高中物理力學(xué)實驗總復(fù)習(xí)

力學(xué)試驗總復(fù)習(xí)

物理《考試說明》中確定的力學(xué)試驗有：探討勻變速直線運動、探究彈力

和彈簧伸長的關(guān)系、驗證力的平行四邊形定則、驗證牛頓運動定律、探究動能

定理、驗證機械能守恒定律。

一、打點計時器系列試驗中紙帶的處理

1.紙帶的選?。阂话阍囼瀾?yīng)用點跡清晰、無漏點的紙帶中選取有足夠多點的一

段作為試驗紙帶。在“驗證機械能守恒定律”試驗中還要求紙帶包含第一、二

點，并且第一、二兩點距離接近2.0。

2.依據(jù)紙帶上點的密集程度選取計數(shù)點：打點計時器每打〃個點取一個計數(shù)

點，則計數(shù)點時間間隔為〃個打點時間間隔，即0.02〃(s)。一般取〃=5,此

時0.Iso

3.測量計數(shù)點間距離：為了測量、計算的便利和減小偶然誤差的考慮，測量

距離時不要分段測量，盡可能一次測量完畢，即測量計數(shù)起點到其它各計數(shù)點

的距離。如圖所示，則由圖可得：

等，則可判定物體在

試驗誤差范圍內(nèi)作勻速直線運動。

(2)設(shè)S〃一S/,Δs2=?—s",ΔS3=5,V—S∣",Δs4=5v—S/v,Δs5=Syi

—Sy

若△0、XS1、XS3、△?、Z?S5基本相等，則可判定物體在試驗誤差范圍內(nèi)作

勻變速直線運動。

⑶測定第〃點的瞬時速度。物體作勻變速直線運動時，在某段時間內(nèi)的平均速

度等于中間時刻的瞬時速度。即測出第〃點的相鄰的前、后兩段相等時間7內(nèi)

的距離，由平均速度公式就可求得，如上圖中第4點的瞬時速度為：

v_SW+SV_55-S3

4-—2T--2T°

(4)測定作勻變速直線運動物體的加速度，一般用逐差法求加速度。將如上圖所

示的連續(xù)相等時間間隔T內(nèi)的位移S/、Sll.Slll.Sιv.Sv.Sw分成兩組，利

用心=江2可得：?；识?、生=且_學(xué).、α=SV，再算出的?、小、

%平均值，即：就是所測定作勻變速直線運動物體的加速度。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、設(shè)計性試驗的設(shè)計思路與典例分析

題目要求和給

出的條件

、考試

演示和分組試

驗的試驗原理試驗結(jié)論及大綱

試驗原理誤差分析

物理規(guī)律和原

規(guī)定

理

的學(xué)

基本儀器的運

用學(xué)問

生試

驗

L長度的測量（游標卡尺和螺旋測微器）

（1）游標卡尺

①10分度的游標卡尺。游標上相鄰兩個刻度間的距離為0?9,比主尺上相鄰

兩個刻度間距離小O.Io讀數(shù)時先從主尺上讀出厘米數(shù)和毫米數(shù)，然后用游標

讀出0.1毫米位的數(shù)值：游標的第幾條刻線跟主尺上某一條刻線對齊，0.1毫

米位就讀幾（不能讀某）。其讀數(shù)精確到0.1。

②20分度的游標卡尺。游標上相鄰兩個刻度間的距離為0.95,比主尺上相鄰

兩個刻度間距離小0.05。讀數(shù)時先從主尺上讀出厘米數(shù)和毫米數(shù)，然后用游標

讀出毫米以下的數(shù)值：游標的第幾條刻線跟主尺上某一條刻線對齊，毫米以下

的讀數(shù)就是幾乘0?05毫米。其讀數(shù)精確到0.05。

③50分度的游標卡尺。游標上相鄰兩個刻度間的距離為0.98,比主尺上相鄰

兩個刻度間距離小0.02。這種卡尺的刻度是特別的，游標上的刻度值，就是毫

米以下的讀數(shù)。這種卡尺的讀數(shù)可以精確到0.02。

留意：游標卡尺都是依據(jù)刻線對齊來讀數(shù)的，所以都不再往下一位估讀。

要知道主要構(gòu)造的名稱：主尺、游標尺、外測量爪、內(nèi)測量爪、深度尺、緊固

讀數(shù)時，從固定刻度上讀取整、半毫米數(shù)，然后從可動刻度上讀取剩余部分(因

為是10分度，所以在最小刻度后必需再估讀一位)，再把兩部分讀數(shù)相加，得

測量值。

要知道主要構(gòu)造的名稱：以下的①-⑦依次是：測砧、測微螺桿、固定刻度、可

動刻度、旋鈕、微調(diào)旋鈕和尺架。

例1、讀出下列游標卡尺測量的讀數(shù)。

⑴IllIlllilllllA⑵

⑶Ii小山山IIO20

pπτ

例1解:(1)2.98；(2)6.176；(3)11..0O5E0

例2讀出下列螺旋測微器測量的讀數(shù)。

I

例Z?:(1)0.642；(2)Jθ.294

例3、有一游標卡尺，主尺的最小分度是1,游標上有20個小的等分刻度.用

它測量一小球的直徑,如圖甲所示的讀數(shù)是.用螺旋測微器測量一根

金屬絲的直徑，如圖乙所示的讀數(shù)是,

123()≡^30

例3解:50M科第W州,用Q印"沖煙給分Ξ^25

≡^20

0

0510≡^15

例4、(1)I某學(xué)生用螺旋測微器在惻定某一金屬絲的直往時手測徨的結(jié)果如圖

圖甲圖乙

甲所示，則該金屬絲的直徑O另一位學(xué)生用游標尺上標有20等分刻度

的游標卡尺測一工件的長度，測得的結(jié)果如圖乙所示，則該工件的長

度

5cm67

ιlι,ι∣∣IIIIIIIIIIIIiill

μ∣l∣ιμιιι∣ιιιι∣ιιιι∣

O5IO1520

圖甲圖乙

例4解：(1)2.706(或2.705、2.707)5.015

例5、如下圖所示，甲圖中游標卡尺的讀數(shù)為，乙圖中螺旋測微器的讀數(shù)為

例5解：29.753.205

2.探討勻變速直線運動

(1)紙帶處理。從打點計時器重復(fù)打下的多條紙帶中選點跡清晰的一條，舍

掉起先比較密集的點跡，從便于測量的地方取一個起先

點。，然后每5個點取一個計數(shù)點4、B、。、…(或者K?tK^?,???H?

說每隔4個點取一個記數(shù)點)，這樣做的好處是相鄰記

數(shù)點間的時間間隔是0?ls,便于計算。測出相鄰計數(shù)點間的距離§、S2、S3…

(2)利用§、S2、S3…可以計算相鄰相等時間內(nèi)的位移差S21、S3-&、a-S3…,

假如它們在允許的誤差范圍內(nèi)相等，則可以判定被測物體的運動是勻變速直線

運動。

(3)利用紙帶可以求被測物體在任一計數(shù)點對應(yīng)時刻的瞬時

速度r：如V

c2T

(4)利用紙帶求被測物體的加速度a。詳細來說又有3種方

法：

①“逐差法”：從紙帶上得到6個相鄰相等時間內(nèi)的位移，則

,=(S4+$S+S6)(S|+$2+S3)

9T2

②利用隨意兩段相鄰記數(shù)點間的位移求a：如。=/二更

③利用圖象求a：求出4B、C、D、E、尸各點的即時速度，畫出如右的圖線，

圖線的斜率就是加速度a。

例6、在“測定勻變速直線運動的加速度”的試驗中，用打點計時器記錄紙帶

運動的時間。計時器所用電源的頻率為50,圖為一次試驗得到的一條紙帶，紙

帶上每相鄰的兩計數(shù)點間都有四個點S.o.1.2.3.4.5

01.403.556.4510.151455

未畫出，按時間依次取0、1、2、3、4、

5六個計數(shù)點，用米尺量出1、2、3、4、5點到0點的距離如圖所示（單位：）。

由紙帶數(shù)據(jù)計算可得計數(shù)點4所代表時刻的即時速度大小VI=/s,小車的加速

2

度大小a=/So（保留三位有效數(shù)字）

例6解：0.4050.756

例7、做勻加速直線運動的小車，牽引一條紙帶通過打點60.0L-----------r

計時器，溝通電源的頻率為50,由紙帶上打出的某一點起45.0P--……-

37.5

先，每5個點剪下一段紙帶，按圖所示，使每一條紙帶下30.0

22.5

端與X軸重合，左邊與y軸平行，將紙帶段粘貼在直角坐r尸K>X

標系中，則小車運動的加速度是2（保留兩位

有效數(shù)字）。

例7解：由題意可得，每段紙帶的長度就是相鄰相等時間間隔內(nèi)小車的位移，

由圖示數(shù)據(jù)可得As=7.5χl（）T帆，而相隔時間為7=0.02X5s=0.1s,依據(jù)

?s=αT2,可得小車的加速度為：α=0.75mI。

例8、2004年7月25日，中國用長征運載火箭勝利地放射了“探

測2號”衛(wèi)星.右圖是某監(jiān)測系統(tǒng)每隔2.5s拍攝的關(guān)于起始勻

加速階段火箭的一組照片.

(1)已知火箭的長度為40m,用刻度尺測量照片上的長度，結(jié)果

如圖所示.則火箭在照片中第2個像所對應(yīng)時刻的瞬時速度大小

/s.

(2)為探究物體做直線運動過程中6隨力變更的規(guī)律，某試驗小

組經(jīng)過試驗和計算得到下表的試驗數(shù)據(jù)：

物體運動所測的測量次數(shù)

依殿牖牖髓伊在松所麴坐時董中，艇L煦蒯分別選擇合適的物理

量穩(wěn)示度作轆fι∣線徵依用喻線母瓶出懶從TiJ過程中S隨t變更的

定量關(guān)系式：.

例8解：(1)42(2)圖略(4分)，

3.探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系一

例9、某同學(xué)在做探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系的試驗中，設(shè)I；

計了如圖所示的試驗裝置。所用的鉤碼每只的質(zhì)量都是30g,E

他先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度，再將5個鉤碼逐個掛彳

在彈簧的下端，每次都測出相應(yīng)的彈簧總長度，將數(shù)據(jù)填在了下面的表中。(彈

力始終未超過彈性限度，取9.8?)

祛碼質(zhì)量

0306090120150

i

(g)1.6

(1)試依據(jù)這1當試驗數(shù)據(jù)在右圖給定的建WW橫1.2

彈簧總長()6.007.158.349.48

490.8

—

彈力大小0.4

102m

U7

(N)568IO12

所受彈力大小/跟彈簧總長L之間的函數(shù)關(guān)系圖線，說明圖線跟坐標軸交點的

物理意義。

（2）上一問所得圖線的物理意義是什么該彈簧的勁度4是多大

例9解：（1）依據(jù)試驗數(shù)據(jù)在坐標紙上描出的點，基本上在同一條直線上?？?/p>

以判定6和￡間是一次函數(shù)關(guān)系。畫一條直線，使盡可能多的點落在這條直線

上，不在直線上的點勻稱地分布在直線兩側(cè)。該圖線跟橫軸交點的橫坐標表示

彈簧的原長。

（2）圖線的物理意義是表明彈簧的彈力大小和彈簧伸長量大小成正比。由

&=竺可得25。

?x

例10、（08北京卷）某同學(xué)和你一起探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系，并測彈簧的

勁度系數(shù)上做法是先將待測彈簧的一端固

定在鐵架臺上，然后將最小刻度是毫米的刻

度尺豎直放在彈簧一側(cè)，并使彈簧另一端的

指針恰好落在刻度尺上。當彈簧自然下垂

時，指針指示的刻度數(shù)值記作Z0,彈簧下端

掛一個50g的祛碼時，指針指示的刻度數(shù)值

記作彈簧下端掛兩個50g的硅碼時，指針指示的刻度數(shù)值記作Z2;……;掛七

個50g的祛碼時，指針指示的刻度數(shù)值記作L2。

①下表記錄的是該同學(xué)已測出的6個值，其中有兩個數(shù)值在記錄時有誤，它們

的代表符號分別是和

測量記錄表：

L.5

代表符號LoL1L2LsL4L6L?

刻度數(shù)值1.703.405.108.6010.312.1

②試驗中，L,和Lz兩個值還沒有測定，請你依據(jù)上圖將這兩個測量值填入記錄

表中。

③為充分利用測量數(shù)據(jù)，該同學(xué)將所測得的數(shù)值按如下方法逐一求差，分別計

算出了三個差值：

請你給出第四個差值：=。

④依據(jù)以上差值，可以求出每增加50g祛碼的彈簧平均伸長量ΔΔ°ΔΔ用&、

“、da、di

表示的式子為：ΔL=，

代入數(shù)據(jù)解得ΔL=。

⑤計算彈簧的勁度系數(shù)4=o(g取9.82)

例10答案：①及Z6②6.85(6.84-6.86)14.05(14.04-14.06)③

L7-L37.20(7.18-7.22)④(4+4+4+W)?,75⑤28

4x4

4.驗證力的平行四邊形定則

(1)原理是兩只彈簧秤成角度拉橡皮條和一只

IA。I

彈簧秤拉橡皮條的效果相同，這個效果就是Γβio,

指橡皮條的形變量(大小和方向)相同。

(2)在畫力的圖示時，必需有箭頭、標度、刻

度。

(3)試驗往往有確定的偶然誤差，只要用平行四邊形定則求得的合力少和一只

彈簧秤的拉力F的圖示大小和方向在誤差允許的范圍內(nèi)相同就可以了。

例11、橡皮筋的一端固定在A點，另一端栓上兩根細繩，每根細繩分別連著

一個量程為5N、最小刻度為O.IN的彈簧測力計，沿著兩個不同的方向拉彈簧

測力計。當橡皮筋的活動端拉到〃點時，兩根細繩相互垂直，如圖所示。這時

彈簧測力計的讀數(shù)可從圖中讀出。⑴由圖可讀得兩個相互垂直的拉力的大小分

別為和。(只須讀到O.1N)⑵在右圖的方格紙中按作圖法的要求畫出這兩個力

與它們的合力。

例n解：(1)2.5N和4.ON

(2)留意平行四邊形中的

實線、虛線的區(qū)分和箭頭、

標度、單位。

例12、李明同學(xué)在做《互成角度的兩個力的合成》試驗時,

用坐標紙登記了橡皮筋的結(jié)點位置。點以與兩只彈簧秤拉

的大小如圖(a)所示，

(1)試在圖(a)中作出無試驗誤差狀況下E和E的合力

示，并用尸表示此力.

(2)有關(guān)此試驗，下列敘述正確的是▲

(A)兩彈簧秤的拉力可以同時比橡皮筋的拉力大

(B)橡皮筋的拉力是合力，兩彈簧秤的拉力是分力

(C)兩次拉橡皮筋時，需將橡皮筋結(jié)點拉到同一位

置0?這樣做的目的是保證兩次彈簧秤拉力的效果相同

(D)若只增大某一只彈簧秤的拉力大小而要保證橡皮筋結(jié)點位置不變，只需

調(diào)整另一只彈簧秤拉力的大小即可

（3）圖（b）所示是李明和張華兩位同學(xué)在做以上試驗時得到的結(jié)果，其中哪

一個試驗比較符合試驗事實？（力U是用一只彈簧秤拉時的圖示）

答：.

（4）在以上比較符合試驗事實的一位同學(xué)中，造成誤差的主要緣由是：（至少

寫出兩種狀況）

答：________________________________________________________________

例12解：（1）

（2）AC（3）張華作的符合試驗事實

（4）1、A的方向比真實方向偏左.2、K的大小比真實值偏小且方向比真實方

向偏左.3、作圖時兩虛線不分別與片線和K線平行.

例13、在“驗證力的平行四邊形定則”的試驗狀況如圖甲所示，其中A為固定

橡皮筋的圖釘，O為橡皮筋與細繩的結(jié)點，和為細繩。圖乙是在白紙上依據(jù)試

驗結(jié)果畫出的圖。

①圖乙中的F與F，兩力中，方向確定沿方

向的是。（2分）

②本試驗接受的科學(xué)方法是（

分）

A.志向試驗法B.等效替代法

C.限制變量法D.建立物理模型法

例13解:①F'②B

例14、在“探究求合力的方法”的試驗中，須要將橡皮條的一端固定在水平木

板上，另一端系上兩根細繩，細繩的另一端都有繩套（如圖）.試驗中需用兩

個彈簧秤分別勾住繩套，并互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點到達某

一位置0.

（1）某同學(xué)在做該試驗時認為：

A.拉橡皮條的繩細一些且長一些，試驗效果較好

B.拉橡皮條時，彈簧秤、橡皮條、細繩應(yīng)貼近木板且與木板平面平行

C.橡皮條彈性要好，拉結(jié)點到達某一位置。時，拉力要適當大些

D.拉力E和八的夾角越大越好

其中正確的是（填入相應(yīng)的字母）.

（2）若兩個彈簧秤的讀數(shù)均為4N,且兩彈簧秤拉力的方向相互垂直，則

（選填“能”或“不能”）用一個量程為5N的彈簧秤測量出它們的合力，理由

是.

例14解：（1）

（2）不能因為這兩個力的合力大小超出了彈簧秤的量程

5.驗證牛頓其次運動定律

（1）了解該試驗的系統(tǒng)誤差的來源。

①用砂和砂桶的總重量代替小車受到的拉力。由牛頓其次定律可知，由于砂桶

也在做勻加速運動，因此砂和砂桶的總重量確定大于小車受到的實際拉力?？?/p>

以推導(dǎo)出結(jié)論：只有在小車的總質(zhì)量〃遠大于砂和砂桶的總質(zhì)量加時，才能使

該系統(tǒng)誤差足夠小。

②沒有考慮摩擦阻力的作用。應(yīng)當用平衡摩擦力的方法來消退這個系統(tǒng)誤差。

(2)為探討a、F、/三者的關(guān)系，要利用“限制變量法”，分別探討a與尺

a與力的關(guān)系。

(3)用圖象法驗證az尺a°=∣(后者必需用I圖象，不能用圖象)

例15、一打點計時器固定在斜面上某處，一小車拖著穿過打占計II佻

打點計時器的紙帶從斜面上滑下，如右圖所示。下圖是打

出的紙帶的一段。圖1

⑴已知打點計時器運用的溝通電頻率為50,利用下圖給出的數(shù)據(jù)可求出小車下

滑的加速度。

⑵為了求出小車在下滑過程中所受的阻力，還須要測量的物理量有。用測得的

<—

5.125.746..376.988.248.8594)(單

量與加速度a表示阻力的計算式為。

例15解：(1)3.89?(2)小車質(zhì)量加；斜面上隨意兩點間距離/與這兩點

的高度差ho

例16、某校學(xué)習(xí)愛好小組在探討“探究小車速度隨時間變更的規(guī)律”的試驗，

圖是某次試驗得出的紙帶，所用電源的頻率為50,舍去前面比較密集的點，從

0點起先，每5個連續(xù)點取1個計數(shù)點，標以1、2、3.......0各計數(shù)點與0計數(shù)

點之間的距離依次為d∣=3,?=7.53=13.5,貝IJ(I)物體做的運動，

理由是;(2)物體通過1計數(shù)點的速度V尸；(3)

物體運動的加速度

為a=:

,d∣,

:I出J

?

例16解：（1）勻加速直線△常數(shù)（2）0.375（3）1.5"

例17、某同學(xué)設(shè)計了一個探究加速度a與物體所受合力F與質(zhì)量m關(guān)系的試驗,

圖（a）為試驗裝置簡圖。（溝通電的頻率為50）

（1）圖（b）為某次試驗得到的紙帶，依據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為

2O（保留二位有

紙帶運動方向效數(shù)字）

-V

XiAX一一5一一Ak----AJ

6.196.707.217.72（2）保持砂和

單位：cm砂桶質(zhì)量不變，

ILl圖S）圖⑸

變更小車質(zhì)量m,分別得到小車加速度a與質(zhì)量m與對應(yīng)的上，數(shù)據(jù)如下表:

試驗次

12345678

數(shù)

小車力口

1.1.1.1.1.0.0.0.3

速度

907249250075500

,ST

小車質(zhì)

0.0.0.0.0.0.1.1.6

量

252933405071007

4.3.3.2.2.1.1.0.6

Lkg-'

in

004503500041000

請在方格坐標紙中畫出a-工圖線，并從圖線求出小車加速度a與質(zhì)量倒數(shù)

m

工之間的關(guān)系式是

m

（3）保持小車質(zhì)量不變，變更砂和砂桶質(zhì)量，該同%圖（C）

數(shù)據(jù)作出了加速度a隨合力F的變更圖線如圖（C）所示。

該圖線不通過原點，其

是O

例17解：（1）3.2?

（2）如圖所示，a=-?-（zn/,v2）

2m

（作圖3分，結(jié)論2分）

（3）試驗前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分

例18、某同學(xué)在“探究當外力確定時，加速度和質(zhì)量的關(guān)系”的試驗時.得到

下表中的試驗數(shù)據(jù),

（1）這位同學(xué)確定運用a—1/m圖象來處理這些數(shù)據(jù)，而不用a—m圖

象來處理這些數(shù)據(jù)的緣由

是，

（2）請作出a-1/m圖象，依據(jù)作出的圖象，可以得到的結(jié)論是

例18解：（1）a?m圖象是曲線，作圖誤差較大，

（2）過原點的一條直線，

a?1是直線，口過原點，作圖誤差小。

例19、現(xiàn)要驗證“當合外力確定時，物體運動的加速度與其質(zhì)量成反比”這一

物理規(guī)律。給定的器材如下：一傾角可以調(diào)整的長斜面（如圖）、小車、計時

器一個、米尺、天平、祛碼、鉤碼若干。試驗步驟如下（不考慮摩擦力的影響），

在空格中填入適當?shù)墓交蛭淖帧?/p>

（1）用天平測出小車的質(zhì)量m

(2)讓小車自斜面上方一固定點4從靜止起先下滑到斜面底端4,登記所用的

時間to

(3)用米尺測量4與4之間的距離S。則小車的加速度a

(4)用米尺測量4相對于4的高度瓦則小車所受

的合外力

F=_______________________________

(5)在小車中加鉤碼，用天平測出此時小車與鉤碼的總質(zhì)量加，同時變更力，

使加與人的乘積不變。測出小車從4靜止起先下滑到斜面底端4所需的時間to

請說出總質(zhì)量與高度的乘積不變的緣由。

(6)多次測量/和t,以勿為橫坐標，/為縱坐標，依據(jù)試驗數(shù)據(jù)作圖。如能

得到一條線，則可驗證“當合外力確定時，物體運動的加速度與其質(zhì)量成反比”

這一規(guī)律。

mgh

例19解:③I；④5；

⑤為了使各次測量中，小車所受的合外力不變；⑥過原點的直線

例20、某同學(xué)設(shè)計了一個“探究加速度與物體所受合力b與質(zhì)量勿的關(guān)系”試

驗.如圖a為試驗裝置簡圖，A為小車，B為電火花計時器，C為裝有祛碼的小

桶，D為一端帶有定滑輪的長方形木板，試驗中認為細繩對小車拉力夕等于祛

61Q67079177?單布.

(h}

(C)

桶的總重量，小車運動加速度a可用紙帶上的打點求得.

（1）圖（b）為某次試驗得到的紙帶，依據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為

2.（保留二位有效數(shù)字）

（2）在“探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系”時，保持祛碼和小桶質(zhì)量不變，變更小車

質(zhì)量加，分別得到小車加速度a與質(zhì)量/數(shù)據(jù)如下表:

次數(shù)123456789

小車加

速度?s1.981.721.481.251.000.750.480.500.30

-2

小車質(zhì)

0.250.290.330.400.500.710.751.001.67

量

依據(jù)上表數(shù)據(jù)，為直觀反映尸不變時a與力的關(guān)系，請!?

在圖C方格坐標紙中選擇恰當物理量建立坐標系，并作r/

出圖線.（如有須要，可利用上表中空格）J/,一

OF

（3）在“探究加速度與力的關(guān)系”時，保持小車的質(zhì)量⑹

不變，變更小桶中祛碼的質(zhì)量，該同學(xué)依據(jù)試驗數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力歹

圖線如圖d,該圖線不通過坐標原點，試分析圖線不通過坐標原點的緣由.

答.

（3）試驗前未平衡摩擦力

或平衡摩擦力不充分

例21、在探究加速度與物體所受合外力和質(zhì)量間的關(guān)系時，接受如圖所示的試

驗裝置，小車與車中的祛碼質(zhì)量用M'表示，盤與盤中的祛碼質(zhì)量用m表示，小

車的加速度可由小車后拖動的紙帶由打點計時器打出的點計算出：

①當M與m的大小關(guān)系滿足時，才可以認為繩子對小車的

拉力大小等于盤和祛碼的重力。Λf那器

②一組同學(xué)在先保持盤與盤中的祛碼質(zhì)量］F%

臉-----------------------

確定，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，以下做

法錯誤的是：（）

A.平衡摩擦力時，應(yīng)將盤與盤中的祛碼用細繩通過定滑輪系在小車上

B.每次變更小車的質(zhì)量時，不須要重新平衡摩擦力

C.試驗時，先放開小車，再接通打點計時器電源

D.小車運動的加速度可用天平測出m以與小車質(zhì)量M,干脆用公式a=mg/

M求出。

③在保持小車與車中的祛碼質(zhì)量M確定，探究加速度與所受合外力的關(guān)系時，

由于平衡摩擦力時操作不當，二位同學(xué)得到的a—F關(guān)系分別如下圖C、D所

示（a是小車的加速度，F(xiàn)是細線作用于小車的拉力）。其緣由分別是：

D

例21解：①m<×M②

③c：平衡摩擦力時，長木板的傾角過大了D：沒有平衡摩擦力或木板

的傾角過小

6.探究動能定理

例22、(08廣東卷)(13分)某試驗小組接受圖所示的裝置探究“動能定理”,

圖中小車中可放置祛碼，試驗中，小車遇到制動裝置時，鉤碼尚未到達地面，

打點針時器工作頻率為50.

(1)試驗的部分步驟如下：

①在小車中放入祛碼，把紙帶穿過打點計時器，

連在小車后端，用細線連接小車和鉤碼；

②將小車停在打點計時器旁

邊，，,小車拖動紙帶，打點計時器在紙帶上打下一列

點，;

③變更鉤碼或小車中祛碼的數(shù)量，更換紙帶，重復(fù)②的操作。

(2)圖是鉤碼質(zhì)量為0.03,祛碼質(zhì)量為0.02時得到的一條紙帶，在紙帶上

選擇起始點0與A、B、C、D和E五個計數(shù)點，可獲得各計數(shù)點到0的距離5與

對應(yīng)時刻小車的瞬時速度V,請將C點的測量結(jié)果填在表1中的相應(yīng)位置.

(3)在上車的運動過程中，對于鉤碼、祛碼和小車組成的系統(tǒng)，

做正功，

________做負功.

(4)試驗小組依據(jù)試驗數(shù)據(jù)繪出了圖中的圖線(其中4盧2。)，依據(jù)圖線可獲得

的結(jié)論是.要驗證“動

能定理”，還須要測量的物理量是摩擦力是

表1紙帶的測量結(jié)果

例22【答案】：（1）②接通電源、釋放小車

測量點(m'')

斷開開關(guān)

00.000.35

(2)5.060.49

A1.510.40

（3）鉤祛的重力小車受摩擦阻力

B3.200.45

（4）小車初末速度的平方差與位移成正比小

C

車的質(zhì)量

D7.150.54

例23、某愛好小組在做“探究做功和物體速度

E9.410.60

變更關(guān)系”的試驗前，提出了以下幾種猜想：①/8

。，②於CD2,③胎C石。他們的試驗裝置如圖甲所示，為一塊傾斜放置的木板,

在Q處固定一個速度傳感器（用來測量物體每次通過Q點的速度）。在剛起先

試驗時，有位同學(xué)提出，不須要測出物體質(zhì)量，只要測出物體初始位置到速度

傳感器的距離和讀出速度傳感器的讀數(shù)就行了，大家經(jīng)過探討接受了該同學(xué)的

建議。

要說明為什么不須要測

質(zhì)量？

球分別從不同高度無初

速釋放，測出物體初始位置到速度傳感器的距離4、葭、Z?`La……，讀出小球

每次通過Q點的速度乙、乙、。3、%、……，并繪制了如圖乙所示的。圖象。

若為了更直觀地看出￡和口的變更關(guān)系，他們下一步應(yīng)怎么做?

③在此試驗中，木板與物體間摩擦力的大小會不會影響探究出的結(jié)果，為什

么？

例23解:①因為對物體做的功W與物體初始位置到測速器的距離L成正比。

②下一步應(yīng)當繪制小圖象

③不會（1分）；摩擦力和重力的合力對物體做功也與距離L成正比。

例24、某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗證動能定理”，他們在試驗室組裝了一套

如圖所示的裝置，另外他們還找到了打

點計時器所用的學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫

紙、紙帶、小木塊、細沙.當滑塊連接

上紙帶，用細線通過滑輪掛上空的小沙

桶時，釋放小桶，滑塊處于靜止狀態(tài).

若你是小組中的一位成員，要完成該項試驗，則：

（1）你認為還須要的試驗器材有.

（2）試驗時為了保證滑塊受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等，沙和

沙桶的總質(zhì)量應(yīng)滿足的試驗條件是,試驗時首先要做的步

驟是.

（3）在（2）的基礎(chǔ)上，某同學(xué)用天平稱量滑塊的質(zhì)量也往沙桶中裝入適量

的細沙，用天平稱出此時沙和沙桶的總質(zhì)量m.讓沙桶帶動滑塊加速運動，用

打點計時器記錄其運動狀況，在打點計時器打出的紙帶上取兩點，測出這兩點

的間距￡和這兩點的速度大小匕與外（r,<r2）.則本試驗最終要驗證的數(shù)學(xué)表

達式為題中的字母表示試驗中測量得到的物理量）.

例24解：（1）天平，刻度尺

（2）沙和沙桶的總質(zhì)量遠小于滑塊的質(zhì)量，平衡摩擦力

2

(3)mgL=?Mv}-?Mvl

例25、某同學(xué)為探究“恒力做功與物體動能變更的關(guān)系”，設(shè)計了如下試驗,

他的操作步驟是:

打點

①擺好試驗裝置如圖。

小車計時器

??~l~~j紙帶

②將質(zhì)量為200g的小車拉到打點計

時器旁邊，并按住小車。

③在質(zhì)量為10g、30g、50g的三種鉤

碼中，他選擇了一個質(zhì)量為50g的鉤碼掛在拉線的掛鉤P上。

④釋放小車，打開電磁打點計時器的電源，打出一條紙帶。

（1）在多次重復(fù)試驗得到的紙帶中取出自認為滿足的一條。經(jīng)測量、計算，得

到如下數(shù)據(jù)：

①第一個點到第N個點的距離為40.0。②打下第N點時小車的速度大小為1.OOo

該同學(xué)將鉤碼的重力當作小車所受的拉力，算出：拉力對小車做的功為

—J，小車動能的增量為Jo

（2）此次試驗探究結(jié)果，他沒能得到“恒力對物體做的功，等于物體動能的增

量”，且誤差很大。明顯，在試驗探究過程中忽視了各種產(chǎn)生誤差的因素。請

你依據(jù)該同學(xué)的試驗裝置和操作過程幫助分析一下，造成較大誤差的主要緣由

是：_______________________________________________________________________

例25解：（I）0.1960.1

（2）①小車質(zhì)量沒有遠大于鉤碼質(zhì)量；②沒有平衡摩擦力；③操作錯誤：先放

小車后開電源

7.驗證機械能守恒定律

本試驗要求驗證自由下落過程中機械能守恒，圖示紙帶的左端是用夾子夾重物

的一端。

(1)要多做幾次試驗，選點跡清晰，且第一、二兩點間距離接近2的紙帶進行

測量。

(2)用刻度尺量出從0點到1、2、3、4、5各點的距離力1、4、力3、九、∕fe,利

用“勻變速直線運動中間時刻的即時速度等于該段位移內(nèi)的平均速度”，算出

2、3、4各點對應(yīng)的即時速度外、/、κ1,驗證與2、3、4各點對應(yīng)的重力勢能

削減量和動能增加量1,小是否相等。

2

(3)由于摩擦和空氣阻力的影響，本試驗的系統(tǒng)誤差總是使，叫/?>>”/

(4)本試驗不須要在打下的點中取計數(shù)點。也不須要測重物的質(zhì)量。

例26、在用落體法驗證機械能守恒定律時，某同學(xué)

依據(jù)正確的操作選得紙帶如右。其中。是起始點，

A.8、C是打點計時器連續(xù)打下的3個點.該同學(xué)用

毫米刻度尺測量。到4B、。各點的距離,并記錄在圖中(單位)。

(1)這三個數(shù)據(jù)中不符合有效數(shù)字讀數(shù)要求的是，應(yīng)記作。

(2)該同學(xué)用重錘在段的運動來驗證機械能守恒，已知當?shù)氐闹亓铀俣?/p>

9.802,他用段的平均速度作為跟夕點對應(yīng)的物體的即時速度，則該段重錘重力

勢能的削減量為，而動能的增加量為，(均保留3位有效數(shù)字，重錘質(zhì)量用力表

示).這樣驗證的系統(tǒng)誤差總是使重力勢能的削減量動能的增加量，緣由是。

(3)另一位同學(xué)依據(jù)同一條紙帶，同一組數(shù)據(jù)，也用重錘在段的運動來驗證機

械能守恒，不過他數(shù)了一下：從打點計時器打下的第一個點。數(shù)起，圖中的6

是打點計時器打下的第9個點。因此他用計算跟6點對應(yīng)的物體的即時速度，

得到動能的增加量為，這樣驗證時的系統(tǒng)誤差總是使重力勢能的削減量動能的

增加量,緣由是。

例26解：（1）,15.70

（2）1.22///,1.20/77,大于，y是實際速度，因為有摩擦生熱，削減的重力勢能

一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；

（3）L23勿，小于，『是依據(jù)自由落體計算的，對應(yīng)的下落高度比實際測得的

高度要大。

例27、（08全國卷1）I.（6分）如圖所示，兩個質(zhì)量各為ml和m2的小物塊

A和B,分別系在一條跨過定滑輪的軟繩兩端，已知ml>m2,現(xiàn)要利用此裝置

驗證機械能守恒定律。

（1）若選定物塊A從靜止起先下落的過程中進行測量，則須要測量的物理量有。

①物塊的質(zhì)量ml、m2；

②物塊A下落的距離與下落這段距離所用的時間；節(jié)司

③物塊B下落的距離與下落這段距離所用的時間；

④繩子的長度。由

（2）為提高試驗結(jié)果的精確程度，某小組同學(xué)對Γf

此試驗提出以下建議：

①繩的質(zhì)量要輕；

②在“輕質(zhì)繩”的前提下，繩子越長越好；

③盡量保證物塊只沿豎直方向運動，不要搖擺；

④兩個物塊的質(zhì)量之差要盡可能小。

以上建議中的確對提高精確程度有作用的是。

（3）寫出一條上面沒有提到的對提高試驗結(jié)果精確程度有益的建議：。

例27、解：（1）①②或①③；（2）①③；（3）例如：”對同一高度進行多次

測量取平均值”，“選取受力后相對伸長盡量小的繩子”等等。

解析：（1）通過連結(jié)在一起的A、B兩物體驗證機械能守恒定律，即驗證系統(tǒng)

的勢能變更與動能變更是否相等，A、B連結(jié)在一起，A下降的距離確定等于B

上升的距離；A、B的速度大小總是相等的，故不須要測量繩子的長度和B上升

的距離與時間。（2）假如繩子質(zhì)量不能忽視，則A、B組成的系統(tǒng)勢能將有一

部分轉(zhuǎn)化為繩子的動能，從而為驗證機械能守恒定律帶來誤差；若物塊搖擺，

則兩物體的速度有差別，為計算系統(tǒng)的動能帶來誤差；繩子長度和兩個物塊質(zhì)

量差應(yīng)適當。（3）多次取平均值可削減測量誤差，繩子伸長量盡量小，可削減

測量的高度的精確度。

【考點】驗證機械能守恒

【點評】此題為一驗證性試驗題。要求依據(jù)物理規(guī)律選擇須要測定的物理量，

運用試驗方法推斷如何減小試驗誤差。駕馭各種試驗方法是解題的關(guān)鍵。

例28、在用打點計時器驗證機械能守恒定律的試驗中，使質(zhì)量為LOO的重物

自由下落，打點計時器在紙帶上打出一系列的點，選取一條符合試驗要求的紙

帶如圖所示。0為一個點，A、B、C為從合適位置起先選取的三個連續(xù)點（其

他點未畫出）。已知打點計時器每隔0.2秒打一個點，當他的重力加速度為

9.82,則：

（1）紙帶的端（填“左”或“右”）與重物相連；

（2）依據(jù)圖上所得的數(shù)據(jù)，應(yīng)取圖中O點到點來驗證機械能

守恒定律；

（3）從O點到（2）間中所取的點，重物重力勢能的削減量4能

動能增加4o（結(jié)果取3位有效數(shù)字）

例28解：（1）左（2）B（3）1.881.84）

例29、用如圖所示的試驗裝置驗證機械能守恒定律。試驗所用的電源為學(xué)生電

源，有溝通電（頻率為50）和直流電兩種輸出，重錘從高處

由靜止起先落下，重錘拖著的紙帶通過打點計時器打出一系

列的點，對紙帶上的點的進行測量，即可驗證機械能守恒定

律。

（1）一同學(xué)按如下步驟進行試驗：

A.用天平測量出重錘的質(zhì)量；

B.按圖示的裝置安裝器件；

C.將打點計時器接到電源的直流輸出端上；

D.接通電源后釋放懸掛紙帶的夾子，打出一條紙帶；

E.換用另外紙帶，重復(fù)步驟D；

F.選取合適的紙帶；

G.測量所選紙帶上某些點之間的距離；

H.依據(jù)測量的結(jié)果計算重錘下落過程中削減的重力勢能和它增加的動能，比較

二者是否相等。

指出其中沒有必要進行的步驟是；操作不恰當?shù)牟襟E是o

（2）利用這個裝置也可以測量重錘下落的加速度數(shù)值。這位同學(xué)打出的紙帶如

圖所示，力點為打下的第一個點，0、1、2、3、4、5、6為連續(xù)的計數(shù)點，現(xiàn)測

得Si、S2、S3、&、S3、Se分別為4.03、4.42、4.80、5.18、5.57、5.95,

請你依據(jù)這條紙帶推算此落體過程的加速度a為%(保留三位有效數(shù)

字)

(3)某同學(xué)依據(jù)第(2)問求的的加速度數(shù)值計算重力勢能的變更量△,進而

驗證機械能守恒定律定律，試分析其合理性。o

例29解：⑴AC

(2)9.58

(3)不合理計算?取當?shù)氐闹亓铀俣?/p>

例30、在“驗證機械能守恒定律”的試驗中，

(D選出一條紙帶如圖所示，其中。點為起始點(速度為零)，A、B、C為三個計

數(shù)點，打點計時器通以5