第二十讲　力学实验-2026年高考物理总复习课件

专题七

实验第二十讲

力学实验考点一

纸带类和光电门类实验实验装置图实验操作数据处理

探究小车速度随时间变化的规律1.细绳与长木板平行2.释放前小车应靠近打点计时器3.先接通电源,再释放小车,打点结束先切断电源,再取下纸带4.钩码质量适当1.判断物体是否做匀变速直线运动2.利用一段时间内的平均速度求中间时刻的瞬时速度3.利用逐差法求平均加速度4.作速度—时间图像,通过图像的斜率求加速度实验装置图实验操作数据处理探究加速度与物体受力、物体质量的关系1.补偿阻力,垫高长木板一端使小车能匀速下滑2.在补偿阻力时,不要把悬挂槽码的细绳系在小车上,实验过程中不用重复补偿阻力3.实验必须保证的条件:小车质量m≫槽码质量m'4.释放前小车要靠近打点计时器,应先接通电源,后释放小车实验装置图实验操作数据处理验证机械能守恒定律实验装置图实验操作数据处理验证动量守恒定律1.开始前调节导轨水平2.用天平测出两滑块的质量3.用光电门测量碰前和碰后的速度【例1】用图甲所示装置可以完成多个力学实验,小车的质量为M。(1)做探究小车加速度与所受合外力关系实验时,关于实验要求,下列说法错误的是

。

A.将长木板没有定滑轮的一端适当垫高,平衡摩擦力B.调节定滑轮的高度,使牵引小车的细绳与长木板平行C.开始时小车靠近打点计时器,先接通电源再释放小车D.使砂桶和砂的质量远小于小车的质量(2)保证小车质量一定,多次改变砂桶中砂的质量进行实验,某次实验打出的纸带如图乙所示,计数点间的距离在图中已标出,打相邻两个计数点的时间间隔为T,则该次实验小车的加速度大小a=

。

【例2】某同学用碰撞验证动量守恒,实验装置如图所示。利用天平称量两个滑块的质量分别为滑块1质量m1,滑块2质量m2,垫起木板的一端使滑块可以在木板上匀速运动,在滑块2上装有撞针和橡皮泥,现在将滑块1装上纸带并穿过打点计时器限位孔,实验时接通电源,让滑块1以一定的速度撞上滑块2并粘在一起,在滑块撞上挡板前用手按住滑块并关闭电源。(1)实验中改变滑块质量重复实验

(选填“需要”“不需要”)重新平衡摩擦。

(2)实验中得到一条纸带如图所示,用刻度尺测量出各段距离,根据碰撞前后情况可知应用

段计算滑块碰前的速度。

(3)若实验满足表达式

(用m1、m2、s1、s2、s3、s4表示),则动量守恒。

【例3】利用打点计时器研究匀变速直线运动的规律,实验装置如图1所示。(1)按照图1安装好器材,下列实验步骤正确的操作顺序为

(填各实验步骤前的字母)。

A.释放小车B.接通打点计时器的电源C.调整滑轮位置,使细线与木板平行(2)实验中打出的一条纸带如图2所示,A、B、C为依次选取的三个计数点(相邻计数点间有4个点未画出),可以判断纸带的

(选填“左端”或“右端”)与小车相连。

(3)图2中相邻计数点间的时间间隔为T,则打B点时小车的速度v=

。

(4)某同学用打点计时器来研究圆周运动。如图3所示,将纸带的一端固定在圆盘边缘处的M点,另一端穿过打点计时器。实验时圆盘从静止开始转动,选取部分纸带如图4所示。相邻计数点间的时间间隔为0.10s,圆盘半径R=0.10m。则这部分纸带通过打点计时器的加速度大小为

m/s2;打点计时器打B点时圆盘上M点的向心加速度大小为

m/s2。(结果均保留两位有效数字)

【例4】某学习小组设计了图甲的装置来验证机械能守恒定律。钩码A、B通过一绕过光滑定滑轮的轻质细绳相连接,轻质挡光片固定于钩码A上,钩码A、B的质量均为m1。初始时,挡光片中心线与光电门发光孔之间的高度差为h,现将另一质量为m2的小钩码C轻轻挂在B上,系统由静止开始运动,测得光电门的挡光时间为Δt。

考点二

弹簧类、橡皮绳类及其他力学实验问题实验装置图实验操作数据处理探究弹簧弹力与形变量的关系1.应在弹簧自然下垂时,测量弹簧原长l02.水平放置时测原长,根据实验数据画出的图线不过原点的原因是弹簧自身有重力1.作出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线,斜率表示弹簧的劲度系数2.超过弹簧的弹性限度,图线会发生弯曲实验装置图实验操作数据处理探究两个互成角度的力的合成规律1.正确使用弹簧测力计2.在同一次实验中,橡皮条结点的位置一定要相同3.细绳套应适当长一些,互成角度地拉橡皮条时,夹角大小应适当1.按力的图示作平行四边形2.求合力大小实验装置图实验操作数据处理探究平抛运动的特点1.保证斜槽末端水平2.每次让小球从倾斜轨道的同一位置由静止释放3.坐标原点应是小球出槽口时球心在纸板上的投影点实验装置图实验操作数据处理探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系1.弹力大小关系可以通过标尺上刻度读出,该读数显示了向心力大小关系2.采用了控制变量法,探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系作出Fn-ω2、Fn-r、Fn-m的图像,分析向心力与角速度、半径、质量之间的关系实验装置图实验操作数据处理用单摆测量重力加速度的大小【例5】某同学研究弹簧的劲度系数,做了如下实验:①如图甲所示,竖直悬挂的弹簧的悬点固定,在其旁边竖直固定一刻度尺,弹簧上端和刻度尺的零刻线水平对齐。将距离弹簧上端三分之一长度处和弹簧的下端位置分别标记为A和B,记下标记A、B水平对齐刻度尺的示数分别为LA0、LB0;②如图乙所示,准备5个质量均为120g的钩码:第一次弹簧下端挂一个钩码,稳定后,记下标记A、B水平对齐刻度尺的示数分别为LA1、LB1;第二次弹簧下端挂两个钩码,稳定后,记下标记A、B水平对齐刻度尺的示数分别为LA2、LB2;依此类推,弹簧下端分别挂上三个、四个、五个钩码,稳定后记下标记A、B水平对齐刻度尺的相应示数;③数据记录如下表,当地重力加速度g取10m/s2。钩码数量012345LA/cmLA0=3.0LA1=3.5LA2=4.0LA3=4.5LA4=5.0LA5=5.5LB/cmLB0=9.0LB1=10.5LB2=12.0LB3=13.5LB4=15.0LB5=16.5

【例6】为了探究并验证两个互成角度的力的合成规律,两位同学分别设计了如下方案。(1)李红同学找到三条相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物,还有刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子等。实验方案:先将三条橡皮筋的一端连接成结点O,将其中两条橡皮筋的另一端分别挂在竖直墙上的两个钉子a、b上,然后将第三条橡皮筋的另一端通过细绳悬挂小重物,如图甲所示。①本实验中,下列说法正确的是

。

A.Oa与Ob的夹角必须为30°、60°或90°,不能为其他角度B.测量每条橡皮筋的原长C.测量悬挂小重物后每条橡皮筋的长度D.记录悬挂小重物后每条橡皮筋的方向②探究结论:两个互成角度的力的合成遵循平行四边形定则。(2)王华同学为了验证李红同学的实验结论,设计了如下实验方案:A.用天平测得一个小物块的质量;B.如图乙所示,两根固定的竖直杆间距为d,用长为L的不可伸长的轻绳穿过光滑轻质滑轮,滑轮下端连接小物块,轻绳两端分别固定在杆上M、N两点,在轻绳的左端连接力传感器,力传感器的重力忽略不计。C.改变并记录小物块的质量m,记录力传感器对应的示数F,得到多组数据,已知重力加速度为g。

【解析】(1)探究两个互成角度的力的合成规律,要利用同一个作用点,分别作出三个力的图示,以挂在两个钉子a、b上的两条橡皮筋的拉力的图示作出平行四边形,用两个力所夹对角线的长度和方向与第三条橡皮筋的拉力的图示对比分析,找出其规律。故完成本实验必需的操作有:不挂小重物时测量每条橡皮筋的原长,悬挂小重物后记录结点O的位置,因为三条相同的橡皮筋都遵循胡克定律,故不需要测量每条橡皮筋的弹力大小,而是测量悬挂小重物后每条橡皮筋的长度,并且记录每条橡皮筋的方向,本实验要验证的是一个普遍规律,因此Oa与Ob的角度不必为30°、60°或90°,可以是其他角度,故A错误,BCD正确。故选BCD。

【例7】某同学做“探究平抛运动的规律”实验,小球从斜槽上某处由静止释放。图1(1)用频闪照相记录下平抛小球在不同时刻的位置,则下列做法正确的是

(填选项前的字母)。

A.选择体积小、质量大的小球B.斜槽必须光滑C.先抛出小球,再打开频闪仪D.斜槽末端必须水平

【例8】某小组用图(a)装置探究“向心力大小与半径、周期的关系”,通过紧固螺钉(图中未画出)可在竖直方向调整水平横梁位置,位移传感器、力传感器均固定在横梁上,两传感器和光电门都与计算机相连;小球放在一端有挡光片的水平横槽上,细绳一端p连接小球,另一端q绕过转向轮后连接力传感器,力传感器可测量细绳拉力,位移传感器可测量横梁与底座之间的距离。小球和细绳所受摩擦力可忽略,细绳q端与直流电机转轴在同一竖直线上。光电门未被挡光时输出低电压,被挡光时输出高电压。实验步骤如下:(1)如图(b)所示,用螺旋测微器测量小球直径d=

mm,若测得直流电机转轴到小球之间绳长为L,则小球做圆周运动的半径r=

(用d、L表示)。

(2)探究向心力大小与半径的关系:启动直流电机,横槽带动小球做匀速圆周运动,保持

不变,记录力传感器读数F0,位移传感器读数H0,小球做圆周运动半径r0。降低横梁高度,当位移传感器读数为H1时,小球做圆周运动半径r1=

(用r0、H0、H1表示),待电机转动稳定后再次记录力传感器读数F1,重复多次实验得到多组数据,通过计算机拟合F-r图像,可得线性图像。

【例9】在用单摆测重力加速度的实验中。(1)如图1所示,可在单摆悬点处安装力传感器,也可在摆球的平衡位置处安装光电门。甲同学利用力传感器,获得传感器读取的力与时间的关系图像,如图2所示,则单摆的周期为

s(结果保留三位有效数字)。乙同学利用光电门,从小钢球第1次遮光开始计时,记下第n次遮光的时刻t,则单摆的周期为T=

。

(2)丙同学发现小钢球已变形,为减小测量误差,他改变摆线长度l,测出对应的周期T,作出相应的l-T2关系图线,如图3所示。由此算出图线的斜率k和截距b,则重力加速度g=

,小钢球重心到摆线下端的高度差h=

。(结果均用k、b表示)

1.力学实验题的创新主要体现在对课本实验的改编、拓展或延伸,核心原理:(1)以基本的力学模型为载体,依托运动学规律和动力学定律设计实验;(2)将实验的基本方法——控制变量法,处理数据的基本方法——图像法、逐差法,融入实验的综合分析之中。考点三

力学创新拓展类问题2.力学创新实验的解法①根据题目情境,提取相应的力学模型,明确实验的理论依据和实验目的,设计实验方案;②进行实验,记录数据,应用原理公式或图像法处理实验数据,结合物体实际受力情况和理论受力情况对结果进行误差分析。3.题型一:实验器材的等效与替换(1)特点:实验装置、器材变化,但实验原理、方法等不变。(2)创新形式:①用气垫导轨代替长木板,应调整导轨水平,不必平衡摩擦力;②用光电门、频闪相机代替打点计时器。③用电子秤、力传感器或已知质量的钩码等代替弹簧测力计。4.题型二:实验结论的拓展与延伸(1)特点:实验的装置、器材等不变,但实验目的变了。利用所测数据,求另一物理量或验证另一个物理规律。(2)创新形式:①由测定加速度延伸为测定动摩擦因数,通过研究纸带、频闪照片或光电装置得出物体的加速度,再利用牛顿第二定律求出物体所受的阻力或小车与木板间的动摩擦因数;②由测定加速度延伸为测定交变电流的频率。5.题型三:实验情景的设计与创新(1)特点:用学过的物理规律和实验方法设计或解答新情景实验。(2)创新形式①利用平抛运动探究功与速度变化的关系;②利用钢球摆动验证机械能守恒定律;③利用凹形桥模拟器测小车过桥最低点的速度;④利用能量守恒定律测动摩擦因数;⑤利用运动公式解决新情境实验。【例10】把直尺改装成“竖直加速度测量仪”,实验步骤如下,请完成相关实验内容。(1)弹簧的上端固定在铁架台上,在弹簧的旁边沿弹簧长度方向竖直固定一直尺,弹簧上端与直尺的0刻度线对齐。弹簧下端不挂钢球时,指针在直尺上指示的刻度如图甲所示,以此记作弹簧的原长x0=

m。

(2)弹簧下端挂上钢球,静止时指针在直尺上指示的刻度如图乙所示。若重力加速度g取10m/s2,钢球质量为0.25kg,且弹簧发生的是弹性形变,则该弹簧的劲度系数k=

N/m结果(保留三位有效数字)。

(3)取竖直向上为正方向,写出钢球竖直加速度a(单位:m/s2)随弹簧长度x(单位:m)变化的函数关系式:a=

;将直尺不同刻度对应的加速度标在直尺上,就可用此装置测量竖直方向的加速度。

【答案】(1)0.200

(2)12.5

(3)50x-20

【例11】如图甲所示为桶装水电动抽水器,某兴趣小组利用平抛运动规律测量该抽水器的流量Q(单位时间流出水的体积)。(1)如图乙所示,为了方便测量取下不锈钢出水管,用游标卡尺测量其外径D,读数为

mm。

(2)重新安装出水管如图甲所示,为了使水能够沿水平方向流出,下列哪种方法更合理

。

A.用力把出水管前端掰至水平B.转动出水管至出水口水平C.调整水桶的倾斜角度使出水口水平

【例12】某同学用如图(a)所示的装置验证机械能守恒定律。用细线把钢制的圆柱挂在架子上,架子下部固定一个小电动机,电动机轴上装一支软笔。电动机转动时,软笔尖每转一周就在钢柱表面画上一条痕迹(时间间隔为T)。如图(b)所示,在钢柱上从痕迹O开始选取5条连续的痕迹A、B、C、D、E,测得它们到痕迹O的距离分别为hA、hB、hC、hD、hE。已知当地重力加速度为g。

【例13】某学习小组设计了图甲所示装置来探究物体质量一定时加速度与合外力的关系。主要实验步骤如下。(1)如图甲所示,装置中光电门1、2之间的距离为h。开始时,左右两侧挂有两个质量都等于50g的小桶,两小桶内都装有5个质量都等于10g的铁片;左侧小桶A上固定着一质量不计的挡光片,用游标卡尺测量挡光片的宽度,如图乙所示,挡光片宽度d=

mm。

(2)从左侧小桶取出1个铁片放入右桶中,接着释放小桶,小桶A上的挡光片依次经过光电门1和2,记录挡光片遮光时间。重复上述过程,将左侧小桶放入右侧小桶中的铁片总数量记为n。(3)某次实验时,测得挡光片遮光时间分别为Δt1、Δt2,则可求得小桶A的加速度a=

(用d、Δt1、Δt2、h表示);

(4)利用所得数据作出a-n图像,如图丙所示。从图像可以得出,当物体质量一定时,物体加速度与其所受的合外力成正比。(5)利用a-n图像可求得当地重力加速度g=

m/s2(结果保留三位有效数字)。

1.(2024·浙江卷)如图1所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。(1)该实验中同时研究三个物理量间关系是很困难的,因此我们采用的研究方法是

。

A.放大法

B.控制变量法C.补偿法B

(2)该实验过程中操作正确的是

。

A.补偿阻力时小车未连接纸带B.先接通打点计时器电源,后释放小车C.调节滑轮高度使细绳与水平桌面平行B

(3)在小车质量

(选填“远大于”或“远小于”)槽码质量时,可以认为细绳拉力近似等于槽码的重力。上述做法引起的误差为

(选填“偶然误差”或“系统误差”)。为减小此误差,下列可行的方案是

。

A.用气垫导轨代替普通导轨,滑块代替小车B.在小车上加装遮光条,用光电计时系统代替打点计时器C.在小车与细绳之间加装力传感器,测出小车所受拉力大小远大于系统误差C

图2A【详解】(1)该实验中同时研究三个物理量间关系是很困难的,因此我们可以控制其中一个物理量不变,研究另外两个物理量之间的关系,即采用了控制变量法。故选B。(2)A.补偿阻力时小车需要连接纸带,一方面是需要连同纸带所受的阻力一并平衡,另外一方面是通过纸带上的点间距判断小车是否在长木板上做匀速直线运动,故A错误;B.由于小车速度较快,且运动距离有限,打出的纸带长度也有限,为了能在长度有限的纸带上尽可能多地获取间距适当的数据点,实验时应先接通打点计时器电源,后释放小车,故B正确;C.为使小车所受拉力与速度同向,应调节滑轮高度使细绳与长木板平行,故C错误。故选B。

2.(2023·福建卷)某小组用图(a)所示的实验装置探究斜面倾角是否对动摩擦因数产生影响。所用器材有:绒布木板、滑块、挡光片、米尺、游标卡尺、光电门、倾角调节仪等。实验过程如下:(1)将绒布平铺并固定在木板上,然后将光电门A、B固定在木板上。用米尺测量A、B间距离L。(2)用游标卡尺测量挡光片宽度d,示数如图(b)所示。该挡光片宽度d=

mm。

(3)调节并记录木板与水平面的夹角θ,让装有挡光片的滑块从木板顶端下滑。记录挡光片依次经过光电门A和B的挡光时间ΔtA和ΔtB,求得挡光片经过光电门时滑块的速度大小vA和vB。某次测得ΔtA=5.25×10-3s,则vA=

m/s(结果保留三位有效数字)。

5.251.00(4)推导滑块与绒布间动摩擦因数μ的表达式,可得μ=

(用L、vA、vB、θ和重力加速度大小g表示),利用所得实验数据计算出μ值。

(5)改变θ进行多次实验,获得与θ对应的μ,并在坐标纸上作出μ-θ关系图像,如图(c)所示。

斜面倾角对动摩擦因数没有影响

(6)根据上述实验,在误差允许范围内,可以得到的结论为

。

3.(2022·浙江卷)(1)①“探究小车速度随时间变化的规律”的实验装置如图1所示,长木板水平放置,细绳与长木板平行。图2是打出纸带的一部分,以计数点O为位移测量起点和计时起点,则打计数点B时小车位移大小为

cm。由图3中小车运动的数据点,求得加速度为

m/s2(结果保留两位有效数字)。

6.20(6.15~6.25均可)1.7~2.1②利用图1装置做“探究加速度与力、质量的关系”的实验,需调整的是

。

A.换成质量更小的小车B.调整长木板的倾斜程度C.把钩码更换成砝码盘和砝码D.改变连接小车的细绳与长木板的夹角BC(2)“探究求合力的方法”的实验装置如图4所示。①在该实验中,下列说法正确的是

。

A.拉着细绳套的两只弹簧测力计,稳定后读数应相同B.在已记录结点位置的情况下,确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的两点C.测量时弹簧测力计外壳与木板之间不能存在摩擦D.测量时,橡皮条、细绳和弹簧测力计应贴近并平行于木板D②若只有一只弹簧测力计,为了完成该实验至少需要

(选填“2”“3”或“4”)次把橡皮条结点拉到O点。

3

而利用图1装置“探究加速度与力、质量的关系”的实验时要保证所悬挂质量远小于小车质量,即m≪M;可知目前实验条件不满足,所以利用当前装置在“探究加速度与力、质量的关系”时,需将钩码更换成砝码盘和砝码,以满足小车质量远远大于所悬挂物体的质量,故C正确;实验过程中,需将连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板始终保持平行,与之前的相同,故D错误。故选BC。(2)①在不超出弹簧测力计的量程和橡皮条形变限度的条件下,使拉力适当大些,不必使两只弹簧测力计的示数相同,故A错误;在已记录结点位置的情况下,确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的一个点就可以了,故B错误;实验中拉弹簧测力计时,只需让弹簧与外壳间没有摩擦,此时弹簧测力计的示数即为弹簧对细绳的拉力,与弹簧测力计外壳与木板之间是否存在摩擦无关,故C错误;为了减小实验中摩擦对测量结果的影响,拉橡皮条时,橡皮条、细绳和弹簧测力计应贴近并平行于木板,故D正确。故选D。若只有一只弹簧测力计,为了完成该实验,用手拉住一条细绳,用弹簧测力计拉住另一条细绳,互成角度地拉橡皮条,使其结点达到某一点O,记下位置O和弹簧测力计示数F1和两个拉力的方向;交换弹簧测力计和手所拉细绳的位置,再次将结点拉至O点,使两力的方向与原来两力方向相同,并记下此时弹簧测力计的示数F2;只有一个弹簧测力计将结点拉至O点,并记下此时弹簧测力计的示数F的大小及方向;所以若只有一只弹簧测力计,为了完成该实验至少需要3次把橡皮条结点拉到O。4.(2022·广东卷)某实验小组为测量小球从某一高度释放,与某种橡胶材料碰撞导致的机械能损失,设计了如图(a)所示的装置,实验过程如下:(1)让小球从某一高度由静止释放,与水平放置的橡胶材料碰撞后竖直反弹。调节光电门位置,使小球从光电门正上方释放后,在下落和反弹过程中均可通过光电门。(2)用螺旋测微器测量小球的直径,示数如图(b)所示,小球直径d=

mm。

(3)测量时,应

(选填“A”或“B”,其中A为“先释放小球,后接通数字计时器”,B为“先接通数字计时器,后释放小球”)。记录小球第一次和第二次通过光电门的遮光时间t1和t2。

7.884B(4)计算小球通过光电门的速度,已知小球的质量为m,可得小球与橡胶材料碰撞导致的机械能损失ΔE=

(用字母m、d、t1和t2表示)。

(5)若适当调高光电门的高度,将会

(选填“增大”或“减小”)因空气阻力引起的测量误差。

增大

专题集训(二十一)

力学实验1.(1)图1是“探究小车加速度与力、质量的关系”实验方案甲,图2是改进后的方案乙,两方案中滑轮与细线间摩擦力,以及它们的质量均不计。下列说法正确的是

(多选)。

ABA.两种方案均需要补偿阻力B.两种方案均需要让牵引小车的细线跟轨道保持平行C.不断增加槽码质量,两种方案中小车的加速度大小均不可能超过重力加速度D.操作中,若有学生不小心先释放小车再接通电源,得到的纸带一定不可用(2)正确操作情况下,得到了一条纸带如图3所示,纸带上各相邻计数点间均有四个点迹,电源频率为50Hz。①根据纸带上所给数据,计时器在打下计数点C时小车的速度大小vC=

m/s,小车的加速度大小a=

m/s2(以上结果均保留三位有效数字)。

②可以判断,该纸带是由方案

(填“甲”“乙”或“甲、乙均有可能”)得到。

0.5342.00乙【解析】(1)两种方案均需要补偿阻力,选项A正确;两种方案均需要让牵引小车的细线跟轨道保持平行,选项B正确;不断增加槽码质量,甲方案中小车的加速度不会超过重力加速度,乙方案中因小车的加速度等于槽码加速度的2倍,则当不断增加槽码质量时小车的加速度大小可能超过重力加速度,选项C错误;用纸带上的点来求解加速度,操作中,若有学生不小心先释放小车再接通电源,若接通电源及时,则得到的纸带也可能可用,选项D错误。故选AB。

2.某同学借助如图甲所示的DIS向心力实验器探究影响向心力大小的因素。电动机带动旋臂绕竖直转轴转动,水平直杆一端固定在过竖直转轴上的传动装置上,竖直直杆(与竖直转轴在同一竖直线上)连接传动装置和力传感器,力传感器可以记录水平直杆上的拉力在水平直杆上固定质量为m的砝码,在旋臂―端固定一圆柱状挡光条。当电机转动时,旋臂带动挡光条、砝码一起绕竖直转轴转动,挡光条经过光电门时,光电门可以记录挡光条经过光电门的挡光时间。(1)本实验中用到的物理方法是 (

)A.微元法

B.控制变量法C.类比法

D.等效替代法(2)该同学测出挡光条的直径d、挡光条中心到竖直转轴的距离L,若挡光条经过光电门的挡光时间Δt,则砝码转动的角速度ω=

(用题中物理量符号表示);

B

(3)在实验中,保持砝码质量不变,测出砝码到竖直转轴的距离r,改变砝码转动的速度,记录对应的力传感器示数F及挡光条的挡光时间Δt,作出对应F-ω图像;改变砝码到竖直转轴的距离r重复上述步骤,在同一坐标系中分别得到图乙中的①②③④⑤5条图线。对5条图线进行分析研究可知图线

(填①②③④或⑤)对应的半径r最大;

①(4)对图线②的数据进行处理,获得了F-ω2图像,该图像是一条过原点的直线,由此可得实验结论:_____________________________________________。

在误差允许范围内,当m、r一定时,F与ω2成正比

3.用图甲所示的装置“验证动量守恒定律”,主要步骤如下:(ⅰ)利用重垂线,记录水平槽末端在白纸上的投影点O。(ⅱ)取两个大小相同、质量不同的小球1和2,并测出其质量分别为m1=30g和m2=20g。(ⅲ)使小球1从斜槽上某一位置由静止释放,落在垫有复写纸的白纸上留下痕迹,重复本操作多次。(ⅳ)把小球2放在水平槽的末端,小球1从原位置由静止释放,与小球2碰撞后,落在白纸上留下各自的落点痕迹,重复本操作多次。(ⅴ)在白纸上确定平均落点的位置M、N、P。请完成下列内容:

a

m1·OM+m2·OP45.001.6%(4)如图甲,若实验小组在记录投影点O后,由于失误将白纸水平向右移动了一段距离,再进行步骤(ⅲ)(ⅳ)(ⅴ),则计算得到的碰撞前系统的总动量

(选填“大于”“等于”或“小于”)碰撞后的总动量。

大于

4.某实验小组设计了如图甲所示的实验装置来验证牛顿第二定律。在一端有光滑定滑轮的长木板上,安装着两光电门A和B,在小车上适当高度设置遮光条,利用游标卡尺测量遮光条的宽度d时,其部分刻度如图乙所示。实验的操作步骤如下:①用轻细线把小车和钩码通过定滑轮连接起来,用垫木将长木板有定滑轮的一端垫高成一定角度的斜面,使小车恰好能够沿斜面匀速下滑;②取下全部钩码,打开光电门电源,释放小车,测量、计算并记录小车运动的加速度a和钩码的总质量m;③增加钩码个数,改变钩码总质量,重复上述操作;④以a为纵坐标、m为横坐标,作出a-m图线。(1)实验测得遮光条的宽度d=

mm;

(2)本实验中,如果作出a-m图线是一条

(选