期中物理实验复习.docx
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期中物理实验复习
期中高一物理实验复习
绪论-------课本实验试题常见的形式
1．关于实验器材：
选出所需的器材，选出多余的器材，补充所缺的器材
2．关于实验步骤：
步骤正确的排序，选出多余的步骤，修补缺漏的步骤
3．关于数据处理：
公式法，图像法。
4．关于注意事项：
从实验原理、实验装置、实验操作、数据处理等方面考虑。
5．关于误差分析：
从偶然误差和系统误差两个方面去分析
6．关于实验拓展：
实验目的不变，改变实验器材（条件）；实验器材（条件）不变，改变实验目的
一．用DIS测定位移和速度
（一）实验目的
1．熟悉DIS的使用方法。
2．用DIS测定位移，并研究变速直线运动物体的s-t图
3．测量变速直线运动物体的平均速度和瞬时速度
（二）实验器材
DIS（位移传感器、数据采集器、计算机等）、轨道、小车、挡光片
（三）实验原理：
DIS实验系统的优点：
主要体现在数据的记录与处理上，它可以连续测量、记录动态的变化过程，并利用计算机（器）即时进行各种处理，如把s-t图转化成v-t图等
1．DIS的基本组成。
（1）传感器：
是利用机械应变，温度（热量）感应，声、光的电转换等原理，将各种物理量转化为相应的电信号。
（2）数据采集器：
是将传感器输来的电信号处理成计算机能识别的数字信号。
（3）计算机：
将数据采集器输来的信号，在DIS专用软件的支持下，快速处理后显示在屏幕上。
2位移传感器的测距原理。
位移传感器的发射器同时发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲，由于红外线的速度极大（等于光速c=3×108m/s），因此位移传感器的接收器几乎立即收到红外线脉冲信号，并开始计时，超声波的速度相对较小（在空气中约v=340m/s）。
当接收器接收到超声波信号时立即停止计时，这样就得到一个时间差Δt，并依据s=vΔt，就计算出发射器与接收器间的距离。
3．光电门传感器的工作原理
光电门上有对应的两个孔，一孔发射红外线，另一孔接收红外线，当两孔间有挡光物，光被挡住时，传感器就会计时，挡光结束，计时也结束，因此光电门会测出挡光时间Δt，再根据通过两孔的挡光板宽度Δs，由Δs/Δt计算出平均速度，当Δs和Δt都足够小时，对应的是瞬时速度
（四）实验步骤
1．用DIS测定位移
（1）将位移传感器的发射器固定在小车上，接收器固定在轨道右端（轨道稍倾斜，使小车能做匀速直线运动），将数据采集器相连。
（2）开启计算机和数据采集器电源，运行DIS应用软件，选择“教材专用”点击实验条目中的“测量运动物体的位移和速度”，出现相应的界面。
（3）点击“开始记录”，放开小车使其运动，计算机界面的表格内，将出现小车的位移随时间变化的取样点数据，同时在s-t图中将出现对应的数据点，从点的走向可大致看出小车位移随时间的变化的规律。
（4）点击“数据点连线”，得出位移随时间变化的曲线。
（5）改变轨道的倾角，重复实验，观察不同形状的图线与小车运动状态的关系。
小车做变速直线运动时，对应的图线是怎样的？
2．用DIS测变速直线运动的平均速度
（1）实验装置同
（二），按照前述学生实验的步骤，使载有位移传感器发射器的小车做变速直线运动，获得的s-t图界面。
（2）点击“选择区域”，取A、D两点，图中直角三角形水平边为两点的时间间隔△t，竖直边为两点位移的变化量△s，其斜边的斜率
即为平均速度值，实验下方速度窗口中将显示该速度的值。
（3）将类似于上述实验界面图中“AD”“AC”“AB”选定为研究区域，观察实验界面下方速度窗口中显示的数据，并将数值填入表格内。
3．用DIS测变速直线运动的瞬时速度
（1）将光电门传感器固定在轨道侧面，垫高轨道的一端，使固定有挡光片的小车能够顺利通过并能挡光。
（2）开启电源，运行DIS应用软件，点击实验条目中的“用DIS测定瞬时速度”，出现相应软件界面。
（3）点击“开始记录”，依次将与软件中△s对应的挡光片固定在小车上，让小车从轨道的同一位置由静止开始下滑，分别记录下四次挡光的时间，DIS实时计算出小车通过光电门时的平均速度。
（4）将上述实验数据填入表格中：
[注意事项]
（1）位移传感器的接受器和发射器要正对，发射器固定在小车上，接收器固定在轨道的右端。
发射器的电源开关要打开。
（2）挡光片上边沿应和小车运动轨道平行。
（3）注意点击“开始记录”和释放小车的先后顺序对实验的影响。
二．用DIS测定加速度
[实验目的]
测定沿轨道下滑小车的加速度。
[实验原理]
利用位移传感器测出运动物体的位移随时间的变化关系，进行数据处理得到s-t图的斜率v随时间的变化关系，即得到v-t图，根据
得到运动物体的加速度。
[实验器材]
小车、轨道、量角器、位移传感器、数据采集器、计算机。
[实验步骤]
（1）将位移传感器与数据采集器相连。
并将轨道垫高。
（2）开启电源，运行DIS应用软件，点击实验条目中的“用DIS测定加速度”，出现相应的实验界面。
（3）点击“开始记录”并释放小车，得到v-t图像。
（4）观察得到小车在轨道上运动的v-t图线，思考分析速度随时间的变化规律。
（5）点击“选择区域”，移动光标，在图像上取相距较远的两点A（t1，v1）与B（t2，v2），求出它们所在直线上的斜率，即可求出加速度，即
，并记录a1=______m/s2。
（6）不改变轨道的倾角，重复实验，多次（5次）测量加速度a值，并做好相应的记录。
a2=______m/s2，a3=______m/s2，a4=______m/s2，a5=______m/s2。
选做：
（7）改变轨道的倾角，测量加速度值，并做好相应的记录。
重复实验5次。
[实验结论]
当斜面倾角为___________时，小车下滑的加速度平均值为
。
（选做）当斜面的倾角越大，下车下滑的加速度越__________。
[注意事项]
（1）小车的轮子应在轨道的卡槽内，位移传感器的接收器和发射器要正对。
（2）注意连接时，各接口不要松动，并打开数据采集器的电源。
（3）实验过程中和多次测量同一倾斜角时，斜面角度不要改变。
（4）选取区域时，应选图线的直线部分，且选取相隔间距较远的两点为宜，求得的斜率即加速度的值．
（5）由于存在一定的误差，因此要多次测量求平均，才能得到所需测定的加速度值。
【练习】
1．光电门传感器为门式结构，如图所示.A管发射红外线，B管接收红外线．A、B之间无挡光物体时，电路断开；有物体经过A、B之间时B管挡被光，电路接通．计算机根据挡光物体的和，自动算出物体的．
答案：
宽度和挡光时间，运动速度
2．关于位移传感器，下列说法正确的是（AB）
A．位移传感器的发射器既发射超声波，也发射红外线
B．在用位移传感器做实验时，位移传感器的发射器发射窗口应对准接收器的信号接收窗口。
C．超声波是由接收器发射的，红外线是由发射器发射的D．连接到数据采集器上的是发射器部分
3．位移传感器的发射器发射和两种脉冲，接收器测出前后接收到这两种脉冲的不同的，计算机就根据两者的和计算出发射器和接收器间的距离。
答案：
红外线超声波时刻时刻间隔超声波的速度
4、用DIS研究物体的图像，得到如图所示的S-t图像，从图中可知小车运动的方向是________（选填“靠近”或“远离”）位移传感器的接受器，物体运动的速度大小在________（填变大、变小或不变）。
答案：
靠近、变大
5．如图甲所示是运用DIS实验的位移传感器测定小车运动规律的实验装置图。
。
图甲图乙
图乙是通过传感器、数据采集器，再经过计算机所绘制的小车运动的速度—时间图像。
由该图像可以求出小车加速度的大小为a=________m/s2；小车的运动方向是________（选填“向左”或“向右”）运动。
答案：
1.2向右
6．如图所示为测量重力加速度的实验装置。
装置包括：
固定在水平底板上带有刻度的直杆；三个可通过螺丝固定在直杆上的支架A、B、C（这些支架上可以固定相应的器材）；小钢珠一个；小型电磁铁一个（用于吸住或释放小钢珠）；光电门两个（用于测量小钢珠通过两个光电门之间距离所需的时间，一个光电门触发后开始计时，另一个光电门触发后停止计时）。
由直杆上的刻度读出C与B两个光电门的间距h，利用电磁铁将钢珠吸住，并使其由静止释放，记录钢珠通过两个光电门的时间间隔t，计算出两个光电门之间运动的平均速度为
，保持A、B间距离不变，调节C的高度并重复上述步，骤测得多组数据hi、ti和
。
（1）用图像法求重力加速度g时，取t为横坐标，为纵坐标
（2）若图像的斜率为k，则重力加速度g为。
答案：
钢珠在两个光电门之间运动的平均速度
g＝2k
7.某同学在学习了DIS实验后，设计了一个测物体瞬时速度的实验，其装置如图甲所示。
在小车上固定挡光片（宽度为Δs），在倾斜导轨的A
处放置光电门。
让小车从P点静止下滑，再利用光电门记录下挡光片经过A点所经历的时间Δt。
接下来，改用不同宽度的挡光片重复上述实验，最后运用公式
计算出不同宽度的挡光片从A点开始在各自Δs区域内的
，并作出
图像。
（1）当光电门传感器A、B之间无挡光物体时，电路；当A、B之间有物体挡光时，电路。
（填“断开”或“接通”）
（2）（多选）该同学测出4组数据，其中第3组数据发生了明显的偏差，如图乙所示。
造成偏差的可能原因是（）
A.小车从图甲中P点上方静止下滑B.小车从图甲中P点下方静止下滑
C.小车从图甲中P点静止下滑D.小车从图丙中P点静止下滑
（3）另一位同学测出如下图所示的6组数据，根据
图线，可知小车的加速度大小约为m/s2，挡光片经过A点时的瞬间速度大小约为m/s。
（3）另一位同学测出如下图所示的6组数据，根据
图线，可知小车的加速度大小约为m/s2，挡光片经过A点时的瞬间速度大小约为m/s。
答案：
（1）断开，接通
（2）AD（3）0.6—0.8，0.54—0.56
8．某研究性学习小组用图示装置来测定当地重力加速度，主要操作如下：
由静止释放小铁球，用光电计时器记录小铁球在两个光电门间的运动时间t，
用刻度尺测量出两个光电门之间的高度h，并计算出小铁球通过两光电门间的平均速度
；
③保持光电门1的位置不变，改变光电门2的位置，重复
的操作．测出多组（h，t），计算出对应的平均速度
；④画出
-t图像。
请根据实验，回答如下问题：
（1）设小铁球到达光电门1时的速度为v0，当地的重力加速度为g．则小铁球通过两光电门间平均速度
的表达式为．（用v0、g和t表示）
（2）实验测得的数据如下表：
请在坐标纸上画出
-t图像．
实验次数
1
2
3
4
5
6
h（cm）
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
t（s）
0.069
0.119
0.159
0.195
0.226
0.255
（m/s）
1.45
1.68
1.89
2.05
2.21
2.35
（3）根据
-t图像，可以求得当地重力加速度g=m/s2，试管夹到光电门1的距离约为cm．
答案：
（1）
=
（2）
（3）9.6（9.3-9.9）（2分）6.3（5.8-6.7）（2分）
9．位移传感器由发射器和接收器组成，发射器内装有红外线和超声波发射器，接收器内装有红外线和超声波接收器．
（1）如图1，固定在被测运动物体上的发射器向接收器同时发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲，接收器收到红外线脉冲时开始计时t1，收到超声波脉冲时停止计时t2．已知超声波在空气中的传播速度为v（红外线传播时间极短，可忽略），发射器和接收器之间的距离s= v（t2﹣t1） ．
（2）某小组设计了使用位移传感器的图2示实验装置测量木块下滑的加速度，让木块从倾斜木板上一点A静止释放，计算机描绘了滑块相对传感器的位移随时间变化规律如图3所示．根据图线计算t0时刻速度v= ，木块加速度a= （用图中给出的s0、s1、s2、t0表示）．
【解析】：
解：
（1）超声波是匀速运动，故发射器和接收器之间的距离为：
s=vt=v（t2﹣t1）．
（2）根据某段时间内的平均速度等于这段时间内中点时刻的瞬时速度，得：
v1=
；
；木块的加速度：
a=
；
故答案为：
（1）v（t2﹣t1）．
（2）
，
．
二、研究共点力的合成
（一）．实验目的：
探究求合力的方法
（二）．实验器材：
①方木板一块②测力计两个③细绳两段④橡皮条一段⑤白纸⑥铅笔⑦刻度尺⑧量角器⑨图钉
（三）．实验原理：
如果两个共点力F1和F2的效果与一个力F的作用效果都是把橡皮绳拉到同一点，那么F就是F1和F2的合力。
我们只要以F1和F2为邻边作平行四边形，如果它的对角线与代表F的线段基本重合，那么就验证了力的平行四边形定则。
（四）实验步骤
（1）把橡皮条的一端固定在板上的A点。
（2）用两条细绳结在橡皮条的另一端，通过细绳用两个弹簧秤互成角度拉橡皮条，橡皮条伸长，使结点伸长到O点
点拨：
经验得知两个分力F1、F2间夹角θ越大，用平行四边形作图得出的合力F的误差也越大，所以实验中不要把θ角取得太大，一般不大于90°为最佳。
橡皮条、细绳、测力计应在同一平面内，测力计的挂钩应避免与纸面磨擦。
（3）用铅笔记下O点的位置，画下两条细绳的方向，并记下两个测力计的读数。
点拨：
拉橡皮条的细线要长些，标记每条细线方向的方定是使视线通过细线垂直于纸面，在细线下面的纸上用铅笔点出两个定点的位置，并使这两个点的距离要尽量远些。
（4）在纸上按比例作出两个力F1、F2的图示，用平行四边形定则求出合力F。
点拨：
作图要用尖铅笔，图的比例要尽量大些，要用严格的几何方定作出平行四边形，图旁要画出表示力的比例线段，且注明每个力的大小和方向。
（5）只用一个测力计，通过细绳把橡皮条上的结点拉到同样的位置O点，记下测力计的读数和细绳的方向，按同样的比例作出这个力F′的图示，比较F′与用平行四边形定则求得的合力F，比较合力大小是否相等，方向是否相同。
（6）改变F1和F2的夹角和大小，再做两次。
点拨：
改变分力大小和夹角再做两次时，每次都把橡皮条的结点拉到O点，为了直观地看出分力可能大于合力，可以使其中一次两个分力的夹角大于120°。
实验结论：
用平行四边形定则作图量出两个分力F1、F2的合力F与用一个测力计直接测出的合力F′，在误差范围内是相等的。
（五）．实验注意事项：
①本实验中拉力的效果是由橡皮绳的末端点位置体现的（因为橡皮绳的另一端已经固定）所以实验时必须记录橡皮绳末端点O的位置，并且每次实验都要把橡皮绳的末端点拉到与O点重合。
②实验选择的两把弹簧秤必须读数一致，具体办法是把两弹簧秤互相钩起来，在拉弹簧秤时两秤的读数应该相同。
③使用弹簧秤时要注意弹簧秤的最小刻度和最大测量范围。
一般来说，实验室使用的弹簧秤的最小刻度是0.1N，最大测量范围是5N。
所以测量时力的读数要正确到0.1N，估读到0.01N，拉力不得超过5N。
④使用测力计测量拉力时,拉力应沿测力计的轴线方向，测力计、橡皮绳、细线套应该位于与纸面平行的同一平面内。
⑤在同一次实验中，选用的标度要相同，并且标度的选取要合适，标度过小或过大都会使误差增大。
（六）.实验误差主要来源：
①用两个测力计拉橡皮条时，橡皮条、细绳和测力计不在同一个平面内，这样两个测力计的水平分力的实际合力比由作图法得到的合力小。
②结点O的位置和两个测力计的方向画得不准，造成作图的误差。
③两个分力的起始夹角α太大，如大于120°。
④作图比例不恰当造成作图误差。
1．（多选题）在“研究共点力的合成”的实验中，先在水平木板上固定一张白纸，橡皮条一端固定在纸边，将带两个绳套的另一端放在纸面上，弹簧测力计拉住绳套可使橡皮条伸长。
以下操作正确的是（AB）
（A）实验前，将弹簧秤水平调零
（B）实验中，弹簧测力计必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计的刻度
（C）实验中，先将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧测力计的拉力大小和方向，把橡皮条节点拉到记下的位置O点
（D）通过细绳套用一个弹簧秤拉和用两个弹簧秤拉，只要橡皮条伸长相同长度即可
（E）.实验中用两弹簧秤同时把橡皮绳的的另一端O点时，两弹簧秤之间的夹角不得大于90°
2．在《两个共点力的合成》实验中,假如一分力F1的大小和方向固定不变,为了使橡皮条仍然伸长到原来的O点,那么另一个分力（CD）
A．F2的大小和方向可以有多种可能B．若保持F2的大小不变,方向只有两种可能
C．F2的大小和方向都是唯一的D．F2的方向可能与F1垂直。
3.在研究共点力的合成实验中，
（1）甲、乙和丙三位同学在做这个实验时，所用弹簧秤的量程均为0～5N，且事先均调整好了零刻度。
如图，他们都把橡皮条的一端固定在木板上的A点，用两个弹簧秤分别钩住橡皮条另一端的细绳套，互成角度地将橡皮条拉到某一确定的O点，此时细绳都与制图板平行，用F1和F2表示两个弹簧秤的拉力。
其中，丁
甲图：
F1和F2的方向互相垂直，F1=3.0N、F2=3.8N；
乙图：
F1和F2方向间的夹角约为60°，F1=F2=4.0N；
丙图：
F1和F2方向间的夹角约为120°，F1=F2=4.0N。
这三位同学中操作不合适的是哪一位？
为什么？
（2）丁图是一位同学某次实验用两弹簧秤通过细线Oa、Ob拉橡皮筋OO’的情况，其操作错误或不妥当之处有：
和。
（至少写两条）
答案
（1）操作不合适的是乙同学，因为他这两个力的合力超过了弹簧秤刻度的最大值5N，下面再用一个弹簧测力计拉时拉不到O点。
（2）细线Oa太短；两细线夹角太小；弹簧秤的轴线没有与细线在同一条直线上
4．在探究合力的方法时，先将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳。
实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条。
（1）实验对两次拉伸橡皮条的要求中，下列哪些说法是正确的（填字母代号）（多选）答案BD
A．将橡皮条拉伸相同长度即可B．将橡皮条沿相同方向拉到相同长度
C．将弹簧秤都拉伸到相同刻度D．将橡皮条和绳的结点拉到相同位置
（2）下列对减小实验误差有益的做法法是（填字母代号）（多选）答案BD
A．两细绳必须等长
B．弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行
C．用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大
D．拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些
5．某研究小组的同学在水平放置的方木板上做“探究共点力的合成规律”实验时：
（1）利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置O以及两只弹簧秤拉力的大小和方向，如图（a）所示，图中每一小格长度均代表0.5N，则F1与F2的合力大小为________N。
图（b）
甲同学
乙同学
图（a）
O
F1
F2
（2）关于此实验，下列叙述中正确的是
A．弹簧秤应先在竖直方向进行调零
B．橡皮筋对结点O的拉力就是两弹簧秤对结点O的拉力F1与F2的合力
C．两次拉橡皮筋时，需将橡皮筋结点拉到同一位置O，这样做的目的是保证两次弹簧秤拉力的效果相同
D．若要改变弹簧秤的拉力大小而又要保证橡皮筋结点位置不变，只需调整两只弹簧秤的拉力大小使其中一只增大另一只减小即可
（3）图（b）所示是甲、乙两位同学在做以上实验时得到的结果，其中力F′是用一只弹簧秤拉橡皮筋时的图示，则哪一位同学的实验结果一定存在问题？
请简单说明理由。
答：
________________________________________________________________________。
答案：
（1）3.0
（2）C（3）乙同学，因为乙同学实验的结果F′的方向不与橡皮筋的伸长方向在同一直线上
6、在验证力的平行四边形定则的实验中，某同学的三个实验步骤如下：
（1）在水平放置的木板上固定一张白纸，把橡皮条的一端固定在木板上，另一端系两个细线套，通过细线套同时用两个弹簧秤互成角度在拉橡皮绳，使它与细线套的结点到达某一位置O点，在白纸上记下O点和两个弹簧秤的读数F1和F2。
（2）在白纸上根据F1和F2的大小，应用平行四边形定则作图求出合力F。
（3）只用一个弹簧秤通过细线套拉橡皮绳，使它的伸长量与用两个弹簧秤拉时一样大，记下此时的弹簧秤读数F′和细线套的方向。
以上三个步骤中都有疏漏或错误，请你逐条指出其中的疏漏或错误。
（1）中的疏漏或错误是
（2）中的疏漏或错误是
（3）中的疏漏或错误是。
答案：
（1）步骤①中未记下细线的方向
（2）步骤②中除F1、F2的大小之外，还应根据F1、F2的方向才能准确作图（3）步骤③中应将橡皮条与线的结点拉到原位置O点
7、在验证力的平行四边形定则时，A、B两弹簧秤的位置如图所示，现让弹簧秤A从图示位置开始沿顺时钟方向缓慢转动，保持橡皮绳的活动端在O点不动，保持弹簧秤B的方向不变。
下列关于弹簧秤A和B的读数F1和F2的变化的说法中正确的是（D）
A.F1增大,F2减小B.F1减小,F2增大
C.F1先增大后减小,F2减小D.F1先减小后增大,F2减小
8．在共点力合成的实验中，根据实验数据画出力的图示，如图。
图上标出了F1、F2、F、F′四个力，其中______（填上述字母）不是由弹簧秤直接测得的；比较力_____与_______的大小和方向，若基本相同，则共点力合成的平行四边行定则得到了验证。
在本实验中，下列说法是不正确的：
（）
（A）通过细绳套用一个弹簧秤拉和用两个弹簧秤拉，只要橡皮条伸长相同长度即可。
（B）在实验前，一定要将弹簧秤调零
（C）实验中，弹簧秤和所拉的绳套一定要和木板平行
（D）如果手头只有一个弹簧秤，通过改变方法也可以完成实验。
答案：
F′F、F′BCD
9．某同学用如图所示的实验装置验证“力的平行四边形定则”．弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M.弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置．分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向．
（1）本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为________N.
（2）下列不必要的实验要求是________（请填写选项前对应的字母）．
A．应测量重物M所受的重力B．弹簧测力计应在使用前校零
C．拉线方向应与木板平面平行D．改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置
答案：
3.60D[解析]
（1）由题图知，弹簧测力计A的分度值为0.2N，读数为3.6N．
（2）探究求合力的方法，一定要记好合力与两个分力的大小与方向，多次实验应改变结点位置以使实验更具说服力，D错；M的重力即合力，A对；测量前弹簧测力计调零才能测量准确，B对；拉线与木板平行才能保证力在木板平面内，C对．
10.某同学做“探究求合力的方法”实验如图（甲）所示,其中A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB和OC为细绳.图（乙）是在白纸上根据实验结果画出的图.
（1）（多选）实验中用弹簧测力计测量力的大小时,下列使用方法中正确的是 .
A.拿起弹簧测力计就进行测量读数
B.拉橡皮筋的拉力大小不能超过弹簧测力计的量程
C
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