高一物理复习学案 实验专题

高一物理复习学案---实验专题
实验一：研究匀变速直线运动
1.实验器材
电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、 、导线、 、复写纸片.
2.实验原理(如图所示)
3.实验步骤
(1)按照如图所示实验装置，把打点计时器固定在长木板 的一端，接好电源；
(2)把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，下端挂合适的钩码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面；
(3)把小车停靠在 处，先 ，后 ；
(4)小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带；
(5)换纸带重复做三次，选择一条比较理想的纸带进行测量分析.
4.注意事项
(1)平行：纸带、细绳要和长木板 .
(2)两先两后：实验中应先 ，后让 ；实验完毕应先 ，后 .
(3)防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地及小车与滑轮相撞.
(4)减小误差：小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在约50 cm 的纸带上清楚地取出6～7个计数点为宜.
(5)小车从 位置释放.
5.数据处理
(1)目的：通过纸带求解运动的加速度和瞬时速度，确定物体的运动性质等.
(2)方法：①分析物体的运动性质——若在 内，任意两个连续相等的时间间隔内的位移之差 ，则表示物体做 运动.
②利用逐差法求解平均加速度：
a 1＝x 4－x 13T 2，a 2＝x 5－x 23T 2，a 3＝x 6－x 33T 2⇒a ＝a 1＋a 2＋a 33＝(x 4＋x 5＋x 6)－(x 1＋x 2＋x 3)9T 2
③利用平均速度求瞬时速度：v n ＝x n ＋x n ＋12T ＝d n ＋1－d n －12T
④利用速度—时间图象求加速度：作出速度—时间图象，通过图象的斜率求解物体的加速度；
【例题1】在《探究小车速度随时间变化规律》的实验中
(1)关于打点计时器的使用说法正确的是______
A 、电火花打点计时器使用的是220 V 的交流流电源
B 、在测量物体速度时，先让物体运动，后接通打点计时器的电源
C 、纸带上打的点越密，说明物体运动的越快
D 、电磁打点计时器使用的是4−6V 的直流电源
(2)某同学用电火花打点计时器做“测量匀变速直线运动的加速度”的实验，所用交流电的频率为50Hz.取一段实验纸带，从0点开始每隔4个点取1个计数点，分别记为1、2、3、4，相邻两计数点的时间间隔为______s ，各计数点间的距离已在图中标出，根据
图可求得计数点2所代表时刻的瞬时速度大小v2=______m/s，小车的加速度a=______m/s2．
【例题2】某学习小组在“研究匀变速直线运动”的实验中，用如图所示的气垫导轨装置来测滑块的加速度，由导轨标尺可以测出两个光电门之间的距离L，窄遮光板的宽度为d，窄遮光板依次通过两个光电门的时间分别为t1、t2。

(1)通过两个光电门的瞬时速度分别为v1=________，v2=________．
(2)在计算瞬时速度时应用的物理方法是________(填“极限法”“微元法”或“控制
变量法”)．
(3)滑块的加速度可以表示为a=________(用题中所给物理量表示)。

【例题3】在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带如图所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G等7个计数点，每相邻两个计数点之间还有4个点，图中没有画出，打点计时器的周期为T=0.02s的交流电源．经过测量得：d1= 3.62cm，d2=8.00cm，d3=13.20cm，d4=19.19cm，d5=25.99cm，d6=33.61cm．
(1)计算v F=___________m/s；(结果保留两位小数)
(2)物体的加速度=________m/s2；(结果保留两位小数)
(3)如果当时电网中交变电流的频率是f=49Hz，而做实验的同学并不知道，那么加速
度的测量值与实际值相比___________(选填：偏大、偏小或不变)
(4)如果当时电网中交变电流的电压突然增大，而做实验的同学并不知道，那么加速度
的测量值与实际值相比____(选填：偏大、偏小或不变)
(5)(单选)在实验过程中，对减小实验误差来说，下列方法中没有益的是()
A.选取计数点，把每打5个点的时间间隔作为一个时间单位
B.使小车运动的加速度尽量小些
C.舍去纸带上密集的点，利用点迹清晰的点进行测量、计算
D.选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验
【变式1】如图所示，一打点计时器固定在斜面上端，一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上匀加速直线滑下。

由于实验者不小心将纸带弄成了三段，并把中间一段丢失了，如图所示是打出的完整纸带中剩下的两段，这两段纸带是小车运动的最初和最后两段时间分别打出的纸带，已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，即如图每两个相邻计时点的时间间
隔为0.02s，请根据如图给出的数据回答下列问题：
(1)纸带的____________(选填“右端”或“左端”)与小车相连；
(2)根据匀变速直线运动的规律可求得：小车通过A点的瞬时速度vA=____________m/
s。

纸带上DE之间的距离xDE=____________cm，小车的加速度a=____________m/s2(结果保留三位有效数字)。

(3)若电源实际频率60Hz，计算时仍按照50Hz计算，则速度大小的测量值比真实值
____________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。

(4)丢失的中间一段纸带上应该有____________个计时点。

【变式2】利用图中所示的装置可以研究自由落体运动，并测重力加速度。

(1)对该实验装置及其操作的要求，下列说法正确的是：______________(填写字
母序号)。

A.电磁打点计时器应接6V以下低压交流电源
B.打点计时器的两个限位孔应在同一条竖直线上
C.重物最好选用密度较小的材料，如泡沫塑料
D.开始时应使重物靠近打点计时器处并保持静止
E.操作时，应先放开纸带后接通电源
F.为了减小误差，应重复多次实验，在打出的纸带中挑选一条最清晰的。

G.为了便于测量，一定要找到打点计时器打下的第一个点，并选取其以后各连续的点作
为计数点。

(2)为了测试重物下落的加速度，还需要的实验器材有________。

A.天平
B.秒表
C.米尺
(3)若实验中所得到的重物下落的加速度值小于当地的重力加速度值，而实验操作与数
据处理均无错误，写出一个你认为可能引起此误差的原因：________。

(4)如图所示，在打出的纸带上取连续清晰的7个点，打点计时器所用电源的频率为50Hz。

用米尺测得第1、2、3、4、5、6点与0点的距离d如下表：
计数点123456
距离d(cm) 6.012.519.326.534.142.1
利用表中数据计算：(结果均保留三位有效数字)
A.测出当地重力加速度g=________。

B、打第1点时纸带运动的速度是________m/s。

C、第0点________(填“是”或“不是”)自由落体运动的起点。

实验二探究弹力和弹簧伸长的关系
1.实验原理
二力平衡：弹簧受到拉力作用会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和外力大小；弹簧的伸长量越大，弹力也就越大.
2.实验器材
铁架台、弹簧、钩码、、坐标纸.
3.实验步骤
(1)安装实验仪器(如图所示).
(2)测量弹簧的伸长量(或总长)及所受的拉力(或所挂钩码的质量)，列表作出记录，要尽可能多测几组数据.
(3)根据所测数据在坐标纸上描点，以为纵坐标，以为横坐标.
(4)按照在图中所绘点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线(包括直线)，所画的点不一定正好在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同.
(5)以弹簧的伸长量为自变量，写出曲线所代表的函数，首先尝试一次函数，如果不行再考虑二次函数.
4.数据处理
(1)列表法：将测得的F、x填入设计好的表格中，可以发现弹力F与弹簧伸长量x的比值在误差允许范围内是相等的.
(2)图象法：以弹簧伸长量x为横坐标，弹力F为纵坐标，描出F、x各组数据相应的点，作出的拟合曲线是一条过坐标原点的直线.
(3)函数法：弹力F与弹簧伸长量x满足的关系.
2.注意事项
(1)不要超过弹性限度：实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免弹簧被过分拉伸，超过弹簧的弹性限度.
(2)尽量多测几组数据：要使用弹簧，且要尽量多测几组数据.
(3)观察所描点的走向：本实验是探究性实验，实验前并不知道其规律，所以描点以后所作的曲线是试探性的，只是在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来连接这些点.
(4)统一单位：记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位.
3.误差分析
(1)钩码标值不准确、弹簧长度测量不准确带来误差.
(2)画图时描点及连线不准确也会带来误差.
【例题4】某同学用如图所示装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验。

他先测出不挂钩码时
弹簧下端指针所指的标尺刻度,然后在弹簧下端挂上钩码,并逐个增加钩码,测出指针所指的
标尺刻度,所得数据如表:(重力加速度取g=9.8m/s2)
钩码质量
0 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00
m/×102g
标尺刻度
15.00 18.94 22.82 26.78 30.66 34.60 42.00 54.50 x/×10-2m
(1)根据所测数据,在图中所示的坐标纸上作出弹簧指针所指
的标尺刻度x与钩码质量m的关系曲线。

(2)根据所测的数据和关系曲线可以判断,在N范围内
弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律,这种规格的弹簧的
劲度系数为N/m。

例题5在探究弹簧的弹力与伸长量之间关系的实验中，所
用装置如图7甲所示，将轻弹簧的一端固定，另一端与力传
感器连接，其伸长量通过刻度尺测得，某同学的实验数据列
于下表中：
伸长量x/(×10－2 m) 2.00 4.00 6.008.0010.00
弹力F/N 1.50 2.93 4.55 5.987.50
(1)以x为横坐标，F为纵坐标，在图乙的坐标纸上描绘出能正确反映这一弹簧的弹力与伸长
量之间的关系图线.
(2)由图线求得这一弹簧的劲度系数为________.(结果保留三位有效数字)
【例题6】某实验小组做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验。

实验时，先把弹簧平放
在桌面上，用刻度尺测出弹簧的原长L0=4.6cm，再把弹簧竖直悬挂起来，在下端挂钩码，
每增加一只钩码均记下对应的弹簧的长度x，数据记录如表所示。

钩码个数12345
弹力F/N 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
弹簧的长度x/cm7.09.011.013.015.0
(2)由此图线可得，该弹簧劲度系数k=______N/m；(结果保留2
位有效数字)
(3)图线与x轴的交点坐标大于L0的原因是______。

实验三验证力的平行四边形定则
【例题7】在“探究求合力的方法”的实验中，橡皮条的一端固定，先用一个弹簧测力计通
过细线拉橡皮条的另一端，将其结点拉到O，记下拉力F；再用两个弹簧测力计通过细线拉
橡皮条，将其结点同样拉到0点，记下拉力F 1、F2.回答下列问题。

(1)先后两次将橡皮条结点拉到同一点0，其目的是______。

(2)如图甲所示，用两个弹箦测力计拉橡皮条的实验中，下列说法
中正确的是______。

A.两根细线与橡皮条必须在同一平面内
B.弹簧测力计拉细线时，拉力方向必须竖直向下，且不能超过测
力计的量程
C.橡皮条必须保持水平
D.为了便于计算，F1、F2方向间夹角必须为90°
(3)根据实验数据画出力的图示，并以F1、F2为邻边作平行四边形，其对角线为F′，根据图乙你能得出的结论是___ ___；其依据是______ 。

【例题8】某同学在做“验证力的平行四边形定则”实验时，将橡皮筋改
为劲度系数为400N/m的轻质弹簧AA′，将弹簧的一端A′固定在竖直墙面
上。

不可伸长的细线OA、OB、OC，分别固定在弹簧的A端和弹簧秤甲、
乙的挂钩上，其中O为OA、OB、OC三段细线的结点，如图1所示。

在
实验过程中，保持弹簧AA′伸长1.00cm不变
(1)若OA、OC间夹角为90°，弹簧秤乙的读数是______N(如图2所示)，
则弹簧秤甲的读数应为______N。

(2)在(1)问中若保持OA与OB的夹角不变，逐渐增大OA与OC的夹角，则弹簧秤甲的读数大小将______，弹簧秤乙的读数大小将______。

【例题9】有同学利用如图所示的装置来验证力的平行四边形定则：在竖直木板上铺
有白纸，固定两个光滑的滑轮A和B，将绳子打一个结点O，每个钩码的重量相等，
当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力T OA、T OB和T OC，回答下列问
题：
(1)改变钩码个数，实验能完成的是(____)
A.钩码的个数N1=N2=1，N3=3
B.钩码的个数N1=2，N2=4，N3=3
C.钩码的个数N1=N2=N3=4
D.钩码的个数N1=6，N2=3，N3=1
(2)在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是()
A.用天平测出钩码的质量
B.用量角器量出三段绳子之间的夹角
C.量出OA、OB、OC三段绳子的长度
D.标记结点O的位置，并记
录OA、OB、OC三段绳子的方向
(3)在作图时，你认为图中________(选填“甲”或“乙”)是正确的．
(4)如图所示某同学在做“探究求合力的方法”实验时，用A、B两根
弹簧秤把橡皮条的结点拉到O点，此时在实验过程中，他做了一些探究，其中一个是：他使B弹簧秤的示数有较明显的增大，为了保持结点位置不变，可采取的补救办法是()
A.保持其它不变，增大A的示数同时增加α角
B.保持其它不变，增大A的示数同时减小α角
C.保持其它不变，增大A的示数同时增大β角
D.保持其它不变，增大A的示数同时减小β角
巩固训练：
1.在“验证力的平行四边形定则”的实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、
细绳套和一把弹簧秤。

(1)为完成实验，某同学另找来一根弹簧，先测量其劲
度系数，实验时他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原
长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上砝码后测出弹簧伸长后的长度L，把L−L0
作为弹簧的伸长x。

这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可
能是下图中的________。

(2)某次实验中，弹簧秤的指针位置如图所示，其读数为是_______N。

（3）某次实验中，∠BOC=80°，现将弹簧秤缓慢向逆时针转动，若要保持结点位置和OB 方向不变，则弹簧秤的示数如何变化。

____________________(填“增大、减小、先增大后减小、先减小后增大”)
2.某同学在用小车做“测定匀变速直线运动的加速度”实验时，从打出的若干纸带中选出了如图所示的一条(每两点间还有四个点没有画出来)，上面的数字为相邻两个计数点间的距离．打点计时器的电源频率为50Hz.。

计算出打下计数点2、4时小车的瞬时速度分别为v2=______、v4=________；该匀变速直线运动的加速度a=________.(计算结果保留三位有效数字)
3.某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速
度的之间的关系。

使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的挡光片、
光电计时器。

实验步骤如下：①如图(a)，将光电门固定在斜面下
端附近：将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的
位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；
②当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间Δt；
③用Δs表示挡光片沿运动方向的长度(如图(b)所示)，v表示滑块在挡光
片遮住光线的Δt时间内的平均速度大小，求出v；
④将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与①中的位置相同，
令滑块由静止开始下滑，重复步骤②、③；
⑤多次重复步骤④
⑥利用实验中得到的数据作出v−Δt图，如图(c)所示完成下列填空：
(1)用a表示滑块下滑的加速度大小，用v A表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则v与v A、a和Δt的关系式为v=________。

(2)由图(c)可求得v A=________cm/s，a=________cm/s2.(结果保留3位有效数字)
4.某活动小组利用题图装置测当地重力加速度；钢球自由下落过程中，先通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度；测出钢球的直径D及两光电门间的距离h。

(1)则当地的重力加速度g为___________。

A.D 2
ℎ(1
t A2
−1
t B2
)B．D2
2ℎ
(1
t A2
−1
t B2
)C．D2
ℎ
(1
t B2
−1
t A2
)D．D2
2ℎ
(1
t B2
−1
t A2
)
(2)在误差分析中，钢球球心通过光电门A的瞬时速度v A_______D
t A
(选填“>”或“<”)由此产生的误差________(选填“能”或“不能”)通过增加实验次数求平均值来减小。

5.为了验证力的平行四边形定则，小明在家中找到一根长0.5m的橡皮筋(弹力与伸长量成正比)、装有水的总质量m=0.5kg的矿泉水瓶、刻度尺、量角器和细绳等器材，其操作如下：
(1)将橡皮筋从中间位置截断得到两根长0.25m的橡皮筋；
(2)如图甲所示，将一根橡皮筋上端固定，让其自然下垂，将矿泉水瓶通过细绳连接在
橡皮筋的下端，待矿泉水瓶静止后用刻度尺测出此时橡皮筋的长度L1；
(3)如图乙所示，将两根橡皮筋上端固定，下端用细绳拴接并悬挂矿泉水瓶，待矿泉水
瓶静止后用量角器测得两橡皮筋之间的夹角恰为90°，测出其中一根橡皮筋的长度为
29.00cm，另一根橡皮筋的长度为L2。

①由图可得L1=________cm；
②L2=________cm，就验证了该情况下，力的合成遵循平行四边形定则。