二轮专题力学实验

1、主尺1.用游标卡尺测一根金属管的内径和外径时，卡尺上的游标位置分别如图所示。这根金属 管内径读数是 cm ，外径读数是 cm，管壁厚是cm 。主尺临标5二轮专题力学实验实验五：探究动能定律实验六：验证机械能守恒定律基本仪器的使用和实验误差考试说明：1要求会正确使用的仪器有：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、电火花计时器或电磁打点计时器、弹簧秤、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等。2要求认识误差问题在实验中的重要性，了解误差的概念，知道系统误差和偶然误差;知道用多次测量求平均值的方法减小偶然误差；能在某些实验中分析误差的主要来源；不 要求计算误差。iLj I 1 I I j

2、j| l| 片*2. 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 丝的直径为3. 用刻度尺测出的小球直径为mm，合金mm。502口1511cmcm,秒表的读数为89 二884.下图为接在50Hz低压交流 电源上的打点计时器，在纸 带做匀加速直线运动时打出的一条纸带，图中所示的是每打 3个记数点没有画出。5个点所取的记数点，但第cm，m/s。由图数据可求得： 该物体的加速度为m/s2,第3个记数点与第2个记数点的距离约为打第2个计数点时该物体的速度为 5.小华在竖直悬挂的弹簧下端加挂钩码，测量一轻弹簧的劲度系数，根据所测实验数据，在弹力F跟弹簧长度L关系的坐标系中描点如图所示全过

3、嘶$ IQ程未超过弹簧的弹性限度.请根据已描出的点作出 F L图象；由图象知弹簧的劲度系数 K= N / m.6. 丁丁同学用如图甲所示的实验装置“探究弹力和弹簧伸长的关系”。实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将钩码逐个挂在弹簧的下端，依次记录相应的弹簧长度L。在F L图中描点，连续得出如乙图的的曲线。请回答问题： 由此图像可得出该弹簧劲度系数kN / m （结果保留一位小数） 图像上端弯曲的原因是 丁丁做此次试验要得到的结论是： 7. 在研究弹簧的形变与外力关系的实验中，某实验小组所用的钩码每只的质量都是 50g，他们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下端，每次

4、都测出相应的弹簧总长度（弹簧始终未超过弹性限度，取g=10m/s2）, 将数据填在了下面的表中。当弹簧的下端挂 5个钩码时，弹簧总长如右图的放大图所 示（弹簧的上端与刻度尺的零刻线对齐），请你读出此时弹簧总长，并将上表空白处填上相应的数字；试根据这些实验数据，在给定的坐标纸上做出弹簧弹力大小F跟弹簧伸长量x之间的函数关系图线；由图线可得改弹簧的劲度系数k=。8.Till?砝码质量（g）050100150200250弹簧总长（cm）6.007.959.9411.9013.84弹簧伸长量（cm ）01.953.945.907.84平行四边形定则”实验，三个细线套Li、L2、L3一端共系于一个结点，

5、另一端分别系于轻质弹簧测力计A、B和重物M上，A挂于固定点P.手持B拉动细线，使结点静止于 0点. 某次实验中A的指针位置如图所示，其读数为 N ; 实验时要读出 A、B的示数，还要在贴于竖直木板的白纸上记录0点的位置、和A 弹簧测力计需要在实验前进行校零B 细线套方向应与木板平面平行C 需要用托盘天平测量重物 M的质量D 弹簧测力计B始终保持水平9. 在“验证力的平行四边形定则”的实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另 一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套（如图14） 实验中需用两个弹簧测力计分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置 某同学在做该实验时认为

6、：A 拉橡皮条的绳细一些且长一些，实验效果较好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，拉结点到达某一位置0时，拉力要适当大些D .拉力Fi和F2的夹角越大越好其中正确的是 （填入相应的字母） 若两个弹簧测力计的读数均为4 N，且两弹簧测力计拉力的方向相互垂直，则 （选填“能”或“不能”）用一个量程为5 N的弹簧测力计测量出它们的合力， 理由是 。10. 某学习小组做“验证力的平行四边形定则”的实验，如图甲所示，先用图钉把橡皮筋 的一端固定在A点，接着在橡皮筋的另一端拴上两条细 绳，细绳另一端系着绳套 B、C,实验中用两根弹簧秤 互成角度的把橡皮筋与

7、细绳的结点拉到0点，再只用一根弹簧秤同样把结点拉到 0点，图乙是在白纸上根据实 验结果画出的图。图乙中方向一定沿 A0方向的是 （选填“F”或“ F/ ”）。某同学将实验中的细绳换成橡皮筋，其它步骤不变，那么实验结果 （选填“会”或“不会”）发生变化。某同学用三根相同的橡皮筋（遵循胡克定律）来探究求合力的方法， 如图所示，三根橡皮筋在 0点相互连接。拉长后三个端点用图钉固定 在A、B、C三点。在实验中，可以通过刻度尺测量橡皮筋的长度来得 到橡皮筋的拉力大小，并通过 0A、0B、0C的方向确定三个拉力的方 向，从而探究求其中任意两个拉力的合力的方法。在实验过程中，下列 说法正确的是（）A 为减小

8、误差，应选择劲度系数尽量大的橡皮筋B 只需要测量橡皮筋的长度，不需要测出橡皮筋的原长C .以0B、0C为两邻边作平行四边形，其对角线一定与0A在一条直线上且长度相等D 多次实验中即使 0点不固定，也可以探究求合力的方法11. 某实验小组用如下图甲所示装置探究“加速度与物体质量、物体受力的关系”试验中小车质量为M，钩码所受的重力作为小车受到的合力。下列说法正确的是（）A.每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力B.实验时应先释放小车后接通电源C.本实验中M应元大于ma1MD.在用图象探究加速度与质量关系时，应用实验小组测出若干 F和a的数据，然后根据测得的数据作出如图乙所示的a-F图线,发现图线既不

9、过原点，又不是直线，最主要的原因是A没有平衡摩擦力或平衡摩擦力时所垫木片太薄，且小车质量较大B没有平衡摩擦力或平衡摩擦力时所垫木片太薄，以及钩码的质量较大C平衡摩擦力时，所垫木片太厚，且钩码的质量较大D平衡摩擦力时，所垫木片太厚，且小车的质量较大在探究加速度与力的关系时，图丙为某次实验中打出的纸带，打点计时器的电源为 50HZ，则加速度a=m/s2（保留两位有效数字）12. 如图为“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，实验中用砂和砂桶的总重力作为细线对小车 的拉力。如图是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E为5个相邻的计数点，相邻的两个计数

10、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 =4.22cm、SBc=4.65cm、 ScD=5.08cm，SDE=5.50cm。已知打点计时器的工作频率 为50HZ，则小车的加速度 a=m/s2（结果保留2位有效数字）。保证小车和砝码的总质量为M不变，改变砂和砂桶的总重力，多次重复测量，根据测得的多组数据可画出 a-F关系图线，如图所示，此图线 AB段明显偏离直线， 造成此误差的主要原因是 。A. 小车与轨道间存在摩擦B .导轨保持了水平状态C .砂和砂桶的总质量不满足mvv MD .所用小车的质量太大根据实验所得的 a-F图象，可知小车和砝码的实际总质量M=kg,当a=

11、2m/s2时，细线的实际拉力 T=N （g=9.8m/s2，结果保留2位有效数字）13. 如下左图为验证牛顿第二定律的实验装置示意图，图中长木板水平固定， 打点计时器的电源为50HZ的交流电源。在小车质量未知的情况下，某同学涉及了一种方法用来研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与质量间的关系”。实验开始之前某同学用游标卡尺测得小车的宽度，读数如图所示，则小车的宽度为cm。本实验中，为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘 和盘中物块的质量之和应满足的条件是 。下图所示为该组同学实验中得到的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4为计数点，相邻两计数点间还有 4个计时点未画

12、出。从纸带上测出Xi=3.20cm , X2=4.52cm , X3=5.82cm，X4=7.10cm，则打计数点4时木块的速度V4=m/s，小车的加速度大小a=m/s2（保留3位有效数字）1右图为所得实验 a-的关系图线，g取10m/s2,根据图象可知，小车受到的拉力为M小车与桌面的动摩擦因数为 14. 某同学设计了如图甲的实验装置测定一个物块的质量，他将一端带有定滑轮的长木板水平放置，物块一端通过细线与力传感器和重物连接，一端连接穿过打点计时器的纸带。他通过改变重物的质量使物块在不同的拉力作用下运动，物块所受拉力F的大小由力传感器读出，物块运动的加速度a由纸带上打点计时器打出的点计算出，该

13、同学通过多次实验测得的数据画出了物块加速度a与所受拉力F的关系图线如图乙。物堀纸带 打点计时群 该同学测得物块的质量 m=kg（已知当地重 利用该同学的数据还可得出物块和长木板之间的动摩擦因数=力加速度g=10m/s2） 下面做法可以减小物块质量的测量误差的是 A 尽量减小定滑轮处的摩擦B 尽量使重物的质量远小于物块的质量C 实验前将长木板右侧适当抬高来平衡摩擦力D 改变重物的质量进行多次实验15 .像打点计时器一样， 光电计时器也是一种研究物体运动情况的常见计时仪器，每个光电门都是由激光发射和接收装置组成。当有物体从光电门通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间。现利用如下图所示装置设计一

14、个探究物体运动的加速度与合外力、质量关系”的实验，下图中NQ是水平桌面、PQ是一端带有滑轮的长木板，1、2是固定 在木板上间距为 L的两个光电门（与之连接的两个光电计时器没有画出）。可以装载钩码的小车上固定着用于挡光的窄片K，让小车从木板的顶端滑下，光电门各自连接的计时器显示窄片K的挡光时间分别为t!和t2。b H1 21 li ri 1 1 I h i pi i L I 1 i11i-i i i i 1 i i r i 1 Jsaill I III丨丨11 H 11丨I丨In在某次测量中，用游标卡尺测量窄片K的宽度，游标卡尺如下图所示，则窄片 K的宽度d=mm （已知L»d），光电

15、门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为 ti=4.0 W2s, t2=2.0 M0"2s；用米尺测量两光电门的间距为L=0.4000m，则小车的加速度大小a=m/s2 （保留二位有效数字）；该实验中，为了把砂和砂桶拉车的力当作小车受的合外力，需要的操作是;某位同学通过测量，把砂和砂桶的重量当作小车的合外力中的实线所示。试分析：图像不通过坐标原点 0的原因是作出a-F图像。如下图曲线上部弯曲的原因是 ;为了既能改变拉力 F，又保证a-F图像是直线，可以进行这样的操作 16.某学习小组的同学要验证 “牛顿第二定律”他们在实验室组装了一套如图1所示的装置，水平轨道上安装两个光电门，小

16、车上固定有力传感器（测量细线对小车的拉力大小）和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘。实验首先保持轨道水 平，通过调整砝码盘里砝码的质量让小车做匀速运动以实现平衡摩擦力，再进行后面的 操作，并在实验中获得以下测量数据，小车、力传感器和挡光板的总质量M，平衡摩擦力时砝码和砝码盘的总质量为m°,挡光板的宽度d,光电门1和2的中心距离S。詰光电f】iauOtmt051 f iL; X 1 J . 1 J 1inr i j i i a |15201该实验是否需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于车的质量？“不需要”）（填“需要”或mm。实验需要用游标卡尺测量挡光板的宽度d,

17、如图所示，d=某次试验中，力传感器的读数为F，小车通过光电门 1和2的挡光时间分别为ti、t2（砝码盘始终未着地），已知重力加速度为g，则该实验加速度a的表达式是，需要验证的表达式是 17. 某学习小组利用如图所示的装置验证动能定理。将气垫导轨调至水平，安装好实验器材，从图中读出两光电门中心之间的距离S=cm ；测量挡光条的宽度 d，记录挡光条 通过光电门1和2所用的时间打和厶t2，并从拉 力传感器中读出滑块受到的拉力F,为了完成实验，还需要直接测量的一个物理量是挡光条和拉力传感器的总质F列说法正确的是（）该实验是否需要满足砝码盘和砝码的总质量远小于滑块、 量？ （填是”或否”）18. 如图所

18、示，在“探究功与物体速度变化的关系”的实验中,A. 为减小实验误差，长木板应水平放置B. 通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功 成整数倍增加C. 小车在橡皮筋拉作用下做匀加速直线运动，当橡皮 筋拉恢复原长后小车做匀速运动D. 应选择纸带上点距均匀的一段计算小车的速度蔚林足満郭国氏+扱汛代19. （1）某实验小组用如图所示的实验装置和实 验器材做“探究恒力对小车做功与小车动能 改变的关系”实验，在实验中，该小绍同学 把砂和砂桶的总重力当作小车受到的合外 力。 为了保证实验结果的误差尽量小，在实验操作中，下面做法必要的是 A 实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作B 实验操作时要先放小车，后接

19、通电源C 在利用纸带进行数据处理时，所选的阿个研究点离得越近越好D 在实验过程中要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量 除实验装置中的仪器外，还需要的测量仪器有 。 如图为实验中打出的一条纸带，现选取纸带中的A、B两点来探究“恒力对小车做功与小车动能改变的关系”。已知打点计时器的打点周期为 T,重力加速度为g。图中己经 标明了要测量的物理量，另外，小车的质量为M，砂和砂桶的总质量为 m。请你把要探究的结果用题中给出的字母表达出来20. 在做“探究恒力做功和物体动能变化间的关系”实验时，用到了如图所示的实验装置：T实验前，已经知道了每个钩码、小车和小车上每个砝码 的质量，并且使用了拉力传感器和速

20、度传感器，实验前还应使带滑轮的长木板 。实验前，钩码的总质量 （填“一定”或“不一定”）要远小于小车和车上砝码的总质量。将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的摆线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到的拉力大小，在水平桌面上相距0.5m的A、B两点各安装一个速度传感器，记录通过A、B时的速度大小，正确连接所需电路后并通过增减小车中砝码进行了多次实验，并将数据记录在表格中。下表是他们测得的一些数据，其中M是小车与小车中砝码质量之和，V； v1是两个速度传感器记录速度的平方差，可以据此计算出动能变化量厶E,F是拉力传感器受到的拉力，W是F在A、B间所做的功，表格中厶 E3=, W3

21、=。（结果精确到0.001）根据记录的数据表，请在图中的方格纸上作出EW图线。JfL/jF/NW.J10. 7CL>5 1900.4000. 2CK)20.500L $900.41313U . S OO2. 4001.120Wi41.000監阿I. ZOO2t 4W1,214)5i, oooZ. 3102,LUO'i-.壮1垃爵M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳 m;遮光片两条长边与导轨垂直；导轨21. 某同学验证动能定理的实验装置如图所示.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，其总质量为与一易拉罐相连，易拉罐和里面的细沙总质量为上B点有一光电门，

22、可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间为t, d表示遮光片的宽度，L表示A、B两点间的距离滑块与导轨间没有摩擦，用g表示重力加速度. 该同学首先用游标卡尺测量了遮光片的宽度，如右图所示，遮光片的宽度d = cm . 该同学首先调整导轨倾角， 易拉罐内盛上适量细沙， 用轻绳通过滑轮连接在滑块上. 让滑块恰好在A点静止.剪断细绳后，滑块开始加速下滑，则其受到的合外力 为. 为验证从AtB过程中小车合外力做功与动能滑块变化的关系，需要验证的关系式为（用题目中所给的物理量符号表示）22. 一同学利用右图所示的实验装置来验证机械能守恒定律。 该同学开始试验时情形如图乙所示，接通电源释放纸带。请指出该同学在

23、试验操作中存在的两处明显错误的地方：其一：. 其二： . 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.重锤线B.刻度尺C.天平D.游标卡尺 E.电压表 该同学经修改错误后并正确操作，得到如下图所示的纸带，其中0是选区的起始点，A,B,C,D,E是打点计时器连续打下的5个点，该同学测量 0到A,B,C,D,E各点的距离，并记录在图中（单位：cm）,已知当地重 力加速度为10m/s2,电源的频率为50Hz。根据以上数据计算打到 B 点时重物的速度 m/s （结果保留三位有效数字）。O下落到E的过 若一重锤质量为 m 0.5kg ,设重锤所受阻力大小不变。则重锤在从 程

24、中受到的平均阻力大小 N （结果保留两位有效数字）23. 用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律，实验所使用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电荷直流两种，重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点痕 进行测量，即可验证机械能守恒定律。下面列举了该实验的几个操作步骤：A.按照图示的装置安装器件； B .将打点计时器接到电源的“直流输出”上； C 用天平测出重锤的质量；D. 释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带；E. 测量纸带上某些点间的距离； F根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增 加的动能。其中没有必要进行的或者操作不当的步骤，

25、将其选项对应的字母填在下面的空行内，并 说明其原因。答：若利用实验装置来测定当地的重力加速度，在通过实验得到的纸带上选取6个点，每相邻两个点之间的时间间隔均为T,其中1、2、3点相邻，.4、5、6点也相邻，3、4点之间还有几个不清楚的点，若测1 - ：- i得1、3距离为S1, 4、6之间的距离为S2 , 2、5之间的距离 为S3,则第2点速度的表达式 v2= 一，重力加速度的表达式 g=在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增 力口，其原因主要是因为在重锤下落的过程中存在阻力作用，可以通过该实验装置测阻力的大小，若已知当地重力加速度公认的较准确的值g，还需要测

26、量的重要物理量是，试用这些物理量和图纸上的数据符号表示出重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小F=。24. 某同学利用如图所示的气垫导轨装置验证系统机械能守恒定律.在气垫导轨上安装了两光电门1,2，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过定滑轮与钩码相连(1) 实验时要调整气垫导轨水平不挂钩码和细线，接通气源，释放滑块，如果滑块，则表示气垫导轨已调整至水平状态，(2) 不挂钩码和细线，接通气源，滑块从轨道右端向左运动的过程中，发现滑块通过光电门1所用的时间小于通过光电门2所用的时间.实施下列措施能够达到实验调整目标的是A.调节P使轨道左端升高一些B.调节Q使轨道右端降低一些C.遮光条的宽度应适当大一些

27、D.滑块的质量增大一些E.气源的供气量增大一些(3)实验时，测出光电门1,2间的距离L,遮光条的宽度d,滑块和遮光条的总质量M钩码质量m由数字计时器读出遮光条通过光电门1,2的时间分别为，则系统机械能守恒成立的表达式是 25某同学利用如图a所示的实验装置验证机械能守恒定律.弧形轨道末端水平，离地面的高度为H 将钢球从轨道的不同 高度h处静止释放，钢球的落点距轨道末端的水平距离为s.(1) 若轨道完全光滑，s2与h的理论关系应满足s2=(用H、h表示).(2) 该同学经实验测量得到一组数据，如下表所示：h(10-1m)2.003.004.005.006.00s2(10-1m2)2.623.895

28、.206.537.78请在坐标纸上作出s2-h关系图.对比实验结果与理论计算得到的 s2-h关系图线(图中已画 出)，自同一高度静止释放的钢球，水平抛出的速率 (填小于”或大于”理论值.(4)从s2-h关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率差十分 显著，你认为造成上述偏差的可能原因是 .26.物理小组的同学用如图所示的实验器材测定重力加速度，实验器材有：底座、带有标尺的竖直杆、 光电门1和2组成(可使小球无初速释放)的光电计时器(其中光电门1更靠近小球释放点),小球释放器兜。实验时可用两光电门测量小球从光电门1运动至光电门2的时间t,并从竖直杆上读出两光电门间的距离 h。九屯门111i. 111

29、 i ih iiII IHl 1n j 1110IDHill30使用游标卡尺测量小球的直径如图所示，则小球直径为 cm。改变光电门1的位置，保持光电门 2的位置不变，小球经过光电门2的速度为v,不考虑空气阻力，小球的加速度为重力加速度g，则h、t、g、v四个物理量之间的关系为h=O根据实验数据作出 -t图线，若图线斜率的绝对值为 k，根据图线可求出重力加速度 t大小为。27.某课外活动小组利用竖直上抛运动验证机械能守 恒定律。某同学用20分度的游标卡尺测量一小球的直径， 读数如图甲所示，则小球的直径d =cm。如图乙所示，弹射装置将小球竖直向上抛出，先 后通过光电门 A、B,计时装置测出小球通

30、过 的时间分别为 tA > tB。用刻度尺测出光电门B乙（用题中给出的物理量符号表示）。板上的两个光电门，中心间的距离为L。质量为M的滑块A 上固定一宽度为d的遮光条，在质量为 从木板的顶端由静止滑下，光电门 1、 为 Ati 和 At2o用此装置验证牛顿第二定律，且认为m的重物B牵引下2记录遮光时间分别A受到外力的合力；实等于B的重力，除平衡摩擦力外，还必须满足 验测得的加速度为 （用上述字母表示）；若考虑到d不是远小于L,则加速度测量值比真实值如果已经平衡了摩擦力， （填 能”或 不能”用此装置验证 A、B组成 的系统机械能守恒，理由是 。29 如图甲所示的装置叫阿特伍德机，是英国数学家和物理 学家阿特伍德（G Atwood 19461807）创制的一种著名 力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律。 某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律， 图乙所示。实验时，该同学进行了如下步骤：将质量均为M （A的含挡光片、B的含挂钩）的重物用 绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态，测量出（填“ A