-
高中物理实验
力学实验
1
、互成角度的两个共点力的合成
2
、测定
匀变速直线运动的加速度（含练习使用打点计时器）
3
、验证牛顿第二定律
4
、研究平抛物体的运动
5
、验证机械能守恒定律
6
、碰撞中的动量守恒
7
、用单摆测定重力加速度
8
、探究弹力和弹簧伸长的关系
9
、探究动能定理
1
、互成角度的两个共点力的合成
[
实验目的
]
验证力的合成的平行四边形定则。
[
实验原理
]
此实验是要用互成角度的两个力与
一个力产生相同的效果
（即：
使橡皮条在某一方向伸
长一定的长度）
，
看其用平行四边形定则求出的合
力与这一个力是否在实验误差允许范围内
相等，如果在实验误差允许范围内相等，就验证
了力的平行四边形定则。
[
实验器材
]
木板一块，白纸，图钉若干，橡皮
条一段，细绳套，弹簧秤两个，三角板，刻度尺，量
角器等。
[
实验步骤
]
1
．用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的方木板上。
2
．用图
钉把橡皮条的一端固定在板上的
A
点，用两条细绳套结在橡皮条
的另一端。
3
．用两个弹簧秤分别钩住两个细绳套，互成一定角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，
结
点到达某一位置
O
（如图所示）。<
/p>
4
．
用铅笔描下结点
O
的位置和两个细绳套的方向，并记录弹簧秤的读数。
在白纸上按
比例作出两个弹簧秤的拉力
F
1
和
F
2
的图示，利用刻度尺和三角板，根椐平
行四边形定则用
画图法求出合力
F
。<
/p>
5
．只用一个弹簧秤，通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置
O
，记下弹簧
秤的读数和细绳的方向。
按同样的比例用刻度尺从
O
点起做出这个弹簧秤的拉力
F'
的图示。
6
．比较
F
'
与用平行四边形定则求得的合力
F
，
在实验误差允许的范围内是否相等。
7
．改变两个分力
< br>F
1
和
F
2
的大小和夹角。再重复实验两次，比较每次的
F
与
F'
是否在
实验误差允
许的范围内相等。
[
注意事项
]
1
．用弹
簧秤测拉力时，应使拉力沿弹簧秤的轴线方向，橡皮条、弹簧秤和细绳套应位
于与纸面平
行的同一平面内。
2
．同一次实验中，橡皮条拉长后的结点位置
O
必须保持不变。
[
例题
]
1
．在本
实验中，橡皮条的一端固定在木板上，用两个弹簧秤把橡皮条的另一端拉到某
一位置
O
点，以下操作中错误的是
A
．同一
次实验过程中，
O
点位置允许变动
B
．在实
验中，弹簧秤必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤刻度
C
．实验
中，先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧秤
拉力的大小
和方向，把橡皮条的结点拉到
O
点
D
．实验
中，把橡皮条的结点拉到
O
点时，两弹簧之间的夹角应取
90
°不变，以便于算
出合力的大小
答案：
ACD
2
．做本实验时，其中的三个实验步
骤是：
（
1
）在水平放置的木板上垫一张白张，把橡皮条的一端固定在
板上，另一端拴两根细
线，通过细线同时用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条，使它与细线
的结点达到某一位置
O
点，在白纸上记下
O
点和两弹簧秤的读数
F
1
和
F
2
。
（
< br>2
）在纸上根据
F
1
和
F
2
的大小，应用平行
四边形定则作图求出合力
F
。
（
3
）只用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条，使它的伸长量与用两个弹簧秤拉时相同，记
下此时弹簧秤的读数
F'
和细绳的方向。
以上三个步骤中均有错误或疏漏，指出错在哪里？
在（
1<
/p>
）中是
________________
。
在
（
2
）中是
____________
____
。
在（
3
）中
是
________________
。
答案：
本实验中验证的是力的合成，
是一个失量的运算法则，
所以即
要验证力大小又要
验证力的方向。弹簧秤的读数是力的大小，细绳套的方向代表力的方向
。
（<
/p>
1
）两绳拉力的方向；
（
2
）
“的大小”后面加“和方向”；
< br>（
3
）
“相同”之后加“使
橡皮条与绳的结点拉到
O
点”
2
< br>、测定匀变速直线运动的加速度（含练习使用打点计时器）
[
实验目的
]
1
．练习
使用打点计时器，学习利用打上点的纸带研究物体的运动。
2
．学习用打点计时器测定即时速度
和加速度。
[
实验原理
]
1
．打点
计时器是一种使用交流电源的计时仪器，它每隔
0.02s
打一
次点（由于电源频
率是
50Hz
），纸
带上的点表示的是与纸带相连的运动物体在不同时刻的位置，研究纸带上
点之间的间隔，
就可以了解物体运动的情况。
<
/p>
2
．由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法：如图所示，
0
、
1
、
2
……为时间间隔相等
的各计数点，
s
1
、
s
< br>2
、
s
3
、……为相邻两计数点间的距离，若△
s=s
2
-s
1
=s
3
-s
2
=
……
=
恒量，
即若连续相等的时间间隔内的位移之差为恒
量，
则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运
动。
3
．由纸带求物体运动加速度的方法：
（
1
）用“逐差法”求加速度：即根据
s
4
-s
1
=s
5
-s
2
=s
6
-s
3
=3aT
2
（
T
为相邻两计数点间
的时间间隔）求出
a
1
=
、
a
2
=
、
a
3
= <
/p>
，再算出
a
1
、
a
2
、
a
3
的平均值即为物体运动的加速度。
（
2
）用
v-t
图法：即先根据
v
n
=
求出打第
n
点时纸带的瞬时速度，后作出
v-t
图线，
图线的斜率即为物体运动的加速度。
[
实验器材
]
小车，
细
绳，
钩码，
一端附有定滑轮的长木板，
打点计时器，
低压交流电源，
导线两根，
纸带，米尺等。
[
实验步骤
]
1
．把一
端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固
定在长木板
上没有滑轮的一端，连接好电路，如图所示。
2
．把一条细绳拴在小车上，细绳跨
过滑轮，并在细绳的另一端挂上合适的钩码，试放
手后，
小车能
在长木板上平稳地加速滑行一段距离，
把纸带穿过打点计时器，
并把它的一端
固定在小车的后面。
3
．把小车停在靠近打点计时器处，
先接通电源，再放开小车，让小车运动，打点计时
器就在纸带上打下一系列的点，取下纸
带，换上新纸带，重复实验三次。
4
．选择一条比较理想的纸带，舍掉开头的比较密集的点子，确
定好计数始点
0
，标明
计数点，
正确使用毫米刻度尺测量两点间的距离，
用逐差法求出加速度值，
最后求其平均值。
也可求出各计数点对应的速度，作
v-t
图线，求得直线的斜率即为物体运动的加速度。
[
注意事项
]
1
．纸带打完后及时断开电源。
2
．小车的加速度应适当大一些，以能在纸带上长约
50cm
的范围内清楚地取
7
～
8
个
计数点为宜。
< br>
3
．应区别计时器打出的轨迹点与人为选取的计数点，
通常每隔
4
个轨迹点选
1
个计数
点，选取的记数点不少于
6
< br>个。
4
．不要分段测量各段位移，可统一量出各计数点到计数起点
0
之间的距离，读数时应
估读到毫米的下一位。
[
例题
]
1
．
电磁打
点计时器是一种使用
______
电源的计时仪器，
它的工作电压是
______
。
< br>如图所示，
A
是
______<
/p>
，
B
是
____
__
，
C
是
_
_____
，
D
是
______
，
E
是
______
，
F
是
______
。
答案：
交流，
4
至
6V
，线圈，振动片，振针，纸
带，接线柱，永磁体。
2
．
如图是某同学测量匀变速直线运动的加速度时，
从若干纸带中选中的一条
纸带的一部分，
他每隔
4
个点取一个计
数点，图上注明了他对各计数点间距离的测量结果。
（
1
）为了验证小车的运动是匀变速运动，
请进行下列计算，填入表内（单位：
cm
）
s
2
-s
1
s
3
-s
2
s
4
-s
3
s
5
-s<
/p>
4
s
6
-s
5
各位移差与平均值最多相差
______cm
，由此可以得出结论：小车的位移在
________
范围
内相等，所以小车的运动是
________
。
（
2
）根据匀变速直线运动的规律，可以求得物体的加速度
a=
=______m/s
2
。
（
3
）
根据
a
n-3
=
，可求出
a
1
= =______m/s
2
，
a
2
= =______m/s
2
，
< br>a
3
=
=______m/s
2
，
所以，
=
=______m/s
2
。
答案：
（
1
）
1.60
，
1.55
，
1.62
，
1.53
，
1.61
，
1.58
，
0.0
5
，任意两个连续相等的时间
里、在误差允许的，匀加速直线运
动；（
2
）
1.58
< br>；（
3
）
1.59
，
1.57
，
1.59
，
1.58
。
3
、验证牛顿第二定律
[
实验目的
]
验证牛顿第二定律。
[
实验原理
]
1
．如图
所示装置，保持小车质量不变，改变小桶内砂的质量，从而改变细线对小车的
牵引力，<
/p>
测出小车的对应加速度，
作出加速度和力的关系图线，
验证加速度是否与外力成正
比。
2
．保持
小桶和砂的质量不变，在小车上加减砝码，改变小车的质量，测出小车的对应
加速度，作
出加速度和质量倒数的关系图线，验证加速度是否与质量成反比。
[
实验器材
]
小车，砝码，小桶，砂，细线，附
有定滑轮的长木板，垫木，打点计时器，低压交流电
源，导线两根，纸带，托盘天平及砝
码，米尺等。
[
实验步骤
]
1
．用天
平测出小车和小桶的质量
M
和
M'
，把数据记录下来。
2
．按如图装置把实验器材安装好，
只是不把挂小桶用的细线系在小车上，即不给小车
加牵引力。
3
．平衡
摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上垫木，反复移动垫木的位置，
直至小车在
斜面上可以保持匀速直线运动状态（也可以从纸带上打的点是否均匀来判断）。
4
．在小
车上加放砝码，小桶里放入适量的砂，把砝码和砂的质量
m
和<
/p>
m'
记录下来。
把细线系在小车上并绕过
滑轮悬挂小桶，
接通电源，
放开小车，
打点计时器在纸带上打下一
系列点，取下纸带，在纸带上写上编号。
5
．保持小车的质量不变，改变砂的质量（要用天平称量），按步骤
4
再做
5
次实验。
6
．算出每条纸带对应的加速度的值。
7
．用纵
坐标表示加速度
a
，横坐标表示作用力，即砂和桶的总重力
(M'+m')g
，根据实
验结果在坐标平
面上描出相应的点，
作图线。
若图线为一条过原点的直线，
就证明了研究对
象质量不变时其加速度与它所受作用力成正比。
8
．保持砂和小桶的质量不变，在小车上加放砝码，重复上面的实验，并做好记录，求
出相应的加速度，用纵坐标表示加速度
a
，横坐标表
示小车和车内砝码总质量的倒数
，在
坐标平面上根据实验结果描出相应的点，
并作图线，
若图线为一
条过原点的直线，
就证明了
研究对象所受作用力不变时其加速度
与它的质量成反比。
[
注意事项
]
1
．砂和
小桶的总质量不要超过小车和砝码的总质量的
。
2
．在平衡摩擦力时，不要悬挂小桶，但小车应连着纸带且接通电源
。用手轻轻地给小
车一个初速度，
如果在纸带上打出的点的间隔
是均匀的，
表明小车受到的阻力跟它的重力沿
斜面向下的分力平
衡。
3
．作图时应该使所作的直线通过尽可能多的点，不在直线上的点也要尽可能对称地分
布在直线的两侧，但如遇个别特别偏离的点可舍去。
[
例题
]
1
．在验
证牛顿第二定律的实验中，用改变砂的质量的办法来改变对小车的作用力
F
，
用打点计时器测出小车的加速度
a
，
得出若干组
F
和
a
的数据。
然后根据测得的数据作出如
图所示的
a-F
图线，发现图线既不过原点，又不
是直线，原因是
A
．没有平衡摩擦力，且小车质量较大
B
．平衡
摩擦力时，所垫木板太高，且砂和小桶的质量较大
C
．平衡摩擦力时，所垫木板太低，
且砂和小桶的质量较大
D
．平衡摩擦力时，所垫木板太高，且小车质量较大
答案：
C
2
．在验证牛顿第二定律的实验中，打出如图所示的纸带，如果只测出图示数据，则
小车运动的加速度是
________m/s
2
。（所用交流电源频率为
50Hz
）
答案：
0.55
4
、研究平抛物体的运动
[
实验目的
]
1
．用实
验方法描出平抛物体的运动轨迹。
2
．从实验轨迹求平抛物体的初速度。
[
实验原理
]
平抛物体的运动可以看作是两个分
运动的合运动：
一是水平方向的匀速直线运动，
另一
个是竖直方向的自由落体运动。
令小球做平抛运动，
利用描迹法描出小球的运动轨迹，
即小
球做平抛运动的曲线，
建立坐标系，测出曲线上的某一点的坐标
x
和
< br>y
，根据重力加速度
g
的数值，
利用公式
y= gt
2
求出小球的飞行时间
t
，
再利
用公式
x=vt,
求出小球的水平分速度，
即为小球做平抛运动的初速度。
[
实验器材
]
斜槽，
竖
直固定在铁架台上的木板，
白纸，
图钉，
小球，
有孔的卡片，
刻度尺，
重锤线
。
[
实验步骤
]
1
．安装
调整斜槽：用图钉把白纸钉在竖直板上，在木板的左上角固定斜槽，可用平衡
法调整斜槽
，
即将小球轻放在斜槽平直部分的末端处，
能使小球在平直轨道
上的任意位置静
止，就表明水平已调好。
2
．调整
木板：用悬挂在槽口的重锤线把木板调整到竖直方向，并使木板平面与小球下
落的竖直面
平行。
然后把重锤线方向记录到钉在木板的白纸上，
固定木板，
使在重复实验的
过程中，木板与斜槽的相对位置保持不变。
3
．确定坐标原点
O
：把小球放在槽口处，用铅笔
记下球在槽口时球心在图板上的水平
投影点
O
< br>，
O
点即为坐标原点。
4
．描绘
运动轨迹：在木板的平面上用手按住卡片，使卡片上有孔的一面保持水平，调
整卡片的位
置，
使从槽上滚下的小球正好穿过卡片的孔，
而不擦碰孔的边缘
，
然后用铅笔在
卡片缺口上点个黑点，
这就在白纸上记下了小球穿过孔时球心所对应的位置。
保证小球每次
从槽上开始滚下的位置都相同，
用同样的方法，
可找出小球
平抛轨迹上的一系列位置。
取下
白纸用平滑的曲线把这些位置连
接起来即得小球做平抛运动的轨迹。
5
．
计算初
速度：
以
O
点为原点画出竖直向下的<
/p>
y
轴和水平向右的
x
轴，
并在曲线上选
取
A
、
B
、
C
、
D
、
E
、
F
六个不同的点，用刻度尺和三角板测出它们的坐标
x
和
y
，用公式<
/p>
x=v
0
t
和<
/p>
y= gt
2
计算出小球的初速度
v
0
，最后计算出
v
0
的平均值，并将有关数据记入表格
内
。
[
注意事项
]
1
．实验
中必须保持通过斜槽末端点的切线水平，方木板必须处在竖直面内且与小球运
动轨迹所在
的竖直平面平行，并使小球的运动靠近图板但不接触。
2
．小球必须每次从斜槽上同一位置
滚下。
3
．坐标原点（小球做平抛运动的起点）不是槽口的端点，应是小球在槽口时，球的球<
/p>
心在木板上的水平投影点。
4
．
要在平
抛轨道上选取距
O
点远些的点来计算球的初速度，
这样可使结果的误差较小。
[
例题
]
1
．下列
哪些因素会使“研究平抛物体的运动”实验的误差增大
A
．小球与斜槽之间有摩擦
B
．安装斜槽时其末端不水平
C
．建立
坐标系时，以斜槽末端端口位置为坐标原点
D
．根据曲线计算平抛运动的初速度
时，在曲线上取作计算的点离原点
O
较远
答案：
这里研究的是小球的平抛运动，只与抛出点（不是斜槽末端）的速度有关，而与
它在斜
槽中的运动无关。只要是每次速度的大小与方向不变（且水平）就不影响实验。
BC
5
、验证机械能守恒定律
[
实验目的
]
验证机械能守恒定律。
[
实验原理
]
当物体自由下落时，只有重力做功，物体的重力势能和动能互
相转化，
机械能守恒。若某一时刻物体下落的瞬时速度为
v
，下落高度为
h
，则应有：
mgh= mv
2
，
借助打点
计时器，
测出重物某时刻的下落高度
h
和该时刻的瞬时速度
v
，
即可验证机械
能是
否守恒，实验装置如图所示。
测定第
n
点
的瞬时速度的方法是：测出第
n
点的相邻前、后两段相等时间<
/p>
T
内下落的
距离
s
n
和
s
n+
1
，由公式
v
n
=
，或由
v
n
=
算出，如图所示。
[
实验器材
]
铁架台（带铁夹），打点计时器，
学生电源，导线，带铁夹的重缍，纸带，米尺。
[
实验步骤
]
1
．
按如图装置把打点计时器安装在铁架台上，
用导线把打点计时器与学
生电源连接好。
2
．把纸带的一端在重锤上用夹子固定好，另一端穿过计时器限位孔，用手竖直
提起纸
带使重锤停靠在打点计时器附近。
3
．接通
电源，松开纸带，让重锤自由下落。
4
．重复几次，得到
3
～
5
条打好点的纸带。
5
．在打好点的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近
2mm
，且点迹清晰一条纸带，
在起始点标上
0
，
以后各依次标上
1
，<
/p>
2
，
3
……，<
/p>
用刻度尺测出对应下落高度
h
1
、
h
2
、
h
3
……。
6
．应用
公式
v
n
=
计算各点对应的即时速度
v
1
、
v
2
、
v
3
……。
7
．计算各点对应的势能减少量
mgh
n
和动能的增加量
< br>
mv
n
2
，进行比较。
[
注意项事
]
1
．打点
计时器安装时，必须使两纸带限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。
2
．选用
纸带时应尽量挑第一、二点间距接近
2mm
的纸带。
3
．因不需要知道动能和势能的具体数值，所以不需要测量重物的质量。
[
例题<
/p>
]
1
．
在
“验证机械能守恒定律”
的实验中，
已知打点
计时器所用电源的频率为
50Hz
。
查
得当地的重加速度
g=9.80m/s
2
，测得所用的重物的质量为
1.00kg
。实验中得到一条点
迹清晰的纸带，把第一个点记作
O
，另
连续的
4
个点
A
、
B
、
C
、
D
作为测量的点，经测量
知道
A
、
B
、
C
、
D
各点到
O
点的距离分别为
62.99cm
< br>、
70.18cm
、
77.76
cm
、
85.73cm
。
根据以上数据，可知重物由
O
点到运动
C
点，重力势能减少量等于
________J
，动能的增加
量等于
________J<
/p>
。（取
3
位有效数字）
< br>
答案：
< br>7.62
，
7.57
2
．在本实验中，所用电源的频率为
50Hz
，某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺
测量时各计数点位置对应刻度尺上的读数如图所示。
（图中
O
是打点计时器打的第一个点，
A
、
B
、
C
、
D
、
E
分别
是以每打两个点的时间作为计时单位取的计数点）。根据纸带求：
（
1
）重锤下落的加速度。
（
2
）若重
锤质量为
mkg
，则重锤从起始下落至
B
时，减少的重力势能为多少？
（
3
）重锤
下落到
B
时，动能为多大？
（
4
）从（
2
）、（
3
）的数据可得什么结论？产生误差的主要原因是什么？
答案：
（
1
）
9.69m/s
< br>2
；（
2
）
|
△
E
p
|=1.95mJ
；（
3
）
E
k
=1.89mJ
；（
4
）在实验误差允
许的范围内，
重锤重力势能的减少等于其动能的增加，
机械能守恒。
产生误差的主要原因是
重锤下落过程中受到阻力（空气阻力、纸带与限位孔间的
摩擦阻力）的作用。
6
、
碰撞中的动量守恒
[
实验目的
]
研究在弹性碰撞的过程中，相互作用的物体系统动量守恒。
[
实验原理
]
一个质量较大的小球从斜槽滚下来
，
跟放在斜槽前边小支柱上另一质量较小的球发生碰
撞后两小球
都做平抛运动。
由于两小球下落的高度相同，
所以它们的飞行时
间相等，
这样如
果用小球的飞行时间作时间单位，那么小球飞出
的水平距离在数值上就等于它的水平速度。
因此，只要分别测出两小球的质量
m
1
、
m
2
，
和不放被碰小球时入射小球在空中飞出的水平
距离
s
1
，以及入
射小球与被碰小球碰撞后在空中飞出的水平距离
s
1
'
和
s
2
'
，若
m
1
< br>s
1
在实验
误差允许范围内与<
/p>
m
1
s
1
'+m
2
s
2
'
相等，就验证了两小球碰撞前后总动量守恒。
[
实验器材
]
碰撞实验器（斜槽、重锤线），两
个半径相等而质量不等的小球；白纸；复写纸；天平
和砝码；刻度尺，游标卡尺（选用）
，圆规等。
[
实验步骤
]
1
．用天
平测出两个小球的质量
m
1
、
m
2
。
2
．安装
好实验装置，将斜槽固定在桌边，并使斜槽末端点的切线水平。
3
．在水
平地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸。
4
．在白纸上记下重锤线所指的位置
O
，它表示入射球
m
< br>1
碰前的位置。
5
．先不放被碰小球，让入射球从斜
槽上同一高度处由静止开始滚下，重复
10
次，用
圆规作尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，
圆心就是入射球不碰时的落
地点的平均位
置
P
。
< br>
6
．把被碰球放在小支柱上，调节装置使两小球相碰时处于同一水平高度，确保入射球
运
动到轨道出口端时恰好与被碰球接触而发生正碰。
7
．再让入射小球从同一高度处由静
止开始滚下，使两球发生正碰，重复
10
次，仿步
骤（
5
）求出入射小球的落点的平均位置
M
和被碰小球落点的平均位置
N
< br>。
8
．过
O
、
N
作一直线，取
OO'=2r
（可用游
标卡尺测出一个小球的直径，也可用刻度
尺测出紧靠在一起的两小球球心间的距离），<
/p>
O'
就是被碰小球碰撞时的球心竖直投影位置。
< br>
9
．用刻度尺量出线段
OM
、
OP
、
O'N
的长度。
10
．分
别算出
m
1
·
与
m
1
·
+m
2
·
<
/p>
的值，看
m
1
·
与
m
1
·
+m
2
·
在实验误差允许的范围
内是否相等。
[
注意事项
]
1
．应使
入射小球的质量大于被碰小球的质量。
2
．要调节好实验装置，使固定在桌
边的斜槽末端点的切线水平，小支柱与槽口间距离
使其等于小球直径，而且两球相碰时处
在同一高度，碰撞后的速度方向在同一直线上。
3
．每次入射小球从槽上相同位置由
静止滚下，可在斜槽上适当高度处固定一档板，使
小球靠着档板，然后释放小球。
4
．白纸铺好后不能移动。
[
例题
]
1
．因为
下落高度相同的平抛小球（不计空气阻力）的
________
相同，所以我们在“碰
撞中的动量守恒”实验中可以用
____
____
作为时间单位，那么，平抛小球的
________<
/p>
在数值
上等于小球平抛的初速度。
答案：
飞
行时间，飞行时间，水平位移。
2
．某同学用图
1
所示装置通过半径相同的
A
、
B<
/p>
两球的碰撞来验证动量守恒定律，图
中
P
Q
是斜槽，
QR
为水平槽。实验时先使
A
球从斜槽上某一固定位置
G
由静止开始滚下，
落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹。重复上述操
作
10
次，得到
10
< br>个落点痕迹。再
把
B
球放在水平
槽上靠近槽末端的地方，让
A
球仍从位置
G
由静止开始滚下，和
B
球碰撞
后，
A
、
B
球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹。重复这种操作
10
次。图
1
中
O
点是水
平槽末端
R
在记录
纸上的垂直投影点。
B
球落点痕迹如图
2
所示，其中米尺水平放置，且
平行于
G
、
R
、
O<
/p>
所在的平面，米尺的零点与
O
点对齐。<
/p>
（
1
）碰撞后
B
球的水平射程应取为
__________cm
。
（
2
）在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？答：
_____
_____(
填选项号
)
。
A
．水平槽上未放
B
球时，测量
A
球落点位置到
O
点的距离
B
．
A
球与
B
< br>球碰撞后，测量
A
球落点位置到
O
点的距离
C
．测量
A
球或
B
球的直径
D
．
测量
A
球和
B
球的质量（或两球质量之比）
<
/p>
E
．测量
G
点相
对于水平槽面的高度。
答案：
（
1
）如图所示
，用一红色的圆尽可能多的把小球落点圈在里面，由此可见圆心
O
的位置是
65.7cm
，这也是小球落点的平均位置。
（
2
）本实验中要测量的数据有：两个小于的质量
m
1
、
m
2
，三个落点的距离
s
1
、
s
2
、
s
3
，所以应选
ABD
。注意此题实验装置与我们前面讲的实验装置的不同，该实验中被碰小
球抛出点
即为
O
点，所以
C
选项不选。不要受思维定势的影响，要具体问题具体分析。
7
、用单摆测定重力加速度
[
实验目的
]
利用单摆测定当地的重力加速度。
[
实验原理
]
单摆在摆角小于
< br>5
°时的振动是简谐运动，
其固有周期为
T=2
π
，
由此可得
g=
。
据此，
只要测出摆长
l
和周期
T
，即可计算出当地的重力加速度值。<
/p>
[
实验器材
]
铁架台
（
带铁夹）
，
中心有孔的金属小球，
约<
/p>
1m
长的细线，
米尺，
< br>游标卡尺
（选用）
，
秒表等。<
/p>
[
实验步骤
]
1
．在细
线的一端打一个比小球上的孔径稍大些的结，将细线穿过球上的小孔，制成一
个单摆。<
/p>
2
．将铁夹固定在铁架台的上端，铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，把做好
的单摆固定在铁夹上，使摆球自由下垂。
3
．测量单摆的摆长
l
：用游标卡尺测出摆球直径
2r
，再用米尺测出从悬点至小球上端
的悬线长
l
'
，则摆长
l
=
l
'+r
。
4
．把单
摆从平衡位置拉开一个小角度（不大于
5
°），使单摆在竖直平
面内摆动，用秒
表测量单摆完成全振动
30
至
50
次所用的时间，求出完成一次全振动所用的平均时间
，这
就是单摆的周期
T
。
5
．将测出的摆长
l
和周期
< br>T
代入公式
g=
求出重力加速
度
g
的值。
6
．变更摆长重做两次，并求出三次
所得的
g
的平均值。
[
注意事项
]
1
．选择
细绳时应选择细、轻又不易伸长的线，长度一般在
1m
左右，小
球应选用密度
较大的金属球，直径应较小，最好不超过
2cm<
/p>
。
2
．单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上，应夹紧在铁夹中，以免
摆动时发生摆长
改变、摆线下滑的现象。
3
．注意
摆动时控制摆线偏离竖直方向不超过
5
°，可通过估算振幅的办
法掌握。
4
．摆球摆动时，要使之保持在同一个竖直平面内，不要形成圆锥摆。
5
．计算单摆的振动次数时，应以摆球通过最低位置时开始计时，以后摆球从同一方向
通过最低位置时，进行计数，且在数“零”的同时按下秒表，开始计时计数。
[
例题
]
某同学在做“利用单摆测重力加速
度”实验中，先测得摆线长为
101.00cm
，摆球直径
为
2.00cm
，然后用秒表记录了单摆振
动
50
次所用的时间为
101.5s<
/p>
。则
（
1
）他测得的重力加速度
g=________m/s
2
。
（
2
）他测得的
g
值偏小，可能的原因是
A
．测摆线长时摆线拉得过紧
B
．摆线
上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了
C
．开始计时时，秒表过迟按下
D
．实验
中误将
49
次全振动数为
50
次
（
3
）为了提高实验精度，在实验中可改变几次摆长
l
并测出相应的周期
T
，从而得出
一组对应的
l
与<
/p>
T
的数据，再以
l
为横坐标、
T
2
为纵坐标将所得数据
连成直线，并求得该直
线的斜率
K
。则
重力加速度
g=________
。
(
用
K
表示
)
答案：
（
1
）本次实验中的摆长
L=L
’
+r=101.00+1.00=1.0200m
，周期
T=t/N=101.5/50=2.03s
，由公式
g=
可以解得
g=9.76m/s
2
；
（
2
）根据公式
g= <
/p>
知
g
偏小的原因可能是
< br>l
的测量值偏小或
T
的测量值偏
大。
A
中的
测量值偏大，
B
中则是振动摆长大于测量值，所以正确，而
CD<
/p>
中均是测得的周期偏小，所
以
CD
均会使
g
值偏大。故只有
B
正确。
（
3
）
4
π
2
/K
。由公式
g=
得：
这是一条
T
2
关于
l
的一元一次函数（如
y=Kx<
/p>
），所以
它的斜率是
K=4
π
2
/
g
，所以
g=4
π
2
/K
8
、探究弹力和弹簧伸长的关系（胡克定律）
实验仪器：弹
簧
(
不同的多根
)
、直尺、钩码
(
一盒
)
、细绳、定滑轮
实验
目的：探索弹力与弹簧伸长的定量关系，并学习所用的科学方法。
实验原理：
弹簧受到拉力会伸长，<
/p>
平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等。
这样弹力的
大小可以通过测定外力而得出
(
可以用悬挂钩码的方
法给弹簧施加拉力
)
；
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。
学生操作：
(
1)
用直尺测出弹簧的原长
l
0
.
(2)
将弹簧
一端固定，另一端用细绳连接，细绳跨过定滑轮后，下面挂上钩码，待弹簧平衡
后，记录
下弹簧的长度及钩码的重量。改变钩码的质量，再读出几组数据。
弹簧
原长
l
0
(cm)
钩码重量
F
(N)
弹簧现长
l(cm)
弹簧伸长量
x(cm)
1
2
3
4
5
6
7
(3
)
根据测量数据画出
F
-x
图像。
实验结论：在弹性限度内，弹簧的伸长量与受到的拉力成正比。
9
、探究动能定理
< br>说在前：该实验方法多样，人教版用打点计时器和
5~6
条等长橡皮筋，教科版用砝码拉弹
簧测力计（固定在小车上）用打点计时器作记录；
在数据处理上也不同。本实验为考试说明
中新增实验请老师们重视。
（一）目的
探究合外力做功和动能变化的关系
（二）器材
打点计时器，电源，导线，一端附
有定滑轮的光滑长木板，小车，纸带，细
绳，弹簧测力计，砝码盘和砝码，刻度尺
（三）原理
用打
点计时器和纸带记录下小车做匀加速运动的情况如图实
6-1
所
示。通过测量和计
算可以得到小车从
O
点到
2
、
3
、
4
、
5
点的距
离，及在
2
、
3
、
4
、
5
点
的瞬时速度。
从打下
0
点到打下
2
、
3
、
4
、
5
点的过程中，合外力
F
（等于绳的拉力）对小车做的功
W
及小车增加的动能Δ
E
k
，可由下式计算：
-
-
-
-
-
-
-
-
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