高中物理力学实验完美知识点版本

常用试验原理设计方法1．限制变量法：如验证牛顿其次定律的试验中加速度、力和质量的关系限制。

2．等效替代法：某些量不易测量，可以用较易测量的量替代，从而简化试验。

如验证碰撞中的动量守恒的试验中，速度的测量就转化为对水平位移的测量。

3．志向模型法：用伏安法测电阻时，选择了合适的内外接方法，一般就忽视电表的非志向性。

4．比值定义法：用两个基本的物理量的“比”来定义一个新的物理量的方法。

如①物质密度②电阻③场强④磁通密度⑤电势差等。

5．微量放大法：微小量不易测量，牵强测量误差也较大，试验时常采纳各种方法加以放大。

卡文迪许测定万有引力恒量，采纳光路放大了金属丝的微小扭转。

6．模拟法：当试验情景不易创设或根本无法创设时，可以用物理模型或数学模型等效的情景代替，“描绘电场中的等势线”的试验就是用电流场模拟静电场。

试验一：验证力的合成[试验原理]此试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肯定的长度），看其用平行四边形定则求出的合力与这一个力是否在试验误差允许范围内相等，假如在试验误差允许范围内相等，就验证了力的平行四边形定则。

[试验器材]木板一块，白纸，图钉若干，橡皮条一段，细绳，弹簧秤两个，三角板，刻度尺，量角器。

[试验步骤]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细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O。

4．用铅笔描下结点O的位置和两条细绳套的方向，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F1和F2的图示，利用刻度尺和三角板根椐平行四边形定则求出合力F。

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，登记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，在试验误差允许的范围内是否相等。

7．变更两个分力F1和F2的大小和夹角。

再重复试验两次，比较每次的F与F'是否在试验误差允许的范围内相等。

[留意事项]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．同一次试验中，橡皮条拉长后的结点位置O必需保持不变。

试验二：测定加速度[试验原理]1．打点计时器是一种运用沟通电源的计时仪器，它每隔0.02s 打一次点（由于电源频率是50Hz ） 2．由纸带推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 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：即依据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=214T 3ss -、a 2=225T 3s s -、a 3=236T 3s s -，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：即先依据v n =T2s s 1n 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。

[试验器材]小车，细绳，钩码，一端附有定滑轮的长木板，打点计时器，低压沟通电源，导线，纸带，米尺。

[试验步骤]1．把一端附有定滑轮的长木板平放在试验桌上，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，重复试验三次。

4．选择一条比较志向的纸带，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，正确运用毫米刻度尺测量两点间的距离，用逐差法求出加速度值，最终求其平均值。

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。

[留意事项]1．纸带打完后刚好断开电源。

2．小车的加速度应适当大一些，以能在纸带上长约50cm 的范围内清晰地取7～8个计数点为宜。

3．应区分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。

试验三：探究胡克定律[试验原理]：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。

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究出弹力和弹簧伸长的定量关系。

[试验仪器]：弹簧(不同的多根)、直尺、钩码(一盒)、细绳、定滑轮[试验步骤](1)用直尺测出弹簧的原长l0.(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。

变更钩码的质量，再读出几组数据。

1 2 3 4 5 6 7弹簧原长l0(cm)钩码重量F(N)弹簧现长l(cm)弹簧伸长量x(cm)(3)依据测量数据画出F-x图像。

试验结论：在弹性限度内，弹簧的伸长量与受到的拉力成正比。

试验四：验证牛顿其次定律[试验原理]1．如图所示装置，保持小车质量不变，变更小桶内砂的质量，从而变更细线对小车的牵引力，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，变更小车的质量，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。

[试验器材]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，低压沟通电源，导线两根，纸带，托盘天平及砝码，米尺。

[试验步骤]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．按如图装置把试验器材安装好，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，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态（可以从纸带上打的点是否匀称来推断）。

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，变更砂的质量（要用天平称量），按步骤4再做5次试验。

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 ，依据试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，就证明白探讨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，重复上面的试验，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mM 1，在坐标平面上依据试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，就证明白探讨对象所受作用力不变时其加速度与它的质量成反比。

[留意事项]1．砂和小桶的总质量不要超过小车和砝码的总质量的101。

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。

用手给小车一个初速度，假如在纸带上打出的点的间隔是匀称的，表明小车受到的阻力跟它的重力沿斜面对下的分力平衡。

3．作图时应当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，但如遇个别特殊偏离的点可舍去。

试验五：探讨平抛运动[试验原理]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y ，依据重力加速度g 的数值，利用公式y=21gt 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。

[试验器材]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。

[试验步骤]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随意位置静止，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，使在重复试验的过程中，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，用铅笔登记球在槽口时球心在图板上的水平投影点O ，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，这就在白纸上登记了小球穿过孔时球心所对应的位置。

保证小球每次从槽上起先滚下的位置都相同，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x=v 0t 和y=21gt 2计算出小球的初速度v 0，最终计算出v 0的平均值，并将有关数据记入表格内。

[留意事项]1．试验中必需保持通过斜槽末端点的切线水平，方木板必需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．小球必需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。

试验六：验证机械能守恒定律[试验原理]当物体自由下落时，只有重力做功，物体的重力势能和动能相互转化，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=21mv 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，试验装置如图所示。