高考力学实验运动学试验

力学实验专题复习实验1、研究匀变速直线运动1、在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带，如图所示，并在其上取了A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 等7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出．打点计时器接频率为f=50Hz 的交流电源．（1）每两个相邻的计数点的时间间隔为 s ，打点计时器使用的是 （选填“交流”或“直流”）电源． （2）打下E 点时纸带的速度v E = （用题中给定字母表示）； （3）若测得d 6=65.00cm ，d 3=19.00cm ，物体的加速度a= m/s 2；（4）如果当时电网中交变电流的频率f ＞50Hz ，但当时做实验的同学并不知道，那么测得的加速度值比真实值 （选填“偏大”或“偏小”）． 【参考答案】（1）0.1，交流； （2）5310d d - f ； （3）3.0； （4）偏小． 【名师解析】（1）使用打点计时器来分析物体运动情况的实验中，打点计时器使用的是交流电源，若电源频率为50HZ ，则打点计时器打相邻两点的时间间隔是 0.02s ．每相邻两个计数点间还有4个点，图中没有画出，所以相邻的计数点之间的时间间隔为T=5×1/f=0.1s ．（2）利用匀变速直线运动的推论得：v E =532d d T -=5310d d -f 。

（3）根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT 2可得a=63329d d d T --=20.650.190.1990.1--⨯ m/s 2=3.0m/s 2； （4）如果在某次实验中，交流电的频率f ＞50Hz ，那么实际打点周期变小，根据运动学公式△x=at 2得：真实的加速度值就会偏大，所以测量的加速度值与真实的加速度值相比是偏小． 2、如图是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带(1)已知打点计时器电源频率为50 Hz ，则纸带上打相邻两点的时间间隔为________；(2)选取ABCD 纸带上四个点，从图中读出A 、B 两点间距s ＝________ cm ；C 点对应的速度是________ m/s ，匀变速直线运动的加速度为________ m/s 2(计算结果保留两位有效数字)【参考答案】：(1)0.02 s (2)0.70 0.50 5.03、某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动。

①实验中必要的措施是______。

A．细线必须与长木板平行B．先接通电源再释放小车C．小车的质量远大于钩码的质量D．平衡小车与长木板间的摩擦力②他实验时将打点计时器接到频率为50 H Z的交流电源上，得到一条纸带，打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=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=______m/s2（要求充分利用测量的数据），打点计时器在打B点时小车的速度v B=_______m/s。

（结果均保留两位有效数字）【答案】①AB ②0.80 0.40实验2、探究弹簧与其伸长量的关系1、一个实验小组做“探究弹簧弹力与弹簧伸长关系”的实验，采用如图甲所示装置，质量不计的弹簧下端挂一个小盘，在小盘中增添砝码，改变弹簧的弹力。

实验中作出小盘中砝码重力与弹簧伸长量x的关系图象如图乙所示。

(重力加速度g＝10 m/s2)(1)由图乙可知该弹簧的劲度系数为________ N/m。

(2)由图乙可求得小盘的质量为________ kg，小盘的质量会导致弹簧劲度系数的测量结果与真实值相比________。

(填“偏大”、“偏小”或“相同”)【参考答案】：(1)200 (2)0.1 相同2、（1）某同学做“探究弹力和弹簧伸长关系”的实验．某次测量如图1所示，指针示数为16.00 cm．（2）他先测出不挂砝码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上砝码，并逐个增加砝码，测出指针所指的标尺刻度，所得数据作成x﹣m图象如图2：（重力加速度g取9.8m/s2）根据所测得的数据和关系曲线可知，这种规格的弹簧劲度系数为N/m．在图象的末端图象变弯曲的原因是：．（2）从图象可以看出在0～4.9N范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律．根据胡克定律F=kx得：k== N/m=35N/m．图象之所以发生弯曲是因为超过了弹簧的弹性限度，不再符合胡克定律；3、将两根自然长度相同、劲度系数不同、粗细也不同的弹簧套在一起，看作一根新弹簧，设原粗弹簧（记为A）劲度系数为k1，原细弹簧(记为B)劲崖系数为k2、套成的新弹簧(记为C)劲度系数为k3。

关于k1、k2、k3的大小关系，同学们做出了如下猜想：甲同学：和电阻并联相似，可能是乙同学：和电阻串联相似，可能是k3 =k1+k2丙同学：可能是k3=(1)为了验证猜想，同学们设计了相应的实验（装置见图甲）。

(2)简要实验步骤如下，请完成相应填空。

a．将弹簧A悬挂在铁架台上，用刻度尺测量弹簧A的自然长度L0；b．在弹簧A的下端挂上钩码，记下钩码的个数”、每个钩码的质量m和当地的重力加速度大小g，并用刻度尺测量弹簧的长度L1；c．由F= 计算弹簧的弹力，由x=L1-L0计算弹簧的伸长量，由k=F/x计算弹簧的劲度系数；d．改变，重复实验步骤b、c，并求出弹簧A的劲度系数的平均值k1；e．仅将弹簧分别换为B、C，重复上述操作步骤，求出弹簧B、C的劲度系数的平均值k2、k3。

比较k1，k2、k3并得出结论。

(3)图乙是实验得到的图线，由此可以判断同学的猜想正确。

【参考答案】：（2）nmg 钩码的个数（3）乙由图乙所示实验得到的图线，根据胡克定律可知原粗弹簧A劲度系数k1=25N/m，原细弹簧为B劲崖系数k2=37.5N/m，、套成的新弹簧C劲度系数为k3=62.5N/m。

即k3= k1+k2，由此可以判断乙同学的猜想正确。

4、把两根轻质弹簧串联起来测量它们各自的劲度系数，如图甲所示。

(1)未挂钩码之前，指针B指在刻度尺如图乙所示的位置上，记为________ cm；(2)将质量50 g的钩码逐个挂在弹簧Ⅰ的下端，逐次记录两弹簧各自的伸长量；所挂钩码的质量m与每根弹簧的伸长量x，可描绘出如图丙所示的图象，由图象可计算出弹簧Ⅱ的劲度系数kⅡ＝________ N/m；(取重力加速度g＝9.8 m/s2)(3)图丙中，当弹簧Ⅰ的伸长量超过17 cm时其图线为曲线，由此可知，挂上第________个钩码时，拉力已经超过它的弹性限度，这对测量弹簧Ⅱ的劲度系数________(选填“有”或“没有”)影响(弹簧Ⅱ的弹性限度足够大)。

实验3、验证平行四边形定则1、某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB与OC为细绳。

图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。

(1)如果没有操作失误，图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是________。

(2)本实验采用的科学方法是________。

A．理想实验法B．等效替代法C．控制变量法D．建立物理模型法(3)实验时，主要的步骤是：A．在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；B．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；C．用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O。

记录下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数F1和F2；D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F；E．只用一个弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数F′，记下细绳的方向，按同一标度作出F′的图示；F．比较F′和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论。

上述步骤中：①有重要遗漏的步骤的序号是______和________；②遗漏的内容分别是___________________和_____________________。

【名师解析】：(1)由一个弹簧测力计拉橡皮条至O点的拉力一定沿AO方向；而根据平行四边形定则作出的合力，由于误差的存在，不一定沿AO方向，故一定沿AO方向的是F′。

【参考答案】：(1)F ′(2)B(3)①C E②C中应加上“记下两条细绳的方向”E中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置O”2、用如下的器材和方法可以验证“力的平行四边形定则”。

在圆形桌子透明桌面上平铺一张白纸，在桌子边缘安装三个光滑的滑轮，其中，滑轮P1固定在桌子边，滑轮P2、P3可沿桌边移动．第一次实验中，步骤如下：A．在三根轻绳下挂上一定数量的钩码，并使结点O静止；B．在白纸上描下O点的位置和三根绳子的方向，以O点为起点，作出三拉力的图示；C．以绕过P2、P3绳的两个力为邻边作平行四边形，作出O点为起点的平行四边形的对角线，量出对角线的长度；D．检验对角线的长度和绕过P1绳拉力的图示的长度是否一样，方向是否在一条直线上。

（1）这次实验中，若一根绳挂的钩码质量为m，另一根绳挂的钩码质量为2m，则第三根绳挂的钩码质量一定大于且小于。

（2）第二次实验时，改变滑轮P2、P3的位置和相应绳上钩码的数量，使结点平衡，绳的结点（填“必须”或“不必”）与第一次实验中白纸上描下的O点重合。

实验中，若桌面不水平（填“会”或“不会”）影响实验的结论。

【参考答案】（1）m；3m；（2）不必；不会实验4、验证牛顿运动定律1、如图甲所示为验证牛顿第二定律的实验装置示意图。

(1)平衡小车所受阻力的操作：取下________，把木板不带滑轮的一端垫高；接通电火花计时器电源，轻推小车，让小车拖着纸带运动。

如果打出的纸带如图乙所示，则应________(选填“减小”或“增大”)木板的倾角，反复调节，直到纸带上打出的点迹__________为止。

(2)如图丙所示为研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量的关系”时所得的实验图象，横坐标m 为小车上砝码的质量。

设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿第二定律成立，则小车受到的拉力为________，小车的质量为________。

2、某组同学设计了“探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系”实验。

如图甲为实验装置简图，A为小车，B为电火花计时器，C为装有细砂的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车拉力F等于细砂和小桶的总重量，小车运动的加速度a可用纸带上打出的点求得。

(1)如图乙为某次实验得到的纸带，已知实验所用电源的频率为50 Hz 。

根据纸带可求出电火花计时器打B 点时的速度为________ m/s ，小车的加速度大小为________ m/s 2。