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高一物理必修一实验专题

一、研究匀变速直线运动

（练习使用打点计时器)

1、电磁式打点计时器：6V 以下的交流电。

电火花式打点计时器：220V 的交流电。

2、交流电的频率为50HZ ，打点间隔为0.02s

3、根据纸带算平均速度和瞬时速度

4、算各点的瞬时速度，描点法做出V —t 图

实验：1、先开电源，然后释放小车。

2、开头过于密集的点舍掉，一般每5个点或每隔4个点取一个计数点，使相邻计数点之间时间间隔为T ＝0.1s

数据处理：

计算法：根据纸带求某点瞬时速度和加速度

(1)求某点瞬时速度，如：

T

指相邻两点的时间间隔

（1）瞬时速度

（2）求加速度： a 、理想纸带（即ΔX 相等）：

b 、不理想纸带（即ΔX 不相等）：用逐差法 注意化单位

数据处理：图象法：

1根据所得数据，选择合适的标度建立坐标系，让图象尽量分布在坐标系平面的大部分面积。

2、此实验小车做匀加速直线运动，所以要用直线拟合数据点，让尽可能多的点处在直线上，不在直线上的点应均匀地分布在直线两侧，个别偏离较大点舍去。 二、验证平行四边形定则

1. 实验目的：验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则

2. 实验原理：（1）两个力F 1、F 2的作用效果与一个力F '的作用效果相同：使像皮绳在某一方向伸长一定的（相同）长度。

（2）以F 1、F 2为邻边作平行四边形求出F 1、F 2的合力F ，在误差允许的范围内比较F '与F 。如果在误差允许的范围内F '与F 相同，就验证了两个力合成时遵循平行四边形定则。

3. 实验器材：方木板一块；白纸；图钉（若干）；橡皮条；细绳套（两个）；弹簧秤（两只）；三角板；刻度尺；铅笔。

4. 实验条件：为使橡皮绳有较明显的伸长，同时弹簧测力计有较大的示数，两测力计所拉线绳之间的夹角不宜过大和过小，一般在60°～120°之间较合适。

5. 主要测量：用两个测力计拉线绳，使橡皮条伸长，绳的结点到达O 点，记录此时两个测力计的数值F 1和F 2及两个力的方向；用一只测力计重新将结点拉到O 点，记录此时F 的大小和方向。

T

X X V V EG F 265+==2T X a ∆=23216

549)()(T X X X X X X a ++-++=

6. 实验步骤

（1）用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的方板上。

（2）用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端固定拴上两个细绳套。

（3）用两只弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点达到O点。（如图所示）用铅笔记下O点的位置及两条细绳套的方向，并分别记录两弹簧秤的读数F1和F2。

（4）用铅笔和刻度尺从力的作用点（位置O）沿两条细绳

套的方向画直线，按选定的标度作出F1、F2的图示，然后，以

F1、F2为邻边用刻度尺和三角板作平行四边形，过O点画平行四

边形的对角线，即为合力F的图示。

（5）只用一只弹簧秤，通过细绳套把橡皮条的结点拉到同

样的位置O，记下细绳套的方向和弹簧秤的读数F'，用刻度尺

从O点按选定的（相同）标度沿记录的方向作出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，看在实验误差允许的范围内是否相同。

（7）改变两力F1、F2的大小和方向，再重复实验两次，从实验结果中得出结论。

7. 数据记录与处理

（1）记录：

（2）处理：用作图法比较F与F'的大小和方向。

8. 注意事项

（1）使用弹簧秤前，应将弹簧秤水平放置，然后检查、矫正零点，并应了解弹簧秤的量程、单位和精度（最小刻度），读数时视线要正对刻度。

（2）本实验中，为减少实验误差，应选用规格相同的弹簧秤，且要对其性能进行检验，具体方法是：将两弹簧秤的自由端钩在一起，沿水平方向拉伸，若两弹簧秤的读数一样，即可选用，否则，不可选。

（3）使用弹簧秤测拉力时，拉力必须沿弹簧秤的轴线方向。在实验中弹簧秤、橡皮条、细绳套应位于与纸面平行的同一平面内，要防止弹簧秤卡壳、弹簧秤或橡皮条与纸面产生摩擦。（4）使用弹簧秤测力时，拉力应适当地大些，以减小误差，但拉伸不要超过量程。

（5）选用的橡皮条应富有弹性，能发生弹性形变，不能选用老化了的橡皮条，实验时，一方面，缓慢地将橡皮条拉伸到预定的长度，看它能否滞缩缩回到原长；另一方面，用一个弹簧秤多次拉伸相同的长度，看弹簧秤的读数是否相同。

（6）同一次实验中，橡皮条拉伸后结点的位置O必须保持不变。

（7）作力的图示时，标度不宜过小，应尽可能使图画得大些，但不能超出纸外。

9. 误差分析

实验中误差的来源有弹簧秤的精度误差和两只弹簧秤规格不严格相同造成的误差、读数不准造成的误差和作图不准确带来的误差等等。另外，实验中弹簧秤与板面不严格平行和弹簧秤卡壳以及弹簧秤或橡皮条与纸面产生摩擦等等。两个分力F1、F2间的夹角θ越大，用平行四边形定则作图得出的合力F的误差越大，所以实验中两个分力的夹角不要太大，误差只能减小不能消除，实验中要严格遵循实验操作规程，以减小实验误差，实验中若用一只弹簧秤可以减小由于两只弹簧秤规格不同而造成的误差。

三、研究匀变速直线运动

2. 实验原理

S、测定物体做匀变速直线运动最基本的是测出位移和时间的关系，如图实4—1所示，

1

2S ……n S 是相邻两计数点间的距离，S ∆是两个连续相等的时间里的位移之差，即121S S S -=∆，232S S S -=∆……，T 是两个相邻计数点间的时间间隔且T= 0.02n 秒（n 为两计数点间的间隔数）由运动学公式得：2

12aT S S S =-=∆；T 是恒量。当a 为恒量时，S ∆也为恒量，即做匀变速直线运动的物体的S ∆必为恒量，它是判断物体是否做匀变速直线运动的必要条件。

3. 实验器材

打点计时器、纸带、复写纸片、低压交流电源、小车、细绳、一端附有滑轮的长木板、刻度尺、钩码、两根导线。

4. 实验步骤

（1）把附有滑轮的长木板放在实验桌上，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；再把一条细绳拴在小车上，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。

② 若所选记数点为0，1，2，3，4，则2

12342142T a == ③ 若所选记数点0，1，2…5，则舍去3S ，加速度21245216)()(2T S S S S a a a +-+=+= 6. 注意事项

（1）应调整使细绳与木板平行，小车运动要平稳。

（2）选用合适的钩码，使小车的加速度适当大一些，可以减小长度的测量误差。加速度大小以能在约50cm 的纸带上清楚地取出7～8个计数点为宜。

（3）要在钩码（或沙桶）落地处放置软垫或砂箱，防止撞坏钩码。

（4）要在小车到达滑轮前用手按住它或放置泡沫塑料档块，防止小车掉在地上或撞坏滑轮。（5）操作时，应先接通电源，待打点计时器稳定打点后再释放小车。

（6）纸带运动时不要让纸带与打点计时器的限位孔摩擦。