力學(xué)實(shí)驗(yàn)二 學(xué)生版

1、力學(xué)實(shí)驗(yàn)講義【平拋運(yùn)動(dòng)】【例1】某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)探究平拋運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)裝置，如圖所示，在水平桌面上放置一個(gè)斜面，讓鋼球從斜面上滾下，滾過桌面后鋼球便做平拋運(yùn)動(dòng)，在鋼球拋出后經(jīng)過的地方，水平放置一塊木板（還有一個(gè)用來(lái)調(diào)節(jié)木板高度的支架，圖中未畫）木板上放一張白紙，白紙上有復(fù)寫紙，這樣便能記錄鋼球在白紙上的落點(diǎn)，桌子邊緣鋼球經(jīng)過的地方掛一條鉛垂線。 （1) 要完成本實(shí)驗(yàn)，還需要的實(shí)驗(yàn)器材是_；(2)利用本實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行的探究，下列說(shuō)法正確的是_。A每次實(shí)驗(yàn)過程中，鋼球必須從同一位置由靜止?jié)L下B實(shí)驗(yàn)裝置中的斜面必須是光滑的C若已知鋼球在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，可以探究鋼球在水平方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律D若已知

2、鋼球在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，可以探究鋼球在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律（3）該同學(xué)在完成裝置安裝后進(jìn)行了如下步驟的實(shí)驗(yàn)（不計(jì)空氣阻力）：A實(shí)驗(yàn)前在白紙上畫一條直線，并在線上標(biāo)出a、b、c三點(diǎn)，且ab=bc，如圖所示測(cè)出ab長(zhǎng)度L=40.00cmB讓鋼球從斜面上的某一位置由靜止?jié)L下，調(diào)節(jié)木板高度，使得鋼球正好擊中a點(diǎn)，記下此時(shí)木板離地面的高度h1=100.00cmC讓鋼球從斜面上的同一位置由靜止?jié)L下，調(diào)節(jié)木板高度，使得鋼球正好擊中b點(diǎn)，記下此時(shí)木板離地面的高度h2=90.00cmD讓鋼球從斜面上的同一位置由靜止?jié)L下，調(diào)節(jié)木板高度，使得鋼球正好擊中c點(diǎn)，記下此時(shí)木板離地面的高度h3=70.00cm則該

3、同學(xué)由上述測(cè)量結(jié)果即可粗測(cè)出鋼球的平拋初速度大小v0=_m/s，鋼球擊中b點(diǎn)時(shí)豎直的速度大小為vb=_m/s已知鋼球的重力加速度為g=10m/s2例2(1)在做“探究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓小球多次沿同一軌道運(yùn)動(dòng)，通過描點(diǎn)法畫出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，為了能較準(zhǔn)確地描繪運(yùn)動(dòng)軌跡，下面列出了一些操作要求，將你認(rèn)為不正確的選項(xiàng)前面的字母填在橫線上_A通過調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持水平B每次釋放小球的位置必須相同C每次必須由靜止釋放小球D小球運(yùn)動(dòng)時(shí)不應(yīng)與木板上的白紙相接觸E將球的位置記錄在紙上后，取下紙，用直尺將點(diǎn)連成折線(2)某同學(xué)在做“探究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，忘記記下小球做平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)位置O

4、，A為物體運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后的位置，根據(jù)圖1所示，求出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為_ m/s.(g取10 m/s2)圖1【例3】某同學(xué)在研究平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)原來(lái)的實(shí)驗(yàn)方法不容易確定平拋小球在運(yùn)動(dòng)中的準(zhǔn)確位置于是，在實(shí)驗(yàn)中用了一塊平木板附上復(fù)寫紙和白紙，豎直立于正對(duì)槽某處，使小球從斜槽上滑下，小球撞在木板上留下痕跡A，將木板向后移距離x，再使小球從斜槽上同樣高度滑下，小球撞在木板上留下痕跡B，將木板再向后移距離x，小球再?gòu)男辈凵贤瑯痈叨然拢俚玫胶圹EC，如圖3所示A、B間距離y1，A、C間距離y2，若測(cè)得木板后移距離x10 cm，測(cè)得y16.0 cm，y216.0 cm.(1)根據(jù)以上物理量導(dǎo)出測(cè)量小

5、球初速度的公式v0_.(用題中所給字母表示)(2)小球初速度值為_(保留兩位有效數(shù)字，g取9.8 m/s2)【例4】在“探究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，可以描繪出小球平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)要步驟如下：A讓小球多次從_位置滾下，記下小球碰到鉛筆筆尖的一系列位置B安裝器材，注意_，記下平拋初位置O點(diǎn)和過O點(diǎn)的豎直線C取下白紙，以O(shè)為原點(diǎn)，以豎直線為y軸建立坐標(biāo)系，用平滑曲線畫出平拋物體運(yùn)動(dòng)的軌跡(1)完成上述步驟，將正確的答案填在橫線上(2)上述實(shí)驗(yàn)步驟的合理順序是_【例5】在“探究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中：(1)為使小球水平拋出，必須調(diào)整斜槽，使其末端的切線成水平方向，檢查方法是_.(2)小球拋出

6、點(diǎn)的位置必須及時(shí)記錄在白紙上，然后從這一點(diǎn)畫水平線和豎直線作為x軸和y軸，豎直線是用_來(lái)確定的(3)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)得到的軌跡是否準(zhǔn)確的一般方法是：在水平方向從起點(diǎn)處取兩段連續(xù)相等的位移，再作平行于y軸的直線交于曲線兩點(diǎn)，則兩段y軸方向上的位移大小之比為_(4)某同學(xué)建立的直角坐標(biāo)系如圖6所示假設(shè)他在安裝實(shí)驗(yàn)裝置和進(jìn)行其他操作時(shí)都準(zhǔn)確無(wú)誤，只有一處失誤，即是_圖6(5)該同學(xué)在軌跡上任取一點(diǎn)M，測(cè)得坐標(biāo)為(x，y)則初速度的測(cè)量值為_，真實(shí)值為_【例6】某物理興趣小組采用如圖7所示的裝置深入研究平拋運(yùn)動(dòng)質(zhì)量分別為mA和mB的A、B小球處于同一高度，M為A球中心初始時(shí)在水平地面上的垂直投影用小錘打擊彈性

7、金屬片，使A球沿水平方向飛出，同時(shí)松開B球，B球自由下落A球落到地面N點(diǎn)處，B球落到地面P點(diǎn)處測(cè)得mA0.04 kg，mB0.05 kg，B球距地面的高度是1.225 m，M、N點(diǎn)間的距離為1.500 m，則B球落到P點(diǎn)的時(shí)間是_s，A球落地時(shí)的動(dòng)能是_J(忽略空氣阻力，g取9.8 m/s2)圖7【機(jī)械能守恒定律】【例5】在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為50 Hz，當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊闹禐?.80 m/s2，測(cè)得所用重物的質(zhì)量為1.00 kg.甲、乙、丙三位學(xué)生分別用同一裝置打出三條紙帶，量出各紙帶上第1、2兩點(diǎn)間的距離分別為0.18 cm、0.19 cm和0.25 cm

8、，可見其中肯定有一個(gè)學(xué)生在操作上有錯(cuò)誤(1)錯(cuò)誤操作是_(2)若按實(shí)驗(yàn)要求正確地選出紙帶進(jìn)行測(cè)量，量得連續(xù)三點(diǎn)A、B、C到第一個(gè)點(diǎn)O的距離如圖7所示(相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02 s)，那么(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)圖7紙帶的_端與重物相連打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B時(shí)，重物的速度vB_.在從起點(diǎn)O到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)B的過程中重物重力勢(shì)能的減少量是Ep_，此過程中重物動(dòng)能的增加量是Ek_.通過計(jì)算，數(shù)值上Ep_Ek(填“>”“”或“<”)，這是因?yàn)開實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是_【例6】如圖8為利用氣墊導(dǎo)軌(滑塊在該導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力可忽略)“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置，請(qǐng)結(jié)合以下實(shí)驗(yàn)步驟完成填空?qǐng)D8(

9、1)將氣墊導(dǎo)軌放在水平桌面上，并調(diào)節(jié)至水平(2)用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量M,再稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量m.用刻度尺測(cè)出兩光電門中心之間的距離x,用游標(biāo)卡尺測(cè)出擋光條的寬度l,如圖9所示,l的讀數(shù)為_ cm.圖9(3)將滑塊移至光電門1左側(cè)某處，釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光條已通過光電門2.讀出滑塊分別通過光電門1和光電門2時(shí)的擋光時(shí)間t1和t2.(4)滑塊通過光電門1和光電門2時(shí)，可以確定系統(tǒng)(包括滑塊、擋光條、托盤和砝碼)的總動(dòng)能分別為Ek1_和Ek2_.在滑塊從光電門1運(yùn)動(dòng)到光電門2的過程中，系統(tǒng)勢(shì)能的減少量Ep_.(已知重力加速度為g)比較_和_，若在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等，即可認(rèn)

10、為機(jī)械能是守恒的【例7】某實(shí)驗(yàn)小組在做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中，提出了如圖13所示的甲、乙兩種方案：甲方案為用自由落體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，乙方案為用小車在斜面上下滑進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 圖13(1)組內(nèi)同學(xué)對(duì)兩種方案進(jìn)行了深入的討論分析，最終確定了一個(gè)大家認(rèn)為誤差相對(duì)較小的方案，你認(rèn)為該小組選擇的方案是_，理由是_.(2)若該小組采用圖甲的裝置打出了一條紙帶如圖14所示，相鄰兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.02 s，請(qǐng)根據(jù)紙帶計(jì)算出B點(diǎn)的速度大小為_m/s.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)圖14(3)該小組內(nèi)同學(xué)根據(jù)紙帶算出了相應(yīng)點(diǎn)的速度，作出v2h圖線如圖15所示，請(qǐng)根據(jù)圖線計(jì)算出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭_m/s2.(結(jié)果保留

11、兩位有效數(shù)字)【例8】在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,已知電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的電源的頻率為50 Hz,查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭9.80 m/s2,測(cè)得所用的重物質(zhì)量為1.00 kg.實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶(如圖10所示),把第一個(gè)點(diǎn)記作O,另選連續(xù)的四個(gè)點(diǎn)A、B、C、D作為測(cè)量的點(diǎn),經(jīng)測(cè)量知道A、B、C、D各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為62.99 cm、70.18 cm、77.76 cm、85.73 cm.圖10(1)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，重力勢(shì)能的減少量等于_ J，動(dòng)能的增加量等于_ J(結(jié)果取三位有效數(shù)字)(2)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知重物下落時(shí)的實(shí)際加速度a_ m/s2，a_g

12、(填“大于”或“小于”)，原因是_.【例9】用如圖4所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證m1、m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒m2從高處由靜止開始下落，m1上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測(cè)量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律如圖5給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶：0是打下的第一個(gè)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示已知m150 g、m2150 g，則(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)圖4圖5(1)在紙帶上打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)的速度v_m/s；(2)在打下第“0”到打下第“5”點(diǎn)的過程中系統(tǒng)動(dòng)能的增量Ek_ J，系統(tǒng)勢(shì)能的減少量Ep_J；(取當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭10 m/s2)(3)若某同學(xué)作出v2h圖

13、象如圖6所示，則當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭_m/s2.【例10】如實(shí)圖6-2所示，兩個(gè)質(zhì)量分別為m1和m2的物塊A和B，分別系在一條跨過定滑輪的軟繩兩端(m1>m2)，1、2是兩個(gè)光電門用此裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)圖6-2(1)實(shí)驗(yàn)中除了記錄物塊B通過兩光電門時(shí)的速度v1、v2外，還需要測(cè)量的物理量是_(2)用已知量和測(cè)量量寫出驗(yàn)證機(jī)械能守恒的表達(dá)式_【探究決定導(dǎo)線電阻的因素】【例11】通電電流過大，時(shí)間過長(zhǎng)，致使電阻絲發(fā)熱，電阻率隨之變化帶來(lái)誤差.在“測(cè)定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑時(shí)的刻度位置如實(shí)圖7-4所示，用米尺測(cè)出金屬絲的長(zhǎng)度L，金屬絲的電阻大約為5 ，先用伏安法

14、測(cè)出金屬絲的電阻R，然后根據(jù)電阻定律計(jì)算出該金屬材料的電阻率實(shí)圖7-4(1)從圖中讀出金屬絲的直徑為_mm.(2)為此取來(lái)兩節(jié)新的干電池、電鍵和若干導(dǎo)線及下列器材：A電壓表03 V，內(nèi)阻10 kB電壓表015 V，內(nèi)阻50 kC電流表00.6 A，內(nèi)阻0.05 D電流表03 A，內(nèi)阻0.01 E滑動(dòng)變阻器，010 F滑動(dòng)變阻器，0100 要求較準(zhǔn)確地測(cè)出其阻值，電壓表應(yīng)選_，電流表應(yīng)選_，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選_(填序號(hào))實(shí)驗(yàn)中某同學(xué)的實(shí)物接線如實(shí)圖7-5所示，請(qǐng)指出該同學(xué)實(shí)物接線中的兩處明顯錯(cuò)誤實(shí)圖7-5錯(cuò)誤1： _錯(cuò)誤2：_(3)若測(cè)得金屬絲的直徑用d表示，電阻用R表示，則該金屬材料的電阻率_.【

15、例12】(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量某金屬絲直徑的結(jié)果如實(shí)圖7-6所示，該金屬絲的直徑是_mm.(2)某同學(xué)測(cè)量阻值約為25 k的電阻Rx，現(xiàn)備有下列器材：實(shí)圖7-6A電流表(量程100 A，內(nèi)阻約2 k)；B電流表(量程500 A，內(nèi)阻約300 )；C電壓表(量程15 V，內(nèi)阻約100 k)；D電壓表(量程50 V，內(nèi)阻約500 k)；E直流電源(20 V，允許最大電流1 A)；F滑動(dòng)變阻器(最大阻值1 k，額定功率1 W)；G開關(guān)和導(dǎo)線若干電流表應(yīng)選_，電壓表應(yīng)選_(填字母代號(hào))該同學(xué)正確選擇儀器后連接了以下電路，如實(shí)圖7-7所示，為保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，并使測(cè)量誤差盡量減小，實(shí)驗(yàn)前請(qǐng)你檢查該電路，

16、指出電路在連線上存在的問題：_；_.實(shí)圖7-7【例12】圖4某同學(xué)利用如圖4所示的實(shí)驗(yàn)電路來(lái)測(cè)量電阻的阻值(1)將電阻箱接入a、b之間，閉合開關(guān)適當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R后保持其阻值不變改變電阻箱的阻值R，得到一組電壓表的示數(shù)U與R的數(shù)據(jù)如下表：電阻R/5.010.015.025.035.045.0電壓U/V1.001.501.802.142.322.45請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出UR關(guān)系圖象圖5(2)用待測(cè)電阻Rx替換電阻箱，讀得電壓表示數(shù)為2.00 V利用(1)中測(cè)繪的UR圖象可得Rx_.(3)使用較長(zhǎng)時(shí)間后，電池的電動(dòng)勢(shì)可認(rèn)為不變，但內(nèi)阻增大若仍用本實(shí)驗(yàn)裝置和(1)中測(cè)繪的UR圖象測(cè)定某一電阻，則測(cè)定

17、結(jié)果將_(選填“偏大”或“偏小”)現(xiàn)將一已知阻值為10 的電阻換接在a、b之間，你應(yīng)如何調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，便仍可利用本實(shí)驗(yàn)裝置和(1)中測(cè)繪的UR圖象實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)電阻的準(zhǔn)確測(cè)定？【例13】 (2010·四川達(dá)州一中高三月考)如圖6所示(導(dǎo)線連線不完整)，某同學(xué)想測(cè)量某導(dǎo)電溶液的電阻率，先在一根均勻的長(zhǎng)玻璃管兩端各安裝了一個(gè)電極(接觸電阻不計(jì))，兩電極相距L0.700 m，其間充滿待測(cè)的導(dǎo)電溶液用如下器材進(jìn)行測(cè)量：電壓表(量程15 V，內(nèi)阻約30 k)電流表(量程300 A，內(nèi)阻約50 )滑動(dòng)變阻器(最大阻值10 ，額定電流1 A)電池組(電動(dòng)勢(shì)E12 V，內(nèi)阻r6 )單刀單擲開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)

18、線若干圖6表1是他測(cè)量通過管中導(dǎo)電液柱的電流及兩端電壓的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)中他還用20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量了玻璃管的內(nèi)徑，結(jié)果如圖7所示表1U/V01.03.05.07.09.011.0I/A02265109155175240圖7根據(jù)以上所述請(qǐng)回答下面的問題：(1)玻璃管內(nèi)徑d的測(cè)量值為_cm；(2)根據(jù)表1數(shù)據(jù)在圖8坐標(biāo)系中描點(diǎn)，請(qǐng)作出UI圖象，根據(jù)圖象求出電阻R_(保留兩位有效數(shù)字)；圖8(3)計(jì)算導(dǎo)電溶液的電阻率表達(dá)式是_(用R、d、L表示)，測(cè)量值為_·m(保留兩位有效數(shù)字)；(4)請(qǐng)畫出測(cè)量導(dǎo)電溶液電阻的電路圖，并在圖6中補(bǔ)畫出未連接的導(dǎo)線【例14】某學(xué)習(xí)小組為測(cè)量一銅芯電線的電阻

19、率，他們截取了一段電線，用米尺測(cè)出其長(zhǎng)度為L(zhǎng)，用螺旋測(cè)微器測(cè)得其直徑為D，用多用電表測(cè)得其電阻值約為2 .為提高測(cè)量的精度，該小組的人員從下列器材中挑選了一些元件，設(shè)計(jì)了一個(gè)電路，重新測(cè)量這段導(dǎo)線(用Rx表示)的電阻A電源E(電動(dòng)勢(shì)為3.0 V，內(nèi)阻不計(jì))B電壓表V(量程為03.0 V，內(nèi)阻約為2 k)C電壓表V(量程為015.0 V，內(nèi)阻約為6 k)D電流表A(量程為00.6 A，內(nèi)阻約為1 )E電流表A(量程為03.0 A，內(nèi)阻約為0.1 )F滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值10 ，額定電流2.0 A)G滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值1 k，額定電流1.0 A)H定值電阻R0(阻值為3 )I開關(guān)S一個(gè)，導(dǎo)線若干圖15(1)如圖15所示是該實(shí)驗(yàn)小組用螺旋測(cè)微器對(duì)銅芯線直徑的某次測(cè)量，其讀數(shù)是_mm.(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)電壓表選_，電流表選_，滑動(dòng)變阻器選_(只填代號(hào))(3)為提高實(shí)驗(yàn)的精確度，請(qǐng)你為該實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)電路圖，并畫在下面的方框中(4)某次測(cè)量時(shí)，電壓表示數(shù)為U，電流表示數(shù)為I，則該銅芯線材料的電阻率的表達(dá)式為：_.例15某同學(xué)測(cè)量一個(gè)圓柱體的電阻率,需要測(cè)