物理必修一实验思维脑图思维导图
力的合成分解，直线运动，胡克定律，牛顿第二定律等内容讲解
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思维导图大纲
物理必修一实验 李天星思维导图模板大纲
匀加速直线运动
实验原理（结论）
加速度一定时，位移与时间的平方成正比
加速度一定时，速度与时间成正比
实验器材
电磁打点计时器
8V 50Hz
T=0.02s
电火花打点计时器
220V 50Hz
低压交变电源
实验步骤
先接通电源，再释放纸带
使打点稳定，提高纸带利用率
从初速度为零时开始打点，避免因为小车运动过快而打点过少或不准确
舍去开头过于密集的点
计算过程
测量位移时不应分段测量，要注意有效数字要求
求某点的瞬时速度
前后两段位移之和/两端时间，vn = (xn+xn+1)/2T
求加速度
逐差法
a = Δx/T^2
a = (Xm-Xn)/[(m-n)*T^2]
两个点中间隔了 n 段时间就是 nT^2
选取三段位移，分别计算后取平均值
画图
计算出每个点的瞬时速度，并拟合成一条过原点的直线
误差分析
因为位移 x 的测量误差导致的误差
因为电源频率不稳定，T 不稳定造成的误差
变形实验
测量重力加速度
影响因素
空气阻力、摩擦力
实验器材
重物应较重，减小空气阻力影响
光电门
求瞬时速度
遮光条长度/通过光电门的时间，Δx/Δt
求加速度
两次瞬时速度之差/时间差，(Δv1-Δv2)/Δt
超声波
牛顿第二定律
实验原理（结论）
F = ma
合外力一定时，物体的加速度与物体的质量成反比
物体的质量一定时，加速度与合外力成正比
实验器材
打点计时器、交变电源、小车、沙子、沙桶、木板、天平、刻度尺
不需要秒表
沙子和沙桶的总质量应远小于（<<）小车和砝码的总质量
如果用拉力传感器，则不需要“远小于”
实验操作
平衡摩擦力
稍垫高木板，让小车和纸带在不受绳的拉力时在木板上做匀速直线运动
实验步骤
质量 m 和加速度 a 的关系
保持沙子和沙桶的总质量不变
先平衡摩擦力
改变砝码的个数，再次平衡摩擦力后再释放小车
合外力 F 和加速度 a 的关系
保持小车质量不变，改变沙子和沙桶总质量
注意沙子和沙桶总质量应远小于小车质量
加速度计算
本实验中用沙子和沙桶的总重力作为合外力，F = m2g，则加速度 a = m2g/(m1+m2)，m1 为小车和砝码的总质量，m2 为沙子和沙桶的总质量
为了让加速度近似等于 F/m1，m2 必须很小，远小于 m1
画图
a-F 图像没有过原点
F = 0 时，a > 0
平衡摩擦力过度
F > 0 时，a = 0
平衡摩擦力不足
a-F 图像发生弯曲
沙子和沙桶的质量没有远小于小车和砝码的质量
a-1/m 图像
曲线关系不易得出结论（反比 or 平方反比 or）
将曲线关系转化为直线关系（正比关系），便于得出结论
误差分析
平衡摩擦力不足/过度
沙子和沙桶的总质量过大
电源频率不稳定
位移测量误差
变形实验
通过位移之比测量加速度之比
原理
x = 1/2at^2
要求
重物质量远小于小车质量
误差
按下黑板擦小车不会立即停止
结论
合外力不变时，加速度与质量成反比
力的合成与分解
实验原理（结论）
两个力 F1、F2 的作用效果与一个力 F（合力）的作用效果相同
等效替代法
实验器材
橡皮条、细绳套、图钉、白纸、木板
实验操作
拉力要适当大些，但两拉力及合力不能超过弹簧测力计的量程
两橡皮条之间所成角度不宜过大，在 60-120°之间即可
弹簧测力计、橡皮条应贴近木板且和木板平行
实验步骤
橡皮条一端固定，另一端与两个细绳套相连
先用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套，将橡皮条拉长，节点到达 O，记录两个力的大小（测力计读数）和方向
再用一个测力计把橡皮条拉到相同位置 O 点（不是相同长度），记录这个力的大小和方向
画图
在白纸上从节点 O 开始，按照选定的标度，沿着细绳套的方向画出 F1、F2、F 的图示
以 F1、F2 为邻边作平行四边形，过 O 点画出平行四边形的对角线，即为合力 F'
比较实际的力 F 和理论合力 F'
沿着橡皮条方向的是实际的力，沿着对角线方向的是理论合力
误差分析
器材问题
弹簧测力计精度误差、两测力计规格不相同造成的误差
弹簧卡壳
弹簧测力计或橡皮条和桌面产生摩擦
操作问题
拉力没有严格按照测力计轴线方向
沿轴线可以排除其它方向的分力或角度带来的误差
橡皮条没有和纸面平行
两次没有把橡皮条拉到同一位置
拉力过大或过小（导致画图误差）
两橡皮条之间的角度过大或过小（画图误差）
读数时或测量角度时存在误差
变形实验
胡克定律
实验原理（结论）
在弹性限度内，弹簧的弹力和弹簧的伸长量成正比，F = kΔx，k 为劲度系数
实验器材
弹簧、钩码、刻度尺等
实验步骤
测出弹簧原长 L0
在弹簧下挂质量为 m1 的钩码，测量弹簧长度 L1 和伸长量 ΔL
改变所挂钩码个数，重复实验，但不要超过弹簧的弹性限度
计算过程
计算弹簧弹力 m1 和弹簧伸长量 L1-L0 之间的定量关系
画图
弹簧弹力与伸长量的图
斜率
劲度系数，注意单位
弹簧弹力与弹簧长度的图
横轴交点
弹簧原长
横轴下方部分
弹簧被压缩时
弹力是纵坐标的绝对值
斜率
劲度系数，注意单位
对劲度系数没有影响
劲度系数是通过图像斜率与每个钩码的重力相乘测得的
误差分析
弹簧自身重力的影响
测量误差和读数误差
变形实验
通过手机定位测量劲度系数
手机重力对实验结果无影响
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