高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)專(zhuān)題

高中力學(xué)實(shí)驗(yàn)專(zhuān)題力學(xué)實(shí)驗(yàn)部分要求掌握的知識(shí)點(diǎn)有：研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)研究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系考證力的平行四邊形定章考證牛頓運(yùn)動(dòng)定律研究動(dòng)能定理考證機(jī)械能守恒定律（一）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器系列實(shí)驗(yàn)中紙帶的辦理1．紙帶的選用：一般實(shí)驗(yàn)應(yīng)用點(diǎn)跡清楚、無(wú)漏點(diǎn)的紙帶中選用有足夠多點(diǎn)的一段作為實(shí)驗(yàn)紙帶。在“考證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中還要求紙帶包含第一、二點(diǎn)，而且第一、二兩點(diǎn)距離湊近2.0mm。2．依據(jù)紙帶上點(diǎn)的密集程度選用計(jì)數(shù)點(diǎn)。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每打n個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，則計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為n個(gè)打點(diǎn)時(shí)間間隔，即T=（s）。一般取n＝5，此時(shí)T=。3．丈量計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離。為了丈量、計(jì)算的方便和減小有時(shí)偏差的考慮，丈量距離時(shí)不要分段丈量，盡可能一次丈量完成，即丈量計(jì)數(shù)起點(diǎn)到其余各計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離。如下圖，則由圖可得：SIs1，SIIs2s1，SIIIs3s2，SIVs4s3，SVs5s4，SVIs6s54．判斷物體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)：s3s2

s4

s5⑴若SI、SII、SIIIs1、SIV、SV、SVI基真相等，則可判斷物體在實(shí)驗(yàn)偏差范圍內(nèi)作勻速直線012366運(yùn)動(dòng)。sSSSⅢSSⅣ⑵設(shè)△s=SII－SI，△s=SIII－SII，△s=SIV－SIII，△s=SV－SIV，△s=SVI－SV12345若△s1、△s2、△s3、△s4、△s5基真相等，則可判斷物體在實(shí)驗(yàn)偏差范圍內(nèi)作勻變速直線運(yùn)動(dòng)。⑶測(cè)定第n點(diǎn)的剎時(shí)速度。物體作勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，在某段時(shí)間內(nèi)的均勻速度等于中間時(shí)刻的剎時(shí)速度。即測(cè)出第n點(diǎn)的相鄰的前、后兩段相等時(shí)間T內(nèi)的距離，由均勻速度公式就可求得，如上圖中第4點(diǎn)的剎時(shí)速度為：v4SIVSVs5s3。2T2T⑷測(cè)定作勻變速直線運(yùn)動(dòng)物體的加快度，一般用逐差法求加快度。將如上圖所示的連續(xù)相等時(shí)間間隔T內(nèi)的位移SI、、、、、分紅兩組，利用saT2可得：SIVSI、SIISIIISIVSVSVIa13T2a2SVSII、a3SVISIII，再算出的a1、a2、a3均勻值，即：aa1a2a3就是所測(cè)3T23T23定作勻變速直線運(yùn)動(dòng)物體的加快度。若為奇數(shù)組數(shù)據(jù)則將中間一組去掉，

而后再將數(shù)據(jù)分組利用逐差法求解。（二）考證力的平行四邊形定章1、實(shí)驗(yàn)原理一個(gè)力

F的作用成效與兩個(gè)共點(diǎn)力一和疋的共同作用成效都是把橡皮條拉伸到某點(diǎn)，

則F為F1和

F2的協(xié)力．作出

F的圖示，再依據(jù)力的平行四邊形定章作出

Fl

和F2的協(xié)力

F’的圖示，比較F’與F在實(shí)驗(yàn)偏差同意的范圍內(nèi)能否大小相等、方向同樣，即可考證力的平行四邊形定章．2、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)結(jié)點(diǎn)0：①定位0點(diǎn)時(shí)要力爭(zhēng)正確．②同一次實(shí)驗(yàn)中橡皮條拉長(zhǎng)后的0點(diǎn)一定保持不變．拉力：①用彈簧秤測(cè)拉力時(shí)要使拉力沿彈簧秤軸線方向．②應(yīng)盡量使橡皮條、彈簧秤和細(xì)繩套位于與紙面平行的同一平面內(nèi)，細(xì)繩套適合長(zhǎng)些。③兩個(gè)分力F1、F2間的夾角θ不要太大或太?。?00至1200為宜。作圖：①在同一次實(shí)驗(yàn)中，選定的比率要同樣．②嚴(yán)格按力的圖示要乞降幾何作圖法作出平行四邊形，求出協(xié)力．4、偏差解析彈簧秤自己存在偏差．讀數(shù)偏差：為減小偏差，讀數(shù)時(shí)眼睛必定要正視刻線，按有效數(shù)字的要求正確讀數(shù)并記錄數(shù)據(jù)．作圖偏差：作圖時(shí)，兩力的對(duì)邊必定要平行；鉛筆尖要盡量細(xì)；圖的比率要適合．（三）、考證牛頓運(yùn)動(dòng)定律．1、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)的基本思想——控制變量法物理學(xué)中研究三個(gè)量或多個(gè)量之間的關(guān)系時(shí)，要用控制變量法．研究時(shí)先保持某個(gè)(或某些)量不變，研究此外兩個(gè)量之間的關(guān)系；再保持另一個(gè)(或一些)量不變，研究其余兩個(gè)量之間的關(guān)系；而后綜合起來(lái)得出結(jié)論．本實(shí)驗(yàn)研究三個(gè)變量：加快度a、拉力F、質(zhì)量m(小車(chē))的定量關(guān)系，需采納控制變量法．①保持研究對(duì)象即小車(chē)的質(zhì)量不變，改變砂桶內(nèi)砂的質(zhì)量，即改變拉力，測(cè)出對(duì)應(yīng)不一樣拉力時(shí)小車(chē)的加快度，考證加快度能否正比于拉力．②保持小桶內(nèi)砂的質(zhì)量不變，改變研究對(duì)象的質(zhì)量，即往小車(chē)內(nèi)加砝碼，測(cè)出對(duì)應(yīng)不一樣質(zhì)量時(shí)小車(chē)的加快度，考證加快度能否反比于質(zhì)量．實(shí)驗(yàn)中拉力的丈量方法——近似法①小車(chē)質(zhì)量的丈量：小車(chē)的質(zhì)量能夠利用天平測(cè)出，在小車(chē)上加放砝碼可改變小車(chē)的質(zhì)量．②拉力的丈量：本實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)裝砂的小桶給小車(chē)以拉力，此拉力也等于小車(chē)遇到的協(xié)力．在小桶和砂的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量的狀況下，能夠以為小桶和砂的重力近似等于對(duì)小車(chē)的拉力．所以用天平測(cè)出砂桶(包含砂)的質(zhì)量，即可得拉力F改變小桶中砂的多少即可改變拉力的大小．說(shuō)明：實(shí)質(zhì)丈量中可經(jīng)過(guò)均衡摩擦力的方法來(lái)除去摩擦力的影響．③加快度的丈量：在小車(chē)的后邊拖上紙帶，利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶測(cè)加快度．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的辦理方法一圖象法，化曲為直的方法①研究

a和

F的關(guān)系：以加快度

a為縱坐標(biāo)，以

F為橫坐標(biāo)，依據(jù)丈量的數(shù)據(jù)描點(diǎn)，而后作出圖象，看圖象是不是經(jīng)過(guò)原點(diǎn)的直線，就能判斷

a與

F能否成正比．②研究

a與

m的關(guān)系：因?yàn)?/p>

a一

m圖象是雙曲線，經(jīng)過(guò)曲線判斷兩個(gè)量是不是反比關(guān)系，

相當(dāng)困難．若

a和m成反比，則

a一

1／m必成正比．我們采納“化曲為直”的思想，以

a為縱軸，以1／m為橫軸，作出a一l／m圖象，若a一1／m的圖象是一條直線，說(shuō)明a與l／m成正比，即a與m成反比．3、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)均衡摩擦力實(shí)驗(yàn)中要保證小車(chē)遇到的協(xié)力等于拉力，一定除去摩擦力的影響，這就需要均衡摩擦力．方法：在木板無(wú)滑輪的一端下邊墊一墊木，頻頻挪動(dòng)其地點(diǎn)，直到拖在小車(chē)后邊的紙帶上打出的點(diǎn)距均勻?yàn)橹梗藭r(shí)重力沿斜面向下的分力等于物體遇到的摩擦力．實(shí)驗(yàn)時(shí)小車(chē)遇到的協(xié)力等于細(xì)線對(duì)小車(chē)的拉力．注意：①整個(gè)實(shí)驗(yàn)均衡摩擦力后，后續(xù)實(shí)驗(yàn)中都不必從頭均衡摩擦力；②均衡摩擦力時(shí)不要掛小桶，后邊要連上紙帶．要保證砂桶(包含砂)的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量,只有在小車(chē)(包含上邊的砝碼)的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂桶(包含砂)的總質(zhì)量的條件下，砂和砂桶的總重力才可視為等于小車(chē)遇到的拉力．作圖時(shí)不要畫(huà)成折線依據(jù)丈量數(shù)據(jù)所描出的點(diǎn)，絕大部分都湊近某條直線，但其實(shí)不嚴(yán)格都在這條直線上，連線時(shí)讓大部分點(diǎn)在直線上即可，不在直線上的點(diǎn)均勻散布在直線雙側(cè)，個(gè)別偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)舍去．4、偏差解析①把砂和小桶的總重力作為小車(chē)的拉力，產(chǎn)生的偏差是系統(tǒng)偏差；②測(cè)紙帶上打點(diǎn)間距計(jì)算加快度可能惹起偏差；③摩擦力均衡過(guò)大或不夠可能惹起偏差．（四）、考證機(jī)械能守恒定律1、實(shí)驗(yàn)原理在只有重力做功的自由落體運(yùn)動(dòng)中，物體的重力勢(shì)能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)變，但總的機(jī)械能守恒．若物體從靜止著落高度為h時(shí)的速度為a，恒有mgh=mv2/2．故只要借助打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，經(jīng)過(guò)紙帶測(cè)出重物某時(shí)刻的著落高度h和該時(shí)刻的剎時(shí)速度v，即可考證機(jī)械能守恒定律．2、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝時(shí)應(yīng)注意，兩紙帶限位孔一定在同一豎直線上，以減少摩擦阻力．②重錘應(yīng)選擇質(zhì)量較大的，進(jìn)而使重力遠(yuǎn)大于著落過(guò)程中遇到的阻力．實(shí)驗(yàn)過(guò)程因?yàn)閷?shí)驗(yàn)要求第一個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)重錘開(kāi)始著落的時(shí)刻，這就要盡量使每點(diǎn)都要清楚，為此應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后再松開(kāi)紙帶．丈量和數(shù)據(jù)辦理①丈量長(zhǎng)度時(shí)，都一定從開(kāi)端點(diǎn)開(kāi)始，只進(jìn)行一次刻度對(duì)齊，讀出各段數(shù)值，以減少因丈量次數(shù)過(guò)多而帶來(lái)的偏差．②實(shí)驗(yàn)不用測(cè)重錘的質(zhì)量，只要考證gh能否等于vn2／2即可．③紙帶的選用：若選第一個(gè)點(diǎn)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)(該點(diǎn)速度為零)，則應(yīng)選擇第一、二兩點(diǎn)間的距離湊近2mm且點(diǎn)跡清楚的紙帶進(jìn)行丈量；假如紙帶開(kāi)始的點(diǎn)跡不清楚，也能夠選擇中間的一段來(lái)進(jìn)行考證，所依照的公式是，需要考證的式子是3、偏差解析①本實(shí)驗(yàn)中因重錘和紙帶在著落的過(guò)程中要戰(zhàn)勝阻力做功，故動(dòng)能的增添量必定略小于重力勢(shì)能的減少許，這是不行防止的，屬于系統(tǒng)偏差，改良的方法是調(diào)整器械的安裝，盡可能地減少阻力．②本實(shí)驗(yàn)的另一偏差根源于長(zhǎng)度的丈量，屬于有時(shí)偏差．．（五）、研究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系1、實(shí)驗(yàn)原理彈簧遇到拉力會(huì)伸長(zhǎng)，均衡時(shí)彈簧產(chǎn)生的彈力和所受外力大小相等．這樣彈力的大小可以經(jīng)過(guò)測(cè)定外力而得出(能夠用懸掛砝碼的方法給彈簧施加拉力)；彈簧的長(zhǎng)度可用刻度尺測(cè)出．多測(cè)幾組彈力F與對(duì)應(yīng)的彈簧伸長(zhǎng)量的數(shù)據(jù)，用列表或作圖的方法得出彈力與彈簧伸長(zhǎng)的定量關(guān)系．2、實(shí)驗(yàn)警告丈量相關(guān)長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)差別彈簧原長(zhǎng)L0、實(shí)質(zhì)長(zhǎng)度L及伸長(zhǎng)量X三者之間的不一樣，明確三者之間的關(guān)系．描線的原則是盡量使各點(diǎn)落在畫(huà)出的線上，可同意少量點(diǎn)散布于線雙側(cè)，描出的線不該是折線，而應(yīng)是光滑的曲線．3、偏差解析因?yàn)閺椈勺约褐亓Φ挠绊?，不掛砝碼時(shí)彈簧的長(zhǎng)度略大于彈簧的自然長(zhǎng)度；讀取刻度時(shí)存在有時(shí)偏差；描點(diǎn)作圖線時(shí)存在偏差．（六）、研究動(dòng)能定理1、實(shí)驗(yàn)原理采納如下圖裝置，讓小車(chē)在橡皮筋作用下彈出，使小車(chē)獲取速度后沿木板勻速滑行。當(dāng)用一條橡皮筋彈出時(shí)對(duì)小車(chē)做的功記為形，則用兩條、三條完整同樣的橡皮筋并在一同進(jìn)行第2次、第3次實(shí)驗(yàn)，每次橡皮筋都拉伸到同一地點(diǎn)開(kāi)釋時(shí)，實(shí)驗(yàn)中橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功就是第l次的2倍(2W)、3倍(3W)．橡皮筋每次實(shí)驗(yàn)做的功使小車(chē)獲取的速度依據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶獲取．當(dāng)?shù)贸鋈舾山M功和速度的數(shù)據(jù)后，以橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功為縱坐標(biāo)，分別以小車(chē)獲取的速度v、v2、為橫坐標(biāo)，以第l次實(shí)驗(yàn)時(shí)的功W為單位，用描點(diǎn)法分別作出W一V、W一V2、W一曲線，解析曲線，得出橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功與小車(chē)獲取速度的定量關(guān)系．2、實(shí)驗(yàn)警告每次實(shí)驗(yàn)中小車(chē)要拖動(dòng)到同一地點(diǎn)．長(zhǎng)木板要傾斜，使小車(chē)能在長(zhǎng)