高考物理二轮复习 专题14 力学实验讲学案.doc

专题14 力学实验高考物理试题中，实验是必考内容，且近年来越来越受到重视高考实验题除了对教材原有学生实验进行考查外，还把考查内容延伸到演示实验中，甚至拓展到迁移类实验、应用性实验、设计性实验以及“研究性学习”类实验要求学生利用所学知识，对实验仪器或实验方法重组，将教材中的学生实验和演示实验的实验原理、实验方法迁移到情景新颖的实验中去高考物理实验题具有以下几个特点： 1重视对实验操作能力的考查如实验步骤的排序、纠错；实验器材的选择，包括滑动变阻器、电阻箱、电表量程的选择；实物连线和运用图象与表格分析处理实验数据；实验结论的总结及误差分析；实验方案的改进创新等 2重视对基本仪器的读数、构造原理、重要实验方法及电学实验中的故障分析的考查，如游标卡尺、螺旋测微器、多用电表等的读数 3. 设计性实验是考查的热点在近几年的各地高考中设计性的实验题比较多，此类实验能够综合考查考生创造性地应用已学知识、方法、原理，灵活处理陌生实验问题的能力，要求学生有较高的知识迁移能力、实验设计能力 预测2017年高考力学实验题：以打点计时器为主要实验仪器，涉及位移、速度测量的基本力学实验，分值较少，难点不大，命题形式为填空题(或选择性填空) 一、测量读数类仪器使用 1游标卡尺 (1)各种游标卡尺的有关参数如下表所示：游标尺(mm) 精确度(mm) 刻度格数 刻度总长度(mm) 每小格与1毫米差(mm) 10 9 0.1 0.1 20 19 0.05 0.05 50 49 0.02 0.02 (2)游标卡尺的读数方法:以游标零刻度线位置为准,在主尺上读取整毫米数;看游标上哪一条刻度线与主尺上的某一刻度线(此某一刻度线不需读出)对齐,由游标上对齐的刻度数(即格数)乘以游标卡尺的精确度得出毫米以下的小数;总的读数为毫米整数加上毫米以下的小数. 特别提醒：(1)游标卡尺的精确度可根据游标尺刻度格数的倒数计算，单位为mm.如50分度的游标卡尺精确度为 mm0.02 mm.(2)游标卡尺的读数不需要估读2螺旋测微器(千分尺) 量程一般为025 mm,精确度是0.5 mm500.01 mm.螺旋测微器的读数方法:从固定标尺上读出整 毫米数,要注意半毫米刻度线是否露出,如果露出再加上0.5 mm. 图141 0.5 mm以下的读数则等于与固定标尺上横线对准的可动圆周上的读数(要估读一位)乘以精度0.01 mm.测量长度为上述二者之和.如图141中所示读数为6 mm0.5 mm20.20.01 mm6.702 mm. 特别提醒:螺旋测微器的使用要注意两点:(1)半毫米刻度线;(2)估读,末位估读的“0”不要漏掉. 二、力学实验 1“纸带类”实验 (1)打点计时器 打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,它接在频率为50 hz的交流电源上使用时,每隔0.02 s打一次点,因此,纸带上的点就表示了和纸带相连的运动物体在不同时刻的位置.通过研究纸带上点迹间的距离,就可以确定物体的运动情况. (2)纸带的应用利用纸带计算瞬时速度测出与n点相邻的前、后两段相等时间t内的距离sn和sn1,由公式vn算出.(如图143),在验证机械能守恒定律实验中,就是根据此法求得物体瞬时速度的.图143当物体做匀速直线运动时，某段时间内的平均速度等于各个时刻的瞬时速度在“探究动能定理”实验中，就是据此求得物体最终获得的速度大小因此要选取纸带上打点间隔基本相等的部分进行测量 利用纸带计算加速度 a利用a求解：在已经判断出物体做匀变速直线运动的情况下可利用ssn1snat2求加速度a，为了减小实验误差可用“逐差法”，snsm(nm)at2.b图象法利用vn算出相应时刻点的速度，画出vt图象，根据图线的斜率计算加速度2“胡克定律类”实验 (1)原理:利用橡皮条或弹簧在弹性限度内、力与形变量成正比,计算(测量)其长度的变化分析力的变化情况或建立fx坐标系,描点画图研究力的变化规律. (2)应用 根据平行四边形定则验证力的合成与分解. 探究弹力和弹簧伸长量的关系. 三、实验误差 1偶然误差和系统误差 从性质和来源看,误差分为偶然误差和系统误差两种. (1)偶然误差是由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的误差.减小偶然误差的方法就是通过多次测量求平均值. (2)系统误差是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.要减小系统误差,必须校准仪器,或改进实验方法,或完善实验原理. 2有效数字 (1)测量既然总有误差,测量的数值就只能是近似数,如“174.2 mm”最末的一位数字“2”是不可靠数字,但它仍有意义不能舍,因为它代表了一个大概数量关系,比如这里174.2与174.8相比是接近174还是175就显而易见了.像174.2 mm这种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.在实验中,测量时要按有效数字的规则来读数. (2)确定有效数字时，应注意以下问题： 有效数字的位数与小数点的位置无关.有效数字的位数与单位无关. 关于“0”在有效数字中的特殊性:0在前时,从左往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. 乘方不算有效数字;比如3.020103 m/s中的3不是有效数字,10也不是. 3减小实验误差的方法 (1)多次测量求平均值 (2)累积法 (3)图象法 考点一基本仪器的使用1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.解析游标卡尺读数为d12 mm4 mm12.20 mm1.220 cm螺旋测微器的读数为h6.5 mm36.10.01 mm6.861 mm答案(1)1.2206.861【变式探究】某同学测定一金属杆的长度和直径，示数如图甲、乙所示，则该金属杆的长度和直径分别为_cm和_mm.答案60.104.20考点二力学实验例2【2017天津卷】如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是_。a重物选用质量和密度较大的金属锤b两限位孔在同一竖直面内上下对正c精确测量出重物的质量d用手托稳重物，接通电源后，撒手释放重物某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50 hz的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示。纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中o点为纸带上打出的第一个点。重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有_。aoa、ad和eg的长度 boc、bc和cd的长度cbd、cf和eg的长度 dac、bd和eg的长度【答案】ab bc由eg的长度长度可求出打f点的速度vf，打o点的速度v1=0，但求不出of之间的距离h，故a错误；由bc和cd的长度长度可求出打c点的速度vc，打o点的速度v1=0，有oc之间的距离h，可以用来验证机械能守恒定律，故b正确；由bd和eg的长度可分别求出打c点的速度v1和打f点的速度v2，有cf之间的距离h，可以来验证机械能守恒定律，故c正确；ac、bd和eg的长度可分别求出打bcf三点的速度，但bc、cf、bf之间的距离都无法求出，无法验证机械能守恒定律，故d错误。【变式探究】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r0.20 m)完成下列填空：(1)将凹形桥模拟器静置于托盘秤上，如图(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：序号12345m(kg)1.801.751.851.751.90(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)答案(2)1.40(4)7.91.4【变式探究】某同学用图(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 (1)物块下滑时的加速度a_ m/s2，打c点时物块的速度v_ m/s； (2)已知重力加速度大小为g，为求出动摩擦因数，还必须测量的物理量是_(填正确答案标号)a物块的质量b斜面的高度c斜面的倾角解析(1)根据纸带数据可知，加速度a3.25 m/s2；打c点时物块的速度vc1.79 m/s (2)由牛顿第二定律得加速度agsin gcos ，所以要求出动摩擦因数，还必须测量的物理量是斜面的倾角答案(1)3.251.79(2)c1【2017新课标卷】（5分）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）记录了桌面上连续的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/s2。（结果均保留2位有效数字）【答案】（1）从右向左 （2）0.19 0.0372【2017新课标卷】（6分）某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴（横轴为x轴，纵轴为y轴，最小刻度表示1 mm）的纸贴在水平桌面上，如图（a）所示。将橡皮筋的一端q固定在y轴上的b点（位于图示部分之外），另一端p位于y轴上的a点时，橡皮筋处于原长。（1）用一只测力计将橡皮筋的p端沿y轴从a点拉至坐标原点o，此时拉力f的大小可由测力计读出。测力计的示数如图（b）所示，f的大小为_n。（2）撤去（1）中的拉力，橡皮筋p端回到a点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将p端拉至o点。此时观察到两个拉力分别沿图（a）中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为f1=4.2 n和f2=5.6 n。（i）用5 mm长度的线段表示1 n的力，以o为作用点，在图（a）中画出力f1、f2的图示，然后按平形四边形定则画出它们的合力f合；（ii）f合的大小为_n，f合与拉力f的夹角的正切值为_。若f合与拉力f的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则。【答案】（1）4.0 （2）（i）如图 （ii）4.0 0.053【2017新课标卷】（6分）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：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；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t；用s表示挡光片沿运动方向的长度，如图（b）所示，表示滑块在挡光片遮住光线的t时间内的平均速度大小，求出；将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与中的位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤、；多次重复步骤；利用实验中得到的数据作出t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va表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则与va、a和t的关系式为= 。（2）由图（c）可求得，va= cm/s，a= cm/s2。（结果保留3位有效数字）【答案】 52.1 16.3(15.816.8)4【2017天津卷】如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是_。a重物选用质量和密度较大的金属锤b两限位孔在同一竖直面内上下对正c精确测量出重物的质量d用手托稳重物，接通电源后，撒手释放重物某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50 hz的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示。纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中o点为纸带上打出的第一个点。重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有_。aoa、ad和eg的长度 boc、bc和cd的长度cbd、cf和eg的长度 dac、bd和eg的长度【答案】ab bc【解析】重物选用质量和密度较大的金属锤，减小空气阻力，以减小误差，故a正确；两限位孔在同一竖直面内上下对正，减小纸带和打点计时器之间的阻力，以减小误差，故b正确；验证机械能守恒定律的原理是： ，重物质量可以消掉，无需精确测量出重物的质量，故c错误；用手拉稳纸带，而不是托住重物，接通电源后，撒手释放纸带，故d错误。5【2017北京卷】（18分）如图1所示，用质量为m的重物通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验。（1）打点计时器使用的电源是_（选填选项前的字母）。a直流电源 b交流电源（2）实验中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正确操作方法是_（选填选项前的字母）。a把长木板右端垫高 b改变小车的质量在不挂重物且_（选填选项前的字母）的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。a计时器不打点 b计时器打点（3）接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下的第一个点标为o。在纸带上依次取a、b、c若干个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为t。测得a、b、c各点到o点的距离为x1、x2、x3，如图2所示。实验中，重物质量远小于小车质量，可认为小车所受的拉力大小为mg。从打o点到打b点的过程中，拉力对小车做的功w=_，打b点时小车的速度v=_。（4）以v2为纵坐标，w为横坐标，利用实验数据作出如图3所示的v2w图象。由此图象可得v2随w变化的表达式为_。根据功与能的关系，动能的表达式中可能包含v2这个因子；分析实验结果的单位关系，与图线斜率有关的物理量应是_。（5）假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响，若重物质量不满足远小于小车质量的条件，则从理论上分析，图4中正确反映v2w关系的是_。【答案】（1）b （2）a b （3）mgx2 （4）v2=kw，k=（4.55.0） kg1 质量 （5）a【解析】（1）打点计时器均使用交流电源，选b。（2）平衡摩擦和其他阻力，是通过垫高木板右端，构成斜面，使重力沿斜面向下的分力跟它们平衡，选a；平衡摩擦力时需要让打点计时器工作，纸带跟打点计时器限位孔间会有摩擦力，且可以通过纸带上打出的点迹判断小车的运动是否为匀速直线运动，选b。（3）小车拖动纸带移动的距离等于重物下落的距离，又小车所受拉力约等于重物重力，因此w=mgx2；小车做匀变速直线运动，因此打b点时小车的速度为打ac段的平均速度，则。6【2017江苏卷】（8分）利用如题101图所示的实验装置探究恒力做功与物体动能变化的关系小车的质量为m=200.0 g，钩码的质量为m=10.0 g，打点计时器的电源为50 hz的交流电（1）挂钩码前，为了消除摩擦力的影响，应调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车观察到_（2）挂上钩码，按实验要求打出的一条纸带如题102图所示选择某一点为o，依次每隔4个计时点取一个计数点用刻度尺量出相邻计数点间的距离，记录在纸带上计算打出各计数点时小车的速度v，其中打出计数点“1”时小车的速度v1=_m/s（3）将钩码的重力视为小车受到的拉力，取g=9.80 m/s，利用w=mg算出拉力对小车做的功w利用算出小车动能，并求出动能的变化量计算结果见下表2.452.923.353.814.262.312.733.123.614.00请根据表中的数据，在答题卡的方格纸上作出图象（4）实验结果表明，总是略小于w某同学猜想是由于小车所受拉力小于钩码重力造成的用题中小车和钩码质量的数据可算出小车受到的实际拉力f=_n【答案】（1）小车做匀速运动 （2）0.228（3）如图所示 （4）0.093【解析】（1）小车能够做匀速运动，纸带上打出间距均匀的点，则表明已平衡摩擦；（2）相临计数点间时间间隔为t=0.1 s，；（3）描点画图，如图所示。；（4）对整体，根据牛顿第二定律有：mg=（m+m）a，钩码：mgft=ma，联立解得绳上的拉力：12016四川理综，8()，6分用如图所示的装置测量弹簧的弹性势能将弹簧放置在水平气垫导轨上，左端固定，右端在o点；在o点右侧的b、c位置各安装一个光电门，计时器(图中未画出)与两个光电门相连先用米尺测得b、c两点间距离s，再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置a，静止释放，计时器显示遮光片从b到c所用的时间t，用米尺测量a、o之间的距离x. (1)计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是_(2)为求出弹簧的弹性势能，还需要测量_a弹簧原长 b当地重力加速度c滑块(含遮光片)的质量(3)增大a、o之间的距离x，计时器显示时间t将_a增大 b减小 c不变【答案】(1)(2)c(3)b22016天津理综，9(2)某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动(1)实验中，必要的措施是_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)s13.59 cm，s24.41 cm，s35.19 cm，s45.97 cm，s56.78 cm，s67.64 cm.则小车的加速度a_m/s2(要求充分利用测量的数据)，打点计时器在打b点时小车的速度vb_m/s2(结果均保留2位有效数字) (2)由题知，相邻计数点间时间间隔t0.1 s，根据a，可求得a0.80 m/s2，根据vb，可求得vb0.40 m/s.【答案】(1)ab(2)0.800.403(2016浙江理综，21，10分)某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，测得图中弹簧oc的劲度系数为500 n/m.如图甲所示，用弹簧oc和弹簧秤a、b做“探究求合力的方法”实验在保持弹簧伸长1.00 cm不变的条件下，(1)若弹簧秤a、b间夹角为90，弹簧秤a的读数是_n(图乙中所示)，则弹簧秤b的读数可能为_n.(2)若弹簧秤a、b间夹角大于90，保持弹簧秤a与弹簧oc的夹角不变，减小弹簧秤b与弹簧oc的夹角，则弹簧秤a的读数、弹簧秤b的读数(填“变大”“变小”或“不变”)【解析】(1)弹簧秤的读数应注意估读，由题图乙可知弹簧秤a的读数为3.00 n由题意知弹簧oc的弹力大小fockx5 n，即弹簧秤a、b的合力大小应当等于5 n，因为它们之间的夹角为90，当a的读数为3.00 n时，b的读数理论值应为4.00 n.【答案】(1)3.003.023.94.1(有效数不作要求)(2)变大变大4(2016全国，23，10分)某物理课外小组利用图甲中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码本实验中可用的钩码共有n5个，每个质量均为0.010 kg.实验步骤如下：(1)将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑(2)将n(依次取n1，2，3，4，5)个钩码挂在轻绳右端，其余nn个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制st图象，经数据处理后可得到相应的加速度a.(3)对应于不同的n的a值见下表n2时的st图象如图乙所示；由图乙求出此时小车的加速度(保留2位有效数字)，将结果填入下表n12345a/(ms2)0.200.580.781.00(4)利用表中的数据在图丙中补齐数据点，并作出an图象从图象可以看出：当物体质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比 乙 丙(5)利用an图象求得小车(空载)的质量为_kg(保留2位有效数字，重力加速度取g9.8 ms2)(6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1)，下列说法正确的是_(填入正确选项前的标号)aan图线不再是直线ban图线仍是直线，但该直线不过原点can图线仍是直线，但该直线的斜率变大【解析】(3)由sat2，结合图乙可得滑块运动的加速度a m/s20.40 m/s2.(4)根据表中数据描点作图，如图所示【答案】(3)0.40(0.370.49均给分)(4)图见解析(5)0.44(0.430.47均给分)(6)bc5(2016全国，22，5分)某同学用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有20 hz、30 hz和40 hz.打出纸带的一部分如图乙所示该同学在实验中没有记录交流电的频率f，需要用实验数据和其他题给条件进行推算 (1)若从打出的纸带可以判定重物匀加速下落，利用f和图乙中给出的物理量可以写出：在打点计时器打出b点时，重物下落的速度大小为_，打出c点时重物下落的速度大小为_，重物下落的加速度大小为_(2)已测得s18.89 cm，s29.50 cm，s310.10 cm，当地重力加速度大小为9.80 m/s2，实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%.由此推算出f为_hz.【解析】(1)计算打出b点时重物下落的瞬时速度，可以计算ac段平均速度，即vb，且t，代入可求得vb；同样的方法可以求出vc.加速度可以用a的方法计算，解得a.【答案】(1)(2)406(2016全国，22，6分)某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图甲所示：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能(1)实验中涉及下列操作步骤：把纸带向左拉直松手释放物块接通打点计时器电源向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量上述步骤正确的操作顺序是_(填入代表步骤的序号)(2)图乙中m和l纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果打点计时器所用交流电的频率为50 hz.由m纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为_m/s.比较两纸带可知，_(填“m”或“l”)纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大 (2)由纸带可知最后两段位移最大且大致相等，说明此时物块已脱离弹簧且接近匀速，速度v1.29 m/s.由纸带知m上后半段两点间距大于l上的，说明m纸带对应的实验中物块获得较大的速度，对应的弹性势能也较大【答案】(1)(2)1.29m7(2016江苏物理，11，10分)某同学用如题图甲所示的装置验证机械能守恒定律一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于a点，光电门固定在a的正下方在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t由计时器测出，取v作为钢球经过a点时的速度记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t，计算并比较钢球在释放点和a点之间的势能变化大小ep与动能变化大小ek，就能验证机械能是否守恒甲(1)用epmgh计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到_之间的竖直距离a钢球在a点时的顶端 b钢球在a点时的球心c钢球在a点时的底端(2)用ekmv2计算钢球动能变化的大小，用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图乙所示，其读数为_cm.某次测量中，计时器的示数为0.010 0 s，则钢球的速度为v_ m/s.乙(3)下表为该同学的实验结果：ep(102 j)4.8929.78614.6919.5929.38ek(102 j)5.0410.115.120.029.8他发现表中的ep与ek之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的你是否同意他的观点？请说明理由(4)请你提出一条减小上述差异的改进建议【解析】(1)要测量小球下落的高度，应测量开始位置小球的球心到小球在a点时球心的竖直距离，b正确(2)根据题图可知，遮光条的宽度d15.0 mm1.50 cm，若某次计时器的时间为0.010 0 s，则钢球的速度v1.50 m/s.【答案】(1)b(2)1.50(1.491.51都算对)1.50(1.491.51都算对)(3)见解析(4)见解析1(2015浙江理综，21，10分)(难度)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1 (1)图1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2 (2)某同学在实验室选齐所需器材后，经正确操作获得如图2所示的两条纸带和.纸带_的加速度大(填“”或“”)，其加速度大小为_ (2)纸带相邻相等时间位移之差x10.1 cm,而纸带的x20.05 cm，由a可知纸带加速度大，且可算得a m/s22.5 m/s2.答案(1)abbde(2)(2.50.2) m/s222015重庆理综,6(1)，6分(难度)同学们利用如图所示方法估测反应时间首先，甲同学捏住直尺上端，使直尺保持竖直状态，直尺零刻度线位于乙同学的两指之间当乙看见甲放开直尺时，立即用手指捏直尺，若捏住位置的刻度读数为x，则乙同学的反应时间为_(重力加速度为g)基于上述原理,某同学用直尺制作测量反应时间的工具，若测量范围为0 0.4 s，则所用直尺的长度至少为_cm(g取10 m/s2)；若以相等时间间隔 在该直尺的另一面标记出表示反应时间的刻度线，则每个时间间隔在直尺上对应的长度是_的(选填“相等”或“不相等”)解析(1)在人的反应时间内,直尺做自由落体运动，则xgt2，解得乙同学的反应时间为t.当t0.4 s时，xgt2100.42 m0.8 m80 cm，即所用直尺的长度至少为80 cm;由于t，故每个时间间隔内在直尺上对应的长度不相等当风速为零时,b、d两点为等电势点，即ubd0；当风速逐渐增大时，气流中的rx逐渐减小，rx中的电流增大，d点的电势降低，要满足题目中电压表示数的变化要，求“”端和“”端应分别连接到电路中的b点和d点答案(1)80不相等(2)c4.1(4.04.2)减小mbd32015福建理综，19(1)，6分(难度)某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验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l为_cm；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_答案6.93a钩码重力超过弹簧弹力范围42015四川理综,8(1)，6分(难度)某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时,安装好实验装置，让刻度尺零刻度与弹簧上端平齐，在弹簧下端挂1个钩码，静止时弹簧长度为l1，如图1所示，图2是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺(最小分度是1毫米)上位置的放大图，示数l1_cm.在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个相同钩码，静止时弹簧长度分别是l2、l3、l4、l5.已知每个钩码质量是50 g，挂2个钩码时，弹簧弹力f2_n(当地重力加速度g9.8 m/s2)要得到弹簧伸长量x，还需要测量的是_，作出fx曲线，得到弹力与弹簧伸长量的关系解析刻度尺示数为25.85 cm，注意估读挂2个钩码时，弹簧弹力等于此时钩码的重力，即f2mg0.98 n由于伸长量等于弹簧的长度减去原长，因此要得到伸长量，还需要测量弹簧原长答案25.850.98弹簧原长5(2015安徽理综，21，6分)(难度)在“验证力的平行四边形定则”实验中，某同学用图钉把白纸固定在水平放置的木板上，将橡皮条的一端固定在板上一点，两个细绳套系在橡皮条的另一端用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套，互成角度地施加拉力，使橡皮条伸长，结点到达纸面上某一位置，如图所示请将以下的实验操作和处理补充完整：用铅笔描下结点位置，记为o；记录两个弹簧测力计的示数f1和f2，沿每条细绳(套)的方向用铅笔分别描出几个点，用刻度尺把相应的点连成线；只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点仍拉到位置o，记录测力计的示数f3，_；按照力的图示要求，作出拉力f1、f2、f3；根据力的平行四边形定则作出f1和f2的合力f；比较_的一致程度，若有较大差异，对其原因进行分析，并作出相应的改进后再次进行实验答案沿此时细绳(套)的方向用铅笔描出几个点,用刻度尺把这些点连成直线f和f362015广东理综,34(1)，8分(难度)某同学使用打点计时器测量当地的重力加速度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_答案靠近先接通打点计时器电源，再释放纸带b纸带与打点计时器之间有摩擦7(2015山东理综,21，10分)(难度)某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则实验步骤：将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤示数为某一设定值时,将橡皮筋两端的位置标记为o1、o2，记录弹簧秤的示数f,测量并记录o1、o2间的距离(即橡皮筋的长度l)每次将弹簧秤示数改变0.50 n，测出所对应的l，部分数据如下表所示：f(n)00.501.001.502.002.50l(cm)l010.9712.0213.0013.9815.05找出中f2.50 n时橡皮筋两端的位置,重新标记为o、o，橡皮筋的拉力记为fo o.在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图乙所示用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使秤钩的下端达到o点，将两笔尖的位置标记为a、b，橡皮筋oa段的拉力记为foa，ob段的拉力记为fob.完成下列作图和填空：(1)利用表中数据在给出的坐标纸上画出fl图线，根据图线求得l0_cm.(2)测得oa6.00 cm，ob7.60 cm，则foa的大小为_n.(3)根据给出的标度，作出foa和fob的合力f的图示(4)通过比较f与_的大小和方向，即可得出实验结论解析(1)做出fl图象,如图甲所示，求得直线的截距即为l0，可得l010.0 cm(2)可计算橡皮筋的劲度系数k n/m50 n/m若oa6.00 cm，ob7.60 cm，则橡皮筋的弹力为fkx50(6.007.6010.00)102 n1.80 n则此时foaf1.80 n(3)fobfoa1.80 n，两力的合力f如图乙所示(4)通过比较f和fo o的大小和方向，可得出实验结论答案(1)10.0(9.8、9.9、10.1均正确)(2)1.80(1.701.90均正确)(3)如图乙所示(4)fo o8(2015江苏单科，11，10分)(难度)某同学探究小磁铁在铜管中下落时受电磁阻尼作用的运动规律实验装置如图1所示，打点计时器的电源为50 hz的交流电图1(1)下列实验操作中，不正确的有_a将铜管竖直地固定在限位孔的正下方b纸带穿过限位孔，压在复写纸下面c用手捏紧磁铁保持静止，然后轻轻地松开让磁铁下落d在磁铁下落的同时接通打点计时器的电源(2)该同学按正确的步骤进行实验(记为“实验”)，将磁铁从管口处释放，打出一条纸带，取开始下落的一段，确定一合适的点为o点，每隔一个计时点取一个计数点，标为1，2，8.用刻度尺量出各计数点的相邻两计时点到o点的距离，记录在纸带上，如图2所示图2计算相邻计时点间的平均速度v，粗略地表示各计数点的速度，抄入下表请将表中的数据补充完整.位置12345678v(cm/s)24.533.837.8_39.539.839.839.8(3)分析上表的实验数据可知：在这段纸带记录的时间内，磁铁运动速度的变化情况是_；磁铁受到阻尼作用的变化情况是_(4)该同学将装置中的铜管更换为相同尺寸的塑料管,重复上述实验操作(记为“实验”)，结果表明磁铁下落的运动规律与自由落体运动规律几乎相同请问实验是为了说明什么？对比实验和的结果可得到什么结论？_解析(1)在实验时，应用手捏住纸带上端，保持静止，再接通电源，让打点计时器工作，然后迅速释放纸带,故做法不对的是c、d，所以本题正确选项为c、d.(2)由v可求v4 m/s39.0 cm/s.答案(1)cd(2)39.0(3)逐渐增大到39.8 cm/s且增加的越来越慢逐渐增大到等于重力(4)为了说明磁铁在塑料管中几乎不受阻尼作用，磁铁在铜管中受到的阻尼作用主要是电磁阻尼作用 1.【2014福建卷】（6分）某同学测定一金属杆的长度和直径，示数如图甲、乙所示，则该金属杆的长度和直径分别为cm和 mm【答案】60.10 4.20【考点定位】本题考查刻度尺与游标卡尺的读数2（6 分）【2014全国大纲卷】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所示。拍摄时频闪频率是10hz；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=9.80m/s2。根据表中数据，完成下列填空：（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。【答案】 （1）4.30（或4.29或4.31）；（2）物块加速度小于5.88m/s2（或物块加速度小于物块沿光滑斜面下滑的加速度）【解析】（1）根据匀变速直线运动相邻相等时间内的位移之差相等和逐差法可知，物块的加速度为：a4.30m/s2（2）物块下滑过程中，若斜面光滑，则根据牛顿第二定律有：mgsinma，由几何关系可知sin，解得：a5.88m/s2，显然由于aa，说明斜面是粗糙的。【考点定位】本题主要考查了研究匀变速直线运动的实验、牛顿第二定律的应用。3.【2014山东卷】（8分）某实验小组利用弹簧秤和刻度尺，测量滑块在木板上运动的最大速度。实验步骤： 用弹簧秤测量橡皮泥和滑块的总重力，记作； 将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上，通过水平细绳和固定弹簧秤相连，如图甲所示。在端向右拉动木板，待弹簧秤示数稳定后，将读数记作；改变滑块上橡皮泥的质量，重复步骤； 实验数据如下表所示：1.502.002.503.003.504.000.590.830.991.221.371.61如图乙所示，将木板固定在水平桌面上，滑块置于木板上左端处，细绳跨过定滑轮分别与滑块和重物连接，保持滑块静止，测量重物离地面的高度；滑块由静止释放后开始运动并最终停在木板上的点（未与滑轮碰撞），测量间的距离。完成下列作图和填空：（1）根据表中数据在给定坐标纸上作出图线。（2）由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数（保留2位有效数字）。（3）滑块最大速度的大小（用和重力加速度表示）。【答案】（1）如图所示 （2）0.40（0.38、0.39、0.41、0.42均正确）；（3）【解析】（3）p落地后，滑块又前进了的距离才停止运动