高中物理力学实验总复习
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：
1s S I =，12s s S II -=，23s s S III -=，34s s S IV -=，45s s S V -=，56s s S VI -=
4．判定物体运动的性质： ⑴ 若I S 、II S 、III S 、IV
S 、
V
S 、
VI
S 基本相等，则可判定物体在实验误差围作匀速直线
运动。
⑵ 设△s1=II S －I S ，△s2=III S －II S ，△s3=
IV
S －III S ，△s4=
V
S －
IV
S ，△s5=
VI
S －
V
S
若△s 1、△s 2、△s 3、△s 4、△s 5基本相等，则可判定物体在实验误差围作匀变速直线运动。 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 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：T
s s T S S v V IV 223
54-=+=
。
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 的位移I S 、II S 、III S 、IV S 、V S 、VI S 分成两组，利用2
aT s =?可得：
213T S S a I IV -=
、223T S S a II V -=、2
33T
S S a III
VI -=，再算出的1a 、2a 、3a 平均值，即：
3
3
21a a a a ++=
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。
⑴ ⑵
⑶
例2 读出下列螺旋测微器测量的读数。 ⑴
⑵
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s 1、s 2、s 3 …
（2）利用s 1、s 2、s 3 …可以计算相邻相等时间的位移差s 2-s 1、s 3- s 2、s 4- s 3…，如果它们在允许的误差围相等，则可以判定被测物体的运动是匀变速直线运动。
3 4 cm 0 5 10
678
0 10 20
cm 0
12345
1
2
3
4
5
6
7
8
9
cm
图乙
0 mm
20 30 25 15
图甲
1 2 3 (cm) 5
10
（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
T s s v c 232+=
（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个相邻相等时间的位移，则
()()2321654
9T s s s s s s a ++-++= ②利用任意两段相邻记数点间的位移求a ：如()2
T n m s s a n
m --=
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v 4＝________m ／s ，小车的加速度大小a ＝________m ／s 2。（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/s 2（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40 m ，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：
v/(ms -1)
x
0 1 2 3 4 22.5
30.0 37.5 45.0 52.5 y /mm
60.0 物体运动 的起止点 所测的 物理量 测量次数 1 2 3 4 5 A →B 时间t (s) 0.89 1.24 1.52 1.76 1.97 时间t 2(s 2) 0.79 1.54 2.31 3.10 3.88
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/N
x/10-2m
5 6 8 10 12
1.6
1.2
0.8
0.4
砝码质量(g) 0 30 60 90 120 150 弹簧总长(cm) 6.00 7.15 8.34 9.48 10.64 11.79 弹力大小(N)
②实验中，L 3和L 2两个值还没有测定，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,7.00cm n d L L d L L d L L =-==-==-=。
请你给出第四个差值：d A = ＝ 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d 1、d 2、d 3、d 4 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/s 2）
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围相同就可以了。
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、明同学在做《互成
角度的两个力的合成》实
(N)
结点
绳套
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F 1和F 2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 ）所示是明和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
C ．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