高中物理力学实验专题Word文件下载.docx

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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0.02n（s）。

一般取n＝5，此时0.10s。

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：

，，，，，

4．判定物体运动的性质：

⑴若、、、、、基本相等，则可判定物体在实验误差范围内作匀速直线运动。

⑵设△s1=－，△s2=－，△s3=－，△s4=－，△s5=－

若△s1、△s2、△s3、△s4、△s5基本相等，则可判定物体在实验误差范围内作匀变速直线运动。

⑶测定第n点的瞬时速度。

物体作匀变速直线运动时，在某段时间内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内的距离，由平均速度公式就可求得，如上图中第4点的瞬时速度为：

。

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内的位移、、、、、分成两组，利用可得：

、、，再算出的、、平均值，即：

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。

（二）设计性实验的设计思路和典例分析

【例题1】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50，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，使每一条纸带下端和x轴重合，左边和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2（保留两位有效数字）。

【命题意图】本题考查了匀变速直线运动的纸带处理，同时还要明确计数点的选取以及相隔时间的计算问题。

要求学生能把常见的纸带数据处理中的数据和图中纸带的长度建立联系，获得相关数据，然后求得实验结果。

【解析】由题意可得，每段纸带的长度就是相邻相等时间间隔内小车的位移，由图示数据可得，而相隔时间为T＝0.02×

5s＝0.1s，根据，可得小车的加速度为：

【变式题】

（2006年上海）伽利略通过研究自由落体和物块沿光滑斜面的运动，首次发现了匀加速运动规律。

伽利略假设物块沿斜面运动和物块自由下落遵从同样的法则，他在斜面上用刻度表示物块滑下的路程，并测出物块通过相应路程的时间，然后用图线表示整个运动过程，如图所示。

图中表示测得的时间，矩形的面积表示该时间内物块经过的路程，则图中的长度表示。

P为的中点，连接且延长交的延长线于B，则的长度表示。

【解析】时间段的平均速度；

A时刻的瞬时速度。

【例题2】

（2002年广东）一个有一定厚度的圆盘，可以绕通过中心的水平轴转动。

用下面的方法测量它匀速转动时的角速度。

实验器材：

电磁打点计时器，米尺，纸带，复写纸片。

实验步骤：

⑴如图所示，将电磁打点计时器固定在桌面上，将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔后，固定在待测圆盘的侧面上，使得圆盘转动时，纸带可以卷在圆盘侧面上。

⑵启动控制装置使圆盘转动，同时接通电源，打点计时器开始打点。

⑶经过一段时间，停止转动和打点，取下纸带，进行测量。

①由已知量和测得量表示的角速度的表达式为ω。

式中各量的意义是：

②某次实验测得圆盘半径5.50×

10-2m，得到的纸带的一段如图所示。

求得的角速度为。

【命题意图】利用打点计时器求转盘的角速度，这是本题的创新之处，转盘边缘的线速度和纸带的线速度相等是解决本题的关键。

此题的实验器材、和实验步骤题干中已经给出，不需考生自己设计，对于此类常规试题略加变化的创新题型，能否有效排除干扰信息，直指问题关键是高考考查能力的一种全新命题方式。

本题也可以在实验器材及实验步骤设计上进行深化考查，从而变成设计性实验。

【解析】①设T为电磁打点计时器打点的时间间隔，r为圆盘的半径，x1、x2分别是纸带上选定的两点所对应的米尺上的刻度值，n为选定的两点间的打点数（含两点）。

则纸带的速度为，由于纸带和圆盘之间不打滑，则圆盘边缘的线速度亦为，由匀速圆周运动的规律有，联立上面两式可得圆盘匀速转动时的角速度为：

（2，3，……）②在图中给出的纸带上任取两点，读出其米尺上的刻度值x1、x2，并将0.02s、5.50×

10-2m及n值代入，可求出ω1值，重复上述步骤，求出ω2、ω3，再取其平均值即为ω的值得ω=6.81（6.75～6.84均可）。

1．（2001年全国）一打点计时器固定在斜面上某处，一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下，如图1所示。

图2是打出的纸带的一段。

⑴已知打点计时器使用的交流电频率为50，利用图2给出的数据可求出小车下滑的加速度。

⑵为了求出小车在下滑过程中所受的阻力，还需测量的物理量有。

用测得的量及加速度a表示小车在下滑过程中所受的阻力计算式为f。

【解析】⑴4.002（3分，3.90～4.102之间都正确）

⑵小车质量m、斜面上任意两点间距离l及这两点的高度差h；

2．（2003年江苏）实验装置如图1所示：

一木块放在水平长木板上，左侧栓有一细软线，跨过固定在木板边缘的滑轮和一重物相连。

木块右侧和打点计时器的纸带相连。

在重物牵引下，木块在木板上向左运动，重物落地后，木块继续向左做匀减速运动，图2给出了重物落地后，打点计时器在纸带上打出的一些点，试根据给出的数据，求木块和木板间的摩擦因数μ。

要求写出主要的运算过程。

结果保留2位有效数字。

（打点计时器所用交流电频率为50，不计纸带和木块间的拉力。

取重力加速度102）

【解析】由给出的数据可知，重物落地后，木块在连续相等的时间T内的位移分别是：

s1=7.72，s2=7.21，s3=6.71，s4=6.25，s5=5.76，s6=5.29，s7=4.81，s8=4.31以a表示加速度，根据匀变速直线运动的规律，有

，又知0.04s，解得－3.02。

重物落地后木块只受摩擦力的作用，根据牛顿第二定律有：

－μ，解得μ=0.30。

3．（2005年上海）科学探究活动通常包括以下环节：

提出问题，作出假设，制定计划，搜集证据，评估交流等。

一组同学研究“运动物体所受空气阻力和其运动速度关系”的探究过程如下：

A．有同学认为：

运动物体所受空气阻力可能和其运动速度有关。

B．他们计划利用一些“小纸杯”作为研究对象，用超声波测距仪等仪器测量“小纸杯”在空中直线下落时的下落距离、速度随时间变化的规律，以验证假设。

C．在相同的实验条件下，同学们首先测量了单只“小纸杯”在空中下落过程中不同时刻的下落距离，将数据填入下表中，图（a）是对应的位移-时间图线。

然后将不同数量的“小纸杯”叠放在一起从空中下落，分别测出它们的速度-时间图线，如图（b）中图线1、2、3、4、5所示。

D．同学们对实验数据进行分析、归纳后，证实了他们的假设。

回答下列提问：

⑴和上述过程中A、C步骤相应的科学探究环节分别是，。

⑵图（a）中的段反映了运动物体在做运动，表中X处的值为。

⑶图（b）中各条图线具有共同特点：

“小纸杯”在下落开始阶段做运动，最后“小纸杯”做运动。

⑷比较图（b）中的1和5，指出在1.0~1.5s时间段内，速度随时间变化关系的差异：

时间（s）

下落距离（m）

0.0

0.000

0.4

0.036

0.8

0.469

1.2

0.957

1.6

1.447

2.0

X

【解析】⑴作出假设、搜集证据⑵匀速运动，1.937⑶加速度逐渐减小的加速运动，匀速运动⑷图线1反映速度不随时间变化，图线5反映速度随时间继续增大（图线1反映纸杯做匀速运动，图线5反映纸杯依然做加速度减小的加速运动）。

力学实验专题训练题

1．（6分）某学生用打点计时器研究小车的匀变速直线运动。

他将打点计时器接到频率为的交流电源上，实验时得到一条纸带，他在纸带上便于测量的地方选取第一个计时点，在这个点下标明，第六个点下标明，第十一个点下标明，第十六个点下标明，第二十一个点下标明。

测量时发现点已模糊不清，于是他测得长为，长为，长为，则打点时小车的瞬时速度大小为，小车运动的

加速度大小为。

（保留三位有效数字）

【解】0.9862.58

2．（6分）用如图甲所示的实验装置来验证牛顿第二定律，为消除摩擦力的影响，实验前必须平衡摩擦力。

（1）某同学平衡摩擦力时这样操作：

将小车静止地放在水平长木板上，把木板不带滑轮的一端慢慢垫高，如图乙，直到小车开始沿木板向下滑动为止。

然后不断改变对小车的拉力F，他得到小车质量保持不变情况下的图线应是下图中的

（将选项代号的字母填在横线上）。

（2）打点计时器使用的交流电频率50，下图是某同学在正确操作下获得的一条纸带，A、B、C、D、E每两点之间还有4个点没有标出。

写出用s1、s2、s3、s4以及频率f来表示小车加速度的计算式：

根据纸带所提供的数据，算得小车的加速度大小为2（结果保留两位小数字）。

【解】

（1）C

（2）0.60（评分标准：

每空2分）

3．（4分）在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器接在电压为E，频率为f的交流电源上，在实验中打下一条理想纸带，如图所示，选取纸带上打出的连续5个点A、B、C、D、E，测出A点距起始点的距离为S0，点间的距离为S1，点间的距离为S2，已各重锤的质量为m，当地的重力加速度为g，则

①从起始点O到打下C点的过程中，重锤重力势能的减少量为△＝，重锤动能的增加量为△＝。

②根据题中提供的条件，可求出重锤实际下落的加速度a＝，它和当地的重力加速度g进行比较，则ag（填大于，等于，小于）。

【解】①（S0＋S1）（1分），（1分）②（1分）

小于（1分）

4．（3分）在用图示装置做“探究动能定理”的实验时，下列说法正确的是：

（填字母代号）

A．通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值

B．通过改变橡皮筋的长度来改变拉力做功的数值

C．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度

D．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度

【解】AC（3分）

5．

（1）甲、乙、丙、丁四位同学分别使用不同精度的游标卡尺和螺旋测微器测量同一个物体的长度，测量的结果如下：

甲同学：

使用游标为50分度的卡尺，读数为12.045

乙同学：

使用游标为20分度的卡尺，读数为12.045

丙同学：

使用游标为10分度的卡尺，读数为12.04

丁同学：

使用精度为“0．01”的螺旋测微器，读数为12.040

从这些实验数据中可