四、力学实验实验一 研究匀变速直线运动1．开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器．2．先接通电源，打点计时器稳定工作后，再放开小车，当小车停止运动时及时断开电源．3．要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个点取一个计数点，即时间间隔为T＝0.02s×5＝0.1s.4．选择一条理想的纸带，是指所选纸带上的点迹清晰．适当舍弃开头密集部分，适当选取计数点，弄清楚所选的时间间隔T.5．测x时不要分段测量，读数时要注意有效数字的要求．6．纸带处理(如图1所示)图1vE＝＝m/s≈0.84m/sa＝＝m/s2≈1.59m/s2.实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系1．所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度．2．每次所挂钩码的重力差尽量大一些，从而使坐标上描的点尽可能稀，这样作出的图线更精确．3．测弹簧长度(尤其是原长)时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量，以免增大误差．4．记录数据时要注意弹力与弹簧伸长量的对应关系及单位．5．数据处理，作出F－x图象如图2所示．斜率表示弹簧的劲度系数k.7\n图2实验三 验证力的平行四边形定则1．同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是：将两只弹簧测力计调零后互钩对拉，若两只弹簧测力计在对拉过程中，读数相同，则可选；若读数不同，应另换，直至相同为止．2．在同一次实验中，使橡皮条拉长时，结点O位置一定要相同．3．用两只弹簧测力计钩住绳套互成角度地拉橡皮条时，夹角不宜太大也不宜太小，在60°～100°为宜．4．读数时应注意使弹簧测力计与木板平行，在合力不超过量程及橡皮条弹性限度的前提下，拉力的数值尽量大些．5．细绳套应适当长一些，便于确定力的方向．6．在同一次实验中，画力的图示所选定的标度要相同，并且要恰当选取标度，使所作力的图示稍大一些．图3实验四 验证牛顿运动定律1．实验装置(如图4所示)图42．平衡摩擦力：使木板有一定倾角，连上纸带，不挂托盘，使小车做匀速直线运动，即打出的纸带点迹均匀．且在整个实验中只平衡一次．7\n3．每条纸带必须在满足小车的质量远大于托盘和砝码的总质量的条件下打出．只有如此，托盘和砝码的总重力才可近似认为等于小车受到的拉力．4．改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，再放开小车，且应在小车到达定滑轮前按住小车．5．作图象时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称的分布在所作直线两侧．实验五 探究动能定理1．实验装置(如图5所示)图52．每次实验中小车都要从同一位置开始释放．3．长木板要倾斜，使小车能在长木板上匀速运动．4．实验中不用测小车的质量．5．实验中测定的速度应是橡皮筋恢复形变以后小车的速度，所以应选用那些间距较大且相对均匀的点来测量和计算．6．实验数据记录橡皮筋条数力对车做的功位移x/m时间t/s速度v/(m·s－1)速度平方v2/(m2·s－2)1W22W33W44W55W66W7.实验数据处理及分析：在坐标系上画出W－v和W－v2图线(“W”以一根橡皮筋做的功为单位)．8．实验结论：从图象可知与物体速度变化的关系W∝v2.实验六 验证机械能守恒定律7\n1．打点计时器要稳定的固定在铁架台上，打点计时器平面与纸带限位孔调整在同一竖直方向，以减小摩擦阻力．2．应选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小．3．实验中，需保持提纸带的手不动，且保证纸带竖直，待接通电源，打点计时器工作稳定后，再松开纸带．4．测下落高度时，要从第一个打点测起(第一个点的判断依据：第1、2两个点之间的距离约为2mm)，并且各点对应的下落高度要一次测量完．5．速度不能用vn＝gtn或vn＝计算，重物下落的高度h也只能用刻度尺直接测量，而不能用hn＝gt或hn＝计算得到．6．本实验不用测量重物的质量，因为要验证mghn＝mv只需验证ghn＝v即可．7．本实验中用到的g应该采用当地的重力加速度的值，而不是通过纸带计算出的加速度值，因为通过纸带计算出的加速度是包括了阻力在内的合外力产生的加速度而不是重力加速度．考点热身精练1．(2022·建陵模拟)小明做验证力的平行四边形定则的实验，在水平放置的木板上垫上一张白纸，把橡皮条的一端固定在板上的A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套，如图6(a)所示．先用两个弹簧测力计钩住细绳套，互成角度拉橡皮条使之伸长，结点到某一位置O，此时记下两个弹簧测力计的读数F1和F2和两细绳的方向．请完成下列问题：图6(1)F1的读数如图(b)所示(只画出了弹簧测力计的一部分)则F1＝________N.(2)小明再用一个弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条拉长，应该使结点拉到________，记下弹簧测力计的读数，并记下________．7\n(3)在本实验中，若保持F1和F2的大小不变，则下列关于这两个力的合力的说法中正确的是( )A．合力F的大小随F1与F2夹角的增大而增大B．F1和F2的夹角在0到180°之间时，夹角越小，合力F越大C．F1或F2的大小总是小于合力F的大小D．合力F的大小不一定大于F1或F2的大小2．(2022·重庆市巴蜀中学模拟)(1)“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图7甲所示，在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示．计时器所用交流电源的频率为50Hz，从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离，该小车的加速度为________m/s2(结果保留两位有效数字)．图7(2)甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图示的装置放在水平桌面上，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度a与拉力F的关系，分别得到如图8中甲、乙两条直线．则甲、乙用的小车与木板间的动摩擦因数的关系为μ甲__________μ乙．(选填“大于”、“小于”或“等于”)图83．某学习小组的同学欲“探究小车动能变化与合外力对它所做功的关系”，在实验室设计了如图9所示甲、乙两套装置，图中A为小车，B为打点计时器，C为弹簧秤，P为小桶(内有沙子)，一端带有定滑轮的足够长的木板水平放置．7\n图9(1)如果忽略滑轮与绳间的摩擦，小组成员认为：①甲图中弹簧秤的示数即为小车受到的拉力大小；②乙图中弹簧秤示数的二倍为小车受到的拉力大小．请判断两种分析是否正确，若不正确，请指明并简要说出不正确的原因．________________________________________________________________________.(2)选择了上述一种合理的方法后，要顺利完成该实验，除图中实验仪器和低压交流电源(含导线)外，还必需的两个实验仪器是________________、________________.(3)该实验中发现小车受到的阻力对实验结果影响较大，在长木板保持水平的情况下，请你利用该装置测出小车受到的阻力，其方法是_______________________．(4)在上述实验操作中，打点计时器使用的交流电频率为50Hz，某同学打出的一段纸带如图10所示，O、A、B、…、F为打点计时器连续打出的计时点，根据图中数据求出小车运动时与纸带上E点相对应的瞬时速度vE＝______m/s.(结果保留3位有效数字)图10答案精析四、力学实验考点热身精练1．(1)1.22～1.24 (2)同一位置 细绳的方向 (3)BD解析 (1)精确位为0.1N，读数时估读到下一位，读数为1.22～1.247\nN．(2)此实验运用等效替代的物理思想，效果要相同，应拉到同一位置，并记录力的大小与方向．(3)两力大小一定求合力时，夹角越小合力越大，夹角越大合力越小；合力可以大于分力，也可小于分力，还可以等于分力．2．(1)0.15 (2)大于解析 (1)处理匀变速直线运动中所打出的纸带，求解加速度用公式Δx＝at2，关键弄清公式中各个量的物理意义，Δx为连续相等时间内的位移差，t为连续相等的时间间隔，如果每5个点取一个点，则连续两点的时间间隔为t＝0.1s，Δx＝(3.68－3.53)×10－2m，代入可得加速度a＝0.15m/s2.也可以使用最后一段和第二段的位移差求解，得加速度a＝0.15m/s2.(2)当没有平衡摩擦力时有：FT－Ff＝ma，故a＝－μg即图线斜率为，纵轴截距的大小为μg.观察图线可知μ甲>μ乙．3．(1)①的说法是正确的；②的说法不正确，因为当小车加速运动时，要考虑动滑轮的质量，小车所受到的拉力小于(或不等于)弹簧秤示数的二倍(2)刻度尺 天平(3)调整小桶内沙子的质量，轻推小车，使小车拖动纸带做匀速运动，则弹簧秤的示数等于小车受到的阻力大小(4)1.39解析 (1)在题图甲中，小车的拉力等于弹簧秤的拉力，在题图乙中，考虑到动滑轮的质量m，设弹簧秤的拉力为F，小车对滑轮的拉力为FT，则2F－FT＝ma，知小车所受到的拉力小于(或不等于)弹簧秤示数的二倍．(2)该实验要计算出小车的动能，要测量小车的质量，所以需要天平；要测量纸带计时点之间的长度，还需要刻度尺．(3)调整小桶内沙子的质量，轻推小车，使小车拖动纸带做匀速运动，则弹簧秤的示数等于小车受到的阻力大小．(4)E点的速度等于DF段的平均速度vE＝＝m/s＝1.39m/s.7
