力学实验二 学生版

1、力学实验讲义【平抛运动】【例1】某同学设计了一个探究平抛运动特点的实验装置，如图所示，在水平桌面上放置一个斜面，让钢球从斜面上滚下，滚过桌面后钢球便做平抛运动，在钢球抛出后经过的地方，水平放置一块木板（还有一个用来调节木板高度的支架，图中未画）木板上放一张白纸，白纸上有复写纸，这样便能记录钢球在白纸上的落点，桌子边缘钢球经过的地方挂一条铅垂线。 （1) 要完成本实验，还需要的实验器材是_；(2)利用本实验装置进行的探究，下列说法正确的是_。A每次实验过程中，钢球必须从同一位置由静止滚下B实验装置中的斜面必须是光滑的C若已知钢球在竖直方向做自由落体运动，可以探究钢球在水平方向上的运动规律D若已知

2、钢球在水平方向上做匀速直线运动，可以探究钢球在竖直方向上的运动规律（3）该同学在完成装置安装后进行了如下步骤的实验（不计空气阻力）：A实验前在白纸上画一条直线，并在线上标出a、b、c三点，且ab=bc，如图所示测出ab长度L=40.00cmB让钢球从斜面上的某一位置由静止滚下，调节木板高度，使得钢球正好击中a点，记下此时木板离地面的高度h1=100.00cmC让钢球从斜面上的同一位置由静止滚下，调节木板高度，使得钢球正好击中b点，记下此时木板离地面的高度h2=90.00cmD让钢球从斜面上的同一位置由静止滚下，调节木板高度，使得钢球正好击中c点，记下此时木板离地面的高度h3=70.00cm则该

3、同学由上述测量结果即可粗测出钢球的平抛初速度大小v0=_m/s，钢球击中b点时竖直的速度大小为vb=_m/s已知钢球的重力加速度为g=10m/s2例2(1)在做“探究平抛运动的规律”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹，为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，将你认为不正确的选项前面的字母填在横线上_A通过调节使斜槽的末端保持水平B每次释放小球的位置必须相同C每次必须由静止释放小球D小球运动时不应与木板上的白纸相接触E将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线(2)某同学在做“探究平抛运动的规律”的实验中，忘记记下小球做平抛运动的起点位置O

4、，A为物体运动一段时间后的位置，根据图1所示，求出小球做平抛运动的初速度为_ m/s.(g取10 m/s2)图1【例3】某同学在研究平抛运动时，发现原来的实验方法不容易确定平抛小球在运动中的准确位置于是，在实验中用了一块平木板附上复写纸和白纸，竖直立于正对槽某处，使小球从斜槽上滑下，小球撞在木板上留下痕迹A，将木板向后移距离x，再使小球从斜槽上同样高度滑下，小球撞在木板上留下痕迹B，将木板再向后移距离x，小球再从斜槽上同样高度滑下，再得到痕迹C，如图3所示A、B间距离y1，A、C间距离y2，若测得木板后移距离x10 cm，测得y16.0 cm，y216.0 cm.(1)根据以上物理量导出测量小

5、球初速度的公式v0_.(用题中所给字母表示)(2)小球初速度值为_(保留两位有效数字，g取9.8 m/s2)【例4】在“探究平抛运动的规律”的实验中，可以描绘出小球平抛运动的轨迹，实验简要步骤如下：A让小球多次从_位置滚下，记下小球碰到铅笔笔尖的一系列位置B安装器材，注意_，记下平抛初位置O点和过O点的竖直线C取下白纸，以O为原点，以竖直线为y轴建立坐标系，用平滑曲线画出平抛物体运动的轨迹(1)完成上述步骤，将正确的答案填在横线上(2)上述实验步骤的合理顺序是_【例5】在“探究平抛运动的规律”的实验中：(1)为使小球水平抛出，必须调整斜槽，使其末端的切线成水平方向，检查方法是_.(2)小球抛出

6、点的位置必须及时记录在白纸上，然后从这一点画水平线和竖直线作为x轴和y轴，竖直线是用_来确定的(3)验证实验得到的轨迹是否准确的一般方法是：在水平方向从起点处取两段连续相等的位移，再作平行于y轴的直线交于曲线两点，则两段y轴方向上的位移大小之比为_(4)某同学建立的直角坐标系如图6所示假设他在安装实验装置和进行其他操作时都准确无误，只有一处失误，即是_图6(5)该同学在轨迹上任取一点M，测得坐标为(x，y)则初速度的测量值为_，真实值为_【例6】某物理兴趣小组采用如图7所示的装置深入研究平抛运动质量分别为mA和mB的A、B小球处于同一高度，M为A球中心初始时在水平地面上的垂直投影用小锤打击弹性

7、金属片，使A球沿水平方向飞出，同时松开B球，B球自由下落A球落到地面N点处，B球落到地面P点处测得mA0.04 kg，mB0.05 kg，B球距地面的高度是1.225 m，M、N点间的距离为1.500 m，则B球落到P点的时间是_s，A球落地时的动能是_J(忽略空气阻力，g取9.8 m/s2)图7【机械能守恒定律】【例5】在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器所用电源频率为50 Hz，当地重力加速度的值为9.80 m/s2，测得所用重物的质量为1.00 kg.甲、乙、丙三位学生分别用同一装置打出三条纸带，量出各纸带上第1、2两点间的距离分别为0.18 cm、0.19 cm和0.25 cm

8、，可见其中肯定有一个学生在操作上有错误(1)错误操作是_(2)若按实验要求正确地选出纸带进行测量，量得连续三点A、B、C到第一个点O的距离如图7所示(相邻计数点时间间隔为0.02 s)，那么(结果均保留两位有效数字)图7纸带的_端与重物相连打点计时器打下计数点B时，重物的速度vB_.在从起点O到打下计数点B的过程中重物重力势能的减少量是Ep_，此过程中重物动能的增加量是Ek_.通过计算，数值上Ep_Ek(填“>”“”或“<”)，这是因为_实验的结论是_【例6】如图8为利用气垫导轨(滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略)“验证机械能守恒定律”的实验装置，请结合以下实验步骤完成填空图8(

9、1)将气垫导轨放在水平桌面上，并调节至水平(2)用天平称出滑块和挡光条的总质量M,再称出托盘和砝码的总质量m.用刻度尺测出两光电门中心之间的距离x,用游标卡尺测出挡光条的宽度l,如图9所示,l的读数为_ cm.图9(3)将滑块移至光电门1左侧某处，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2.读出滑块分别通过光电门1和光电门2时的挡光时间t1和t2.(4)滑块通过光电门1和光电门2时，可以确定系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1_和Ek2_.在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少量Ep_.(已知重力加速度为g)比较_和_，若在实验误差允许的范围内相等，即可认

10、为机械能是守恒的【例7】某实验小组在做“验证机械能守恒定律”实验中，提出了如图13所示的甲、乙两种方案：甲方案为用自由落体运动进行实验，乙方案为用小车在斜面上下滑进行实验 图13(1)组内同学对两种方案进行了深入的讨论分析，最终确定了一个大家认为误差相对较小的方案，你认为该小组选择的方案是_，理由是_.(2)若该小组采用图甲的装置打出了一条纸带如图14所示，相邻两点之间的时间间隔为0.02 s，请根据纸带计算出B点的速度大小为_m/s.(结果保留三位有效数字)图14(3)该小组内同学根据纸带算出了相应点的速度，作出v2h图线如图15所示，请根据图线计算出当地的重力加速度g_m/s2.(结果保留

11、两位有效数字)【例8】在“验证机械能守恒定律”的实验中,已知电磁打点计时器所用的电源的频率为50 Hz,查得当地的重力加速度g9.80 m/s2,测得所用的重物质量为1.00 kg.实验中得到一条点迹清晰的纸带(如图10所示),把第一个点记作O,另选连续的四个点A、B、C、D作为测量的点,经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99 cm、70.18 cm、77.76 cm、85.73 cm.图10(1)根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能的减少量等于_ J，动能的增加量等于_ J(结果取三位有效数字)(2)根据以上数据，可知重物下落时的实际加速度a_ m/s2，a_g

12、(填“大于”或“小于”)，原因是_.【例9】用如图4所示的实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律如图5给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，计数点间的距离如图所示已知m150 g、m2150 g，则(结果均保留两位有效数字)图4图5(1)在纸带上打下计数点5时的速度v_m/s；(2)在打下第“0”到打下第“5”点的过程中系统动能的增量Ek_ J，系统势能的减少量Ep_J；(取当地的重力加速度g10 m/s2)(3)若某同学作出v2h图

13、象如图6所示，则当地的重力加速度g_m/s2.【例10】如实图6-2所示，两个质量分别为m1和m2的物块A和B，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端(m1>m2)，1、2是两个光电门用此装置验证机械能守恒定律实图6-2(1)实验中除了记录物块B通过两光电门时的速度v1、v2外，还需要测量的物理量是_(2)用已知量和测量量写出验证机械能守恒的表达式_【探究决定导线电阻的因素】【例11】通电电流过大，时间过长，致使电阻丝发热，电阻率随之变化带来误差.在“测定金属的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如实图7-4所示，用米尺测出金属丝的长度L，金属丝的电阻大约为5 ，先用伏安法

14、测出金属丝的电阻R，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率实图7-4(1)从图中读出金属丝的直径为_mm.(2)为此取来两节新的干电池、电键和若干导线及下列器材：A电压表03 V，内阻10 kB电压表015 V，内阻50 kC电流表00.6 A，内阻0.05 D电流表03 A，内阻0.01 E滑动变阻器，010 F滑动变阻器，0100 要求较准确地测出其阻值，电压表应选_，电流表应选_，滑动变阻器应选_(填序号)实验中某同学的实物接线如实图7-5所示，请指出该同学实物接线中的两处明显错误实图7-5错误1： _错误2：_(3)若测得金属丝的直径用d表示，电阻用R表示，则该金属材料的电阻率_.【

15、例12】(1)用螺旋测微器测量某金属丝直径的结果如实图7-6所示，该金属丝的直径是_mm.(2)某同学测量阻值约为25 k的电阻Rx，现备有下列器材：实图7-6A电流表(量程100 A，内阻约2 k)；B电流表(量程500 A，内阻约300 )；C电压表(量程15 V，内阻约100 k)；D电压表(量程50 V，内阻约500 k)；E直流电源(20 V，允许最大电流1 A)；F滑动变阻器(最大阻值1 k，额定功率1 W)；G开关和导线若干电流表应选_，电压表应选_(填字母代号)该同学正确选择仪器后连接了以下电路，如实图7-7所示，为保证实验顺利进行，并使测量误差尽量减小，实验前请你检查该电路，

16、指出电路在连线上存在的问题：_；_.实图7-7【例12】图4某同学利用如图4所示的实验电路来测量电阻的阻值(1)将电阻箱接入a、b之间，闭合开关适当调节滑动变阻器R后保持其阻值不变改变电阻箱的阻值R，得到一组电压表的示数U与R的数据如下表：电阻R/5.010.015.025.035.045.0电压U/V1.001.501.802.142.322.45请根据实验数据作出UR关系图象图5(2)用待测电阻Rx替换电阻箱，读得电压表示数为2.00 V利用(1)中测绘的UR图象可得Rx_.(3)使用较长时间后，电池的电动势可认为不变，但内阻增大若仍用本实验装置和(1)中测绘的UR图象测定某一电阻，则测定

17、结果将_(选填“偏大”或“偏小”)现将一已知阻值为10 的电阻换接在a、b之间，你应如何调节滑动变阻器，便仍可利用本实验装置和(1)中测绘的UR图象实现对待测电阻的准确测定？【例13】 (2010·四川达州一中高三月考)如图6所示(导线连线不完整)，某同学想测量某导电溶液的电阻率，先在一根均匀的长玻璃管两端各安装了一个电极(接触电阻不计)，两电极相距L0.700 m，其间充满待测的导电溶液用如下器材进行测量：电压表(量程15 V，内阻约30 k)电流表(量程300 A，内阻约50 )滑动变阻器(最大阻值10 ，额定电流1 A)电池组(电动势E12 V，内阻r6 )单刀单掷开关一个，导

18、线若干图6表1是他测量通过管中导电液柱的电流及两端电压的实验数据实验中他还用20分度的游标卡尺测量了玻璃管的内径，结果如图7所示表1U/V01.03.05.07.09.011.0I/A02265109155175240图7根据以上所述请回答下面的问题：(1)玻璃管内径d的测量值为_cm；(2)根据表1数据在图8坐标系中描点，请作出UI图象，根据图象求出电阻R_(保留两位有效数字)；图8(3)计算导电溶液的电阻率表达式是_(用R、d、L表示)，测量值为_·m(保留两位有效数字)；(4)请画出测量导电溶液电阻的电路图，并在图6中补画出未连接的导线【例14】某学习小组为测量一铜芯电线的电阻

19、率，他们截取了一段电线，用米尺测出其长度为L，用螺旋测微器测得其直径为D，用多用电表测得其电阻值约为2 .为提高测量的精度，该小组的人员从下列器材中挑选了一些元件，设计了一个电路，重新测量这段导线(用Rx表示)的电阻A电源E(电动势为3.0 V，内阻不计)B电压表V(量程为03.0 V，内阻约为2 k)C电压表V(量程为015.0 V，内阻约为6 k)D电流表A(量程为00.6 A，内阻约为1 )E电流表A(量程为03.0 A，内阻约为0.1 )F滑动变阻器R1(最大阻值10 ，额定电流2.0 A)G滑动变阻器R2(最大阻值1 k，额定电流1.0 A)H定值电阻R0(阻值为3 )I开关S一个，导线若干图15(1)如图15所示是该实验小组用螺旋测微器对铜芯线直径的某次测量，其读数是_mm.(2)实验时电压表选_，电流表选_，滑动变阻器选_(只填代号)(3)为提高实验的精确度，请你为该实验小组设计电路图，并画在下面的方框中(4)某次测量时，电压表示数为U，电流表示数为I，则该铜芯线材料的电阻率的表达式为：_.例15某同学测量一个圆柱体的电阻率,需要测