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力学实验图像异常原因实例分析

查字典物理网 2016-02-29

写在前面：近期复习力学实验，其中不少问题都是关于图像异常原因的分析，更能深层次的考查学生对实验原理的理解和灵活分析，其中有较多共性的分析方法，现总结如下。

一、力学实验图像的特点

在物理高考中主要力学实验有：（1）研究匀变速运动、（2）探究弹力和弹簧伸长的关系、（3）验证力的平行四边形定则、（4）探究加速度与力、质量的关系、（5）验证机械能守恒；除实验（3）外都可用图像分析，且这且图像都为过原点直线。

二、力学实验图像异常分析

1、直线变为曲线

在（2）探究弹力和弹簧伸长的关系中，实验的前提是在弹簧的弹性限度内，在该实验中会出理在弹力较小时力和伸长量关系为直线，到力较大时变为了曲线，这是因为超过了弹性限度。

在（4）探究加速度与力、质量关系中，本来悬挂物的重力是大于绳子的拉力的，但悬挂物质量比小车质量非常小时，绳子的拉力近似等于悬挂的重力。当增大拉力，也即增大悬挂物的质量或减小小车的质量时，会突破绳子的拉力近似等于悬挂的重力的条件，此时实际拉力是小于悬挂物的重力的，这样实测加速度比理论值偏小，导致原本为直线的图像向下弯曲。

2、不过原点

在（2）探究弹力和弹簧伸长的关系中，为了消除重力产生的形变量影响，实验条件要求：弹簧实际上应以竖直悬挂时的长度为原长，但当以水平放置时长度为原长时，弹簧的伸长量就多算了一些，导致图像不再经过原点。

在（4）探究加速度与力、质量关系中，为实验测量合方便，实验条件要求绳子的拉力就是合力，而摩擦力是一定存在的，所以在实验中要用重力的分力平衡摩擦力。当摩擦力没有平衡或平衡过头都会导致绳的拉力并不是真正的合力，真正的合力会总比理论多一个或少一个较小的固定值，导致图像发生平移而不过原点。当计入的合力比理论值总少些（如只计入法码质量而不计入盘的质量）也会出现与之类似的情况。

综上所述，分析力学实验图像异常应从实验条件进行分析。

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