力学光学实验

1、1 1力学力学 光学实验光学实验实验实验2 209-广东广东-利用拉力传感利用拉力传感器和速度传感器探究器和速度传感器探究“动能原理动能原理” 09-全国全国-探究物体在斜探究物体在斜面上的运动时摩擦力面上的运动时摩擦力与斜面倾角的关系与斜面倾角的关系 09-江苏江苏-探究加速度与物探究加速度与物体质量、物体受力的体质量、物体受力的关系关系 09-上海上海-用用DIS（位移（位移传感器、数据采集器、传感器、数据采集器、计算机）研究加速度计算机）研究加速度和力的关系和力的关系 09-安徽安徽-探究力对原来静探究力对原来静止的物体的功与物体获止的物体的功与物体获得的速度的关系得的速度的关系 各题均

2、有图各题均有图象处理数据象处理数据而且有的涉而且有的涉及为新图象及为新图象小车实验有小车实验有较多的知识较多的知识和方法含量和方法含量命题多用它命题多用它3 308全国1：验证机械能守恒用滑轮验证机械能守恒用滑轮 （旧）（新）（旧）（新）08宁夏：宁夏：验证动量守恒用两单摆相碰撞验证动量守恒用两单摆相碰撞 （旧）（新）（旧）（新） 08江苏：江苏： 验证机械能守恒用斜槽导轨接平抛运动验证机械能守恒用斜槽导轨接平抛运动 （旧）（新）（旧）（新）08宁夏：宁夏：平面小车测两物体间的摩擦系数平面小车测两物体间的摩擦系数 （旧）（新）（旧）（新）重庆：重庆：平面小车（改动）研究匀变速运动平面小车（改动

3、）研究匀变速运动 （“旧旧”）（新）（新）2008年高考力学题目示意：年高考力学题目示意：广东：广东：平面小车研究动能定理平面小车研究动能定理（旧）（新）（旧）（新）4 4如图为如图为“用用DIS（位移传感器、数据采集器、计算机）研（位移传感器、数据采集器、计算机）研究加速度和力的关系究加速度和力的关系”的实验装置。的实验装置。（1）在该实验中必须采用控制变量法，应保持）在该实验中必须采用控制变量法，应保持_不变，不变，用钩码所受的重力作为用钩码所受的重力作为_，用，用DIS测小车的加速度。测小车的加速度。（2）改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验）改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在

4、某次实验中根据测得的多组数据可画出中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线（如图所示）。关系图线（如图所示）。分析此图线的分析此图线的OA段可得出的实验结论是段可得出的实验结论是_。（单选题）此图线的（单选题）此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是（）主要原因是（）A小车与轨道之间存在摩擦小车与轨道之间存在摩擦 B导轨保持了水平状态导轨保持了水平状态C所挂钩码的总质量太大所挂钩码的总质量太大 D所用小车的质量太大所用小车的质量太大小车质小车质量量M小车所小车所受外力受外力加速度与外力成正比加速度与外力成正比CmgMamgFaMM FmmMMgFmgFMm

5、mgMaMFMmmgaaMmmgm变变量量)1()()()(例例15 5 某同学为了探究物体在斜面某同学为了探究物体在斜面上的运动时摩擦力与斜面倾上的运动时摩擦力与斜面倾角的关系，设计实验装置如角的关系，设计实验装置如图。长直平板一端放在水平图。长直平板一端放在水平桌面上，另一端架在一物块桌面上，另一端架在一物块上。在平板上标出上。在平板上标出A、B两点，两点，B点处放置一光电门，用光电点处放置一光电门，用光电计时器记录滑块通过光电门计时器记录滑块通过光电门时挡光的时间。实验步骤如时挡光的时间。实验步骤如下：下： 用游标卡尺测量用游标卡尺测量滑块的挡光长度滑块的挡光长度d，用天平测量滑块的用天

6、平测量滑块的质量质量m； 用直尺测量用直尺测量AB之之间的距离间的距离s，A点到点到水平桌面的垂直距水平桌面的垂直距离离h1，B点到水平点到水平桌面的垂直距离桌面的垂直距离h2例例26 6将滑块从将滑块从A点静止释放，由光电计时器点静止释放，由光电计时器读出滑块的挡光时间读出滑块的挡光时间t1 重复步骤重复步骤数次，并求挡光时间的平均数次，并求挡光时间的平均值值 ； 利用所测数据求出摩擦力利用所测数据求出摩擦力f和斜面倾角的和斜面倾角的余弦值余弦值cos； 多次改变斜面的倾角，重复实验步骤多次改变斜面的倾角，重复实验步骤，做出，做出f-cos关系曲线。关系曲线。“摩擦力与斜面摩擦力与斜面倾角的

7、关系倾角的关系”t7 7用测量的物理量完成下列各式用测量的物理量完成下列各式（重力加速度为（重力加速度为g）斜面倾角的余弦斜面倾角的余弦cos= ；滑块通过光电门时的速度滑块通过光电门时的速度v= ；滑块运动时的加速度滑块运动时的加速度a= ；滑块运动时所受到的摩擦阻力滑块运动时所受到的摩擦阻力f= ；（2）测量滑块挡光长度的游标）测量滑块挡光长度的游标卡尺读数如图所示，读得卡尺读数如图所示，读得d= 。22212222122122)()3()2()1()3(220)2(sin)1()(sin)(cost sdmshhmgft sdaasvtdvmafmgshhshhsBB h1h2sfmgN

8、av8 8 试根据给出的数据，试根据给出的数据，求木块与木板间的摩擦因求木块与木板间的摩擦因数数。要求写出主要的运要求写出主要的运算过程。结果保留算过程。结果保留2位位有效数字。（打点计时器有效数字。（打点计时器流电频率为流电频率为50Hz，不计纸，不计纸带与木块间的拉力，取重带与木块间的拉力，取重力加速度力加速度10m/s2） “旧实验旧实验”-“改进改进”实验装置如图实验装置如图1，一木，一木块放在水平长木板上，块放在水平长木板上，左侧拴有细软线，跨过左侧拴有细软线，跨过固定在木板边缘的滑轮固定在木板边缘的滑轮与重物相连，木块右侧与重物相连，木块右侧与打点计时器的纸带相与打点计时器的纸带相

9、连。在重物的牵引下，连。在重物的牵引下，木块在水平木板上向左木块在水平木板上向左运动，重物落地后，打运动，重物落地后，打点计时器在纸带是打出点计时器在纸带是打出的一些点如图的一些点如图2，例例39 9222248372615248372615m/s0 . 310)04. 0(44)25. 631. 4()71. 681. 4()21. 729. 5()72. 776. 5(4)()()()(414)()()()(41 TssssssssaaTssssssssss 3.0103 gamamg 重物落地后重物落地后使求摩擦力变简单了！使求摩擦力变简单了！1010(1)下图给出的是实验中获取的一条纸

10、带的一部分：下图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两计数是计数点，每相邻两计数点间还有点间还有4个打点（图中未标出），计数点间的距个打点（图中未标出），计数点间的距离如图所示。根据图中数据计算的加速度离如图所示。根据图中数据计算的加速度a= _ (保留三位有效数字保留三位有效数字)。 定滑轮；木板上有一滑块，其一端与电磁打点计时定滑轮；木板上有一滑块，其一端与电磁打点计时器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接。打点计时器交流电源频率盘连接。打点计时器交流电源频率50 Hz。开始时，。开始时

11、，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速运动，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列小点。在纸带上打出一系列小点。物理小组在一次探究活动中测量物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数。滑块与木板之间的动摩擦因数。实验装置如图，表面粗糙的木板实验装置如图，表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有固定在水平桌面上，一端装有例例41111(2)回答下列两个问题：回答下列两个问题：为测量动摩擦因数，为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量下列物理量中还应测量的有的有 。（填入所选。（填入所选物理量前的字母）物理量前的字母） A.木板的长度木板的长度l B.木板的质量

12、木板的质量m1 C.滑块的质量滑块的质量m2 D.托盘和砝码总质量托盘和砝码总质量m3 E.滑块运动的时间滑块运动的时间t还有未计入的阻力，如还有未计入的阻力，如“空气阻力、纸带的阻空气阻力、纸带的阻力力”。测量测量中所选定的物中所选定的物理量时需要的实验器材理量时需要的实验器材是是 。（3）滑块与木板间的动）滑块与木板间的动摩擦因数摩擦因数 （用被（用被测物理量的字母表示，测物理量的字母表示，重力加速度为重力加速度为g）与真实）与真实值相比，测量的动摩擦值相比，测量的动摩擦因数因数 （填（填“偏大偏大”或或“偏小偏小” ）。写出支）。写出支持你的看法的一个论据：持你的看法的一个论据：CDam

13、mgmgm)(3223 偏大偏大天平天平测量测量中所选定的物中所选定的物理量时需要的实验器材理量时需要的实验器材是是 。（3）滑块与木板间的动）滑块与木板间的动摩擦因数摩擦因数 （用被（用被测物理量的字母表示，测物理量的字母表示，重力加速度为重力加速度为g）与真实）与真实值相比，测量的动摩擦值相比，测量的动摩擦因数因数 （填（填“偏大偏大”或或“偏小偏小” ）。写出支）。写出支持你的看法的一个论据：持你的看法的一个论据：实验原理的重要性实验原理的重要性 F=magmammgm2323)( 12122222372615237226215321m/s496. 010)1 . 0(43)40. 23

14、7. 4()89. 188. 3()40. 139. 3(43)()()(4)(4)(4)(3131 TssssssaTssTssTssaaaa由可知计算由可知计算a只是靠只是靠“s与对应的与对应的T”，只要某段的只要某段的s含在计含在计算式中，这段就是被利用了。算式中，这段就是被利用了。奇数段的纸带计算加速度，不必舍一段，要做到奇数段的纸带计算加速度，不必舍一段，要做到“尽可能多的尽可能多的利用数据利用数据”只要将正中间的一段只要将正中间的一段“含在含在”每一个所取的每一个所取的“sm-sn”之内即可。之内即可。如此看来，对于一条局部有缺损的纸带，也可计算如此看来，对于一条局部有缺损的纸带，

15、也可计算a。1313如图，一很长的、不可伸长的柔软轻绳跨过光如图，一很长的、不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮，绳两端各系一小球滑定滑轮，绳两端各系一小球a和和b。a球质量为球质量为m，静置于地面；，静置于地面；b球质量为球质量为3m， 用手托住，高用手托住，高度为度为h，此时轻绳刚好拉紧。从静止开始释放，此时轻绳刚好拉紧。从静止开始释放b后，后，a可能达到的最大高度为可能达到的最大高度为 Ah Bl.5h C2h D2.5h如图所示，两个质量各为如图所示，两个质量各为m1和和m2的小物块的小物块A和和B，分别系在，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，已知一条跨过定滑轮的软绳两端，已知m1m2，现

16、要利用此装置，现要利用此装置验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律.（1）若选定物块）若选定物块A从静止开始下落的过程进行从静止开始下落的过程进行测量，则需要测量的物理量有测量，则需要测量的物理量有 （在答题卡（在答题卡上对应区域填入选项前的编号）上对应区域填入选项前的编号）物块的质量物块的质量m1、m2；物块物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间下落的距离及下落这段距离所用的时间； “习题习题”-“改造成实验题改造成实验题” 二者关系如何？二者关系如何？例例5例例61414（3）例如：）例如：“对同一高度进行多次测量取平均值对同一高度进行多次测量取平均值”；“选取受力后相对伸长尽量小的绳选取

17、受力后相对伸长尽量小的绳”；滑轮要轻、减小轮；滑轮要轻、减小轮与轴间的摩擦、减小绳与轮的摩擦与轴间的摩擦、减小绳与轮的摩擦物块物块B上升的距离及上升这段距离所用的时间；上升的距离及上升这段距离所用的时间；绳子的长度绳子的长度.（2）为提高实验结果的准确程度，）为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出以下建议：某小组同学对此实验提出以下建议：绳的质量要轻：绳的质量要轻：在在“轻质绳轻质绳”的前提下，绳子越长越好；的前提下，绳子越长越好；尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃；尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃；两个物块的质量之差要尽可能小两个物块的质量之差要尽可能小.以上建议中确实对

18、提高准确程度有作用的是以上建议中确实对提高准确程度有作用的是 。（在答题卡上对应区域填入选项前的编号）（在答题卡上对应区域填入选项前的编号）（3）写出一条上面没有提到的提高实验结果准确）写出一条上面没有提到的提高实验结果准确程度有益的建议：程度有益的建议： 习题中的理想化条习题中的理想化条件就是该情景改为件就是该情景改为实验题时，提高准实验题时，提高准确程度的措施！确程度的措施！1515 如图所示，将打点计时器固定在铁架台上，使重物如图所示，将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，利用此装置可以测带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可以测定重力加速度。所需器材有打点计时

19、器（带导线）、定重力加速度。所需器材有打点计时器（带导线）、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还需此外还需 （填字母代号）中的器材。（填字母代号）中的器材。A.直流电源、天平及砝码直流电源、天平及砝码 B.直流电源、毫米刻度尺直流电源、毫米刻度尺C.交流电源、天平及砝码交流电源、天平及砝码 D.交流电源、毫米刻度尺交流电源、毫米刻度尺“旧实验旧实验”-“改改造造” 通过作图象的方法可以剔除偶然误差较通过作图象的方法可以剔除偶然误差较大的数据，提高实验的准确程度。为使大的数据，提高实验的准确程度。为使图线的斜率等于重力加速度，除作图线的斜

20、率等于重力加速度，除作v-t图图象外，还可作象外，还可作 图象，其纵轴表图象，其纵轴表示的示的 ，横轴表示的是，横轴表示的是 。ghvghvghv，斜率之半为，斜率之半为图象图象 22222速度平方之半速度平方之半竖直位移竖直位移D打点计时器需接交流电源。打点计时器需接交流电源。重力加速度与物体的质量无重力加速度与物体的质量无关，不要天平和砝码。计算关，不要天平和砝码。计算速度需要测相邻计数的距离，速度需要测相邻计数的距离，需要刻度尺，选需要刻度尺，选D。ghvgtvgth22122 v2/2-h例例71616某同学用图某同学用图2 所示的实验所示的实验装置研究小车在斜面上的装置研究小车在斜面

21、上的运动。实验步骤如下：运动。实验步骤如下：a安装好实验器材。安装好实验器材。b、接通电源，让拖着纸、接通电源，让拖着纸带的小车沿平板斜面向下带的小车沿平板斜面向下运动，重复几次。选出一运动，重复几次。选出一条点迹比较清晰的纸带，条点迹比较清晰的纸带，舍去开始密集的点迹，从舍去开始密集的点迹，从便于测量的点开始，每两便于测量的点开始，每两个打点间隔取一个计数点，个打点间隔取一个计数点，如图如图3中中0、1、26点所点所示。示。例例8图21717c、测量、测量1、2、36计计数点到数点到0计数点的距离，计数点的距离，分别记作：分别记作： S1、S2、S3S6。d、通过测量和计算，、通过测量和计算

22、，该同学判断出小车沿平该同学判断出小车沿平板做匀加速运动。板做匀加速运动。e、分别算出、分别算出S1、S2、S3S6与对应时间的比与对应时间的比值值f、以、以s/t为纵坐标、为纵坐标、t为为横坐标，标出横坐标，标出s/t与对应与对应时间时间t的坐标点，画出的坐标点，画出(s/t)-t图线。图线。结合上述实验步骤，请结合上述实验步骤，请你完成下列任务：你完成下列任务：AC2.9813.201实验中，除打点计时器（含实验中，除打点计时器（含纸带、复写纸）、小车、平板、纸带、复写纸）、小车、平板、铁架台、导线及开关外，在下铁架台、导线及开关外，在下列的仪器和器材中，必须使列的仪器和器材中，必须使 用

23、用的有的有 和和 。（填选项代号）。（填选项代号）A、电压合适的、电压合适的50Hz交流电源交流电源 B、电压可调的直流电源、电压可调的直流电源 C、刻度尺刻度尺 D、秒表、秒表 E、天平、天平 F、重锤、重锤2将最小刻度将最小刻度1mm刻度尺的刻度尺的0刻刻线与线与0计数点对齐，计数点对齐，0、1、25 计数点所在位置如图计数点所在位置如图4所示，则所示，则S2= cm，S5= cm。18183该同学在图该同学在图5中中已标出已标出1、3、4、6计数点对应的计数点对应的坐标，请你坐标，请你 标出标出与与2、5两个计数两个计数点对应的坐标点点对应的坐标点( ) ( ) 并画并画出出(s/t)-

24、t。)25.37,08. 0(25.3708. 098. 208. 02 S 截截距距斜斜率率atvtsattvs2121020由实验原理导出函数由实验原理导出函数表达式是认识新图象表达式是认识新图象的方法！斜率与截距的方法！斜率与截距是解决问题的突破口是解决问题的突破口4根据根据(s/t)-t图判断，在图判断，在打打0计数点计数点时，车速度时，车速度v0= m/s；它在斜面上它在斜面上运动的加速运动的加速度度a= m/s2。)00.66,20. 0(00.6620. 020.1320. 05 S0.160.204.505.101919在在“探究单摆周期与摆长的关系探究单摆周期与摆长的关系”实

25、实验时，若摆球在垂直纸面的平面内摆验时，若摆球在垂直纸面的平面内摆动，为了将人工记录振动次数改为自动，为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数，在摆球运动最低点动记录振动次数，在摆球运动最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻与某一自动记录仪相连。光敏电阻与某一自动记录仪相连。一个周期内摆球两次通过最一个周期内摆球两次通过最低点，两次引发光敏电阻变低点，两次引发光敏电阻变化化2t0=周期大小周期大小球的直径增大球的直径增大遮光时间增遮光时间增大；大；t变大变大测量显示量的周期不一定是单摆的周期！测量显示量的周期不一定是单摆的周期！该仪器显示的光敏电阻阻值

26、该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间随时间t变化图线如图乙所示，变化图线如图乙所示，则该单摆的振动周期为则该单摆的振动周期为 。若保持悬点到小球顶点的绳长不变，改若保持悬点到小球顶点的绳长不变，改用直径是原小球直径用直径是原小球直径2倍的另一小球进倍的另一小球进行实验，则该单摆的周期将行实验，则该单摆的周期将 (填填“变变大大”、“不变不变”或或“变小变小”)，图乙中的，图乙中的t将将 (填填“变大变大”、“不变不变”或或“变变小小”)。2t0探究探究“周期周期-摆长摆长”间的间的关系，球的直径增大关系，球的直径增大实际摆长增大实际摆长增大周期变周期变大大变大变大变大变大例例92020某同学利用单

27、摆测定当地重力加某同学利用单摆测定当地重力加速度，发现单摆静止时摆球重心速度，发现单摆静止时摆球重心在球心的正下方他仍将从悬点在球心的正下方他仍将从悬点到球心的距离当作摆长到球心的距离当作摆长L，通过改，通过改变摆线的长度，测得变摆线的长度，测得6 组组L和对应和对应的周期的周期T，画出，画出LT2图线，然后图线，然后在图线上选取在图线上选取A、B 两个点坐标两个点坐标如图所示。他采用恰当的数据处如图所示。他采用恰当的数据处理方法，则计算重力加速度的表理方法，则计算重力加速度的表达式应为达式应为g_。请你判断。请你判断该同学得到的实验结果与摆球重该同学得到的实验结果与摆球重心就在球心处的情况相

28、比，将心就在球心处的情况相比，将_。（填（填“偏大偏大”、“偏小偏小”或或“相相同同”） 与重心是否在球心无关与重心是否在球心无关 )(444421221221222222LLTTLLgkggkTgLgLT 由实验原理导出函由实验原理导出函数表达式是认识新数表达式是认识新图象的方法！斜率图象的方法！斜率与截距是解决问题与截距是解决问题的突破口的突破口例例10相同相同2121试验小组利用拉力传感器和速试验小组利用拉力传感器和速度传感器探究度传感器探究“动能原理动能原理”。如图。如图12，他们将拉力传感器固定在小车上，用他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过定滑轮与钩不可伸长的细线

29、将其通过定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到码相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小。在水平面上相距拉力的大小。在水平面上相距50.0cm的的A、B两点各安装一个速度传感器，两点各安装一个速度传感器，记录小车通过记录小车通过A、B时的速度大小、小时的速度大小、小车中可以放置砝码。车中可以放置砝码。（1）试验主要步骤如下：）试验主要步骤如下：测量测量 和拉力传感器的总质量和拉力传感器的总质量M1；细线一端固定在拉力传感器上，一端细线一端固定在拉力传感器上，一端通过滑轮与钩码相连；正确连接电路通过滑轮与钩码相连；正确连接电路将车停在将车停在C点，点， ，车在线拉动下运，车在线拉动下运动，记

30、录线拉力及车过动，记录线拉力及车过A、B时的速度时的速度在车中增加砝码，或在车中增加砝码，或 ，重复，重复的的操作操作小车小车释放释放小车小车改变钩码改变钩码的数量的数量例例112222（2）表）表1是他们测得的一组是他们测得的一组数据，其中数据，其中M是是M1与小车中与小车中砝码质量之和，砝码质量之和， 是两个是两个速度传感器记录速度的平方速度传感器记录速度的平方差，可以据此计算出动能变差，可以据此计算出动能变化量化量E，F是拉力传感器受是拉力传感器受到的拉力，到的拉力，W是是F在在A、B间间所做的功。表格中的所做的功。表格中的E3= ，W3= （结（结果保留三位有效数字）果保留三位有效数字）（3）根据表）根据表1，请在方格纸，请在方格纸上作出上作出E-W图线图线2122vv 610. 05 . 0220. 1600. 04 . 25 . 021)(21321223 FsWvvmE 0.6000.6102323某同学调整手轮，从测某同学调整手轮，从测