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专题一：DIS实验研究加速度与力和速度的关系【实验器材】DIS（位移传感器，数据采集器，计算机等），带滑轮的轨道，小车，钩码，小车配种片，电子天平等。【实验步骤】①用天平测小车的质量。②测钩码的重力（作为对小车的拉力）③在轨道上放置小车并安装传感器，连接电路，将细线连接小车，跨过滑轮系住小钩码，释放小车测定加速度。④将上述测得的数据记录在表格中。⑤保持小车质量不变，改变钩码的大小重复实验。⑥处理实验数据（包括在图1中画图像），归纳得出结论。a/m·s-2F/N⑦保持钩码质量不变，改变小车质量（加配重片）重复实验。⑧处理数据，在图2中画出a—m图像，并在图2中通过新设置变量，使图像成为一条直线，归纳得出结论。a/m·s-2m/kg【实验注意事项】①轨道尽量水平，实验之前要平衡摩擦力。方法是将长木板不带定滑轮的一端垫起，而垫起的位置要恰当，使小车在不挂钩码时，能在轨道上作匀速直线运动。原理是用重力的分量平衡摩擦力，在位置确定以后，不能再更换倾角。②该实验中系统的加速度a＝mgM＋m，对小车而言，细绳的拉力为T提供合外力：a＝FM＝TM；T＝MM＋mmg；要使T＝mg，必须满足的条件是：Mm，只有这样，才能使牵引小车的牵引力近似等于砂及砂桶的重力。【数据处理及误差分析】①a-F图像中，a＝1M＋mmg，当m增加时，1M＋m减少，故图像向下弯曲；a-1M图像中，a＝(MM＋mmg)1M，以1M为自变量，当1M增加时，MM＋mmg减少，故图像向下弯曲，只有当Mm时，两图像近似于直线，否则两图像最后都会趋近于重力加速度g的值。②a-F图像过原点时，表明平衡摩擦力合适，如图①；图像与a轴截距为正数时，表明F＝0时，小车就有加速度a＝a0，即长木板的倾角过大，如图②；图像与水平轴相交时，表明小车加上拉力F＝F0时，其加速度a＝0，即长木板的倾角过小或没有平衡摩擦力，如图③。③a-1M图像过原点时，表明平衡摩擦力合适，如图①；图像与a轴截距为正数时，表明1M＝0、M→∞时，小车还有加速度a＝a0，即长木板的倾角过大，如图②；图像与水平轴相交时，表明小车加上拉力F时，其加速度a＝0，即长木板的倾角过小或没有平衡摩擦力，如图③。经典例题题型1误差分析和图像分析例1在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，在研究加速度a与小车的质量M的关系时，由于没有注意始终满足Mm的条件，结果得到的图象应是下图中的()答案：D。随着1/M增大，小车质量在减小，因此小车质量不再满足远大于砂和小砂桶的质量，加速度不可能一直均匀增大，加速度的增大幅度将逐渐减小，最后趋近与定值g，故ABC错误，D正确。题型2实验步骤和注意事项例2在用DIS研究加速度与作用力的关系时：（1）请按实验的顺序填写下列步骤：。①用天平测小车的质量．②处理实验数据(包括画图像)，归纳得出结论．③将上述测得的数据记录在表格中．④保持小车质量不变，改变钩码的大小重复实验．⑤在轨道上放置小车并安装传感器，连接线路，将细线连接小车，跨过滑轮系住小钩码，释放小车测定加速度．⑥测量钩码的重力(作为对小车的拉力)．⑦保持钩码的大小不变，改变小车质量重复实验．（2）在本实验的a-F图像中，若图线不过原点可能是什么原因造成的？答案：（1）①⑥⑤④③②，（2）有摩擦力或轨道倾斜过大。题型3实验数据处理和设计实验例3如图所示，探究光滑斜面上物体下滑的加速度与物体质量及斜面倾角有无关系，若有得出定性结论.提供器材有：A．光滑木板，长度为LB．小车，质量为MC．钩码若干个，每个质量为mD．长方体木块（垫木板用）E．米尺F．秒表（1）实验过程：第一步：在斜面倾角不变时，探究加速度与质量的关系aFoa0F0①②③aMoa0①②③1M01a1/MoAa1/MoBa1/MoCa1/MoD实验中，通过向小车放入钩码来改变物体质量，只要测出小车由顶点滑至底端用时t，就可以由公式求出a，则a=___________，某同学记录了数据如下表所示：根据以上信息，在误差范围内，我们发现质量改变之后平均用时（填改变或不改变），经过分析你得出加速度和质量的关系为。第二步：在物体质量不变时，探究加速度与倾角的关系：实验中通过改变长方体木块与木板相对位置来改变倾角，因为没有量角器，我们可以测量出木板顶端到水平面高度h，那么倾角的正弦值sinα=h/L.某同学记录下h和加速度如下：先在如图的图像中通过选定适当的坐标轴后并描点作图，后由图线可求出当地的重力加速度g=_____，进一步分析可知光滑斜面上物体下滑的加速度与倾角的关系为。（2）本实验所采用的探究方法是。答案：（1）第一步：2L/t2,不改变,在倾角不变的条件下，a与m无关。第二步：作图略，9.75-9.78m/s2，a=Ksinα(或文字表述也可)（2）控制变量法专题二：用DIS研究机械能守恒定律的实验一、用DIS研究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系【实验原理】将实验装置中的光电门传感器接入数据采集器，测定摆锤在某一位置的瞬时速度，分别测定摆锤在摆动过程中任意时刻的动能和势能，研究机械能的总量有什么特点。【实验步骤】实验1观察由同一位置释放的摆锤，当摆线长度不同时，摆锤上升的最大高度。实验时先卸下“定位挡片”，将摆锤置于A点，释放摆锤，观察它摆到左边最高点时的位置，看这个高度与A点位置是否相同装上定位挡片并置于P点位置，它对摆绳有阻挡作用。再次释放摆锤，记下摆锤向左摆起的最大高度。依次将定位挡片下移至Q、R等位置，重复上述实验。（能摆到相同高度，说明此时机械能守恒）实验2安装传感器，开启软件。测瞬时速度，从而求得摆锤的动能和重力势能。测量摆锤的直径Δs及其质量m。把光电门传感器放在标尺盘最底端的D点，并以此作为零势能点。摆锤置于A点，点击“开始记录”，同时释放摆锤，摆锤通过D点的速度将自动记录在表格的对应处。计算D点的势能、动能和机械能。依次将光电门传感器放在标尺盘的C、B点，重复实验，得到相应的数据。比较上述实验结果中各位置的机械能，在实验误差允许范围内，可看出动能和势能的和为一定值。【注意事项】1．实验中A、B、C、D四点高度为0.150m、0.100m、0.050m、0.000m，已由计算机默认，不必输入2．摆锤每次均从A点无初速释放，A点位置不能移动。3．光电门传感器定位的顺序是D、C、B，不能颠倒，且光电门传感器定位要正确。4．摆线不易伸长的线，如单根尼龙丝、胡琴丝或蜡线。且摆锤在A点静止时摆线不能松驰【误差分析】1．空气阻力使摆锤的机械能有所减少2．A、B、C、D四点定位有误差，使高度的值有误差，引起测得的重力势能有误差3．摆线在D、C、B位置均有不同程度的伸长量典型例题题型1实验步骤和内容1.在学生实验“用DIS研究机械能守恒定律”中，为了研究势能与动能转化时的规律，需要按正确的实验步骤来完成．(1)请按正确的实验顺序填写下列步骤：________．①开启电源，运行DIS应用软件，点击实验条目中的“研究机械能守恒定律”，软件界面．②卸下“定位挡片”和“小标尺盘”，安装光电门传感器并接入数据采集器．③摆锤置于A点，点击“开始记录”，同时释放摆锤，摆锤通过D点的速度将自动记录在表格的对应处．④把光电门传感器放在大标尺盘最底端约D点，并以此作为零势能点．A、B、C点相对于D点的高度已事先输入，作为计算机的默认值．⑤点击“数据计算”，计算D点的势能、动能和机械能．⑥依次将光电门传感器放在标尺盘的C、B点，重复实验，得到相应的数据．(2)在实验过程中，是否有重要的实验步骤遗漏？若有，请写出该步骤的内容：答案：（1）卸下“定位挡片”和“小标尺盘”，安装光电门传感器，用来采集数据；再开启电源，运行软件；确定零势能点，然后输入相应的高度；开始点击“开始记录”，同时释放摆锤；更换光电门位置，重复实验；最后点击“数据计算”，计算D点的势能、动能和机械能．（2）根据实验原理可知，减小的重力势能转化为动能的增加．还需要测量摆锺的直径△d其质量m故答案为：②①④③⑥⑤有，测量摆锺的直径△d其质量m，并将数据输入软件界面内．题型2测固体的密度实验注意事项和误差分析2.用DIS实验研究机械能守恒定律的实验中，用光电门测定摆锤在某一位置的瞬时速度，从而求得摆锤在该位置的动能，同时输入摆锤的高度（实验中A、B、C、D四点高度为0.150m、0.100m、0.050m、0.000m）求得摆锤在该位置的重力势能，进而研究势能与动能转化的规律。（1）实验时，摆锤从A点释放，把D点作为零势点，光电门应分别放在点，以便分别测出小球经过这些点的速度。（2）实验中光电门在某点测到的速度用v表示，与零势能点的高度用H表示，在误差范围内各点均能满足关系式，则可以说明摆锤摆动过程中机械能守恒。（3）（多选）实验测得D点的速度偏小，造成这个误差的原因可能是（）A、摆锤释放的位置高于A点B、摆锤释放的位置在AB之间C、摆锤在A点没有静止释放D、光电门没有放在D点（1）B、C、D（2）v2=2gH（3）（BD）答案：（1）光电门应分别放在B、C、D点，以便分别测出小球经过这些点的速度。通过计算这三点的速度，得出动能，然后再测量出高度，从而研究势能与动能转化的规律（2）根据机械能守恒可得221mvmgh，故ghv22，在误差范围之内，满足此式子，则可说明锤摆动过程中机械能守恒。（3）摆锤释放的位置高于A点，则速度偏大，A错误；摆锤释放的位置在AB之间，速度偏小，B正确，在A点有初速度释放，则到D的速度比静止从A点释放的速度大，C错误，光电门摆放到CD之间时，速度偏小，D正确，故选BD点评：验证机械能守恒的方法很多，但是其原理是一样的，因此明确实验原理是解决实验的关键．（1）D；BCD（2）BD题型三：实验数据处理和新型设计实验3.某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律．弧形轨道末端水平，离地面的高度为H．将钢球从轨道的不同高度h处静止释放，钢球的落点距轨道末端的水平距离为s．（1）若轨道完全光滑，s2与h的理论关系应满足s2＝（用H、h表示）．（2）该同学经实验测量得到一组数据，如下表所示：h(10-1m)2.003.004.005.006.00hHss2(10-1m2)2.623.895.206.537.78请在坐标纸上作出s2-h关系图．（3）对比实验结果与理论计算得到的s2-h关系图线（图中已画出），自同一高度静止释放的钢球，水平抛出的速率（填“小于”或“大于”）理论值．（4）从s2-h关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率差十分显著，你认为造成上述偏差的可能原因是答案：（1）4Hh（2）（3）小于（4）摩擦，转动（回答任一即可）专题三：用DIS研究等温变化一、用DIS研究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系【实验目的】探究一定质量的气体在温度不变的情况下，压强与体积之间的关系。【实验器材】DIS（压强传感器、数据采集器、计算机等）、注射器。【实验步骤】（1）将压强传感器与数据采集器相连。（2）开启电源，运行DIS应用软件，点击实验条目中的“研究温度不变时，一定质量气体的压强与体积的关系”，出现相应软件界面如图所示。气体压强与体积关系曲线气体压强与体积倒数关系曲线（3）点击“开始记录”，观察压强传感器所测得的大气压强值。（4）将注射器的活塞置于初始位置（如15cm处），并与压强传感器探测口连接。（5）在数据表格中输入活塞初始位置所对应的气体体积值。点击“记录数据”，记录此刻针筒中密闭气体的压强值。（6）连续改变注射器活塞的位置使气体体积发生变化，将变化后的体积输入到表格中，同时记录该体积所对应的压强值，获得多组压强数据。（7）点击“p－V绘图”，计算机根据数据点绘出“压强—体积”关系图线。点击“p－1V绘图”计算机绘出“压强—体积的倒数”关系图线。【数据处理】请在图表中记录压强和体积的数据，并描绘出p和V以及p与1V的关系图。次数压强p/kPa体积V/cm3【实验结论】【注意事项】（1）不能用手握住注射器；实验时缓慢推拉注射器的活塞；等压强值稳定后再记录。（2）活塞涂润滑油防止漏