力学实验专题复习解析
高中物理高考复习力学实验讲解及练习题(含答案)
高考复习力学实验题参考答案与试题解析一．实验题（共17小题）1．（2016•天津）某同学利用图1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AB ．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他实验时将打点机器接到频率为50Hz的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图2所示（每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出）s1=3.59cm，s2=4.41cm，s3=5.19cm，s4=5.97cm，s5=6.78cm，s6=7.64cm，则小车的加速度a= 0.80 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= 0.40 m/s．（结果均保留两位有效数字）【解答】解：①A、为了让小车做匀加速直线运动，应使小车受力恒定，故应将细线与木板保持水平；同时为了打点稳定，应先开电源再放纸带；故AB正确；C、本实验中只是研究匀变速直线运动，故不需要让小车的质量远大于钩码的质量；只要能让小车做匀加速运动即可；故C错误；D、由C的分析可知，只要摩擦力恒定即可，不需要平衡摩擦力；故D错误；故选：AB；②每两个计数点间有四个点没有画出，故两计数点间的时间间隔为T=5×0.02=0.1s；根据逐差法可知，物体的加速度a===0.80m/s2；B点的速度等于AC段的平均速度，则有：v===0.40m/s；故答案为：①AB；②0.80；0.40．2．（2016•高港区校级学业考试）利用图中所示的装置可以研究自由落体运动，实验中需要调整好仪器，接通打点计时器的电源，松开纸带，使重物下落，打点计时器会再纸带上打出一系列的小点，（1）若实验时用到的计时器为电磁打点计时器，打点计时器的安装要使两个限位孔在同一竖直（选填“水平”或“竖直”）线上，以减少摩擦阻力；（2）实验过程中，下列说法正确的是CDA、接通电源的同时要立刻释放重物B、选取纸带时要选取第1个点与第2个点之间的距离接近4mm且清晰的纸带C、释放重物之前要让重物靠近打点计时器D、为了使实验数据更加准确，可取多次测量结果的平均值（3）为了测得重物下落的加速度，还需要的实验仪器是 CA、天平B、秒表C、米尺．【解答】解：（1）电磁式打点计时器需要用低压交流电压；安装打点计时器时要注意让上下限位孔在同一竖直线上，从而减小阻力；（2）A、应先接通电源，稳定后再释放纸带，故A错误；B、选择纸带时应选择点迹清楚，前两个点间距接近2mm的纸带，故B错误；C、释放重物时，应让重物靠近纸带；故C正确；D、为了使实验数据更加准确，可取多次测量结果的平均值；故D正确；故选：CD．（3）据运动学公式得：△x=at2，a=，为了测试重物下落的加速度，还需要的实验器材有：米尺，用来测量计数点之间的距离．该实验中不需要天平，通过打点计时器打点的时间间隔可以计算出计数点之间的时间间隔，所以也不需要秒表．故选：C．故答案为：（1）竖直；（2）CD；（3）C．3．（2017春•涞水县校级月考）某学生利用“研究匀变速直线运动”的实验装置来测量一个质量为m=50g的重锤下落时的加速度值，该学生将重锤固定在纸带下端，让纸带穿过打点计时器，实验装置如图1所示．（1）以下是该同学正确的实验操作和计算过程，请填写其中的空白部分：①实验操作：接通电源，释放纸带，让重锤自由落下，实验结束关闭电源．②取下纸带，取其中的一段标出计数点如图2所示，测出相邻计数点间的距离分别为x1=2.60cm，x2=4.14cm，x3=5.69cm，x4=7.22cm，x5=8.75 cm，x6=10.29cm，已知打点计时器的打点间隔T=0.02s，则重锤运动的加速度计算表达式为a= ，代入数据，可得加速度a= 9.60 m/s2（计算结果保留三位有效数字）．【解答】解：（1）①实验时，应先接通打点计时器的电源，再释放纸带，实验结束，应立即关闭电源．②根据匀变速直线运动的推论△x=aT2，有：x6﹣x3=3a1（2T）2…①x5﹣x2=3a2（2T）2…②x4﹣x1=3a3（2T）2…③a=…④联立①②③④解得：a=；代入数据解得：a=9.60m/s2．答案：（1）①接通电源，实验结束关闭电源；②，9.60．4．（2016春•哈尔滨校级期中）某同学进行“验证力的平行四边形定则“实验，试完成主要步骤：（1）如图甲，用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，记下结点的位置O点、两弹簧测力计的读数F1、F2以及两细绳套的方向（2）用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条与细绳套的结点拉到同一位置O ，记下细绳的方向（如图丙中的Oc）．如乙图所示，读得弹簧测力计的示数F= 4.0N（3）如丙图所示，按选定的标度作出了力的图示，请在图丙中：a．按同样的标度作出力F的图示b．按力的平行四边形定则作出F1、F2的合力F′（4）关于该实验注意事项，下列说法中正确的是 BA．实验中所用的两根细绳越短越好B．弹簧测力计的拉力方向必须与木板平行C．每次实验中两个分力间的夹角必须大于90°．【解答】解：（1）如图甲，用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，记下结点位置O和两测力计的示数F1、F2以及两细绳套的方向，（2）如图乙，用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条的结点拉到同一位置O，记下细绳套的方向，由图示弹簧测力计可读得弹簧测力计的示数F=4.0N；（3）a、按力的图示方法作出力F的图示如图所示；b、根据力的平行四边形定则，作出F1、F2的合力F′，如图所示．（4）A、拉橡皮条的细绳要适当长一些，以方便画出力的方向，故A错误；B、测量力的实验要求尽量准确，为了减小实验中因摩擦造成的误差，操作中要求弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行，故B正确；C、在实验中两个分力的夹角大小适当，且二力的大小要适量大些，这样有利于减小实验中偶然误差的影响，不需要夹角必须大于90°，故C错误；故选：B故答案为：（1）两细绳套的方向；（2）同一位置O；4.0N；（3）如图所示；（4）B．5．（2016春•衡阳校级期末）“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳．图乙是在白纸上根据实验结果画出的图．（1）本实验采用的科学方法是 BA．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（2）某同学用两个弹簧秤将结点拉至某位置，此时该同学记录下了结点O的位置及两弹簧秤对应的读数，他还应该记录下两细线的方向．（3）图乙中的F是利用平行四边形定则作出的两个弹簧秤拉力的合力的图示，F′为用一个弹簧秤将结点拉至同一点时所用拉力的图示，这两个力中，方向一定沿AO方向的是F′．【解答】解：（1）本实验中两个拉力的作用效果和一个拉力的作用效果相同，采用的科学方法是等效替代法．故选：B．（2）当用两个弹簧秤同时拉橡皮筋时，必须记录下两弹簧秤读数，及两细线的方向，O点的位置；（3）图乙中的F与F′中，F是由平行四边形得出的，而F′是通过实验方法得出的，其方向一定与橡皮筋的方向相同，一定与AO共线的是 F′．故答案为：（1）B；（2）两细线的方向；（3）F′．6．（2016春•临沂校级期末）在“探究求合力的方法”实验中，可以设计不同的方案探究．以下是甲、乙两位同学设计的两个实验方案，（1）甲同学设计的方案如图1，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套．实验中需用两个弹簧测力计分别钩住绳套，并互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O．①某同学在做该实验时认为：A．拉橡皮条的绳细一些且长一些，实验效果较好B．拉橡皮条时，弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行C．橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置O时，橡皮条方向必须在两细绳夹角的角平分线上D．拉力F1和F2的夹角越大越好其中正确的是AB （填入相应的字母）②若某次测量中两个弹簧测力计的读数均为4N，且两弹簧测力计拉力的方向相互垂直，则不能（选填“能”或“不能”）用一个量程为5N的弹簧测力计测量出它们的合力，理由是：合力为4N＞5N，超出了弹簧测力计的量程．（2）乙同学在家中用三根相同的橡皮筋（遵循胡克定律）来探究求合力的方法，如图2所示，三根橡皮筋在O点相互连接，拉长后三个端点用图钉固定在A、B、C三点．在实验中，可以通过刻度尺测量橡皮筋的长度来得到橡皮筋的拉力大小，并通过OA、OB、OC的方向确定三个拉力的方向，从而探究求其中任意两个拉力的合力的方法．在实验过程中，下列说法正确的是AD ．A．实验需要测量橡皮筋的长度以及橡皮筋的原长B．为减小误差，应选择劲度系数尽量大的橡皮筋C．以OB、OC为两邻边做平行四边形，其对角线必与OA在一条直线上且两者长度相等D．多次实验中O点不必是同一位置．【解答】解：（1）①A、在实验中要减小拉力方向的误差，应让标记同一细绳方向的两点尽量远些，故细绳应该长一些，故A正确；B、作图时，我们是在白纸中作图，做出的是水平力的图示，若拉力倾斜，则作出图的方向与实际力的方向有有较大差别，故应使各力尽量与木板面平行，故B正确；C、橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置O时，拉力与拉力的夹角应适当大些，但橡皮条方向不必须在两细绳夹角的角平分线上，故C错误；D、两个拉力的夹角过大，合力会过小，量取理论值时相对误差变大，夹角太小，会导致作图困难，也会增大偶然误差，故D错误．故选：AB．②两力均为4N，且相互垂直，则其合力大小为F=4N＞5N，合力超过了弹簧秤的量程，故弹簧秤无法测出物体所受的合力，故不能使用．（2）A、需要知道橡皮筋的伸长量才能表示橡皮筋的弹力，故应该测量橡皮筋的原长，故A正确；B、为了减小误差，橡皮筋的伸长量应该大些，故应选择劲度系数稍小的橡皮筋，故B错误；C、由于橡皮筋的弹力与它的长度不成正比，所以OB、OC弹力的合力方向与以OB、OC为两邻边做平行四边形的对角线不重合，故C错误；D、不同的O点依然满足任意两个橡皮筋弹力的合力与第三个橡皮筋弹力等大反向的特点，所以即使O点不固定，也可以探究求合力的方法，故D正确．故选：AD．故答案为：（1）①AB；②不能；合力为4N＞5N，超出了弹簧测力计的量程；（2）AD．7．（2016•广州二模）用图甲所示装置“探究加速度与力、质量的关系”．请思考并完成相关内容：（1）实验时，为平衡摩擦力，以下操作正确的是 BA．连着砂桶，适当调整木板右端的高度，直到小车被轻推后沿木板匀速运动B．取下砂桶，适当调整木板右端的高度，直到小车被轻推后沿木板匀速运动C．取下砂桶，适当调整木板右端的高度，直到小车缓慢沿木板做直线运动（2）图乙是实验中得到的一条纸带，已知相邻计数点间还有四个点未画出，打点计时器所用电源频率为50Hz，由此可求出小车的加速度a= 1.60 m/s2（计算结果保留三位有效数字）．（3）一组同学在保持木板水平时，研究小车质量一定的情况下加速度a与合外力F的关系，得到如图丙中①所示的a﹣F图线．则小车运动时受到的摩擦力f= 0.10 N；小车质量M= 0.20 kg．若该小组正确完成了步骤（1），得到的a﹣F图线应该是图丙中的②（填“②”、“③”或“④”）．【解答】解：（1）平衡摩擦力时，取下砂桶，适当当调整木板右端的高度，直到小车被轻推后沿木板匀速运动，故B正确．（2）根据△x=aT2，运用逐差法得，a===1.60m/s2．（3）根据图①知，当F=0.10N时，小车才开始运动，可知小车运动时受到的摩擦力f=0.10N，图线的斜率表示质量的倒数，则m=kg=0.20kg．平衡摩擦力后，a与F成正比，图线的斜率不变，故正确图线为②．故答案为：（1）B；（2）1.60；（3）0.10，0.20，②．8．（2016秋•天津月考）在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同学使用了如图（1）所示的装置，计时器打点频率为50Hz．（1）该同学得到一条纸带，在纸带上取连续的六个点，如图（b）所示，自A点起，相邻两点间的距离分别为10.0mm、12.0mm、14.0mm、16.0mm、18.0mm，则打E点时小车的速度为0.85 m/s，小车的加速度为5 m/s2．（2）该同学要探究小车的加速度a和质量M的关系，应该保持拉力F恒定不变；若该同学要探究加速度a和拉力F的关系，应该保持小车质量M恒定不变．（3）该同学通过数据的处理作出了a﹣F图象，如图（c）所示，则①图中的直线不过原点的原因是平衡摩擦力过度．②此图中直线发生弯曲的原因是不满足m＜＜M ．【解答】解：（1）利用匀变速直线运动的推论得出：v E== m/s=0.85m/s小车的加速度为a== m/s2=5m/s2（2）该同学要探究小车的加速度a和质量M的关系，应该保持细线对车的拉力F不变；若该同学要探究加速度a和拉力F的关系，应该保持小车的质量M不变．（3）图中当F=0时，a≠0．也就是说当绳子上没有拉力时，小车的加速度不为0，说明小车的摩擦力小于重力的分力，所以原因是实验前木板右端垫得过高．设小车的加速度为a，绳子拉力为F，以砂和砂桶为研究对象得：mg﹣F=ma以小车为研究对象F=Ma解得：a=故：F=Ma=所以要使得绳子拉力等于砂和砂桶的重力大小，必有m＜＜M，而不满足m＜＜M时，随m的增大物体的加速度a逐渐减小．故图象弯曲的原因是：未满足砂和砂桶质量远小于小车的质量．故答案为：（1）0.85；5；（2）拉力F恒定；小车质量M恒定；（3）平衡摩擦力过度，不满足m＜＜M．9．（2016秋•濮阳月考）为了探究物体的加速度与质量的关系时，某实验小组的同学设计了如图所示的实验装置．装置中有电磁打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫块、小车和砝码（总质量用M表示）、砂和砂捅（总质量用m表示）、刻度尺等，请回答下列问题：（1）为了完成本实验，下列实验器材中必不可少的是CD ．A．低压直流电源 B．秒表 C．天平（附砝码） D．低压交流电源（2）实验误差由偶然误差和系统误差，本实验中纸带与打点计时器、小车与长木板之间的摩擦和阻力对实验的影响属于系统误差．为了使实验结果更贴近结论，应尽量地减少摩擦阻力的影响，即按如图的方式将长木板的一端适当垫高，以平衡摩擦力，在平衡摩擦力时，取下沙桶并将纸带穿过打点计时器，使小车带动纸带在长木板上做匀速直线运动．（3）探究小车的加速度与其质量的关系时，可以通过改变小车中砝码的个数来改变小车的质量．在完成本实验时，为了使沙桶的总重力近似地等于小车的牵引力，则沙桶的总质量与小车的总质量的关系应满足M ＞＞m ．（4）该实验小组的同学在某次测量时，得到了如图所示的纸带，其中0、1、2为相邻的三个计数点，且相邻两计数点的打点频率为f，0、1两点间的距离用x1表示.1、2两点间的距离用x2表示，则该小车加速度的表达式a= （x2﹣x1）f2m/s2．如果f=10Hz，x1=5.90cm，x2=6.46cm，则加速度的值应为a= 0.56 m/s2（保留两位小数）（5 ）在完成以上操作后，将得到的数据用图象进行处理，则小车的加速度的倒数关于小车的质量M的函数图象符合实际情况的是 C ．【解答】解：（1）本实验中需测小车质量，则需要天平，电磁打点计时器需要低压交流电源，故选：CD．（2）平衡摩擦力时，把木板一端垫高，调节木板的倾斜度，使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带沿木板做匀速直线运动即可；（3）根据实验误差的来源，在 M＞＞m条件下，可以认为绳对小车的拉力近似等于沙和沙桶的总重力．（4）根据△x=aT2得：a==（x2﹣x1）f2=（6.46﹣5.90）×102×10﹣2 m/s2=0.56 m/s2；（5）根据牛顿第二定律得：a=，则=M+，则以为纵轴，以总质量M为横轴，作出的图象为一倾斜直线，且纵坐标不为0，故C正确，ABD错误．故选：C故答案为：（1）CD；（2）M＞＞m；（3）（x2﹣x1）f2；0.56；（4）C．10．（2016春•锦州期末）图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图．（1）实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线水平．每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛初速度相同．（2）图乙是正确实验取得的数据，其中O为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为 1.6m/s．（g=9.8m/s2）（3）在另一次实验中将白纸换成方格纸，每个格的边长L=5cm，通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平抛运动的初速度为 1.5 m/s；B点的竖直分速度为 2 m/s；平抛运动的初位置坐标（﹣1，1）（如图丙，以O点为原点，水平向右为X轴正方向，竖直向下为Y轴的正方向，g取10m/s2）．【解答】解：（1）平抛运动的初速度一定要水平，因此为了获得水平的初速度安装斜槽轨道时要注意槽口末端要水平，为了保证小球每次平抛的轨迹都是相同的，这就要求小球平抛的初速度相同，因此在操作中要求每次小球能从同一位置静止释放．（2）由于O为抛出点，所以根据平抛运动规律有：x=v0t将x=32cm，y=19.6cm，代入解得：v0=1.6m/s．（3）由图可知，物体由A→B和由B→C所用的时间相等，且有：△y=gT2，由图可知△y=2L=10cm，代入解得，T=0.1sx=v0T，将x=3L=15cm，代入解得：v0=1.5 m/s，竖直方向自由落体运动，根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度有：v By==2 m/s．故从抛出到B点所用时间为：t=故从抛出到B点的水平位移为：x=v0t=1.5×0.2m=0.3m，故从抛出到B点的竖直位移为：y=gt2=所以x′=5L﹣x=0.25﹣0.3m=﹣0.05m=L，y′=5L﹣y=0.25﹣0.2m=0.05m=L，平抛运动的初位置坐标为（﹣1，1）．故答案为：（1）水平，初速度相同；（2）1.6；（3）1.5，2，（﹣1，1）．11．（2016春•衡阳校级期末）（1）“研究平抛物体的运动”实验的装置如图1所示，在实验前应ABC A．将斜槽的末端切线调成水平B．将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行C．小球每次必须从斜面上同一位置由静止开始释放D．在白纸上记录斜槽末端槽口的位置O，作为小球做平抛运动的起点和所建坐标系的原点（2）物体做平抛运动的规律可以概括为两点：①水平方向做匀速直线运动；②竖直方向做自由落体运动．为了研究物体的平抛运动，可做下面的实验：如图2所示，用小锤打击弹性金属片，A球水平飞出；同时B球被松开，做自由落体运动．两球同时落到地面．把整个装置放在不同高度，重新做此实验，结果两小球总是同时落地．则这个实验 BA．只能说明上述规律中的第①条B．只能说明上述规律中的第②条C．不能说明上述规律中的任何一条D．能同时说明上述两条规律．【解答】解：（1）A、实验中必须保证小球做平抛运动，而平抛运动要求有水平初速度且只受重力作用，故A正确；B、根据平抛运动的特点可知其运动轨迹在竖直平面内，因此在实验前，应使用重锤线调整面板在竖直平面内，即要求木板平面与小球下落的竖直平面平行，故B正确；C、小球每次必须从斜面上同一位置由静止开始释放．故C正确；D、在白纸上记录斜槽末端槽口的位置O，不能作为小球做平抛运动的起点放，故D错误．故选：ABC．（2）在打击金属片时，两小球同时做平抛运动与自由落体运动，结果同时落地，则说明平抛运动竖直方向是自由落体运动，不能说明水平方向上的运动规律，故B正确，ACD错误．故答案为：（1）ABC；（2）B．12．（2016•花溪区校级三模）为了探究力对物体做功与物体速度变化的关系，现提供如图1所示的器材，让小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行，当我们分别用同样的橡皮筋1条、2条、3条…并起来进行第1次、第2次、第3次…实验时，每次实验中橡皮筋拉伸的长度都应保持一致，我们把橡皮筋对小车做的功可记作W、2W、3W…对每次打出的纸带进行处理，求出小车每次最后匀速运动时的速度v，记录数据如下．请）实验中木板略微倾斜，这样做 C （填答案前的字母）A．是为了释放小车后，小车能匀加速下滑B．是为了增大橡皮筋对小车的弹力C．是为了使橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功D．是为了使橡皮筋松驰后小车做匀加速运动（2）据以上数据，在坐标纸中作出W﹣v2图象．（3）根据图象2可以做出判断，力对小车所做的功与力对小车所做的功与．【解答】解：（1）装置探究橡皮筋做功与小车速度的关系，应平衡摩擦力，使得橡皮筋做功等于合外力做功，以及能够使橡皮筋松弛后小车做匀速运动，故C正确，ABD错误．故选：C．（2）根据描点法作出图象，如图所示：（3）W﹣v2图象是一条过原点的倾斜的直线，根据图象可知，力对小车所做的功与小车速度平方成正比．故答案为：（1）C；（2）W﹣v2图象如图；（3）小车速度平方成正比．13．（2016•蔡甸区校级一模）某学习小组用图甲所示的实验装置探究“动能定理”．他们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）某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）下列实验要求中不必要的一项是 A （请填写选项前对应的字母）．A．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量B．应使A位置与光电门间的距离适当大些C．应将气垫导轨调至水平D．应使细线与气垫导轨平行（3）实验时保持滑块的质量M和A、B间的距离L不变，改变钩码质量m，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，通过描点作出线性图象，研究滑块动能变化与合外力对它所做功的关系，处理数据时应作出的图象是 C （请填写选项前对应的字母）．A．作出“t﹣F图象”B．作出“t2﹣F图象”C．作出“t2﹣图象”D．作出“t=3s图象”【解答】解：（1）由图知第5条刻度线与主尺对齐，d=2mm+6×0.05mm=2.30mm；（2）A、拉力是直接通过传感器测量的，故与小车质量和钩码质量大小关系无关，故A不必要；B、应使A位置与光电门间的距离适当大些，有利于减小误差，故B是必要的；C、应将气垫导轨调节水平，保持拉线方向与木板平面平行，这样拉力才等于合力，故CD是必要的；本题选不必要的，故选：A．（3）根据牛顿第二定律得：a=，那么解得：t2=所以研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出图象或作出t2﹣图象，故C正确．故选：C故答案为：（1）2.30；（2）A；（3）C14．（2015春•菏泽期末）为探究“恒力做功与物体动能改变的关系”，采用了如图所示实验装置．请回答下列问题：（1）为了减小小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取做法是 CA．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动B．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动C．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动D．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动（2）若实验中所用小车的质量为200g，为了使实验结果尽量精确，在实验室提供的以下四种规格钩码中，应该挑选的钩码是 AA．10g B．20g C．30g D．50g（3）某实验小组挑选了一个质量为50g的钩码，在多次正确操作实验得到的纸带中取出自认为满意的一条，经测量、计算，得到如下数据：第一个点到第n个点的距离为40.0cm；打下第n点时小车的速度大小为1.20m/s．该同学将钩码的重力当作小车所受的拉力，则拉力对小车做的功为0.196 J，小车动能的增量为0.144 J．（g=9.8m/s2，结果保留三位有效数字）【解答】解：（1）为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取做法是，将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动，以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小车的合力就是绳子的拉力．故C正确．故选：C．（2）本题要用钩码的重力代替小车所受到的合力，钩码质量应远小于小车的质量．故选10g的钩码较好，故A正确．故选：A（3）从打下第一点到打下第N点拉力对小车做的功：W=mgs=50×10﹣3×9.8×0.4J=0.196J；小车的动能增量为：△E k=Mv2=0.2×1.22J=0.144J．故答案为：（1）C；（2）A；（3）0.196，0.14415．（2016•北京）利用图1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 ．。
高考物理二轮复习：力学实验知识点解析及专题分析
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：游标尺(mm)精确度(mm)刻度格数刻度总长度(mm)每小格与1毫米差(mm)1090.10.120190.050.0550490.020.02(2)游标卡尺的读数方法:①以游标零刻度线位置为准，在主尺上读取整毫米数;②看游标上哪一条刻度线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＝0.02mm.高考物理二轮复习：力学实验知识点解析及专题分析(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0～25mm ，精确度是0.5mm÷50＝0.01mm.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0.5mm.②0.5mm 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0.01mm.③测量长度为上述二者之和.如图所示读数为6mm ＋0.5mm ＋20.2×0.01mm ＝6.702mm.【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50Hz 的交流电源上使用时，每隔0.02s 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 ＝Δs T 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“174.2mm”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174.2mm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3.020×10－3m/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。
初中物理总复习之力学实验题解析汇报
力学内容整体复习板块一：力学实验一、零级实验：考点：（1）用刻度尺测量长度；（2）用天平测量固体、液体的质量；（3）用量筒测量固体、液体的体积；（4）用弹簧测力计测量力。
考察形式及位置：单项选择，卷一单项选择题。
在考试中，通过零级实验点考查学生实验仪器的使用方法和注意事项。
练习：下列关于测量仪器的使用说法不正确的是A．天平测量物体质量时，若指针向右偏转，应将平衡螺母向左移动B．利用弹簧测力计所测力的大小不应超过测力计的量程C．天平可以测量液体的质量D．利用量筒测量液体体积时，视线应与凹面底部相平二、三级试验点考点：⑴建构密度的概念；⑵用天平和量筒测量液体和固体的密度；⑶探究牛顿第一定律；⑷探究二力平衡的条件；⑸探究摩擦力大小的因素；⑹探究液体压强规律；⑺探究阿基米德原理；⑻究杠杆平衡条件；⑼测量滑轮组的机械效率。
考察形式及位置：卷二，专题中“回顾探究实验”。
在考试中，考查学生对三级实验点各方面的“回顾”，包括实验目的、原理、方法、器材、装置图、步骤、表格、现象以及易错点等问题。
练习：（1）测量固体的密度：：密度概念建构、测密度木板表面棉布表面表格m 1/gm 2/gm /gV /mlρ/（kg/m 3）48.420图像请画出此液体的m -V 图像（2）探究牛顿第一定律：过程 如图所示，小车从斜面同一高度自由滚下，在 表面速度减小得最慢。
推理可知：若运动的小车在水平方向不受力，将做 运动。
方法 上述过程中所运用的科学研究方法是 法。
作图 请画出图中小车在毛巾表面前进过程中的受力示意图。
问题讨论 将小车翻放，用弹簧测力计拉着它分别在上述三种表面做匀速直线运动，则当在 表面运动时弹簧测力计的示数最小。
（3）探究二力平衡的条件： 装置如图，左右两盘放质量相等的砝码，小车保持静止。
F 1F 220g50g 0g 2 3 4 51过程步骤①将左盘中再添加一个砝码，小车将运动，说明彼此平衡的两个力大小 ；②将小车扭转一个角度，放手后小车将转动，说明彼此平衡的两个力必须在 上。
2024高考物理一轮复习--力学实验专题(二)--探究弹力和弹簧伸长的关系
探究弹力和弹簧伸长的关系一、实验数据的处理：几种常见情形下的数据处理方法常见情形 处理方法根据)(l x F -图像的斜率求出弹簧的劲度系数k 值；若图像不过原点，根据l F -图像的横截距求出弹簧的原长.根据表中的数据,在x F -(或l F -)坐标系中描点连线,结合图像的斜率求出弹簧的劲度系数k 值；在l F -坐标系中,由图像的横截距求出弹簣的原长题中直接给出弹簧弹力F ,以及对应的弹簧伸长量x ∆或题中直接给出所吊钩码质量m ,以及对应的弹簧伸长量x ∆ 利用x k F ∆=或x k mg ∆=求解二、原理迁移的处理方法1.利用等效法来处理数据原始变量等效变量弹簧弹力变化量 弹簧圈数弹簧弹力变化量 质量变化量或钩码个数变化量弹簧伸长量 弹簧长度图像表达式 kx F =)(0l l k F -=（0l 为弹簧原长）相同点 弹簧的劲度系数就是图像的斜率不同点图像过原点,横坐标表示形变量,纵坐标表示弹力,图像与横轴所围面积表示该状态下弹簧的弹性势能横坐标表示弹簧长度，纵坐标表示弹力，图像不过原点，且横截距表示弹簧原长2.弹簧串、并联时劲度系数的处理方法实验装置 实验参量实验结论两个弹簧的劲度系数分别为1k 、2k ，两个弹簧的伸长量分别为1x 、2x ，总伸长量为x ，重物的重力为mg对于1k ，有mg x k =11，得到11k mgx =。
对于2k ，有mg x k =22，得到22k mgx =。
对于整体，mg kx =，21x x x +=，得2121k k k k k +=两个弹簧的劲度系数均为1k 两个弹簧的伸长量均为x重物的重力为mg对于一根弹簧，有mg x k 211=，得到12k mg x =。
对于整体，有mg kx =，可得12k k =三、针对练习1、小张同学做“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验。
他先把弹簧放在水平桌面上，量出弹簧原长为0 4.20m L =，再将弹簧按图甲的装置将弹簧竖直悬挂。
初中物理力学实验专题复习课件
_______ 没有控制压力大小不变
。
四、达标检测
1．某物理小组进行“探究影响滑动摩擦力大小的因素” 实验：
四、达标检测
①在甲、乙、丙实验中，用弹簧测力计水平匀速直线拉 动物体A，依据_二__力__平__衡_原理可知，滑动摩擦力的大 小等于弹簧测力计示数；
②通过甲、乙两图中的实验数据，可以得出结论：接触 面粗糙程度一定时，压力越_大__，滑动摩擦力越大；
（２）如图乙所示，用天平测得小物块的质量是_9_8__g； 如图丙所示，用量筒测量小物块的体积是_4_0__cm3，则 小物块的密度是__2_.4_5___g／cm3．
四、达标检测
（３）他学习了杠杆知识后，知道天平实质就是一个 _等__臂___杠杆（选填“等臂”或“不等臂”）．在探究 杠杆平衡条件的实验中，也必须使杠杆在水平位置平 衡，这样便于测量_力__臂__．
具有偶然性.
三、典型例题
【例】探究“浮力的大小等于什么”时,实验进行了如图所示的步骤
三、典型例题
请回答下列问题:
(1)小石块重为 1.4 N; (2)排开的水重为 1.4 N;
(3)为了使实验结论更为可信,将石块换成钩码等其他物体再进行
几次实验,其主要目的是 B (填序号);
A.多次测量求平均值,以减小偶然误差 B.多次测量找规律,排除偶然性 C.探究浮力的大小与哪些因素有关
16.力学实验专题复习（4课时）
实验探究的几个环节
提出问题
假设与猜
想
设计实验
进行实验
分析论证 评估
交流与合 作
一、知识考点
实验1.测量密度
正确使用天平是初中物理的一个重点，包括天平 的放置、调平、测量、读数等等。放置天平时，需要 把天平放在水平桌面上，把游码放在标尺左端的零刻 线处；调平时需要调节平衡螺母，使指针指在分度盘 的中线处，此时横梁平衡；测量时左盘放物体，右盘 放砝码，砝码不合适时再调节游码在标尺上的位置， 直到天平恢复平衡；读数时被测物体的质量等于砝码 的质量加游码对应的刻度值。
【中考物理】2023届北京市第二轮复习分类专题—力学实验探究(提升篇)含解析
【中考物理】2023届北京市第二轮复习分类专题—力学实验探究（提升篇）题型精练1.(2021朝阳一模)在学习浮力的知识时,小阳观察生活现象发现:浸没在水中的木块松手后会上浮,而浸没在水中的石块松手后会下沉;他由此猜想浸入液体中的物体所受浮力的大小跟物体的密度有关。
请你利用弹簧测力计、烧杯、水和细线,并选用如图所示的物体,设计实验验证小阳的猜想。
写出实验步骤并画出实验数据记录表格。
(ρ铜=8.9×103 kg/m3,ρ铁=7.9×103 kg/m3)2.(2021门头沟一模)如图所示,是小强同学用压强计探究“液体内部压强与哪些因素有关”的实验装置。
(1)实验中,通过观察微小压强计U形管两端液面的高度差来显示橡皮膜所受 。
(2)比较图甲、乙,探究的问题是“液体内部压强与 是否有关”。
(3)如图甲、丙实验中,他保持探头在两种液体中的位置不变,观察到U 形管两端液面的高度差不同。
该实验可以验证“液体内部压强与 有关”。
3.(2021丰台一模)小丰用如图所示的实验装置探究“杠杆平衡条件”时,使用的每个钩码质量均相等,杠杆上相邻刻度线间的距离相等。
(1)挂钩码前,杠杆在如图甲所示位置静止,此时杠杆 (选填“处于”或“不处于”)平衡状态;实验时,我们通常会调节平衡螺母使杠杆处于水平平衡,其目的是 ;(2)杠杆水平平衡后,小丰在如图乙的A 处挂2个钩码,为了使杠杆再次处于水平平衡,应在B 处挂 个钩码;(3)小丰多次实验后,根据所得数据及杠杆平衡条件F 1L 1=F 2L 2绘制成如图丙所示的L 2和F 2的关系图像。
他发现这和数学课上学过的反比例函数y =的图像很相似。
为了进一步确定L 2和k x F 2的函数关系,他应该利用以上数据作L 2和 之间的关系图像。
4.(2021东城二模)小东利用如图所示器材,做“使用动滑轮是否省功”的实验。
请将他的实验步骤补充完整并回答相应的问题。
(1)实验步骤:①如图甲所示,用弹簧测力计将钩码缓慢地匀速向上提升一定高度,同时用刻度尺测量h,记录拉力F1与高度h,根据公式W1= ,计算拉力所做的功W1;②如图乙所示,用弹簧测力计并借助一个动滑轮将同样的钩码缓慢地匀速向上提升相同高度h,记录拉力F2,计算拉力所做的功W2;③比较W1和W2的大小关系,得出结论。
高考物理二轮复习：力学实验(含答案解析)
力学实验一、误差和有效数字 1．误差误差 产生原因 大小特点 减小方法系统误差 实验仪器不精确、实验原理不完善、实验方法粗略 总是偏大或偏小 更新仪器 完善实验原理偶然误差 测量、读数不准确 忽大忽小 画图象或取平均值2.有效数字从数字左边第一个不为零的数字算起，如0.012 5为三位有效数字．二、测量性实验1．包括：用游标卡尺和螺旋测微器测量长度，练习使用打点计时器．2．(1)游标卡尺的读数方法：d ＝主尺读数(mm)＋精度×游标尺上对齐刻线数值(mm)．(2)螺旋测微器的读数方法：测量值＝固定刻度＋可动刻度×0.01 mm＋估读值．注意要估读到0.001 mm.(3)用纸带求加速度的方法利用a ＝Δx T2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Δx ＝x n ＋1－x n ＝aT 2求加速度a .三、验证性实验1．包括：验证力的平行四边形定则、验证牛顿运动定律、验证机械能守恒定律．2．验证性实验的两种方法(1)对于现象直观明显或者只需讨论的验证性实验问题，常常通过观察分析进行证实．(2)对有测量数值且实验要求根据数据分析验证结果的，一般要进行分析归纳，通过作图、计算、测量进行比较验证．四、探究性实验1．包括：探究弹力和弹簧伸长的关系，探究动能定理．2．探究性实验与验证性实验的区别探究性实验，在实验前并不知道满足什么规律，所以在坐标纸中描点后所做的曲线是试探性的，只有在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来拟合这些点．而验证性实验，在坐标纸上描点后所作图线的根据就是所验证的规律．热点一 游标卡尺和螺旋测微器的读数命题规律：游标卡尺和千分尺的正确使用和读数是高考考查的热点，题型为填空题．(1)(2014·高考江苏卷)用螺旋测微器测量合金丝的直径．为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧如图所示的部件________(选填“A ”、“B ” 、“C ”或“D ”)．从图中的示数可读出合金丝的直径为______mm.(2)(2014·高考福建卷)某同学测定一金属杆的长度和直径，示数如图甲、乙所示，则该金属杆的长度和直径分别为________ cm 和________ mm.[解析] (1)螺旋测微器读数时应先将锁紧装置锁紧，即旋紧B .螺旋测微器的示数为(0＋41.0×0.01)mm＝0.410 mm.(2)金属杆长度由刻度尺示数可得，由题图甲得L ＝60.10 cm.由题图乙知，此游标尺为50分度，游标尺上第10刻线与主尺上一刻线对齐，则金属杆直径为d ＝4 mm ＋150×10 mm＝4.20 mm.[答案] (1)B 0.410 (2)60.10 4.20[总结提升] 1 游标卡尺不估读，以mm 为单位，10分度卡尺读数，小数点后只有1位，20分度和50分度读数，小数点后有2位.2 螺旋测微器要估读，以mm 为单位，小数点后必须有3位，同时还要注意半毫米刻度线是否露出.)热点二 纸带类实验问题的处理(含频闪照相)命题规律：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)，正确使用打点计时器并根据纸带进行正确的数据运算，是高考考查的热点，题型为填空题．(2014·高考大纲全国卷)现用频闪照相方法来研究物块的变速运动．在一小物块沿斜面向下运动的过程中，用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图所示．拍摄时频闪频率是10 Hz ；通过斜面上固定的刻度尺读取的5个连续影像间的距离依次为x 1、x 2、x 3、x 4.已知斜面顶端的高度h 和斜面的长度s .数据如下表所示．重力加速度大小g ＝9.80 m/s 2.单位：cmx 1 x 2 x 3 x 4 h s10.76 15.05 19.34 23.65 48.00 80.00根据表中数据，完成下列填空：(1)物块的加速度a ＝________(保留3位有效数字)．(2)因为__________________，可知斜面是粗糙的．[解析] (1)根据匀变速直线运动的推论，利用逐差法，得x 3－x 1＝2a 1T 2x 4－x 2＝2a 2T 2a＝a 1＋a22，又知T ＝1f＝0.1 s 联立以上各式得a ≈4.30 m/s 2.(2)如果斜面光滑，根据牛顿第二定律得，物块下滑的加速度a ′＝g sin θ＝g h s ＝5.88 m/s 2＞a ，所以斜面是粗糙的．[答案] (1)4.30 m/s 2 (2)a ＜g h s ＝5.88 m/s 2[总结提升] 打点计时器及纸带类问题的处理方法 1 打点计时器的认识和正确使用①电磁打点计时器工作电压为低压交流4～6 V ；电火花计时器工作电压为交流220 V.②工作时应先接通电源，后释放纸带.2 纸带的应用①判断物体的运动性质.a.若Δx ＝0，则可判定物体做匀速直线运动.b.若Δx 不为零且为定值，则可判定物体做匀变速直线运动.②求解瞬时速度．如图所示，打n 点时的速度v n ＝x n ＋x n ＋12T.(3)用“逐差法”求加速度如图所示，由(x 4＋x 5＋x 6)－(x 1＋x 2＋x 3)＝a (3T )2得a ＝ x 4＋x 5＋x 6 － x 1＋x 2＋x 3 9T2. 热点三 用图象处理实验数据命题规律：用图象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．(2014·高考新课标全国卷Ⅱ)某实验小组探究弹簧的劲度系数k 与其长度(圈数)的关系．实验装置如图甲所示：一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P 0、P 1、P 2、P 3、P 4、P 5、P 6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，P 0指向0刻度．设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为x 0; 挂有质量为0.100 kg的砝码时，各指针的位置记为x .测量结果及部分计算结果如下表所示(n 为弹簧的圈数，取重力加速度为9.80 m/s 2)．已知实验所用弹簧总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88 cm.P 1 P 2 P 3 P 4 P 5 P 6x 0(cm) 2.04 4.06 6.06 8.05 10.03 12.01x (cm) 2.64 5.26 7.81 10.30 12.93 15.41n 10 20 30 40 50 60k (N/m)163 ① 56.0 43.6 33.8 28.8 1k (m/N) 0.006 1 ② 0.017 9 0.022 9 0.029 6 0.034 7(1)将表中数据补充完整：①________，②________.(2)以n 为横坐标，1k 为纵坐标，在图乙给出的坐标纸上画出1k n 图象．(3)图乙中画出的直线可近似认为通过原点．若从实验中所用的弹簧截取圈数为n 的一段弹簧，该弹簧的劲度系数k 与其圈数n 的关系的表达式为k ＝________N/m ；该弹簧的劲度系数k 与其自由长度l 0(单位为m)的关系的表达式为k ＝________N/m. [解析] (1)根据胡克定律有mg ＝k (x －x 0)，解得k ＝mg x －x 0＝0.100×9.80 5.26－4.06 ×10－2N/m≈81.7 N/m，1k≈0.012 2. (2)1kn 图象如下图所示．(3)根据图象可知，k 与n 的关系表达式为k ＝1.75×103n N/m ，k 与l 0的关系表达式为k ＝3.47l 0N/m.[答案] (1)81.7 0.012 2(2)1kn 图象见解析图 (3)1.75×103n ⎝ ⎛⎭⎪⎫在1.67×103n ～1.83×103n 之间均正确 3.47l 0⎝ ⎛⎭⎪⎫在3.31l 0～3.62l 0之间均正确[总结提升] 利用图象法处理数据时要注意以下几点1 注意区别横、纵坐标轴的物理意义、标度及单位.2 描点要准、连线不一定通过所有数据点，应尽量合理地分布在线的两侧，且线要细.3 明确图象的斜率、截距的物理意义.4 作图时常通过选取适当的坐标轴使图线线性化，即“变曲为直”.命题规律：创新设计性实验主要考查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，这些对学生的能力要求都较高，是近几年高考命题的热点．范例 (2014·江西师大附中、临川一中联考)某学习小组利用自行车的运动“探究阻力做功与速度变化的关系”．人骑自行车在平直的路面上运动，当人停止蹬车后，由于受到阻力作用，自行车的速度会逐渐减小至零，如图所示．在此过程中，阻力做功使自行车的速度发生变化．设自行车无动力后受到的阻力恒定．(1)在实验中使自行车在平直的公路上获得某一速度后停止蹬车，需要测出人停止蹬车后自行车向前滑行的距离s ，为了计算自行车的初速度v ，还需要测量________________________________________________________________________________________________________________________________________________(填写物理量的名称及符号)．(2)设自行车受到的阻力恒为f ，计算出阻力做的功W 及自行车的初速度v .改变人停止蹬车时自行车的速度，重复实验，可以得到多组测量值．以阻力对自行车做功的大小为纵坐标，自行车初速度为横坐标，作出W －v 曲线．分析这条曲线，就可以得到阻力做的功与自行车速度变化的定性关系．在实验中作出W －v 图象如图所示，其中符合实际情况的是________．[解析] (1)人停止蹬车后做匀减速运动，初速度v ＝2v ＝2s t，则还需要测量自行车滑行的时间t .(2)由动能定理得，W ＝12mv 2，则W －v 图象为抛物线，即图C. [答案] (1)人停止蹬车后自行车滑行的时间t (2)C[总结提升] 1 要完成好创新拓展实验，必须掌握基本仪器的使用方法、基本实验方法和基本物理原理.2 实验过程的研究应以减小实验误差和不造成错误为主要依据.应在明确实验原理的基础上进行实验数据处理，往往需要先根据物理规律推导出物理量间的关系式，通过图象或函数处理数据.)1．(2014·广州一模)(1)用游标为20分度的卡尺测量某物体的长度如图甲所示，由图可知其长度为________mm.(2)用螺旋测微器测量某物体的直径如图乙，由图可知其直径为________mm.解析：(1)根据游标卡尺的读数方法，读数为50 mm ＋3×0.05 mm＝50.15 mm.(2)根据螺旋测微器的读数规则，读数为4．5 mm＋20.0×0.01 mm＝4.700 mm.答案：(1)50.15 (2)4.7002．(2014·衡水调研)在“探究弹簧形变与外力关系”的实验中，将弹簧水平放置测出其自然长度，然后竖直悬挂让其自然下垂，在其下端竖直向下施加外力F，实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的，用记录的外力F与弹簧的形变量x作出F－x图线如图所示，由图可知弹簧的劲度系数为k＝________N/m，图线不过原点的原因是由于________________________________________________________________________________________________________________________________________________.解析：由图线可以算出斜率，即弹簧的劲度系数，图线不过原点说明弹簧在竖直向下不施加外力的时候，已经有伸长量了．答案：200 弹簧自身具有重量3．(2014·安徽名校联考)在“验证力的平行四边形定则”的实验中，某小组利用如图甲所示的装置完成实验，橡皮条的一端C固定在木板上，用两只弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点．(1)则下列叙述正确的是________．A．该实验中CO的拉力是合力，AO和BO的拉力是分力B．两次操作必须将橡皮条和绳的结点拉到相同位置C．实验中AO和BO的夹角应尽可能大D．在实验中，弹簧测力计必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计的刻度线(2)对数据处理后得到如图乙所示的图线，则F与F′两力中，方向一定沿CO方向的是________．解析：(1)AO和BO的拉力与CO的拉力的合力为零，它们之间不是合力与分力的关系，A错误；实验中两次拉伸橡皮条，注意将橡皮条和绳的结点拉到相同位置，以保证两次操作中CO的拉力是相同的，则选项B正确；如果AO和BO的夹角适当，则两个分力可以将结点拉到O点，若夹角过大，则两拉力不一定能将结点拉到O点，所以选项C错误；弹簧测力计与木板平行以便保证各力在同一平面内，正对弹簧测力计的刻度线读数可以减小偶然误差，因此D正确．(2)由图乙知，F是二力用平行四边形定则合成所得，F′是用一个力拉橡皮条时的外力，故一定与CO共线的是F′.答案：(1)BD (2)F′4．(2014·南昌一模)在验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m＝1.00 kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示．O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的连续点中的三个点．已知打点计时器每隔0.02 s 打一个点，当地的重力加速度为g＝9.80 m/s2，那么：(1)根据图上所得的数据，应取图中O 点到________点来验证机械能守恒定律较为简便；(2)从O 点到(1)问中所取的点，重物重力势能的减少量ΔE p ＝________J ，动能增加量ΔE k ＝________J(结果取三位有效数字)；(3)若测出纸带上所有各点到O 点之间的距离，根据纸带算出各点的速度v 及重物下落的高度h ，则以v 22为纵轴、以h 为横轴画出的图象是下图中的________．[解析] (1)验证机械能守恒时，我们验证的是减少的重力势能ΔE p ＝mgh 和增加的动能ΔE k ＝12mv 2之间的关系，因B 点能够测出h 和v 的数据，而A 、C 两点无法测出v ，故选B 点． (2)减少的重力势能ΔE p ＝mgh ＝1.88 J ，B 点的速度v B ＝x AC 2T ＝23.23－15.552×0.02×10－2 m/s ＝1.92 m/s ，所以增加的动能ΔE k ＝12mv 2B ＝1.84 J. (3)在实验允许的误差范围内可认为mgh ＝12mv 2，则12v 2＝gh ，即12v 2与h 成正比，图A 正确． 答案：(1)B (2)1.88 1.84 (3)A5．(2014·东北三校联考)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 ，并根据落点位置测量出小球离开斜槽后的竖直位移y .改变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 5h 6h 7h 8h 9h竖直位移y /cm30.0 15.0 10.0 7.5 6.0 5.0 4.3 3.8 3.3 (1)在安装斜槽时，应注意________________________________________________________________________．(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足的关系式是____________________．(3)若想利用图象直观得到实验结论，最好应以H 为横坐标，以________为纵坐标，描点作图．解析：(1)小球离开斜槽末端后要做平抛运动，因而斜槽末端O 点的切线要水平．(2)小球从斜槽上下滑到斜槽末端时速度为v ，根据动能定理有mgH －μmg cos θH sin θ＝12mv 2，小球离开O 点后做平抛运动，水平方向有x ＝vt ，竖直方向有y ＝12gt 2，联立解得Hy ＝x 24－4μ1tan θ. (3)由(2)可知，要利用图象直观得到实验结论，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)1y 6．(2014·高考新课标全国卷Ⅰ)某同学利用如图甲所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a 与钩码的质量m 的对应关系图，如图乙所示．实验中小车(含发射器)的质量为200 g ，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到．回答下列问题：(1)根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成________(填“线性”或“非线性”)关系．(2)由图乙可知，a m 图线不经过原点，可能的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.(3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg 作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是________________________________________________________________________， 钩码的质量应满足的条件是________________________________________________________________________． 解析：(1)由图象可知小车的加速度与钩码的质量成非线性关系．(2)a m 图线不经过原点，在m 轴上有截距，即挂上小钩码后小车加速度仍为零，可能的原因是存在摩擦力．(3)本实验直接以钩码所受重力mg 作为小车受到的合外力，则应采取的措施是调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力，钩码的质量应满足的条件是远小于小车的质量．答案：(1)非线性 (2)存在摩擦力 (3)调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力 远小于小车的质量7．(2014·黄冈一模)物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数，实验装置如图．一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮；木板上有一滑块，其一端与电磁打点计时器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接；打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz.开始实验时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列小点．(1)如图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两计数点间还有4个打点(图中未标出)，计数点间的距离如图所示．根据图中数据计算的加速度a ＝________(保留三位有效数字)．(2)为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有________．(填入所选物理量前的字母)A ．木板的长度lB ．木板的质量m 1C ．滑块的质量m 2D ．托盘和砝码的总质量m 3E ．滑块运动的时间t(3)滑块与木板间的动摩擦因数μ＝________(用被测物理量的字母表示，重力加速度为g )，与真实值相比，测量的动摩擦因数________(选填“偏大”或“偏小”)．写出支持你的看法的一个论据：________________________________________________________________________. 解析：(1)由逐差法公式得a ＝x 6＋x 5＋x 4－x 3－x 2－x 19T 2＝0.496 m/s 2. (2)由牛顿第二定律得m 3g －μm 2g ＝(m 2＋m 3)a ，则需要测定滑块的质量m 2及托盘和砝码的总质量m 3，则选C 、D.(3)由(2)中等式可得μ＝m 3g － m 2＋m 3 a m 2g，因纸带与限位孔之间存在阻力等，测量的动摩擦因数偏大．答案：(1)0.495 m/s 2至0.497 m/s 2之间均可(2)CD(3)m 3g － m 2＋m 3 a m 2g偏大 纸带与限位孔之间存在阻力等 8．(2014·高考山东卷)某实验小组利用弹簧秤和刻度尺，测量滑块在木板上运动的最大速度．实验步骤：①用弹簧秤测量橡皮泥和滑块的总重力，记作G ；②将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上，通过水平细绳和固定弹簧秤相连，如图甲所示．在A 端向右拉动木板，待弹簧秤示数稳定后，将读数记作F ；甲③改变滑块上橡皮泥的质量，重复步骤①②； 实验数据如下表所示：G /N 1.50 2.00 2.503.00 3.504.00 F /N 0.59 0.83 0.99 1.22 1.37 1.61④如图乙所示，将木板固定在水平桌面上，滑块置于木板上左端C 处，细绳跨过定滑轮分别与滑块和重物P 连接，保持滑块静止，测量重物P 离地面的高度h ；乙⑤滑块由静止释放后开始运动并最终停在木板上的D 点(未与滑轮碰撞)，测量C 、D 间的距离s .完成下列作图和填空：(1)根据表中数据在给定坐标纸上作出F -G 图线．(2)由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数μ＝________(保留2位有效数字)． (3)滑块最大速度的大小v ＝________(用h 、s 、μ和重力加速度g 表示)．解析：(1)在坐标系中描点，用平滑的曲线(直线)将各点连接起来，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧．(2)根据F ＝μG ，F -G 图线的斜率反映了滑块与木板间的动摩擦因数，所以μ≈0.40.(3)根据牛顿第二定律，P 落地后，滑块运动的加速度的大小为a ＝μmgm＝μg ，且P 落地后滑块的位移x ＝s －h ，根据速度和位移的关系得0－v 2＝－2ax 所以滑块的最大速度v ＝2ax ＝2μg s －h .答案：(1)见解析图 (2)0.40(0.38～0.42均正确) (3)2μg s －h第2讲 电学实验一、电学仪表1．电流表、电压表、欧姆表的使用与读数仪器 极性量程选择 读数电流表有正、负极的电 表，电流由电表的正极流 入，负极 流出 使指针指 示比满偏 刻度13多的位置 若最小分度为1、0.1、0.01等，需要估读到最小分度的下一位；如果最小分度不是1、0.1、0.01等的只需要读到最小分度位即可 电压表 欧姆表使指针尽 量指在表 盘的中间 位置附近取两位有效数字并乘以相应挡位的倍率2.欧姆表原理(1)电路：欧姆表是多用电表电阻挡的一个挡位，电路如图．电流的流向：使用欧姆挡时，多用电表内部电池的正极接的是黑表笔，负极接的是红表笔，从电表外部看，电流从红表笔流入，从黑表笔流出．(2)调零：当红、黑表笔短接时，表头电流表指针满偏，此时I g ＝ER ＋R g ＋r.(3)测量：当红、黑表笔之间接电阻R x 时，电路中电流I ＝ER ＋R g ＋r ＋R x，R x 的一个值对应I的一个值，故将电流刻度标上相应的电阻刻度，即可直接读出待测电阻R x 的阻值．(4)中值电阻：当被测电阻R x ＝R ＋R g ＋r 时，电流变为满偏电流的一半，欧姆表指针指向刻度正中央，称为“中值电阻”． 3．电学仪表的选择一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表；根据待测电流的最大电流选择电流表；选择的电表的量程应使电表的指针偏转的幅度较大，一般应使指针能达到半偏以上，以减小读数的偶然误差，提高精确度． 二、电流表内、外接法的比较与选择 1．内、外接法的比较比较项目 电流表内接法 电流表外接法电路误差来源 电流表的分压电压表的分流测量结果R 测＝UI>R x ，偏大R 测＝UI<R x ，偏小适用条件R x ≫R A (测大电阻)R V ≫R x (测小电阻)2.内、外接法的选择 (1)比值判断法：若R V R x ＜R x R A ，R x 为大电阻，内接法误差小，应选用内接法；若R V R x ＞R x R A，R x 为小电阻，外接法误差小，应选用外接法．(2)试触法：当无法估计电阻的阻值，难以比较R V R x 及R xR A的大小时，可采用电压表试触法看电流表、电压表变化大小来确定．三、控制电路(滑动变阻器的接法)的比较与选择 1．控制电路的比较比较项目 限流式接法分压式接法电路电压调节的范围RR ＋R 0E →E 0→E电能损耗 节能耗能2.控制电路的选择从节能的角度考虑，优先选用限流式． 以下情况考虑分压式：(1)要求待测电路的U 、I 从0变化； (2)R 滑≪R x ；(3)选用限流式时，U x 、I x 过大(超过电表量程，烧坏电表、电源或用电器等)或U x 、I x 过小(最大值不超过电表满量程的13，读数误差大)．热点一 实验仪器的读数与使用命题规律：电流表、电压表、多用电表、电阻箱等仪器是电学实验中的常用仪器，高考中要求正确使用仪器，会进行正确读数，高考对此知识点的考查频率较高，是高三复习的重要知识点．2013·高考新课标全国卷Ⅰ)某学生实验小组利用图甲所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1 k”挡内部电路的总电阻．使用的器材有： 多用电表；电压表：量程5 V ，内阻十几千欧； 滑动变阻器：最大阻值5 k Ω； 导线若干． 回答下列问题：(1)将多用电表挡位调到电阻“×1 k”挡，再将红表笔和黑表笔________，调零点．(2)将图甲中多用电表的红表笔和________(选填“1”或“2”)端相连，黑表笔连接另一端． (3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图乙所示，这时电压表的示数如图丙所示．多用电表和电压表的读数分别为________k Ω和________V.(4)调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零．此时多用电表和电压表的读数分别为12.0 k Ω和4.00 V ．从测量数据可知，电压表的内阻为________k Ω.(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图丁所示．根据前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为________V ，电阻“×1 k”挡内部电路的总电阻为________k Ω.[解析] (1)欧姆表调零：将红表笔和黑表笔短接，使指针指电阻0刻度．(2)多用电表欧姆挡测电压表的内阻应使电流从电压表的“＋”接线柱流入、“－”接线柱流出，而黑表笔连接多用电表内电池的正极，所以多用电表的红表笔和“－”端相连，黑表笔连接“＋”端．(3)多用电表和电压表的读数分别为15.0 k Ω和3.60 V.(4)由图甲可知多用电表欧姆“×1 k”挡直接测量电压表的内阻R V ，所以R V ＝12.0 k Ω. (5)设多用电表内电池的电动势为E ，多用电表电阻“×1 k”挡内部电路的总电阻为R g ，依题给条件由欧姆定律得： E ＝3.6R V (15＋R g )，E ＝4R V(12＋R g )，又R V ＝12.0 k Ω，解之得：E ＝9.00 V ，R g ＝15.0 k Ω. [答案] (1)短接 (2)1 (3)15.0 3.60 (4)12.0 (5)9.00 15.0[规律总结] 多用电表测电阻的步骤和注意事项 1 使用步骤①选倍率，一般要选择比被测电阻的估计值低一个数量级的倍率，如估计值为200 Ω就应该选×10的倍率； ②进行欧姆调零；③将红黑表笔接被测电阻两端进行测量； ④将指针示数乘以倍率，得测量值；⑤测量结束后，将选择开关扳到OFF 或交流电压最高挡. 2 注意事项①改换倍率必须重新进行欧姆调零；②通过选择合适倍率，指针指在刻度盘中间附近，误差较小； ③测量电阻时，手不可接触表笔的金属杆部分； ④被测元件与电源断开.)热点二 以测电阻为核心的实验命题规律：很多电学实验都与测电阻有关，如描绘小灯泡的伏安特性曲线、测定金属的电阻率、测小灯泡的电功率等，以测量电阻为核心命题点的电学实验以考查电路设计(包括仪表选择、电路原理图的分析、实物图连接等)为主，能较好地甄别考生的综合分析和迁移创新能力，是历年高考的热点．(2014·高考山东卷)实验室购买了一捆标称长度为100 m 的铜导线，某同学想通过实验测定其实际长度．该同学首先测得导线横截面积为1.0 mm 2，查得铜的电阻率为1.7×10－8Ω·m，再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻R x ，从而确定导线的实际长度．可供使用的器材有：电流表：量程0.6 A ，内阻约0.2 Ω； 电压表：量程3 V ，内阻约9 k Ω； 滑动变阻器R 1：最大阻值5 Ω； 滑动变阻器R 2：最大阻值20 Ω； 定值电阻：R 0＝3 Ω；电源：电动势6 V ，内阻可不计； 开关、导线若干． 回答下列问题：(1)实验中滑动变阻器应选________(填“R 1”或“R 2”)，闭合开关S 前应将滑片移至________端(填“a ”或“b ”)．(2)在实物图中，已正确连接了部分导线，请根据图甲电路完成剩余部分的连接．(3)调节滑动变阻器，当电流表的读数为0.50 A 时，电压表示数如图乙所示，读数为________V.(4)导线实际长度为________m(保留2位有效数字)．[解析] (1)根据R ＝ρl S，得铜导线的阻值约为R x ＝1.7 Ω，即R x ＋R 0＝4.7 Ω.实验中的滑动变阻器若选R 1，则当滑动变阻器滑片移至a 端时，电压表的示数约为3 V ，若滑动变阻器滑片向右移动，电压表示数变大，超过电压表量程，故实验中的滑动变阻器应选R 2.闭合开关S 前应使电路中的电阻最大，故滑动变阻器滑片应移至a 端． (2)连线如图所示．。
力学实验(解析版)高考物理二轮复习
解密14 力学实验⎧⎫⎧⎪⎪⎧⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎬⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎩⎩⎭研究匀变速直线运动实验原理探究性实验探究弹力和弹簧伸长的关系实验器材探究动能定理实验步骤力学实验步骤验证力的平行四边行定则数据处理验证牛顿运动定律误差分析验证性实验验证机械能守恒注意事项验证动量守恒定律考点1 研究匀变速直线运动一、实验目的1．练习正确使用打点计时器，学会利用打上点的纸带研究物体的运动。
2．掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法（2x aT ∆=）。
3．测定匀变速直线运动的加速度。
二、实验原理 1．打点计时器（1）作用。
计时仪器，每隔0.02 s 打一次点。
（2）两种打点计时器的比较（3）纸带上点的意义表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置；通过研究纸带上各点之间的距离，可以判断物体的运动情况；可以利用纸带上打出的点来确定计数点间的时间间隔。
2．匀变速直线运动的判断连续相等时间内的位移之差是恒量，即213243x x x x x x x ∆=-=-=-==恒量（不为零），则物体做匀变速直线运动，且2x aT ∆=。
3．由纸带求物体运动速度的方法根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度，即12n n n x x v T++=。
4．由纸带求加速度 （1）用“逐差法”求加速度根据24152633x x x x x x aT -=-=-=，求出加速度41123x x a T -=、52223x x a T -=、63323x x a T -=，再计算出a 1、a 2、a 3的平均值，即为物体运动的加速度，即45612329x x x x x x a T ++---=。
（2）利用v –t 图象的斜率求加速度 先根据12n n n x x v T++=求出多个时刻随对应点的瞬时速度，然后画出v –t 图象，图线的斜率即为物体运动的加速度。
三、实验器材电火花计时器（或电磁打点计时器）一端固定有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸。
高中物理力学实验专题复习有答案
实验一研究匀变速直线运动一、实验目的1．练习正确使用打点计时器，学会利用打点纸带研究物体的运动。
2．掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法Δx＝aT2。
3．掌握使用速度—时间图像求加速度的方法。
4．掌握使用逐差法计算匀变速直线运动加速度的方法。
二、实验原理1．实验原理图2．打点计时器(1)电磁打点计时器：6 V以下交流电源。
(2)电火花计时器：220 V交流电源。
(3)当所用交流电源的频率f＝50 Hz时，每隔0.02 s打一次点。
若交流电的频率变化，对应打点时间间隔也会发生变化。
3．处理纸带数据时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5个点取一个计数点”与“每隔4个点取一个计数点”取点方法是一样的，时间间隔均为0.1 s。
4．匀变速直线运动的判断(1)若物体在连续相等时间T内的位移之差Δx为一恒量，即Δx＝aT2，则物体做匀变速直线运动。
(2)利用“平均速度法”确定多个点的瞬时速度，作出物体运动的v-t图像，若图像是一条倾斜的直线，则物体做匀变速直线运动。
5．由纸带计算某点的瞬时速度根据匀变速直线运动某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度v n＝x n＋x n＋12T来计算。
6．利用纸带求物体加速度的两种方法(1)逐差法根据x4－x1＝x5－x2＝x6－x3＝3aT2(T为相邻计数点之间的时间间隔)，求出a1＝x4－x1 3T2，a2＝x5－x23T2，a3＝x6－x33T2，然后取平均值，即a＝a1＋a2＋a33＝x4＋x5＋x6－(x1＋x2＋x3)9T2，即为物体的加速度。
在数据处理时可以对纸带重新分段，把6段距离分为“前三”和“后三”，“后三”减“前三”也为相邻相等时间间隔内的位移差，时间间隔为3T。
(2)图像法利用v n＝x n＋x n＋12T求出打各点时纸带的瞬时速度，然后作出v-t图像，用v-t图像的斜率求物体运动的加速度。
高考物理实验复习力学实验(含三年真题及部分答案)
高考实验专题复习一力学实验（附参考答案）实验一《研究匀变速直线运动》本实验是力学实验的重点实验，是力学实验的基础，通过熟练掌握打点计时器的使用，为验证牛顿运动定律、探究动能定理、验证机械能守恒定律做好必要的知识和方法上的准备。
、考查重点:（一）打点计时器的使用（二）毫米刻度尺的使用（三）速度和加速度的求解方法二、注意事项1. 交流电源的电压及频率要符合要求.2 •实验前要检查打点的稳定性和清晰程度，必要时要调节振针的高度和更换复写纸.3 •开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器.4 .先接通电源，打点计时器工作后，再放开小车，当小车停止运动时及时断开电源.5.要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个点取一个计数点, 即时间间隔为T = 0.02 >5 s= 0.1 s.6 •小车另一端挂的钩码个数要适当，避免速度过大而使纸带上打的点太少，或者速度太小, 使纸带上的点过于密集.7.选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰. 适当舍弃开头密集部分，适当选取计数点,弄清楚所选的时间间隔T.8 .测x时不要分段测量，读数时要注意有效数字的要求，计算a时要注意用逐差法，以减小误差.三、经典讲练【例题】（2010广东理综）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⑵ABCD是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出，从图中读出A、B两点间距x= ;C点对应的速度是（计算结果保留三位有效数字）.fl【命题立意】本题主要考查打点计时器、刻度尺的读数、纸带公式、有效数字。
1【规范解答】①T 0.02s②读A、B两点数值: 1.00cm、1.70cm 故：s=1.70cm-1.00cm=0.70cmV c V BD BD 型空1°2m/s 0.100m/s 2t 0.2【答案】①0.02s ②0.70cm；0.100m/s邻两计数点间还有 4个打点（图中未标出），计数点间的距离如图所示. 根据图中数据计算的加速度⑵回答下列两个问题：① 为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有A. 木板的长度L B .木板的质量m i C •滑块的质量m 2 D .托盘和砝码的总质量 m 3E .滑块运动的时间t② ____________________________________________________ 测量①中所选定的物理量时需要的实验器材是 __________________________________________________________（3）滑块与木板间的动摩擦因数 = ___________ （用被测物理量的字母表示，重力加速度为g ）.与真实值相比，测量的动摩擦因数 _____________ （填偏大”或偏小”）解析：⑴ 逐差法"求解：S 4-S i =S 5-S 2=S 6-S 3=3aT 2⑶对整体列牛顿第二定律，m 3g- ym g=（m 2+m 3）a答案 （1）0. 495 m/s 2〜0. 497 m/s 2 （2）①CD ②天平 （3）网_（m2+m3）a 偏大m 2g五、真题训练1. （2013浙江）如图所示，装置甲中挂有小桶的细线绕过定滑轮，固定在小车上；装置乙中橡皮 筋的一端固定在导轨的左端，另一端系在小车上。
()中考物理高频重难点考点专题解读与训练专题12力学实验(含解析)
专题12力学实验力学是初中物理重要的组成部分，力学实验是中考中各省市中考的必考实验。
力学实验包含的较多，常考的主要实验有：探究影响滑动摩擦力的因素、探究液体内部压强特点及影响因素、探究影响浮力大小的因素、探究浮力大小与排开液体所受重力的关系、探究杠杆平衡条件、测量滑轮组机械效率、探究动能的大小与哪些因素有关，同时探究二力平衡的条件、阻力对物体运动的影响、探究影响压力作用效果的因素、探究影响重力大小的因素等也偶尔会考查。
一、探究影响滑动摩擦力大小的因素：1、实验装置图:2、实验原理：二力平衡。
3、实验方法:(1)控制变量法：①研究滑动摩擦力的大小与压力的关系时，控制接触面的粗糙程度不变，改变压力的大小（如甲、乙两次实验）；②研究滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度的关系时，控制压力的大小不变，改变接触面的粗糙程度（如甲、丙两次实验）。
(2)转换法：通过弹簧测力计示数的大小来反映滑动摩擦力的大小。
4、实验注意事项：①实验中要缓慢匀速拉动木块，因为只有匀速拉动时，弹簧测力计的示数才等于滑动摩擦力的大小。
5、实验结论：滑动摩擦力的大小与接触面的压力大小和接触面的粗糙程度有关。
当接触面的粗糙程度不变时，接触面上的压力越大，滑动摩擦力就越大；当接触面上的压力不变时，接触面越粗糙，滑动摩擦力就越大。
6、交流与反思：（1）实验中，实验中，很难保持物体做匀速直线运动，可以将装置做如下改进：如图，将弹簧测力计固定，拉动物体下面的长木板，这样不需要匀速拉动长木板，便于准确地读出弹簧测力计的示数，更为准确地测出摩擦力的大小。
（2）将长方体木块平放、侧放或立放可以研究滑动摩擦力的大小与接触面积大小的关系，得出的结论是：滑动摩擦力的大小与接触面积大小无关。
在甲图实验的基础上，将木块沿竖直方向切下一半，不能探究滑动摩擦力大小于接触面面积的关系，因为切去一半，接触面积减小一半，同时压力也减小一半，即没有控制压力不变。
（3）改变拉动测力计的速度大小，可以探究滑动摩擦力的大小与运动速度的关系，得出的结论是：滑动摩擦力的大小与运动速度大小无关。
高考物理专项复习《力学实验》含答案
高考物理专项复习《力学实验》含答案1．橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内伸长量x与弹力F成正比，即F=kx，k的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L、横截面积S有关。
理论与实验都表明k=Y SL，其中Y是由材料决定的常数，材料力学中称之为杨氏模量。
（1）在国际单位中，杨氏模量Y的单位应该是___________A．N B．m C．N/m D．Pa（2）有一段横截面是圆形的橡皮筋，应用螺旋测微器和刻度尺分别测量它的直径和长度如图（a）和图（b）所示，刻度尺的读数为___________cm，螺旋测微器的读数为___________mm。
（3）小华通过实验测得该橡皮筋的一些数据，作出了外力F与伸长量x之间的关系图像如图（c）所示。
由图像可求得该橡皮筋的劲度系数k=___________N/m，这种橡皮筋的Y值等于___________（结果保留两位有效数字）。
（4）图像中图线发生弯曲的原因是___________。
【答案】D11.98（11.96~12.00均正确） 3.999（3.998~4.000均正确）319.1 3.0×106 Pa橡皮筋受力发生的形变超出其弹性限度，不再遵循弹力F与伸长量x成正比的规律【详解】（1）[1]根据表达式Sk YL=得kLYS=已知k的单位是N/m，L的单位m，S的单位是m2，所以Y的单位是N/m2，也就是Pa，故D项正确。
（2）[2][3]刻度尺从零开始，橡皮筋的尾部接近12.00，则读数估读为11.98 cm；螺旋测微器固定部分读数3.5 mm，转动部分读数为49.9，故读数为3.5 mm＋49.9×0.01 mm=3.999 mm。
（3）[4]根据胡克定律F=kx可知，图像的斜率大小等于劲度系数大小，由图像求出劲度系数为k=15.00.047N/m=319.1 N/m[5]根据Sk YL=可得62319.10.1198Pa 3.010Pa0.0039993.14()2kLYS⨯===⨯⨯（4）[6]当弹力超过其弹性限度时，胡克定律不再适用，即不再遵循伸长量x与弹力F成正比的规律，故图线发生弯曲。
高考复习(物理)专项练习：力学实验【含答案及解析】
专题分层突破练16力学实验A组1.(2021浙江衢州高三二模)(1)图甲中,探究求合力的方法、研究平抛运动两实验均需使用的器材是(填写器材名称)。
甲(2)在探究求合力的方法实验中,通过对拉的方法来选择两个弹簧测力计。
方案一为两弹簧测力计竖直悬挂在铁架台上对拉,方案二为两弹簧测力计置于水平桌面对拉,下列说法正确的是。
A.弹簧测力计使用前必须进行调零B.实验时,两个弹簧测力计的量程需一致C.若方案一的两弹簧测力计读数相等,则可正常使用D.若方案二的两弹簧测力计读数相等,则可正常使用(3)在探究求合力的方法的实验中,某实验小组使用的弹簧测力计量程为0~5.00 N,将橡皮条一端固定,先用两只弹簧测力计将橡皮条另一端拉到某一位置,标记为O点,紧靠细绳标记A、B两点,并记录弹簧测力计读数;然后用一只弹簧测力计将其拉至O点,标记紧靠细绳的C点,并记录弹簧测力计读数,该小组完成的部分实验数据记录在图乙中。
乙①按实验要求完成作图。
②结合图乙,分析实验过程与结果,下列措施对减小实验误差有益的是。
A.适当增加橡皮条的原长B.适当增大两细绳的夹角C.增大A、B两点到O点的距离D.增大弹簧测力计的拉力2.(2021江西赣州高三一模)图甲为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图。
实验步骤如下:甲乙①用天平测量物块和遮光片的总质量m'、重物的质量m,用游标卡尺测量遮光片的宽度d,用刻度尺测量两光电门之间的距离s;②调整轻滑轮,使细线水平;③让物块从光电门A的左侧由静止释放,用数字计时器分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间Δt A和Δt B,求出加速度a;④多次重复步骤③,求a的平均值a;⑤根据上述实验数据求出动摩擦因数μ。
回答下列问题:(1)下列说法正确的是。
A.此实验需要平衡摩擦力B.此实验需要遮光片的宽度d尽量小些C.此实验需要满足m'远大于mD.此实验需要两光电门之间的距离s尽量小些(2)测量d时,某次游标卡尺(主尺的最小分度为1 mm)的读数如图乙所示,其读数为 cm。
高考物理二轮复习专题解析—力学实验
高考物理复习专题解析—力学实验命题规律 1.命题角度：(1)探究小车速度随时间变化的规律；(2)探究加速度与物体受力、物体质量的关系；(3)验证机械能守恒定律；(4)验证动量守恒定律；(5)探究弹簧弹力与形变量的关系；(6)探究两个互成角度的力的合成规律；(7)探究平抛运动的特点；(8)探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系；(9)用单摆测量重力加速度的大小.2.常用方法：控制变量法、等效替代法、图像法．考点一纸带类和光电门类实验实验装置图实验操作数据处理探究小车速度随时间变化的规律1.细绳与长木板平行2.释放前小车应靠近打点计时器3.先接通电源，再释放小车，打点结束先切断电源，再取下纸带4.钩码质量适当1.判断物体是否做匀变速直线运动2.利用平均速度求瞬时速度3.利用逐差法求平均加速度4.作速度—时间图像，通过图像的斜率求加速度探究加速度与物体受力、物体质量的关系1.补偿阻力，垫高长木板使小车能匀速下滑2.在补偿阻力时，不要把悬挂槽码的细绳系在小车上，实验过程中不用重复补偿阻力3.实验必须保证的条件：小车质量m≫槽码1.利用逐差法或v－t图像法求a2.作出a－F图像和a－1m图像，确定a与F、m的关系质量m′4.释放前小车要靠近打点计时器，应先接通电源，后释放小车验证机械能守恒定律1.竖直安装打点计时器，以减少摩擦阻力2.选用质量大、体积小、密度大的材料3.选取第1、2两点间距离接近2 mm的纸带，用mgh＝12m v2进行验证1.应用v n＝h n＋1－h n－12T计算某时刻的瞬时速度2.判断mgh AB与12m v B2－12m v A2是否在误差允许的范围内相等3.作出12v2－h图像，求g的大小验证动量守恒定律1.开始前调节导轨水平2.用天平测出两滑块的质量3.用光电门测量碰前和碰后的速度1.滑块速度的测量：v＝ΔxΔt2.验证的表达式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′例1(2022·山东日照市一模)某实验小组用如图所示的装置验证动量守恒定律．实验开始前在水平放置的气垫导轨左端装一个弹射装置，打开控制开关，滑块可被弹射装置向右弹出．滑块A和滑块B上装有相同宽度的挡光片，在相碰的端面装有轻质弹性架(未画出)．实验开始前，滑块A被弹射装置锁定，滑块B静置于两个光电门之间．(1)打开控制开关，滑块A 被弹出．数字计时器记录下挡光片通过光电门1的时间Δt 1，挡光片先后通过光电门2的时间Δt 2和Δt 3，则滑块A (含挡光片)与滑块B (含挡光片)的质量大小关系是m A ________m B (选填“大于”“等于”或“小于”)．(2)若滑块A 和滑块B 的碰撞过程中满足动量守恒，则应满足的关系式为______________(用m A 、m B 、Δt 1、Δt 2、Δt 3表示)．(3)若滑块A 和滑块B 的碰撞是弹性碰撞，则m Am B ＝________(用Δt 2、Δt 3表示)．答案 (1)大于 (2)m A Δt 1＝m A Δt 3＋m B Δt 2 (3)Δt 3Δt 3－2Δt 2解析 (1)设滑块A 碰撞前瞬间的速度为v A ， 碰撞后瞬间A 、B 的速度分别为v A ′、v B ， 根据动量守恒定律有m A v A ＝m A v A ′＋m B v B ① 根据能量守恒定律有 12m A v A 2＝12m A v A ′2＋12m B v B 2② 联立解得v A ′＝m A －m B m A ＋m B v A ③v B ＝2m Am A ＋m B v A④计算机显示光电门1有一个时间记录，光电门2有两个时间记录，说明A 与B 碰撞后A 未反弹，即v A ′与v A 的方向相同，可知m A >m B . (2)设挡光片宽度为d ，由题意可得v A ＝dΔt 1⑤v A ′＝dΔt 3⑥v B ＝d Δt 2⑦碰撞过程中满足动量守恒，则应满足的关系式为m A d Δt 1＝m A d Δt 3＋m B dΔt 2⑧即m A Δt 1＝m A Δt 3＋m BΔt 2⑨ (3)由③④⑥⑦可得v A ′v B ＝Δt 2Δt 3＝m A －m B2m A解得m A m B ＝Δt 3Δt 3－2Δt 2.例2 (2022·河北张家口市高三期末)某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置验证系统机械能守恒定律，当地的重力加速度g ＝9.80 m/s 2，操作步骤如下： ①用天平测量物块a 的质量m 1和物块b 的质量m 2；②把打点计时器、定滑轮固定在铁架台上，用跨过定滑轮的轻质细线连接物块a 和物块b ； ③把固定在物块a 上的纸带穿过打点计时器的限位孔，让物块a 靠近打点计时器，先________________，再________________； ④实验过程中打出的一条纸带如图乙所示； ⑤更换物块重复实验．(1)请把步骤③补充完整；(2)所用交变电源的频率为50 Hz ，测得计数点O 、A 、B 、C 、D 、E 、F 相邻两点间的距离分别为x 1＝6.00 cm 、x 2＝8.39 cm 、x 3＝10.81 cm 、x 4＝13.20 cm 、x 5＝15.59 cm 、x 6＝18.01 cm ，相邻两个计数点间还有4个点未画出，打下计数点A 时物块a 和物块b 运动的速度大小v A ＝________ m/s ，打下计数点E 时物块a 和物块b 运动的速度大小v E ＝________ m/s ；(结果均保留三位有效数字)(3)用天平测出物块a 和物块b 的质量分别为m 1、m 2(m 1<m 2)，从打计数点A 到E 的过程中，物块a 和物块b 组成的系统减小的重力势能ΔE p ＝______，增加的动能为ΔE k ＝______，在误差允许的范围内，物块a 和物块b 组成的系统机械能守恒．(结果用m 1、m 2、v A 、v E 、g 、x 2、x 3、x 4、x 5表示)答案 (1)接通电源 释放物块a 和物块b (2) 0.720 1.68 (3)(m 2－m 1)g (x 2＋x 3＋x 4＋x 5) 12(m 1＋m 2)v E 2－12(m 1＋m 2)v A 2解析 (1)实验过程中应先接通电源，再释放物块a 和物块b ； (2)由题可知，每相邻计数点间的时间间隔为T ＝0.02 s ×5＝0.1 s 打下计数点A 时物块a 和物块b 运动的速度大小v A ＝x 1＋x 22T ＝6.00＋8.392×0.1×10－2 m/s ≈0.720 m/s 打下计数点E 时物块a 和物块b 运动的速度大小v E ＝x 5＋x 62T ＝15.59＋18.012×0.1×10－2 m/s ＝ 1.68 m/s(3)从打计数点A 到E 的过程中，物块a 和物块b 组成的系统减小的重力势能为 ΔE p ＝m 2gh －m 1gh ＝(m 2－m 1)g (x 2＋x 3＋x 4＋x 5) 增加的动能为ΔE k ＝12(m 1＋m 2)v E 2－12(m 1＋m 2)v A 2例3 (2022·安徽合肥市第一次检测)某实验小组为了探究物体加速度与力、质量的关系，设计了如下实验．(1)在探究小车加速度a 与其质量M 的关系时，采用了图(a)所示的方案．①保持盘中砝码不变，通过增减小车中的砝码个数改变小车的总质量M ，利用打出的纸带测量出小车对应的加速度．下列实验操作合理的是________．A ．为了补偿阻力，把木板的一侧垫高，并将砝码盘用细线通过定滑轮系在小车上B ．先接通电源，待打点计时器正常工作后再释放小车C ．调节滑轮，使细线与木板平行②图(b)为实验中打出的一条纸带，相邻两个计数点间还有四个点未画出．交变电源的频率为50 Hz，小车的加速度a＝________ m/s2.(结果保留两位有效数字)③表格中为实验小组记录的6组实验数据，其中5组数据的对应点已经标在图(c)的坐标纸上，请用×标出余下的一组数据的对应点，并作出a－1M图像，由a－1M图像可得出的实验结论为：________________________________________________________________________.F/N M/kg a/(m·s－2)0.29 1.160.250.290.860.340.290.610.480.290.410.720.290.360.820.290.310.94(2)在探究小车加速度a与所受力F的关系时，设计了图(d)所示的方案．其实验操作步骤如下：a ．挂上砝码盘和砝码，调节木板的倾角，使质量为M 的小车拖着纸带沿木板匀速下滑；b ．取下砝码盘和砝码，测出其总质量为m ，并让小车沿木板下滑，测出加速度a ；c ．改变砝码盘中砝码的个数，重复步骤a 和b ，多次测量，作出a －F 图像． ①该实验方案________(选填“需要”或“不需要”)满足条件M ≫m ；②若实验操作规范，通过改变砝码个数，画出的a －F 图像最接近图中的________．答案 (1)①BC ②0.48 ③见解析图 力一定时，小车的加速度a 与质量M 成反比 (2)①不需要 ②A解析 (1)①为了补偿阻力，把木板的一侧垫高，小车上并不挂砝码盘，A 错误；先接通电源，待打点计时器正常工作后再释放小车，B 正确；调节滑轮，使细线与木板平行，这样才能使细线的拉力等于小车受到的合力，C 正确；②相邻两个计数点间还有四个点未画出，则T ＝0.02 s ×5＝0.1 s. 小车的加速度a ＝0.275 8－0.128 4－0.128 44×0.12 m/s 2≈0.48 m/s 2③作出a －1M图像如图由a －1M 图像可得出的实验结论：力一定时，小车的加速度a 与质量M 成反比．(2)设木板倾角为θ，则挂上砝码盘和砝码时有F ＋F f ＝Mg sin θ，F ＝mg 取下砝码盘和砝码时有Mg sin θ－F f ＝Ma整理得mg ＝Ma即小车加速下滑的外力恰好等于砝码盘和砝码的总重力； ①由以上分析可知，该实验方案不需要满足条件M ≫m ；②因为a ＝mg M ＝1MF ，所以a －F 图像应为一条过原点的直线．故选A.考点二 力学其他实验实验装置图实验操作数据处理 探究弹簧弹力与形变量的关系1.应在弹簧自然下垂时， 测量弹簧原长l 02.水平放置时测原长，图线不过原点的原因是弹簧自身有重力1.作出弹力F 随弹簧伸长量x 变化的图线，斜率表示弹簧的劲度系数 2.超过弹簧的弹性限度，图线会发生弯曲探究两个互成角度的力的合成规律1.正确使用弹簧测力计2.同一次实验中，橡皮条结点的位置一定要相同3.细绳套应适当长一些，互成角度地拉橡皮条时，夹角合适1.按力的图示作平行四边形 2.求合力大小 探究平抛运动的特点1.保证斜槽末端水平2.每次让小球从斜轨道的同一位置由静止释放 3.坐标原点应是小球出槽口时球心在木板上的投影点1.用代入法或图像法判断运动轨迹是不是抛物线2.由公式：x ＝v 0t 和y ＝12gt 2，求初速度v0＝x g 2y探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系1.弹力大小可以通过标尺上刻度读出，该读数显示了向心力大小2.采用了控制变量法，探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系作出F n－ω2、F n－r、F n－m的图像，分析向心力与角速度、半径、质量之间的关系用单摆测量重力加速度的大小1.保证悬点固定2.单摆必须在同一平面内振动，且摆角小于5°3.摆长l＝悬线长l′＋小球的半径r4.用T＝tn计算单摆的周期1.利用公式g＝4π2lT2求重力加速度2.作l－T2的图像，可利用斜率求重力加速度例4(2020·浙江7月选考·17(2))某同学用单摆测量重力加速度：(1)为了减少测量误差，下列做法正确的是__________(多选)；A．摆的振幅越大越好B．摆球质量大些、体积小些C．摆线尽量细些、长些、伸缩性小些D．计时的起、止位置选在摆球达到的最高点处(2)改变摆长，多次测量，得到周期的平方与摆长的关系图像如图所示，所得结果与当地重力加速度值相符，但发现其延长线没有过原点，其原因可能是________．A．测周期时多数了一个周期B．测周期时少数了一个周期C．测摆长时直接将摆线的长度作为摆长D．测摆长时将摆线的长度加上摆球的直径作为摆长答案(1)BC(2)C解析(1)摆的振幅过大，摆角大于5°，单摆周期公式不再成立，故A错误；摆球质量大、体积小(用密度大的实心金属球)，摆线细长、伸缩性小可使阻力及摆长变化等影响更小，是单摆模型的要求，故B、C正确；摆球在最高点附近速度小，计时误差大，故计时起点应选在平衡位置，故D错误．(2)测周期时，无论是多数一个周期还是少数一个周期，T2－l图线都是过原点的直线，只是图线的斜率变化，即测得的重力加速度变化，故A、B错误；T2－l的图像的纵轴截距大于0，可知测量的摆长比实际摆长小了一些，故可判断测摆长时未加摆球的半径，直接将摆线的长度作为摆长，故C正确，D错误．例5(2022·陕西西安市七校高三期末)如图为“探究互成角度的力的合成规律”的实验，三个细线套L1、L2、L3共系于一个结点，另一端分别系于轻质弹簧测力计A、B和重物M上，A挂于固定点P.手持B拉动细线，使结点静止于O点．(1)某次实验中弹簧测力计A的指针位置如图甲所示，其读数为________ N.(2)图乙中的F与F′两力中，方向和细线PO方向相同的是________(选填“F”或“F′”)．(3)下列实验要求中，必要的是________．(填选项前的字母)A．弹簧测力计B始终保持水平B．用天平测量重物M的质量C．细线套方向应与木板平面平行D．若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而保持细线套结点位置不变，只需调整另一只弹簧测力计拉力的大小即可(4)本实验采用的科学方法是________．(填选项前的字母)A．理想实验法B．等效替代法C．控制变量法D．建立物理模型法答案(1)2.00(2) F′(3)C(4)B解析(1)分度值为0.1 N，读数为2.00 N.(2) 由题图乙发现F是根据平行四边形定则作出的理论值，而实际值与理论值有一定的误差，故方向和细线PO方向相同的是F′.(3) 弹簧测力计B的方向没有特殊要求，不需要始终保持水平，故A错误；重物M的重力可以由弹簧测力计测出，没必要再测质量，故B错误；为使力都作用在同一平面上，细线套方向应与木板平面平行，故C正确；根据平行四边形定则可知，若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而保持细线套结点位置不变，需调整另一只弹簧测力计拉力的大小和方向，故D错误．(4)本实验通过不同力之间作用效果的等效替代，探究互成角度的力的合成规律，故采用的是等效替代法．故选B.例6(2022·山东日照市高三期末)物理兴趣小组的同学用图甲所示的装置和频闪照相仪探究平抛运动的规律．(1)关于实验注意事项，下列说法正确的是________(选填选项前的字母)；A ．必须将小球从斜槽上的同一位置由静止释放B ．斜槽轨道必须光滑C ．必须选择质量大的小球D ．小球运动时不能与方格纸相触(2)某同学用频闪照相仪拍摄到小球抛出后几个位置的照片如图乙所示，由照片可以判断斜槽轨道末端向______________倾斜，根据照片也可判断小球在水平方向做匀速直线运动，依据是________________________________________________________________________；(3)物理兴趣小组重新调整斜槽轨道末端，规范完成实验，根据拍摄到的一张照片测出小球不同位置的竖直位移y 和水平位移x ，以x 2为横坐标，以y 为纵坐标，在坐标纸上画出对应的图像为过原点的倾斜直线，测得直线的斜率k ＝5，取g ＝10 m/s 2，由此可得小球做平抛运动的初速度v 0＝________ m/s.答案 (1)D (2)上 相等的时间间隔内水平位移相等 (3)1解析 (1)本实验用频闪照相仪记录小球在空中一次平抛的多个位置，所以不需要小球从斜槽上多次释放；每次只能记录一个位置，斜槽光滑与否、小球质量大小都不影响位置的记录；在空中不能与方格纸相触．故选D.(2)由第二个位置高于第一个位置，说明斜槽轨道末端向上倾斜了；每个位置的水平间距都是两个小方格，说明相等的时间间隔内水平位移相等，水平方向是匀速运动．(3)由平抛运动规律y ＝12gt 2 x ＝v 0t可得y ＝gx 22v 02则斜率k ＝g 2v 02代入数据解得v 0＝1 m/s.1．(2022·河南安阳市一模)某实验小组用图中装置探究质量一定的情况下加速度和力的关系．他们用不可伸长的细线将滑块(含挡光片)通过一个定滑轮和挂有重物的动滑轮与力传感器相连，细线与气垫导轨平行，在水平气垫导轨的A 、B 两点各安装一个光电门，A 、B 两点间距为x ，释放重物，挡光片通过A 、B 时的遮光时间分别为t A 、t B ，已知挡光片宽度为d .(1)实验操作过程中________(选填“需要”或“不需要”)满足重物的质量远小于滑块及挡光片的质量；(2)滑块通过AB 段时的加速度大小为________(用题中已知的物理量字母表示)；(3)多次改变重物质量，同时记录细线的拉力大小F ，重复上述实验步骤，得到多组加速度a 与拉力F ，以a 为纵坐标、F 为横坐标作图，若图线是________，则物体质量一定的情况下加速度与合外力成正比的结论成立．答案 (1)不需要 (2)d 2(t A 2－t B 2)2xt A 2t B 2(3)一条过原点的直线 解析 (1)实验中力传感器直接显示拉力大小，即为滑块及挡光片所受合外力，故不需要满足重物的质量远小于滑块及挡光片的质量；(2)由题意知滑块通过AB 段时的加速度大小为a ＝v B 2－v A 22x其中v A ＝d t A ，v B ＝d t B联立得a ＝d 2(t A 2－t B 2)2xt A 2t B 2(3)若在质量一定的情况下加速度与合外力成正比，则a －F 图像是一条过原点的直线．2．(2022·云南第一次统测)某同学用如图甲所示的装置验证动量定理，部分实验步骤如下：(1)将一遮光条固定在滑块上，用20分度的游标卡尺测量遮光条的宽度，游标卡尺的示数如图乙所示，则遮光条的宽度d ＝________ mm ；(2)用天平称得滑块(包含遮光条)的质量m ＝380.0 g ；(3)将一与轻弹簧相连的压力传感器固定在气垫导轨左端，一光电门安装在气垫导轨上方，用滑块将弹簧压缩一段距离后由静止释放，压力传感器显示出弹簧弹力F 随时间t 变化的图像如图丙所示，根据图丙可求得弹簧对滑块的冲量大小为________ N·s ；滑块离开弹簧一段时间后通过光电门，光电门测得遮光条的挡光时间为Δt ＝2.0×10－3 s ，可得弹簧恢复形变的过程中滑块的动量增量大小为________ kg·m/s.(计算结果均保留2位有效数字)答案 (1)4.00 (3)0.82 0.76解析 (1)遮光条的宽度为d ＝4 mm ＋0.05 mm ×0＝4.00 mm(3)弹簧对滑块的冲量大小等于F －t 图像与坐标轴所围的面积，约等于0.82 N·s ；滑块通过光电门时的速度为v ＝d Δt ＝4.00×10－32.0×10－3m/s ＝2 m/s 滑块的动量增量大小为Δp ＝m v ＝380.0×10－3×2 kg·m/s ＝0.76 kg·m/s 专题强化练[保分基础练]1．(2022·广东肇庆市二模)某同学用如图甲所示装置研究小车在倾斜轨道上运动的加速度a与轨道倾角θ的正弦值(sin θ)之间的关系，实验步骤如下：(1)在水平实验台上，将长为l 的长木板一端放在垫块上构成斜面，为得出长木板倾角θ的正弦值sin θ，则需要测出________；A ．长木板末端距实验台的高度hB ．垫块的高度h ′(2)将打点计时器固定在轨道右端，纸带穿过打点计时器固定在小车上；接通电源，释放小车，打出一条如图乙所示的纸带，图中相邻两个计数点间还有四个点未画出，已知打点计时器使用的交流电频率为50 Hz ，通过测得的数据可计算出D 点的速度大小v D ＝______ m/s ，滑块的加速度a ＝________ m/s 2；(结果均保留三位有效数字)(3)改变垫块高度，重复实验，测出多组轨道倾角θ的正弦值(sin θ)及对应小车的加速度a ，通过计算，该同学发现a 与sin θ的比值小于当地的重力加速度，原因是________________ _____________________________________________________________________________. 答案 (1)A (2)1.63 2.64 (3)小车与倾斜长木板之间有摩擦解析 (1)由几何关系可知sin θ＝h l，因此需要测量长木板末端距实验台的高度h ，故A 正确，B 错误．(2)纸带上相邻两计数点间的时间间隔为T ＝5×0.02 s ＝0.1 sD 点对应的速度为v D ＝x CD ＋x DE 2T≈1.63 m/s 滑块的加速度为a ＝(x CD ＋x DE ＋x EF )－(x OA ＋x AB ＋x BC )9T 2＝2.64 m/s2；(3)小车沿倾斜轨道下滑，若没有摩擦力，则mg sin θ＝ma，可得asin θ＝g，现在a与sin θ的比值小于当地的重力加速度，说明小车下滑过程中受到摩擦力的作用，即小车与倾斜长木板之间有摩擦．2．(2022·山西省稷山中学模拟)某小组利用力的传感器探究“圆周运动的向心力表达式”．如图所示，在光滑的水平面上，固定一个光滑的轨道，A处安装的光电门可以得到小球的速度，B处安装力的传感器可以测得小球到B点时对轨道的压力．(1)在这个实验中，利用________来探究向心力大小与小球质量、速度、轨道半径之间的关系．A．理想实验法B．控制变量法C．等效替代法(2)实验中，同一小球先后两次以不同的速度沿着同一轨道做匀速圆周运动，若光电门记录的时间比为1∶2，传感器记录的压力比为______，则可得到向心力与______成正比．(3)实验中，让同一小球先后两次沿着不同半径的轨道做匀速圆周运动．若光电门记录的时间相同，轨道半径比为1∶2，则传感器记录的压力比为_______，则可得到向心力与______成正比．答案(1)B(2)4∶1线速度的平方(3) 2∶1半径的倒数解析(1)探究向心力大小与小球质量、速度、轨道半径三个因素的关系，需要先控制其中两个因素不变，改变第三个因素，从而逐步研究向心力和它们的关系，采用了控制变量法．(2)设先后两次的速度分别为v1和v2，光电门记录的时间分别为t1和t2，小球挡光宽度为d，则有v1＝dt1，v2＝dt2，可得v1v2＝t2t1＝21，轨道对小球的支持力提供向心力，有F N＝mv2r，则可得到向心力与线速度的平方成正比，根据牛顿第三定律，传感器记录的压力大小等于轨道对小球的支持力大小，故可知传感器记录的压力比为F 1F 2＝v 12v 22＝41. (3)设先后两次的轨道半径分别为r 1和r 2，由于光电门记录的时间相同，可知两次小球做匀速圆周运动的线速度v 大小相等，轨道对小球的支持力提供向心力，有F N ＝m v 2r，则可得到向心力与半径的倒数成正比，根据牛顿第三定律，传感器记录的压力大小等于轨道对小球的支持力大小，故可知传感器记录的压力比为F 1′F 2′＝r 2r 1＝21. 3.(2022·江西九江市一模)用如图所示的装置，来完成“验证动量守恒定律”的实验．实验中使用的小球1和2半径相等，用天平测得质量分别为m 1、m 2.在水平木板上铺一张白纸，白纸上面铺放复写纸，记下重垂线所指的位置O .先不放小球2 ，使小球1从斜槽上某一点S 由静止滚下，落到水平木板P 点．再把小球2静置于斜槽轨道末端，重复上述操作，小球1和小球2碰撞后分别落在水平木板上，在白纸上留下各自落点的痕迹．(1)实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，可以通过测量小球做平抛运动的水平射程来解决这个问题．确定碰撞前后落点的位置P 、M 、N ，用刻度尺测量出水平射程OP 、OM 、ON .①本实验必须满足的条件是________．A ．斜槽轨道必须是光滑的B ．斜槽轨道末端必须是水平的C ．小球1每次必须从同一位置由静止释放②实验器材准备时，为确保小球1碰后不弹回，要求m 1______m 2(选填“>”“<”或“＝”)． ③若两球相碰前后的动量守恒，其表达式为：OP ＝________(用m 1、m 2、OM 、ON 表示)．(2)在上述实验中换用不同材质的小球，其他条件不变，记录下小球的落点位置．下面三幅图中，可能正确的是________．答案 (1)①BC ②> ③OM ＋m 2m 1·ON (2)B 解析 (1)①因小球在斜槽末端的速度与平抛的水平位移成正比，所以斜槽是否光滑不影响实验结果，故A 错误；斜槽末端保持水平，是为了保证它们在水平碰撞后做平抛运动，故B 正确；小球1每次必须从同一位置由静止释放，尽可能保证每次碰撞情况相同，故C 正确．②为确保小球1碰后不弹回，要求m 1＞m 2.③小球离开斜槽末端做平抛运动，竖直方向满足y ＝12gt 2，下落高度一定，则运动时间相同；水平方向满足x ＝v t ，水平位移与平抛初速度成正比，两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为m 1·OP ＝m 1·OM ＋m 2·ON ，即OP ＝OM ＋m 2m 1·ON . (2)将OP ＝OM ＋m 2m 1·ON 变形得m 1m 2＝ON OP －OM ，由于m 1＞m 2，则ON OP －OM＞1，图A 中比值为负值，故A 错误；图B 中比值为83＞1，故B 正确；图C 中，比值为252＞1，但OP ＋OM ＜ON ，不符合能量守恒定律，故C 错误．4．(2022·广东深圳市一模)在“探究共点力的平衡条件”的实验中，将三个细绳套系于一点，在水平桌面上用三只弹簧测力计互成角度地水平拉细绳套，使结点静止在纸面上O 点，如图甲所示．(1)弹簧测力计1的指针位置如图甲所示，其读数为________ N ，弹簧测力计2和3的读数分别为1.30 N 和1.25 N.(2)取0.5 cm代表1 N，请在图乙虚线框内作出三个力的图示，并借助平行四边形定则作图，求出其中两个力的合力．(3)改变三只弹簧测力计的弹力方向和大小，多次实验．(4)在误差允许范围内，可归纳出这三个共点力的平衡条件是________．答案(1)2.30(2)见解析图(4)见解析解析(1)由于弹簧测力计的最小刻度是0.1 N，因此弹簧测力计1的示数为2.30 N；(2)由题，作出力的图示，根据平行四边形定则，可作出任意两个力的合力，以下三个图中任意一个均正确．(4)其中一个力与另两力的合力等值反向(或“三个共点力的合力等于零”“合力等于零”“合外力等于零”“两个共点力的合力与第三个力大小相等，方向相反，在同一条直线上”“两力的合力与第三力等大反向共线”等)5．(2022·辽宁葫芦岛市普通高中高三期末)某同学用如图甲所示实验装置“探究弹簧的弹力和伸长量的关系”．直尺和光滑的细杆(未画出)水平固定在铁架台上，一根弹簧穿在细杆上，其左端固定，右端与细绳连接．细绳跨过光滑定滑轮，其下端可以悬挂钩码．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，每次测出对应的弹簧总长度L，并将所挂钩码的重力大小作为弹簧的弹力大小F.弹簧伸长均在弹性限度内．(1)把以上测得的数据描点连线，如图乙所示，则该弹簧的原长L0＝__________ cm，劲度系数k ＝__________ N/m.(结果均保留3位有效数字)(2)若该同学先把弹簧竖直悬挂，下端不挂钩码测出弹簧原长为L 1，再按照图甲所示方法悬挂钩码，测出弹簧伸长后长度L ，以L －L 1作为弹簧伸长量x ，以钩码重力大小作为弹力F 大小．由于弹簧自身重力的影响，得到的图线可能是图中的________．答案 (1)5.00 13.3 (2)B解析 (1)弹簧弹力为零时，弹簧总长度即为弹簧原长，故L 0＝5.00 cm ，弹簧劲度系数k ＝ΔF ΔL ＝ 2.00.2－0.05N/m ≈13.3 N/m.(2)由于弹簧自身重力的影响，当x 等于零时，弹簧有一定的弹力，但弹簧劲度系数不变，则k ＝ΔF Δx不变，即F －x 图像斜率不变．故选B. [争分提能练]6．(2022·山东卷·13)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．。
2024高考物理复习重难点解析—力学实验(全国通用)
2024高考物理复习重难点解析—力学实验（全国通用）力学实验时高中实验的基础，涉及到很多实验方法，像控制变量法，等效替代法；涉及到很多实验数据的处理方法，像多次测量求平均值法，图像法。
力学实验要首先根据实验原理，设计实验，正确处理实验数据，得出实验结论。
力学实验还是很多基本物理量的测量问题，像长度的测量，时间的测量，速度的测量，加速度的测量，力的测量，动能的测量，重力势能的测量，动量的测量。
例题1. 用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，实验所用的电源为学生电源，可输出交流电和直流电．重锤从高处由静止开始下落，打点计时器在重锤拖着的纸带上打出一系列的点，对图中纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．(1)下列几个操作步骤中：A．按照图示，安装好实验装置B．将打点计时器接到电源的“交流输出”上C．用天平测出重锤的质量D．先释放重锤，后接通电源，纸带随着重锤运动，打点计时器在纸带上打下一系列的点E．测量纸带上某些点间的距离F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能没有必要的是________，操作错误的是________．(填步骤前相应的字母)(2)在使用质量为m 的重锤和打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，在选定的纸带上依次取计数点如图所示，纸带上所打的点记录了重锤在不同时刻的位置，那么纸带的________(填“左”或“右”)端与重锤相连．设打点计时器的打点周期为T ，且“0”为打下的第一个点，当打点计时器打点“3”时，重锤的动能表达式为________________，若以重锤的运动起点“0”为参考点，当打点“3”时重锤的机械能表达式为________________．答案 (1)C D (2)左 E k ＝m (x 4－x 2)28T 2 E ＝－mgx 3＋m (x 4－x 2)28T 2解析 (1)在此实验中不需要测出重锤的质量，所以选项C 没必要；在实验时应该先接通电源，再释放重锤，所以选项D 错误．(2)因为是自由落体运动，下落的距离应该是越来越大，所以纸带左端与重锤相连． 打点“3”时的瞬时速度v 3＝x 4－x 22T， 重锤动能的表达式E k ＝12m v 32＝12m (x 4－x 22T )2＝m (x 4－x 2)28T 2重锤重力势能的表达式E p ＝－mgx 3，重锤机械能的表达式E ＝E p ＋E k ＝－mgx 3＋m (x 4－x 2)28T 2. 例题2. 用如图所示的装置可以验证动量守恒定律，在滑块A 和B 相碰的端面上装上弹性碰撞架，它们的上端装有等宽的挡光片．(1)实验前需要调节气垫导轨水平，借助光电门来检验气垫导轨是否水平的方法是_________．(2)为了研究两滑块所组成的系统在弹性碰撞和完全非弹性碰撞两种情况下的动量关系，实验分两次进行．第一次：将滑块A置于光电门1的左侧，滑块B静置于两光电门间的某一适当位置．给A 一个向右的初速度，通过光电门1的时间为Δt1，A与B碰撞后又分开，滑块A再次通过光电门1的时间为Δt2，滑块B通过光电门2的时间为Δt3.第二次：在两弹性碰撞架的前端贴上双面胶，同样让滑块A置于光电门1的左侧，滑块B静置于两光电门间的某一适当位置．给A一个向右的初速度，通过光电门1的时间为Δt4，A 与B碰撞后粘连在一起，滑块B通过光电门2的时间为Δt5.为完成该实验，还必须测量的物理量有________(填选项前的字母)．A．挡光片的宽度dB．滑块A的总质量m1C．滑块B的总质量m2D．光电门1到光电门2的距离L(3)在第二次实验中若滑块A和B在碰撞的过程中动量守恒，则应该满足的表达式为________________(用已知量和测量量表示)．(4)在第一次实验中若滑块A和B在碰撞的过程中机械能守恒，则应该满足的表达式为________________(用已知量和测量量表示)．答案(1)使其中一个滑块在导轨上运动，看滑块经过两光电门的时间是否相等，若相等，则导轨水平(2)BC(3)m11Δt4＝(m1＋m2)1Δt5(4)m1(1Δt1)2＝m1(1Δt2)2＋m2(1Δt3)2解析(1)使其中一个滑块在导轨上运动，看滑块经过两光电门的时间是否相等，若相等，则导轨水平．(2)本实验需要验证动量守恒定律，所以在实验中必须要测量质量和速度，速度可以根据光电门的挡光时间求解，而质量通过天平测出，同时，挡光片的宽度可以消去，所以不需要测量挡光片的宽度，故选B、C.(3)在第二次实验中，碰撞后A、B速度相同，根据动量守恒定律有：m1v1＝(m1＋m2)v2，根据速度公式可知v1＝dΔt4，v2＝dΔt5，代入则有：m11Δt4＝(m1＋m2)1Δt5.(4)在第一次实验中，碰撞前A 的速度为v 0＝d Δt 1，碰撞后A 的速度为v A ＝d Δt 2，B 的速度为v B ＝d Δt 3，根据机械能守恒定律有：12m m 1v 02＝12m m 1v A 2＋12m m 2v B 2，代入则有：m 1(1Δt 1 )2＝m 1(1Δt 2)2＋m 2(1Δt 3)2.一、速度与加速度的测量①利用平均速度求瞬时速度：v n ＝x n ＋x n ＋12T ＝d n ＋1－d n －12T. ②利用逐差法求解平均加速度a 1＝x 4－x 13T 2，a 2＝x 5－x 23T 2，a 3＝x 6－x 33T 2⇒a ＝a 1＋a 2＋a 33＝(x 4＋x 5＋x 6)－(x 1＋x 2＋x 3)9T 2. ③利用速度—时间图像求加速度a ．作出速度—时间图像，通过图像的斜率求解物体的加速度；b ．剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度．二、胡克定律实验原理(1)如图所示，弹簧下端悬挂钩码时会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等．(2)用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量x ，建立直角坐标系，以纵坐标表示弹力大小F ，以横坐标表示弹簧的伸长量x ，在坐标系中描出实验所测得的各组(x ，F )对应的点，用平滑的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与形变量间的关系．三、平行四边形定则实验原理(1)等效法：一个力F′的作用效果和两个力F1、F2的作用效果都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点，所以一个力F′就是这两个力F1和F2的合力，作出力F′的图示，如图所示．(2)平行四边形定则：根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F的图示．(3)验证：比较F和F′的大小和方向，若在误差允许的范围内相等，则验证了力的平行四边形定则．四、牛顿第二定律实验原理(1)保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系．(2)保持合外力不变，探究加速度与质量的关系．(3)作出a－F图像和a－1m图像，确定a与F、m的关系．五、平抛运动实验原理计算平抛物体的初速度情景1：若原点O为抛出点，利用公式x＝v0t和y＝12gt2即可求出多个初速度v0＝xg2y，最后求出初速度的平均值，这就是做平抛运动的物体的初速度．情景2：若原点O不是抛出点①在轨迹曲线上取三点A、B、C，使x AB＝x BC＝x，如图所示．A到B与B到C的时间相等，设为T.②用刻度尺分别测出y A、y B、y C，则有y AB＝y B－y A，y BC＝y C－y B.③y BC－y AB＝gT2，且v0T＝x，由以上两式得v0＝xgy BC－y AB.六、向心力实验原理本实验探究了向心力与多个物理量之间的关系，因而实验方法采用了控制变量法，如图所示，匀速转动手柄，可以使塔轮、长槽和短槽匀速转动，槽内的小球也就随之做匀速圆周运动，此时小球向外挤压挡板，挡板对小球有一个向内的(指向圆周运动圆心)的弹力作为小球做匀速圆周运动的向心力，可以通过标尺上露出的红白相间等分标记，粗略计算出两球所需向心力的比值．在实验过程中可以通过两个小球同时做圆周运动对照，分别分析下列情形：(1)在质量、半径一定的情况下，探究向心力大小与角速度的关系．(2)在质量、角速度一定的情况下，探究向心力大小与半径的关系．(3)在半径、角速度一定的情况下，探究向心力大小与质量的关系．七、机械能守恒定律实验原理通过实验，求出做自由落体运动物体的重力势能的减少量和对应过程动能的增加量，在实验误差允许范围内，若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律．八、动量守恒定律实验原理在一维碰撞中，测出相碰的两物体的质量m1、m2和碰撞前、后物体的速度v1、v2、v1′、v2′，算出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前、后动量是否相等．九、单摆测重力加速度原理当摆角较小时，单摆做简谐运动，其运动周期为T＝2πlg，由此得到g＝4π2lT2，因此，只要测出摆长l和振动周期T，就可以求出当地的重力加速度g的值．（建议用时：30分钟）1．某同学用如图(a)所示的装置测量重力加速度．实验器材：有机玻璃条(白色是透光部分，黑色是宽度均为d＝1.00 cm的挡光片)，铁架台，数字计时器(含光电门)，刻度尺．主要实验过程如下：(1)将光电门安装在铁架台上，下方放置承接玻璃条下落的缓冲物；(2)用刻度尺测量两挡光片间的距离，刻度尺的示数如图(b)所示，读出两挡光片间的距离L ＝________ cm；(3)手提玻璃条上端使它静止在________方向上，让光电门的光束从玻璃条下端的透光部分通过；(4)让玻璃条自由下落，测得两次挡光的时间分别为t1＝10.003 ms和t2＝5.000 ms；(5)根据以上测量的数据计算出重力加速度g＝________ m/s2(结果保留三位有效数字)．答案(2)15.40(3)竖直(5)9.74解析 (2)两挡光片间的距离L ＝15.40 cm －0 cm ＝15.40 cm(3)手提玻璃条上端使它静止在竖直方向上，让光电门的光束从玻璃条下端的透光部分通过．(5)玻璃条下部挡光条通过光电门时玻璃条的速度为v 1＝d t 1＝1.00×10－210.003×10－3m/s ≈1 m/s 玻璃条上部挡光条通过光电门时玻璃条的速度为v 2＝d t 2＝1.00×10－25.000×10－3m/s ＝2 m/s 根据速度位移公式有v 22－v 12＝2gL代入数据解得加速度g ＝v 22－v 122L ≈9.74 m/s 2. 2．如图为一同学利用压力传感器探究弹力与弹簧伸长量关系的装置示意图，水平放置的压力传感器上叠放着连接轻弹簧的重物，左侧固定有竖直刻度尺．静止时弹簧上端的指针指示如图所示，表格中记录此时压力传感器的示数为6.00 N ；竖直向上缓慢地拉动弹簧，分别记录指针示数和对应的传感器示数如表中所示．传感器示数F N (N)6.004.00 3.00 1.00 0指针示数x (cm)14.60 15.81 18.19 19.40(1)补充完整表格中直尺的读数；(2)在以传感器示数F N 为纵轴、指针示数x 为横轴的坐标系中，描点画出F N －x 图像，并根据图像求得弹簧的劲度系数为________ N/m(结果保留3位有效数字)．答案(1)12.20(2)见解析图83.3(83.1～83.5都算正确)解析(1)刻度尺的最小刻度为1 mm，根据刻度尺的读数规则可知，估读到最小刻度的下一位，故读数为12.20 cm.(2)根据表格数据作出图像，如图所示由题意可知F N＋F＝mg，则F N＝mg－kΔx，即F N＝mg－k(x－x0)，得图像的斜率绝对值为弹簧的劲度系数，由图像可知k＝ΔF NΔx＝60.194 0－0.122 0N/m≈83.3 N/m.3．某同学用如图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点的位置和细线的方向．(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为________ N.(2)下列不必要的实验要求是________．(请填写选项前对应的字母)A．应测量重物M所受的重力B．弹簧测力计应在使用前调零C．细线方向应与木板平面平行D．改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置(3)某次实验中，该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，在保证现有器材不变的情况下怎样调整水平拉力B.___________________ ________________.答案(1)3.6(2)D(3)减小弹簧测力计B的拉力大小、减小OB与OA间的夹角(二者答一即可)解析(1)弹簧测力计的最小分度为0.2 N，故读数为3.6 N；(2)本实验是利用共点力的平衡验证力的平行四边形定则，实验中必须知道O点所受的各个力的大小和方向，A是必须的；对于弹簧测力计的使用来讲，B、C是必需的；实验中只要三力平衡即可，O点的位置没有特定要求，D不必要．故选D.(3)只要使测力计A的示数减小就行，说法合理即可．4．某同学利用图(a)所示装置研究平抛运动的规律．实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔0.05 s发出一次闪光，某次拍摄后得到的照片如图(b)所示(图中未包括小球刚离开轨道的影像)．图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上每个方格的边长为5 cm.该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图(b)中标出．完成下列填空：(结果均保留2位有效数字)(1)小球运动到图(b)中位置A 时，其速度的水平分量大小为____________m/s ，竖直分量大小为____________m/s ；(2)根据图(b)中数据可得，当地重力加速度的大小为________ m/s 2. 答案 (1)1.0 2.0 (2)9.7解析 (1)小球做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，因此速度的水平分量大小为v 0＝xt ＝0.050.05m/s ＝1.0 m/s ； 竖直方向做自由落体运动，根据匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该段位移的平均速度，因此小球在A 点速度的竖直分量大小为 v y ＝8.6＋11.00.05×2 cm/s ≈2.0 m/s.(2)由竖直方向为自由落体运动可得 g ＝y 3＋y 4－y 2－y 14t 2代入数据可得g ＝9.7 m/s 2.5．向心力演示器如图所示，用来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F 与质量m 、角速度ω和半径r 之间的关系．两个变速塔轮通过皮带连接，匀速转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮1和变速塔轮2匀速转动，槽内的钢球就做匀速圆周运动．横臂的挡板对钢球的压力提供向心力，钢球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的比值．如图是探究过程中某次实验时装置的状态．(1)在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时主要用到了物理学中的________．A．理想实验法B．等效替代法C．控制变量法D．演绎法(2)若两个钢球质量和运动半径相等，则是在研究向心力的大小F与________的关系；A．钢球质量mB．运动半径rC．角速度ω(3)若两个钢球质量和运动半径相等，标尺上红白相间的等分格显示出钢球1和钢球2所受向心力的比值为1∶9，则与皮带连接的变速塔轮1和变速塔轮2的半径之比为________．A．1∶3 B．3∶1C．1∶9 D．9∶1答案(1)C(2)C(3)B解析(1)在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时主要用到了物理学中的控制变量法，故选C；(2)若两个钢球质量和运动半径相等，则是在研究向心力的大小F与角速度ω的关系，故选C；(3)根据F＝mω2r可知，若两个钢球质量m和运动半径r相等，标尺上红白相间的等分格显示出钢球1和钢球2所受向心力的比值为1∶9，可知两轮的角速度之比为1∶3，根据v＝ωR可知，因为变速塔轮1和变速塔轮2是皮带传动，边缘线速度相等，则与皮带连接的变速塔轮1和变速塔轮2的半径之比为3∶1，故选B.6．某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图(a)所示：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接．向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能．(1)实验中涉及下列操作步骤：①把纸带向左拉直②松手释放物块③接通打点计时器电源④向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量上述步骤正确的操作顺序是________(填入代表步骤的序号)．(2)图(b)中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果．打点计时器所用交流电的频率为50 Hz.由M纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为________m/s.比较两纸带可知，________(填“M”或“L”)纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大．答案(1)④①③②(2)1.29M解析(1)根据该实验操作过程，正确步骤应为④①③②.(2)物块脱离弹簧时速度最大，v ＝Δx Δt ＝(2.58＋2.57)×10－22×0.02 m/s ≈1.29 m/s ；由动能定理ΔE k ＝12m v 2，根据纸带中打点的疏密知M 纸带获得的最大速度较大，对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能较大．7．如图，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系．(1)实验中直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通过仅测量________(填选项前的符号)，间接地解决这个问题．A ．小球开始释放高度hB ．小球抛出点距地面的高度HC ．小球做平抛运动的射程(2)图中O 点是小球抛出点在地面上的垂直投影．实验时，先让入射球m 1多次从斜轨上S 位置由静止释放，找到其平均落地点的位置P ，测量平抛射程OP .然后，把被碰小球m 2静置于轨道的水平部分，再将入射球m 1从斜轨上S 位置由静止释放，与小球m 2相碰，并多次重复．接下来要完成的必要步骤是________．(填选项前的符号) A ．用天平测量两个小球的质量m 1、m 2 B ．测量小球m 1开始释放高度h C ．测量抛出点距地面的高度HD ．分别找到m 1、m 2相碰后平均落地点的位置M 、NE ．测量平抛射程OM 、ON(3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为________________(用(2)中测量的量表示)．(4)经测定，m 1＝45.0 g ，m 2＝7.5 g ，小球落地点的平均位置距O 点的距离如图所示．碰撞前、后m 1的动量分别为p 1与p 1′，则p 1∶p 1′＝________∶11；若碰撞结束时m 2的动量为p 2′，则p 1′∶p 2′＝11∶________.实验结果说明，碰撞前、后总动量的比值p 1p 1′＋p 2′为________．答案 (1)C (2)ADE (3)m 1·OM ＋m 2·ON ＝m 1·OP (4)14 2.9 1.01解析 (1)小球离开轨道后做平抛运动，由于小球抛出点的高度相等，它们在空中的运动时间相等，小球的水平位移与小球的初速度成正比，可以用小球的水平位移代替其初速度，即测量平抛运动的射程，故C 正确，A 、B 错误； (2)要验证动量守恒定律，即验证 m 1v 1＝m 1v 2＋m 2v 3小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，上式两边同时乘以t 得m 1v 1t ＝m 1v 2t ＋m 2v 3t 可得m 1·OP ＝m 1·OM ＋m 2·ON因此实验需要测量两球的质量和小球做平抛运动的水平射程，为了测量位移，应找出落点，故A 、D 、E 正确，B 、C 错误．(3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为m 1·OP ＝m 1·OM ＋m 2·ON (4)碰撞前、后m 1的动量之比为 p 1p 1′＝OP OM ＝44.835.2＝1411碰撞后m 1的动量与m 2的动量之比为p 1′p 2′＝m 1·OM m 2·ON ＝45.0×35.27.5×55.68＝112.9实验结果说明，碰撞前、后总动量的比值p 1p 1′＋p 2′＝m 1·OPm 1·OM ＋m 2·ON＝45.0×44.845.0×35.2＋7.5×55.68≈1.01.8．在“用单摆测量重力加速度的大小”的实验中．(1)安装好实验装置后，先用游标卡尺测量摆球直径d，测量的示数如图所示，则摆球直径d ＝________ cm，再测量摆线长l，则单摆摆长L＝________(用d、l表示)；(2)摆球摆动稳定后，当它到达________(填“最低点”或“最高点”)时启动停表开始计时，并记录此后摆球再次经过最低点的次数n(n＝1、2、3…)，当n＝60时刚好停表．停止计时的停表如图所示，其读数为________ s，该单摆的周期为T＝________ s(周期要求保留三位有效数字)；(3)计算重力加速度测量值的表达式为g＝______(用T、L表示)，如果测量值小于真实值，可能原因是________；A．将摆球经过最低点的次数n记少了B．计时开始时，停表启动稍晚C．将摆线长当成了摆长D．将摆线长和球的直径之和当成了摆长(4)正确测量不同摆长L及相应的单摆周期T，并在坐标纸上画出T2与L的关系图线，如图所示．由图线算出重力加速度的大小g＝________ m/s2(保留3位有效数字，计算时π2取9.86)．答案 (1)1.84 d 2＋l (2)最低点 67.5 2.25 (3)4π2LT 2 AC (4)9.86解析 (1)摆球直径d ＝1.8 cm ＋0.1 mm ×4＝1.84 cm ； 单摆摆长L ＝d2＋l ；(2)摆球摆动稳定后，当它到达最低点时启动停表开始计时，并记录此后摆球再次经过最低点的次数n (n ＝1、2、3……)，当n ＝60时刚好停表．停止计时的停表读数为67.5 s ，该单摆的周期为T ＝t n 2＝67.530 s ＝2.25 s ；(3)根据T ＝2πL g 可得计算重力加速度测量值的表达式为g ＝4π2L T2 将摆球经过最低点的次数n 记少了，则计算周期T 偏大，则g 测量值偏小，选项A 正确；计时开始时，停表启动稍晚，则周期测量值偏小，则g 测量值偏大，选项B 错误；将摆线长当成了摆长，则L 偏小，则g 测量值偏小，选项C 正确；将摆线长和球的直径之和当成了摆长，则L 偏大，则g 测量值偏大，选项D 错误． (4)根据T ＝2πL g 可得T 2＝4π2g L ，由图像可知k ＝4π2g＝4.85－3.251.20－0.80＝4，解得g ＝9.86 m/s 2.。
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。
高考物理二轮复习专题17力学实验讲含解析
力学实验纵观近几年高考试题，预测2019年物理高考试题还会考：1、高考对于基本仪器的读数作为基础知识考查频率较高。
在力学部分，考查的实验仪器主要有弹簧测力计、秒表、螺旋测微器、游标卡尺，大多数时候是填空题，注意估读和误差分析。
2、力学中有多个实验都要用到打点计时器,能否正确使用打点计时器,并根据纸带进行正确的数据运算，是能否完成这些实验的关键，利用纸带直接测量的时间和位移，可以计算研究对象的瞬时速度和加速度，若结合其它物理量的测量，还可以解决与上面这些量直接有关或间接有关的问题，例如：计算动能、重力势能、动摩擦因数、功率、转速等，从而延伸出很多与纸带有关的力学实验。
3、图象法是一种重要的实验数据处理方法．图象具有既能描述物理规律，又能直观地反映物理过程、表示物理量之间定性定量关系及变化趋势的优点．当前高考试题对数据处理、结果分析考查的频率较高。
考向01 长度的测量1.讲高考（1）考纲要求掌握螺旋测微器和游标卡尺的原理及读数方法（2）命题规律高考对于基本仪器的读数作为基础知识考查频率较高。
在力学部分，考查的实验仪器主要有弹簧测力计、秒表、螺旋测微器、游标卡尺，大多数时候是填空题，注意估读和误差分析。
考点定位】验证力的平行四边形定则【名师点睛】验证力的平行四边形定则中的作图法要注意标明：力的标度、刻度、方向箭头、大小和物理量名称。
考点定位】验证机械能守恒【方法技巧】本题重在考查实验的误差分析，空气阻力的影响是使得一部分势能转化为内能，势能的减少量大于动能的增加量。
2．讲基础（1）误差和有效数字①误差:②有效数字定义:带有一位不可靠数字的近似数字。
有效数字的最后一位是测量者估读出来的,是误差的来源。
从数字左边第一个不为零的数字算起,如0.0643为三位有效数字。
（2）长度的测量①毫米刻度尺的读数:精确到毫米,估读一位。
②游标卡尺的读数:③螺旋测微器的读数:测量值=固定刻度整毫米数+半毫米数+可动刻度读数(含估读)×0.01mm。
高考物理专题复习《力学实验》知识点总结
高考物理专题复习《力学实验》知识点总结一、误差和有效数字 (1)误差(2)相对误差＝绝对误差真实值×100%。
(3)误差不可避免，但可以减小误差。
(4)有效数字：从数字左边第一个不为零的数字算起，如0.020 6为三位有效数字。
二、基本仪器的使用三、实验要点四、实验数据的处理方法高考物理专题复习《力学实验》规律总结1.游标卡尺、螺旋测微器读数方法：主尺+副尺格数*精确度(游标卡尺不估读）2.读数规则：最小分度1估读到下一位、最小分度2、5不估读3.计时仪器：秒表、打点计时器、频闪照相4.平行四边形定则实验：等效替代、位置相同、标注结点、记录方向、线板平行、限度之内、夹角适当5.牛顿第二定律实验：三法（控制变量法、平衡摩擦法、近似法）巧记：小马拉大车6.测速度：速度的测量是很多力学实验的基础，通过速度的测量可研究加速度、动能等物理量的变化规律，因此在研究匀变速直线运动、验证牛顿运动定律、探究动能定理、验证机械能守恒等实验中都要进行速度的测量。
速度的测量一般有两种方法：一种是通过打点计时器、频闪照片等方式获得几段连续相等时间内的位移从而研究速度；另一种是通过光电门等工具来测量速度。
思维模板：用第一种方法求速度和加速度通常要用到匀变速直线运动中的两个重要推论：①v t/2=v平均=(v0+v)/2，②Δx=aT2，为了尽量减小误差，求加速度时还要用到逐差法。
用光电门测速度时测出挡光片通过光电门所用的时间，求出该段时间内的平均速度，则认为等于该点的瞬时速度，即：v=d/Δt。
7.常用实验原理的设计方法1）控制变量法：如：在“验证牛顿第二定律的实验”中，加速度、力和质量的关系控制。
在“研究单摆的周期”中，摆长、偏角和摆球质量的关系控制等等。
2）理想化方法：用伏安法测电阻时，选择了合适的内外接方法，一般就忽略电表的非理想性。
3）等效替代法：某些量不易测量，可以用较易测量的量替代，从而简化实验。
在“验证碰撞中的动量守恒”的实验中，两球碰撞后的速度不易直接测量，在将整个平抛时间定为时间单位后，速度的测量就转化为对水平位移的测量了。
高考物理一轮复习专题力学实验全解精讲精练含解析
专题8.2 力学实验汇编（精讲精练）题型一、三大常见力学实验器材的使用与读数例1、刻度尺的读数；图1【答案】6.51cm（6.51cm、6.52cm都对）【解析】刻度尺的读数说明①刻度尺的读数是需要估读的，估读的原则是要读到最小刻度的后一位，也就是分度值的后一位。
②在本题中所示的刻度尺最小刻度值是毫米(mm),所以在读数时要估读到毫米（mm）的后一位；③图1中下面条带的长度应读为：6.51cm，或65.1mm，读数中的“5”是毫米（mm）“1”是估读的，也就是最小分度值为毫米的刻度尺的读数形式一定是x.xx（cm）或x.x（ mm）。
例2、刻度尺的读数图2【答案】6.25cm【解析】图2中A、B 两点的距离式中的“5”是估读的。
例3、螺旋测微器的读数；图3【答案】6.730mm【解析】螺旋测微器的读数说明：①螺旋测微器是需要估读，螺旋尺的最小分度值为0.01mm，所以当估读到下一位时需要估读到千分位；②螺旋测微器的读数为：S=X+N×0.01；S 为最终读数，X为主尺的读数，N 为螺旋尺的读数（需估读）图3的读数为：6.5+20.3×0.01=6.703mm式中20.3的“3”是估读的；③螺旋测微器的最终读数形式为x.xxx(mm).例4、螺旋测微器的读数；图4【答案】4.700mm【解析】图4的读数为：4.5+20.0×0.01=4.700mm例5、游标卡尺的读数说明图5【答案】22.40mm【解析】游标卡尺的读数说明：①游标卡尺的读数是不需要估读的但要满足与最小分度值的精确度一致性原则；游标卡尺的分度值不同，读数形式则不同。
②游标卡尺的读数形式为：S=X+N.f , S为最终读数，X 为游标尺“0”刻线对应的主尺的读数；N为游标尺上除“0”刻线外第多少个与主尺上某一细线对齐的细线，f为分度值（0.1、0.05、0.02）分度值的划分要看游标尺上小格子的数目；游标尺上有50个小格子的为50分度，50分度最小分度值为游标尺上有20个小格子的为20分度，20分度最小分度值为游标尺上有10个小格子的为10分度，10分度最小分度值为③、 50分度的游标卡尺最终读数形式为：X.XX(mm)20分度的游标卡尺最终读数形式为：X.XX(mm)10分度的游标卡尺最终读数形式为：X.X(mm)，准确记住各刻度尺最终的读数形式，是估读问题的最终法宝。
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高考物理力学实验专题复习一、考纲及近三年广东高考力学实验分值和分布情况 考纲要求： 考点考点解读及应考策略 实验一、研究匀变速直线运动命题重点：基本仪器的使用、基本物理量的测定，物理规律的验证，实验操作能力和物理现象的研究、实验数据的处理，实验结论的总结及误差分析，实验方案的改进创新等。
应考策略：（1）强调基本技能，熟知各种器材的特性。
读数类：刻度尺、弹簧秤、游标卡尺、螺旋测微器等；选材类：例如选择纸带（2）重视实验原理，巧妙变换拓展。
例如探究匀变速直线运动的变形。
源于课本不拘泥于课本一直是高考命题理念所倡导的，所以熟悉课本实验、抓实验的灵魂-原理，是我们复习中的重中之重（3）提倡分析讨论，讲究实验的品质，像近年高考中的数据处理，误差分析、改良方案，甚至开放性实验等于课标的一标多本思路是交汇的。
实验二、探究弹簧弹力和弹簧伸长的关系实验三、验证力的平行四边形定则实验四、验证牛顿第二定律实验五、探究动能定理实验六、验证机械能守恒定律实验七、验证动量守恒定律 力学实验是广东高考必考内容，为第34题，约占6-10分。
广东三年高考分布情况为： 年份 高考内容 分值2010 研究匀变速直线运动 62011 研究匀变速直线运动 62012 探究弹力与弹簧伸长量的关系 102013 研究匀变速直线运动6二、2010-2013年广东高考真题再现：1、(2010广东理综34题)（1）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50Hz ，则纸带上打相邻两点的时间间隔为_________。
②ABCD 是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出。
从图13中读出A 、B两点间距s=__________；C 点对应的速度是________(计算结果保留三位有效数字)。
12、（2011广东理综34题）（1）图是“研究匀变数直线运动”实验中获得的一条纸带，O 、A 、B 、C 、D 和E 为纸带上六个计数点。
加速度大小用a 表示①OD 间的距离为 cm②图15是根据实验数据绘出的s —t 2图线（s 为各计数点至同一起点的距离），斜率表示 ，其大小为 m/s 2(保留三位有效数字)。
3、（2012广东理综34题）某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系。
①将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧，弹簧轴线和刻度尺都应在______方向（填“水平”或“竖直”）②弹簧自然悬挂，待弹簧______时，长度记为L 0，弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为L x ；在砝码盘中每次增加10g 砝码，弹簧长度依次记为L 1至L 6，数据如下表表：表中有一个数值记录不规范，代表符号为_______。
由表可知所用刻度尺的最小长度为______。
③图16是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与_________的差值（填“L 0或L x ”）。
④由图可知弹簧的劲度系数为_________N/m ；通过图和表可知砝码盘的质量为_________g（结果保留两位有效数字，重力加速度取9.8m/s 2）。
4（2013广东理综34题）（1）研究小车匀变速直线运动的实验装置如图16（a ）所示，其中斜面倾角可调。
打点计代表符号L 0 L x L 1 L 2 L 3 L 4 L 5 L 6数值（cm ）25.35 27.35 29.35 31.30 33.4 35.35 37.40 39.30时器的工作频率为50Hz 。
纸带上计数点的间距如图16（b ）所示，其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出。
①部分实验步骤如下：A. 测量完毕，关闭电源，取出纸带。
B. 接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车。
C. 将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连。
D. 把打点计时器固定在夹板上，让纸带穿过限位孔。
上述实验步骤的正确顺序是：_________________________（用字母填写）。
②图16（b ）中标出的相信两计数点的时间间隔T =_________s 。
③计数点5对应的瞬时速度大小计算式为v 5=_________。
④为了充分利用记录数据，减小误差，小车加速度大小的计算式应为a =_________.真题答案1：（1）① 0.02s ② 0.68～0.72cm 0.100m/s2：3：① 竖直 ② 静止；3L ；1mm ；③L 0；④4.9N/m ；10g 4、①CDBA ②0.1s ③T s s 254+④23216549)()(T s s s s s s ++-++ 三、力学实验基本知识及高考题型分析和考向预测（一）研究匀变速直线运动1、（2012山东卷理综卷）：（1）某同学利用图甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律。
物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上（尚未到达滑轮处）。
从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图乙所示。
打点计时器电源的频率为50Hz 。
①通过分析纸带数据，可判断物块在相邻计数点 和 之间某时刻开始减速。
②计数点5对应的速度大小为 m/s ，计数点6对应的速度大小 为 m/s 。
（保留三位有效数字）。
卓越教育李咏华作图小车打点计的器纸带θ图16（a ） 图16（b ）•••••••12345671S 2S 3S 4S 5S 6S③物块减速运动过程中加速度的大小为a = m/s 2，若用ga 来计算物块与桌面间的动摩擦因数（g 为重力加速度），则计算结果比动摩擦因数的真实值 __ （填“偏大”或“偏小”）。
2、(1) 在用“图象法”处理实验数据时，为了减少误差（ ） A ．应使纵、横坐标每单位长度表示的数值大一些B ．应使纵、横坐标每单位长度表示的数值小一些C ．为使图线通过每个实验数据点，应使图线画成折线D ．应使图线画成直线或光滑曲线，让实验数据点大致均匀分布在图线附近，对于个别离线较远的点可以舍去(2) 某同学要进行探究匀变速直线运动实验，请在下面列出的实验器材中，选出本实验中不需要的器材填在横线上 (填编号)：①打点计时器 ②天平 ③低压交流电源 ④低压直流电源 ⑤细绳和纸带 ⑥钩码和小车 ⑦秒表 ⑧一端有滑轮的长木板 ⑨刻度尺(3)某同学利用打点计时器所记录的纸带来研究做匀变速直线运动小车的运动情况，实验中获得一条纸带，如图所示，其中两相邻计数点间有四个点未画出。
已知所用电源的频率为50HZ ，则打A 点时小车运动的速度v A =_______m/s ，小车运动的加速度a=_______m/s2。
（结果要求保留三位有效数字）3、：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，打点计时器接周期为T=0.02 s 的交流电源．他经过测量并计算得到打点计时器在打B 、 C 、 D 、 E 、F 各点时物体的瞬时速度如下表：(1)计算F v 的公式为F v = ；(2)根据（1）中得到的数据，以A 点对应的时刻为t=0，作出v －t 图象，并求物体的加速度a= m/s 2 ;(3)如果当时电网中交变电流的频率是f=51 Hz ，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比 （选填：偏大、偏小或不变）．4、.“研究匀变速直线运动”的实验中，使用电磁式打点计时器(所用交流电的频率为50Hz)，OA B C D 3.18 6.74 10.6915.05 (单位：cm)得到如图所示的纸带。
图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出来，下列表述正确的是（ ）A ．实验时应先放开纸带再接通电源B ．（S 6一S 1）等于（S 2一S 1）的6倍C ．从纸带可求出计数点B 对应的速率D ．相邻两个计数点间的时间间隔为0.02s2.物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮；木板上有一滑块，其一端与电磁打点计时器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接。
打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz 。
开始实验时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列小点。
（1）上图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），计数点间的距离如图所示。
根据图中数据计算的加速度a = (保留三位有效数字)。
(2)回答下列两个问题：①为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有 。
（填所选物理量前的字母）A.木板的长度lB.木板的质量m 1C.滑块的质量m 2D.托盘和砝码的总质量m 3E.滑块运动的时间t②测量①中所选定的物理量时需要的实验器材是 。
（3）滑块与木板间的动摩擦因数μ＝ （用被测物理量的字母表示，重力加速度为g ）.与真实值相比，测量的动摩擦因数 （填“偏大”或“偏小” ）。
写出支持你的看法的一个论据：（一）研究匀变速直线运动答案1：答案6；7【或7；6】。
②1.00 m/s 1.20 m/s 。
③“偏大”。
2、 (1) BD (2) ②④⑦ (3) 0.337m/s ，0.393m/s23：(1) Td d v F 1046-= (2) 2/005.0425.0s m a ±=，图略 (3)偏小 4、、C 2．（1）0.495~0.497 （1）①CD ② 天平（3）gm g m m g m 2323)(+-=μ 偏大 纸带与打点计时器之间存在摩擦力 （二）弹簧的弹力与伸长量的关系1、（2011安徽）：为了测量某一弹簧的劲度系数，降该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上不同质量的砝码。
实验册除了砝码的质量m 与弹簧长度l 的相应数据，七对应点已在图上标出。
（g=9.8m/s 2)（1）作出m-l 的关系图线； （2）弹簧的劲度系数为 N/m.2、某同学在做探究弹力和弹簧伸长的关系的实验中，设计了图1所示的实验装置．所用的钩码每只的质量都是30g ，他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度，将数据填在了下面的表中．(弹力始终未超过弹性限度，取g=9.8m/s 2)砝码质量（g ） 0 30 60 90 120 150弹簧总长（cm ） 6.00 7.15 8.34 9.48 10.64 11.79弹力大小（N ）⑴试根据这些实验数据在下图给定的坐标纸上作出弹簧所受弹力大小F 跟弹簧总长X 之间的函数关系图线．⑵图线跟坐标轴交点的物理意义是：________． ⑶所得图线的物理意义是：________________．⑷该弹簧的劲度k =_________．（保留三位有效数字）．3：为了探索弹力和弹簧伸长的关系，李卫同学选了甲、乙两根规格不同的弹簧进行测试，根据测得的数据绘出如下所示图象．从图象上看，该同学没能完全按实验要求做，而使图象上端成曲线，图象上端成曲线是因为_________________．这两根弹簧的劲度系数分别为_______________和_______________．若要制作一个精确程度较高的弹簧秤，应选弹簧__________________．4：在研究弹簧的形变与外力的关系的实验中，将弹簧水平放置测出其自然长度，然后竖直悬挂让其自然下垂，在其下端竖直向下施加外力F ，实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的．用记录的外力F 与弹簧的形变量x 作出的F －x 图线如图所示，由图可知弹簧的劲度系数为 ．图线不过原点的原因是由于 。