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1、2003年高考物理实验复习专题（二）专题名称：实验专题（二）复习重点:5、验证动量守恒定律;6、研究平抛物体的运动;7、验证机械能守恒定律;8、用单人射小球曲貨小琼摆测定重力加速度。知识能力点提要：实验五、验证动量守恒定律：1、实验中一定要注意以下几点：（1）“水平”和“正碰”是操作中应尽量予以满足的前提条件。（2）测定两球速度的方法，是以它们做平抛运动的水平位移代衣相 应的速度。（3）斜槽末端必须水平，检验方法是将小球放在平轨道上任何位置, 看其能否都保持静I上状态。（4）调节小支柱高度使入射小球和被碰小球球心处于同一水平高度, 调节小支柱与槽口间距离使其等于小球直径。（5）入射球的质量应大
2、于被碰球的质量。（6）入射球每次都必须从斜橹上同一位置由静止开始滚下。方法是在 斜槽上的适当高度处固定一档板，小球靠着档板后放手释放小球。（7）实验过程中，实验桌、斜槽、记录的口纸的位宜要始终保持不变。（8）入射小球飞出的水平距离应从斜槽的末端点在纸上的垂直投影点0算起，而被碰小球飞出的水平距离应从它的球心在纸上垂肓投影0算起，可用重锤线先定位0点，然后在水平线0N匕取00 =2r （r为小球半径）。（9）式中相同的量取相同的单位即可。2、谋差分析：误差來源于实验操作中，两个小球没有达到水平正碰，一是斜槽不够水平，二是两球球心不 在同一水平面上，给实验带来误差。每次静止释放入射小球的释放点越髙
3、，两球相碰时作用力就越人，动最守恒的谋差就越小。应进行多次碰撞，落点取平均位置来确定，以减小偶然谋羌。实验六、研究平抛物体的运动：1、实验目的：描出平抛物体运动的轨迹，求出平抛物体的初 速度。2、实验装置如右图所示：要检查木板是否水平，用图钉把坐 标纸钉在竖肓的木板上，固定时要用重垂线检杳坐标纸上的竖 线是否竖直；选定斜槽末端所在的点为坐标原点0,从坐标原 点0应出竖直向下的y轴和水平向右的x轴。3、描绘小球作平抛运动轨迹的方法：使小球由斜槽的某一固定位置白由滑下，并由0点开始做 平抛运动。先用眼睛粗略地确定做平抛运动的小球在某一 x值处（如=1cm）的y值，然后使小 球从开始吋的位置滚下，在
4、粗略确定的位置附近，用铅笔较准确地确定小球通过的位置，并在坐 标纸上记下这一点。以后依次改变x值，用同样的方法确定其他各点的位置。取下坐标纸，根据 记下的一系列位査，用平滑的Illi线画出小球做平抛运动的轨迹。注意点：（1）要在斜轨上适当的高度释放小球，使它以适当的水平初速度抛出，其轨道由图板左上角到 达右下角，这样可以减小测量误差。（4）所点的点越多，描出的轨迹越趋于准确，所以应选用较多的点（至少也应有5个点）用于 作图，而且-般要含有平抛运动的起始点取作坐标原点的0点。4、求平抛小球的初速丿雪注意：（1）Vo = , v（） = ”（2）要在平抛轨道上选取距0点远些的点来计算球的初速度，这
5、样可使结果的课爰较小。实验七、验证机械能守恒定律：1、实验目的：以自由落体的重物为研究对象，验证mgh = mv72,即验证gh二v?2 （这也说明，不需要测in）。2、实验步骤：（1）将纸带穿过打点计时器的,并在卜-而经过，纸带下端固定在重锤上，上端用手捉住，纸带不与限位孔接触。（2）接通打点计吋器的电源使它工作，让纸带从状态开始释放，计时器在纸带上打；11 一系列的点。（3）更换纸带重复进行四次实验，从打出的几条纸带中挑选第k 2点距离接近毫米，并且点迹清晰的纸带进行下而的测量。（4）把纸带上的第1个点记为0,在第1个点后距离较远处任意选取一点P,数出由0到P数目n,用刻度尺测出的距离h。
6、（5）打点计时器工作电源频率为50Hz,则打点间隔时间为秒。根据公式v =计算出P点的速度。（6）由上面的h和v分别计算和,看两者 O（7）在其他纸带上再另选几个点，重复步骤（4）、（5）、（6）o3、注意点：（1）打点计吋器的安装，两纸带限位孔必须在同一竖直线上，以减少摩擦阻力。（2）必须先接通电源，让打点计时器丄作正常后才能松开纸带让重锤下落。（3）纸带上端最好不要悬空提着，可使手臂靠着某处，保证重物下落的初速度为零，使纸带上 打出的第一个点是清晰的一个小点。（4）纸带的选取：第一个点为计时器起点，0点速度为零。即选择第一、二两点间距离接近2mm 且点迹清晰的纸带进行测量。（5）测量下落高
7、度时，都必须从起始点算起，不能搞错.为了减小测量h值的相对误差，选取 的各个计数点要离起始点远些，纸带也不宜过长，约40cm即可。（6）因不需要知道动能的具体数值，因此不需要测出重物的质量。（7）铁架台上固定打点计时器的夹子不可伸出太长，以防恢架台翻倒。（8）重物和纸带下落过程中耍克服阻力（主耍是打点计时器的阻力）做功，所以动能的增加量 Ek必定稍小于势能的减少MAEp o（9）实验中，g必须是当地重力加速度。实验八、用单摆测定重力加速度。1、实验目的：测定当地重力加速度g；验证T-V7 T与偏角的大小、摆球的 质罐无关。2、简要步骤:（1）选取一段5左右的细线，让线的一端穿过小球的小孔，然后
8、打一个比小 孔大一些的线结。把线的上端用铁夹固定在铁架台上，把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌而 以外，让摆球自由下垂（如图）。用米尺呆岀悬线长1，精确到毫米；用游标卡尺测量摆球的 总径，然后算出摆球的半径也粕确到毫米。V + r就是单摆的摆长。（2）把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度（不超过10）,然后放开小球让它摆动，用停表测 出单摆做3050次全振动所用的时间。计算出平均摆动一次的时间，这个时间就是单摆的振动周期。（3）根据单摆的周期公式，计算出重力加速度。变更摆长，重做几次实验，计算出每次实验的 重力加速度。最后，求岀儿次实验得到的重力加速度的平均值，即可看作木地区的重力加速度。（4）
9、设计一个表格，把测得的数据和计算结果填入表中。请设计：（5）利用实验中测得的数据还可以研究周期跟摆长的关系。从单摆的周期公式知道，在重力加 速度一定时，周期跟摆氏的二次方根成正比。算出不同摆长下周期跟相应的摆长的二次方根Z比, 看看这些比值是否相等。（6）从单摆的周期公式知道，周期跟偏角的大小、摆球的质量没冇关系。用实验验证这个结论。3、注意点：（1）应选择细而不易伸氏的线，比如用单根尼龙丝、胡琴丝弦或蜡线等，长度一燉不应短于lm, 球应选用密度较大的金属球，直径应较小，最好不超过2cm。（2）单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上，应夹紧在铁夹中，以免摆动时发生摆线下滑、 摆长改变的现象。（3
10、）注意摆动吋控制摆线偏离竖直方向不超过5,可通过估算振幅的办法掌握。如摆长1, AW lo（4）摆球摆动时，要使之保持在同一个竖直平面内，不要形成圆锥摆。（5）计算单摆的振动次数时，应以摆球通过最低位置时开始计时（可采用倒计数的方法），以后 摆球从同一方向通过最低位置吋进行计数。且在数“零”的同时按下秒表，开始计时计数（不能 多记或漏记振动次数），并且要测多次（如30次或50次）全振动的总时间，然后除以振动次数 求得周期T,如此反复三次求得周期的平均值才可以作为单摆周期。（6）本实验中进行长度（摆线长、摆球的直径）的测虽时，读数读到毫米位即可（即使用卡尺 测摆球直径也只需读到毫米位）。时间的测
11、量中，秒表读数的有效数字的末位在“秒”的十分位 即可。4、关于实验记录表格的设计：表格设计没冇固定不变的模式，需要根据不同的实验内容和要求 来考虑。它的一般要求是（1）说明条件；（2）要冇原始数据（即直接测量数据）的记录栏；（3） 数据表示要完整，如每个物理量应注明名称、符号和单位；（4）表格设计要简明，要便于总结出 物理规律或得到某些结论。（5） 般可把不变的实验条件和某些常数记在表格上方。（6）在各栏 中各物理量的符号、单位也都应明确地写出。（7）表格多为双向（纵、横两向），往往一向表示 实验次数，一向表示物理量。若次数较物理量少，可把横向作为物理量栏目，纵向表示次数；反 Z,交换一下。（
12、8）考虑物理量栏目的排列时，应将同类的靠在一起，先为直接测量的，后为间 接测量的。课堂例题精选：例1、在“验证碰撞小的动量守恒”实验的一系列如下操作中：A、将斜槽固定在桌边，使槽的末端点的切线是水平的，并在末端挂上重锤线。B、被碰小球放在斜槽前的小支柱上，调节装置使两个小球相碰时处于同一高度，速度方向在 同一水平直线上。C、在桌边地板上铺上记录小球落地点的口纸，纸而上铺放复写纸，在纸上记下重锤线所指的D、不放被碰小球，让入射小球从斜槽上某一高度自由滚下，重复若干次（注意每次都从同一髙度滚卜），记下落地点的平均位置PoE、把被碰球放在斜槽末端前支柱上，入射球仍从上一步骤的位置自由滚下，重复若干次
13、，分别记下入射球和被碰球落地点的平均位置M和N,在直线ON上取线段00 =2r （r为小球半径），0点就是碰撞时被碰小球的球心在纸上的垂肓投影。上述过程中有些测量过程被遗漏了，请回答出来。例2、在“研究平抛物体的运动”的实验中，用一张印冇小方格的纸记录轨迹，小方格的边Kl = 1. 25cm,若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a, b, c, d所示，则小球平抛的初速度的 计算式为vo = （用1和g表示），其值是o （取g二9. 8 m/s2）,小球在b点的速率是o例3、为进行“验证机械能守怛定律”的实验，有下列器材可供选择：铁架台、打点计时器以及 复写纸、纸带、低压直流电源、天平、秒表
14、、导线、电键，其中不必要的器材是:缺少的。例4、一位同学用单摆做测量重力加速度的实验，他将摆挂起后，进行了如F步骤：A、测摆长1。用米尺量出摆线的长度；B、测周期To将摆球拉起后放开,在摆球某次通过最低点时，按下秒表开始计吋,同时将此 次通过最低点作为第一次，接着一肓数到摆球第60次通过最低点时，按秒表停止计时，读出这 段时间t,算出单摆的周期T = t/60；C、将所测量的1和T代入单摆的周期公式陋n,算出g,将它作为实验的蝕后结果写入报告中去。指岀上而步骤中遗漏或错课的地方，写出该步骤的字母，并加以改正（不要求进行谋差计算）。 重要基础题：1、某同学做碰撞中的动录守恒实验的数据记录表格如下
15、：Kcm)Wl(g)W2(g)OP (an)OM(cm)ON (cm)1.032.620.956.012.567.8在表中，r是两小球的半径，ml是入 射小球的质量，m2是被碰小球的质量， OP是入射球从槽上口由滚下落地的水平 距离，OM是入射球与被碰球碰撞示落地的水平距离，O N是被碰球碰撞后落地的水平距离。试根据表格中所列数据， 验证该实验中动量是否守恒。2、在研究平抛运动的实验中，某同学只在竖肯板面上记下了重锤线y的方向， 但忘了记下平抛的初位置，在处标纸上描出了一段曲线的轨迹，如图所示，现 在曲线上取A、B两点，量出它们到y轴的距离，AA = xP BB = x2,以及AB的竖宜距离h,用这些可以求得小球平抛时初速度为3、验证机械能守恒定律的实验采用重物自由下落的方法：bc 3（1）若实验中所用重锤质量m=lkg,打点纸带如图所示，打点 4-4H时间间隔为0.02s,则记录B点时，重锤的速度VB= ,0 7.8 17.631.449.0重锤动能陥二 o从开始下落起至B点，重锤的重力势能减少量是
