高中物理力学实验总复习汇总

1力学实验总复习一、打点计时器系列实验中纸带的处理1．纸带的选取：一般实验应用点迹清晰、无漏点的纸带中选取有足够多点的一段作为实验纸带。在“验证机械能守恒定律”实验中还要求纸带包含第一、二点，并且第一、二两点距离接近2.0mm。2．根据纸带上点的密集程度选取计数点:打点计时器每打n个点取一个计数点，则计数点时间间隔为n个打点时间间隔，即T=0.02n（s）。一般取n＝5，此时T=0.1s。3．测量计数点间距离:为了测量、计算的方便和减小偶然误差的考虑，测量距离时不要分段测量，尽可能一次测量完毕，即测量计数起点到其它各计数点的距离。如图所示，则由图可得：1sSI，12ssSII，23ssSIII，34ssSIV，45ssSV，56ssSVI4．判定物体运动的性质：⑴若IS、IIS、IIIS、IVS、VS、VIS基本相等，则可判定物体在实验误差范围内作匀速直线运动。⑵设△s1=IIS－IS，△s2=IIIS－IIS，△s3=IVS－IIIS，△s4=VS－IVS，△s5=VIS－VS若△s1、△s2、△s3、△s4、△s5基本相等，则可判定物体在实验误差范围内作匀变速直线运动。⑶测定第n点的瞬时速度。物体作匀变速直线运动时，在某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度。即测出第n点的相邻的前、后两段相等时间T内的距离，由平均速度公式就可求得，如上图中第4点的瞬时速度为：TssTSSvVIV22354。⑷测定作匀变速直线运动物体的加速度，一般用逐差法求加速度。将如上图所示的连续相等时间间隔T内的位移IS、IIS、IIIS、IVS、VS、VIS分成两组，利用2aTs可得：4s6365210s5s4s3s2s1SⅠSⅥSⅤSⅣSⅢSⅡ2213TSSaIIV、223TSSaIIV、233TSSaIIIVI，再算出的1a、2a、3a平均值，即：3321aaaa就是所测定作匀变速直线运动物体的加速度。若为奇数组数据则将中间一组去掉，然后再将数据分组利用逐差法求解。三、考试大纲规定的学生实验1.长度的测量（游标卡尺和螺旋测微器）例1、读出下列游标卡尺测量的读数。⑴⑵⑶例2读出下列螺旋测微器测量的读数。⑴⑵例3、有一游标卡尺，主尺的最小分度是1mm，游标上有20个小的等分刻度．用它测量一小球的直径，如图甲所示的读数是mm．用螺旋测微器测量一根金属丝的直径，如图乙所示的读数是mm．2.研究匀变速直线运动（1）纸带处理。从打点计时器重复打下的多条纸带中选点迹清楚的一条，舍掉开始比较密集的点迹，从便于测量的地方取一个开始点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，便于计算。测出相邻计数点间的距离s1、s2、s3…（2）利用s1、s2、s3…可以计算相邻相等时间内的位移差s2-s1、s3-34cm051067801020cm012345601234567890cm0101505102530ABCs1s2s3O图乙0mm20302515图甲123(cm)50103s2、s4-s3…，如果它们在允许的误差范围内相等，则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Tssvc232（4）利用纸带求被测物体的加速度a。具体来说又有3种方法：①“逐差法”：从纸带上得到6个相邻相等时间内的位移，则23216549Tssssssa②利用任意两段相邻记数点间的位移求a：如2Tnmssanm③利用v-t图象求a：求出A、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6、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＝________m／s2。（保留三位有效数字）例7、做匀加速直线运动的小车，牵引一条纸带通过打点计时器，交流电源的频率为50Hz，由纸带上打出的某一点开始，每5个点剪下一段纸带，按图所示，使每一条纸带下端与x轴重合，左边与y轴平行，将纸带段粘贴在直角坐标系中，则小车运动的加速度是m/s2（保留两位有效数字）。例8、2004年7月25日，中国用长征运载火箭成功地发射了“探测2号”卫星．右图是某监测系统每隔2.5s拍摄的关于起始匀加速阶段火箭的一组照片．(1)已知火箭的长度为40m，用刻度尺测量照片上的长度，结果如图所示．则火箭在照片中第2个像所对应时刻的瞬时速度大小v=____________m／s．(2)为探究物体做直线运动过程中s随t变化的规律，某实验小组经过实验和计算得到下表的实验数据：t/s0T2T3T4T5T6Tv/(ms-1)x012345622.530.037.545.052.5y/mm60.0物体运动的起止点所测的物理量测量次数12345AB时间t(s)0.891.241.521.761.97时间t2(s2)0.791.542.313.103.88位移s(m)0.250.500.751.001.254根据表格数据，请你在下图所示的坐标系中，用纵、横轴分别选择合适的物理量和标度作出关系图线．并根据图线分析得出物体从AB的过程中s随t变化的定量关系式：________________________．3．探究弹力和弹簧伸长的关系例9、某同学在做探究弹力和弹簧伸长的关系的实验中，设计了如图所示的实验装置。所用的钩码每只的质量都是30g，他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度，将数据填在了下面的表中。(弹力始终未超过弹性限度，取g=9.8m/s2)（1）试根据这些实验数据在右图给定的坐标纸上作出弹簧所受弹力大小F跟弹簧总长L之间的函数关系图线，说明图线跟坐标轴交点的物理意义。（2）上一问所得图线的物理意义是什么?该弹簧的劲度k是多大?例10、（08北京卷）某同学和你一起探究弹力和弹簧伸长的关系，并测弹簧的劲度系数k。做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上。当弹簧自然下垂时，指针指示的刻度数值记作L0，弹簧下端挂一个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L1;弹簧下端挂两个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L2;……;挂七个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L2。①下表记录的是该同学已测出的6个值，其中有两个数值在记录时有误，它们的代表符号分别是和．测量记录表：F/Nx/10-2m56810121.61.20.80.40砝码质量(g)0306090120150弹簧总长(cm)6.007.158.349.4810.6411.79弹力大小(N)5代表符号L0L1L2L3L4L5L6L7刻度数值/cm1.703.405.108.6010.312.1②实验中，L3和L2两个值还没有测定，请你根据上图将这两个测量值填入记录表中。③为充分利用测量数据，该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差，分别计算出了三个差值：112313326.90cm,6.90cm,7.00cmndLLdLLdLL。请你给出第四个差值：dA=＝cm。④根据以上差值，可以求出每增加50g砝码的弹簧平均伸长量L。L用d1、d2、d3、d4表示的式子为：L＝，代入数据解得L＝cm。⑤计算弹簧的劲度系数k＝N/m。（g取9．8m/s2）4．验证力的平行四边形定则（1）原理是两只弹簧秤成角度拉橡皮条AB和一只弹簧秤拉橡皮条AB的效果相同，这个效果就是指橡皮条的形变量（大小和方向）相同。（2）在画力的图示时，必须有箭头、标度、刻度。（3）实验往往有一定的偶然误差，只要用平行四边形定则求得的合力F和一只弹簧秤的拉力F/的图示大小和方向在误差允许的范围内相同就可以了。例11、橡皮筋的一端固定在A点，另一端栓上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5N、最小刻度为0.1N的弹簧测力计，沿着两个不同的方向拉弹簧测力计。当橡皮筋的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直，如图所示。这时弹簧测力计的读数可从图中读出。⑴由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为_____N和_____N。（只须读到0.1N）⑵在右图的方格纸中按作图法的要求画出这两个力及它们的合力。例12、李明同学在做《互34012345(N)(N)1234AOBabc6结点绳套成角度的两个力的合成》实验时，利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置O点以及两只弹簧秤拉力的大小如图（a）所示，（1）试在图（a）中作出无实验误差情况下F1和F2的合力图示，并用F表示此力．（2）有关此实验，下列叙述正确的是▲．（A）两弹簧秤的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大（B）橡皮筋的拉力是合力，两弹簧秤的拉力是分力（C）两次拉橡皮筋时，需将橡皮筋结点拉到同一位置O．这样做的目的是保证两次弹簧秤拉力的效果相同（D）若只增大某一只弹簧秤的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变，只需调整另一只弹簧秤拉力的大小即可（3）图（b）所示是李明和张华两位同学在做以上实验时得到的结果，其中哪一个实验比较符合实验事实？（力F’是用一只弹簧秤拉时的图示）答：．（4）在以上比较符合实验事实的一位同学中，造成误差的主要原因是：（至少写出两种情况）答：。例13、在“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。①图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是____________________。(2分)②本实验采用的科学方法是---（）(2分)A.理想实验法B.等效替代法C.控制变量法D.建立物理模型法例14、在“探究求合力的方法”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（如图）．实验中需用两个弹簧秤分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置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，弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行7C．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）若两个弹簧秤的读数均为4N，且两弹簧秤拉力的方向相互垂直，则（选填“能”或“不能”）用一个量程为5N的弹簧秤测量出它们的合力，理由是．5．验证牛顿第二运动定律（1）了解该实验的系统误差的来源。①用砂和砂桶的总重量代替小车受到的拉力。由牛顿第二定律可知，由于砂桶也在做匀加速运动，因此砂和砂桶的总重量肯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。②没有考虑摩擦阻力的作用。应该用平衡摩擦力的方法来消除这个系统误差。（2）为研究a、F、m三者的关系，要利用“控制变量法”，分别研究a与F、a与m的关系。（3）用图象法验证a∝F、a∝m-1（后者必须用a-m-1图象，不能用a-m图象）例15、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从斜面上滑下，如右图所示。下图是打出的纸带的一段。⑴已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，利用下图给出的数据可求出小车下滑的加速度a=_____。⑵为了求出小车在下滑过程中所受的阻力，还需要测量的物理量有_______。用测得的量及加速度a表示阻力的计算式为f=_________。例16、某校学习兴趣小组在研究“探索小车速度随时间变化的规律”的实验，图是某次