广东高三物理力学实验复习专题.docx
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广东高三物理力学实验复习专题
力学实验部分
一、高考探究：
（1）06年考纲与07年考纲的对比：
06年考纲
07年考纲
研究匀变速直线运动
1.研究匀变速直线运动
探究弹力和弹簧伸长的关系
2.探究弹力和弹簧伸长的关系
验证力的平行四边形定则
3.验证力的平行四边形定则
4.验证牛顿运动定律
研究平抛物体的运动
验证动量守恒定律
5.验证动量守恒定律
6.探究动能定理
验证机械能守恒定律
7.验证机械能守恒定律
用单摆测定重力加速度
8.探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度
（2）07年考纲对实验与探究能力的要求：
实验与探究能力能独立地完成表2、表3中所列的实验，能明确实验目的，能理解实验原理和方法，能控制实验条件，会使用仪器，会观察、分析实验现象，会记录、处理实验数据，并得出结论，对结论进行分析和评价；能发现问题、提出问题，并制定解决方案；能运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题，包括简单的设计性实验。
二、教学目标、重点、难点分析：
（1）教学目标：
1．通过对实验的复习，做到对力学中的学生实验明确实验目的，掌握实验原理，学会实验操作，正确处理实验数据．
2．进一步学习用实验处理问题的方法，体会实验在物理学中的重要地位．
3．掌握实验操作方法，培养动手操作的能力．
4．通过对力学中学生实验的比较，知道所涉及到实验的类型．
5．在掌握课本上所给学生实验的基础上，灵活应用所学知识解决其它问题．
（2）重点、难点：
1．理解实验的设计思想，不但要知道怎样做实验，更应该知道为什么这样做实验．
2．掌握正确的实验操作，是完成实验的最基本要求，对学生来说也是难度较大的内容，一定要让学生亲自动手完成实验．
3．处理数据时，要有误差分析的思想，要能够定性地分析在实验中影响实验误差的条件．
三、实验、例题解析：
[实验一]研究匀变速直线运动
这个实验主要是练习使用打点计时器和纸带的数据分析，需要解决的问题有：
1、打点计时器的作用和使用方法；
2、怎样利用纸带判断物体是在做匀变速运动？
3、怎样计算做匀变速直线运动的物体在某个位置时的速度？
4、怎样计算它的加速度？
例：
重锤自由下落时打出一条纸带如图1所示，计算打下C点时的速度和自由下落的加速度的数值
解：
计算C点的速度
VC=SBD/2T=2.28（m/s）
计算加速度有两种方法：
（1）a=Δs/T2=9.50m/s2
（2）a=（Vc-VB）/T=9.50m/s2
[实验二]探究弹力和弹簧伸长的关系
本实验中要注意：
（1）既会用传统方法也会用力传感器来探究弹力与形变量的关系；
（2）实验中如何减小弹簧自重对实验的影响；
（3）如何自制一个弹簧测力计，并用于测定一个已知质量的物体重力大小；
[实验三]验证力的平行四边形定则
本实验要知道实验所需器材、实验原理、误差来源、注意事项；
例题：
（1）如果只给一个弹簧秤能否完成这个实验？
（可以）
例题：
（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、C、D）
A．同一次实验中，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方向拉到最大量程，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
[实验四]验证牛顿运动定律
在这个实验中主要验证牛顿第二定律，即加速度与质量、加速度与合外力的关系。
注意的问题有：
（1）实验装置安好后，如何进行调整？
（2）实验中钩码的质量和小车质量满足什么关系？
为什么要满足这样的关系？
（3）实验数据如何处理？
例题：
在验证牛顿第二定律的实验中，一个同学打出了5条纸带后，测出了纸带中相邻的每五段间的距离和每条纸带对应的小车的受力情况（见表），处理数据后在图2所示的坐标中画出a-F图线．
解：
先根据所给的数据利用公式△s=at2
算出小车在不同受力情况下的加速度值，
分别为0.25m/s2、0.50m/s2、0.75m/s2、
1.00m/s2、1.25m/s2．如图2所示，
在坐标系中标点后，画出图线为一条直线．
[实验五]验证动量守恒定律
这个实验中要注意的问题有：
（1）实验原理、实验装置、如何减小实验误差；
（2）根据已学的物理知识如何自行设计实验来验证动量守恒？
例题：
在研究碰撞中的动量守恒的实验中，下列操作正确的是：
（B、C、D）
A．改变入射小球的释放高度，多次释放，测出每次的水平位移求出平均值，代入公式计算
B．入射小球应始终保持在同一高度上释放
C．两球相碰时，两球的球心必须在同一水平高度上
D．重复从同一高度释放入射小球，用一个尽量小的圆将其各次落点圈在其中，取其圆心作为小球落点的平均值。
[实验六]探究动能定理
本实验与验证机械能守恒基本相同。
[实验七]验证机械能守恒定律
在本实验中要了解实验目的、原理、所需器材、实验步骤和注意事项；
如何进行数据处理并分析误差来源以及怎样减小误差？
例题：
将下列验证机械能守恒定律的实验步骤按正确顺序排列起来
A．选取第1、2点的距离接近2mm的一条纸带，在这条纸带上选定计数点．
B．将铁架台放在实验桌上，用附夹把打点计时器固定在铁架台上．
C．换新纸带重复实验．
D．量出从首点到各计数点间的距离，并算出各计数点的即时速度．
E．比较△EK和△EP在误差允许范围内是否近似相等．
F．在重锤上夹持一纸带，并将它从打点计时器的复写纸下面穿过限位孔，手持纸带保持竖直方向，接通电源后，松手让重锤牵引纸带下落，得到打点的纸带．
G．计算各计数点的动能增加量△EK和势能减小量△EP．
答案：
此题正确的排序为B、F、C、A、D、G、E.
[实验八]探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度
本实验中的主要问题：
（1）如何用单摆测定重力加速度？
（2）实验中对单摆装置有何要求？
如何计算摆长？
（3）应在摆球运动到哪一点开始计时？
为什么？
例题1：
在做单摆测重力加速度的实验中，有以下器材可以选用，其中正确的为：
（C、D）
A.小木球、细棉线、米尺、卡尺、秒表、铁架台等
B.小木球、尼龙线、米尺、卡尺、秒表、铁架台等
C.小钢球、尼龙线、米尺、卡尺、秒表、铁架台等
D.小钢球、尼龙线、米尺、秒表、铁架台等
例题2：
高楼顶上吊下一根长绳，给你一块秒表，一把只有几米长的米尺，一个带钩的重球，你能否估测出楼高？
（可以）
四．综合训练
综合训练（A卷）
1.在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带，并在其上取了A、B、C、D、E、F等6个计数点（每相邻两个计数点间还有4个计时点，本图中没有画出）打点计时器接的是220V、50Hz的交变电流．他把一把毫米刻度尺放在纸带上，其零刻度和计数点A对齐．
⑴按照有效数字的读数规则读出相邻计数点AB、BC、CD、DE、EF间的距离s1、s2、s3、s4、s5，它们依次为______cm、______cm、______cm、______cm、______cm．
⑵由以上数据计算打点计时器在打B、C、D、E各点时,物体的即时速度vB、vC、vD、vE依次是______m/s、______m/s、______m/s、______m/s．
⑶根据以上结果,试用两种不同的方法计算该物体的加速度a．
⑷根据⑵中得到的数据,试在右边所给的坐标系中,用作v-t图象的方法,从图象中求物体的加速度a．
⑸从图象上求纸带上的A、F点所对应的物体的即时速度vA=______m/s,vF=_____m/s.并由此计算:
当打点计时器打下A点的时刻,物体已经从静止开始做匀加速运动________s了．
⑹如果当时电网中交变电流的频率是f=49Hz,而做实验的同学并不知道,那么由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏_______.理由是:
__________________．
2.某同学在做探索弹力和弹簧伸长的关系的实验中,组成了如图1-7-9的装置．所用的钩码每只的质量都是30g,他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度,再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端,每次都测出相应的弹簧总长度,将数据填在了下面的表中.（弹力始终未超过弹性限度,取g=9.8m/s2）
砝码质量（g）
0
30
60
90
120
150
弹簧总长（cm）
6.00
7.15
8.34
9.48
10.64
11.79
弹力大小（N）
⑴试根据这些实验数据在右边给定的坐标纸上作出弹簧所受弹力大小跟弹簧总长之间的函数关系的图线．说明图线跟坐标轴交点的物理意义．
⑵上一问所得图线的物理意义是什么?
该弹簧的劲系数k是多大?
3.在“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，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）图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是____________________
（2）本实验采用的科学方法是---（）
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
4.在验证机械能守恒定律的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，查得当地的重力加速度g=9.80m/s2，测得所用的重物的质量为1.00kg．实验中得到一条点迹清晰的纸带如图1-8-18所示，把第一个点记作O，另选连续的4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62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.73cm．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（取3位有效数字。
5.某同学设计了一个用打点计时器验证动量守恒定律的实验：
在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动，他设计的具体装置如图所示．在小车A后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力．
（1）若已得到打点纸带如图所示，并测得各计数点间距标在图上，A为运动起始的第一点，则应选____段起计算A的碰前速度；应选____段来计算A和B碰后的共同速度（填AB、BC、CD、DE）．
（2）已测得小车A的质量m1=0.40kg，小车B的质量m2=0.20kg，由以上测量结果可得：
碰前总动量=______kg·m/s碰后总动量=______kg·m/s
6.
如图光滑水平轨道与光滑圆弧轨道相切，轻弹簧的一端固定在轨道的左端，OP是可绕O点转动的轻杆，且摆到某处就能停在该处；另有一小钢球。
现在利用这些器材测定弹簧被压缩时的弹性势能。
（1）还需要的器材是、。
（2）以上测量实际上是把对弹性势能的测量转化为对能的测量，进而转化为对和的直接测量。
（3）为了研究弹簧的弹性势能与劲度系数和形变量的关系，除以上器材外，还准备了两个轻簧，所有弹簧的劲度系数均不相同。
试设计记录数据的表格。
7.某同学想在家里做用单摆测定重力加速度的实验,但没有合适的摆球,他只好找到一块大小为3cm左右,外形不规则的大理石块代替小球.实验步骤是
A．石块用细尼龙线系好,结点为M,将尼龙线的上端固定于O点
B．用刻度尺测量OM间尼龙线的长度L作为摆长
C．将石块拉开一个大约α=30°的角度,然后由静止释放
D．从摆球摆到最高点时开始计时,测出30次全振动的总时间t,由T=t/30得出周期
E．改变OM间尼龙线的长度,再做几次实验,记下相应的L和T
F．求出多次实验中测得的L和T的平均值作计算时使用的数据,带入公式
求出重力加速度g．
⑴你认为该同学以上实验步骤中有重大错误的是________________.为什么?
⑵该同学用OM的长作为摆长,这样做引起的系统误差将使重力加速度的测量值比真实值偏大还是偏小?
_________.你认为用何方法可以解决摆长无法准确测量的困难?
8.像打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图9所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间。
现利用图10所示装置测量滑块和长lm左右的木块间的动摩擦因数，图中MN是水平桌面，Q是木板与桌面的接触点，1和2是固定在木板上适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器设有画出。
此外在木板顶端的P点还悬挂着一个铅锤，让滑块从木板的顶端滑下，光电门l、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为
s和
s。
用游标卡尺测量小滑块的宽度d，卡尺数如图图11所示。
（1）读出滑块的宽度d＝cm。
（2）滑块通过光电门1的速度v1=m/s，滑块通过光电门2的速度v2=m/s。
（3）若仅提供一把米尺，已知当地的重力加速度为g，为完成测量，除了研究v1、v2和两个光电门之间的距离L外，还需测量的物理量是（说明各量的物理意义，同时指明代表物理量的字母）。
（4）用（3）中各量求解动摩擦因数的表达式μ=（用字母表示）。
9.甲、乙、丙三位同学使用不同的游标卡尺测量同一个物体的长度。
他们使用的游标卡尺和记录的测量结果分别是：
甲用50分度的游标卡尺，读数为12.045cm；乙用10分度的游标卡尺，读数为12.04cm；丙用20分度的游标卡尺，读数为12.045cm。
可以看出其中读数肯定有错误的是
A.只有甲同学B.只有乙同学C.只有丙同学D.甲同学和丙同学
综合训练（B卷）
1．读出游标卡尺和螺旋测微器的读数：
（2）
⑴读数为__________cm．
⑵读数为__________cm．
图12
2．一个有一定厚度的圆盘，可以绕通过中心垂直于盘面的水平轴转动，用下面的方法可以测量它匀速转动的角速度。
实验步骤：
A．用游标卡尺测量圆盘的直径。
13
B．如图13所示，将电磁打点计时器固定在桌面上，将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔后，固定在待测圆盘的侧面上，使得圆盘转动时，纸带可以卷在圆盘的侧面上
C．启动控制装置使得圆盘转动，同时接通电源（频率50Hz），打点计时器开始打点。
D．经过一段时间，停止转动和打点，取下纸带进行测量。
（1）某次用游标卡尺测圆盘的直径时，示数见图，由图读出直径的值为__________m。
图14
图77-1-3
图77-1-3
（2）某次实验得到的纸带的一段如图14所示。
由图可知a点到k点的时间间隔是________s。
由此可计算出纸带运动的速度大小为________m/s。
若测得圆盘直径的平均值为8.00×10-2m，则可求出圆盘的角速度为_________rad／s。
3.在验证牛顿第二定律的实验中要研究
（1）______；
（2）______
两个关系．使用的计时工具为____；测量纸带的工具为______；实验中的研究对象为____，设它的质量为M，小桶和砂的质量为m，要求M____m，可以认为物体受力的大小为____．
5．在验证牛顿第二定律的实验中得到的两条曲线如图15所示．左图的直线不过原点是由于______；右图的直线发生弯曲是由于______造成的．
15
4.某同学用图16装置做验证动量守恒定律的实验.先将a球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下,在水平地面上的记录纸上留下压痕,重复10次;再把同样大小的b球放在斜槽轨道末端水平段的最右端附近静止,让a球仍从原固定点由静止开始滚下,和b球相碰后,两球分别落在记录纸的不同位置处,重复10次．
⑴本实验必须测量的物理量有以下哪些_____________．
A．斜槽轨道末端到水平地面的高度HB．小球a、b的质量ma、mbC．小球a、b的半径rD．小球a、b离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间tE．记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OCF．a球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h
⑵小球a、b的质量ma、mb应该满足什么关系?
为什么?
⑶放上被碰小球后,两小球碰后是否同时落地?
如果不是同时落地,对实验结果有没有影响?
为什么?
这时小球a、b的落地点依次是图中水平面上的_____点和_____点．
图17
⑷为测定未放被碰小球时,小球a落点的平均位置,把刻度尺的零刻线跟记录纸上的O点对齐,右图给出了小球a落点附近的情况,由图可得OB距离应为__________cm．
⑸按照本实验方法,验证动量守恒的验证式是______________．
5.
（1）、一游标卡尺的主尺最小分度是1mm，游标尺上有20个小的等分刻度，用它测量一工件的长度，如下图所示。
这个工件的长度是______mm。
（2）、用螺旋测微器测量一矩形小零件的长和宽时，螺旋测微器上的示数如下图所示，左图的读数是_______cm，右图的读数是cm。
6.一位同学用单摆做测量重力加速度的实验，他将摆挂好后，进行了如下步骤，指出下面步骤中遗漏或错误的地方，写出该步骤的字母，并加以改正．
A．测摆长l：
用米尺量出摆线的长度
B．测周期T：
将摆球拉起，然后放开，在摆球某次通过最低点时，按下秒表开始计时，同时将此次通过最低点作为第一次，接着一直数到摆球第60次通过最低点时，按秒表停止计时，读出这段时间t，算出单摆的周期t=t/60．
将它作为实验的最后结果写入报告中去．
7.某科技馆中有一个展品，该展品放在较暗处。
有一个不断均匀滴水的龙头（刚滴出的水滴速度为零）在平行光源的照射下，可以观察到一种奇特的现象：
只要耐心地缓慢调节水滴下落的时间间隔，在适当的情况下，看到的水滴好象都静止在各自固定的位置不动（如图中A、B、C、D所示，右边数值的单位是cm）。
要想出现这一现象，所用光源应为频闪光源，滴水时间间隔为s.光源闪光频率为Hz（取g=10m/s2）
8.某同学用一个测力计（弹簧秤）、木块和细线去粗略测定一木块跟一个固定斜面之间的动摩擦因数μ，设此斜面的倾角不大，不加拉力时，木块放在斜面上时将保持静止．
（1）他是否要用测力计称出木块的重力（答“要”或“不要”）？
（2）写出实验的主要步骤．（3）写出求μ的计算式．
9.某同学在探究牛顿第二定律的实验中，在物体受外力不变时，改变物体的质量，得到数据如下表所示。
实验次数
物体质量m（kg）
物体的加速度a（m/s2）
物体质量的倒数1/m（1/kg）
1
0.20
0.78
5.00
2
0.40
0.38
2.50
3
0.60
0.25
1.67
4
0.80
0.20
1.25
5
1.00
0.16
1.00
（1）根据表中的数据，在图5所示的坐标中描出相应的实验数据点，并作出a－m图象和a－1/m图象。
图5
（2）由a－m图象，你得出的结论为 ；
由a－1/m图象，你得出的结论为 。
（3）物体受到的合力大约为 。
10.以下是一位同学做“探究形变与弹力的关系”的实验。
（1）下列的实验步骤是这位同学准备完成的，请你帮这位同学按操作的先后顺序，用字母排列出来是：
。
A、以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组数据（x，F）对应的点，并用平滑的曲线连结起来。
B、记下弹簧不挂钩码时，其下端在刻度尺上的刻度L0
C、将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一刻度尺
D、依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个……钩码，并分别记下钩码静止时，弹簧下端所对应的刻度并记录在表格内，然后取下钩码
E、以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量的关系式.
F、解释函数表达式中常数的物理意义.
（2）下表是这位同学探究弹力大小与弹簧伸长量之间的关系所测的几组数据：
弹力（F/N）
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
弹簧原来长度（L0/cm）
15
15
15
15
15
弹簧后来长度（L/cm）
16.2
17.3
18.5
19.6
20.8
弹簧伸长量（x/cm）
①算出每一次弹簧伸长量，并将结果填在上表的空格内
②在图6的坐标上作出F-x图线。
③写出曲线的函数表达式。
（x用cm作单位）：
④函数表达式中常数的物理意义：
图6
11.一位同学进行“用打点器测量自由落体的加速度”实验。
（1）现有下列器材可供选择：
铁架台、电火花计时器及碳粉纸、电磁打点器及复写纸、纸带若干、220V交流电源，低压直流电源、天平、秒表、导线、电键。
其中不必要的器材是:
；缺少的器材是.
（2）这位同学从打出的几条纸带中，挑出较为理想的一条纸带。
把开始打的第一个点标为A，随后连续的几个点依次标记为点B、C、D、E和F，测量出各点间的距离，如图7所示。
图7
请你在这位同学工作的基础上，思考求纸带加速度的方法，写出你所依据的公式：
（3）根据你的计算公式，设计表格记录需要的数据，计算纸带下落的加速度。
（结果保留两位有效数字）
（4）估计你的计算结果的误差有多大？
试分析误差的来源及其减少误差的方法。
A卷参考答案：
1.⑴1.00，1.40，1.84，2.26，2.67；⑵0.120，0.162，0.205，0.247；⑶0.42m/s2；⑷0.42m/s2；⑸0.079，0.290，0.188；⑹大，实际周期大于0.02s，a=Δs/T2∝1/T2，实际加速度小于测量加速度。
2.5．
（1）图线跟坐标轴的交点，是弹簧压缩1cm时的弹力
（2）从图线说明弹力大小跟形变成正比。
弹簧的劲度系数为25.4牛/米。
3.
（1）F'；
（2）B;
4.7.62 7.56；
5
（1）BC DE
（2）0.42kg·m/s 0.417kg·m/s
.6．小球的质量m=Kg，弹簧A
压缩量x（m）
上升高度h（m）
E=mgh（J）
压缩量x=cm，小球的质量m=Kg
弹簧
A
B
C
劲度系数k（N/m）
上升高度h（m）
E=mgh（J）
（1）天平、刻度尺
（2）重力势、质量、上升高度（3）见上。
7.
（1）B：
大理石质心到悬挂点间的距离才是摆长
C：
最大偏角不能超过50
D：
应在摆球经过平衡位置时计时
F：
应该用各组的L、T求出各组的g后，再取平均
（2）偏小。
略
8.
（1）5.015
（2）1.02.5（3）P点到桌面高度h；重锤在桌面上所指的点与Q点的距离a；斜面的长度b（4）
9.A
B卷参考答案：
1.
（1）5.45cm
（2）0.6726cm
2.（l
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