高一物理必修一期末实验复习.doc

实验：探究小车速度随时间的规律一、实验目的1练习正确使用打点计时器，学会利用打上点的纸带研究物体的运动2掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法(xaT2)3测定匀变速直线运动的加速度二、实验原理1打点计时器(1)作用：计时仪器，每隔0.02 s打一次点(2)工作条件(3)纸带上点的意义：表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置通过研究纸带上各点之间的距离，可以判断物体的运动情况可以利用纸带上打出的点来确定计数点间的时间间隔2利用纸带判断物体运动状态的方法(1)沿直线运动的物体在连续相等时间内不同时刻的速度分别为v1、v2、v3、v4、，若v2v1v3v2v4v3，则说明物体在相等时间内速度的增量相等，由此说明物体在做匀变速直线运动，即a.(2)沿直线运动的物体在连续相等时间内的位移分别为x1，x2，x3，x4，若xx2x1x3x2x4x3，则说明物体在做匀变速直线运动，且xaT2.3速度、加速度的求解方法(1)“逐差法”求加速度：如图所示的纸带，相邻两点的时间间隔为T，且满足x6x5x5x4x4x3x3x2x2x1，即a1，a2，a3，然后取平均值，即，这样可使所给数据全部得到利用，以提高准确性(2)“平均速度法”求速度：得到如图所示的纸带，相邻两点的时间间隔为T，n点的瞬时速度为vn.即vn.(3)“图象法”求加速度，即由“平均速度法”求出多个点的速度，画出vt图象，直线的斜率即加速度三、实验器材打点计时器)，长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片四、实验步骤1仪器安装(1)把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路(2)把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面实验装置见图所示，放手后，看小车能否在木板上平稳地加速滑行2测量与记录(1)把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，后放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，换上新纸带，重复三次(2)从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头一些比较密集的点，从后边便于测量的点开始确定计数点，为了计算方便和减小误差，通常用连续打点五次的时间作为时间单位，即T0.1 s正确使用毫米刻度尺测量每相邻两计数点间的距离，并填入表格中(3)用某一段时间的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求各计数点的瞬时速度(4)增减所挂钩码数，再重复实验两次3数据处理及实验结论(1)由实验数据得出vt图象根据表格中的v、t数据，在平面直角坐标系中仔细描点，如图所示可以看到，对于每次实验，描出的几个点都大致落在一条直线上作一条直线，使同一次实验得到的各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的点，应均匀分布在直线的两侧，这条直线就是本次实验的vt图象，它是一条倾斜的直线(2)由实验得出的vt图象进一步得出小车运动的速度随时间变化的规律，有两条途径进行分析分析图象的特点得出：小车运动的vt图象是一条倾斜的直线如图所示，当时间增加相同的值t时，速度也会增加相同的值v，得出结论：小车的速度随时间均匀变化通过函数关系进一步得出：既然小车的vt图象是一条倾斜的直线，那么v随t变化的函数关系式为vktb，显然v与t成“线性关系”，小车的速度随时间均匀变化五、注意事项1开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器2先接通电源，打点计时器工作后，再放开小车，当小车停止运动时及时断开电源3要区别打点计时器打出的计时点与人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个计时点取一个计数点，即时间间隔为T0.025 s0.1 s.4选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰适当舍弃开头密集部分，适当选取计数点，弄清楚相邻计数点间所选的时间间隔T.5测x时不要分段测量，读数时要注意有效数字的要求，计算a时要注意用逐差法，以减小误差考点一完善实验步骤例1“测匀变速直线运动的加速度”的实验中，同学的操作步骤错误的步骤有_A拉住纸带，将小车移到靠近打点计时器处先放开纸带，再接通电源B将打点计时器固定在平板上，并接好电源C把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面挂上合适的钩码D取下纸带E将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做加速运动F将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔_将以上步骤完善并填写在横线上(遗漏的步骤可编上序号G、H)；实验步骤的合理顺序为：_.考点二纸带数据的处理例2在“测定匀变速直线运动加速度”的实验中：(1)除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外，在下面的仪器和器材中，必须使用的有_(填选项代号)A电压合适的50 Hz交流电源 B电压可调的直流电源C刻度尺 D秒表 E天平(2)实验过程中，下列做法正确的是_A先接通电源，再使纸带运动 B先使纸带运动，再接通电源C将接好纸带的小车停在靠近滑轮处 D将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处(3)如图所示为一次实验得到的一条纸带，纸带上每相邻的两计数点间都有4个点未画出，按时间顺序取0、1、2、3、4、5、6共7个计数点，测出1、2、3、4、5、6点到0点的距离，如图所示(单位：cm)由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的瞬时速度大小v4_m/s，小车的加速度大小为_m/s2.(保留二位有效数字)实验二探究弹力和弹簧伸长量的关系一、实验目的1探究弹力和弹簧伸长量的关系2学会利用图象法处理实验数据，探究物理规律二、实验原理1如图所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等2用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量x，建立直角坐标 系，以纵坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的伸长量x，在坐标系中描出实验所测得的各组(x、F)对应的点，用平滑的曲线连接起j来，根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与伸长量间的关系三、实验器材铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、三角板、坐标纸、重垂线四、实验步骤1将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度l0，即原长2如图所示，在弹簧下端挂质量为m1的钩码，测出此时弹簧的长度l1，记录m1和l1，填入自己设计的表格中3改变所挂钩码的质量，测出对应的弹簧长度，记录m2、m3、m4、m5和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5，并得出每次弹簧的伸长量x1、x2、x3、x4、x5.钩码个数长度伸长量x钩码质量m弹力F0l01l1x1l1l0m1F12l2x2l2l0m2F23l3x3l3l0m3F3五、误差分析1每次增减钩码测量有关长度时，均需保证弹簧及钩码不上下振动而处于静止状态，否则，弹簧弹力将可能与钩码重力不相等2弹簧下端增加钩码时，注意不要超过弹簧的限度3测量有关长度时，应区别弹簧原长l0、实际总长l及伸长量x三者之间的不同，明确三者之间的关系4建立平面直角坐标系时，两轴上单位长度所代表的量值要适当，不可过大，也不可过小5描线的原则是，尽量使各点落在描出的线上，少数点分布于线两侧，描出的线不应是折线，而应是平滑的曲线6记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位例1 某同学在做探究弹力和弹簧伸长量的关系的实验中，设计了如图所示的实验装置他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度，将数据填在下面的表中(弹簧始终在弹性限度内)测量次序123456弹簧弹力大小F/N00.490.981.471.962.45弹簧总长x/cm67.168.349.4810.8511.75(1)根据实验数据在图12的坐标纸上已描出了前四次测量的弹簧所受弹力大小F跟弹簧总长x之间的函数关系点，请把第5、6次测量的数据对应的点描出来，并作出 Fx图线(2)图线跟x坐标轴交点的物理意义是_(3)该弹簧的劲度系数k_.(保留两位有效数字)例2 某研究小组用如图所示装置做探究弹力和弹簧伸长量关系的实验他们先测出不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹 簧下端挂上钩码，并逐个增加钩码，测出指针所指的标尺刻度，所得数据列表如下：(重力加速度g9.8 m/s2)钩码质量m/102 g01.002.003.004.005.006.007.00标尺刻度x/102 m15.0018.9422.8226.7830.6634.6042.0054.50(1)据所测数据，在坐标纸图上作出弹簧指针所指的标尺刻度x与钩码质量m的关系曲线(2)根据所测得的数据和关系曲线可以判断，在_范围内弹力大小与弹簧伸长量关系满足胡克定律这种规格弹簧的劲度系数为_ N/m.实验：互成角度的两个力的合成一、实验目的验证力的平行四边形定则二、实验原理一个力F的作用效果和两个力F1、F2的作用效果都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点，所以力F就是这两个力F1和F2的合力作出力F的图示，再根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F的图示，比较F和F的大小和方向是否都相同，若相同，则说明互成角度的两个力合成时遵循平行四边形定则三、实验器材方木板，白纸，弹簧测力计(两只)，橡皮条，细绳套(两个)，三角板，刻度尺，图钉(几个)，细芯铅笔四、实验步骤1用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上2用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套3. 用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条与绳的结点伸长到某一位置O，如图所示，记录两弹簧测力计的读数，用铅笔描下O点的位置及此时两细绳套的方向4只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向5改变两弹簧测力计拉力的大小和方向，再重做两次实验五、数据处理1用铅笔和刻度尺从结点O沿两细绳套方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力F的图示2用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作只用一只弹簧测力计时的拉力F的图示3比较F与F是否完全重合或几乎完全重合，从而验证平行四边形定则六、误差分析1读数误差：减小读数误差的方法：选择相同的弹簧测力计并调整好零刻度；弹簧测力计数据在允许的情况下，尽量大一些，读数时眼睛一定要正视，要按有效数字正确读数和记录2作图误差：减小作图误差的方法：作图时要画准结点O的位置和两个测力计的方向两个分力F1、F2间的夹角越大，用平行四边形定则作出的合力F的误差F就越大，所以实验时不要把F1、F2间的夹角取得太大；作图比例要恰当七、注意事项1在同一次实验中，使橡皮条拉长时，结点O位置一定要相同2用两只弹簧测力计钩住绳套互成角度地拉橡皮条时，夹角不宜太大也不宜太小，在6090之间为宜3读数时应注意使弹簧测力计与木板平行，并使细绳套与弹簧测力计的轴线在同一条直线上。读数时眼睛要正视弹簧测力计的刻度，在合力不超过量程及橡皮条弹性限度的前提下，拉力的数值尽量大些4细绳套应适当长一些，便于确定力的方向不要直接沿细绳套的方向画直线，应在细绳套末端用铅笔画一个点，去掉细绳套后，再将所标点与O点连接，即可确定力的方向5在同一次实验中，画力的图示所选定的标度要相同，并且要恰当选取标度，使所作力的图示稍大一些例1 在“验证力的平行四边形定则”的实验中，某同学的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳(1)图乙是在白纸上根据实验结果画出的力的图示，下列说法中正确的是 ()A图乙中的F是力F1和F2合力的理论值，F是力F1和F2合力的实际测量值B图乙中的F是力F1和F2合力的理论值，F是力F1和F2合力的实际测量值C在实验中，如果将细绳也换成橡皮条，那么对实验结果没有影响D在实验中，如果将细绳也换成橡皮条，那么对实验结果有影响(2)本实验采用的科学方法是_(填字母代号)A理想实验法B等效替代法 C控制变量法 D建立物理模型法例2 如图所示，某同学在家中尝试验证平行四边形定则，他找到三条相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子，设计了如下实验：将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子A、B上，另一端与第三条橡皮筋连接，结点为O，将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物(1)为完成该实验，下述操作中必需的是_a测量细绳的长度 b测量橡皮筋的原长c测量悬挂重物后橡皮筋的长度 d记录悬挂重物后结点O的位置(2)钉子位置固定，利用现有器材，改变条件再次验证，可用的方法是_实验四探究加速度与力、质量的关系一、实验目的1会用控制变量法研究规律2验证牛顿第二定律3掌握利用图象处理数据的方法二、实验原理探究加速度a与力F及质量m的关系时，应用的基本方法是控制变量法，即小车的质量m不变，讨论加速度a与力F的关系;再控制小盘和砝码的质量不变，即力F不变，改变小车质量m，讨论加速度a与m的关系三、实验器材打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平、刻度尺、砝码四、实验步骤1用天平测出小车和盛有砝码的小盘的质量m和m.2安装实验器材(如图所示)3平衡摩擦力4小盘绕过滑轮系于小车上，先通电源后放开小车，取下纸带编号码5保持小车的质量m不变，改变砝码和小盘的质量m，重复步骤4.6在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度a.7作aF的图象，描点作图，若这些点在一条直线上，证明了加速度与力成正比8保持砝码和小盘的质量m不变，改变小车质量m，重复步骤4和6，作a图象，若图象为一过原点的直线，则证明加速度与质量成反比五、实验数据的处理方法图象法、化曲为直的方法1探究加速度与力的关系以加速度a为纵坐标，以F为横坐标，根据测量的数据描点，然后作出图象，看图象是否是通过原点的直线，就能判断a与F是否成正比2探究加速度与质量的关系以a为纵坐标、m为横坐标，根据各组数据在坐标系中描点，将会得到如图甲所示的一条曲线由图线只能看出m增大时a减小，但a与m具体是什么关系，不能得出若以a为纵坐标，为横坐标，将会得到如图乙所示的一条过原点的倾斜直线，据此可判断a与m成反比六、注意事项1平衡摩擦力：一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是调出一个合适的斜面，使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车受的摩擦阻力在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细线系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，并要让小车拖着打点的纸带匀速运动2不重复平衡摩擦力：实验步骤2、3不需要重复，即整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车的质量，都不需要重新平衡摩擦力3实验条件：每条纸带必须在满足小车的质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出只有如此，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力例1 某实验小组利用图所示的装置探究加速度与力、质量的关系(1)下列做法正确的是_(填字母代号)A调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行B在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上C实验时，先