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傳統(tǒng)的實驗評價體系,雖然強調(diào)了平時實驗表現(xiàn)的重要性,但由于實際實驗教學(xué)中,教師擔當了保姆的角色,常忙于幫助學(xué)生解決實驗中的小問題,無法真正仔細觀察學(xué)生實驗表現(xiàn)。同時對于每個具體實驗沒有細化的考核指標,因此對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評價主要根據(jù)實驗報告及實驗筆試成績。
2物理化學(xué)實驗教學(xué)中存在的問題
物理化學(xué)實驗作為是一門實踐性課程,在實際教學(xué)中常出現(xiàn)與實踐課程不符的情況。首先,由于教學(xué)內(nèi)容主要為基礎(chǔ)性驗證實驗,所以存在照方抓藥、照葫蘆畫瓢的問題:實驗在教師精心安排下進行,即實驗內(nèi)容有指定的教材,實驗儀器設(shè)備經(jīng)過調(diào)試,實驗試劑及藥品提前配好。上課時,先由指導(dǎo)老師詳細講解實驗原理、步驟以及儀器的使用注意事項,才由學(xué)生在指定的時間內(nèi)完成實驗。其次,在整個實驗過程中,實驗教師充當保姆的角色,學(xué)生往往疏于思考,為實驗而實驗,甚至出現(xiàn)由于儀器插頭沒插上,儀器無法運行,學(xué)生找不出原因,這樣讓人啼笑皆非的事情。最后,由于儀器有限,學(xué)生通常被分成小組,分組進行實驗,由此出現(xiàn)部分學(xué)生不參與實驗,只是進行實驗記錄等簡單工作,因而出現(xiàn)不會操作實驗儀器設(shè)備,更無法提高實驗技能。
3結(jié)合實際在民族地區(qū)師范院校進行
物理化學(xué)實驗教學(xué)改革針對上述問題,有必要進行物理化學(xué)實驗改革,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,真正提高學(xué)生綜合素質(zhì),培養(yǎng)創(chuàng)新精神及實踐能力。為了提高物理化學(xué)實驗教學(xué)效果,實驗改革可以從以下幾個方面入手。
3.1充實教學(xué)內(nèi)容
在基礎(chǔ)性驗證實驗基礎(chǔ)上增加開放式物理化學(xué)實驗。開放式物理化學(xué)實驗帶有綜合性和設(shè)計型實驗的特點,以學(xué)生自學(xué)、自主活動為主,教師只提供必要的幫助和指導(dǎo)。作為少數(shù)民族地區(qū)的師范類高校,由于學(xué)生知識儲備、動手能力都不能和其他地方師范類院校相比,加之現(xiàn)有實驗儀器又和綜合性大學(xué)存在差異。本著創(chuàng)新即為充分發(fā)揮學(xué)生主動性、調(diào)動學(xué)生實驗熱情、培養(yǎng)和發(fā)展創(chuàng)造能力,在實驗內(nèi)容上應(yīng)更多關(guān)注能對未來教學(xué)工作提供教學(xué)信息的實驗內(nèi)容,如:日常生活中的化學(xué),包括洗衣粉表面活性的測定、牛奶中蛋白質(zhì)含量的測定、柴油燃燒值的測定,環(huán)境保護相關(guān)的話題如含酒精汽油的燃燒性能、蔬菜中重金屬含量的測定等。這些實驗內(nèi)容雖不具有研究的創(chuàng)新性,但對學(xué)生卻是更具吸引力。
3.2采取靈活自主的實驗設(shè)計
對于開放性實驗部分取消具體實驗安排,由學(xué)生自行查閱資料,設(shè)計實驗方案,提出所需儀器、藥品。為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,將易做實驗做出新意,可附加要求:如牛奶中蛋白質(zhì)含量的測定,要求學(xué)生利用現(xiàn)有的不同儀器提出至少兩種實驗方案;在固體燃燒值的測定基礎(chǔ)上要求學(xué)生測定液體燃燒值,如添加二茂鐵對柴油燃燒值的影響。實驗過程完全由學(xué)生自行完成,過程中遇到的問題,老師只是幫助分析原因,把問題的最終解決權(quán)交給學(xué)生,讓學(xué)生在解決問題中體會到實驗的樂趣??傊?,整個實驗過程中強調(diào)學(xué)生的主體作用,大到設(shè)計實驗方案、測試數(shù)據(jù)、分析實驗結(jié)果,小到查閱資料、組裝實驗儀器、配制實驗溶液均由學(xué)生自行完成。在實驗過程中提高學(xué)生獨立思考、自主安排、自由發(fā)揮的能力,激發(fā)學(xué)生的求知欲,培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新精神。
3.3健全科學(xué)、合理的評價體系
改變傳統(tǒng)評價體系,實驗指導(dǎo)教師擺脫保姆角色,成為評判者。在實驗過程中,觀察學(xué)生實驗情況,并細化每個實驗的得分點,提高課堂表現(xiàn)及開放實驗的得分百分比,使實驗成績與學(xué)生的實際表現(xiàn)緊密聯(lián)系,調(diào)動學(xué)生參與實踐的積極性。
4民族地區(qū)師范院校物理化學(xué)實驗教學(xué)改革實施的思考
通過物理化學(xué)實驗教學(xué)改革可以加強學(xué)生的獨立性,培養(yǎng)自信心,鍛煉意志力。但由于民族地區(qū)學(xué)生自身的特點,在實驗教學(xué)改革時需要注意以下幾點:(1)根據(jù)學(xué)生總體素質(zhì)的實際情況,注意學(xué)生在實驗過程中創(chuàng)造能力的發(fā)揮,而不應(yīng)過多強調(diào)實驗內(nèi)容是否具有最新的科學(xué)研究價值。因為實驗教學(xué)改革的主體是民族地區(qū)師范類學(xué)生,生源大多來自欠發(fā)達地區(qū),總體素質(zhì)無法與發(fā)達地區(qū)相比,所以應(yīng)注重于創(chuàng)新理念的傳達,過多強調(diào)科研價值勢必打擊學(xué)生實驗熱情,更難激發(fā)其創(chuàng)新信心。(2)開放性實驗的時間安排上,應(yīng)放在基礎(chǔ)實驗結(jié)束后,時間安排上應(yīng)更寬松,讓學(xué)生可以充分拓展自己的潛能。開放性實驗個數(shù)上不應(yīng)過多,應(yīng)該少而精。(3)在實驗改革中要強調(diào)實驗過程的團隊精神,使學(xué)生在實踐環(huán)節(jié)培養(yǎng)團隊意識,為學(xué)生日后的學(xué)習(xí)、生活打下良好的基礎(chǔ)。
5結(jié)語
關(guān)鍵詞:物理學(xué)科;恒量;變量
在物理學(xué)科所創(chuàng)設(shè)的解題情境中,這樣的情境設(shè)置占有相當大的比例,即當一個物理量發(fā)生改變時,會引起相關(guān)的其他一些物理量發(fā)生改變。如:當用電器兩端的電壓發(fā)生改變時,用電器通過的電流、電功率等會隨之發(fā)生改變;當同一滑輪組所提升物體的重力發(fā)生改變時,所用的拉力、滑輪組的機械效率會隨之改變等。解這類題時,很多學(xué)生往往束手無策,不知從何著手,或者由于認識有誤,錯誤頻出。例如:解電學(xué)題時,不同電路狀態(tài)下的物理量值會出現(xiàn)張冠李戴;解滑輪組問題時,往往會認為同一滑輪組的機械效率總是不變的。
如果把這些不同情景下發(fā)生改變的量稱為“變量”,如何建立起不同情景之間的聯(lián)系,是解題的關(guān)鍵,而在不同情景間能起聯(lián)系作用的便是那些不變的量,即我們所謂的“恒量”。找到了“恒量”,便找到了解題的突破口,即抓住“不變”以應(yīng)“萬變”。下面以兩例來說明這類題型的解題思路。
1.由電源引到某工地的一只標有“220 V、100 W”的燈泡亮度較暗,測得該燈泡的實際功率只有81 W,而電源的電壓確為220 V,問:輸電導(dǎo)線上消耗的功率約有多大?你在計算中用到了什么近似處理?
本題解題的關(guān)鍵是在燈泡的實際功率為81 W時,還要找到
一個已知條件,才能在這種情景下開始解題,而此時燈泡的電壓與電功率均已不等于標值,因此,要找的已知條件是只有燈泡正常工作與不正常工作時可以認為相等的量,即依靠標值(正常工作值)計算出燈泡的電阻,把電阻作為不變的值與實際功率聯(lián)系解題,解題過程如下:
R燈===484 ?贅;
U燈===198 V;
U線=U源-U燈=220 V-198 V=22 V;
I線=I燈=== A;
P線=U線I線=22 V× A=9 W.
燈泡的電阻與溫度有關(guān),燈泡工作的電壓不同,其燈絲溫度不同,電阻也不同,而本題只有把燈泡的電阻作為不變的值,才能由正常工作條件轉(zhuǎn)化為不正常工作所需條件,所以解題過程中采用了把電阻作為“恒量”解析這一近似處理。
2.滑輪組如圖甲所示,每個滑輪等重,不計繩重和摩擦,物體重G從200 N開始逐漸增加,直到繩子被拉斷,每次勻速拉動繩子將物體提升同樣的高度。圖乙記錄了在此過程中滑輪組的機械效率隨物體重力的增加而變化的圖象。問:
(1)每個滑輪重多少?
(2)繩子能承受的最大拉力是多少?
(3)當滑輪組的機械效率為80%時,物體重多少N?
在解本題的過程中,根據(jù)題設(shè)條件與情景,應(yīng)該還要注意兩個基本知識點,即兩個公式:F=(G物+G動);η===.解題過程如下:
由圖像中A點坐標可知,當物體重為200 N時,滑輪組機械效率為50%,則動滑輪的重力G動=-G物=200 N;
由B點坐標可知,所提升的物體重力最大為1800 N,此時繩子所承受的拉力最大,則F最大=(G物′+G動)=(1800 N+200 N)=667 N.
當滑輪組機械效率為80%時,G物″===800 N.
在解題過程中我們可以看到,動滑輪重力G動一直貫穿始終,當所提升的物體的重力發(fā)生改變時,繩子的拉力與滑輪組的機械效率均隨之改變,因此,動滑輪重力起到了連接不同情景的作用。
同樣,在有關(guān)浮力問題計算中,當有些力的大小發(fā)生變化時,也可抓住某一大小不變的力進行相關(guān)計算解題。
1.杠桿的定義
杠桿是指一根在力的作用下能繞固定點轉(zhuǎn)動的硬棒.所謂硬棒,就是要求在使用時棒不會變形,至于棒的形狀則并非一定要求是直的,比如滑輪、輪軸等都可看做杠桿.
在生產(chǎn)勞動和日常生活中,常接觸到杠桿,如買菜使用的桿秤,實驗室使用的天平.常用的剪刀、鑷子、羊角錘等實際上都是變形的杠桿.
2.正確理解力臂的概念
力臂是指從支點到力的作用線的距離,力對支點的轉(zhuǎn)動效果不僅與力的大小有關(guān),還與支點到作用線的垂直距離有關(guān).支點到動力作用線的距離叫動力臂,支點到阻力作用線的距離叫做阻力臂.力的大小相同時,力臂是影響杠桿轉(zhuǎn)動的物理量.
3.杠桿的平衡
當有兩個或多個力作用在杠桿上,能使杠桿分別按兩個不同方向(比如順時針或逆時針)轉(zhuǎn)動,若杠桿保持靜止不動或勻速轉(zhuǎn)動時,我們就說杠桿平衡了.根據(jù)實驗可確定杠桿平衡的條件是:F動?l動=F阻?l阻,即動力與動力臂的乘積等于阻力與阻力臂的乘積.
4.滑輪的實質(zhì)
5.怎樣判斷滑輪組的用力情況
考點掃描
例1 扁擔長2m,兩端物體的重力分別為G1=500N,G2=300N.若不考慮扁擔的重力,則(1)人的肩頭應(yīng)在什么位置,扁擔才平衡?(2)若扁擔兩端同時增加G=100N的重力,肩頭應(yīng)在什么位置?
解析 (1)以肩為支點,前后兩物體作用力的力臂分別l1和(l-l1),
扁擔平衡時,有F1?l1=F2?(l-l1),
500N×l1=300N×(2m-l1),
l1=0.75m(肩頭距前面物體0.75m).
(2)扁擔兩端同時增加100N重力后,
F1′=(500+100)N=600N,
F2′=(300+100)N=400N,
F1′?l1′=F2′(l-l1′).
解得l1′=0.8m(肩頭距前面物體0.8m).
例2 有一個結(jié)構(gòu)不明的滑輪組,只知道拉力F向下拉繩子時,每拉下12m,重物就上升3m,拉力F=400N,重物為多大,試畫出滑輪的結(jié)構(gòu)圖.
解析 對于滑輪組的問題,要弄清:(1)繩端移動的距離s與重物上升的距離h,繩子的段數(shù)n之間的關(guān)系是s=nh;(2)判斷滑輪組繞繩的段數(shù)的方法,用一條虛線把動滑輪組和定滑輪“切割”開,再數(shù)直接與動滑輪組相連的“繩子段”有幾(n)個,就有幾(n)段繩;(3)滑輪組上的繩的繞法有兩種:一是將繩的一端固定在動滑輪的鉤上,拉力方向向上;二是將繩的一端固定在定滑輪的鉤上,拉力方向向下.
滑輪組的結(jié)構(gòu)如圖1所示.
例3 某人用如圖2所示的滑輪組(不計摩擦)提升某一重物,所用拉力F為200N,若滑輪組的機械效率為80%.求:(1)被提升的物重?(2)動滑輪重?
實驗探究
例4 測“滑輪組機械效率”的實驗中所用的測量儀器有 .
(1)畫出測量由一個動滑輪和一個定滑輪組成的滑輪組機械效率的裝置示意圖.
(2)若動滑輪重0.5N,彈簧測力計測量范圍是0~2.5N,則實驗時,被提起的重物不得超過 .
(3)為記錄本實驗的數(shù)據(jù),請你設(shè)計一個表格.
(4)實驗時,必須使彈簧測力計做
運動.
答 本實驗需要的器材有:a.測力計,b.鐵架臺,c.刻度尺一把,d.鉤碼一盒,e.定滑輪及動滑輪各一個,f.2~3m長的細繩一條,g.鐵夾子一個.
(1)裝置示意圖如圖3所示.
G重+G滑輪=3F,
G重=3F-G滑輪=3×2.5N-0.5N=7N.
答 重物不能超過7N,即G重≤7N.
(3)實驗表格
(4)彈簧測力計必須做勻速直線運動.
典例解析
例5 圖4中所示裝置的機械效率是90%,物體A在拉力F的作用下,以1.5m/s的速度在水平面上勻速移動.已知物體A重200N,A運動時受的阻力是72N,求拉力F的功率.
解析 此題中機械克服物體A與水平面的摩擦阻力做的功是有用功,而不是克服物體的重力所做的功,所以物體A重200N,是多余條件,拉力F做的功是總功.拉力F移動的距離s拉與物體A移動的距離s物之間的關(guān)系是s物=3s拉,拉力F勻速移動的速度v拉與物體A移動的速度之間的關(guān)系是v物=3v拉.
仿真測試
1.在圖中的4種情境中,人對物體做功的是( ).
2.如圖所示,在水平拉力F作用下,使重40N的物體A勻速移動了5m,物體A受到地面的摩擦力為5N,不計滑輪、繩子的重力及摩擦,拉力F做的功( ).
A.50J B.25J C.100J D.200J
3.下列說法中,最接近實際情況的是( ).
A.成年人走兩步的距離大約是1.5m
B.家用白熾燈功率約為1000W
C.一名中學(xué)生體重約為50N
D.物理課本質(zhì)量是16kg
4.圖中的鍘刀、瓶蓋起子、手推車、鐵锨都屬于杠桿,其中費力杠桿是( ).
5.如圖所示,杠桿AOB的A端掛重為GA的物體,B端掛重GB的物體,杠桿處于平衡狀態(tài),AO=BO,杠桿自身重力不計,則( ).
A.GA=GB B.GA
C.GA>GB D.無法判斷
6.某物理興趣小組的同學(xué)學(xué)習(xí)了功率知識后,進行了“比一比誰上樓功率大”的比賽.其中某同學(xué)從一樓跑到三樓用了10s,則他上樓過程中的功率大約是( ).
A.3W B.30W C.300W D.3000W
7.如圖所示,在“研究杠桿的平衡條件”的實驗中,杠桿上每小格的長度都相同,兩邊掛上鉤碼后杠桿平衡,如果把兩邊的鉤碼都同時向里移動一個格,則杠桿( )
A.仍能平衡
B.不能平衡,A端上升
C.不能平衡,B端上升
D.無法判斷
8.如圖所示,某同學(xué)用一個動滑輪勻速提起一袋質(zhì)量為18kg的面粉,所用的拉力為100N,則動滑輪的機械效率為 .若用此動滑輪勻速提起一袋質(zhì)量為25kg的大米,當拉繩子的速度為 m/s時,拉力的功率為54W.(取g=10N/kg,繩重與摩擦不計)
9.小明用100N的力沿豎直方向?qū)⒏軛U的一端拉下2m時,杠桿的另一端把320N的重物提高了0.5m,他做的有用功是
J,總功是 J,杠桿的機械效率是 .
10.畫出圖中杠桿的支點、動力、阻力、動力臂和阻力臂.
11.畫出使杠桿AB在如圖所示位置靜止時,所用最小力F的作用點和方向.
12.蘭蘭和芳芳運用如圖所示的實驗裝置測定了滑輪組的機械效率,在全班交流實驗結(jié)果時,老師提出:如果各組所用滑輪和串繞繩子的方式不變,改變其他因素,是否會影響它的機械效率呢?大家積極思考,提出了各種猜想,概括起來有如下幾種:
猜想1:可能與勻速提升的速度大小有關(guān);
猜想2:可能與被提升的鉤碼重力有關(guān);
猜想3:可能與勻速提升的速度大小和被提升的鉤碼重力都有關(guān);
猜想4:可能與鉤碼被提升的高度有關(guān).
蘭蘭和芳芳分別根據(jù)各自的猜想進行了探究,實驗記錄如下表.
蘭蘭的實驗記錄:
芳芳的實驗記錄:
(1)請幫助蘭蘭完成表中的一項計算;
(2)請根據(jù)蘭蘭的實驗記錄,在她的表中寫出探究結(jié)果;
(3)歸納她們的實驗探究,你所得的結(jié)論是: .
13.如圖所示的滑輪組勻速提起重1000N的物體,10s內(nèi)繩子的自由端拉下16m,已知做的額外功是800J,若繩重和摩擦不計,試求:
(1)繩自由端拉力的功率;
(2)滑輪組的機械效率;
(3)動滑輪的總重;
1 力學(xué)中做功的條件
例1 如圖1所示的四種情景中,人對物體做功的是
典例分析 做功有兩個必要因素:一是作用在物體上的力;二是物體在力的方向上通過一段距離.本題的A、B、D三種情景,雖然人均對物體施加了力,但物體沒有在力的方向上移動距離,所以A、B、D三圖中的人都沒有對物體做功.C圖中的小麗在豎直方向上施加了力,并使箱子在豎直方向上移動了一段距離,小麗對箱子做了功.所以選C.
方法指導(dǎo) 此類題型考查做功的兩個必要因素,注意力與距離的一一對應(yīng).
變式訓(xùn)練1 如圖所示描述的力,有對物體做功的是
2 功 、功率 、機械效率概念的理解
例2 下列關(guān)于功率和機械效率的說法中,正確的是
A.功率大的機械,做功一定多
B.做功快的機械,功率一定大
C.機械效率高的機械,功率一定大
D.做功多的機械,機械效率一定高
典例分析 本題的A、C、D選項中前后無因果關(guān)系,B選項中描述了功率的物理意義.所以選B.
方法指導(dǎo) 可從定義、定義式及單位三個方面比較三個概念.
變式訓(xùn)練2 關(guān)于力、功、功率、和機械效率,下列說法正確的是
A.作用在物體上的力越大,做功越多
B.功率越大,機械效率越大
C.機械效率高的機械不一定省力
D.做的功越多,機械效率越大
3 滑輪組機械效率的計算
3.1 利用滑輪組豎直提升物體
例3 如圖3所示在某工地上,工人師傅用滑輪組吊起重為 600 N的物體,他站在地面上用200 N力往下拉繩,5 s內(nèi)使物體勻速上升1 m.
(1)滑輪組提升重物所做的有用功.
(2)該工人的拉力所做的總功.
(3)工人所做功的功率.
(4)該滑輪組的機械效率(試用兩種方法求解).
(5)題中少了哪兩個數(shù)據(jù),仍能求出滑輪組的機械效率?
(6)若不計繩重及摩擦,動滑輪的總重為多少?(試用兩種方法求解)
典例分析 (1)因為物體的重力G=600 N,
被提升了h=1 m,
有用功W有用=Gh=600 N×1 m=600 J.
(2)由圖可知,滑輪組是由4段繩子承擔總重力,則繩子移動的距離
s=4h=4×1 m=4 m,
則拉力做的總功
W總=Fs=200 N×4 m=800 J.
(3)繩子移動時間t=5 s,
繩子移動距離 s=4 m,
繩子移動速度
v=st=4 m5 s=0.8 m/s,
工人做功功率
P=Fv=200 N×0.8 m/s=160 W.
(4)方法一
η=W有用W總=600 J800 J=75%.
方法二 η= W有用W總=GhFS
=GhF4h=G4F=600 N4×200 N=75%.
(5) 根據(jù)
η=W有用W總=GhFS=GhF4h=G4F.
由上式可看出,若少了時間5 s和物體上升距離1 m,仍可求出滑輪組機械效率.
(6) 方法一
W額=W總-W有用=800 J-600 J=200 J,
W額=Gh,
G動=W額h=200 J1 m=200 N.
方法二
W有用=G物h,
W額=G動h,
W總=G物h+G動h,
η=W有用W總= G物hG物h+G動h= G物G物+G動.
代入已知數(shù)值,即可求得G動.
方法指導(dǎo) (1)該類題型常用公式
s繩=nh物(暗線) ,W有用=G物h物 ,
W總=Fs繩 ,
η=W有W總=G物h物 Fs繩=G物nF.
若不計繩重及摩擦
W有用=G物h物,
W額=G動h物,
W總=G物h物+G動h物,
η=W有用W總= G物h物G物h物+G動h物= G物G物+G動.
(2)解答滑輪組機械效率類試題時,應(yīng)該分清具體情況,使用不同推導(dǎo)公式解題并且注意公式中各物理量的對應(yīng).
變式訓(xùn)練3 如圖4所示,是2008北京殘奧會開幕式最后一棒火炬手侯斌,靠自己雙手的力量,攀爬到火炬臺底部并最終點燃圣火的照片,該點火儀式充分體現(xiàn)了殘疾人自強自立、拼搏向上的勇氣和精神.已知他和輪椅總質(zhì)量為80 kg,攀爬高度39 m,歷時約3 min 20 s.
(1)如果不計機械裝置的額外功,求他的平均功率多大?
(2)小明同學(xué)看到火炬手攀爬很費勁,想到物理課上學(xué)過利用滑輪組可以省力.小明同學(xué)如果站在地面上,用圖5所示的哪個滑輪組拉起火炬手侯斌最合適,理由是什么?如果該滑輪組機械效率為80%,求小明同學(xué)的拉力至少要多大?(g取10 N/kg)
3.2 利用滑輪組水平拉動物體
例4 如圖6所示,物體重15000 N,物體與水平地面的滑動摩擦力為物體重的0.2倍,滑輪組的機械效率為80%,求物體向左勻速運動時繩的自由端的拉力是多大?
典例分析 f=0.2G=0.2×15000 N=3000 N,
由圖可知滑輪組由3段繩子水平拉動物體.
因為η=W有用W總=F1s物Fs繩子=fs物fns繩子=fnf,
所以F=fnη=3000 N3×80%=1250 N.
方法指導(dǎo) 解答此類問題時,注意滑輪組的放置情況及常用公式.
s繩=ns物,
W有用=F1s繩 =fs物 ,
W總=Fs繩,
η=W有用W總=fs物Fs繩=fs物Fns物=fnF .
變式訓(xùn)練4 如圖7所示:一輛車開進了泥潭中,司機取來一個動滑輪欲將汽車從泥潭中拉出.若司機用750 N的拉力在5 s內(nèi)將車水平拉動l m,那么司機所做的功是J,司機做功的功率是W.
4 機械能變化及相互轉(zhuǎn)化
例5 跳水運動是奧運會的正式比賽項目,我國運動員在該項目上一直處于國際領(lǐng)先地位.比賽中,跳水運動員從騰空跳起向上運動后再向下落入水中,若不計空氣阻力,在整個空中運動過程中,運動員的
A.動能先減小后增大,重力勢能先增大后減小,機械能不變
B.動能先增大后減小,重力勢能先減小后增大,機械能不變
C.動能先減小后增大,重力勢能先增大后減小,機械能增大
D.動能先增大后減小,重力勢能先減小后增大,機械能減小
典例分析 運動員騰空跳起向上運動時,動能減小,重力勢能增大,動能轉(zhuǎn)化為重力勢能;運動員向下落入水中的過程中,重力勢能減小,動能增大,若不計空氣阻力,機械能的總量保持不變.
方法指導(dǎo) 解答此類問題時,提取關(guān)鍵信息,準確分析在運動過程中影響能量大小因素的變化情況,從而分析出能量的變化情況.
變式訓(xùn)練5 如圖8所示,是上海世博會中國館“東方之冠”.在一次參觀中,李先生乘電梯上樓,在電梯勻速上升的過程中,李先生的
A.動能不斷增大
B.重力勢能不斷增大
一、排除偶然性與錯誤
例1(2012江西南昌) “測算簡單機械的效率”實驗
(1)表1是小明做“測算斜面的機械效率”的實驗記錄數(shù)據(jù):
(2)請您嘗試做“測算滑輪組的機械效率”實驗:①在圖1中用筆畫線按最省力的方法組裝好滑輪組,②設(shè)計一個記錄此實驗數(shù)據(jù)的表格.
解析:(1)分析表中數(shù)據(jù),控制的是小車的重力,改變的是斜面的傾斜程度,分析表中拉力的大小和機械效率的高低,就會得出正確的結(jié)論.
(2)圖中有定滑輪和動滑輪各一個,最省力的繞法是由3段繩子與動滑輪相連,參照題中斜面機械效率的測量方法設(shè)計測量滑輪組機械效率的數(shù)據(jù)記錄表格.
解:(1)由表中記錄數(shù)據(jù)可見:同一斜面,傾斜程度越高,拉同一個物體所用的拉力越大,機械效率越高.
(2)①測算滑輪組的機械效率時,圖中滑輪組由一個定滑輪和一個動滑輪組成,最省力的繞法是與動滑輪相連的繩子有3段,因此從動滑輪的掛鉤上開始繞線,如圖1所示.
②結(jié)合測量斜面機械效率的思路,故測量滑輪組機械效率的記錄見表2.
(2)無論是斜面還是滑輪組,它的機械效率并不是固定不變的,同一斜面或滑輪組,拉動或者提升的物體越重,則機械效率越高.本題采用多次測量的目的是為了排除偶然性與錯誤,從而得出關(guān)于同一斜面機械效率變化規(guī)律的科學(xué)結(jié)論.
例2(2012內(nèi)蒙古呼和浩特)利用如圖3所示的電路,探究“導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體電阻的關(guān)系”,所得部分數(shù)據(jù)如表3中所示:(1)請完成表3中空格的填寫內(nèi)容.
解析:(1)表中已經(jīng)給出了電壓與電阻值或電壓與電流值,由歐姆定律可以求出對應(yīng)的電流或電阻值;
(2)根據(jù)歐姆定律判斷當電壓一定時,電阻R與什么量成正比,然后確定縱坐標軸所表示的量.
二、求平均值減小誤差
三、得到實際情況下的數(shù)據(jù)
例4(2012浙江杭州)某同學(xué)在“測定小燈泡額定功率”的實驗中,所用電源電壓為6伏,小燈泡L的額定電壓為2.5伏,他按圖6甲所示的電路進行實驗.實驗時,他調(diào)節(jié)滑動變阻器清片的位置,觀察小燈泡發(fā)光的情況,并記錄電表的示數(shù)(如表5所示),請回答下列問題:
解:(1)由表中實驗數(shù)據(jù)可知,在相同的路程(15 cm)內(nèi),所用的時間不相同,所以從最高處下落到玻璃管底部的過程中小重物不是做勻速直線運動;
(2)方法1計算平均速度是用總路程除以總時間正確;方法2是加起來被3除,那叫速度的平均,錯誤;
(3)增大紙板角度,減少下滑時間,由速度公式v=s/t可知,在路程一定時,可以增大鉛筆在桌面上滾動的平均速度;
(4)乙實驗的物體是自由下落,下落時間短,如果增長玻璃管的長度,可以增加下落時間,便于測量.
答案:(1)不是(2)方法1(3)增大紙板角度(4)增加玻璃管的長度.