力學(xué)試驗(yàn)一：平拋運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)、驗(yàn)證動(dòng)能定理、驗(yàn)證機(jī)械能守恒

力學(xué)實(shí)驗(yàn)（一）：*施運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證劭能定理、驗(yàn)證機(jī)械能守恒平拋實(shí)驗(yàn)探究平拋物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律水平方向：勻速直線運(yùn)動(dòng)％=vtv=v0豎直方向：自由落體運(yùn)動(dòng)h=-gt2v=gt2y【例1】三個(gè)同學(xué)根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)條件，進(jìn)行了“探究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)：⑴甲同學(xué)采用如圖①所示的裝置，用小錘打擊彈性金屬片，金屬片把A球沿水平方向彈出，同時(shí)B球被松開(kāi)，自由下落，觀察到兩球同時(shí)落地，改變小錘打擊的力度，使4球被彈出時(shí)的速度不同，兩球仍然同時(shí)落地，這說(shuō)明。⑵乙同學(xué)采用如圖②所示的裝置，兩個(gè)相同的斜槽軌道M、M分別用于發(fā)射小鐵球P、。，其中N的末端作與光滑的水平板相切，兩軌道上端分別裝有電磁鐵。、D。斜槽軌道M到水平板的高度可調(diào)，但兩軌道始終保持平行，因此小鐵球P、Q在軌道出口處的水平速度v0總是相等的?，F(xiàn)將小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵。、D上，然后同時(shí)切斷電源，使兩小球能以相同的初速度v0同時(shí)分別從軌道M、N的下端4、B射出，實(shí)驗(yàn)觀察到的現(xiàn)象應(yīng)是。若僅改變軌道M的高度（兩軌道仍然保持平行），重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，仍能觀察到相同的現(xiàn)象，這是因?yàn)棰邰潜瑢W(xué)采用頻閃攝影法拍攝到如圖③所示的“小球做平拋運(yùn)動(dòng)”的照片，圖中每個(gè)小方格的實(shí)際邊長(zhǎng)為L(zhǎng)=2.5cm。由圖可求得拍攝時(shí)每間隔時(shí)間T=s曝光一次，該小球平拋的初速度大小v=m/s。（取g=10m/s2）③①②【例2】在“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中1>為使小球水平拋出，必須調(diào)整斜槽，使其末端的切線成水平方向，檢查方法是 2>小球拋出點(diǎn)的位置必須及時(shí)記錄在白紙上，然后從這一點(diǎn)畫(huà)水平線和豎直線作為％軸和y軸，豎直線是用來(lái)確定的3>驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)得到的軌跡是否準(zhǔn)確的一般方法是：在水平方向從起點(diǎn)處取兩段連續(xù)相等的位移交于曲線兩點(diǎn)，作水平線交于y軸，兩段y軸位移之比為4>某同學(xué)建立的直角坐標(biāo)系如圖所示。設(shè)他在安裝實(shí)驗(yàn)儀器和其余操作時(shí)準(zhǔn)確無(wú)誤，只有一處失誤，即是 xueersi學(xué)而思網(wǎng)校xueersi學(xué)而思網(wǎng)校<5>該同學(xué)在軌跡上任取一點(diǎn)M,測(cè)得坐標(biāo)為(%,y)。初速度的測(cè)量值為，真實(shí)值為(設(shè)小球半徑為r)木板木板驗(yàn)證動(dòng)能定理實(shí)驗(yàn)探究動(dòng)能定理表達(dá)式W=1mv2——mv2合2 2 2 1動(dòng)能定理內(nèi)容：合外力所做的功等于物體動(dòng)能的變化【例3】①某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行“探究恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，他想用鉤碼的重力表示小車(chē)受到的合外力，為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，除了要求鉤碼的重力遠(yuǎn)小于小車(chē)的重力外，在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該采取的必要措施是 。②打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用50Hz的交流電。下圖是鉤碼質(zhì)量為0.03kg時(shí)實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶，在紙帶上選擇起始點(diǎn)O及A、B、。、D和E五個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，可獲得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O的距離％及對(duì)應(yīng)時(shí)刻小車(chē)的瞬時(shí)速度v，請(qǐng)將。點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果填在表中的相應(yīng)位置。紙帶運(yùn)動(dòng)方向測(cè)量點(diǎn)x/cinMmgi)00.()00,35AL510.40B3.200.45CD7.150.54E9.410.60

▼中 Xueersi學(xué)而思網(wǎng)已③實(shí)驗(yàn)測(cè)得小車(chē)的質(zhì)是為0.22Kg。此同學(xué)研究小車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中A點(diǎn)到E點(diǎn)對(duì)應(yīng)的拉力對(duì)小車(chē)做的功為0.023J,小車(chē)的動(dòng)能變化為 J,這樣在實(shí)驗(yàn)允許的誤差范圍內(nèi)就說(shuō)明“合外力對(duì)物體做的功等于物體動(dòng)能的變化”。驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)探究機(jī)械能守恒定律表達(dá)式mgh+—mv2=—mv2+mgh12 12 2 1機(jī)械能守恒定律內(nèi)容：只有重力或彈簧彈力做功的時(shí)候，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，或只有動(dòng)勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化【例4】某同學(xué)在《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》的實(shí)驗(yàn)中，按照正確的操作方法選得的紙帶如下圖所示。其中9是起始點(diǎn)，A、B、C是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連續(xù)打下的3個(gè)點(diǎn)，已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80m/s2,重錘質(zhì)量m=1.00kg。該同學(xué)用毫米刻度尺測(cè)量O到A、B、C各點(diǎn)的距離，并記錄在圖中（單位：cm）。該同學(xué)利用這些信息來(lái)檢驗(yàn)重錘在OB段的運(yùn)動(dòng)中，機(jī)械能守恒定律的準(zhǔn)確性。如果，他用AC段的平均速度作為跟B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的物體的即時(shí)速度，則重錘在OB段運(yùn)動(dòng)過(guò)程中重力勢(shì)能的減少量為,而動(dòng)能的增加量為，（均保留3位有效數(shù)字）。這樣驗(yàn)證的系統(tǒng)誤差總是使重力勢(shì)能的減少量動(dòng)能的增加量，原因是【例5】如圖所示，是用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置。（g取9.80m/s2）①選出一條紙帶如圖所示，其中O點(diǎn)為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C為三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通以50Hz的交流電。用分度值為1mm的刻度尺測(cè)得OA=12.41cm,OB=18.90cm,OC=27.06cm,在計(jì)數(shù)點(diǎn)A和B、B和C之間還各有一個(gè)點(diǎn)，重錘的質(zhì)量為1.00kg。甲同學(xué)根據(jù)以上數(shù)據(jù)算出：當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打到B點(diǎn)時(shí)重錘的重力勢(shì)能比開(kāi)始下落時(shí)減少了 J；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打到B點(diǎn)時(shí)重錘的速度vR=Bm/s,此時(shí)重錘的動(dòng)能比開(kāi)始下落時(shí)增加了

史屬桿J。（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）力型固

定卡接電源才不m/s,此時(shí)重錘的動(dòng)能比開(kāi)始下落時(shí)增加了

史屬桿J。（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）力型固

定卡接電源才不鐵架臺(tái)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器定卡1—二0212.JP27.1)6單位；Cltl②某同學(xué)利用他自己實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的紙帶，了各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度v，以h②某同學(xué)利用他自己實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的紙帶，了各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度v，以h為橫軸■測(cè)量出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)的距離h，算出以%v2為縱軸畫(huà)出了如圖的圖線。圖線的斜率近似等于 。A.19.6 B.9.80 C.4.90圖線未過(guò)原點(diǎn)O的原因是 。③以各點(diǎn)到起始點(diǎn)的距離h為橫坐標(biāo)，以各點(diǎn)速度的平方v2為縱坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系，用實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)繪出v2-h圖線，求得重錘下落的加速度g?m/s2。（保留3位有效數(shù)字）

xueersi學(xué)而思網(wǎng)攝xueersi學(xué)而思網(wǎng)攝【例6】某同學(xué)在課外書(shū)中獲知：彈簧的彈性勢(shì)能僅與彈簧的勁度系數(shù)和形變量有關(guān)，并且與形變量的平方成正比。他首先做了驗(yàn)證彈性勢(shì)能與形變量的平方成正比的實(shí)驗(yàn)，他設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：。）取一根輕質(zhì)彈簧和一根內(nèi)徑略大的直玻璃管，將玻璃管固定在水平桌面上，將彈簧插入玻璃管并固定一端，如圖所示。b）將小鋼球放入玻璃管，輕推小球，使彈簧壓縮到某一位置后，測(cè)出彈簧的壓縮量x。然后突然撤去外力，小球沿水平方向彈出落在地面上。記錄小球的落地位置，保持彈簧壓縮量不變，重復(fù)10次上述操作，從而確定小球的平均落點(diǎn)，測(cè)得小鋼球的水平射程s。c）多次改變彈簧的壓縮量，重復(fù)以上步驟，測(cè)得小鋼球的一組水平射程s。請(qǐng)你回答下列問(wèn)題：①在實(shí)驗(yàn)中，“保持彈簧壓縮量不變，重復(fù)10次上述操作，從而確定小球的平均落點(diǎn)”的目的是為了減?。ㄌ睢跋到y(tǒng)誤差”或“偶然誤差”）。②若要測(cè)量小鋼球的水平射程s，除圖中畫(huà)出的取材以外，還必須選取的實(shí)驗(yàn)器材是（ ）A.秒表 B.刻度尺C.螺旋測(cè)微器 D.白紙 E.復(fù)寫(xiě)紙③該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的測(cè)量結(jié)果，作出了彈簧形變量x與小鋼球水平射程s的s-x圖像，并根據(jù)能量守恒定律推導(dǎo)出了Ep與水平射程s的關(guān)系式：Ep=機(jī)gs2/4h。據(jù)此判斷出彈簧的彈性勢(shì)能Ep與x2成正比，他判斷的過(guò)程是： ④該同學(xué)驗(yàn)證了彈簧的彈性勢(shì)能Ep與x2成正比后，又做出了“Ep與勁度系數(shù)k成正比”的判斷，他判斷的依據(jù)是：

xueersi學(xué)而思網(wǎng)校xueersi學(xué)而思網(wǎng)校.在“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中，如果小球每次從斜槽上不同位置釋放，則各次相比相同的短）A.小球的初速度 B.小球的運(yùn)動(dòng)軌跡C.小球的下落時(shí)間 D.小球通過(guò)相同水平位移所用的時(shí)間.安裝實(shí)驗(yàn)裝置的過(guò)程中，斜槽末端的切線必須是水平的，這樣做的目的是（）A.保證小球飛出時(shí)，速度既不太大，也不太小.保證小球飛出時(shí)，初速度水平C.保證小球在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間每次都相等D.保證小球運(yùn)動(dòng)的軌道是一條拋物線.下列哪些因素會(huì)使“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)的誤差增大（）①小球與斜槽之間有摩擦 ②安裝斜槽時(shí)其末端不水平③建立坐標(biāo)系時(shí)，以斜槽末端端口位置為坐標(biāo)原點(diǎn)④根據(jù)曲線計(jì)算平拋運(yùn)動(dòng)的初速度時(shí)，在曲線上取作計(jì)算的點(diǎn)離原點(diǎn)0較遠(yuǎn)以上說(shuō)法正確的是（）A.①② B.②③ C.①③ D.②④某學(xué)生在做“研究平拋物體運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，忘記記下小球做平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)位置0,A為物體運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后的位置，根據(jù)圖求出物體做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為（取g=10m/s2）（）A.1.0m/s B.10cm/s C.2.0m/s D.20m/s⑴在《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》的實(shí)驗(yàn)中，已知重錘的質(zhì)量為m，使用的交流電的頻率為人重錘從高處由靜止開(kāi)始下落，重錘上拖著的紙帶通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量并通過(guò)計(jì)算，就可以驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。①如圖所示，選取紙帶上打出的連續(xù)五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E，測(cè)出A點(diǎn)距起始點(diǎn)0的距離為s0,點(diǎn)4、C間的距離為％,點(diǎn)C、E間的距離為s2,用以上給出的已知量寫(xiě)出C點(diǎn)速度的表達(dá)式為％=,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打0點(diǎn)到C點(diǎn)的這段時(shí)間內(nèi)，重錘的重力勢(shì)能的減少量為 ，動(dòng)能的增加量為。②某同學(xué)上交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告顯示，重錘增加的動(dòng)能略大于重錘減小的重力勢(shì)能，則出現(xiàn)這一問(wèn)題的原因可能是 。（填字母）A.重錘的質(zhì)量測(cè)量錯(cuò)誤 B.該同學(xué)自編了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)C.該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作時(shí)先釋放紙帶，后接通電源 D.重錘下落時(shí)受到的阻力過(guò)大

—?—?xueersi學(xué)而思網(wǎng)校一參考答案1.解析：小球下落時(shí)間由下落高度