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1、力学实验专题一、打点计时器系列实验中纸带的处理1根据纸带上点的密集程度选取计数点。打点计时器每打n个点取一个计数点，则计数点时间间隔为n个打点时间间隔，即T=0.02n（s）。一般取n5，此时T=0.1s。s6436210s5s4s3s2s1SSSSSSS62计数点间距离：，3测定第n点的瞬时速度。物体作匀变速直线运动时，在某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度。如上图中第4点的瞬时速度为：。4测定作匀变速直线运动物体的加速度，一般用逐差法求加速度。将如上图所示的连续相等时间间隔T内的位移、分成两组，利用可得：、，再算出的、平均值，即：就若为奇数组数据则将最短的一组去掉，然后再将数据分组利
2、用逐差法求解。例1某学生用打点计时器研究小车的匀变速直线运动。他将打点计时器接到频率为的交流电源上，实验时得到一条纸带，他在纸带上便于测量的地方选取第一个计时点，在这个点下标明，第六个点下标明，第十一个点下标明，第十六个点下标明，第二十一个点下标明。测量时发现点已模糊不清，于是他测得长为，长为，长为，则打C点时小车的瞬时速度大小为_，小车运动的加速度大小为_。（保留三位有效数字）例2 某学习小组的同学们“探究做功与物体速度变化的关系”，它们在实验室组装了一套如图1所示的装置，另外他们还找到打点计时器所用的学生电源一台、天平、刻度尺、导线、复写纸、纸带、砝码若干实验步骤如下：将长木板左端垫起，平
3、衡小车与木板之间的摩擦力；测量托盘及砝码的总质量m；接通电源后静止释放小车，小车在细线拉动下带着纸带一起运动图2是实验中打出的一条纸带(1)纸带的_(填“左端”或“右端”)与小车相连图 1 图2 (2)打点计时器所用交流电的频率为50 Hz，在纸带上每5个点取一个计数点，用刻度尺量出相邻计数点之间的距离，打点1时小车的速度v1_ m/s，打点3时小车的速度v3_ m/s.(结果均保留两位有效数字)(3)用天平测得托盘及砝码的总质量为m0.10 kg，若将托盘及砝码的重力看做小车受到的合外力，由点1到点3过程中合力对小车做功W合_ J(g9.8 m/s2，结果保留两位有效数字)(4)考虑实验过程
4、中存在误差后，请判断此次实验中使用的小车的质量可能是：_.A0.88 kg B0.98 kg C1.00 kg D1.08 kg打点计时器图3例3 一打点计时器固定在斜面上某处，一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下，如图3所示。图4是打出的纸带的一段。已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，利用图2给出的数据可求出小车下滑的加速度a=_。为了求出小车在下滑过程中所受的阻力，还需测量的物理量有 。用测得的量及加速度a表示小车在下滑过程中所受的阻力计算式为f =_ 。 图4（单位：cm）5.125.746.417.057.688.339.618.9510.26例4 (1)如图5所示，在“探
5、究功与物体速度变化的关系”的实验中，为了平衡小车运动中受到的阻力，应该采用下面所述的_方法(填“a”、“b”或“c”)图 5a逐步调节木板的倾斜程度，使静止的小车开始运动b逐步调节木板的倾斜程度，使小车在木板上保持静止c逐步调节木板的倾斜程度，使夹在小车后面的纸带上所打的点间隔均匀(2)在上述实验操作中，打点计时器使用的交流电频率为50 Hz.某同学打出的一段纸带如图6所示，O、A、B、E为打点计时器连续打出的计时点，则小车匀速运动时的速度大小为_ m/s.(计算结果保留3位有效数字)图 7图 6(3)若某同学分别用1根、2根、5根相同的橡皮筋进行实验，测得小车匀速运动时的速度分别为0.52
6、m/s、0.78 m/s、0.96 m/s、1.08 m/s、1.22 m/s.请根据实验数据在图7的坐标纸上画出橡皮筋所做的功W与小车获得的速度v之间的关系图象甲 图 8 乙二、验证力的平行四边形法则和探究弹力和弹簧伸长的关系例5 在“验证力的平行四边形定则”的实验中(1)部分实验步骤如下，请完成有关内容：A将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上，另一端绑上两根细线B其中一根细线挂上5个质量相等的钩码，使橡皮筋拉伸，如图8甲所示，记录：_、_、_.C将步骤B中的钩码取下，分别在两根细线上挂上4个和3个质量相等的钩码，用两光滑硬棒B、C使两细线互成角度，如图乙所示，小心调整B、C的位
7、置，使_图 10_，记录_(2)如果“力的平行四边形定则”得到验证，那么图乙中sin sin _.例6 小华在竖直悬挂的弹簧下端加挂钩码，测量一轻弹簧的劲度系数，根据所测实验数据，在弹力F跟弹簧长度L关系的坐标系中描点如图10所示全过程未超过弹簧的弹性限度 (1)请根据已描出的点作出FL图象；(2)由图象知弹簧的劲度系数K= Nm.三、创新实验例7 光电计时器结构如图11(a)所示，当有物体从M、N间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间，若知道物体的长度，就可知道物体通过光电门的速度如图(b)，E、F为上下两个光电门，现要利用此装置探究机械能守恒定律图 11(1)读出图(c)中游标卡尺测
8、量的物块A厚度为_ cm.(2)让物块A从某一位置下落，通过测量并计算得出它通过光电门E和F的速度分别为v1和v2 ，已知当地重力加速度为g，若要探究物块在E、F之间运动的过程机械能是否守恒，还需测量的物理量为_若_和_在误差允许的范围内相等，则可说明物块的机械能守恒(用物理量的字母符号表示)例8 如图a所示，在“用DIS系统测量小车加速度”的实验中，将长为1m的水平轨道一端垫高1Ocm形成斜面从斜面顶端由静止释放质量为05kg的小车后，得到图b所示的v-t图象(小车与轨道末端碰撞后立刻停下)，若g取1Oms2则小车在下滑过程中 (1)加速度大小为 ms2； (2)受到的平均阻力大小为 N例9
9、 如图12甲所示为测量电动机转动角速度的实验装置，半径不大的圆形卡纸固定在电动机转轴上，在电动机的带动下匀速转动，在圆形卡纸的旁边安装一个改装了的电火花计时器下面是该实验的实验步骤：.使电火花计时器与圆形卡纸保持良好接触；图 12.启动电动机，使圆形卡纸转动起来；.接通电火花计时器的电源，使它工作起来；.关闭电动机，拆除电火花计时器；研究卡纸上留下的一段痕迹(如图19乙所示)，写出角速度的表达式，代入数据，得出的测量值(1)要得到角速度的测量值，还缺少一种必要的测量工具，它是 ()A秒表 B游标卡尺C圆规 D量角器(2)写出的表达式，并指出表达式中各个物理量的含义：_ _ _.例10科学探究活
10、动通常包括以下环节：提出问题，作出假设，制定计划，搜集证据，评估交流等。一组同学研究“运动物体所受空气阻力与其运动速度关系”的探究过程如下：A有同学认为：运动物体所受空气阻力可能与其运动速度有关。B他们计划利用一些“小纸杯”作为研究对象，用超声波测距仪等仪器测量“小纸杯”在空中直线下落时的下落距离、速度随时间变化的规律，以验证假设。C在相同的实验条件下，同学们首先测量了单只“小纸杯”在空中下落过程中不同时刻的下落距离，将数据填入下表中，图（a）是对应的位移-时间图线。然后将不同数量的“小纸杯”叠放在一起从空中下落，分别测出它们的速度-时间图线，如图（b）中图线1、2、3、4、5所示。D同学们对
11、实验数据进行分析、归纳后，证实了他们的假设。回答下列提问：与上述过程中A、C步骤相应的科学探究环节分别是_，_。图（a）中的AB段反映了运动物体在做_运动，表中X处的值为_。图（b）中各条图线具有共同特点：“小纸杯”在下落开始阶段做_运动，最后“小纸杯”做_运动。比较图（b）中的1和5，指出在1.01.5s时间段内，速度随时间变化关系的差异：_。时间（s）1.02.01.0s(m)t(s)0 0.5 1.0 1.52.0AB图（a）v(m/s)t(s)0 0.5 1.0 1.5图（b）54321下落距离（m）0.00.0000.40.0360.80.4691.20.9571.61.4472.0
12、X四、读数练习1、如图13所示，用螺旋测微器测定某一金属丝直径，测得的直径为_ mm；用20等分刻度的游标卡尺测一工件的长度，测得的长度为_ cm.图 14图132、图14中螺旋测微器的读数为13.873mm，请在下图中的可动刻度盘的方框中填上刻度值力学实验专题答案例1、【解】0.986 2.58例2、答案(1)左端(2)0.400.60(3)0.098(或9.8102)(4)A提示：W合(mm车)v32(mm车)v12，代入数据解得m车0.88 kg例3、4.00m/s2（3分，3.904.10 m/s2之间都正确）小车质量m、斜面上任意两点间距离l及这两点的高度差h；。例4、答案(1)c(
13、2)1.40(3)橡皮筋所做的功W与小车获得的速度v之间的关系图象如图所示例5、(1)B.钩码个数(或细线拉力)；橡皮筋与细线结点的位置O；细线的方向(说明：能反映细线方向的其它记录也可以)C橡皮筋与细线结点的位置与步骤B中结点位置重合；钩码个数和对应的细线方向(2)例6(1)如图(2分) (2)23-26(2分) 例7、答案(1)1.21(2)E、F之间的距离Lm(v22v12)mgL例8、【解】12(1)05 (2)025例9、答案(1)D(2)；是n个点间的夹角，t是电火花计时器打点的时间间隔(写为或或50也给分) 例10、【解析】作出假设、搜集证据 匀速运动，1.937 加速度逐渐减小的加速运动，匀速运动 图线1反映速度不随时间变化，图线5反映速度随时间继续增大（图线1反映纸杯做匀速运动，图线5反映纸杯依然做加速度减小的加速运动）。四、读数练习1、0.7002.0302、5