力学实验（1）——探究式实验

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1、力学实验（1）——探究式实验丢分提示1．不明确探究式实验的目的。2．不能理清探究的具体思路。3．不会应用探究的具体方法。4．不会分析探究过程中的的误差来源及对结果的影响。丢分题精析一．明确探究式实验的目的【例1】用打点计时器探究小车速度随时间变化关系在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图9所示给出了从0点开始，每5个点取一个计数点的纸带，其中0、1、2、3、4、5、6都为计数点，测得：x1＝1.40cm，x2＝1.90cm，x3＝2.38cm，x4＝2.88cm，x5＝3.39cm，x6＝3.87cm.那么

2、：(1)在计时器打出点1、2、3、4、5时，小车的速度分别为：v1＝________cm/s，v2＝________cm/s，v3＝________cm/s，v4＝________cm/s，v5＝________cm/s.(2)在平面直角坐标系中作出速度—时间图象．(3)分析小车运动速度随时间变化的规律．【解析】(1)显然，两相邻的计数点之间的时间间隔为T＝0.02×5s＝0.1s．对应各点的速度分别为：v1＝＝cm/s＝16.50cm/sv2＝＝cm/s＝21.40cm/sv3＝＝cm/s＝26.30cm/sv4＝

3、＝cm/s＝31.35cm/sv5＝＝cm/s＝36.30cm/s.(2)利用描点法作出v－t图象，如下图所示．(3)小车运动的v－t图象是一条倾斜向上的直线，说明速度随时间均匀增加．【答案】(1)16.50　21.40　26.30　31.35　36.30　(2)见解析图　(3)v随t均匀增加【点评】由于探究的目的是“小车速度随时间变化关系”，事实上是为了引出“加速度”的定义。我们只要会依据打点计时器打出的纸带求小车的瞬时速度、弄清速度随时间的变化关系、会求加速度即可。在力学实验中还有探究加速度与力、质量的关系、弹性

4、势能的表达式、功与速度变化的关系式、弹簧弹力与伸长量的关系、碰撞中的不变量等的实验。其目的都是依据记录的运动规律来寻找量与量的关系。二．理清探究的具体思路【例2】如果提供你天平、气垫导轨、数字计时器及计算机辅助设备，请设计探究功与质量、速度间定量关系的实验方法.【解析】用气垫导轨和数字计时器，可以测出滑块经过导轨上某位置的速度.如图所示，滑块在气垫导轨上受重力和支持力两个力的作用，当滑块沿导轨滑行时，滑块重力沿倾斜导轨方向的分力对滑块做功.这一分力为，在滑块经过两光电门的过程中，这一分力所做的功为W=F1s=，式中m

5、为滑块（连同遮光条）的质量，可用天平测出；h为垫块的高度，l为垫块与导轨接触点到导轨底端的距离，s为两光电门间的距离，均可用刻度尺测出.以v1、v2分别表示滑块经过光电门G1、G2时的速度，根据固定在滑块上的两遮光条的间距和由数字计时器显示的滑块经过光电门G1、G2的时间，即可算出v1、v2.由m、v1、v2组成的式子可能为m(v2-v1)、m(v2-v1)2、m(v22-v12)、m(v2-v1)3、m(v23-v13)…将实验数据分别代入以上各式，运用计算机辅助设备进行数据处理，即可发现功与质量、速度间的定量关系

6、.由于待测实验数据较多，物理量之间的关系又较复杂，实验数据要准确测量，同时要把m、h、l、s等量都进行变化.探究结果表明，功与质量、速度间存在着如下的定量关系：W=m(v22-v12)=.三．探究性实验中的主要探究方法【例3】某同学利用如图装置来探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系。(1)他先保持砂和砂桶质量不变，改变小车的质量m，分别得到小车的加速度a与质量m及对应的质量倒数1/m，数据如表。实验次数12345678小车加速度a/m·s-21.901.721.491.251.000.750.500.30小车的

7、质量m/kg0.250.290.330.400.500.711.001.67质量的倒数/kg-14.003.453.032.502.001.411.000.60请在坐标纸中画出a-图线，并根据图线求出小车加速度a与质量倒数之间的关系式为___________。(2)再保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量,求出砂和砂桶的重力作为小车所受合力F，该同学根据实验数据作出了加速度a随合力F的变化图线如图所示。该图线不经过原点的主要原因是______________________________________________

8、___________。【解析】解答本题应把握以下两点：(1)正确作出a-图线，分析a与的关系式。(2)正确分析a-F图象截距的物理意义。(1)根据表格用描点法作图，如图所示，由图分析可知：a=(m/s2)(2)图线a-F表明对小车施加一个较小的力，小车也没有加速度，说明没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，即长木板不带定滑轮的一端没有垫木块或垫得不