第一篇：實驗驗證力的平行四邊形定則隨堂自測

1．在“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中所說的合力與兩個分力具有的效果，是指下列說法中的()

A．彈簧測力計的彈簧被拉長

B．固定橡皮條的圖釘受拉力產(chǎn)生形變

C．細(xì)繩套受拉力產(chǎn)生形變

D．使橡皮條在某一方向上伸長到同一長度

2．(2010·天津高考)在探究求合力的方法時，先將橡皮條的一端固定在水平木板上，另一端系上帶有繩套的兩根細(xì)繩．實驗時，需要兩次拉伸橡皮條，一次是通過兩細(xì)繩用兩個彈簧秤互成角度地拉橡皮條，另一次是用一個彈簧秤通過細(xì)繩拉橡皮條．

(1)(雙選)實驗對兩次拉伸橡皮條的要求中，下列哪些說法是正確的________(填字母代號)．

A．將橡皮條拉伸相同長度即可

B．將橡皮條沿相同方向拉到相同長度

C．將彈簧秤都拉伸到相同刻度

D．將橡皮條和繩的結(jié)點拉到相同位置

(2)(雙選)同學(xué)們在操作過程中有如下議論，其中對減小實驗誤差有益的說法是________(填字母代號)．

A．兩細(xì)繩必須等長

B．彈簧秤、細(xì)繩、橡皮條都應(yīng)與木板平行

C．用兩彈簧秤同時拉細(xì)繩時兩彈簧秤示數(shù)之差應(yīng)盡可能大

D．拉橡皮條的細(xì)繩要長些，標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點要遠(yuǎn)些

圖2－5－

33．“驗證力的平行四邊形定則”的實驗情況如圖2－5－3甲所示，其中A為固定橡皮筋的圖釘，O為橡皮筋與細(xì)繩的結(jié)點，OB和OC為細(xì)繩．圖2－5－3乙是在白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的圖．

(1)如果沒有操作失誤，圖2－5－3乙中的F與F′兩力中，方向一定沿AO方向的是________．

(2)本實驗采用的科學(xué)方法是________．

A．理想實驗法

C．控制變量法

4．(2012·汕尾模擬)B．等效替代法 D．建立物理模型法

圖2－5－

4某同學(xué)在家中嘗試驗證平行四邊形定則，他找到三條相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、鉛筆、細(xì)繩、白紙、釘子，設(shè)計了如圖2－5－4所示實驗：將兩條橡皮筋的一端分別掛在墻上的兩個釘子A、B上，另一端與第三條橡皮筋連接，結(jié)點為O，將第三條橡皮筋的另一端通過細(xì)繩掛一重物．

(1)為完成該實驗，下述操作中不需要的是________．

A．測量細(xì)繩的長度

B．測量橡皮筋的原長

C．測量懸掛重物后橡皮筋的長度

D．記錄懸掛重物后結(jié)點O的位置

(2)釘子位置固定，欲利用現(xiàn)有器材，改變條件再次驗證，可采用的方法是 ______________________________________________________________.5．(2012·深圳市外國語學(xué)校模擬)有同學(xué)利用如圖2－5－5的裝置來驗證力的平行四邊形定則：在豎直木板上鋪有白紙，固定兩個光滑的滑輪A和B，將繩子打一個結(jié)點O，每個鉤碼的質(zhì)量相等，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到平衡時，根據(jù)鉤碼個數(shù)讀出三根繩子的拉力TOA、TOB和TOC，回答下列問題：

圖2－5－

5(1)改變鉤碼個數(shù)，實驗不能完成的是()

A．鉤碼的個數(shù)N1＝N2＝2，N3＝

4B．鉤碼的個數(shù)N1＝N3＝3，N2＝4

C．鉤碼的個數(shù)N1＝N2＝N3＝4

D．鉤碼的個數(shù)N1＝3，N2＝4，N3＝5

(2)在拆下鉤碼和繩子前，應(yīng)該做好三個方面的記錄：

①___________________________________________________________.②___________________________________________________________.③___________________________________________________________.6．(2011·惠州模擬)某同學(xué)做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗時，主要步驟是

A．在桌上放一塊方木板，在方木板上鋪一張白紙，用圖釘把白紙釘在方木板上；

B．用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點，在橡皮條的另一端拴上兩條細(xì)繩，細(xì)繩的另一端系著繩套；

C．用兩個彈簧測力計分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點達(dá)到某一位置O，記錄下O點的位置，讀出兩只彈簧測力計的示數(shù)；

D．按選好的標(biāo)度，用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧測力計的拉力F1和F2的圖示，并用平行四邊形定則求出合力F；

E．只用一只彈簧測力計，通過細(xì)繩套拉橡皮條使其伸長，讀出彈簧測力計的示數(shù)，記下細(xì)繩的方向，按同一標(biāo)度作出這個力F′的圖示；

F．比較F′和F的大小和方向，看它們是否相同，得出結(jié)論．

上述步驟中：

(1)有遺漏的步驟的序號是________和________；

(2)遺漏的內(nèi)容分別是__________________________________________

和___________________________________________________________．

答案與解析

1．【解析】 在“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中所說的作用效果是指將橡皮條沿某一方向伸長相同的長度，故只有D正確．

【答案】 D

2．【解析】(1)實驗中，兩次拉伸橡皮條應(yīng)使橡皮條沿相同方向拉到相同長度，即把橡皮條和繩的結(jié)點拉到相同位置，B、D正確．

(2)為了減小實驗誤差應(yīng)使細(xì)線長一些，且標(biāo)記拉力方向的兩點遠(yuǎn)些，故D正確．此實驗操作要求彈簧秤、細(xì)繩、橡皮條與木板平行，故B項正確．

【答案】(1)BD(2)BD

3．【解析】(1)因為F是根據(jù)平行四邊形定則作出的F1、F2的合力，由于實驗總存在誤差，所以F的方向不一定沿AO方向，而F′是用一只彈簧秤拉時的拉力，如果沒有操作失誤，方向一定沿AO方向，所以應(yīng)該為F′.(2)“驗證力的平行四邊形定則”的基本原理是：一個力F′的作用效果與兩個共點力F1和F2的共同作用效果都是把橡皮條結(jié)點拉伸到某點，所以F′為F1和F2的合力．作出F′的圖示，再根據(jù)力的平行四邊形定則作出F1和F2的合力F的圖示，比較F′與F大小是否相等，方向是否相同，所以應(yīng)選B選項．

【答案】(1)F′(2)B

4．【解析】 運(yùn)用等效思想來驗證平行四邊形定則，即要驗證以兩力為鄰邊作平行四邊形，其對角線是否和合力相符．本小題中結(jié)點受三個力，其中兩個力的合力與第三個力等大反向，故先測出各力的大小和方向，然后作出各力的圖示，以兩邊為鄰邊作平行四邊形，如果在實驗誤差允許的范圍內(nèi)平行四邊形的對角線與第三個力等大反向，即可驗證．為測量各力的大小需要記錄橡皮筋原長、懸掛重物后的長度以及記錄懸掛重物后O點位置．故必需的是B、C、D.不需要的只有A.可以通過改變小重物改變各力的大小和方向．

【答案】(1)A(2)更換不同的小重物

5．【解析】(1)本實驗驗證力的平行四邊形定則時，兩分力F1和F2不能在同一條直線上進(jìn)行，所以A不能完成，B、C、D能完成．

(2)要標(biāo)記結(jié)點O的位置，同時記錄OA、OB、OC三段繩子的方向和三段繩子所掛鉤碼的個數(shù)．

【答案】(1)A

(2)①標(biāo)記結(jié)點O的位置

②記錄OA、OB、OC繩的方向

③三段繩上所掛鉤碼的個數(shù)

6．【解析】 根據(jù)“驗證力的平行四邊形定則”的實驗步驟可知，有遺漏的步驟的序號是C、E.在C中未記下兩條細(xì)繩的方向，E中未說明是否把橡皮條的結(jié)點拉到了同一位置O.【答案】(1)C E(2)C中未記下兩條細(xì)繩的方向 E中未說明是否把橡皮條的結(jié)點拉到了同一位置O

第二篇：§2.4實驗《驗證力的平行四邊形定則》

§2.4實驗《驗證力的平行四邊形定則》

【目標(biāo)引領(lǐng)】

理解實驗原理即分力與合力的等效性，掌握操作步驟、方法或與彈簧秤讀數(shù)結(jié)合。

【學(xué)習(xí)內(nèi)容】

1.實驗?zāi)康模候炞C力的平行四邊形定則

2.實驗原理：如果兩個互成角度的共點力F1、F2作用于橡皮筋的結(jié)點上，與只用一個力F/作用于橡皮筋的結(jié)點上，所產(chǎn)生的效果相同（橡皮筋在相同方向上伸長相同的長度），那么，F(xiàn)/就是F1和F2的合力。根據(jù)平行四邊形定則作出兩共點力F1和F2的合力F的圖示，應(yīng)與F/的圖示等大同向。

3.實驗器材：方木板一塊；白紙；彈簧秤(兩只)；橡皮筋；細(xì)繩套(兩個)；三角板；刻度尺；圖釘（1、2個)，細(xì)芯鉛筆.4.實驗步驟

①用圖釘把白紙釘在放于水平桌面的方木板上。

②用圖釘把橡皮條的一端固定在A點，橡皮條的另一端拴上兩個細(xì)繩套。

③用兩只彈簧秤分別鉤住細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條，將結(jié)點拉到某一位置O，如圖標(biāo)記，記錄兩彈簧秤的讀數(shù)，用鉛筆描下O點的位置及此時兩條細(xì)繩套的方向。

④用鉛筆和刻度尺從結(jié)點O沿兩條細(xì)繩方向畫直線，按選定的標(biāo)度作出這兩只彈簧秤的讀數(shù)F1和F2的圖示，并以F1和F2為鄰邊用刻度尺和三角板作平行四邊形，過O點畫平行四邊形的對角線，此對角線即為合力F的圖示。

⑤只用一只彈簧秤鉤住細(xì)繩套，把橡皮條的結(jié)點拉到同樣的位置O，記下彈簧秤的讀數(shù)F/和細(xì)繩的方向，用刻度尺從O點按選定的標(biāo)度沿記錄的方向作出這只彈簧秤拉力F/的圖示。⑥比較一下，力F/與用平行四邊形定則求出的合力F的大小和方向。

⑦改變兩個力F1與F2的大小和夾角，重復(fù)實驗兩次。

5.注意事項

①在O處的結(jié)點應(yīng)小一些，細(xì)繩套應(yīng)長一些。

②在儀器許可的條件下，應(yīng)使拉力盡可能大一些，以減小讀數(shù)誤差。

③畫力的圖示時，要選取合適的標(biāo)度，盡量將圖示畫的大一些。

④在同一次實驗中，橡皮條結(jié)點O的位置不能變動，且彈簧秤與木板平面平行。

6．誤差分析：本實驗誤差的主要來源除彈簧秤本身的誤差外，還有讀數(shù)誤差、作圖誤差，因此讀數(shù)時眼睛一定要正視，要按有效數(shù)字正確讀數(shù)和記錄，兩力的對邊要平行，兩個分力F1和F2間的夾角越大，用平行四邊形作圖得到的合力F的誤差△F也越大，所以實驗中不要把θ取得太大。

【例1】在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，需要將橡皮條的一端固

定在水平木板上，另一端系上兩根細(xì)繩，細(xì)繩的另一端都有繩套（如圖）。

實驗中需要兩個彈簧秤分別勾住繩套，并互成角度地拉橡皮條。某同學(xué)認(rèn)

為在此過程中必須注意以下幾項：

A兩根細(xì)繩必須等長。B.橡皮條應(yīng)與兩繩夾角的平分線在同一直線上。C.在使用彈簧秤時要注意使彈簧秤與木板平面平行。其中正確的是：（填入相應(yīng)的字母）

【例2】在做“驗證力的平行四邊形定則”實驗時，⑴除已有的器材(方木板、白紙、彈簧秤、細(xì)繩套、刻度尺、圖釘和鉛筆)外，還必須有 和

.⑵要使每次合力與分力產(chǎn)生相同的效果，必須（）

A．每次將橡皮條拉到同樣的位置B．每次把橡皮條拉直

C．每次準(zhǔn)確讀出彈簧秤的示數(shù)D．每次記準(zhǔn)細(xì)繩的方向

⑶為了提高實驗的準(zhǔn)確性，減小誤差，實驗中應(yīng)注意什么?

⑷在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，某同學(xué)的實驗結(jié)果如圖所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細(xì)繩結(jié)點的位置。圖中是力F1與F2的合力的理論值；是力F1與F2的合力的實驗值，.通過把和進(jìn)行比較，驗證平行四邊形定則。

【例3】下面措施中，哪些是有利于減小誤差，提高實驗精度的（）

A．橡皮條彈性要好，拉力要適當(dāng)大些

B．兩個分力F1、F2間的夾角要盡量大些

C．拉橡皮條時，橡皮條細(xì)繩和彈簧秤應(yīng)貼近木板

D．拉橡皮條的細(xì)繩要細(xì)且長，描出細(xì)繩拉力方向時，要在細(xì)繩正下方，稍遠(yuǎn)的距離上描出二點或者三個點

【例4】如圖所示在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，橡皮筋一端固定于P點，另一端連接兩個彈簧秤，分別用力F1與F2拉兩個彈簧秤，使這端拉至O點，若要這端始終位于O點，但使力F2大小不變地沿順時針轉(zhuǎn)過某一小角度，相應(yīng)地使F1的大小及圖中β角作以下的哪些變化是可能的（）

A.增大F1的同時增大β角

B.增大F1的同時保持β角不變

C.增大F1的同時減小β角

D.減小F1的同時減小β角

【例5】在做“驗證力的平行四邊形定則”實驗時，有位同學(xué)用的實驗器材和規(guī)定的略有不同，他只用一個彈簧秤，他的實驗結(jié)果和其他同學(xué)一樣，較好地驗證了“力的平行四邊形定則”.請你寫出他的主要實驗步驟。

【提示】對這類開發(fā)性題目，必須對實驗原理掌握特別熟練，同時能參照實驗儀器較全時實驗的步驟進(jìn)行解答。

⑴先用彈簧秤把橡皮筋拉長使結(jié)點到達(dá)點O，記下結(jié)點O的位置及拉力F的方向與大小。⑵用一手拉一細(xì)繩，用彈簧秤拉另一細(xì)繩，仍使結(jié)點到達(dá)O，記下此時拉力方向及彈簧秤的示數(shù)F1。

⑶使手與彈簧秤互換，再次將結(jié)點拉到O點，并使兩細(xì)繩仍沿⑵中記下的方向，再記下此時彈簧秤的示數(shù)F2。

⑷作出F1與F2的合力F與F′比較.【鞏固訓(xùn)練】

1．下列關(guān)于本實驗的說法中，正確的是（）

A．拉橡皮條的細(xì)繩套細(xì)一些且長一些，實驗效果較好

B．F和F′的夾角盡量大些好

C．拉橡皮條時，橡皮條、細(xì)繩和彈簧秤應(yīng)貼近且平行于木板

D．橡皮條彈性要好，拉到結(jié)點O時，拉力要適當(dāng)大些

2．在“互成角度的兩個共點力的合成”的實驗中，橡皮條的一端固定在木板上，用兩個彈簧秤把橡皮條的另一端拉到某一確定的O點，以下操作正確的是（）

/

A．同一次實驗過程中，O點的位置允許變動

B．實驗中，彈簧秤必須保持與木板平行，讀數(shù)時視線要正對彈簧秤刻度

C．在實驗中，先將其中一個彈簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需調(diào)節(jié)另一彈簧秤的大小和方向，把橡皮條的另一端拉到O點

D．實驗中，把橡皮條的另一端拉到O點時，兩個彈簧秤之間夾角應(yīng)取90°，以便于算出合力大小

3．本實驗中所說的合力與兩分力具有相同的效果，是指下列說法中的（）

A．彈簧秤的彈簧被拉長

B．固定橡皮條的圖釘受拉力產(chǎn)生形變

C．細(xì)繩套受拉力產(chǎn)生形變

D．使橡皮條在某一方向上伸長某一長度

4．做驗證力的平行四邊形定則的實驗，是在水平放置的木板上鋪一張白紙，把橡皮條的一端固定在板的A點，橡皮條的另一端拴上兩細(xì)繩套，如圖所示，兩個測力計分別鉤住細(xì)繩套，互成角度拉橡皮條使之伸長，到達(dá)某一位置O

時需記下、，描下，再用一個測力計鉤住細(xì)

繩套把橡皮條拉長，使結(jié)點達(dá)位置，再記下

和.5．將下述實驗步驟按正確順序排列應(yīng)是⑴在白紙上按比例做出兩個力F1和F2的圖示，根據(jù)平行四邊形法則作圖求出合力F.⑵只用一只測力計，通過細(xì)繩把橡皮條的結(jié)點拉到同樣的位置.⑶記下兩測力計讀數(shù)，描出兩測力計的方向.⑷在水平放置的木板上，墊一張白紙，把橡皮條的一端固定在板上P點，用兩條細(xì)繩連接在橡皮條的另一端，通過細(xì)繩同時用兩個測力計互成角度地拉橡皮條，使橡皮條與細(xì)繩的連接點到達(dá)某一位置、并記下此位置.⑸記下測力計的讀數(shù)F和細(xì)繩方向，按同一比例做出這個力的圖示.比較這個實測合力和按平行四邊形法則求出的合力F′，看它們的大小和方向是否相同.⑹改變兩測力計拉力的大小和方向，重做兩次實驗，從實驗得出結(jié)論.6．在“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中，兩彈簧秤拉力的圖示在圖

中作出，圖中方格每邊的長度表示1 N，O是橡皮筋的一個端點.用兩個

直角三角板按照作圖法作出合力F的圖示。(在作F2的平行線時，請你在圖上用虛線畫出固定三角板Ⅰ的位置，移動三角板Ⅱ的位置，并用箭頭標(biāo)示出Ⅱ的移動方向).得到的合力的大小為N.7．在“互成角度的兩個共點力的合成”實驗中，其中的三個實驗步驟：

⑴在水平放置的木板上墊一張白紙，把橡皮條的一端固定在木板上，另一端拴兩根細(xì)線，通過細(xì)線同時用兩個測力計互成角度地拉橡皮條，使它與細(xì)線的結(jié)點到達(dá)某一位置O點，在白紙上記下O點和兩測力計的讀數(shù)F1和F2。

⑵在紙上根據(jù)F1和F2的大小，應(yīng)用平行四邊形定則作圖求出合力F。

⑶只用一只測力計通過細(xì)繩拉橡皮條，使它的伸長量與兩測力計拉時相同，記下此時測力計的讀數(shù)F/和細(xì)繩的方向。

以上三個步驟中均有錯誤或疏漏，請指出：

⑴中是.⑵中是.⑶中是

.8．在兩個共點力合成的實驗中，用A，B兩個彈簧秤拉橡皮條的結(jié)點，使其位于O處，如圖所示，此時α+β=900，現(xiàn)在保持A讀數(shù)不變化，減小α角，要使結(jié)點仍在O處，可采用的辦法是（）

A．增大B的讀數(shù)，同時減小β角

B．增大B的讀數(shù)，同時增大β角

C．減小B的讀數(shù)，同時減小β角

D．減小B的讀數(shù)，同時增大β角

9．圖所示的器材是：木質(zhì)軌道(其傾斜部分傾角較大，與水平面所夾銳角為θ，水平部分足夠長)、小鐵塊、兩枚圖釘、一條細(xì)線、一個量角器.用上述器材測定小鐵塊與木質(zhì)軌道間的動摩擦因數(shù)，實驗步驟是：

⑴將小鐵塊從；

⑵用圖釘把細(xì)線；

⑶用量角器測量；

那么，動摩擦因數(shù)可表示為μ=。

第三篇：實驗驗證動量守恒定律

碰撞中的動量守恒

1．實驗?zāi)康摹⒃?/p>

(1)實驗?zāi)康倪\(yùn)用平拋運(yùn)動的知識分析、研究碰撞過程中相互作用的物體系動量守恒

(2)實驗原理

(a)因小球從斜槽上滾下后做平拋運(yùn)動，由平拋運(yùn)動知識可知，只要小球下落的高度相同，在落地前運(yùn)動的時間就相同，若用飛行時間作時間單位，小球的水平速度在數(shù)值上就等于小球飛出的水平距離．

(b)設(shè)入射球、被碰球的質(zhì)量分別為m1、m2，則入射球碰撞前動量為(被碰球靜止)p1=m1v1①

設(shè)碰撞后m1，m2的速度分別為v’

1、v’2，則碰撞后系統(tǒng)總動量為

p2=mlV’1+m2v’2②

只要測出小球的質(zhì)量及兩球碰撞前后飛出的水平距離，代入①、②兩式就可研究動量守恒．

2．買驗器材

斜槽，兩個大小相同而質(zhì)量不等的小鋼球，天平，刻度尺，重錘線，白紙，復(fù)寫紙，三角板，圓規(guī)．

3．實驗步驟及安裝調(diào)試

(1)用天平測出兩個小球的質(zhì)量ml、m2．

(2)按圖5—29所示安裝、調(diào)節(jié)好實驗裝置，使斜槽末端切

線水平，將被碰小球放在斜槽末端前小支柱上，入射球放在斜

槽末端，調(diào)節(jié)支柱，使兩小球相碰時處于同一水平高度，且在碰撞瞬間入射球與被碰球的球心連線與斜槽末端的切線平

行，以確保正碰后兩小球均作平拋運(yùn)動．

(3)在水平地面上依次鋪放白紙和復(fù)寫紙．

(4)在白紙上記下重錘線所指的位置O，它表示入射球m1碰

撞前的位置，如圖5—30所示．

(5)移去被碰球m2，讓入射球從斜槽上同一高度滾下，重復(fù)10次左右，用圓規(guī)畫盡可能小的圓將所有的小球落點圈在里面，其圓心即為人射球不發(fā)生碰撞情況下的落點的平均位置P，如圖5—31所示．

(6)將被碰小球放在小支柱上，讓入射球從同一高度滾下，使它們發(fā)生正碰，重復(fù)10次左右，同理求出入射小球落點的平均位置M和被碰小球落點的平均位置N．

(7)過O、N作一直線，取O0’=2r(r為小球的半徑，可用刻度尺和三角板測量小球直徑計算廠)，則O’即為被碰小球碰撞前的球心的位置(即投影位置).(8)用刻度尺測量線段OM、OP、ON的長度．則系統(tǒng)碰撞前的動量可表示為p1=m1·OP，系統(tǒng)碰撞后的總動量可表示為p2=m1·OM+m2·O'N

若在誤差允許范圍內(nèi)p1與p2相等，則說明碰撞中動量守恒.(9)整理實驗器材，放回原處．

4.注意事項

(1)斜槽末端切線必須水平．

說明：調(diào)整斜槽時可借助水準(zhǔn)儀判定斜槽末端是否水平．

(2)仔細(xì)調(diào)節(jié)小立柱的高度，使兩小球碰撞時球心在同一高度，且要求兩球球心連線與斜槽末端的切線平行。

(3)使小支柱與槽口的距離等于2r(r為小球的半徑)

(4)入射小球每次都必須從斜槽上同一位置由靜止開始滾下．

說明：在具體操作時，斜槽上應(yīng)安裝擋球板．

(5)入射球的質(zhì)量(m1)應(yīng)大于被碰小球的質(zhì)量(m2)．

(6)地面須水平，白紙鋪放好后，在實驗過程中不能移動白紙．

5．?dāng)?shù)據(jù)處理及誤差分析

(1)應(yīng)多次進(jìn)行碰撞，兩球的落地點均要通過取平均位置來確定，以減小偶然誤差.(2)在實驗過程中，使斜槽末端切線水平和兩球發(fā)生正碰，否則兩小球在碰后難以作平拋運(yùn)動．

(3)適當(dāng)選擇擋球板的位置，使入射小球的釋放點稍高．

說明：入射球的釋放點越高，兩球相碰時作用力越大，動量守恒的誤差越小，且被直接測量的數(shù)值OM、0IP、0N越大，因而測量的誤差越?。?/p>

一．目的要求

1．用對心碰撞特例檢驗動量守恒定律；

2．了解動量守恒和動能守恒的條件；

3．熟練地使用氣墊導(dǎo)軌及數(shù)字毫秒計。

二．原理

1．驗證動量守恒定律

動量守恒定律指出：若一個物體系所受合外力為零，則物體的總動量保持不變；若物體系所受合外力在某個方向的分量為零，則此物體系的總動量在該方向的分量守恒。

設(shè)在平直導(dǎo)軌上，兩個滑塊作對心碰撞，若忽略空氣阻力，則在水平方向上就滿足動量守恒定律成立的條件，即碰撞前后的總動量保持不變。

m1u1?m2u2?m1v1?m2v2(6.1)其中，u1、u2和v1、v2分別為滑塊m1、m2在碰撞前后的速度。若分別測出式(6.1)中各量，且等式左右兩邊相等，則動量守恒定律得以驗證。

2．碰撞后的動能損失

只要滿足動量守恒定律成立的條件，不論彈性碰撞還是非彈性碰撞，總動量都將守恒。但對動能在碰撞過程中是否守恒，還將與碰撞的性質(zhì)有關(guān)。碰撞的性質(zhì)通常用恢復(fù)系數(shù)e表達(dá)：

e?v2?v1(6.2)u1?u

2式(6.2)中，v2?v1為兩物體碰撞后相互分離的相對速度，u1?u2則為碰撞前彼此接近的相對速度。

(1)若相互碰撞的物體為彈性材料，碰撞后物體的形變得以完全恢復(fù)，則物體系的總動能不變，碰撞后兩物體的相對速度等于碰撞前兩物體的相對速度，即v2?v1?u1?u2，于是e?1，這類碰撞稱為完全彈性碰撞。

(2)若碰撞物體具有一定的塑性，碰撞后尚有部分形變殘留，則物體系的總動能有所損耗，轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰?，碰撞后兩物體的相對速度小于碰撞前的相對速度，即0?v2?v1?u1?u2于是，0?e?1，這類碰撞稱為非彈性碰撞。

(3)碰撞后兩物體的相對速度為零，即v2?v1?0或v2?v1?v，兩物體粘在一起以后以相同速度繼續(xù)運(yùn)動，此時e?0，物體系的總動能損失最大，這類碰撞稱為完全非彈性碰撞，它是非彈性碰撞的一種特殊情況。

三類碰撞過程中總動量均守恒，但總動能卻有不同情況。由式(6.1)和(6.2)可求碰撞后的動能損失 ?Ek?(1/2)m1m21?e2?u1?u2?/?m1?m2?。①對于完全彈性碰撞，因2??

e?1，故?Ek?0，即無動能損失，或曰動能守恒。②對于完全非彈性碰撞，因e?0，故：?Ek??EkM，即，動能損失最大。③對于非完全彈性碰撞，因0?e?1，故動能損失介于二者之間，即：0??Ek??EkM。

3.m1?m2?m，且u2?0的特定條件下，兩滑塊的對心碰撞。

(1)對完全彈性碰撞，e?1，式(6.1)和(6.2)的解為

v1?0??(6.3)v2?u1?

由式(6.3)可知，當(dāng)兩滑塊質(zhì)量相等，且第二滑塊處于靜止時，發(fā)生完全彈性碰撞的結(jié)果，使第一滑塊靜止下來，而第二滑塊完全具有第一滑塊碰撞前的速度，“接力式”地向前運(yùn)動。即動能亦守恒。

以上討論是理想化的模型。若兩滑塊質(zhì)量不嚴(yán)格相等、兩擋光物的有效遮光寬度?s1及若式(6.3)得到驗證，則說明完全彈性碰撞過程中動量守恒，且e?1，?Ek?0，?s2也不嚴(yán)格相等，則碰撞前后的動量百分差E1為：E1?

動能百分差E2為:E2?P2?P1P1?m2?s2?t1?(6.4)m1?s1?t22m2?s2?t12??1(6.5)22m1?s1?t2Ek2?Ek1Ek

1若E1及E2在其實驗誤差范圍之內(nèi)，則說明上述結(jié)論成立。

(2)對于完全非彈性碰撞，式(6.1)和(6.2)的解為：

v1?v2?v?u1(6.6)

2若式(6.6)得證，則說明完全非彈性碰撞動量守恒，且e?0，其動能損失最大，約為50%。

???s1?。同樣可求得其動考慮到完全非彈性碰撞時可采用同一擋光物遮光，即有：?s2

?及E2?分別為： 量和動能百分差E1

?m2?t1P2??P?1?????1?E1?m?t??1(6.7)?P11?2?

?2?Ek?1?m2???t1'?Ek??????(6.8)E2??1?'?????1Ek?m1???t2?

顯然，其動能損失的百分誤差則為：

?m2???t1????E??2?1??m???t????1(6.9)

1??2??

?及E?在其實驗誤差范圍內(nèi)，則說明上述結(jié)論成立。若E1

三．儀器用品

氣墊導(dǎo)軌及附件(包括滑塊及擋光框各一對)，數(shù)字毫秒計、物理天平及游標(biāo)卡尺等。

四．實驗內(nèi)容

1．用動態(tài)法調(diào)平導(dǎo)軌，使滑塊在選定的運(yùn)動方向上做勻速運(yùn)動，以保證碰撞時合外力為零的條件(參閱附錄２)；

2．用物理天平校驗兩滑塊（連同擋光物）的質(zhì)量m1及m2；

2?；3．用游標(biāo)卡尺測出兩擋光物的有效遮光寬度?s1、?s2及?s

14．在m1?m2?m的條件下，測完全彈性和完全非彈性碰撞前后兩滑塊各自通過光電

?、?t2?。門一及二的時間?t1、?t2及?t1

五．注意事項

1．嚴(yán)格按照氣墊導(dǎo)軌操作規(guī)則(見附錄２)，維護(hù)氣墊導(dǎo)軌；

2．實驗中應(yīng)保證u2?0的條件，為此，在第一滑塊未到達(dá)之前，先用手輕扶滑塊（2），待滑塊（1）即將與（2）碰撞之前再放手，且放手時不應(yīng)給滑塊以初始速度；

3．給滑塊（1）速度時要平穩(wěn)，不應(yīng)使滑塊產(chǎn)生擺動；擋光框平面應(yīng)與滑塊運(yùn)動方向一致，且其遮光邊緣應(yīng)與滑塊運(yùn)動方向垂直；

4．嚴(yán)格遵守物理天平的操作規(guī)則；

5．擋光框與滑塊之間應(yīng)固定牢固，防止碰撞時相對位置改變，影響測量精度。

六．考查題

1．動量守恒定律成立的條件是什么？實驗操作中應(yīng)如何保證之？

2．完全非彈性碰撞中，要求碰撞前后選用同一擋光框遮光有什么好處？實驗操作中如何實現(xiàn)？

3．既然導(dǎo)軌已調(diào)平，為什么實驗操作中還要用手扶住滑塊(2)？手扶滑塊時應(yīng)注意什么？

4．滑塊(2)距光電門(2)近些好還是遠(yuǎn)些好？兩光電門間近些好還是遠(yuǎn)些好？為什么？

第四篇：實驗 驗證牛頓第二定律

第三單元 實驗：驗證牛頓第二定律

1．在“驗證牛頓第二定律”的實驗中，以下做法正確的是()

A．平衡摩擦力時，應(yīng)將小盤用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上

B．每次改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力

C．實驗時，先放開小車，再接通打點計時器的電源

D．求小車運(yùn)動的加速度時，可用天平測出小盤和砝碼的質(zhì)量(M′和m′)以及小車質(zhì)量M，直接

M′＋m′用公式a求出 M

2．在“驗證牛頓第二定律”的實驗中，按實驗要求裝置好器材后，應(yīng)按一定步驟進(jìn)行實驗，下述操作步驟的安排順序不盡合理，請將合理的順序以字母代號填寫在下面的橫線上： ____________________.A．保持小盤和砝碼的質(zhì)量不變，在小車?yán)锛禹来a，測出加速度，重復(fù)幾次

B．保持小車質(zhì)量不變，改變小盤和砝碼的質(zhì)量，測出加速度，重復(fù)幾次

C．用天平測出小車和小盤的質(zhì)量

D．平衡摩擦力，使小車近似做勻速直線運(yùn)動

E．掛上小盤，放進(jìn)砝碼，接通打點計時器的電源，放開小車，在紙帶上打下一系列的點

1F．根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，分別畫出a－F和a－的圖線 M

3．(2010·泰安模擬)為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如圖3－3－9所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進(jìn)行實驗．其中G1、G2為兩個光電門，它們與數(shù)字計時器相連，當(dāng)滑行器通過G1、G2光電門時，光束被遮擋的時間Δt1、Δt2都可以被測量并記錄，滑行器連同上面固定的一條形擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片寬度為D，光電門間距離為x，牽引砝碼的質(zhì)量為m.回答下列問題：

(1)實驗開始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，使氣墊導(dǎo)軌水平，在不增加其他儀器的情況下，如何判定調(diào)節(jié)是否到位？

答：__________________________________________________________________

(2)若取M＝0.4 kg，改變m的值，進(jìn)行多次實驗，以下m的取值不合適的一個是________________________________________________________________．

A．m1＝5 gB．m2＝15 g

C．m3＝40 gD．m4＝400 g

(3)在此實驗中，需要測得每一個牽引力對應(yīng)的加速度，其中求得的加速度的表達(dá)式為：________________________________________________________________________

(用Δt1、Δt2、D、x表示)．

4．(2009·上海高考)如圖所示為“用DIS(位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機(jī))研究加速度和力的關(guān)系”的實驗裝置．

(1)在該實驗中必須采用控制變量法，應(yīng)保持________不變，用鉤碼所受的重力作為________，用DIS

測小車的加速度．

(2)改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測量．在某次實驗中根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)可畫出a－F關(guān)系圖線(如

圖所示)．

①分析此圖線的OA段可得出的實驗結(jié)論是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________.②(單選題)此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是()

A．小車與軌道之間存在摩擦B．導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)

C．所掛鉤碼的總質(zhì)量太大D．所用小車的質(zhì)量太大

5．如圖所示的實驗裝置可以驗證牛頓運(yùn)動定律，小車上固定一個盒子，盒子內(nèi)盛有沙子．沙桶的總質(zhì)量(包括桶以及桶內(nèi)沙子質(zhì)量)記為m，小車的總質(zhì)量(包括車、盒子及盒內(nèi)沙子質(zhì)量)記為M

.(1)驗證在質(zhì)量不變的情況下，加速度與合外力成正比：從盒子中取出一些沙子，裝入沙桶中，稱量并記錄沙桶的總重力mg，將該力視為合外力F，對應(yīng)的加速度a則從打下的紙帶中計算得出．多次改變合外力F的大小，每次都會得到一個相應(yīng)的加速度．本次實驗中，桶內(nèi)的沙子取自小車中，故系統(tǒng)的總質(zhì)量不變．以合外力F為橫軸，以加速度a為縱軸，畫出a－F圖象，圖象是一條過原點的直線． ①a－F圖象斜率的物理意義是

_______________________________________________________________________．

②你認(rèn)為把沙桶的總重力mg當(dāng)作合外力F是否合理？

答：________.(填“合理”或“不合理”)

③本次實驗中，是否應(yīng)該滿足M?m這樣的條件？

答：________(填“是”或“否”)；

理由是_________________________________________________________．

(2)驗證在合外力不變的情況下，加速度與質(zhì)量成反比：保持桶內(nèi)沙子質(zhì)量m不變，在盒子內(nèi)添加或去掉一些沙子，驗證加速度與質(zhì)量的關(guān)系．本次實驗中，桶內(nèi)的沙子總質(zhì)量不變，故系統(tǒng)所受的合外力不變．用圖象法處理數(shù)據(jù)時，以加速度a為縱橫，應(yīng)該以______倒數(shù)為橫軸．

6．如下圖所示，是某次利用氣墊導(dǎo)軌探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實驗裝置安裝完畢后的示意圖，圖中A為砂桶和砂，B為定滑輪，C為滑塊及上面添加的砝碼，D為紙帶，E為電火花計時器，F(xiàn)為蓄電池、電壓為6 V，G是電鍵，請指出圖中的三處錯誤：

(1)________________________________________________________________________；

(2)________________________________________________________________________；

(3)________________________________________________________________________．

7．(2009年江蘇卷)“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實驗裝置如圖甲所示．

(1)在平衡小車與桌面之間摩擦力的過程中，打出了一條紙帶如圖乙所示．計時器打點的時間間隔為0.02 s．從比較清晰的點起，每5個點取一個計數(shù)點，量出相鄰計數(shù)點之間的距離．該小車的加速度a ＝________m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

(2)平衡摩擦力后，將5個相同的砝碼都放在小車上．掛上砝碼盤，然后每次從小車上取一個砝碼添加到砝碼盤中，測量小車的加速度．小車的加速度a與砝碼盤中砝碼總重力F的實驗數(shù)據(jù)如下表：

8．在“驗證牛頓運(yùn)動定律”的實驗中，在研究加速度a與小車的質(zhì)量M的關(guān)系時，由于沒有注意始終滿足M?m的條件，結(jié)果得到的圖象應(yīng)是下圖中的()

第五篇：2015高三物理一輪：實驗03驗證力的平行四邊形定則

高效提能

1．在探究求合力的方法時，先將橡皮條的一端固定在水平木板上，另一端系上帶有繩套的兩根細(xì)繩．實驗時，需要兩次拉伸橡皮條，一次是通過兩細(xì)繩用兩個彈簧秤互成角度地拉橡皮條，另一次是用一個彈簧秤通過細(xì)繩拉橡皮條．

(1)實驗對兩次拉伸橡皮條的要求中，下列哪些說法是正確的________(填字母代號)．

A．將橡皮條拉伸相同長度即可

B．將橡皮條沿相同方向拉到相同長度

C．將彈簧秤都拉伸到相同刻度

D．將橡皮條和繩的結(jié)點拉到相同位置

(2)同學(xué)們在操作過程中有如下議論，其中對減小實驗誤差有益的說法是________(填字母代號)．

A．兩細(xì)繩必須等長

B．彈簧秤、細(xì)繩、橡皮條都應(yīng)與木板平行

C．用兩彈簧秤同時拉細(xì)繩時兩彈簧秤示數(shù)之差應(yīng)盡可能大

D．拉橡皮條的細(xì)繩要長些，標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點要遠(yuǎn)些

答案 ①BD ②BD

2．(2014·淄博三模)“驗證力的平行四邊形定則”的實驗如圖實Ⅲ－8甲所示，其中A為固定橡皮筋的圖釘，O為橡皮筋與細(xì)繩的結(jié)點，OB和OC為細(xì)繩．圖實Ⅲ－8乙是在白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的圖示．

(1)圖乙中的______是力F1和F2的合力的理論值；______是力F1和F2的合力的實際測量值．

(2)本實驗采用的科學(xué)方法是

A．理想實驗法

C．等效替代法B．控制變量法 D．建立物理模型法

(3)在實驗中，如果其他條件不變僅將細(xì)繩換成橡皮筋，那么實驗結(jié)果是否會發(fā)生變化？ 答：______.(選填“變”或“不變”)

(4)為了使實驗?zāi)軌蝽樌M(jìn)行，且盡量減小誤差，你認(rèn)為下列說法或做法能夠達(dá)到上述目的的是

A．使用彈簧測力計前應(yīng)將測力計水平放置，然后檢查并矯正零點 B．兩個分力F1、F2間夾角應(yīng)越大越好

C．標(biāo)記拉力方向時，要用鉛筆緊靠細(xì)繩沿繩移動鉛筆畫出 D．同一次實驗兩次拉細(xì)繩套須使結(jié)點到達(dá)同一位置 答案(1)F F′(2)C(3)不變(4)AD

3．某同學(xué)利用如圖實Ⅲ－9所示的裝置來驗證力的平行四邊形定則：在豎直木板上鋪有白紙，固定兩個光滑的滑輪A和B，將繩子打一個結(jié)點O，每個鉤碼的重量相等，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到平衡時，根據(jù)鉤碼個數(shù)讀出三根繩子的拉力TOA、TOB和TOC，回答下列問題：

(1)改變鉤碼個數(shù)，實驗?zāi)芡瓿傻氖?A．鉤碼的個數(shù)N1＝N2＝2，N3＝4 B．鉤碼的個數(shù)N1＝N3＝3，N2＝4 C．鉤碼的個數(shù)N1＝N2＝N3＝4 D．鉤碼的個數(shù)N1＝3，N2＝4，N3＝5(2)在拆下鉤碼和繩子前，最重要的一個步驟是

A．標(biāo)記結(jié)點O的位置，并記錄OA、OB、OC三段繩子的方向 B．量出OA、OB、OC三段繩子的長度 C．用量角器量出三段繩子之間的夾角 D．用天平測出鉤碼的質(zhì)量

(3)在作圖時，你認(rèn)為圖實Ⅲ－10中正確的是(填“A”或“B”)________．

解析(1)實驗中的分力與合力的關(guān)系必須滿足：|F1－F2|

(2)A

(3)實驗中F3是豎直向下的，因此A項正確、B項錯誤． 答案(1)BCD(2)A(3)A

4．(2014·四川省石室中學(xué)模擬)某同學(xué)在家中嘗試“驗證平行四邊形定則”，他找到三條相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、鉛筆、細(xì)繩、白紙、釘子，設(shè)計了如圖實Ⅲ－11所示實驗：將兩條橡皮筋的一端分別掛在墻上的兩個釘子A、B上，另一端與第三條橡皮筋連接，結(jié)點為O，將第三條橡皮筋的另一端通過細(xì)繩掛一重物，如圖實Ⅲ－11所示．

(1)為完成該實驗，下述操作中必需的是________． A．測量細(xì)繩的長度 B．測量橡皮筋的原長

C．測量懸掛重物后橡皮筋的長度 D．記錄懸掛重物后結(jié)點O的位置

(2)釘子位置固定，欲利用現(xiàn)有器材，改變條件再次驗證，可采用的方法是________________________________________________________________________．

解析(1)運(yùn)用等效思想來驗證平行四邊形定則，即要驗證以兩力為鄰邊作平行四邊形，其對角線是否和合力相符．本小題中結(jié)點受三個力，其中兩個力的合力與第三個力等大反向，故先測出各力的大小和方向，然后作出各力的圖示，以兩邊為鄰邊做平行四邊形，如果在實驗誤差范圍內(nèi)平行四邊形的對角線與第三個力等大反向，即可驗證．為測量各力的大小故需要記錄橡皮筋原長、懸掛重物后的長度以及記錄懸掛重物后O點的位置．故應(yīng)選B、C、D.(2)可以通過改變小重物改變各力的大?。?答案(1)BCD(2)更換質(zhì)量不同的小重物

5．(2014·衡陽模擬)如圖實Ⅲ－12所示，某實驗小組同學(xué)利用DIS實驗裝置研究支架上力的分解．A、B為兩個相同的雙向力傳感器，該型號傳感器在受到拉力時讀數(shù)為正，受到壓力時讀數(shù)為負(fù)．A連接質(zhì)量不計的細(xì)繩，可沿固定的板做圓弧形移動．B固定不動，通過光滑鉸鏈連接長0.3 m的桿．將細(xì)繩連接在桿右端O點構(gòu)成支架．保持桿在水平方向，按如下步驟操作：

①測量繩子與水平桿的夾角∠AOB＝θ ②對兩個傳感器進(jìn)行調(diào)零

③用另一根繩在O點懸掛一個鉤碼，記錄兩個傳感器的讀數(shù) ④取下鉤碼，移動傳感器A改變θ角 重復(fù)上述實驗步驟，得到表格.(1)12為________kg(保留一位有效數(shù)字)．

(2)本實驗中多次對傳感器進(jìn)行調(diào)零，對此操作說明正確的是 A．因為事先忘記調(diào)零

B．何時調(diào)零對實驗結(jié)果沒有影響 C．為了消除橫桿自身重力對結(jié)果的影響 D．可以完全消除實驗的誤差

解析(1)A傳感器中的力均為正值，故A傳感器對應(yīng)的是表中力F1，平衡時，mg＝F1sin θ，當(dāng)θ＝30°時，F(xiàn)1＝1.001 N，可求得m＝0.05 kg.(2)在掛鉤碼之前，對傳感器進(jìn)行調(diào)零，目的是為了消除橫桿自身重力對結(jié)果的影響，故C正確．

答案(1)F1 0.05(2)C

6．某同學(xué)在學(xué)完“力的合成”后，想在家里做實驗“驗證力的平行四邊形定則”．他從學(xué)校的實驗室里借來兩個彈簧秤，按如下步驟進(jìn)行實驗．

A．在墻上貼一張白紙用來記錄彈簧秤彈力的大小和方向

B．在一個彈簧秤的下端懸掛一裝滿水的水杯，記下靜止時彈簧秤的讀數(shù)F

C．將一根大約30 cm長的細(xì)線從杯帶中穿過，再將細(xì)線兩端分別拴在兩個彈簧秤的掛鉤上．在靠近白紙?zhí)幱檬謱ΨQ地拉開細(xì)線，使兩個彈簧秤的示數(shù)相等，在白紙上記下細(xì)線的方向，彈簧秤的示數(shù)如圖實Ⅲ－13甲所示

D．在白紙上按一定標(biāo)度作出兩個彈簧秤的彈力的圖示，如圖乙所示，根據(jù)力的平行四邊形定則可求出這兩個力的合力F′

(1)在步驟C中，彈簧秤的讀數(shù)為________N.(2)在步驟D中，合力F′＝________N.(3)若________，就可以驗證力的平行四邊形定則．

解析(1)彈簧秤讀數(shù)時需要估讀，最終的讀數(shù)要以有效數(shù)字的形式給出，根據(jù)圖甲彈簧秤指針的位置，可讀出力的大小為3.00 N.(2)根據(jù)力的大小可以用線段的長度來表示，利用刻度尺和三角板在圖乙上由已知的兩個力作出平行四邊形，測量出平行四邊形的對角線的長度，與標(biāo)度1 N的長度進(jìn)行比較，可求出F′的大小為(5.2±0.2)N.(3)若F′在豎直方向且數(shù)值與F近似相等，則在實驗誤差允許的范圍內(nèi)可以驗證力的平行四邊形定則．

答案(1)3.00(2)5.2±0.2(3)F′在豎直方向且數(shù)值與F近似相等