2020新课标高考物理练习：力学创新实验含解析
(高中物理)专题10力学创新实验
年高考物理实验精选百题解析专题10 力学创新实验1、〔8分〕〔13校联考〕随着环保节能意识的增强，自行车重新成为短途出行的重要交通工具，它不仅能保护环境，节约能源，而且相比走路感觉更“省力〞。
某同学想通过简单的器材，包括“台秤、卷尺和秒表〞，验证是否“省力〞。
他认为是否“省力〞需比较同等条件下人所消耗的能量多少。
〔1〕步骤一：估测一个人沿直线步行距离s所消耗的能量E1。
他认为人步行消耗的主要能量用于克服重力做功，运用上述器材，他测量了“人的质量m、腿长L、步幅d〞；运用上述物理量符号可得E 1= ________________〔写表达式〕〔2〕〔单项选择题〕一个体重为60k g普通高中男生，步行100米，消耗能量约〔〕〔3〕步骤二：估测一个人骑自行车沿直线前进距离s所消耗的能量E2。
他假定人骑自行车前进时阻力不变。
他测量了“人和车的总质量M，骑车匀速前进距离s1和对应的时间t〞，他还可以测___________________________________〔写出一个物理量及相应符号〕，运用上述物理量符号可得E2 =______________〔写表达式〕。
最后比较E1和E2，即可验证是否“省力〞。
以测停止蹬车后人和自行车滑行的距离s2，骑车匀速前进速度v= s1/t，由动能定理，E2-fs1=12Mv2，f s2=12Mv2，联立解得：E2=22212tssMs。
2．〔6分〕〔闵行区二模〕某同学为了探究杆子转动时的动能表达式，设计了以下图a 所示的实验：质量为m 的均匀长直杆一端固定在光滑转轴O 处，杆由水平位置静止释放，用光电门测出另一端A 经过某位置时的瞬时速度v A ，并记下该位置与转轴O 的高度差h 。
⑴设杆的有效宽度为d 〔d 很小〕，A 端通过光电门的时间为t ，那么A 端通过光电门的瞬时速度v A 的表达式为。
⑵调节h 的大小并记录对应的速度v A ，数据如下表。
为了寻找反映v A 和h 的函数关系，请选择适当的数据处理方法，并写出处理后数据间的函数关系________________。
2020高考物理：专题九1第1讲力学实验与创新课后演练强化训练含解析
建议用时：60分钟)1. 如图所示、用铁架台、弹簧和多个质量均为m的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系．(1)为完成实验、还需要的实验器材有：__________________________________．(2)实验中需要测量的物理量有：________________________________．(3)为完成该实验、设计实验步骤如下：A．以弹簧伸长量为横坐标、以弹力为纵坐标、描出各组(x、F)对应的点、并用平滑的曲线连接起来；B．记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度l0；C．将铁架台固定于桌子上、并将弹簧的一端系于横梁上、在弹簧附近竖直固定一把刻度尺；D．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个……钩码、并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度、并记录在表格内、然后取下钩码；E．以弹簧伸长量为自变量、写出弹力与伸长量的关系式．首先尝试写成一次函数、如果不行、则考虑二次函数；F．解释函数表达式中常数的物理意义；G．整理仪器．请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来：___________________________ ____.解析：(1)根据实验原理可知还需要刻度尺来测量弹簧原长和伸长量；(2)根据实验原理、实验中需要测量的物理量有弹簧的原长、弹簧所受外力与对应的伸长量(或与弹簧对应的长度)；(3)根据完成实验的合理性可知先后顺序为CBDAEFG.答案：(1)刻度尺(2)弹簧原长、弹簧所受外力与对应的伸长量(或与弹簧对应的长度)(3)CBDAEFG2．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共7个计数点、图中每相邻两个计数点间还有4个点没有画出、打点计时器接频率f＝50Hz的交流电源．(1)打下E点时纸带的速度v E＝________(用给定字母表示)；(2)若测得d6＝65.00 cm、d3＝19.00 cm、物体的加速度a＝________ m/s2；(3)如果当时交变电流的频率f>50 Hz、但当时做实验的同学并不知道、那么测得的加速度值和真实值相比________(选填“偏大”或“偏小”)．解析：(1)由于图中每相邻两个计数点间还有4个点没有画出、所以相邻的计数点之间的时间间隔为5T、利用匀变速直线运动的推论得v E＝d5－d3 10T＝（d5－d3）f10.(2)根据匀变速直线运动的推论Δx＝aT2可得a＝xDG－xAD （3×5T）2＝（d6－d3）－d3（3×0.1 s）2＝3.00 m/s2.(3)如果在某次实验中、交流电的频率f>50 Hz、则实际打点周期变小、根据运动学公式Δx＝aT2得、测量的加速度值和真实的加速度值相比偏小．答案：(1)（d5－d3）f10(2)3.00 (3)偏小3．在用如图所示的装置“验证牛顿第二定律”的实验中、保持小车质量一定时、验证小车加速度a与合力F的关系．(1)除了电火花计时器、小车、砝码、砝码盘、细线、附有定滑轮的长木板、垫木、导线及开关外、在下列器材中必须使用的有________(选填选项前的字母)．A．220 V、50 Hz的交流电源B．电压可调的直流电源C．刻度尺D．秒表E．天平(附砝码)(2)为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力、以下操作正确的是________．A．调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行B．在调整长木板的倾斜度平衡摩擦力时、应当将砝码和砝码盘通过细线挂在小车上C．在调整长木板的倾斜度平衡摩擦力时、应当将穿过打点计时器的纸带连在小车上(3)某同学得到了如图所示的一条纸带、由此得到小车加速度的大小a＝________ m/s2.(4)在本实验中认为细线的拉力F等于砝码和砝码盘的总重力mg、由此造成的误差是________(选填“系统误差”或“偶然误差”)．设拉力的真实值为F真、小车的质量为M、为了使mg－F真F真<5%、应当满足的条件是mM<________．解析：(1)打点计时器接交流电源、处理纸带时要用刻度尺测出计数点间的距离、还要用到天平测砝码和砝码盘的质量、故选A、C、E.(2)在平衡摩擦力时、不能挂盘；要保证细线和纸带与木板平行、先接通电源、再释放小车、若纸带做匀速直线运动、则纸带上的点间距是均匀的、即说明平衡了摩擦力、故选A 、C.(3)由图知AC ＝6.40 cm 、CE ＝8.80 cm 、CE －AC ＝a (2T )2、得a ＝CE －AC 4T2＝15 m/s 2.(4)小车在做匀加速直线运动时、砝码和砝码盘也在做匀加速直线运动、细线的拉力F 一定小于砝码和砝码盘的总重力mg 、此误差不可避免、为系统误差；小车与砝码和砝码盘都在做加速度为a 的匀加速直线运动、对砝码和砝码盘有mg —F 真＝ma 、对小车有F 真＝Ma 、代入mg －F 真F 真<5%、得m M <5%. 答案：(1)ACE (2)AC (3)15 (4)系统误差 5%4．某同学用如图甲所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”．弹簧测力计A 挂于固定点P 、下端用细线挂一重物M 、弹簧测力计B 的一端用细线系于O 点、手持另一端向左拉、使结点O 静止在某位置．分别读出弹簧测力计A 和B 的示数、并在贴于竖直木板的白纸上记录O 点的位置和拉线的方向．(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N 、图乙中的示数为________N .(2)下列实验要求中不必要的是________．(填写选项前对应的字母、下同)A ．细线应尽可能长一些B ．应测量重物M 所受的重力C ．细线AO 与BO 之间的夹角应尽可能大于90°D ．改变拉力的大小与方向、进行多次实验、每次都要使O 点静止在同一位置(3)图丙是在白纸上根据实验结果画出的力的图示、下列说法正确的是________．(1)设一条橡皮筋拉长到固定长度所做的功为W0、在图乙中大致画出橡皮筋所做的功W与小车速度v关系的图象．(2)由图象大致可判断出W与v的关系可能是________．解析：(1)根据表中数据可知、橡皮筋做的功与小车获得的速度有关、并且做功越多、小车获得的速度越大．据描点法可知、W与v的图线为抛物线、如图所示．(2)由图象大致可判断出W与v的关系可能是W∝v2.答案：(1)见解析图(2)W∝v26．利用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”实验．(1)为验证机械能是否守恒、需要比较重物下落过程中任意两点间的________．A．动能变化量与势能变化量B．速度变化量与势能变化量C．速度变化量与高度变化量(2)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外、在下列器材中、还必须使用的两种器材是________．A．交流电源B．刻度尺C．天平(含砝码)(3)实验中、先接通电源、再释放重物、得到如图所示的一条纸带．在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C、测得它们到起始点O的距离分别为h A、h B、h C.已知当地重力加速度为g、打点计时器打点的周期为T.设重物的质量为m.从打O点到打B点的过程中、重物的重力势能变化量ΔE p＝____________、动能变化量ΔE k＝________．(4)大多数学生的实验结果显示、重力势能的减少量大于动能的增加量、原因是________．A．利用公式v＝gt计算重物速度B．利用公式v＝2gh计算重物速度C．存在空气阻力和摩擦阻力的影响D．没有采用多次实验取平均值的方法(5)某同学想用下述方法研究机械能是否守恒、在纸带上选取多个计数点、测量它们到起始点O的距离h、计算对应计数点的重物速度v、描绘v2－h图象、并做如下判断：若图象是一条过原点的直线、则重物下落过程中机械能守恒、请你分析论证该同学的判断是否正确．解析：(1)重物下落过程中重力势能减少、动能增加、故该实验需要比较重物下落过程中任意两点间的动能变化量与势能变化量在误差范围内是否相等、A项正确．(2)电磁打点计时器使用的是交流电源、故要选A、需要测纸带上两点间的距离、还需要刻度尺、选B、根据mgh＝12mv2－0可将等式两边的质量抵消、不需要天平、不需用C.(3)重物的重力势能变化量为ΔE p＝－mgh B、动能的变化量ΔE k＝12mv2B＝12m⎝⎛⎭⎪⎫hC－hA2T2.(4)重物重力势能的减少量略大于动能的增加量、是因为重物下落过程中存在空气阻力和摩擦阻力的影响、C正确．(5)该同学的判断不正确、在重物下落h的过程中、若阻力f恒定、根据mgh－fh＝12mv2－0、则v2＝2⎝⎛⎭⎪⎫g－fm h可知、v2－h图象就是过原点的一条直线．要想通过v2－h图象的方法验证机械能是否守恒、还必须看图象的斜率是否接近2g.答案：(1)A(2)AB(3)－mgh B 12m⎝⎛⎭⎪⎫hC－hA2T2(4)C(5)不正确、理由见解析7．(20xx·南宁模拟)如图所示为“验证碰撞中的动量守恒”实验装置示意图．实验步骤为：A．在地面上依次铺白纸和复写纸．B．确定重锤对应点O.C．不放球2、让球1从斜槽滑下、确定它落地点位置P.D．把球2放在立柱上、让球1从斜槽滑下、与球2正碰后、确定球1和球2落地点位置M和N.E．用刻度尺测量OM、OP、ON的长度．F．看m1OM－＋m2ON－与m1OP－是否相等、以验证动量守恒．上述步骤有几步不完善或有错误、请指出并写出相应的正确步骤．_________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ _______.解析：为使小球离开轨道时的初速度相等、每次释放小球时应从同一高度由静止释放、故步骤D不完善；两球离开轨道后做平抛运动、它们抛出点的高度相等、在空中的运动时间t相等、若碰撞过程动量守恒、则有m1v1＝m1v′1＋m2v′2、两边同乘以t得m1v1t＝m1v′1t＋m2v′2t、即为m1OP－＝m1OM－＋m2(ON－－d)、故步骤F错误．答案：D不完善、小球1应从斜槽的同一高度由静止释放；F错误、应验证m1OP－＝m1OM－＋m2(ON－－d)8．某同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定律的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥、推动小车A使之做匀速直线运动、然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体、继续做匀速直线运动．他设计的装置如图甲所示．在小车A后连着纸带、电磁打点计时器所用电源频率为50 Hz、长木板下垫着薄木片以平衡摩擦力．(1)若已测得打点纸带如图乙所示、并测得各计数点间距(已标在图上)．A为运动的起点、则应选________段来计算A碰前的速度．应选________段来计算A和B碰后的共同速度(以上两空选填“AB”“BC”“CD”或“DE”)．(2)已测得小车A的质量m1＝0.4 kg、小车B的质量为m2＝0.2 kg、则碰前两小车的总动量为________kg·m/s、碰后两小车的总动量为________kg·m/s.解析：(1)从纸带上打点的情况看、BC段既表示小车做匀速运动、又表示小车有较大速度、因此BC段能较准确地描述小车A在碰撞前的运动情况、应选用BC段计算小车A碰前的速度．从CD段打点的情况看、小车的运动情况还没稳定、而在DE段内小车运动稳定、故应选用DE段计算A和B碰后的共同速度．(2)小车A的碰撞前的速度v0＝BC5T＝10.50×10－25×0.02 m/s＝1.050 m/s、小车A在碰撞前的动量p0＝m1v0＝0.4×1.050 kg·m/s＝0.420 kg·m/s.碰撞后A、B的共同速度v＝DE5T＝6.95×10－25×0.02 m/s＝0.695 m/s、碰撞后A、B的总动量p＝(m1＋m2)v＝(0.2＋0.4)×0.695 kg·m/s＝0.417 kg·m/s.答案：(1)BC DE(2)0.420 0.417。
2020人教高考物理：力学实验(二轮)练习(word 包含答案)
2020人教高考物理：力学实验（二轮）练习附答案**力学实验**1、用如图所示的装置测量弹簧的弹性势能．将弹簧放置在水平气垫导轨上，左端固定，右端在O点；在O点右侧的B、C位置各安装一个光电门，计时器(图中未画出)与两个光电门相连．先用米尺测得B、C两点间距离s，再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置A，静止释放，计时器显示遮光片从B到C所用的时间t，用米尺测量A、O之间的距离x.(1)计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是________．(2)为求出弹簧的弹性势能，还需要测量________．A．弹簧原长B．当地重力加速度C．滑块(含遮光片)的质量(3)增大A、O之间的距离x，计时器显示时间t将________．A．增大 B.减小C．不变2、某同学用如图1所示的装置做“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验．(1)实验中，他在弹簧两端各系一细绳套，利用一个绳套将弹簧悬挂在铁架台上，另一端的绳套用来挂钩码．先测出不挂钩码时弹簧的长度，再将钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度L，再算出弹簧伸长量x，并将数据填在下面的表格中．实验过程中，弹簧始终在弹性限度内.1 2 3 4 5 6钩码的重力G/N 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5弹簧弹力F/N 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5弹簧总长度L/cm 13.00 15.05 17.10 19.00 21.00 23.00弹簧伸长量x/cm 0 2.05 4.10 6.00 8.00 10.00x 对应的数据点，请把第4次测量的数据对应点用“＋”描绘出来，并作出F－x 图象．(2)①根据上述的实验过程，对实验数据进行分析可知，下列说法正确的是________(选填选项前的字母)．A．弹簧弹力大小与弹簧的总长度成正比B．弹簧弹力大小与弹簧伸长的长度成正比C．该弹簧的劲度系数约为25 N/mD．该弹簧的劲度系数约为2500 N/m②在匀变速直线运动的速度v随时间t变化关系图象中，图线与坐标轴围成的面积的物理意义表示位移．请类比思考，(1)问的F－x图象中图线与坐标轴围成的面积的物理意义．3、为了测定滑块M与长木板间的动摩擦因数，某同学将长木板的一端通过转轴固定在水平面上，另一端用垫块垫起形成一个倾角θ，在长木板的另一端固定一个定滑轮，在垫块上安装一个光电门，在重物m上固定一个窄挡光条，通过一条轻质细线将重物和滑块连接起来并绕过定滑轮，如图所示．现让重物从某标记位置处由静止释放，它牵引滑块运动，若测得标记处与光电门间的距离为h，宽度为d的挡光条通过光电门的时间为t，且M＝m，则滑块与长木板间的动摩擦因数为μ＝1－sinθcosθ－d2ght2cosθ.实验过程中h越大，实验测量结果越精确(选填“越精确”“越不精确”或“都一样”)；在保持h不变的情况下，调节垫块使倾角θ越大，则实验测量结果越不精确(选填“越精确”“越不精确”或“都一样”)．4、(2019·山东青岛一模)某同学在验证合外力一定，物体的质量与加速度的关系时，采用图甲所示的装置及数字化信息系统获得了小车的加速度a 与小车质量M(包括所放砝码及传感器的质量)的对应关系图像，如图乙所示。
江苏省2020版高考物理三轮复习热点12力学创新实验练习
热点12力学创新实验(建议用时：20分钟)1.某同学用如图甲所示装置测小滑块与桌面间的动摩擦因数•实验过程如下：一轻质弹簧放置在粗糙水平固定桌面MNk,弹簧左端固定，弹簧处于原长时，弹簧右端恰好在桌面边缘处，现用一个小滑块压缩弹簧并用锁扣锁住•已知当地的重力加速度为g,弹簧的劲度系数为k.(1) 实验中涉及下列操作步骤：①用天平测量出小滑块的质量m查出劲度系数为k的弹簧的形变量为x时的弹性势能的大小为&= 2kx1 2 3.②测量桌面到地面的高度h和小滑块抛出点到落地点的水平距离s.③测量弹簧压缩量x后解开锁扣.④计算小滑块与水平桌面间的动摩擦因数.1 .上述步骤正确的操作顺序是______________ (填入代表步骤的序号)•n.上述实验测得小滑块与水平桌面间的动摩擦因数的大小为__________________ •(2) 再通过更换材料完全相同、但大小和质量不同的滑块重复操作，得出一系列滑块质量2 1m与它抛出点到落地点的水平距离s.根据这些数值，作出s2—才图象，如图乙所示•由图象可知，滑块与水平桌面之间的动摩擦因数卩= ____________ ;每次弹簧被压缩时具有的弹性势能大小是_____________ •(用b, a, x, h, g表示)2 .图甲是实验室测定水平面和小物块之间动摩擦因数的实验装置，曲面AB与水平面相切于B点且固定•带有遮光条的小物块自曲面上某一点释放后沿水平面滑行最终停在C点，P 为光电计时器的光电门，已知当地重力加速度为g.1 利用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示，则遮光条的宽度 d = ________ cm；2 实验中除了测定遮光条的宽度外，还需要测量的物理量有_____________ ;A. 小物块质量mB. 遮光条通过光电门的时间tC. 光电门到C点的距离xD. 小物块释放点的高度h3 为了减小实验误差，同学们采用图象法来处理实验数据，他们根据(2)测量的物理量，建立如图所示的坐标系来寻找关系，其中合理的是_____________ .3. (2019 •如皋市模拟)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S1、S2、S3…，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S1 S2 S3V1 =厂，V2 =厂，v3 =厂…，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t 1 t 2 t 3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,则动摩擦因数卩= __________________ .(3) 关于上述实验，下列说法中错误的是_______________ .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4. 某兴趣小组的同学用如图甲所示装置验证机械能守恒定律，轻绳一端固定在光滑固定转轴O 处，另一端系一小球.(1) 小明同学在小球运动的最低点和最高点附近分别放置了一组光电门，用螺旋测微器测出了小球的直径，如图乙所示，则小球的直径d = ____________ mm使小球在竖直面内做圆周运动，测出小球经过最高点的挡光时间为△ t1,经过最低点的挡光时间为△ t2.(2) 小军同学在光滑水平转轴O处安装了一个拉力传感器，已知当地重力加速度为g.现使小球在竖直平面内做圆周运动，通过拉力传感器读出小球在最高点时绳上的拉力大小是F1, 在最低点时绳上的拉力大小是F2.(3) 如果要验证小球从最低点到最高点机械能守恒，小明同学还需要测量的物理量有_______ (填字母代号)•小军同学还需要测量的物理量有 ____________ (填字母代号).A. 小球的质量mB. 轻绳的长度IC. 小球运行一周所需要的时间T(4) 根据小明同学的思路，请你写出验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式：________________________________________________________________.(5) 根据小军同学的思路，请你写出验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式：_____________________________________________________________ .热点12力学创新实验1 .解析：⑴n .由平抛运动规律，s= vt, h= -gt ［解得v = s 12^.设弹簧被压缩时的. 21 i kx s弹性势能为E p，由功能关系可知E p-卩mgx=；mV,而E p=：kx2，解得卩= ---------- ——.2 2 2mg 4hx(2) E)—卩mgx=如｛,而v = s、^^，有巳=卩mgx+ £器，对照题给s2-m图象，变形得2 4hE p 1 2 1 b 4hE>s = • —4卩hx.由s —图象可知，图线斜率 -= ，图线在纵轴上的截距b= 4卩hx,g m m a g解得滑块与水平桌面之间的动摩擦因数卩=吕；弹性势能大小为E p=bg.4hx 4hakx s2答案：⑴i.①③②④n. ——2mg 4hxb bg(2) ■4hx 4ha2 .解析：(1)主尺的读数是1.0 cm,游标尺上的第12条刻度线与主尺的刻度线对齐，读数是0.05 X 12 mm= 0.60 mm，则游标卡尺的读数是10 mm+ 0.60 mm = 10.60 mm= 1.060 cm.(2) 实验的原理：根据遮光条的宽度与遮光条通过光电门的时间可求得滑块通过光电门时、d 1 2的速度v=-;滑块从B到C的过程中，摩擦力做功，根据动能定理得—卩mgx= 0—?mv,联立以上两式得动摩擦因数卩=无加.则还需要测量的物理量是光电门P到C点的距离x与遮光条通过光电门的时间t，故B、C正确，A D错误.2 1(3) 由动摩擦因数的表达式可知，□与t2和x的乘积成反比，所以x—严图线是过原点的1直线，应该建立孑—x坐标系，故B项正确，A、C D项错误.答案：(1)1.060 (2)BC (3)B3.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—*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、钩码组成的系统，由牛顿第二定律得：mg-Mg= (M+ amg-( m+ M a Mg .解得：1 =(3)木板必须保持水平，使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；因选取整体作为研究对象，钩码的质量不需要远小于木块的质量，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；本题选错误的，故选 C.答案：（1）2 k 0点的瞬时速度4 .解析：（1）螺旋测微器固定刻度读数为 5.5 mm ，可动刻度读数为 20.0 X 0.01 mm ，故最终读数为两者相加，即 5.700 mm.（3）根据小明同学的实验方案，小球在最高点的速度大小为度大小为V 2= —p ，设轻绳长度为I ，则从最低点到最高点依据机械能守恒定律有2m —-j-的长度I ;根据小军同学的实验方案，设小球做圆周运动的半径为2 2V 2 V 11 2 1 2mg=吓，在最高点有F 1+ mg= mr ，从最低点到最高点依据机械能守恒定律有qmv = ^m\2+ 2mgr ,联立方程化简得 F 2-F i = 6mg 所以小军同学还需要测量的物理量就是小球的质量⑷ 由⑶ 可知，根据小明同学的思路，验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能 守恒的表达式为⑸ 由⑶ 可知，根据小军同学的思路，验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能 守恒的表达式为 F 2 — F i = 6mg答案：(1)5.700(3)B A(5) F 2 — F i = 6mgmg-( m^ M ) a (2) (3)CMgV 1=-d-，小球在最低点的速△ 11mg-21 =d' △ t 2△ t 1 =呵，所以小明同学还需要测量的物理量是轻绳r ,则小球在最低点有 F 2--,化简得2。
2020年浙江省名校联盟新高考创新物理试卷(一)(含答案解析)
2020年浙江省名校联盟新高考创新物理试卷（一）一、单选题（本大题共13小题，共39.0分）1.下列说法正确的是()A. 米、牛顿、秒是国际单位制中的基本单位B. 力、速度、路程均为矢量C. 只有细小的物体才可看成质点D. 静止的物体也有惯性2.如图所示，一个质量为M的人站在台秤上，用跨过定滑轮的绳子将质量为m的物体自高处放下，不考虑滑轮与绳子间的摩擦，当物体以加速度a加速下降(a<g)时，台秤的读数为()A. (M−m)g+maB. (M+m)g−maC. (M−m)gD. (M−m)g−ma3.某弹簧的劲度系数k=5×103N/m，在弹性限度内，当它伸长2.5cm时，产生的弹力是()A. 125NB. 50NC. 5ND. 12.5N4.如图为一个简易的冲击式水轮机模型，水流自水平的水管流出，水流轨迹与下边放置的轮子边缘相切，水冲击轮子边缘上安装的挡水板，可使轮子连续转动。
当该装置工作稳定时，可近似认为水到达轮子边缘时的速度与轮子边缘的线速度相同。
调整轮轴O的位置，使水流与轮边缘切点对应的半径与水平方向成θ=37°角。
测得水从管口流出速度v0=3m/s，轮子半径R=0.1m。
不计挡水板的大小，不计空气阻力。
取重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。
则可知()A. 水管出水口距轮轴O的水平距离x=1.2mB. 水管出水口距轮轴O的竖直距离ℎ=0.86mC. 该装置工作稳定时，轮子的转动角速度ω=30rad/sD. 该装置工作稳定时，轮子的转动周期T大于0.2s5.关于历史上对于物体受力和运动的研究，下列说法正确的是()A. 亚里士多德首先提出，轻重物体下落一样快B. 伽利略认为物体的运动需要力来维持C. 牛顿最早将逻辑推理(和数学推演)与实验相结合，开创了近代自然科学研究的方法D. 伽利略在研究自由落体运动时，巧妙利用斜面“冲淡”重力，证明了自由落体运匀变速直线运动6.机场的安检门可以利用涡流探测人身上携带的金属物品，安检门中接有线圈，线圈中通以交变电流关于其工作原理，以下说法正确的是()A. 人身上携带的金属物品会被地磁场磁化，在线圈中产生感应电流B. 人体在线圈交变电流产生的磁场中运动，产生感应电动势并在金属物品中产生感应电流C. 线圈产生的交变磁场不会在金属物品中产生交变的感应电流D. 金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流7.某区域电场线如图所示，左右对称分布，A、B为区域上两点。
2020新课标高考物理课后演练：力学实验与创新课后演练强化训练含解析
教课资料范本2020新课标高考物理课后操练：力学实验与创新课后操练加强训练含分析编辑： __________________时间： __________________(建议用时： 60 分钟 )1. 以下图，用铁架台、弹簧和多个质量均为m 的钩码研究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系．(1)为达成实验，还需要的实验器械有：__________________________________ ．(2)实验中需要丈量的物理量有：________________________________ ．(3)为达成该实验，设计实验步骤以下：A ．以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组(x， F)对应的点，并用光滑的曲线连结起来；B．记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度l0；C．将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧邻近竖直固定一把刻度尺；D．挨次在弹簧下端挂上 1 个、 2 个、 3 个、 4 个钩码，并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度，并记录在表格内，而后取下钩码；E．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与伸长量的关系式．第一试试写成一次函数，如果不可以，则考虑二次函数；F．解说函数表达式中常数的物理意义；G．整理仪器．请将以上步骤按操作的先后次序摆列出来：_______________________________.分析： (1) 依据实验原理可知还需要刻度尺来丈量弹簧原长和伸长量；(2)依据实验原理，实验中需要丈量的物理量有弹簧的原长、弹簧所受外力与对应的伸长量 (或与弹簧对应的长度)；(3)依据达成实验的合理性可知先后次序为CBDAEFG.答案： (1) 刻度尺(2)弹簧原长、弹簧所受外力与对应的伸长量(或与弹簧对应的长度) (3)CBDAEFG2．在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学获取一条用打点计时器打下的纸带，以下图，并在其上取了A、B、 C、 D、 E、F 、 G 共 7 个计数点，图中每相邻两个计数点间还有 4 个点没有画出，打点计时器接频次f＝ 50 Hz 的沟通电源．(1)打下 E 点时纸带的速度 v E＝ ________(用给定字母表示 ) ；(2)若测得 d6＝ 65.00 cm ，d3＝19.00 cm，物体的加快度 a＝ ________ m/s 2；(3)假如当时交变电流的频次f>50 Hz ，但当时做实验的同学其实不知道，那么测得的加快度值和真切值对比 ________(选填“偏大”或“偏小”)．分析： (1) 因为图中每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点之间的时间间隔为 5T，利用匀变速直线运动的推论得v E＝d5－ d3＝（ d5－ d3） f10.10T(2) 依据匀变速直线运动的推论x ＝ aT 2可得 a ＝xDG －xAD＝（ d6－ d3）－ d3＝（3×0.1 s） 2（ 3×5T ）23.00 m/s2.(3)假如在某次实验中，沟通电的频次f>50 Hz ，则实质打点周期变小，依据运动学公式x＝ aT2得，丈量的加快度值和真切的加快度值对比偏小．（d5－ d3） f答案： (1)(2)3.00 (3)偏小103．在用以下图的装置“考证牛顿第二定律”的实验中，保持小车质量一准时，考证小车加快度 a 与协力 F 的关系．(1)除了电火花计时器、小车、砝码、砝码盘、细线、附有定滑轮的长木板、垫木、导线及开关外，在以下器械中一定使用的有________(选填选项前的字母)．A ． 220 V 、 50 Hz 的沟通电源B．电压可调的直流电源C．刻度尺D．秒表E．天平 (附砝码 )(2)为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，以下操作正确的选项是________．A．调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行B．在调整长木板的倾斜度均衡摩擦力时，应该将砝码和砝码盘经过细线挂在小车上C．在调整长木板的倾斜度均衡摩擦力时，应该将穿过打点计时器的纸带连在小车上(3)某同学获取了以下图的一条纸带，由此获取小车加快度的大小a ＝ ________ m/s 2.(4) 在本实验中以为细线的拉力F 等于砝码和砝码盘的总重力mg ，由此造成的偏差是________( 选填“系统偏差”或“有时偏差”)．设拉力的真切值为F 真 ，小车的质量为 M ，为mg － F 真 m了使<5% ，应该知足的条件是 M <________ ．F 真分析： (1)打点计时器接沟通电源，办理纸带时要用刻度尺测出计数点间的距离，还要用到天平测砝码和砝码盘的质量，应选A 、C 、 E.(2)在均衡摩擦力时，不可以挂盘；要保证细线和纸带与木板平行，先接通电源，再开释小车，若纸带做匀速直线运动，则纸带上的点间距是均匀的，即说明均衡了摩擦力，应选A 、C.(3)由图知 AC ＝ 6.40 cm ， CE ＝ 8.80 cm ， CE － AC ＝ a(2T)2，得 a ＝CE － AC＝ 15 m/s 2.4T2(4)小车在做匀加快直线运动时，砝码和砝码盘也在做匀加快直线运动，细线的拉力F 一定小于砝码和砝码盘的总重力mg ，此偏差不可以防止，为系统偏差；小车与砝码和砝码盘都在做加快度为 a 的匀加快直线运动，对砝码和砝码盘有mg — F 真 ＝ ma ，对小车有 F 真＝ Ma ，代入 mg － F 真 mF 真 <5% ，得 M <5%.答案： (1)ACE (2)AC (3)15 (4)系统偏差 5%4．某同学用如图甲所示的实验装置来考证“力的平行四边形定章”．弹簧测力计A 挂于固定点 P ，下端用细线挂一重物M ，弹簧测力计 B 的一端用细线系于O 点，手持另一端向左拉，使结点 O 静止在某地点．分别读出弹簧测力计A 和B 的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录 O 点的地点和拉线的方向．(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N ，图乙中的示数为 ________N.(2)以下实验要求中不用要的是________． (填写选项前对应的字母，下同)A ．细线应尽可能长一些B ．应丈量重物 M 所受的重力C ．细线 AO 与 BO 之间的夹角应尽可能大于90°(3)图丙是在白纸上依据实验结果画出的力的图示，以下说法正确的选项是________．A ．图中的 F 是力 F1和 F2协力的理论值B．图中的F′是力 F1和 F 2协力的理论值C． F 是力 F1和 F2协力的实质丈量值D．本实验将细绳都换成橡皮条，相同能达到实验目的(4)本实验采纳的科学方法是________．A ．理想实验法B ．等效代替法C．控制变量法D．成立物理模型法分析： (1) 弹簧测力计每 1 N 被分红 10 格，每一小格为0.1 N，则弹簧测力计的读数为 3.80 N；(2)细线应尽可能长一些，能更为正确的记录力的方向；实验经过作出弹簧的弹力和重物的重力这三个力的图示，来考证“ 力的平行四边形定章” ，所以重物的重力一定要知道；细线 AO 与 BO 之间的夹角适合大一点，不必定一定大于90°；只需考证两弹簧测力计拉力的协力大小等于重物的重力，方向竖直向上即可，每次只需保证O 点保持静止即可，没必需每次都使 O 点静止在同一地点；(3)在本实验中，依据平行四边形定章作出的协力F′是力 F 1和 F 2协力的理论值，而用一个弹簧测力计拉出的力 F 是 F1和 F 2协力的实质丈量值，本实验将细绳都换成橡皮条，相同能达到实验目的；(4)本实验采纳的科学方法是等效代替法．答案： (1)3.80(3.79 ～ 3.81)(2)CD (3)BCD(4)B5． (20xx ·湖州模拟 )某同学利用图甲研究力对物体做的功与物体速度的关系，获取了如下表的数据：实验次数12345橡皮筋条数13457小车速度0.71 1.23 1.42 1.58 1.87－v/(m· s1)(注：每条橡皮筋拉长的长度都相同)(1)设一条橡皮筋拉长到固定长度所做的功为W0，在图乙中大概画出橡皮筋所做的功W 与小车速度v 关系的图象．(2)由图象大概可判断出W 与 v 的关系可能是________．分析： (1)依据表中数据可知，橡皮筋做的功与小车获取的速度相关，而且做功越多，小车获取的速度越大．据描点法可知，W 与 v 的图线为抛物线，以下图．(2)由图象大概可判断出W 与 v 的关系可能是W∝v2 .答案： (1) 看法析图(2) W∝v26．利用以下图装置做“考证机械能守恒定律”实验．(1)为考证机械能能否守恒，需要比较重物着落过程中随意两点间的________．A．动能变化量与势能变化量B．速度变化量与势能变化量C．速度变化量与高度变化量(2)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹 )、电磁打点计时器、导线及开关外，在以下器械中，还一定使用的两种器械是________．A．沟通电源B．刻度尺C．天平 (含砝码 )(3)实验中，先接通电源，再开释重物，获取以下图的一条纸带．在纸带上选用三个连续打出的点A、 B、 C，测得它们到开端点O 的距离分别为h A、 h B、 h C.已知当地重力加快度为g，打点计时器打点的周期为T.设重物的质量为m.从打 O 点到打B 点的过程中，重物的重力势能变化量E p＝____________ ，动能变化量E k＝ ________．(4)大部分学生的实验结果显示，重力势能的减少许大于动能的增添量，原由是________．A ．利用公式v＝ gt 计算重物速度B．利用公式v＝2gh计算重物速度C．存在空气阻力和摩擦阻力的影响D．没有采纳多次实验取均匀值的方法(5)某同学想用下述方法研究机械能能否守恒，在纸带上选用多个计数点，丈量它们到起始点 O 的距离 h，计算对应计数点的重物速度v，描述 v2－ h 图象，并做以下判断：若图象是一条过原点的直线，则重物着落过程中机械能守恒，请你剖析论证该同学的判断能否正确．分析： (1)重物着落过程中重力势能减少，动能增添，故该实验需要比较重物着落过程中随意两点间的动能变化量与势能变化量在偏差范围内能否相等， A 项正确．(2)电磁打点计时器使用的是沟通电源，故要选A，需要测纸带上两点间的距离，还需要刻度尺，选B，依据 mgh＝12mv2－ 0 可将等式两边的质量抵消，不需要天平，不需用 C.(3)重物的重力势能变化量为E p＝－ mgh B，1 1 hC－hA2动能的变化量E k＝2mv2B＝2m 2T.(4)重物重力势能的减少许略大于动能的增添量，是因为重物着落过程中存在空气阻力和摩擦阻力的影响， C 正确．(5)该同学的判断不正确，在重物着落h 的过程中，若阻力1f 恒定，依据 mgh－ fh＝ mv2－2f0，则 v2＝ 2 g－m h 可知， v2－ h 图象就是过原点的一条直线．要想经过v2－ h 图象的方法验证机械能能否守恒，还一定看图象的斜率能否靠近2g.答案： (1)A(2)AB (3)－ mgh B 1mhC－hA2(5) 不正确，原由看法析22T(4)C7．(20xx ·宁模拟南 )以下图为“考证碰撞中的动量守恒”实验装置表示图．实验步骤为：A．在地面上挨次铺白纸和复写纸．B．确立重锤对应点O.C．不放球2，让球 1 从斜槽滑下，确立它落地址地点P.D．把球 2 放在立柱上，让球 1 从斜槽滑下，与球 2 正碰后，确立球 1 和球 2 落地址地点M和N.E．用刻度尺丈量OM 、 OP、 ON 的长度．－－－F．看 m1OM ＋ m2ON与 m1OP能否相等，以考证动量守恒．上述步骤有几步不完美或有错误，请指出并写出相应的正确步骤．________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.分析： 为使小球走开轨道时的初速度相等，每次开释小球时应从同一高度由静止开释，故步骤 D 不完美；两球走开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间t 相等，若碰撞过程动量守恒，则有m v ＝ m v ′＋ m v ′，两边同乘以t 得 m v t ＝ m v ′t ＋m v ′t ，1 11 12 21 1 1 12 2即为 m 1－＝ m 1 －＋ m 2 －－ d) ，故步骤 F 错误． OP OM (ON答案： D 不完美，小球 1 应从斜槽的同一高度由静止开释；F 错误，应考证 1－＝m 1－＋ m 2 － － d)m OP OM (ON8．某同学设计了一个用电磁打点计时器考证动量守恒定律的实验：在小车A 的前端粘有橡皮泥，推进小车A 使之做匀速直线运动，而后与本来静止在前面的小车B 相碰并粘合成一体，持续做匀速直线运动．他设计的装置如图甲所示．在小车 A 后连着纸带，电磁打点计时器所用电源频次为50 Hz ，长木板下垫着薄木片以均衡摩擦力．(1)若已测得打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间距(已标在图上 )． A 为运动的起点，则应选 ________段来计算 A 碰前的速度．应选 ________段来计算 A 和 B 碰后的共同速度 (以上两空选填 “AB ”“BC ”“CD ”或“DE ”)．(2)已测得小车 A 的质量 m ＝ 0.4 kg ，小车 B 的质量为 m ＝0.2kg ，则碰前两小车的总动12量为 ________kg · m/s ，碰后两小车的总动量为 ________kg · m/s.分析： (1)从纸带上打点的状况看，BC 段既表示小车做匀速运动，又表示小车有较大速 度，所以 BC 段能较正确地描述小车A 在碰撞前的运动状况，应采纳BC 段计算小车 A 碰前的速度．从 CD 段打点的状况看，小车的运动状况还没稳固，而在 DE 段内小车运动稳固，故应采纳 DE 段计算 A 和 B 碰后的共同速度．BC10.50 ×10－ 2 (2)小车 A 的碰撞前的速度 v 0＝ 5T ＝5×0.02 m/s ＝ 1.050 m/s ，小车 A 在碰撞前的动量 p 0 ＝ m 1v 0＝ 0.4× 1.050 kg · m/s ＝0.420 kg ·m/s.碰撞后 A 、 B 的共同速度 v ＝ DE ＝6.95 ×10－2m/s ＝0.695 m/s ，5T 5×0.02碰撞后 A 、 B 的总动量 p ＝ (m 1 ＋m 2)v ＝ (0.2＋ 0.4)× 0.695 kg · m/s ＝ 0.417 kg · m/s. 答案： (1)BC DE (2)0.4200.417。
2020年高考物理一轮复习第八单元力学实验练习含解析新人教版53
力学实验力学实验是每年高考的必考内容,在当前实验试题命制“一大一小”的情况下,力学实验多以小题的形式出现,并且试题多源于教材而高于教材,所给的物理情景和要求通常跟教材内容有明显区别,是以教材中的实验为背景或素材,通过改变实验条件或增加条件限制,加强对考生迁移能力、创新能力和实验设计能力的考查。
具体特点如下:(1)力学实验中有多个实验都要用到打点计时器(如研究匀变速直线运动的规律、验证牛顿运动定律、验证机械能守恒定律等),考查打点计时器的使用并根据纸带进行正确的数据运算,是高考考查的热点。
(2)考查运用图象法处理实验数据是历年高考实验题的命题热点,力学实验、电学实验中都可能出现。
这是考生必备的能力之一。
(3)结合光电门和传感器考查。
由光电门计算速度,由力的传感器直接显示力的大小,速度传感器直接显示速度大小,所以力学实验中往往结合这两种器材来考查。
(4)考查力学创新设计性实验,如测动摩擦因数、弹簧弹性势能。
创新设计性实验主要考查考生是否理解实验原理和实验仪器的工作原理,是否具有灵活运用实验知识的能力,是否具有在不同情况下迁移知识的能力,这些对考生的能力要求都较高,是近几年高考命题的热点。
“源于课本,不拘泥于课本”一直是高考实验命题的理念,考查实验的灵魂——原理是重中之重,预测2020年高考对力学实验的考查,是在《考试说明》规定的实验基础上进行重组与创新,旨在考查考生是否熟悉这些常规实验器材,是否真正动手做过这些实验,是否能灵活地运用学过的实验理论、实验方法、实验仪器,去处理、分析、研究某些未做过的实验,包括设计某些比较简单的实验等。
所以在复习过程中,应以掌握常规实验原理、实验方法、规范的操作程序、数据处理方法等为本,同时从常规实验中有意识地,积极地提取、积累一些有价值的方法。
逐步过渡到能灵活运用学过的实验方法设计新的实验。
实验1 研究匀变速直线运动1 实验原理(1)利用纸带判断物体是否做匀变速直线运动的方法设x1、x2、x3、x4、…为纸带上相邻两个计数点之间的距离,假如Δx=x2-x1=x3-x2=x4-x3=…=常数,即连续相等的时间间隔内的位移之差为恒量,则与纸带相连的物体做匀变速直线运动。
2020年高考物理真题分专题训练 专题18 力学实验(教师版含解析)
专题18 力学实验【2020年高考题组】1．(2020·新课标Ⅰ卷)某同学用如图所示的实验装置验证动量定理，所用器材包括：气垫导轨、滑块(上方安装有宽度为d的遮光片)、两个与计算机相连接的光电门、砝码盘和砝码等。
实验步骤如下：(1)开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间________时，可认为气垫导轨水平；(2)用天平测砝码与砝码盘的总质量m1、滑块(含遮光片)的质量m2；(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；(4)令滑块在砝码和砝码盘的拉动下从左边开始运动，和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过A、B两处的光电门的遮光时间Δt1、Δt2及遮光片从A运动到B所用的时间t12；(5)在遮光片随滑块从A 运动到B 的过程中，如果将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受拉力，拉力冲量的大小I =________，滑块动量改变量的大小Δp =________；(用题中给出的物理量及重力加速度g 表示) (6)某次测量得到的一组数据为：d =1.000 cm ，m 1=1.50⨯10-2 kg ，m 2=0.400 kg ，△t 1=3.900⨯10-2 s ，Δt 2=1.270⨯10-2 s ，t 12=1.50 s ，取g =9.80 m/s 2。
计算可得I =________N·s ，Δp =____ kg·m·s -1；(结果均保留3位有效数字) (7)定义Δ=100%I pIδ-⨯，本次实验δ=________%(保留1位有效数字)。
【答案】大约相等 m 1gt 12 221()d d m t t -∆∆ 0.221 0.212 4 【解析】(1)当经过A,B 两个光电门时间相等时，速度相等，此时由于阻力很小，可以认为导轨是水平的。
(5)由I =Ft ，知112I m gt =， 由21p mv mv ∆=-知2222121()d d d d p m m m t t t t ∆=⋅-⋅=-∆∆∆∆。
2020年高考物理试题分项版汇编系列专题18力学实验含解析
专题18力学实验一、直线运动1．（1）用游标卡尺测量小球的直径如图甲、乙所示。
测量方法正确的是_____（选填“甲”或“乙”）。
（2）用螺旋测微器测量金属丝的直径，此示数为_______mm。
（3）在“用打点计时器测速度”的实验中，交流电源频率为50Hz，打出一段纸带如图所示。
纸带经过2号计数点时，测得的瞬时速度v=____m/s。
【答案】甲6.7000.362．在做“研究匀变速直线运动”的实验中：(1)如图所示，是某同学由打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出，打点计时器打点的时间间隔T＝0.02 s，其中x1＝7.05 cm、x2＝7.68 cm、x3＝8.33 cm、x4＝8.95 cm、x5＝9.61 cm、x6＝10.26 cm.下表列出了打点计时器打下B、C、F时小车的瞬时速度，请在表中填入打点计时器打下D、E两点时小车的瞬时速度_______; _______.(2)以A点为计时起点，在坐标图中画出小车的速度—时间关系图线_________．(3)根据你画出的小车的速度—时间关系图线计算出的小车的加速度a＝________m/s2.【答案】0.864 m/s0.928 m/s图像：0.65 m/s2.【解析】（1）根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度知（2）以A点为计时起点，在坐标图中画出小车的速度—时间关系图线（33．一小球在桌面上从静止开始做加速运动，现用高速摄影机在同一底片多次曝光，记录下小球每次曝光的位置，并将小球的位置编号．如图所示，1位置恰为小球刚开始运动的瞬间，作为零时刻．摄影机连续两次曝光的时间间隔均为0.5 s，小球从1位置到6位置的运动过程中经过各位置的速度分别为v1＝0，v2＝0.06 m/s，v4＝________ m/s，小球运动的加速度a = ________ m/s2(结果保留小数点后面两位有效数字）【答案】（0.18m/s）、20.12/m s综上所述本题答案是：40.18m/sv=20.12m/sa=4．如图所示为一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E、F、G为相邻的计数点，相邻计数点的时间间隔T＝0.1 s.(1)在图所示的坐标系中作出小车的v－t图线__________．(2)将图线延长与纵轴相交，交点的速度大小是______ cm/s ，此速度的物理意义是_______________． (3)小车的加速度为______________（保留有效数字3位）【答案】11.60表示A 点的瞬时速度0.496【解析】根据图中数据计算出各点的速度，建立v t ~坐标系，然后利用描点连线做出图像，如下图所示：从图像上可以看出：将图线延长与纵轴相交，交点的速度大小是11.60cm/s ，此速度的物理意义是表示A 点的瞬时速度，在v t ~图像中斜率表示加速度的大小，求得加速度20.496m/s a =5．某同学探究小磁铁在铜管中下落时受电磁阻尼作用的运动规律．实验装置如图所示，打点计时器的电源为50 Hz 的交流电．(1)下列实验操作中，不正确的有________． A ．将铜管竖直地固定在限位孔的正下方B．纸带穿过限位孔，压在复写纸下面C．用手捏紧磁铁保持静止，然后轻轻地松开让磁铁下落D．在磁铁下落的同时接通打点计时器的电源(2)该同学按正确的步骤进行实验(记为“实验①”)，将磁铁从管口处释放，打出一条纸带，取开始下落的一段，确定一合适的点为O点，每隔一个计时点取一个计数点，标为1,2，…，8.用刻度尺量出各计数点的相邻两计时点到O点的距离，记录在纸带上，如图所示．.(3)分析上表的实验数据可知：在这段纸带记录的时间内，磁铁运动速度的变化情况是_______________；磁铁受到阻尼作用的变化情况是____________．【答案】(1)CD(2)39.0(3)逐渐增大到39.8 cm/s且增加的越来越慢；逐渐增大到等于重力6．（1）在“用打点计时器测速度”的实验中，下列器材中必须要用的是（多选）_______A. B. C. D.（2）在探究加速度与力、质量的关系的实验时，打出一条纸带如图所示，已知A、B、C、D、E为计数点，相邻两个计数点间还有4个打点，每相邻两个计数点间的时间间隔为0.1 s，则小车在C点的速度v＝________m/s，小车运动的加速度a＝________m/s2.(结果保留三位有效数字)【答案】（1）AC（2）1.246.22【解析】（1）“用打点计时器测速度”的实验需要用到的器材是：打点计时器、纸带、刻度尺、交流电源等，打点计时器本身具有计时功能，无需秒表，也不用弹簧测力计测什么力，故选AC。
江苏省2020版高考物理三轮复习 热点12 力学创新实验练习(含解析)
热点12 力学创新实验(建议用时:20分钟）1.某同学用如图甲所示装置测小滑块与桌面间的动摩擦因数．实验过程如下：一轻质弹簧放置在粗糙水平固定桌面MN上，弹簧左端固定,弹簧处于原长时，弹簧右端恰好在桌面边缘处，现用一个小滑块压缩弹簧并用锁扣锁住．已知当地的重力加速度为g，弹簧的劲度系数为k.(1)实验中涉及下列操作步骤：①用天平测量出小滑块的质量m，查出劲度系数为k的弹簧的形变量为x时的弹性势能的大小为E p＝错误!kx2。
②测量桌面到地面的高度h和小滑块抛出点到落地点的水平距离s。
③测量弹簧压缩量x后解开锁扣．④计算小滑块与水平桌面间的动摩擦因数．Ⅰ。
上述步骤正确的操作顺序是____________(填入代表步骤的序号）．Ⅱ.上述实验测得小滑块与水平桌面间的动摩擦因数的大小为____________．（2)再通过更换材料完全相同、但大小和质量不同的滑块重复操作，得出一系列滑块质量m与它抛出点到落地点的水平距离s。
根据这些数值，作出s2－错误!图象,如图乙所示．由图象可知,滑块与水平桌面之间的动摩擦因数μ＝__________；每次弹簧被压缩时具有的弹性势能大小是____________．(用b，a,x，h,g表示）2．图甲是实验室测定水平面和小物块之间动摩擦因数的实验装置，曲面AB与水平面相切于B点且固定．带有遮光条的小物块自曲面上某一点释放后沿水平面滑行最终停在C点，P为光电计时器的光电门,已知当地重力加速度为g。
（1)利用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示，则遮光条的宽度d＝________cm；（2）实验中除了测定遮光条的宽度外，还需要测量的物理量有________；A．小物块质量mB．遮光条通过光电门的时间tC．光电门到C点的距离xD．小物块释放点的高度h(3）为了减小实验误差，同学们采用图象法来处理实验数据，他们根据(2)测量的物理量，建立如图所示的坐标系来寻找关系，其中合理的是________．3．（2019·如皋市模拟）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s1、s2、s3…，从O点开始计时，1、2、3…点对应时刻分别为t1、t2、t3…，求得v1＝s1t1，v2＝错误!,v3＝错误!…,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，下列说法中错误的是____________．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4。
通用版2020版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)~~8题每题13分,共题每题12分,5100分(共8小题,1)4.(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1,打点计O,再依次选,他把某一点记作6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ABCDEF,如图甲所示。
、和、个点作为计数点,分别标以、、DE.D DC.、则在打两点相距2270 cm,点时小车的速度是(1)由实际的纸带测得90 cm,、两点相距 m/s。
tv请在图乙中作出小坐标系中描好点,然后根据数据在,-(2)该同学分别算出打各点时小车的速度2a=vt m/s图象,并求出小车的加速度车的。
-.=v= 14m/s。
解析(1)Dtv -图象如图所示。
(2)2=a=。
5m/s由图象的斜率知v t.5(2)-答案(1)1图象见解析图4M.表考点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2(m小车的加速度可由小车后拖动的纸带计算出。
沙桶及沙的质量用表示,,示mM可近似认为绳对小车的拉时与的大小关系满足,,(1)往沙桶中加入一定量的沙子当选填“之前”或“之后”)接通打点计时器的力大小等于沙桶和沙的重力;(在释放小车电源,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 50 Hz,则小车的加速度大小是有4个点未标出,打点计时器使用交变电流的频率是2B当打点计时器打结果保留三位有效数字点时小车的速度是) m/s。
(,m/sFa小张和小关系图线如图乙所示-,(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。
,哪一个物理量是不同的王同学做实验mgMFma=F=Ma=;时,?解析(1)小车实际的加速度为拉力,绳子拉力为因此只有当,才近似等于实验中应先接通电源再释放小车。
高考物理一轮复习专题强化卷：力学基础实验与创新实验
2020年高考物理一轮复习专题强化卷----力学基础实验与创新实验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 共7个计数点，图中每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，打点计时器接频率f ＝50 Hz 的交流电源．(1)打下E 点时纸带的速度v E ＝________(用给定字母表示)；(2)若测得d 6＝65.00 cm ，d 3＝19.00 cm ，物体的加速度a ＝________ m/s 2；(3)如果当时交变电流的频率f >50 Hz ，但当时做实验的同学并不知道，那么测得的加速度值和真实值相比________(选填“偏大”或“偏小”)． 答案：(1)(d 5－d 3)f10(2)3.00 (3)偏小【解析】：(1)由于图中每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点之间的时间间隔为5T ，利用匀变速直线运动的推论得v E ＝d 5－d 310T ＝(d 5－d 3)f 10.(2)根据匀变速直线运动的推论Δx ＝aT 2可得a ＝x DG －x AD (3×5T )2＝(d 6－d 3)－d 3(3×0.1 s )2＝3.00 m/s 2. (3)如果在某次实验中，交流电的频率f >50 Hz ，则实际打点周期变小，根据运动学公式Δx ＝aT 2得，测量的加速度值和真实的加速度值相比偏小．2、甲、乙两同学通过下面的实验测量人的反应时间。
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为L 1，重力加速度大小为g ，则乙的反应时间为________(用L 、L 1和g 表示)。
专题12 力学创新型实验题(原卷版)-2023年高考物理实验题专项突破
专题12力学创新型实验题1.力学发展型实验以教材原实验为背景，稍微改变原有的实验目的，或测量与原实验密切关联的新物理量(如摩擦力F f 、空气阻力、动摩擦因数μ等)，或探究与原实验密切相关的新关系（如滑动摩擦力与斜面倾角的关系等）。
2.创新型实验的解答有三个要点①充分参考教材原实验的原理、器材、步骤及数据处理方法，遵循正确、安全、准确的基本实验原则。
②立足实验要求、选用相关力学规律分析原理，如力的合成与分解、直线运动、平抛运动或圆周运动规律、牛顿运动定律、功能关系等。
③加强探究性思考，运用物理方法科学设计。
典例1：（2022·河北·高考真题）某实验小组利用铁架台、弹簧、钩码、打点计时器、刻度尺等器材验证系统机械能守恒定律，实验装置如图1所示。
弹簧的劲度系数为k ，原长为L 0，钩码的质量为m 。
已知弹簧的弹性势能表达式为212E kx ，其中k 为弹簧的劲度系数，x 为弹簧的形变量，当地的重力加速度大小为g 。
（1）在弹性限度内将钩码缓慢下拉至某一位置，测得此时弹簧的长度为L 。
接通打点计时器电源。
从静止释放钩码，弹簧收缩，得到了一条点迹清晰的纸带。
钩码加速上升阶段的部分纸带如图2所示，纸带上相邻两点之间的时间间隔均为T （在误差允许范围内，认为释放钩码的同时打出A 点）。
从打出A 点到打出F点时间内，弹簧的弹性势能减少量为______，钩码的动能增加量为______，钩码的重力势能增加量为______。
（2）利用计算机软件对实验数据进行处理，得到弹簧弹性势能减少量、钩码的机械能增加量分别与钩码上升高度h的关系，如图3所示。
由图3可知，随着h增加，两条曲线在纵向的间隔逐渐变大，主要原因是______。
典例2：（2021·福建·高考真题）某实验小组利用图（a）所示的实验装置探究空气阻力与速度的关系，实验过程如下：（1）首先将未安装薄板的小车置于带有定滑轮的木板上，然后将纸带穿过打点计时器与小车相连。
2020新课标高考物理二轮讲义：专题九第1讲 力学实验与创新 Word版含解析
热点题型一 研究匀变速直线运动第 1 讲 力学实验与创新 本部分属于高考必考内容，每个实验都有可能考查，但纸带类问题为命题的重点．由于实验考查“来源于大纲，而又不拘泥于大纲”的特点，所以在复习中一定要把握实验的灵魂 ——原理，只有在原理性内容掌握之后，才能进行数据的处理和误差分析．实验装置图操作要领 考查热点①平行：细绳、纸带 ①考装置：器材装配与长木板平行 正误研究匀 ②靠近：小车释放②考读算：读纸带计变速直 前，应靠近打点计时 数点间位移；计算瞬线运动器的位置时速度；计算加速度③先后：实验时先接 ③摩擦力：无须平衡通电源，后释放小(木板平放或斜放均(2019·高考全国卷Ⅰ)某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行探究．物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示．已知打点计时器所用交流 电的频率为 50 Hz ，纸带上标出的每两个相邻点之间还有 4 个打出的点未画出．在 A 、B 、 C 、D 、E 五个点中，打点计时器最先打出的是 点．在打出 C 点时物块的速度大小为m/s(保留 3 位有效数字)；物块下滑的加速度大小为m/s 2(保留 2 位有效数字)．[解析] 根据题述，物块加速下滑，在 A 、B 、C 、D 、E 五个点中，打点计时器最先打出 的是 A 点．根据刻度尺读数规则可读出，B 点对应的刻度为 1.20 cm ，C 点对应的刻度为 3.15 cm ，D 点对应的刻度为 5.85 cm ，E 点对应的刻度为 9. 30 cm ，AB ＝1.20 cm , BC ＝1.95 cm ,1CD ＝2.70 cm , DE ＝3.45 cm.两个相邻计数点之间的时间 T ＝5×50s ＝0.10 s ，根据做匀变速直线运动的质点在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得，打出 C 点时物块的BC ＋CD CD ＋DE －（AB ＋BC ）速度大小为 v C ＝m/s 2.≈0.233 m/s.由逐差法可得 a ＝ 2T 4T 2 ， 解得 a ＝0.75 [答案] A 0.233 0.75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点与人为选取的计数点之间的区别与联 系，便于测量和计算．(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x n ＋x n ＋1的瞬时速度．如图所示，打 n 点时的瞬时速度 v n ＝ 2T.(3)用“逐差法”求加速度（x 4＋x 5＋x 6）－（x 1＋x 2＋x 3）如图所示，a ＝（3T ）2 .Ｋ1.(2018·高考北京卷)用图1 所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律．主要实验步骤如下：a．安装好实验器材．接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次．B．选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点O(t＝0)，然后每隔相同的时间间隔T 选取一个计数点，如图2 中A、B、C、D、E、F…所示．C．通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E…点时小车的速度，分别记作v1、v2、v3、v4、v5…D．以速度v 为纵轴、时间t 为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，如图3 所示．结合上述实验步骤，请你完成下列任务：(1)在下列仪器和器材中，还需要使用的有和(填选项前的字母)．A．电压合适的50 Hz 交流电源B．电压可调的直流电源C．刻度尺D．秒表E．天平(含砝码)(2)在图3 中已标出计数点A、B、D、E 对应的坐标点，请在该图中标出计数点C 对应的坐标点，并画出v－t 图象．(3)观察 v －t 图象，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是 ．v －t 图象斜率的物理意义是．Δx(4)描绘 v －t 图象前，还不知道小车是否做匀变速直线运动．用平均速度Δ 表示各计数 t点的瞬时速度， 从理论上讲， 对 Δt 的要求是(选 填“越小越好”或“与大小无关”)；从实验的角度看，选取的Δx 大小与速度测量的误差 (选填“有关”或“无关”)．(5)早在 16 世纪末，伽利略就猜想落体运动的速度应该是均匀变化的．当时只能靠滴水 计时，为此他设计了如图 4 所示的“斜面实验”，反复做了上百次，验证了他的猜想．请你 结合匀变速直线运动的知识，分析说明如何利用伽利略“斜面实验”检验小球的速度是随时 间均匀变化的．解析：(1)打点计时器用的是低压交流电源，故选 A ；打相邻计数点的时间间隔是已知 的，故不需要秒表；计数点间的距离需要用刻度尺测量，故选 C ；由于不需要知道小车和重 物的质量，故不需要天平(含砝码)．(2)先标出计数点 C 对应的坐标点，连线时要让尽量多的点在一条直线上．(3)依据 v －t 图象是直线(斜率一定)，即小车的速度随时间均匀变化，判断出小车做匀变 速直线运动；v －t 图象斜率的物理意义是加速度．Δx Δx(4)Δt 表示的是Δt 内的平均速度，只有当Δt 趋近于零时，Δt 才表示瞬时速度．因此若 Δx用Δt表示各计数点的瞬时速度，对Δt 的要求是越小越好；从实验的角度看，选取的Δx 越 大，Δx 的测量误差就越小，算出的速度的误差就越小，因此从实验的角度看，选取的Δx 大 小与速度测量的误差有关．0＋v(5)如果小球的初速度为 0，其速度 v ∝t ，那么它通过的位移 x ＝ t ，故推出 x ∝t 2.因2 此，只要测量小球通过不同位移所用的时间，就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化．答案：(1)A C (2)如图所示 (3)小车的速度随时间均匀变化 加速度 (4)越小越好 有关 (5)如果小球的初速度为 0，其速度 v ∝t ，那么它通过的位移 x ∝t 2.因此，只要测量小球 通过不同位移所用的时间，就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化热点题型二探究弹力和弹簧伸长之间的关系(2018·高考全国卷Ⅰ)如图(a)，一弹簧上端固定在支架顶端，下端悬挂一托盘；一标尺由游标和主尺构成，主尺竖直固定在弹簧左边；托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置，简化为图中的指针．现要测量图(a)中弹簧的劲度系数，当托盘内没有砝码时，移动游标，使其零刻度线对准指针，此时标尺读数为1.950 cm；当托盘内放有质量为0.100 kg 的砝码时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针，标尺示数如图(b)所示，其读数为cm.当地的重力加速度大小为9.80 m/s2，此弹簧的劲度系数为N/m(保留3 位有效数字)．[解析] 实验所用的游标卡尺最小分度为0.05 mm，游标卡尺上游标第15 条刻度线与主尺刻度线对齐，根据游标卡尺的读数规则，题图(b)所示的游标卡尺读数为3.7 cm＋15×0.05 mm＝3.7 cm＋0.075 cm＝3.775 cm.托盘中放有质量为m＝0.100 kg 的砝码时，弹簧受到的拉力F＝mg＝0.100×9.8 N＝0.980 N，弹簧伸长量为x＝3.775 cm－1.950 cm＝1.825 cm，根据F胡克定律F＝kx，解得此弹簧的劲度系数k＝＝53.7 N/m.x[答案] 3.775 53.7探究弹力和弹簧伸长之间关系的三点注意(1)实验中的外力是钩码的重力提供，要注意钩码的个数和弹簧秤的限度．(2)橡皮条、弹簧的弹力大小与伸长量之间的关系满足胡克定律，实验的数据处理中一般选用图象法．(3)图上的连线不一定通过所有的数据点，应尽量使数据点合理地分布在线的两侧．2.(1)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，以下说法正确的是．A．弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度B．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态C．用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量D．用几根不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等(2)若某同学采用的实验装置如图甲所示，所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力．实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5 个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度．①有一个同学通过以上实验测量后把6 组数据描点在图乙中，请作出F－L 图线．②由此图线可得出该弹簧的原长L0＝cm，劲度系数k＝N/m.(结果均保留两位有效数字)(3)若某同学把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L，把L－L0 作为弹簧的伸长量x，这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是．解析：(1)弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度，否则弹簧会损坏，故 A 正确．用悬挂 钩码的方法给弹簧施加拉力，要保证弹簧位于竖直位置，使钩码的重力等于弹簧的弹力，要 待钩码平衡时再读数，故 B 正确．弹簧的长度不等于弹簧的伸长量，故 C 错误．拉力与伸长 量之比是劲度系数，由弹簧决定，同一弹簧的劲度系数是不变的，不同的弹簧的劲度系数一 般不同，故 D 错误．(2)①作出 F －L 图线，如图所示．②弹簧处于原长时，弹力为零，故弹簧的原长 L 0＝5 cm ；图象的函数表达式为 F ＝k (L －ΔF 2.0L 0)，故斜率表示劲度系数，劲度系数 k ＝ ＝ N/m ＝20 N/m.ΔL 0.15－0.05(3)当竖直悬挂时，由于自身重力的影响弹簧会有一段伸长量 L 1，但此时所挂重物的重力 为 0(F ＝0)，结合弹簧弹力的特点可得，F ＝k (L －L 0－L 1)＝k (L －L 0)－kL 1＝kx －kL 1，其图象 只可能是 C 图．答案：(1)AB (2)①图见解析 ②5.0 20 (3)C热点题型三 验证力的平行四边形定则(2018·高考天津卷)某研究小组做“验证力的平行四边形定则”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)，刻度尺，图钉(若干个)．(1)具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的有．A．橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上B．重复实验再次进行验证时，结点O 的位置可以与前一次不同C．使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时视线应正对测力计刻度D．用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计时的拉力(2)该小组的同学用同一套器材做了四次实验，白纸上留下的标注信息有结点位置O、力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点，如下图所示．其中对于提高实验精度最有利的是．[解析] (1)由力的平行四边形定则知，橡皮条和两绳套夹角的角平分线不一定在一条直线上，两分力的大小也不一定小于合力，A、D 项错误；验证力的平行四边形定则时，每次实验需保证合力与分力作用效果相同，结点O 必须在同一位置．但重复实验时，可以改变合力的大小，故结点O 的位置可以与前一次不同，B 项正确；使用测力计测力时，施力方向应沿测力计轴线方向，读数时视线应正对测力计刻度，C 项正确．(2)为了减小画图时表示力的方向的误差，记录各个力的方向时，需要确定相对较远的两个点，然后连线确定力的方向，A 项错误；根据纸张大小，选择合适的标度，使图尽量大，所以B 项正确，C、D 项错误．[答案] (1)BC (2)B验证力的平行四边形定则中的两点说明(1)本实验中一个弹簧测力计的作用效果与两个弹簧测力计的共同作用效果相同，具有等效替代关系，两次拉橡皮条时结点O 完全重合，以保证力F1，F2 的合力与F 的作用效果相同．(2)实验过程中要同时记录弹簧测力计的示数及拉力方向．3.(2017 ·高考全国卷Ⅲ)某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴(横轴为x 轴，纵轴为y 轴，最小刻度表示1 mm)的纸贴在水平桌面上，如图(a) 所示．将橡皮筋的一端Q 固定在y 轴上的B 点(位于图示部分之外)，另一端P 位于y 轴上的A 点时，橡皮筋处于原长．(1)用一只测力计将橡皮筋的P 端沿y 轴从A 点拉至坐标原点O，此时拉力F 的大小可由测力计读出．测力计的示数如图(b)所示，F 的大小为N.(2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋P 端回到A 点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将P 端拉至O 点，此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1＝4.2 N 和F2＝5.6 N.①用5 mm 长度的线段表示1 N 的力，以O 为作用点，在图(a)中画出力F1、F2 的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力F 合；②F 合的大小为N，F 合与拉力F 的夹角的正切值为．若F 合与拉力F 的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则．解析：(1)由测力计的读数规则可知，读数为4.0 N.(2)①利用平行四边形定则作图；②由图可知F 合＝4.0 N，从F 合的顶点向x 轴和y 轴分别作垂线，顶点的横坐标对应长度为1 mm，顶点的纵坐标长度为20 mm，则可得出F 合与拉力F 的夹角的正切值为0.05.答案：(1)4.0 (2)①F1、F2 和F 合如图所示②4.0 0.05热点题型四验证牛顿第二定律“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示，已知打点计时器所用电源频率为50 Hz，试回答下列问题．(1)实验中在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示，A、B、C、D、E、F、G 这些点的间距如图中标示，其中每相邻两点间还有4 个计时点未画出．根据测量结果计算：打C 点时小车的速度大小为m/s；小车运动的加速度大小为m/s2.(结果保留三位有效数字)(2)平衡好摩擦力后，将5 个相同的砝码都放在小车上．挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度．根据小车的加速度 a 与砝码盘中砝码总重力F 的实验数据作出的a－F 图线如图丙所示，此图线不通过原点的主要原因是．(3)在某次利用上述已调整好的装置进行实验时，保持砝码盘中砝码个数不变，小车自身的质量保持不变(已知小车的质量远大于砝码盘和盘中砝码的质量)，在小车上加一个砝码，并测出此时小车的加速度a，调整小车上的砝码，进行多次实验，得到多组数据，以小车上1 1砝码的质量m 为横坐标，相应加速度的倒数a 为纵坐标，在坐标纸上作出如图丁所示的a－m关系图线，实验结果验证了牛顿第二定律．如果图中纵轴上的截距为b，图线的斜率为k，则小车受到的拉力大小为，小车的质量为．[解析] (1)纸带上两相邻计数点的时间间隔为T＝0.10 s，s1＝9.50 cm、s2＝11.00 cm、s3＝12.55 cm、s4＝14.00 cm、s5＝15.50 cm、s6＝17.05 cm，由匀变速直线运动中，物体在某段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，可知打C 点时小车的速度大小为v Cs2＋s3 （s4＋s5＋s6）－（s1＋s2＋s3）＝2T，代入数值得v C＝1.18 m/s，小车的加速度大小为a＝，代9T2入数值得a＝1.50 m/s2.(2)平衡摩擦力后，F＝0 时就产生了加速度，说明未计入砝码盘的重力．1(3)当小车上无砝码时，小车加速度为a0＝，设小车的质量为M，则小车受到的拉力为bM1F＝Ma0＝；图丁中图线的函数关系式满足＝km＋b，根据牛顿第二定律得F＝(m＋M)a，b ab 1可解得M＝，F＝.k k[答案] (1)1.18 1.50 (2)未计入砝码盘的重力1 b(3)k k验证牛顿第二定律的两点体会(1)图象法处理实验数据一直是高考考查的热点，一般会要求根据数据画出图象，根据图象分析误差原因或根据图象斜率和截距等得出相关物理量．1(2)在实验中如果发现一个量x 与另一个量y 成反比，那么，x 就应与y成正比，可以将反比例函数的曲线转化为正比例函数的直线进行处理．4.某物理课外小组利用图甲中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系．图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码．本实验中可用的钩码共有N＝5 个，每个质量均为0.010 kg.实验步骤如下：(1)将5 个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑．(2)将n(依次取n＝1，2，3，4，5)个钩码挂在轻绳右端，其余N－n 个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行．释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t 相对于其起始位置的位移s，绘制s－t 图象，经数据处理后可得到相应的加速度a.(3)对应于不同的n 的a 值见下表．n＝2 时的s－t 图象如图乙所示；由图乙求出此时小车的加速度(保留2 位有效数字)，将结果填入下表．(4)利用表中的数据在图丙中补齐数据点，并作出a－n 图象．从图象可以看出：当物体质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比．(5)利用a－n 图象求得小车(空载)的质量为kg(保留2 位有效数字，重力加速度取g＝9.8 m·s－2)．(6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1)，下列说法正确的是(填入正确选项前的标号)．A．a－n 图线不再是直线0 B ．a －n 图线仍是直线，但该直线不过原点 C ．a －n 图线仍是直线，但该直线的斜率变大解析：(3)实验中小车做匀加速直线运动，由于小车初速度为零，结合匀变速直线运动规 1律有 s ＝ at 2，结合图乙得加速度 a ＝0.39 m/s 2.2(5)由(4)知，当物体质量一定，加速度与合外力成正比，得加速度 a 与 n 成正比，即 a － n 图象为过原点的直线．a －n 图象的斜率 k ＝0.196 m/s 2，平衡摩擦力后，下端所挂钩码的总m 0gm 0g重力提供小车的加速度，nm 0g ＝(M ＋Nm 0)a ，解得 a ＝M ＋Nm 0n ，则 k ＝M ＋Nm，可得 M ＝ 1.45 kg.(6)若未平衡摩擦力，则下端所挂钩码的总重力与小车所受摩擦力的合力提供小车的加速 （1＋μ）m 0g 度，即 nm 0g －μ[M ＋(N －n )m 0]g ＝(M ＋Nm 0)a ，解得 a ＝ M ＋Nm 0 ·n －μg ，可见图线截距不 为零，其图线仍是直线，图线斜率相对平衡摩擦力时有所变大，B 、C 项正确．答案：(3)0.39(0.37～0.41 均可) (4)a －n 图线如图(5)0.45(0.43～0.47 均可) (6)BC热点题型五 探究平抛运动图甲是“研究平抛运动”的实验装置图，通过描点画出平抛小球的运动轨迹．(1)以下是实验过程中的一些做法，其中合理的有．A．安装斜槽轨道，使其末端保持水平B．每次小球释放的初始位置可以任意选择C．每次小球应从同一高度由静止释放D．为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接(2)实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点O 为坐标原点，测量它们的水平坐标x 和竖直坐标y，图乙中y－x2 图象能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是．(3)图丙是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，O 为平抛的起点，在轨迹上任取三点A、B、C，测得A、B 两点竖直坐标y1 为5.0 cm、y2 为45.0 cm，A、B 两点水平间距Δx为40.0 cm.则平抛小球的初速度v0 为m/s，若C 点的竖直坐标y3 为60.0 cm，则小球在C 点的速度v C 为m/s.(结果保留两位有效数字，g 取10 m/s2)v ＋v 2h g2 × 0.420 10[解析] (1)要保证小球从斜槽末端水平抛出，则斜槽末端必须水平；要保证小球每次抛 出的速度都相同，则小球必须从同一高度由静止释放，故选项 a 、c 符合要求，选项 b 错 误．平抛运动的轨迹应为平滑曲线，故选项 d 错误．1 1 g(2)由平抛运动规律可得，竖直方向：y ＝ gt 2，水平方向：x ＝v 0t ，则 y ＝ · ·x 2，即2 2 v y ∝x 2，故选项 c 正确．(3)根据图线数据，利用运动规律分析 1 1由平抛运动可得 y 1＝ gt 21，y 2＝ gt 22 2Δx解得 t 1＝0.1 s ，t 2＝0.3 s ，故初速度 v 0＝ ＝2.0 m/st 2－t 1C 点在竖直方向的分速度 v y 2＝2gy 3 则 C 点的速度 v C ＝ ＝4.0 m/s. [答案] (1)ac (2)c (3)2.0 4.05.如图所示，研究平抛运动规律的实验装置放置在水平桌面上，利用光电门传感器和碰撞传感器可测得小球的水平初速度和飞行时间，底板上的标尺可以测得水平位 移．保持水平槽口距底板高度 h ＝0.420 m 不变．改变小球在斜槽导轨上下滑的起始位置，测 出小球做平抛运动的初速度 v 0、飞行时间 t 和水平位移 d ，记录在表中．(1)0 成 关系，与无关．(2)一位同学计算出小球飞行时间的理论值 t 理＝＝s ＝289.8 ms ，发现理论值与测量值之差约为3 ms.经检查，实验及测量无误，其原因是. (3)另一位同学分析并纠正了上述偏差后，重新做了这个实验，竟发现测量值t′依然大于自己得到的理论值t′理，但二者之差在3 ms～7 ms，且初速度越大差值越小．对实验装置的安装进行检查，确认斜槽槽口与底座均水平，则导致偏差的原因是.解析：(1)给出的四组数据，d 与v0 的比值分别为0.293、0.293、0.293、0.293，可见，水平位移与初速度成正比，与时间无关．(2)重力加速度应取当地的真实值，或取9.8 m/s2，不能取10 m/s2. (3)测量值大于理论计算值的原因可能有两个，一是光电门传感器置于槽口的内侧，将小球水平运动的时间记录在内了，二是空气阻力的影响，使运动时间比理论值偏大．由题意知初速度越大差值越小，故导致偏差的原因是光电门传感器置于槽口的内侧．答案：(1)正比时间(2)重力加速度取值不正确(3)光电门传感器置于槽口的内侧热点题型六验证机械能守恒定律(2019·临沂模拟)某同学用如图甲所示装置验证机械能守恒定律时，所用交流电源的频率为50 Hz，得到如图乙所示的纸带．选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A 点距起点O 的距离为s0＝19.00 cm，点A、C 间的距离为s1＝8.36 cm，点C、E 间的距离为s2＝9.88 cm，g 取9.8 m/s2，测得重物的质量为m＝1 kg.(1)下列做法正确的有．A．图甲中两限位孔必须在同一竖直线上B．实验前，手应提住纸带上端，使纸带竖直C．实验时，先放开纸带，再接通打点计时器的电源D．数据处理时，应选择纸带上距离较近的两点作为初、末位置(2)选取O、C 两点为初、末位置验证机械能守恒定律，重物减少的重力势能是J，打下C 点时重物的速度大小是m/s.(结果保留三位有效数字)v2为纵坐标、以s 为横(3)根据纸带算出打下各点时重物的速度v，量出下落距离s，则以2坐标画出的图象应是下面的．(4)重物减少的重力势能总是略大于增加的动能，产生这一现象的原因是．(写出一条即可)[解析] (1)图甲中两限位孔必须在同一竖直线上，实验前手应提住纸带上端，并使纸带竖直，这是为了减小打点计时器与纸带之间的摩擦，选项A、B 正确；实验时，应先接通打点计时器的电源再放开纸带，选项C 错误；数据处理时，应选择纸带上距离较远的两点作为初、末位置，以减小长度的测量误差，选项 D 错误．(2)重物减少的重力势能为ΔE p ＝mg (s 0＋s 1)＝2.68 J ，由于重物下落时做匀变速运动，根 据匀变速直线运动任意时间段中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度可知，打下 Cs 1＋s 2 点时重物的速度为 v C ＝ 4T＝2.28 m/s.1 1 v 2(3)物体自由下落过程中机械能守恒，可以得出 mgs ＝ mv 2，即 gs ＝ v 2，所以 －s 图线2 2 2应是一条过原点的倾斜直线，选项 C 正确．(4)在实验过程中，纸带与打点计时器之间的摩擦阻力、空气阻力是存在的，克服阻力做 功损失了部分机械能，因此实验中重物减小的重力势能总是略大于增加的动能．[答案] (1)AB (2)2.68 2.28 (3)C (4)重物受到空气阻力(或纸带与打点计时器之间存 在阻力)验证机械能守恒的三种方法11 (1)利用起始点和第 n 点计算，代入 gh n 和 v n 2，如果在实验误差允许的范围内，gh n ＝ v 2n 2 2 ，则说明机械能守恒定律是正确的．1 1 (2)任取两点 A 、B 测出 h AB ，算出 gh AB 和( v 2B － v A2)的值，如果在实验误差允许的范围2 21 1 内，gh AB ＝ v 2B － v 2A ，则说明机械能守恒定律是正确的．2 2(3)图象法，从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度 h ，并计算各点 1 1速度的平方 v 2，然后以 v 2 为纵轴，以 h 为横轴，根据实验数据绘出 v 2－h 图线．若在误差2 2 允许的范围内图线是一条过原点且斜率为 g 的直线，则验证了机械能守恒．6.某同学用图(a )所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有 20 Hz 、30 Hz 和 40 Hz.打出纸带的一部分如图(b)所 示．该同学在实验中没有记录交流电的频率 f ，需要用实验数据和其他题给条件进行推算．(1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用 f 和图(b )中给出的物理量可以写出：在 打点计时器打出 B 点时，重物下落的速度大小为 ，打出 C 点时重物下落的速度 大小为，重物下落的加速度大小为．(2)已测得 s 1＝8.89 cm ，s 2＝9.50 cm ，s 3＝10.10 cm ；当地重力加速度大小为 9.80 m/s 2， 实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的 1%.由此推算出 f 为Hz.解析：(1)利用做匀变速直线运动的质点在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速s 1＋s 2 （s 1＋s 2）f度，可得打点计时器打出 B 点时重物下落的速度 v B ＝ 2T＝ ；打出 C 点时重物下2s 2＋s 3 （s 2＋s 3）f v C －v B落的速度 v C ＝ 2T ＝ .根据加速度的定义，重物下落的加速度大小为 a ＝2 T＝(v C（s 3－s 1）f 2－v B )f ＝ 2.(2)根据题述，重物下落受到的阻力为 0.01mg ，由牛顿第二定律得，mg －0.01mg ＝ma ，（s 3－s 1）f 2解得 a ＝0.99g .由 2＝0.99g ，解得 f ＝40 Hz.（s 1＋s 2）f （s 2＋s 3）f （s 3－s 1）f 2答案：(1) (2)402 22热点题型七 验证动量守恒定律某同学用如图甲所示的装置通过半径相同的 A 、B 两球(m A >m B )的碰撞来验证动量守恒定律．图甲中 PQ 是斜槽，QR 为水平槽．实验时先使 A 球从斜槽上某一固定位置 G 由 静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹．重复上述操作 10 次，得到 10 个 落点痕迹．再把 B 球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让 A 球仍从位置 G 由静止开始滚下，。
山西专版2020版高考物理二轮复习第二篇实验题热点14力学创新实验精练含解析
热点14 力学创新实验热考题型《考试大纲》中的实验能力提到:“能运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题,包括简单的设计性实验”。
所以从仪器的使用、装置的改造、数据的灵活处理等方面进行变通和拓展是复习中必须经历的一个过程,要对各个实验的原理、方法进行合理迁移,类似的实验要多比较分析。
题型一仪器创新实验1.某同学利用图示装置来研究A和C组成的系统机械能是否守恒。
A、B是质量均为m的小物块,C是质量为M的重物,A、B间由轻弹簧相连、A、C间由轻绳相连。
在物块B下放置一压力传感器,重物C下放置一速度传感器,压力传感器与速度传感器相连。
当压力传感器示数为零时,就触发速度传感器测定此时重物C的速度。
整个实验中弹簧均处于弹性限度内,重力加速度为g。
实验操作如下:①开始时,系统在外力作用下保持静止,轻绳拉直但张力为零。
现释放C,使其向下运动,当压力传感器示数为零时,触发速度传感器测出C的速度为v;②在实验中保持A、B质量不变,改变C的质量M,多次重复第①步。
回答下列问题:(1)该实验中,M和m大小关系必须满足M m(填“<”“=”或“>”)。
(2)为便于研究速度v与质量M的关系,每次测重物的速度时,其已下降的高度应(填“相同”或“不同”)。
(3)根据所测数据,为得到线性关系图线,应作出(填“v2-M”“v2-1v ”或“v2-1v+v”)图线。
(4)若第(3)问中所作出的图线在纵轴上的截距为b,则弹簧的劲度系数为 (用题给的已知量表示)。
答案 (1)> (2)相同 (3)v 2-1v +v (4)4vv 2v解析 (1)由题意可知,当压力传感器的示数为零时,C 仍然有向下的速度v,所以必须满足M>m 。
(2)必须保证重物每次下降高度相同才能研究速度v 与质量M 的关系。
(3)因刚开始时弹簧被压缩,弹力为mg;而压力传感器示数为0时,弹簧被拉伸,弹力大小仍为mg,即弹簧弹性势能在始、末状态相同,为此需要验证12(m+M)v 2=(M-m)g·2x,x 为弹簧弹力大小为mg 时弹簧的形变量,化简得v 2=-8mg·x·1v +v+4gx,所以要想得到线性关系图线,应作v 2-1v +v图线。
高考物理总复习常考题型训练力学实验(创新实验)
力学实验（创新实验）1、某实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，1所挂砝码质量为m，打点计时器所接的交流电的频率为50Hz，动滑轮轻质。
2实验步骤如下：A.按图所示安装好实验装置，其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直；B.调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下匀速运动；C.挂上钩码，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.改变钩码的数量，重复步骤C，求得小车在不同合力作用下的加速度。
根据以上实验过程，回答以下问题：（1）对于上述实验，下列说法正确的是_____________。
A.钩码的质量应远小于小车的质量B.实验过程中钩码处于超重状态C.与小车相连的轻绳与长木板一定要平行D.弹簧测力计的读数应为钩码重力的一半（2）实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=_________2m s（结果保留两位有效数字）/（3）由本实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，与本实验相符合的是_____________。
A. B.C. D.（4）实验时，某同学遗漏了平衡摩擦力这一步骤，若轨道水平，他测量得到的21a m - 图象如图，设图中直线的斜率为k ，在纵轴上的截距为b ，则小车与木板间的动摩擦因数u =____2、如图甲所示为某探究小组设计的“用DIS 测定动摩擦因数”的实验装置示意图.一长木板固定在水平桌面上,长木板上表面水平,轻弹簧水平放置在长木板上,其右端固定在长木板的C 处,左端连一木块,木块上方固定有窄片P ,当弹簧处于原长时,木块在A 点处,光电门(未画出,用以测量窄片的遮光时间)固定在A 点.第一次,向右压缩弹簧使木块移到B 点处并由静止释放,木块通过A 处时记下窄片的遮光时间1t ,测出木块的质量1m ;第二次,在木块上方增加砝码后,向右压缩弹簧使木块再次移到B 点处并由静止释放,木块通过A 处时记下窄片的遮光时间2t ,测出木块和砝码的总质量2m ;如此反复多次实验.请回答下列问题.(已知重力加速度大小为g )1.为了测量木块与长木板间的动摩擦因数,实验中还需要测量的物理量有( )A.窄片的宽度dB.A B 、两点间的距离xC.木块从B 点运动到A 点的时间0tD.弹簧的劲度系数k2.在坐标纸上作出窄片的遮光时间t 的平方的倒数21t 随木块和砝码的总质量的倒数1m变化的关系图象,如图乙所示,根据图线,求得木块与长木板间的动摩擦因数μ=__________,木块从B 点运动到A 点的过程,弹簧对木块做的总功F W =____________.(用含a b g 、、及还需要测量的物理量字母表示)3、某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。
2020高考物理专题15 力学实验(讲)(解析版)
专题十五力学实验高考物理试题中，实验是必考内容，且近年来越来越受到重视．高考实验题除了对教材原有学生实验进行考查外，还把考查内容延伸到演示实验中，甚至拓展到迁移类实验、应用性实验、设计性实验以及“研究性学习”类实验．要求学生利用所学知识，对实验仪器或实验方法重组，将教材中的学生实验和演示实验的实验原理、实验方法迁移到情景新颖的实验中去．高考物理实验题具有以下几个特点：1．重视对实验操作能力的考查．如实验步骤的排序、纠错；实验器材的选择，包括滑动变阻器、电阻箱、电表量程的选择；实物连线和运用图象与表格分析处理实验数据；实验结论的总结及误差分析；实验方案的改进创新等．2．重视对基本仪器的读数、构造原理、重要实验方法及电学实验中的故障分析的考查，如游标卡尺、螺旋测微器、多用电表等的读数．3. 设计性实验是考查的热点．在近几年的各地高考中设计性的实验题比较多，此类实验能够综合考查考生创造性地应用已学知识、方法、原理，灵活处理陌生实验问题的能力，要求学生有较高的知识迁移能力、实验设计能力．预测高考力学实验题：以打点计时器为主要实验仪器，涉及位移、速度测量的基本力学实验，分值较少，难点不大，命题形式为填空题(或选择性填空)．知识点一、测量读数类仪器使用1．游标卡尺(1)各种游标卡尺的有关参数如下表所示：与主尺上的某一刻度线(此某一刻度线不需读出)对齐，由游标上对齐的刻度数(即格数)乘以游标卡尺的精确度得出毫米以下的小数;③总的读数为毫米整数加上毫米以下的小数.【特别提醒】(1)游标卡尺的精确度可根据游标尺刻度格数的倒数计算，单位为mm.如50分度的游标卡尺精确度为150mm＝0.02 mm.(2)游标卡尺的读数不需要估读． 2．螺旋测微器(千分尺)量程一般为0～25 mm ，精确度是0.5 mm÷50＝0.01 mm. 螺旋测微器的读数方法:①从固定标尺上读出整 毫米数，要注意半毫米刻度线是否露出，如果露出再加上0.5 mm.②0.5 mm 以下的读数则等于与固定标尺上横线对准的可动圆周上的读数(要估读一位)乘以精度0.01 mm.③测量长度为上述二者之和.如图所示读数为6 mm ＋0.5 mm ＋20.2×0.01 mm ＝6.702 mm.【特别提醒】螺旋测微器的使用要注意两点:(1)半毫米刻度线;(2)估读，末位估读的“0”不要漏掉. 知识点二、力学实验 1．“纸带类”实验 (1)打点计时器打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，它接在频率为50 Hz 的交流电源上使用时，每隔0.02 s 打一次点，因此，纸带上的点就表示了和纸带相连的运动物体在不同时刻的位置.通过研究纸带上点迹间的距离，就可以确定物体的运动情况.(2)纸带的应用①利用纸带计算瞬时速度测出与n 点相邻的前、后两段相等时间T 内的距离s n 和s n ＋1，由公式v n ＝s n ＋s n ＋12T 算出.(如图所示)，在验证机械能守恒定律实验中，就是根据此法求得物体瞬时速度的.②当物体做匀速直线运动时，某段时间内的平均速度等于各个时刻的瞬时速度．在“探究动能定理”实验中，就是据此求得物体最终获得的速度大小．因此要选取纸带上打点间隔基本相等的部分进行测量．③利用纸带计算加速度a ．利用a ＝ΔsT 2求解：在已经判断出物体做匀变速直线运动的情况下可利用Δs ＝s n ＋1－s n ＝aT 2求加速度a ，为了减小实验误差可用“逐差法”，s n －s m ＝(n －m )aT 2.b ．图象法利用v n ＝s n ＋s n ＋12T 算出相应时刻点的速度，画出v －t 图象，根据图线的斜率计算加速度．2．“胡克定律类”实验(1)原理:利用橡皮条或弹簧在弹性限度内、力与形变量成正比，计算(测量)其长度的变化分析力的变化情况或建立F －x 坐标系，描点画图研究力的变化规律.(2)应用①根据平行四边形定则验证力的合成与分解. ②探究弹力和弹簧伸长量的关系. 知识点三、实验误差 1．偶然误差和系统误差从性质和来源看，误差分为偶然误差和系统误差两种.(1)偶然误差是由各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生的误差.减小偶然误差的方法就是通过多次测量求平均值.(2)系统误差是由于仪器本身不精确，或实验方法粗略或实验原理不完善而产生的.要减小系统误差，必须校准仪器，或改进实验方法，或完善实验原理.2．有效数字(1)测量既然总有误差，测量的数值就只能是近似数，如“174.2 mm”最末的一位数字“2”是不可靠数字，但它仍有意义不能舍，因为它代表了一个大概数量关系，比如这里174.2与174.8相比是接近174还是175就显而易见了.像174.2 mm 这种带一位不可靠数字的近似数字叫有效数字，有效数字的最后一位为误差所在位.在实验中，测量时要按有效数字的规则来读数.(2)确定有效数字时，应注意以下问题：①有效数字的位数与小数点的位置无关.有效数字的位数与单位无关.②关于“0”在有效数字中的特殊性:0在前时，从左往右数第一个不为零的数字才是有效数字.0在后时，计入有效数字.③乘方不算有效数字;比如3.020×10－3 m/s 中的－3不是有效数字，10也不是. 3．减小实验误差的方法 (1)多次测量求平均值． (2)累积法． (3)图象法．高频考点一 纸带类实验 1．打点计时器系列五个实验力学实验中用到打点计时器的实验有5个，分别是用打点计时器测速度，探究小车速度随时间变化的规律，探究加速度与力、质量的关系，探究做功与速度变化的关系及验证机械能守恒定律．2．纸带数据的处理方法3．平衡摩擦力的两个实验及方法探究加速度与力、质量的关系及探究做功与速度变化的关系两个实验均需平衡摩擦力，平衡摩擦力的方法是垫高有打点计时器的一端，给小车一个初速度，小车能匀速下滑．4．三个关键点(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“每五个点取一个计数点”与“每隔四个点取一个计数点”的取点方法是一样的．(2)涉及打点计时器的实验均是先接通电源，打点稳定后，再释放纸带．(3)实验数据处理可借助图象，充分利用图象斜率、截距等的物理意义．例1、（2019·新课标全国Ⅰ卷）某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行研究。
2020年高考物理实验专练 力学实验 一(10题含答案解析)
2020年高考物理实验专练力学实验一1.某同学利用打点计时器和气垫导轨做“验证动量守恒定律”的实验，气垫导轨装置如图甲所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成。
在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地飘浮在导轨上，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差。
(1)下面是实验的主要步骤：①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；②向气垫导轨空腔内通入压缩空气；③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器和弹射架并固定在滑块1的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；⑤把滑块2(左端粘有橡皮泥)放在气垫导轨的中间；⑥先__________________，然后________________，让滑块带动纸带一起运动；⑦取下纸带，重复实验，选出理想的纸带如图乙所示；⑧测得滑块1的质量为310g，滑块2(包括橡皮泥)的质量为205g。
完善实验步骤⑥的内容。
(2)已知打点计时器每隔0.02s打一个点，计算可知两滑块相互作用以前系统的总动量为________kg·m/s；两滑块相互作用以后系统的总动量为________kg·m/s(保留三位有效数字)。
(3)试说明(2)中两结果不完全相等的主要原因是_____________________________。
2.如图所示为某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验装置，该装置为水平放置的木板上固定有一张白纸，一橡皮筋的一端固定在白纸上的O点，另一端A拴两个细绳套．(1)下面为实验的一些操作步骤：①比较F′和F的大小、方向是否近似相同．②过P点用统一标度作出F、F1、F2的图示．③用一个弹簧测力计钩住细绳套，拉A至某点P.在纸上标出P点，记下拉力F的方向和大小．④用平行四边形定则作出F1、F2的合力F′.⑤用两个弹簧测力计互成角度地分别拉住两个细绳套，拉A至同样的位置P点，在纸上记下两个力F1、F2的方向和大小．这些实验步骤的合理顺序为________．(2)(多选)对于该实验，下列说法正确的是________．A．两细绳套必须等长B．若将细绳换成细橡皮筋，对实验结果无影响C．记录弹簧测力计拉力的方向时应将铅笔沿细绳画直线D．实验中，把橡皮筋的另一端A拉到P点时，两弹簧测力计之间的夹角不能太大(3)假如在上述实验步骤⑤中使其中一弹簧测力计拉力F1的大小不变，逐渐增加F1与合力之间的夹角，且保证两弹簧测力计之间的夹角小于90°.为了使橡皮筋仍然伸长到P点，另一弹簧测力计的拉力F2的大小和方向与原来相比，下列说法中正确的是________．A．F2一直变大，与合力方向的夹角一直变大B．F2一直变大，与合力方向的夹角先变大后变小C．F2一直变小，与合力方向的夹角一直变小D．F2先变小后变大，与合力方向的夹角先变小后变大3.在利用碰撞做“验证动量守恒定律”的实验中，实验装置如图甲所示，图甲中斜槽PQ与水平槽QR平滑连接，按要求安装好仪器后开始实验．先不放被碰小球，使入射小球从斜槽上的A点由静止滚下，重复实验若干次；然后把被碰小球静止放在槽的水平部分的前端边缘B处(槽口)，再使入射小球从斜槽上的A点由静止滚下，再重复实验若干次，在白纸上记录下挂于槽口B的重垂线在记录纸上的竖直投影点和各次实验时小球落点的平均位置，从左至右依次为O、M、P、N点，测得两小球直径相等，入射小球和被碰小球的质量分别为m1、m2，且m1=2m2.则：(1)两小球的直径用螺旋测微器测得，测量结果如图乙，则两小球的直径均为________mm.(2)入射小球每次都应从斜槽上的同一位置无初速度释放，其目的是________．A．使入射小球每次都能水平飞出槽口B．使入射小球每次都以相同的动量到达槽口C．使入射小球在空中飞行的时间不变D．使入射小球每次都能与被碰小球对心碰撞(3)下列有关本实验的说法中正确的是________．A．未放被碰小球和放了被碰小球，入射小球的落点分别是M、PB．未放被碰小球和放了被碰小球，入射小球的落点分别是P、MC．未放被碰小球和放了被碰小球，入射小球的落点分别是N、MD．在误差允许的范围内若测得|ON|=2|MP|，则表明碰撞过程中两小球组成的系统满足动量守恒定律4.验证机械能守恒定律的实验装置如图甲所示采用重物自由下落的方法:(1)实验中,下面哪些测量工具是必需的( )A.天平B.直流电源C.刻度尺D.停表(2)已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz,当地的重力加速度g 取9.80 m/s 2,所用重物的质量为200 g 。
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1.某同学用如图甲所示装置测小滑块与桌面间的动摩擦因数．实验过程如下：一轻质弹簧放置在粗糙水平固定桌面MN 上，弹簧左端固定，弹簧处于原长时，弹簧右端恰好在桌面边缘处，现用一个小滑块压缩弹簧并用锁扣锁住．已知当地的重力加速度为g ，弹簧的劲度系数为k .
(1)实验中涉及下列操作步骤：
①用天平测量出小滑块的质量m ，查出劲度系数为k 的弹簧的形变量为x 时的弹性势能的大小为E p ＝1
2
kx 2.
②测量桌面到地面的高度h 和小滑块抛出点到落地点的水平距离s . ③测量弹簧压缩量x 后解开锁扣．
④计算小滑块与水平桌面间的动摩擦因数．
Ⅰ.上述步骤正确的操作顺序是____________(填入代表步骤的序号)． Ⅱ.上述实验测得小滑块与水平桌面间的动摩擦因数的大小为____________．
(2)再通过更换材料完全相同、但大小和质量不同的滑块重复操作，得出一系列滑块质量m 与它抛出点到落地点的水平距离s .根据这些数值，作出s 2－1
m 图象，如图乙所示．由图象可
知，滑块与水平桌面之间的动摩擦因数μ＝__________；每次弹簧被压缩时具有的弹性势能大小是____________．(用b ，a ，x ，h ，g 表示)
2.(20xx·青岛二模)如图所示，某实验小组同学利用DIS 实验装置研究支架上力的分解，A 、B 为两个相同的双向力传感器，该型号传感器在受到拉力时读数为正，受到压力时读数为负．A 连接质量不计的细绳，可沿固定的板做圆弧形移动．B 固定不动，
通过光滑铰链连接长 0.3 m 的杆．将细绳连接在杆右端O 点构成支架．保持杆在水平方向，按如下步骤操作：
①测量绳子与水平杆的夹角∠AOB ＝θ ②对两个传感器进行调零
③用另一根绳在O 点悬挂一个钩码，记录两个传感器的读数 ④取下钩码，移动传感器A 改变θ角 重复上述实验步骤，得到表格.
F1 1.0010.580… 1.002…
F2－0.868－0.291…0.865…
θ30°60°…150°…
(1)根据表格，A传感器对应的是表中力________(选填“F1”或“F2”)．钩码质量为________kg(g取10 m/s2，保留1位有效数字)．
(2)本实验中多次对传感器进行调零，对此操作说明正确的是________．
A．因为事先忘记调零
B．何时调零对实验结果没有影响
C．为了消除横杆自身重力对结果的影响
D．可以完全消除实验的误差
3．(20xx·全国押题卷二)甲、乙同学均设计了测动摩擦因数的实验，已知重力加速度为g.
(1)甲同学设计的实验装置如图甲所示，其中A为置于水平面上的质量为M的长直木板，B为木板上放置的质量为m的物块，C为物块右端连接的一个轻质弹簧测力计，连接弹簧的细绳水平，实验时用力向左拉动A，当C的示数稳定后(B仍在A上)，读出其示数F，则该设计能测出________(填“A与B”或“A与地面”)之间的动摩擦因数，其表达式为μ＝________．
(2)乙同学的设计如图乙所示，他在一端带有定滑轮的长木板上固定A、B两个光电门，与光电门相连的计时器可以显示带有遮光片的物块在其间的运动时间，与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质测力计能显示挂钩处所受的拉力，长木板固定在水平面上，物块与滑轮间的细绳水平，实验时，多次改变沙桶中沙的质量，每次都让物块从靠近光电门A处由静止开始运动，读出多组测力计示数F及对应的物块在两光电门之间的运动时间t；在坐标系中作出F
－1
t2的图线如图丙所示，图线的斜率为k，与纵轴的截距为b，因乙同学不能测出物块质量，
故该同学还应该测出的物理量为________(填所测物理量及符号)．根据所测物理量及图线信息，可知物块与木板之间的动摩擦因数表达式为μ＝________．
热点17力学创新实验
1．解析：(1)Ⅱ.由平抛运动规律，s＝v t，h＝1
2gt
2，解得v＝s
g
2h.设弹簧被压缩时的弹。