1第十四章第十四章 力学实验力学实验2力学实验常用仪器研究匀变速直线运动实验一一探究动能定律实验五五探究弹力和弹簧伸长的关系实验二二验证力的平行四边形定则实验三三验证牛顿运动定律实验四四验证机械能守恒定律实验六六验证动量守恒定律实验七七3u力学实验常用仪器力学实验常用仪器1刻度尺及其应用 常用毫米刻度尺，分度值1 mm，读数要估读一位2弹簧测力计及其应用(1) 用来测量力的大小的仪器.(2) 构造：弹簧、带刻度的外壳、指针.(3) 原理：根据胡克定律Fkx.弹力大小与弹簧形变量成正比.(4) 注意事项：所测力不要超过量程；读数时眼睛要正视刻度.3停表(1) 构造外壳按钮：使指针启动、停止和回零表盘刻度：长针是秒针，分度值0.1 s，一圈30 s；短针是分针，分度值0.5min.(2) 读数方法超过0.5 min，0.5 min整数部分由分针读出，不足0.5 min由秒针读出，总时间为两指针示数之和.44.打点计时器（1）打点计时器分为两种：电磁打点计时器和电火花计时器.电磁打点计时器利用电流的磁效应使振针振动，利用复写纸在纸带上留下点迹.6 V以下交流电源，打点频率与交流电频率相同，从点的数目算出对应时间.电火花计时器工作原理和电磁打点计时器相同，纸带上打点的是电火花和墨粉.（2）打点计时器使用过程中的常见现象和调节方法.5u实验一实验一 研究匀变速直线运动研究匀变速直线运动63实验步骤(1) 仪器安装如图安装实验仪器放手后，看小车能否在木板上平稳加速滑行(2) 测量与记录小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车，小车拖着纸带运动，重复三次从三条纸带中选一条比较理想的，舍掉开头比较密集的点，从便于测量的点开始确定计数点，通常用连续打点五次的时间作为时间单位，T0.1 s用某段时间平均速度等于这段时间中间时刻瞬时速度求各计数点瞬时速度增减所挂钩码数，再做两次实验5注意事项(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，后放开小车，小车停止运动及 时断开电源.(3) 区别打点计时器打出的点与人为选取计数点.(4) 测距离时不要分段测量，读数时要注意有效 数字的要求.7二、二、应应用用光电门测测瞬瞬时时速度研究匀速度研究匀变变速直速直线线运运动动（1）光电门是一种常用计时仪器，其结构如图所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体（带挡光片）从a、b间通过时，光电计时器就可以精确地显示物体的挡光时间.光电门测量物体瞬时速度的基本原理是：极短时间内的平均速度大小可以近似认为是该时刻的瞬时速度大小（2）测得瞬时速度后，可以应用图像法描绘出物体运动的v-t图像，进而研究其运动性质.8u实验二实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系探究弹力和弹簧伸长的关系1. 实验原理弹簧下端悬挂钩码伸长，平衡时弹簧产生弹力与所挂钩码重力大小相等2实验步骤(1) 弹簧一端挂在铁架台上，自然下垂，刻度尺测出弹簧自然伸长状态时长度l0.(2)弹簧下端挂质量m1的钩码，量出弹簧长度l1，记录m1和l1，填入表格中.(3)改变钩码质量，量出对应的弹簧长度，记录m2、m3、m4、m5和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5，得出每次弹簧的伸长量x1、x2、x3、x4、x5.3注意事项(2) 弹簧下端增加钩码时，注意不要超过弹簧的弹性限度(3)应区别弹簧原长l0、实际总长l及伸长量x三者不同，明确三者关系.4误差分析(1) 弹簧拉力大小不稳定，使弹簧悬挂端固定，另一端悬挂钩码充当拉力.(2) 弹簧长度的测量是本实验的主要误差来源.5.数据处理方法图像法处理数据：纵坐标表示弹力大小F，横坐标表示弹簧的伸长量x.在坐标系中描出实验所测各组(x,F)对应点，用平滑曲线连接起来.9u实验三实验三 验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则1.实验原理一个力F和两个力F1、F2都让同一条一端固定的橡皮条伸长到某点O，F是F1和F2的合力.作力F的图示，作力F1和F2的合力F的图示，比较F和F的大小和方向在实验误差允许范围内是否相同.2实验步骤(1)用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上.(2)用图钉把橡皮条的一端固定在A点，另一端拴上两个细绳套.(3)用两弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度拉橡皮条，使橡皮条与绳的结点伸长到某一位置O，记录两弹簧测力计读数，用铅笔描下O点位置及两细绳套方向用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力F.(4) 用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条结点拉到同样位置O，记下读数F和细绳套方向.(5) 比较F与合力F，看它们在实验误差允许的范围内是否相等(6) 改变两弹簧测力计拉力的大小和方向，再重做两次实验103注意事项(1)同一次实验中，橡皮条拉长，结点O位置一定相同.(2)两只弹簧测力计钩住绳套互成角度拉橡皮条，夹角在60100为宜.(3)读数应注意弹簧测力计与木板平行，使细绳套与弹簧测力计轴线在同一直线上，避免弹簧测力计外壳和弹簧测力计限位孔有摩擦读数时眼睛要正视弹簧测力计刻度，合力不超过量程及橡皮条弹性限度前提下，拉力数值尽量大.(4)细绳套应适当长一些，便于确定力的方向不要直接沿细绳套方向画直线，应在细绳套末端用铅笔标点，去掉细绳套，所标点与O点连接，确定力的方向.(5)同一次实验中，画力的图示所选定的标度要相同，要恰当选取标度，使所作力的图示稍大一些.11u实验四实验四 验证牛顿运动定律验证牛顿运动定律2实验步骤(1) 用天平测量小盘的质量m0和小车的质量m.(2)把一端附有定滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端，连接好电路，如图所示.(3)平衡摩擦力：小车尾部挂上纸带，纸带穿过打点计时器限位孔，将木板无滑轮端稍垫高，使小车在不挂小盘和砝码情况下，沿木板做匀速直线运动小盘和砝码的总质量远小于小车质量. (4)小车停在靠近打点计时器处，挂上小盘和砝码，接通电源，让小车拖着纸带在木板上匀加速下滑，打出一条纸带计算小盘和砝码的总重力，由纸带计算小车加速度，记录合外力和对应加速度.1. 实验原理探究加速度a与力F及质量m的关系时，基本方法是控制变量法.先控制一个参量小车的质量m不变，改变小车所受的力F，讨论加速度a与力F的关系，再控制力F不变，改变小车质量m，讨论加速度a与质量m的关系12(5) 改变小盘内砝码的个数，重复步骤(4)，并多做几次(6) 保持小盘内砝码个数不变，在小车上放上砝码改变小车质量，让小车在木板上滑动打出纸带计算砝码和小车的总质量m，由纸带计算出小车对应的加速度.(7) 改变小车上砝码个数，重复步骤(6)多做几次，记录对应的质量和加速度.3注意事项(1)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，应先接通电源，再放开小车，应在小车到达滑轮前按住小车.(2)平衡摩擦力时需取下小盘，调整木板使打点计时器打出的点均匀.(3)每条纸带必须在满足小车的质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出只有如此，小盘和砝码的总重力才可视为与小车受到的拉力大小相等(4)作图时两轴标度比例要选择适当.作图像时，要使尽可能多的点落在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧.13u实验五实验五 探究动能定理探究动能定理2实验步骤 (1)按图所示将实验仪器安装好，同时注意平衡摩擦力(2)先用一条橡皮筋做实验，用打点计时器和纸带测出小车获得的速度v1，设此时橡皮筋对小车做的功为W1，将这一组数据记入表格(3)用两条橡皮筋做实验，实验中橡皮筋拉伸的长度与第一次相同，这时橡皮筋对小车做的功为W2，测出小车获得的速度v2，将数据记入表格(4)用三条、四条橡皮筋做实验，用同样的方法测出功和速度，记入表格(5)用各次实验测的v与W绘制Wv、Wv2或Wv3图像，明确W与v关系.1.实验原理探究做功与速度变化关系，改变力对物体做功，测出力对物体做不同功时物体速度，增加橡皮筋条数使橡皮筋对小车做功成倍增加，打点计时器和纸带测量每次实验小车末速度v，作图确定速度变化与做功关系.143注意事项(1) 平衡摩擦力很关键，将木板一端垫高，使小车重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡轻推小车，由打点计时器打在纸带上的点均匀程度判断小车是否做匀速运动，找到木板一个合适的倾角.(2) 测小车速度，应选纸带上点距均匀的部分.(3) 橡皮筋应选规格一样的.4误差分析 (1)误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不一，使橡皮筋的拉力做功W与橡皮筋的条数不成正比 (2)没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大 (3)利用打点的纸带计算小车的速度时，测量不准确.15u实验六实验六 验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律1. 实验原理质量为m的物体从O点自由下落，地面作为参考平面，选取下落过程中任意两点A和B忽略空气阻力，物体下落过程中的机械能守恒，有：EAEB，即 ，等式说明，物体重力势能的减少量等于动能的增加量.2实验步骤(1) 安装置：按图将检查、调整好的打点计时器竖直固定在铁架台上，接好电路.(2) 打纸带：将纸带一端用夹子固定在重物上，另一端穿过打点计时器限位孔用手提着纸带使重物静止在靠近打点计时器的地方接通电源，松开纸带，让重物带着纸带自由下落更换纸带重复做35次实验.161718(3) 在地面上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸(4) 在白纸上记下重垂线所指的位置O，它表示入射球m1碰前的位置(5) 不放被碰小球，入射球从斜槽上同一高度处滚下，重复10次，用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面圆心就是入射球不碰撞时的落地点P.(6) 被碰小球放在斜槽末端，让入射小球从同一高度滚下，发生正碰，重复10次，仿照步骤(5)求出入射小球落点的平均位置M和被碰小球落点的平均位置N.(7) 量出线段长度OP、OM和ON，两小球的质量和相应数值代入m1OPm1OMm2ON.(8) 整理实验器材放回原处.4数据处理数据处理验证m1OPm1OMm2ON，注意式中相同的量取相同的单位.5注意事项注意事项(1) 斜槽末端切线必须水平，小球放在斜槽末端水平部分任一位置都能静止.(2) 使小支柱与槽口的距离等于小球直径.(3) 入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放.(4) 入射小球质量应大于被碰球的质量.(5) 实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸位置要始终保持不变.(6) 应进行多次碰撞，落点取平均位置来确定，以减小偶然误差.191实验原理实验原理质量m1和m2两小球发生正碰，碰前m1运动，m2静止，m1v1m1v1m2v2.小球从斜槽上滚下后平抛，小球下落的高度相同，落地前运动的时间相同.测出小球的质量及两球碰撞前后飞出的水平距离，代入公式验证动量守恒定律 m1OPm1OMm2ON.2实验器材实验器材两个小球(大小相等，质量不等)；斜槽；重垂线；白纸；复写纸；天平；刻度尺；圆规；三角板(或游标卡尺)3实验步骤实验步骤(1) 先用天平测出小球质量m1、m2.(2) 安装好实验装置，斜槽固定在桌边，槽的末端点切线水平，被碰小球放在斜槽前小支柱上，调节实验装置使两小球碰撞处于同一水平高度，碰撞瞬间，入射球与被碰球球心连线与轨道末端的切线平行，确保正碰后的速度方向水平.u实验七实验七 验证动量守恒定律验证动量守恒定律20考法考法20对验证动对验证动量守恒定律的考量守恒定律的考查查 实验原理的考查，本质是测量质量和水平速度之间的关系21考法考法21通通过过其他方案其他方案验证动验证动量守恒定律量守恒定律1用气垫导轨和光电计时器探究碰撞中的不变量利用配套光电计时装置测两滑块各种情况下碰撞前后的速度(改变滑块的质量，改变滑块的初速度大小和方向)2用两摆球碰撞来探究不变量一小球静止，拉起另一小球使它摆动到最低点时它们相碰由小球被拉起或摆动的角度来算出小球碰前或碰后的速度可贴胶布增大两球碰撞时的能量损失，两球质量可相等，也可不相等3用打点计时器及两小车的碰撞探究不变量实验装置如图所示小车A连接纸带通过打点计时器，小车B静止，两车碰撞部分分别装上撞针和橡皮泥，两车撞后连成一体，通过纸带测出它们碰撞前后的速度幻灯片 3