高一物理必修一专题复习-力学实验.doc

高一物理必修一专题复习
力学实验
一、基础训练
1、（1）打点计时器分为电磁打点计时器和电火花打点计时器.电磁打点计时器使用交流电源,如电源的频率是50Hz时,振针每隔　0.02　s 打点一次.当物体拖动纸带运动时,打点计时器便在纸带上打出一系列点,这些点记录了运动物体的　位置　和发生相应位移所用的　时间　,据此可定量研究物体的运动.

（2）实验过程中,下列做法正确的是(　　)
A. 先接通电源,再使纸带运动
B. 先使纸带运动,再接通电源
C. 将接好纸带的小车停在靠近滑轮处
D. 将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处

2、（1）如图所示的计时装置可以近似测出气垫导轨上滑块的瞬时速度.已知固定在滑块上的遮光条的宽度为4.0 mm,遮光条经过光电门的遮光时间为0.040 s.则滑块经过光电门位置时的速度大小为(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A. 0.10 m/s B. 100 m/s
C. 4.0 m/s D. 0.40 m/s

（2）如图所示,为测量做匀加速直线运动小车的加速度,将宽度为b的挡光片A和B固定在小车上,测得二者间距为d.当小车匀加速经过光电门时,测得两挡光片先后经过的时间为Δt1和Δt2,则小车加速a=
（3）为减小实验误差,可采取的方法是(　　)
A. 增大宽度b B. 减小宽度b
C. 增大间距d D. 减小间距d

3、（1）在“互成角度的两个力的合成”实验中,用两个弹簧测力计分别钩住细绳套,互成角度地拉橡皮条,使它伸长到某一位置O点.为了确定两个分力的大小和方向,这一步操作中必须记录的是(　　)
A. 橡皮条固定端的位置
B. 描下O点位置和两条细绳套的方向
C. 橡皮条伸长后的总长度
D. 两个弹簧测力计的读数
（2）做实验时,根据测量结果在白纸上作出如图所示的图,其中O为橡皮条与细绳的结点,图中的　F　是F1和F2的合力的理论值;　F’　是F1和F2的合力的实际测量值.

4.如图1所示的装置,图中小车的质量用M表示,钩码的质量用m表示.
(1) 要顺利完成该实验,还需要的测量工具有　刻度尺　、　天平　.
(2) 为使小车所受合外力等于细线的拉力,应采取的措施是　平衡摩擦力　;要使细线的拉力约等于钩码的总重力,应满足的条件是M>>m.
(3) 在保持小车所受合外力一定的情况下,对实验得到的一系列纸带进行处理,测得小车加速度a与其质量M的数据如下表:
为了寻求a与M间的定量关系,请利用表中数据在图乙的直角坐标系中选取合适的横坐标及标度作出图象.

实验次数
1
2
3
4
5
6
a/(m·s-2)
1.51
1.23
1.00
0.86
0.75
0.67
M/kg
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
1/M(kg-1)
5.00
4.00
3.33
2.86
2.50
2.22

二、方法指导
例1、（1）教材用如图所示的装置验证牛顿第二定律时选择的研究对象是： 小车M （“小车M”或“小车与小桶的系统M+m”）
（2）若取小车M为研究对象，我们怎样测量小车的合外力F？
当满足条件①平衡摩擦力②M>>m两个条件后可以认为T=mg

（3）怎样平衡摩擦力？平衡摩擦力后如果增加小车的质量是否需有重新平衡摩擦力？
撤去牵引重物，垫高木板一端，轻推小车，使纸带上打出的点分布均匀，表示已经平衡摩擦力了。平衡摩擦力后如果增加小车的质量不需要重新平衡摩擦力。

（4）平衡摩擦力后绳子中的拉力大小为多少？为什么实验中可以认为就是小桶及桶内沙共受的重力mg？
对小车： ①
对砝码及盘： ②
联立这个二元一次方程组，可以解得：

整理T的表达式：
可以看出，只有当M>>m时，,才有成立

（5）某同学分别研究了加速度与力、加速度与质量的关系并得到了下列图线，请分析图线中存在的问题并说明原因？
a
F
0
a

0

解析：两张图象的弯曲都是由于不满足条件M>>m而造成的。因为由连接体的知识可以知道，绳子中的拉力其实是
只有当M>>m时，,才有成立.另外，对于第一张图线没有过原点，是由于没有平衡摩擦力造成的。
4.图甲为用速度传感器和拉力传感器验证“质量一定时,加速度与物体所受合外力成正比”的实验装置
次数
F/N
a /(m·s-2)
1
0.60
0.80
2
1.04
1.68
3
1.42
2.44
4
2.62
4.84
5
3.00
5.72

实验主要步骤如下:
①在长木板上A、B两点各安装一个速度传感器,读出A、B两点的距离L.
②将拉力传感器固定在小车的左端;把细线的一端固定在拉力传感器上,另一端通过定滑轮与钩码相连.
③接通电源,小车自C点释放,小车在细线拉动下运动,记录细线拉力F的大小以及小车经过A、B时的速率vA、vB.
④由运动学公式计算出小车的加速度a,并将测得的拉力和加速度填入实验数据表.
⑤改变所挂钩码的数量,重复③、④的操作.
(1) 由表中数据,在图乙坐标纸上作出aF实验图线(图中已画出的为理论图线).
(2) 实验图线与理论图线存在偏差的主要原因是没有平衡摩擦力

(3) 下列不必要的实验要求是　　　　(请填写选项前对应的字母).
A. 要保持小车(含拉力传感器)的质量M不变
B. 要保证小车(含拉力传感器)的质量M远大于所挂钩码的质量m
C. 两速度传感器间的距离要适当大些
D. 要保持拉线方向与木板平面平行
三、能力提升
1.某同学用如图所示的实验装置来验证“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点的位置和细线的方向.
(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3.6N.
(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
(3) 某次实验中,该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程,请您提出两个解决办法.
方法1：换用量程较大的。方法2：让B弹簧称顺时针转过一个合适的角度。

2．在利用打点计时器探究加速度与力、质量关系的实验中，以下做法正确的是(　　)
A．平衡摩擦力时，应将重物用细绳通过定滑轮系在小车上
B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力
C．实验时，先放开小车，后接通电源
D．“重物的质量远小于小车的质量”这一条件如不满足，对探究过程也不会产生影响

3．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，我们得到了如图所示的两个实验图象甲、乙，则描述加速度与质量关系的图线是_乙__，描述加速度与力的关系的图线是__甲___

4. 利用实验探究“当合外力大小一定时，物体运动的加速度大小与其质量成反比”．给定的器材有：倾角可以调节的长斜面(如图)、小车、计时器、米尺、天平(含砝码)、钩码等．在实验过程中不考虑摩擦，重力加速度为g，请结合下列实验步骤回答相关问题．
(1) 用天平测出小车的质量为m0；
(2) 让小车自斜面上方一固定点A1从静止开始下滑到斜面底端A2，用计时器记下所用的时间为t0；
(3) 用米尺测出A1与A2之间的距离为S；则：小车的加速度大小a＝.
(4) 用米尺测出A1相对于A2的高度为h0；则：小车所受的合外力大小F＝.
(5) 在小车中加钩码，用天平测出此时小车与钩码的总质量m，同时通过改变斜面的倾角来改变固定点A1相对于A2的高度h，测出小车从A1静止开始下滑到斜面底端A2所需的时间t；问：质量不相等的前后两次应怎样操作才能使小车所受合外力大小一定？
由于外力
所以要保证合外力保持不变需要保证Mh的积保持不变。
(6) 多次改变小车与钩码的总质量进行实验，测出各次对应的m、h、t的值．
以 （或t2）为纵坐标、（或M）为横坐标建立坐标系，根据各组数据在坐标系中描点．如果这些点在一条过原点的直线上，则可间接说明“当合外力大小一定时，物体运动的加速度大小与其质量成反比”．