人教解密14 力学实验（解析版）-【高频考点解密】2021年高考物理二轮复习讲义+分层训练.docx

解密14 力学实验
核心考点
考纲要求
实验一：研究匀变速直线运动
实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系
实验三：验证力的平行四边形定则
实验四：验证牛顿运动定律
实验五：探究动能定理
实验六：验证机械能守恒定律
实验七：验证动量守恒定律
1.要求会正确使用的仪器主要有：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、打点计时器、弹簧秤等
2.要求认识误差问题在实验中的重要
考点1 研究匀变速直线运动
一、实验目的
1．练****正确使用打点计时器，学会利用打上点的纸带研究物体的运动。
2．掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法（）。
3．测定匀变速直线运动的加速度。
二、实验原理
1．打点计时器
（1）作用。计时仪器，每隔0.02 s打一次点。
（2）两种打点计时器的比较
电磁打点计时器
电火花计时器
所用电源
4~6 V低压交流
220 V交流
打点方式
振针打点
电火花打点
时间间隔
每隔0.02 s打一次点
每隔0.02 s打一次点
实验误差
振针和纸带之间有摩擦，误差较大
火花放电不会影响纸带运动，误差较小
（3）纸带上点的意义
表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置；通过研究纸带上各点之间的距离，可以判断物体的运动情况；可以利用纸带上打出的点来确定计数点间的时间间隔。
2．匀变速直线运动的判断
连续相等时间内的位移之差是恒量，即（不为零），则物体做匀变速直线运动，且。
3．由纸带求物体运动速度的方法
根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度，即。
4．由纸带求加速度
（1）用“逐差法”求加速度
根据，求出加速度、、，再计算出a1、a2、a3的平均值，即为物体运动的加速度，即。
（2）利用v–t图象的斜率求加速度
先根据求出多个时刻随对应点的瞬时速度，然后画出v–t图象，图线的斜率即为物体运动的加速度。
三、实验器材
电火花计时器（或电磁打点计时器）一端固定有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸。
四、实验步骤
1．仪器安装
（1）把固定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没有定滑轮的一端，连接好电路。
（2）把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面。如图所示，放手后，看小车能否在长木板上平稳地加速滑行。
2．测量和记录
（1）把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，再放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点。换上新纸带重复实验，至少重复三次。
（2）从几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，为了计算方便和减少误差，通常用连续打点五次的时间作为时间单位，即T=0.1 s。正确使用毫米刻度尺测量每相邻两计数点间的距离，并填入设计好的表格中。
（3）利用某一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求得各计数点的瞬时速度。
（4）增减所挂钩码数量，重复实验两次。
3．处理数据并得出试验结论
（1）由试验数据画出v–t图象。
（2）由v–t图象得出小车运动的速度随时间变化的规律。
五、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．处理的方法
（1）分析物体的运动性质——测量相邻计数点间的距离，计算相邻计数点间距离之差，看其是否为常数，从而确定物体的运动性质。
（2）利用逐差法求解平均加速度。
（3）利用平均速度求瞬时速度。
（4）利用v–t图象求加速度。
六、误差分析
1．电流频率不稳引起的实验系统误差。
2．测量数据不准及描点、连线作图不准等引起的偶然误差。
七、注意事项
1．平行：纸带、细绳要和木板平行。
2．两先两后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源，后取纸带。
3．防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地和小车与滑轮相撞。
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。
（1）作出速度–时间图象，通过图象的斜率求解物体的加速度；
（2）剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度。
（2020·安徽宿州市·高一期中）在利用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，
(1)关于该实验，下列说法或操作中正确的是________
A．打点计时器可以使用干电池作为电源
B．电火花打点计时