03-(三)实验题高分练二 力学创新(可编辑word)

2021年高考物理二轮复习试卷：力学创新实验
考点一
实验器材的等效与替换
1.[用电子秤替换弹簧测力计]
一同学用电子秤、水壶、细线、墙钉和贴在墙上的白纸等物品，在家中验证力的平行四边形定则。

图1
(1)如图1(a)，在电子秤的下端悬挂一装满水的水壶，记下水壶________时电子秤的示数F。

(2)如图(b)，将三细线L1、L2、L3的一端打结，另一端分别拴在电子秤的挂钩、墙钉A 和水壶杯带上。

水平拉开细线L1，在白纸上记下结点O的位置、____________和电子秤的示数F1。

(3)如图(c)，将另一颗墙钉B钉在与O同一水平位置上，并将L1拴在其上。

手握电子秤沿着(2)中L2的方向拉开细线L2，使______________和三根细线的方向与(2)中重合，记录电子秤的示数F2。

(4)在白纸上按一定标度作出电子秤拉力F、F1、F2的图示，根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F′的图示，若______________，则平行四边形定则得到验证。

2．[气垫导轨、力传感器、光电门替代长木板、打点计时器]
如图2甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置。

他在气垫导轨上B处安装了一个光电门，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放。

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(建议用时：20分钟)1.某同学用如图甲所示装置测小滑块与桌面间的动摩擦因数．实验过程如下：一轻质弹簧放置在粗糙水平固定桌面MN 上，弹簧左端固定，弹簧处于原长时，弹簧右端恰好在桌面边缘处，现用一个小滑块压缩弹簧并用锁扣锁住．已知当地的重力加速度为g ，弹簧的劲度系数为k .(1)实验中涉及下列操作步骤：①用天平测量出小滑块的质量m ，查出劲度系数为k 的弹簧的形变量为x 时的弹性势能的大小为E p ＝12kx 2.②测量桌面到地面的高度h 和小滑块抛出点到落地点的水平距离s . ③测量弹簧压缩量x 后解开锁扣．④计算小滑块与水平桌面间的动摩擦因数．Ⅰ.上述步骤正确的操作顺序是____________(填入代表步骤的序号)． Ⅱ.上述实验测得小滑块与水平桌面间的动摩擦因数的大小为____________．(2)再通过更换材料完全相同、但大小和质量不同的滑块重复操作，得出一系列滑块质量m 与它抛出点到落地点的水平距离s .根据这些数值，作出s 2－1m 图象，如图乙所示．由图象可知，滑块与水平桌面之间的动摩擦因数μ＝__________；每次弹簧被压缩时具有的弹性势能大小是____________．(用b ，a ，x ，h ，g 表示)2.(20xx·青岛二模)如图所示，某实验小组同学利用DIS 实验装置研究支架上力的分解，A 、B 为两个相同的双向力传感器，该型号传感器在受到拉力时读数为正，受到压力时读数为负．A 连接质量不计的细绳，可沿固定的板做圆弧形移动．B 固定不动，通过光滑铰链连接长 0.3 m 的杆．将细绳连接在杆右端O 点构成支架．保持杆在水平方向，按如下步骤操作：①测量绳子与水平杆的夹角∠AOB ＝θ ②对两个传感器进行调零③用另一根绳在O 点悬挂一个钩码，记录两个传感器的读数 ④取下钩码，移动传感器A 改变θ角 重复上述实验步骤，得到表格.F1 1.0010.580… 1.002…F2－0.868－0.291…0.865…θ30°60°…150°…(1)根据表格，A传感器对应的是表中力________(选填“F1”或“F2”)．钩码质量为________kg(g取10 m/s2，保留1位有效数字)．(2)本实验中多次对传感器进行调零，对此操作说明正确的是________．A．因为事先忘记调零B．何时调零对实验结果没有影响C．为了消除横杆自身重力对结果的影响D．可以完全消除实验的误差3．(20xx·全国押题卷二)甲、乙同学均设计了测动摩擦因数的实验，已知重力加速度为g.(1)甲同学设计的实验装置如图甲所示，其中A为置于水平面上的质量为M的长直木板，B为木板上放置的质量为m的物块，C为物块右端连接的一个轻质弹簧测力计，连接弹簧的细绳水平，实验时用力向左拉动A，当C的示数稳定后(B仍在A上)，读出其示数F，则该设计能测出________(填“A与B”或“A与地面”)之间的动摩擦因数，其表达式为μ＝________．(2)乙同学的设计如图乙所示，他在一端带有定滑轮的长木板上固定A、B两个光电门，与光电门相连的计时器可以显示带有遮光片的物块在其间的运动时间，与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质测力计能显示挂钩处所受的拉力，长木板固定在水平面上，物块与滑轮间的细绳水平，实验时，多次改变沙桶中沙的质量，每次都让物块从靠近光电门A处由静止开始运动，读出多组测力计示数F及对应的物块在两光电门之间的运动时间t；在坐标系中作出F－1t2的图线如图丙所示，图线的斜率为k，与纵轴的截距为b，因乙同学不能测出物块质量，故该同学还应该测出的物理量为________(填所测物理量及符号)．根据所测物理量及图线信息，可知物块与木板之间的动摩擦因数表达式为μ＝________．热点17力学创新实验1．解析：(1)Ⅱ.由平抛运动规律，s＝v t，h＝12gt2，解得v＝sg2h.设弹簧被压缩时的弹。

“力学创新试验”学前诊断考点一试题情景的设计与创新1.[考查利用能量守恒定律测动摩擦因数]某同学用如图所示装置测物块与长木板间的动摩擦因数。

图中长木板固定在水平桌面上，光滑的四分之一圆弧轨道与长木板的上表面在O点相切，一竖直标尺紧贴圆弧轨道左侧放置，圆弧曲面与标尺竖直面相切。

(1)在A点由静止释放物块，物块经圆弧轨道滑上长木板，最终停在a点，转变滑块释放的位置于B 点，物块最终停在长木板上的b点，量出A、B间的高度h，a、b间的距离L，重力加速度为g，则物块与长木板间的动摩擦因数μ＝________。

(2)为了减小试验误差，多次转变物块释放的位置，测出每次物块释放的位置离A点的高度h，最终停在长木板上的位置离O点的距离为x，作出x-h图像，则作出的图像应当是________(填“过原点”或“不过原点”)的一条倾斜的直线，求出图像的斜率为k，则物块与长木板面间的动摩擦因数为μ＝__________。

解析：(1)由能量守恒可知，mgh＝μmgL，得μ＝hL。

(2)设OA间的高度为H，则mg(h＋H)＝μmgx，得x＝1μh＋1μH，因此图线是一条不过原点的倾斜直线，图线的斜率k＝1μ，得μ＝1k。

答案：(1)hL(2)不过原点1 k2．[利用钢球摇摆验证机械能守恒定律]某同学用如图所示的装置验证机械能守恒定律。

一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A点。

光电门固定在A的正下方，在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条。

将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t可由计时器测出，取v＝dt作为钢球经过A点时的速度。

记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t，计算并比较钢球在释放点和A点之间的势能变化大小ΔE p与动能变化大小ΔE k，就能验证机械能是否守恒。

(1)用ΔE p＝mgh计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到________之间的竖直距离。

A．钢球在A点时的顶端B．钢球在A点时的球心C．钢球在A点时的底端(2)用ΔE k＝12m v2计算钢球动能变化的大小。

实验题专项练（二）力学实验创新增分练1．某同学利用打点计时器(每隔0.02 s打出一个点)研究做直线运动小车的运动情况，图1所示为该同学实验时打出的一条纸带中的部分计数点，相邻计数点间有4个点迹未画出。

为研究小车的运动，此同学用剪刀把纸带上OB、BD、DF……等各段纸带剪下，将剪下的纸带一端对齐，按顺序贴好，如图2所示。

简要说明由图2怎样判断此小车是否做匀变速直线运动：______________________________________________________________ ______________________________________________________________。

解析：由于纸带上OB、BD、DF……等各段都是经过2个时间间隔的运动距离，如果做的是匀变速直线运动，则它们相邻时间的位移增加量是相等的，故可以比较每段纸带比前一段纸带长度增加量是否相等，也可以连接每段纸带的左上角(或上方中点，或纸带中点)的点，看是否为一条直线来判断，如果间距相等或者是一条直线，则运动就是匀变速直线运动。

答案：连接每段纸带的左上角(或上方中点，或纸带中点)为一条直线(或每段纸带比前一段纸带长度增加量相等)2.(2018·湖北4月调研)城市建设中常常用半径很大的圆形水泥管道作为雨水和污水的排放管道。

为估测该管道的半径，使用的器材有：小球、秒表、上表面光滑的长木板。

请将下列实验步骤补充完整：(1)将小球放在管道中，标出小球静止在水泥管圆弧底部的最低点A。

(2)将长木板倾斜放置在圆形管道上，______________。

(3)让小球从长木板上端由静止滑下，__________________________________________________________________________________________________ ______________。

命题点二力学创新性实验1.[测量连接体中物体的加速度] (2020·全国Ⅱ卷,22)一细绳跨过悬挂的定滑轮,两端分别系有小球A和B,如图所示。

一实验小组用此装置测量小球B运动的加速度。

令两小球静止,细绳拉紧,然后释放小球,测得小球B释放时的高度h0=0.590 m,下降一段距离后的高度h=0.100 m;由h0下降至h所用的时间T=0.730 s。

由此求得小球B加速度的大小为a= m/s2(结果保留3位有效数字)。

从实验室提供的数据得知,小球A、B的质量分别为100.0 g和150.0 g,当地重力加速度大小g取9.80 m/s2。

根据牛顿第二定律计算可得小球B加速度的大小a′= m/s2(结果保留3位有效数字)。

可以看出,a′与a有明显差异,除实验中的偶然误差外,写出一条可能产生这一结果的原因: 。

2.[验证机械能守恒] (2021·广东新高考适应性考试)为了验证小球在竖直平面内摆动过程的机械能是否守恒,利用如图a装置,不可伸长的轻绳一端系住一小球,另一端连接力传感器,小球质量为m,球心到悬挂点的距离为L,小球释放的位置到最低点的高度差为h,实验记录轻绳拉力大小随时间的变化如图b所示,其中F m是实验中测得的最大拉力值,重力加速度为g,请回答以下问题:(1)小球第一次运动至最低点的过程,重力势能的减少量ΔE p=,动能的增加量ΔE k= 。

(均用题中所给字母表示) (2)观察图b中拉力峰值随时间变化规律,试分析造成这一结果的主要原因: 。

(3)为减小实验误差,实验时应选用密度(选填“较大”或“较小”)的小球。

3.[测量动摩擦因数及重力加速度] (2021·湖北新高考适应性考试)某同学利用如图a所示的装置测量滑块与长金属板之间的动摩擦因数和当地重力加速度。

金属板固定于水平实验台上,一轻绳跨过轻滑轮,左端与放在金属板上的滑块(滑块上固定有宽度为d=2.000 cm的遮光条)相连,另一端可悬挂钩码。

热点12力学创新实验(建议用时：20分钟)1.某同学用如图甲所示装置测小滑块与桌面间的动摩擦因数•实验过程如下：一轻质弹簧放置在粗糙水平固定桌面MNk,弹簧左端固定，弹簧处于原长时，弹簧右端恰好在桌面边缘处，现用一个小滑块压缩弹簧并用锁扣锁住•已知当地的重力加速度为g,弹簧的劲度系数为k.(1) 实验中涉及下列操作步骤：①用天平测量出小滑块的质量m查出劲度系数为k的弹簧的形变量为x时的弹性势能的大小为&= 2kx1 2 3.②测量桌面到地面的高度h和小滑块抛出点到落地点的水平距离s.③测量弹簧压缩量x后解开锁扣.④计算小滑块与水平桌面间的动摩擦因数.1 .上述步骤正确的操作顺序是______________ (填入代表步骤的序号)•n.上述实验测得小滑块与水平桌面间的动摩擦因数的大小为__________________ •(2) 再通过更换材料完全相同、但大小和质量不同的滑块重复操作，得出一系列滑块质量2 1m与它抛出点到落地点的水平距离s.根据这些数值，作出s2—才图象，如图乙所示•由图象可知，滑块与水平桌面之间的动摩擦因数卩= ____________ ;每次弹簧被压缩时具有的弹性势能大小是_____________ •(用b, a, x, h, g表示)2 .图甲是实验室测定水平面和小物块之间动摩擦因数的实验装置，曲面AB与水平面相切于B点且固定•带有遮光条的小物块自曲面上某一点释放后沿水平面滑行最终停在C点，P 为光电计时器的光电门，已知当地重力加速度为g.1 利用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示，则遮光条的宽度 d = ________ cm；2 实验中除了测定遮光条的宽度外，还需要测量的物理量有_____________ ;A. 小物块质量mB. 遮光条通过光电门的时间tC. 光电门到C点的距离xD. 小物块释放点的高度h3 为了减小实验误差，同学们采用图象法来处理实验数据，他们根据(2)测量的物理量，建立如图所示的坐标系来寻找关系，其中合理的是_____________ .3. (2019 •如皋市模拟)某小组测量木块与木板间动摩擦因数，实验装置如图甲所示.(1) 测量木块在水平木板上运动的加速度a.实验中打出的一条纸带如图乙所示. 从某个清晰的点O开始，每5个打点取一个计数点，依次标出1、2、3…，量出1、2、3…点到O点的距离分别为S1、S2、S3…，从O点开始计时，1、2、3…点对应时刻分别为t 1、t 2' t 3…，求得S1 S2 S3V1 =厂，V2 =厂，v3 =厂…，作出v—t图象如图丙所示，图线的斜率为k,截距为b.则木块的t 1 t 2 t 3加速度a= __________ ；b的物理意义是 _______ .(2) 实验测得木块的加速度为a,还测得钩码和木块的质量分别为m和M已知当地重力加速度为g,则动摩擦因数卩= __________________ .(3) 关于上述实验，下列说法中错误的是_______________ .A. 木板必须保持水平B. 调整滑轮高度，使细线与木板平行C. 钩码的质量应远小于木块的质量D. 纸带与打点计时器间的阻力是产生误差的一个因素4. 某兴趣小组的同学用如图甲所示装置验证机械能守恒定律，轻绳一端固定在光滑固定转轴O 处，另一端系一小球.(1) 小明同学在小球运动的最低点和最高点附近分别放置了一组光电门，用螺旋测微器测出了小球的直径，如图乙所示，则小球的直径d = ____________ mm使小球在竖直面内做圆周运动，测出小球经过最高点的挡光时间为△ t1,经过最低点的挡光时间为△ t2.(2) 小军同学在光滑水平转轴O处安装了一个拉力传感器，已知当地重力加速度为g.现使小球在竖直平面内做圆周运动，通过拉力传感器读出小球在最高点时绳上的拉力大小是F1, 在最低点时绳上的拉力大小是F2.(3) 如果要验证小球从最低点到最高点机械能守恒，小明同学还需要测量的物理量有_______ (填字母代号)•小军同学还需要测量的物理量有 ____________ (填字母代号).A. 小球的质量mB. 轻绳的长度IC. 小球运行一周所需要的时间T(4) 根据小明同学的思路，请你写出验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式：________________________________________________________________.(5) 根据小军同学的思路，请你写出验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式：_____________________________________________________________ .热点12力学创新实验1 .解析：⑴n .由平抛运动规律，s= vt, h= -gt ［解得v = s 12^.设弹簧被压缩时的. 21 i kx s弹性势能为E p，由功能关系可知E p-卩mgx=；mV,而E p=：kx2，解得卩= ---------- ——.2 2 2mg 4hx(2) E)—卩mgx=如｛,而v = s、^^，有巳=卩mgx+ £器，对照题给s2-m图象，变形得2 4hE p 1 2 1 b 4hE>s = • —4卩hx.由s —图象可知，图线斜率 -= ，图线在纵轴上的截距b= 4卩hx,g m m a g解得滑块与水平桌面之间的动摩擦因数卩=吕；弹性势能大小为E p=bg.4hx 4hakx s2答案：⑴i.①③②④n. ——2mg 4hxb bg(2) ■4hx 4ha2 .解析：(1)主尺的读数是1.0 cm,游标尺上的第12条刻度线与主尺的刻度线对齐，读数是0.05 X 12 mm= 0.60 mm，则游标卡尺的读数是10 mm+ 0.60 mm = 10.60 mm= 1.060 cm.(2) 实验的原理：根据遮光条的宽度与遮光条通过光电门的时间可求得滑块通过光电门时、d 1 2的速度v=-;滑块从B到C的过程中，摩擦力做功，根据动能定理得—卩mgx= 0—?mv,联立以上两式得动摩擦因数卩=无加.则还需要测量的物理量是光电门P到C点的距离x与遮光条通过光电门的时间t，故B、C正确，A D错误.2 1(3) 由动摩擦因数的表达式可知，□与t2和x的乘积成反比，所以x—严图线是过原点的1直线，应该建立孑—x坐标系，故B项正确，A、C D项错误.答案：(1)1.060 (2)BC (3)B3.解析：(1)图线纵轴截距是0时刻对应的速度，即表示O点的瞬时速度.各段的平均速度表示各段中间时刻的瞬时速度，以平均速度v为纵坐标，相应的运动时间t的一半为横坐标，即v—*的图象的斜率表示加速度a，则v —t图象的斜率的2倍表示加速度，即a= 2k.(2)对木块、钩码组成的系统，由牛顿第二定律得：mg-Mg= (M+ amg-( m+ M a Mg .解得：1 =(3)木板必须保持水平，使压力大小等于重力大小，故A正确；调整滑轮高度，使细线与木板平行，拉力与滑动摩擦力共线，故B正确；因选取整体作为研究对象，钩码的质量不需要远小于木块的质量，故C错误；纸带与打点计时器间的阻力是产生误差的一个因素，故D正确；本题选错误的，故选 C.答案：（1）2 k 0点的瞬时速度4 .解析：（1）螺旋测微器固定刻度读数为 5.5 mm ，可动刻度读数为 20.0 X 0.01 mm ，故最终读数为两者相加，即 5.700 mm.（3）根据小明同学的实验方案，小球在最高点的速度大小为度大小为V 2= —p ，设轻绳长度为I ，则从最低点到最高点依据机械能守恒定律有2m —-j-的长度I ;根据小军同学的实验方案，设小球做圆周运动的半径为2 2V 2 V 11 2 1 2mg=吓，在最高点有F 1+ mg= mr ，从最低点到最高点依据机械能守恒定律有qmv = ^m\2+ 2mgr ,联立方程化简得 F 2-F i = 6mg 所以小军同学还需要测量的物理量就是小球的质量⑷ 由⑶ 可知，根据小明同学的思路，验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能 守恒的表达式为⑸ 由⑶ 可知，根据小军同学的思路，验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能 守恒的表达式为 F 2 — F i = 6mg答案：(1)5.700(3)B A(5) F 2 — F i = 6mgmg-( m^ M ) a (2) (3)CMgV 1=-d-，小球在最低点的速△ 11mg-21 =d' △ t 2△ t 1 =呵，所以小明同学还需要测量的物理量是轻绳r ,则小球在最低点有 F 2--,化简得2。

2 力学创新性实验1.(2023·湖南岳阳模拟)某学校物理兴趣小组用如图甲所示的阿特伍德机验证牛顿第二定律,并测量当地的重力加速度。

绕过定滑轮的轻绳两端分别悬挂质量相等的重物A(由多个相同的小物块叠放组成)和重物B。

主要实验步骤如下:①用天平分别测量一个小物块的质量和B的质量m;②将A中的小物块取下一个放在B上,接通打点计时器的电源后,由静止释放B,取下纸带,算出加速度大小,并记下放在B上的小物块的质量;③重复步骤②,获得B上面的小物块的总质量Δm和对应加速度大小a 的多组数据。

(1)某次实验打出的纸带如图乙所示,相邻两计数点间还有四个计时点未画出,已知打点计时器所用交流电源的频率为50 Hz,则本次实验中A的加速度大小为m/s2(结果保留3位有效数字)。

(2)利用本装置验证牛顿第二定律。

若在误差允许的范围内,满足重物A的加速度大小a= (用m、Δm和当地的重力加速度大小g表示),则牛顿第二定律得到验证。

(3)利用本装置测量当地的重力加速度。

根据放在B上面的小物块的总质量Δm和对应加速度大小a的多组数据,以Δm为横坐标,a为纵坐标作出aΔm图像。

若图线的斜率为k,则当地的重力加速度大小可表示为g= (用k、m表示)。

解析:(1)根据题意可知,交流电源的频率为50 Hz,相邻两计数点间还有四个计时点未画出,则相邻计数点间的时间间隔为T=0.1 s,由逐差法有(164.946.046.0)×103=a(3T)2,解得a=0.810 m/s2。

(2)根据牛顿第二定律,对A、B组成的系统有(m+Δm)g(mΔm)g=2ma,解得a=gΔmm。

(3)由(2)的结果变形可得a=gm ·Δm,则有k=gm,解得g=km。

答案:(1)0.810 (2)gΔmm(3)km2.(2023·湖南株洲二模)某同学发现用传统的仪器验证机械能守恒定律存在较大误差,他设计了一个实验装置验证机械能守恒定律,如图a所示,用一个电磁铁吸住重物,在重物上固定一挡光片,挡光片正下方有一光电门,可以测出挡光片经过光电门的时间,重物下落过程中挡光片始终保持水平,该同学按照以下步骤进行实验:(1)给电磁铁通电,将质量为m(含挡光片)的重物放在电磁铁下端,并保持静止。

力学实验（创新实验）1、某实验小组应用如图所示装置“探究加速度与物体受力的关系”，已知小车的质量为m，1所挂砝码质量为m，打点计时器所接的交流电的频率为50Hz，动滑轮轻质。

2实验步骤如下：A.按图所示安装好实验装置，其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直；B.调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下匀速运动；C.挂上钩码，接通电源后，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求出小车的加速度；D.改变钩码的数量，重复步骤C，求得小车在不同合力作用下的加速度。

根据以上实验过程，回答以下问题：（1）对于上述实验，下列说法正确的是_____________。

A.钩码的质量应远小于小车的质量B.实验过程中钩码处于超重状态C.与小车相连的轻绳与长木板一定要平行D.弹簧测力计的读数应为钩码重力的一半（2）实验中打出的其中一条纸带如图所示，由该纸带可求得小车的加速度a=_________2m s（结果保留两位有效数字）/（3）由本实验得到的数据作出小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图象，与本实验相符合的是_____________。

A. B.C. D.（4）实验时，某同学遗漏了平衡摩擦力这一步骤，若轨道水平，他测量得到的21a m - 图象如图，设图中直线的斜率为k ，在纵轴上的截距为b ，则小车与木板间的动摩擦因数u =____2、如图甲所示为某探究小组设计的“用DIS 测定动摩擦因数”的实验装置示意图.一长木板固定在水平桌面上,长木板上表面水平,轻弹簧水平放置在长木板上,其右端固定在长木板的C 处,左端连一木块,木块上方固定有窄片P ,当弹簧处于原长时,木块在A 点处,光电门(未画出,用以测量窄片的遮光时间)固定在A 点.第一次,向右压缩弹簧使木块移到B 点处并由静止释放,木块通过A 处时记下窄片的遮光时间1t ,测出木块的质量1m ;第二次,在木块上方增加砝码后,向右压缩弹簧使木块再次移到B 点处并由静止释放,木块通过A 处时记下窄片的遮光时间2t ,测出木块和砝码的总质量2m ;如此反复多次实验.请回答下列问题.(已知重力加速度大小为g )1.为了测量木块与长木板间的动摩擦因数,实验中还需要测量的物理量有( )A.窄片的宽度dB.A B 、两点间的距离xC.木块从B 点运动到A 点的时间0tD.弹簧的劲度系数k2.在坐标纸上作出窄片的遮光时间t 的平方的倒数21t 随木块和砝码的总质量的倒数1m变化的关系图象,如图乙所示,根据图线,求得木块与长木板间的动摩擦因数μ=__________,木块从B 点运动到A 点的过程,弹簧对木块做的总功F W =____________.(用含a b g 、、及还需要测量的物理量字母表示)3、某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。

第13练：力学创新实验(常考点)考情分析：1．从近几年的高考实验题来看，创新型的题目越来越突出，设计型实验的考查将逐步取代对课本中原有的单纯学生实验的考查．2．复习本讲内容时，要注意以下几点：(1)熟悉各种实验器材的原理和使用方法．(2)熟知基础实验，能在基础实验的基础上进行创新与改进．(3)熟悉物理规律，能根据现有的器材设计实验，达到实验目的．1．一个有一定厚度的圆盘，可以绕通过中心垂直于盘面的水平轴转动，圆盘加速转动时，角速度的增加量Δω与对应时间Δt的比值定义为角加速度β.我们用电磁打点计时器、米尺、游标卡尺、纸带、复写纸来完成下述实验：(打点计时器所接交流电的频率为50 Hz，A、B、C、D…为计数点，相邻两计数点间有四个点未画出)①如图甲所示，将打点计时器固定在桌面上，将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔，然后固定在圆盘的侧面，当圆盘转动时，纸带可以卷在圆盘侧面上；②接通电源，打点计时器开始打点，启动控制装置使圆盘匀加速转动；③经过一段时间，圆盘停止转动和打点，取下纸带，进行测量．(计算结果保留3位有效数字)．(1)用20分度的游标卡尺测得圆盘的直径如图乙所示，圆盘的半径r为________ cm；(2)由图丙可知，打下计数点D时，圆盘转动的角速度为________ rad/s；(3)纸带运动的加速度大小为________m/s2，圆盘转动的角加速度大小为________ rad/s2.2．某实验小组用如图甲所示装置测量木板对木块的摩擦力所做的功．实验时，木块在重物牵引下向右运动，重物落地后，木块继续向右做匀减速运动．图乙是重物落地后打点计时器打出的纸带，纸带上的小黑点是计数点，相邻的两计数点之间还有4个点(图中未标出)，计数点间的距离如图所示．已知打点计时器所用交流电的频率为50 Hz.(1)可以判断纸带的________(填“左端”或“右端”)与木块连接．根据纸带提供的数据可计算出打点计时器在打下A点、B点时木块的速度v A、v B，其中v A＝________ m/s.(结果保留两位有效数字)(2)要测量在AB段木板对木块的摩擦力所做的功W AB，还应测量的物理量是________．(填入物理量前的字母)A．木板的长度L B.木块的质量m1C．重物的质量m2 D.木块运动的时间t(3)在AB段木板对木块的摩擦力所做的功的表达式W AB＝________.[用v A、v B和第(2)问中测得的物理量的符号表示]3．实验室水平桌面上有如图甲所示的一套实验装置，一端固定的压缩弹簧连接一个带有遮光片的滑块(弹簧不拴接)，滑块被弹出后经过光电门并最终停在P点．(1)游标卡尺测得遮光片的宽度如图乙所示，则宽度d＝________ c m.(2)若要探究滑块和水平面之间的动摩擦因数，需要测量的物理量除遮光片宽度d和经过光电门的时间t外，还需要测量的物理量是________，若这个物理量用字母n表示，则动摩擦因数的表达式μ＝________.(3)若滑块质量为m且弹簧到P点之间的水平面光滑，滑块到达光电门之前与弹簧已分离，则压缩弹簧的弹性势能为________．(用字母d、t、m表示)4．如图所示，某小组同学利用DIS实验装置研究支架上力的分解．A、B为两个相同的双向力传感器，该型号传感器在受到拉力时读数为正，受到压力时读数为负．A连接质量不计的细绳，并可沿固定的圆弧形轨道移动．B固定不动，通过光滑铰链连接一轻杆，将细绳连接在杆右端O点构成支架，调整使得O点位于圆弧形轨道的圆心处，保持杆沿水平方向．随后按如下步骤操作：①测量绳子与水平杆的夹角∠AOB＝θ；②对两个传感器进行调零；③用另一绳在O点悬挂住一个钩码，记录两个传感器读数；④取下钩码，移动传感器A，改变θ角，重复上述步骤①②③，得到数据表格a.(1)根据表格a，可知A传感器对应的是表中的力______(填“F1”或“F2”)，并求得钩码质量为________ kg(保留一位有效数字)；(2)换用不同钩码做此实验，重复上述实验步骤，得到数据表格b，则表格中30°所对应的F2空缺处数据应为________；表格a0.580－0.291表格b(3)实验中，让A)轨道移动的主要目的是：________.A．方便改变A传感器的读数B．方便改变B传感器的读数C．保持轻杆右端O的位置不变D．方便改变细绳与杆的夹角θ5．甲、乙两同学均设计了测动摩擦因数的实验．已知重力加速度为g.(1)甲同学设计的实验装置如图甲所示．其中A为置于水平面上的质量为M的长直木板，B为木板上放置的质量为m的物块，C为物块右端连接的一轻质弹簧测力计，连接弹簧的细绳水平．实验时用力向左拉动A，当C的示数稳定后(B仍在A上)，读出其示数F.则该设计能测出________(填“A与B”或“A与地面”)之间的动摩擦因数，其表达式为μ＝________.(2)乙同学的设计如图乙所示．他在一端带有定滑轮的长木板上固定A、B两个光电门，与光电门相连的计时器可以显示带有遮光片的物块在其间的运动时间，与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质测力计能显示挂钩处所受的拉力，长木板固定在水平面上，物块与滑轮间的细绳水平．实验时，多次改变砂桶中砂的质量，每次都让物块从靠近光电门A处由静止开始运动，读出多组测力计示数F及对应的物块在两光电门之间的运动时间t；在坐标系中作出F ­1t2的图线如图丙所示，图线的斜率为k，与纵轴的截距为b.因乙同学不能测出物块质量，故该同学还应该测出的物理量为________________________(填所测物理量及符号)．根据所测物理量及图线信息，可知物块与木板之间的动摩擦因数表达式为μ＝________.6．如图为验证动量守恒定律的实验装置，实验中选取两个半径相同、质量不等的小球，按下面步骤进行实验：①用天平测出两个小球的质量分别为m1和m2；②安装实验装置，将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端切线水平，再将一斜面BC连接在斜槽末端；③先不放小球m2，让小球m1从斜槽顶端A处由静止释放，标记小球在斜面上的落点位置P；④将小球m2放在斜槽末端B处，仍让小球m1从斜槽顶端A处由静止释放，两球发生碰撞，分别标记小球m1、m2在斜面上的落点位置；⑤用毫米刻度尺测出各落点位置到斜槽末端B的距离．图中M、P、N点是实验过程中记下的小球在斜面上的三个落点位置，从M、P、N到B点的距离分别为s M、s P、s N.依据上述实验步骤，请回答下面问题：(1)两小球的质量m1、m2应满足m1________m2(填写“>”“＝”或“<”)；(2)小球m1与m2发生碰撞后，m1的落点是图中______点，m2的落点是图中________点；(3)用实验中测得的数据来表示，只要满足关系式____________，就能说明两球碰撞前后动量是守恒的；(4)若要判断两小球的碰撞是否为弹性碰撞，用实验中测得的数据来表示，只需比较__________与__________________是否相等即可．第13练：力学创新实验(常考点)1．解析：(1)游标卡尺的读数：d ＝6×10 mm ＋0×0.05 mm ＝60.00 mm ，即d ＝6.000 cm ，故r ＝3.000 cm.(2)t ＝0.1 s ，打下计数点D 时，v D ＝CE 2t＝0.389 m/s ， 则ω＝v D r ＝0.3890.03rad/s ≈13.0 rad/s. (3)纸带运动的加速度a ＝CE －AC 4t 2≈0.593 m/s 2，因β＝ΔωΔt ，ω＝v r ，故角加速度为β＝a r≈19.8 rad/s 2.答案：(1)3.000 (2)13.0 (3)0.593 19.82．解析：(1)重物落地后，木块继续做匀减速直线运动，相邻计数点间的距离逐渐减小，纸带向右运动，故右端连着小木块；计数点间的时间间隔为t ＝0.02 s ×5＝0.1 s ，由匀变速直线运动的推论得：打A 点时的速度v A ＝0.068 4＋0.074 80.2m/s ≈0.72 m/s. (2)(3)在AB 段由动能定理：W AB ＝12m 1()v 2A －v 2B ，故还应测量木块的质量m 1，B 正确． 答案：(1)右端 0.72 (2)B (3)12m 1(v 2A －v 2B ) 3．解析：(1)游标卡尺的主尺读数为：3 mm ，游标尺上第15个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以最终读数为：3 mm ＋0.05×15 mm ＝3.75 mm ＝0.375 cm.(2)根据极限的思想，在时间很短时，我们可以用这一段的平均速度来代替瞬时速度，所以滑块通过光电门的速度是：v ＝d t，小滑块在水平面上运动经过O 处的光电门，最后停在P 点，做的是匀减速直线运动，根据光电门和P 点之间的距离n ，由速度位移的关系式可得：v 2＝2an .对于整体由牛顿第二定律可得： F f ＝Ma ，又F f ＝μF N ，F N ＝Mg ，可得：μ＝d 22gnt 2. (3)根据能量守恒，弹簧的弹性势能等于小滑块的动能：E p ＝12m v 2＝md 22t 2 答案：(1)0.375 (2)光电门与P 点间的距离 d 22gnt 2 (3)md 22t 2 4．解析：(1)因绳子只能提供拉力，故A 传感器对应的是表中力F 1，对结点O 受力分析有F 1sin 30°＝mg ，解得m ＝0.05 kg.(2)对于O 点，受力平衡，根据几何关系可知，F 2＝F 1cos 30°＝1.103×32N ＝0.955 N ，因为B 受到的是压力，所以F 2空缺处数据应为－0.955.(3)实验中，让A 传感器沿圆心为O 的圆弧形轨道移动的主要目的是：保持轻杆右端O 的位置不变，从而保证OB 水平，故选C.答案：(1)F 1 0.05 (2)－0.955 (3)C5．解析：(1)实验时用力向左拉动A ，C 稳定时读数F 等于A 与B 之间的摩擦力，A 与B 之间的压力等于物块B 的重力mg ，由F ＝μmg 可得A 与B 之间的动摩擦因数表达式为μ＝F mg. (2)根据题述情境，测力计示数F 等于细线中拉力，由牛顿第二定律，F －μmg ＝ma ，由匀变速直线运动规律，x ＝12at 2，联立解得F ＝2mx 1t 2＋μmg .图丙所示的F ­1t 2图线斜率k ＝2mx ，与纵轴的截距b ＝μmg ，若不能测量物块质量m ，联立消去m ，解得μ＝2xb kg.因此还应该测出的物理量为光电门A 、B 之间的距离x .答案：(1)A 与B F mg(2)光电门A 、B 之间的距离x2xb kg 6．解析：(1)为了防止入射球碰后反弹，一定要保证入射球的质量大于被碰球的质量．(2)小球m 1和小球m 2相撞后，小球m 2的速度大于小球m 1的速度，都做平抛运动，所以碰撞后m 1球的落点是M 点，m 2球的落点是N 点．(3)碰撞前，小球m 1落在题图中的P 点，设其水平初速度为v 1，小球m 1和m 2发生碰撞后，m 1的落点在M 点，设其水平初速度为v 1′，m 2的落点是N 点，设其水平初速度为v 2.设斜面BC 与水平面的倾角为α，由平抛运动规律得：s M sin α＝12gt 2，s M cos α＝v 1′t 解得：v 1′＝ gs M cos 2α2sin α同理可解得：v 1＝gs P cos 2α2sin α，v 2＝ gs N cos 2α2sin α， 所以只要满足：m 1v 1＝m 1v 1′＋m 2v 2，即：m 1s P ＝m 1s M ＋m 2s N ，则说明两球碰撞过程中动量守恒．(4)如果小球的碰撞为弹性碰撞，则应满足：12m 1v 21＝12m 1v 1′2＋12m 2v 22 代入以上速度表达式可知，应满足公式为：m 1s P ＝m 1s M ＋m 2s N ；故需要验证：m 1s P 和m 1s M ＋m 2s N 相等．答案：(1)＞ (2)M N (3)m 1s P ＝m 1s M ＋m 2s N(4)m1s P m1s M＋m2s N。

感谢倾听第 16 讲力学实验与创新非选择题 (共 64 分)1.(6 分)下边各图均是用游标卡尺丈量时的表示图,图甲为 50 分度游标卡尺 ,图乙为 20 分度游标卡尺 ,图丙为 10 分度游标卡尺 ,它们的读数分别为 :;;。

2.(6 分)如图甲、乙、丙是螺旋测微器的三种刻度,其读数分别为 ,mm 、mm 、mm。

甲乙丙3.(6 分)在测定滑块与桌面间的动摩擦因数时,设计的实验装置如图 1 所示 ,进行以下操作 :首先用天平测出滑块的质量M=300 g, 将纸带与滑块拴接在一同穿过打点计时器,拴接在滑块另一端的轻绳越过定滑轮连结两个质量均为m=100 g 的钩码 ,在实验过程中经过调理一直让轻绳与水平桌面平行。

接通电源 ,由静止开释滑块 ,让滑块在钩码的牵引下做加快运动,获得一条纸带。

在纸带上选用点迹清楚的 A 点为第一个计数点 ,而后每间隔四个点选择一个计数点 ,经丈量各相邻计数点间的距离如图 2 所示。

假如该打点计时器的打点周期为 T=0.02 s, 重力加快度为 g=10 m/s 2。

回答以下问题 :(均保存两位有效数字 )(1)由纸带求出打点计时器打 B 点时的速度为v B=m/s;(2)滑块的加快度大小为a=m/s 2 ;(3)由以上可知 ,钩码数目为 2 个时 ,该滑块与水平桌面之间的动摩擦因数为μ=。

4.(2018 江苏单科 ,11)(10 分)某同学利用以下图的实验装置来丈量重力加快度 g。

细绳越过固定在铁架台上的轻质滑轮 ,两头各悬挂一只质量为 M 的重锤。

实验操作以下 :③左手将重锤 2 压在地面上 ,保持系统静止。

开释重锤 2,同时右手开启秒表 ,在重锤 1 落地时停止计时 ,记录着落时间 ;④重复丈量 3 次着落时间 ,取其均匀值作为丈量值t。

请回答以下问题 :(1) 步骤④能够减小对着落时间t 丈量的(选填“有时”或“系统”)偏差。

(2) 实验要求小钩码的质量m 要比重锤的质量M 小好多 ,主假如为了。