實驗一有效數(shù)字與誤差分析 實驗二長度的測量 實驗三打點計時器及勻變速直線運動的加速度 實驗四探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系 實驗五驗證力的平行四邊形定則 實驗六探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 實驗七研究平拋物體的運動 實驗八探究彈性勢能的表達式 實驗九探究功與速度變化的關(guān)系 (71)實驗十驗證機械能守恒定律 實驗十一伏安法測電阻 實驗十二描繪小燈泡的伏安特性曲線 實驗十三測定金屬的電阻率 實驗十四電流表改裝為電壓表 實驗十五測定電源的電動勢和內(nèi)阻 實驗十六練習(xí)使用多用電表及測黑盒子內(nèi)的電學(xué)元件 實驗十七傳感器的簡單使用 實驗十八用單擺測定重力加速度 實驗十九測定玻璃的折射率 (200)實驗二十用雙縫干涉測光的波長 (206)實驗二十一探究碰撞中的不變量 附錄I演示性實驗 (221)附錄Ⅱ課本閱讀材料 (223)附錄Ⅲ2014年新課標實驗考試說明 (226)閑魚子夜清【有效數(shù)字】所謂有效數(shù)字：具體地說，是指在分析工作中實際能夠測量到的數(shù)字。所謂能夠測量到的是包括最后一位估計的，不確定的數(shù)字。我們把通過直讀獲得的準確數(shù)字叫做可靠數(shù)字；把通過估讀得到的那部分數(shù)字叫做存疑數(shù)字。把測量結(jié)果中能夠反映被測量大小的帶有一位存疑數(shù)字的全部數(shù)字叫有效數(shù)字。1.有效數(shù)字中只應(yīng)保留一位欠準數(shù)字，因此在記錄測量數(shù)據(jù)時，只有最后一位有效數(shù)字是欠準數(shù)字。2.在欠準數(shù)字中，要特別注意0的情況。0在非零數(shù)字之間與末尾時均為有效數(shù)字。如0.078和0.78與小數(shù)點無關(guān)，均為兩位有效數(shù)字。506與220均為三位有效數(shù)字。有效數(shù)字：是指從該數(shù)字左邊第一個非0的數(shù)字到該數(shù)字末尾的數(shù)字個數(shù)。二、有效數(shù)字的具體說明1.實驗中的數(shù)字與數(shù)學(xué)上的數(shù)字是不一樣的。如：數(shù)學(xué)的8.35=8.350=8.3500,而實驗的8.35≠8.350≠8.3500。2.有效數(shù)字的位數(shù)與被測物的大小和測量儀器的精密度有關(guān)。如用毫米刻度尺測得物體的長度為1.45cm,若改用千分尺來測，其有效數(shù)字的位數(shù)有五位。3.第一個非零數(shù)字前的零不是有效數(shù)字。4.第一個非零數(shù)字以及之后的所有數(shù)字(包括零)都是有效數(shù)字。5.單位的變換不應(yīng)改變有效數(shù)字的位數(shù)。因此，實驗中要求盡量使用科學(xué)計數(shù)法表示數(shù)據(jù)。如100.2m可記為0.1002km。但若用“cm”和“mm”作單位時，數(shù)學(xué)上可記為10020cm和100200mm,但卻改變了有效數(shù)字的位數(shù)，這是不可取的，采用科學(xué)計數(shù)法就不會產(chǎn)生這個問題了。高中物理實驗教程【誤差分析】物理實驗中，絕大多數(shù)實驗都涉及物理量的測量和物理規(guī)律的研究，要求學(xué)生能應(yīng)用所選擇的合適儀器，盡可能獲得令人滿意的結(jié)果。一個待測物理量，在客觀上具有真值。但由于受到測量儀器、測量方法、測量條件和觀察者生理反應(yīng)能力、操作水平等因素的限制，測得的結(jié)果只可能是一個近似值。測量值與真值之差稱為絕對誤差，簡稱誤差。即：誤差=I測量值-真值I。誤差與錯誤不同，錯誤是可以避免的，而誤差是不可能絕對避免的。在實驗中進行測量和數(shù)據(jù)處理時，都應(yīng)著眼于減少誤差，盡可能使實驗結(jié)果接近真值。誤差產(chǎn)生的原因是多方面的，從誤差的性質(zhì)和來源上可分為系統(tǒng)誤差和偶然誤差兩大類。一、系統(tǒng)誤差由于儀器結(jié)構(gòu)上不夠完善或儀器未經(jīng)很好校準等原因會產(chǎn)生誤差。例如，各種刻度尺的熱脹冷縮，溫度計、表盤的刻度不準確等都會造成誤差。由于實驗本身所依據(jù)的理論、公式的近似性，或者對實驗條件、測量方法的考慮不周也會造成誤差。例如，熱學(xué)實驗中常常沒有考慮散熱的影響，用伏安法測電阻時沒有考慮電表內(nèi)阻的影響等。由于測量者的生理特點，例如反應(yīng)速度，分辨能力，甚至固有習(xí)慣等也會在測量中造成誤差。以上都是造成系統(tǒng)誤差的原因。系統(tǒng)誤差的特點是測量結(jié)果向一個方向偏離，其數(shù)值按一定規(guī)律變化。我們應(yīng)根據(jù)具體的實驗條件，系統(tǒng)誤差的特點，找出產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因，采取適當措施降低它的影響。系統(tǒng)誤差的特點是：在相同條件下，對同一物理量進行多次測量時，誤差的大小和正負總保持不變，或按一定的規(guī)律變化，或是有規(guī)律地重復(fù)。二、偶然誤差在相同條件下，對同一物理量進行多次測量，由于各種偶然因素，會出現(xiàn)測量值時而偏大，時而偏小的誤差現(xiàn)象，這種類型的誤差叫做偶然誤差。產(chǎn)生偶然誤差的原因很多，例如讀數(shù)時，視線的位置不正確，測量點的位置不準確，實驗儀器由于環(huán)境溫度、濕度、電源電壓不穩(wěn)定、振動等因素的影響而產(chǎn)生微小變化，等等，這些因素的影響一般是微小的，而且難以確定某個因素產(chǎn)生的具體影響的大小，因此偶然誤差難以找出原因加以排除。但是實驗表明，大量次數(shù)的測量所得到的一系列數(shù)據(jù)的偶然誤差都服從一實驗結(jié)果還表明，在確定的測量條件下，對同一物理量進行多次測量，并1.絕對誤差。設(shè)某物理量的測量值為x,它的真值為a,則Ix-al=e;由此式所表示的誤差ε和測量值x具有相同的單位，它反映測量值偏離真值的2.相對誤差。誤差還有一種表示方法，叫相對誤差，它是絕對誤差與真實絕對誤差可以表示一個測量結(jié)果的可靠程度，而相對誤差則可以比較不同測量結(jié)果的可靠性。例如，測量兩條線段的長度，第一條線段用最小刻度為毫米的刻度尺測量時讀數(shù)為10.3mm,絕對誤差為0.1mm(值讀得比較準確時),相對誤差為0.97%,而用準確度為0.02mm的游標卡尺測得的結(jié)果為10.28mm,絕對誤差為0.02mm,相對誤差為0.19%;第二條線段用上述測量工具分別測出的結(jié)果為19.6mm和19.64mm,前者的絕對誤差仍為0.1mm,相對誤差為0.51%,后者的絕對誤差為0.02mm,相對誤差為0.1%。比較這兩條線的測量結(jié)果，可以看到，用相同的測量工具測量時，絕對誤差沒有變化，用不同的測量工具測量時，絕對誤差明顯不同，準確度高的工具所得到的絕對誤差小。然而相對誤差則不僅與所用測量工具有關(guān)，而且也與被測量的大小有關(guān)，當用同【典型例題】C.12.40cmD.4.30閑魚子夜清寒高中物理實驗教程D.在相同的條件下為了提高測量的準確度，應(yīng)考慮盡量減小絕對誤差3.下列說法正確的是()A.偶然誤差是由儀器結(jié)構(gòu)缺陷、實驗方法不完善造成的B.多次測量求平均值可減小系統(tǒng)誤差C.相對誤差等于絕對誤差與真實值之比D.0.0123m、17.0mm、3.85×103km都是三位有效數(shù)字4.任何實驗測量都存在誤差。本實驗所用測量儀器均已校準，下列關(guān)于誤差的說法中正確的選項是()A.用螺旋測微器測量金屬直徑時，由于讀數(shù)引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差B.由于電流表和電壓表內(nèi)阻引起的誤差屬于偶然誤差C.若將電流表和電壓表的內(nèi)阻計算在內(nèi)，可以消除由于測量儀表引起的系統(tǒng)誤差D.用U-I圖象處理數(shù)據(jù)求金屬電阻可以減小偶然誤差【典型例題答案】【游標卡尺】1.構(gòu)造及原理。如圖2-1所示，游標主尺的最小分度是1mm,游標尺上10等分刻度的總長為9mm,即游標尺每一等分刻度只有0.9mm,游標尺上每一等分刻度比主尺上的每一等分刻度少0.1mm,當左右兩測量腳合在一起時，游在兩測量腳間放0.1mm厚的物體時，游標尺向右移0.1mm,這時游標尺上的第一條刻度線與主尺的某刻度線對齊，其余刻度線不對齊……因此用這種游標卡尺可以準確測出0.1mm的長度，即精確度為0.1mm。在實驗室的游標卡尺，還有以下兩種規(guī)格：一種是游標尺上有20個等分刻度，如圖2-2,其總長度為19mm,即游標尺上每一等分比主尺的每一等分少0.05mm,精確度為0.05mm。另一種是游標尺上有50個等分刻度，如圖2-3,其總長度為49mm,即游標尺上每一等分比主尺上每一等分少0.02mm,精確度為0.02mm。圖2-1圖2-2圖2-32.讀數(shù)。整毫米數(shù)由主尺讀出，毫米以下的由游標尺讀出：讀數(shù)=主尺讀數(shù)+游標尺讀數(shù)。其中“游標尺的讀數(shù)”就是與主尺某刻度線對齊的游標刻度的格數(shù)乘以精例1.如圖2-4所示的游標卡尺的讀數(shù)為mm。主尺讀數(shù)：12mm,游標讀數(shù)：10×0.05=0.50mm(格數(shù)×精確度),即讀數(shù)為12.50mm。例2.有一游標卡尺，主尺的最小分度為1mm,游標尺上有50個等分刻度，其長度49mm,這種游標卡尺的精確度為。用這種游標卡尺測某物體的長度時，游標尺上第36條刻度線與主尺上的“12cm”刻度對齊，該物體的長度是o0.02mm。因此，用它測量物體的長度時可以準確到0.02mm,即精確度為0.02mm。游標尺上36個等分刻度的長度L=36×0.98mm=35.28mm即游標尺上零刻度線應(yīng)在主尺上“8.472cm”處，故該物體的長度為8.472cm?！韭菪郎y微器(千分尺)】1.相鄰兩個螺距間距離為0.5mm,可動刻度每旋轉(zhuǎn)一周前進或后退0.5mm,可動刻度一周分為50份，所以其精度是0.01mm,可估讀到0.001mm。2.螺旋測微器讀數(shù)方法：讀數(shù)=固定刻度值+(可動刻度示數(shù))×0.01?！镜湫屠}】1.用螺旋測微器測量一根金屬絲的直徑，如圖2-5所示的讀數(shù)：閑魚螺旋測微器所測物體的長度為_mm。mm。2.在“用雙縫干涉測光的波長”的實驗中，測量頭示意圖如圖2-6所示，調(diào)節(jié)分劃板的位置，使分劃板中心剖線對齊某亮條紋的中心，此時測量頭的讀置，由測量頭再讀出一讀數(shù)。若實驗測得第一條到第五條亮條紋中心間的距離為△x=0.960mm,已知雙縫間距為d=1.5mm,雙縫到屏的距離為L=1.00m,則對應(yīng)的光波波長p=nm。1.如圖2-7是用螺旋測微器測量三根金屬棒直徑的示意圖，從左到右三根圖2-72.(2012·全國新課標卷)某同學(xué)利用螺旋測微器測量一金屬板的厚度。該螺旋測微器校零時的示數(shù)如圖2-8(a)所示，測量金屬板厚度時的示數(shù)如圖2-8(b)所示。圖2-8(a)所示讀數(shù)為mm,圖2-8(b)所示讀數(shù)為mm,所測金屬板的厚度為mm。EQ\*jc3\*hps6\o\al(\s\up9(),3)圖2-83.(2013·山東理綜卷)圖2-9(a)為一游標卡尺的結(jié)構(gòu)示意圖，當測量一鋼筆帽的內(nèi)徑時，應(yīng)該用游標卡尺的(填“A”“B”或“C”)進行測量；示數(shù)如圖2-9(b)所示，該鋼筆帽的內(nèi)徑為mm。圖2-94.(2013·全國新課標卷)某次游標卡尺(主尺的最小分度為1mm)的示數(shù)如圖2-10所示，其讀數(shù)為cm。圖2-105.(2014·福建卷)某同學(xué)測定一金屬桿的長度和直徑，示數(shù)如圖2-11圖2-116.(2014·江蘇卷)用螺旋測微器測量合金絲的直徑。為防止讀數(shù)時測微螺桿發(fā)生轉(zhuǎn)動，讀數(shù)前應(yīng)先旋緊如圖2-12所示的部件(選填“A”“B”“C”或“D”)。從圖2-12中的示數(shù)可讀出合金絲的直徑為mm。圖2-12【典型例題答案】【鞏固練習(xí)答案】3.A11.30(11.25或11.35)閑魚子夜清寒高中物理實驗教程【實驗?zāi)康摹俊緦嶒炘怼?1)電磁式打點計時器是一種使用低壓、交流電源(6V以下)的計時儀器。它每隔0.02s打一次點(交流電頻率為50Hz),因此紙帶上的點就表示了和紙帶相連的運動物體在不同時刻的位置。研究紙帶上點之間的間隔，就可以(2)電火花計時器：它是利用火花放電在紙帶上留下墨跡而顯示點跡的計時儀器。當接通220V交流電源，按下脈沖輸出開關(guān)時，計時器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)接正極的放電針、墨粉紙盤到接負極的紙盤軸，產(chǎn)生火花放電，于是在運動紙帶上就打下一系列點跡。當電源頻率為50Hz時，它也是每隔0.02s打一次點，即打出的紙帶上每相鄰兩點間的時間間隔也是0.02s,電火花計時器工作(1)若相等時間內(nèi)的位移相等，則物體做勻速直線運動。(2)若相等時間內(nèi)的位移不相等，則物體做變速直線運動。(3)若連續(xù)相等時間內(nèi)的位移差為恒量，則物體做勻變速直線運動，并可由△x=aT2求出加速度(為了減小誤差常用逐差法或v-t(1)逐差法。如圖3-1所示，相鄰兩計圖3-1(2)v-t圖象法。根據(jù)v=v÷,可求得、…求出1,2,…(一般取5個點)各計數(shù)點的瞬時速度，再作出v-t圖象，(3)利用已求出的瞬時速度值，按加速度的定義式求加速度值，為了充分【實驗器材】帶、復(fù)寫紙片(電火花計時器為黑粉紙盤)、小車、細繩、一端附有滑輪的長木板、刻度尺、鉤碼、導(dǎo)線(電火花計時器則不需要)?！緦嶒灢襟E】計時器固定在長木板沒有滑輪的一端，連接好電路如圖3-2所示。圖3-2高中物理實驗教程限位孔，把一條細繩拴在小車上，細繩跨過滑輪，下邊掛上合適的鉤碼。3.要在鉤碼(或沙桶)落地處放置軟墊或沙箱，防止撞壞鉤碼。4.要在小車到達滑輪前用手按住它或放置泡沫塑料擋板，防止車掉在地上5.反復(fù)測量，根據(jù)測量的實驗數(shù)據(jù)求出加速度取平均值?！菊`差分析】本實驗沒有系統(tǒng)誤差，只有長度測量帶來的偶然誤差。【注意事項】1.接通和切斷電源要及時，要先接通電源，后讓紙帶運動。2.不要分段測量各段位移，應(yīng)盡可能地一次測量完畢(可統(tǒng)一量出各計數(shù)點到計數(shù)起點0之間的距離),讀數(shù)時應(yīng)估讀到毫米下一位。3.小車的加速度應(yīng)適當大些，但不能過大，以能在紙帶上長約50cm的范圍內(nèi)清楚地取7~8個計數(shù)點為宜?！镜湫屠}】1.(2013·全國新課標I卷)圖3-3為測量物塊與水平桌面之間動摩擦因、數(shù)的實驗裝置示意圖，實驗步驟如下：SA同8回①用天平測量物塊和遮光片的總質(zhì)量M、重物的質(zhì)量m;用游標卡尺測量遮光片的寬度d;用米尺測量兩光電門之間的距離s。②調(diào)整輕滑輪，使細線水平。③讓物塊從光電門A的左側(cè)由靜止釋放，用數(shù)字毫秒計分別測出遮光片經(jīng)過光電門A和光電門B所用的時間△tA和△tg,求出加速度a。④多次重復(fù)步驟③,求a的平均值a。⑤根據(jù)上述實驗數(shù)據(jù)求出動摩擦因數(shù)μ。閑魚子夜解(1)測量d時，某次游標卡尺(主尺的最小分度為1mm)的示數(shù)如圖3-4(3)動摩擦因數(shù)μ可用M、m、a和重力加速度g表示為μ=0(4)如果細線沒有調(diào)整到水平，由此引起的誤差屬于(填“偶然2.(2012·山東卷)某同學(xué)利用圖3-5所示的實驗裝置，探究物塊在水平一段距離停在桌面上(尚未到達滑輪處)。從紙點取1個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的距離如圖3-6所示。打點計時器電源的頻率為50Hz。圖3-5圖3-6間某時刻開始減速。(2)計數(shù)點5對應(yīng)的速度大小為m/s,計數(shù)點6對應(yīng)的速度大小為m/s(保留三位有效數(shù)字)。(3)物塊減速運動過程中加速度的大小為a=m/s2,若月來計高中物理實驗教程3.(2010·重慶卷)某同學(xué)用打點計時器測量做勻加速直線運動的物體的加速度，電源頻率f=50Hz在線帶上打出的點中，選出零點，每隔4個點取1個計數(shù)點，因保存不當，紙帶被污染，如圖3-7所示，A、B、C、D是依次排列的4個計數(shù)點，僅能讀出其中3個計數(shù)點到零點的距離：D圖3-7sA=16.6mmsg=126.5mm若無法再做實驗，可由以上信息推知：(2)打C點時物體的速度大小為m/s(取2位有效數(shù)字)。(3)物體的加速度大小為(用sA、Sg、sp和f表示)。4.(2010·廣東卷)圖3-8是某同學(xué)在做勻變速直線運動實驗中獲得的一(1)已知打點計時器電源頻率為50Hz,則紙帶上打相鄰兩點的時間間隔為、o _(2)A、B、C、D是紙帶上四個計數(shù)點，每兩個相鄰計數(shù)點間有四個點沒有畫出。從圖3-8中讀出A、B兩點間距s=;C點對應(yīng)的速度是 (計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。圖3-8【鞏固練習(xí)】1.在做“研究勻變速直線運動”的實驗時，某同學(xué)得到一條用打點計時器打下的紙帶如圖3-9所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G等7個計數(shù)點，每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點，圖中沒有畫出，打點計時器接周期為T=0.02s的交流電源。圖3-9(1)計算ve的公式為ve(用給定字母表示)。(2)若測得d?=65.00cm,d?=19.00cm,物體的加速度a=m/s2。(3)如果當時電網(wǎng)中交變電流的頻率f>50Hz,而做實驗的同學(xué)并不知道，那么加速度的測量值比實際值(選填偏大或偏小)。2.某同學(xué)利用打點計時器研究做勻加速直線運動小車的運動情況。圖3-10所示為該同學(xué)實驗時打出的一條紙帶，紙帶上兩相鄰計數(shù)點的時間間隔是得出小車的加速度大小a=m/s2,打點計時器打B點時小車的速度v= 圖3-103.在做“測定勻變速直線運動的加速度”的實驗中，取下面一段紙帶研究其運動情況，如圖3-11所示。設(shè)0點為計數(shù)的起始點，相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為0.1s,若物體做理想的勻加速直線運動，則計數(shù)點“1”與起始點間的距離s?為 cm,打計數(shù)點“1”時物體的瞬時速度為圖3-113 m/s,物體的加速度為m/s2(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)。4.(2012·安徽卷)圖3-12是實驗中得到的一條紙帶，A、B、C、D、E、F、G為7個相鄰的計數(shù)點，相鄰的兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出。量出相鄰的計數(shù)點之間的距離分別為sAB=4.22cm、Sgc=4.65cm、Scp=5.08cm、SDe=5.49cm、SEF=5.91cm、SFc=6.34cm。已知打點計時器的工作頻率為高中物理實驗教程50Hz,則小車的加速度a=_m/s2(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。圖3-125.伽利略在《兩種新科學(xué)的對話》一書中，提出猜想：物體沿斜面下滑是一種勻變速直線運動，同時他還實驗驗證了該猜想。某小組學(xué)生依據(jù)伽利略描述的實驗方案，設(shè)計了如圖3-13所示的裝置，探究物體沿斜面下滑是否做勻箱閥門(假設(shè)水流出時均勻穩(wěn)定)。斜面量筒圖3-13⑤測得的數(shù)據(jù)見表3-1。表3-1次數(shù)123456(1)該實驗利用量筒中收集的水量來表示(填序號)。A.水箱中水的體積B.水從水箱中流出的速度(2)小組同學(xué)漏填了第3組數(shù)據(jù)，實驗正常，你估計這組水量V=(3)若保持傾角θ不變，增大滑塊質(zhì)量，則相同的L,水量V將(填“增大”“不變”或“減小”)若保持滑塊質(zhì)量不變，增大傾角θ,則相同6.(2013·廣東卷)研究小車勻變速直線運動的實驗裝置如圖3-14(a)所示其中斜面傾角θ可調(diào)，打點計時器的工作頻率為50Hz,紙帶上計數(shù)點的間距如圖3-14(b)所示，其中每相鄰兩點之間還有4個記錄點未畫出。只圖3-14(1)部分實驗步驟如下：(2)圖3-15(b)中標出的相鄰兩計數(shù)點的時間間隔T=s。(3)計數(shù)點5對應(yīng)的瞬時速度大小計算式為v?=為了充分利用記錄數(shù)據(jù)，減小誤差，小車加速度大小的計算式應(yīng)為a= o7.(2014·全國卷)現(xiàn)用頻閃照相方法來研究物塊的變速運動。在一小物塊沿斜面向下運動的過程中，用頻閃相機拍攝的不同時刻物塊的位置如圖3-15所示。拍攝時頻閃頻率是10Hz;通過斜面上固定的刻度尺讀取的5個連續(xù)影像間的距離依次為x?、x?、x?、x?。已知斜面頂端的高度h和斜面的長度s,數(shù)據(jù)如下表3-2所示，重力加速度大小g取9.80m/s2。圖3-15表3-2hs根據(jù)表中數(shù)據(jù)，完成下列填空：(1)物塊的加速度a=m/s2(保留3位有效數(shù)字)。(2)因為_,可知斜面是粗糙的?！镜湫屠}答案】(4)系統(tǒng)誤差解析：(1)游標卡尺的讀數(shù)=主尺(整毫米數(shù))+游標尺對齊格數(shù)×精度，題中游標卡尺的主尺部分的讀數(shù)為9mm,對齊格數(shù)為第12條，20分度的游標卡(2)物塊在重物作用下沿水平桌面上做勻加速直線運動，經(jīng)過光電門A、B時的速度大小分別為,(3)把重物、物塊和遮光片看一整體，進行受力分析，由牛頓第二定律有mg-μMg=(M+m)a,(4)從來源看，誤差分為系統(tǒng)誤差和偶然誤差兩種。系統(tǒng)誤差是由于儀器本身不精確，或?qū)嶒灧椒ù致?，或?qū)嶒炘聿煌晟贫a(chǎn)生的。偶然誤差是由各種偶然因素對實驗者、測量儀器、被測物理量的影響而產(chǎn)生的。細線沒有調(diào)整到水平引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差。實驗三打點計時器及勻變速直線運動的加速度解析：(1)由于計數(shù)點6前和計數(shù)點7后的相鄰點間隔距離都小于計數(shù)點6、7的間隔距離，說明計數(shù)點6之前物塊在加速，計數(shù)點7之后物塊在減速，則開始減速的時刻在6和7之間。又可解得計數(shù)點6對應(yīng)的速度大小為1.20m/s。2.00m/s2。在減速階段產(chǎn)生加速度的力是滑動摩擦力和紙帶受到的阻力，所以計算結(jié)果比動摩擦因數(shù)的真實值“偏大”。解析：(1)打點計時器打出的紙帶每隔4個點選擇一個計數(shù)點，則相鄰兩計數(shù)點的時間間隔為T=0.1s。(2)根據(jù)一段時間的平均速度等于中間時刻的速度得(3)勻加速運動的位移特征是相鄰的相等時間間隔內(nèi)的位移以aT2均勻增大，有4.(1)0.02s(解析：(1) 或(3)偏小高中物理實驗教程2.1.202.200.500.15(或0.145)求得a=0.42m/s2。(2)根據(jù),而量筒內(nèi)收集的水量正比于時間，則Vα√L,則解得V=73.5mL。7.(1)4.30(填“4.29”或“4.31”同樣給分)(2)物塊加速度小,由于a<a',可知斜面是粗糙的。【實驗?zāi)康摹俊緦嶒炘怼?.如右圖4-1所示，彈簧在下端懸掛鉤碼時會伸長。2.用刻度尺測出彈簧在不同鉤碼拉力下的伸長量x,建立坐標系，以縱坐標表示彈力大小F,以橫坐標表示彈簧的伸長量x,在坐標系中描出各點(x,F),然后用平滑的曲線連結(jié)起來，根據(jù)實驗所得的圖線，就可探知彈力大小與伸圖4-1【實驗器材】【實驗步驟】1.如圖4-2所示，將鐵架臺放于桌面上(固定好),將彈簧的一端固定于鐵架臺的橫梁上，在挨近彈簧處將刻度尺(最小分度為“mm”)固定于鐵架臺圖4-2閑魚子夜清高中物理實驗教程2.記下彈簧下端不掛鉤碼時所對應(yīng)的刻度L。3.在彈簧下端掛上一個鉤碼，待鉤碼靜止后，記下彈簧下端所對應(yīng)的刻4.用上面方法，記下彈簧下端掛2個、3個、4個……鉤碼時彈簧下端所對應(yīng)的刻度L?、L?……并將所得數(shù)據(jù)記錄在表4-1中。表4-1刻度形變量x····1236L:5.用xn=L-L?計算出彈簧掛1個、2個、3個……鉤碼時彈簧的伸長量，并根據(jù)當?shù)刂亓铀俣戎礸,計算出所掛鉤碼的總重量。這個總重量就是彈簧彈力的大小，將所得數(shù)據(jù)填入表格。6.在坐標紙上建立坐標系，以彈力為縱坐標，彈簧伸長量為橫坐標，描出每一組數(shù)據(jù)(x,F)所對應(yīng)的點。7.根據(jù)所描各點的分布與走向，作出一條平滑的曲線。8.以彈簧伸長量為自變量，彈力大小為因變量，寫出曲線所代表的函數(shù)。首先嘗試寫成一次函數(shù)形式，如果不行，寫成二次函數(shù)的形式或其他形式。9.研究并解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義?！咀⒁馐马棥?.安裝時，要保持刻度尺豎直并靠近彈簧。2.實驗時，要盡量選擇長度較大匝數(shù)較多的彈簧，但軟硬程度(勁度系數(shù))不能太大也不能過小，以每多掛一個鉤碼(20g),彈簧伸長1~2cm為宜。3.讀取彈簧下端所對應(yīng)刻度時，要用三角板，并且視線垂直于刻度，力求4.建坐標系時，要選擇合適標度，以使所畫曲線占據(jù)整個坐標紙為宜。5.畫圖線時，不一定要讓所有各點都正好在曲線上，但應(yīng)注意使曲線兩側(cè)的點大致相同。6.所掛鉤碼不能太多，以免超過彈性限度?！镜湫屠}】1.(2012·廣東卷)某同學(xué)探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系。(1)將彈簧懸掛在鐵架臺上，將刻度尺固定在彈簧一側(cè)，彈簧軸線和刻度尺都應(yīng)在方向(填“水平”或“豎直”)。(2)彈簧自然懸掛，待彈簧時，長度記為L,彈簧下端掛上砝碼盤時，長度記為L;在砝碼盤中每次增加10g砝碼，彈簧長度依次記為L至L6,數(shù)據(jù)如下表4-2:表4-2LLL數(shù)值(cm)表中有一個數(shù)值記錄不規(guī)范，代表符號為。由表可知所用刻度尺的最小刻度為o_(3)圖4-3是該同學(xué)根據(jù)表中數(shù)據(jù)作的圖，縱軸是砝碼的質(zhì)量，橫軸是彈簧長度與 的差值(填“L。”或“L?”)。(4)由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，重力加速度取圖4-32.(2014·浙江卷)在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”時，某同學(xué)把兩根彈簧如圖4-4連接起來進行探究。(1)某次測量如圖4-5所示，指針示數(shù)為cm。圖4-4圖4-5閑魚子夜精高中物理實驗教程1234(2)在彈性限度內(nèi)，將50g的鉤碼逐個掛在彈簧下端，得到指針A、B的加速度g取10m/s2)。由表I數(shù)據(jù)(選填“能”或“不能”)計算出3.(2014·新課標Ⅱ卷)某實驗小組探究彈簧的勁度系數(shù)k與其長度(圈數(shù))的關(guān)系。實驗裝置如圖4-6所示：一均勻長彈簧豎直懸掛，7個指針P?、彈簧下端未掛重物時，各指針的位置記為x?;掛有質(zhì)量為0.100kg的砝碼時，重力加速度取9.80m/s2)。已知實驗所用彈簧總?cè)?shù)為60,整個彈簧的自由長度為11.88cm。(1)將表4-3中數(shù)據(jù)補充完整：①。②圖4-6表4-3n①②(2)以n為橫坐標，為縱坐標，在圖4-7給出的坐標紙上畫出圖4-7(3)圖4-7中畫出的直線可近似認為通過原點。若從實驗中所用的彈簧截式為k=④N/m?！眷柟叹毩?xí)】數(shù)據(jù)，對應(yīng)點已在圖4-8上標出(g=9.8m/s2)。圖4-8(1)作出m-l的關(guān)系圖線。(2)彈簧的勁度系數(shù)為N/m。高中物理實驗教程2.在研究彈簧的形變與外力的關(guān)系的實驗中，將彈簧水平放置測出其自然長度，然后豎直懸掛讓其自然下垂，在其下端豎直向下施加外力F,實驗過程是在彈簧的彈性限度內(nèi)進行的。用記錄的外力F與彈簧的形變量x作出的F-x圖線如圖4-9所示，由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為。圖線不過原點的64180732圖4-93.以下是一位同學(xué)做“探究形變與彈力的關(guān)系”的實驗。(1)下列的實驗步驟是這位同學(xué)準備完成的，請你幫這位同學(xué)按操作的先A.以彈簧伸長量為橫坐標，以彈力為縱坐標，描出各組數(shù)據(jù)(x,F)對B.記下彈簧不掛鉤碼時，其下端在刻度尺上的刻度L?C.將鐵架臺固定于桌子上，并將彈簧的一端系于橫梁上，在彈簧附近豎直D.依次在彈簧下端掛上1個、2個、3個、4個……鉤碼，并分別記下鉤碼(2)表4-4是這位同學(xué)探究彈力大小與彈簧伸長量之間的關(guān)系所測的幾組彈力(F/N)彈簧原來長度(L?/cm)彈簧后來長度(L/cm)彈簧伸長量(x/cm)實驗四探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系②在圖4-10的坐標上作出F-x圖線。圖4-10③寫出曲線的函數(shù)表達式(x用cm作單位):④函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義：4.(2010·福建卷)某實驗小組研究橡皮筋伸長與所受拉力的關(guān)系。實驗碼(質(zhì)量均為20g),每增掛一只鉤碼均記下對應(yīng)的橡皮筋伸長量；當掛上10圖象如圖4-11所示。從圖象中可以得出(填選項前的字母)。0圖4-11高中物理實驗教程5.(2015·四川卷)某同學(xué)在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”時，安裝好實驗裝置，讓刻度尺零刻度與彈簧上端平齊，在彈簧下端掛1個鉤碼，靜止時彈簧長度為l?,如圖4-12(a)所示，圖4-12(b)是此時固定在彈簧掛鉤上的指針在刻度尺(最小分度是1毫米)簧下端分別掛2個、3個、4個、5個相同鉤圖4-12碼，靜止時彈簧長度分別是L?、l?、l?、l?。已知每個鉤碼質(zhì)量是50g,掛2個鉤碼時，彈簧彈力F?=N(當?shù)刂亓铀俣萭=9.8m/s2)。要得到彈簧伸長量x,還需要測量的是。作出F-x曲線，得到彈力與彈簧伸長量的關(guān)系?！镜湫屠}答案】解析：(1)由圖4-5可知刻度尺能精確到0.1cm,讀數(shù)時需要往后估讀一位。故指針示數(shù)為16.00±0.05cm。(2)由表中數(shù)據(jù)可知每掛一個鉤碼，彈簧I的平均伸長量△x?≈4cm,彈簧Ⅱ的總平均伸長量△x?≈5.80cm,根據(jù)胡克定律可求得彈簧I的勁度系數(shù)為12.5N/m,同理也能求出彈簧Ⅱ的勁度系數(shù)。(2)如圖4-13所示。0圖4-13解析：(1)①(3)①由作出的圖象可知直線的斜率為5.8×10-?,故直線方程滿②由于60圈彈簧的原長為11.88cm,則n圈彈簧的原長滿足【鞏固練習(xí)答案】1.(1)如圖4-14所示。圖4-14彈力(F/N)彈簧伸長量(x/cm)高中物理實驗教程②如圖4-15所示。0圖4-15④函數(shù)表達式中的常數(shù)為彈簧的勁度系數(shù)，表示使彈簧每伸長或壓縮0.01m(1cm)所需的拉力，大小為0.43N。解析：本題屬于中等題，解題的關(guān)鍵在于弄清為什么兩條圖象會錯開。實、驗中由于增掛鉤碼時所掛鉤碼數(shù)過多，導(dǎo)致橡皮筋超出彈性限度，彈簧無法及5.解析：根據(jù)圖2指針指示可知，l?=25.85cm,掛2個鉤碼時，以2個鉤碼整體為對象，受重力mg和彈簧的拉力F?作用而處于平衡，根據(jù)共點力平衡條件有：F?=mg=2×50×10?3×9.8N=0.98N,彈簧的伸長(或縮短)量x=長量x,還需要測量的是彈簧的原長l?！緦嶒炘怼看藢嶒炇且没コ山嵌鹊膬蓚€力與一個力產(chǎn)生相同的效果，即橡皮條在某一方向伸長一定的長度，看其用平行四邊形定則求出的合力與這一個力是否在實驗誤差允許的范圍內(nèi)相等，就驗證了力的平行四邊形定則?！緦嶒炂鞑摹糠侥景逡粋€，白紙，橡皮條一段，細繩套兩個，圖釘(若干),三角板，刻度尺，鉛筆，兩個彈簧稱?！緦嶒灢襟E】1.用圖釘把一張白紙釘在水平桌面上的方木板上。2.用圖釘把橡皮條的一端固定在木板上的A點，用兩條細繩套結(jié)在橡皮條的另一端。3.用兩個彈簧秤分別鉤住兩個細繩套，互成角度的拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點到達某一位置圖5-14.用鉛筆描下結(jié)點的位置和兩條細繩套的方向，并記錄彈簧秤的讀數(shù)。在白紙上按比例作出兩個彈簧秤的拉力F?和F?的圖示。利用刻度尺和三角板根據(jù)平行四邊形定則求出合力F。5.只用一個彈簧秤，通過細繩套把橡皮條的結(jié)點拉到與前面相同的位置0,記下彈簧秤的讀數(shù)和細繩套的方向。按同樣的比例用刻度尺從0點起做出這個彈簧秤的拉力F'圖示。6.比較F'與用平行四邊形定則求得的合力F,在實驗誤差允許的范圍內(nèi)【注意事項】1.彈簧秤使用前將彈簧秤水平放置，然后檢查、校正零點?？辞鍙椈沙拥母咧形锢韺嶒灲坛塘砍獭挝缓妥钚】潭?，讀數(shù)時視線要正對刻度線。2.選擇彈簧秤時，可將兩彈簧秤自由端鉤住一起沿水平方向拉伸，看兩個讀數(shù)是否一樣，若一樣就可以用。3.用彈簧秤測拉力時，應(yīng)使彈簧的拉力沿軸線方向，橡皮條、彈簧秤和細繩套應(yīng)位于與紙面平行的同一平面內(nèi)。4.不要用老化的橡皮條，檢查的方法是用一個彈簧秤拉橡皮條，要反復(fù)做幾次使橡皮條拉伸到相同的長度看彈簧秤讀數(shù)有無變化。5.可用兩根橡皮條并聯(lián)使用以增大其勁度系數(shù)。6.同一次實驗中，橡皮條拉長后的結(jié)點位置0必須保持不變。兩分力間的夾角要適當，不能太大也不能太小。7.白紙不要選的過小，畫力的圖示時應(yīng)選擇適當?shù)膯挝婚L度，盡可能使圖畫的大一些。8.嚴格按力的圖示要求和幾何方法作出力的合力。9.A點應(yīng)選在靠近木板邊上中點為宜，以使0點能確定在紙的上側(cè)?！镜湫屠}】1.(2010·天津卷)在探究合力的方法時，先將橡皮條的一端固定在水平、木板上，另一端系上帶有繩套的兩根細繩。實驗時，需要兩次拉伸橡皮條，一次是通過兩細繩用兩個彈簧秤互成角度地拉橡皮條，另一次是用一個彈簧秤通過細繩拉橡皮條。(1)實驗對兩次拉伸橡皮條的要求中，下列哪些說法是正確的(填字母代號)。D.將橡皮條和繩的結(jié)點拉到相同位置(2)同學(xué)們在操作過程中有如下議論，其中對減小實驗誤差有益的說法是 (填字母代號)。A.兩細繩必須等長B.彈簧秤、細繩、橡皮條都應(yīng)與木板平行C.用兩彈簧秤同時拉細繩時兩彈簧秤示數(shù)之差應(yīng)盡可能大D.拉橡皮條的細繩要長些，標記同一細繩方向的兩點要遠些2.(2011·江蘇卷)某同學(xué)用如圖5-2所示的計A掛于固定點P,下端用細線掛一重物M。彈簧測力計B的一端用細線系于0點，手持另一端向左拉，使結(jié)點0靜止在某位置。分別讀出彈簧測力計A和B的示數(shù)，并在貼于豎直木板的白紙上記錄0圖5-2(1)本實驗用的彈簧測力計示數(shù)的單位為N,圖中A的示數(shù)為_N。(2)下列不必要的實驗要求是(請?zhí)顚戇x項前對應(yīng)的字母)。A.應(yīng)測量重物M所受的重力D.改變拉力，進行多次實驗，每次都要使0點靜止在同一位置3.(2015·安徽卷)在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，某同學(xué)用圖釘把白紙固定在水平放置的木板上，將橡皮條的一端固定在木板上一點，兩個細繩套系在橡皮條的另一端，用兩個彈簧測力計分別拉住兩個細繩套，互成角度地施加拉力，使得橡皮條伸長，結(jié)點到達紙面上某一位置，如圖5-3所示，①用鉛筆描下結(jié)點位置，記為0。圖5-3②記錄兩個彈簧測力計的示數(shù)F?和F?,沿每條細繩的方向用鉛筆分別描③只用一個彈簧測力計，通過細繩套把橡皮條的結(jié)點仍拉到位置0,記錄⑤根據(jù)力的平行四邊形定則作出F?、F?的合力F。⑥比較的一致程度，若有較大差異，對其原因進行分析，并作出【鞏固練習(xí)】1.在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，以下說法正確的是()高中物理實驗教程A.必須使分力和合力在同一平面內(nèi)B.將橡皮筋拉得越長，實驗誤差就越小C.若保持兩分力方向不變，而將兩分力的大小各增加一倍，合力將變?yōu)樵瓉淼?倍，且方向不變D.使橡皮條在某一方向上伸長某一長度3.在本實驗中，使彈簧秤Ⅱ從圖5-4中位置開始沿順時針方向緩慢轉(zhuǎn)動。在此過程中，保持結(jié)點0的位置和F,的方向不發(fā)生改變，那么,在全過程中關(guān)于彈簧秤I、4.“驗證力的平行四邊形定則”的實驗情況如圖5-5(a)所示，其中A為固定橡皮筋的圖釘，0為橡皮筋與細繩的結(jié)點，OB和OC為細繩。圖5-5(b)是在白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的圖。圖5-5(2)在實驗中，如果將細繩也換成橡皮筋，那么實驗結(jié)果是否會發(fā)生變化?(3)本實驗采用的科學(xué)方法是0A.理想實驗法B.等效替代法(1)用兩只彈簧秤互成角度地將橡皮筋拉長后，記下了兩只秤鉤著的細繩(2)沿細繩套的方向畫了兩條帶箭頭的線段表示兩只彈簧秤的拉力F?、F?,以此為鄰邊作平行四邊形，得到表示(3)只用一只彈簧秤將橡皮條拉成與(1)中同樣長后，記下此時彈簧秤的讀數(shù)F'。(1)中_0(2)中_o6.在完成本實驗時，除了供給各個必要器材外，只給一個彈簧秤，能否做好本實驗?若能，如何操作?7.(2014·江蘇卷)小明通過實驗驗證力的平行(1)實驗記錄紙如圖5-6所示，0點為橡皮筋被拉伸后伸長到的位置，兩彈簧測力計共同作用時，拉力F?和F?的方向分別過P?和P計拉橡皮筋時，拉力F?的方向過P?點。三個力的大(2)仔細分析實驗，小明懷疑實驗中的橡皮筋被圖5-6多次拉伸后彈性發(fā)生了變化，影響實驗結(jié)果。他用彈簧測力計先后兩次將橡皮筋拉伸到相同長度，發(fā)現(xiàn)讀數(shù)不相同，于是進一步探究了拉伸過程對橡皮筋彈高中物理實驗教程實驗裝置如圖5-7所示，將一張白紙固定在豎直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于0點，下端N掛一重物。用與白紙平行的水平力緩慢地移動N,在兩次實驗記錄的軌跡如圖5-8所示。過0點作一條直線與軌跡交于a、b兩點，則實驗中橡皮筋分別被拉伸到a和b時所受拉力Fa、F?的大小關(guān)系為o _圖5-7圖5-8(3)根據(jù)(2)中的實驗，可以得出的實驗結(jié)果有哪些?(填寫選項前的字母)A.橡皮筋的長度與受到的拉力成正比B.兩次受到的拉力相同時，橡皮筋第2次的長度較長C.兩次被拉伸到相同長度時，橡皮筋第2次受到的拉力較大(4)根據(jù)小明的上述實驗探究，請對驗證力的平行四邊形定則實驗提出兩 o8.(2014·重慶卷)為了研究人們用繩索跨越山谷過程中繩索拉力的變化規(guī)律，同學(xué)們設(shè)計了如圖5-9所示的實驗裝置。他們將不可伸長輕繩的兩端通過測力計(不計質(zhì)量及長度)固定在相距為d的兩立柱上，固定點分別為p和q,p低于q,繩長為l(l>pq)。他們首先在繩上距離p點10cm處(標記為圖5-9c)系上質(zhì)量為m的重物(不滑動),由測力計讀出pc、qc的拉力大小Tp、Tq。隨后，改變重物懸掛點c的位置，每次將p到c的距離增加10cm,并讀出測力計的示數(shù)，最后得到Tp、Tq與繩長pc的關(guān)系曲線如圖5-10所示。由實驗①曲線Ⅱ中拉力最大時，c與p點的距離為cm,該曲線為 ②在重物從p移到q的整個過程中，受到最大拉力的是(選填“p”或“q”)點所在的立柱。③曲線I、Ⅱ相交處，可讀出繩的拉力為Tq=N,它與l、d、m和重力加速度g的關(guān)系為Tq=o圖5-109.如圖所示的實驗裝置可以用來驗證力的平行四邊形定則，帶有滑輪的方木板豎直放置，為了便于調(diào)節(jié)繩子拉力的方向，滑輪可以安放在木板上的多個位置(1)請把下面的實驗步驟補充完整①三段繩子各自懸掛一定數(shù)目的等質(zhì)量鉤碼，調(diào)整滑輪在木板上的位置，②把一張畫有等間距同心圓的厚紙緊貼木板放置在繩子與木板之間，使得圓心位于繩子結(jié)點0處，用等間距同心圓作為畫圖助手，以方便做出力的圖標，你認為本實驗有必要測量鉤碼重力嗎?答(填“有”或“沒有”,不閑魚子夜清寒高中物理實驗教程③記錄三段繩子懸掛鉤碼的個數(shù)以及三段繩子的方向。④三段繩子上的拉力FA,FB,FC可用鉤碼數(shù)量來表示，根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)作出力FA,FB,FC。⑤以FA,FB為鄰邊，畫出平行四邊形，如果與近似共線等長，則在實驗誤差允許范圍內(nèi)驗證了力的平行四邊形定則。(2)如圖5-11所示，三段繩子上分別懸掛了3、4、5個鉤碼而靜止不動，若圖中OA,OB兩端繩子與豎直方向的夾角分別為α、β,那圖5-1110.(2016·浙江卷)某同學(xué)在“探究彈簧和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗中，測得圖中彈簧OC的勁度系數(shù)為500N/m。如圖5-12甲所示，用彈簧OC和彈簧秤a、b做“探究求合力的方法”實驗。在保持彈簧伸長1.00cm不變的條圖5-12(1)若彈簧秤a、b間夾角為90°,彈簧秤a的讀數(shù)是N(圖乙中所示),則彈簧秤b的讀數(shù)可能為N。(2)若彈簧秤a、b間夾角大于90°,保持彈簧秤a與彈簧OC的夾角不變，減小彈簧秤b與彈簧OC的夾角，則彈簧秤a的讀數(shù)是、彈簧秤b的讀【典型例題答案】3.③沿此時細繩的方向用鉛筆描出較遠幾個點，用刻度尺把這些點連成【鞏固練習(xí)答案】5.(1)中未記下結(jié)點0的位置(2)中未按選定的標度畫力的圖示(3)中應(yīng)將橡皮條結(jié)點拉至0的位置，并記下細繩套的方向6.可以。用一個彈簧秤先后分別測定每個分力大小，辦法是：設(shè)兩個分力中一個處于白紙的左側(cè)，另一個處于右側(cè)，先把彈簧秤鉤住左側(cè)的細繩套，用一條細繩拉右側(cè)細繩套，在兩個分力共同作用下，使橡皮條結(jié)點到達O點，記下彈簧秤讀數(shù)及左側(cè)細繩套的方向；保持左側(cè)細繩套的方向，再用彈簧秤鉤住右側(cè)細繩套，使橡皮條結(jié)點仍到達0點，記下此時彈簧秤的讀數(shù)及細繩套方向。7.(1)見圖5-13,F=4.6~4.9都算對P?F?=3.30N(4)橡皮筋拉伸不宜過長；選用新橡皮筋P?性好的彈簧)P?9.(1)②沒有⑤FA、FB所夾對角線FC圖5-13高中物理實驗教程提示：(1)由胡克定律可求得拉力大小；再根據(jù)彈簧秤的讀數(shù)方法可明確(2)根據(jù)題意作出對應(yīng)的圖象，根據(jù)圖象即可明確隨夾角的變化兩彈簧秤解析：(1)根據(jù)胡克定律可知，F(xiàn)=kx=500×0.01=5N;根據(jù)彈簧秤的讀數(shù)方法可知，a的讀數(shù)為3.00N;兩彈簧秤夾角為90°,則(2)若彈簧秤a、b間夾角大于90°,保持彈簧秤a與彈簧OC的夾角不變，減小彈簧秤b與彈簧OC的夾角；如圖5-14所示；則可知兩彈簧秤的示數(shù)均變圖5-141.學(xué)會通過實驗探究物體加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。2.在實驗中掌握打點計時器的用法。3.對自己的實驗結(jié)果進行歸納分析。4.根據(jù)所學(xué)知識及日常經(jīng)驗初步分析a、F、m三個物理量間的關(guān)系(定性分析)。5.采用控制變量的方法，通過實驗對a、F、m三個物理量間的數(shù)量關(guān)系進行定量研究?！緦嶒炘怼?.保持研究對象即小車的質(zhì)量不變，改變砂桶內(nèi)砂的質(zhì)量，即改變牽引力測出小車的對應(yīng)加速度，用圖象法驗證加速度是否正比于作用力。2.保持砂桶內(nèi)砂的質(zhì)量不變，改變研究對象的質(zhì)量，即往小車內(nèi)加砝碼，用圖象法驗證加速度是否反比于質(zhì)量。【實驗器材】附有定滑輪的長木板；薄木板；小車；細線；小桶及砂；打點計時器；低壓交流電源；導(dǎo)線；天平(帶一套砝碼);鉤碼；毫米刻度尺；紙帶及復(fù)寫【實驗步驟】1.用天平測出小車和小桶的質(zhì)量M和M',并把數(shù)值記錄下來。2.按圖6-1所示，安裝實驗器材，只是不把懸掛小桶用的細繩系在車上，即不給小車3.平衡摩擦力，在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊薄木板并反復(fù)移動其位置，直到在打點計時器正常工作后，小車在斜面上運動時可以保持勻速直線高中物理實驗教程運動狀態(tài)為止。打出點，點跡均勻。4.記錄小車內(nèi)所加砝碼的質(zhì)量，稱好砂子后將砂倒入小桶，把細繩系在小車上并繞過滑輪懸掛小桶，此時要調(diào)整定滑輪的高度使繩與木板平行，接通電源，放開小車，待打點計時器在紙帶上打好點后取下紙帶并做好標記。5.保持小車總質(zhì)量不變，改變砂的質(zhì)量(均要用天平稱量),按步驟(四)中方法打好紙帶并做好標記。6.在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分，算出加速度的值。7.用縱坐標表示加速度，橫坐標表示作用力，即砂和桶的總重力，根據(jù)實驗結(jié)果描出相應(yīng)的點，如這些點在一條直線上，便證明了加速度與作用力成正比。8.保持砂和桶的質(zhì)量不變，在小車上加放砝碼(也需記錄好),重復(fù)上面的實驗步驟，求出相應(yīng)的加速度，用縱坐標表示加速度a,橫坐標表示小車和砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)1/(M+m),根據(jù)實驗結(jié)果描出相應(yīng)的點，如果這些點在一條直線上，就證明了加速度與質(zhì)量成反比?！咀⒁馐马棥?.實驗步驟2、3不需重復(fù)，即整個實驗平衡了摩擦力后，不管以后是改變砂和砂桶的質(zhì)量還是改變小車及砝碼的質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力。平衡摩擦力是指小車所受動力(重力沿斜面分力)與小車所受阻力(包括小車所受摩擦力和打點計時器對小車后所拖紙帶的摩擦力)大小相等。實驗中，應(yīng)在小車后拖上紙帶，先接通電源，再用手給小車一個初速度，若在紙帶上打出的點間隔基本上均勻，才表明平衡了摩擦力，否則必須重新調(diào)整薄木板的位置。2.平衡摩擦力后，每條紙帶必須滿足在小車與所加砝碼的總質(zhì)量遠大于砂和砂桶的總質(zhì)量的條件下進行，只有如此，砂和砂桶的總重力才可視為小車所受的拉力。3.改變拉力和小車質(zhì)量后，每次開始時小車應(yīng)盡量靠近打點計時器(或盡量遠離帶滑輪的一端),并應(yīng)先接通電源，再放開小車，且在小車到達滑輪前應(yīng)按住小車。4.作圖象時，要使盡可能多的點在所作直線上，不在直線上的點應(yīng)盡可能對稱分布在所作直線兩側(cè)?！菊`差分析】因?qū)嶒炘聿煌晟埔鸬恼`差。本實驗用砂和砂桶的總重力(m'+M')g代替小車的拉力，而實際小車所受的拉力要小于砂和砂桶的總重力。砂和砂桶的總質(zhì)量越接近小車和砝碼的總質(zhì)量，誤差越大，砂和砂桶的總質(zhì)量越小于小遠小于小車和砝碼的總質(zhì)量M?的目的就是為了減小因?qū)嶒炘聿煌晟贫鸬摹镜湫?】里綜卷)圖6-2為驗頓第二定律的實驗裝置示意圖。圖中打點計時器的電源為50Hz的交流電源，打點的時間間隔用△t表示。在小圖6-2(1)完成下列實驗步驟中的填空①平衡小車所受的阻力：小吊盤中不放物塊，調(diào)整木板右端的高度，用手②按住小車，在小吊盤中放入適當質(zhì)量的物塊，在小車③打開打點計時器電源，釋放小車，獲得帶有點列的紙帶，在紙帶上標出小車中砝碼的質(zhì)量m。④按住小車，改變小車中砝碼的質(zhì)量，重復(fù)步驟③。⑤在每條紙帶上清晰的部分，每5個間隔標注一個計數(shù)點。測量相鄰計數(shù)點的間距s?,S?,…。求出與不同m相對應(yīng)的加速度a。⑥以砝碼的質(zhì)量m為橫坐標，為縱坐標，在坐標紙上做出關(guān)系圖高中物理實驗教程線。若加速度與小車和砝碼的總質(zhì)量成反比，則與m處應(yīng)成_關(guān)系(2)完成下列填空①本實驗中，為了保證在改變小車中砝碼的質(zhì)量時，小車所受的拉力近似②設(shè)紙帶上三個相鄰計數(shù)點的間距為s?、S?、S?。a可用s?、s?和△t表示為a=。圖6-3為用米尺測量某一紙帶上的s?、s?的情況，由圖可讀出s?=_,S?=。由此求得加速度的大小a=m/s2。圖6-3③圖6-4為所得實驗圖線的示意圖。設(shè)圖中直線的斜率為k,在縱軸上的截距為b,若牛頓定律成立，則小車受到的拉力為_,小車的質(zhì)量為 o圖6-4圖6-52.(2012·安徽卷)圖6-5為“驗證牛頓第二定律”的實驗裝置示意圖。砂和砂桶的總質(zhì)量為m,小車和砝碼的總質(zhì)量為M。實驗中用砂和砂桶總重力(1)實驗中，為了使細線對小車的拉力等于小車所受的合外力，先調(diào)節(jié)長木板定滑輪的高度，使細線與長木板平行。接下來A.將長木板水平放置，讓小車連著已經(jīng)穿過打點計時器的紙帶，給打點計時器通電，調(diào)節(jié)m的大小，使小車在砂和砂桶的牽引下運動，從打出的B.將長木板的一端墊起適當?shù)母叨?，讓小車連著已經(jīng)穿過打點計時器的紙帶，撤去砂和砂桶，給打點計時器通電，輕推小車，從打出的紙帶判斷C.將長木板的一端墊起適當?shù)母叨?，撤去紙帶以及砂和砂桶，輕推小車，(2)實驗中要進行質(zhì)量m和M的選取，以下最合理的一組是()(3)圖6-6是試驗中得到的一條紙帶，A、B、C、D、E、F、G為7個相鄰的計數(shù)點，相鄰的兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出。量出相鄰的計數(shù)點之間的距離分別為sAB=4.22cm、Sgc=4.65cm、Scp=5.08cm、SpE=5.49cm、SEF=5.91cm、Spc=6.34cm。已知打點計時器的工作頻率為50Hz,則小車的加速度a=m/s2(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。圖6-6【鞏固練習(xí)】1.(2011·新課標卷)利用圖6-7所示的上安裝有兩個光電門，其中光電門乙固定在斜面上靠近底端處，光電門甲的位置可移動，當一帶有遮光片的滑塊自斜面上滑下時，與兩個光電門滑塊光電門甲回圖6-7旦的位置進行多次測量，每次都使滑塊從同一點由靜止開始下滑，并用米尺測量甲、乙之間的距離s,記下相應(yīng)的t值；所得數(shù)據(jù)如表6-1所示。表6-1完成下列填空和作圖：(1)若滑塊所受摩擦力為一常量，滑塊加速度的大小a、滑塊經(jīng)過光電門乙時的瞬時速度v,、測量值s和t四個物理量之間所滿足的關(guān)系式是0(2)根據(jù)表中給出的數(shù)據(jù)，在圖6-8給出的坐標紙上出圖線。(3)由所畫出的圖線，得出滑塊加速數(shù)字)。2.(2011·尺、天平、導(dǎo)線。為了完成實驗，還須從圖6-9中選取實驗器材，其名稱是① (漏選或錯選得零分);并分別寫出所選器材的作用②o3.某同學(xué)將力傳感器固定在小車上，然后把繩的一端固定在傳感器的控鉤上，用來測量繩對小車的拉力，探究在小車及傳感器總質(zhì)量不變時加速度跟它們所受拉力的關(guān)系，根據(jù)所測數(shù)據(jù)在坐標系中作出了如圖所示的a-F圖象。00.10.20.30.40.50.6FN圖6-10(1)圖象不過坐標原點的原因是_(2)本實驗中是否仍需要細沙和桶的總質(zhì)量遠小于小車和傳感器的總質(zhì)量 (填“是”或“否”)。(3)由圖象求出小車和傳感器的總質(zhì)量為kg。4.某實驗小組用如圖6-11(a)所示的裝置測量木塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ,提供的器材有帶定滑輪的長木板，打點計時器，交流電源，木塊，紙帶，米尺，8個質(zhì)量均為20g的鉤碼，細線等。實驗操作過程如下：A.長木板置于水平桌面上，帶定滑輪的一端伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上并與電源連接，紙帶穿過打點計時器并與木塊相連，細線一端與木塊相連，另一端跨過定滑輪掛上鉤碼，其余鉤碼都疊放在木塊上。B.使木塊靠近打點計時器，接通電源，釋放木塊，打點計時器在紙帶上打下一系列點，記下懸掛鉤碼的個數(shù)n。C.將木塊上的鉤碼逐個移到懸掛鉤碼端，更換紙帶，重復(fù)實驗操作B。D.測出每條紙帶對應(yīng)木塊運動的加速度a,實驗數(shù)據(jù)如圖6-11(b)(2)根據(jù)圖6-11(b)數(shù)據(jù)，在圖6-11(c)中作出a-n圖象；由圖象得到μ=(g=9.8m/s2),還可求的物理量是(只需填寫物理量名稱)。n45678圖6-115.(2015·新課標Ⅱ卷)某學(xué)生用圖6-12(a)所示的實驗裝置測量物塊與斜面的動摩擦因數(shù)。已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz,物塊下滑過程中所得到的紙帶的一部分如圖6-12(b)所示，圖中標出了5個連續(xù)點之間的圖6-12(1)物塊下滑是的加速度a=m/s2;打點C點時物塊的速度V= (2)已知重力加速度大小為g,求出動摩擦因數(shù)，還需測量的物理量是 (填正確答案標號)。A.物塊的質(zhì)量B.斜面的高度C.斜面的傾角6.(2013·天津卷)某實驗小組利用圖6-13所示的裝置探究加速度與力、(1)下列做法正確的是(填字母代號)。B.在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時，將裝有砝碼的砝碼閑魚丁僅清寒圖6-13D.通過增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度(2)為使砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總重力在數(shù)值上近似等于木塊運動時受到的拉力，應(yīng)滿足的條件是砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量木塊和木塊上硅碼的總質(zhì)量(填“遠大于”“遠小于”或“近似于”)。(3)甲、乙兩同學(xué)在同一實驗室，各取一套圖示的裝置放在水平桌面上，木塊上均不放砝碼，在沒有平衡摩擦力的情況下，研究加速度a與拉力F的關(guān)系，分別得到圖中甲、乙兩條直線。設(shè)甲、乙用的木塊質(zhì)量分別為m甲、m乙， Hz(填“大于”“小于”或“等于”)。7.(2014·新課標I卷)某同學(xué)利用圖6-14(a)所示實驗裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a與鉤碼的質(zhì)量m的對應(yīng)關(guān)系圖，如圖6-14(b)所示。實驗中小車(含發(fā)射器)的質(zhì)量為200g,實驗時選擇了不可伸長的輕質(zhì)細繩和輕定滑輪，小車的加速度由位移傳感器及與之相連的計算機得到。回答圖6-14(1)根據(jù)該同學(xué)的結(jié)果，小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成(填“線性”或“非線性”)關(guān)系。高中物理實驗教程(2)由圖6-14(b)可知，a-m圖線不經(jīng)過原點，可能的原因是-0(3)若利用本實驗裝置來驗證“在小車質(zhì)量不變的情況下，小車的加速度與作用力成正比”的結(jié)論，并直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力，則實驗中應(yīng)采取的改進措施是,鉤碼的質(zhì)量應(yīng)滿足的條件8.(2016·全國卷)某物理課外小組利用圖6-15中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關(guān)系。圖中置于試驗臺上的長木板水平放置，其右端固定一輕滑輪：輕繩跨過滑輪，一端與放在木板上的小滑車相連，另一端可懸掛鉤碼。本實驗中可用的鉤碼共有N=5個，每個質(zhì)量均為0.010kg。實驗步驟圖6-15(1)將5個鉤碼全部放入小車中，在長木板左下方墊上適當厚度的小物快，使小車(和鉤碼)可以在木板上勻速下滑。(2)將n(依次取n=1,2,3,4,5)個鉤碼掛在輕繩右端，其余N-n各鉤碼仍留在小車內(nèi)；用手按住小車并使輕繩與木板平行。釋放小車，同時用傳感器記錄小車在時刻t相對于其起始位置的位移s,繪制s-t圖象，經(jīng)數(shù)據(jù)處(3)對應(yīng)于不同的n的a值見下表。n=2時的s-t圖象如圖16-16(a)所示：由圖16-16(a)求出此時小車的加速度(保留2位有效數(shù)字),將結(jié)果n12345(4)利用表中的數(shù)據(jù)在圖16-16(b)中補齊數(shù)據(jù)點，并作出a-n圖象。(5)利用a-n圖象求得小車(空載)的質(zhì)量為kg(保留2位有閑魚于役消基效數(shù)字，重力加速度取g=9.8m·s?2)。(6)若以“保持木板水平”來代替步驟(1),下列說法正確的是(填入正確選項的標號)A.a-n圖線不再是直線B.a-n圖線仍是直線，但該直線不過原點C.a-n圖線仍是直線，但該直線的斜率變大圖6-16【典型例題答案】1.(1)間距相等線性解析：③設(shè)小車的質(zhì)量為m',則有F=(m+m')a,變形所以圖象的斜率所以作用力圖象的截距b,所以力，然后還要滿足m<<M。而平衡摩擦，不需掛砂桶，但要帶紙帶，故(1)選B,(2)選C,(3)用逐差法,求得a=【鞏固練習(xí)答案】(2)圖線如圖6-17所示。圖6-17勻變速直線運動規(guī)律，s=(vo+v,)t/2,v,=圖6-172.①學(xué)生電源，電磁打點計時器、鉤碼、砝碼(或電火花計時器、鉤碼、砝碼)解析：電磁打點計時器(電火花計時器)記錄小車運動的位置和時間；鉤解析：(1)由圖象可知，當F≠0時，加速度仍然為零，說明沒有平衡摩的重力作為小車的拉力，故不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠小于小車的(3)a-F圖象中的斜率表示質(zhì)量的倒數(shù)，由圖可知，1,所以質(zhì)量4.(1)細線與木板表面平行(2)圖象如圖6-18所示0.31木塊的質(zhì)量解析：(1)實驗開始時，必須調(diào)節(jié)滑輪高(2)根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)在坐標系中描出對對木塊與鉤碼組成的系統(tǒng)，由牛頓第二定律m木)a,,由圖象得：n=0圖6-18時，-μg=a=-3,μ≈0.31(0.29~0.33均正確),由圖象還可以求出木塊解析：(1)根據(jù)紙帶數(shù)據(jù)可知：加速度3.25m/s;打點C點時物塊的速度(2)由牛頓第二定律得：加速度a=gsinθ-μgcosθ,所以求出動摩擦因數(shù)，6.(1)AD(2)遠小于(3)小于大于7.(1)非線性(2)小車與接觸面間存在摩擦力(3)平衡摩擦力m<<M(即鉤碼的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量)8.(3)0.40(4)如圖6-19所示(5)0.46(6)BC提示：(3)根據(jù)x-t圖象的性質(zhì)可明確各時刻對應(yīng)的位移，根據(jù)位移公式(4)將點(2,0.40)作出，并用直線將各點連接即可得出圖象。(5)找出圖象上的點，根據(jù)圖象的性質(zhì)以及牛頓第二定律列式，即可求出小車1.00(6)對實驗原理進行分析，明確摩擦解析：(3)物體做勻加速直線運動，圖6-19圖6-19(5)由圖6-19可知，當n=4時，加速度為0.784×0.01×9.8=(m+5×0.01【實驗?zāi)康摹?.求出平拋物體的初速度?！緦嶒炘怼科綊佄矬w的運動可以看作兩個分運動的合運動：一是水平方向的勻速直線運動，另一個是豎直方向的自由落體運動。小球作平拋運動，利用描點法描出小球的運動軌跡(如圖7-1),即小球作平拋運動的曲線，建立直角坐標系，測出曲線上的某一點的坐標x和y,根據(jù)重力加速度g的數(shù)值，利用公式y(tǒng)=gt2/2求出小球的飛行時間t,再利用公式x=vt,求出小球【實驗器材】平拋實驗器材：包括底座、接球板、執(zhí)緊螺絲、水準氣泡、定位器、斜槽【實驗步驟】2.用圖釘把白紙釘在圖板上，確定坐標原點0,把小球放在槽口處，用鉛筆記下球在槽口時球心在圖板上的水平投影點0,0點即為坐標原點。3.將定位器固定，每次實驗都讓小球從定位器前由靜止開始運動，以保證4.逐次將接球板從上到下在不同高度承接鋼球，鋼球在接球板上的落點用描點器記錄到白紙上。找出小球平拋軌跡上的一系列位置。取下白紙用平滑的高中物理實驗教程5.計算初速度：以0點為原點畫出豎直向下的y軸和水平向右的x軸，并在曲線上選取A、B、C、D、E、F六個不同的點，用刻度尺和三角板測出它們的坐標x和y,用公式x=vot,y=gt2/2,計算出小球的初速度vo,最后計算出v?的平均值，并將有關(guān)數(shù)據(jù)記入表格內(nèi)?！酒渌枥L軌跡的方法】1.小球碰鉛筆尖法：用鉛筆的筆尖輕輕地靠在木板的平面上，不斷調(diào)整筆尖的位置，使從斜槽上滾下的小球正好碰到筆尖，然后就用鉛筆在該處白紙上點上一個黑點，這就記下了小球球心所對應(yīng)的位置。保證小球每次從槽上開始滾下的位置都相同，用同樣的方法可找出小球平拋軌跡上的一系列位置。取下白紙，用平滑的曲線把這些位置連接起來即得小球做平拋運動的軌跡。2.細水柱法，必修二教材P??——參考案例二。3.連續(xù)拍照片法，必修二教材P??——參考案例三……你還可以想到哪些辦法?【注意事項】1.實驗中必須保證通過斜槽末端點的切線水平，圖板必須處在豎直面內(nèi)且與小球運動軌跡所在的豎直平面平行，并使小球的運動靠近圖板但不接觸。2.每次讓小球從定位器上由靜止運動，以保證每次平拋的初速度大小都相同。3.坐標原點(小球做平拋運動的起點)不是槽口的端點，應(yīng)是小球在槽口時，球的球心在木板上的水平投影點。4.要在斜軌上適當高度釋放小球，使它以適當?shù)乃匠跛俣葤伋?，其軌道由圖板左上角到達右下角，這樣可以減小測量誤差?！菊`差分析】1.本實驗誤差主要來源于兩個方面。小球輕放在斜槽平直部分的末端處，能使小球在平直軌道上的任意位置靜止，就表明水平已調(diào)好。②建立坐標系時，以斜槽末端端口位置為坐標原點。應(yīng)以小球在槽口時球心在圖板上的水平投影點為坐標原點。2.計算小球的速度要在平拋軌跡上選取距0點適當遠些的點來計算球的初3.要在斜槽上稍高的地方釋放小球，使它以較大的水平初速度拋出，其軌【典型例題】1.如圖7-2所示，有人對“利用頻閃照相研究平拋運動規(guī)律”裝置進行了改變，在裝置兩側(cè)都裝上完全相同的斜槽A、B,但位置與黑色的兩個相同的小球都由斜槽某位置靜止開始釋放。實驗后對照片做一定處理并建立直角坐標系，得到如圖所示的部分小球位置示意圖。根據(jù)部分小球