高三物理实验专题导学练习.docVIP

一、有效数字、长度的测量专题 (一)误差和有效数字1误差 测量值与真实值的差异叫误差误差存在于一切测量之中，而且贯穿测量过程的始终，实验中，误差是不可避免的，但可以减小2误差分析 按误差的性质和来源划分，可分为系统误差和偶然误差两种 (1)系统误差：来源于仪器误差、理论误差、环境误差减小系统误差方法是校准测量仪器，改进实验方法 (2)偶然误差：来源于各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生减小偶然误差的方法是：多次测量取平均值3有效数字 带有一位不可靠数字的近似数字叫有效数字，有效数字的最后一位是测量者估读出来的，因此这一位数字是不可靠的，也是误差所在位4有效数字位数的确定方法 (1)一切不为零的数字都是有效数字如1165cm、2136m、3865kg都是有效数字，均为四位有效数字 (2)在非零数字之间或在非零数字之后的零都是有效数字如：2006m、31.60cm、8000kg，均为四位有效数字 (3)在非零数字之前的零不是有效数字如0.033m、0.75cm、00083kg均是二位有效数字，而“3”、“7”、“8”前面的零均不是有效数字 以上三种情况可概括为：从左往右数，从第一个不为零的数字起，数到右边最末一位估读数字为止，包括末位的零都是有效数字 (4)有效数字的位数与小数点的位置无关如2165cm、2165mm、02165m均为四位有效数字(5)乘方不算有效数字如36103kg，不是5位有效数字而是2位有效数字5400m与54103m所表示的有效数字位数是不同的，前者为4位有效数字，而后者为2位有效数字，所表示的意义也不相同，前者末位的“0”是估读的，后者“4”是估读的前者所用的测量工具的最小单位为l0m，后者所用测量工具的最小单位为1000m(6)注意：作为有效数字“0”，无论是在数字之间，还是在数字的末尾，均不能随意省略例如：10cm和100cm的意义是不同的，10cm为两位有牧数字，l00cm为三位有效数字两者的误差不同，前者厘米为准确位，毫米为估读位；后者毫米为准确位，01mm为估读位，因此其准确度不同 在学生实验中测量时要按照有效数字的规则来读数在处理实验数据进行加减乘除运算时，本来也应该按有效数字的规则来运算，但由于这些规则比较复杂，中学阶段不作要求，运算结果一般取两位或三位有效数字就可以了(二)长度的测量实验目的1了解游标卡尺的原理；2掌握各种游标卡尺的准确度；3学会用刻度尺和游标卡尺测量及读数的方法实验原理1刻度尺的使用 测量时直尺应与被测部分平行，读数时应估读一位例如，最小分度为cm的直尺，能直接读出整cm数，多出的部分要估读如测某一物体长度，测量时是2lcm多一点，好象是多03cm，应读作213cm，最后一位是不可靠数字，但是，是有效数字，如果正好是21cm，应读210cm最小分度是毫米的，读数时毫米以下要估读一位总之，不论精度是多少的刻度尺，我们最后总要估读一位，即最小刻度的下一位。2游标卡尺：如图11所示：游标卡尺构造 主要是由主尺和游标尺构成，主尺的最小分度是1mm，游标尺上有10各小等分刻线，总长是9mm，故游标尺的每一等分刻度比主尺的最小分度少0.1mm，两测脚合并时，两尺的零刻线重合，游标的第十条刻线与主尺的9mm刻线重合，其余刻线均不重合，游标第1条刻线在主尺1mm刻度线左边0.1mm处，游标第二条刻线在主尺2mm刻度线左边0.2mm处，依此类推，见图12示。在两测脚间放一张厚0.1mm的纸片，游标尺就向右移动0.1mm，这时它的第一条刻度线与主尺的1mm刻度线重合，其余刻度线都与主尺上的刻度线不重合。同样，在两测脚间放一06mm的薄片，游标的第六条刻度线将与主尺的6mm刻度线重合，其余刻度线都与主尺上的刻度线不重合所以，被测薄片的厚度不超过lmm时，游标的第几条刻度线与主尺的某一刻度线重合，就表示薄片的厚度是零点几毫米在测量大于1毫米的长度时，整的毫米数由主尺上读出，十分之几毫米从游标上读出这种游标尺上有10个小等分度的游标卡尺其准确度s=1l0mm01mm另外还有游标尺上有20个或50个小等分度的游标卡尺，其准确度分别是s120mm005mm和s=150mm=002mm 用卡尺的下测脚可测长度，外径；上测脚可测内径；固定在游标尺上的窄片可测孔的深度 游标卡尺的读数公式：测量值主尺读数+游标尺的读数，即： ll0x+y+ns(mm)，其中l为被测物体线度，x为对应的主尺上标的数字(即厘米数)，y为主尺上的整毫米数，n为与主尺上某刻度线对齐的游标尺刻度线的格数，s为此种卡尺的准确度以上公式中的(10x+y)即为主尺读数，ns即为游标尺的读数(实验器材) 刻度尺、游标卡尺、金属管、小量筒(实验步骤)(1)用刻度尺测量金属管的长度每次测量后让金属管绕轴转过约45，再测量下一次，共测量四次，把测量的数据填入课本表格中，求出平均值 (2)用游标卡尺测量金属管的内径和外径测量时先在管的一端测量两个方向相互垂直的内径(或外径)，再在管的另一端测量两个方向互相垂直的内径(或外径)，把测量的数据填入课本表格中，分别求出内径和外径的平均值 (3)用游标卡尺测量小量筒的深度，共测量四次，把测量的数据填入表格中，求出平均值 (注意事项) 游标卡尺的使用和读数应注意：分清游标卡尺的准确度是多少?在“主尺读数”时一定要读游标零刻线左边最近的主尺刻度线的值可先估读，然后把测量值与估读值比较看读数是否正确(很多同学忽视这一点，致使在读数中常常出现大的差错，要当心)游标卡尺的读数在中学不作有效数字要求。例1：有一游标卡尺，主尺的最小分度是1mm，游标上有20个小的等分刻度，用它测量一工件的长度，如图13所示，图中读数是多少毫米? L=10x+y+ns=104.05mm 因此，对游标卡尺的读数首先要算出准确度s，其次要看清主尺的读数(x和y)，再次要看清游标尺上的那一条刻度线(设为第n条)与主尺上的刻度线对齐例2：如图14所示，是用游标尺上有10个等分刻度的游标卡尺测量某一工件内、外径读数示意图其读数是：甲图_mm，乙图_mm 游标尺上有10个小等分度，故其准确度是01mm甲图中主尺读数是21mm，游标与主尺刻线对齐的格数是第2格，故测量值21mm+201mm=212mm 乙图中，主尺读数是多少呢?图中游标尺的零刻度线与主尺的18mm刻度线是否刚好对齐呢?由于游标尺的10等分线与主尺刻度线对齐，故可知其零刻度线一定是与主尺的18mm刻度线对齐，此时 测量值18mm+001mm=180mm 或测量值17mm+1001mm180mm (注：此题读数极易出错，最好先估读出读数约等于18mm，然后将它与测量值比较，以免出现了测量值：18mm+1001mm190mm的错误)练习题：(1)用毫米刻度尺测量物体的长度，下列哪些读数不符合有效数字要求： A1502m； B16214m； C1240cm； D430mm(2)电压表的最小分度为01V、电流表的最小分度为002A，某学生用此两电表测量，下面几组读数中符合有效数字要求的是： A081V，016A； B121V，0242A； C17V，0338A； D179V，0422A； E251V，0504A (3)游标卡尺由_尺及_尺组成游标尺可以在主尺上滑动，并可用_把它固定于主尺的某个位置上有两对测量爪，分别为_测量爪和_测量爪，左测量爪固定在_尺上，右测量爪固定在_尺上游标尺背面的窄片，叫做_尺主尺的最小分度是_mm如果游标卡尺的精度是o1mm，那么游标早上有_个等分刻度，总长等于_mm，每一分度的长度是_mm比主尺的最小分度小_mm(4)读出图1-5游标卡尺的读数图A的读数是_cm，图B的读数是_mm图C读数是_mm，；图D的读数是_mm(5)在图1-6的各图中，游标上有20个小等分刻度，试分别读出各种情况下的游标卡尺的读数A：_mm； B：_mm； C：_mm； D：_cm；(6)用游标为50分度的卡尺(测量值可准。确到002mm)测定某圆筒的内径时，卡尺上的示数如图 17可读出圆筒的内径为_ mm二、练习使用螺旋测微器(实验目的)了解螺旋测微器的构造原理，练习使用螺旋测微器测量物体的长度螈旋测微计的构造 如图18所示：A小砧；P测微螺杆；F；框架；G，固定刻度；H可动刻度；K主旋钮；K，微调旋钮蝈旋测微器的原理及读法 螺旋测微器的螺距很短，例如等于05mm周长很长，例如等于50mm把周长分为50等份，每1等份为lmm(1格)在周长上每移动1格(即lmm)，螺旋沿轴线移动0Olmm；沿周长上转动一周(50格)，螺旋沿轴线移动05mm因此，大于05mm的读数可由固定刻度直接读出，小于0$mm部分由可转动的螺旋刻度读出 如图19，固定刻度的读数是6.5mrn，可动刻度的读数是0220mm(未位0是估读出来的，不能舍去)，所以此时读数是：65+02206720mm(注意事项)在使用时，P快要接近被测物体时，要停止使用土旋钮K，改用微调旋钮K要强调螺旋测微器的读数要有估算值，如用毫米来作单位，其所读的数在小数点后要保留三位，这一点常出现错误，切记为防止在读数时出现大的差错，因此，在读数前要先估计大概读数值，若发现最后读数与开始估读数相差较大，就迅速检查如在图19中，先估计读数值为比65mm大一些，以防止出现读数为6220mm的错误螺旋测微器的零误差：螺旋测微器在不测量物长而使小钻A和测微杆P并拢时，零刻度线可能不与主尺零刻度线重合，此时螺旋测微器的读数称零误差。例如当两个小钻并拢时，千分尺的读数比零多01mm时，零误差为+01mm每次测量物长时，所量的读数都要减01mm，才是实际的物长当两测脚并拢，读数比零少02mm时，零误差为一02mm每次测量物长时都要加02mm训 练 题一(1) 螺旋测微器的读数如图110所示，写出各种情况的读数(没有单位的要写出单位)(2) 螺旋测微器的读数如图111所示，各图的读数分别是：(要写出单位)(3) 螺旋测微器是一种精密测量仪器，它有一根精密螺杆，该螺杆上螺纹的螺距是_mm螺旋测微器上的转动刻度线分成_等分(4)用螺旋测微器测长度，当小砧快要接近被测物体时，要停止旋转_，改用_(5)常用的螺旋测微器测长度时可以准确到_mm如果测微螺杆与小砧接触时可动刻度的零点恰好跟固定刻度的零点重合，用它来测一根金属丝的直径，测量结果是d3486mm图l一12中合乎实际的是_(6)当千分尺的两个小砧合拢时，可动刻度的零线与固定刻度的零线不对齐时，具体情况如图113甲、乙所示，用甲千分尺测量某物体的宽度时，所测量读数都要_(填“加”或“减”) _mm才得出实际的宽度；若使用乙千分尺，所测量的读数都要_、_mm才得出实际的宽度五、使用打点计时器研究匀变速直线运动实验专题实验目的练习使用电火花计时器或电磁打点计时器，利用打上点的纸带研究物体的运动情况掌握判断物体是否做匀变速运动方法；测定匀变速直线运动的加速度 实验原理和方法1打点计时器的使用1、接线柱；2、线圈；3、振片；4、永久磁铁,5、振针 6、限位孔；7、复写纸片；8、定位轴；9、纸带 (1)电磁打点计时器：电磁打点计时器是一种使用低压交流电源的仪器，它的工作电压为46V当通过的电流频率为f=50H2时，它每隔002s打一次点当运动物体拖着纸带运动时，打点计时器便在纸带上打出一系列点，这些点既记录了运动物体的位移，也记录了发生这些位移所用的时间，这就给我们定量地研究运动物体的运动情况提供了方便和可能计时器的构造如图118 (2)电火花计时器：电火花计时器是利用火花放电使墨粉在纸带上打出墨点而显出点迹的计时仪器当电火花计时器接通220V交流电源，按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针、接负极的纸盘轴(墨粉纸盘)，产生火花放电，于是在运动的纸带1上打出一列点迹，当电源频率为50Hz时，它的脉冲放电周期也是002s，即每隔002s打一个点2由纸带判断物体是否做匀变速直线运动的方法如119所示：(1)Sn是相邻计数点间的距离（2）s是两个连续相等的时间里的位移之差。（3）T是相邻计数点间的时间间隔：T0.02ns（n为两计数点间点子的间隔数）由运动学相关公式得：因为时间T是个恒量，匀变速运动小车的加速度。也是个恒量因此s必然是个恒量这表明，只要小车做匀加速运动，它在任意两个连续相等的时间里的位移之差就一定相等。 3。由纸带求物体运动加速度的方法：（一）逐差法：这样使所给的数据得到有效利用，达到减小误差的目的。 (方法二)图象法：由 求出各个计数点的瞬时速度，作v一t图象，图线的斜率即为物体的加速度。4求物体在打下某记数点时瞬时速度的方法：由以上式得：(时间2T内的平均速度等于该段时间中点T时刻的瞬时速)实验器材 电火花计时器或电磁打点计时器、纸带、电源、小车、细绳、一端附有滑轮的长木板、刻度A、钩码、导线 (实验步聚)(1)把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，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120(3)把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，让小车运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点换上新纸带，重复实验三次(4)从三条纸带中选择一条比较理想的使用，舍掉开头的比较密集的点子，在后边便于测量的地方找一个开始点，我们把每打五次点的时间作为时间的单位，也就是T=0025=01s，在选好的开始点下面标明0，在第六点下面标明1，在第十一点下面标明2，在第十六点下面标明3标明的点0，1，2，3叫做记数点，两个相邻记数点间的距离分别是sl，s2，s3(5)测出六段位移s1，s2，s3，s6的长度，把测量结果填入表中 (6)根据测量结果，利用前面的公式，计算出a1，a2，a3的值，注意T0025=0.1s(7)求出a1，a2，a3的平均值，它就是小车做匀变速直线运动的加速度(注意事项) 本实验关键就是处理纸带，处理纸带时应注意：区别计时器打出的点与人为选取的计数点；区别计时器打点周期(即两个实际点的时间间隔)与两个记数点间的时间间隔；公式中位移s1、s2、s3是相邻两个记数点间的位移，不要误为运动的总位移训练题（1）利用打点计时器记录，得到一做匀变速直线运动物体的运动记录纸带，如图121所示，已知纸带上每相邻两记录点的时间间隔为T，用米尺测得ABsl，BCs2，CD=s3，DEs4，EF=s5，FGs6。 计算物体在月点时刻即时速度的关系式为vB=_ 证明物体是在做匀加速直线运动的关系式为_ 充分利用上述数据计算物体运动加速度的关系式为a=_(2)图122是某同学测量匀变速直线运动的加速度时，从若干纸带中选中的一条纸带的一部分，他每隔4个点取一个计数点，图上注明了他对各计数点间距离的测量结果(单位：cm)为了验证小车的运动是匀变速运动，请进行下列计算，填入表内(单位：cm)由此可以得出结论：小车在_的位移之差，在_范围内相等，所以小车的运动是_ 根据匀变速直线运动的规律，可以求得物体运动的加速度a=_(3)如1-23是打点计时器打出的纸带，图中A、B、C、D、E、F等是按时间顺序先后打出的计数点(每两个计数点间有4个实际点未画出)，电源频率是50Hz用刻度尺量出AB、EF之间的距离分别为240cm和084cm，那么小车的加速度大小是_ms2，方向_(4)如图1-24是研究匀变速直线运动的实验中得到的一条纸带，舍去前面比较密集的点，从O点开始每5个点取个计数点：0、l、2、3、4、5、6，量得s1130cm，s2180cm，s3=228cm，s4278cm，s5329cm，s6381cm 用s1和s2及T表示v0，则vo=_ v1_cms，v2=_cms，v3_cms 求出小车的加速度a_(5) 两木块自左向右运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下木块每次曝光时的，位置，如图l一3所示，连续两次曝光的时间间隔是相等的，由图可知 A在时刻t2以及时刻t5两木块的速度相同； B在时刻t3两木块的速度相同； C在时刻t3以及时刻t4之间某瞬时两木块的速度相同； D在时刻t4以及时刻t5之间某瞬时两木块的速度相同(6)一个质点正在作匀加速直线运动，用固定的照相机对该质点进行肉光照相，闪光时间间隔为1s，分析照片得到的数据，发现质点在第1次、第2次闪光的时间间隔内移动了2m；在第3次、第4次闪光的时间间隔内移动了8m，由此可以求得：A第1次闪光时质点的速度； B质点运动的加速度；C从第2次闪光到第3次闪光这段时间内质点的位移； D质点运动的初速度(7)物体沿一直线运动，在t时间内通过的路程为s，它在中间位置s/2处的速度为v1，在中间时刻t/2的速度为v2，则v1和v2的关系为：A 当物体做匀加速直线运动时，vlv2；B当物体做匀减速直线运动时，vlv2； C当物体做匀速直线运动时，vl=v2；D当物体做匀减速直线运动时，vlv2六、验证力的平行四边形定则实验专题(实验目的) 验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则实验原理 使一个力F的作用效果跟两个力F1和F2的共同作用效果都是使橡皮条伸长到某点O，则F为F1和F2的合力，作出F的图际，再根据平行四边形定则作出F1和F2的合力F的图示，比较F、F是否大小相等方向相同（实验器材）方木板；白纸；弹簧秤(两只)；橡皮条；细绳套(两个)；三角板；刻度尺；图钉(几个)；铅笔实验步骤(1)用图钉把白纸钉在方木板上(2)把方木板平放在桌面上，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)用两只弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O(图246)用铅笔描下O点的位置和两条细绳套的方向，并记录弹簧秤的读数(4)用铅笔和刻度尺从力的作用点(位置O)沿着两绳套的方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧秤的拉力F1和F2的图示，以F1和F2为邻边利用刻度尺和三角板作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，即为合力F的图示(5)只用一只弹簧秤通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧秤的读数和细绳的方向，用刻度尺从O点按选定的标度沿记录的方向作出这只弹簧秤的拉力F的图示(6)比较一下，力F与用平行四边形定则求出的合力F大小和方向是否在误差允许范围内相同(7)改变两个力F1、F2的大小和夹角，再重复实验两次(注意事项)弹簧秤使用前应将弹簧秤水平放置，然后检查、矫正零点，需了解弹簧秤的量程、单位和最小分度，读数时视线要正对刻度线，选择弹簧秤时，可将两弹簧秤自由端钩住一起沿水平方向位伸，看两个读数是否一样，若一样即适用用弹簧秤测拉力时，应使拉力沿弹簧的轴线方向，橡皮条、弹簧秤和细绳套应位于与纸面平行的同一平面内，且读数尽量大些，但不超出量程不要用老化的橡皮条，检查方法是用一个弹簧秤拉橡皮条，要反复做几次使橡皮条拉伸到相同的长度看弹簧秤读数有无变化在同一次实验中，橡皮条拉长时结点的位置一定要相同 在画力的合成图时，要恰当选定标度(单位长度所表示力的大小)，尽可能使图画得大一些实验总是有误差的，由作图法求得的F与F一般不完全重合，但在误差范围内可认为F与F重合即可例：在做“验证力的平行四边形定则”实验时： (1)除已有的器材(方木板、白纸、弹簧秤、细绳套、刻度尺、图钉和铅笔)外，还必须有_和_(2)要使每次合力与分力产生相同的效果，必须：A、每次将橡皮条拉到相同的位置B、每次把橡皮条拉直C、每次准确读出弹簧秤的示数D、每次记住细绳的方向（3）为了提高实验的准确性，减小误差，实验中应注意什么？（4）在“验证力的平行四边形定则”实验中，某同学实验结果如图247所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳结点的位置，图中_是根据平行四边形定则作出的F1与F2的合力；_-是力Fl与F2的实际合力，通过_和_进行比较，验证平行四边形定则。分析： (1)根据实验器材要求可知，还必须有橡皮条和三角板(用来做平行四边形) (2)根据实验原理知正确答案为A (3)实验中应注意：选用弹性小的细绳；橡皮条、细绳和弹簧秤的轴应在同一平面上，且与板面平行贴近等 (4)在本实验中，按照平行四边形定则做出的合力F为F1与F2的合力的理论值，而用一个弹簧秤拉时测出的F力为F1与F2的合力的实验值比较F与F(大小方向)，即可验证平行四边形训练题：(1)力的合成和分解实际上是等效代换，合力与它的分力的作用效果应当是相同的，在本实验中，合力与分力所产生的效果是： A把弹簧秤拉到一定刻度； B把橡皮条拉长不同长度； C把橡皮条拉向同一方向、拉到同一定长度； D把橡皮条系细绳的一端拉到O点(2)在做“互成角度的两个力的合成”实验时，橡皮条的一端固定在木板上，用两个弹簧秤把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点以下操作中错误的是：A同一次实验过程中，O点位置允许变动；B实验中，弹簧秤必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤刻度； C实验中，先将其中一个弹簧秤沿某一矿向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧秤拉力的大小和方向，把橡皮条另一端拉到O点；D实验中，把橡皮条的另一端拉到O点时，两，个弹簧秤之间夹角应取90，以便于算出合力大小(3)将橡皮筋的一端固定在A点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5N、最小刻度为01N的弹簧测力计，沿着两个不同的方向拉弹簧测力计当橡皮筋的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直，如图248所示，这时弹簧测力计的读数可从图中读出由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为_N和_N(只须读到01N)在本题的虚线方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力(4)在验证共点力合成定则实验时，其中的三个实验步骤是， 在水平木板上垫一张白纸，把橡胶条的一端固定在板上，另千端拴两个细线套，通过细线套同时用两个测力计互成角度地拉橡胶条，使结点到达某一位置O点，在白纸上记下O点和两测力计的读数F1和F2在纸上根据F1和F2的大小，应用平行四边形定则作图求出合力F只用一只测力计通过细线套拉橡胶条，使它的伸长量与两测力计拉时相同,记下此时测力计的读数F和细绳的方向 以上三个步骤中均有错误或疏漏，请指出错在哪里，并加以改正在中是_ 中是_ 中是_ (5)如图249所示，是四位同学在研究“验证力的平行四边形定则”时所得到的实验结果F的作用效果与F1、F2共同作用的效果相同，则尊重实验事实的结果为：(6)如图250所示，使弹簧秤从图示位置开始沿顺时针方向缓慢转动，在此过程中，保持结点位于O点不变，保持弹簧秤I的拉伸方向不变，那么，在全过程中关于弹簧秤I、的读数F1和F2的变化是： AF1增大，F2减小； BF1减小，F2增大； CFl减小，F2先增大后减小； DF1减小，F2先减小后增大二、探索弹力和弹簧伸长的关系实验专题实验目的探索弹力与弹簧伸长的定量关系，并学习用列表法、图象法、函数法处理实验数据实验原理弹簧受到拉力会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等弹簧的伸长越大，弹力也就越大(实验器材)弹簧、砝码(最好钩码)、直尺、铁架台(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26所示，在弹簧下端挂质量为m1的钩码，量出对应的弹簧长度L1，记录m1和L。填入自己设计的表格中 3改变所挂钩码的质量，量出对应的弹簧长度，记录m2、m3、m4、m5和对应的弹簧长度L2、L3、L4、L5，并得出每次弹簧的伸长量xl、x2、x3、x4、x5。4以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标，用描点法作图，连接各点，得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线5以弹簧的伸长为自变量，写出曲线所代表的函数，首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数6得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义(注意事项) 1所挂钩码不要过重，以免弹簧过分拉伸，超出它的弹性限度 2每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标上描的点尽可能稀，这样做出的图线精确 3测量弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量，以免增大误差 4描点画线时，所描的点不一定都落在一条曲线上，但应注意一定要使各点均匀分布在曲线两侧 例：下表是某同学“探究弹力和弹簧伸长关系”所测的几组数据 (1)请你在图27甲的坐标纸上做出F一x图线 (2)写出曲线所代表的函数式 (3)解释函数表达式中比例系数的物理意义 (4)若弹簧的原长为40cm，并且以弹簧的总长为自变量，请你写出弹力的函数式 分析： (1)根据表中数据描点，按照图中各点的分布与走向，应作出一条直线，使直线两侧的点数大致相同，这样可以减小偶然误差，如图27乙所示 (2)设直线的斜率为是，由数学知识知：Fkx(直线过原点)，在直线上取一点(可减小误，差)，如点(10，2)，并代入上式得k02Ncm20Nm，所以函数的表达式为 F20xN(3)式中比例系数即图线斜率 表示使弹簧形变单位长度时弹簧的弹力，即劲度系数(4)设弹簧的总长为Lx，则Fkxk(Lx04)(20Lx一8)N总结提高： 本题考查用作图法处理实验数据，并得出相关结论的能力要根据所给的坐标纸合理选取x、F两轴标度，使得所得图线尽量分布在坐标纸上较大的空间位置，以便减小误差，这是作图的最基本要求根据所给的实验数据描点，然后作出平滑的曲线(或直线)，注意所画的线不一定过所有点，原则是应尽量使各点较均匀地分布在图线的两侧； 本题最易错的是在连线时连成折线，特别强调的是，弹簧的劲度系数k是弹簧的固有特性，由弹簧本身决定； 注意区分“探索性实验”与“验证性实验”如果是“验证性实验”，在坐标纸上描点以后所作直线的根据，就是所验证的规律但本实验是“探索性实验”，实验前并不知道这个规律，所以描点以后作的曲线是试探性的，只有在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来连接这些点 一训 练 题一(1)如图28所示，一根弹簧其自由端B在未悬挂重物时指针正好对准刻度5，在弹性限度内，当挂80N重物时，指针正好对准45当挂上30N重物时，指针指向哪个刻度?(2)用一只弹簧秤、一把刻度尺测量一根弹簧的劲度系数，依据你的实验原理，需要测量的物理量有_ (3)通过本实验我们得出了结论：在弹性限度内，弹簧的弹力大小和弹簧的形变量成正比，即Fkx，那么Fkx成立吗?(式中x为弹力变化后，弹簧又发生的形变变化，F为弹力的变化)(4)一根劲度系数为100Nm的弹簧原长是10cm，当它的长度为12cm时，弹簧的弹力大小为_N；若使弹簧长度再增加2cm，对弹簧的拉力需增大_N(5)某同学在做“探索弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，弹簧的弹力用F表示，弹簧未挂钩码时的长度用L0表示，弹簧挂上钩码后的长度用L表示，弹簧的伸长量用x表示，xLL0，该同学记录的数据如下：根据这些数据在图29中作出Fx图像尝试写出F与x的函数表达式，并解释表达式中常数的物理意义(6)某同学做“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验，他先将弹簧平放在水平桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上砝码后测出弹簧伸长后的长度L，把LL0作为弹簧的伸长x，这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是图210所示图线中的：(7)在“探究弹力和弹簧伸长关系”的实验中，如果以弹簧的总长为自变量，所写的函数式应为_ 十、研究平抛物体的运动实验专题(实验目的) 1描出平抛物体妁运动轨迹 2求出平抛物体的初速度 实验装置 如图151所示(实验原理) 平抛运动可以看做两个分运动的合成，一个是水平方向匀速直线运动，其速度等于平抛物体运动的初速度；另一个是竖直方向的自由落体运动在粗略确定的位置附近，用铅笔较准确地描出平抛运动的小球运动过程中的若干不同位置，然后描出运动轨迹，测出曲线上任一点的坐标x和y，利用公式x=vt和y就可以求出小球的水平分速度，即平抛物体的初速度(实验器材) 斜槽、坐标纸(或白纸)、图钉、木板及竖直固定支架、铅笔、小球和刻度尺、重锤线实验步骤一、描绘平抛物体运动的轨迹：(1)将固定有斜槽的木板放在实验桌上，让斟槽末端伸出桌面外，调节末端使其切线水平，然后固定(2)在带有支架的木板上+用图钉钉好坐标纸，固定时要用重垂线检查坐标纸上的竖线是否竖直让竖直放置的木板左上方靠近槽口，使小球滚下飞出后轨道平面跟板面平行，把小球飞离斜槽末端时的球心位置投影到坐标纸上，描出点O，过O点画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴(3)小球由斜槽的某一固定位置自由滑下，并由O点开始做平抛运动先用眼睛粗略地确定做平抛运动的小球在某一x值处(如xlcm)的)y值然后使小球从开始时的位置滚下，在粗略确定的位置附近，用铅笔准确地确定小球通过的位置，并在坐标纸上记下这一点以后依次改变x值，用同样的方法确定其他各点的位置(4)取下白纸用平滑的曲线把所记下的小球通过的位置连接起奉就得出小球做平抛运动的轨迹二、求小球平抛运动的初速度：(1)从曲线上选取A、B、V、D、E、F六个不同的，氮，测出它们的坐标，记录在表内(2)根据坐标，代入公式 求出小球平抛运动的初速度，并计算其平均值注意事项保证斜槽末端点的切线水平(把小球放在槽口检验)，方木板竖直小球每次从斜槽上同一位置滚下 训练题：(1)“研究平抛物体的运动”的买验中，所需器材有：除日纸、图钉、十牧、铅笔、弧形斜槽、小球、刻度尺、铁架台外，还需要的器材有； A秒表； U天平； C重锤线； D测力计(2)下列因素中，会使“研究平抛物体运动”实验误差增大的是：A小球与斜槽之间有摩擦；B安装斜槽时，其末端不水平；C实验过程中，钉有坐标纸的木板的位置发生了移动；D根据曲线计算平抛运动的初速度时，在曲线上所取的用于计算的点离原点O较远(3)为了准确地测出平抛轨道上某点的坐标，需要注意的是： A选距原点近一些的点； B应正确标出平抛小球的球心在木板上的水平投影点； C用重垂线准确地确定纵轴； D选距原点远一些的点(4)如果小球每次从斜槽滚下的初始位置不同，下列说法中错误的是： A小球平抛的初速度不同， B小球每次均沿不同的抛物线运动； C小球在空中运动的，时间每次均不相同； D小球通过相同的水平位移，所用时间均不相同(5)某同学在做“研究平抛物体的运动”的实验中，记下斜槽末端的位置O，F为物体运动一段时间后的位置，根据图152图象求出物体平抛初速度为vo_(取gl0ms2)(6)在研究平抛物体运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长L=125cm若小球在平抛运动途中的几个位置如图153中的a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度的计算式为vo_(用L、g表示)，其值是_(取g98ms2)(7)三个同学根据不同的实验条件，进行了“探究平抛运动规律”的实验： 甲同学采用如图154甲所示的装置用小锤打击弹性金属片，金属片把A球沿水平方向弹出，同时月球被松开，自由下落，观察到两球同时落地，改变小锤打击的力度，即改变A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明_乙同学采用如图154乙所示的装置两个相同的弧形轨道M、N，分别用于发射小铁球P、Q，其中N的末端可看做与光滑的水平长木板相切，两轨道上端分别装有电磁铁C、D；调节电磁铁C、D的高度，使AC=BD，从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度v0相等，现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小球能以相同的初速度vo同时分别从轨道M、N的下端射出实验可观察到的现象应是_仅仅改变弧形轨道M的高度，重复上述实验仍能观察到相同的现象，这说明_九、验证机械能守恒定律专题：(实验目的)验证机械能守恒定律实验器材1、铁架台(带铁夹)；2、打点计时器；3、重锤(带纸带夹子)；4、纸带几条；5、复写纸片；6、导线；7、直尺；8、学生电源 (实验原理) 在只有重力做功的自由落体运动中，物体的重力势能和动能互相转化，但总的机械能守恒，若物体某时刻瞬时速度为v，下落高度为h，恒有： 故只需借助打点计时器，通过纸带测出重物某时刻的下落高度L和该时刻的瞬时速度，即可验证机械能是否守恒 测定第n点的瞬时速度的方法是：测出第n点的相邻的前、后两段相等时间T内下落的距离=sn和sn+l，由公式(实验步骤)(1)按图658把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时器与学生电源连接好 (2)把纸带的一端在重锤上用夹子固定好，另一端穿过计时器限位孔，用手竖直提起纸带使重锤停靠在打点计时器附近。(3)先接通电源，后松手让重锤带着纸带自由下落(4)重复几次，得到35条打好点的纸带(5)在打好点的纸带中挑选点迹清晰的一条纸带，在起始点标上O，以后各依次标上1，2，3用刻度尺测出对应下落高度hl，、h2、h3，(6)应用公式 计算各点对应的瞬时速度v1、v2、v3(7)计算各点对应的势能减少量mgh。和动能增量 ，进行比较注意事项)实验中打点计时器的安装，两纸带限位孔必须在同一竖直线上，以减少摩擦阻力实验时，必须先接通电源，让打点计时器工作正常后才松开纸带让重锤下落打点计时器必须接50Hz交流低压电源实验中，只要验证gh是否等于即可，不用测重锤的质量例：在做“验证机械能守恒定律”的实验中，若打出来的纸带前段不清晰，但从AE却是清楚的，数据如图659所示，图中标示为各点距A的距离，单位为厘米，你能据此验证重物下落的过程中机械能是否守恒?要求：(1)简述判断方法；(2)写出运算过程；(3)得出结论分析：(1)选定物体下落的某段距离s，算出其重力势能减少量Epmgs，再算出下落过程中动能的增加量EK，若在实验误差允许的范围内EpEK，则重物下落过程中机械能是守恒的(2)根据若选BD段，有：(3)故在误差范围内， 故机械能守恒训练题：(1)在“验证机械能守恒定律”实验中：下列物理量需要用工具测量的有：_通过计算得到的有：_ A重锤的质量； B重力加速度； C重锤下落的高度； D与重锤下落高度对应的重锤的瞬时速度(2)在“验证机械能守恒定律”实验中： 实验研究对象是：_ 供选择的重物有以下四个，应选择 A质量为100g的钩码； B质量为10g的砝码； C质量为200g的木球； D质量为10g的塑料球给电磁打点计时器提供的电源如下，应选择A4节干电池； B3节蓄电池；C学生电源46V，交流输出； D学生电源46V，直流输出(3)利用自由落体运动验证机械能守恒定律，就是看是否等于mgh。下列说法中正确的是：A打点计时器打初始O时，物体的速度等于零； Bhn是点n到O的距离；Cm为重物的质量，需天平称量； D计算vn要用vngt，其中tn(n-1)T(4)在利用重锤自由落下，验证机械能守恒定律的实验中，产生误差的主要原因是： A重锤下落的实际高度大于测量值； B重锤下落的实际高度小于测量值； C重锤的实际末速度v大于gt (g为重力加速度，t为下落时间)； D重锤的实际末速度v小于gt(5)如图660所示，是用自由落体法验证机械能守恒定律时得到的一条纸带，我们选中N点来验证机械能守恒定律，下面举出一些计算N点速度的方法，其中正确的是：AN点是第n个点，则vngnlBN点是第n个点，则vng(n1)TCD (6)在利用打点计时器验证自由下落物体机械能守恒的实验中，设在打O点时释放物体，打点计时器打A点时物体的速度为v，一同学在实验报告中称：“测得v236ms，h2773cm，据此可得： ，gh2718m2s2，在误差范围内两者相等。”老师批阅：“数据非实验所得!”其理由是：_(7)验证“机械能守恒定律”的实验采用重物自由下落的方法： 用公式=mgh时对纸带上起点的要求是_； 在实验中，已知实验所用电源的频率为50Hz，所用重物的质量为2kg某同学打出一条纸带如图6-61所示，图中O点是打出的第一个点，A、B、C分别是每打两个点取出的记数点，经测量知A B、C各点到O点的距离分别为126cm、205cm、286cm，由以上数据可得记录B点时重锤速度vB=_，并求得重物由O点运动到B点的过程中，重物的重力势能减少量Ep_J，重物的动能增加了Ek_J(g10ms2，结果保留两位有效数字)如果以为纵轴、以h为横轴，根据实廷数据绘出的h图线是_，该线的斜率等于_(8)用如图662所示的实验装置验证机械能守恒定律实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流电两种