力学实验专题讲义

1 力学实验专题力学实验专题 专题一专题一 研究匀变速直线运动研究匀变速直线运动 实验器材实验器材 打点计时器 纸带 复写纸片 低压交流电源 小车 细绳 一端附有滑轮的长木板 刻度尺 钩码 导线 实验步骤实验步骤 1 把一端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 用一条细绳栓在小车上 细绳跨过滑轮 并在细绳的另 一端挂上合适的钩码 放手后 小车能在长板上 平稳地加速滑行一段距离 把纸带穿过打点计时器 并把它的一端固定在小车的后面 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 取下纸带 换上新纸带 重复实验三次 4 取一条比较理想的纸带 舍掉开始的比较密集的点 确定好计数始点 标明计数点 正确使用刻度尺 测量两点间的距离 并把测量结果填入表中 用逐差法求出加速度值 最后 求其平均值 还可求出各 计数点对应速度 v 作 v t 图象 求得直线的斜率即为物体运动的加速度 专题二专题二 验证牛顿运动定律验证牛顿运动定律 实验目的实验目的 验证物体运动的加速度与物体所受的合外力成正比 与物体的质 量成反比 实验原理实验原理 1 保持小车质量不变 改变小桶内砂的质量 从而改变细线对小 车的牵引力 测出小车的对应加速度 作出加速度和力的关系图线 验证加 速度是否与外力成正比 2 保持小桶和砂的质量不变 在小车上加减砝码 改变小车的质量 测出小车的对应加速度 作出 加速度和质量倒数的关系图线 验证加速度是否与质量成反比 实验器材实验器材 小车 砝码 小桶 砂 细线 附有定滑轮的长木板 垫木 打点计时器 低压交流电源 导 线两根 纸带 托盘天平及砝码 米尺 实验步骤实验步骤 1 用天平测出小车和小桶的质量 M 和 M 把数据记录下来 2 按如图装置把实验器材安装好 只是不把挂小桶用的细线系在小车上 即不给小车加牵引力 3 平衡摩擦力 在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上垫木 反复移动垫木的位置 直至小车在斜面上 运动时可以保持匀速直线运动状态 可以从纸带上打的点是否均匀来判断 4 在小车上加放砝码 小桶里放入适量的砂 把砝码和砂的质量 m 和 m 记录下来 把细线系在小车上 并绕过滑轮悬挂小桶 接通电源 放开小车 打点计时器在纸带上打下一系列点 取下纸带 在纸带上 写上编号 5 保持小车的质量不变 改变砂的质量 要用天平称量 按步骤 4 再做 5 次实验 6 算出每条纸带对应的加速度的值 7 用纵坐标表示加速度 a 横坐标表示作用力 即砂和桶的总重力 M m g 根据实验结果在坐标 平面上描出相应的点 作图线 若图线为一条过原点的直线 就证明了研究对象质量不变时其加速度与 它所受作用力成正比 8 保持砂和小桶的质量不变 在小车上加放砝码 重复上面的实验 并做好记录 求出相应的加速度 用 纵坐标表示加速度a 横坐标表示小车和车内砝码总质量的倒数 mM 1 在坐标平面上根据实验结果描出相应的点并作图线 若图线为一条过原点的直线 就证明了研究对象所 受作用力不变时其加速度与它的质量成反比 2 实验关键点实验关键点 1 砂和小桶的总质量不要超过小车和砝码的总质量的 保证小车所受合外力的大小近似 10 1 等于桶与砂所受的重力 2 在平衡摩擦力时 不要悬挂小桶 但小车应连着纸带且接通电源 3 作图时应该使所作的直线通过尽可能多的点 不在直线上的点也要尽可能对称地分布在直线的两侧 但如遇个别特别偏离的点可舍去 练习 练习 1 2013 北京朝阳期中 物理课上 老师利用图甲所示的装置探究了加速度与力的关系 得到加速度与 物体所受合力成正比的结论 某同学在实验室也找来了器材再次探究加速度与力的关系 他将质量为 M 的小车 总质量为 m 的小桶及钩码按如图甲所示组装好 他根据实验数据 作出 a F 图线如图乙所示 经检 查他的数据记录及作图均无误 请你分析 1 图线没有经过坐标原点的原因是 2 图线上部弯曲的原因是 答案 1 没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够 2 没有满足 M m 的实验条件 2012 北京海淀二模 用如图甲所示装置做 探究物体的加速度跟力的关系 的实验 实验时保持小车的质 量不变 用钩码所受的重力作为小车受到的合力 用打点计时器和小车后端拖动的纸带测出小车运动的加速 度 实验时先不挂钩码 反复调整垫木的左右位置 直到小 车做匀速直线运动 这样做的目的是 图乙为实验中打出的一条纸带的一部分 从比较清晰 的点迹起 在纸带上标出了连续的 5 个计数点 A B C D E 相邻两个计数点之间都有 4 个点迹没 有标出 测出各计数点到 A 点之间的距离 如图乙所示 已知打点计时器接在频率为 50 Hz 的交流电源两端 则 此次实验中小车运动的加速度的测量值 a m s2 结果保留两位有效数字 实验时改变所挂钩码的质量 分别测量小车在不同外力作用下的加速度 根据测得的多组数据画出 a F 关系图线 如图丙所示 此图线的 AB 段明显偏离直线 造成此现象的主要原因可能是 选填下列 选项的序号 A 小车与平面轨道之间存在摩擦 B 平面轨道倾斜角度过大 C 所挂钩码的总质量过大 D 所用小车的质量过大 答案 平衡小车运动中所受的摩擦阻力 1 0 C 解析 平衡摩擦力能够确保小车在运动过程中所受合力大小等于绳子的拉力 从而达到只用改变拉力 大小就能改变合力的目的 3 由 x aT2 先取 xCD xAB 2a1T2 再取 xDE xBC 2a2T2 则 a 可得结论 由于实验中用钩码的重力代替绳子的拉力 但两者仅在物体匀速运动时才能相等 因此 两者之间真实关 系是 mg T ma 因此 m 越大时 误差也就越大 由此可知产生图象中 AB 段明显偏离直线的原因主要是钩码 总质量过大 专题三专题三 探究弹力与弹簧伸长的关系探究弹力与弹簧伸长的关系 实验器材 实验器材 弹簧 钩码 直尺 铁架台 实验步骤实验步骤 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 2 如图所示 在弹簧下端挂质量为 m1的钩码 量出对应的弹簧长度 l 3 改变所挂钩码的质量 量出对应的弹簧长度 并得出每次弹簧的伸长量 x 4 以弹力 F 为纵坐标 以弹簧的伸长量为横坐标 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 以弹簧的伸长量为自变量 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 练习 练习 2013 北京朝阳期中 甲 乙两个物理实验小组分别探究 弹力和弹簧伸长的关系 1 甲组同学利用图 a 所示的装置 将弹簧的上端与刻度尺的零 刻度对齐 读出不挂钩码时弹簧下端指针所指刻度尺的刻度值 然 后在弹簧下端钩上钩码 并逐个增加钩码 依次读出指针所指刻度 尺的刻度值 所读数据列表如下 弹簧始终未超过弹性限度 重力 加速度 g 取 9 8 m s2 12 3456 钩码质量 m g0306090120150 刻度尺读数 x cm6 008 349 4810 6411 79 实验中挂 30 g 钩码时刻度尺的读数如图 a 请你将这个测量 值填入记录表中 该小组根据所测数据 在图 b 中的坐标纸建立 x m 坐标系 并描出 5 组测量数据 请你将第 2 组数据描在 坐标纸上 并画出 x m 的关系图线 作出的图线与坐标系纵轴有一截距 其物理意义是 该弹簧的劲度系数 k N m 结果保 留 3 位有效数字 2 乙组同学利用图 c 所示的装置 用与甲组同样规格的弹簧做实验 他们将弹簧左端与刻度尺的零刻度对齐 读 出不挂钩码时弹簧右端指针所指刻度尺的刻度值 然后通过定滑轮在弹簧另一端的细绳上钩上钩码 并逐个 增加钩码 依次读出指针所指刻度尺的刻度值 之后他们经历了与甲组同样的实验步骤 最后甲 乙两组 将测出的劲度系数进行比对 发现乙组的测量结果总比甲组的测量结果稍大 一些 其原因是 这种误差叫 填 系统误差 或 偶然误差 答案 1 7 13 7 17 如下图所示 弹簧的原长 25 0 25 6 2 滑轮与轴及滑轮与细绳之间有摩擦 系统误差 解析 1 刻度尺读数 精确到毫米 向后估读一位 4 见答案 由 mg k x x0 即可知截距的物理意义是弹簧的原长 另可计算弹簧的劲度系数 不过在计算的时候要注意 单位换算 2 见答案 专题四专题四 验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则 实验器材 实验器材 木板一块 白纸 图钉若干 橡皮条一段 细绳 弹簧秤两个 三角板 刻度尺 实验步骤实验步骤 1 用图钉把一张白纸钉在水平的方木板上 2 用图钉把橡皮条的一端固定在板上的 A 点 用两条细绳套结在橡皮条的另一端 3 用两个弹簧秤分别钩住两个细绳套 互成角度地拉橡皮条 使橡皮条伸长 结 点到达某一位置 O 如图所示 4 用铅笔描下结点 O 的位置和两条细绳套的方向 并记录弹簧秤的读数 在白纸上按比例作出两个弹簧 秤的拉力 F1和 F2的图示 利用刻度尺和三角板根椐平行四边形定则画出 F 的方向并测出其大小 5 用一个弹簧秤 通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置 O 记下弹簧秤的读数和细绳的方 向 按同样的比例用刻度尺从 O 点起做出这个弹簧秤的拉力 F 的图示 6 比较 F 与用平行四边形定则求得的合力 F 在实验误差允许的范围内是否相等 7 改变两个分力 F1和 F2的大小和夹角 再重复实验两次 比较每次的 F 与 F 是否在实验误差允许的 范围内相等 练习 某同学用两个弹簧测力计 一根橡皮筋 细绳套 三角板及贴有白纸的方木板等器材 进行 验证力的平行四边形定则 的实验 图 3 所示是该同学依据实验记录作图的示意 图 其中 A 点是橡皮筋在白纸上的固定点 O 点是此次实验中用弹簧测力计将橡皮 筋的活动端拉伸到的位置 关于此实验 下列说法中正确的是 A 只需记录拉力的大小 B 拉力方向应与木板平面平行 C 图 3 中 F 表示理论的合力 F 表示实验测出的合力 D 改变拉力 进行多次实验 并作出多个平行四边形 但每个四边形中的 O 点位置不一定相同 BD 专题五专题五 研究平抛物体的运动 研究平抛物体的运动 实验器材 平板 重垂线 铅笔 刻度尺 小球 弧形斜槽 白纸 有孔的硬纸片 实验步骤 1 安装调整斜槽 用图钉把白纸钉在竖直板上 在木板的左上角 固定斜槽 可用平衡法调整斜槽 即将小球轻放在斜槽平直部分的 末端处 能使小球在平直轨道上的任意位置静止 就表明水平已调 好 2 调整木板 用悬挂在槽口的重锤线把木板调整到竖直方向 并 使木板平面与小球下落的竖直面平行 然后把重锤线方向记录到钉 在木板的白纸上 固定木板 使在重复实验的过程中 木板与斜槽 的相对位置保持不变 5 3 确定坐标原点 O 把小球放在槽口处 用铅笔记下球在槽口时球心在图板上的水平投影点 O O 点即 为坐标原点 4 描绘运动轨迹 在木板的平面上用手按住卡片 使卡片上有孔的一面保持水平 调整卡片的位置 使 从槽上滚下的小球正好穿过卡片的孔 而不擦碰孔的边缘 然后用铅笔在卡片缺口上点个黑点 这就在 白纸上记下了小球穿过孔时球心所对应的位置 保证小球每次从槽上开始滚下的位置都相同 用同样的 方法 可找出小球平抛轨迹上的一系列位置 取下白纸用平滑的曲线把这些位置连接起来即得小球做平 抛运动的轨迹 2 计算初速度 以 O 点为原点画出竖直向下的 y 轴和水平向右的 x 轴 并 在曲线上选取 ABCDEF 六个不同的点 用刻度尺和三角板测出它们的 坐标 x 和 y 用公式 x v0t 和计算出小球的初速度 v0 最后算ygt 1 2 2 出 v0的平均值 并将有关数据记入表格内 练习 2013 北京东城期末 用如图甲所示的实验装置做 研究平抛物体的运动 实验 1 对于实验的操作要求 下列说法正确的是 A 应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下 B 斜槽轨道必须光滑 C 斜槽轨道末端可以不水平 D 要使描出的轨迹更好地反映真实运动 记录的点应 适当多一些 2 根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后 的运动轨迹 部分运动轨迹如图乙所示 图中水平 方向与竖直方向每小格的长度均为 l P1 P2和 P3是轨迹图线上的 3 个点 P1和 P2 P2和 P3之间的水平距离 相等 若已测知抛出后小球在水平方向上做匀速运动 重力加速度为 g 可求出小球从 P1运动到 P2所用的 时间为 小球抛出后的水平速度为 答案 1 AD 2 2 3 解析 1 使小球每次从同一位置自由滚下 mgh Wf mv2 0 可以使小球到斜槽末端速度 v 大小确定 保证 每次在坐标纸上点的点是同一轨迹上的 槽不必光滑 末端必须水平才能使小球做平抛运动 点多利于描轨迹 AD 正确 2 P1 P2间 P2 P3间水平位移均为 6l 这两段时间相等 竖直方向 y y2 y1 10l 6l 4l gT2 T 2 v0 3 2013 北京 19 在实验操作前应该对实验进行适当的分析 研究平抛运动的实验装置示意图如图 小球每 次都从斜槽的同一位置无初速释放 并从斜槽末端水平抛出 改变水平板的高度 就改变了小球在 板上落点的位置 从而可描绘出小球的运动轨迹 某同学设想小球先后三次做平抛 降水平板依次 放在如图 1 2 3 的位置 且 1 与 2 的间距等于 2 与 3 的间距 若三次实验中 小球从抛出点到落 点的水平位移依次为 机械能的变化量依次为 忽略空气阻力的影响 下 123 xxx 123 EEE 列分析正确的是 6 A 2132123 xxxxEEE B 2132123 xxxxEEE C 2132123 xxxxEEE D 2132123 xxxxEEE 2012 北京海淀期中 如图甲所示 水平桌面上固定有一位于竖直平面内的弧形轨道 A 其下端的切线是水 平的 轨道的厚度可忽略不计 将小铁块 B 从轨道的固定挡板处由静止释放 小铁块沿轨道下滑 最终落到 水平地面上 若测得轨道末端距离水平地面的高度为 h 小铁块从轨道飞出到落地的水平位移为 x 已知当 地的重力加速度为 g 1 小铁块从轨道末端飞出时的速度 v 2 若轨道 A 粗糙 现提供的实验测量工具只有天平和直尺 为 求小铁块下滑过程中克服摩擦力所做的功 在已测得 h 和 x 后 还需要测量的物理量有 简要说明实验中所要 测的物理量 并用字母表示 小铁块下滑过程中克服摩擦力 所做功的表达式为 W 用已知条件及所测物 理量的符号表示 3 若在竖直木板上固定一张坐标纸 如图乙所示 并建立直角坐标系 xOy 使坐标原点 O 与轨道槽口末端重 合 y 轴与重垂线重合 x 轴水平 实验中使小铁块每次都从固定挡板处由静止释放并沿轨道水平抛出 依 次下移水平挡板的位置 分别得到小铁块在水平挡板上的多个落点 在坐标纸上标出相应的点迹 再用平滑曲 线将这些点迹连成小铁块的运动轨迹 在轨迹上取一些点得到相应的坐标 x1 y1 x2 y2 x3 y3 利用这些数据 在以 y 为纵轴 x 为横轴的平面直角坐标系中做出 y x2的图线 可得到一条过 原点的直线 测得该直线的斜率为 k 则小铁块从轨道末端飞出的速度 v 用字母 k g 表示 答案 1 x 2 见解析 3 解析 1 物块离开 A 后做平抛运动 有 h gt2 x vt 解得 v x 2 为了求小铁块下滑过程中克服摩擦力所做的功 只需对 BA 过程用动能定理 则在已测得 h 和 x 后 还需要 测得小物块的质量 m 和小铁块沿轨道下滑到 A 时 B A 间的竖直高度 H 则有 mgH W mv2 解得 W mgH 3 由 y gt2 x vt 解得 y x2 又由题意知 k 解得 v 专题六专题六 验证动量守恒定律验证动量守恒定律 实验器材实验器材 天平 刻度尺 游标卡尺 测小球直径 碰撞实验器 复写纸 白纸 重锤 两个直径相同质量不同的小球 圆规 实验步骤实验步骤 被碰小球放在轨道末端 1 先用天平测出两小球质量 m1 m2 7 2 将斜槽固定在桌边 使槽的末端点切线水平 将小球置于轨道平直部分各处时 小球不滚动就说明末端 点切线水平 3 在地上铺一张白纸 白纸上铺放复写纸 4 在白纸上记下重锤线所指的位置 O 5 先不放被碰小球 让入射球从斜槽上同一高度处滚下 重复 10 次 用圆规画尽可能小的圆把所有的 小球落点圈在里面 圆心就是入射球不碰时的落地点 P 6 把被碰小球放在斜槽前端边缘处 让入射小球从同一高度滚下 使它们发生正碰 重复 10 次 仿步 骤 5 求出入射小球落点的平均位置 M 和被碰小球落点的平均位置 N 7 过 O N 在纸上作一直线 8 用刻度尺量出线段 OM OP ON 的长度 把两小球的质量和相应的线段长度数值代入 m1 看等式是否成立 ONmOMmOP 21 9 整理实验器材实验器材放回原处 2011北京 如图2 用 碰撞实验器 可以验证动量守恒定律 即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后 的动量关系 实验中 直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的 但是 可以通 过仅测量 填选项前的符号 间接地解决这个问题 A 小球开始释放高度h B 小球抛出点距地面的高度H C 小球做平抛运动的射程 图2中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影 实验时 先让入射球ml多次从斜轨上S位置静止释放 找到其平均落地点的位置P 测量平抛射程OP 然后 把被碰小球m2静置于轨道的水平部分 再将入 射球ml从斜轨上S位置静止释放 与小球m2相碰 并多次重复 接下来要完成的必要步骤是 填选项前的符号 A 用天平测量两个小球的质量ml m2 B 测量小球m1开始释放高度h C 测量抛出点距地面的高度H D 分别找到m1 m2相碰后平均落地点的位置M N E 测量平抛射程OM ON 若两球相碰前后的动量守恒 其表达式可表示为 用 中测量的量表示 若碰撞是弹性碰撞 那么还应满足的表达式为 用 中测量的量表示 经测定 m1 45 0g m2 7 5g 小球落地点的平均位置距O点的距离如图3所示 碰撞前 后m1的动量 分别为p1与p1 则p1 p1 11 若碰撞结束时m2的动量为p2 则p1 p2 11 实验结果表明 碰撞前 后总动量的比值为 1 12 p pp 有同学认为 在上述实验中仅更换两个小球的材质 其它条件不变 可以使被碰小球做平抛运动的 射程增大 请你用 中已知的数据 分析和计算出被碰小球m2平抛运动射程ON的最大值为 cm 2 C ADE 121 m OMmONmOP 222 121 m OMmONmOP 8 14 2 9 1 1 01 76 8 专题七专题七 验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律 实验器材实验器材 铁架台 打点计时器 学生电源 导线 带铁夹的重锤 纸带 米尺 实验步骤实验步骤 1 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 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 接通电源 松开纸带 让重锤自由下落 4 重复几次 得到 3 5 条打好点的纸带 5 在打好点的纸带中挑选第一 二两点间的距离接近 2mm 且点迹清晰的一条 纸带 在起始点标上 0 以后各依次标上 1 2 3 用刻度尺测出对应下落 高度 h1 h2 h3 6 应用公式计算各点对应的即时速度 v1 v2 v3 T hh v 2 1n1n n 7 计算各点对应的势能减少量 mghn和动能的增加量 进行比较 2 n 2 1 mv 2012 北京朝阳二模 某物理学习小组在 验证机械能守恒定律 的实验中 g 取 9 8 m s2 他们拿到了所需的打点计时器 带导线 纸带 复写纸 铁架台 纸带夹和重物 此外还需要 填字母代号 A 直流电源 B 交流电源 C 游标卡尺 D 毫米刻度尺 E 天平及砝码 F 秒表 先接通打点计时器的电源 再释放重物 打出的某条纸带如下图所示 O 是纸带静止时打出的点 A B C 是标出的 3 个计数点 测出它们到 O 点的距离分别为 x1 12 16 cm x2 19 1 cm 和 x3 27 36 cm 其 中有一个数值在记录时有误 代表它的符号是 选填 x1 x2 或 x3 已知电源频率是 50 Hz 利用 中给出的数据求出打 B 点时重物的速度 vB m s 重物在计数点 O B 对应的运动过程中 减小的重力势能为 mgx2 增加的动能为 m 通过计算发现 mgx2 m 选填 纸带与限位孔间的摩擦和空气阻力 解析 实验中 电源需用交流电源 才能使打点计时器工作 纸带的长度由毫米刻度尺测量 由于要验 9 证 gh 与 v2的关系 所以无需时间 重物质量 还需要的是 B 和 D 毫米刻度尺读数应到毫米的下一位 由此可知 x2有误 由 vB 其中 T 0 04 s 可算得 vB的大小 专题八专题八 探究单摆的运动 用单摆测定重力加速度探究单摆的运动 用单摆测定重力加速度 实验原理实验原理 1 秒表的读数 秒表的读数分两部分 小圈内表示分 每小格表示 0 5 分钟 大圈内表示秒 最小刻度为 0 1 秒 当分针在前 0 5 分钟内时 秒针在 0 30 秒内读数 当分针在后 0 5 分钟内时 秒针在 30 60 秒内读数 因此图中秒表读数应为 3 分 48 7 秒 2 用单摆测重力加速度 单摆在摆角小于5 时的振动是简谐运动 其固有周期为 由此可得 据此 只要测出摆长 l 和周 g l T 2 2 2 4 T l g 期 T 即可计算出当地的重力加速度值 实验器材实验器材 铁架台 带铁夹 中心有孔的金属小球 约 1m 长的细线 米尺 游标卡尺 选用 秒表 实验步骤实验步骤 1 在细线的一端打一个比小球上的孔径稍大些的结 将细线穿过球上的小孔 制成一个单摆 2 将铁夹固定在铁架台的上端 铁架台放在实验桌边 使铁夹伸到桌面以外 把做好的单摆固定在铁夹 上 使摆球自由下垂 3 测量单摆的摆长 l 用米尺测出悬点到球心间的距离即为单摆摆长 l 或用游标卡尺测出摆球直径 2r 再用米尺测出从悬点至小球上端的悬线长 l 则摆长 l l r 4 把单摆从平衡位置拉开一个小角度 不大于 5 使单摆在竖直平面内摆动 用秒表测量单摆完成全 振动 30 至 50 次所用的时间 求出完成一次全振动所用的平均时间 即为单摆的周期 T 5 将测出的摆长 l 和周期 T 代入公式 求出重力加速度 g 的值 2 2 4 T l g 6 变更摆长重做两次 并求出三次所得的 g 的平均值 练习 练习 2012 北京丰台二模 在 用单摆测重力加速度 的实验中 小明同学的操作步骤为 A 取一根细线 下端系着直径为 d 的金属小球 上端固定在铁架台上 B 用刻度尺量得细线长度 l C 在细线偏离竖直方向角度很小时释放小球 D 用秒表记录小球完成 n 次全振动所用的总时间 t 得到周期 T E 用公式 g 计算重力加速度 10 为减小实验误差 小明同学应在小球经过 选填 释放位置 或 平衡位置 时开始计时 按上述方法得出的重力加速度值与实际值相比 选填 偏大 相同 或 偏小 答案 平衡位置 偏小 解析 平衡位置计时是因为此位置速度大 误差可以更小 偏小因为 g 计算时 l 应为摆长 而小明只是测了摆线长 2013 北京朝阳期末 在一次 用单摆测定重力加速度 的实验中 图甲中的 O 点是摆线的悬点 a b 两点分别 是摆球的上沿和下沿 则该单摆的摆长 l m 乙图为测量周期用的秒表 长针转一周的时间为 30 s 表 盘上部的小圆共 30 个小格 每小格 30 s 该单摆全振动 n 50 次时 表盘指针的位置如图乙所示 所用时间 t s 用以上直接测量的物理量的符号表示重力加速度的计算式 g 不必代入具体数值 答案 0 916 0 0 915 9 0 916 1 96 3 解析 摆 长 l L 由图得摆线长 L 0 90 80 m 直径 D 0 016 0 m 所以 l 0 916 0 m 所用时间 t 应为小表盘 1 5 分钟 90 秒 加大表盘读数 6 3 秒之和 即 t 96 3 s 秒表不估读 由 T 2 且 T 得 g 专题九专题九 探究动能定理探究动能定理 实验目的实验目的 1 探究力对物体做的功与物体动能变化的关系 2 探究在没有功的计算公式可用的情况下 研究功与动能变化关 系的设计思路 实验器材实验器材 长木板 小车 砝码 打点计时器 纸带 学生电源 性能相同的橡 皮筋 5 条 导线 探究步骤 1 将打点计时器固定在长木板的一端 纸带连接在小车上并穿过打点计时器的限位孔 2 平衡摩擦力 在长木板不带定滑轮的一端下面垫上垫木 反复移动垫木的位置 直至小车在斜面上运 动时可以保持匀速直线运动状态 可以从纸带上打的点是否均匀来判断 3 将一根橡皮筋按如图方式连接在小车上 调整小车位置 在弹性限度许可的情况下尽量使橡皮筋的形 11 变大点 并记下小车所在位置 4 接通计时器 等打点平稳后释放小车 在纸带上标明所对应的橡皮筋条数 5 测出打点均匀部分的点间距 并求出这一过程的速度 这就是小车的最大速度 6 改变橡皮筋的条数 重复上述实验 7 比较速度的平方与橡皮筋条数之比是否为恒量 实验关键点实验关键点 1 平衡摩擦时 一定要装上纸带 2 应该选择小车匀速运动过程的速度 纸带上的点间隔均匀 3 为避免打点太少 使用的小车质量应在 200g 左右 或适当加砝码 4 应在计时器打点平稳后再释放小车 5 橡皮筋必须 并接 专题十专题十 用油膜法估测分子的大小用油膜法估测分子的大小 实验前应预先计算出每滴油酸溶液中纯油酸的实际体积 先了解配好的油酸溶液的浓度 再用量筒和滴管测出每滴溶液 的体积 由此算出每滴溶液中纯油酸的体积 V 油膜面积的测量 油膜形状稳定后 将玻璃板放在浅盘上 将油膜的形状用彩笔画在玻璃板上 将玻璃板放在坐标纸上 以 1cm 边长的正方形为单位 用四舍五入的方法数出油膜面积 的数值 S 以 cm2为单位 由 d V S 算出油膜的厚度 即分子直径的大小 用油膜法估测油酸分子的大小 实验器材有 浓度为 0 05 体积分数 的油酸酒精溶液 最小刻度 0 1mL 的量筒 盛有适量清水的 45 50cm2浅盘 痱子粉 橡皮头滴管 玻璃板 彩笔 坐标纸 1 下面是实验步骤 请填写所缺的步骤 C A 用滴管将浓度为 0 05 的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中 记下滴入 1mL 油酸酒精溶液时的滴数 N B 将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上 用滴管吸取浓度为 0 05 的油酸酒精溶液 从低处向水面中央一 滴一滴地滴入 直到油酸薄膜有足够大的面积又不与器壁接触为止 记下滴入的滴数n C D 将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上 以坐标纸上边长为 1cm 的正方形为单位 计算轮廓内正 方形的个数 算出油酸薄膜的面积为S cm2 2 用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的直径大小 单位 cm 专题十一专题十一 测定玻璃折射率测定玻璃折射率 实验原理 如图所示 入射光线 AO 由空气射入玻璃砖 经 OO1后由 O1B 方向射出 作出法线 NN1 则折射率n Sin Sin 注意事项 手拿玻璃砖时 不准触摸光洁的光学面 只能接触 毛面或棱 严禁把玻璃砖当尺画玻璃砖的界面 实验过程中 玻璃 砖与白纸的相对位置不能改变 大头针应垂直地插在白纸上 且玻 璃砖每一侧的两个大头针距离应大一些 以减小确定光路方向造成 的误差 入射角应适当大一些 以减少测量角度的误差 2 12 图图 2 2 8 如图如图 2 2 8 所示 某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率 在平铺的白纸上垂直纸面插大头针所示 某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率 在平铺的白纸上垂直纸面插大头针 P1 P2确定入射光线 并让入射光线过圆心确定入射光线 并让入射光线过圆心 O 在玻璃砖 在玻璃砖 图中实线部分图中实线部分 另一侧垂直纸面插大头针另一侧垂直纸面插大头针 P3 使 使 P3挡住挡住 P1 P2的像 连接的像 连接 OP3 图中图中 MN 为分界面 虚线半圆与玻璃砖对称 为分界面 虚线半圆与玻璃砖对称 B C 分别是入射光线 折分别是入射光线 折 射光线与圆的交点 射光线与圆的交点 AB CD 均垂直于法线并分别交法线于均垂直于法线并分别交法线于 A D 点 点 1 设设 AB 的长度为的长度为 l1 AO 的长度为的长度为 l2 CD 的长度为的长度为 l3 DO 的长度为的长度为 l4 为较方便地表示出玻璃砖的折 为较方便地表示出玻璃砖的折 射率 需用刻度尺测量射率 需用刻度尺测量 则玻璃砖的折射率可表示为 则玻璃砖的折射率可表示为 2 该同学在插大头针该同学在插大头针 P3前不小心将玻璃砖以前不小心将玻璃砖以 O 为圆心顺时针转过一小角度 由此测得玻璃砖的折射率将为圆心顺时针转过一小角度 由此测得玻璃砖的折射率将 填填 偏大偏大 偏小偏小 或或 不变不变 答案 答案 1 l1和和 l3 n 2 偏大偏大 l1 l3 专题十二专题十二 用双缝干涉测光的波长用双缝干涉测光的波长 一 目的 了解光波产生稳定的干涉现象的条件 观察双缝干涉图样 测定单色光的波长 二 原理 据双缝干涉条纹间距得 波长 已知双缝间距 d 再测出双缝到屏的距离 d L x x L d L 和条纹间距 x 就可以求得光波的波长 三 器材 实验装置采用双缝干涉仪 它由各部分