1、“力学基础实验”学前诊断考点一 基本仪器的使用和读数1.考查游标卡尺和螺旋测微器的读数如图 1 是用游标卡尺测量时的刻度图，为 20 分度游标尺，读数为：_cm 。图 2 中螺旋测微器的读数为：_mm。解析：20 分度的游标卡尺，精确度是 0.05 mm，游 标卡尺的主尺读数为 13 mm，游 标尺上第 15 个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游 标尺读数为 150.05 mm0.75 mm，所以最终读数为：13 mm0.75 mm13.75 mm1.375 cm。螺旋测微器的固定刻度为 0.5 mm，可动刻度为 20.00.01 mm0.200 mm，所以最终读数为 0.5 mm0.200 m
2、m0.700 mm 。答案：1.375 0.7002考查游标卡尺和螺旋测微器的使用和读数(1)根据单摆周期公式 T2 ，可以通过实验测量当地的重力加速度。如图甲所示，lg将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，就做成了单摆。用游标卡尺测量小钢球直径，示数如图乙所示，读数为_ mm。(2)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图所示，校零时的读数为_ mm，合金丝的直径为 _ mm。解析：(1)该游标尺为十分度的，根据读数规则可读出小钢球直径大小。(2)由于螺旋测微器开始起点有误差，估读为 0.007 mm，测量后要去掉开始误差。答案：(1)18.6 (
3、2)0.007 0.639(0.6380.640)考点二 “纸带”类实验3.考查研究匀变速直线运动某同学利用如图所示装置研究小车的匀变速直线运动。(1)实验中，必须的措施是_。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)他实验时将打点计时器接到频率为 50 Hz 的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图所示(每相邻两个计数点间还有 4 个点，图中未画出) 。s 13.59 cm，s 24.41 cm，s 35.19 cm，s 45.97 cm，s 56.78 cm，s 67.64 cm。则小车的加速度 a_ m/s2(要求充
4、分利用测量的数据) ，打点计时器在打 B 点时小车的速度 vB_ m/s。(结果均保留两位有效数字)解析：(1)利用打点计时器研究小车的匀变速直线运动时，为顺利完成实验，保证实验效果，细线与长木板要平行，否则小车受力会发生变化，选项 A 正确；为打的点尽量多些，需先接通电源，再释放小车，选项 B 正确；本题中只要保证小车做匀变速运动即可，无须保证小车质量远大于钩码的质量，选项 C 错误；同理，小 车与长木板 间可以有不变的摩擦力，无 须平衡摩擦力，选项 D 错误。故必 须的措施是 A、B 选项。(2)由 s4s 13aT 2、s5s 23aT 2、s6s 33aT 2 知加速度a 0.80 m
5、/s 2s4 s5 s6 s1 s2 s39T2打 B 点时小车的速度 vB 0.40 m/s。s1 s22T答案：(1)AB (2)0.80 0.404考查验证机械能守恒定律用如图甲所示的实验装置验证 m1、m 2 组成的系统机械能守恒。 m2 从高处由静止开始下落，m 1 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。图乙给出的是实验中获取的一条纸带，0 是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有 4 个打下的点(图中未标出 )，计数点间的距离如图乙所示。已知 m150 g，m 2150 g，则(计算结果保留两位有效数字，实验用交流电周期为 0.02 s)(1)在
6、纸带上打下记数点 5 时的速度 v5_m/s；(2)在记数点 05 过程中系统动能的增量 Ek_J，为了简化计算，g 取 10 m/s2，则系统重力势能的减少量 Ep_J；(3)在本实验中，若某同学作出了 v2h 图像，如图丙所示， h 为从起点量起的长度，12则据此得到当地的重力加速度 g_m/s 2。解析：(1)利用匀变速直线运动的推论有：v5 m/s2.4 m/s。x46t46 0.216 0.26420.1(2)系统动能的增量为：E kE k50 (m1m 2)v52 (0.050.15)2.4 2 J0.58 J，12 12系统重力势能减小量为：E p(m 2m 1)gh0.110(
7、0.3840.216)J 0.60 J，在误差允许的范围内，m 1、m2组成的系统机械能守恒。(3)由于 EkE k50 (m1m 2)v52 Ep(m 2m 1)gh，12由于(m 1m 2)2( m2m 1)，所以得到： v2 h，12 g2所以 v2h 图像的斜率 k ，解得 g9.7 m/s 2。12 g2答案：(1)2.4 (2)0.58 0.60 (3)9.75.考查探究加速度与力、物体质量的关系某同学利用如图甲所示装置探究“加速度与力、物体质量的关系” ，图中装有砝码的小车放在长木板上，左端拴有一不可伸长的细绳，跨过固定在木板边缘的滑轮与一砝码盘相连。在砝码盘的牵引下，小车在长木
8、板上做匀加速直线运动，图乙是该同学做实验时打点计时器在纸带上打出的一些连续的点，该同学测得相邻点之间的距离分别是s1、s 2、s 3、s 4、s 5、s 6，打点计时器所接交流电的周期为 T。小车及车中砝码的总质量为M，砝码盘和盘中砝码的总质量为 m，当地重力加速度为 g。(1)根据以上数据可得小车运动的加速度表达式为 a_ 。(2)该同学先探究合外力不变的情况下，加速度与质量的关系，以下说法正确的是_。A平衡摩擦力时，要把装有砝码的砝码盘用细绳通过定滑轮系在小车上，把木板不带滑轮的一端缓慢抬起，反复调节直到纸带上打出的点迹均匀为止B由于小车受到的摩擦力与自身重力有关，所以每次改变小车质量时，
9、都要重新平衡摩擦力C用天平测出 M 和 m 后，小车运动的加速度可以直接用公式 a 求出mgMD在改变小车质量 M 时，会发现 M 的值越大，实验的误差就越小(3)该同学接下来探究在质量不变的情况下，加速度与合外力的关系。他平衡摩擦力后，每次都将小车中的砝码取出一个放在砝码盘中，用天平测得砝码盘及盘中砝码的总质量m，并通过打点计时器打出的纸带求出加速度。得到多组数据后，绘出如图丙所示的 aF图像，发现图像是一条过坐标原点的倾斜直线。图像中直线的斜率表示_(用本实验中可测量的量表示)。(4)该同学在这个探究实验中采用的物理学思想方法为_ 。A理想化模型法 B控制变量法C极限法 D比值法解析：(1
10、)为了减小偶然误差，采用逐差法处理数据，有：s6s 33a 1T2，s5s 23a 2T2，s4s 13a 3T2，为了更加准确的求解加速度，我们对三个加速度取平均值 得：a (a1a 2a 3)13解得：a 。s6 s5 s4 s3 s2 s19T2(2)在该实验中，我们认为细绳的拉力就等于小车所受的合外力，故在平衡摩擦力 时，细绳的另一端不能悬挂装砝码的砝码盘，故 A 错误；由于平衡摩擦力之后有 Mgsin Mgcos ，故 tan 。所以无 论小车 的质量是否改变，小 车所受的滑动摩擦力都等于小车的重力沿斜面的分力，改变小车质量时 不需要重新平衡摩擦力，故 B 错误；小车运动的加速度通过
11、纸带求出，不能通过 a 求出，故 C 错误；本实验中，只有满足砝码盘和盘中砝码的总质量mgMm 远小于小车及车中砝码的总质 量 M 时，才能近似 认为细绳 拉力等于砝码盘和砝码的重力，所以在改变小车质量 M 时，会 发现 M 的值越大， 实验的误 差就越小，故 D 正确。(3)对砝码盘和砝码：mg Fma 对小车：FMa 联立得：mg(Mm)a认为合力 Fmg所以 F(Mm)a即 a F，aF 图像是过坐标原点的倾斜直线，直线的斜率表示 。1M m 1M m(4)该实验采用控制变量法，先控制砝码盘和砝码的总重力不变，研究加速度与质量的关系，再控制小车和砝码盘及砝 码的质量 Mm 不变，研究加速
12、度与力的关系，故 选 B。答案：(1) (2)D (3) (4)Bs6 s5 s4 s3 s2 s19T2 1m M6考查验证动量守恒定律某同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定律的实验：在小车 A 的前端粘有橡皮泥，推动小车 A 使之做匀速直线运动，然后与原来静止在前方的小车 B 相碰并粘合成一体，继续做匀速直线运动。他设计的装置如图甲所示。在小车 A 后连着纸带，电磁打点计时器所用电源频率为 50 Hz，长木板下垫着薄木片以平衡摩擦力。(1)若已测得打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间距(已标在图上)。A 为运动的起点，则应选_段来计算 A 碰前的速度，应选_段来计算 A 和 B 碰
13、后的共同速度。( 以上两空均选填“AB”“BC”“CD”或“DE”)(2)已测得小车 A 的质量 mA0.4 kg，小车 B 的质量为 mB0.2 kg，求碰前两小车的总动量、碰后两小车的总动量。解析：(1)从分析纸带上打点的情况看，BC 段既表示小车 做匀速运动，又表示小 车有较大速度，因此 BC 段能较准确地描述小 车 A 在碰撞前的运动情况，应选用 BC 段计算小车 A碰前的速度。从 CD 段打点的情况看，小车 的运动情况还没稳定，而在 DE 段内小车运动稳定，故应选用 DE 段计算 A 和 B 碰后的共同速度。(2)小车 A 在碰撞前速度v0 m/s1.050 m/sBC5T 10.5
14、010 250.02小车 A 在碰撞前动量p0m Av00.4 1.050 kgm/s0.420 kgm/s此即为碰前两小车的总动量。碰撞后 A、B 的共同速度v m/s0.695 m/sDE5T 6.9510 250.02碰撞后 A、B 的 总动量 p(m Am B)v(0.20.4) 0.695 kgm/s0.417 kgm/s。答案：(1)BC DE(2)0.420 kgm/s 0.417 kgm/s考点三 “弹簧 ” “橡皮条”类实验7.考查探究弹力和弹簧伸长量的关系某同学做“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
15、；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 l 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，下列选项中规范的做法是_；(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 l 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_。解析：(1)弹簧伸长后的总长度为 14.66 cm，则伸长量 l14.66 cm7.73 cm6.93 cm。(2)逐一增挂钩码，便于有
16、规律地描点作图，也可避免因随意增加钩码过多超过弹簧的弹性限度而损坏弹簧。(3)AB 段明显偏离 OA，伸长量 l 不再与弹力 F 成正比，是超出弹簧的弹性限度造成的。答案：(1)6.93 (2)A (3)弹簧受到的拉力超过了其弹性限度8考查验证力的平行四边形定则在“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 为固定橡皮条的图钉，O 为橡皮条与细绳的结点， OB 和 OC 为细绳。图乙是白纸上根据实验结果画出的图。(1)图乙中，_是 F1 和 F2 的实际合力。(2)保持 O 点的位置和 OB 绳的方向不变，当角 从 60逐渐增大到 120的过程中，OC绳的拉力的变化
17、情况是_。(3)为了减少实验误差，下列措施中可行的是_。A拉橡皮条的细绳应该细一些且适当长一些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，在选择 O 点位置时，应让拉力适当大些D拉力 F1 和 F2 的夹角越大越好解析：(1)F 是通过作图的方法得到合力的理论值，而 F是通过一个弹簧测力计沿 AO方向拉橡皮条，使橡皮条伸长 到 O 点，使得一个 弹簧测力 计的拉力与两个弹簧测力计的拉力效果相同。故方向一定沿 AO 方向的是 F，由于误差的存在，使 F 和 F方向并不完全重合。(2)保持 O 点的位置和 OB 绳的方向不变，当角 从 60逐渐增大到 120的过 程中，合力大小和方向不变，根据平行四 边 形定则作出对应图像如图所示，则可知，OC 绳的拉力的变化情况是先减小后增大。(3)为了减小实验的误差，拉橡皮条的细绳应该细一些且适当长一些，故 A 正确。拉弹簧测 力计时必须保证与木板平面平行，故B 正确。橡皮条弹性要好，选择 拉结点达到某一位置 O 时 ，拉力要适当大些，故 C 正确。为了减小实验的误差，拉力的夹 角适当大一些，不是越大越好，故 D 错误。答案：(1)F (2)先减小后增大 (3)ABC
