2015届高考物理二轮复习提优：专题十二力学实验13_《

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北京市高考物理二轮复习专题12 力学实验学案(含解析)

专题12 力学实验高中物理《考试说明》中确定的力学实验有：研究匀变速直线运动、探究弹力和弹簧伸长的关系、验证力的平行四边形定则、验证牛顿运动定律、探究动能定理、验证机械能守恒定律。

其中有四个实验与纸带的处理有关，可见力学实验部分应以纸带的处理，打点计时器的应用为核心来展开复习。

近几年力学实验中与纸带处理相关的实验、力学创新实验是高考的热点内容，以分组或演示实验为背景，考查对实验方法的领悟情况、灵活运用学过的实验方法设计新的实验是高考实验题的新趋势。

要求考生掌握常规实验的数据处理方法，能将课本中分组实验和演示实验的实验原理、实验方法迁移到新的背景中，深刻理解物理概念和规律，并能灵活运用，要求考生有较强的创新能力。

在复习过程中，应以掌握常规实验原理、实验方法、规范操作程序、数据处理方法等为本，同时从常规实验中，有意识的、积极的提取、积累一些有价值的方法。

逐步过渡到灵活运用学过的实验方法设计新的实验。

高频考点：螺旋测微器和游标卡尺的读数；力学基本实验；力学创新实验。

考点一、基本仪器的读数例某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度，测量结果如图(a)和(b)所示。

该工件的直径为________cm，高度为________mm。

【审题立意】熟练掌握中学阶段物理中常用测量工具的读数方法。

【解题思路】图(a)为20分度的游标卡尺，其精度为0.05 mm。

主尺读数为12 mm，游标尺上第4条刻线与主尺上的一条刻线对齐，故测量结果为12 mm＋4×0.05 mm＝12.20 mm＝1.220 cm。

螺旋测微器的精度为0.01 mm，由图(b)知固定刻度读数为6.5 mm，可动刻度读数为“36.0”，故工件的高度为6.5 mm＋36.0×0.01 mm ＝6.860 mm。

【参考答案】1.220 6.860【知识建构】1．长度类测量仪器的读数(1)毫米刻度尺的读数：精确到毫米，估读一位。

2015物理《高考专题》(二轮)专题检测卷专题六第12讲力学实验

专题检测卷(十二)力学实验(60分钟100分)1.(13分)(2013·普陀区模拟)在“验证力的平行四边形定则”的实验中,某同学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)图乙中的是力F1和F2的合力的理论值; 是力F1和F2的合力的实际测量值。

(2)在实验中,如果将细绳也换成橡皮筋,那么实验结果是否会发生变化?答: (选填“会”或“不会”)。

为什么?答: 。

(3)本实验采用的科学方法是( )A.理想实验法B.控制变量法C.等效替代法D.建立物理模型法2.(13分)(2013·扬州模拟)某同学利用光电传感器设计了测定重力加速度的实验,实验装置如图所示,实验器材有带有标度的竖直杆、光电计时器、小钢球等,小钢球的初始位置与标度O平齐,O、A、B、C、D、E间距相等,竖直杆上端固定一个电磁铁,通电时,小钢球被吸在电磁铁上,断电时,小钢球自由下落。

光电门可以在竖直杆上移动。

(1)某同学用游标卡尺测小钢球的直径,如图所示,读数为cm。

(2)先将光电门夹在A处,光电计时器记录下小钢球经过光电门的时间为t,量出OA的距离为h,小钢球的直径为d,则小钢球运动到光电门处的瞬时速度v= ,当地的重力加速度为(用题中所给字母表示)。

(3)该同学通过移动光电门在竖直杆上的位置进行多次实验,若某次实验时光电计时器记录下小钢球经过光电门的时间为t,请你判断此时光电门应固定在处(选填“B”“C”“D”或“E”)。

3.(14分)(2013·南通一模)学校的课外物理兴趣小组想测出滑块与木板间的动摩擦因数,李轩同学想出一个方案,如图,将一小铁球和滑块用细线连接,跨在木板上端的一个小定滑轮上。

开始时小铁球和滑块均静止,然后剪断细线,小铁球自由下落,滑块沿斜面下滑,可先后听到小铁球落地和滑块撞击挡板的声音。

他们反复调整挡板的位置,重复上述操作,直到能同时听到两撞击声,然后用刻度尺测量出H=1.25m,x=0.50m,h=0.30m,已知当地的重力加速度为g=10m/s2。

2015高考物理力学实验专题

力学实验基础知识误差及有效数字1．误差（1）定义：测出的数值与真实值之间的差值叫误差。

（2）分类：分为系统误差和偶然误差。

①系统误差：产生：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。

特点：多次重做同一实验时，误差总是同样地偏大或偏小。

减小方法：校准测量仪器，改进实验方法，完善实验原理。

②偶然误差：产生：由于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。

特点：多次重做同一实验时，误差有时偏大，有时偏小。

减小方法：多次测量取平均值。

2．有效数字：（1）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。

（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。

②有效数字的位数与单位无关。

③关于“0”在有效数字中的特殊性：0在前时，从左住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。

④乘方不算有效数字。

常用基本仪器的使用与读数一、刻度尺：11-1：如图（甲）所示的物体A的长度是_________cm=_________m，如图（乙）所示的物体B的长度是___________mm=___________m.1-1答案：3.9 3.9×10-2 34.0 3.40×10-2解析：L A=(13.9-10.0) cm=3.9 cm=3.9×10-2 mL B=(14.40-11.00) cm=3.40 cm=34.0 mm=3.40×10-2 m.二、游标卡尺：2-1：游标卡尺的游标有10个等分刻度，当左、右测脚合拢时，游标尺在主尺上的位置如图（甲），当用此尺测某工件时，游标尺在主尺上的位置如图（乙）所示，则工件的实际长度是（）A.9.9 mmB.10.8 mmC.11.4 mmD.12.6 mm232-2：下面各图均是用游标卡尺测量时的刻度图，甲、乙为20分度游标尺，丙、丁为50分度游标尺，它们的读数分别为：甲_______cm ，乙________cm ，丙________cm ，丁________mm.2-3：有一种新式游标卡尺，它的刻度与传统的游标卡尺明显不同。

最新届高考物理二轮复习提优导学案：专题十二力学实验13_【知识必备】

（本专题对应学生用书第49～53页)一、速度随时间的变化规律（实验、探究）1. 为计算简便，通常每5个时间间隔取一个计数点，Δt=0.1 s.2. 纸带长度用刻度尺一次测量,不分段测量。

3。

用“逐差法”求加速度，如果有6个间隔,公式是a=4561232()-()(3)x x x x x xT++++。

4. 用“图象法"求加速度，需用直线拟合各点，图线与v轴交点应为第一个计数点的速度，且应为正值.为了减小误差，应选相距较远的两点求斜率而得出a.5。

关于操作：开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器;要先接通电源,再释放小车；小车停止运动时要及时断开电源；为防止钩码落地和小车跟滑轮相撞，要及时用手按住小车。

二、力的平行四边形定则（实验、探究)1. 本实验关键点是:在同一次实验中,结点必须拉到同一位置O，这样才体现了合力与分力的“等效性”.2. 要注意：橡皮筋应在弹性限度内，弹簧测力计不超量程，夹角不能太大或太小,要用同一标度作图，作图应尽可能大些.3。

要能认准哪个是“合力”，哪个是一个弹簧测力计的拉力.三、加速度与物体质量、受力的关系(实验、探究)1. 本实验需用“垫高”的方法平衡摩擦力，但不需要重复平衡摩擦力；需用“控制变量法”分别研究a-F、a—m的关系，再得出综合的结论;一般需作a-F、a-1m图象;作图时需用直线拟合。

2。

实验中的F应是研究对象所受的合外力,用沙袋重力作为研究对象小车的合外力会产生系统误差,如果将研究对象选为沙袋和小车这个整体，则会消除由此带来的系统误差.3。

作出的a-F、a—1m图象如果不过原点，说明实验有误差,如果图线是直线,仍可得出实验结论；当作出的a—F、a—1m图线有弯曲时,通常原因是不满足M》m的实验要求。

四、验证机械能守恒定律（实验、探究)1. 本实验不需要测重物质量，但应选用重且小的重物做实验,以减小误差;应使用公式v n=12n nx xT++而不是公式v n=gt计算瞬时速度；应取当地的重力加速度计算重力势能的变化，不可以用同一根纸带求出a作为g，又以此计算值计算重力势能的变化，这样会犯循环论证的错误。

2015届高考物理二轮复习：专题12-力学实验

【答案】 C
方法总结：
本题关键从实验目的、实验原理出发，去分析实验时我们需要注意的问题，如何达到实验目的．一切围绕原理去分析即可．
实战演练
(2014· 山东滕州一中二模)用如图 1－12－6 甲所示的实验装置验证 m1、 m2 组成的系统机械能守恒． m2 从高处由静止开始下落，m1 上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．
图甲 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 F/N 1.50 0.59 2.00 0.83 2.50 0.99 3.00 1.22 3.50 1.37 4.00 1.61
④如图 1－12－3 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；
【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 μmg 大小为 a＝ m ＝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 ＝－2ax 所以滑块的最大速度 v＝ 2ax＝ 2μgs－h.
2015届高考物理二轮复习
专题12 力学实验
力学实验
考纲分析
1.高考对本专题内容的考查主要有：（1）基本仪器的使用方法.
（2）实验原理和实验步骤.
（3）实验数据处理和误差分析，考查的实验方法包括等效代替法、控制变量法、逐差法、图象法等.

2015届高考物理二轮复习专题测试：力学实验 Word版含解析

2015届高考物理二轮复习专题测试：力学实验1.(2014·新课标全国卷Ⅰ)某同学利用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200g,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(选填“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】本题考查了验证牛顿第二定律。

(1)根据图中描出的各点,作出的图像不是一条直线。

(2)图像不过原点,有拉力但没有加速度,原因是摩擦力的影响。

(3)平衡摩擦力之后,在满足钩码质量远小于小车质量的条件下,可以得出小车质量不变情况下拉力与加速度成正比的结论。

答案:(1)非线性(2)存在摩擦力(3)调整轨道倾斜度以平衡摩擦力远小于小车质量【误区警示】根据牛顿第二定律,只有在钩码质量远小于小车质量前提下,钩码重力近似等于绳子的拉力。

2. (2014·安徽高考)图甲是“研究平抛物体运动”的实验装置图,通过描点画出平抛小球的运动轨迹。

(1)以下实验过程的一些做法,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图像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y 1为5.0cm 、y 2为45.0cm,A 、B 两点水平间距Δx 为40.0cm 。

2015届高考物理二轮阶段性效果检测12含答案

一、选择题(本大题共10小题,每小题7分,共70分。

多选题已在题号后标出,选不全得4分)1.如图所示，在一匀强磁场中有一U型导线框bacd，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，R为一电阻，ef为垂直于ab一根导体杆，它可以在ab、cd上无摩擦地滑动，杆ef及线框中导体电阻都可不计。

开始时，给ef一个向右初速度，则( )A.ef将减速向右运动，但不是匀减速B.ef将匀速向右运动，最后静止C.ef将匀速向右运动D.ef将做往复运动2.(2013·南岸区模拟)如图所示，闭合导线框质量可以忽略不计，将它从如图所示位置匀速拉出匀强磁场。

若第一次用0.3 s 时间拉出，外力所做功为W1，通过导线截面电荷量为q1；第二次用0.9 s时间拉出，外力所做功为W2，通过导线截面电荷量为q2，则( )A.W1<W2，q1<q2B.W1<W2，q1＝q2C.W1>W2，q1＝q2D.W1>W2，q1>q23.如图所示，水平光滑平行金属导轨，左端接有电阻R，匀强磁场B竖直向下分布在导轨所在空间内，质量一定金属棒PQ垂直导轨放置。

今使棒以一定初速度v0向右运动，当其通过位置a、b时，速率分别为v a、v b，到位置c时棒刚好静止，设导轨与棒电阻均不计，a到b与b 到c间距相等，则金属棒在由a到b和由b到c两个过程中( )A.回路中产生内能相等B.棒运动加速度相等C.安培力做功相等D.通过棒横截面积电荷量相等4.一个刚性矩形铜制线圈从高处自由下落，进入一水平匀强磁场区域，然后穿出磁场区域继续下落，如图所示，则( )A.若线圈进入磁场过程是匀速运动，则离开磁场过程也是匀速运动B.若线圈进入磁场过程是加速运动，则离开磁场过程也是加速运动C.若线圈进入磁场过程是减速运动，则离开磁场过程也是减速运动D.若线圈进入磁场过程是减速运动，则离开磁场过程是加速运动5.(多选)如图所示，竖直平面内虚线上方是一匀强磁场B，从虚线下方竖直上抛一正方形线圈，线圈越过虚线进入磁场，最后又落回原处，运动过程中线圈平面保持在竖直平面内，不计空气阻力，则( )A.上升过程克服磁场力做功大于下降过程克服磁场力做功B.上升过程克服磁场力做功等于下降过程克服磁场力做功C.上升过程克服重力做功平均功率大于下降过程中重力平均功率D.上升过程克服重力做功平均功率等于下降过程中重力平均功率6.(多选)在伦敦奥运会上，100 m赛跑跑道两侧设有跟踪仪，其原理如图甲所示，水平面上两根足够长金属导轨平行固定放置，间距为L＝0.5 m，一端通过导线与阻值为R＝0.5 Ω电阻连接；导轨上放一质量为m ＝0.5 kg 金属杆，金属杆与导轨电阻忽略不计；匀强磁场方向竖直向下。

2015年高考物理试题分类汇编专题十二实验与探究

专题十二实验与探究考点一基本仪器的使用1.(2015某某单科,11,6分)某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度,测量结果如图(a)和(b)所示。

该工件的直径为cm,高度为mm。

图(a)图(b)答案 1.220 6.8602.(2015某某理综,15,6分)如图所示,气垫导轨上滑块经过光电门时,其上的遮光条将光遮住,电子计时器可自动记录遮光时间Δt。

测得遮光条的宽度为Δx,用近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度。

为使更接近瞬时速度,正确的措施是( )A.换用宽度更窄的遮光条B.提高测量遮光条宽度的精确度C.使滑块的释放点更靠近光电门D.增大气垫导轨与水平面的夹角答案 A考点二力学实验1.[2015某某理综,19(1),6分]某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验。

①图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度,其示数为7.73 cm;图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度,此时弹簧的伸长量Δl为cm;②本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力,关于此操作,下列选项中规X的做法是;(填选项前的字母)A.逐一增挂钩码,记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重B.随意增减钩码,记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重③图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量Δl与弹力F的关系图线,图线的AB段明显偏离直线OA,造成这种现象的主要原因是。

答案①6.93 ②A ③超过弹簧的弹性限度2.[2015某某理综,34(1),8分]某同学使用打点计时器测量当地的重力加速度。

①请完成以下主要实验步骤:按图(a)安装实验器材并连接电源;竖直提起系有重物的纸带,使重物(填“靠近”或“远离”)计时器下端;,,使重物自由下落;关闭电源,取出纸带;换新纸带重复实验。

②图(b)和(c)是实验获得的两条纸带,应选取(填“(b)”或“(c)”)来计算重力加速度。

在实验操作和数据处理都正确的情况下,得到的结果仍小于当地重力加速度,主要原因是空气阻力和。

2015届高考物理二轮专题突破课件(热点突破+命题预测+押题)：专题十三力学实验(共34张PPT)

[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)
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
B 所示的部件________( 选填“A”、“B” 、“C”或“D”)．从图中 0.410 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
60.10 数如图甲、乙所示，则该金属杆的长度和直径分别为________ 4.20 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 1 尺上一刻线对齐，则金属杆直径为 d＝4 mm＋ ×10 mm＝ 50 4.20 mm.
单位：cm x1 10.76 x2 15.05 x3 19.34 x4 23.65 h 48.00 s 80.00
根据表中数据，完成下列填空：
4.30 m/s2 (1)物块的加速度 a＝______________( 保留 3 位有效数字)． h 2 a ＜ g ＝ 5.88 m/s (2)因为_____________________ ，可知斜面是粗糙的． s

高考物理二轮复习提优导学案：专题十二力学实验13_【能力提升】

能力提升基本仪器的使用和读数1. 关于基本仪器的使用(1) 游标卡尺:测外径或厚度在卡脚下方测量，不能将小测量物靠近主尺放置;要认准游标“0”刻度在哪，读数时应轻轻“锁定”游标.(2) 螺旋测微器:测量长度较小的物体;要注意0.5 mm 刻度线在上方还是下方;听到“咯、咯”声之后要换用微调;读数时应轻轻“锁定”游标.(3) 弹簧测力计:使用前应校零，选择弹簧测力计时，要选力的方向通过弹簧轴线的，必要时要选对拉时读数相同的弹簧测力计.(4) 打点计时器:电火花打点计时器使用的是220 V 交变电流;电磁打点计时器使用的是低压4~6 V 交变电流.2. 关于基本仪器的读数(1) 注意使用的刻度尺或弹簧测力计的最小分度值.应估读到其最小分度的110，读数或测量值为:整数部分(单位)+10n格×最小分度(单位)，统一单位后得最后结果.(2) 注意游标卡尺的精度是多少(即游标部分格数的倒数)，测量时还要注意看准是第几(用n 表示)条游标刻度线与主尺上的某条刻度线对齐，读数或测量值为:主尺部分(单位)+n ×精度(单位)，统一单位后得最后结果.注意游标不需要估读.三种游标卡尺的比较:(3) 螺旋测微器要估读，小数点后必须保留三位.例1 (2014·江都中学)用游标卡尺测得某样品的长度如图甲所示，其读数L= mm;用螺旋测微器测得该样品的外边长a如图乙所示，其读数a= mm.思维轨迹:游标卡尺的读数=主尺刻度+游标与主尺对齐的刻度×精度;螺旋测微器的读数=固定刻度+可动刻度×0.01.解析:根据游标卡尺的读数方法，读数为20 mm+3×0.05 mm=20.15 mm.根据螺旋测微器的读数方法，读数为1.5 mm+23.0×0.01 mm=1.730 mm.答案:20.15 1.730变式训练1(2014·淮阴中学) (1) 用螺旋测微器测量一小球的直径，结果如图甲所示，则小球的直径d= mm.(2) 知识的迁移能力是非常重要的，应用螺旋测微器的原理，解决下面问题:在一些用来测量角度的仪器上，有一个可转动的圆盘，圆盘的边缘标有角度刻度.为了较准确地测量出圆盘转动的角度，在圆盘外侧有一个固定不动的游标，上面共有10个分度，对应的总角度为9度.如图乙中画出了游标和圆盘的一部分，读出此时圆盘的零刻度线相对于游标零刻度线转过的角度为度.解析:(1) 螺旋测微器主尺读数为10.5 mm，可动刻度一共50个格，代表0.5 mm，每个格表示0.01 mm，第47.5个格与固定刻度基线对齐，因此可动刻度的读数为0.475 mm，故螺旋测微器的读数为10.975 mm.(2) 主尺部分的读数为20度，游标尺一共10个格，每个格代表0.1度，第6个刻度线与主尺刻度对齐，故游标尺的读数为0.6度，因此一共是20.6度.答案:(1) 10.975 (2) 20.6基本实验方法与数据处理力学实验的基本方法就是测量力、位移、时间等的方法.测力可以用弹簧测力计，也可以用天平测出质量求得力，还可以根据牛顿运动定律或动能定理等求得相关物理量来求得力.测位移主要用到打点计时器、频闪照相、位移传感器结合示波器或给定图象和用测长度的仪器测量，也可以根据牛顿运动定律或动能定理等求得相关物理量来求得位移.测时间主要用到打点纸带、秒表、光电门等仪器，也可根据题目中已知装置、图象结合相关规律求得时间.数据处理方法:一是作图法.作图必须规范，要有两个箭头、两个物理量及单位，标度必须标注完整，要使图线分布在坐标纸的较大区域内，要根据两个坐标轴物理量间的关系考虑是拟合直线还是平滑的曲线，还要考虑截距的物理意义.二是数学方法.求纸带上某点的瞬时速度一般用公式vn =12n nx xT++求解，求有6个间隔的纸带加速度一般用公式a=1233a a a++=4561232()-()(3)x x x x x xT++++求解.求图象斜率应取图线上间隔较大的两个点去求解.例2 (2014·徐州测试)图甲所示为某同学设计的“探究加速度a与力F、质量m的关系”的实验装置图，实验中认为细绳对小车的拉力F等于沙和沙桶的总重力，小车运动的加速度可由纸带求得.甲(1) 该同学对于该实验的认识，下列说法中正确的是.A. 该实验应用了等效代替的思想方法B. 该实验应用了控制变量的思想方法C. 实验时应先释放小车后接通电源D. 实验中认为细绳对小车的拉力F等于沙和沙桶的总重力，其前提必须保证沙和沙桶总质量远远大于小车的质量(2) 如图乙所示的是该同学在某次实验中利用打点计时器打出的一条纸带，A、B、C、D、E、F是该同学在纸带上选取的六个计数点，其中两相邻计数点间还有若干个点未画出，设相邻两个计数点间的时间间隔为T.该同学用刻度尺测出AC间的距离为s1，BD间的距离为s2，则打下B点时小车运动的瞬时速度vB= ，小车运动的加速度a= .乙(3) 某实验小组在实验时保持沙和沙桶总质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a、质量m以及对应的1m三组数据如表中所示.根据表中数据，在图丙坐标纸上作出F不变时a与1m的图象.丙思维轨迹:解析:(1) 在本实验中，由于影响加速度的原因有力F和小车质量m两个，因此实验时采用控制变量法，即控制力F一定时，通过改变小车的质量m，来测量相应的加速度，再控制小车的质量m一定时，通过改变力F，来测量相应的加速度，故选项A错误，选项B 正确;实验时应先接通电源，再释放小车，以确保在纸带上打下第一个点时对应的小车速度为零，故选项C错误;在该实验装置中，由于绳不可伸长，因此沙、沙桶和小车始终具有大小相等的加速度，且只有当沙和沙桶的质量远远小于小车的质量时，才能认为细绳对小车的拉力F等于沙和沙桶的总重力，故选项D错误.(2) 小车拖着纸带做匀加速直线运动，因此根据匀变速直线运动规律可知vB =12sT;利用逐差法可求得小车运动的加速度为a=212-2s s T.(3) 根据表格提供的数据，分别选取纵、横轴合适的单位长度，依据描点法作图的原则作出a与1m的关系图线如图所示.答案: (1) B (2)12sT212-2s sT(3) 图见解析变式训练2(2014·苏州测试)在用如图甲所示的装置探究“加速度与物体质量、受力关系”的实验中.甲(1) 为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行，接下来还需要进行的一项操作是 .A. 将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节砝码盘和砝码质量的大小，使小车在砝码盘和砝码的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动B. 将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砝码盘和砝码，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动C. 将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砝码盘和砝码，轻推小车，观察并判断小车是否做匀速运动(2) 图乙是实验打出的一条纸带，在纸带上标出了5个计数点，相邻的两个计数点之间还有4个点未标出(图中数据的单位是cm)，算出小车的加速度a= m/s 2(结果保留两位有效数字).乙(3) 某同学在“探究加速度与质量的关系”时，通过给小车增加砝码来改变小车的质量M ，得到小车的加速度a 与质量M 的数据，画出a-1M 图线后发现，当1M 较大时，图线发生弯曲，于是该同学对实验方案进行了进一步地修正，避免了图线的末端发生弯曲的现象.那么，该同学的修正方案可能是 .A. 改画a 与1M m +的关系图线B. 改画a 与(M+m)的关系图线C. 改画a 与mM 的关系图线D. 改画a 与21()M m +的关系图线解析:(1) 这一步在本实验中称作“平衡摩擦力”，即使小车重力沿斜面向下的分力等于小车下滑过程中所受的阻力，包括了车与木板之间的滑动摩擦力、纸带与打点计时器之间的摩擦力和空气阻力，故选项B 正确.(2) 根据纸带上的数据可知，小车在相邻相等时间内的位移分别为x 1=3.85 cm ，x 2=4.20 cm ，x 3=4.54 cm ，x 4=4.88 cm ，根据逐差法可知，小车的加速度为a=34122()-()4(Δ)x x x x t ++=2(4.54 4.88)-(3.85 4.20)40.1++⨯×10-2 m/s 2=0.34 m/s 2.(3) 由于细线不可伸长，因此砝码和砝码盘与小车具有相同大小的加速度，对它们整体根据牛顿第二定律有mg=(M+m)a ，解得a=mgM m +，因此在mg 一定的情况下，a ∝1M m +，故选项A 正确.答案: (1) B (2) 0.34 (3) A力学实验设计力学实验设计题的具体要求是“能发现问题、提出问题，并制定解决方案;能运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去尝试着解决实际问题”.力学实验设计题重在考查实验基本原理和思想方法的迁移应用，特点是“源于教材，但又高于教材”.这类题虽常考常新，但“题在书外，理在书中”.要做好这类题，首先要审清题意，明确实验目的，然后联想和迁移应用相关实验原理即可求解.此类实验题常常就是“穿着实验外衣”的中等难度的推理、论证类题目.某些物理量不容易直接测量，或某些现象直接显示有困难，可以采取把所要观测的变量转换成其他变量进行间接观察和测量，这就是转换法.在力学中，如速度不便于测量，则可转换为特定距离测时间v=Δd t (如光电门测速)，或特定时间测距离v=xt (如利用平抛运动规律测初速度)等以速度为中间变量进行实验设计.掌握这一原理，就把握了力学实验设计题的一个切入点.例3 (2014·江苏)小明通过实验验证力的平行四边形定则.(1) 实验记录纸如图甲所示，O 点为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置，两弹簧测力计共同作用时，拉力 F 1和 F 2的方向分别过 P 1和P 2点;一个弹簧测力计拉橡皮筋时，拉力F 3的方向过P 3点. 三个力的大小分别为F 1=3.30 N 、F 2=3.85 N 和 F 3=4.25 N. 请根据图中给出的标度作图求出F 1和F 2的合力.甲(2) 仔细分析实验，小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化，影响实验结果. 他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度，发现读数不相同，于是进一步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响.实验装置如图乙所示，将一张白纸固定在竖直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于O 点，下端N 挂一重物. 用与白纸平行的水平力缓慢地移动N ，在白纸上记录下N 的轨迹. 重复上述过程，再次记录下N 的轨迹.乙丙两次实验记录的轨迹如图丙所示. 过O 点作一条直线与轨迹交于a 、b 两点，则实验中橡皮筋分别被拉伸到a 和b 时所受拉力F a 、F b 的大小关系为 .(3) 根据(2)中的实验，可以得出的实验结果有哪些? (填写选项前的字母).A. 橡皮筋的长度与受到的拉力成正比B. 橡皮筋两次受到的拉力相同时，第2次的长度较长C. 橡皮筋两次被拉伸到相同长度时，第2次受到的拉力较大D. 实验中所用的拉力越大，橡皮筋在两次拉伸且弹力相等时长度之差越大 (4) 根据小明的上述实验探究，请对“验证力的平行四边形定则”实验提出两点注意事项..思维轨迹:验证力的平行四边形定则→根据所给标度在图中作出F 1、F 2→以F 1、F 2为邻边作出平行四边形→用刻度尺量出对角线的长度，将其与标度相比得出合力→探究拉伸过程对橡皮筋弹性的影响→根据力的平衡求出两次拉力的大小→由图丙可知拉力越大两次橡皮筋的长度之差越大解析:(1) 根据力的图示法作出力F 1和F 2的图示，如图所示，并根据力的平行四边形定则作出两者的合力，用刻度尺量得其长度为单位长度的4.7倍，即合力大小为4.7 N(4.6~4.9 N 均可).(2) 设Oab 与竖直方向的夹角为θ，根据共点力平衡条件解得F=mgtan θ，因此有F a =F b .(3) 由图中分析可知，橡皮筋上的拉力大小为T=cos mg，因此有T a =T b ，显然图中Ob>Oa ，故选项A 错误，选项B 正确;橡皮筋因老化、每次被拉后形变已经不能完全恢复，因此两次受到的拉力相同时，拉力越大，橡皮筋两次的长度之差越大，故选项D 正确;两次被拉伸到相同长度时，橡皮筋第2次受到的拉力较小，故选项C 错误.(4) 由上述分析可知，要确保橡皮筋发生弹性形变，因此应注意选用新的弹性较好的橡皮筋，每次橡皮筋的形变要在弹性限度内，即拉伸不宜过长.答案:(1) 图见解析 4.7 N(4.6~4.9 N 均可) (2) F a =F b (3) BD (4) 选用新橡皮筋，橡皮筋拉伸不宜过长变式训练3 (2014·淮安测试)利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨;导轨上A 点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M ，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m 的小球相连;遮光片的两条长边与导轨垂直;导轨上B 点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t ，用d 表示A 点到光电门B 处的距离， b 表示遮光片的宽度，将遮光片通过光电门的平均速度看做滑块通过B 点时的瞬时速度，实验时滑块在A 处由静止开始运动.(1) 用游标卡尺测量遮光条的宽度b ，结果如图乙所示，由此读出b= mm. (2) 滑块通过B 点的瞬时速度可表示为 .(3) 某次实验测得倾角θ=30°，重力加速度用g 表示，滑块从A 处到达B 处时m 和M 组成的系统动能增加量可表示为ΔE k = ，系统的重力势能减少量可表示为ΔE p = ，在误差允许的范围内，若ΔE k =ΔE p ，则可认为系统的机械能守恒.(4) 在上述实验中，某同学改变A 、B 间的距离，作出的v 2-d 图象如图丙所示，并测得M=m ，则重力加速度g= m/s 2.解析:(1) 游标卡尺的读数为3 mm+16×120 mm=3.80 mm.(2) 因为滑块比较小，通过光电门的平均速度可看做瞬时速度，即通过B 点的瞬时速度为v B =bt .(3) 系统动能增加量可表示为ΔE k =12(M+m)2B v =22()2M m b t +.系统的重力势能减少量可表示为ΔE p =mgd-Mgdsin 30°=-2Mm ⎛⎫ ⎪⎝⎭gd.(4) 根据机械能守恒可得▁▂▃▄▅▆▇█▉▊▋▌精诚凝聚 =^_^= 成就梦想 ▁▂▃▄▅▆▇█▉▊▋▌ ▃ ▄ ▅ ▆ ▇ █ █ ■ ▓点亮心灯 ~~~///(^v^)\\\~~~ 照亮人生 ▃ ▄ ▅ ▆ ▇ █ █ ■ ▓ -2M m ⎛⎫ ⎪⎝⎭gd=12(M+m)v 2，即g=22v d ，代入数据可得g=9.6 m/s 2.答案:(1) 3.80 mm (2) bt (3) 22()2M m b t +-2M m ⎛⎫ ⎪⎝⎭gd (4) 9.6。

【步步高】(广东专用)2015高考物理二轮复习专题十二力学和热学实验与创新训练

专题十二力学和热学实验与创新考向1 探究弹力和弹簧伸长的关系例1 (2014·新课标Ⅱ·23)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1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.图1P 1 P 2 P 3 P 4 P 5 P 6 x 0(cm)x (cm)n10 20 30 40 50 60 k (N/m)163 1k (m/N)1 9 9 6 7 (1)(2)以n 为横坐标，1k 为纵坐标，在图2给出的坐标纸上画出1k—n 图像．图2(3)图2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＝错误! N/m ≈ N/m ，错误!≈ 2 m/N. (2)1k－n 图像如图所示(3)根据图像可知，k 与n 的关系表达式为k ＝错误! N/m ，k 与l 0的关系表达式为k ＝错误! N/m.答案 (1) 2 (2)见解析图(3)错误!(在错误!～错误!之间均可) 错误!(在错误!～错误!之间均可)以题说法实验数据处理方法：(1)列表法将测得的实验数据填入设计好的表格之中，可以分析两物理量间的定性关系．(2)图象法根据记录的实验数据在直角坐标系内进行作图．若是曲线应平滑，若是直线要让尽量多的点过直线．或在直线两侧均匀分布．(3)函数法往往是根据图象得到物理量间的函数关系方程式．如图3为“测量弹簧劲度系数”的实验装置图，弹簧的上端固定在铁架台上，下端装有指针及挂钩，指针恰好指向一把竖直立起的毫米刻度尺．现在测得在挂钩上挂上一定数量钩码时指针在刻度尺上的读数如下表：图3钩码数n 01234 5刻度尺读数x n(cm)2题：(1)请根据表格数据计算出弹簧的劲度系数k＝____ N/m.(结果保留两位有效数字)(2)考虑到在没有挂钩码时弹簧自身有重量，测量的弹簧劲度系数k的值与真实值相比较____________(填“偏大”、“偏小”或“没有影响”)．答案(1)32 (2)没有影响解析(1)根据胡克定律k(x－x0)＝nm0g，代入数据求k，再求平均得k＝32 N/m；(2)因在计算弹力时把弹簧自身的重量引起的形变量减去了，故弹簧自身有重量对测量值没有影响．考向2 验证力的平行四边形定则例2(2014·江苏·11)小明通过实验验证力的平行四边形定则．图4(1)实验记录纸如图4所示，O点为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置，两弹簧测力计共同作用时，拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点；一个弹簧测力计拉橡皮筋时，拉力F3的方向过P3点．三个力的大小分别为：F1＝ N、F2＝ N和F3＝ N．请根据图中给出的标度作图求出F1和F2的合力．(2)仔细分析实验，小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化，影响实验结果．他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度，发现读数不相同，于是进一步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响．实验装置如图5所示，将一张白纸固定在竖直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于O点，下端N挂一重物．用与白纸平行的水平力缓慢地移动N，在白纸上记录下N的轨迹．重复上述过程，再次记录下N的轨迹．图5两次实验记录的轨迹如图6所示．过O点作一条直线与轨迹交于a、b两点，则实验中橡皮筋分别被拉伸到a和b时所受拉力F a、F b的大小关系为________．图6(3)根据(2)中的实验，可以得出的实验结果有哪些？________(填写选项前的字母)A．橡皮筋的长度与受到的拉力成正比B．两次受到的拉力相同时，橡皮筋第2次的长度较长C．两次被拉伸到相同长度时，橡皮筋第2次受到的拉力较大D．两次受到的拉力相同时，拉力越大，橡皮筋两次的长度之差越大(4)根据小明的上述实验探究，请对验证力的平行四边形定则实验提出两点注意事项．解析(1)作出的图示如图所示．(2)重物受力情况如图所示，由于重力不变，两次实验时，橡皮筋拉力T的方向相同，故水平拉力F大小相等，即F a＝F b.(3)根据题图可知，选项B、D正确，选项A、C错误．(4)橡皮筋拉伸不宜过长，选用新橡皮筋等可减小误差．答案(1)见解析图(F合＝～ N都算对)(2)F a＝F b(3)BD(4)橡皮筋拉伸不宜过长；选用新橡皮筋(或：拉力不宜过大；选用弹性好的橡皮筋；换用弹性好的弹簧)以题说法 1.本实验考查的重点是“力作用效果的等效性”．2．对实验步骤中两个分力和合力的大小和方向的确定也是考查的重点．有同学利用如图7所示的装置来验证力的平行四边形定则：在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮A和B，将绳子打一个结点O，每个钩码的质量相等，当系统达到平衡时，根据钩码的个数读出三根绳子的拉力F T OA、F T OB和F T OC，回答下列问题：图7(1)改变钩码个数，实验能完成的是________．A．钩码的个数N1＝N2＝2，N3＝4B．钩码的个数N1＝N3＝3，N2＝4C．钩码的个数N1＝N2＝N3＝4D．钩码的个数，N1＝3，N2＝4，N3＝5(2)在拆下钩码和绳子前，应该做好三个方面的记录：________________________________________________________________________；________________________________________________________________________；________________________________________________________________________.答案(1)BCD (2)标记结点O的位置钩码的个数N1、N2、N3OA、OB、OC三段绳子的方向解析(2)为验证平行四边形定则，必须通过作受力图．所以先明确受力点，其次要作出力的方向并读出力的大小，最后作出力的图示．因此要做好记录，需从力的三要素角度出发：需记录O 点的位置；钩码的个数N 1、N 2、N 3；拉力F T OA 、F T OB 、F T OC 的方向．考向3 探究加速度与力、质量的关系例3 如图8所示为“探究加速度与物体所受合外力的关系”的实验装置图．图中A 为小车，质量为m 1，连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B ，它们均置于一端带有定滑轮的足够长的木板上，P 的质量为m 2，C 为弹簧测力计，实验时改变P 的质量，读出测力计不同读数F ，不计绳与滑轮之间的摩擦．图8(1)下列说法正确的是( )A ．一端带有定滑轮的长木板必须保持水平B ．实验时应先接通电源后释放小车C ．实验中m 2应远小于m 1D ．测力计的读数始终为m 2g2(2)如图9为某次实验得到的纸带，纸带上标出了所选的四个计数点之间的距离，相邻计数点间还有四个点没有画出．由此可求得小车的加速度的大小是________ m/s 2.(交流电的频率为50 Hz ，结果保留二位有效数字)图9(3)实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他测量得到的a —F 图象，可能是下列哪个选项中的图象( )解析 (1)该实验要平衡摩擦力，故A 错误；拉力可由测力计示数获得，故不要求重物质量远小于小车质量，故C 错误；由于重物向下加速运动，由牛顿第二定律：m 2g －2F ＝m 2a ，解得：F ＝m 2g －m 2a 2，故D 错误；故选B. (2)根据匀变速直线运动的推论公式Δx ＝aT 2，有：a ＝0.50 m/s 2.(3)若没有平衡摩擦力，则当0＜F ≤F f 时，a ＝0.也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0，所以该同学测得的a －F 图象可能是选项C 中的图象．答案 (1)B (2) (3)C以题说法《考试大纲》规定的六个力学实验中有四个涉及打点计时器：研究匀变速直线运动、验证牛顿运动定律、探究动能定理和验证机械能守恒定律．这类实验的关键是要掌握纸带的分析处理方法，对于纸带常有以下三大应用．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，一般每五个点取一个计数点，这样时间间隔为Δt ＝×5 s ＝ 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．如图10所示，打n 点时的瞬时速度v n ＝x n ＋x n ＋12T图103．用“逐差法”求加速度如图11所示，a ＝x 4＋x 5＋x 6－x 1＋x 2＋x 33T2图11有些实验用光电门代替打点计时器来完成瞬时速度和加速度的测量，具体做法如下：(1)求瞬时速度：把遮光条(宽度为d )通过光电门的时间Δt 内的平均速度看做物体经过光电门的瞬时速度，即v ＝dΔt. (2)求加速度：若两个光电门之间的距离为L ，则利用速度与位移的关系可求加速度，即a ＝v 22－v 212L . 某同学利用如图12甲所示装置来研究加速度与力的关系．他将光电门1和2分别固定在长木板的A 、B 两处，换用不同的重物通过细线拉同一小车(小车质量约为200克)，每次小车都从同一位置由静止释放．图12(1)长木板右端垫一物块，其作用是用来______________________________________；(2)用游标卡尺测得遮光条的宽度为________ cm ；(3)对于所挂重物的质量，以下取值有利于减小实验误差的是________．(填选项前字母)A ．1克B ．5克C ．10克D ．40克(4)现用该装置来探究功与速度变化的关系，关闭光电门2，测出多组重物的质量m 和对应遮光条通过光电门1的时间Δt ，通过描点作出线性图象，应作出________图象．(填选项前字母)A ．Δt －mB ．Δt 2－mC ．m －1ΔtD ．m －1Δt2 答案 (1)平衡摩擦力 (2) (3)BC (4)D解析 (1)长木板右端垫一物块，调整后可以使小车的下滑分力与受到的摩擦力平衡．(2)从游标卡尺读出：5 mm ＋2×0.1 mm＝5.2 mm ＝0.52 cm.(3)应使拉力远小于小车的重力，这时拉力才接近重物的重量，但如果选A ，由于拉力太小，不容易观察，因此不能选A ，只能选B 、C.(4)实际验证的是mgh ＝12Mv 2，而v ＝d Δt ，由于做出的图象为直线，因此应该做出m －1Δt2图象．考向4 探究动能定理例4 (2014·天津·9(2))某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系．此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等．组装的实验装置如图13所示．图13①若要完成该实验，必需的实验器材还有哪些________．②实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行．他这样做的目的是下列的哪个________(填字母代号)．A．避免小车在运动过程中发生抖动B．可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰C．可以保证小车最终能够实现匀速直线运动D．可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力③平衡摩擦力后，当他用多个钩码牵引小车时，发现小车运动过快，致使打出的纸带上点数较少，难以选到合适的点计算小车速度，在保证所挂钩码数目不变的条件下，请你利用本实验的器材提出一个解决办法：___________________________________________.④他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些．这一情况可能是下列哪些原因造成的________(填字母代号)．A．在接通电源的同时释放了小车B．小车释放时离打点计时器太近C．阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉D．钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力解析①本实验需要知道小车的动能，因此还需要用天平测出小车的质量，用刻度尺测量纸带上点迹之间的长度，求出小车的瞬时速度．②牵引小车的细绳与木板平行的目的是在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力，选项D正确．③在保证所挂钩码数目不变的条件下要减小小车加速度可以增加小车的质量，故可在小车上加适量砝码(或钩码)．④当小车在运动过程中存在阻力时，拉力做正功和阻力做负功之和等于小车动能的增量，故拉力做功总是要比小车动能增量大一些；当钩码加速运动时，钩码重力大于细绳拉力，此同学将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，则拉力做功要比小车动能增量大，故只有C、D 正确．答案①刻度尺、天平(包括砝码) ②D③可在小车上加适量砝码(或钩码) ④CD以题说法明确实验原理往往是解决实验问题的关键，该实验的一些操作和要求与探究力、加速度、质量之间关系的实验类似，可以进行知识与方法的迁移．学会利用所学知识，对实验器材或实验方法加以重组，完成新的实验设计．在探究动能定理的实验中，某实验小组组装了一套如图14所示的装置，拉力传感器固定在小车上，一端与细绳相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小．穿过打点计时器的纸带与小车尾部相连接，打点计时器打点周期为T ，实验的部分步骤如下：图14(1)平衡小车所受的阻力：不挂钩码，调整木板右端的高度，用手轻推小车，直到打点计时器在纸带上打出一系列________的点．(2)测量小车和拉力传感器的总质量M ，按图组装好仪器，并连接好所需电路，将小车停在打点计时器附近，先接通拉力传感器和打点计时器的电源，然后__________，打出一条纸带，关闭电源．(3)在打出的纸带中选择一条比较理想的纸带如图15所示，在纸带上按打点先后顺序依次取O 、A 、B 、C 、D 、E 等多个计数点，各个计数点到O 点间的距离分别用h A 、h B 、h C 、h D 、h E 、……表示，则小车和拉力传感器在计时器打下D 点时的动能表达式为____________________，若拉力传感器的读数为F ，计时器打下A 点到打下D 点过程中，细绳拉力对小车所做功的表达式为______________．图15(4)某同学以A 点为起始点，以A 点到各个计数点动能的增量ΔE k 为纵坐标，以A 点到各个计数点拉力对小车所做的功W 为横坐标，得到一条过原点的倾角为45°的直线，由此可以得到的结论是_____________________________________．答案 (1)间距相等 (2)释放小车 (3)M h E －h C 28T2 F (h D －h A ) (4)外力所做的功等于物体动能的变化量解析 (1)当打点计时器能在纸带上打出一系列间隔均匀的点时，小车做匀速直线运动，受力平衡．(2)在组装好实验装置的基础上，进行实验时应先接通电源，再释放小车．(3)D 点的瞬时速度等于CE 段的平均速度，即v D ＝h E －h C 2T ，故打下D 点时的动能为E k D ＝12Mv 2D ＝M h E －h C28T 2；拉力对小车做的功为W ＝F (h D －h A )．(4)因图线是一条过原点的直线且直线的倾角为45°，可得出方程式ΔE k＝W，故可得结论：外力所做的功等于物体动能的变化量．考向5 验证机械能守恒定律例5为了验证机械能守恒定律，某研究性学习小组的同学利用透明直尺和光电计时器设计了一套实验装置，如图16所示．当有不透光物体从光电门间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间，所用的光电门传感器可测的最短时间为 ms.将具有很好挡光效果的宽度为d＝×10－3 m的黑色磁带贴在透明直尺上．实验时，将直尺从一定高度由静止释放，并使其竖直通过光电门．某同学测得各段黑色磁带通过光电门的时间Δt i与图中所示的高度差Δh i，并将部分数据进行了处理，结果如下表所示(表格中M为直尺质量，取g＝9.8 m/s2)．图16Δt i(10－3 s)v i＝dΔt i(m·s－1)ΔE i＝12Mv2i－12Mv21Δh i(m)MgΔh i120.58M 0.58M3 2.24M 2.25M4 3.10M 3.14M 5(1)从表格中数据可知，直尺上磁带通过光电门的瞬时速度是利用v i＝Δt i求出的，请你简要分析该同学这样做的理由是：_______________________________________________.(2)请将表格中的数据填写完整．(3)通过实验得出的结论是：______________________________________________.(4)根据该实验，请你判断下列ΔE k－Δh图象中正确的是( )解析(1)瞬时速度等于极短时间或极短位移内的平均速度，故直尺上磁带通过光电门的瞬时速度可利用v i＝dΔt i求出．(2)第5点速度为v5＝dΔt5＝错误!≈4.22 m/s.从第5点到第1点间动能的增加量为ΔE k＝12Mv25－12Mv21＝12×M×－≈4.01M.从第5点到第1点间重力势能的减少量为ΔE p＝MgΔh5＝M××≈4.02M.(3)从表中数据可知，在误差允许的范围内，重力势能的减少量等于动能的增加量．(4)根据动能定理可知：MgΔh＝ΔE k，故ΔE k－Δh的图象是一条过原点的直线，故C正确．答案(1)瞬时速度等于极短时间或极短位移内的平均速度(2) 4.01M 4.02M(3)在误差允许的范围内，重力势能的减少量等于动能的增加量 (4)C 以题说法本实验数据处理的方法方法1：利用起点和第n 点：验证gh n ＝12v 2n .方法2：任取较远两点A 、B ：验证gh AB ＝12v 2B －12v 2A .方法3：图象法．如图17甲所示的装置叫做阿特伍德机，是英国数学家和物理学家阿特伍德(G·Atwood 1746－1807)创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律．某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图乙所示．图17(1)实验时，该同学进行了如下操作：①将质量均为M (A 的含挡光片、B 的含挂钩)的重物用绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态．测量出________________(填“A 的上表面”、“A 的下表面”或“挡光片中心”)到光电门中心的竖直距离h .②在B 的下端挂上质量为m 的物块C ，让系统(重物A 、B 以及物块C )中的物体由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间为Δt .③测出挡光片的宽度d ，计算有关物理量，验证机械能守恒定律．(2)如果系统(重物A 、B 以及物块C )的机械能守恒，应满足的关系式为________________________(已知重力加速度为g )．(3)引起该实验系统误差的原因有____________________________________ (写一条即可)．(4)验证实验结束后，该同学突发奇想：如果系统(重物A 、B 以及物块C )的机械能守恒，不断增大物块C 的质量m ，重物B 的加速度a 也将不断增大，那么a 与m 之间有怎样的定量关系？a 随m 增大会趋于一个什么值？请你帮该同学解决：①写出a 与m 之间的关系式：___________________________________ (还要用到M 和g )． ②a 的值会趋于________．答案 (1)①挡光片中心 (2)mgh ＝12(2M ＋m )(d Δt)2(3)绳子有一定的质量、滑轮与绳子之间有摩擦、重物运动受到空气阻力等 (4)①a ＝mg 2M ＋m ＝g2Mm＋1②重力加速度g 解析 (1)、(2)需要测量系统重力势能的变化量，则应该测量出挡光片中心到光电门中心的竖直距离，系统的末速度为：v ＝dΔt，则系统重力势能的减少量ΔE p ＝mgh ，系统动能的增加量为：ΔE k ＝12(2M ＋m )v 2＝12(2M ＋m )(d Δt )2，若系统机械能守恒，则有：mgh ＝12(2M ＋m )(dΔt)2.(3)系统机械能守恒的条件是只有重力做功，引起实验系统误差的原因可能有：绳子有一定的质量、滑轮与绳子之间有摩擦、重物运动受到空气阻力等．(4)根据牛顿第二定律得，系统所受的合力为mg ，则系统加速度为：a ＝mg 2M ＋m ＝g2Mm＋1，当m 不断增大，则a 趋于g . 考向6 验证动量守恒定律例6 在实验室里为了验证动量守恒定律，一般采用如图18甲、乙所示的两种装置：图18(1)若入射小球质量为m 1，半径为r 1；被碰小球质量为m 2，半径为r 2，则________． A ．m 1＞m 2，r 1＞r 2 B ．m 1＞m 2，r 1＜r 2 C ．m 1＞m 2，r 1＝r 2 D ．m 1＜m 2，r 1＝r 2(2)若采用图乙所示装置进行实验，以下所提供的测量工具中必需的是________． A ．直尺 B ．游标卡尺C．天平D．弹簧测力计E．秒表(3)设入射小球的质量为m1，被碰小球的质量为m2，则在用图甲所示装置进行实验时(P为碰前入射小球落点的平均位置)，所得“验证动量守恒定律”的结论为______．(用装置图中的字母表示)解析(1)实验中必须用半径相等的小球，以满足对心碰撞；入射球的质量必须大于被碰球的质量，防止两球碰撞时入射球反弹，答案选C.(2)若采用图乙所示装置进行实验，只需要用直尺测量小球落地点到O点的距离和小球的质量，所以测量工具选择A、C即可．(3)用图甲所示装置进行实验时，所得“验证动量守恒定律”的结论为m1OP＝m1OM＋m2O′N. 答案(1)C (2)AC (3)m1OP＝m1OM＋m2O′N考向7 用油膜法估测分子的大小例7在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：a．往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上．b．用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定．c．将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小．d．用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积．e．将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上．完成下列填空：(1)上述步骤中，正确的顺序是________．(填写步骤前面的字母)图19实验时，所用的油酸酒精溶液的浓度为A，测得体积为V的油酸酒精溶液共有N滴，将一滴该溶液滴入盛水的浅盘内，稳定后形成的油膜形状如图19所示，测得油膜占有的小正方形个数为X，每一个小方格的边长为a.(2)用以上字母表示油酸分子直径的大小d＝________.(3)从图中数得油膜占有的小正方形个数为X＝________.(4)该同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，发现自己所测数据偏大，则对出现这种结果的原因，下列说法中可能不正确的是________． A ．错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算 B ．计算油膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理 C ．计算油膜面积时，只数了完整的方格数 D ．水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开解析 (1)“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：配制酒精油酸溶液(教师完成，记下配制比例)→测定一滴酒精油酸溶液的体积VN(题中的d)→准备浅水盘(a)→形成油膜(b)→描绘油膜边缘(e)→测量油膜面积(c)→计算分子直径(c)．(2)计算步骤：先计算一滴油酸酒精溶液中油酸的体积＝一滴酒精油酸溶液的体积×配制比例．得：V 0＝V ·AN，再计算油膜面积，S ＝X ·a 2最后计算分子直径d ＝V 0S ＝VANXa 2①(3)按不足半个舍去，多于半个的算一个，统计出油酸薄膜占有的小正方形个数为57个． (4)同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，发现自己所测数据偏大，根据公式①可知出现这种结果的原因可能是公式中的体积偏大或计算的油膜的面积偏小的原因．错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算，V 偏大，故A 正确；计算油膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理，则油膜的面积偏大，故B 错误；计算油膜面积时，只数了完整的方格数，则油膜的面积偏小，故C 正确；水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开，则油膜的面积偏小，故D 正确．本题要求选择不正确的，故选B. 答案 (1)dabec (2)V ·ANXa 2(3)57 (4)B12．力学创新实验的分析技巧例6 (10分)用如图20所示实验装置测量滑块A 与木板间的动摩擦因数．长木板水平固定，细线跨过定滑轮与滑块A 、重锤B 相连．将细线拉直，测出B 离地面的高度h ，将重锤从h 高处静止释放，B 落地后，测出A 在木板上滑动的距离x ；改变B 释放高度重复实验，实验数据如下表所示．图20实验次数123456 h /cm x /cm(1)若测得A 的质量m A ＝3 kg ，B 的质量m B ＝1 kg ，A 和B 间细线的长度L ＝112.0 cm ，木板的长度l ＝98.0 cm ，要达到实验目的，以上四个量中没有必要测量的是______(用物理量的符号表示)．(2)作出x 随h 变化的图象．(3)由图象并结合(1)中所测数值求得滑块与木板间的动摩擦因数为________．解析 (1)由题意可知，B 距地面的高度h ，A 在木板上滑行的距离x ，A 、B 的质量m A 、m B .从静止释放让它们运动到B 着地，根据动能定理得：m B gh －μm A gh ＝12(m A ＋m B )v 2①从B 着地到A 停在木板上，根据动能定理得： 12m A v 2＝μm A g (x －h )② 由①②解得：μ＝m B hm A ＋m B x －m B h③可知没有必要测量L 和l .(2)作出x 随h 变化的图象如图所示．(3)由③得：x＝1＋μm Bμm A＋m Bh根据数学知识得到图象中直线的斜率k＝1＋μm Bμm A＋m B 由图得：k≈代入数据得：1＋μ×1μ3＋1＝解得μ＝答案(1)L、l(2分) (2)见解析图(4分) (3)(4分)(限时：8分钟，满分：10分)(2014·广东·34(2))某同学根据机械能守恒定律，设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系．①如图21(a)所示，将轻质弹簧下端固定于铁架台，在上端的托盘中依次增加砝码，测量相应的弹簧长度，部分数据如下表，由数据算得劲度系数k＝________ N/m.(g取9.8 m/s2)图21砝码质量/g 50100150 弹簧长度/cm②取下弹簧，通过两个光电门的速度大小________．③用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量x ；释放滑块，记录滑块脱离弹簧后的速度v ，释放滑块过程中，弹簧的弹性势能转化为________．④重复③中的操作，得到v 与x 的关系如图(c)，由图可知，v 与x 成________关系．由上述实验可得结论：对同一根弹簧，弹性势能与弹簧的________成正比．答案 ①50 ②相等 ③滑块的动能 ④正比压缩量的二次方解析 ①加50 g 砝码时，弹簧弹力F 1＝mg ＝k (l 0－l 1)，加100 g 砝码时F 2＝2mg ＝k (l 0－l 2)，ΔF ＝F 2－F 1＝k (l 1－l 2)，则k ≈ N/m，同理由加100 g 砝码和加150 g 砝码的情况可求得k ′≈ N/m ，则劲度系数k ＝k ＋k ′2＝50 N/m.②使滑块通过两个光电门时的速度大小相等，就可以认为滑块离开弹簧后做匀速直线运动． ③弹性势能转化为滑块的动能．④图线是过原点的直线，所以v 与x 成正比，整个过程弹性势能转化为动能，即E 弹＝E k ＝12mv 2，弹性势能与速度的二次方成正比，则弹性势能与弹簧压缩量x 的二次方成正比．(限时：45分钟)1．(2014·全国大纲·22)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1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.图1单位：cmx 1 x 2 x 3 x 4 h s。

2015届高考物理二轮复习训练1-6-1《力学实验》

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[名题回访] 1－1.(2014·广东深圳一模)在“探究加速度与质量的关系” 的实验中： (1)实验器材：A.长木板；B.电磁打点计时器、低压交流电源、纸带；C.细绳、小车、砝码；D.装有细砂的小桶；E.薄木板；F. 毫米刻度尺．还缺少的一件器材是________．
(2)实验得到如图(a)所示的一条纸带，相邻两计数点的时间间隔为 T；B、C 间距 s2 和 D、E 间距 s4 已量出，利用这两段间距计算小车加速度的表达式为____________．
4．逐差法逐差法是物理实验中处理数据常用的一种方法．凡是自变量做等量变化，而引起应变量也做等量变化时，便可采用逐差法求出应变量的平均变化值．逐差法计算简便，特别是在检查数据时，可随测随检，能及时发现差错和数据规律，更重要的是可充分地利用已测到的所有数据，并具有对数据取平均值的效果．还可绕过一些具有定值的未知量，从而求出所需要的实验结果，可减小系统误差和扩大测量范围．
[二轮备考讲义]
第一部分二轮知识专题大突破
专题六物理实验
第1讲力学实验
基础记忆思维对接
实现一二轮无缝对接
一、力学实验中的测量问题
二、误差与有效数字 1．误差
2.有效数字 (1)定义：带有一位不可靠数字的近似数据，有效数字的最后一位是测量者估读出来的，是误差的来源． (2)位数：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．三、实验数据的处理方法
[解析] (1)根据胡克定律有 mg＝k(x－x0)，得 k＝81.7 N/m，
则1k≈0.012 2 m/N.
1 (2)k
-n 图象如图所示
(3)由1k -n 图象可得图线的斜率为 5.72×10－4 m/N，则有1k＝ 5.72×10－4n，整理得 k＝1.75×n 103；

2015高考物理考前冲刺40天：专题12 力学实验.pdf

2015高考物理考前冲刺40天：力学实验班级______________ 姓名______________ 学号______________ 得分______________ 【满分：18分时间：90分钟】一、实验题 1．（8分）（5分）一个有一定厚度的圆盘，可以绕通过中心且垂直于盘面的水平轴转动．某研究性学习小组用下面的方法测量它匀速转动时的角速度．实验器材：电磁打点计时器（配备低压交流电源，打点周期为），米尺，纸带，复写纸．实验步骤：①如题6（1）图所示，将电磁打点计时器固定在桌面上，将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔后，固定在待测圆盘的侧面上，使圆盘转动时，纸带可以卷在圆盘侧面上． ②启动控制装置使圆盘匀速转动，同时接通电源，打点计时器开始打点． ③经过一段时间，停止转动和打点，取下纸带． ④在纸带上选定两点，在米尺上读出对应的刻度值分别为、，数出这两点间（不包括这两个点）的打点数. 则要计算角速度还需要测量的物理量及符号是_______________，角速度的表达式为=______________ 探究力对原来静止的物体做的功与物体获得速度的关系的实验装置如图所示。

(1下列说法正确的是： A．通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值 B．通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值 C．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度 D．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度 (2通过实验获得较科学的数据作出的W－v图象，应为图中的哪一个：（6分）（1）请把仪器的读数写在图像下方的横线上 cmmm 【答案】1.050 0.260 实验的部分步骤如下： a．将木板的左端垫起，以平衡小车的摩擦力； b．在小车中放入砝码，纸带穿过打点计时器，连在小车后端，用细线连接小车和钩码； c．将小车停在打点计时器附近，接通电源，释放小车，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一系列的点，断开电源； d．改变钩码或小车中砝码的质量，更换纸带，重复b、c的操作 ① 在小车的运动过程中，对于钩码、砝码和小车组成的系统，钩码的重力做____功（填“正”或“负”）； ② 图4是某次实验时得到的一条纸带，他们在纸带上取计数点O、A、B、C、D和E，用最小刻度是毫米的刻度尺进行测量，读出各计数点对应的刻度x，通过计算得到各计数点到O的距离s以及对应时刻小车的瞬时速度v。

【步步高】(全国通用)2015届高考物理大二轮专题复习考前增分练实验题专练部分力学实验的设计与探究

【步步高】（全国通用）2015届高考物理大二轮专题复习考前增分练实验题专练部分力学实验的设计与探究(限时：45分钟)1．某同学用如图1所示的实验装置来“验证力的平行四边形定则”．三条细绳结于O点分别与两弹簧测力计和钩码相接．图1(1)实验步骤如下：A．弹簧测力计A挂于固定在竖直木板上的P点；B．结点O下的细绳挂钩码C；C．手持弹簧测力计B缓慢向左拉，使结点O静止在某位置；D．记下钩码的质量、结点O的位置、读出并记录弹簧测力计A和B的示数、记录________________________________________________________________________．(2)在实验过程中，下列哪些情况会对实验结果产生误差？________(选填选项前的字母) A．木板不竖直B．A弹簧测力计外壳的重力C．B弹簧测力计的拉力方向没有保持水平D．改变弹簧测力计B的拉力进行多次实验时，结点O的位置发生变化(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，请你提出解决问题的一个办法________________________________________________________________________．答案(1)三条细线(拉力)的方向(2)A(3)减小弹簧测力计B的拉力；或减小钩码C的质量；或减小AO与BO之间的夹角解析(1)矢量和不仅与大小有关，与方向也有关，所以得记下钩码的质量、结点O的位置、读出并记录弹簧测力计A和B的示数、还有记录三条细绳(拉力)的方向．(2)木板不竖直时，钩码和木板间有摩擦力会产生误差；B、C对实验无影响；结点O的位置发生变化是一种错误操作．2．在“探究小车速度随时间的变化规律”实验中．图2(1)某同学采用如图2所示的装置进行试验，________(选填“需要”或“不需要”)平衡摩擦力，________(选填“需要”或“不需要”)测量小车的质量．(2)该同学在研究小车运动时打出了一条纸带，如图3所示．在纸带上，连续5个点为一个计数点，相邻两个计数点之间的距离见下表，并画出对应的图线(其中横坐标数值表示第几个0.1 s，纵坐标对应的是该0.1 s内物体的位移)如图4所示．则小车的速度随时间________(选填“是”或“不是”)均匀变化；整个过程中小车的平均加速度为________ m/s2.(保留两位有效数字)图3图4答案(1)解析(1)本实验的目的是探究小车速度随时间的变化规律，故不需要平衡摩擦力，也不需要测量小车的质量．(2)由题图知，小车的速度随时间是均匀变化的，可求小车的加速度x6－x1＝5aT2，解得加速度a≈1.0 m/s2.3．某课外兴趣小组利用如图5所示的实验装置研究“加速度与合外力的关系”．图5(1)实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可使木板适当倾斜来平衡摩擦力，则下面操作正确的是( )A．不挂钩码，放开没有纸带的小车，能够自由下滑即可B ．不挂钩码，轻推没有纸带的小车，小车能够匀速下滑即可C ．不挂钩码，放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可D ．不挂钩码，轻推拖着纸带的小车，小车能够匀速下滑即可(2)该小组同学实验时先正确平衡摩擦力，并利用钩码和小车之间连接的力传感器测出细线上的拉力，改变钩码的个数，确定加速度a 与细线上拉力F 的关系，下列图象中能正确表示该同学实验结果的是________．(3)在上述实验中打点计时器使用的交流电频率为50 Hz ，某次实验中一段纸带的打点记录如图6所示，则小车运动的加速度大小为____ m/s 2.(保留3位有效数字)图6答案 (1)D (2)A (3)7.50解析 (1)平衡摩擦力时，使重力沿斜面方向的分力等于摩擦力，不挂钩码，轻推拖着纸带的小车，小车能够做匀速直线运动，则摩擦力得到平衡．选D.(2)因为拉力是由传感器测出，已经平衡了摩擦力，则加速度与拉力的关系图线是过原点的倾斜直线，即加速度与拉力成正比．选A. (3)根据Δx ＝aT 2，运用逐差法得，a ＝x CE －x AC 4T2＝7.50 m/s 2. 4．某兴趣小组的实验装置如图7所示，通过电磁铁控制的小球从A 点自由下落，下落过程中经过光电门B 时，通过与之相连的毫秒计时器(图中未画出)记录下挡光时间t ，测出A 、B 之间的距离h .实验前应调整光电门位置使小球下落过程中球心通过光电门中的激光束．图7(1)若用该套装置验证机械能守恒，已知重力加速度为g ，还需要测量的物理量为________． A ．A 点与地面间的距离H B ．小球的质量mC ．小球从A 到B 的下落时间t ABD ．小球的直径d(2)用游标卡尺测得小球直径如图8所示，则小球直径为________ cm ，某次小球通过光电门毫秒计数器的读数为3 ms ，则该次小球通过光电门B 时的瞬时速度大小为v ＝________ m/s.图8(3)若用该套装置进行“探究做功和物体速度变化关系”的实验，大家提出以下几种猜想：W ∝v ；W ∝v 2；W ∝v …….然后调节光电门B 的位置，计算出小球每次通过光电门B 的速度v 1、v 2、v 3、v 4…，并测出小球在A 、B 间的下落高度h 1、h 2、h 3、h 4…，然后绘制了如图9所示的h－v 图象．若为了更直观地看出h 和v 的函数关系，他们下一步应该重新绘制( )图9A ．h －v 2图象 B ．h －v 图象 C ．h －1v图象 D ．h －1v图象答案 (1)D (2)1.14 3.8 (3)A解析 (1)根据机械能守恒定律知，需要知道速度和物体下落的高度，故选项D 正确． (2)游标卡尺是10分的，故游标卡尺的的读数为1.14 cm ，由平均速度来表示瞬时速度，故v＝d t＝3.8 m/s.(3)由于图中曲线是开口向上的抛物线，故由数学知识可以猜到h －v 2关系，故选项A 正确． 5．(2014·河南豫东豫北名校五模)小宇同学看见一本参考书上说“在弹性限度内，劲度系数为k 的弹簧，形变量为x 时的弹性势能为E p ＝12kx 2”，为了验证该结论，他分别设计了下面的三个实验(重力加速度用g 表示)：实验一：如图10甲所示，在竖直挂着的弹簧下端挂上一个质量为m 的小球，测得其静止后弹簧的形变量为d ；实验二：如图乙所示，将同一根弹簧竖直固定在水平桌面上，并把同一个小球置于弹簧上端，在弹簧外侧套一根带插销孔的内壁光滑的透明长管，将弹簧压缩后用插销锁定，测出弹簧压缩量为x .拔掉插销解除锁定后，弹簧将小球弹起，测出小球上升的最大高度为H ；实验三：如图丙所示，将这根弹簧置于光滑水平桌面上，一端固定，另一端通过前面的小球将弹簧压缩x 后释放，测得桌面高度为h ，小球最终落点与桌面边沿的水平距离为L .图10(1)由实验一测得该弹簧的劲度系数k ＝________；(2)若E p ＝12kx 2成立，则实验二中测出的物理量x 与d 、H 的关系式是x ＝________________；(3)若E p ＝12kx 2成立，则实验三中测出的物理量x 与d 、h 、L 的关系式是x ＝________________.答案 (1)mg d (2)2Hd (3)Ld 2h解析 (1)如题图甲所示，在竖直挂着的弹簧下端挂上一个质量为m 的小球，测得其静止后弹簧的形变量为d ，根据二力平衡得：F ＝mg ＝kdk ＝mg d.①(2)拔掉插销解除锁定后，弹簧将小球弹起，测出小球上升的最大高度为H ，若E p ＝12kx 2成立，根据小球和弹簧系统机械能守恒列出等式E p ＝12kx 2＝mgH ②由①②解得x ＝2Hd .(3)将弹簧压缩x 后释放，小球初动能E k1＝0，小球离开桌面后，以初速度v 0做平抛运动，则有L ＝v 0t h ＝12gt 2可得v 0＝L g 2h弹簧的弹性势能转化为小球的动能，所以E p ＝12kx 2＝12mv 20解得x ＝Ld 2h. 6．某学习小组的同学欲“探究小车动能变化与合外力对它所做功的关系”，在实验室设计了如图11所示甲、乙两套装置，图中A 为小车，B 为打点计时器，C 为弹簧测力计，P 为小桶(内有沙子)，一端带有定滑轮的足够长的木板水平放置．图11(1)如果忽略滑轮与绳间的摩擦，小组成员认为：①甲图中弹簧秤的示数即为小车受到的拉力大小；②乙图中弹簧秤示数的二倍为小车受到的拉力大小．请判断两种分析是否正确，若不正确，请指明并简要说出不正确的原因．__________________________________.(2)选择了上述一种合理的方法后，要顺利完成该实验，除图中实验仪器和低压交流电源(含导线)外，还必需的两个实验仪器是________________、________________.(3)该实验中发现小车受到的阻力对实验结果影响较大，在长木板保持水平的情况下，请你利用该装置测出小车受到的阻力，其方法是____________________________________． (4)在上述实验操作中，打点计时器使用的交流电频率为50 Hz ，某同学打出的一段纸带如图12所示，O 、A 、B …F 为打点计时器连续打出的计时点，根据图中数据求出小车运动时与纸带上E 点相对应的瞬时速度v E ＝________ m/s.(结果保留3位有效数字)图12答案 (1)①的说法是正确的；②的说法不正确，因为当小车加速运动时，要考虑滑轮的质量，小车所受到的拉力小于(或不等于)弹簧秤示数的二倍 (2)刻度尺天平(3)调整小桶内沙子的质量，轻推小车，使小车拖动纸带做匀速运动，则弹簧秤的示数等于小车受到的阻力大小 (4)1.39解析 (1)在题图甲中，小车的拉力等于弹簧秤的拉力，在题图乙中，考虑到动滑轮的质量m ，设弹簧秤的拉力为F ，小车对滑轮的拉力为F T ，则2F －F T ＝ma ，知小车所受到的拉力小于(或不等于)弹簧秤示数的二倍．(2)该实验要计算出小车的动能，要测量小车的质量，所以需要天平；要测量纸带计时点之间的长度，还需要刻度尺．(3)调整小桶内沙子的质量，轻推小车，使小车拖动纸带做匀速运动，则弹簧秤的示数等于小车受到的阻力大小．(4)E 点的速度等于DF 段的平均速度v E ＝x DF2T ＝－－20.04m/s ＝1.39 m/s.7．研究性学习小组为“研究匀变速直线运动的规律”和“测当地的重力加速度”，采用了如图13所示的装置，其中m 1＝50 g 、m 2＝150 g ，开始时保持装置静止，然后释放物块m 2，m 2可以带动m 1拖着纸带打出一系列的点，只要对纸带上的点进行测量，即可研究匀变速直线运动．某次实验打出的纸带如图14所示，0是打下的第一个点，两相邻点间还有4个点没有标出，交流电频率为50 Hz.图13图14(1)系统的加速度大小为________ m/s 2，在打点0～5的过程中，系统动能的增量ΔE k ＝________ J.(2)忽略一切阻力的情况下，某同学作出的v 22－h 图象如图15所示，则当地的重力加速度g ＝________ m/s 2.图15答案 (1)4.8 0.576 (2)9.6解析 (1)据题意，从纸带可以求出系统的加速度：x 56－x 45＝aT 2，而相邻计数点之间时间间隔为：T ＝0.1 s ，则加速度为：a ＝4.8 m/s 2，在打点0～5的过程中，系统动能的增量为：ΔE k ＝12(m 1＋m 2)v 25，计数点5的瞬时速度为：v 5＝x 462T＝2.4 m/s ，则ΔE k ＝0.576 J. (2)据(m 2－m 1)gh ＝12(m 1＋m 2)v 25，整理得：v 252＝m 2－m 1gh m 1＋m 2，则图象斜率为：k ＝m 2－m 1g m 1＋m 2＝7.21.5＝4.8，重力加速度为：g ＝9.6 m/s 2. 8．(2014·山东省济南市二模)为了测量木块与木板间动摩擦因数μ，某小组使用位移传感器设计了如图16甲所示实验装置，让木块从倾斜木板上一点A 由静止释放，位移传感器可以测出木块到传感器的距离．位移传感器连接计算机，描绘出滑块相对传感器的位移x 随时间t 的变化规律，如图乙所示．图16(1)根据上述图线，计算0.4 s时木块的速度v＝________ m/s，木块加速度a＝________ m/s2；(2)为了测定动摩擦因数μ，还需要测量的量是________；(已知当地的重力加速度g)(3)为了提高木块与木板间动摩擦因数μ的测量精度，下列措施可行的是________．A．A点与传感器距离适当大些B．木板的倾角越大越好C．选择体积较大的空心木块D．传感器开始计时的时刻必须是木块从A点释放的时刻答案(1)0.4 1 (2)斜面倾角(或A点的高度) (3)A解析(1)0.4 s时木块的速度等于0.2 s～0.6 s内的平均速度，即v＝－0－20.6－0.2m/s＝0.4 m/s；根据Δx＝aT2，可求出木块的加速度a＝－－－－20.22m/s2＝1 m/s2.(2)根据mg sin θ－μmg cos θ＝ma，可知测出倾斜角或A点的高度算出倾斜角．(3)当A点与传感器距离适当大些，可测出多组数据，求平均值，能提高测量精度，A正确；倾斜角越大，测得的数据越少，不利于提高测量精度，B错误；若选择体积较大的空心木块，在下降过程中，受空气阻力变大，影响了动摩擦因数的测量，C错误；传感器开始计时的时刻不一定是从A点释放的时刻，只要根据中间一段的Δx＝aT2，就可算出加速度，D错误．【解题方法技巧】力学实验的复习策略——强化总结提升能力力学实验部分在高考中常以运动的研究为载体，考查速度、加速度等物理量的测量，或考查力学规律的验证与探究，同时实验原理的理解、实验数据的处理、实验误差的分析仍然是高考考查的重点与热点．高考力学实验题大部分是从课本中的学生实验变形而来．我们首先要掌握课本要求的基本的实验原理和方法，在复习中要善于找出不同实验在知识或能力要求上的共性和个性．如：验证机械能守恒定律实验、验证牛顿第二定律实验、研究匀变速直线运动实验在原理、操作、数据分析等要求上有很多共同点；验证型实验就是在一定的条件下测量出相关物理量并判断规律是否成立，而探究型实验本质是验证型实验，只不过需要先进行物理上的推导或猜想．。

最新届高考物理二轮复习提优导学案：专题十二力学实验13_【能力呈现】

能力呈现【考情分析】201220132014力学实验T11:以涉及“打点计时器”的实验为隐性背景,设计测定动摩擦因数的情境,实质是考查实验操作中的问题解决、实验原理分析、作图能力、读图能力和误差分析能力T11：以“利用自由落体运动测定重力加速度”为探究情境，考查学生实验设计能力、数据处理能力、误差分析能力T11：验证力的平行四边形定则、探究橡皮筋拉伸过程对橡皮筋弹力的影响【备考策略】1. 熟知各种器材的特性.2. 熟悉课本上的实验，抓住实验的灵魂——实验原理，掌握数据处理的方法，熟知两类误差分析。

1. （2014·苏州模拟)“探究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均为细绳。

（1) 该图中两弹簧测力计的读数恰好相等,由图可读出每根细绳的拉力大小为N(只需读到 0.1 N）。

（2）图乙中的四个“·”表示A、B、C、O在纸上的位置，请根据正确读出的拉力大小，在该纸上作出它们合力的图示。

(要求:在表示分力的线段上，从起点开始每0.5 N标度长注上标度线)（3）某同学在做该实验时认为:A. 在重复进行实验以提高结论的可靠性时，O点位置是不允许变动的B。

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C. 弹簧测力计应在使用前校零D. 两根细绳必须等长其中正确的是(填入相应的字母).解析：（1）根据图甲中弹簧测力计指针指示可知，每根细绳拉力大小为2.5 N.（2) 根据题意连接OB、OC并延长，在其上以给定标度长为基准,各取5段，分别记为F1、F2，并根据平行四边形定则作出合力F,如右图所示。

（3) 合力与分力的关系是等效代替的关系，在重复实验时，仅需在同一次实验中，用两根弹簧测力计拉和用一根弹簧测力计拉保持O点位置相同,故选项A错误；两根细绳仅表示了拉力的方向，因此对长度没有过多的要求，适当且便于实验操作即可,故选项D错误;选项B、C正确.答案:(1） 2.5 (2）图见解析(3) BC2. （2014·海门模拟）某同学用图示实验装置验证质量一定时系统的加速度与合外力的关系。

【创新设计】2015届高考物理(浙江专用)二轮精选题组：专练12 力学实验(含解析)

专练12力学实验1．某同学在测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ时：用游标卡尺为20分度的卡尺测量其长度如图1所示，由图可知其长度为________cm.图1解析从题图甲可以看出，主尺读数为50 mm，游标尺的第3条刻度线和主尺上的一刻度线对齐，则读数应为50 mm＋0.05×3 mm＝50.15 mm＝5.015 cm.答案 5.0152．(2014·全国大纲卷，22)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2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x1、x2、x3、x4.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/s2.图2单位：cm(1)物块的加速度a＝________m/s2(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x3－x1＝2a1T2x4－x2＝2a2T2a＝a1＋a22，又知T＝1f＝0.1 s联立以上各式得a≈4. 30 m/s2(2)如果斜面光滑，根据牛顿第二定律得，物体下滑的加速度a′＝g sin θ＝g h s＝5.88 m/s2＞a，所以斜面是粗糙的．答案(1)4.30(2)a＜g hs＝5.88 m/s23．(2014·浙江名校高考联盟联考)光滑斜面上小球和斜面一起在水平面上加速，当加速度的大小满足一定条件时，小球和斜面可以保持相对静止．为了研究此现象，某学习研究小组同学自制小车进行探究，图3甲为实验装置：钩码、小车、小球、打点计时器等(交流电频率为50Hz)．图3(1)打点计时器如图乙，则该打点计时器是________计时器，工作电压为________伏．(2)侧面为直角三角形的斜面小车底边长L、高为h，如图丙所示，请你用计算式表示小球和小车保持相对静止时的加速度a＝________.(3)如图4是某同学实验时测量的纸带，则打下B点时小车的速度为________m/s，小车的加速度为________m/s2.(计算结果均保留两位有效数字)图4解析 (1)由图乙可知，该打点计时器为电火花计时器；工作电压要求220 V .(2)以小球为研究对象，小球受到竖直向下的重力mg 、垂直斜面向上的弹力F N ，两者合力方向为水平向左，由牛顿第二运动定律有关系：tan θ＝F 合mg ，得：F 合＝mg tan θ＝mg h L ＝ma ，故小球和小车相对静止时的加速度a ＝h L g .(3)相邻计数点间时间间隔t ＝0.02 s ，根据B 点的瞬时速度为AC 段的平均速度，得打下B 点时小车的速度v B ＝x AC t AC＝(3.90－1.10)×10－2m 2×0.02 s ＝0.70 m/s ；同理得：v c ＝x BD t BD＝(5.60－2.40)×10－2m 2×0.02 s ＝0.80 m/s ；故小车的加速度ɑ＝v C －v B t BC＝0.80－0.700.02m/s 2＝5.0 m/s 2. 答案 (1)电火花 220 (2)hg /L (3)0.70 5.04．[2014·天津卷，9(2)]某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系．此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等．组装的实验装置如图5所示．图5(1)若要完成该实验，必需的实验器材还有哪些_________________________.(2)实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行．他这样做的目的是下列的哪个________(填字母代号)．A．避免小车在运动过程中发生抖动B．可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰C．可以保证小车最终能够实现匀速直线运动D．可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力(3)平衡摩擦力后，当他用多个钩码牵引小车时，发现小车运动过快，致使打出的纸带上点数较少，难以选到合适的点计算小车速度．在保证所挂钩码数目不变的条件下，请你利用本实验的器材提出一个解决方法：_____________.(4)他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些．这一情况可能是下列哪些原因造成的________(填字母代号)．A．在接通电源的同时释放了小车B．小车释放时离打点计时器太近C．阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉D．钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力解析(1)根据实验原理可知，需要验证mgx＝12M v2，同时根据运动学规律可知，此实验中需要测量钩码质量、小车质量和位移，故还需要的器材有：刻度尺和天平；(2)分析小车受力可知，在平衡摩擦力的基础上，使细绳与木板平行是为了让细绳的拉力充当小车所受合外力，故选项D正确；(3)纸带上打出的点较少，说明小车的加速度过大(即小车过快)，故可知减小钩码质量或增加小车质量(在小车上加上适量的砝码)；(4)在此实验中，根据牛顿第二定律可知，钩码的重力大于细绳的拉力，而实验中用重力代替拉力会导致拉力做功大于小车动能增量；如果实验未平衡或未完全平衡摩擦力也会导致拉力做功大于动能增量，故选项C、D正确．答案(1)刻度尺、天平(包括砝码)(2)D(3)可在小车上加适量的砝码(或钩码)(4)CD5．某同学利用图6甲所示的实验装置，探究小车在均匀长木板上的运动规律．图6(1)在小车做匀加速直线运动时打出一条纸带，已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz，图乙中所示的是每打5个点所取的计数点，x1＝3.62 cm，x4＝5.12 cm，由图中数据可求得：小车的加速度为________m/s2，第3个计数点与第2个计数点的距离(即x2)约为________cm.(2)若用该实验装置“探究ɑ与F、M之间的关系”，要用钩码(质量用m表示)的重力表示小车所受的细线拉力，需满足________，满足此条件做实验时，得到一系列加速度a与合外力F的对应数据，画出a－F关系图象，如图7所示，若不计滑轮摩擦及纸带阻力的影响，由图象可知，实验操作中不当之处为________；小车的质量M＝________kg；如果实验时，在小车和钩码之间接一个不计质量的微型力传感器用来测量拉力F，如图8所示，从理论上分析，该实验图线的斜率将________(填“变大”、“变小”或“不变”)．图7(3)为了验证动能定理，在用钩码的重力表示小车所受合外力的条件下，在图8中1、3两点间对小车用实验验证动能定理的表达式为________．(用题中所涉及数据的字母表示，两个计数点间的时间间隔用t 表示)图8解析 (1)因为打点周期为T ＝0.02 s ，且每打5个点取一个计数点，所以每两个计数点间的时间间隔t ＝0.1s ；由匀变速直线运动的推论x m －x n ＝(m －n )at 2 得x 4－x 1＝3at 2，代入数据解得a ＝0.50 m/s 2；由匀变速直线运动的推论：x 2－x 1＝at 2得x 2＝x 1＋at 2，代入数据得x 2＝0.041 2 m ，即为4.12 cm.(2)要使细线的拉力等于钩码的重力，应该满足的条件是M ≫m .由a －F 关系图象可知实验操作不当之处为没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，小车的质量M ＝ΔF /Δa ＝1 kg.实验中把钩码的重力作为拉力F ，实际上，由于钩码向下加速运动，拉力小于钩码重力．若在小车和钩码之间接一个不计质量的微型力传感器用来测量拉力F ，则分析可知小车加速度a 和拉力F 的关系图线的斜率变大．(3)实验时保证钩码的重力等于小车所受的合外力，从计数点1到计数点3，合外力对小车做的功为mg (x 2＋x 3)．计数点1对应的速度v 1＝x 1＋x 22t ，计数点3对应的速度v 3＝x 3＋x 42t ，在1、3两计数点间对小车用实验验证动能定理的表达式为mg (x 2＋x 3)＝M 8t 2[(x 3＋x 4)2－(x 1＋x 2)2]．答案 (1)0.50 4.12(2)M ≫m 没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足 1 变大(3)mg (x 2＋x 3)＝M 8t 2[(x 3＋x 4)2－(x 1＋x 2)2]6．[2014·重庆卷，6(2)]为了研究人们用绳索跨越山谷过程中绳索拉力的变化规律，同学们设计了如图9所示的实验装置，他们将不可伸长轻绳的两端通过测力计(不计质量及长度)固定在相距为D 的两立柱上，固定点分别为P 和Q ，P 低于Q ，绳长为L (L >PQ )．图9他们首先在绳上距离P 点10 cm 处(标记为C )系上质量为m 的重物(不滑动)，由测力计读出绳PC 、QC 的拉力大小T P 和T Q ，随后，改变重物悬挂点C 的位置，每次将P 到C 点的距离增加10 cm ，并读出测力计的示数，最后得到T P 、T Q 与绳长PC 的关系曲线如图10所示．由实验可知：(1)曲线Ⅱ中拉力最大时，C 与P 点的距离为________cm ，该曲线为 ________(选填：T P 或T Q )的曲线．(2)在重物从P 移到Q 的整个过程中，受到最大拉力的是________(选填：P 或Q )点所在的立柱．(3)在曲线Ⅰ、Ⅱ相交处，可读出绳的拉力T 0＝________N ，它与L 、D 、m 和重力加速度g 的关系为T 0＝________.图10解析(1)由图知曲线Ⅱ中拉力最大时，C与P点的距离为60 cm，由几何关系知：PC距离越小时，PC与竖直方向的夹角α越小，QC与竖直方向的夹角β越大，又由两段绳的拉力在水平方向的分力平衡，故T P sin α＝T Q sin β，PC距离较小时，α<β，故sin α<sin β，所以T P>T Q，故曲线Ⅱ应为T P的曲线．(2)由图知拉力最大的点应在曲线Ⅰ中，故应为Q点所在的立柱．(3)由图知，曲线Ⅰ、Ⅱ相交处，绳的拉力T0＝4.30 N，此时两段绳的拉力相等，则由几何关系知α＝β，如图所示，把QC延长交立柱M点，则由几何关系，可知PC＝MC，故QM＝L，又由两绳拉力的合力为F＝mg，由几何关系可知T0＝mg2/cos β，又由cos β＝L2－D2 L，整理得T0＝mg2/L2－D2L＝mgL L2－D22(L2－D2).答案(1)60(56～64之间的值均可)T P(2)Q(3)4.30(4.25～4.35之间的值均可)mgL L2－D2 2(L2－D2)。

高考物理二轮复习考点知识专题讲解与训练13---力学实验(解析版)

高考物理二轮复习考点知识专题讲解难与训练专题13 力学实验★考点一：研究匀变速直线运动1. 某同学用如图甲所示的实验装置研究匀变速直线运动．甲乙实验步骤如下：A．安装好实验器材；B．让小车拖着纸带运动，打点计时器在纸带上打下一系列小点，重复几次，选出一条点迹比较清晰的纸带，从便于测量的点开始，每五个点取一个计数点，如图乙中a、b、c、d等点；C．测出x1、x2、x3、….结合上述实验步骤，请你继续完成下列任务：（1）实验中，除打点计时器（含纸带、复写纸）、小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外，在下列的仪器和器材中，必须使用的有________．（填选项代号）A．电压合适的50 Hz交流电源B．电压可调的直流电源C．秒表D．刻度尺E．天平 F．重锤 G．弹簧测力计 H．滑动变阻器（2）如果小车做匀加速运动，所得纸带如图乙所示，则x1、x2、x3的关系是________________，已知打点计时器打点的时间间隔是t，则打c点时小车的速度大小是________．（3）如果小车做匀加速直线运动，测出前六段相等时间内的位移分别为x1、x2、x3、x4、x5、x6，已知打点计时器打点的时间间隔是t，则小车的加速度a的表达式为：________．【答案】（1）AD（2）x3－x2＝x2－x1x2＋x310t（3）a＝（x4＋x5＋x6）－（x1＋x2＋x3）225t2【解析】（1）本实验中需要打点计时器的工作电源和测量纸带长度的工具，故除上述器材外还要A、D两项．（2）小车做匀加速直线运动，应满足相同时间内相邻两段位移之差为常数，即x3－x2＝x2－x1，c点的瞬时速度应等于bd段的平均速度，即v c＝x2＋x310t.（3）根据逐差法可知a＝（x4＋x5＋x6）－（x1＋x2＋x3）9T2，其中T＝5t，则a＝（x4＋x5＋x6）－（x1＋x2＋x3）225t2.2. 用图甲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，如图乙中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，如图丙所示．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）在图丙中已标出计数点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________．（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ΔxΔt表示各计数点的瞬时速度，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，为此他设计了如图丁所示的“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．【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∝t2.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【解析】（1）打点计时器使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．（4）Δx Δt 表示的是Δt 内的平均速度，只有当Δt 趋近于零时，Δx Δt 才表示瞬时速度．因此若用Δx 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．（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 ＝0＋v 2t ，故推出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．3. 某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间．实验前，将该计时器固定在小车旁，如图（a ）所示．实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车．在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图（b ）记录了桌面上连续6个水滴的位置．（已知滴水计时器每30 s 内共滴下46个小水滴）（1）由图（b ）可知，小车在桌面上是________（填“从右向左”或“从左向右”）运动的．（2）该小组同学根据图（b ）的数据判断出小车做匀变速运动．小车运动到图（b ）中A 点位置时的速度大小为________ m/s ，加速度大小为________ m/s 2.（结果均保留两位有效数字）【答案】（1）从右向左（2）0.19 0.038【解析】（1）小车在阻力的作用下，做减速运动，由题图（b ）知，从右向左相邻水滴间的距离逐渐减小，所以小车在桌面上是从右向左运动．（2）已知滴水计时器每30 s 内共滴下46个小水滴，所以相邻两水滴间的时间间隔为T ＝3045 s ＝23 s ，所以A 点位置的速度为v A ＝0.117＋0.1332×23m/s≈0.19 m/s.根据逐差法可求加速度a ＝（x 5＋x 4）－（x 2＋x 1）6T 2＝0.100＋0.083－0.150－0.1336×⎝ ⎛⎭⎪⎫232 m/s 2≈－0.038 m/s 2，故加速度的大小为0.038 m/s 2.4. 某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系．使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器．实验步骤如下：①如图（a），将光电门固定在斜面下端附近；将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；②当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间Δt；③用Δs表示挡光片沿运动方向的长度[如图（b）所示]，v－表示滑块在挡光片遮住光线的Δt时间内的平均速度大小，求出v－；④将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与①中位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤②、③；⑤多次重复步骤④；⑥利用实验中得到的数据作出v－－Δt图，如图（c）所示．完成下列填空：（1）用a 表示滑块下滑的加速度大小，用v A 表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则v －与v A 、a 和Δt 的关系式为v －＝________________．（2）由图（c ）可求得，v A ＝________cm/s ，a ＝________cm/s 2.（结果保留3位有效数字）【答案】：（1）v A ＋a 2Δt （2）52.1 16.3【解析】：（1）由于滑块做匀变速运动，在挡光片通过光电门的过程中，由运动学公式得：v －Δt ＝v A Δt ＋12a （Δt ）2，则v －＝v A ＋12a Δt .（2）由v －＝v A ＋12a Δt 结合题图（c ）可知，图线与纵轴的交点的纵坐标即为v A ，将图线延长与纵轴相交，得v A ＝52.1 cm/s ，图线的斜率等于12a ，即12a ＝53.60－52.130.18cm/s 2，求得a ＝16.3 cm/s 2. 5. 某兴趣小组的同学准备用如图所示的实验器材测定物体下落时的重力加速度，实验器材有：底座、带有标尺的竖直杆、光电门1和2组成的光电计时器（其中光电门1更靠近小球释放点）、小球释放器（可使小球无初速度释放）、网兜．实验时可用两光电门测量小球从光电门1运动至光电门2的时间t，并从竖直杆上读出两光电门间的距离h.（1）使用游标卡尺测量出小球的直径D；（2）改变光电门1的位置，保持光电门2的位置不变，小球经过光电门2的时间为Δt，则小球经过光电门2的速度为v＝________，不考虑空气阻力，小球的加速度为重力加速度g，则h、t、g、v四个物理量之间的关系为h＝________．（3）根据实验数据作出ht -t图线，若图线斜率的绝对值为k，根据图线可求出重力加速度大小为________．【答案】：（2）DΔt vt－12gt2（3）2k【解析】：（2）由于小球的直径非常小，所以经过光电门的瞬时速度等于平均速度，故有小球经过光电门2的速度为v＝DΔt，则开始释放到经过光电门2的时间t0＝vg，所以从开始释放到经过光电门1的时间t1＝t0－t＝v g－t ，根据公式v ＝gt 可得经过光电门1的速度v 1＝gt 1＝v －gt ；根据匀变速直线运动平均速度规律可得h ＝v 1＋v 2t ＝vt －12gt 2.（3）根据h ＝vt －12gt 2得，h t ＝v －12gt ，故h t -t 图线斜率的绝对值为k ＝12g ，故重力加速度大小g ＝2k .6. 在暗室中用如图甲所示的装置做“测定重力加速度”的实验。

高考物理二轮复习检测与评估专题十二力学实验(含13年模拟)

专题十二力学实验1. (2013·海南)某同学用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律.已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz,当地重力加速度为g=9.80 m/s2.实验中该同学得到的一条点迹清晰的完整纸带如图乙所示.纸带上的第一个点记为O,另选连续的三个点A、B、C进行测量,图中给出了这三个点到O点的距离h A、h B和h C的值.回答下列问题(计算结果保留三位有效数字).(1) 打点计时器打B点时,重物速度的大小v B= m/s.(2) 通过分析该同学测量的实验数据,他的实验结果是否验证了机械能守恒定律?简要说明分析的依据.2. 如图甲所示为“探究加速度与物体受力与质量的关系”实验装置图.图中A为小车,B为装有砝码的托盘,C为一端带有定滑轮的长木板,小车通过纸带与电火花打点计时器相连,计时器接50 Hz交流电源.小车的质量为m1,托盘(及砝码)的质量为m2.甲(1) 下列说法中正确的是.A. 每次改变小车质量时,应重新平衡摩擦力B. 实验时应先释放小车后接通电源C. 本实验m2应远大于m1D. 在用图象探究加速度与质量关系时,应作a-11m图象(2) 实验时,某同学由于疏忽,遗漏了平衡摩擦力这一步骤,他测量得到的a-F图象.可能是图中的图线.(填“①”、“②”或“③”)?乙(3) 如图丙所示为某次实验得到的纸带,纸带中相邻计数点间的距离已标出,相邻计数点间还有四个点没有画出.由此可求得小车的加速度大小为m/s2.(结果保留两位有效数字)?丙3. 利用如图甲所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度.一斜面上安装有两个光电门,其中光电门2固定在斜面上靠近底端处,光电门1的位置可移动.当一带有遮光片的滑块自斜面上滑下时,与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门1至2所用的时间t;改变光电门1的位置进行多次测量,每次都使滑块从同一点由静止开始下滑,并用米尺测量1、2之间的距离s,记下相应的t值;所得数据如下表所示.甲s/m 0.500 0.6000.700 0.800 0.900 0.950t/(10-3 s) 292.9 371.5 452.3 552.8 673.8 776.4st/(m·s-1)1.71 1.62 1.55 1.45 1.34 1.22完成下列填空和作图:(1) 若滑块所受摩擦力为一常量,滑块加速度的大小a、滑块经过光电门2时的瞬时速度v、测量值s和t四个物理量之间所满足的关系式是.(2) 根据表中给出的数据,在图乙给出的坐标纸上画出st-t图线.乙(3) 由所画出的st-t图线,得出滑块加速度的大小为a= m/s2(保留两位有效数字).? 4. (1) 如图甲所示,螺旋测微器读数是mm.如图乙所示,游标卡尺读数是cm.?甲乙丙(2) 为验证小球在自由下落过程中机械能守恒,某实验小组进行了如下操作:如图丙所示,竖直固定一刻度尺,小球最初停在O点,球底端和刻度尺“0”刻度线在同一水平线上.小球由静止开始下落,用频闪相机使底片每三十分之一秒曝光一次,得到小球运动的照片.选取OA过程验证小球机械能守恒.①小球运动经过A点时速度大小v A= m/s (结果保留两位有效数字).?②下列实验操作中合理的是.A. 相同大小的橡胶球和铁球中,应选用铁球B. A点的位置应离O点距离适当大些C. 小球的位置和下落的高度都必须以小球球心位置确定D. 验证机械能守恒就是比较小球O到A过程重力势能的减小和在A点动能是否相等,因此一定要测量小球的质量5. 用如图所示的实验装置来进行“探究加速度与力的关系”研究,细线跨过定滑轮连接小车和重物,小车在细线的拉力作用下自左向右运动.将光电门1、2分别固定在木板上B、C两点,用它们可以准确地记录遮光条通过光电门的时间.(1) 未悬挂重物时,利用现有条件怎样操作并判定小车与木板间的摩擦力已经得到平衡? .(2) 撤去光电门1,保持小车质量M不变,不断改变重物的质量m,每次让小车都从同一位置A点由静止释放,得到小车遮光条通过光电门2的时间t;记录数据.利用测量数据描点作图,横轴用重物质量m,若要得到一条过坐标原点的倾斜直线,则纵轴应用(填“t”、“ t-1”、“t2” 或“t-2”)表示,若得到的确为一直线,则由图线得出结论.(3) 在实验操作正确的前提下,实验中测得多组数据,并按照第(2)问中的坐标系描点作图,发现直线在末端发生弯曲,则此结果对应于下图中的图(填“甲”或“乙”).?专题十二力学实验1. (1) 3.90 (2) 设重物质量为mkg,OB对应的下落过程中,重力势能减少量为mgh B=7.70m J,动能增加量为1 2m2Bv=7.61m J,在误差允许范围内,可以认为相等,因此验证了机械能守恒定律.2. (1) D (2) ③(3) 0.50或0.493. (1)st=-12at+v或s=-12at2+vt(2)st-t图线如图所示(3) 2.04. (1) 2.7012.704 0.23 (2) ① 3.7或3.8 ② AB5. (1) 将木板倾斜,轻轻推动小车,若两个光电门记录时间相同,就平衡了摩擦力(2) t-2在质量一定时,加速度与力成正比(3) 甲。

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