高中物理力学实验专题.doc

实验：加速度与力、质量的关系一实验原理 (1)采用控制变量法在该实验中要求先控制小车的质量不变，改变小车所受的拉力F，讨论a与F的关系；再控制小车所受的拉力F不变，改变小车的质量m，讨论a与m的关系 (2)要测量的物理量 小车与其上砝码的总质量M一用天平测出 小车受的拉力F用天平测出小盘和盘内砝码的总质量m，由Fmg算出 小车的加速度a通过打点计时器打出的纸带测算出 (3)平衡摩擦力的目的和方法 目的：实验中小车要受到摩擦阻力的作用，增加了实验的难度垫高水平木板不带滑轮的一端，使小车自身重力沿斜面的分力平衡摩擦力，这样小车所受拉力即为合力，提高了实验成功率 方法：不挂托盘，使小车拖着纸带，纸带通过打点计时器，并且使打点计时器处于工作状态，逐渐调节木板的倾角，使打下的纸带点间距相等，则说明小车做匀速直线运动，即平衡了摩擦力一、探究加速度与力、质量的关系 1用天平测出小车和小盘(包括其中砝码)的质量分别为M0、m0，并把数值记录下来2如图将实验器材安装好(小车上不系绳) 3把木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，平衡摩擦力 4将重物通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，用纸带记录小车的运动情况；取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂重物的重力mo g 5保持小车的质量不变，改变小盘(包括其中砝码)的质量，重复步骤4多做几次实验，每次小车从同一位置释放，并记录好相应纸带重物的重力m1g、m2 g表1：M不变，加速度a与受力的关系实验次数n小车受力F/N加速度a/(ms2)1 6保持小车所受的合外力不变，在小车上加砝码，并测出小车和放上砝码后的总质量M1，接通电源放开小车，用纸带记录小车的运动情况，取下纸带并在纸带上标上号码 7继续在小车上加放砝码，重复步骤6，多做几次实验，在每次得到的纸带上标上号码表2：F不变，加速度与质量的关系实验次数n小车质量M/kg加速度a/(ms2)1 8利用以上两表中的数据，分别在坐标系中作出M不变时，a一F图象和F不变时，a一M图象针对训练1如图所示，是某次利用气垫导轨探究加速度与力、质量关系的实验装置安装完毕后的示意图，图中A为砂桶，B为定滑轮，C为滑块及上面添加的砝码，D为纸带，E为电火花计时器，F为蓄电池，电压为6 V，G是电键，请指出图中的三处错误。二、分析、归纳、探究结论?1你在图 (a)中画出的a一F图象是通过原点的直线吗?说明a与F成什么关系? 2你在图 (b)中画出的a一M图象是直线吗?你能从(b)图中得出a与质量M的定量关系吗?3你在图 (c)中画出的a一图象是过原点的直线吗?你能由图象得出a与M的关系吗? 4在误差允许的范围内得出的结论是： 当M不变时，a与F成正比关系； 当F不变时，a与M成反比关系 【特别提醒】本实验中利用图象处理数据的优点： (1)直观地看出两个物理量间的关系； (2)有效地减小实验误差，并排除实验中的错误数据 注意事项 1平衡摩擦力时不要挂重物，整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变盘和砝码的质量还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力 2实验中必须满足小车和砝码的质量远大于小盘和砝码的总质量只有如此，砝码和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等 3各纸带上的加速度a，都应是该纸带上的平均加速度 4作图象时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线的两侧离直线较远的点是错误数据，可舍去不予考虑 5小车应靠近打点计时器且先接通电源再释放纸带 误差分析 1质量的测量误差、纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差，拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差 2因实验原理不完善造成误差：本实验中用小盘及砝码的总重力代替小车受到的拉力(实际上小车受到的拉力要小于小盘及砝码的总重力)，存在系统误差小盘及砝码的总质量越接近小车的质量，误差就越大；反之，小盘及砝码的总质量越小于小车的质量，误差就越小 3平衡摩擦力不准造成误差：在平衡摩擦力时，除了不挂小盘外，其他的都跟正式实验一样(比如要挂好纸带、接通打点计时器)，匀速运动的标志是打点计时器打出的纸带上点的距离相等针对训练a/(ms2)2.042.663.233.98M/kg2.001.501.251.002在探究加速度与力、质量关系的实验中，若测得某一物体受力F一定时，a与M的关系数据如下表所示： (1)根据表中所列数据，画出a一图象(2)由a一关系可知，当F一定时，a与M成 关系三、实验方案的探究 1测量加速度的方案 采用较多的方案是使用打点计时器，在运动物体上安装一条连接打点计时器的纸带，根据纸带上打出的点来测量加速度前面所述的实验方案，就是利用这种方法求取加速度的它是根据在匀变速直线运动中，连续相等的时间丁内的位移之差saT2求出加速度条件允许也可以采用气垫导轨和光电门测加速度，也可利用传感器和计算机如果物体做初速度为零的匀加速直线运动，那么，测量物体加速度最直接的办法就是用刻度尺测量位移并用秒表测量时间，然后由a算出其实在本节的实验中也可以不测加速度的具体数值，这是因为我们探究的是加速度与其他量之间的比例关系因此，测量不同情况下(即不同受力时、不同质量时)物体加速度的比值就可以了由于a，如果测出两个初速度为零的匀加速运动在相同时间内发生的位移x1、x2，位移之比等于加速度之比，即.针对训练母题 探究加速度与力、加速度与质量的关系实验、验证牛顿第二定律典例26（2010山东理综）某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系。弹簧秤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代替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧秤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，直到木板开始运动为止，记下弹簧秤的示数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，记下弹簧秤的示数F1。然后释放木板，并用秒表记下木板运动到PQ处的时间t。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办法是（一种即可） 。改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度a与弹簧秤示数F1的关系。下列图象能表示该同学实验结果的是 。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【解析】由木板做匀加速运动，由d=at2/2得a=。由牛顿第二定律可得F1-F0=ma，解得a= F1/m-F0/m，此实验要求水的质量必须远远小于木板质量，当矿泉水瓶中水的质量逐渐增大到一定量后，图象将向下弯曲，所以能够表示该同学实验结果的图象是图c。由于水的质量可以几乎连续变化，所以可以方便地获取多组实验数据，所以选项b正确。【答案】 增大d或让F1大于F0的前提下尽量小 c b衍生题5（上海）在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”活动中，某小组设计了如图所示的实验装置。图中上下两层水平轨道表面光滑，两小车前端系上细线，细线跨过滑轮并挂上砝码盘，将砝码和砝码盘的总重作为小车所受合外力，两小车尾部细线连到控制装置上，实验时通过控制装置使两小车同时开始运动，并同时停止。（1）本实验可通过比较两小车的位移来比较两小车的加速度大小，即，请写出推导过程 。（2）在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使 与 平行；在实验时，为减小误差，应使砝码盘和砝码的总质量 小车的质量（选填“远大于”、“远小于”或“等于”）。（3）实验中获得数据如下表所示：（小车、的质量m均为200g） 实验次数小车合外力F/N位移s/cm10.123.360.246.5120.229.040.343.6330.341.160.444.8040.436.430.545.56通过分析，可知表中第 次实验数据存在明显错误，应舍弃。解析：设砝码和砝码盘总质量为m，小车质量M，细绳中拉力为F。隔离砝码和砝码盘，由牛顿第二定律，mg-F=ma，隔离小车，由牛顿第二定律， F=Ma，联立解得F=mg。由此可知，只有当砝码盘和砝码的总质量m远小于小车的质量M时，才能把砝码和砝码盘总重力视为小车所受的拉力。第3组数据明显不符合关系式，属于错误数据，所以应舍弃。【答案】：（1）根据匀变速直线运动位移公式，本实验中，两小车从静止开始运动，且两小车的运动时间相等，所以。（2）细线 轨道 远小于 （3）3 衍生题6（2010上海黄浦模拟）现要测定木块与长木板之间的动摩擦因数，给定的器材如下：一个倾角可以调节的长木板（如图）、木块、计时器、米尺。请填入适当的公式或文字，完善以下实验步骤：用米尺测量长木板顶端B相对于水平桌面CA的高度h和长木板的总长度L。设木块所受重力为mg，木块与长木板之间的动摩擦因数为，则木块所受的合外力表达式F _。让木块从斜面上方一固定点D由静止开始下滑到斜面底端A处，记下所用的时间t，用米尺测量D与A之间的距离s。根据牛顿第二定律，可求得动摩擦因数的表达式_，代入测量值计算求出的值。改变_，重复上述测量和计算；再求出的平均值。衍生题7.（2010江苏模拟）如图甲所示，小车放在斜面上，车前端栓有不可伸长的细线，跨过固定在斜面边缘的小滑轮与重物相连，小车后面与打点计时器的纸带相连。起初小车停在靠近打点计时器的位置，重物到地面的距离小于小车到滑轮的距离。启动打点计时器，释放重物，小车在重物的牵引下，由静止开始沿斜面向上运动，重物落地后，小车会继续向上运动一段距离。打点计时器使用的交流电频率为50Hz。图10中a、b、c是小车运动纸带上的三段，纸带运动方向如箭头所示。图甲图乙单位：cm（1）根据所提供纸带上的数据，计算打c段纸带时小车的加速度大小为_m/s2。（结果保留两位有效数字）（2）打a段纸带时，小车的加速度是2.5 m/s2。请根据加速度的情况，判断小车运动的最大速度可能出现在b段纸带中的_。（3）如果取重力加速度10m/s2，由纸带数据可推算出重物与小车的质量比为_。解析：（1）打点计时器打点周期T=1/50s=0.02s，由s=aT2得a2=m/s2= 5.0m/s2（2）由于相等时间内位移D4D5最大，所以小车运动的最大速度可能出现在b段纸带中的D4D5区间内。（3）小车加速运动阶段，对重物：mg-F=ma1，对小车：F-Mgsin=Ma1；重物落地后：Mgsin=Ma2；联立解得mM=11【答案】（1）5.0m/s2（2）D4D5区间内（3）11衍生题8某活动小组欲探究光滑斜面上物体下滑的加速度与物体质量及斜面倾角是否有关系。实验室提供如下器材：A表面光滑的长木板（长度L）； B小车； C质量为m的钩码若干个； D方木块（备用于垫木板）； E米尺； F秒表。（1）实验过程：第一步，在保持斜面倾角不变时，探究加速度与质量的关系。 质量时间t次数MM+mM+2m11.421.411.4221.401.421.3931.411.381.42实验中，通过向小车放入钩码来改变物体质量，只要测出小车由斜面顶端滑至底端所用时间t，就可以由公式a=_求出a，某同学记录了数据如下表所示：根据以上信息，我们发现，在误差范围内质量改变之后平均下滑用时_（填“改变”或“不改变”），经过分析你得出加速度和质量的关系为_。第二步，在物体质量不变时，探究加速度与倾角的关系。实验中通过改变方木块垫放位置来调整长木板倾角，由于没有量角器，我们可以测量出木板顶端到水平面高度h，则倾角的正弦值sin=h/L。某同学记录下高度h和加速度a如下表：L (m)1.00h (m)0.100.200.300.400.50sin=h/L0.100.200.300.400.50a (m/s2)0.9701.9502.9253.9104.900通过分析可知，光滑斜面上物体下滑的加速度a与倾角的关系为_。请先在坐标纸上建立适当的坐标轴后描点作图，然后根据你所作的图线求出当地的重力加速度g=_。图2乙（2） 该探究小组所采用的探究方法是_。解析：（1）题述中测出小车由斜面顶端滑至底端所用时间t，说明小车位移L一定（斜面顶端到低端），由L=at2得加速度a=2L/t2；由表中记录的实验数据可看出在误差范围内小车质量改变之后平均下滑用时t不改变；由a=2L/t2可得小车质量改变之后加速度不变，从而得出；加速度和质量的关系为：加速度和质量无关。图2乙由表中数据可看出，加速度a与sin（或h）成正比，其比例系数为9.8，即a=9.8sin。可以sin（或h）为横轴，加速度a为纵轴作出asin（或ah）图象，如图2乙所示。对斜面上物体进行受力分析，斜面上物体所受合外力为F=mgsin，结合牛顿第二定律F=ma可得a=gsin；由图象斜率得出重力加速度g=9.8m/s2；（2）欲探究光滑斜面上物体下滑的加速度与物体质量及斜面倾角是否有关系，猜想影响光滑斜面上物体下滑的加速度的因素有物体质量与斜面倾角。在实验第一步，保持斜面倾角不变探究加速度与质量的关系，实验第二步保持物体质量不变探究加速度与倾角的关系。所以该探究小组所采用的探究方法是控制变量法。答案：（1）2L/t2 不改变 无关 加速度a与sin成正比 9.8m/s2（2）控制变量法滑块遮光条光电门AB衍生题9 某同学用如图所示装置“研究物体的加速度与外力关系”，他将光电门固定在气垫轨道上的某点B处，调节气垫导轨水平后，用重力为F的钩码，经绕过滑轮的细线拉滑块，每次滑块从同一位置A由静止释放，测出遮光条通过光电门的时间t。改变钩码个数，重复上述实验。记录的数据及相关计算如下表。实验次数12345F/N0.490.981.471.962.45t/(ms)40.428.623.320.218.1t2/(ms)21632.2818.0542.9408.0327.66.112.218.424.530.6为便于分析F与t的关系，应作出 的关系图象，并在坐标纸上作出该图线 由图线得出的实验结论是： 0612182430360.490.981.471.962.452.84设AB间的距离为s，遮光条的宽度为d，请你由上述实验结论推导出物体的加速度a与时间t的关系式为 。 解析：由记录的实验数据和计算可知，F与成正比，所以应作出F的关系图象。，遮光条通过光电门的速度v=d/t，由v2=2as得a=。【答案】：F 如图所示F与成正比。a=。衍生题10（某研究性学习小组采用如图甲所示的装置，探究物体的加速度与所受合外力的关系提供器材有：气垫导轨(总长度为L)、滑块(总质量为m，装有宽度为d的遮光板)、光电门两只(配接数字计时器)、木块若干、米尺在一次实验中，测出两光电门AB间的距离为L0，导轨顶端距水平面的高度为h，接通气源，让滑块从导轨顶端由静止开始向下运动，读出遮光板通过光电门1的时间为tl，通过光电门2的时间为t2，重力加速度为g。 (1)通过改变气垫导轨与水平面的夹角，改变合外力大小，探究滑块从导轨顶端由静止开始运动的加速度与所受合外力的关系上述实验中滑块所受合外力大小可表示为F= ，加速度大小为a= (2)该小组测得多组数据，描点作出了如图乙所示的aF图线，图线不通过坐标原点的主要原因是 图线与横轴交点的物理意义是 ，图线斜率的物理意义是 。解析：实验中滑块所受合外力大小为滑块重力沿斜面方向的分力，即F合=mgsin= mgh/L。滑块遮光板通过光电门1时速度v1=d/ tl，通过光电门2时速度v2=d/ t2，由匀变速直线运动规律v22- v12=2a L0，解得a=。由于受到阻力f，则有F-f=ma，a=F/m -f/m，由此可知，图线与横轴交点的物理意义是滑块在运动中受阻力大小，图线斜率的物理意义是滑块质量的倒数1/m。【答案】：（1）mgh/L (2)滑块在运动中受阻力作用，阻力大小，滑块质量的倒数1/m。实验 探究求合力的方法【实验原理】一个力F的作用效果和两个力F1、F2的作用效果都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点，所以力F就是这两个力F1和F2的合力，作出力F的图示再作出力F1 和F2 的图示，比较F1 、 F2和F的大小和方向有何关系【实验步骤】1用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上并用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套2用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉像皮条，使橡皮条伸长到某一位置O，如图所示，记录两弹簧测力计的读数，用铅笔描下O点的位置及此时两细绳套的方向3只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向4用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳套方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧测力计的读数F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力F的图示5用铅笔和刻度尺从节点O点按同样的标度沿记录的方向作出只用一只弹簧测力计的拉力F的图示交流与思考每次实验都必须保证结点的位置保持不变，这体现了怎样的物理思想方法？若结点位置改变，能否验证平行四边形定则？【误差分析】1用两个测力计拉橡皮条时，橡皮条、细绳和测力计不在同一个平面内，这样两个测力计的水平分力的实际合力比由作图法得到的合力小2结点O的位置和两个测力计的方向画得不准，造成作图的误差3两个分力的起始夹角太大，如大于120，再重做两次实验，为保证结点O位置不变（即保证合力不变），则变化范围不大，因而测力计示数变化不显著，读数误差大4作图比例不恰当造成作图误差交流与思考实验时由作图法得到的合力F和单个测力计测量的实际合力F忘记标注而造成错乱，你如何加以区分？【注意事项】1不要直接以橡皮条端点为结点，可拴一短细绳连两细绳套，以三绳交点为结点，应使结点小些，以便准确地记录结点O的位置2使用弹簧秤前，应先调节零刻度，使用时不超量程，拉弹簧秤时，应使弹簧秤与木板平行3在同一次实验中，橡皮条伸长时的结点位置要相同4被测力的方向应与弹簧测力计轴线方向一致，拉动时弹簧不可与外壳相碰或摩擦5读数时应正对、平视刻度6两拉力F1和F2夹角不宜过小，作力的图示，标度要一致 【例2】将橡皮筋的一端固定在A点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5 N、最小刻度为01 N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2所示这时弹簧测力计的读数可从图中读出 （1）由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为_N和_N（2）在图3所示的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力（3）图（A）（B）两图是两位同学得到的实验结果，其中哪一个图符合实际？若合力测量值F是准确的，则F与F有误差的原因可能是哪些？ 素能提升3在“探究求合力的方法”的实验中（1）有同学做了一系列步骤，其中的两个步骤是这样做的：在水平放置的木板上垫一张白纸，把橡皮条的一端固定在木板上，另一端拴两根细线，通过细线同时用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条，使它与细线的结点达到某一位置O点，在白纸上记下O点与两个弹簧秤的读数F1与F2；只用一个弹簧秤通过细线沿原来的方向（即两个弹簧同时拉时橡皮条伸长的方向）拉橡皮条，记下此时弹簧秤的读数F和细线的方向。 以上两个步骤中均有疏漏或错误，分别是 在中_； 在中_.aObP（2）如图3.4-3所示，使b弹簧秤从图示位置开始缓慢顺时针转动，在这过程中，保持O点的位置和a弹簧秤的拉伸方向不变，则在整个过程中，关于a、b两弹簧秤示数的变化情况是 （ ） Aa示数增大，b示数减小 Ba示数减小，b示数先增大后减小Ca示数减小，b示数增大 Da示数减小，b示数先减小后增大3（1）在中未固定白纸，漏测两细线的方向； 在中应使结点与O点重合。（2）D 实验 研究平抛物体的运动【实验原理】平抛物体的运动可以看作是两个分运动的合运动：一个是水平方向的匀速直线运动，另一个是竖直方向的自由落体运动。【实验步骤】1安装调整斜槽：用图钉把白纸钉在竖直板上，在木板的左上角固定斜槽，可用平衡法调整斜槽，即将小球轻放在斜槽平直部分的末端处，能使小球在平直轨道上的任意位置静止，就表明水平已调好。2调整木板：用悬挂在槽口的重锤线把木板调整到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直面平行。然后把重锤线方向记录到钉在木板的白纸上，固定木板，使在重复实验的过程中，木板与斜槽的相对位置保持不变。3确定坐标原点O：把小球放在槽口处，用铅笔记下球在槽口时球心在图板上的水平投影点O，O点即为坐标原点。4描绘运动轨迹：让小球从斜槽上的定位器处释放，观察小球的运动轨迹，并在木板的平面上用手按住卡片，使卡片上有孔的一面与小球的运动轨垂直，调整卡片的位置，使从槽上滚下的小球正好穿过卡片的孔，而不擦碰孔的边缘，然后用铅笔在卡片缺口上点个黑点，这就在白纸上记下了小球穿过孔时球心所对应的位置。保证小球每次从槽上开始滚下的位置都相同，用同样的方法，可找出小球平抛轨迹上的一系列位置。取下白纸用平滑的曲线把这些位置连接起来即得小球做平抛运动的轨迹。5计算初速度：以O点为原点画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴（过O点作y轴的垂线），并在曲线上选取A、B、C、D、E、F六个不同的点，用刻度尺和三角板测出它们的坐标x和y，用公式x=v0t和y=gt2计算出小球的初速度v0，最后计算出v0的平均值，并将有关数据记入表格内。【注意事项】1实验中必须保持通过斜槽末端点的切线水平，方木板必须处在竖直面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行，并使小球的运动靠近图板但不接触。2小球必须每次从斜槽上同一位置滚下。3坐标原点（小球做平抛运动的起点）不是槽口的端点，应是小球在槽口时，球的球心在木板上的水平投影点。4要在平抛轨道上选取距O点远些的点来计算球的初速度，这样可使结果的误差较小。上海16如图a所示是“研究平抛物体的运动”的实验装置图。b（1）图b是正确实验后的数据，其中O为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为_m/s。（2）在另一次实验中将白纸换成方格纸，方格边长L=5 cm，通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图c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。解： (1) 1.6 （2）1.5 2y211、（2）在做“研究平抛物体的运动”的实验时，为了确定小球在不同时刻所通过的位置，用如图所示的装置，将一块平木板钉上复写纸和白纸，竖直立于槽口前某处且和斜槽所在的平面垂直，使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞在木板上留下痕迹A；将木板向后移距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞在木板上留下痕迹B；又将木板再向后移距离x，小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，再得到痕迹C若测得木板每次后移距离x=20.00cm，A、B间距离y1 =4.70cm，B、C间距离y2 =14.50cm（g取9.80m/s2） 根据以上直接测量的物理量推导出小球初速度的计算公式为v0 = （用题中所给字母表示）小球初速度值为m/sY解： （2分） ; 2ABC13 .用闪光照相的方法研究平抛运动规律时，由于某种原因，只拍到了部分方格背景及小球的三个连续的瞬时位置，如图所示. 若已知闪光时间间隔为，背景每小格边长均为cm，则小球此次平抛运动的初速度大小为 m/s，由这张照片求出的重力加速度g= m/s2.解： 1；10.（每空2分）12. 图甲是一位同学在实验室中拍摄的小球作平抛运动的频闪照片的一部分，由于照相时的疏忽，没有摆上背景方格板，图中方格是后来用尺子在相片上画的(图中格子的竖直线是实验中重垂线的方向)，每小格的边长均为5mm.为了补救这一过失，他用一把米尺、两个三角板对小球的直径进行了测量，如图乙所示.（取重力加速度g=10m/s2）则（1）小球直径是_mm；（2）照相时闪光频率为_Hz；（3）小球作平抛运动的初速度为_ms。解：（1）20.0 （2）10 （3）1.0 （各2分）22.(1)在做“研究平抛物体的运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要的是 C F 。A游标卡尺 B秒表 C坐标纸 D天平 E弹簧秤 F重垂线 实验中，下列说法正确的是 A D A应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下 B斜槽轨道必须光滑 C斜槽轨道末端可以不水平D要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些E为了比较准确地描出小球运动的轨迹应该用一条曲线把所有的点连接起来17利用单摆验证小球平抛运动规律，设计方案如图（a）所示，在悬点O正下方有水平放置的炽热的电热丝P，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断；MN为水平木板，已知悬线长为L，悬点到木板的距离OOh（hL）。（1）电热丝P必须放在悬点正下方的理由是：_。（2）将小球向左拉起后自由释放，最后小球落到木板上的C点，OCs，则小球做平抛运动的初速度为v0_。1.02.000.51.0(b)s2 /m2cosq（3）在其他条件不变的情况下，若改变释放小球时悬线与竖直方向的夹角q，小球落点与O点的水平距离s将随之改变，经多次实验，以s2为纵坐标、cosq为横坐标，得到如图（b）所示图像。则当q30时，s为 _m；若悬线长L1.0m，悬点到木板间的距离OO为_m。解：（1）保证小球沿水平方向抛出，（2），（3）0.52，1.5， 探究动能定理1在“探究功与物体速度变化关系”的实验中，每次选取纸带后，我们应选取纸带上的哪些点来求小车的速度()A间距均匀的 B间距不均匀的 C间距均匀的与不均匀的都可D最好是间距均匀的，若纸带上没有间距均匀的，也可用间距不均匀的解析：橡皮筋完全恢复后不再有力对小车做功，小车做匀速运动，纸带上的点间距是均匀的，故A对，B、C错；若纸带上没有间距均匀的点，说明纸带太短，橡皮筋还没完全恢复原状纸带已完全通过打点计时器，在这种情况下应选用更长的纸带，或者是因为摩擦力没被完全平衡，需重新平衡摩擦力，故D错答案：A2在“探究功与物体速度变化关系”的实验中，若画出Wv的图象，应为图实59中的哪一个()图实59解析：通过实验可知，做的功W与小车速度v2成正比，故与v应是二次函数关系，故B正确，A、C、D均错答案：B3(安徽)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的实验装置如图实510所示，实验主要过程如下：图实510(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Wv草图；(4)分析Wv图象如果Wv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条橡皮筋进行实验时，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：放开小车之后，小车在橡皮筋的作用下开始加速运动，等到橡皮筋与小车分离之后，小车做匀速直线运动本实验中测的速度是小车匀速运动的速度，因此研究纸带上打下的点一定是那些均匀分布的点，故D不正确 答案：D4某探究学习小组的同学欲验证动能定理，他们在实验室组装了一套如图实511所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态若你是小组中的一位成员，要完成该项实验，则：(1)你认为还需要的实验器材有_(2)实验时为了保证滑块受到的合力与沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是_，实验时首先要做的步骤是_(3)在(2)的基础上，某同学用天平称量滑块的质量为M.往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量为m.让沙桶带动滑块加速运动用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2(v1v2)则本实验最终要验证的数学表达式为_(用题中的字母表示实验中测量得到的物理量)解析：该实验中的研究对象是滑块，目的是比较合外力对滑块所做的功与滑块动能的增量的关系因为合外力不等于滑块的重力，两端质量不可能“抵消”，所以要分别测出沙、滑块的质量，还要测出滑块移动的距离，便于计算做的功和速度实验时应注意平衡摩擦力，以减少误差从实验方便性上考虑要把沙的重力看做滑块所受的合外力，m应远远小于M.实验验证的表达式为mgLMv22Mv12.答案：(1)天平、刻度尺(2)沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量平衡摩擦力(3)mgLMv22Mv125在“探究恒力做功与物体的动能改变量的关系”的实验中备有下列器材：A.打点计时器；B.天平；C秒表；D.低压交流电源；E.电池；F.纸带；G.细线、砝码、小车、砝码盘；H.薄木板 (1)其中多余的器材是_，缺少的器材是_(2)测量时间的工具是_；测量质量的工具是_(3)图实512所示是打点计时器打出的小车(质量为m)在恒力F作用下做匀加速直线运动的纸带测量数据已用字母表示在图中，打点计时器的打点周期为T.请分析，利用这些数据能否验证动能定理？若不能，请说明理由；若能，请说出做法，并对这种做法做出评价图实512解析：(1)计算小车速度是利用打上点的纸带，故不需要秒表打点计时器应使用低压交流电源，故多余的器材是C、E.测量点与点之间的距离要用毫米刻度尺，故缺少的器材是毫米刻度尺(2)测量时间的工具是打点计时器，测量质量的工具是天平(3)能从A到B的过程中，恒力做的功为WABFxAB 物体动能的变化量为EkBEkAmvB2mvA2m()2m()2m 只要验证FxABm即可优点：A、B两点的距离较远，测量时的相对误差较小；缺点：只进行了一次测量验证，说服力不强答案：(1)C、E毫米刻度尺(2)打点计时器天平6某同学为探究“恒力做功与物体动能改变的关系”，设计了如下实验，他的操作步骤是：连接好实验装置如图实513所示将质量为200 g的小车拉到打点计时器附近，并按住小车在质量为10 g、30 g、50 g的三种钩码中，他挑选了一个质量为50 g的钩码挂在拉线的挂钩P上释放小车，打开打点计时器的电源，打出一条纸带图实513(1)在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条经测量、计算，得到如下数据：第一个点到第N个点的距离为40.0 cm.打下第N点时小车的速度大小为1.00 m/s.该同学将钩码的重力当作小车所受的拉力，拉力对小车做的功为_J，小车动能的增量为_J. (2)此次实验探究结果，他没能得到“恒力对物体做的功等于物体动能的增量”，且误差很大，显然，在实验探究过程中忽视了各种产生误差的因素请你根据该同学的实验装置和操作过程帮助分析一下，造成较大误差的主要原因有：_解析：(1)拉力Fmg0.0509.8 N0.49 N，拉力对小车做的功WFl0.490.400 J0.196 J小车动能的增量Ekmv20.2001.002 J0.100 J (2)误差很大的可能原因：小车质量不满足远大于钩码质量；没有平衡摩擦力；先放小车后开电源，使打第一个点时，小车已有了一定的初速度 答案：(1)0.1960.100 (2)小车质量没有远大于钩码质量；没有平衡摩擦力； 操作错误：先放小车后开电源7为了探究功与物体速度变化的关系，现提供如图实514所示的器材，让小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行，请思考探究思路并回答下列问题(打点计时器交流电频率为50 Hz)图实514(1)为了消除摩擦力的影响应采取什么措施？_.(2)当我们分别用同样的橡皮筋1条、2条、3条并起来进行第1次、第2次、第3次实验时，每次实验中橡皮筋拉伸的长度都保持一致，我们把第1次实验时橡皮筋对小车做的功记为W.(3)由于橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度可以由打点计时器和纸带测出，如图实515所示是其中四次实验打出的部分纸带图实515 (4)试根据第(2)、(3)项中的信息，填写下表.次数1234橡皮筋对小车做功W小车速度v(m/s)v2(m2/s2)从表中数据可得出结论：_.解析：(1)将木板固定有打点计时器的一端垫起适当的高度，使小车缓慢匀速下滑(4)由匀速运动的速度公式v，即可求出小车的速度，其中x从图上读出分别为2.00 cm、2.83 cm、3.46 cm、4.00 cm，tT0.02 s.次数1234橡皮筋对小车做功2W3W4W小车速度v(m/s)1.001.421.732.00v2(m2/s2)1.002.022.994.00在误差允许的范围内，橡皮筋对小车做的功与小车速度的平方成正比答案：见解析8(上海)利用图实516(a)所示实验装置可粗略测量人吹气产生的压强两端开口的细玻璃管水平放置，管内塞一潮湿小棉球，实验者从玻璃管的一端A吹气，棉球从另一端B飞出，测得玻璃管内部截面积S，距地面高度h，棉球质量m，开始时棉球的静止位置与管口B的距离x，落地点C与管口B的水平距离l，然后多次改变x，测出对应的l，画出l2x关系图线如图(b)所示，并由此得出相应的斜率k.(1)若不计棉球在空中运动时的空气阻力，根据以上测得的物理量可得，棉球从B端飞出时速度v0_.(2)假设实验者吹气能保持玻璃管内气体压强始终为恒定值，不计棉球与管壁的摩擦，重力加速度g、大气压强p0均为已知，利用图(b)中拟合直线的斜率k可得，管内气体压强p_.(3)考虑到实验时棉球与管壁间有摩擦力，则(2)中得到的p与实际压强相比_(填：偏大、偏小)解析：(1)lv0t，hgt2，得v0l . (2)(pp0)Sxmv02， 故l2xkx 因而有：pp0. (3)因没有考虑摩擦阻力的作用，求出的压强偏小 答案：(1)l (2)p0(3)偏小力学实验题集粹9某同学在“测匀变速直线运动的加速度”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出、共7个计数点，其相邻点间的距离如图1-60所示，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为010图1-60（1）试根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下、五个点时小车的瞬时速度，并将各个速度值填入下式（要求保留3位有效数字）_，_，_，_，_（2）将、各个时刻的瞬时速度标在纸上，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线（3）根据第（2）问中画出的-图线，求出小车运动的加速度为_2（保留2位有效数字）10在验证牛顿第二定律的实验中，得到了如下一组实验数据：019602940392049005882025038090120153（1）画出-图线（2）从图中可以发现实验操作中的问题是_（3）从图线中求出系统的质量是_11如图1-63所示为某同学所安装的“验证牛顿第二定律”的实验装置，在图示状态下，开始做实验，该同学有装置和操作中的主要错误是_图1-6312根据牛顿第二定律实验做出的-图线应如图1-64中图线1所示，有同学根据实验作出图线如图1-64中的图线2所示，其实验过程中不符合实验要求的是_，有同学根据实验作出的图线如图1-64中的图线3所示，其实验过程中不符合实验要求的是_图1-6413如图1-65（）所示，在水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车，甲车系一穿过打点计时器的纸带，当甲车受到水平向右的冲量时，随即启动打点计时器，甲车运动一段距离后，与静止的乙车发生正碰并粘在一起运动，纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两车运动情况如图1-65（）所示，电源频率为50，则碰撞前甲车运动速度大小为_，甲、乙两