高中物理 专题15 力学实验（教师版）.doc

2012高中物理 专题15 力学实验（教师版）根据高考大纲，力学实验一共有19个，含盖有：测定性实验、验证性实验和探究性实验。 天平和温度计在近年的高考中没有出现过，但这两个仪器的使用及读数规则，在初中却有较高要求。认识误差的含义即是要求深刻理解实验的原理，掌握实验的思想方法，在实验中去观察和发现实验操作需要注意的事项，并在观察、发现和分析中找出产生误差的原因，进而思考如何减小误差及修正误差。 有效数字对学生来说概念是很清楚的，但在实际的基本仪器读数、测量值的运算和计算结果的表达中，往往出现问题，这应当引起我们的注意。【2013高考预测】（1）考实验的原理基本仪器的工作原理物理量的测量原理验证、设计实验的原理探索实验的变量控制画实验的原理图。（2）考仪器使用知道仪器的构造明确仪器的操作规程掌握基本测量工具和实验器材的读数与使用。（3）考选择实验器材从给定的器材中确定所需补充试题中遗漏的器材替换不合理的器材。（4）考查实验步骤掌握正确的实验步骤给步骤排序或改错补漏或删除多余的步骤。（5）考安装调试按正确的次序安装器材电路实物连接明确实验的注意事项（6）考实验数据处理、实验结果分析确定有效数字利用公式处理数据利用图像处理数据会分析实验现象和误差原因1、测定匀变速运动的加速度实验目的:练习使用打点计时器，学习利用打上点的纸带研究物体的运动。学习用打点计时器测定即时速度和加速度。实验原理:打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，它每隔0.02s打一次点（由于电源频率是50hz），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，研究纸带上点之间的间隔，就可以了解物体运动的情况。由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法：如图所示，0、1、2为时间间隔相等的各计数点，s1、s2、s3、为相邻两计数点间的距离,若s=s2-s1=s3-s2=恒量，即若连续相等的时间间隔内的位移之差为恒量,则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动。 由纸带求物体运动加速度的方法：由纸带求物体运动速度的方法：2、验证力的合成的平行四边形定则实验目的: 验证力的合成的平行四边形定则。实验原理:此实验是要用互成角度的两个力与一个力产生相同的效果（即：使橡皮条在某一方向伸长一定的长度），看其用平行四边形定则求出的合力与这一个力是否在实验误差允许范围内相等，如果在实验误差允许范围内相等，就验证了力的平行四边形定则 注意事项: 用弹簧秤测拉力时，应使拉力沿弹簧秤的轴线方向，橡皮条、弹簧秤和细绳套应位于与纸面平行的同一平面内。 同一次实验中，橡皮条拉长后的结点位置o必须保持不变。实验原理: 如图所示装置，保持小车质量m不变，改变小桶内砂的质量m，从而改变细线对小车的牵引力f(当mm时，f=mg近似成立)，测出小车的对应加速度a,由多组a、f数据作出加速度和 力的关系a-f图线，验证加速度是否与外力成正比保持小桶和砂的质量不变，在小车上加减砝码, 改变小车的质量m，测出小车的对应加速度a, 由多组a、m数据作出加速度和质量倒数的关系a-m-1图线, 验证加速度是否与质量成反比。 平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上垫块，反复移动垫块的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态（可以从纸带上打的点是否均匀来判断）。 4、 验证机械能守恒定律。注意：先接通电源后松开纸带，让重锤自由下落。在打好点的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近2mm，且点迹清晰的一条纸带。 计算各点对应的势能减少量mghn和动能的增加量1/2mvn2，进行比较 因不需要知道动能和势能的具体数值，所以不需要测量重锤的质量。一、误差和有效数字1.误差测量值与真实值的差异叫做误差。误差可分为系统误差和偶然误差两种。系统误差的特点是在多次重复同一实验时，误差总是同样地偏大或偏小。偶然误差总是有时偏大，有时偏小，并且偏大和偏小的机会相同。减小偶然误差的方法，可以多进行几次测量，求出几次测量的数值的平均值。这个平均值比某一次测得的数值更接近于真实值。2.有效数字带有一位不可靠数字的近似数字，叫做有效数字。有效数字是指近似数字而言。只能带有一位不可靠数字，不是位数越多越好。凡是用测量仪器直接测量的结果，读数一般要求在读出仪器最小刻度所在位的数值（可靠数字）后，再向下估读一位（不可靠数字），这里不受有效数字位数的限制。间接测量的有效数字运算不作要求，运算结果一般可用23位有效数字表示。二、考试大纲规定的学生实验1.长度的测量（游标卡尺和螺旋测微器）游标卡尺10分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为0.9mm，比主尺上相邻两个刻度间距离小0.1mm。读数时先从主尺上读出厘米数和毫米数，然后用游标读出0.1毫米位的数值：游标的第几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐，0.1毫米位就读几（不能读某）。其读数准确到0.1mm。20分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为0.95mm，比主尺上相邻两个刻度间距离小0.05mm。读数时先从主尺上读出厘米数和毫米数，然后用游标读出毫米以下的数值：游标的第几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐，毫米以下的读数就是几乘0.05毫米。其读数准确到0.05mm。50分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为0.98mm，比主尺上相邻两个刻度间距离小0.02mm。这种卡尺的刻度是特殊的，游标上的刻度值，就是毫米以下的读数。这种卡尺的读数可以准确到0.02mm。要注意：游标卡尺都是根据刻线对齐来读数的， 所以都不再往下一位估读。要知道主要构造的名称：主尺、游标尺、外测量爪、内测量爪、深度尺、紧固螺钉。螺旋测微器固定刻度上的最小刻度为0.5mm（在中线的上侧）；可动刻度每旋转一圈前进（或后退）0.5mm。在可动刻度的一周上平均刻有50条刻线，所以相邻两条刻线间代表0.01mm。读数时，从固定刻度上读取整、半毫米数，然后从可动刻度上读取剩余部分（因为是10分度，所以在最小刻度后必须再估读一位），再把两部分读数相加，得测量值。要知道主要构造的名称：以下的-依次是：测砧、测微螺杆、固定刻度、可动刻度、旋钮、微调旋钮和尺架。例1.读出下列游标卡尺测量的读数。解：0.642mm 10.294mm2.探究力的合成原理是两只弹簧秤成角度拉橡皮条ab和一只弹簧秤拉橡皮条ab的效果相同，这个效果就是指橡皮条的形变量（大小和方向）相同。在画力的图示时，必须有箭头、标度、刻度。实验往往有一定的偶然误差，只要用平行四边形定则求得的合力f和一只弹簧秤的拉力f / 的图示大小和方向在误差允许的范围内相同就可以了。例3.橡皮筋的一端固定在a点，另一端栓上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5n、最小刻度为0.1n的弹簧测力计，沿着两个不同的方向拉弹簧测力计。当橡皮筋的活动端拉到o点时，两根细绳相互垂直，如图所示。这时弹簧测力计的读数可从图中读出。由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为_n和_n。（只须读到0.1n）在右图的方格纸中按作图法的要求画出这两个力及它们的合力。解：2.5n和4.0n 注意平行四边形中的实线、虚线的区别和箭头、标度、单位。abcs1s2s3o3.测定匀变速直线运动的加速度纸带处理。从打点计时器重复打下的多条纸带中选点迹清楚的一条，舍掉开始比较密集的点迹，从便于测量的地方取一个开始点o，然后每5个点取一个计数点a、b、c、（或者说每隔4个点取一个记数点），这样做的好处是相邻记数点间的时间间隔是0.1s，便于计算。测出相邻计数点间的距离s1、s2、s3 利用s1、s2、s3 可以计算相邻相等时间内的位移差s2-s1、s3- s2、s4- s3，如果它们在允许的误差范围内相等，则可以判定被测物体的运动是匀变速直线运动。4.验证牛顿第二运动定律了解该实验的系统误差的来源。用砂和砂桶的总重量代替小车受到的拉力。由牛顿第二定律可知，由于砂桶也在做匀加速运动，因此砂和砂桶的总重量肯定大于小车受到的实际拉力。可以推导出结论：只有在小车的总质量m远大于砂和砂桶的总质量m时，才能使该系统误差足够小。没有考虑摩擦阻力的作用。应该用平衡摩擦力的方法来消除这个系统误差。为研究a、f、m三者的关系，要利用“控制变量法”，分别研究a与f、 a与m的关系。用图象法验证af、 am-1（后者必须用a-m-1图象，不能用a-m图象）打点计时器图1例5一打点计时器固定在斜面上某处，一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下，如右图所示。下图是打出的纸带的一段。已知打点计时器使用的交流电频率为50hz，利用下图给出的数据可求出小车下滑的加速度a=_。为了求出小车在下滑过程中所受的阻力，还需要测量的物理量有_。用测得的量及加速度a表示阻力的计算式为f=_。5.研究平抛物体的运动斜槽末端的切线必须水平。用重锤线检验坐标纸上的竖直线是否竖直。以斜槽末端所在的点为坐标原点。如果是用白纸，则应以斜槽末端所在的点为坐标原点，在斜槽末端悬挂重锤线，先以重锤线方向确定y轴方向，再用直角三角板画出水平线作为x轴，建立直角坐标系。每次小球应从斜槽上的同一位置由静止开始下滑。由描迹法得到小球平抛的轨迹，从轨迹上任何一点的横纵坐标都可以计算出该平抛物体抛出时的初速度。若用闪光照相来研究，所得到的照片上相邻小球间的时间间隔是相等的，利用这一结论和运动分解的知识，可以求小球平抛的初速度，也可以求小球在任何一个位置的瞬时速度。例6.如图所示，在“研究平抛物体的运动”的实验中，某同学按要求描绘出了小球做平抛运动过程中的三个点a、b、c，并利用刻度尺量出了三点的坐标依次是a(0.369，0.112)、b(0.630，0.327)、c(0.761，0.480)，单位为m 。又称得小球的质量为20g，试计算小球平抛的初动能ek。解：小球的初速度，因此初动能，带入数据后得：ek1=0.0596j，ek2=0.0594j，ek3=0.0591j，因此初动能的平均值为ek=0.0594j6.验证机械能守恒定律本实验要求验证自由下落过程中机械能守恒，图示纸带的左端是用夹子夹重物的一端。要多做几次实验，选点迹清楚，且第一、二两点间距离接近2mm的纸带进行测量。用刻度尺量出从0点到1、2、3、4、5各点的距离h1、h2、h3、h4、h5，利用“匀变速直线运动中间时刻的即时速度等于该段位移内的平均速度”，算出2、3、4各点对应的即时速度v2、v3、v4，验证与2、3、4各点对应的重力势能减少量mgh和动能增加量是否相等。由于摩擦和空气阻力的影响，本实验的系统误差总是使本实验不需要在打下的点中取计数点。也不需要测重物的质量。例7.在用落体法验证机械能守恒定律时，某同学按照正确的操作选得纸带如右。其中o是起始点，a、b、c是打点计时器连续打下的3个点.该同学用毫米刻度尺测量o到a、b、c各点的距离,并记录在图中(单位cm)。 这三个数据中不符合有效数字读数要求的是_ ,应记作_cm。 该同学用重锤在ob段的运动来验证机械能守恒，已知当地的重力加速度g=9.80m/s2，他用ac段的平均速度作为跟b点对应的物体的即时速度，则该段重锤重力势能的减少量为_，而动能的增加量为_，(均保留3位有效数字，重锤质量用m表示).这样验证的系统误差总是使重力势能的减少量_动能的增加量，原因是_。 另一位同学根据同一条纸带，同一组数据，也用重锤在ob段的运动来验证机械能守恒，不过他数了一下：从打点计时器打下的第一个点o数起，图中的b是打点计时器打下的第9个点。因此他用vb=gt计算跟b点对应的物体的即时速度，得到动能的增加量为_，这样验证时的系统误差总是使重力势能的减少量_动能的增加量,原因是_。解：oc，15.70 1.22m，1.20m，大于，v是实际速度，因为有摩擦生热，减少的重力势能一部分转化为内能；1.23m，小于，v是按照自由落体计算的，对应的下落高度比实际测得的高度要大。7.（选修）用单摆测定重力加速度摆长的测量：让单摆自由下垂，用米尺量出摆线长l/（读到0.1mm），用游标卡尺量出摆球直径（读到0. 1mm）算出半径r，则摆长l=l/+r开始摆动时需注意：摆角要小于5（要保证做简谐运动，不要使摆动成为圆锥摆）从摆球通过最低点时开始计时，测出单摆做50次全振动所用的时间，算出周期的平均值t。改变摆长重做几次实验，计算每次实验得到的重力加速度，再求这些重力加速度的平均值。例8.一组同学在做“用单摆测定重力加速度”的实验中，用正确的操作方法，测定了6组摆长l和周期t的对应值。为了求出当地的重力加速度g，4位同学提出了4种不同的方法：从测定的6组数据中任意选取1组，用公式g=42l/t 2求出g作为测量值；分别求出6个l值的平均值和6个t值的平均值，用公式g=42/2求出g作为测量值；分别用6组l、t的对应值，用公式g=42l/t 2求出6个对应的g值，再求这6个g的平均值作为测量值；在坐标纸上作出t 2-l图象，从图象中计算出图线的斜率k，根据g=42/k求出g作为测量值。 你认为以上4种方法中，错误的是哪一种_（填代号即可），其余正确方法中偶然误差最小的是哪一种_(填代号即可)。解：错误的是，因为l和t之间不是一次函数的关系。偶然误差最小的是，因为偶然误差总是有时偏大有时偏小。而描点后画线时要求尽可能多的点在该直线上，其余点尽可能均衡地分布在该直线两侧，实际上是把偶然误差减小到最小了。例9.某同学在家里做用单摆测定重力加速度的实验，但没有合适的摆球，他找到了一块大小为3cm左右，外形不规则的大理石块代替小球。他设计的实验步骤是： a.将石块用细尼龙线系好，结点为m，将尼龙线的上端固定于o点 b.用刻度尺测量om间尼龙线的长度l作为摆长 c.将石块拉开一个大约=30的角度,然后由静止释放 d.从摆球摆到最高点时开始计时，测出30次全振动的总时间t,，由t=t/30得出周期 e.改变om间尼龙线的长度再做几次实验，记下相应的l和t f.求出多次实验中测得的的平均值作为计算时使用的数据,带入公式求出重力加速度g 你认为该同学以上实验步骤中有重大错误的是_。为什么? 该同学用om的长作为摆长，这样做引起的系统误差将使重力加速度的测量值比真实值偏大还是偏小?_。你认为用什么方法可以解决摆长无法准确测量的困难?解：b（摆长应从悬点到大理石块的质心）、c（摆角太大，不能看作简谐运动）、f（必须先分别求和各组l和t值对应的g，再取所求得的各个g的平均值）。小。设两次实验中摆线长分别为l1、l2，对应的周期分别为t1、t2，石块质心到m点的距离为x，由和可解得8. （选修）碰撞中的动量守恒每次入射小球都应该从斜槽轨道的同一位置开始自由下滑。被碰小球的位置必须与入射小球等高，其中心与斜槽末端的水平距离恰好是小球半径的2倍。由于v1、v1/、v2/ 均为水平方向，且两球的竖直下落高度相等，所以它们飞行时间相等，若以该时间为时间单位，那么小球的水平射程的数值就等于它们的水平速度。在右图中分别用op、om和o /n表示。因此只需验证：m1op=m1om+m2(o /n-2r）即可。必须以质量较大的小球作为入射小球（保证碰撞后两小球都向前运动）。小球落地点的平均位置要用圆规来确定：用尽可能小的圆把所有落点都圈在里面，圆心就是落点的平均位置。所用的仪器有：天平、刻度尺、游标卡尺（测小球直径）、碰撞实验器、复写纸、白纸、重锤、两个直径相同质量不同的小球、圆规。若被碰小球放在斜槽末端，而不用支柱，那么两小球将不再同时落地，但两个小球都将从斜槽末端开始做平抛运动，于是验证式就变为：m1op=m1om+m2on，两个小球的直径也不需测量了（但必须相等）。例10.在“碰撞中的动量守恒”实验中，仪器按要求安装好后开始实验，第一次不放被碰小球，第二次把被碰小球直接静止放在斜槽末端的水平部分，在百纸上记录下重锤位置和各小球落点的平均位置依次为o、a、b、c，设入射小球和被碰小球的质量依次为m1、m2，则下列说法中正确的有a.第一、二次入射小球的落点依次是a、bb.第一、二次入射小球的落点依次是b、ac.第二次入射小球和被碰小球将同时落地d. m1ab= m2oc解：最远的c点一定是被碰小球的落点，碰后入射小球的速度将减小，因此选b；由于被碰小球是放在斜槽末端的，因此被碰小球飞出后入射小球才可能从斜槽末端飞出，两小球不可能同时落地；由动量守恒得m1ob= m1oa+m2oc，选d。答案是bd。9.设计实验举例例11.利用手头的常用仪器，粗略测定玩具手枪子弹射出时的初速度。除玩具手枪外，所给的测量仪器为：只有秒表；只有米尺。解：若只有秒表，可如图(a)，将玩具手枪从地面竖直向上发射子弹，用秒表记下从发射到子弹落会地面所用的时间t，则子弹上升的时间为t/2，故子弹初速度v0=gt/2。 若只有米尺，可如图(b)，将玩具手枪子弹从某一高度处水平射出，用米尺测量射出时离地面的高度h和水平射程s，则子弹初速度。砝码质量(g)0306090120150弹簧总长(cm)6.007.158.349.4810.6411.79弹力大小(n)例12.某同学在做探究弹力和弹簧伸长的关系的实验中，设计了如图所示的实验装置。所用的钩码每只的质量都是30g，他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度，将数据填在了下面的表中。(弹力始终未超过弹性限度，取g=9.8m/s2)试根据这些实验数据在右图给定的坐标纸上作出弹簧所受弹力大小f跟弹簧总长l之间的函数关系图线，说明图线跟坐标轴交点的物理意义。 上一问所得图线的物理意义是什么?该弹簧的劲度k是多大?解：根据实验数据在坐标纸上描出的点，基本上在同一条直线上。可以判定f和l间是一次函数关系。画一条直线，使尽可能多的点落在这条直线上，不在直线上的点均匀地分布在直线两侧。该图线跟横轴交点的横坐标表示弹簧的原长。图线的物理意义是表明弹簧的弹力大小和弹簧伸长量大小成正比。由可得k=25n/m。【2012高考试题解析】（2012重庆）(1)如图所示为光学实验用的长方体玻璃砖，它的_面不能用手直接接触在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a、b、c的位置相同，且插在c位置的针正好挡住插在a、b位置的针的像，但最后一个针孔的位置不同，分别为d、e两点，如图所示，计算折射率时，用_(填“d”或“e”)得到的值较小，用_(填“d”或“e”)点得到的值误差较小(2)某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘制作了果汁电池，他们测量这种电池的电动势e和内阻r，并探究电极间距对e和r的影响，实验器材如图所示【本资料来源：全品高考网、全品中考网；全品教学网为您提供最新最全的教学资源。】测量e和r的实验方案为：调节滑动变阻器，改变电源两端的电压u和流过电源的电流i，依据公式_，利用测量数据作出ui图象，得出e和r.将电压表视为理想表，要求避免电流表分压作用对测量结果的影响，请在图中用笔画线代替导线连接电路实验中依次减小铜片与锌片的间距，分别得到相应果汁电池的ui图象如图中(a)(b)(c)(d)所示，由此可知：在该实验中，随电极间距的减小，电源电动势_(填“增大”、“减小”或“不变”)，电源内阻_(填“增大”、“减小”或“不变”)曲线(c)对应的电源电动势e_v，内阻r_，当外电路总电阻为2500 时，该电源的输出功率p_mw.(均保留三位有效数字)【答案】(1)光学de(2)ueir如图所示不变增大0.9754780.268【解析】(1)玻璃砖的光学面不能用手直接接触，接触面的污渍会影响接触面的平整，进而影响折射率的测定连接dc、 ec并延长至玻璃砖的光学面与白纸的交线，交点为出射点，入射点与出射点的连线即为折射光线，入射角一定，用d点时，折射角大，折射率小；对于两光学面平行的玻璃砖，入射光线和出射光【本资料来源：全品高考网、全品中考网；全品教学网为您提供最新最全的教学资源。】线平行，ec连线与入射光线平行，误差小(2)根据闭合电路的欧姆定律，ueir. 如图所示图线与纵轴的交点的纵坐标即为电动势，交点纵坐标不变，所以电动势不变，为0.975 v；图线斜率的绝对值即为内阻，斜率的绝对值变大，内阻变大(c)对应图线斜率绝对值约为478(从线上选取两点即可求斜率)，电源的输出功率p2r22500 w2.68104 w0.268 mw.【考点定位】电学实验（2012上海）29（8分）在“利用单摆测重力加速度”的实验中。（1） 某同学尝试用dis测量周期。如图，用一个磁性小球代替原先的摆球，在单摆下方放置一个磁传感器，其轴线恰好位于单摆悬挂点正下方。图中磁传感器的引出端a应接到_。使单摆做小角度摆动，当磁感应强度测量值最大时，磁性小球位于_。若测得连续n个磁感应强度最大值之间的时间间隔为t，则单摆周期的测量值为_（地磁场和磁传感器的影响可忽略）。（2）多次改变摆长使单摆做小角度摆动，测量摆长l及相应的周期t。此后，分别取l和t的对数，所得到的lgt-lgl图线为_（填：“直线”、“对数曲线”或“指数曲线”)；读得图线与纵轴交点的纵坐标为c，由此得到该地重力加速度g=_。【答案】（1）数据采集器，最低点（或平衡位置），（2）直线，4p2/102c，【解析】（1）只有小球在最低点时，磁感应器中的磁感强度才最大；连续n个磁感应强度最大值应有n-1个时间间隔，这段时间应为（n-1）/2个周期，即：因此t=（2）根据：，取对数得：因此图象为一条直线；图象与纵坐标交点为c，则整理得：【考点定位】磁场、力学试验（2012广东）（2）某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系。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_方向（填“水平”或“竖直”）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10g砝码，弹簧长度依次记为l1至l6，数据如下表表：代表符号l0lxl1l2l3l4l5l6数值（cm）25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30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长度为_。图16是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与_的差值（填“l0或l1”）。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9.8m/s2）。【答案】竖直 稳定 l3 1mm l0 4.9 10g【解析】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1mm，故l3读数错误。 横轴表示的是弹簧的形变量，故为弹簧长度与 l0的差值。由得图像的斜率，故k=4.9n/m，挂了砝码盘后弹簧伸长了2cm，由知其质量为10g。【考点定位】力学实验（2012山东）21（13分）（1）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议所示。打点计时器电源的频率为50hz。通过分析纸带数据，可判断物块在相邻计数点 和 之间某时刻开始减速。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。（保留三位有效数字）。物块减速运动过程中加速度的大小为= 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 （填“偏大”或“偏小”）。【答案】（1）6；7【或7；6】 1.00；1.202.00；偏大【解析】 根据匀加速直线运动的推论，相邻相等时间内位移之差是常数，可知开始位移之差为2cm，所以6和7之间某时刻开始减速。计数点5对应的速度大小为，计数点6对应的速度大小为。物块减速运动过程中加速度的大小为，由于纸带与打点计时器之间有摩擦阻力,则计算结果比动摩擦因数的真实值偏大.【考点定位】力学实验（2012安徽）21.（18分）.（10分）图1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，小车和砝码的总质量为。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。【答案】 b【解析】 操作目的是平衡摩擦力，所以应除去绳子的拉力，并有纸带和运动，处于匀速时，说明恰好平衡。 【答案】 c 【解析】 当用砂桶和砂子的重力当做拉小车的力，则应该让砂桶和砂子的质量远小于小车的质量。 0.42解：依据题意得出x1,x2,x3,x4,x5,x6,然后采用逐差法求加速度，取平均值，保留2位有效数字。【考点定位】力学实验14. （2012海南）水平放置的轻弹簧，一端固定，另一端与小滑块接触，但不粘连；初始时滑块静止于水平气垫导轨上的o点，如图（a）所示。现利用此装置探究弹簧的弹性势能ep与其压缩时长度的改变量x的关系。先推动小滑块压缩弹簧，用米尺测出x的数值；然后将小滑块从静止释放。用计时器测出小滑块从o点运动至气垫导轨上另一固定点a所用的时间t。多次改变x，测得的x值及其对应的t值如下表所示。（表中的值是根据t值计算得出的）（1）根据表中数据，在图(b)中的方格纸上作x图线。（2）回答下列问题：（不要求写出计算或推导过程）已知点(0，0)在x图线上，从x图线看，与x是什么关系？从理论上分析，小滑块刚脱离弹簧时的动能ek与是什么关系？当弹簧长度改变量为x时，弹性势能与相应的ek是什么关系？综合以上分析，ep与x是什么关系？（2012江苏）11. (10 分)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 的质量分别为m = 0. 40 kg、m =0. 50 kg. 根据s -h 图象可计算出a 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)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)(见下图)(3)0. 4(4)偏大【考点定位】探究性实验（2012浙江）21、（10分）在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插好了4枚大头针，如图甲所示。（1）在答题纸上相应的图中画出完整的光路图；（2）对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n=_（保留3位有效数字）；（3）为了观察光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了二次实验，经正确操作插好了8枚大头针，如图乙所示。图中p1和p2是同一入射光线上的2枚大头针，其对应出射光线上的2枚大头针是p3和_（填“a”和“b”）【答案】：(1)如图所示（2）1.510.03 (3)a【解析】：见答案【考点定位】实验操作、仪器读数、数据处理（2012浙江）22、（10分）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，弹簧的指针位置如图所示，其读数为_n，同时利用（3）中结果获得弹簧上的弹力值为2.50n，请在答题纸上画出这两个共点力的合力f合；（3）由图得到f合=_n。【答案】：（1）53（2） 2.10（3）3.3【解析】：见答案【考点定位】实验操作、仪器读数、数据处理（2012天津）9（18分）（1）质量为0.2kg的小球竖直向下以6m/s的速度落至水平地面，再以4m/s的速度反向弹回，取竖直向上为正方向，则小球与地面碰撞前后的动量变化为 kgm/s。若小球与地面的作用时间为0.2s，则小球受到地面的平均作用力大小为 n（取g =10m/s2）。【答案】：2； 12【解析】：取竖直向上为正方向p = 0.24（0.26）kgm/s = 2 kgm/s；根据动量定理（fmg）t =p得，f = pt + mg =12n。计算时要注意方向性。【考点定位】本题考查动量变化，动量定理。（2）某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素。他组装单摆时，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，如图所示。这样做的目的是 （填字母代号）。a保证摆动过程中摆长不变b可使周期测量得更加准确c需要改变摆长时便于调节d保证摆球在同一竖直平面内摆动他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺从悬点量到摆球的最低端的长度l = 0.9990m，再用游标卡尺测量摆球直径，结果如图所示，则该摆球的直径为 mm，单摆摆长为 m。下列振动图象真实地描述了对摆长约为1m的单摆进行周期测量的四种操作过程，图中横作标原点表示计时开始，a、b、c均为30次全振动的图象，已知sin50=0.087，sin150=0.26，这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是 （填字母代号）。【答案】：ac 12.0； 0.9930 a 【解析】：橡皮摩擦力较大且用铁夹将橡皮夹紧，这样单摆在摆动过程中可保证摆长不变，需要调节摆长时也方便调节，选a、c两项。游标卡尺读数为12.0mm，从悬点到摆球的最低端的长度l = 0.9990m，则单摆摆长应为从悬点到球心的距离，所以就减去球的半径，因此摆长为0.99900.0060m= 0.9930m。摆球摆到平衡位置时的速度最大，为了减小误差，应该从平衡位置开始计时，排除b选项。摆角越小误差越小，振幅越小，且应测30次全振动的时间，所以选a。【考点定位】本题考查用单摆的简谐运动。（2012北京）21.（18分）在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准，待侧金属丝接入电路部分的长度约为50cm。（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图1所示，其读数应为 mm（该值接近多次测量的平均值）【答案】：0.398(0.3950.399)【解析】：螺旋测微器读数时要注意0.5mm刻线是否露出，读数时要有估读值。【考点定位】本题考查螺旋测微器读数，属简单题。（2012全国新课标卷）22.（5分）某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度。该螺旋测微器校零时的示数如图（a）所示，测量金属板厚度时的示数如图（b）所示。图（a）所示读数为_mm，图（b）所示读数为_mm，所测金属板的厚度为_mm。【答案】 【解析】螺旋测微器在读数时，整毫米与半毫米读数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出，螺旋测微器要估读一位，可动部分每一小格表示0.01mm,由此可知（a）读数为0+1.0x0.01mm=0.010mm；（b）读数为6.5mm+37.0x0.01mm=6.870mm; 所测金属板的厚度为6.870mm-0.010mm=6.860mm【考点定位】本考点主要考查螺旋测微器的读数。【2011高考试题解析】1（福建）（18分）（1）（6分）某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的试验中：用游标卡尺测定摆球的直径，测量结果如图所示，则该摆球的直径为 cm。小组成员在试验过程中有如下说法，其中正确的是 。（填选项前的字母）a.把单摆从平衡位置拉开30度的摆角，并在释放摆球的同时开始计时b.测量摆球通过最低点100次的时间t，则单摆周期为c.用悬线的长度加摆球的直径作为摆长，代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大d.选择密度较小的摆球，测得的重力加速度值误差较小 答案：（1）0.97 c解析：（1）由主尺读得9mm，游标上第7格与主尺刻度线对齐，为0.7mm，则该摆球的直径为9.7mm=0.97cm。单摆在摆角小于10时振动为简谐运动，选项a错误；由于摆球1个周期内两次通过最低点，测量摆球通过最低点100次的时间t，则单摆周期为t/50，选项b错误；由单摆周期公式t=2可知，用悬线的长度加摆球的直径作为摆长，代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大，选项c正确；选择密度较小的摆球，测得的重力加速度值误差较大，选项d错误。2.（重庆）某同学设计了如题22图3所示的装置，利用米尺、秒表、轻绳、轻滑轮、轨道、滑块、托盘和砝码等器材来制定滑块和轨道间的动摩擦因数。滑块和托盘上分别放有若干砝码，滑块质量为m，滑块上砝码总质量为m，托盘和盘中砝码的总质量为m，实验中，滑块在水平轨道上从a到b做初速为零的匀加速直线运动，重力加速度g取10ms2。为测量滑块的加速度，须测出它在a、b间运动的 与 ，计算的运动学公式是 ；根据牛顿运动定律得到与的关系为：他想通过多次改变，测出相应的值，并利用上式来计算。若要求是的一次函数，必须使上式中的 保持不变，实验中应将从托盘中取出的砝码置于 ；实验得到与的关系如题22图4所示，由此可知= （取两位有效数字）【答案】位移 时间 滑块上【解析】将运动公式变形得，测量出位移s和发生位移s的时间t，求得加速度a以m为研究对象，；以为研究对象，消去绳子的拉力t，解得加速度，化简可得将加速度的表达式与数学中的一次函数类比， “”就相当于图像的斜率k，为了保证图像斜率不变，要求保持不变，在实验中就要把从小车上拿下的砝码放置到托盘中，从托盘中拿下的砝码放置到小车上. “”相当于纵轴截距.在图像上取两个点（6410-3,0.23）、（6710-3,0.35），写出直线的两点式方程，化简得，方程中的“”就是直线的纵轴截距，所以，因为，所以3（浙江）（10分）在“探究加速度与力、质量的关系”实验时，已提供了小车，一端附有定滑轮的长木板、纸带、带小盘的细线、刻度尺、天平、导线。为了完成实验，还须从下图中选取实验器材，其名称是 （漏选或全选得零分）；并分别写出所选器材的作用 。【答案】学生电源、电磁打点计时器、钩码、砝码或电火花计时器、钩码、砝码学生电源为电磁打点计时器提供交流电源；电磁打点计时器（电火花计时器）记录小车运动的位置和时间；钩码用以改变小车的质量；砝码用以改变小车受到的拉力的大小，还可以用于测量小车的质量。【解析】电磁打点计时器（电火花计时器）记录小车运动的位置和时间；钩码用以改变小车的质量；砝码用以改变小车受到的拉力的大小，还可以用于测量小车的质量。如果选电磁打点计时器，则需要学生电源，如果选电火花计时器，则不需要学生电源。4（新课标）（10分）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；所得数据如下表所示。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；7（山东）（12分）（1）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。（空气阻力对本实验的影响可以忽略）滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为_。滑块与斜面间的动摩擦因数为_。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答案：(1)答案：x/h (h- x2/h ) cd解析：由于同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音，说明小球和滑块运动时间相同，由x=at2和 h=gt2联立解得滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为a/g= x/h。对滑块，由牛顿第二定律，mgsin-mgcos=ma ，而sin=h/x，cos= /x， a= g x/h ，联立解得=(h- x2/h )。由=(h- x2/h )可知，能引起实验误差的是长度x、h、h测量时的读数误差和小球落地和滑块撞击挡板不同时造成的误差。8（江苏）（8分）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。【答案】（1）3.6 （2）d（3）改变弹簧测力计b拉力的大小；减小重物m的质量； （或将a更换成较大量程的弹簧测力计、改变弹簧测力计b拉力的方向等）。【解析】本题考查验证“力的平行四边形定则”(1)弹簧测力计的刻度不是10分度的，其最小分度为0.2 n，故不需要估读。（2）实验过程应验证两弹簧拉力的合力与物体的重力等大反向。故需要两力的大小方向，及物体的重力，实验过程中点的位置对实验没有影响。（3）可以通过减小合力（重物质量）的大小或改变拉力的方向，以减小弹簧测力计a的拉力大小，也可以换用大量程的弹簧测力计。9.（海南）现要通过实验验证机械能守恒定律。实验装置如图1所示：水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上a点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为m，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上b点有一光电门，可以测试遮光片经过