2022年力学实验基础知识归纳 .pdf

力学实验基础知识汇编实验实验一：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：验证力的平等四边形定则实验四：验证牛顿运动定律实验五：探究动能定理实验六：验证机械能守恒定律实验七：验证动量守恒定律1要求会正确使用的仪器主要有：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、电火花计时器或电磁打点计时器、弹簧秤等。2要求认识误差问题在实验中的重要性，了解误差的概念，知道系统误差和偶然误差；知道用多次测量求平均值的方法减少偶然误差；能在某些实验中分析误差的主要来源；不要求计算误差。3要求知道有效数字的概念，会用有效数字表达直接测量的结果。间接测量的有效数字运算不做要求。实验一、研究匀变速直线运动1实验目的(1)用打点计时器研究匀变速直线运动，测定匀变速直线运动的加速度。(2)掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法。2实验器材打点计时器、纸带、复写纸片、交流电源、小车、细绳、一端附有滑轮的长木板、刻度尺、钩码、两根导线。3实验装置打点计时器：电火花220v 交流电电磁式 4-6v 低压交流电源本实验：不要求平衡摩擦力，不要求Mm. 要求： 拉小车的绳与木板小车要靠近打点计时器（离定滑轮远些）操作时要先接通电源，再释放小车（不是纸带）4数据处理：（1）判断物体是否做匀变速直线运动根据 “ 相邻的相等时间间隔内的位移之差是一常数” 来判定， 即计算： s2s1、s3 s2、s4s3、 若存在以上差值相等，则物体做匀变速直线运动。（2）各计数点速度的测量方法，物体做匀变速运动时，一段时间内的平均速度等于该段时间内中间时刻的速度，即v1=( s2+s1)/2T， v2=( s3+s2)/2T，v3=( s4+s3)/2T（3）由纸带求匀变速直线运动的加速度方法图像法：如图所示，以v 为纵轴， t 为横轴建立直角坐标系(0 为零时刻 )。在坐标系中描出对应坐标：(t1、v1)、(t2、v2)、(t3、v3) 所对应的各点在图像中用一条直线连接起来，尽量使直线过大多数点，且各点分布在直线上下，直线斜率为加速度。逐差法：根据23362225211423,3,3,TaSSTaSSTaSSaTS则23216543219)()(3TSSSSSSaaaa得精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 17 页习题1.关于打点计时器的使用，下列说法中正确的是() A打点计时器一般使用46 V 的直流电源B安放纸带时，应把纸带放在复写纸的上面C开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器D最好在接通电源的同时，放开小车2.一同学在用打点计时器做“ 研究匀变速直线运动” 的实验时，纸带上打出的点不是圆点，而是如图所示的一些短线，这可能是因为() A打点计时器错接在直流电源上B电源电压不稳定C电源的频率不稳定D打点针压得过紧3.在某次实验中，如果某同学不知道实验所使用的交流电电源的实际频率已超过50 Hz，那么，他计算出来的加速度值与真实值相比是() A偏大B偏小C相等D不能确定4.“ 研究匀变速直线运动” 的实验中， 使用电磁打点计时器(所用交流电的频率为50 Hz)，得到如图所示的纸带图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出来，下列表述正确的是() A实验时应先放开纸带再接通电源B(s6s1)等于 (s2s1)的 6 倍C从纸带可求出计数点B 对应的速率D相邻两个计数点间的时间间隔为0.02 s 6.下图为接在50Hz 低压交流电源上的打点计时器，在纸带做匀加速直线运动时打出的一条纸带，图中所示的是每打5 个点所取的记数点，但第3 个记数点没有画出由图数据可求得：（1）该物体的加速度为m/s2，（2）第 3 个记数点与第2 个记数点的距离约为cm，（3）打第 3 个点时该物体的速度为m/s （结果保留二位小数）7.在 “ 测定匀变速直线运动的加速度” 的实验中，用打点计时器记录纸带运动的时间计时器所用电源的频率为50Hz，图为一次实验得到的一条纸带，纸带上每相邻的两计数点间都有四个点未画出，按时间顺序取0、1、2、3、 4、5 六个计数点，用米尺量出1、2、3、4、5 点到 0 点的距离如图所示（单位： cm） 由纸带数据计算可得计数点4 所代表时刻的即时速度大小v4_m s，小车的加速度大小a_ms2 （结果保留三位有效数字）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 17 页实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系一、 实验目的探索弹力与弹簧伸长的定量关系，并学习其中的科学方法。二、实验原理弹簧受到拉力会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等。这样弹力的大小可以通过测定外力而得出 （可以用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力）；弹簧的伸长可用直尺测出。多测几组数据，用列表或作图的方法探索出弹力和弹簧伸长的定量关系。三、实验器材轻弹簧、钩码（一盒） 、刻度尺、铁架台、三角板、重垂线、坐标纸。【要点精解】一、 实验步骤1将铁架台放于桌面上，将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上，在靠近弹簧处将刻度尺固定于铁架台上，并用重垂线检查刻度尺是否垂直。2待 弹簧静止 后，记下弹簧的原长（自然长度）l03 在弹簧下端挂上钩码，待钩码静止 后， 记下 弹簧的的长度l 及钩砝的个数 ， 算出伸长量x=l-l0，并改变钩码个数，多次测量。数据记录表如下：数据记录：（弹簧原长l0= cm）1 2 3 4 5 6 7 F/N l/cm x/cm 4根据测量数据画出F-x 图像。 （以 F 为纵轴，以x 为横轴）5探索结论：按照F-x 图中各点的分布与走向，尝试做出一条平滑的曲线（包括直线）。所画的点不一定正好在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同。尝试写出曲线所代表的函数，首先尝试 F-x 是否为一次函数，如果不行则考虑二次函数在实验误差范围内，应得出弹力的大小与弹簧的伸长量成正比，即F=kx，其中 k 的单位由F和 x 的单位决定。二、 注意事项1强调实验的探索性，即实验前并不知道弹力和弹簧的伸长有什么关系。2实验中悬挂钩码时注意不要太多，以免弹簧被过分拉伸，超过弹簧的弹性限度。3要使用轻质弹簧，为了减小误差，要尽量多测几组数据。4根据 F-x 图线，尝试做出一条平滑曲线时要注意：如果有一两个点远偏离绝大多数点所决定的曲线，就要考虑将这些点删除掉。三、练习【例 1】几个同学合作如图甲所示装置探究“ 弹力和弹簧伸长的关系” ，弹簧的上端与标尺的零刻度对齐， 他先读出不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上钩码，并逐个增加钩码，依次读出指针所指的标尺刻度，所得数据列表如下：（弹簧始终未超过弹性限度，重力加速度g=9.8m/s2）钩码质量m/g0306090120150标尺刻度x/10-2m6.007.158.349.4810.6411.79根据所测数据，在图乙所示的坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺刻度x 与钩精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 17 页码质量 m 的关系曲线。作出的图线与轴交点的纵坐标值的物理意义是；这种规格弹簧的劲度系数k= N/m（保留三位有效数字） 。解析： 作图时注意坐标轴的物理量、单位、单位标度等。答案： 弹簧的自然长度（原长）为6cm 26.0 【例 2】下表是某同学为探索弹簧的弹力和伸长的关系所测的几组数据。弹力 F/N 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 伸长 x/cm 2.30 5.08 6.89 9.80 12.40 （1）请你在图中的坐标纸上作出F-x 图线。（2）写出曲线所代表的函数式。（3）解释函数表达式中常量的物理意义。（4）若弹簧的原长为40cm，并且以弹簧的总长为自变量，请你写出它的函数式。解析： （1）根据表中数据描点，按照图中各点的分布与走向，应作出一条直线，使直线两侧的点数大致相同。这样可以减少偶然误差，如图所示。（2）设直线斜率为k，由数学知识知，F=kx+C 。在直线上取较远的两点（可以减小误差），如点 （9.80， 2.0） 与 （2.61， 0.5） ， 并代入上式得k=0.2N/cm ， C=0.04N ， 所以函数表达式为： F= （0.2x+0.04）N。（3）由 F=kx+C 知，当 x=0 时， F=C，因此，式中常数C 表示弹簧的重力为0.04N。若忽略弹簧的重力，则F=kx。因此，式中常数k=F/x 表示使弹簧形变单位长度时弹簧的弹力，即劲度系数。（4）设弹簧的总长为L，则F=kx+C=k(Lx-40)+C=(0.2lLx-7.96)N。思考：若作出的直线不过原点，原因是：。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 17 页实验三：验证力的平等四边形定则1实验目的、原理实验目的：验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则，原理：利用等效法两个力共同作用使橡皮条伸长到结点0，一个力作用也使橡皮条伸长到结点0，这一个力就是前两个力的合力2实验器材方木板、白纸、弹簧秤(两只 )、橡皮条、细绳套(两个 )、三角板、刻度尺、图钉若干3实验步骤(1)用图钉把白纸固定在水平桌面的方木板上(2)用图钉把橡皮条的一端固定在A 点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套(3)用两只弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，将结点拉到某一位置O，记录 两弹簧秤的读数 ，用铅笔描下0 点位置 及此时 两条细绳套的方向(4)用铅笔和刻度尺从0 点沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧秤的读数F1和 F2的图示，以Fl、F2为邻边用铅笔及刻度尺作平行四边形，两邻边所夹的对角线即为合力 F 的图示 (5)只用一只弹簧秤钩住细绳套，把橡皮条的结点拉到同一位置 0记下此时 弹簧秤的示数F，及细绳的方向，用刻度尺按同样的标度作出F，的图示(6)比较 F 与 F 的大小和方向(7)改变 F1、F2的大小和夹角，重复做两次实验，得出结论4注意事项(1)在本实验中，以橡皮条的伸长(结点到达某一位置)来衡量力的作用效果，因此，在同一次实验中应使两种情况下结点达到同一位置(2)实验前，首先检查弹簧秤的零点是否正确实验中，弹簧秤必须保持与木板平行，使用时不能超过弹性限度，读数时应估读到最小刻度的下一位(3)画力的图示时，标度的选取应恰当，要严格按几何作图法求合力习题：1.在互成角度的两个共点力的合成实验中，其中有三个实验步骤：(1)在水平放置的木板上垫一张白纸，把橡皮条的一端固定在木板上，另一端拴两根细线，通过细线同时用两个测力计互成角度地拉橡皮条，使它与细线的结点到达某一位置0 点，在白纸上记下。点和两测力计的读数F1和 F2；(2)在纸上根据Fl和 F2的大小，应用平行四边形定则作图求出合力F；(3)只用一只测力计通过细绳拉橡皮条，使它的伸长量与用两测力计同时拉时相等，记下此时测力计的读数F 和细绳的方向以上三个步骤中均有错误或疏漏，请指出：(1)中是 _ (2)中是 _ (3)中是 _ 2.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 点位置发生改变精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 17 页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3.在互成角度的两个共点力的合成的实验中，假如Fl的大小及方向固定不变，那么为了使橡皮条仍然伸长到0 点，对 F2来说，下面几种说法中正确的是( ) AF2有多个方向BF2的方向和大小可以有多个值CF2的方向和大小是惟一确定值DF2的方向是惟一的，但大小可以有多个值4.某小组做本实验时得出如图所示的图（F与 A、O 共线），其中 A 为固定橡皮条的图钉， O 为橡皮条与细绳套的结点，图中 _是 F1与 F2合力的真实值，_是 F1与 F2合力的实验值，需要进行比较的是_和_。通过本实验可以验证_。5.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 的大小。（3）只用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条，使它的伸长量与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 _。6.在 “ 验证力的平行四边形定则” 的实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套实验中需用两个弹簧测力计分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达一位置O. (1)某同学在做该实验时认为：A拉橡皮条的绳细一些且长一些，实验效果较好B拉橡皮条时，弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行C橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置O 时，拉力要适当大些D拉力 F1和 F2的夹角越大越好其中正确的是 _(填入相应的字母)(2)若两个弹簧测力计的读数均为4 N， 且两弹簧测力计拉力的方向相互垂直，则_(选填“ 能” 或“ 不能 ”)用一个量程为5 N 的弹簧测力计测量出它们的合力，理由是 _F1 F2 FFO精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 17 页实验四：验证牛顿运动定律一、实验目的1学会用控制变量法研究物理规律；2验证牛顿第二定律；3掌握利用图象处理数据的方法二、实验原理与方法1验证牛顿运动定律的实验依据是牛顿运动定律，即FMa，当研究对象有两个以上的参量发生变化时， 设法控制某些参量使之不变，而研究另外两个参量之间的变化关系的方法叫控制变量法本实验中有力F、质量 M 和加速度a 三个变量，研究加速度a 与 F 及 M 的关系时，先控制质量 M 不变，讨论加速度a 与力 F 的关系；然后再控制力F 不变，讨论加速度a 与质量 M 的关系2实验中需要测量的物理量和测量方法是：小车及砝码的总质量M；用天平测出小车受到的拉力F 认为等于托盘和砝码的总重力mg小车的加速度a 利用纸带根据s= aT2计算三、实验器材打点计时器、纸带、复写纸片、小车、一端附有定滑轮的长木板、重物、夹子、细绳、交流电源、导线、天平（带有一套砝码）、刻度尺、砝码四、实验步骤及数据处理1用天平测出小车和砝码的总质量M，小盘和砝码的总质量m，把数值记录下来2按如图所示把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在车上，即不给小车加牵引力3平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫一块木板反复移动木板的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态 这时， 小车拖着纸带运动时受到的摩擦阻力恰好与小车所受的重力在斜面方向上的分力平衡4把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小盘，先接通电源再放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列的点，打完点后切断电源，取下纸带，在纸带上标上纸带号码5保持小车和砝码的质量不变，在小盘里放入适量的砝码，把小盘和砝码的总质量m记录下来，重复步骤4在小桶内再放入适量砝码，记录下小盘和砝码的总质量m ，再重复步骤46重复步骤5 两次，得到三条纸带7在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，标明计数点，测量计数点间的距离，算出每条纸带上的加速度的值8用纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力F，作用力的大小F 等于小盘和砝码的总重力，根据实验结果在坐标平面上画出相应的点，如果这些点是在一条过原点的直线上，便证明了加速度与作用力成正比9保持小盘和砝码的质量不变，在小车上加砝码，重复上面的实验，用纵坐标表示加速度a，横坐标表示小车和砝码总质量的倒数，根据实验结果在坐标平面上画出相应的点如果这些点是在一条过原点的直线上，就证明了加速度与质量成反比交流与思考 :若由实验结果画出的小车运动的a-F 图线是一条并不过原点的直线，说明实验中存在什么问题？图线的斜率有何物理意义？实验中并不画出a-M 图线，而是画出Ma1图线，这包含了哪些物理思想方法？提示 :a-F 图线是一条并不过原点的直线，说明F 并不是小车受到的合外力若图线在F 轴上有截距， 说明没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；若图线在a 轴正向有截距， 说明平衡摩擦力过度，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 17 页此时图线的斜率表示M1由牛顿第二定律可知，a 与 M 成反比，所以a-M 图线并不是直线为了减小实验误差，也为了将曲线转化为便于研究的直线，画出Ma1图线，这包含了物理学中化曲为直的思想方法，此时图线的斜率表示F五、注意事项1一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是调出一个合适的斜面，使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车受的摩擦阻力在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细线系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，但要让小车拖着打点的纸带运动2实验步骤2、3 不需要重复，即整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车和砝码的总质量，都不需要重新平衡摩擦力3每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出只有如此，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力4改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车5作图象时，要使尽可能多的点分布在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧 . 6作图时两轴标度比例要选择适当，各量须采用国际单位这样作图线时，坐标点间距不至于过密，误差会小些7为提高测量精度（1）应舍掉纸带上开头比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个起点（2）可以把每打五次点的时间作为时间单位，即从开始点起，每五个点标出一个计数点，而相邻计数点间的时间间隔为T0.1 s六、误差分析1质量的测量误差纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差，拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差 . 2因实验原理不完善造成误差本实验中用小盘和砝码的总重力代替小车受到的拉力（实际上小车受到的拉力要小于小盘和砝码的总重力） ，存在系统误差小盘和砝码的总质量越接近小车的质量，误差就越大；反之，小盘和砝码的总质量越小于小车的质量 ,误差就越小3平衡摩擦力不准造成误差在平衡摩擦力时，除了不挂小盘外；其他的都跟正式实验一样（比如要挂好纸带、接通打点计时器） ，匀速运动的标志是打点计时器打出的纸带上各点的距离相等思考： 为何小盘及砝码的重力不等于绳子的拉力？如何才能减小由此造成的测量误差？提示：令小车带上纸带在斜面上平衡阻力后挂上小盘，使小车和小盘一起加速运动时绳的拉力大小为 T，小车总质量为M，小盘及砝码总质量为m，它们的加速度为a，由牛顿第二定律，对 M 有 T=Ma对 m 有 mg-T=ma 联立解得gMmmgmMMmT1可见，欲使T mg，则必有0Mm，故有 m M 为条件精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 17 页习题：1、 在“ 验证牛顿运动定律” 的实验中，采用如图所示的实验装置小车及车中砝码的质量用M 表示，盘及盘中砝码的质量用m 表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出（1）当 M 与 m 的大小关系满足_时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力（2） 一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图象法处理数据为了比较容易地检查出加速度a 与质量 M 的关系，应该作a 与_的图象（3）如图（ a）所示为甲同学根据测量数据作出的a-F 图线，说明实验存在的问题是_ （4）乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a-F 图线如图（ b）所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？2、某学习小组的同学在用打点计时器探究物体的加速度与物体的质量之间的关系实验中，不改变拉力，只改变物体的质量，得到了如下表所示的几组数据，其中第3 组数据还未算出加速度，但对应该组已打出了纸带，如图3-4-4（长度单位： cm） ，图中各点为每5 个打点选出的计数点（两计数点间还有4 个打点未标出） 实验次数1 2 3 4 5 6 小车质量（ g）200 300 400 500 600 700 小车加速度（m/s2）2.00 1.33 0.79 0.67 0.40 小车质量的倒数 （kg-1）5.00 3.33 2.50 2.00 1.67 1.00 （1）请由纸带上的数据，计算出缺少的加速度值并填入表中（小数点后保留两位数）（2）请在图3-4-5 中建立合适的坐标，将表中各组数据用小黑点描在坐标纸上，并作出平滑的图线（3）由图象得出的结论是：_ 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 17 页3、物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数 .实验装置如图，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮； 木板上有一滑块，其一端与电磁打点计时器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接.打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz.开始实验时， 在托盘中放入适量砝码， 滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列小点 . （1）上图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、 2、3、4、5、 6、7 是计数点，每相邻两计数点间还有4 个打点（图中未标出） ，计数点间的距离如图所示.根据图中数据计算的加速度a= (保留三位有效数字). (2)回答下列两个问题：为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有.（填入所选物理量前的字母）A. 木板的长度lB.木板的质量m1C.滑块的质量m2D.托盘和砝码的总质量m3E.滑块运动的时间t测量中所选定的物理量时需要的实验器材是. （3）滑块与木板间的动摩擦因数（用被测物理量的字母表示，重力加速度为g）.与真实值相比，测量的动摩擦因数（填 “ 偏大 ” 或“ 偏小 ” ）.写出支持你的看法的一个论据： . 4、现要测定木块与长木板之间的动摩擦因数，给定的器材如下：一倾角可以调节的长木板（如图）、木块、计时器一个、米尺（1）填入适当的公式或文字，完善以下实验步骤：让木块从斜面上方一固定点D 从静止开始下滑到斜面底端 A 处，记下所用的时间t用米尺测量D 与 A 之间的距离s，则木块的加速度a用米尺测量长木板顶端B 相对于水平桌面CA 的高度 h 和长木板的总长度l设木块所受重力为 mg，木块与长木板之间的动摩擦因数为，则木块所受的合外力F根据牛顿第二定律，可求得动摩擦因数的表达式_ ，代入测量值计算求出的值改变 _ ，重复上述测量和计算求出的平均值（2）在上述实验中，如果用普通的秒表作为计时器，为了减少实验误差，某同学提出了以下的方案：A选用总长度l 较长的木板B选用质量较大的木块C使木块从斜面开始下滑的起点D 离斜面底端更远一些D使长木板的倾角尽可能大一点其中合理的意见是 （填写代号）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 17 页实验五：探究动能定理1本实验的目的：探究_和_的关系。本实验总是让小车从静止开始，使测定两个速度的的问题转化为_的问题，有利于操作和数据处理发现规律。2实验中测速度一般用_来计时，还常用_。3如果以功W 为纵坐标，以v 为横坐标，则图象为_线。4.探究思路本实验是按着如下的思路进行的：（1）改变功的大小用 1 条、2 条、3 条 同样的橡皮筋将小车拉到同一位置释放，橡皮筋拉力对小车所做的功依次为 W、2W、3W（2）确定速度的大小小车获得的速度v 可以由纸带和打点计时器测出，也可以用其他方法测出。（3）寻找功与速度变化的关系以橡皮筋拉力所做的功W 为纵坐标，小车获得的速度v 为横坐标，作出W v 曲线 （即功 速度曲线）。分析这条曲线，得出橡皮筋拉力对小车所做的功与小车获得的速度的定量关系。5.注意事项(1) 平衡摩擦力为了排除摩擦力的干扰，实验中可将木板放有打点计时器的一端垫高，让小车重力沿斜面方向的分力来平衡摩擦力。具体方法是： 将木板放有打点计时器的一端垫高，脱开钩在小车上的橡皮筋，在小车尾部固定一纸带，轻推小车使小车沿木板向下运动。如果纸带上打出的点距是均匀的，说明纸带的运动是匀速的，小车重力沿斜面方向的分力就刚好平衡了小车所受的摩擦力。(2) 如何选择纸带上的点确定速度？由于实验器材和每次操作过程的分散性，尤其是橡皮筋不可能做到各条之间的长度、粗细完全一致， 使得每次改变橡皮筋的条数后，纸带上反映小车匀速运动阶段的点数和这些点的位置，不一定都在事先的设定点（即用 1 根橡皮筋拉小车时，与橡皮筋刚好处于自由长度相对应的纸带上打下的点）之后，而可能在设定点的前后。这是因为小车在几条橡皮筋拉动下运动至设定点时，各条橡皮筋可能在设定点的前、后对小车不产生拉力，从而使纸带上打出的点出现上述情况。因此，需要对纸带上的点进行分析，方法是比较设定点左右及设定点之后的若干个相邻两点间的距离是否基本相同，选择相邻距离基本相同的若干个点作为小车匀速运动阶段的点，用这些点计算小车的速度。6用图象处理实验数据根据实验测得的数据，分别作出Wv 曲线、 W1/v 曲线、 Wv2曲线、 W1/v2曲线、 W v3曲线 。如果哪一种图象更接近于过原点的倾斜直线，功与速度之间可能就是那一种正比关系。习题：1某同学为探究“ 恒力做功与物体动能改变的关系” ，设计了如下实验，他的操作步骤是：安装好实验装置如图所示将质量为200g 的小车拉到打点计时器附近，并按住小车在质量为10g、30g、50g 的三种钩码中， 他挑选了一个质量为50g 的钩码挂在拉线的挂钩P 上释放小车，打开电磁打点计时器的电源，打出一条纸带(1)在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条经测量、计算，得到如下数据：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 17 页第一个点到第N 个点的距离为40.0cm. 打下第N 点时小车的速度大小为1.00m/s.该同学将钩码的重力当作小车所受的拉力，算出：拉力对小车做的功为_ J，小车动能的增量为_ J. (2)此次实验探究结果，他没能得到 “ 恒力对物体做的功，等于物体动能的增量” ，且误差很大 显然，在实验探究过程中忽视了各种产生误差的因素请你根据该同学的实验装置和操作过程帮助分析一下，造成较大误差的主要原因是_ 答案： (1)0.196、0.100、(2)小车质量没有远大于钩码质量；没有平衡摩擦力；操作错误：先放小车后接通电源2 某实验小组采用如图所示的装置探究功与速度变化的关系，小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行打点计时器工作频率为50Hz. (1)实验中先后用同样的橡皮筋1 条、 2 条、 3条、 ，并起来挂在小车的前端进行多次实验，每次都要把小车拉到同一位置再释放小车把第1 次只挂 1 条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功记为W1，第 2 次挂 2条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功为2W1，；橡皮筋对小车做功后而使小车获得的速度可由打点计时器打出的纸带测出根据第4 次的纸带 (如图 )求得小车获得的速度为 _ m/s. (2)若根据多次测量数据画出的Wv 草图如图所示，根据图线形状，对W 与 v 的关系作出的猜想，如果猜想Wv2是正确的，则画出的Wv2图是 _(3)在本实验中你认为影响实验效果的可能原因是_ (只要回答出一种原因即可) 答案： (1)由纸带后半部分两点间距离相同，可知小车做匀速运动，可求得：vxT0.04 m0.02 s2m/s. (2)若 Wv2，由函数关系可知Wv2图象应该是过原点的直线(3)影响实验效果的可能原因是橡皮筋粗细不均匀，木板倾斜不够或太过倾斜等3某探究学习小组的同学欲验证“ 动能定理 ” ，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态若你是小组中的一位成员，要完成该项实验，则(1)你认为还需要的实验器材有_(2)实验时为了保证滑块受到的合力与沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是_，实验时首先要做的步骤是平衡摩擦力(3)在(2)的基础上，某同学用天平称量滑块的质量为M.往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量为m.让沙桶带动滑块加速运动用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L 和这两点的速度大小v1与 v2(v1v2)则本实验最终要验证的数学表达式为_(用题中的字母表示) 答案： (1)天平、刻度尺、(2)沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量。(3)mgL12Mv2212Mv12精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 17 页实验六：验证机械能守恒定律1实验目的、原理实验目的是验证机械能守恒定律实验原理：利用物体做自由落体运动时，重力势能转化为动能总的机械能守恒，通过测定重力势能的减少量和相应过程动能增加量来验证物体运动的瞬时速度 u 的测定可借助于匀变速运动的平均速度的物理意义进行转换，为便于验证， 可选择物体的初速度为零2实验器材打点计时器，低压交流电源，带有铁夹的铁架台，纸带，复写纸，带夹子的重锤，刻度尺，导线3实验步骤与器材调整(1)按图416 所示的装置安装，沿竖直方向架稳打点计时器，将纸带固定在重锤上并穿过打点计时器(2)用手握住纸带，让重物静止地靠近打点计时器的地方，然后接通电源，松开纸带，让重物自由落下，计时器在纸带上打下一系列的点(3)更换几条纸带，重复上述步骤(2)(4)从几条打下点的纸带中挑选第一、二两点间距离接近2mm 且点迹清晰的纸带进行测量，先记下第一个点的位置，再用刻度尺测出其余各计数点到第一个点间的距离d1、d2、d3、dn一l、dn、 dn+1(5)由公式Tddvnnn211计算出各计数点的瞬时速度v1、v2、v3vn，再计算出相应的动能及动能的增加量(6)利用公式Ep=mgh 计算出各计数点与第一个点的重力势能的减少量(7)比较动能增加量及重力势能的减少量的大小，验证机械能是否守恒4注意事项(1)安装打点计时器时，必须要竖直架稳，使限位孔与纸带在同一竖直平面内，以减小重物下落时纸带受到的阻力(2)开始实验时，需保持提纸带的手不动，同时先接通电源，让打点计时器正常工作再放开纸带让重物下落，以保证第一个点是一个清晰的小点(3)挑选纸带时，应选择第一、第二点间的间距接近2mm 的纸带，这样可以基本确定v0=0，便于验证，mmmgts2)02. 0(8.921212212(4)因不需要知道动能和重力势能的具体数值，所以也就不需要测出物体的质量5数据处理和误差分析(1)本实验中因重物和纸带在下落的过程中要克服阻力做功，故动能的增加量Ek一定稍小于重力势能的减少量，这是不可避免的，应该说属存在的系统误差，改进的办法只能调整器材的安装，尽可能地减小阻力(2)本实验的另一个误差来源于长度的测定，属偶然误差，可以通过改变长度的测定方法，把每一个计数点的位置均以测定到第一个点的距离来确定或者多次测量取平均值来减小误差. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 17 页习题：1在验证机械能守恒定律的实验中，需要特别注意的有( ) A称出重锤的质量B手提纸带，先接通电源再松开纸带让重物落下C取下纸带，可不考虑前面较密集的点，选某个清晰的点作为起始运动点处理纸带，验证mgh=mv2/2 D必须选取第1、 2 点间距离接近2mm 的纸带，从第1 点起处理纸带，验证mgh=mv2/2 2在验证机械能守恒定律的实验中，对于自由下落的重物，下述选择的条件哪种更为有利? ( ) A只要足够重就可以B只要体积足够小就可以C既要体积足够小，又要足够重D应该密度大些，还应便于夹紧纸带，使纸带随同运动时不致扭曲3为进行验证机械能守恒定律的实验，有下列器材可供选用：铁架台、打点计时器、复写纸、纸带、秒表、低压直流电流、导线、电键、天平，其中不必要的器材是_，缺少的器材是_4 验证机械能守恒定律的实验采用重物自由下落的方法(1)用 mv2/2=mgh 时，对纸带上起点的要求是_，为达到此目的，所选择的纸带第一、二两点间距应接近_(2)若实验中所用重锤质量m=1kg，打点纸带如图4-20 所示，打点时间间隔为0.02s，则记录B点时，重锤速度vB=_，重锤的动能EkB=_，从开始下落起至B 点，重锤的重力势能减少量是 _因此可得出的结论是_(3)根据纸带算出的相关各点的速度秒，量出下落的距离，则以v2/2 为纵轴，以h 为横轴画出的图线应是图421 中的 _5.用图示装置验证机械能守恒定律，已知小车质量为M,钩砝质量为 m,与验证牛顿第二定律实验的装置相似，但实验条件有所不同，其中相同的是，不同的是。本实验最终要验证的数学表达式为_。(用题中的字母表示)精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 17 页实验十二：验证动量守恒定律一实验目的：验证动量守恒定律二实验原理质量分别为21mm 和的两小球发生正碰，若碰前1m运动，2m静止，根据动量守恒定律应有：221111vmvmvm若能测出21mm、及211vvv和、代入上式，就可验证碰撞中动量是否守恒21mm、用天平测出，211vvv、用小球碰撞前后运动的水平距离代替(让各小球在同一高度做平抛运动其水平速度等于水平位移和运动时间的比， 而各小球运动时间相同，则它们的水平位移之比等于它们的水平速度之比)则动量守恒时有：NOmOMmOPm211三实验器材重锤线一条，大小相等、质量不同的小球两个，斜槽，白纸，复写纸，刻度尺，天平一台(附砝码 )，圆规一个四实验步骤先用天平测出小球质量21mm 、按要求安装好实验装置，将斜槽固定在桌边，使槽的 末端切向水平，把被碰小球放在斜槽前边的支柱上，调节实验装置使两小球碰撞时处于同一水平高度，确保碰后的速度方向水平在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸在白纸上记下重垂线所指的位置O，它表示入射小球1m碰前的球心位置先不放被碰小球，让入射小球从斜槽上同一高度 处滚下，重复10 次，用圆规画 尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心就是入射小球不碰时的落地点平均位置P把被碰小球放在小支柱上，让入射小球从同一高度 滚下，使它们发生正碰，重复10 次，仿步骤 (5)求出入射小球落点的平均位置M 和被碰小球落点的平均位置N过 O、N 在纸上作一直线，取OO 2r，O 就是被碰小球碰撞时的球心竖直投影位置用刻度尺量出线段OM、 OP、 O N的长度，把两小球的质量和相应的水平位移数值代入NOmOMmOPm211看是否成立整理实验器材放回原处5注意事项斜槽末端必须水平 调节小支柱高度使入射小球和被碰小球球心处于同一高度 ； 调节小支柱与槽口间距离使其等于小球直径入射小球每次都必须从斜槽上同一高度 滚下白纸铺好后不能移动入射小球的质量应大于被碰小球的质量，且rrr21习题：1在做 “ 验证动量守恒定律” 的实验中，实验必须要求的条件是() A斜槽轨道必须是光滑的B斜槽轨道末端的切线是水平的C入射球每次都要从同一高度由静止滚下D碰撞的瞬间，