1、专题七 力学实验,1.实验一：研究匀变速直线运动 2.实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系 3.实验三：验证力的平行四边形定则 4.实验四：验证牛顿运动定律 5.实验五：探究动能定理 6.实验六：验证机械能守恒定律,1.学会正确使用的仪器主要有：刻度尺、天平、秒表、电火花计时器、电磁打点计时器、弹簧测力计等. 2.理解各实验原理，并能根据实验原理进行正确的实验操作.还要会一些简单的创新实验. 3.掌握常用的实验方法，例如控制变量法、图象法处理数据.,4.了解误差的概念，知道系统误差和偶然误差；知道多次测量求平均值的方法减小偶然误差；能在力学实验中分析误差的主要来源；不要求计算误差，但要知道如何采取
2、措施尽可能地减小误差. 5.知道有效数字的概念，会用有效数字表达直接测量的结果,间接测量的有效数字运算不作要求.,研究匀变速直线运动 【典例1】(2012山东高考)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50 Hz.,(1)通过分析纸带数据，可判断物块在两相邻计数点_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
3、有效数字) (3)物块减速运动过程中加速度的大小为a=_m/s2，若用 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_(选填“偏大”或“偏小”).,【审题视角】解答本题应明确以下三点: 【关键点】 (1)从点迹的间距正确判断物块的运动情况. (2)中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度. (3)正确应用逐差法公式s=aT2解题.,【精讲精析】(1)由于计数点6之前相邻计数点之间距离之差约 为2 cm，而计数点6、7之间的距离比计数点5、6之间的距离多 1.27 cm，故可判断物块在相邻计数点6和7之间某时刻开始减 速. (2)计数点5对应的速度 物块做
4、加速运动时加速度大小,(3)物块做减速运动时的加速度大小为 由牛顿第二定律得：mg=ma，所以 由于除去物块与桌 面间的摩擦力，纸带还受到摩擦力的作用，故计算结果比动摩 擦因数的真实值偏大. 答案：(1)6 7(或7 6) (2)1.00 1.20 (3)2.00 偏大,【命题人揭秘】 处理纸带数据应明确三个问题 (1)每相邻两个计数点之间所对应的打点的时间间隔； (2)瞬时速度的求解方法； (3)根据“逐差法”求加速度.,探究弹簧弹力大小与伸长量的关系 【典例2】(2011安徽高考)为了测量某一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上不同质量的砝码.实验测出了砝码的质量m与弹簧长度
5、l的相应数据，其对应点已在图上标出.(g=9.8 m/s2),(1)作出m-l的关系图线； (2)弹簧的劲度系数为_ N/m. 【审题视角】分析该题的关键是： 【关键点】 (1)明确坐标轴所表示的物理量及单位. (2)明确描点画线的原则. (3)分析图线斜率的物理意义.,【精讲精析】(1)如图所示，让直线通过尽可能多的点，使不能落在直线上的点均匀分布在直线两侧;,(2)由胡克定律得mg=kl,故 从图线中取两相距较远的点，代入上式得:答案：(1)见精讲精析 (2)0.2500.255,【命题人揭秘】 本题考查“探究弹力和弹簧伸长的关系”.重在考查学生利用图象处理数据的能力.该实验探究应注意以下
6、几点： (1)所挂砝码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度.要注意观察，适可而止. (2)每次所挂砝码的质量差尽量大一些，从而使坐标系上描的点尽可能稀，这样作出的图线精确. (3)描点画线时，所描的点不一定都落在一条曲线上，但应注意一定要使不能落在曲线上的点均匀分布在曲线的两侧. (4)记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位.,验证力的平行四边形定则 【典例3】(2011江苏高考)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
7、测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向.,(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校零 C.拉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，请您提出两个解决办法.,【审题视角】解答该题应注意： 【关键点】 (1)弹簧测力计的读数要求. (2)当测知重物M的重量后，作用于O点的三力大小、方向确定，由此判定是否使O静止于同一位置.,【精讲
8、精析】(1)根据弹簧测力计的指针位置以及读数规则可知A的示数为3.6 N. (2)要验证的关系是A、B两个弹簧测力计的拉力的合力与M的重力等大反向，所以应测量M的重力.为减小测量误差应该做到弹簧测力计使用前校零，拉线的方向与木板平面平行，A、B、C对.改变拉力进行多次实验，O点位置可以不同，D错.,(3)A的拉力超过其量程，为减小A的数值，有多个方法，例如：使B拉力减小，减小M的重力大小，A换成量程更大的弹簧测力计，改变B的拉力方向等. 答案：(1)3.6 (2)D (3)使B拉力减小；减小M的重力大小；A换成量程更大的弹簧测力计或改变B的拉力方向等(任选两种),【命题人揭秘】 本题考查验证力
9、的平行四边形定则，意在考查学生的实验与探究能力.该题是在课本实验基础上迁移创新而来,要求学生不能生搬硬套,要灵活地根据实验要求进行判断分析.体现了高考对实验能力的要求,即能运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题,包括简单的设计性实验.,加速度的分析测定 【典例4】(2011新课标全国卷)利用图1 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 光电门乙固定在斜面上靠近底端处，光电门甲的位置可移动， 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甲至乙所用的时间t.改变,光电门甲的位置进行多次测量，每次都使滑块从同
10、一点由静止开始下滑，并用米尺测量甲、乙之间的距离s，记下相应的t值，所得数据如表所示.,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 过光电门乙时的瞬时速度v1、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2给出的坐标纸上画出 图线；,【审题视角】解答该题的思路是： 【关键点】 (1)根据运动学公式，写出a与v1、s和t之间的关系式. (2)由以上公式变形得出 关系式，然后分析斜率的意义.,(3)由所画出的 图线，得出滑块加速度的大小为a=_m/s2(保留2位有效数字).,【精讲精析】(1)由运动学公式从此式可知， 图线是
11、一条 斜率为负数的直线. (2)根据题目提供的数据按 进行处理，把处理的数值对应 描点，然后用一条直线连接 这些点，所得图象如图所示.,(3)由图线知斜率绝对值为 又从 斜率的绝对值为 故有 即a=2.0 m/s2. 答案：(1) (2)见精讲精析图 (3)2.0(1.82.2范围内均正确),【命题人揭秘】 本题主要考查学生处理实验数据的能力.通过物理公式得出所 研究的图象纵横坐标物理量关系,然后分析图线的斜率的意义. 该题中，是由 得出结论 由此可知a的大 小为图象斜率的2倍.,验证机械能守恒定律 【典例5】(2010新课标全国卷)如图 为验证机械能守恒定律的实验装置示意 图.现有的器材为：
12、带铁夹的铁架台、 电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重 锤、天平.回答下列问题：,(1)为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有_.(填入正确选项前的字母) A.米尺 B.秒表 C.012 V的直流电源 D.012 V的交流电源 (2)实验中误差产生的原因有_.(写出两个原因),【审题视角】解答本题时应注意以下两点： 【关键点】 (1)明确验证机械能守恒定律的实验原理，在此基础上选择实验器材. (2)能够分析本实验的误差来源. 【精讲精析】(1)用米尺测量纸带两点间的距离，故选A.打点计时器需要低压交流电源供电，故选用D项交流电源，不选低压直流电源C.打点计时器就是计时仪器，不需要秒表，故不选
13、B.,(2)纸带与打点计时器之间有摩擦和下落过程有空气阻力，这将导致增加的动能小于减少的重力势能；用米尺测量纸带上点距读数时存在误差,这属于偶然误差；交流电频率不稳定，计时点之间时间间隔不均匀等. 答案：(1)A、D (2)纸带与打点计时器之间有摩擦；下落过程有空气阻力；用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差；交流电频率不稳定(任选其二),【命题人揭秘】 本题用验证机械能守恒定律的实验命题，考查考生对实验器材 的选择和实验误差的分析.选择实验器材的依据是实验原理， 所以理解实验原理是做好一个实验的重中之重. 本实验原理是以自由落体运动情景为载体，因为从理论上分 析，在自由落体运动中只有重力做功，
14、机械能守恒，重力势能 转化为动能，检验下落过程减少的重力势能是否等于增加的动 能，即检验 其中质量可以约去，不必测 量重锤质量.,验证牛顿第二定律 【典例6】(2010山东高考)请完成以下三小题.某同学设计了 如图所示的装置来探究加速度与力的关系.弹簧测力计固定在 一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代 替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧测力计的挂钩和矿泉水瓶连 接.在桌面上画出两条平行线MN、PQ，并测出间距d.开始时将 木板置于MN处，现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动为 止，记下弹簧测力计的示数F0，以此表示滑动摩擦力的大小.,再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记
15、下弹簧测力计的示数F1，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到PQ处的时间t.,(1)木板的加速度可以用d、t表示为a_；为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是(一种即可)_. (2)改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度a与弹簧测力计示数F1的关系.下列图象能表示该同学实验结果的是_.,(3)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是_. a.可以改变滑动摩擦力的大小 b.可以更方便地获取多组实验数据 c.可以比较精确地测出摩擦力的大小 d.可以获得更大的加速度以提高实验精度,【审题视角】解答本题应注意以下三点： 【关键点】 (1)根据实验原理分析该实验中提供的测量合外力的方
16、法. (2)能够分析误差来源并采取措施尽可能减小. (3)该实验未平衡摩擦力，而是测出滑动摩擦力，体会加水法与挂钩码相比的好处.,【精讲精析】(1)木板在绳子拉力的作用下做初速度为零的匀 加速直线运动，由 为了减小测量加速度 的偶然误差可以采用的方法是保持F1不变，重复实验多次测量 d、t，取平均值. (2)该实验原理与教材实验原理类似，同样需要满足木板的质 量M远大于矿泉水瓶的质量m，此时可认为绳上的拉力T近似等 于弹簧测力计示数F1.本实验中没有平衡摩擦力，但通过题意 可知受到的摩擦力为F0，木板受到的合外力为(F1-F0).图象反 映的是a与F1的关系，而不是a与(F1-F0)的关系，所
17、以图象不,过原点.当F1增大时，即矿泉水瓶的质量m增大时，该实验不 再满足M m，此时a越大，绳上的拉力T就越小于弹簧测力计开 始加速运动时的示数F1，加速度增加得就越慢，图线弯曲,斜 率变小，c正确. (3)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的 优点是可以更方便地获取多组实验数据和比较精确地测出滑动 摩擦力的大小，b、c说法是正确的.两种实验方法都不可以改 变滑动摩擦力的大小，a说法错误；通过(2)中分析可以知道当,加速度增大时，实验条件便不再满足，此时实验误差变大，d说法错误. 答案：(1)2d/t2 保持F1不变，重复实验多次测量d、t，取平均值 (2)c (3)b、c,【
18、阅卷人点拨】,纸带数据处理问题高考指数: 1.(2011广东高考)如图甲是“研究匀变速直线运动”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.,(1)OD间的距离为_ cm. (2)如图乙是根据实验数据绘出的s-t2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/s2(保留三位有效数字).,【解题指南】解答该题应抓住以下两点： (1)毫米刻度尺读数时要注意估读. (2)通过两个变量之间的函数关系式确定斜率的意义. 【解析】由图甲D点对应的数值可以读出OD之间的距离为 1.20 cm.物体做匀变速直线运动，位移和时间之间的关系为 可见在s-
19、t2图象中的斜率表示加速度的一半，可得 加速度为0.933 m/s2. 答案:(1)1.20 (2)加速度的一半 0.933,2.(2010广东高考)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_. (2)A、B、C、D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s=_；C点对应的速度是_(计算结果保留三位有效数字).,【解析】(1)打点计时器的电源频率为50 Hz,即打点的频率也 为50 Hz,则打相邻两点的时间间隔 (2)方法一：读A、B两点数值：1.00 cm、1.70
20、cm(毫米刻度尺 精确到1 mm,估读到0.1 mm).A、B两点间距：s=1.70 cm-1.00 cm =0.70 cm. 方法二：由sBC-sAB=sCD-sBC 得：sAB=2sBC-sCD=0.70 cm,物体做匀变速直线运动，在某段时间内的平均速度等于中间时 刻的瞬时速度，可知： 答案:(1)0.02 s (2)0.70 cm 0.100 m/s,3.(2010重庆高考)某同学用打点计时器测量做匀加速直线运动的物体的加速度，电源频率f=50 Hz，在纸带上打出的点中，选出零点，每隔4个点取1个计数点，因保存不当，纸带被污染，如图所示，A、B、C、D是依次排列的4个计数点，仅能读出其
21、中3个计数点到O点的距离： xA=16.6 mm、xB=126.5 mm、xD=624.5 mm.,若无法再做实验，可由以上信息推知： (1)相邻两计数点的时间间隔为_s； (2)打C点时物体的速度大小为_m/s(取2位有效数字). (3)物体的加速度大小为_(用xA、xB、xD和f表示).,【解析】(1)打点计时器打出的纸带每隔4个点取一个计数点， 则相邻两计数点的时间间隔为T=0.025 s=0.1 s. (2)由匀变速直线运动的规律：某段时间内中间时刻的瞬时速 度等于该段时间的平均速度，可得,(3)匀加速直线运动的位移特征是相邻的相等时间间隔内的位 移以aT2均匀增大，有:BC=AB+a
22、T2， CD=BC+aT2=AB+2aT2 BD=2AB+3aT2， 所以答案：(1)0.1 (2)2.5 (3),探究弹力与弹簧伸长的关系高考指数: 4.(2012广东高考)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_(选填“水平”或“竖直”)方向. (2)弹簧自然悬挂,待弹簧_时,长度记为L0;弹簧下端挂上砝码盘时,长度记为Lx;在砝码盘中每次增加10 g砝码,弹簧长度依次记为L1至L6,数据如表:,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分度为_.,(3)如图是该同学根据表中数据作的图,纵轴是砝码
23、的质量,横轴是弹簧长度与_(选填“L0”或“Lx”)的差值.(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9.8 m/s2).,【解题指南】本题要注意测量仪器的精度及正确读数，同时要 注意利用图象法求解问题的几个重要的物理量，如斜率、截距 等. 【解析】(2)测量仪器是10分度的,需要估读到最小精度的下一 位，则此刻度尺的最小精度应为1 mm，故L3读数错误. (3)横轴表示的是弹簧的形变量，故为弹簧长度与L0的差值. (4)由mg=kx得图象的斜率 故k=4.9 N/m， 挂了砝码盘后弹簧伸长了2 cm，由mg=kx知其质量为10
24、 g. 答案：(1)竖直 (2)稳定 L3 1 mm (3)L0 (4)4.9 10,5.(2010福建高考)某实验小组研究 橡皮筋伸长与所受拉力的关系实验时， 将原长约200 mm的橡皮筋上端固定， 在竖直悬挂的橡皮筋下端逐一增挂 钩码(质量均为20 g)，每增挂一只 钩码均记下对应的橡皮筋伸长量；当挂上10只钩码后，再逐 一把钩码取下，每取下一只钩码，也记下对应的橡皮筋伸长 量.根据测量数据，作出增挂钩码和减挂钩码时的橡皮筋伸长,量l与拉力F关系的图象如图所示.从图象中可以得出_.(填选项前的字母) A.增挂钩码时l与F成正比，而减挂钩码时l与F不成正比 B.当所挂钩码数相同时，增挂钩码时
25、橡皮筋的伸长量比减挂钩码时的大 C.当所挂钩码数相同时，增挂钩码时橡皮筋的伸长量与减挂钩码时的相等 D.增挂钩码时所挂钩码数过多，导致橡皮筋超出弹性限度,【解析】选D.增挂钩码时图线为曲线，l与F不成正比，故A不正确.当所挂钩码数相同时，即F相同时，由图象可知增挂钩码时橡皮筋的伸长量比减挂钩码时的小,是因为增挂钩码时所挂钩码数过多，超出了橡皮筋的弹性限度，故B、C不正确,D正确.,6.(2010浙江高考)在“探究弹簧弹力大小与伸长量的关系” 实验中，甲、乙两位同学选用不同的橡皮绳代替弹簧，为测量 橡皮绳的劲度系数，他们在橡皮绳下面依次逐个挂上钩码(每 个钩码的质量均为m=0.1 kg，取g=1
26、0 m/s2)，并记录绳下端的 坐标x加i(下标i表示挂在绳下端钩码个数).然后逐个拿下钩 码，同样记录绳下端的坐标x减i，绳下端坐标的平均值xi (x加i+x减i)/2 的数据如表：,(1)同一橡皮绳的x加i_x减i(大于或小于)； (2)_同学的数据更符合实验要求(甲或乙)； (3)选择一组数据用作图法得出该橡皮绳的劲度系数k(N/m)； (4)为了更好的测量劲度系数，在选用钩码时需考虑的因素有哪些？ 【解析】(1)因橡皮绳被拉伸后不是完全弹性形变，不可能恢复到原长,故x加i小于x减i. (2)乙同学的数据更符合实验要求：橡皮绳长度的改变量如下表所示，由下表数据知乙同学的数据中的改变量与增
27、减的钩码数的正比例关系更明显.,(3)由上表根据乙同学的数据作图得由图可得k乙=57 N/m70 N/m (4)尽可能使伸长量在弹性范围内，同时有足够大的伸长量，以减小长度测量的误差. 答案:(1)小于 (2)乙 (3)见解析 (4)尽可能使伸长量在弹性范围内，同时有足够大的伸长量，以减小长度测量的误差.,验证力的平行四边形定则高考指数: 7.(2012浙江高考)在“探究求合力的方法”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧秤. (1)为完成实验，某同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数，得到的实验数据如下表：用作图法求得该弹簧的劲度系数k=_N/m.,(2)某次实验中，弹簧秤的指
28、针位置如图所示，其读数为_N；同时利用(1)中结果获得弹簧上的弹力值为2.50 N，请画出这两个共点力的合力F合.(3)由图得到F合=_N.,【解题指南】在F-x图象中，图线的斜率等于弹簧的劲度系 数；弹簧秤的读数要估读一位；用平行四边形定则画合力. 【解析】(1)根据表格数据描点，然后连成一条过原点的直 线，直线的斜率等于弹簧的劲度系数,(2)读出弹簧秤的读数为2.10 N(保留三位有效数字)；以O为顶 点，画出两弹簧的绳套方向就是两拉力方向，再确定并画好力 的标度，画出两拉力的图示，以两拉力为邻边作出平行四边 形，画出平行四边形的对角线，即合力F合.,(3)用刻度尺量出合力的长度，根据确定
29、的标度算出合力的大小. 答案：(1)如图 55(2内均可)(2)2.10(说明：有效数字位数正确，0.02内均可) 画法见解析 (3)3.3(说明：0.2内均可),8.(2010天津高考)在探究求合力的方法时，先将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳.实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条. (1)实验对两次拉伸橡皮条的要求中，下列哪些说法是正确的_(填字母代号). A.将橡皮条拉伸相同长度即可 B.将橡皮条沿相同方向拉到相同长度,C.将弹簧测力计都拉伸到相同刻度 D.将橡皮条和绳的结点拉到
30、相同位置 (2)同学们在操作过程中有如下议论，其中对减小实验误差有益的说法是_(填字母代号). A.两细绳必须等长 B.弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行 C.用两弹簧测力计同时拉细绳时两弹簧测力计示数之差应尽可能大 D.拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些,【解析】(1)本实验利用等效法：使一个力F的作用效果和两 个力F1、F2的作用效果相同，都是让同一条一端固定的橡皮条 伸长到同一点.这要求将橡皮条和绳的结点拉到相同位置，即 将橡皮条沿相同方向拉到相同长度，故B、D正确；A、C都未限 制方向，无法保证效果相同. (2)若验证一个力F是否为力F1和F2的合力时，需作出各力的
31、 图示，则应记录力的三要素：作用点、大小、方向.细绳套应 适当长一些，标记同一细绳方向的两点要远些，便于确定力的,方向，减小偏差，但两细绳不必等长，故A不正确，D正确.为了避免弹簧测力计的外壳与弹簧测力计的限位卡之间有摩擦，应确保弹簧测力计、细绳、橡皮条都与木板平行，并使细绳套与弹簧测力计的轴线在同一条直线上，故B正确.在合力不超过量程及橡皮条弹性限度的前提下，拉力的数值应尽量大些，以减小相对误差，但没必要使拉力之差尽可能的大，故C不正确. 答案:(1)B、D (2)B、D,【方法技巧】解答“验证力的平行四边形定则”问题的注意事项 (1)注意实验中等效思想的应用. (2)熟知实验中的注意事项.
32、 (3)掌握简单的实验误差分析,牛顿第二定律的验证及应用高考指数: 9.(2012安徽高考)图甲为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图.砂和砂桶的总质量为m,小车和砝码的总质量为M.实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小.,(1)实验中，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m的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，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
33、纸带，撤去砂和砂桶，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，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动,(2)实验中要进行质量m和M的选取，以下最合理的一组是( ) A.M=200 g,m=10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g B.M=200 g,m=20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g C.M=400 g,m=10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g D.M=400 g,m=20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g,(3)图乙是实验
34、中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出.量出相邻的计数点之间的距离分别为:sAB=4.22 cm、sBC=4.65 cm、sCD=5.08 cm、sDE=5.49 cm、sEF=5.91 cm、sFG=6.34 cm.已知打点计时器的工作频率为50 Hz，则小车的加速度a=_m/s2(结果保留2位有效数字).,【解题指南】解答本题时要注意以下两点： (1)实验中应注意分析误差来源及减小误差的方法. (2)利用纸带求加速度时应用位移逐差法. 【解析】(1)选B.要使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，应将长木板远离定滑轮的一端垫起，
35、使小车所受重力沿木板向下的分力与小车及纸带所受摩擦力平衡，即选项B正确.,(2)选C.要使砂和砂桶的总重力的大小作为细线对小车拉力的 大小，必须使mM，只有选项C符合这个要求. (3)小车的加速度为： 其中t= 0.1 s，代入数据得：a=0.42 m/s2. 答案:(1)B (2)C (3)0.42,10.(2011山东高考)某探究小组设计 了“用一把尺子测定动摩擦因数”的 实验方案.如图所示，将一个小球和 一个滑块用细绳连接，跨在斜面上端. 开始时小球和滑块均静止，剪断细绳 后，小球自由下落，滑块沿斜面下滑， 可先后听到小球落地和滑块撞击挡板的声音，保持小球和滑块 释放的位置不变，调整挡板
36、位置，重复以上操作，直到能同时 听到小球落地和滑块撞击挡板的声音.用刻度尺测出小球下落,的高度H、滑块释放点与挡板处的高度差h和沿斜面运动的位移x .(空气阻力对本实验的影响可以忽略) (1)滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为_. (2)滑块与斜面间的动摩擦因数为_. (3)以下能引起实验误差的是_. a滑块的质量 b当地重力加速度的大小 c长度测量时的读数误差 d小球落地和滑块撞击挡板不同时,【解题指南】解答该题要把握以下三点： (1)滑块、小球同时运动，同时听到撞击声，说明运动时间相同. (2)滑块在粗糙的斜面上做匀加速直线运动，小球做自由落体运动. (3)根据牛顿第二定律和几何关
37、系求出动摩擦因数.,【解析】(1)由于小球落地和滑块撞击挡板是同时的，可以得 出两个物体运动的时间相同.即 滑块： 小球：(2)对滑块受力分析可知,(3)由上面的表达式可知所测动摩擦因数与H、h、x有关，故正 确选项为c、d. 答案: (3)c、d,11.(2010江苏高考)为了探究受到空气阻力时，物体运动速度随时间的变化规律，某同学采用了“加速度与物体质量、物体受力关系”的实验装置(如图所示).实验时，平衡小车与木板之间的摩擦力后，在小车上安装一薄板，以增大空气对小车运动的阻力.,(1)往砝码盘中加入一小砝码，在释放小车_(选填“之前”或“之后”)接通打点计时器的电源，在纸带上打出一系列的点
38、. (2)从纸带上选取若干计数点进行测量，得出各计数点的时间t与速度v的数据如下表：,请根据实验数据作出小车的v-t图象.(3)通过对实验结果的分析，该同学认为：随着运动速度的增加，小车所受的空气阻力将变大，你是否同意他的观点？请根据v-t图象简要阐述理由.,【解析】(1)为了充分利用纸带，尽可能多地记录小车运动情况，应先接通电源再释放小车. (2)作图法处理实验数据时，将描出的点用平滑的曲线连起来，不在图线上的点应均匀分布在图线两侧，不要用折线.(如图所示),(3)从v-t图象中可观察到速度越来越大，斜率越来越小即加速度越来越小，小车受到的合外力越来越小，则可知空气阻力越来越大，故该同学的观
39、点是正确的. 答案:(1)之前 (2)见解析 (3)同意.在v-t图象中，速度越大时，加速度越小，小车受到的合力越小，则小车受到的空气阻力越大.,探究动能定理高考指数: 12.(2012江苏高考)为测定木块与桌面 之间的动摩擦因数，小亮设计了如图所示 的装置进行实验.实验中，当木块A位于水 平桌面上的O点时，重物B刚好接触地面. 将A拉到P点，待B稳定后静止释放，A最终滑到Q点.分别测量OP、OQ的长度h和s.改变h，重复上述实验，分别记录几组实验数据.,(1)实验开始时，发现A释放后会撞到滑轮.请提出两个解决方 法. (2)请根据下表的实验数据作出s-h关系的图象.,(3)实验测得A、B的质
40、量分别为m=0.40 kg、M=0.50 kg.根据 s-h图象可计算出A木块与桌面间的动摩擦因数=_.(结果保留一位有效数字) (4)实验中，滑轮轴的摩擦会导致的测量结果_(选填“偏大”或“偏小”).,【解析】(1)为使A不撞到滑轮，应设法减小B落地瞬间A的速度，因而可以减小B的质量；增加细线的长度或增大A的质量；降低B的起始高度. (2)如图,(3)对A木块应用动能定理，有由图可知 代入数据可以解得：=0.380.4,(4)考虑到滑轮的摩擦力做负功，实验中要克服滑轮的摩擦力 做功，造成实验结果偏大. 答案：(1)减小B的质量；增加细线的长度(或增大A的质量；降 低B的起始高度) (2)见解
41、析图 (3)0.4 (4)偏大,13.(2009安徽高考)探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，实验装置如图所示，实验主要过程如下：(1)设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W； (2)分析打点计时器打出的纸带，求出小车的速度v1、v2、v3； (3)作出W-v草图；,(4)分析W-v图象.如果W-v图象是一条直线，表明Wv；如果不 是直线，可考虑是否存在Wv2、Wv3、W 等关系. 以下关于该实验的说法中有一项不正确，它是_. A.本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W,所采 用的方法是选用同样的橡皮筋，并在每次实验中使橡皮筋拉伸 的长度保持一致.当用1条橡皮
42、筋进行该实验时，橡皮筋对小车 做的功为W，用2条、3条橡皮筋并在一起进行第2次、第 3次实验时，橡皮筋对小车做的功分别是2W、3W,B.小车运动中会受到阻力，补偿的方法，可以使木板适当倾斜 C.某同学在一次实验中，得到一条记录纸带.纸带上打出的点， 两端密、中间疏.出现这种情况的原因，可能是没有使木 板倾斜或倾角太小 D.根据记录纸带上打出的点，求小车获得的速度的方法，是以 纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算 【解析】选D.放开小车之后，小车在橡皮筋的作用下开始加速 运动，等到橡皮筋恢复原长之后，小车做匀速直线运动本实 验中测得的速度是小车匀速运动的速度，而不是整个过程的平,均速度，因此研
43、究纸带上打下的点一定是那些均匀分布的点，所以D说法是错误的.该实验利用倍增法，并未具体测量做功数值，而是以一根橡皮筋从拉伸到原长的过程所做的功作为单位功，通过改变橡皮筋的根数成倍地增加做功，故A说法正确.小车运动中受到木板的摩擦力，为了确保橡皮筋的弹力充当合外力，需要平衡摩擦力，故B说法正确.若得到的纸带中间疏、两端密，说明最后小车减速运动，而不是匀速运动，可能是摩擦力导致，这意味着没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够，故C说法正确.,利用光电门测速度和加速度高考指数: 14.(2009上海高考)小明同学在学习 了DIS实验后，设计了一个测物体瞬时 速度的实验，其装置如图所示.在小车 上固定挡光片，
44、使挡光片的前端与车头 齐平，将光电门传感器固定在轨道侧面，垫高轨道的一端.小明同学将小车从该端同一位置由静止释放，获得了如下几组实验数据.,则以下表述正确的是( ) 四个挡光片中，挡光片I的宽度最小 四个挡光片中，挡光片的宽度最小 四次实验中，第一次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度 四次实验中，第四次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度 A. B. C. D.,【解析】选D.将小车从该端同一位置由静止释放，则到光电门时速度不变，通过光电门的时间越短说明挡光片的宽度越小，故挡光片宽度最小，挡光片宽度最大，故不正确，正确.挡光片宽度越小，小车通过光电门的平均速度越接
45、近于该点的瞬时速度，故不正确，正确.,15.(2009全国卷)某同学为了探究物体在斜面上运动时摩擦力与斜面倾角的关系，设计实验装置如图.长直平板一端放在水平桌面上，另一端架在一物块上.在平板上标出A、B两点，B点处放置一光电门，用光电计时器记录滑块通过光电门时挡光的时间.,实验步骤如下： 用游标卡尺测量滑块的挡光长度d，用天平测量滑块的质量 m； 用直尺测量AB之间的距离s，A点到水平桌面的垂直距离h1， B点到水平桌面的垂直距离h2； 将滑块从A点静止释放，由光电计时器读出滑块的挡光时间 t； 重复步骤数次，并求挡光时间的平均值 ； 利用所测数据求出摩擦力f和斜面倾角的余弦值cos；,多次改
46、变斜面的倾角，重复实验步骤，做出 f-cos关系曲线. 用测量的物理量完成下列各式(重力加速度为g)： (1)斜面倾角的余弦cos=_； (2)滑块通过光电门时的速度v=_； (3)滑块运动时的加速度a=_； (4)滑块运动时所受到的摩擦阻力f=_.,【解析】(1)根据三角形关系可得：(2)滑块通过光电门时速度(3)根据运动学公式 则有,(4)滑块在斜面上做初速度为零的匀加速直线运动,受重力、支 持力、滑动摩擦力,根据牛顿第二定律mgsin-f=ma,则有答案:,验证机械能守恒定律高考指数: 16.(2010四川高考)有4条用打点计时器(所用交流电频率为50 Hz)打出的纸带A、B、C、D，其
47、中一条是做“验证机械能守恒定律”实验时打出的.为找出该纸带，某同学在每条纸带上取了点迹清晰的、连续的4个点，用刻度尺测出相邻两个点间距离依次为s1、s2、s3.请你根据下列s1、s2、s3的测量结果确定该纸带为_.(已知当地的重力加速度为9.791 m/s2),A.61.0 mm 65.8 mm 70.7 mm B.41.2 mm 45.1 mm 53.0 mm C.49.6 mm 53.5 mm 57.3 mm D.60.5 mm 61.0 mm 60.6 mm 【解析】选C.在匀变速直线运动中相邻的相等时间内的距离之差s=aT2验证机械能守恒定律的实验以重锤的自由落体运动情景为载体，所以相邻的0.02 s内的位移增加量为s=gT2 =9.7910.022 mm3.9 mm，只有C选项符合，故C正确.,17.(2010全国卷)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.打点计时器会在纸带上打出一系列的小点.,(1)为了测试重物下落的加速度，还需要的实验器材有_.(填入正确选项前的字母) A.天平 B.秒表 C.米尺 (2)若实验中所得到的重物下落的加速度值小于当地的重力加速度值，而实验操作与数据处理均无错误，写出一个你认为可能引起此误差的原因_.,
