1、第2讲“两类”教材原型实验1力学实验1熟知常规力学量的测量物理量测量工具、使用方法或测量方法力弹簧测力计(不超量程、调零，会读数)；力传感器(调零)质量天平(水平放置、调零，被测物体放左盘、砝码放右盘，会读数)长度刻度尺要估读，精度1 mm；螺旋测微器要估读，精度0.01 mm；游标卡尺不估读，精度有0.1 mm、0.05 mm、0.02 mm三种时间打点计时器(电磁式6 V以下交流电，电火花220 V交流电，打点时间间隔0.02 s)；光电计时器(记录挡光时间t)；秒表(不估读，精度0.1 s)速度打点纸带：v；频闪照相：v；光电门：瞬时速度v(d为遮光板宽度)；速度传感器加速度打点纸带：a
2、；频闪照相：a；光电门：a或a；vt图像：ak(斜率)2.洞悉重要力学实验的考点(1)研究匀变速直线运动装置图操作要领平行：细绳、纸带与长木板平行；靠近：小车释放前，应靠近打点计时器的位置；先后：实验时先接通电源，后释放小车，实验后先断开电源，后取下纸带；适当：悬挂钩码要适当，避免纸带打出的点太少或过于密集考查热点考装置：器材装配正误；考读算：读纸带计数点间位移，计算瞬时速度，计算加速度；摩擦力：无须平衡(木板平放或斜放均可)；远小于：无须满足(悬挂钩码的质量远小于小车的质量)(2)探究弹力和弹簧伸长的关系装置图操作要领考查热点操作：弹簧竖直悬挂，待钩码静止时测出弹簧长度；作图：坐标轴标度要适
3、中，单位要标注；连线时要使各数据点均匀分布在直线的两侧考装置：器材装配、读数；考作图：根据记录数据作相关图线；考计算：根据Fx或Fl或mx图像求劲度系数k(3)验证力的平行四边形定则装置图操作要领等效：同一次实验中橡皮筋拉长后的结点O位置必须保持不变；拉力：沿弹簧测力计轴线方向拉，橡皮筋、弹簧测力计和细绳套与纸面平行；两分力F1、F2的夹角不要太大或太小；作图：选定比例要相同，严格按力的图示要求作平行四边形求合力考查热点考读数：弹簧测力计示数；考操作：两次拉橡皮筋时需将结点O拉到同一位置；求合力：根据分力F1、F2的大小与方向用作图法求合力；会区分：能区分合力的理论值与真实值(4)验证牛顿运动
4、定律装置图操作要领平衡：必须平衡摩擦力(改变小车或重物质量，无须重新平衡)；质量：小盘和重物的总质量远小于小车质量(若使用力传感器无须满足此要求)；其他：细绳与长木板平行；小车从靠近打点计时器的位置释放；实验时先接通电源，后释放小车考查热点考装置：器材装配正误，平衡摩擦力的方法、判断标准，质量控制要求；测定a：根据纸带或光电门数据计算加速度；求结论：描点作aF或a图像，并得出结论；判成因：给定异常aF图像，判断其可能成因(5)探究动能定理装置图操作要领平衡：必须平衡摩擦力；做功：橡皮筋做的功是变力功，不能具体求解，须用倍增法改变功的大小；小车：靠近打点计时器且先接通电源再释放小车，每次小车必须
5、由同一位置静止弹出考查热点考装置：平衡摩擦力的方法、判断标准；求速度：小车获得的速度就是纸带点距均匀时的速度；考图像：作Wv或Wv2图像，得出结论(6)验证机械能守恒定律装置图操作要领考查热点安装：打点计时器竖直安装，纸带沿竖直方向拉直；重物：选密度大、质量大的金属块，且在靠近打点计时器处释放；速度：应用vn计算，不能用vn或vngt计算考装置：器材选择、装配正误；考计算：下落速度的计算；减少的重力势能与增加的动能的计算；考图像：根据h或h图像的斜率判断机械能是否守恒(7)验证动量守恒定律装置图实验原理碰撞前后动量mav0mav1mbv2，即mamamb是否守恒考查热点考装置：斜槽末端切线应调
6、整水平，a球质量大于b球；考原理：小球落地点的判定及精准定位，必要的物理量的测量，碰撞前后守恒式的计算；考拓展：验证动量守恒定律的其他实验装置、方法及关系式临考必练1某同学在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”时，将轻质弹簧竖直悬挂，弹簧下端挂一个小盘，在小盘中增添砝码，改变弹簧的弹力，通过旁边竖直放置的刻度尺可以读出弹簧末端指针的位置x，实验得到的弹簧指针位置x与小盘中砝码质量m的图像如图乙所示，g取10 m/s2。回答下列问题。(1)某次测量如图甲所示，指针指示的刻度值为_ cm(刻度尺单位为cm)。(2)从图乙可求得该弹簧的劲度系数为_ N/m(结果保留两位有效数字)。解析：(1)刻度尺的分度
7、值为0.1 cm，故读数为18.00 cm；(2)由胡克定律可知mgkx，故k N/m30 N/m。答案：(1)18.00(2)302“探究求合力的方法”的实验装置如图甲所示。(1)某次实验中，弹簧测力计的指针位置如图甲所示，其中，细绳CO对O点的拉力大小为_ N；(2)请将图甲中细绳CO和BO对O点两拉力的合力F合画在图乙上。由图求出合力的大小F合_ N(保留两位有效数字)；(3)某同学对弹簧测力计中弹簧的劲度系数是多少很感兴趣，于是，他将刻度尺与弹簧测力计平行放置，如图丙所示，利用读得的数据，他得出了弹簧的劲度系数。那么，该弹簧的劲度系数k_ N/m(保留两位有效数字)。解析：(1)由题图
8、甲可读出CO对O点的拉力大小为2.60 N。(2)在图乙上的作图如图所示，结合图示可求知合力大小为5.1 N。(3)由图丙可知，弹簧测力计0刻度线对应5.0 mm，5.00 N对应88.0 mm，由胡克定律Fkx，解得k60 N/m。答案：(1)2.60(2)图见解析5.1(5.0或5.2也可)(3)60(5964均可)3用如图甲所示装置做“探究物体的加速度跟力的关系”的实验。实验时保持小车的质量不变，用钩码所受的重力作为小车受到的合力，用打点计时器和小车后端拖动的纸带测出小车运动的加速度。(1)实验时先不挂钩码，反复调整垫木的左右位置，直到小车做匀速直线运动，这样做的目的是_。(2)图乙为实
9、验中打出的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间都有4个点迹没有标出，测出各计数点到A点之间的距离，如图乙所示。已知打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源两端，则此次实验中小车运动的加速度的测量值a_ m/s2。(结果保留两位有效数字)(3)实验时改变所挂钩码的质量，分别测量小车在不同外力作用下的加速度。根据测得的多组数据作出aF关系图线，如图丙所示。此图线的AB段明显偏离直线，造成此现象的主要原因可能是_(选填下列选项的序号)。A小车与平面轨道之间存在摩擦B平面轨道倾斜角度过大C所挂钩码的总质量过大D所用小车的质量过大解析
10、：(1)使平面轨道的右端垫起，让小车重力沿斜面方向的分力与它受的摩擦阻力平衡，才能认为在实验中小车受的合外力就是钩码的拉力，所以这样做的目的是平衡小车在运动过程中所受的摩擦阻力。(2)由xaT2和逐差法可知a m/s21.0 m/s2。(3)在实验中认为细绳的张力F等于钩码的重力mg，则a，这是理论值；实际上，细绳张力FMa，mgFma，即Fmg，amg，所以只有当Mm时，aF图像为直线，当不满足Mm时，便有aF图像的斜率逐渐变小，选项C正确。答案：(1)平衡小车在运动过程中所受的摩擦阻力(2)1.0(3)C4某实验小组采用如图甲所示的装置探究功与速度变化的关系，小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿
11、木板滑行，打点计时器的工作频率为50 Hz。 (1)实验中先后用同样的橡皮筋1条、2条、3条合并起来挂在小车的前端进行多次实验，每次都要把小车拉到同一位置再释放，把第一次只挂1条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功记为 W1，第二次挂2条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功记为2W1橡皮筋对小车做功后而使小车获得的速度可由打点计时器打出的纸带测出。根据第四次的纸带(如图乙所示)求得小车获得的速度为_ m/s(保留三位有效数字)。(2)若根据多次测量数据画出的Wv图像如图丙所示，根据图线形状，可知W与v的关系符合实际的图是_。 解析：(1)小车的速度应从匀速运动部分取纸带，可得小车获得的速度为 m/s2.00 m/
12、s。(2)根据Wmv2，可得W是关于v的二次函数，为开口向上的抛物线，可知应选C。答案：(1)2.00(2)C5用如图甲所示的装置“验证机械能守恒定律”。(1)下列物理量需要测量的是_，通过计算得到的是_。(填写代号)A重锤质量B重力加速度C重锤下落的高度D与下落高度对应的重锤的瞬时速度(2)设重锤质量为m、打点计时器的打点周期为T、重力加速度为g。图乙是实验得到的一条纸带，A、B、C、D、E为相邻的连续点。根据测得的s1、s2、s3、s4写出重锤由B点到D点重力势能减少量的表达式_，动能增加量的表达式_。解析：(1)实验中需要直接测量的是重锤下落的高度，通过计算得到的是与下落高度相对应的重锤
13、的瞬时速度。(2)重锤重力势能的减少量为mg(s3s1)，vB，vD，故重锤动能的增加量为mvmvm()2m()2。答案：(1)CD(2)mg(s3s1)6用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。如图所示，先安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下铅垂线所指的位置O。实验步骤如下：步骤1：不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上。重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置，记为P；步骤2：把小球2放在斜槽前端边缘位置B，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞，重复多次，并使用与步骤
14、1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置M、N；步骤3：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度。(1)上述实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外，还需要测量的物理量有_。A小球1和小球2的质量m1、m2BB点离地面的高度h2CA、B两点间的高度差hD小球1和小球2的半径r(2)当所测物理量满足表达式_(用所测物理量的字母表示)时，即说明两球碰撞遵守动量守恒定律。解析：因为小球做平抛运动的时间相等，则水平位移可以代表速度，OP是小球1与小球2碰撞前的平抛运动的水平位移，该位移可以代表是小球1碰撞前的速度，OM是小球1碰撞后平抛运动的水平位移，该位移可以代表碰撞后小球1的速度，ON是碰撞后小球2的水平位移，该位移可以代表碰撞后小球2的速度，当所测物理量满足表达式m1OPm1OMm2ON时，即说明两球碰撞遵守动量守恒定律。所以除了测量线段OM、OP、ON的长度外，还需要测量的物理量是小球1和小球2的质量m1、m2。答案：(1)A(2)m1OPm1OMm2ON
