的摩擦力所做的功和A点到B点动能的变化量，还应测量的物理量是____ .
A.木板的长度L
B.木块的质量m1
C.重物的质量m2
D.A、B之间的距离x
（5）验证在AB段动能定理成立的关系式可表示为____ .（用题中所给的物理量的符号表示）
例2 某实验兴趣小组为测一遥控电动小车的额定功率，进行了如下实验：
①用天平测出电动小车的质量为0.4 kg;
②将电动小车、纸带和打点计时器按如图2所示安装;
③接通打点计时器（其打点周期为0.02 s）：
④使电动小车以额定功率加速运动，达到最大速度一段时间后关闭小车电源.待小车静止时再关闭打点计时器（设在整个过程中小车所受的阻力恒定）.
在上述过程中，打点计时器在纸带上所打的点迹如图3甲、乙所示，图中O点是打点计时器打的第一个点.
请你分析纸带数据，回答下列问题：
（1）该电动小车运动的最大速度为____m/s;
（2）该电动小车运动过程中所受的阻力大小为____N：
（3）该电动小车的额定功率为____ W.
例3 某学习小组在“探究速度随时间的变化规律”的实验中，用如图4所示的气垫导轨装置来测小车的加速度，由导轨标尺可以测出两个光电门之间的距离L，窄遮光板的宽度为d，窄遮光板依次通过两个光电门的时间分别为t1、t2.
（1）通过两个光电门的瞬时速度分别为v1=____，v2= ____ .在计算瞬时速度时应用的物理方法是____.（填“极限法”“微元法”或“控制变量法”）.
（2）滑块的加速度可以表示为a==____（用题中所给物理量表示）.
（3）实验中____（填“需要”或“不需要”）将气垫导轨的一端垫高来平衡摩擦力，但若近似认为细线对小车的拉力与重物重力大小相等，则重物的质量m与小车的质量M间应满足的关系为____.
（4）该学习小组经分析讨论后发现，实验不仅可以测出滑块的加速度，还可用上述实验装置来验证机械能守恒定律，为此还需测量的物理量是____和____ ，机械能守恒的表达式为____（用题中所给物理量和测量的物理量表示）.
（5）实验中，钩码减少的重力势能总是略大于系统增加的动能，主要原因是________
（5）虽然导轨于滑块间的摩擦力不存在了，但空气对滑块的阻碍作用仍然不可避免，空气阻力对滑块所做的功使得系统的机械能稍微的减少了，
相同的实验装置，设计不同的实验，考察实验的相关知识，反推实验细节的设计，需要理论联系实际深入思考.从实验的设计层面，宏观把握实验的思路，才能真正地理解实验，做到举一反三.
