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十二、力學(xué)實驗 基礎(chǔ)回扣 1.誤差 誤差種類 產(chǎn)生原因 大小特點 減小方法 系統(tǒng) 誤差 實驗儀器不精密,實驗原理不完善,實驗方法粗略 總是偏大 或偏小 更新儀器,完善原理,改進(jìn)實驗方法 偶然 誤差 由于各種偶然因素(如測量、讀數(shù)不準(zhǔn)確)造成的 可大可小 畫圖像或取平均值 2.有效數(shù)字 (1)有效數(shù)字的最后一位是測量者估讀出來的,是偶然誤差的來源。 (2)從數(shù)的左邊第一個不為零的數(shù)字算起,如0.012 5 m為三位有效數(shù)字。 3.力學(xué)實驗要點 分類 實驗名稱 ?？家c 探究性 實驗 研究勻變速直線運(yùn)動 數(shù)據(jù)處理方法:(1)公式法:vt/2=v、Δx=aT2;(2)圖像法:v-t圖像 探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系 注意彈簧的原長,操作注意事項,圖像的處理 探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系 控制變量法的應(yīng)用、平衡摩擦力、近似法、逐差法、圖像的處理以及實驗的注意事項 探究動能定理 平衡摩擦力、功采用倍數(shù)方式、平均速度、圖像法 驗證性 實驗 驗證機(jī)械能守恒定律 用自由落體實驗,知道如何從紙帶中提取數(shù)據(jù)知道如何確定ΔEp和ΔEk,圖像法 驗證力的平行四邊形定則 彈簧測力計的使用注意事項及讀數(shù)、力的圖示、根據(jù)平行四邊形定則求出合力 驗證動量守恒定律 測質(zhì)量、測速度、判斷碰撞前后總動量、替代法、平均位置、平均速度等 回歸小練 1.某同學(xué)利用如圖甲所示的裝置探究動能定理。固定并調(diào)整斜槽,使它的末端O點的切線水平,在水平地面上依次鋪好木板、白紙、復(fù)寫紙。將小球從斜槽上不同的標(biāo)記點由靜止釋放,記錄小球到達(dá)斜槽底端時下落的高度H,并根據(jù)落點位置測量出小球平拋的水平位移x,改變小球在斜槽上的釋放位置,進(jìn)行多次測量,記錄數(shù)據(jù)如下: 高度H (h為單位長度) h 2h 3h 4h 5h 6h 7h 8h 9h 水平位移x (cm) 5.5 9.1 11.7 14.2 15.9 17.6 19.0 20.6 21.7 (1)斜槽傾角為θ,小球與斜槽之間的動摩擦因數(shù)為μ,斜槽底端離地的高度為y,不計小球與水平槽之間的摩擦,若小球從斜槽上滑下的過程動能定理成立,則應(yīng)滿足的關(guān)系式是　　　　　 。 甲 乙 丙 (2)以H為橫坐標(biāo),以　　　　　　為縱坐標(biāo),在坐標(biāo)紙上描點作圖,如圖乙所示。 (3)由第(1)(2)問,可以得出結(jié)論:　　　　　　　　。 (4)受該實驗方案的啟發(fā),另一同學(xué)改用圖丙的裝置實驗。他將木板豎直放置在斜槽末端的前方某一固定位置。仍將小球從不同的標(biāo)記點由靜止釋放,記錄小球到達(dá)斜槽底端時下落的高度H,并測量小球擊中木板時對應(yīng)平拋下落的高度d,當(dāng)他以H為橫坐標(biāo),以　　　　　　為縱坐標(biāo),描點作圖,使之仍為一條傾斜的直線,也達(dá)到了同樣的目的。 2.(2017黑龍江哈爾濱六中檢測)如圖所示為彈簧彈射裝置,在內(nèi)壁光滑、水平固定的金屬管中放有輕彈簧,在其兩端各放置一個金屬小球1和2(兩球直徑略小于管徑且與彈簧不固定連接),壓縮彈簧并鎖定?，F(xiàn)解除鎖定,則兩個小球同時沿同一直線向相反方向彈射。按下述步驟進(jìn)行實驗: ①用天平測出兩球質(zhì)量分別為m1、m2; ②用刻度尺測出兩管口離地面的高度均為h; ③解除彈簧鎖定彈出兩球,記錄兩球在水平地面上的落點P、Q。 回答下列問題: (1)要測定彈射裝置在彈射時所具有的彈性勢能,還需測量的物理量有　　　　。(已知重力加速度g) A.彈簧的壓縮量Δx B.兩球落點P、Q到對應(yīng)管口M、N的水平距離x1、x2 C.小球直徑 D.兩球從管口彈出到落地的時間t1、t2 (2)根據(jù)測量結(jié)果,可得彈性勢能的表達(dá)式為Ep=　　　　　　　　　　　　。 (3)由上述所測得的物理量來表示,如果滿足關(guān)系式　　　　,那么說明彈射過程中兩小球組成的系統(tǒng)動量守恒。 答案精解精析 回歸小練 1.答案　(1)x2=4(1-μtanθ)yH　(2)x2　(3)見解析　(4)1d 解析　(1)小球在斜槽上運(yùn)動過程,由動能定理有mgH-μmg cos θHsinθ=12mv2;小球做平拋運(yùn)動,有x=vt,y=12gt2,解得x2=4(1-μtanθ)yH。 (2)要得到乙圖中的線性關(guān)系,由x2=4(1-μtanθ)yH可知,以H為橫坐標(biāo),以x2為縱坐標(biāo)。 (3)由第(1)(2)問,可以得出結(jié)論:在實驗誤差允許范圍內(nèi),小球運(yùn)動到斜槽底端的過程中,合力對小球所做的功等于小球動能的增量。 (4)另一同學(xué)改用圖丙的裝置實驗,由動能定理有mgH-μmg cos θHsinθ=12mv2;小球做平拋運(yùn)動有x=vt,d=12gt2,聯(lián)立解得1d=4x2(1-μtanθ)H。當(dāng)他以H為橫坐標(biāo),以1d為縱坐標(biāo),描點作圖,使之仍為一條傾斜的直線,也能達(dá)到同樣的目的。 2.答案　(1)B　(2)m1gx124h+m2gx224h　(3)m1x1=m2x2 解析　(1)彈簧的彈性勢能等于兩球得到的動能之和,要求解動能必須還要知道兩球彈射的初速度v0,由平拋運(yùn)動規(guī)律,可知v0=x2hg,故還需要測出兩球落點P、Q到對應(yīng)管口M、N的水平距離x1、x2,B正確。 (2)小球的動能Ek=12mv02=12mxg2h2=mgx24h;故彈性勢能的表達(dá)式為Ep=12m1v12+12m2v22=m1gx124h+m2gx224h。 (3)由測得的物理量來表示,如果滿足關(guān)系式m1v1=m2v2,即m1x1=m2x2,那么說明彈射過程中兩小球組成的系統(tǒng)動量守恒。