2019高考物理二轮复习第16讲力学实验与创新专题训练

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2019高考物理二轮精编课件典例尝试+整理归纳+预测演练：力学实验(38页)

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高考物理二轮复习：专题16-力学实验

专题16 力学试验1．如图所示是“测定匀变速直线运动加速度”试验中得到的一条纸带，从O点起先每5个点取一个计数点(打点计时器的电源频率是50 Hz)，依照打点的先后依次编为1、2、3、4、5、6，量得s1＝1.22 cm，s2＝2.00 cm，s3＝2.78 cm，s4＝3.62 cm，s5＝4.40 cm，s6＝5.18 cm.(1)相邻两计数点间的时间间隔T＝________s.(2)打点计时器打计数点3时，小车的速度大小v3＝________m/s.(3)计算小车的加速度大小a＝________m/s2.(计算结果保留2位有效数字)【答案】(1)0.1(2)0.32(3)0.802．如图所示为某中学物理课外学习小组设计的测定当地重力加速度的试验装置，他们的主要操作如下：①安装试验器材，调整试管夹(小铁球)、光电门和纸杯在同一竖直线上；②打开试管夹，由静止释放小铁球，用光电计时器记录小铁球在两个光电门间的运动时间t，并用刻度尺(图上未画出)测量出两个光电门之间的高度h，计算出小铁球通过两光电门间的平均速度v；③固定光电门B的位置不变，变更光电门A的高度，重复②的操作．测出多组(h，t)，计算出对应的平均速度v；④画出v—t图象．请依据试验，回答如下问题：(1)设小铁球到达光电门B时的速度为v B，当地的重力加速度为g，则小铁球通过两光电门间平均速度v的表达式为__________________．(用v B、g和t表示)(2)试验测得的数据如下表：试验次数h/cm t/s v/(m·s－1)110.00.028 3.57220.00.059 3.39330.00.092 3.26440.00.131 3.05550.00.176 2.84660.00.235 2.55请在坐标纸上画出v—t图象．(3)依据v—t图象，可以求得当地重力加速度g＝________m/s2，试管夹到光电门B的距离约为________cm.(以上结果均保留3位有效数字)(2)描点连线，如图所示．【答案】 (1)v ＝v B －12gt (2)图见解析 (3)9.86 69.83．在探究“弹力和弹簧伸长的关系”时，小明同学用如图甲所示的试验装置进行试验：将该弹簧竖直悬挂起，在自由端挂上砝码盘，通过变更盘中砝码的质量，用刻度尺测出弹簧对应的长度，测得试验数据如下：试验次数 1 23456砝码质量m /g 0 3060 90120 150 弹簧的长度x /cm6.007.148.349.4810.6411.79(1)小明同学依据试验数据在坐标纸上用描点法画出x —m 图象如图乙所示，依据图象他得出结论：弹簧弹力与弹簧伸长量不是正比例关系，而是一次函数关系．他结论错误的缘由是：__________________________________________________.(2)作出的图线与坐标系纵轴有一截距，其物理意义是：__________________，该弹簧的劲度系数k ＝________N/m.(取g ＝10 m/s 2，保留3位有效数字)(3)请你推断该同学得到的试验结果与考虑砝码盘的质量相比，结果________．(填“偏大”“偏小”或“相同”)【解析】 (1)在x —m 图象中，x 表示弹簧的长度而不是弹簧的伸长量，故他得出弹簧弹力与弹簧伸长量不是正比例关系而是一次函数关系的错误结论．(2)图线与纵坐标的交点表示拉力等于0时弹簧的长度，即弹簧的原长．图线的斜率表示弹簧的劲度系数，k ＝ΔF Δx ＝ 1.500.117 9－0.060 0N/cm ＝25.9 N/m.(3)依据公式F ＝k Δx 计算出的劲度系数，与是否考虑砝码盘的质量没有关系，故结果相同．【答案】(1)x—m图象的纵坐标不是弹簧的伸长量(2)未挂砝码时弹簧的长度25.9(3)相同4、小杨在学完力的合成与分解后，想自己做试验来验证力的平行四边形定则．他找来两个弹簧测力计，按如下步骤进行试验．A．在墙上贴一张白纸，用来记录弹簧测力计的弹力大小和方向；B．在一个弹簧测力计的下端悬挂一装满水的水杯，登记静止时刻弹簧测力计的示数F；C．将一根长约30 cm的细线从杯带中穿过，再将细线两端拴在两个弹簧测力计的挂钩上，在靠近白纸处用手对称地拉开细线，使两个弹簧测力计的示数相等，在白纸上登记细线的方向和弹簧测力计的示数，如图甲所示；D．在白纸上按肯定标度作出两个弹簧测力计的弹力的示意图，如图乙所示，依据力的平行四边形定则可求出这两个力的合力F′.(1)在步骤C中，弹簧测力计的示数为________N.(2)在步骤D中，合力F′＝________N.(3)若________________，就可以验证力的平行四边形定则．【答案】(1)3.00(2)5.20(肯定范围内也给分)(3)F′近似在竖直方向，且数值与F近似相等5．一爱好小组探究加速度与力、质量的关系．试验装置如图甲所示，拉力传感器用来记录小车受到拉力的大小．(1)为了使传感器记录的力等于小车所受的合外力，应先调整长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行．将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，直到打点计时器在纸带上打出一系列的________点；(2)本试验中________(填“须要”或“不须要”)砂和砂桶的总质量远小于小车和传感器的总质量；(3)该爱好小组依据拉力传感器和打点计时器所测数据在坐标系中作出的a—F图象如图乙所示，图象不通过原点的缘由是____________________；(4)由图象求出小车和传感器的总质量为________kg.【答案】(1)间隔匀称(2)不须要(3)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够(4)16．某试验小组应用如图所示装置“探究加速度与物体受力的关系”，已知小车的质量为M，砝码及砝码盘的总质量为m，所运用的打点计时器所接的沟通电的频率为50 Hz.试验步骤如下：A．按图所示安装好试验装置，其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直；B．调整长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下匀速运动；C．挂上砝码盘，接通电源后，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求出小车的加速度；D．变更砝码盘中砝码的质量，重复步骤C，求得小车在不同合力作用下的加速度．依据以上试验过程，回答以下问题：(1)对于上述试验，下列说法正确的是________．A．小车的加速度与砝码盘的加速度大小相等B．试验过程中砝码盘处于超重状态C．与小车相连的轻绳与长木板肯定要平行D．弹簧测力计的读数应为砝码和砝码盘总重力的一半E ．砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量(2)试验中打出的其中一条纸带如图所示，由该纸带可求得小车的加速度a ＝________m/s 2.(结果保留2位有效数字)(3)由本试验得到的数据作出小车的加速度a 与弹簧测力计的示数F 的关系图象，与本试验相符合的是________．(2)由题意知时间间隔T ＝0.1 s ，由逐差法可得a ＝（8.64＋7.75）－（6.87＋6.00）4T 2，解得a ＝0.88 m/s 2.(3)依据牛顿其次定律可知A 正确．【答案】 (1)C (2)0.88 (3)A7．某同学利用如图所示的装置验证动能定理．将木板竖直放置在斜槽末端的前方某一固定位置，在木板上依次固定好白纸、复写纸．将小球从不同的标记点由静止释放，记录小球到达斜槽底端时下落的高度H ，并依据落点位置测量出小球离开斜槽后的竖直位移y .变更小球在斜槽上的释放位置，进行多次测量，记录数据如下表．高度H(h 为单位长度) h 2h 3h 4h 5h6h 7h 8h9h 竖直位移y /cm30.015.010.07.56.0 5.04.33.83.3(1)在安装斜槽时，应留意_______________________________________________．(2)已知斜槽倾角为θ，小球与斜槽之间的动摩擦因数为μ，木板与斜槽末端的水平距离为x ，小球在离开斜槽后的竖直位移为y ，不计小球与水平槽之间的摩擦，小球从斜槽上滑下的过程中，若动能定理成立，则应满意的关系式是_________．(3)若想利用图象直观得到试验结论，最好应以H 为横坐标，以________为纵坐标，描点作图．(3)由(2)可知，要利用图象直观得到试验结论，图象应为直线，因而以H 为横坐标，以1y 为纵坐标，描点作图即可．【答案】 (1)使斜槽末端O 点的切线水平 (2)Hy ＝x 24－4μ1tan θ(3)1y8．为验证动能定理，某同学在试验室设计试验装置如图甲所示，木板倾斜构成斜面，斜面B 处装有图乙所示的光电门．(1)如图丙，用10分度的游标卡尺测得挡光条的宽度d ＝________cm ；(2)装有挡光条的物块由A 处静止释放后沿斜面加速下滑，读出挡光条通过光电门的挡光时间t ，则物块通过B 处时的速度为________；(用字母d 、t 表示)(3)测得A 、B 两处的高度差为H 、水平距离L ，已知物块与斜面的动摩擦因数为μ，当地的重力加速度为g ，为了完成试验，须要验证的表达式为________．(用题中所给物理量符号表示)(2)挡光条的宽度特别小，通过光电门的时间特别短，可以用平均速度代替瞬时速度，所以v B＝d t； (3)依据动能定理，合外力的功等于动能变更量，整个过程中只有重力和摩擦力做功，则mgH －μmgL ＝12mv 2B ＝12m (d t )2，所以须要验证的表达式为gH －μgL ＝d 22t2.【答案】 (1)0.51 (2)d t (3)gH －μgL ＝d 22t29．用如图甲所示的试验装置验证m 1、m 2组成的系统机械能守恒．m 2从高处由静止起先下落，m 1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．图乙给出的是试验中获得的一条纸带：0是打下的第1个点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，计数点间的距离如图乙所示．已知m 1＝50 g ，m 2＝150 g ，g 取9.8 m/s 2，全部结果均保留3位有效数字，则乙丙 (1)在纸带上打下计数点5时的速度v 5＝________ m/s ；(2)在打点0～5过程中系统动能的增量ΔE k ＝________ J ，系统势能的削减量ΔE p ＝________ J ； (3)若某同学作出的v 22—h 图象如图丙所示，则当地的实际重力加速度g ＝________ m/s 2.(3)由机械能守恒定律，得(m 2－m 1)gh ＝12(m 1＋m 2)v 2，整理得v 22＝g 2h ，即图象斜率k ＝g 2，由v 22—h图象可求得当地的实际重力加速度g ＝2×5.821.20m/s 2＝9.70 m/s 2.【答案】 (1)2.40 (2)0.576 0.588 (3)9.7010．利用气垫导轨验证机械能守恒定律，试验装置如图甲所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上A 点处有一带长方形遮光条的滑块，其总质量为M ，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m 的小球相连；遮光条两条长边与导轨垂直；导轨上B 点有一光电门，可以测量遮光条经过光电门时的挡光时间t ，用d 表示A 点到光电门B 处的距离，b 表示遮光条的宽度，将遮光条通过光电门的平均速度视为滑块滑过B 点时的瞬时速度．试验时滑块在A 处由静止起先运动．(1)用游标卡尺测量遮光条的宽度b ，结果如图乙所示，由此读出b ＝________mm. (2)滑块通过B 点的瞬时速度可表示为________．(3)某次试验测得倾角θ＝30°，重力加速度用g 表示，滑块从A 处到达B 处时，m 和M 组成的系统动能增加量可表示为ΔE k ＝________，系统的重力势能削减量可表示为ΔE p ＝________，在误差允许的范围内，若ΔE k ＝ΔE p 则可认为系统的机械能守恒．(4)在步骤(3)试验中，某同学变更A 、B 间的距离，作出的v 2—d 图象如图丙所示，并测得M ＝m ，则重力加速度g ＝________m/s 2.(4)由ΔE k ＝ΔE p 得12(m ＋M )v 2＝⎝⎛⎭⎫m －M 2gd 代入m ＝M 可得v 2＝g2d对应v 2—d 图象可得12g ＝2.40.5 m/s 2解得g ＝9.6 m/s 2【答案】 (1)3.85 (2)bt (3)（m ＋M ）b 22t 2⎝⎛⎭⎫m －M 2gd (4)9.6。

高考物理二轮总复习课后习题专题8 物理实验专题分层突破练16 力学实验 (3)

专题分层突破练16 力学实验A组1.(山东省实验中学模拟预测)(1)某同学买了一辆电动自行车,骑了一段时间后发现电动车减震弹簧的减震效果不好。

该同学将减震弹簧卸下,然后把弹簧平放在桌面上,用刻度尺测出弹簧的原长L0,他将刻度尺零刻度对准弹簧一端,另一端位置如图甲所示,读数为cm。

甲(2)该同学想测量减震弹簧的劲度系数。

他先把弹簧竖直放在水平桌面上,在上端压上一只10 kg的哑铃,每增加一只哑铃均记下此时哑铃的个数和对应的弹簧的长度L,如下表所示。

请你在图乙坐标图中描点,作出F-L图线,并通过图线确定该弹簧劲度系数为k= N/m(g取10 m/s2)。

乙2.(山西太原高三一模)在用图甲所示的装置测当地的重力加速度时,进行了如下操作,完成步骤中的填空:甲乙(1)安装器材时,将长木板的右侧适度垫高, (选填“挂上”或“不挂”)砂桶,轻推小车,使小车恰能匀速运动;(2)实验中打出的一条纸带如图乙所示。

已知打点计时器的频率为50 Hz,相邻两计数点间还有四个点未画出,则小车的加速度a= m/s2(保留两位有效数字);(3)不改变砂及砂桶质量,在小车上增减砝码改变小车的总质量m,重复步骤(2),测得多组数据描绘出1-m图像。

已知图线的斜率为k、纵截距为b,a则当地的重力加速度为(用物理量的符号表示)。

3.(湖北黄冈中学二模)某同学在家中找到两根一样的轻弹簧P和Q、装有水总质量m=0.55 kg的矿泉水瓶、刻度尺、量角器和细绳等器材,设计如下实验验证力的平行四边形定则,同时测出弹簧的劲度系数k。

重力加速度g取10 m/s2,其操作如下:a.将弹簧P上端固定,让其自然下垂,用刻度尺测出此时弹簧P的长度l0=12.50 cm;b.将矿泉水瓶通过细绳连接在弹簧P下端,待矿泉水瓶静止后用刻度尺测出此时弹簧P的长度l1,如图甲所示;c.在细绳和弹簧Q的挂钩上涂抹少许润滑油,将细绳搭在挂钩上,缓慢地拉起弹簧Q,使弹簧P偏离竖直方向夹角为74°,测出弹簧Q的长度l2及其轴线与竖直方向夹角为θ,如图乙所示。

2019届高考物理二轮复习力学实验与创新作业 (全国通用)

专题五第13讲力学实验与创新限时：40分钟1．(2018·陕西省宝鸡市模拟)如图甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置。

他在气垫导轨上安装了一个光电门B 。

滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A 处由静止释放。

(1)该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d ，如图乙所示，则d ＝__2.30___mm 。

(2)实验时，将滑块从A 位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B 的时间t ，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是__遮光条到光电门的距离L (或A 、B 间的距离)___。

(3)改变钩码质量，测出对应的力传感器的示数F 和遮光条通过光电门的时间t ，通过描点作出__1t 2－F __(填“t 2－F ”“1t －F ”或“1t2－F ”)的线性图象。

[解析] (3)由题意可知，该实验中保持小车质量M 不变，因此有v 2＝2aL ，其中v ＝d t，a ＝F M ，即d 2t 2＝2·F M ·L ，得1t 2＝2L Md2·F 。

2．(2018·厦门市高三下学期第二次质量检测)如图所示，是探究向心力的大小F 与质量m 、角速度ω和半径r 之间的关系的实验装置。

转动手柄，可使塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。

塔轮自上而下有三层，每层左右半径比分别是1：1、2：1和3：1。

左右塔轮通过皮带连接，并可通过改变皮带所处的层来改变左右塔轮的角速度之比。

实验时，将两个小球分别放在短槽C 处和长槽的A (或B )处，A 、C 到塔轮中心的距离相等。

两个小球随塔轮做匀速圆周运动，向心力大小可由塔轮中心标尺露出的等分格的格数读出。

(1)在该实验中应用了__B___来探究向心力的大小与质量m 、角速度ω和半径r 之间的关系。

A ．理想实验法B ．控制变量法C ．等效替代法(2)用两个质量相等的小球放在A 、C 位置，匀速转动时，左边标尺露出1格，右边标尺露出4格，则皮带连接的左右塔轮半径之比为__2∶1___。

2019高考物理二轮复习专题七实验技能与创新1_7_14力学实验与创新课件

第14讲
力学实验与创新
1．(201实验步骤如下： (1)甲用两个手指轻轻捏住量程为L的木尺上端，让木尺自然下垂。乙把手放在尺的下端(位置恰好处于L刻度处，但未碰到尺)，准备用手指夹住下落的尺。 (2)甲在不通知乙的情况下，突然松手，尺子下落；乙看到尺子下落后快速用手指夹住尺子。若夹住尺子的位置刻度
[解析] 此游标卡尺的精确度为0.05 mm，读数＝整毫米数
( 主尺 ) ＋ n×精确度，所以读数为 37 mm ＋ 15 × 0.05 mm ＝ 37.75 mm＝3.775 cm。当托盘中放入砝码稳定时，弹簧的伸长量Δx＝3.775 cm－ 1.950 cm＝1.825 cm。由平衡条件得F＝mg，由胡克定律得F ＝k· Δx，联立得k＝53.7 N/m。 [答案] 3.775 53.7
3．(2018· 课标Ⅱ)某同学用图(a)所示的装置测量木块与木
板之间的动摩擦因数。跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连，滑轮和木块间的细线保持水平，在木块上方放置砝码。缓慢向左拉动水平放置的木板，当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时，弹簧秤的示数即木块受到的滑动摩擦力的大小。某次实验所得数据在下表中给出，其中f4的值可从图(b)中弹簧秤的示数读出。
，游标卡尺是 50 分度，精确到 0.02 mm ，因此读数为 4.20
mm。 [答案] 60.10 4.20
2．在一次实验中，张华同学用螺旋测微器测某长方体工
件的厚度如图所示，根据图示可判断其厚度为
__________mm；该同学用下列某种仪器测得该工件的宽度为 1.275 cm ，则该同学所用的仪器可能是 __________( 将答案的序号填在横线上)。
砝码的质量
m/kg

2019届高考物理二轮复习专题限时训练13力学实验与创新-有答案

专题限时训练13 力学实验与创新时间：45分钟1．(2018·武汉华师一附中模拟)为了探究加速度与力、质量的关系，甲、乙、丙三位同学分别设计了如图所示的实验装置，小车总质量用M 表示(乙图中M 包括小车与传感器，丙图中M 包括小车和与小车固连的滑轮)，钩码总质量用m 表示．(1)为便于测量合外力的大小，并得到小车总质量一定时，小车的加速度与所受合外力成正比的结论，下列说法正确的是( BC )A ．三组实验中只有甲需要平衡摩擦力B ．三组实验都需要平衡摩擦力C ．三组实验中只有甲需要满足所挂钩码的总质量m 远小于小车的总质量M 的条件D ．三组实验都需要满足所挂钩码的总质量m 远小于小车的总质量M 的条件(2)若乙、丙两位同学发现某次测量中力传感器和测力计读数相同，通过计算得到小车加速度均为a ，a ＝13g ，g 为当地重力加速度，则乙、丙两人实验时所用小车总质量之比为，乙、丙两人实验用的钩码总质量之比为解析：(1)为了便于测量合外力的大小，甲图通过钩码的总质量对应的重力即为合外力，而乙图是力传感器的示数，丙图则是测力计的2倍，因此它们都必须平衡摩擦力，故A 错误，B 正确；由于甲图通过钩码的总质量对应的重力即为合外力，因此三组实验中只有甲需要满足所挂钩码的总质量m 远小于小车的总质量M 的条件，故C 正确，D 错误．(2)根据牛顿第二定律，则有：F ＝M 乙a,2F ＝M 丙a ；因此乙、丙两人实验时所用小车总质量之比为12；由牛顿第二定律，对砝码进行研究，则有m 乙g －F ＝m 乙a ，而m 丙g －F ＝m 丙2a ，因a ＝13g ，解得m 乙m 丙＝；即乙、丙两人实验用的钩码总质量之比为2．小白用如图所示的装置验证“力的平行四边形定则”，其部分实验操作如下． (1)请完成下列相关内容：a ．在木板上记下悬挂两个钩码时弹簧末端的位置O .b ．卸下钩码，然后将两绳套系在弹簧下端，用两弹簧测力计将弹簧末端拉到同一位置O ，记录细绳套AO 、BO 的方向及两弹簧测力计相应的读数．图中B 弹簧测力计的读数为11.40 N.c ．小白在坐标纸上画出两弹簧拉力F A 、F B 的大小和方向如图所示，请你用作图工具在图中坐标纸上作出F A 、F B 的合力F ′.d ．已知钩码的重力，可得弹簧所受的拉力F 如图所示．e ．最后观察比较F 和F ′，得出结论．答案：图见解析(2)本实验采用的科学方法是C.A ．理想实验法B ．控制变量法C ．等效替代法D ．建立物理模型法解析：b.图中B 弹簧测力计的读数为11.40 N ；c.图线如图：3．如图甲所示，某组同学借用“探究a 与F 、m 之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操作，进行“研究合外力做功和动能变化的关系”的实验：(1)为达到平衡阻力的目的，取下细绳及托盘，通过调整垫片的位置，改变长木板倾斜程度，根据打出的纸带判断小车是否做匀速直线(或匀速)运动．(2)连接细绳及托盘，放入砝码，通过实验得到图乙所示的纸带．纸带上O 为小车运动起始时刻所打的点，选取时间间隔为0.1 s 的相邻计数点A 、B 、C 、D 、E 、F 、G .实验时小车所受拉力为0.2 N ，小车的质量为0.2 kg.请计算小车所受合外力做的功W 和小车动能的变化ΔE k .补填表中空格(结果保留至小数点后第四位).O —BO —CO —DO —EO —FW /J0.043 2 0.057 2 0.073 4 0.091 5 0.111_5 ΔE k /J0.043 00.057 00.073 40.090 70.110_5k (3)实验前已测得托盘质量为7.7×10－3kg ，实验时该组同学放入托盘中的砝码质量应为0.015 kg(g 取9.8 m/s 2，结果保留至小数点后第三位)．解析：(1)若已平衡摩擦力，则小车在木板上做匀速直线运动．(2)从纸带上的O 点到F 点，W ＝F ·OF ＝0.2×0.557 5 J＝0.111 5 J ，打F 点时速度v F ＝BG2T ＝0.667 7－0.457 50.2 m/s ＝1.051 m/s ，ΔE k ＝12Mv 2F ＝12×0.2×1.0512J≈0.110 5 J.(3)打B 点时小车的速度为v B ＝AC2T ＝0.286 1－0.155 00.2 m/s ＝0.655 5 m/s ，所以小车的加速度a ＝v F －v B4T＝1.051－0.655 54×0.1m/s 2≈0.99 m/s 2.小车所受的拉力F ＝(m 0＋m )(g －a )，所以盘中砝码的质量m ＝Fg －a －m 0＝⎝ ⎛⎭⎪⎫0.29.8－0.99－7.7×10－3 kg≈0.015 kg.4．如图甲为某一同学探究功与速度变化关系的实验图，在水平台面上放一长木板，板的右端有一个定滑轮，细绳一端连接小车，另一端跨过定滑轮，连接装有砝码的托盘，将小车同纸带移近打点计时器，由静止释放托盘，每次托盘下落高度一定，木板足够长，小车没有碰到右侧滑轮(小车在碰到右侧滑轮之前，托盘已经着地)，将小车中的砝码依次移至托盘中，释放托盘，多次实验打下纸带，实验中小车质量为M ，托盘质量为m 0，每个砝码的质量也为m 0，所有砝码与托盘的总质量为m ，托盘下落的高度为h ，当地重力加速度为g .(1)减小实验误差，实验操作中先将长木板放置在水平桌面上，接下来再进行一项调节是B.(填正确答案标号)A ．将长木板一端垫高，释放空托盘让其拖动小车拉着纸带运动并打点，判断小车是否做匀速运动B ．将长木板一端垫高，撤除细绳，用手拨动小车后让其拉着纸带运动并打点，判断小车是否做匀速运动C ．将长木板一端垫高，撤除细绳，让小车自行下滑拉着纸带并打点，然后判断小车是否做匀加速运动D ．每移动一次砝码，小车对木板的压力都不同，导致摩擦力不同，所以都应平衡一次摩擦力(2)实验中，用不同数目的砝码拉动小车拖动纸带图乙是一条实验纸带，O 为初始点，纸带上的点为打点计时器打下的原始点，则对纸带上的数据处理正确的是C(填正确答案标号)．A ．选取OA 间距，求OA 间的平均速度B ．选取DE 间距，求DE 间的平均速度C ．选取DG 间距，求DG 间的平均速度D ．选取AG 间距，求AG 间的平均速度(3)实验对多次做功的定量记录和对纸带的分析，探究功与速度的变化的关系，在数据处理时采用了图象法处理，纵轴为小车最大速度的平方v 2，横轴为n (托盘中的砝码个数n 码＝n －1)，得到图丙，图线为过原点的倾斜直线，说明做功与速度变化的关系是合外力做的功与速度的平方成正比，图线斜率的表达式k ＝2m 0gh M ＋m.解析：(1)为了使细绳对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端滑轮的高度，使细绳与长木板平行．接下来还需要进行的一项操作是将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤除细绳，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动，即平衡摩擦力，故A 、C 错误，B 正确；平衡摩擦力只需要平衡一次，每移动一次砝码，不需要重新平衡摩擦力，故D 错误．(2)我们要求出最后匀速运动时的速度，所以选取后面点迹比较均匀的DG 段，求DG 间的平均速度，故C 正确，A 、B 、D 错误．(3)对小车、砝码以及托盘整体，根据动能定理得： [(n －1)m 0＋m 0]gh ＝12(m ＋M )v 2整理得：v 2＝2m 0gh M ＋mn ，若v 2n 图线为过原点的倾斜直线，则说明合外力做的功与速度的平方成正比，v 2n 图线斜率的表达式为：k ＝v 2n ＝2m 0gh M ＋m.5．(2018·全国卷Ⅱ)某同学用图甲所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数．跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连，滑轮和木块间的细线保持水平，在木块上方放置砝码．缓慢向左拉动水平放置的木板，当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时，弹簧秤的示数即为木块受到的滑动摩擦力的大小．某次实验所得数据在表中给出，其中f 4的值可从图乙中弹簧秤的示数读出．砝码的质量m/kg0.050.100.150.200.25滑动摩擦力f/N 2.15 2.36 2.55f4 2.93回答下列问题：(1)f4＝2.75 N；(2)在图丙的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出fm图线；答案：如图所示(3)f与m、木块质量M、木板与木块之间的动摩擦因数μ及重力加速度大小g之间的关系式为f＝μ(M ＋m)g，fm图线(直线)的斜率的表达式为k＝μg；(4)取g＝9.80 m/s2，由绘出的fm图线求得μ＝0.40.(保留2位有效数字)解析：(1)对弹簧秤进行读数得2.75 N．(2)在图象上添加(0.05 kg, 2.15 N)、(0.20 kg, 2.75 N)这两个点，画一条直线，使尽可能多的点落在这条直线上，不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧，如答图所示．(3)由实验原理可得f＝μ(M＋m)g, fm图线的斜率为k＝μg.(4)根据图象求出k＝3.9 N/kg，代入数据得μ＝0.40.。

2023新教材高考物理二轮专题复习专题：力学实验

专题十六力学实验高频考点·能力突破考点一力学基本仪器的使用与读数注意事项：1．游标卡尺在读数时先确定各尺的分度，把数据读成以毫米为单位的，先读主尺数据，再读游标尺数据，最后两数相加．2．游标卡尺读数时不需要估读．3．螺旋测微器读数时，要准确到0.01 mm，估读到0.001 mm，结果若用mm作单位，则小数点后必须保留三位数字．4．游标卡尺在读数时注意区分游标卡尺的精度．5．螺旋测微器在读数时，注意区别整毫米刻度线与半毫米刻度线，注意判断半毫米刻度线是否露出．例1 某同学用50分度的游标卡尺测量一圆柱体工件的长度，如图1所示，则工件的长度为________ mm；用螺旋测微器测量工件的直径如图2所示，则工件的直径为________ mm.[解题心得]预测1 用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图所示，其读数为________ cm.预测2 如图甲所示，某同学用弹簧OC和弹簧测力计a、b做“验证力的平行四边形定则”实验．在保持弹簧伸长量及方向不变的条件下：(1)若弹簧测力计a、b间夹角为90°，弹簧测力计a的读数是________ N；(如图乙所示)(2)若弹簧测力计a、b间夹角小于90°，保持弹簧测力计a与弹簧OC的夹角不变，增大弹簧测力计b与弹簧OC的夹角，则弹簧测力计a的读数________、弹簧测力计b的读数________．(选填“变大”“变小”或“不变”)预测 3 (1)某同学用游标卡尺的________(选填“内测量爪”“外测量爪”或“深度尺”)测得一玻璃杯的内高，如图甲所示，则其内高为________ cm.(2)该同学随后又用螺旋测微器测得玻璃杯的玻璃厚度如图乙所示，则厚度为________ mm.(3)该同学用螺旋测微器测得一小球直径如图丙所示，正确读数后得小球直径为1.731 mm，则a＝________，b＝________．(4)该同学测定一金属杆的长度和直径，示数分别如图丁、戊所示，则该金属杆的长度和直径分别为________ cm和________ mm.考点二纸带类实验综合纸带的三大应用(1)由纸带确定时间：要区别打点计时器打出的计时点与人为选取的计数点之间的区别与联系，若每五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔Δt＝0.02×5 s＝0.10 s.(2)求解瞬时速度：利用做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求打某一点时的瞬时速度，如图甲所示，打点n时的速度v n＝x n+x n+12T.(3)用“逐差法”求加速度：如图乙所示，因为a1＝x4−x13T2，a2＝x5−x23T2，a3＝x6−x33T2，所以a＝a1+a2+a33＝x4+x5+x6−x1−x2−x39T2.当位置间隔数是奇数时，应舍去位置间隔小的数据．例2 [2022·福建押题卷]某实验小组利用如图甲所示的装置，探究加速度与小车所受合外力和质量的关系．(1)下列做法正确的是________；A．实验前应先将木板左端适当垫高，以平衡摩擦力B．实验时应满足砝码桶与砝码总质量远小于小车和车内砝码总质量C．释放小车前应将小车靠近打点计时器，并使纸带尽量伸直D．实验时为了安全应先释放小车再接通打点计时器的电源E．在探究加速度与质量的关系时，应保持拉力不变，即只需要保持砝码桶和砝码总质量不变(2)实验时得到一条如图乙所示的纸带，打点计时器的频率为50 Hz，任意两个计数点间还有四个计时点未画出，由图中数据可计算小车的加速度为________ m/s2.(结果保留两位有效数字)(3)在保持小车和车中砝码质量一定，探究小车的加速度与受到的合外力的关系时，甲、乙两位同学分别得到了如图丙所示的a - F图像，则甲同学的a - F图线不过原点的原因是________________________________________________________________________．[解题心得]预测4 [2022·辽宁押题卷](1)在下列实验中，能用图中装置完成且仅用一条纸带就可以得出实验结论的是________(单选)；A．验证小车和重物组成的系统机械能守恒B．探究小车速度随时间变化的规律C．探究小车加速度与力、质量的关系D．探究不同力做功与小车速度变化的关系(2)某次实验中按规范操作打出了一条纸带，其部分纸带如下图．已知打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源上，纸带左端接小车，请根据图中纸带判断其做的是________(填“匀速”“匀变速”或“加速度变化的变速”)运动，此次实验中打点计时器打下A点时小车的速度为________m/s；(保留两位有效数字)(3)如下图所示，在水平气垫导轨上用光电门记录数据的方式做“验证动量守恒定律”实验，测量滑块A的质量记为m1，测量滑块B的质量记为m2，测量滑块A上的遮光条宽度如下图所示，其宽度d1＝________cm，测得滑块B上的遮光条宽度为d2.滑块A从右向左碰静止的滑块B，已知m1>m2，光电门计时器依次记录了三个遮光时间Δt1、Δt2、Δt3，验证动量守恒需要满足的关系式为____________________________(用测量的物理量符号表示)．考点三“弹簧”“橡皮条”“碰撞”类实验例3 [2022·浙江6月](1)①“探究小车速度随时间变化的规律”实验装置如图1所示，长木板水平放置，细绳与长木板平行．图2是打出纸带的一部分，以计数点O为位移测量起点和计时起点，则打计数点B时小车位移大小为________ cm.由图3中小车运动的数据点，求得加速度为________ m/s2(保留两位有效数字)．②利用图1装置进行“探究加速度与力、质量的关系”的实验，需调整的是________(多选)．A．换成质量更小的车B．调整长木板的倾斜程度C．把钩码更换成砝码盘和砝码D．改变连接小车的细绳与长木板的夹角(2)“探究求合力的方法”的实验装置如图4所示，在该实验中①下列说法正确的是________(单选)．A．拉着细绳套的两只弹簧秤，稳定后读数应相同B．在已记录结点位置的情况下，确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的两点C．测量时弹簧秤外壳与木板之间不能存在摩擦D．测量时，橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近并平行于木板②若只有一只弹簧秤，为了完成该实验至少需要________(选填“2”“3”或“4”)次把橡皮条结点拉到O.[解题心得]例4 [2022·全国甲卷]利用图示的实验装置对碰撞过程进行研究．让质量为m1的滑块A 与质量为m2的静止滑块B在水平气垫导轨上发生碰撞，碰撞时间极短，比较碰撞后A和B的速度大小v1和v2，进而分析碰撞过程是否为弹性碰撞．完成下列填空：(1)调节导轨水平．(2)测得两滑块的质量分别为0.510 kg和0.304 kg.要使碰撞后两滑块运动方向相反，应选取质量为________ kg的滑块作为A.(3)调节B的位置．使得A与B接触时，A的左端到左边挡板的距离s1与B的右端到右边挡板的距离s2相等．(4)使A以一定的初速度沿气垫导轨运动，并与B碰撞，分别用传感器记录A和B从碰撞时刻开始到各自撞到挡板所用的时间t1和t2.(5)将B放回到碰撞前的位置，改变A的初速度大小，重复步骤(4)．多次测量的结果如下表所示．(6)表中的k2＝________(保留2位有效数字)．的平均值为________(保留2位有效数字)．(7)v1v2判断．若两滑块的碰撞(8)理论研究表明，对本实验的碰撞过程，是否为弹性碰撞可由v1v2为弹性碰撞，则v1的理论表达式为________(用m1和m2表示)，本实验中其值为________(保留v22位有效数字)；若该值与(7)中结果间的差别在允许范围内，则可认为滑块A与滑块B在导轨上的碰撞为弹性碰撞．[解题心得]预测 5 某兴趣小组同学想探究橡皮圈中的张力与橡皮圈的形变量是否符合胡克定律，若符合胡克定律，则进一步测量其劲度系数(圈中张力与整圈形变量之比)．他们设计了如图甲所示实验：橡皮圈上端固定在细绳套上，结点为O，刻度尺竖直固定在一边，0刻度与结点O水平对齐，橡皮圈下端悬挂钩码，依次增加钩码的个数，分别记录下所挂钩码的总质量m 和对应橡皮圈下端P的刻度值x，如下表所示：(1)请在图乙中，根据表中所给数据，充分利用坐标纸，作出m - x图像；(2)作出m - x图像后，同学们展开了讨论：甲同学认为：这条橡皮圈中的张力和橡皮圈的形变量基本符合胡克定律；乙同学认为：图像的斜率k即为橡皮圈的劲度系数；丙同学认为：橡皮圈中的张力并不等于所挂钩码的重力；……请参与同学们的讨论，并根据图像数据确定：橡皮圈不拉伸时的总周长约为______ cm，橡皮圈的劲度系数约为________ N/m(重力加速度g取10 m/s2，结果保留三位有效数字)．(3)若实验中刻度尺的0刻度略高于橡皮筋上端结点O，则由实验数据得到的劲度系数将________(选填“偏小”“偏大”或“不受影响”)；若实验中刻度尺没有完全竖直，而读数时视线保持水平，则由实验数据得到的劲度系数将________(选填“偏小”“偏大”或“不受影响”)．预测 6 某研究小组做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验，所用器材有：方木板一块、白纸、量程为5 N的弹簧测力计两个、橡皮条(带两个较长的细绳套)、小圆环、刻度尺、三角板、图钉(若干个)．主要实验步骤如下：a．橡皮条的一端与轻质小圆环相连，另一端固定；b．用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环，小圆环运动至O点，记下两弹簧测力计的读数F1和F2及两细绳套的方向；c．用一个弹簧测力计将小圆环拉到O点，记下弹簧测力计的读数F及细绳套的方向；d．在白纸上做出力F、F1和F2的图示，猜想三者的关系，并加以验证．(1)b 、c 步骤中将小圆环拉到同一位置O 的目的是________________________．(2)某次操作后，在白纸上记录的痕迹如图丁所示，请你在图丁中完成步骤d.预测7 [2022·北京押题卷]如图1所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球碰撞前后的动量关系．图1中的O 点为小球抛出点在记录纸上的垂直投影．实验时，先使A 球多次从斜轨上位置P 静止释放，找到其平均落地点的位置E .然后，把半径相同的B 球静置于水平轨道的末端，再将A 球从斜轨上位置P 静止释放，与B 球相碰后两球均落在水平地面上，多次重复上述A 球与B 球相碰的过程，分别找到碰后A 球和B 球落点的平均位置D 和F .用刻度尺测量出水平射程OD 、OE 、OF .测得A 球的质量为m A ，B 球的质量为m B .图1(1)实验中，通过测量小球做平抛运动的水平射程来代替小球碰撞前后的速度．①实验必须满足的条件有________．A ．两球的质量必须相等B ．轨道末端必须水平C ．A 球每次必须从轨道的同一位置由静止释放②“通过测量小球做平抛运动的水平射程来代替小球碰撞前后的速度”可行的依据是________________．A.运动过程中，小球的机械能保持不变B ．平抛运动的下落高度一定，运动时间相同，水平射程与速度大小成正比(2)当满足表达式__________________时，即说明两球碰撞中动量守恒；如果再满足表达式________________时，则说明两球的碰撞为弹性碰撞. (用所测物理量表示)(3)某同学在实验时采用另一方案：使用半径不变、质量分别为16m A 、13m A 、12m A 的B 球．将A 球三次从斜轨上位置P 静止释放，分别与三个质量不同的B 球相碰，用刻度尺分别测量出每次实验中落点痕迹距离O 点的距离OD 、OE 、OF ，记为x 1、x 2、x 3.将三组数据标在x 1 - x 3图中．从理论上分析，图2中能反映两球相碰为弹性碰撞的是________.图2考点四力学其他实验例 5 某实验小组的同学利用如图甲所示的实验装置完成了“探究向心力与线速度关系”的实验，将小球用质量不计长为L的细线系于固定在铁架台上的力传感器上，小球的下端有一长度极短、宽度为d的挡光片，测得小球的直径为D，重力加速度用g表示．请回答下列问题：(1)用游标卡尺测量挡光片的宽度如图乙所示，则挡光片的宽度为________mm；如果挡光片经过光电门时的挡光时间为10 ms，则小球通过光电门时的速度大小为v＝________m/s(结果保留3位有效数字)．(2)小球通过光电门时力传感器的示数为F0，改变小球释放点的高度，多次操作，记录多组F0、v的数据，作出F0-v2的图像，如果图线的斜率为k，则小球(含挡光片)的质量为________；向心力大小为F＝________．(用已知物理量的符号表示)[解题心得]预测8 用如图甲所示装置研究平抛运动的轨迹．将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的木板上．钢球沿斜槽PQ滑下后从Q点飞出，落在竖直挡板MN上．由于竖直挡板与竖直木板的夹角略小于90°，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点．每次将竖直挡板向右平移相同的距离L，从斜槽上同一位置由静止释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点．(1)实验前需要检查斜槽末端是否水平，正确的检查方法是______________________．(2)以平抛运动的起始点为坐标原点，水平向右为x轴正方向，竖直向下为y轴正方向建立坐标系．将钢球放在Q点，钢球的________(选填“最右端”“球心”或“最下端”)对应白纸上的位置即为坐标原点．(3)实验得到的部分点迹a、b、c如图乙所示，相邻两点的水平间距均为L，ab和ac的竖直间距分别是y1和y2，当地重力加速度为g，则钢球平抛的初速度大小为________，钢球运动到b点的速度大小为_______________________________________________________．预测9 [2022·济南市测评]某实验小组在实验室用单摆做测定重力加速度的实验，实验装置如图甲所示．(1)摆球的直径用螺旋测微器测出，如图乙所示，其读数为________mm.(2)正确操作测出单摆完成n次全振动的时间为t，用毫米刻度尺测得摆线长为L，螺旋测微器测得摆球直径为d.用上述测得量写出重力加速度的表达式：g＝________________________________________________________________________.(3)某同学测得的g值比当地的重力加速度偏小，可能原因是________．A．计算时将L当成摆长B．测摆线长时摆线拉得过紧C．开始计时时，秒表按下过晚D．实验中误将30次全振动计为29次素养培优·创新实验1.力学创新型实验的特点(1)以基本的力学模型为载体，依托运动学规律和牛顿运动定律设计实验．(2)将实验的基本方法——控制变量法、处理数据的基本方法——图像法、逐差法融入到实验的综合分析之中．2．创新实验题的解法(1)根据题目情境，提取相应的力学模型，明确实验的理论依据和实验目的，设计实验方案．(2)进行实验，记录数据，应用原理公式或图像法处理实验数据，结合物体实际受力情况和理论受力情况对结果进行误差分析．情境 1 [2022·山东卷]在天宫课堂中、我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的实验．受此启发，某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等器材设计了测量物体质量的实验，如图甲所示．主要步骤如下：①将力传感器固定在气垫导轨左端支架上，加速度传感器固定在滑块上；②接通气源，放上滑块，调平气垫导轨；③将弹簧左端连接力传感器，右端连接滑块．弹簧处于原长时滑块左端位于O点，A点到O点的距离为5.00 cm，拉动滑块使其左端处于A点，由静止释放并开始计时；④计算机采集获取数据，得到滑块所受弹力F、加速度a随时间t变化的图像，部分图像如图乙所示．回答以下问题(结果均保留两位有效数字)：(1)弹簧的劲度系数为________ N/m.(2)该同学从图乙中提取某些时刻F与a的数据，画出a-F图像如图丙中Ⅰ所示，由此可得滑块与加速度传感器的总质量为________kg.(3)该同学在滑块上增加待测物体，重复上述实验步骤，在图丙中画出新的a-F图像Ⅱ，则待测物体的质量为________kg.[解题心得]情境 2 [2022·邯郸二模]如图所示的实验装置可以测量物块与长木板间的动摩擦因数．把长木板一端放在水平面上，另一端支撑起来形成一个斜面．物块沿斜面加速下滑的过程中先后经过光电门A和光电门B.如果测得物块上挡光片宽度为d，物块经过光电门A、B 时挡光片的挡光时间分别为Δt1和Δt2，已知当地重力加速度为g.(1)要测出物块与长木板间的动摩擦因数，需要测量出斜面的倾角θ以及光电门A、B之间的距离L.(2)计算物块沿斜面下滑的加速度a的运动学公式是a＝________________．(3)物块与斜面间的动摩擦因数μ＝________________．[解题心得]情境 3 [2022·河南焦作高一联考]某实验小组利用如图甲所示装置测定小车在斜面上下滑时的加速度，实验开始时，小车静止在A点，光电门位于O点，AO间距离为l0.已知小车上挡光片的宽度为d，且d≪l0.(1)释放小车，小车由静止开始下滑，下滑过程中通过位于O点处的光电门，由数字计时器记录挡光片通过光电门的时间Δt.可由表达式v＝________得到小车通过光电门的瞬时速度．(2)将光电门向下移动一小段距离x后，重新由A点释放小车，记录挡光片通过光电门时数字计时器显示的时间Δt和此时光电门与O点间距离x.(3)重复步骤(2)，得到若干组Δt和x的数值．(4)在1-x坐标系中描点连线，得到如图乙所示直线，其斜率大小为k，纵轴截距为b，(Δt)2则小车加速度的表达式为a＝________，初始时AO间距离l0＝________．(用d、k、b表示)[解题心得]情境 4 [2022·全国冲刺卷]为准确测量某弹簧的劲度系数，某探究小组设计了如下实验，实验装置如图甲所示，其原理图如图乙所示．角度传感器与可转动的“T”形螺杆相连，“T”形螺杆上套有螺母，螺母上固定有一个力传感器，弹簧的上端挂在力传感器下端挂钩上，另一端与铁架台底座的固定点相连．当“T”形螺杆转动时，角度传感器可测出螺杆转动的角度，力传感器会随着“T”形螺杆旋转而上下平移，弹簧长度也随之发生变化．实验过程中，弹簧始终在弹性限度内．(1)已知“T”形螺杆向某一方向旋转10周(10×360°)时，力传感器上移40.0 mm，则在角度传感器由0增大到270°的过程中，力传感器向上移动的距离为________ mm.(保留一位小数)(2)该探究小组操作步骤如下：①旋转螺杆使初状态弹簧长度大于原长；②记录初状态力传感器示数F0、以及角度传感器示数θ0；③旋转“T”形螺杆使弹簧长度增加，待稳定后，记录力传感器的示数F n，角度传感器的示数θn；④多次旋转“T”形螺杆，重复步骤③的操作；⑤以力传感器的示数F为纵坐标、角度传感器的示数θ为横坐标，由实验数据描绘出F - θ图像，则该图像可能为________．(3)若图像的斜率为2.5×10－4N/°，则该弹簧的劲度系数k＝________ N/m.(结果保留三位有效数字)[解题心得]专题十六力学实验高频考点·能力突破考点一例1 解析：根据游标卡尺读数规则可知工件的长度为21 mm＋0.02 mm×36＝21.72 mm；根据螺旋测微器读数规则可知工件的直径为4 mm＋0.01 mm×30.0＝4.300 mm.答案：21.72 4.300预测1 解析：读数时要注意分度值是1 mm，要估读到分度值的下一位．答案：1.50 (1.49～1.51均可)预测2 解析：(1)由图乙所示弹簧测力计可知，其分度值为0.1 N，弹簧测力计a的读数是3.50 N；(2)若弹簧测力计a、b间夹角小于90°，保持弹簧测力计a与弹簧OC的夹角不变，增大弹簧测力计b与弹簧OC的夹角，如图所示，则可知弹簧测力计a的示数变小，b的示数变大．答案：(1)3.50 (3.48～3.52) (2)变小变大预测3 解析：(1)因需测量的是玻璃杯的内高即深度，所以要用游标卡尺的深度尺测量，根据图甲可知，游标卡尺主尺上的整毫米数为100 mm，游标尺的精确度为0.1 mm，且第3条刻度线(不计0刻度线)与主尺上的刻度线对齐，则玻璃杯的内高为100 mm＋0.1 mm×3＝100.3 mm＝10.03 cm.(2)螺旋测微器的读数规则：测量值＝固定刻度读数(注意半毫米刻度线是否露出)＋精确度(0.01 mm)×可动刻度读数(一定要估读)，由图乙可知玻璃厚度为2.5 mm ＋0.01 mm×26.0＝2.760 mm.(3)因1.731 mm＝1.5 mm＋0.01 mm×23.1，由螺旋测微器读数规则知a＝20，b＝0.(4)由图丁所示可得金属杆的长度L＝60.10 cm.由图戊知，此游标尺为50分度，游标尺上第10条刻度线(不计0刻度线)与主尺上的刻度线对齐，则该金属杆直径d ＝4 mm＋0.02×10 mm＝4.20 mm.答案：(1)深度尺10.03 (2)2.760 (3)20 0 (4)60.10 4.20考点二例2 解析：(1)为了使小车所受的合外力等于拉力，实验前应该平衡摩擦力，故A 正确；因为有拉力传感器，小车受到的拉力的大小可以直接读出，故无需让砝码桶和砝码的质量远小于小车和车内砝码的质量，B 错误；为了使纸带上能尽可能多打点，使其得到充分的利用，故释放小车前应将小车靠近打点计时器，纸带伸直是为了尽量减小纸带与限位孔间的摩擦，故C 正确；凡是使用打点计时器的实验，都应该先接通电源，让打点计时器稳定运行后再释放纸带(小车)，故D 错误；在探究加速度与质量的关系时，应保持拉力不变，即需要保持拉力传感器的示数不变，故E 错误．(2)由题意知T ＝0.1 s ，采用逐差法求加速度，可得a ＝BD −OB (2T )2＝2.4 m/s 2；(3)由甲同学的a - F 图像可知，拉力传感器的示数F ＝0时，小车已经有了加速度，可能原因是平衡摩擦力过度，木板的倾角过大．答案：(1)AC (2)2.4 (3)平衡摩擦力过度，木板的倾角过大预测4 解析：(1)验证小车和重物组成的系统机械能守恒，需要测量小车和重物的质量，A 错误；探究小车速度随时间变化的规律，仅需要一条纸带即可得出实验结论，B 正确；探究小车加速度与力、质量的关系，还需知道二者的质量，C 错误；探究不同力做功与小车速度变化的关系，需要知道二者的质量，D 错误．(2)根据Δx ＝aT 2，T 均相等，即只要满足Δx 均相等即可满足运动为匀变速运动，根据图像可知Δx 均为0.1 cm ，则该运动为匀变速运动．小车的速度为v ＝(1.0+1.1)×10−22×0.02 m/s ＝0.53 m/s.(3)游标卡尺读数为1 cm ＋0.02×0 mm＝1 cm ＝1.000 cm要验证动量守恒定律，即验证碰撞前的动量和碰撞后的动量相等，即m 1v 1＝m 2v 2＋m 1v 3故有m 1d 1Δt 1＝m 2d 2Δt 2+m 1d1Δt 3 答案：(1)B (2)匀变速 0.52～0.54 (3)1.000 cm ～1.010 cm 均可m 1d 1Δt 1＝m 2d 2Δt 2+m 1d1Δt 3 考点三例3 解析：(1)①由刻度尺的读数规则可知，打下计数点B 时小车的位移大小为x 2＝6.20 cm ；连接图3中的点，由斜率可知加速度a ＝1.9 m/s 2；②利用图1装置进行“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，为减小实验误差，应使连接小车的细绳与长木板平行，D 错误；实验时应将钩码更换成砝码盘和砝码，应保证小车的质量远大于砝码以及砝码盘的总质量，因此不能换成质量更小的小车，A错误，C正确；实验时应将长木板的右端适当垫高以平衡摩擦力，B正确．(2)①“探究求合力的方法”时不用保证两弹簧秤的读数相同，A错误；在已记录结点位置的情况下，确定一个拉力的方向需要再选择与结点相距较远的一点，B错误；实验时，弹簧秤外壳与木板之间的摩擦不影响实验的结果，C错误；为了减小实验误差，实验时，应保证橡皮条、细绳和弹簧秤贴近并平行于木板，D正确．②如果只有一个弹簧秤，应先后两次将弹簧秤挂在不同的细绳套上，然后将结点拉到同一位置O，并保证两次两分力的方向不变；再将弹簧秤挂在一个细绳套上，将结点拉到位置O，因此为了完成实验至少需要3次把橡皮条的结点拉到O.答案：(1)①6.20±0.05 1.9±0.2②BC(2)①D②3例 4 解析：(2)在一动一静的弹性碰撞中，质量小的滑块碰撞质量大的滑块才能反弹，故应选质量为0.304 kg的滑块作为A.(6)滑块A、B碰后的速度v1＝s1t1、v2＝s2t2，因s1＝s2，故有v1v2＝t2t1，则k2＝0.210.67≈0.31.(7)v1v2的平均值k̅＝2×0.31+3×0.335≈0.32.(8)设滑块A碰前的速度为v0，若为弹性碰撞，则有：{v1v0=−v1v1+v2v2①12v1v02=12v1v12+12v2v22②联立①②得：v1＝m2−m1m1+m2v0，v2＝2m1v0m1+m2则v1v2＝m2−m12m1＝0.510−0.3042×0.304≈0.34.答案：(2)0.304 (6)0.31 (7)0.32(8)m2−m12m10.34预测5 解析：(1)描点作出m - x图像如图所示(2)由m - x 图像可知，橡皮圈不拉伸时P 点距离O 点的距离约为5.20 cm (5.10 cm ～5.40 cm)，则橡皮圈的总周长约为10.40 cm (10.20 cm ～10.80 cm)．由m - x 图像可知，橡皮圈的劲度系数，则有k ＝ΔmgΔx ＝120×10−3×10(7.40−5.20)×10−2N/m ＝54.5 N/m.(3)若实验中刻度尺的0刻度略高于橡皮筋上端结点O ，则由实验数据得到的劲度系数将不受影响，因为计算劲度系数时考虑的是橡皮筋的伸长量而不是长度．若实验中刻度尺没有完全竖直，而读数时视线保持水平，会使读数偏大，则由实验数据得到的劲度系数将偏小．答案：(1)见解析 (2)10.40 54.5 (3)不受影响偏小预测6 解析：(1)b 、c 步骤中将小圆环拉到同一位置O 的目的是保证两次操作力的作用效果相同；(2)在白纸上画出各力的大小及方向，并用表示F 1、F 2的线段为邻边作平行四边形，比较其对角线和表示F 的线段是否在实验误差允许范围内相等．答案：(1)保证两次操作力的作用效果相同 (2)见解析预测7 解析：(1)①为防止碰后小球A 反弹，应使A 的质量大于B 的质量，A 错误；为保证小球做平抛运动，轨道末端必须水平，故B 正确；为保证小球A 到轨道末端时的速度相等，A 球每次必须从轨道的同一位置由静止释放，故C 正确．故选BC.②小球做平抛运动的过程，有h ＝12gt 2，x ＝vt ，整理得t ＝ √2h g ，x ＝v √2hg ，发现平抛运动的下落高度一定，运动时间相同，水平射程与速度大小成正比．故选B.(2)因为可用小球做平抛运动的水平射程来代替小球抛出时的速度，根据动量守恒有m A v 0＝m A v 1＋m B v 2 m A OE ＝m A OD ＋m B OF若碰撞过程为弹性碰撞，则机械能守恒，有12m A v 02＝12v v v 12+12vvv 22即m A OE 2＝m A OD 2＋m B OF 2(3)因为碰撞前，球A 的速度不变，则球A 单独落地时的x 2一直不变．根据m A x 2＝m A x 1＋m B x 3。

高考物理二轮专题复习：力学实验与创新课件

解析 (1)测力计的分度值为0.2 N，F的大小为4.0 N. (2)(ⅰ)分别以F1、F2为邻边作平行四边形，并作出对角线，即得F合． (ⅱ)表示F合的线段的长度为20.0 mm，F合＝205.0×1 N＝4.0 N. F合与拉力F的夹角的正切值为tan θ≈0.05.
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(3)拉细线时，细线要平行于桌面，两细线的夹角不宜太大，也不宜太小．
导 (ⅱ)F合的大小为________ N，F合与拉力F的夹角的正切值为___________.
(3)用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接，并让细线水平拉动滑块； B．第一次实验时，两细线的夹角应越大越好
01
知识规律链接
航 (ⅱ)F合的大小为________ N，F合与拉力F的夹角的正切值为___________.
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第一部分专题突破
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第一部分专题突破
分类实验名称
装置图
验证力的平行四边验形定则证性实验验证牛顿运动定律
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常考要点 ①考读数：弹簧测力计示数 ②考操作：两次拉橡皮筋时需将结点O拉到同一位置 ③求合力：根据分力F1、F2的大小与方向用作图法求合力 ①考装置：器材装配正误；平衡摩擦力的方法、标准；质量控制要求 ②控制变量法的应用 ③图象的处理以及实验的注意事项 ④判成因：给异常a－F图象，判断其可能成因
两细线的夹角不宜太大，也不宜太小 7 cm，则该地的重力加速度大小为g＝________m/s2.
02
命题热点突破
A．L1
B．L2
两细线的夹角不宜太大，也不宜太小
(1)若要从拍得的照片中获取必要的信息，在此实验中还必须使用的器材是________.

高考二轮复习高考物理课标版第16讲力学实验与创新(可编辑word)

第16讲　力学实验与创新非选择题(共64分)1.(6分)下面各图均是用游标卡尺测量时的示意图,图甲为50分度游标卡尺,图乙为20分度游标卡尺,图丙为10分度游标卡尺,它们的读数分别为: ; ; 。

2.(6分)如图甲、乙、丙是螺旋测微器的三种刻度,其读数分别为, mm、 mm、 mm。

甲乙丙3.(6分)在测定滑块与桌面间的动摩擦因数时,设计的实验装置如图1所示,进行如下操作:首先用天平测出滑块的质量M=300 g,将纸带与滑块拴接在一起穿过打点计时器,拴接在滑块另一端的轻绳跨过定滑轮连接两个质量均为m=100 g的钩码,在实验过程中通过调节始终让轻绳与水平桌面平行。

接通电源,由静止释放滑块,让滑块在钩码的牵引下做加速运动,得到一条纸带。

在纸带上选取点迹清晰的A点为第一个计数点,然后每间隔四个点选择一个计数点,经测量各相邻计数点间的距离如图2所示。

如果该打点计时器的打点周期为T=0.02 s,重力加速度为g=10 m/s2。

回答下列问题:(均保留两位有效数字)(1)由纸带求出打点计时器打B点时的速度为v B= m/s;(2)滑块的加速度大小为a= m/s2;(3)由以上可知,钩码数量为2个时,该滑块与水平桌面之间的动摩擦因数为μ= 。

4.(2018江苏单科,11)(10分)某同学利用如图所示的实验装置来测量重力加速度g。

细绳跨过固定在铁架台上的轻质滑轮,两端各悬挂一只质量为M的重锤。

实验操作如下:①用米尺量出重锤1底端距地面的高度H;②在重锤1上加上质量为m的小钩码;③左手将重锤2压在地面上,保持系统静止。

释放重锤2,同时右手开启秒表,在重锤1落地时停止计时,记录下落时间;④重复测量3次下落时间,取其平均值作为测量值t。

请回答下列问题:(1)步骤④可以减小对下落时间t测量的 (选填“偶然”或“系统”)误差。

(2)实验要求小钩码的质量m要比重锤的质量M小很多,主要是为了。

A.使H测得更准确B.使重锤1下落的时间长一些C.使系统的总质量近似等于2MD.使细绳的拉力与小钩码的重力近似相等(3)滑轮的摩擦阻力会引起实验误差。

高考物理大二轮复习：专题7 第16讲力学实验及创新

⑤多次重复步骤④;
⑥利用实验中得到的数据作出 -Δt图,如图(c)所示。
图(c)
专题一
1.2
线性规划题专项练
真题自主•诊断
核心知识
1
考点精题
2
完成下列填空:
(1)用a表示滑块下滑的加速度大小,用vA表示挡光片前端到达光电
门时滑块的瞬时速度大小,则与vA、a和Δt的关系式为
=
。
(2)由图(c)可求得,vA=
获取信息
共有 5 组数据
滴水的时间间隔
30
T=45 s≈0.67 s
从右向左滴水计
时器滴下水滴的
间距逐渐变小
线性规划题专项练
1.2
专题一
高频考点•突破
核心知识
考点1
考点2
考点精题
考点3
解析:(1)轻推小车,由于阻力小车做减速运动,相同时间内位移逐
渐减小,故小车由右向左运动。

-1
(2)滴水的时间间隔 Δt=
高频考点•突破
核心知识
考点1
考点2
考点精题
考点3
方法归纳1.用打点计时器的实验
力学实验中用到打点计时器的实验有:探究小车速度随时间变化
的规律、探究动能定理、验证牛顿运动定律、验证机械能守恒定
律、验证动量守恒定律。
2.两个关键点
(1)区分计时点和计数点:计时点是指打点计时器在纸带上打下的
点。计数点是指测量和计算时在纸带上所选取的点。要注意“每
专题七物理实验
专题一
1.2
线性规划题专项练
核心知识
考点精题
高考试题统计与命题预测
年份卷别
卷Ⅰ
2019 卷Ⅱ

2020届通用高考物理大二复习专题强化练十六力学实验及创新含解析

专题强化练(十六) 力学实验及创新(满分:100分时间:45分钟)(共8小题,1~4题每题12分,5~8题每题13分,共100分)1.(考点1)(2019河北邯郸模拟)某同学在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时,打点计时器所用电源的频率是50 Hz,在实验中得到一条点迹清晰的纸带,他把某一点记作O,再依次选6个点作为计数点,分别标以A、B、C、D、E和F,如图甲所示。

(1)由实际的纸带测得C、D两点相距2.70 cm,D、E两点相距2.90 cm,则在打D点时小车的速度是m/s。

(2)该同学分别算出打各点时小车的速度,然后根据数据在v-t坐标系中描好点,请在图乙中作出小车的v-t图象,并求出小车的加速度a= m/s2。

=1.4m/s。

v D=CC+CC2C(2)v-t图象如图所示。

=5m/s2。

由图象的斜率知a=ΔCΔC.4(2)v-t图象见解析图 52.(考点1)(2019天津检测)小王同学在探究加速度与力、质量的关系时,小车及砝码的质量用M表示,沙桶及沙的质量用m表示,小车的加速度可由小车后拖动的纸带计算出。

(1)往沙桶中加入一定量的沙子,当M与m的大小关系满足时,可近似认为绳对小车的拉力大小等于沙桶和沙的重力;在释放小车(选填“之前”或“之后”)接通打点计时器的电源,在纸带上打出一系列的点。

(2)在平衡摩擦力后,他用打点计时器打出的纸带的一段如图甲所示,该纸带上相邻两个计数点间还有4个点未标出,打点计时器使用交变电流的频率是50 Hz,则小车的加速度大小是 m/s 2,当打点计时器打B 点时小车的速度是 m/s 。

(结果保留三位有效数字)(3)小张同学用同一装置做实验,他们俩在同一坐标系中画出的a -F 关系图线如图乙所示,小张和小王同学做实验,哪一个物理量是不同的。

小车实际的加速度为a=CC C +C ,绳子拉力为F=Ma=CC1+C C ,因此只有当m ≪M 时,拉力F 才近似等于mg ;实验中应先接通电源再释放小车。

大二轮高考总复习物理文档力学实验与创新专题强化训练含答案

专题强化训练(十四) 力学实验与创新1．(2017·成都外国语学校月考)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，打点计时器使用的交流电的频率为50 Hz ，记录小车运动的纸带如图所示，在纸带上选择0、1、2、3、4、5的6个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出，纸带旁并排放着带有最小分度为毫米的刻度尺，零点跟“0”计数点对齐，由图可以读出三个计数点1、3、5跟0点的距离补全填入下列表格中．(1)(2)小车通过计数点“2”的瞬时速度为v 2＝________ m /s ，小车的加速度是a ＝________ m/s 2．解析：d 2＝5.40 cm ；d 3＝12.00 cm ；v 2＝x 132T ＝d 2－d 12T ＝(5.40－1.20)×10－20.2m /s ＝0.21 m/s Δx ＝x 35－x 13＝6.60 cm －4.20 cm ＝2.40 cm ；T ′＝0.2 s ，故a ＝Δx T ′2＝2.40×10－20.22m /s 2＝0.60 m/s 2 答案：(1)5. 40、12.00(12.01及12.02均可)(2)0.21、0.60(0.605及0.61均可)2．(2017·哈尔滨第六中学高三模拟)(1)用游标卡尺测出某圆柱体的直径为8.05 cm ，则使用的是________分度的游标卡尺(选填“10”、“20”或“50”)．(2)关于图示力学实验装置，下列说法中正确的是________．A．用此装置“研究匀变速直线运动”时不需要平衡摩擦力B．用此装置“探究小车的加速度与外力的关系”时，若用钩码的重力代替细线对小车的拉力，应保证钩码质量远小于小车质量C．用此装置“探究功与速度变化的关系”时，将长木板远离滑轮一端适当垫高，且小车未拴细线，轻推小车后，通过纸带分析若小车做匀速运动，即实现平衡摩擦力解析：(1)用游标卡尺测出某圆柱体的直径为8.05 cm，小数部分的读数为0.5 mm，则使用的是10分度的游标卡尺；(2)用此装置“研究匀变速直线运动”时不需要平衡摩擦力，选项A正确；用此装置“探究小车的加速度与外力的关系”时，若用钩码的重力代替细线对小车的拉力，应保证钩码质量远小于小车质量，选项B正确；用此装置“探究功与速度变化的关系”时，将长木板远离滑轮一端适当垫高，且小车未拴细线，轻推小车后，通过纸带分析若小车做匀速运动，即实现平衡摩擦力，选项C正确；故选ABC．答案：(1)10(2)ABC3．(2017·山西高三考前测试)某同学为了探究求合力的方法，先用一个弹簧秤通过细线悬吊一个钩码，当钩码静止时，弹簧秤的示数为2.00 N；再用两个弹簧秤a和b通过两根细线互成角度将该钩码悬吊，其中a所拉细线方向水平(如图1)，当钩码静止时，b的示数如图2所示．(1)b的示数为________N，a的拉力为________ N．(2)保持a及其拉的细绳方向不变，将b及其拉的细绳方向沿逆时针在图示平面缓慢转至竖直方向的过程中，b的示数________(选填“变大”“变小”或“不变”)．解析：(1)由图2可知弹簧秤的最小刻度为0.1 N，估读到下一位0.01 N，则b的拉力为2.50 N；对O点分析受三个力而平衡，根据勾股定理可求得F a＝F2b－(mg)2≈1.50 N．(2)以结点O 为研究对象，分析受力情况：重力G 、F b 和F a ，作出受力图，并作出BO 绳在不同位置的力的合成图．由图可以看出，在测力计b 自图所示沿逆时针方向缓慢转至竖直位置的过程中，BO 的拉力一直减小，当两根绳相垂直时，BO 的拉力最小，故b 的示数变小．答案：(1)2.50 1.50(1.48～1.52) (2)变小4．(2017·合肥市第一中学高三月考)某小组测量木块与木板间动摩擦因数，实验装置如图甲所示．(1)测量木块在水平木板上运动的加速度a ，实验中打出的一条纸带如图乙所示，从某个清晰的点O 开始，每5个打点取一个计数点，依次标出1、2、3……，量出1、2、3……点到O 点的距离分别为s 1、s 2、s 3……，从O 点开始计时，1、2、3……点对应时刻分别为t 1、t 2、t 3……，求得v 1＝s 1t 1，v 2＝s 2t 2，v 3＝s 3t 3，……，作出v －－t 图象如图丙所示，图线的斜率为k ，截距为b ，则木块的加速度a ＝________；b 的物理意义是___________．(2)实验测得木块的加速度为a ，还测得钩码和木块的质量分别为m 和M ，已知当地重力加速度为g ，则动摩擦因数μ＝______________．(3)关于上述实验，下列说法错误的是______________．A ．木板必须保持水平B ．调整滑轮高度，使细线与木板平行C ．钩码的质量应远小于木块的质量D ．纸带与打点计时器间的阻力是产生误差的一个因素解析：(1)图线纵轴截距是0时刻对应的速度，即表示O 点的瞬时速度．各段的平均速度表示各段中间时刻的瞬时速度，以平均速度v －为纵坐标，相应的运动时间t 的一半为横坐标，即v －－t 2的图象的斜率表示加速度a ，则v －-t 图象的斜率的2倍表示加速度，即a ＝2k ． (2)对木块、钩码盘和钩码组成的系统，由牛顿第二定律得：mg －μMg ＝(M ＋m )a ，解得：μ＝mg －(m ＋M )a Mg； (3)木板必须保持水平，则压力大小等于重力大小，故A 正确；调整滑轮高度，使细线与木板平行，拉力与滑动摩擦力共线，故B 正确；钩码的质量不需要远小于木块的质量，因选取整体作为研究对象的，故C 错误；纸带与打点计时器间的阻力是产生误差的一个因素，故D 正确；答案：(1)2k O 点的平均速度 (2)mg －(m ＋M )a Mg(3)C 5．(2017·厦门市高中质检)探究“做功和物体速度变化的关系”实验装置如图甲所示，图中是小车在1条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行的情形．小车实验中获得的速度v ，由打点计时器所打点的纸带测出，橡皮筋对小车做的功记为W ；实验时，将木板左端调整到适当高度，每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放．请回答下列问题：当我们把2条、3条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……多次实验．请回答下列问题：图甲图乙(1)除了图甲中已给出器材外，需要的器材还有：交流电源、________________；(2)如图乙中，是小车在某次运动过程中打点计时器在纸带上打出的一系列的点，打点的时间间隔为0.02 s ，则小车离开橡皮筋后的速度为_________m/s(保留两位有效数字)．(3)将几次实验中橡皮筋对小车所做的功W 和小车离开橡皮筋后的速度v ，进行数据处理，以W 为纵坐标，v 或v 2为横坐标作图，其中可能符合实际情况的是__________．解析：(1)需要的器材除了交流电源外，还有刻度尺；(2)小车离开橡皮筋后的速度为v ＝7.2×10－30.02m /s ＝0.36 m/s (3)因W ＝12m v 2，故以W 为纵坐标，v 或v 2为横坐标作图，其中可能符合实际情况的是AD ．答案：(1)毫米刻度尺 (2)0.36 (3)AD6．(2017·遂宁市高三三诊)某课外活动小组通过如图甲所示的实验装置测量动摩擦因数．将一木板用垫块垫高形成斜面，在木板底端B 处固定一个光电门以测量滑块通过该处时的速度，实验时滑块由距地面h 高的A 处静止释放，测出滑块滑到B 点的速度v .改变垫块的数量，从而改变木板的倾斜程度，但始终保持释放点A 到B 点的水平距离(即B 、C 间的距离)L ＝0.8 m 不变．重复实验，最后做出如图乙所示的h -v 2图象．(1)木板倾斜程度更大时，为了保证L 不变，滑块下滑到底端B 点的位移将________．(填“变大”、“变小”或“不变”)(2)滑块与木板间的动摩擦因数μ＝__________；(3)若所用木板更粗糙些，重复上述实验步骤，得到的图象的斜率将________．(填“变大”、“变小”或“不变”)解析：(1)根据几何关系得出滑块下滑到底端B 点的位移x ＝L cos θ，木板倾斜程度更大时，为了保证(即B 、C 间的距离)L ＝0.8 m 不变，滑块下滑到底端B 点的位移将变大．(2)根据h -v 2图象得v ＝0时h ＝0.2，即此时滑块处于平衡状态，根据牛顿第二定律得μmg cos θ＝mg sin θ解得μ＝tan θ＝0.20.8＝0.25． (3)若所用木板更粗糙一些，重复上述实验步骤，根据动能定理得mgh －μmg cos θ×L cos θ＝12m v 2，解得h ＝v 22g＋μL ，所以若所用木板更粗糙一些，重复上述实验步骤，得到的图象的斜率将不变．答案：(1)变大 (2)0.25 (3)不变7．(2017·哈尔滨二模)为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，A 、B 同学设计了如图甲所示的实验装置．其中小车的质量为M ，沙和沙桶的质量为m ，与小车相连的滑轮的质量为m 0.力传感器可测出轻绳中的拉力大小，重力加速度为g .实验时先平衡摩擦力．(1)A 同学在实验中得到如图乙所示的一条纸带(相邻两计数点间还有四个点没有画出)，已知打点计时器采用的是频率为50 Hz 的交流电，根据纸带可求出小车的加速度大小为________m/s 2(结果保留三位有效数字)．(2)A 同学以力传感器的示数F 为纵坐标，加速度a 为横坐标，画出的F -a 图象如图丙所示，求得图线的斜率为k ，则小车的质量M ＝________(用所给物理量的符号表示)．(3)B 同学也以力传感器的示数F 为纵坐标，加速度a 为横坐标，画出的F -a 图象如图丁所示，图线不过原点的原因可能是________________．(答一条即可)解析：(1)相邻两计数点间还有四个点没有画出，计数点间的时间间隔：t ＝0.02×5 s ＝0.1 s ，由匀变速直线运动的推论Δx ＝at 2可知，加速度为：a ＝x 4＋x 5＋x 6－x 3－x 2－x 1(3t )2＝ (7.30＋9.09＋10.89－5.51－3.71－1.90)×10－29×0.12m /s 2≈1.80 m/s 2； (2)小车所受合力是测力计示数的2倍，即：2F ，由牛顿第二定律可知：2F ＝(M ＋m 0)a ，则：F ＝M ＋m 02a ，F -a 图象的斜率：k ＝M ＋m 02，小车质量：M ＝2k －m 0；(3)由图丁知，F ＝0时，a ≠0，说明平衡摩擦力过度了．答案：(1)1.80 (2)2k －m 0 (3)平衡摩擦力过度8．(2017·安徽“江南十校”联考)在验证机械能守恒定律的实验中，所用电源的频率f ＝50 Hz ，某次实验选择一条较理想纸带，某同学用毫米刻度尺测量起始点O 依次到A 、B 、C 、D 、E 、F 各点的距离分别记作x 1，x 2，x 3，x 4，x 5，x 6，并记录在下表中.(1)在实验过程中需要用工具进行直接测量的是__________．A ．重锤的质量B ．重力加速度C ．重锤下降的高度D ．重锤的瞬时速度(2)该同学用重锤在OE 段的运动来验证机械能守恒定律．已知重锤的质量为1 kg ，当地的重力加速度g ＝9. 80 m/s 2.则此过程中重锤重力势能的减少量为______J ，而动能的增加量为______J ．(结果均保留3位有效数字)(3)另一位同学根据这一条纸带来计算重锤下落过程中的加速度a ，为了充分利用记录数据，尽可能减小实验操作和测量过程中的误差，他的计算式应为a ＝________，代入数据，求得a ＝________ m/s 2(结果保留3位有效数字)．因此，______(填“能”或“不能”)用v ＝gt 求重锤在E 点处的速度．解析：(1)在实验过程中需要用工具进行直接测量的是重锤下降的高度h ，因为要计算重力势能的减少量，故选项C 正确．(2)重锤从开始下落到E 点时，减小的重力势能ΔE p ＝mgx 5＝1×9.8×4.78×10－2J ＝0.468J ，E 点的瞬时速度v E ＝x 6－x 42T ＝(6.87－3.06)×10－22×0.02 m /s ＝0.9525 m/s ，从重锤下落到达E 点时增加的动能ΔE k ＝12m v 2E＝0.454 J ． (3)利用逐差法，s 1＝x 1，s 2＝x 2－x 1，s 3＝x 3－x 2，s 4＝x 4－x 3，s 5＝x 5－x 4，s 6＝x 6－x 5，则：a ＝s 6＋s 5＋s 4－(s 3＋s 2＋s 1)9T 2＝(x 6－2x 3)f 29，代入数据，求得a ＝9.58 m /s 2，由于a ＝9.58 m/s 2<g ，因此不能用v ＝gt 求重锤在E 点处的速度．答案：(1)C (2)0.468 0.454 (3)(x 6－2x 3)f 299.58 不能。

【3年高考2年模拟】2019高考物理二轮重难点：第16讲力学实验与创新(可编辑PPT)

mg 摩擦力,故B错误;小车运动的加速度通过纸带求出,不能通过a= 求出,故C 高考导航 M
错误;本实验中,只有满足砝码盘和盘中砝码的总质量m远小于小车及车中砝
码的总质量M时,才能近似认为细绳拉力等于砝码盘和砝码的重力,所以在改变小车质量M时,会发现M的值越大,实验的误差就越小,故D正确。 (3)对砝码盘和砝码:mg-F=ma ① 对小车:F=Ma ② 联立①②得:mg=(M+m)a 认为合力F=mg
考点2
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(1)根据以上数据可得小车运动的加速度表达式为a=
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。
(2)该同学先探究合外力不变的情况下,加速度与质量的关系,以下说法正确的是。
A.平衡摩擦力时,要把装有砝码的砝码盘用细绳通过定滑轮系在小车上,把木
板不带滑轮的一端缓慢抬起,反复调节直到纸带上打出的点迹均匀为止 B.由于小车受到的摩擦力与自身重力有关,所以每次改变小车质量时,都要重新平衡摩擦力
出的部分计数点如图所示(每相邻两个计数点间还有4个点,图中未画出)。s1
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=3.59 cm,s2=4.41 cm,s3=5.19 cm,s4=5.97 cm,s5=6.78 cm,s6=7.64 cm。则小车的加速度a= 车的速度vB= m/s2(要求充分利用测量的数据),打点计时器在打B点时小 m/s。(结果均保留两位有效数字)
(2)在该实验中,认为细绳的拉力就等于小车所受的合外力,故在平衡摩擦力时,细绳的另一端不能悬挂装砝码的砝码盘,故A错误;由于平衡摩擦力之后有 Mg sin θ=μMg cos θ,故 tan θ=μ,所以无论小车的质量是否改变,小车所受的滑
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动摩擦力都等于小车的重力沿斜面的分力,改变小车质量时不需要重新平衡