高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)專題

1、高中力學(xué)實(shí)驗(yàn)專題力學(xué)實(shí)驗(yàn)部分要求掌握的知識(shí)點(diǎn)有：(1)研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)(2)探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系(3)驗(yàn)證力的平行四邊形定則(4)驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律(5)探究動(dòng)能定理(6)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律（一）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器系列實(shí)驗(yàn)中紙帶的處理1紙帶的選取：一般實(shí)驗(yàn)應(yīng)用點(diǎn)跡清晰、無(wú)漏點(diǎn)的紙帶中選取有足夠多點(diǎn)的一段作為實(shí)驗(yàn)紙帶。在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中還要求紙帶包含第一、二點(diǎn)，并且第一、二兩點(diǎn)距離接近2.0mm。2根據(jù)紙帶上點(diǎn)的密集程度選取計(jì)數(shù)點(diǎn)。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每打n個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，則計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為n個(gè)打點(diǎn)時(shí)間間隔，即T=0.02n（s）。一般取n5，此時(shí)T=0.1s。3測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離。為了測(cè)量、計(jì)算

2、的方便和減小偶然誤差的考慮，測(cè)量距離時(shí)不要分段測(cè)量，盡可能一次測(cè)量完畢，即測(cè)量計(jì)數(shù)起點(diǎn)到其它各計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離。如圖所示，則由圖可得：，s6436210s5s4s3s2s1SSSSSS4判定物體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)：若、基本相等，則可判定物體在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)作勻速直線運(yùn)動(dòng)。設(shè)s1=，s2=，s3=，s4=，s5=若s1、s2、s3、s4、s5基本相等，則可判定物體在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)作勻變速直線運(yùn)動(dòng)。測(cè)定第n點(diǎn)的瞬時(shí)速度。物體作勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，在某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度。即測(cè)出第n點(diǎn)的相鄰的前、后兩段相等時(shí)間T內(nèi)的距離，由平均速度公式就可求得，如上圖中第4點(diǎn)的瞬時(shí)速度為：。測(cè)定作勻變速直線運(yùn)

3、動(dòng)物體的加速度，一般用逐差法求加速度。將如上圖所示的連續(xù)相等時(shí)間間隔T內(nèi)的位移、分成兩組，利用可得：、，再算出的、平均值，即：就是所測(cè)定作勻變速直線運(yùn)動(dòng)物體的加速度。若為奇數(shù)組數(shù)據(jù)則將中間一組去掉，然后再將數(shù)據(jù)分組利用逐差法求解。（二）驗(yàn)證力的平行四邊形定則 1、實(shí)驗(yàn)原理 一個(gè)力F的作用效果與兩個(gè)共點(diǎn)力一和疋的共同作用效果都是把橡皮條拉伸到某點(diǎn)，則F為F1和F2的合力作出F的圖示，再根據(jù)力的平行四邊形定則作出Fl和F2的合力F的圖示，比較F與F在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否大小相等、方向相同，即可驗(yàn)證力的平行四邊形定則 2、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) (1)結(jié)點(diǎn)0： 定位0點(diǎn)時(shí)要力求準(zhǔn)確 同一次實(shí)驗(yàn)中橡皮條拉長(zhǎng)

4、后的0點(diǎn)必須保持不變 (2)拉力： 用彈簧秤測(cè)拉力時(shí)要使拉力沿彈簧秤軸線方向 應(yīng)盡量使橡皮條、彈簧秤和細(xì)繩套位于與紙面平行的同一平面內(nèi)，細(xì)繩套適當(dāng)長(zhǎng)些。 兩個(gè)分力F1、F2間的夾角不要太大或太小以600至1200為宜。 (3)作圖： 在同一次實(shí)驗(yàn)中，選定的比例要相同 嚴(yán)格按力的圖示要求和幾何作圖法作出平行四邊形，求出合力 4、誤差剖析 (1)彈簧秤本身存在誤差 (2)讀數(shù)誤差：為減小誤差，讀數(shù)時(shí)眼睛一定要正視刻線，按有效數(shù)字的要求正確讀數(shù)并記錄數(shù)據(jù)(3)作圖誤差：作圖時(shí)，兩力的對(duì)邊一定要平行；鉛筆尖要盡量細(xì)；圖的比例要合適（三）、驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律 1、實(shí)驗(yàn)原理(1)實(shí)驗(yàn)的基本思想控制變量法物理

5、學(xué)中研究三個(gè)量或多個(gè)量之間的關(guān)系時(shí)，要用控制變量法研究時(shí)先保持某個(gè)(或某些)量不變，研究另外兩個(gè)量之間的關(guān)系；再保持另一個(gè)(或一些)量不變，研究其余兩個(gè)量之間的關(guān)系；然后綜合起來(lái)得出結(jié)論本實(shí)驗(yàn)研究三個(gè)變量：加速度a、拉力F、質(zhì)量m(小車)的定量關(guān)系，需采用控制變量法保持研究對(duì)象即小車的質(zhì)量不變，改變砂桶內(nèi)砂的質(zhì)量，即改變拉力，測(cè)出對(duì)應(yīng)不同拉力時(shí)小車的加速度，驗(yàn)證加速度是否正比于拉力保持小桶內(nèi)砂的質(zhì)量不變，改變研究對(duì)象的質(zhì)量，即往小車內(nèi)加砝碼，測(cè)出對(duì)應(yīng)不同質(zhì)量時(shí)小車的加速度，驗(yàn)證加速度是否反比于質(zhì)量(2)實(shí)驗(yàn)中拉力的測(cè)量方法近似法小車質(zhì)量的測(cè)量：小車的質(zhì)量可以利用天平測(cè)出，在小車上加放砝碼可改變

6、小車的質(zhì)量拉力的測(cè)量：本實(shí)驗(yàn)通過(guò)裝砂的小桶給小車以拉力，此拉力也等于小車受到的合力在小桶和砂的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的情況下，可以認(rèn)為小桶和砂的重力近似等于對(duì)小車的拉力因此用天平測(cè)出砂桶(包括砂)的質(zhì)量，即可得拉力F改變小桶中砂的多少即可改變拉力的大小 說(shuō)明：實(shí)際測(cè)量中可通過(guò)平衡摩擦力的方法來(lái)消除摩擦力的影響加速度的測(cè)量：在小車的后面拖上紙帶，利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶測(cè)加速度(3)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法一圖象法，化曲為直的方法研究a和F的關(guān)系：以加速度a為縱坐標(biāo)，以F為橫坐標(biāo)，根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)描點(diǎn)，然后作出圖象，看圖象是否是通過(guò)原點(diǎn)的直線，就能判斷a與F是否成正比研究a與m的關(guān)系：因?yàn)閍一m圖象是雙曲

7、線，通過(guò)曲線判斷兩個(gè)量是不是反比關(guān)系，相當(dāng)困難若a和m成反比，則a一1m必成正比我們采取“化曲為直”的思想，以a為縱軸，以1m為橫軸，作出a一lm圖象，若a一1m的圖象是一條直線，說(shuō)明a與lm成正比，即a與m成反比3、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)(1)平衡摩擦力實(shí)驗(yàn)中要保證小車受到的合力等于拉力，必須消除摩擦力的影響，這就需要平衡摩擦力方法：在木板無(wú)滑輪的一端下面墊一墊木，反復(fù)移動(dòng)其位置，直到拖在小車后面的紙帶上打出的點(diǎn)距均勻?yàn)橹勾藭r(shí)重力沿斜面向下的分力等于物體受到的摩擦力實(shí)驗(yàn)時(shí)小車受到的合力等于細(xì)線對(duì)小車的拉力注意：整個(gè)實(shí)驗(yàn)平衡摩擦力后，后續(xù)實(shí)驗(yàn)中都無(wú)須重新平衡摩擦力；平衡摩擦力時(shí)不要掛小桶，后面要連上紙帶

8、(2)要保證砂桶(包括砂)的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量,只有在小車(包括上面的砝碼)的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂桶(包括砂)的總質(zhì)量的條件下，砂和砂桶的總重力才可視為等于小車受到的拉力(3)作圖時(shí)不要畫(huà)成折線根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)所描出的點(diǎn)，絕大多數(shù)都靠近某條直線，但并不嚴(yán)格都在這條直線上，連線時(shí)讓大多數(shù)點(diǎn)在直線上即可，不在直線上的點(diǎn)均勻分布在直線兩側(cè)，個(gè)別偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)舍去4、誤差剖析把砂和小桶的總重力作為小車的拉力，產(chǎn)生的誤差是系統(tǒng)誤差；測(cè)紙帶上打點(diǎn)間距計(jì)算加速度可能引起誤差；摩擦力平衡過(guò)大或不夠可能引起誤差（四）、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律1、實(shí)驗(yàn)原理 在只有重力做功的自由落體運(yùn)動(dòng)中，物體的重力勢(shì)能和動(dòng)能互相轉(zhuǎn)化，但總的機(jī)械能

9、守恒若物體從靜止下落高度為h時(shí)的速度為a，恒有mgh=mv2/2故只需借助打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，通過(guò)紙帶測(cè)出重物某時(shí)刻的下落高度h和該時(shí)刻的瞬時(shí)速度v，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律2、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)(1)實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝時(shí)應(yīng)注意，兩紙帶限位孔必須在同一豎直線上，以減少摩擦阻力重錘應(yīng)選擇質(zhì)量較大的，從而使重力遠(yuǎn)大于下落過(guò)程中受到的阻力(2)實(shí)驗(yàn)過(guò)程 因?yàn)閷?shí)驗(yàn)要求第一個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)重錘開(kāi)始下落的時(shí)刻，這就要盡量使每點(diǎn)都要清晰，為此應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后再松開(kāi)紙帶(3)測(cè)量和數(shù)據(jù)處理測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)，都必須從起始點(diǎn)開(kāi)始，只進(jìn)行一次刻度對(duì)齊，讀出各段數(shù)值，以減少因測(cè)量次數(shù)過(guò)多而帶來(lái)的誤差實(shí)驗(yàn)不用測(cè)重錘的質(zhì)量

10、，只需驗(yàn)證gh是否等于vn22即可紙帶的選?。喝暨x第一個(gè)點(diǎn)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)(該點(diǎn)速度為零)，則應(yīng)選擇第一、二兩點(diǎn)間的距離接近2 mm且點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測(cè)量；如果紙帶開(kāi)始的點(diǎn)跡不清晰，也可以選擇中間的一段來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證，所依據(jù)的公式是 ，需要驗(yàn)證的式子是3、誤差剖析 本實(shí)驗(yàn)中因重錘和紙帶在下落的過(guò)程中要克服阻力做功，故動(dòng)能的增加量一定略小于重力勢(shì)能的減少量，這是不可避免的，屬于系統(tǒng)誤差，改進(jìn)的方法是調(diào)整器材的安裝，盡可能地減少阻力本實(shí)驗(yàn)的另一誤差來(lái)源于長(zhǎng)度的測(cè)量，屬于偶然誤差（五）、探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系1、實(shí)驗(yàn)原理 彈簧受到拉力會(huì)伸長(zhǎng)，平衡時(shí)彈簧產(chǎn)生的彈力和所受外力大小相等這樣彈力的大小可以通過(guò)測(cè)定

11、外力而得出(可以用懸掛砝碼的方法給彈簧施加拉力)；彈簧的長(zhǎng)度可用刻度尺測(cè)出多測(cè)幾組彈力F與對(duì)應(yīng)的彈簧伸長(zhǎng)量的數(shù)據(jù)，用列表或作圖的方法得出彈力與彈簧伸長(zhǎng)的定量關(guān)系2、實(shí)驗(yàn)警示(1)測(cè)量有關(guān)長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)區(qū)別彈簧原長(zhǎng)L0、實(shí)際長(zhǎng)度L及伸長(zhǎng)量X三者之間的不同，明確三者之間的關(guān)系 (2)描線的原則是盡量使各點(diǎn)落在畫(huà)出的線上，可允許少數(shù)點(diǎn)分布于線兩側(cè)，描出的線不應(yīng)是折線，而應(yīng)是平滑的曲線3、誤差剖析(1)由于彈簧自身重力的影響，不掛砝碼時(shí)彈簧的長(zhǎng)度略大于彈簧的自然長(zhǎng)度；(2)讀取刻度時(shí)存在偶然誤差；(3)描點(diǎn)作圖線時(shí)存在誤差（六）、探究動(dòng)能定理1、實(shí)驗(yàn)原理 采用如圖所示裝置，讓小車在橡皮筋作用下彈出，使小車

12、獲得速度后沿木板勻速滑行。當(dāng)用一條橡皮筋彈出時(shí)對(duì)小車做的功記為形，則用兩條、三條完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次實(shí)驗(yàn)，每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放時(shí)，實(shí)驗(yàn)中橡皮筋對(duì)小車做的功就是第l次的2倍(2W)、3倍(3W)橡皮筋每次實(shí)驗(yàn)做的功使小車獲得的速度根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶得到當(dāng)?shù)贸鋈舾山M功和速度的數(shù)據(jù)后，以橡皮筋對(duì)小車做的功為縱坐標(biāo)，分別以小車獲得的速度v、v2、為橫坐標(biāo)，以第l次實(shí)驗(yàn)時(shí)的功W為單位，用描點(diǎn)法分別作出W一V、W一V2、W一曲線，分析曲線，得出橡皮筋對(duì)小車做的功與小車獲得速度的定量關(guān)系2、實(shí)驗(yàn)警示(1)每次實(shí)驗(yàn)中小車要拖動(dòng)到同一位置(2)長(zhǎng)木板要傾斜，使小車能在長(zhǎng)木板上勻速運(yùn)動(dòng)(3)