力学实验基础知识归纳

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1、1力学实验基础知识汇编实验实验一：研究匀变速直线运动 实验二：探究弹力和弹簧伸长 的关系 实验三：验证力的平等四边形 定则 实验四：验证牛顿运动定律 实验五：探究动能定理 实验六：验证机械能守恒定律 实验七：验证动量守恒定律1要求会正确使用的仪器主要有：刻度尺、游 标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、电火花计时 器或电磁打点计时器、弹簧秤等。 2要求认识误差问题在实验中的重要性，了解 误差的概念，知道系统误差和偶然误差；知道用 多次测量求平均值的方法减少偶然误差；能在某 些实验中分析误差的主要来源；不要求计算误差。3要求知道有效数字的概念，会用有效数字表 达直接测量的结果。间接测量的有效数字运算不

2、 做要求。实验一、实验一、研究匀变速直线运动研究匀变速直线运动 1实验目的(1)用打点计时器研究匀变速直线运动，测定匀变速直线运动的加速度。(2)掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法。 2实验器材 打点计时器、纸带、复写纸片、交流电源、小车、细绳、一 端附有滑轮的长木板、刻度尺、钩码、两根导线。 3实验装置 打点计时器：电火花220v 交流电 电磁式4-6v 低压交流电源 本实验：不要求平衡摩擦力，不要求 Mm. 要求：要求：拉小车的绳与木板 小车要靠近打点计时器（离定滑轮远些） 操作时要先接通电源，再释放小车（不是纸带） 4数据处理： （1）判断物体是否做匀变速直线运动 根据“相邻的相等时

3、间间隔内的位移之差是一常数相邻的相等时间间隔内的位移之差是一常数”来判定，即计算： s2s1、s3s2、s4s3、 若存在以上差值相等，则物体做匀变速直线运动。 （2）各计数点速度的测量方法，物体做匀变速运动时，一段时间内的平均速度等于该段时间内中 间时刻的速度，即 v1=( s2+s1)/2T，v2=( s3+s2)/2T，v3=( s4+s3)/2T （3）由纸带求匀变速直线运动的加速度方法 图像法： 如图所示，以 v 为纵轴，t 为横轴建立直角坐标系(0 为零时刻)。 在坐标系中描出对应坐标：(t1、v1)、(t2、v2)、(t3、v3) 所对应的各 点在图像中用一条直线连接起来，尽量使

4、直线过大多数点，且各点分 布在直线上下，直线斜率为加速度。 逐差法：根据2 3362 2252 11423,3,3,TaSSTaSSTaSSaTS则22321654321 9)()( 3TSSSSSSaaaa得习题习题1.关于打点计时器的使用，下列说法中正确的是( ) A打点计时器一般使用 46 V 的直流电源 B安放纸带时，应把纸带放在复写纸的上面 C开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器 D最好在接通电源的同时，放开小车 2.一同学在用打点计时器做“研究匀变速直线运动”的实验时，纸带上打出的点不是圆点，而是如图 所示的一些短线，这可能是因为( ) A打点计时器错接在直流电源上 B电源电压不

5、稳定 C电源的频率不稳定 D打点针压得过紧 3.在某次实验中，如果某同学不知道实验所使用的交流电电源的实际频率已超过 50 Hz，那么，他 计算出来的加速度值与真实值相比是( ) A偏大B偏小C相等D不能确定 4.“研究匀变速直线运动”的实验中，使用电磁打点计时器(所用交流电的频率为 50 Hz)，得到如图 所示的纸带图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出来，下列表述正确的是( )A实验时应先放开纸带再接通电源 B(s6s1)等于(s2s1)的 6 倍 C从纸带可求出计数点 B 对应的速率 D相邻两个计数点间的时间间隔为 0.02 s6.下图为接在 50Hz 低压交流电源上的打点计时

6、器，在纸带做匀加速直线运动时打出的一条纸带， 图中所示的是每打 5 个点所取的记数点，但第 3 个记数点没有画出由图数据可求得： （1）该物体的加速度为 m/s2， （2）第 3 个记数点与第 2 个记数点的距离约为 cm， （3）打第 3 个点时该物体的速度为 m/s （结果保留二位小数）（结果保留二位小数）7.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

7、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_ms，小 车的加速度大小 a_ms2 （结果保留三位有效数字）（结果保留三位有效数字）3实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系 一、一、实验目的 探索弹力与弹簧伸长的定量关系，并学习其中的科学方法。 二、实验原理 弹簧受到拉力会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等。这样弹力的大小可以通过测 定外力而得出（可以用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力） ；弹簧的伸长可用直尺测出。多测几组数 据，用列表或作图的方法探索出弹力和弹簧伸长的定量关系。 三、实验器材 轻弹簧、钩码（一盒） 、刻度尺、铁

8、架台、三角板、重垂线、坐标纸。 【要点精解要点精解】 一、一、实验步骤 1将铁架台放于桌面上，将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上，在靠近弹簧处将刻度尺固定 于铁架台上，并用重垂线检查刻度尺是否垂直。 2待弹簧静止弹簧静止后，记下弹簧的原长（自然长度）l0 3在弹簧下端挂上钩码，待钩码静止钩码静止后，记下弹簧的的长度弹簧的的长度 l 及钩砝的个数钩砝的个数，算出伸长量 x=l-l0，并改变钩码个数，多次测量。数据记录表如下： 数据记录：（弹簧原长 l0= cm）1234567F/Nl/cmx/cm4根据测量数据画出 F-x 图像。 （以 F 为纵轴，以 x 为横轴） 5探索结论：按照 F-x 图中

9、各点的分布与走向，尝试做出一条平滑的曲线（包括直线） 。所 画的点不一定正好在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同。尝试写出曲线所代表的 函数，首先尝试 F-x 是否为一次函数，如果不行则考虑二次函数 在实验误差范围内，应得出弹力的大小与弹簧的伸长量成正比，即 F=kx，其中 k 的单位由 F 和 x 的单位决定。 二、二、注意事项 1强调实验的探索性，即实验前并不知道弹力和弹簧的伸长有什么关系。 2实验中悬挂钩码时注意不要太多，以免弹簧被过分拉伸，超过弹簧的弹性限度。 3要使用轻质弹簧，为了减小误差，要尽量多测几组数据。 4根据 F-x 图线，尝试做出一条平滑曲线时要注意：如果有一两

10、个点远偏离绝大多数点所决 定的曲线，就要考虑将这些点删除掉。 三、练习 【例 1】几个同学合作如图甲所示装置探究“弹力和弹簧伸长的关系”，弹簧的上端与标尺的零 刻度对齐，他先读出不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上钩码，并逐 个增加钩码，依次读出指针所指的标尺刻度，所得数据列表如下：（弹簧始终 未超过弹性限度，重力加速度 g=9.8m/s2）钩码质量钩码质量 m/g03060901201504标尺刻度标尺刻度 x/10-2m6.007.158.349.4810.6411.79根据所测数据，在图乙所示的坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺刻度 x 与钩码质量 m 的关系曲 线。 作

11、出的图线与轴交点的纵坐标值的物理意义是 ；这种 规格弹簧的劲度系数 k= N/m（保留三位有效数字） 。 解析：解析：作图时注意坐标轴的物理量、单位、单位标度等。 答案：答案： 弹簧的自然长度（原长）为 6cm 26.0【例 2】 下表是某同学为探索弹簧的弹力和伸长的关系所测的几组数据。弹力 F/N0.51.01.52.02.5伸长 x/cm2.305.086.899.8012.40（1）请你在图中的坐标纸上作出 F-x 图线。（2）写出曲线所代表的函数式。 （3）解释函数表达式中常量的物理意义。 （4）若弹簧的原长为 40cm，并且以弹簧的总长为自变量，请你写出它的函数式。 解析：（1）根据

12、表中数据描点，按照图中各点的分布与走向，应作出一条直线，使直线两侧 的点数大致相同。这样可以减少偶然误差，如图所示。（2）设直线斜率为k，由数学知识知，F=kx+C。在直线上取较远的两点（可以减小误差） ， 如点（9.80，2.0）与（2.61，0.5） ，并代入上式得 k=0.2N/cm，C=0.04N，所以函数表达式为： F=（0.2x+0.04）N。 （3）由 F=kx+C 知，当 x=0 时，F=C，因此，式中常数 C 表示弹簧的重力为 0.04N。 若忽略弹簧的重力，则 F=kx。因此，式中常数 k=F/x 表示使弹簧形变单位长度时弹簧的弹力， 即劲度系数。 （4）设弹簧的总长为 L

13、，则5F=kx+C=k(Lx-40)+C=(0.2lLx-7.96)N。 思考：若作出的直线不过原点，原因是： 。实验三：验证力的平等四边形定则实验三：验证力的平等四边形定则1实验目的、原理实验目的：验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则，原理：利用等效法两个力共同作用使橡皮条伸长到结点 0，一个力作用也使橡皮条伸长到结点 0，这一个力就是前两个力的合力 2实验器材方木板、白纸、弹簧秤(两只)、橡皮条、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉若干3实验步骤(1)用图钉把白纸固定在水平桌面的方木板上(2)用图钉把橡皮条的一端固定在 A 点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套(3)用两只弹簧秤分别钩住细

14、绳套，互成角度地拉橡皮条，将结点拉到某一位置 O，记录两弹两弹簧秤的读数簧秤的读数，用铅笔描下用铅笔描下 0 点位置点位置及此时两条细绳套的方向两条细绳套的方向(4)用铅笔和刻度尺从 0 点沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧秤的读数 F1和 F2的图示，以 Fl、F2为邻边用铅笔及刻度尺作平行四边形，两邻边所夹的对角线即为合力合力 F的图示的图示(5)只用一只弹簧秤钩住细绳套，把橡皮条的结点拉到同结点拉到同一位置一位置 0记下此时弹簧秤的示数弹簧秤的示数 F，及细绳的方向，细绳的方向，用刻度尺按同样的标度作出 F，的图示(6)比较 F与 F 的大小和方向(7)改变 F1、F2的大

15、小和夹角，重复做两次实验，得出结论4注意事项(1)在本实验中，以橡皮条的伸长(结点到达某一位置)来衡量力的作用效果，因此，在同一次实验中应使两种情况下结点达到同一位置(2)实验前，首先检查弹簧秤的零点是否正确实验中，弹簧秤必须保持与木板平行，使用时不能超过弹性限度，读数时应估读到最小刻度的下一位(3)画力的图示时，标度的选取应恰当，要严格按几何作图法求合力 习题：习题：1.在互成角度的两个共点力的合成实验中，其中有三个实验步骤：(1)在水平放置的木板上垫一张白纸，把橡皮条的一端固定在木板上，另一端拴两根细线，通过细线同时用两个测力计互成角度地拉橡皮条，使它与细线的结点到达某一位置 0 点，在白纸上记下。点和两测力计的读数 F1和 F2；(2)在纸上根据 Fl和 F2的大小，应用平行四边形定则作图求出合力 F；(3)只用一只测力计通过细绳拉橡皮条，使它的伸长量与用两测力计同时拉时相等，记下此时测力计的读数 F和细绳的方向以上三个步骤中均有错误或疏漏，请指出：(1)中是_(2)中是_(3)中是_