2022年高中物理力学实验总复习.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载力学试验总复习 考试大纲规定的试验 1. 长度的测量（游标卡尺和螺旋测微器）2. 互成角度的两个共点力的合成 3. 测定匀变速直线运动的加速度4.验证牛顿其次运动定律 5.碰撞中的动量守恒 6.讨论平抛物体的运动 7.验证机械能守恒定律 8.用单摆测定重力加速度1. 长度的测量（游标卡尺和螺旋测微器）例 1 读出以下游标卡尺测量的读数；3 5 10 4 cm 60 710 8cm 0 20 012345cm 601234567890 解：（1）2.98cm；（2）6.170cm；（ 3）1.050cm 例 2 读出以下螺旋测微

2、器测量的读数；0 150 5 10 301025解：（1）0.642mm ；（ 2）10.294mm 2. 互成角度的两个共点力的合成A B O a b c 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载3. 测定匀变速直线运动的加速度（1）纸带处理；从打点计时重视复打下的多条纸带中选点迹清晰的一条,舍掉开头比较密集的点迹,从便于测量的地方取一个开头点 O,然后每 5 个点取一个计数点 A、B、C、（或者说每隔 4 个点取一个记数点） ,这样做的好处是相邻记数点间的时间间隔是 0.1s,便于运算；测出相邻计数点

3、间的距离 s1、s2、s3 （2）利用 s1、s2、s3 可以运算相邻相等时间内的位移差s2-s1、s3- s2、s4- s3 ,假如它们在答应的误差范畴内相等,就可以判定被测物体的运动是匀变速直线运动；（3）利用纸带可以求被测物体在任一计数点对应时刻的瞬时速度v：如vcs 2s 33T 4T 5T 6T t/s2 T（4）利用纸带求被测物体的加速度a；详细来说又有3 种方法：v/ms-1“ 逐差法”：从纸带上得到6 个相邻相等时间内的位移,就as 4s 5s 69T2s 1s2s 3利用任意两段相邻记数点间的位移求a：如as mns n2mT0 T 2T 利用 v-t 图象求 a：求出 A、

4、B、C、D、E、F 各点的即时速度,画出如右的 v-t 图线,图线的斜率就是加速度a；例 4 某同学在做“ 测定匀变速直线运动的加速度” 试验时,从打下的如干纸带中选出了如图所示的一条（每两点间仍有4 个点没有画出来） ,图中上部的数字为相邻两个计数点间的距离；打点计时器的电源频率为 50Hz；5.00 7.10 9.10 10.81 12.70 15.10 单O A B C D E 由这些已知数据运算：该匀变速直线运动的加速度 a=_m/s 2；与纸带上D 点相对应的瞬时速度 v=_ m/s；（答案均要求保留 3 位有效数字）4.验证牛顿其次运动定律（1）明白该试验的系统误差的来源；用砂和砂

5、桶的总重量代替小车受到的拉力；由牛顿其次定律可知,由于砂桶也在做匀加速运动,因此砂和砂桶的总重量确定大于小车受到的实际拉力；可以推导出结论：只有在小车的总质量M 远大于砂和砂桶的总质量m 时,才能使该系统误差足够小；没有考虑摩擦阻力的作用；应当用平稳摩擦力的方法来排除这个系统误差；（2）为讨论 a、F、m 三者的关系,要利用“ 掌握变量法”,分别讨论a 与 F、 a 与 m 的关系；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - （3）用图象法验证学习必备欢迎下载a-m 图象）aF、 am-1（后者必需用a-m-1图象,不能用例

6、5 一打点计时器固定在斜面上某处,一小车拖着穿过打点计时器的纸带 打点计时器从斜面上滑下,如右图所示；下图是打出的纸带的一段；已知打点计时器使用的沟通电频率为50Hz,利用下图给出的数据可求出小车下滑的加速度a=_ ；仍需要测量的物理量有_；图 1 为了求出小车在下滑过程中所受的阻力,用测得的量及加速度a 表示阻力的运算式为f=_；8.85 9.47 单5.12 5.74 6.37 6.98 7.60 8.24 解： （1）3.89m/s2m；斜面上任意两点间距离l 及这两点的高度差h；mgh/l-ma （2）小车质量5.碰撞中的动量守恒重 垂 线O 2rO / MPN（1）每次入射小球都应当

7、从斜槽轨道的同一位置开头自由下滑；（2）被碰小球的位置必需与入射小球等高,其中心与斜槽末端的水平距离恰好是小球半径 的 2 倍；（3）由于 v1、v1 /、v2/ 均为水平方向, 且两球的竖直下落高度相等,所以它们飞行时间相等,如以该时间为时间单位,那么小球的水平射程的数值就等于它们的水平速度；在右图 中分别用 OP、OM 和 O/N 表示；因此只需验证：m1 OP=m1 OM+m2 O /N-2r）即可；（4）必需以质量较大的小球作为入射小球（保证碰撞后两小球都向前运动）；（5）小球落地点的平均位置要用圆规来确定：用完可能小的圆把全部落点都圈在里面,圆 心就是落点的平均位置；（6）所用的仪器

8、有： 天平、刻度尺、 游标卡尺 （测小球直径） 、碰撞试验器、复写纸、白纸、重锤、两个直径相同质量不同的小球、圆规；（7）如被碰小球放在斜槽末端,而不用支柱,那么两小球将不再同时落地,但两个小球都将从斜槽末端开头做平抛运动,于是验证式就变为：球的直径也不需测量了（但必需相等）；m1 OP=m 1 OM+m 2 ON,两个小例 6 在“ 碰撞中的动量守恒” 试验中,仪器按要求安装好后开头试验,第一次不放被碰小名师归纳总结 球,其次次把被碰小球直接静止放在斜槽末端的水平部分,在百纸上记录下重锤位置和各小第 3 页,共 6 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - -

9、 球落点的平均位置依次为学习必备欢迎下载m1、m2,就O、A、B、C,设入射小球和被碰小球的质量依次为以下说法中正确的有A. 第一、二次入射小球的落点依次是 A、B B.第一、二次入射小球的落点依次是 B、A C.其次次入射小球和被碰小球将同时落地 D. m1 AB= m2 OC 解： 最远的C 点肯定是被碰小球的落点,碰后入射小球的速度将减小,因此选B；由于被碰小球是放在斜槽末端的,因此被碰小球飞出后入射小球才可能从斜槽末端飞出,两小球不行能同时落地；由动量守恒得 6.讨论平抛物体的运动（1）斜槽末端的切线必需水平；m1 OB= m1 OA+m2 OC,选 D；答案是 BD；（2）用重锤线检

10、验坐标纸上的竖直线是否竖直；（3）以斜槽末端所在的点为坐标原点；（4）假如是用白纸,就应以斜槽末端所在的点为坐标原点,在斜槽末端悬挂重锤线,先以重锤线方向确定y 轴方向,再用直角三角板画出水平线作为x 轴,建立直角坐标系；（5）每次小球应从斜槽上的同一位置由静止开头下滑；（6）由描迹法得到小球平抛的轨迹,从轨迹上任何一点的横纵坐标都可以运算出该平抛物 体抛出时的初速度；（7）如用闪光照相来讨论,所得到的照片上相邻小球间的时间间隔是相等的,利用这一结论和运动分解的学问,可以求小球平抛的初速度,也可以求小球在任何一个位置的瞬时速度；o y A B C x 例 7.如下列图,在“ 讨论平抛物体的运动

11、” 的试验中,某同学按要求描画出了小球做平抛运动过程中的三个点A、B、C,并利用刻度尺量出了三点的坐标依次是A0.369,0.112、B0.630,0.327、C0.761,0.480,单位为m ；又称得小球的质量为20g,试运算小球平抛的初动能 EK；解： 小球的初速度vxxg,因此初动能EK1mv22 mgx,带入数据后得：EK=0.0594J t2y24yEK1=0.0596J,EK2=0.0594J,EK3=0.0591J,因此初动能的平均值为7.验证机械能守恒定律 本试验要求验证自由下落过程中机械能守恒,图示纸带的左端是用夹子夹重物的一端；0 1 2 3 4 （1）要多做几次试验,选

12、点迹清晰,且第一、二两点间距离接近2mm 的纸带进行测量；名师归纳总结 （2）用刻度尺量出从0 点到 1、2、3、4、5 各点的距离h1、h2、 h3、h4、h5,利用“ 匀变速第 4 页,共 6 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载直线运动中间时刻的即时速度等于该段位移内的平均速度”,算出 2、3、4 各点对应的即时速度 v2、v3、v4,验证与2、 3、4 各点对应的重力势能削减量mgh 和动能增加量1 mv 是否 2相等；（3）由于摩擦和空气阻力的影响,本试验的系统误差总是使mgh1 mv 22（4）本试验不需要在打下的点中取计

13、数点；也不需要测重物的质量；例 8 在用落体法验证机械能守恒定律时,某同学依据正确的操作选得纸带如右；其中O 是起始点, A、B、9.51 12.42 15.7 C 是打点计时器连续打下的3 个点 .该同学用毫米刻度尺测量 O 到 A、B、C 各点的距离 ,并记录在图中 单位cm；（1）这三个数据中不符合有效数字读数要求的是_ ,应记作 _cm；（2）该同学用重锤在 OB 段的运动来验证机械能守恒,已知当地的重力加速度 g=9.80m/s 2,他用 AC 段的平均速度作为跟 B 点对应的物体的即时速度,就该段重锤重力势能的削减量为_,而动能的增加量为 _,均保留 3 位有效数字,重锤质量用 m

14、 表示 .这样验证的系统误差总是使重力势能的削减量 _动能的增加量,缘由是 _；（3）另一位同学依据同一条纸带,同一组数据,也用重锤在OB 段的运动来验证机械能守恒,不过他数了一下：从打点计时器打下的第一个点 O 数起,图中的 B 是打点计时器打下的第 9 个点；因此他用 vB=gt 运算跟 B 点对应的物体的即时速度,得到动能的增加量为_,这样验证时的系统误差总是使重力势能的削减量 _动能的增加量 ,缘由是_ ；解： （1）OC,15.70 （2）1.22m,1.20m,大于, v 是实际速度,由于有摩擦生热,削减的重力势能一部分转化为内能；（3） 1.23m,小于, v 是依据自由落体运算

15、的,对应的下落高度比实际测得的高度要大；8.用单摆测定重力加速度（1）摆长的测量：让单摆自由下垂,用米尺量出摆线长 L /（读到 0.1mm）,用游标卡尺量出摆球直径（读到 0. 1mm）算出半径 r,就摆长 L=L /+r（2）开头摇摆时需留意：摆角要小于5 （要保证做简谐运动,不要使摇摆成为圆锥摆）（3）从摆球通过最低点时开头计时,测出单摆做 50 次全振动所用的时间,算出周期的平均值T；（4）转变摆长重做几次试验, 运算每次试验得到的重力加速度,再求这些重力加速度的平均值；名师归纳总结 例 9 一组同学在做 “ 用单摆测定重力加速度”的试验中, 用正确的操作方法,测定了6 组摆第 5 页

16、,共 6 页长 L 和周期 T 的对应值；为了求出当地的重力加速度g,4 位同学提出了4 种不同的方法：- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 从测定的6 组数据中任意选取学习必备欢迎下载2 求出 g 作为测量值；分别求出1 组,用公式g=42L/T 6 个 L 值的平均值 L 和 6 个 T 值的平均值 T ,用公式g= 42 L /T2 求出 g 作为测量值；分别用 6 组 L、T 的对应值, 用公式 g=42L/T 2 求出 6 个对应的 g 值,再求这 6 个 g 的平均值作为测量值；在坐标纸上作出T 2-L 图象,从图象中运算出图线的斜率K,依据

17、g=42/K 求出 g 作为测量值；你认为以上 4 种方法中,错误选项哪一种 _（填代号即可） ,其余正确方法中偶然误差最小的是哪一种 _填代号即可 ；解： 错误选项,由于 L 和 T 之间不是一次函数的关系；偶然误差最小的是,由于偶然误差总是有时偏大有时偏小；而描点后画线时要求尽可能多的点在该直线上,其余点尽可能均衡地分布在该直线两侧,实际上是把偶然误差减小到最小了；例 10 某同学在家里做用单摆测定重力加速度的试验,但没有合适的摆球,他找到了一块大小为 3cm 左右,形状不规章的大理石块代替小球；他设计的试验步骤是：A. 将石块用细尼龙线系好,结点为 M,将尼龙线的上端固定于 O 点M B

18、. 用刻度尺测量 OM 间尼龙线的长度 L 作为摆长C.将石块拉开一个大约 =30 的角度 ,然后由静止释放D. 从摆球摆到最高点时开头计时,测出 30 次全振动的总时间 t,由 T=t/30 得出周期E.转变 OM 间尼龙线的长度再做几次试验,登记相应的 L 和 T2F.求出多次试验中测得的的平均值作为运算时使用的数据 ,带入公式 g 2L 求出重力T加速度 g你认为该同学以上试验步骤中有重大错误选项_；为什么 . 该同学用OM 的长作为摆长,这样做引起的系统误差将使重力加速度的测量值比真. 实值偏大仍是偏小._；你认为用什么方法可以解决摆长无法精确测量的困难解：名师归纳总结 （1）B（摆长应从悬点到大理石块的质心）、C（摆角太大,不能看作简谐运动）、F（必第 6 页,共 6 页须先分别求和各组L 和 T 值对应的 g,再取所求得的各个g 的平均值）；（2）小；设两次试验中摆线长分别为L 1、L 2,对应的周期分别为T1、T2,石块质心到M点的距离为x,由T 12L1gx和T 22L2gx可解得g42L 1L22 T 12 T 2- - - - - - -