高中物理力学实验总复习

力学实验总复习

一、打点计时器系列实验中纸带的处理

1．纸带的选取：一般实验应用点迹清晰、无漏点的纸带中选取有足够多点的一段作为实验纸带。在“验证机械能守恒定律”实验中还要求纸带包含第一、二点，并且第一、二两点距离接近2.0mm 。

2．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n ＝5，此时T =0.1s 。

3．测量计数点间距离: 为了测量、计算的方便和减小偶然误差的考虑，测量距离时不要分段测量，尽可能一次测量完毕，即测量计数起点到其它各计数点的距离。如图所示，则由图可得：

1s S I =，12s s S II -=，23s s S III -=，34s s S IV -=，45s s S V -=，56s s S VI -=

4．判定物体运动的性质： ⑴ 若I S 、II S 、III S 、IV

S 、

V

S 、

VI

S 基本相等，则可判定物体在实验误差围作匀速直线

运动。

⑵ 设△s1=II S －I S ，△s2=III S －II S ，△s3=

IV

S －III S ，△s4=

V

S －

IV

S ，△s5=

VI

S －

V

S

若△s 1、△s 2、△s 3、△s 4、△s 5基本相等，则可判定物体在实验误差围作匀变速直线运动。 ⑶ 测定第n 点的瞬时速度。物体作匀变速直线运动时，在某段时间的平均速度等于中间时刻的瞬时速度。即测出第n 点的相邻的前、后两段相等时间T 的距离，由平均速度公式就可求得，如上图中第4点的瞬时速度为：T

s s T S S v V IV 223

54-=+=

。

⑷ 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 的位移I S 、II S 、III S 、IV S 、V S 、VI S 分成两组，利用2

aT s =∆可得：

213T S S a I IV -=

、223T S S a II V -=、2

33T

S S a III

VI -=，再算出的1a 、2a 、3a 平均值，即：

3

3

21a a a a ++=

就是所测定作匀变速直线运动物体的加速度。若为奇数组数据则将中间一

组去掉，然后再将数据分组利用逐差法求解。

三 、考试大纲规定的学生实验

1.长度的测量（游标卡尺和螺旋测微器） 例1 、读出下列游标卡尺测量的读数。

⑴ ⑵

⑶

例2 读出下列螺旋测微器测量的读数。 ⑴

⑵

例3、有一游标卡尺，主尺的最小分度是1mm ，游标上有20个小的等分刻度．用它测量一

小球的直径，如图甲所示的读数是 mm ．用螺旋测微器测量一根金属丝的直径，如图乙所示的读数是 mm ．

2. 研究匀变速直线运动

（1）纸带处理。从打点计时器重复打下的多条纸带中选点迹 清楚的一条，舍掉开始比较密集的点迹，从便于测量的地方取一个开始点O ，然后每5个点取一个计数点A 、B 、C 、…（或者说每隔4个点取一个记数点），这样做的好处是相邻记数点间的时间间隔是0.1s ，便于计算。测出相邻计数点间的距离s 1、s 2、s 3 …

（2）利用s 1、s 2、s 3 …可以计算相邻相等时间的位移差s 2-s 1、s 3- s 2、s 4- s 3…，如果它们在允许的误差围相等，则可以判定被测物体的运动是匀变速直线运动。

3 4 cm 0 5 10

678

0 10 20

cm 0

12345

1

2

3

4

5

6

7

8

9

cm

图乙

0 mm

20 30 25 15

图甲

1 2 3 (cm) 5

10

（3）利用纸带可以求被测物体在任一计数点对应时刻的瞬时速度v ：如

T s s v c 232+=

（4）利用纸带求被测物体的加速度a 。具体来说又有3种方法：

①“逐差法”：从纸带上得到6个相邻相等时间的位移，则

()()2321654

9T s s s s s s a ++-++= ②利用任意两段相邻记数点间的位移求a ：如()2

T n m s s a n

m --=

③利用v -t 图象求a ：求出A 、B 、C 、D 、E 、F 各点的即时速度，画出如右的v-t 图线，图线的斜率就是加速度a 。

例6、在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，用打点计时器记录纸带运动的时间。计时器所用电源的频率为50Hz ，图为一次实验得到的一条纸带，纸带上每相邻的两计数点间都有四个点未画出，按时间顺序取0、1、2、3、4、5六个计数点，用米尺量出1、2、3、4、5点到0点的距离如图所示（单位：cm ）。由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的即时速度大小v 4＝________m ／s ，小车的加速度大小a ＝________m ／s 2。（保留三位有效数字）

例7 、做匀加速直线运动的小车，牵引一条纸带通过打点计时器，交流电源的频率为50Hz ，由纸带上打出的某一点开始，每5个点剪下一段纸带，按图所示，使每一条纸带下端与x 轴重合，左边与y 轴平行，将纸带段粘贴在直角坐标系中，则小车运动的加速度是 m/s 2（保留两位有效数字）。

例8、2004年7月25日，中国用长征运载火箭成功地发射了“探测2号”卫星．右图是某监测系统每隔2.5s 拍摄的关于起始匀加速阶段火箭的一组照片．

(1)已知火箭的长度为40 m ，用刻度尺测量照片上的长度，结果如图所示．则火箭在照片中第2个像所对应时刻的瞬时速度大小v =____________m ／s ． (2)为探究物体做直线运动过程中s 随t 变化的规律，某实验小组经过实验和计算得到下表的实验数据：

v/(ms -1)

x

0 1 2 3 4 22.5

30.0 37.5 45.0 52.5 y /mm

60.0 物体运动 的起止点 所测的 物理量 测量次数 1 2 3 4 5 A →B 时间t (s) 0.89 1.24 1.52 1.76 1.97 时间t 2(s 2) 0.79 1.54 2.31 3.10 3.88