专题17 力学实验(答案附后面)

力学实验1．【2016·上海卷】（3分）在“用DIS研究机械能守恒定律”的实验中，用到的传感器是传感器。

若摆锤直径的测量值大于其真实值会造成摆锤动能的测量值偏。

（选填：“大”或“小”）。

【答案】光电门；大【考点定位】机械能守恒定律的验证【方法技巧】要熟悉实验“机械能守恒定律的验证”，会计算摆球通过光电门时的速度，根据动能的公式就可以分析小球动能的变化情况。

2．【2016·浙江卷】（10分）某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，测得图中弹簧OC的劲度系数为500 N/m。

如图1 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，（1）若弹簧秤a、b间夹角为90°，弹簧秤a的读数是 N（图2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”）。

【答案】（1）3.00~3.02 3.09~4.1（有效数不作要求）（2）变大变大【考点定位】探究求合力的方法【名师点睛】此题考查力的平行四边形法则问题。

解题的关键是弄清实验的原理，熟练掌握力的平行四边形定则；第二问是力的动态分析，要会用“图解法”画图分析解答试题。

3．【2016·四川卷】（6分）用如图所示的装置测量弹簧的弹性势能。

将弹簧放置在水平气垫导轨上，左端固定，右端在O点；在O点右侧的B、C位置各安装一个光电门，计时器（图中未画出）与两个光电门相连。

先用米尺测得B、C两点间距离s，再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置A，静止释放，计时器显示遮光片从B到C所用的时间t，用米尺测量A、O之间的距离x。

（1）计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是_______。

（2）为求出弹簧的弹性势能，还需要测量_______。

力学实验（含答案）实验一密度的测量1.[2020·扬州]如图1所示,某学习小组利用空矿泉水瓶、烧杯、量筒、剪刀、记号笔、细线和足量的水(已知水的密度为ρ)测量了一块矿石的密度,实验过程如下:图1(1)实验步骤:A.向量筒中加入适量水,记下体积V1(如图甲所示);B.烧杯中注入适量的水,将矿石放入剪下的矿泉水瓶内,使矿泉水瓶漂浮在烧杯中,并用记号笔在烧杯上标记此时液面的位置(如图乙所示);C.取出矿泉水瓶,将量筒中的水缓慢倒入烧杯至,量筒中剩余水的体积为V2(如图丙所示);D.再用细线拴住矿石缓慢放入量筒中,此时总体积为V3(如图丁所示)。

(2)矿石的密度表达式ρ石= (用题中物理量符号表示)。

(3)由于矿泉水瓶有质量,会导致矿石密度测量值,有同学指出只要在步骤C进行适当修改就可以,该同学修改的内容是。

2.[2020·无锡改编]小红利用托盘天平(最大测量值200 g,分度值0.2 g)、量筒、水(ρ水=1.0×103kg/m3)、食盐、烧杯、白纸、滴管、勺子等器材配置盐水,步骤如下:(1)调节天平时,将天平放在水平台面上,将游码移至标尺左端的“0”刻度线处,若此时指针偏向分度盘中央刻度线的左侧,应将平衡螺母向调节,使指针对准分度盘中央刻度线。

(2)为称量出2 g盐,小红先将一张白纸放在天平左盘上,仅移动游码,天平再次平衡时,游码示数如图2甲所示,则白纸的质量为g;接下来,应该先将游码移至g处,再用勺子向左盘的白纸上逐渐加盐,直至天平再次平衡。

图2(3)用量筒量取50 mL的水,并全部倒入烧杯中,再将2 g盐全部倒入烧杯中(假设加盐后烧杯中水的体积不变),则小红所配置的盐水密度为g/cm3。

(4)小红发现可以用实验中的天平和烧杯制作“密度计”。

她测出空烧杯的质量为50 g,然后在烧杯中加水,使烧杯和水的总质量为100 g,并在水面位置处做好标记,如图乙所示。

测量液体密度时,将待测液体加至“标记”处,用天平称量出烧杯和液体的总质量m。

专题十七力学实验综合【考点定位】1、实验考试的基本内容：根据高考大纲，实验一共有19个，含盖有：测定性实验、验证性实验和探究性实验。

在说明1中：天平和温度计在近年的高考中没有出现过，但这两个仪器的使用及读数规则，在初中却有较高要求。

在说明2中：认识误差的含义即是要求深刻理解实验的原理，掌握实验的思想方法，在实验中去观察和发现实验操作需要注意的事项，并在观察、发现和分析中找出产生误差的原因，进而思考如何减小误差及修正误差。

【如：验证机械能守恒实验中的纸带选择；测定金属丝电阻率时,金属丝长度和粗细的测量；安培表的内、外接等。

】在说明3中：有效数字对学生来说概念是很清楚的，但在实际的基本仪器读数、测量值的运算和计算结果的表达中，往往出现问题，这应当引起我们的注意。

2、近几年高考命题趋势：（1）考实验的原理①基本仪器的工作原理②物理量的测量原理③验证、设计实验的原理④探索实验的变量控制⑤画实验的原理图。

（2）考仪器使用①知道仪器的构造②明确仪器的操作规程③掌握基本测量工具和实验器材的读数与使用。

（3）考选择实验器材①从给定的器材中确定所需②补充试题中遗漏的器材③替换不合理的器材。

（4）考查实验步骤①掌握正确的实验步骤②给步骤排序或改错③补漏或删除多余的步骤。

（5）考安装调试①按正确的次序安装器材②电路实物连接③明确实验的注意事项（6）考实验数据处理、实验结果分析①确定有效数字②利用公式处理数据③利用图像处理数据④会分析实验现象和误差原因【三年高考】2009高考试题及其解析一、选择题1.（09²广东理科基础²17）一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，使用两条不同的轻质弹簧a和b，得到弹力与弹簧长度的图象如图所示。

下列表述正确的是A．a的原长比b的长B．a的劲度系数比b的大C．a的劲度系数比b的小D．测得的弹力与弹簧的长度成正比解析：图象中的斜率表示劲度系数，可知a的劲度系数比b的大，B正确；与l的截据表示原长则a的原长比b的短，A错。

专题17-浮力大小的影响因素探究（四）1、为了探究浮力大小跟哪些因素有关，某兴趣小组的同学，用同一物体进行了如图所示的操作，并记下物体静止时弹簧测力计的示数．图乙中物体未放入前溢水杯装满水，物体浸没后用量筒测出溢出水的体积，如图丁所示．①为了探究浮力的大小与液体密度的关系，应选择两图；该小组同学通过比较F1和的大小，得到“浮力的大小与物体浸没的深度有关”的结论，产生错误的原因是．②物体浸没在水中时所受浮力大小为N，盐水的密度为kg/m3．2、(2019·绍兴)小敏对“物体在水中浸没前受到的浮力是否与浸入深度有关”进行了研究。

（1）将一长方体金属块横放，部分体积浸入水中时，在液面所对的烧杯壁作一标记线，读出弹簧测力计的示数F甲（如图甲）为________牛；再把金属块竖放浸入同一杯水中，当________时，读出弹簧测力计示数下（如图乙）。

比较发现下F甲=F乙小敏得出：浸没前物受到的浮力与浸入深度无关。

（2）图中两种状态时，金属块底部受到水的压强p甲________p乙（选填“大于”、“等于”或“小于”）。

3、（2019·贵港）如图所示，是同学们在“探究同一物体所受的浮力大小与哪些因素有关”的实验过程图。

图甲、乙、丙容器中装的液体是水，图丁容器中装的液体是酒精，F1、F2、F3、F4分别是图甲、乙、丙、丁中弹簧测力计的示数。

请回答以下问题：（1）图甲中，弹簧测力计的示数F1=________N。

（2）物体完全浸没在水中时所受的浮力为________N。

（3）分析图中乙、丙两图实验数据可得：物体所受的浮力大小与________有关；分析图中________两图实验数据可得：物体所受的浮力大小与液体密度有关。

（4）实验中釆用的探究方法在研究物理问题时经常用到，称为________法。

4、在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中，小明用弹簧测力计、圆柱体、两个装有适量水和盐水的同样的烧杯，对浸在液体中的圆柱体所受的浮力进行了探究，实验装置和每次实验中弹簧测力计的示数如图所示．请按要求回答下列问题：（1）比较图甲、乙可知：乙图中圆柱体受到的浮力的大小为N．（2）比较图乙、丙，说明浮力的大小与有关．（3）通过图乙和戊的探究，不能得到浮力大小与液体密度是否有关，原因是．（4）通过图中数据可知：圆柱体的密度是kg/m3（取g=10N/kg）．5、(2019·呼伦贝尔)在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”时，同学们提出了如下猜想：①可能跟物体浸没在液体中的深度有关②可能跟物体的密度有关③可能跟物体的体积有关④可能跟物体浸在液体中的体积有关⑤可能跟液体的密度有关为了验证上述猜想，某小组同学利用下列器材做了如图所示的实验：（g取10N/kg，水的密度为1.0×103kg/m3）（1）分析比较实验C与D，可以验证猜想是错误的；分析比较实验C与E，可以验证猜想是正确的。

2024年高考真题和模拟题物理分类汇编专题17力学实验两球的质量分别为a m 、b m ，实验中须满足条件a m N x 、a m 和b m 在实验误差范围内满足关系式______，则验证了两小球在碰撞中满足动量守恒定律。

实验中，用小球落点与O 点的距离来代替小球水平飞出时的速度，依据是______。

①.m x m x m x =+②.小球离开斜槽末端后做平抛运动，竖直（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_____；B.控制变量法C.补偿法（2）该实验过程中操作正确的是____；A.6322(15)x x a T -=B.6322(3)x x a T -=C.()54322(10)x x x x a T +-+=【答案】①.B②.B ③.远大于④.系统误差⑤.C⑥.6410x x T-（1）电梯静止时测力计示数如图所示，读数为_____N（结果保留1位小数）；（2）电梯上行时，一段时间内测力计的示数为4.5N ，则此段时间内物体处于_____（填“超重”或“失重”）状态，电梯加速度大小为_____2m/s （结果保留1位小数）。

【答案】（1）5.0（2）①.失重②. 1.0【解析】（1）由图可知弹簧测力计的分度值为0.5N，则读数为5.0N。

（2）[1]电梯上行时，一段时间内测力计的示数为4.5N ，小于物体的重力可知此段时间内物体处于失重状态；[2]根据5.0NG mg ==根据牛顿第二定律mg T ma-=代入数据联立解得电梯加速度大小21.0m/s a ≈4.（2024年山东卷考题）13.在第四次“天宫课堂”中，航天员演示了动量守恒实验。

受此启发，某同学使用如图甲所示的装置进行了碰撞实验，气垫导轨两端分别安装a 、b 两个位移传感器，a 测量滑块A 与它的距离x A ，b 测量滑块B 与它的距离x B 。

部分实验步骤如下：①测量两个滑块的质量，分别为200.0g 和400.0g；②接通气源，调整气垫导轨水平；③拨动两滑块，使A、B 均向右运动；④导出传感器记录的数据，绘制x A 、x B 随时间变化的图像，分别如图乙、图丙所示。

2016年—2018年高考试题精编版分项解析专题17 力学实验1．某同学利用如图所示的实验装置来测量重力加速度g ．细绳跨过固定在铁架台上的轻质滑轮，两端各悬挂一只质量为M 的重锤．实验操作如下：①用米尺量出重锤1底端距地面的高度H ；②在重锤1上加上质量为m 的小钩码；③左手将重锤2压在地面上，保持系统静止．释放重锤2，同时右手开启秒表，在重锤1落地时停止计时，记录下落时间；④重复测量3次下落时间，取其平均值作为测量值t ．请回答下列问题（1）步骤④可以减小对下落时间t 测量的______（选填“偶然”或“系统”）误差．（2）实验要求小钩码的质量m 要比重锤的质量M 小很多，主要是为了______．A 、使H 测得更准确B 、使重锤1下落的时间长一些C 、使系统的总质量近似等于2MD 、使细绳的拉力与小钩码的重力近似相等（3）滑轮的摩擦阻力会引起实验误差．现提供一些橡皮泥用于减小该误差，可以怎么做_________________?（4）使用橡皮泥改进实验后，重新进行实验测量，并测出所用橡皮泥的质量为m 0．用实验中的测量量和已知量表示g ，得g =______．【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（江苏卷）【答案】 （1）偶然 （2）B （3）在重锤1上粘上橡皮泥，调整橡皮泥质量直至轻拉重锤1能观察到其匀速下落 （4）0222M m m H mt ++（） 【解析】本题考查重力加速度的测量，意在考查考生的实验探究能力。

（1）时间测量是人为操作快慢和读点睛：本题以连接体运动为背景考查重力加速度的测量，解题的关键是要弄清该实验的原理，再运用所学的知识分析得出减小误差的方法。

2．用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。

主要实验步骤如下：a．安装好实验器材。

接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次。

b．选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点O（t=0），然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点，如图2中A、B、C、D、E、F……所示。

专题分层突破练17力学实验1.为了探究在橡皮条弹力作用下小车的运动,某同学设计了如图甲所示的实验,由静止释放小车,小车在处于伸长状态的橡皮条弹力的作用下向左运动。

打点计时器打下的纸带如图乙所示,计时点0为打下的第一个点,两点之间的时间间隔为T,该同学在测出计时点2、3、4到计时点0的距离x1、x2、x3后,将纸带由图示位置剪断,将每段纸带的下端对齐,依次并排粘贴在直角坐标系中,连接各段纸带上端的中点画出平滑曲线如图丙所示。

对该实验结果的研究可知:处理数据时,图丙纵轴取每段纸带的平均速度参量,横轴取时间参量,计数点2、3的速度分别为v2、v3,则图中v A表示。

A.v3B.v2+v32C.x2-x1T D.x3-x12T2.一个矿区的重力加速度偏大,某同学“用单摆测定重力加速度”实验探究该问题。

(1)用最小分度为毫米的米尺测得摆线的长度为990.8 mm,用10分度的游标卡尺测得摆球的直径如图所示,摆球的直径为mm。

(2)把摆球从平衡位置拉开一个小角度由静止释放,使单摆在竖直平面内摆动,用秒表测出单摆做50次全振动所用的时间,秒表读数如图所示,读出所经历的时间,单摆的周期为s。

(3)测得当地的重力加速度为m/s2。

(保留3位有效数字)3.(2020广东高三二模)在“验证力的平行四边形定则”实验中,橡皮条一端固定在贴有白纸的水平木板上P点,另一端拴上两根细绳,每根细绳分别连着量程为5 N、最小刻度为0.1 N的弹簧测力计A和B,平行于木板沿两个不同的方向拉弹簧测力计。

某次实验,当橡皮条与两细绳的结点被拉到O点时,两细绳刚好相互垂直,弹簧测力计的示数如图甲所示。

(1)两细绳对结点的拉力大小可由A、B分别读出:F A=N和F B=N;(2)请在图乙的方格纸(一小格边长表示0.5 N)上画出这两个力及它们合力的图示。

4.(2020北京高三二模)如图甲所示,在“验证动量守恒定律”实验中,A、B两球半径相同。

力学实验一、误差和有效数字 1．误差误差 产生原因 大小特点 减小方法系统误差 实验仪器不精确、实验原理不完善、实验方法粗略 总是偏大或偏小 更新仪器 完善实验原理偶然误差 测量、读数不准确 忽大忽小 画图象或取平均值2.有效数字从数字左边第一个不为零的数字算起，如0.012 5为三位有效数字．二、测量性实验1．包括：用游标卡尺和螺旋测微器测量长度，练习使用打点计时器．2．(1)游标卡尺的读数方法：d ＝主尺读数(mm)＋精度×游标尺上对齐刻线数值(mm)．(2)螺旋测微器的读数方法：测量值＝固定刻度＋可动刻度×0.01 mm＋估读值．注意要估读到0.001 mm.(3)用纸带求加速度的方法利用a ＝Δx T2求解：在已经判断出物体做匀变速直线运动的情况下可利用Δx ＝x n ＋1－x n ＝aT 2求加速度a .三、验证性实验1．包括：验证力的平行四边形定则、验证牛顿运动定律、验证机械能守恒定律．2．验证性实验的两种方法(1)对于现象直观明显或者只需讨论的验证性实验问题，常常通过观察分析进行证实．(2)对有测量数值且实验要求根据数据分析验证结果的，一般要进行分析归纳，通过作图、计算、测量进行比较验证．四、探究性实验1．包括：探究弹力和弹簧伸长的关系，探究动能定理．2．探究性实验与验证性实验的区别探究性实验，在实验前并不知道满足什么规律，所以在坐标纸中描点后所做的曲线是试探性的，只有在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来拟合这些点．而验证性实验，在坐标纸上描点后所作图线的根据就是所验证的规律．热点一 游标卡尺和螺旋测微器的读数命题规律：游标卡尺和千分尺的正确使用和读数是高考考查的热点，题型为填空题．(1)(2014·高考江苏卷)用螺旋测微器测量合金丝的直径．为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧如图所示的部件________(选填“A ”、“B ” 、“C ”或“D ”)．从图中的示数可读出合金丝的直径为______mm.(2)(2014·高考福建卷)某同学测定一金属杆的长度和直径，示数如图甲、乙所示，则该金属杆的长度和直径分别为________ cm 和________ mm.[解析] (1)螺旋测微器读数时应先将锁紧装置锁紧，即旋紧B .螺旋测微器的示数为(0＋41.0×0.01)mm＝0.410 mm.(2)金属杆长度由刻度尺示数可得，由题图甲得L ＝60.10 cm.由题图乙知，此游标尺为50分度，游标尺上第10刻线与主尺上一刻线对齐，则金属杆直径为d ＝4 mm ＋150×10 mm＝4.20 mm.[答案] (1)B 0.410 (2)60.10 4.20[总结提升] 1 游标卡尺不估读，以mm 为单位，10分度卡尺读数，小数点后只有1位，20分度和50分度读数，小数点后有2位.2 螺旋测微器要估读，以mm 为单位，小数点后必须有3位，同时还要注意半毫米刻度线是否露出.)热点二 纸带类实验问题的处理(含频闪照相)命题规律：力学实验中有多个实验都要用到打点计时器(如研究匀变速直线运动的规律、验证牛顿运动定律、验证机械能守恒定律等)，正确使用打点计时器并根据纸带进行正确的数据运算，是高考考查的热点，题型为填空题．(2014·高考大纲全国卷)现用频闪照相方法来研究物块的变速运动．在一小物块沿斜面向下运动的过程中，用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图所示．拍摄时频闪频率是10 Hz ；通过斜面上固定的刻度尺读取的5个连续影像间的距离依次为x 1、x 2、x 3、x 4.已知斜面顶端的高度h 和斜面的长度s .数据如下表所示．重力加速度大小g ＝9.80 m/s 2.单位：cmx 1 x 2 x 3 x 4 h s10.76 15.05 19.34 23.65 48.00 80.00根据表中数据，完成下列填空：(1)物块的加速度a ＝________(保留3位有效数字)．(2)因为__________________，可知斜面是粗糙的．[解析] (1)根据匀变速直线运动的推论，利用逐差法，得x 3－x 1＝2a 1T 2x 4－x 2＝2a 2T 2a＝a 1＋a22，又知T ＝1f＝0.1 s 联立以上各式得a ≈4.30 m/s 2.(2)如果斜面光滑，根据牛顿第二定律得，物块下滑的加速度a ′＝g sin θ＝g h s ＝5.88 m/s 2＞a ，所以斜面是粗糙的．[答案] (1)4.30 m/s 2 (2)a ＜g h s ＝5.88 m/s 2[总结提升] 打点计时器及纸带类问题的处理方法 1 打点计时器的认识和正确使用①电磁打点计时器工作电压为低压交流4～6 V ；电火花计时器工作电压为交流220 V.②工作时应先接通电源，后释放纸带.2 纸带的应用①判断物体的运动性质.a.若Δx ＝0，则可判定物体做匀速直线运动.b.若Δx 不为零且为定值，则可判定物体做匀变速直线运动.②求解瞬时速度．如图所示，打n 点时的速度v n ＝x n ＋x n ＋12T.(3)用“逐差法”求加速度如图所示，由(x 4＋x 5＋x 6)－(x 1＋x 2＋x 3)＝a (3T )2得a ＝ x 4＋x 5＋x 6 － x 1＋x 2＋x 3 9T2. 热点三 用图象处理实验数据命题规律：用图象处理实验数据是历年高考实验题的命题热点，力学实验、电学实验中都可能出现．这是考生必备的能力之一．(2014·高考新课标全国卷Ⅱ)某实验小组探究弹簧的劲度系数k 与其长度(圈数)的关系．实验装置如图甲所示：一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P 0、P 1、P 2、P 3、P 4、P 5、P 6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，P 0指向0刻度．设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为x 0; 挂有质量为0.100 kg的砝码时，各指针的位置记为x .测量结果及部分计算结果如下表所示(n 为弹簧的圈数，取重力加速度为9.80 m/s 2)．已知实验所用弹簧总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88 cm.P 1 P 2 P 3 P 4 P 5 P 6x 0(cm) 2.04 4.06 6.06 8.05 10.03 12.01x (cm) 2.64 5.26 7.81 10.30 12.93 15.41n 10 20 30 40 50 60k (N/m)163 ① 56.0 43.6 33.8 28.8 1k (m/N) 0.006 1 ② 0.017 9 0.022 9 0.029 6 0.034 7(1)将表中数据补充完整：①________，②________.(2)以n 为横坐标，1k 为纵坐标，在图乙给出的坐标纸上画出1k ­n 图象．(3)图乙中画出的直线可近似认为通过原点．若从实验中所用的弹簧截取圈数为n 的一段弹簧，该弹簧的劲度系数k 与其圈数n 的关系的表达式为k ＝________N/m ；该弹簧的劲度系数k 与其自由长度l 0(单位为m)的关系的表达式为k ＝________N/m. [解析] (1)根据胡克定律有mg ＝k (x －x 0)，解得k ＝mg x －x 0＝0.100×9.80 5.26－4.06 ×10－2N/m≈81.7 N/m，1k≈0.012 2. (2)1k­n 图象如下图所示．(3)根据图象可知，k 与n 的关系表达式为k ＝1.75×103n N/m ，k 与l 0的关系表达式为k ＝3.47l 0N/m.[答案] (1)81.7 0.012 2(2)1k­n 图象见解析图 (3)1.75×103n ⎝ ⎛⎭⎪⎫在1.67×103n ～1.83×103n 之间均正确 3.47l 0⎝ ⎛⎭⎪⎫在3.31l 0～3.62l 0之间均正确[总结提升] 利用图象法处理数据时要注意以下几点1 注意区别横、纵坐标轴的物理意义、标度及单位.2 描点要准、连线不一定通过所有数据点，应尽量合理地分布在线的两侧，且线要细.3 明确图象的斜率、截距的物理意义.4 作图时常通过选取适当的坐标轴使图线线性化，即“变曲为直”.命题规律：创新设计性实验主要考查是否理解实验原理和实验仪器的工作原理，是否具有灵活运用实验知识的能力，是否具有在不同情况下迁移知识的能力，这些对学生的能力要求都较高，是近几年高考命题的热点．范例 (2014·江西师大附中、临川一中联考)某学习小组利用自行车的运动“探究阻力做功与速度变化的关系”．人骑自行车在平直的路面上运动，当人停止蹬车后，由于受到阻力作用，自行车的速度会逐渐减小至零，如图所示．在此过程中，阻力做功使自行车的速度发生变化．设自行车无动力后受到的阻力恒定．(1)在实验中使自行车在平直的公路上获得某一速度后停止蹬车，需要测出人停止蹬车后自行车向前滑行的距离s ，为了计算自行车的初速度v ，还需要测量________________________________________________________________________________________________________________________________________________(填写物理量的名称及符号)．(2)设自行车受到的阻力恒为f ，计算出阻力做的功W 及自行车的初速度v .改变人停止蹬车时自行车的速度，重复实验，可以得到多组测量值．以阻力对自行车做功的大小为纵坐标，自行车初速度为横坐标，作出W －v 曲线．分析这条曲线，就可以得到阻力做的功与自行车速度变化的定性关系．在实验中作出W －v 图象如图所示，其中符合实际情况的是________．[解析] (1)人停止蹬车后做匀减速运动，初速度v ＝2v ＝2s t，则还需要测量自行车滑行的时间t .(2)由动能定理得，W ＝12mv 2，则W －v 图象为抛物线，即图C. [答案] (1)人停止蹬车后自行车滑行的时间t (2)C[总结提升] 1 要完成好创新拓展实验，必须掌握基本仪器的使用方法、基本实验方法和基本物理原理.2 实验过程的研究应以减小实验误差和不造成错误为主要依据.应在明确实验原理的基础上进行实验数据处理，往往需要先根据物理规律推导出物理量间的关系式，通过图象或函数处理数据.)1．(2014·广州一模)(1)用游标为20分度的卡尺测量某物体的长度如图甲所示，由图可知其长度为________mm.(2)用螺旋测微器测量某物体的直径如图乙，由图可知其直径为________mm.解析：(1)根据游标卡尺的读数方法，读数为50 mm ＋3×0.05 mm＝50.15 mm.(2)根据螺旋测微器的读数规则，读数为4．5 mm＋20.0×0.01 mm＝4.700 mm.答案：(1)50.15 (2)4.7002．(2014·衡水调研)在“探究弹簧形变与外力关系”的实验中，将弹簧水平放置测出其自然长度，然后竖直悬挂让其自然下垂，在其下端竖直向下施加外力F，实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的，用记录的外力F与弹簧的形变量x作出F－x图线如图所示，由图可知弹簧的劲度系数为k＝________N/m，图线不过原点的原因是由于________________________________________________________________________________________________________________________________________________.解析：由图线可以算出斜率，即弹簧的劲度系数，图线不过原点说明弹簧在竖直向下不施加外力的时候，已经有伸长量了．答案：200 弹簧自身具有重量3．(2014·安徽名校联考)在“验证力的平行四边形定则”的实验中，某小组利用如图甲所示的装置完成实验，橡皮条的一端C固定在木板上，用两只弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点．(1)则下列叙述正确的是________．A．该实验中CO的拉力是合力，AO和BO的拉力是分力B．两次操作必须将橡皮条和绳的结点拉到相同位置C．实验中AO和BO的夹角应尽可能大D．在实验中，弹簧测力计必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计的刻度线(2)对数据处理后得到如图乙所示的图线，则F与F′两力中，方向一定沿CO方向的是________．解析：(1)AO和BO的拉力与CO的拉力的合力为零，它们之间不是合力与分力的关系，A错误；实验中两次拉伸橡皮条，注意将橡皮条和绳的结点拉到相同位置，以保证两次操作中CO的拉力是相同的，则选项B正确；如果AO和BO的夹角适当，则两个分力可以将结点拉到O点，若夹角过大，则两拉力不一定能将结点拉到O点，所以选项C错误；弹簧测力计与木板平行以便保证各力在同一平面内，正对弹簧测力计的刻度线读数可以减小偶然误差，因此D正确．(2)由图乙知，F是二力用平行四边形定则合成所得，F′是用一个力拉橡皮条时的外力，故一定与CO共线的是F′.答案：(1)BD (2)F′4．(2014·南昌一模)在验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m＝1.00 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所示．O为第一个点，A、B、C为从合适位置开始选取的连续点中的三个点．已知打点计时器每隔0.02 s 打一个点，当地的重力加速度为g＝9.80 m/s2，那么：(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较为简便；(2)从O 点到(1)问中所取的点，重物重力势能的减少量ΔE p ＝________J ，动能增加量ΔE k ＝________J(结果取三位有效数字)；(3)若测出纸带上所有各点到O 点之间的距离，根据纸带算出各点的速度v 及重物下落的高度h ，则以v 22为纵轴、以h 为横轴画出的图象是下图中的________．[解析] (1)验证机械能守恒时，我们验证的是减少的重力势能ΔE p ＝mgh 和增加的动能ΔE k ＝12mv 2之间的关系，因B 点能够测出h 和v 的数据，而A 、C 两点无法测出v ，故选B 点． (2)减少的重力势能ΔE p ＝mgh ＝1.88 J ，B 点的速度v B ＝x AC 2T ＝23.23－15.552×0.02×10－2 m/s ＝1.92 m/s ，所以增加的动能ΔE k ＝12mv 2B ＝1.84 J. (3)在实验允许的误差范围内可认为mgh ＝12mv 2，则12v 2＝gh ，即12v 2与h 成正比，图A 正确． 答案：(1)B (2)1.88 1.84 (3)A5．(2014·东北三校联考)某同学利用如图所示的装置验证动能定理．将木板竖直放置在斜槽末端的前方某一固定位置，在木板上依次固定好白纸、复写纸．将小球从不同的标记点由静止释放，记录小球到达斜槽底端时下落的高度H ，并根据落点位置测量出小球离开斜槽后的竖直位移y .改变小球在斜槽上的释放位置，进行多次测量，记录数据如下表．高度H(h 为单位长度)h 2h 3h 4h 5h 6h 7h 8h 9h竖直位移y /cm30.0 15.0 10.0 7.5 6.0 5.0 4.3 3.8 3.3 (1)在安装斜槽时，应注意________________________________________________________________________．(2)已知斜槽倾角为θ，小球与斜槽之间的动摩擦因数为μ，木板与斜槽末端的水平距离为x ，小球在离开斜槽后的竖直位移为y ，不计小球与水平槽之间的摩擦，小球从斜槽上滑下的过程中，若动能定理成立则应满足的关系式是____________________．(3)若想利用图象直观得到实验结论，最好应以H 为横坐标，以________为纵坐标，描点作图．解析：(1)小球离开斜槽末端后要做平抛运动，因而斜槽末端O 点的切线要水平．(2)小球从斜槽上下滑到斜槽末端时速度为v ，根据动能定理有mgH －μmg cos θH sin θ＝12mv 2，小球离开O 点后做平抛运动，水平方向有x ＝vt ，竖直方向有y ＝12gt 2，联立解得Hy ＝x 24－4μ1tan θ. (3)由(2)可知，要利用图象直观得到实验结论，图象应为直线，因而以H 为横坐标，以1y为纵坐标，描点作图即可．答案：(1)使斜槽末端O 点的切线水平(2)Hy ＝x 24－4μ1tan θ(3)1y 6．(2014·高考新课标全国卷Ⅰ)某同学利用如图甲所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a 与钩码的质量m 的对应关系图，如图乙所示．实验中小车(含发射器)的质量为200 g ，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到．回答下列问题：(1)根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成________(填“线性”或“非线性”)关系．(2)由图乙可知，a ­m 图线不经过原点，可能的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.(3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg 作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是________________________________________________________________________， 钩码的质量应满足的条件是________________________________________________________________________． 解析：(1)由图象可知小车的加速度与钩码的质量成非线性关系．(2)a ­m 图线不经过原点，在m 轴上有截距，即挂上小钩码后小车加速度仍为零，可能的原因是存在摩擦力．(3)本实验直接以钩码所受重力mg 作为小车受到的合外力，则应采取的措施是调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力，钩码的质量应满足的条件是远小于小车的质量．答案：(1)非线性 (2)存在摩擦力 (3)调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力 远小于小车的质量7．(2014·黄冈一模)物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数，实验装置如图．一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮；木板上有一滑块，其一端与电磁打点计时器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接；打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz.开始实验时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列小点．(1)如图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两计数点间还有4个打点(图中未标出)，计数点间的距离如图所示．根据图中数据计算的加速度a ＝________(保留三位有效数字)．(2)为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有________．(填入所选物理量前的字母)A ．木板的长度lB ．木板的质量m 1C ．滑块的质量m 2D ．托盘和砝码的总质量m 3E ．滑块运动的时间t(3)滑块与木板间的动摩擦因数μ＝________(用被测物理量的字母表示，重力加速度为g )，与真实值相比，测量的动摩擦因数________(选填“偏大”或“偏小”)．写出支持你的看法的一个论据：________________________________________________________________________. 解析：(1)由逐差法公式得a ＝x 6＋x 5＋x 4－x 3－x 2－x 19T 2＝0.496 m/s 2. (2)由牛顿第二定律得m 3g －μm 2g ＝(m 2＋m 3)a ，则需要测定滑块的质量m 2及托盘和砝码的总质量m 3，则选C 、D.(3)由(2)中等式可得μ＝m 3g － m 2＋m 3 a m 2g，因纸带与限位孔之间存在阻力等，测量的动摩擦因数偏大．答案：(1)0.495 m/s 2至0.497 m/s 2之间均可(2)CD(3)m 3g － m 2＋m 3 a m 2g偏大 纸带与限位孔之间存在阻力等 8．(2014·高考山东卷)某实验小组利用弹簧秤和刻度尺，测量滑块在木板上运动的最大速度．实验步骤：①用弹簧秤测量橡皮泥和滑块的总重力，记作G ；②将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上，通过水平细绳和固定弹簧秤相连，如图甲所示．在A 端向右拉动木板，待弹簧秤示数稳定后，将读数记作F ；甲③改变滑块上橡皮泥的质量，重复步骤①②； 实验数据如下表所示：G /N 1.50 2.00 2.503.00 3.504.00 F /N 0.59 0.83 0.99 1.22 1.37 1.61④如图乙所示，将木板固定在水平桌面上，滑块置于木板上左端C 处，细绳跨过定滑轮分别与滑块和重物P 连接，保持滑块静止，测量重物P 离地面的高度h ；乙⑤滑块由静止释放后开始运动并最终停在木板上的D 点(未与滑轮碰撞)，测量C 、D 间的距离s .完成下列作图和填空：(1)根据表中数据在给定坐标纸上作出F -G 图线．(2)由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数μ＝________(保留2位有效数字)． (3)滑块最大速度的大小v ＝________(用h 、s 、μ和重力加速度g 表示)．解析：(1)在坐标系中描点，用平滑的曲线(直线)将各点连接起来，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧．(2)根据F ＝μG ，F -G 图线的斜率反映了滑块与木板间的动摩擦因数，所以μ≈0.40.(3)根据牛顿第二定律，P 落地后，滑块运动的加速度的大小为a ＝μmgm＝μg ，且P 落地后滑块的位移x ＝s －h ，根据速度和位移的关系得0－v 2＝－2ax 所以滑块的最大速度v ＝2ax ＝2μg s －h .答案：(1)见解析图 (2)0.40(0.38～0.42均正确) (3)2μg s －h第2讲 电学实验一、电学仪表1．电流表、电压表、欧姆表的使用与读数仪器 极性量程选择 读数电流表有正、负极的电 表，电流由电表的正极流 入，负极 流出 使指针指 示比满偏 刻度13多的位置 若最小分度为1、0.1、0.01等，需要估读到最小分度的下一位；如果最小分度不是1、0.1、0.01等的只需要读到最小分度位即可 电压表 欧姆表使指针尽 量指在表 盘的中间 位置附近取两位有效数字并乘以相应挡位的倍率2.欧姆表原理(1)电路：欧姆表是多用电表电阻挡的一个挡位，电路如图．电流的流向：使用欧姆挡时，多用电表内部电池的正极接的是黑表笔，负极接的是红表笔，从电表外部看，电流从红表笔流入，从黑表笔流出．(2)调零：当红、黑表笔短接时，表头电流表指针满偏，此时I g ＝ER ＋R g ＋r.(3)测量：当红、黑表笔之间接电阻R x 时，电路中电流I ＝ER ＋R g ＋r ＋R x，R x 的一个值对应I的一个值，故将电流刻度标上相应的电阻刻度，即可直接读出待测电阻R x 的阻值．(4)中值电阻：当被测电阻R x ＝R ＋R g ＋r 时，电流变为满偏电流的一半，欧姆表指针指向刻度正中央，称为“中值电阻”． 3．电学仪表的选择一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表；根据待测电流的最大电流选择电流表；选择的电表的量程应使电表的指针偏转的幅度较大，一般应使指针能达到半偏以上，以减小读数的偶然误差，提高精确度． 二、电流表内、外接法的比较与选择 1．内、外接法的比较比较项目 电流表内接法 电流表外接法电路误差来源 电流表的分压电压表的分流测量结果R 测＝UI>R x ，偏大R 测＝UI<R x ，偏小适用条件R x ≫R A (测大电阻)R V ≫R x (测小电阻)2.内、外接法的选择 (1)比值判断法：若R V R x ＜R x R A ，R x 为大电阻，内接法误差小，应选用内接法；若R V R x ＞R x R A，R x 为小电阻，外接法误差小，应选用外接法．(2)试触法：当无法估计电阻的阻值，难以比较R V R x 及R xR A的大小时，可采用电压表试触法看电流表、电压表变化大小来确定．三、控制电路(滑动变阻器的接法)的比较与选择 1．控制电路的比较比较项目 限流式接法分压式接法电路电压调节的范围RR ＋R 0E →E 0→E电能损耗 节能耗能2.控制电路的选择从节能的角度考虑，优先选用限流式． 以下情况考虑分压式：(1)要求待测电路的U 、I 从0变化； (2)R 滑≪R x ；(3)选用限流式时，U x 、I x 过大(超过电表量程，烧坏电表、电源或用电器等)或U x 、I x 过小(最大值不超过电表满量程的13，读数误差大)．热点一 实验仪器的读数与使用命题规律：电流表、电压表、多用电表、电阻箱等仪器是电学实验中的常用仪器，高考中要求正确使用仪器，会进行正确读数，高考对此知识点的考查频率较高，是高三复习的重要知识点．2013·高考新课标全国卷Ⅰ)某学生实验小组利用图甲所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1 k”挡内部电路的总电阻．使用的器材有： 多用电表；电压表：量程5 V ，内阻十几千欧； 滑动变阻器：最大阻值5 k Ω； 导线若干． 回答下列问题：(1)将多用电表挡位调到电阻“×1 k”挡，再将红表笔和黑表笔________，调零点．(2)将图甲中多用电表的红表笔和________(选填“1”或“2”)端相连，黑表笔连接另一端． (3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图乙所示，这时电压表的示数如图丙所示．多用电表和电压表的读数分别为________k Ω和________V.(4)调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零．此时多用电表和电压表的读数分别为12.0 k Ω和4.00 V ．从测量数据可知，电压表的内阻为________k Ω.(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图丁所示．根据前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为________V ，电阻“×1 k”挡内部电路的总电阻为________k Ω.[解析] (1)欧姆表调零：将红表笔和黑表笔短接，使指针指电阻0刻度．(2)多用电表欧姆挡测电压表的内阻应使电流从电压表的“＋”接线柱流入、“－”接线柱流出，而黑表笔连接多用电表内电池的正极，所以多用电表的红表笔和“－”端相连，黑表笔连接“＋”端．(3)多用电表和电压表的读数分别为15.0 k Ω和3.60 V.(4)由图甲可知多用电表欧姆“×1 k”挡直接测量电压表的内阻R V ，所以R V ＝12.0 k Ω. (5)设多用电表内电池的电动势为E ，多用电表电阻“×1 k”挡内部电路的总电阻为R g ，依题给条件由欧姆定律得： E ＝3.6R V (15＋R g )，E ＝4R V(12＋R g )，又R V ＝12.0 k Ω，解之得：E ＝9.00 V ，R g ＝15.0 k Ω. [答案] (1)短接 (2)1 (3)15.0 3.60 (4)12.0 (5)9.00 15.0[规律总结] 多用电表测电阻的步骤和注意事项 1 使用步骤①选倍率，一般要选择比被测电阻的估计值低一个数量级的倍率，如估计值为200 Ω就应该选×10的倍率； ②进行欧姆调零；③将红黑表笔接被测电阻两端进行测量； ④将指针示数乘以倍率，得测量值；⑤测量结束后，将选择开关扳到OFF 或交流电压最高挡. 2 注意事项①改换倍率必须重新进行欧姆调零；②通过选择合适倍率，指针指在刻度盘中间附近，误差较小； ③测量电阻时，手不可接触表笔的金属杆部分； ④被测元件与电源断开.)热点二 以测电阻为核心的实验命题规律：很多电学实验都与测电阻有关，如描绘小灯泡的伏安特性曲线、测定金属的电阻率、测小灯泡的电功率等，以测量电阻为核心命题点的电学实验以考查电路设计(包括仪表选择、电路原理图的分析、实物图连接等)为主，能较好地甄别考生的综合分析和迁移创新能力，是历年高考的热点．(2014·高考山东卷)实验室购买了一捆标称长度为100 m 的铜导线，某同学想通过实验测定其实际长度．该同学首先测得导线横截面积为1.0 mm 2，查得铜的电阻率为1.7×10－8Ω·m，再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻R x ，从而确定导线的实际长度．可供使用的器材有：电流表：量程0.6 A ，内阻约0.2 Ω； 电压表：量程3 V ，内阻约9 k Ω； 滑动变阻器R 1：最大阻值5 Ω； 滑动变阻器R 2：最大阻值20 Ω； 定值电阻：R 0＝3 Ω；电源：电动势6 V ，内阻可不计； 开关、导线若干． 回答下列问题：(1)实验中滑动变阻器应选________(填“R 1”或“R 2”)，闭合开关S 前应将滑片移至________端(填“a ”或“b ”)．(2)在实物图中，已正确连接了部分导线，请根据图甲电路完成剩余部分的连接．(3)调节滑动变阻器，当电流表的读数为0.50 A 时，电压表示数如图乙所示，读数为________V.(4)导线实际长度为________m(保留2位有效数字)．[解析] (1)根据R ＝ρl S，得铜导线的阻值约为R x ＝1.7 Ω，即R x ＋R 0＝4.7 Ω.实验中的滑动变阻器若选R 1，则当滑动变阻器滑片移至a 端时，电压表的示数约为3 V ，若滑动变阻器滑片向右移动，电压表示数变大，超过电压表量程，故实验中的滑动变阻器应选R 2.闭合开关S 前应使电路中的电阻最大，故滑动变阻器滑片应移至a 端． (2)连线如图所示．。

高考物理专项复习《力学实验》含答案1．橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内伸长量x与弹力F成正比，即F=kx，k的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L、横截面积S有关。

理论与实验都表明k=Y SL，其中Y是由材料决定的常数，材料力学中称之为杨氏模量。

（1）在国际单位中，杨氏模量Y的单位应该是___________A．N B．m C．N/m D．Pa（2）有一段横截面是圆形的橡皮筋，应用螺旋测微器和刻度尺分别测量它的直径和长度如图（a）和图（b）所示，刻度尺的读数为___________cm，螺旋测微器的读数为___________mm。

（3）小华通过实验测得该橡皮筋的一些数据，作出了外力F与伸长量x之间的关系图像如图（c）所示。

由图像可求得该橡皮筋的劲度系数k=___________N/m，这种橡皮筋的Y值等于___________（结果保留两位有效数字）。

（4）图像中图线发生弯曲的原因是___________。

【答案】D11.98（11.96~12.00均正确） 3.999（3.998~4.000均正确）319.1 3.0×106 Pa橡皮筋受力发生的形变超出其弹性限度，不再遵循弹力F与伸长量x成正比的规律【详解】（1）[1]根据表达式Sk YL=得kLYS=已知k的单位是N/m，L的单位m，S的单位是m2，所以Y的单位是N/m2，也就是Pa，故D项正确。

（2）[2][3]刻度尺从零开始，橡皮筋的尾部接近12.00，则读数估读为11.98 cm；螺旋测微器固定部分读数3.5 mm，转动部分读数为49.9，故读数为3.5 mm＋49.9×0.01 mm=3.999 mm。

（3）[4]根据胡克定律F=kx可知，图像的斜率大小等于劲度系数大小，由图像求出劲度系数为k=15.00.047N/m=319.1 N/m[5]根据Sk YL=可得62319.10.1198Pa 3.010Pa0.0039993.14()2kLYS⨯===⨯⨯（4）[6]当弹力超过其弹性限度时，胡克定律不再适用，即不再遵循伸长量x与弹力F成正比的规律，故图线发生弯曲。

3年高考2年模拟1年原创精品高考系列专题17 力学实验【2019年高考考点定位】力学实验共涉及几个具体的实验操作，主要分布在必修一和必修二。

依次为研究匀变速直线运动、探究弹力和弹簧伸长的关系、验证力的平行四边形定则、验证牛顿第二定律、探究动能定理和验证机械能守恒，这些实验的方案有共性，但数据处理又不尽相同。

【考点pk 】名师考点透析 考点一、研究匀变速直线运动 【名师点睛】1、 打点计时器：○1打点计时器分为电磁打点计时器使用4～6v 学生交流电源和电火花打点计时器使用220v 的交流电源，打点计时器的原理是每个相同的时间段打下一个点，所以纸袋上面相邻点迹间隔都相等，若交流电频率为50hz ，则相邻点迹间隔均为150秒即0.02秒。

○2使用打点计时器时，先接通电源，带打点稳定后再松开纸带，也就是先接通电源再释放纸带。

若打出的点迹为短线或不清晰应调整振针和复写纸的距离。

○3分析纸带时应该选取间隔较大的部分进行分析，这样可以减小误差。

2、 数据处理：○1瞬时速度根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于平均速度即2t sv v t==；我们在计算各个点的瞬时速度时可以以这个点为中间时刻，取相邻两个点之间的距离为路程s ，时间则为2个打点间隔0.04s 。

如果每隔4个计时点或者每5个计时点取一个计数点，则一个打点间隔变为0.0250.1s ⨯=。

○2如果分析的结果是相邻点迹的速度变化量都相等即21324354v v v v v v v v -=-=-=-，则说明运动为匀变速直线运动。

也可以用横轴表示时间，纵轴表示速度做v t -图像，若为倾斜的直线则为匀变速直线运动。

3、 加速度的计算：根据v t -图像，可得斜率即加速度即va t∆=∆。

若没有图像则根据得到的纸带处理如下：根据连续相等的时间间隔内通过的位移之差都相等即2s at ∆=，可得22132435465s s s s s s s s s s at -=-=-=-=-=，若分别求加速度最后再求平均值则会出现1234521324354656122555a a a a a s s s s s s s s s s s s a t t ++++-+-+-+-+--===；最终仍然只用了2组数据，误差较大。