力學實驗——探究式實驗

1、個人整理精品文檔，僅供個人學習使用力學實驗（）探究式實驗丟分提示1不明確探究式實驗的目的。不能理清探究的具體思路。不會應用探究的具體方法。不會分析探究過程中的的誤差來源及對結(jié)果的影響。丟分題精析一明確探究式實驗的目的【例】用打點計時器探究小車速度隨時間變化關系在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，如圖所示給出了從點開始，每個點取一個計數(shù)點的紙帶，其中、都為計數(shù)點，測得：，. 那么：() 在計時器打出點、 、時，小車的速度分別為：，.() 在平面直角坐標系中作出速度時間圖象() 分析小車運動速度隨時間變化的規(guī)律【解析】 ()顯然，兩相鄰的計數(shù)點之間的時間間隔為對應各點的速度分別為： .()

2、 利用描點法作出圖象，如下圖所示() 小車運動的圖象是一條傾斜向上的直線，說明速度隨時間均勻增加【答案】 ()() 見解析圖() 隨均勻增加【點評】由于探究的目的是“小車速度隨時間變化關系”，事實上是為了引出“加速度”的定義。 我們只要會依據(jù)打點計時器打出的紙帶求小車的瞬時速度、 弄清速度隨時間的變化關系、會求加速度即可。在力學實驗中還有探究加速度與力、 質(zhì)量的關系、 彈性勢能的表達式、 功與速度變化的關系式、 彈簧彈力與伸長量的關系、 碰撞中的不變量等的實驗。 其目的都是依據(jù)記錄的運動規(guī)律來尋找量與量的關系。1 / 8個人整理精品文檔，僅供個人學習使用二理清探究的具體思路【例】如果提供你天平

3、、氣墊導軌、數(shù)字計時器及計算機輔助設備，請設計探究功與質(zhì)量、速度間定量關系的實驗方法 .【解析】用氣墊導軌和數(shù)字計時器，可以測出滑塊經(jīng)過導軌上某位置的速度.如圖所示， 滑塊在氣墊導軌上受重力和支持力兩個力的作用，當滑塊沿導軌滑行時，滑塊重mgh力沿傾斜導軌方向的分力對滑塊做功.這一分力為F1，l在滑塊經(jīng)過兩光電門的過程中，這一分力所做的功為mghs ，l式中為滑塊（連同遮光條）的質(zhì)量，可用天平測出；為墊塊的高度，為墊塊與導軌接觸點到導軌底端的距離，為兩光電門間的距離，均可用刻度尺測出.以、分別表示滑塊經(jīng)過光電門、時的速度， 根據(jù)固定在滑塊上的兩遮光條的間距和由數(shù)字計時器顯示的滑塊經(jīng)過光電門、的

4、時間，即可算出、.由、組成的式子可能為()、 ()、 () 、() 、 ()將實驗數(shù)據(jù)分別代入以上各式，運用計算機輔助設備進行數(shù)據(jù)處理，即可發(fā)現(xiàn)功與質(zhì)量、速度間的定量關系 .由于待測實驗數(shù)據(jù)較多，物理量之間的關系又較復雜，實驗數(shù)據(jù)要準確測量，同時要把、等量都進行變化 .探究結(jié)果表明，功與質(zhì)量、速度間存在著如下的定量關系：1()1mv2 2 1mv12.222三探究性實驗中的主要探究方法【例】某同學利用如圖裝置來探究加速度與物體所受合力及質(zhì)量的關系。2 / 8個人整理精品文檔，僅供個人學習使用() 他先保持砂和砂桶質(zhì)量不變， 改變小車的質(zhì)量， 分別得到小車的加速度與質(zhì)量及對應的質(zhì)量倒數(shù)，數(shù)據(jù)如表

5、。實驗次數(shù)小車加速度小車的質(zhì)量1.質(zhì)量的倒數(shù)m1請在坐標紙中畫出m 圖線，并根據(jù)圖線求出小車加速1度與質(zhì)量倒數(shù)m 之間的關系式為。() 再保持小車質(zhì)量不變，改變砂和砂桶質(zhì)量 , 求出砂和砂桶的重力作為小車所受合力， 該同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了加速度隨合力的變化圖線如圖所示。 該圖線不經(jīng)過原點的主要原因是。1【解析】 解答本題應把握以下兩點：() 正確作出m 圖線，分析與1m 的關系式。 () 正確分析圖象截距的物理意義。 () 根據(jù)表格用描點法作圖，如圖所示，1由圖分析可知：2m ()() 圖線表明對小車施加一個較小的力，小車也沒有加速度，說明沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，即長木板不帶定滑輪的

6、一端沒有墊木塊或墊得不夠高。3 / 8個人整理精品文檔，僅供個人學習使用1【答案】 ()圖見解析2m ()() 沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足【點評】探究性實驗的主要方法有：控制變量法、圖像法、分析法、經(jīng)驗公式法等。本題用的是圖像法。四會分析探究過程中的的誤差來源及對結(jié)果的影響【例】因為手邊沒有天平，小王同學思考如何利用一已知勁度系數(shù)為的彈簧和長度測量1工具來粗測一小球的質(zhì)量他從資料上查得彈簧的彈性勢能2 （其中為彈簧形變量）后，設計了如下實驗：將彈簧一端固定在水平桌面上，另一端緊靠小球，彈簧為原長時小球恰好在桌邊，然后用小球壓縮彈簧并測得壓縮量，釋放小球， 小球飛出后落在水平地面上，測出桌高

7、以及小球落地點到桌面邊緣的水平距離（）小球質(zhì)量的表達式為（）如果桌面摩擦是本次實驗誤差的主要因素，那么小球質(zhì)量的測量值將（填偏大”、“偏小”或“準確”）【答案】丟分題精練.( 廊坊高一檢測) 在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關系”的實驗時(). 應使砂子和小桶的總質(zhì)量遠小于小車和砝碼的總質(zhì)量，以減小實驗誤差am1 g，. 可以用天平測出小桶和砂的總質(zhì)量、小車和砝碼的總質(zhì)量, 根據(jù)公式m 2求出小車的加速度. 處理實驗數(shù)據(jù)時采用描點法畫圖象，是為了減小誤差4 / 8個人整理精品文檔，僅供個人學習使用1. 處理實驗數(shù)據(jù)時采用m 圖象，是為了便于根據(jù)圖線直觀地判斷與的關系. 【解析】選、。實驗中應滿足所

8、述的條件，故正確。實驗中加速度應根據(jù)紙帶計算得出，1故錯誤。畫圖象時偏離較遠的點已舍棄，誤差較小，故正確。采用m 圖象，圖象為直線，更直觀，容易得出、的關系，故對。.( 衡水高一檢測) 如圖所示，在探究加速度與力、質(zhì)量的關系實驗中，若、兩個相同的小車所受拉力分別為、 ，車中所放砝碼的質(zhì)量分別為、 ，打開夾子后經(jīng)過相同的時間兩車的位移分別為、，則在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，有 ( ). 當、 2F 時，. 當、 2F 時，. 當 2m2時，. 當 2m2、時，. 【解析】選。題中和是車中砝碼的質(zhì)量，不能認為是小車的質(zhì)量。本題中只說明了兩小車是相同的，并沒有告訴小車的質(zhì)量是多少。當時，兩車加砝碼后質(zhì)量

9、仍相等，若2F，則12a，由 2 得，對。若2m2時，無法確定兩車加砝碼后的質(zhì)量關系，兩小車的加速度關系也就不明確，自然無法判定兩車的位移關系。. 在“探究加速度與力、質(zhì)量的關系”的實驗中，研究作用力一定，加速度與質(zhì)量的關系時，下列說法中錯誤的是(). 平衡摩擦力時，應將裝砂的小桶用細繩通過定滑輪系在小車上. 每次改變小車質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力. 實驗時，先放開小車，再接通打點計時器的電源. 在小車中增減砝碼，應使小車和砝碼的質(zhì)量遠大于砂和小桶的總質(zhì)量. 【解析】選、。平衡摩擦力時不應掛砂桶，只需將小車放在長木板上連接紙帶，使長木板無定滑輪的一端墊高，當小車剛好能勻速運動時，即平衡了摩擦

10、力，選項錯誤；當改變小車質(zhì)5 / 8個人整理精品文檔，僅供個人學習使用量時，沿斜面向下的分力、摩擦力都跟質(zhì)量成正比改變，一次平衡后，就不用再平衡了，選項正確；實驗時應先接通電源，讓打點計時器正常工作后，再放開小車，才能打出完整的紙帶，選項錯誤； 在小車中增減砝碼時，必須保證小車和砝碼的總質(zhì)量遠大于小桶和砂的總質(zhì)量，才能使小車受到的牽引力近似等于砂和桶的重力，因此選項正確?！究偨Y(jié)提升】探究“加速度與力、質(zhì)量的關系”實驗中的“五點注意”() 平衡摩擦力時不要掛重物，平衡摩擦力后，都不需要再重新平衡摩擦力。() 平衡摩擦力后， 實驗必須滿足在小車和小車上所加砝碼的總質(zhì)量遠大于鉤碼和小盤的總質(zhì)量的條件

11、下進行。() 每次實驗開始時，小車盡量靠近打點計時器，先接通電源，再釋放小車。() 求取各紙帶的加速度，此加速度為平均加速度。() 作圖象時， 要使盡可能多的點在直線上，不在直線上的點均勻地分布在直線兩側(cè)，離直線遠的點舍掉。關于彈力做功與彈性勢能變化的關系，我們在進行猜想時，可以參考對重力做功與重力勢能變化的關系的討論，則下面的猜想有道理的是()彈力做功將引起彈性勢能的變化，當彈力做正功時，彈性勢能將增加彈力做功將引起彈性勢能的變化，當彈力做正功時，彈性勢能將減少彈力做功將引起彈性勢能的變化，當彈力做負功時，彈性勢能將增加彈力做功將引起彈性勢能的變化，當彈力做負功時，彈性勢能將減少解析： 彈力

12、做功將引起彈性勢能變化，彈力做正功時，彈性勢能減少，彈力做負功時，彈性勢能增加，故、正確，、錯誤。答案：一小球在桌面上從靜止開始做加速運動，現(xiàn)用高速攝影機在同一底片上多次曝光， 記錄下小球每次曝光的位置，并將小球的位置編號 如圖所示， 位置恰為小球剛開始運動的瞬間，作為零時刻攝影機連續(xù)兩次曝光的時間間隔均為，小球從位置到位置的運動過程中經(jīng)過各位置的速度分別為， 0.06m， ， 0.18m， .在如圖所示坐標系中作出小球的速度 時間圖象( 保留描點痕跡 )圖見解析圖解析 如題圖所示，0.12m，則 m又 0.24m，則 m.6 / 8個人整理精品文檔，僅供個人學習使用其圖象如下圖所示如圖所示為

13、用打點計時器記錄小車運動情況的裝置，開始時小車在水平玻璃板上勻速運動，后來在薄布面上做勻減速運動，所打出的紙帶如圖所示(附有刻度尺 )，紙帶上相鄰兩點對應的時間間隔為。圖圖從紙帶上記錄的點跡情況可知，、兩點跡之間的距離為，小車在玻璃板上做勻速運動的速度大小為；小車在布面上運動的加速度大小為.解析：、兩點的刻度分別為，( )，勻速運動的速度為( )。點以后做減速運動，相鄰內(nèi)的位移差為。由得： ( ) 。答案： （山東省日照市一模）某同學在研究“對不同物體做相同功情況下，物體質(zhì)量與速度的關系”時，提出了以下四種猜想： m m1 m2. m12為驗證猜想的正確性， 該同學用如圖所示的裝置進行實驗：將長木板平放在水平桌面上，木塊固定在長木板一端， 打點計時器固定在木塊上， 木塊右側(cè)固定一輕彈簧，用連接紙帶的小車壓縮彈簧至長木板的虛線處由靜止釋放，打點計時器在紙帶上打下一系列點， 選取點跡均勻的一部分紙帶， 計算出小車勻速運動的速度1 ，測出小車的質(zhì)量m1 ；然后在小車上加砝碼，再次壓縮彈簧至木板虛線處由靜止釋放小車，計算出小車和砝碼勻速運動的速度2 ，測出小 車和砝碼的總質(zhì)量 m2 ：再在