福建省晋江市首峰中学届高三高考物理专项复习学案力学实验.docx
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福建省晋江市首峰中学届高三高考物理专项复习学案力学实验
2014届二轮专题-------力学实验
【实验1】《研究匀变速直线运动》
1、在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，用打点计时器记录纸带运动的时间。
计时器所用电源的频率为50Hz，图为一次实验得到的一条纸带，纸带上每相邻的两计数点间都有四个点未画出，按时间顺序取0、1、2、3、4、5六个计数点，用米尺量出1、2、3、4、5点到0点的距离如图所示（单位：
cm）。
由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的即时速度大小v4＝________m／s，小车的加速度大小a＝________m／s2。
（保留三位有效数字）
答案：
0.4050.756
2、
（1）某同学要进行探究匀变速直线运动实验，请在下面列出的实验器材中，选出本实验中不需要的器材填在横线上（填编号）：
①打点计时器②天平③低压交流电源④低压直流电源⑤细绳和纸带⑥钩码和小车⑦秒表⑧一端有滑轮的长木板⑨刻度尺
（2）某同学利用打点计时器所记录的纸带来研究做匀变速直线运动小车的运动情况，实验中获得一条纸带，如图所示，其中两相邻计数点间有四个点未画出。
已知所用电源的频率为50HZ，则打A点时小车运动的速度vA=_______m/s，小车运动的加速度a=_______m/s2。
（结果要求保留三位有效数字）
答案：
（1）②④⑦
（2）0.337m/s，0.393m/s2
【实验2】《探究弹力和弹簧伸长的关系》
3、某同学利用如图甲所示的装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验．
（1）在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持________状态．
（2）他通过实验得到如图乙所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图线．由此图线可得该弹簧的原长x0＝________cm，劲度系数k＝________N/m.
（3）他又利用本实验原理把该弹簧做成一个弹簧测力计，当弹簧测力计上的示数如图丙所示时，该弹簧的长度x＝________cm.
答案：
（1）竖直
（2）4 50 （3）10
4、用一弹簧测力计水平拉一端固定的弹簧，以此来测定此弹簧的劲度系数K，测出的拉力F与弹簧长度L之间的数据如下表所示：
（1）在图实-2-11中作出此弹簧的F-L图线．
（2）图线与L轴的交点表示，其值为cm，此弹簧的劲度系数为N/m．
【实验3】《验证力的平行四边形定则》
5、（2013·广州模拟）请完成“验证力的平行四边形定则”实验的相关内容。
（1）如图（a），铺有白纸的水平木板上，橡皮条一端固定在A点，另一端拴两个细绳套。
（2）如图（b），用两个弹簧测力计互成角度拉橡皮条，使绳与橡皮条的结点伸长到某位置并记为O点，记下此时测力计的示数F1和F2，及________________________。
（3）如图（c），用一个弹簧测力计拉橡皮条，使绳与橡皮条的结点拉到O点，记下此时测力计的示数F＝________N和细绳的方向。
（4）如图（d），已按一定比例作出了F1、F2和F的图示，请用作图方法作出F1和F2的合力F′。
（5）合力F′与F大小相等，方向略有偏差，如果此偏差仅由F1引起，则原因是F1的大小比真实值偏________、F1与F2的夹角比真实夹角偏________。
（填“大”或“小”）
[答案]
（2）两条细绳的方向 （3）3.00 （4）略（5）大 大
6、在“验证力的平行四边形定则”实验中．
（1）某同学的实验操作主要步骤如下：
A.在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；
B.用图钉把橡皮筋的一端固定在板上的A点，在橡皮筋的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；
C.用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸长，结点到达某一位置O，记录下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；
D.按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F；
E.只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮筋使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按照同一标度作出这个力F′的图示；
F.比较力F′和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论．
上述步骤中，有重要遗漏的步骤的序号是________．
（2）如图为利用实验记录的结果作出的图，则图中的________是力F1和F2的合力理论值，________是力F1和F2的等效合力的实际测量值．
（3）如果某同学实验中测出F1>F2的同时，还用量角器测量出F1和F2的夹角为75°，然后做出如下的几个推断，其中正确的是________．
A.将F1转动一定的角度，可以使合力F的方向不变
B.将F2转动一定的角度，可以使合力F的方向不变
C.保持F1的大小和方向，将F2逆时针转动30°，可以使合力F的大小和方向都不变
D.只有保持F1和F2的大小不变，同时转动一定的角度，才可能使合力F的大小和方向都不变
答案：
（1）CE
（2）F F′ （3）AB
7、⑴在《探究求合力的方法》实验中，做好实验准备后，先用两个弹簧秤把橡皮条的结点拉到某一位置O，此时学生需要记录的是，，，接着用一个弹簧秤拉橡皮条，要特别注意的是．
⑵某同学做“探索弹力和弹簧伸长的关系”实验。
他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上砝码后测出弹簧伸长后的长度L，把L-L0作为弹簧的伸长X，这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是下列所示图线的哪一个？
（）
答案：
⑴
两个弹簧秤的读数，两个细绳套的方向，橡皮条结点的位置.把橡皮条的结点拉到同一位置O。
⑵C
8、某同学做“验证力的平行四边形定则”实验时，主要步骤是：
A．在桌面上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；
B．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；
C．用两个弹簧秤分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O.记下O点的位置，读出两个弹簧秤的示数；
D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧秤的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F；
E．只用一只弹簧秤，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧秤的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F/的图示；
F．比较力F/和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论.
上述步骤中：
（1）有重要遗漏的步骤的序号是________和____________；
（2）遗漏的内容分别是__________________________和____________________________________.
答案：
（1）C和E
（2）描下两拉力的方向和结点拉至O点
【实验4】《验证牛顿第二定律》
9、某同学设计了一个探究小车的加速度a与小车所受拉力F及质量m关系的实验，图（a）为实验装置简图．（所用交变电流的频率为50Hz）
（1）图（b）为某次实验得到的纸带，实验数据如图，图中相邻计数点之间还有4个点未画出，根据纸带可求出小车的加速度大小为m/s2．（保留三位有效数字）
（2）保持砂和砂桶质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m及对应的
，数据如下表：
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
8
小车加速度a/m·s–2
0.633
0.572
0.497
0.418
0.332
0.250
0.167
0.101
小车质量m/kg
0.25
0.29
0.33
0.40
0.50
0.71
1.00
1.67
小车质量倒数
4.00
3.45
3.03
2.50
2.00
1.41
1.00
0.60
请在方格坐标纸中画出
图线，并从图线求出小车加速度a与质量倒数
之间的关系式是．
（3）保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量，一位同学根据实验数据作出了加速度a随拉力F的变化图线如图所示。
该图线不通过原点，其主要原因是_____________________________
答案：
（1）0.510
（2）略（3）没有平衡摩擦力
10、[2013·长沙一模]研究性学习小组的同学欲探究小车质量不变时其加速度与力的关系，该小组在实验室设计了一套如图所示的装置，图中A为小车，B为打点计时器，C为力传感器，P为小桶（内有砂子），M是一端带有定滑轮的水平放置的足够长的木板．
（1）要顺利完成该实验，除图中实验仪器和低压交流电源（含导线）外，还需要的实验仪器是________（填“刻度尺”、“天平”或“秒表”）．
（2）按上述方案做实验，是否要求砂桶和砂子的总质量远小于小车的质量？
________（填“是”或“否”）．
（3）已知交流电源的频率为50Hz，某次实验得到的纸带如图所示，图中相邻计数点之间还有4个点未画出，则计时器打点D时，纸带的速度大小vD＝________m/s,由该纸带可求得小车的加速度a＝________m/s2.（结果均保留2位有效数字）
答案：
（1）刻度尺
（2）否 （3）0.69 0.90
11、某研究性学习小组采用如图1所示的装置，探究物体的加速度与质量的关系．提供的器材有：
气垫导轨、滑块（总质量为M，左端装有遮光板）、光电门（配接数字计时器）、米尺、铁架台．实验中，测出导轨顶端A与光电门所在位置B的距离为L，导轨顶端距B的高度为h.
（1）用游标卡尺测量遮光板的宽度d，如图2所示，则d＝________mm；
（2）实验中为了测量多组数据，在滑块上多次添加砝码（砝码质量为m），为使滑块受到的合外力保持不变，应调节________，使________保持不变；
（3）图3为研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量的关系”时所得的实验图象，横坐标m为小车上砝码的质量．设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿定律成立，则小车受到的拉力为________，小车的质量为________．
答案：
（1）3.25
（2）高度h （M＋m）h （3）
【实验5】《探究动能定理》
12、[2013·海淀模拟]（17分）实验小组利用如图甲所示的实验装置，探究外力对滑块做功与滑块动能变化的关系．
（1）实验前需要调整气垫导轨底座使之水平．气源供气后，利用现有器材如何判断导轨是否水平？
答：
______________________________________________.
（2）如图乙所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度d＝________cm；实验时将滑块从图甲所示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt＝0.624×10－2s，则滑块经过光电门时的瞬时速度为________m/s（保留3位有效数字）．在本次实验中还需要测量的物理量有：
钩码的质量m、________和________．（文字说明并用相应的字母表示）
（3）本实验中，外力对滑块做功W的表达式为________，滑块（和遮光条）动能变化量Ek2－Ek1的表达式为________．通过几次实验，若两者在误差允许的范围内相等，从而说明合外力对滑块做功等于滑块动能变化量．
（4）本实验中产生系统误差的主要因素：
___________________________________________
答案：
（1）将滑块轻放到导轨上，看滑块是否能静止，若静止，说明轨道水平
（2）1.560 2.50 滑块与遮光条的质量M 光电门与滑块在运动起点时遮光条之间的距离L （3）mgL
M（
）2 （4）钩码重力大于滑块受到的拉力、滑轮的轴受到的阻力等（18分）为了“探究动能改变与合外力做功”的关系，某同学设计了如下实验方案：
A．第一步他把带有定滑轮的木板有滑轮的一端垫起，把质量为M的滑块通过细绳与质量为m的带夹重锤相连，然后跨过定滑轮，重锤夹后连一纸带，穿过打点计时器，调整木板倾角，直到轻推滑块后，滑块沿木板匀速运动，如图甲所示．
B．第二步保持木板的倾角不变，将打点计时器安装在木板靠近滑轮处，取下细绳和重锤，将滑块与纸带相连，使其穿过打点计时器，然后接通电源释放滑块，使之从静止开始加速运动，打出纸带，如图乙所示．
试回答下列问题：
（1）已知O、A、B、C、D、E、F相邻计数点的时间间隔为Δt，根据纸带求滑块速度，当打点计时器打A点时滑块速度vA＝________，打点计时器打B点时滑块速度vB＝________.
（2）已知重锤质量m，当地的重力加速度g，要测出某一过程合外力对滑块做的功，还必须测出这一过程滑块________（写出物理量名称及符号），合外力对滑块做功的表达式W合＝________.
（3）测出滑块运动OA段、OB段、OC段、OD段、OE段合外力对滑块所做的功以及vA、vB、vC、vD、vE.以v2为纵轴，以W为横轴建立坐标系，描点作出v2W图象，可知它是一条过坐标原点的倾斜直线，若直线斜率为k，则滑块质量M＝________.
答案：
（1）
（2）下滑的位移x mgx（3）
14．（海口市2008年高考调研测试题）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：
①摆好实验装置如图。
②将质量为200g的小车拉到打点计时器附近，并按住小车。
③在质量为10g、30g、50g的三种钩码中，他挑选了一个质量为50g的钩码挂在拉线的挂钩P上。
④释放小车，打开电磁打点计时器的电源，打出一条纸带。
（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：
①第一个点到第N个点的距离为40.0cm。
②打下第N点时小车的速度大小为1.00m/s。
该同学将钩码的重力当作小车所受的拉力，算出：
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是：
答案：
（1）0．1960.1
（2）①小车质量没有远大于钩码质量；②没有平衡摩擦力；③操作错误：
先放小车后开电源
15、
（1）①在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中，某同学采用如图甲所示的装置的实验方案，他想用钩码的重力表示小车受到的合外力，为了减小这种做法带来的实验误差，你认为在实验中应该采取的两项必要措施是：
a．__________；b．_____．
②如图乙所示是某次实验中得到的一条纸带，其中A、B、C、D、E、F是计数点，相邻计数点间的时间间隔为T．距离如图乙．则打C点时小车的速度表达式为（用题中所给物理量表示）；要验证合外力的功与动能变化间的关系，除位移、速度外，还要测出的物理量有．
（2）用同样的装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验．以下是一实验小组所获取的部分实验数据，根据表格中数据，在图中取合适的坐标系，作出图象．
次数
小车质量
M/g
加速度
a/m·s－2
1
200
1.91
5.00
2
250
1.71
4.00
3
300
1.50
3.33
4
350
1.36
2.86
5
400
1.12
2.50
6
450
1.00
2.22
7
500
0.90
2.00
表格：
小车受力相同（均取砂桶质量m＝50g）．
根据图象判断，实验产生误差的最主要原因是：
_______________________________．
答案：
（1）①a．平衡摩擦力b．钩码的重力远小于小车的总重力②
钩码的重力和小车的总质量
（2）图象略作为外力的砂桶质量偏大
15、．（南安一中、安溪一中、养正中学高三物理试卷）某实验小组采用图示的装置探究“动能定理”，图中小车中可放置砝码，实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面，打点针时器工作频率为50Hz．
（1）实验的部分步骤如下，请将步骤②补充完整：
①在小车中放入砝码，把纸带穿过打点计时器，连在小车后端，用细线连接小车和钩码；
②将小车停在打点计时器附近，，，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一系列点，断开开关；
③改变钩码或小车中砝码的数量，更换纸带，重复②的操作。
（2）下图是钩码质量为0.03kg，砝码质量为0.02kg时得到的一条纸带，在纸带上选择起始点0及A、B、C、D和E五个计数点，可获得各计数点到0的距离s及对应时刻小车的瞬时速度v,请将C点的测量结果填在表1中的相应位置．
表1纸带的测量结果
测量点
S/cm
v/（m·s-1）
0
0.00
0.35
A
1.51
0.40
B
3.20
0.45
C
D
7.15
0.54
E
9.41
0.60
答案：
（1）接通电源；释放小车
（2）5.06；0.49
实验6《验证机械能守恒定律》
5．（福建省福州三中2008—2009学年高三年级第二次月考）在“验证机械能守恒定律”的实验中：
①某同学用图所示装置进行实验，得到如下图所示的纸带。
测出点A、C间的距离为14.77cm，点C、E间的距离为16.33cm，已知当地重力加速度为9.8m/s2，重锤的质量
为m=1.0kg，则重锤在下落过程中受到的平均阻力大小Fƒ=N．
②某同学上交的实验报告显示重锤的动能略大于重锤的势能，则出
现这一问题的原因能是（填序号）（）
A．重锤的质量测量错误B．该同学自编了实验数据
C．交流电源的频率不等于50HzD．重锤下落时受到的阻力过大
答案：
①0.05N②BC
（2）在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器接在电压为U，频率为f的交流电源上，从实验中打出的几条纸带中选出一条理想纸带，如图所示，选取纸带上打出的连续5个点A、B、C、D、E，测出A点距起始点的距离为S0，点AC间的距离为S1，点CE间的距离为
，已知重锤的质量为m，当地的重力加速度为g，则：
①起始点O到打下C点的过程中，重锤重力势能的减少量为△EP＝，重锤动能的增加量为△EK＝。
②根据题中提供的条件，还可利用重锤下落求出当地的重力加速度g=，经过计算可知，测量值比当地重力加速度的真实值要小，其主要原因是：
。
答案：
（1）①不变②B
（2）①
②
，纸带与限位孔之间的摩擦力（或纸带与其它部分的阻力或摩擦阻力）。
16．（东北师大附中2008年高三“三年磨一剑”第二次摸底考试）用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律．实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流电两种．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，即验证机械能守恒定律．
（1）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是．
（将其选项对应的字母填在横线处）
（2）利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值．如图所示，根据打出的纸带，选取纸带上的连续的五个点A、B、C、D、E，测出A距起始点O的距离为s0，点AC间的距离为s1，点CE间的距离为s2，使用交流电的频率为f，根据这些条件计算重锤下落的加速度a＝_________．
（3）在上述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
于重锤动能的增加，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为g，还需要
测量的物理量是．试用这些物理量和上图纸带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＝．
答案：
（1）BCD
（2）
（3）重锤的质量m，
或
7、其他实验
17．（启东市2009届高三第一次调研测试）某同学在探究摩擦力的实验中采用了如图所示的操作，将一个长方体木块放在水平桌面上，然后用一个力传感器对木块施加一个水平拉力F，并用另外一个传感器对木块的运动状态进行监测，表1是其记录的实验数据。
木块的重力为10.00N，重力加速度g=9.80m/s2,根据表格中的数据回答下列问题（答案保留3位有效数字）：
表1
实验次数
运动状态
水平拉力F/N
1
静止
3.62
2
静止
4.00
3
匀速
4.01
4
匀加速
5.01
5
匀加速
5.49
（1）木块与桌面间的最大静摩擦力
＞N；
（2）木块与桌面间的动摩擦因数
；
（3）实验次数5中监测到的加速度
m/s2．
答案：
（1）4.01
（2）0.401（3）1.45
19.（山东嘉祥一中2009届阶段性测试）一艘宇宙飞船飞近某一新发现的行星，并进入靠近该行星表面的圆形轨道绕行数圈后，着陆在该行星上。
飞船上备有以下实验器材
A.精确秒表一只B.已知质量为m的物体一个
C.弹簧秤一个D.天平一台（附砝码）
已知宇航员在绕行时及着陆后各作了一次测量，依据测量数据，可求出该星球的半径R及星球的质量M。
（已知万有引力常量为G）
（1）两次测量所选用的器材分别为.。
（用序号表示）
（2）两次测量的物理量分别是.。
（3）用该数据写出半径R.质量M的表达式。
R=,M=。
答案：
（1）A,BC
（2）周期T物体重力F
（3）
附件2：
律师事务所反盗版维权声明
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