第1讲力学实验,1.(2016全国卷，22)某同学用图1(a)所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有20 Hz、30 Hz和40 Hz，打出纸带的一部分如图(b)所示。,(a),(b) 图1 该同学在实验中没有记录交流电的频率f，需要用实验数据和其它题给条件进行推算。,(1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用f和图(b)中给出的物理量可以写出：在打点计时器打出B点时，重物下落的速度大小为_，打出C点时重物下落的速度大小为_，重物下落的加速度大小为_。 (2)已测得s18.89 cm，s29.50 cm，s310.10 cm；当重力加速度大小为9.80 m/s2，实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%。由此推算出f为_Hz。,2.(2016全国卷，22)某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图2(a)所示：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接。向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能。,(a),(1)实验中涉及到下列操作步骤： 把纸带向左拉直 松手释放物块 接通打点计时器电源 向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量 上述步骤正确的操作顺序是_(填入代表步骤的序号)。,(2)图(b)中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果。打点计时器所用交流电的频率为50 Hz。由M纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为_m/s。比较两纸带可知，_(填“M”或“L”)纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大。,(b) 图2,答案(1)(2)1.29M,3.(2016全国卷，23)某物理课外小组利用图3(a)中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系。图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码。本实验中可用的钩码共有N5个，每个质量均为0.010 kg。实验步骤如下：,(a),(2)将n(依次取n1，2，3，4，5)个钩码挂在轻绳右端，其余(Nn)个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行。释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制st图象，经数据处理后可得到相应的加速度a。 (3)对应于不同的n的a值见下表。n2时的st图象如图(b)所示；由图(b)求出此时小车的加速度(保留2位有效数字)，将结果填入下表。,(1)将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑。,(b),(4)利用表中的数据在图(c)中补齐数据点，并作出an图象。从图象可以看出：当物体质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比。,(c) 图3,(5)利用an图象求得小车(空载)的质量为_kg(保留2位有效数字，重力加速度取g9.8 ms2)。 (6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1)，下列说法正确的是_(填入正确选项前的标号) A.an图线不再是直线 B.an图线仍是直线，但该直线不过原点 C.an图线仍是直线，但该直线的斜率变大,答案(3)0.39(0.370.41范围内都给分)(4)见解析图(5)0.45(0.430.47范围内都给分)(6)BC,备 考 指 导,【考情分析】,【备考策略】 (1)熟知各种器材的特性。 (2)熟悉课本上的实验，抓住实验的灵魂实验原理，掌握数据处理的方法，熟知两类误差分析。,“纸带”类实验(一套装置、一条 纸带串联力学五个实验),规 律 方 法,1.打点计时器系列五个实验 力学实验中用到打点计时器的实验有5个，分别是用打点计时器测速度，探究小车速度随时间变化的规律，探究加速度与力、质量的关系，探究做功与速度变化的关系及验证机械能守恒定律。,2.纸带数据的处理方法,3.平衡摩擦力的两个实验及方法 探究加速度与力、质量的关系及探究做功与速度变化的关系两个实验均需平衡摩擦力，平衡摩擦力的方法是垫高有打点计时器的一端，给小车一个初速度，小车能匀速下滑。 4.三个关键点 (1)区分计时点和计数点：计时点是指打点计时器在纸带上打下的点。计数点是指测量和计算时在纸带上所选取的点。要注意“每五个点取一个计数点”与“每隔四个点取一个计数点”的取点方法是一样的。 (2)涉及打点计时器的实验均是先接通电源，打点稳定后，再释放纸带。 (3)实验数据处理可借助图象，充分利用图象斜率、截距等的物理意义。,1.(2015全国，22)某同学用图4(a)所示的实验装置测量物块与斜面之间的动摩擦因数。已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz，物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图(b)所示，图中标出了五个连续点之间的距离。,精 典 题 组,图4,(1)物块下滑时的加速度a_ m/s2，打C点时物块的速度v_ m/s； (2)已知重力加速度大小为g，为求出动摩擦因数，还必须测量的物理量是_(填正确答案标号)。 A.物块的质量 B.斜面的高度 C.斜面的倾角,答案(1)3.251.79(2)C,2.某同学做“探究合力做的功和物体速度变化的关系”的实验装置如图5所示，小车在橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行。用1条橡皮筋时弹力对小车做的功记为W，当用2条、3条完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次实验时，每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致。实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。,图5,(1)木板水平放置，小车在橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是_。 A.橡皮筋仍处于伸长状态 B.橡皮筋恰好恢复原长 C.小车恰好运动到两个铁钉的连线处 D.小车已超过两个铁钉的连线处,(2)实验操作中需平衡小车受到的摩擦力，最根本的目的是_。 A.防止出现小车不能被橡皮筋拉动的情况 B.保证橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功 C.便于小车获得较大的弹射速度 D.防止纸带上点迹不清晰,(4)如图6所示是某次在正确操作的情况下，用50 Hz交变电流作电源的打点计时器记录的一条纸带，为了得到小车获得的速度，应选用纸带的_(填“AF”或“FI”)部分进行测量，速度大小为_m/s。,图6,答案(1)A(2)B(3)CD(4)FI0.76,3.某同学为探究加速度与合外力的关系，设计了如图7甲所示的实验装置。一端带有定滑轮的长木板固定在水平桌面上，用轻绳绕过定滑轮及轻滑轮将小车与弹簧测力计相连。实验中改变悬挂的钩码个数进行多次测量，记录弹簧测力计的示数F，并利用纸带计算出小车对应的加速度a。,甲,(1)实验中钩码的质量可以不需要远小于小车质量，其原因是_。 A.小车所受的拉力与钩码的重力无关 B.小车所受的拉力等于钩码重力的一半 C.小车所受的拉力可由弹簧测力计直接测出 (2)图乙是实验中得到的某条纸带的一部分。已知打点计时器使用的交流电频率为50 Hz，由纸带数据求出小车的加速度a_m/s2。,乙 图7,(3)根据实验数据绘出小车的加速度a与弹簧测力计示数F的关系图象，下列图象中最符合本实验实际情况的是_。,答案(1)C(2)0.75(3)B,4.(2016广东珠海模拟)在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m1.00 kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图8所示。O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取连续点中的三个点。已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，当地的重力加速度g取9.80 m/s2。则：,图8,(1)根据图上所得的数据，应取图中O点到_点来验证机械能守恒定律。,答案(1)B(2)1.881.84(3)A,“橡皮条、弹簧”类实验,规 律 方 法,实验数据处理方法 (1)图象法 为了使图象能够直观地反映物理量间的关系，通常通过选择坐标轴代表合适的物理量(或包含物理量的代数式)，使其图象成为直线。利用描点法画线性图象时，要尽可能通过较多的数据点作直线，其他不在直线上的数据点要均匀分布在图象两侧。 (2)利用作图法处理实验数据 在“验证力的平行四边形定则”实验中，由作图法得到的合力F与实际测量得到的合力F不可能完全重合，只要在误差允许范围内F与F重合即可验证平行四边形定则。,1.(2016浙江理综，21)某同学在“探究弹簧和弹簧伸长的关系”的实验中，测得图中弹簧OC的劲度系数为500 N/m。如图9甲所示，用弹簧OC和弹簧秤a、b做“探究求合力的方法”实验。在保持弹簧伸长1.00 cm不变的条件下，,精 典 题 组,图9,(1)弹簧秤a、b间夹角为90，弹簧秤a的读数是_N(图乙中所示)，则弹簧秤b的读数可能为_N。 (2)若弹簧秤a、b间夹角大于90，保持弹簧秤a与弹簧OC的夹角不变，减小弹簧秤b与弹簧OC的夹角，则弹簧秤a的读数_、弹簧秤b的读数_(填“变大”、“变小”或“不变”)。,(2)若弹簧秤a、b间夹角大于90，保持弹簧秤a与弹簧OC的夹角不变，减小弹簧秤b与弹簧OC的夹角，如图所示，根据力的平行四边形法则可知，弹簧秤a的读数变大，弹簧秤b的读数变大。,答案(1)3.003.023.094.01(2)变大变大,2.2015福建理综，19(1)某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验。 图10甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73 cm；图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量l为_cm；,图10,本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范的做法是_；(填选项前的字母) A.逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重 B.随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重 图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量l与弹力F的关系图线，图线的AB段明显偏离直线OA，造成这种现象的主要原因是_。,解析由题图乙知，读数为14.66 cm，所以弹簧伸长量l(14.667.73)cm6.93 cm。若随意增减砝码，作图不方便，有可能会超出弹簧的弹性限度，所以应逐一增挂钩码，选项A正确。由题图丙知AB段弹簧伸长量与弹力不成线性关系，是因为钩码重力超过弹簧的弹性限度。 答案6.93A钩码重力超过弹簧的弹性限度,创新设计实验,规 律 方 法,创新设计实验通常可分为两类： 第一类为通过实验和实验数据的分析得出物理规律； 第二类为给出实验规律，让你选择实验仪器，设计实验步骤，并进行数据处理。第一类必须在实验数据上下工夫，根据数据特点，掌握物理量间的关系，得出实验规律；第二类必须从已知规律入手，正确选择测量的物理量，根据问题联想相关的实验模型，确定实验原理，选择仪器设计实验步骤、记录实验数据并进行数据处理。,1.如图11、图12所示分别为甲、乙两位同学探究加速度与力的关系的实验装置示意图，他们在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一宽度为d的窄遮光条，由数字计时器可读出遮光条通过光电门的时间。甲同学直接用细线跨过定滑轮把滑块和钩码连接起来(如图11)，乙同学把滑块用细线绕过定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码(如图12)，每次滑块都从A处由静止释放。,精 典 题 组,图11,图12 (1)实验时应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他实验器材的情况下，如何判定调节是否到位？_