1、- 1 -专题定位 高考对学生实验的考查，主要有以下十二个实验：研究匀变速直线运动；探究弹力和弹簧伸长量的关系；验证力的平行四边形定则；验证牛顿第二定律；探究动能定理；探究平抛运动的规律；验证机械能守恒定律；测定金属丝的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)；描绘小灯泡的伏安特性曲线； 测定电源的电动势和内阻；练习使用多用电表；探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度高考除了对课本中原有的学生实验进行考查外，还增加了对演示实验的考查，利用学生所学过的知识，对实验器材或实验方法加以重组，来完成新的实验设计设计型实验的考查将逐步取代对课本中原有的单纯学生实验的考查应考策略 1.熟知各种器材的特性.2.熟悉课
2、本实验， 抓住实验的灵魂实验原理，掌握数据处理的方法，熟知两类误差分析第 1 课时 力学实验与创新考向 1 探究弹力和弹簧伸长量的关系图 1- 2 -例 1 (2014新课标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 P0、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 x0；挂有质量为 0.100 kg 的砝码时，各指针的位置记为 x.测量
3、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/s2)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.P1 P2 P3 P4 P5 P6x0(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 56.0 43.6 33.8 28.8(m/N)1k0.006 1 0.017 9 0.022 9 0.029 6 0.034 7(1)将表中数据补充完整：_；_.(2)以 n 为横坐标， 为纵坐标
4、，在图 2 给出的坐标纸上画出 n 图像1k 1k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 l0(单位为 m)的关系表达式为 k_ N/m.解析 (1)根据胡克定律有 mgk (xx 0)，解得 k N/m81.7 mgx x0 0.1009.805.26 4.0610 2N/m， 0.012 2 m/N.1k(2) n 图像如图所示1k- 3 -(3)根据图像可知，k 与 n 的关系表达式为 k N/m，k 与 l0的关系表达式为 k1
5、.75103nN/m.3.47l0答案 (1)81.7 0.012 2 (2) 见解析图(3) (在 之间均可) (在 之间均可)1.75103n 1.67103n 1.83103n 3.47l0 3.31l0 3.62l0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
6、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 0 1 2 3 4 5- 4 -刻度尺读数xn(cm)2.62 4.17 5.70 7.22 8.84 10.43已知所有钩码的质量可认为相同且为 m050 g，当地重力加速度 g9.8 m/s 2.请回答下列问题：(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
7、x 0)nm 0g，代入数据求 k，再求平均得 k32 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：F 13.30 N、F 23.85 N 和 F34.25 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
8、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- 5 -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 Fa、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
9、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 FaF b.- 6 -(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
10、 4.6 4.9 N 都算对)(2)Fa Fb (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 FTOA、F TOB和 FTOC，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 N1N 22， N3
11、4B钩码的个数 N1N 33，N 24C钩码的个数 N1N 2N 34D钩码的个数，N 13，N 24，N 35(2)在拆下钩码和绳子前，应该做好三个方面的记录：_；_；- 7 -_.答案 (1)BCD (2) 标记结点 O 的位置 钩码的个数 N1、N 2、N 3 OA、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 N1、N 2、N 3；拉力 FTOA、F TOB、F TOC的方向考向 3 验证牛顿第二定律例 3 如图
12、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 m1，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 m2，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 m2 应远小于 m1D测力计的读数始终为m2g2(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/s2.(交流电的频
13、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 aF 图象，可能是下列哪个选项中的图象( )- 8 -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 2g2Fm 2a，解得：F ，故 D 错误；故选 B.m2g m2a2(2)根据匀变速直线运动的推论公式 xaT 2，有：a0.50 m/s 2.(3)若没有平衡摩擦力，则当 0FF f时，a0.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 aF 图象可能
14、是选项 C 中的图象答案 (1)B (2)0.50 (3)C以题说法 考试大纲规定的力学实验中有四个涉及打点计时器：研究匀变速直线运动、验证牛顿第二定律、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 t0.025 s0.1 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 vnxn xn 12T图 103用“逐差法”求加速度如图 11
15、 所示，ax4 x5 x6 x1 x2 x33T2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 t 内的平均速度看做物体经过光电门- 9 -的瞬时速度，即 v .dt(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.v2 v212L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
16、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)A1 克 B5 克 C10 克 D40 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 t，通过描点作出线性图象，应作出_图象( 填选项前字母)At m Bt 2mCm Dm1t 1t2答案 (1)平衡摩擦力 (2)0.52 (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 20.1 mm5.2 mm0.5
17、2 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.- 10 -(4)实际验证的是 mgh Mv2，而 v ，由于做出的图象为直线，因此应该做出 m 图12 dt 1t2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 13若要完成该实验，必需的
18、实验器材还有哪些_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：_.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
19、) 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- 11 -解析 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)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
20、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 刻度尺、天平(包括砝码 ) D 可在小车上加适量砝码(或钩码) CD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验证牛顿第二定律的实验类似，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
21、)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hA、 hB、 hC、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
22、，细- 12 -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 Ek 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) F(h Dh A) (4)外力所做的功等于物体动MhE hC28T2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 vD ，故打下 D
23、 点时的动能为hE hC2TEkD Mv ；拉力对小车做的功为 WF(h Dh A)12 2D MhE hC28T2(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 EkW，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 0.01 ms.将具有很好挡光效果的宽度为 d3.810 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
24、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 ti与图中所示的高度差 hi，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 g9.8 m/s2)- 13 -图 16ti(103 s)vidti(ms1 )Ei Mv12 2i Mv12 21 hi(m) Mghi1 1.21 3.132 1.15 3.31 0.58M 0.06 0.58M3 1.00 3.78 2.24M 0.23 2.25M4 0.95 4.00 3.10M 0.32 3.14M5 0.90 0.41(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 vi 求出的，请你简要分
25、dti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 Ekh 图象中正确的是( )- 14 -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 vi 求出dti(2)第 5 点速度为 v5 4.22 m/s.dt5 3.810 3 m0.9010 3 s从第 5 点到第 1 点间动能的增加量为 Ek Mv Mv M(4.2223.13 2)4.01M.12 25 12 21 12从第 5 点到第 1 点间重力势能的减少量为 EpMgh 5 M9.80.414.02M.(3)从
26、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：MghE k，故 Ekh 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)4.22 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 ghn v .122n方法 2：任取较远两点 A、B：验证 ghAB v v .122B 122A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(GAtwood 17461807)
27、 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- 15 -(1)实验时，该同学进行了如下操作：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.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 t.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
28、)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：写出 a 与 m 之间的关系式：_(还要用到 M 和 g)a 的值会趋于_答案 (1)挡光片中心 (2)mgh (2Mm)( )212 dt(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)a 重力加速度 gmg2
29、M m g2Mm 1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 ，则系统重力势能的减少量 Epmgh，系统动能的增加量dt为： Ek (2Mm )v2 (2Mm )( )2，若系统机械能守恒，则有：mgh (2Mm )( )2.12 12 dt 12 dt(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- 16 -(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 ，当mg2M m g2Mm 1m 不断增大，则 a 趋于
30、 g.考向 6 探究平抛运动的规律图 18例 6 为了探究平抛运动的规律，某同学设计如图 18 所示的实验装置，两个完全相同的斜槽固定在同一竖直平面内，斜槽 2 的末端吻接一足够长的水平轨道，让两个完全相同的小球同时从斜槽上滚下(1)有关该实验下列说法正确的是_A只能验证平抛运动竖直方向是自由落体运动B只能验证平抛运动水平方向是匀速直线运动C既能验证平抛运动竖直方向是自由落体运动，又能验证水平方向是匀速直线运动D两小球释放点距斜槽末端的高度差应相等(2)为使实验成功，给该同学提出两条合理的建议：_，_.解析 (1)当两个球从相同高度差地方同时运动，球 A 进入水平端后将做平抛运动，球 B 进入
31、水平端后做匀速运动，两球将会相碰，则说明平抛运动的水平分运动是匀速直线运动，故选项 B、D 正确(2)斜槽水平端要水平；斜槽尽量光滑；两球无初速度释放答案 (1)BD (2)见解析图 19 是“研究平抛物体的运动”实验装置图(g 取 10 m/s2)图 19- 17 -(1)在实验前应_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D测出平抛小球的质量(2)图 20 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_ m/s；图 20(3)在另一次实验中
32、将白纸换成方格纸，每小格的边长 L5 cm，通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图 21 所示，则该小球做平抛运动的初速度为_ m/s；B 点的竖直分速度为_ m/s.图 21答案 (1)AB (2)1.6 (3)1.5 2解析 (1)在实验前应：将斜槽的末端切线调成水平；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；在白纸上记录斜槽末端上方距离槽口为小球的半径 R 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；此实验不需要测出平抛小球的质量故选 AB.(2)根据 h gt2，可得 t s0.2 s，所以初速度 v 12 2hg 22010 210 xt 0.32
33、0.2m/s1.6 m/s.(3)因为 ABC 三点的水平距离相等，故 tABt BCT，根据 hgT 2，可得 T hg 2Lg- 18 -0.1 s，所以初速度 v0 m/s1.5 m/s；根据竖直方向的运20.05 m10 m/s2 xT 3LT 30.050.1动规律，因为 hABh BC3 5，可知抛出点距离 B 点的竖直距离为 4L，水平距离为 6L，即从抛出到到达 B 点的时间为 2T，则 B 点的竖直分速度为 vB g2T10 m/s 20.2 s2 m/s.考向 7 探究单摆的运动，用单摆测定重力加速度例 7 某实验小组拟用如图 22 所示的装置研究滑块的运动实验器材有：滑块
34、、钩码、纸带、毫米刻度尺、带滑轮的木板、漏斗和细线组成的单摆(细线质量不计且不可伸长，装满有色液体后，漏斗和液体质量相差不大)等实验前，在控制液体不漏的情况下，从漏斗某次经过最低点时开始计时，测得之后漏斗第 100 次经过最低点共用时 100 秒；实验中，让滑块在钩码作用下拖动纸带做匀加速直线运动，同时单摆垂直于纸带运动方向做微小振幅摆动，漏斗漏出的液体在纸带上留下的痕迹记录了漏斗在不同时刻的位置图 22(1)该单摆的周期是_ s；(2)图 23 是实验得到的有液体痕迹并进行了数据测量的纸带，根据纸带可求出滑块的加速度为_ m/s 2；(结果取两位有效数字)图 23(3)用该实验装置测量滑块加
35、速度，对实验结果影响最大的因素是_解析 (1)一个周期内漏斗 2 次经过最低点，所以周期 T2 s.(2)由图可知时间间隔为半个周期 t1 s，由逐差法可知 am/s20.10 m/s2.0.399 9 0.300 1 0.200 1 0.099 92212(3)漏斗重心变化导致单摆有效摆长变化，从而改变单摆周期，影响加速度的测量值答案 (1)2 (2)0.10 (3) 漏斗重心变化导致单摆有效摆长变化，从而改变单摆周期，影响加速度的测量值(1)两个同学分别利用清华大学和广东中山大学的物理实验室，各自在那里用先- 19 -进的 DIS 系统较准确地探究了“单摆的周期 T 与摆长 L 的关系”
36、，他们通过校园网交换实验数据，并由计算机绘制了 T2L 图象，如图 24 所示在中山大学的同学所测实验结果对应的图线是_(选填 A 或 B)图 24(2)在清华大学做实验的同学还利用计算机绘制了 a、b 两个摆球的振动图象，如图 25 所示关于 a、b 两个摆球的振动图象，下列说法正确的是_图 25Aa、b 两个单摆的摆长相等Bb 摆的振幅比 a 摆小Ca 摆的机械能比 b 摆大D在 t1 s 时有正向最大加速度的是 a 摆答案 (1)A (2)D解析 (1)根据单摆的周期公式 T2 ，得：T 2 L，所以 T2L 图象的斜率 k ，重Lg 42g 42g力加速度随纬度的升高而增大，g 越大，
37、斜率越小，广东中山大学的物理实验室纬度低，g值小，斜率大，故中山大学的同学所测实验结果对应的图线是 A.(2)由图知，两摆周期不同，故摆长不同，所以 A 错误；b 摆的振幅比 a 摆大，故 B 错误；因不知摆球质量的大小，故不能确定机械能的大小，所以 C 错误；在 t1 s 时 a 摆在负的最大位移处，有正向最大加速度，b 摆在平衡位置，所以 D 正确.11力学创新实验的分析技巧- 20 -图 26例 8 (10 分)用如图 26 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
38、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实验次数 1 2 3 4 5 6h/cm 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0x/cm 14.7 22.4 30.3 37.6 44.9 52.4(1)若测得 A 的质量 mA3 kg，B 的质量 mB1 kg，A 和 B 间细线的长度 L112.0 cm，木板的长度 l98.0 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，
39、B 距地面的高度 h，A 在木板上滑行的距离 x，A、B 的质量 mA、m B.从静止释放让它们运动到 B 着地，根据动能定理得：mBghm Agh (mAm B)v212从 B 着地到 A 停在木板上，根据动能定理得：mAv2m Ag(xh)12- 21 -由解得： mBhmA mBx mBh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)由得：x h1 mBmA mB根据数学知识得到图象中直线的斜率k1 mBmA mB由图得：k1.5代入数据得： 1.51 13 1解得 0.2答案 (1)L、l(2 分) (2)见解析图(4 分) (3)0.2(4 分)(限时
40、：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如图 27(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)- 22 -图 27砝码质量/g 50 100 150弹簧长度/cm 8.62 7.63 6.66取下弹簧，将其一端固定于气垫导轨左侧，如图(b)所示，调整导轨使滑块自由滑动时，通过两个光电门的速度大小_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
41、弹性势能转化为_重复中的操作，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 50 相等 滑块的动能 正比 压缩量的二次方解析 加 50 g 砝码时，弹簧弹力 F1mgk(l 0l 1)，加 100 g 砝码时 F22mgk( l0l 2)，FF 2F 1k (l1l 2)，则 k49.5 N/m，同理由加 100 g 砝码和加 150 g 砝码的情况可求得k50.5 N/m，则劲度系数 50 N/m.kk k2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弹性势能转化为滑块的动能
42、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 mv2，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12比(限时：45 分钟)- 23 -图 11(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 x1、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 g9.80 m/s 2.单位：cm x1 x2 x
43、3 x4 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_ m/s 2(保留 3 位有效数字)(2)因为_，可知斜面是粗糙的答案 (1)4.30 (2) aa，所以斜面是粗糙的2(2014浙江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 2 连接起来进行探究- 24 -图 2(1)某次测量如图 3 所示，指针示数为_ cm.图 3钩码数 1 2 3 4LA/cm 15.71 19.71 23.66 27.76LB/cm 29.96 35.76 41.51 47.36(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如表所示用表中数据计算弹簧的劲度系数为_ N/m(重力加速度 g10 m/s2)由表中数据_(填“能”或“不能 ”)计算出弹簧的劲度系数答案 (1)16.00( 有效数字位数正确， 15.9616.05 均可)(2)12.45(12.20 12.80 均可) 能解析 (1)刻度尺分度值为 1 毫米，读数应估读到毫米下一位，故指针的示数为 16.00 cm.(2)当 A 弹簧的弹力为 FA10
