热点专题12力学实验.docx
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热点专题12力学实验
热点专题12 力学实验
1．（2011·浙江理综）在“探究加速度与力、质量的关系”实验时，已提供了小车，一端附有定滑轮的长木板、纸带、带小盘的细线、刻度尺、天平、导线．为了完成实验，还须从下图中选取实验器材，其名称是________；并分别写出所选器材的作用________．
答案：
①学生电源、电磁打点计时器、钩码、砝码或电火花计时器、钩码、砝码 ②学生电源为电磁打点计时器提供交流电源；电磁打点计时器（电火花计时器）记录小车运动的位置和时间；钩码用以改变小车的质量；砝码用以改变小车受到拉力的大小，还可以用于测量小车质量．
2．（2011·广东理综）图甲是“研究匀变速直线运动”实验中获得的一条纸带，O、A、B、C、D和E为纸带上六个计数点，加速度大小用a表示．
（1）OD间的距离为________Cm.
（2）图乙是根据实验数据绘出的s－t2图线（s为各计数点至同一起点的距离），斜率表示________，其大小为________m/s2（保留三位有效数字）．
解析：
（1）本题考查研究匀变速直线运动的实验．
（2）由图可知，OD间距离为1.20Cm.②s－t2图像为一条直线，由匀变速直线运动s＝v0t＋
at2，因此图像斜率表示物体运动加速度的
，斜率大小为k＝4.46×10－1m/s2.
答案：
（1）1.20
（2）加速度的
4.46×10－1
3．利用如图所示装置进行验证机械能守恒定律的实验时，需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度h.某班同学利用实验得到的纸带，设计了以下四种测量方案．
A．用刻度尺测出物体下落的高度h，并测出下落时间t，通过v＝gt计算出瞬时速度v
B．用刻度尺测出物体下落的高度h，并通过v＝
计算出瞬时速度v
C．根据做匀加速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v，并通过计算得出高度h
D．用刻度尺测出物体下落的高度h，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v.
以上方案中只有一种正确，正确的是________．
解析：
对选项A、B，用了重力加速度g进行计算，即事先已经承认了机械能守恒，故A、B错；高度h是用刻度尺测出的，故C错、D正确．
答案：
D
4．某实验小组研究橡皮筋伸长与所受拉力的关系．实验时，将原长约200mm的橡皮筋上端固定，在竖直悬挂的橡皮筋下端逐一增挂钩码（质量均为20g），每增挂一只钩码均记下对应的橡皮筋伸长量；当挂上10只钩码后，再逐一把钩码取下，每取下一只钩码，也记下对应的橡皮筋伸长量．根据测量数据，作出增挂钩码和减挂钩码时的橡皮筋伸长量Δl与拉力F关系的图像如图所示．从图像中可以得出________．
A．增挂钩码时Δl与F成正比，而减挂钩码时Δl与F不成正比
B．当所挂钩码数相同时，增挂钩码时橡皮筋的伸长量比减挂钩码时的大
C．当所挂钩码数相同时，增挂钩码时橡皮筋的伸长量与减挂钩码时的相等
D．增挂钩码时所挂钩码数过多，导致橡皮筋超出弹性限度
解析：
解决本题的关键在于弄清为什么两条图像会错开．实验中由于增挂钩码时所挂钩码数过多，导致橡皮筋超出弹性限度，弹簧无法及时恢复原长，两条图像才会出现差异．
答案：
D
5．在探究求合力的方法时，先将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳．实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条．
（1）实验对两次拉伸橡皮条的要求中，下列哪些说法是正确的________．
A．将橡皮条拉伸相同长度即可
B．将橡皮条沿相同方向拉到相同长度
C．将弹簧秤都拉伸到相同刻度
D．将橡皮条和绳的结点拉到相同位置
（2）同学们在操作过程中有如下议论，其中对减小实验误差有益的说法是________．
A．两细绳必须等长
B．弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行
C．用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大
D．拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些
解析：
（1）本实验的目的是探究合力产生的效果与分力产生的效果是否相同，故B、D对．
（2）对B，可保证合力与分力在同一个平面内，对D，可减少确定力的方向时产生的误差．
答案：
（1）BD
（2）BD
6．某实验小组设计了如图甲所示的实验装置，用钩码所受重力作为小车所受的拉力，用DIS测小车的加速度．通过改变钩码的数量，多次重复测量，可得小车运动的加速度a和所受拉力F的关系图像．他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条a－F图线，如图乙所示．
（1）图线________（选填“①”或“②”）是在轨道右侧抬高成为斜面情况下得到的；
（2）随着钩码的数量增大到一定程度时图乙中的图线明显偏离直线，造成此误差的主要原因是所挂钩码的总质量太大，为消除此误差可采取的简便且有效的措施是________．
A．调整轨道的倾角，在未挂钩码时使小车能在轨道上长时间缓慢运动（即小车与传感器部分的重力沿轨道方向的分力恰与其所受摩擦力平衡）
B．在增加钩码数量进行实验的同时在小车上增加砝码，使钩码的总质量始终远小于小车与传感器部分的总质量
C．在钩码与细绳之间放置一力传感器，直接得到小车运动的加速度a和力传感器读数F的关系图像
D．更换实验中使用的钩码规格，采用质量较小的钩码进行上述实验
（3）小车和位移传感器部分的总质量m＝________kg；滑块和轨道间的动摩擦因数μ＝________.
解析：
（1）图线①反映小车在拉力为零时就有加速度，说明图线①是轨道右侧抬高成为斜面情况下得到的；
（2）设钩码质量为m0，小车和位移传感器接收部分的总质量为m，对钩码应用牛顿第二定律有m0g－T＝m0a（①式）；对小车和位移传感器接收部分整体应用牛顿第二定律有T＝ma（②式）．由①②两式联立解得T＝
＝
，所以只有满足钩码质量远小于小车和位移传感器接收部分的总质量时小车所受的合外力才近似等于钩码的重力，图线乙才接近直线，选项D正确．（3）设小车和位移传感器接收部分的总质量为m，由图乙可知，2m＋1＝4m，解得m＝0.5kg.再由μmg＝1，可得μ＝0.2.
答案：
（1）①
（2）C （3）0.5 0.2
7．（2011·海南）现要通过实验验证机械能守恒定律．实验装置如图甲所示：
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M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t.用d表示A点到导轨底端C点的距离，h表示A与C的高度差，b表示遮光片的宽度，s表示A、B两点间的距离，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度．用g表示重力加速度．完成下列填空和作图：
（1）若将滑块自A点由静止释放，则在滑块从A运动至B的过程中，滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为________，动能的增加量可表示为________．若在运动过程中机械能守恒，
与s的关系式为
＝________.
（2）多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点（A点）下滑，测量相应的s与t值．结果如下表所示：
1
2
3
4
5
s（m）
0.600
0.800
1.000
1.200
1.400
t（ms）
8.22
7.17
6.44
5.85
5.43
1/t2（104s－2）
1.48
1.95
2.41
2.92
3.39
以s为横坐标，
为纵坐标，在答题卡上对应图乙位置的坐标纸中描出第1和第5个数据点；根据5个数据点作直线，求得该直线的斜率k＝________×104m－1·s－2（保留3位有效数字）
由测得的h、d、b、M和m数值可以计算出
－s直线的斜率k0，将k和k0进行比较，若其差值在实验允许的范围内，则可认为此实验验证了机械能守恒定律．
答案：
（1）
s
（2）图略 2.33
8．某同学在实验室用如图甲所示的装置来研究牛顿第二定律和有关做功的问题．
（1）在此实验中，此同学先接通计时器的电源（频率为50Hz），再放开纸带，如图乙是在m＝100g，M＝1kg情况下打出的一条纸带，O为起点，A、B、C为三个相邻的计数点，相邻的计数点之间有四个点没有标出，有关数据如图所示，其中sA＝42.05Cm，sB＝51.55Cm，sC＝62.00Cm，则小车的加速度为a＝________m/s2，打B点时小车的速度vB＝________m/s.（保留2位有效数字）
（2）一组同学在做探究加速度与质量的关系实验时，保持沙和沙桶的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图像法处理数据．为了比较容易地检查出加速度a与质量M的关系，应该作a与________的关系图像．
（3）在此实验中，要验证沙和沙桶以及小车的系统机械能守恒，实验数据应满足的关系是________．（用上题的符号表示，不要求计算结果）
解析：
（1）利用逐差法计算加速度，sBC－sAB＝at2，t＝0.1s，得a＝0.95m/s2，vB＝
＝1.0m/s.
（2）在研究物理量之间的关系时，直线规律作图误差小，故由牛顿第二定律有：
F＝ma，a＝
＝F·
，故应该作a与
的关系图像．
（3）要验证沙和沙桶以及小车的系统机械能守恒，即系统动能的增加量等于重力势能的减少量，系统动能的增加量等于
（M＋m）v
，系统重力势能的减少量等于mgsB，故实验数据应满足的关系是mgsB＝
（m＋M）v
.
答案：
（1）0.95 1.0
（2）
（3）mgSB＝
（m＋M）v
9．某同学为了探究“恒力做功与物体动能变化的关系”，他设计了如下实验：
（1）他的操作步骤是：
①安装好实验装置如图所示．
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P上．
④先接通打点计时器的电源，后释放小车，打出一条纸带．
（2）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：
（g＝9.8m/s2）
①第一个点到第N个点的距离为40.00Cm.
②打下第N点时小车的速度大小为1.20m/s.该同学将钩码的重力当做小车所受的拉力，算出从打下第一点到打下第N点拉力对小车做的功为________J，小车动能的增量为________J．（计算结果保留三位有效数字）
（3）此次实验探究结果的误差很大，显然，在实验探究过程中忽视了某些产生误差的因素．请你根据该同学的实验装置和操作过程帮助他分析一下，造成较大误差的主要原因是：
①__________________，②__________________.
解析：
（2）W＝Fx＝mgx＝0.05×9.8×0.400J＝0.196J，ΔEk＝
＝0.144J
答案：
（2）0.196 0.144 （3）①小车质量没有远大于钩码的质量 ②没有平衡摩擦力
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