内容发布更新时间 : 2024/6/11 16:52:20星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

力学与运动学

内容提要：探究弹簧弹力与伸长量的关系 & 力的平行四边形定则验证 & 误差 与纸带处理有关的力学实验（研究匀变速运动、验证牛二、验证动能定理、验证机械能守恒） 单摆测定当地重力加速度 & 验证动量守恒定律（选修）

1、胡克定律——弹力和弹簧伸长的关系

实验目的：探索弹力与弹簧伸长的定量关系

学习所用的科学方法（转换法，控制变量法，图像法）

实验仪器：弹簧(不同的多根)、直尺、钩码(一盒)、铁架台

实验原理：弹簧受到拉力会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等，弹力的大小可以

通过测定外力而得出(用悬挂钩码弹簧施加拉力)； [转换法] 弹簧的伸长可用直尺测出。

多测几组数据，用列表或作图的方法探索出弹力和弹簧伸长的定量关系。

实验步骤：1把弹簧吊在铁架台上，让弹簧自然下垂，弹簧不挂钩码时测量弹簧的原长L0

2 将已知质量的砝码挂在弹簧的下端，在平衡时测量弹簧的总长及砝码的重力，填写在表格里，然后改变钩码的质量，重复前面的实验多次 [控制变量法] 3 根据所测数据，在坐标纸上描点，以力为纵坐标，以弹簧的长度为横坐标。作出一条平滑曲线（包括直线），所描的点不一定都在曲线上 [图像法] 5 作图得到的是一次函数，不够简洁，可将坐标轴平移，得到过原点的直线。弹簧的伸长量为自变量，写出曲线的函数

注意事项：

实验时拉力不要太大，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度 [link to 周练 4]

误差：

1、系统误差：总是偏大或偏小 改善实验原理来消除

偶然误差：多次实验求平均、图像处理可减小 2、绝对误差：测量值与真实值差值

相对误差：误差值与真实值的比值（更有说服力） 3、力学实验系统误差来源：摩擦

电学实验系统误差来源：电表不理想

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2、验证力的平行四边形定则

实验目的：验证互成角度的两个共点力合成的平行四边形定则。 实验器材：方木板、白纸、弹簧测力计（两只）、三角板、刻度尺、图钉

几个、细铅笔芯、橡皮条、细绳套两个

实验原理：结点受三个共点力作用处于平衡状态，则F1、F2之合力必与F3平衡，改用一个

拉力F’使结点仍到O，则F’必与F1 、F2合力等效 [等效替代法] ，与F3平衡，以F1、F2为邻边作平行四边形，求出合力F，比较F与F’的大小和方向，以验证合成时的平行四边形定则

实验步骤：1 用图钉把白纸钉在放于水平桌面的方木板上把橡皮条的一端固定在A点，橡

皮条的另一端拴上两个细绳套

3 用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，将结点接到某一位置，记录两弹簧测力计的读数，用铅笔描下O点的位置及此时两条绳套的方向 4 用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳套方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧测力计的读数F1、F2的图示，并以F1、F2为邻边做平行四边形，过O点画出平行四边形的对角线，即为合力F的图示

5 只用一只弹簧测力计钩住细绳套，把橡皮条的结点拉到同样的位置O，即下弹簧读数F’和细绳的方向，用刻度尺从O点按选定的标度沿记录方向作出这只弹簧测力计的拉力F’的图示

6 比较力F’与用平行四边形定则求出的合力F的大小和方向，得出结论 7 改变两个力的夹角，重复实验两次

注意事项：

(1)同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是：将两只弹簧测力计钩好后对拉，若两只弹簧测力计在拉的过程中读数相同，则可选，若不同，应另换，直到相同为止；使用时弹簧测力计与板面平行。

(2)在满足合力不超过弹簧测力计量程及橡皮筋形变不超过弹性限度的条件下，应使拉力及所作力的图示尽量大一些，以减小误差。两个分力F1、F2间夹角θ越大，用平行四边形作图得出的合力Fˊ的误差ΔF也越大，所以实验中不要把θ取得太大。 (3)由作图法得到的F和实验测量得到的Fˊ不可能完全符合，但在误差允许范围内可认为是F和Fˊ符合即可。

[link to 周练 1、2]

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3、研究物体匀变速直线运动

实验目的： (1)掌握判断物体是否作匀变速直线运动的方法。

(2)测定匀变速直线运动的加速度。

实验仪器：打点计时器、交流电源(电火花打点计时器—220V，电磁打点计时器—4～6V)、

纸带、小车、轨道、细绳、钩码、刻度尺、导线

实验原理:打点计时器上同时记录了时间和位置两个信息，通过s，t可以判断物体是否匀变

速，若是可以求得其加速度； 数据处理方法。（纸带处理）

实验步骤： (1)把附有滑轮的轨道放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在

轨道没有滑轮一端，连接好电路；再把细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码；把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面(若是电火花打点计时器，用两个纸带分别从上下两边穿过墨粉纸盘)。 (2)把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，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，重复三次。 (3)从三条纸袋中选择一条比较理想的纸带，舍掉开头比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个开始点，并把每打五个点的时间作为时间的单位，即T=0.02×5=0.1s，在选好的开始点下面记作0，第六点作为计数点1，依次标出计数点2、3、4、5、6。两相邻计数点间的距离用刻度尺测出分别记作s1、s2……s6。 (4)求出a的平均值，它就是小车做匀变速直线运动的加速度。

注意事项：

(1)小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差。 (2)细绳尽可能与木板平行，以确保细绳对小车拉力不变； (3)开始释放小车时，小车应尽量靠近打点计时器 (4)先通电后放开小车

(5)要区别计时器打出的点与人为选取的计数点（一般把计时器打出的5个点作为一个计数点），选取的计数点不少于6个；

(6)若为电磁打点计时器（f打点=f电源，电源频率越大，针与纸带摩擦越大，a越小），若出现连续直线，则抬高针；若为电火花则无针与纸带的摩擦。纸带运动时不要让纸带与打点计时器的限位孔摩擦。

(7)不要分段测量各段位移，尽可能的一次测量完毕(可先统一量出到记数起点之间的距离)。

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