高考物理二轮复习 专题五 第10讲 力学实验课件

第10讲 力学实验
1.(2014·浙江理综，21)在“探究弹力和弹簧伸 长的关系”时，某同学把两根弹簧如图1甲连 接起来进行探究。
图1
钩码数 1
2
3
4
LA/cm 15.71 19.71 23.66 27.76 LB/cm 29.96 35.76 41.51 47.36
(1)某次测量如图乙所示，指针示数为________cm。 (2)在弹性限度内，将50 g的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针A、 B的示数LA和LB如上表。用表内数据计算弹簧Ⅰ的劲度系数为 ________ N/m(重力加速度g＝10 m/s2)。由表内数据________(填 “能”或“不能”)计算出弹簧Ⅱ的劲度系数。
序号 1 2 3 4 5 m(kg) 1.80 1.75 1.85 1.75 1.90
(4)根据以上数据，可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为 ________ N；小车通过最低点时的速度大小为________ m/s。(重 力加速度大小取9.80 m/s2，计算结果保留2位有效数字)
解析 (2)由图(b)可知托盘称量程为 10 kg，指针所指的示数为 1.40 kg (4)由多次测出的 m 值，利用平均值可求 m＝1.81 kg。而模拟器的重 力为 G＝m0g＝9.8 N，所以小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为 FN＝mg－m0g≈7.94 N；根据径向合力提供向心力，FN－m 车g＝m 车vR2， 即 7.94 N－(1.40－1.00)×9.8 N＝0.R4v2，解得 v≈1.4 m/s。 答案 (2)1.45·新课标全国卷Ⅱ，22)某同学用图6(a)所示的实验装置测量 物块与斜面之间的动摩擦因数。已知打点计时器所用电源的频 率为50 Hz，物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图(b)所示， 图中标出了五个连续点之间的距离。
图2
(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(b)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)“验证机械能守恒定律”一般采用重锤自由落体运动，
使用纸带法测速度，所以要用到重锤和电火花打点计时器，即 A、
B；“探究加速度与力、质量的关系”实验一般以小车为研究对象，
需改变小车质量，要用到纸带法测加速度，所以需要电火花计时
器、小车、钩码，即 B、D、E。
(2)纸带①相邻相等时间位移之差 Δx1＝0.1 cm，而②纸带的 Δx2＝
图5
完成下列填空： (1)将凹形桥模拟器静置于托盘秤上，如图5(a)所示，托盘秤的示 数为1.00 kg； (2)将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时，托盘秤的示数如图 (b)所示，该示数为________ kg； (3)将小车从凹形桥模拟器某一位置释放，小车经过最低点后滑向 另一侧，此过程中托盘秤的最大示数为m；多次从同一位置释放 小车，记录各次的m值如下表所示：
0.05
cm ， 由
a
＝
Δx T2
可
知
①
纸
带
加
速
度
大
，
且
可
算
得
a
＝
Δx T2
＝
0.1×10－2 0.022
m/s2＝2.5 m/s2。
答案 (1)AB BDE (2)① (2.5±0.2) m/s2
4.(2015·新课标全国卷Ⅰ，22)某物理小组的同学设计了一个粗测玩 具小车通过凹形桥最低点时的速度的实验。所用器材有：玩具小 车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器(圆弧部分的半径为R＝0.20 m)。
解析 由图 1 乙可读出长度为 16.00 cm， 根据胡克定律得： 当弹簧 A 的弹力分别为 FA1＝0.50 N、FA2＝1.00 N、FA3＝1.50 N、 FA4＝2.00 N 时，弹簧长度 LA1＝15.71 cm、LA2＝19.71 cm、LA3 ＝23.66 cm、LA4＝27.76 cm。根据 ΔF＝kΔx 得 k1＝12.50 N/m、 k2＝12.66 N/m、k3＝12.20 N/m，所以弹簧Ⅰ的劲度系数 k＝ k1＋k32＋k3＝12.45 N/m。 同理能求弹簧Ⅱ的劲度系数。 答案 (1)16.00(15.95 cm～16.05 cm均可) (2)12.45(12.20～12.80 N/m均可) 能
2.(2014·新课标全国卷Ⅰ，22)某同学利用图2(a)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(b)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：
解析 (1)把图(b)中的点用平滑线连接后，可以看出，a－m图线 是曲线即非线性。 (2)由图象可知，小车受到钩码的拉力作用，但加速度仍为零， 可能的原因是小车还受到摩擦力的作用。 (3)改进措施：第一图线不过原点，要平衡摩擦力，所以调整轨 道的倾斜度；第二，要使小车受到合外力等于钩码的重力，要 求钩码质量不能太大，即远小于小车的质量。 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
3.(2015·浙江理综，21)甲同学准备做“验证机械能守恒定律”实 验，乙同学准备做“探究加速度与力、质量的关系”实验。
图3 (1)图3中A、B、C、D、E表示部分实验器材，甲同学需在图中选 用的器材________；乙同学需在图中选用的器材________。(用 字母表示)
图4 (2)某同学在实验室选齐所需器材后，经正确操作获得如图4所示的 两条纸带①和②。纸带________的加速度大(填“①”或“②”)， 其加速度大小为________。