高中物理必修1实验专题复习

必修一实验专题复习

本学期我们学习了研究匀变速直线运动、探究弹力和弹簧伸长的关系、验证力的平行四边形定则、探究加速度与力和质量的关系四个实验。我们要掌握这四个实验的实验器材的使用、实验原理的理解和实验方法的迁移运用。

实验一：探究匀变速直线运动

必会内容：

1．打点计时器:计时仪器，电源频率50Hz,每隔0.02 s 打一次点．

2．打点计时器的工作条件

(1)电磁打点计时器：6 V 以下交流电源．

(2)电火花计时器：220 V 交流电源．

3．纸袋的处理：

（1）．判断物体运动情况

a.如果

123....x x x ===则物体做匀速直线运动． b.如果213243.....x x x x x x k

-=-=-==(常数)，则物体做匀变速直线运动． （2）．求加速度

a.“逐差法”求加速度，即41123x x a T -=,52223x x a T -=,63323x x a T -=然后取平均值，即123

3a a a a ++=，这样使所给数据全部得到利用，以提高准确性．

b.“图象法”求加速度，即由“平均速度法”求出多个点的速度，画出v －t 图，直线的斜率即为加速度．

(3)．“平均速度法”求速度

利用匀变速运动中点时刻的瞬时速度等于该段的平均速度，即1

2n n n x x v T ++=，如图所示．

4.释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器的位置。应先接通电源，后释放小车。在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地或小车与滑轮碰撞．实验后先断开电源，后取下纸带。

5.在坐标纸上，纵、横轴选取合适的单位，仔细描点连线，不能连成折线，应作一条直线，让各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧．

例：在做“研究匀变速直线运动”的实验中：

(1)实验室提供了以下器材：打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸、弹簧测力计．其中在本实验中不需要的器材是______．

(2)如图所示，是某同学由打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出，打点计时器打点的时间间隔T ＝0.02 s ，其中s 1＝7.05 cm 、s 2＝7.68 cm 、s 3＝8.33 cm 、s 4＝8.95 cm 、s 5＝9.61 cm 、s 6＝10.26 cm.

下表列出了打点计时器打下B 、C 、F 时小车的瞬时速度，请在表中填入打点计时器打下D 、E 两点时小车的瞬时速度. 位置 B C D E F

速度/(m·s －1) 0.737 0.801 0.994

(3)以A 点为计时起点，在图坐标图中画出小车的速度—时间关系图线．

(4)根据你画出的小车的速度—时间关系图线计算出的小车的加速度a ＝____ m/s 2.

解析 (1)本实验中不需要测量力的大小，因此不需要的器材是弹簧测力计．

(2)根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度知：

v D ＝s 3＋s 42T ＝8.33＋8.95×10－2 m 2×0.1 s

＝0.864 m/s 同理可得v E ＝0.928 m/s.

(3)小车的速度—时间关系图线如图所示．

(4)在v －t 图象中，图线的斜率表示加速度的大小，则

a ＝Δv Δt

＝(0.64±0.01)m/s 2. 答案 (1)弹簧测力计 (2)0.864 0.928 (3)见解析图 (4)(0.64±0.01)

实验创新：一小球在桌面上做匀加速直线运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下小球运动过程中在每次曝光时的位置，并将小球的位置编号，得到的照片如图所示．由于底片保管不当，其中位置4处被污损．若已知摄影机连续两次曝光的时间间隔均为1 s ，

则利用该照片可求出：小球运动的加速度约为________m/s 2.位置4对应的速度为________

m/s ，能求出4的具体位置吗？________.求解方法是：____________________(不要求计算，但要说明过程)．

解析 从图中读出5、6之间的距离为37.5 cm －24.0 cm ＝13.5 cm,2、3之间的距离为6.0

cm －1.5 cm ＝4.5 cm ，利用逐差法有s 56－s 23＝3aT 2，求出a ＝3.0×10－2 m/s 2；位置4对应

的速度为v 4＝s 352T ＝24.0－6.02

×10－2 m/s ＝9×10－2 m/s ；欲求4的具体位置，可以采用逐差法利用(s 6－s 4)－(s 4－s 2)＝4aT 2求解．

答案 3.0×10－2(2.8×10－2～3.1×10－2均可) 9×10－2

能利用(s6－s4)－(s4－s2)＝4aT2可以求出位置4的具体位置(其他方法合理均可)

实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系

必会内容：

1．弹簧在下端悬挂钩码时会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等．2．用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量x，建立坐标系，以纵坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的伸长量x，在坐标系中描出实验所测得的各组(x、F)对应的点，用平滑的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与伸长量间的关系．

3．所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度，要注意观察，适可而止．4．每次所挂钩码的质量差适当大一些，从而使坐标点的间距尽可能大，这样作出的图线准确度更高一些．

例：如图(a)所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码，探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系实验．

(1)为完成实验，还需要的实验器材有____________________________；

(2)实验中需要测量(记录)的物理量有____________________________；

(3)图(b)是弹簧所受弹力F与弹簧伸长长度x的F－x图线，由此可求出弹簧的劲度系数为________ N/m.图线不过原点的原因是________________________________．解析该实验探究的是弹力F和弹簧伸长量Δx的关系，故还需要测量长度的仪器即刻度尺．弹簧弹力由二力平衡得到：F＝nmg，需要记录悬挂钩码个数；形变量为Δx＝l′－l0，故需要测量弹簧原长和弹力(外力)对应的弹簧长度．F－x图线的斜率表示劲度系数k＝ΔF

＝200 N/m，图线不过原点是由弹簧自身重力引起的．

Δx

答案(1)刻度尺(2)弹簧的原长、悬挂钩码个数以及与弹力(外力)对应的弹簧长度(3)200 弹簧自身有重力

实验创新：在“探究弹力与弹簧伸长的关系，并测定弹簧的劲度系数”的实验中，实验装置如图.所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力．实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度．

(1)有一个同学通过以上实验测量后把6组数据描点在如坐标图中，请作出F-L图线．

(2)由此图线可得出的结论是______________________________________．

该弹簧的原长为L0＝______cm，劲度系数k＝________________________N/m.

(3)试根据以上该同学的实验情况，请你帮助他设计一个记录实验数据的表格．(不必填写其实验测得的具体数据)