力学实验考点和考例

力学实验

【考点】

1.验收互成角度的两个共点力的合成的实验是验证物理规律的实验。本实验中合力与该力的几个分力的等效性是通过使橡皮条发生相同形变来体现的，通过合力的图解值与实测值在大小和方向两个方面的比较来验证平行四边形法则的正确性。

2.练习使用打点计时器的实验是正确使用基本仪器的实验。打点计时器的工作电压是4～6伏交流电，当电源频率是50HZ时，每隔0.02s打一次点。

3.测定匀变速直线运动的加速度的实验是测定物理量的实验。本实验在要求正确使用打点计时器的基础上，还须会正确处理纸带，会用逐差法求小车的加速度，还要求会求小车瞬时的速度。

4.验证牛顿第二定律的实验是验证物理规律的实验。本实验在会正确使用打点计时器的基础上，还要求掌握控制实验的条件：(1)平衡摩擦力；(2)使小车的质量远远大于小桶和砂的质量。会分析实验误差的成因。

5.验证机械能守恒定律是验证物理定律的实验。本实验是对做自由落体运动的物体的纸带进行分析处理得到结论，但因存在空气阻力和振针对纸带的阻力，所以动能的增量稍小于势能的减少量。

6.碰撞中的动量守恒实验是验证物理规律的实验。本实验要求会正确使用碰撞实验仪器，并掌握用多次碰撞的落点取平均位置的方法来减小误差，还应掌握验证关系式：

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mAOPmAOMmBON,知道OO2r。

7.研究平抛物体的运动的实验是验证物理规律的实验。会用描点法作出平抛物体的运动轨迹，并会根据平抛运动规律求出物体的初速度，为减小误差，要取距O点较远的点计算初速度。

8.用单摆测定重力加速度是测定物理量的实验。除掌握单摆的周期公式

T2Lg外，

还应掌握控制实验的条件：(1)最大摆角要小于5°；(2)摆线要求细（质量不计）且无弹性；(3)摆球应看成质点，所以摆长应为从悬点O到摆球重心的距离。为减小误差应在摆球经过平衡位置时开始计时。

【考题释例】

例：（1998年高考题）某学生做“验证牛顿第二定律”的实验。在平衡摩擦力时，

把长木板一端垫得过高，使得倾角偏大，他所得的a-F关系可用哪根图线表示（图 16-1中，a是小车的加速度，F是细线作用

小车的拉力）？答_______。

解答：由于木板垫得过高，倾角过大造成下滑力大于摩擦力。因此当拉力为零时就会有加速度，所以正确答案为C。A图线为正确实验时所得的图线，B图线为非正确图线，D图线是因为木板垫得不够高，未能完全平衡摩擦力之故。

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例（1996年高考题）在“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz。查得当地重力加速度g=9.80m/s2,测得所用的重物的质量为1.00kg，实验中得到一条点迹一个点记作O，另选测量的点，经测量知离分别为62.99cm、

清晰的纸带如图16-2所示，把第连续的4个点A、B、C、D作为

道A、B、C、D各点到O点的距

70.18cm、77.76cm、85.73cm。

根据以上数据，可知重物由O点运动到C点，重力势能的减少量等于____J，动能的增加量等于____J（取3位有效数字）。

解答 取C点所在位置为零势能面，则物体重力势能减少量△EP为

△ EP =mgOC=1×9.80×0.7766=7.62J

物体在OC段动能的增加量△Ek为

112mUc13.9827.56J2△ Ek =2

其中

UcBDBD(0.85730.7018)102/20.023.98m/s2T

说明：由于有空气阻力的作用，动能的增加量要略小于重力势能的减少量。

例 在研究平抛物体运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长

L=1.25cm。若小球在平抛运动途中的几位置如图16-3中a、b、c、d所示，则小球平抛

的初速度的计算式v0=_____（用g、L表示），其值是_____（取g=9.8m/s2）

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解答 方法一 利用平抛物要把平抛运动分解为竖直方向连续相等的时间间隔内高度的平方向的匀速直线运动：△x=υ

02gL0.70m/s。

体的轨迹求解初速度时，先的自由落体运动：a=g，在增加量△h=L=gT2；在水

0T。由上面两式得，

方法二 由图可知，在水平

方向上a、b、c、d四位置

的间隔相等；在竖直方向上的位移之比为1:2:3。可知a点不是抛出点。设a点处物体在竖直方向的速度为

ay，水平方向的速度 axx6L/3T ①

在竖直方向上：

1g(T)22 ②

在a、b两点间：

yL0yT在a、d两点间：

y6L0y3T1g(3T)22 ③

22gL0.70m/s联立①、②、③式得 0

【专题训练】

1.将橡皮筋的一端固定在A点，另一端拴上两根细绳，每根分别连着一个量程为5N、最小刻度为0.1N的弹簧测力计，沿着两个不同的方向拉弹簧测力计，当橡皮筋的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直，如图16-4所示。这时弹簧测力计的读数可由图中读出。

(1)由图中可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为_____N和_____N（只须读到

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0.1N）。

(2)在坐标纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力。

2.一位同学用单摆做测量重力加速度的实验，他将摆挂起后，进行了如下操作： A.测摆长L：用米尺量出摆线的

长度。

B.测周期：将摆球拉起，然后放低点时，按下秒表开始计时，同时将第一次，接着一直数到摆球第60次停止计时，读出这段时间t，算出单

开，在摆球某次通过最此次通过最低点作为通过最低点时，按秒表 摆的周期T=t/60。

C.将所测得的L和T代入单摆的周期式T2L/g，将它作为实验的最后结果写入报告中去（不要求进行误差计算）。

指出上面步骤中的遗漏或错误的地方，写出该步骤的字母，并加以改正。

3.某同学在做“研究平抛物体的运动”的实验中，忘记记下槽末端的位置O，如图16-5所示，A为物体运动一段时间后的位置。根据图象，可知物体平抛初速度为（g取10m/s2）( )

A.14m/s B.141cm/s

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C.20m/s D.200cm/s

4.在“验证牛顿第二定律”的实验中，当研究加速度与质量的关系时，由于不满足

M>>m这一条件，则实验结果得到的图象应该是图16-6中的（摩擦力已被平衡）（ ）

5.用打点计时器研究匀变速直线运动时，图16-7所示的是某次实验得到的一条纸带，其中A、B、C、D、E、F为计数点，每打5个点作为一个计数点（交流电频为50Hz），

那么：(1)小车的加速度的平均值a=______m/s2；(2)当打点计时器打下D点时，小车的速度大小D=______m/s；(3)如果在某次实验中，交流电的频率偏离高50Hz，设f>50Hz，

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则测量的加速度值与真实的加速度值相比是______（填“偏大”“相等”“偏小”）。（图中数据为该点到O点的距离）

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