1、力學(xué)實(shí)驗(yàn)(1)探究式實(shí)驗(yàn)丟分提示1 .不明確探究式實(shí)驗(yàn)的目的。2 .不能理清探究的具體思路。3 .不會(huì)應(yīng)用探究的具體方法。4 .不會(huì)分析探究過程中的的誤差來源及對(duì)結(jié)果的影響。丟分題精析一.明確探究式實(shí)驗(yàn)的目的【例1】用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究小車速度隨時(shí)間變化關(guān)系在“探究小車速度隨時(shí)間變化白規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，如圖 9所示給出了從0點(diǎn)開始，每5 個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的紙帶，其中0、1、2、3、4、5、6都為計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)得：x1 = 1.40 cm ,x2= 1.90 cm , x3=2.38 cm , x4= 2.88 cm , x5=3.39 cm , x6=3.87 cm.那么：cm/s, v2(1)在計(jì)時(shí)器

2、才T出點(diǎn) 1、2、3、4、5時(shí)，小車的速度分別為：v1 = =cm/s , v3=cm/s , v4 =cm/s , v5 =cm/s.(2)在平面直角坐標(biāo)系中作出速度一時(shí)間圖象.(3)分析小車運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律.【解析】(1)顯然，兩相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為T= 0.02X5 s = 0.1 s .對(duì)應(yīng)各點(diǎn)的速度分別為：v1 =x1 + x2 = 1.40+ 1.90 cm/s = 16.50 cm/s 2 12 0.1v2 =x2+ x32T1.90+2.382X0.1cm/s = 21.40 cm/sv3 =x3+x4 2.38 +2.882T2X0.1cm/s=26.30 c

3、m/sv4 = X；X5 = 2.88<tF cm/s =31.35 cm/s 2 12 0.1v5 = X5+X6 = 3.39 +3.87 cm/s = 36.30 cm/s.2T 2X0.1(2)利用描點(diǎn)法作出vt圖象，如下圖所示.(3)小車運(yùn)動(dòng)的v t圖象是一條傾斜向上的直線，說明速度隨時(shí)間均勻增加.【答案】16.5021.4026.3031.3536.30(2)見解析圖(3)v隨t均勻增加【點(diǎn)評(píng)】由于探究的目的是“小車速度隨時(shí)間變化關(guān)系”，事實(shí)上是為了引出 “加速度”的定義。我們只要會(huì)依據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶求小車的瞬時(shí)速度、弄清速度隨時(shí)間的變化關(guān)系、會(huì)求加速度即可。在力學(xué)實(shí)驗(yàn)

4、中還有探究加速度與力、 質(zhì)量的關(guān)系、彈性勢(shì)能的表達(dá)式、 功與速度變化的 關(guān)系式、彈簧彈力與伸長(zhǎng)量的關(guān)系、碰撞中的不變量等的實(shí)驗(yàn)。其目的都是依據(jù)記錄的運(yùn)動(dòng) 規(guī)律來尋找量與量的關(guān)系。.理清探究的具體思路【例2】如果提供你天平、氣墊導(dǎo)軌、數(shù)字計(jì)時(shí)器及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)探究功與質(zhì)量、 速度間定量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)方法【解析】用氣墊導(dǎo)軌和數(shù)字計(jì)時(shí)器，可以測(cè)出滑塊經(jīng)過導(dǎo)軌上某位置的速度如圖所示，滑塊在氣墊導(dǎo)軌上受重力和支持力兩個(gè)力的作用，當(dāng)滑塊沿導(dǎo)軌滑行時(shí)， 滑塊重力沿傾斜導(dǎo)軌方向的分力對(duì)滑塊做功.這一分力為F1mghl在滑塊經(jīng)過兩光電門的過程中，這一分力所做的功為W=F1s=mghs, l式中m為滑塊(連同

5、遮光條)的質(zhì)量，可用天平測(cè)出;h為墊塊的高度，l為墊塊與導(dǎo)軌接觸點(diǎn)到導(dǎo)軌底端的距離，s為兩光電門間的距離，均可用刻度尺測(cè)出以V1、V2分別表示滑塊經(jīng)過光電門 G1、G2時(shí)的速度，根據(jù)固定在滑塊上的兩遮光條的間距和由數(shù)字計(jì)時(shí)器顯示的滑塊經(jīng)過光電門G1、G2的時(shí)間，即可算出 V1、V2.由m、v1、V2組成的式子可能為m(v2-v1)、m(v2-v1)2、m(v22-v12)、m(v2-v1) 3、m(v23-v13) -將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別代入以上各式，運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，即可發(fā)現(xiàn)功與質(zhì)量、速度間的定量關(guān)系物理量之間的關(guān)系又較復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)要準(zhǔn)確測(cè)量， 同時(shí)要把由于待測(cè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較多，m、h

6、、1、s等量都進(jìn)行變化探究結(jié)果表明，功與質(zhì)量、速度間存在著如下的定量關(guān)系：W= g m(V22-vi2)=1 212mv2mv1 .2 2三.探究性實(shí)驗(yàn)中的主要探究方法【例3】某同學(xué)利用如圖裝置來探究加速度 a與物體所受合力 F及質(zhì)量m的關(guān)系。電源插頭紙?zhí)?電次花計(jì)時(shí)器(1)他先保持砂和砂桶質(zhì)量不變，改變小車的質(zhì)量 m,分別得到小車的加速度 a與質(zhì)量m及對(duì)應(yīng)的質(zhì)量倒數(shù) 1/m,數(shù)據(jù)如表。實(shí)驗(yàn)次數(shù)12345678小車加速度a/m s-21.901.721.491.251.000.750.500.30小車的質(zhì)量m/kg0.250.290.330.400.500.711.001.67質(zhì)量的倒數(shù)1m

7、/kg-14.003.453.032.502.001.411.000.60請(qǐng)?jiān)谧鴺?biāo)紙中畫出 a- m圖線，并根據(jù)圖線求出小車加1速度a與質(zhì)量倒數(shù) m之間的關(guān)系式為。（2）再保持小車質(zhì)量不變，改變砂和砂桶質(zhì)量，求出砂和砂桶的重力作為小車所受合力的主要原因是OF,該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度a隨合力F的變化圖線如圖所示。該圖線不經(jīng)過原點(diǎn)1【解析】解答本題應(yīng)把握以下兩點(diǎn)：（1）正確作出a- m圖線，分1析a與m的關(guān)系式。（2）正確分析a-F圖象截距的物理意義。（1）根據(jù)表格用描點(diǎn)法作圖，如圖所示，1由圖分析可知：a= 2m（m/s2）（2）圖線a-F表明對(duì)小車施加一個(gè)較小的力， 車也沒有加速度，說

8、明沒有平衡摩擦力或平衡摩擦 力不足，即長(zhǎng)木板不帶定滑輪的一端沒有墊木塊或 墊得不夠局。1【答案】（1）圖見解析 a= 2m（m/s2）（2）沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足【點(diǎn)評(píng)】探究性實(shí)驗(yàn)的主要方法有：控制變量法、圖像法、分析法、經(jīng)驗(yàn)公式法等。本 題用的是圖像法。四.會(huì)分析探究過程中的的誤差來源及對(duì)結(jié)果的影響【例4】因?yàn)槭诌厸]有天平，小王同學(xué)思考如何利用一已知?jiǎng)哦认禂?shù)為k的彈簧和長(zhǎng)度1測(cè)量工具來粗測(cè)一小球的質(zhì)量.他從資料上查得彈簧的彈性勢(shì)能Ep= 2 kx2 （其中x為彈簧形變量）后，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：將彈簧一端固定在水平桌面上，另一端緊靠小球，彈簧為原長(zhǎng)時(shí)小球恰好在桌邊，然后用小王壓縮彈簧并測(cè)

9、得壓縮量x,釋放小球，小球飛出后落在水平地面上，測(cè)出桌高 h以及小球落地點(diǎn)到桌面邊緣的水平距離s.（1）小球質(zhì)量的表達(dá)式為 .（2）如果桌面摩擦是本次實(shí)驗(yàn)誤差的主要因素，那么小球質(zhì)量的測(cè)量值將 （填偏大”、“偏小”或“準(zhǔn)確”）.3、分偌案二型” 型.G分）；C2）偏大U分）解析；由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，KT,；=，由能量棄恒定律，”小;也 聯(lián)立解得小 球質(zhì)量的表達(dá)式為m=注.如果桌面摩擦是本次實(shí)臉誤差的主要因素，考慮摩擦力 落做功，則有:明/二;在AV,小球質(zhì)量的測(cè)量值將偏大,【答案】丟分題精練1.（2012 廊坊高一檢測(cè)）在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)（）A.應(yīng)使砂子和小桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于

10、小車和祛碼的總質(zhì)量，以減小實(shí)驗(yàn)誤差m1a 一g,B.可以用天平測(cè)出小桶和砂的總質(zhì)量ml、小車和祛碼的總質(zhì)量 m2,根據(jù)公式m2 求出小車的加速度C.處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)采用描點(diǎn)法畫圖象，是為了減小誤差1D.處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)采用 a- m圖象，是為了便于根據(jù)圖線直觀地判斷a與m的關(guān)系1 .【解析】選A、C、D實(shí)驗(yàn)中應(yīng)滿足 A所述的條件，故 A正確。實(shí)驗(yàn)中加速度應(yīng)根據(jù)紙帶1計(jì)算得出，故B錯(cuò)誤。畫圖象時(shí)偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)已舍棄，誤差較小，故C正確。采用a- m圖象，圖象為直線，更直觀，容易得出a、m的關(guān)系，故D對(duì)。2 .（2012 衡水高一檢測(cè)）如圖所示，在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，若 1、2兩個(gè)相同的小

11、車所受拉力分別為F1、F2,車中所放祛碼的質(zhì)量分別為ml m2,打開夾子后經(jīng)過相同的時(shí)間兩車的位移分別為x1、x2,則在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，有 （）A.當(dāng) m1= m2 F1 = 2F2 時(shí)，x1 = 2x2B.當(dāng) m1= m2 F1 = 2F2 時(shí)，x2 = 2x1C.當(dāng) m1= 2m2時(shí)，x1 = 2x2D.當(dāng) m1= 2m2 F1 = F2 時(shí)，x2 = 2x12 .【解析】選Ao題中m1和m2是車中祛碼的質(zhì)量，不能認(rèn)為是小車的質(zhì)量。本題中只說明 了兩小車是相同的，并沒有告訴小車的質(zhì)量是多少。當(dāng)m1= m2時(shí)，兩車加祛碼后質(zhì)量仍相1等，若F1=2F2,則a1 = 2a2,由x= 2 a

12、t2得x1 = 2x2, A對(duì)。若 m1= 2m2時(shí)，無法確定兩 車加祛碼后的質(zhì)量關(guān)系，兩小車的加速度關(guān)系也就不明確，自然無法判定兩車的位移關(guān)系。3 .在“探究加速度與力、 質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，研究作用力一定，加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)， 下列說法中錯(cuò)誤的是()A.平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將裝砂的小桶用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上B.每次改變小車質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力C.實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源D.在小車中增減祛碼，應(yīng)使小車和祛碼的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和小桶的總質(zhì)量3.【解析】選A、Q平衡摩擦力時(shí)不應(yīng)掛砂桶，只需將小車放在長(zhǎng)木板上連接紙帶，使長(zhǎng)木板無定滑輪的一端墊高，當(dāng)小車剛好能勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，即

13、平衡了摩擦力，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)改變小車質(zhì)量時(shí)，沿斜面向下的分力、 摩擦力都跟質(zhì)量成正比改變， 一次平衡后，就不用再平衡了，B選項(xiàng)正確；實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后，再放開小車，才能打出完整的紙帶，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；在小車中增減祛碼時(shí)，必須保證小車和祛碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于小桶和砂的總質(zhì)量，才能使小車受到的牽引力近似等于砂和桶的重力，因此D選項(xiàng)正確。【總結(jié)提升】探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中的“五點(diǎn)注意”(1)平衡摩擦力時(shí)不要掛重物，平衡摩擦力后，都不需要再重新平衡摩擦力。(2)平衡摩擦力后，實(shí)驗(yàn)必須滿足在小車和小車上所加祛碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼和小盤的總質(zhì)量的條件下進(jìn)行。(3)每次實(shí)驗(yàn)開始

14、時(shí)，小車盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通電源，再釋放小車。(4)求取各紙帶的加速度 a,此加速度為平均加速度。(5)作圖象時(shí)，要使盡可能多的點(diǎn)在直線上，不在直線上的點(diǎn)均勻地分布在直線兩側(cè)，離直線遠(yuǎn)的點(diǎn)舍掉。3.關(guān)于彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系，我們?cè)谶M(jìn)行猜想時(shí)，可以參考對(duì)重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系的討論，則下面的猜想有道理的是()A.彈力做功將引起彈性勢(shì)能的變化，當(dāng)彈力做正功時(shí)，彈性勢(shì)能將增加B.彈力做功將引起彈性勢(shì)能的變化，當(dāng)彈力做正功時(shí)，彈性勢(shì)能將減少C.彈力做功將引起彈性勢(shì)能的變化，當(dāng)彈力做負(fù)功時(shí)，彈性勢(shì)能將增加D.彈力做功將引起彈性勢(shì)能的變化，當(dāng)彈力做負(fù)功時(shí)，彈性勢(shì)能將減少解析：彈力做功將

15、引起彈性勢(shì)能變化，彈力做正功時(shí)，彈性勢(shì)能減少，彈力做負(fù)功時(shí), 彈性勢(shì)能增加，故 B、C正確，A、D錯(cuò)誤。答案：BC9. 一小球在桌面上從靜止開始做加速運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)用高速攝影機(jī)在同一 底片上多次曝光，記錄下小球每次曝光的位置，并將小球的位置編號(hào).如圖7所示，1位置恰為小球剛開始運(yùn)動(dòng)的瞬間，作 為零時(shí)刻.攝影機(jī)連續(xù)兩次曝光的時(shí)間間隔均為0.5 s,小球從1位置到6位置的運(yùn)動(dòng)過程中經(jīng)過各位置的速度分別為vi=0, V2= 0.06 m/s, v3=m/s, v4= 0.18 m/s, v5= m/s.在如圖8所示坐標(biāo)系中作出小球的速度一時(shí)間圖象（保留描點(diǎn)痕跡）.圖79. 0.12 0.24見解析圖解析如

16、題圖所示，X2 + x3=0.12 m,則X2 _0J2_V3= 2T =2X0.5 m/s=0.12 m/s又 X4 + X5 = 0.24 m,則X4+X50.24V5= -TZ-:m/s= 0.24 m/s.2T 2X0.5其vt圖象如下圖所示.7.如圖2-1-9所示為用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄小車運(yùn)動(dòng)情況的裝置，開始時(shí)小車在水平玻所打出的紙帶如圖 2 1 10所示（附有刻璃板上勻速運(yùn)動(dòng)，后來在薄布面上做勻減速運(yùn)動(dòng)，度尺），紙帶上相鄰兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔為0.02 so圖 21 9圖 21 10從紙帶上記錄的點(diǎn)跡情況可知， A、E兩點(diǎn)跡之間的距離為 cm ,小車在玻璃 板上做勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小為 m

17、/s ;小車在布面上運(yùn)動(dòng)的加速度大小為m/s2解析：A、E兩點(diǎn)的刻度分別為Xa= 13.20 cm,XE = 6.00 cm ,AE =xa xe = 7.20 cm(7.19 AE7.21 cm),勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v = 4T= 0.90 m/s(0.89 m/s 0.91 m/s)。F點(diǎn)以后做減速運(yùn)動(dòng)，相鄰T內(nèi)的位移差為 Ax = 0.2 cm。由 Ax=aT2得：a=T2 = -0-022m/s2= 5.0 m/s2(4.9 m/s25.1 m/s2)。質(zhì)量與速度的關(guān)系”時(shí)，提出了以下四種猜想:長(zhǎng)木板6 （2013山東省日照市一模）某同學(xué)在研究“對(duì)不同物體做相同功情況下，物體A. mC.

18、 m 2為驗(yàn)證猜想的正確性，該同學(xué)用如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)： 將長(zhǎng)木板平放在水平 桌面上，木塊固定在長(zhǎng)木板一端，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在木塊上，木塊右側(cè)固定一輕 彈簧，用連接紙帶的小車壓縮彈簧至長(zhǎng)木板的虛線處由靜止釋放， 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在 紙帶上打下一系列點(diǎn)，選取點(diǎn)跡均勻的一部分紙帶，計(jì)算出小車勻速運(yùn)動(dòng)的速度1,測(cè)出小車的質(zhì)量m1;然后在小車上加整碼，再次壓縮彈簧至木板虛線處由靜止釋放小車，計(jì)算出小車和整碼勻速運(yùn)動(dòng)的速度2,測(cè)出小-車和整碼的總質(zhì)量m2：再在小車上加整碼，重復(fù)以上操作，分別測(cè)出3、m3。每次實(shí)驗(yàn)中，都將小車壓縮彈簧至長(zhǎng)木板的虛線處由靜止釋放，目的是;若要消除每次實(shí)驗(yàn)中小車和紙帶受到的阻力對(duì)小車運(yùn)動(dòng)的影響，應(yīng)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是 :某次實(shí)驗(yàn)采集的五組數(shù)據(jù)如下表：”6改8OJO0,200.400.50vf (m<J)1.0000.707osn0.5000.447由表格數(shù)據(jù)直觀判斷，明顯不正確的兩個(gè)猜想是 A、