高三力学实验答案

高三一轮复习物理学案力学实验答案例1、解析测量内径时应该用游标卡尺上的内测量爪A.游标卡尺的读数＝主尺上的读数＋游标尺上的读数．本题主尺上读数为11 mm，游标尺上读数为6×0.05 mm＝0.30 mm，故读数为11.30 mm.螺旋测微器读数时需注意：(1)固定刻度上表示半毫米的刻度线是否已经露出，有时候肉眼看不出来，此时可观察可动刻度上的示数，如果旋钮上的零刻度线非常靠近主刻度线基线下方，则认为固定部分过半刻度线，要增加固定刻度示数0.5 mm；(2)读数时注意精确度为0.01 mm；(3)可动刻度要估读，估读到0.001 mm，以毫米为单位时，螺旋测微器的读数均要到小数点后面的第三位，即使最后一位估读数值为零，也不能省略．突破练习游标卡尺没有估读数字．其主尺读数为12 mm，游标尺读数为8×0.05 mm＝0.40 mm.测量值是二者之和，为12 mm＋0.40 mm＝12.40 mm＝1.240 cm.螺旋测微器有估读数字，其固定刻度为1.5 mm，旋转刻度为0.180 mm.测量值为1.680 mm.例2解析(1)由表中给出的数据，在图象中进行描点，然后连线，得到弹簧的弹力与弹簧伸长量的关系如图．图象的斜率为弹簧的劲度系数k＝3.26×10－2N/m≈53 N/m(2)弹簧秤的读数为2.10 N ，选标度合力的图示如图所示．(3)经测量，合力F 合＝3.3 N.答案 (1)F F ′(2)C(3)不变 (4)AD 突破练习(1)bce (2)c例3、解析 (1)测量某点到O 点距离h 的记录中不合理的一组是C ：12.4，因为该数据没有估读．(2)根据某段时间的平均速度等于中点时刻的瞬时速度，v E ＝v DF ＝h F －h D2T根据Δx ＝aT 2得：a ＝Δx T 2＝EF －DE T 2＝h F －h E －h E －h D T 2＝h F ＋h D －2h ET2(3)由题图可以看出第5组数据(计数点E )偏离直线较远，误差较大． 若该过程机械能守恒，则有mgh ＝12mv 2所以v 2＝2ghv 2－h 图象中，图线的斜率为2g ，即g 为斜率的一半，由图线可知g ＝k2＝9.79 m/s 2(4)根据高中实验的要求，查阅当地重力加速度，由于实验测得的g 值近似等于当地重力加速度，所以公式mgh ＝12mv 2成立，即验证了机械能守恒定律，A 正确．由于空气阻力和摩擦阻力的存在，有一部分机械能转化为内能，测得的g 值应偏小，B 正确．该误差使得测量结果总是偏小，不是操作不当引起的，属系统误差，D 正确． 突破练习解析 实验目的是验证机械能守恒，即验证表达式：mgh 1＝12mv 2B －12mv 2A 成立，光电门传感器测速度的原理是利用平均速度来代替瞬时速度，可得v B ＝2Rt 2，v A＝2Rt 1，因此除了需要测量小球的半径以及记录挡光时间外，还需要计算重力势能的减小量，因此需要测量A 、B 两传感器之间的竖直距离h 1.如果能满足mgh 1＝12m (2R t 2)2－12m (2R t 1)2，化简得⎝ ⎛⎭⎪⎫R t 22－⎝ ⎛⎭⎪⎫R t 12＝gh 12，即能证明小球通过A 、B 过程中的机械能是守恒的．答案 (1)A (2)(R t 2)2－(R t 1)2＝gh 12例4、解析 悬挂法测量弹簧的弹力时，弹簧轴线和刻度尺应在竖直方向上，当弹簧静止时，读出弹簧的原长，此时误差较小；由表格中的数据可知刻度尺的最小刻度为1 mm ；图象经过坐标原点，纵轴是砝码的质量，则横轴为与所挂砝码质量相对应的弹簧的伸长量，所以横轴是弹簧长度与L x 的差值．由图象知，弹簧的劲度系数为k ＝ΔF Δx ＝60×10－3×9.812×10－2N/m ＝4.9 N/m ，砝码盘的质量m ＝k L x －L 0g＝0.01 kg ＝10 g. 答案 ①竖直 ②静止 L3 1 mm ③Lx ④4.9 10 突破练习(2)根据实验数据在坐标纸上描出的点基 本上在同一条直线上．可以判定F 和L 之 间是一次函数关系．画一条直线，使尽可 能多的点落在这条直线上，不在直线的点均匀地分布在直线两侧．该图线跟横轴交点的横坐标表示弹簧的原长．例5、解析 (1)将长木板不带滑轮的一端适当地垫高，当小车重力沿斜面向下的分力与滑动摩擦力平衡时，小车便做匀速直线运动． 设细线拉力为F ，小车运动的加速度为a ， 由牛顿第二定律得：mg －F ＝ma ，F ＝Ma解得：F ＝mg1＋m M可见，当m ≪M 时，F ≈mg .即当砝码盘(连同砝码)的质量m 远小于小车的质量M 时，细线拉力等于小车所受合外力．(2)由纸带上的已知数据可得相邻相等时间内的位移依次为x 1＝3.86 cm ＝3.86×10－2 mx 2＝(8.05－3.86)×10－2 m ＝4.19×10－2 m x 3＝(12.59－8.05)×10－2 m ＝4.54×10－2 m x 4＝(17.47－12.59)×10－2 m ＝4.88×10－2 m由匀变速直线运动规律得x 3－x 1＝2a 1T 2 x 4－x 2＝2a 2T 2则小车运动的加速度a ＝a 1＋a 22＝x 3＋x 4－x 1＋x 24T2＝＋－2－＋－24×0.12m/s 2≈0.343 m/s 2.(3)将砝码盘(连同砝码)和小车当作整体分析，由牛顿第二定律得mg＝(m＋M)a解得a＝1m＋Mmg因此，当m一定时，a∝1m＋M，不论小车质量M如何变化，结论总成立，答案选A.突破练习解析读数时应注意估读，先用mm读数，然后进行单位换算，即7.0 mm，换算为0.70 cm；Δx＝aT2可知x2－x1＝aT2，解得a＝0.2 m/s2；由于处理图象为不通过坐标原点且题目已明确说明平衡过摩擦，说明在测量砝码重力时忽略了砝码盘的重力．答案(1)①0.70②0.2如图所示②未计入砝码盘的重力例6解析①取下细绳与托盘后，当摩擦力恰好被平衡时，小车与纸带所受合力为零，获得初速度后应做匀速直线运动．2．题图可知OF＝55.75 cm，再结合v t2＝v可得打下计数点F时的瞬时速度v F＝OG－OE2T＝1.051 m/s2，故W＝F·OF＝0.111 5 J，ΔE k＝12Mv2F≈0.110 5 J.3、据牛顿第二定律有：对小车F＝Ma，得a＝1.0 m/s2；对托盘及砝码(m＋m0)g－F＝(m＋m0)a，故有m＝Fg－a －m0＝0.29.8－1.0kg－7.7×10－3 kg＝0.015 kg突破练习解析(1)根据题意小车所受合力为：F＝mg＝0.10×9.8 N＝0.98 N，根据功的定义可知：W＝Fx＝mgh＝mg(d1＋d2＋d3＋d4＋d5)＝0.197 J；根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度可以求出第5个点的速度大小为：v ＝d 5＋d 62T (其中T ＝0.10 s)，动能公式为：E k ＝12Mv 2＝0.160 J.(2)设绳子上拉力为F ，根据牛顿第二定律，对小车有：F ＝Ma ；对钩码有：mg－F ＝ma .F ＝Mmg M ＋m ＝mg1＋mM，由此可知M ≫m 时，钩码的重力等于绳子的拉力，因此当钩码质量太大时，合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多，故A 错误；实验中要进行平衡摩擦力操作，若没有平衡摩擦力直接将钩码重力做的功当作小车合力做的功，会造成较大误差，故B 正确；释放小车和接通电源的顺序有误，影响打点多少，不一定会使动能增量的测量偏小，故C 错误；距离的测量产生的误差不是该实验产生的主要误差，故D 错误．故选B.力学实验创新1、答案 (1)2.10 cm 或2.40 cm(±0.05 cm ，有效数字位数正确) (2)1.13 m/s 或1.25 m/s(±0.05 m/s ，有效数字位数不作要求) 小于 (3)C2、答案 (1)ABC (2)mgs 24h (3)减小 增大 二解析 (1)小球离开桌面后做平抛运动，设桌面到地面的高度为h ，小球抛出点到落地点的水平距离为s ，则有h ＝12gt 2，s ＝v 0t ，解得v 0＝st ＝s g2h所以E k ＝12m v 20＝mgs 24h .由此可知需要测量的量有m 、s 、h ，故选A 、B 、C. (2)小球抛出时的动能E k ＝12m v 20＝mgs 24h .(3)在Δ x 相同的情形下，弹簧的弹性势能相同，由E p ＝12m v 20可知：①在m 增加时，速度v 0减小，因而h 不变时s 减小，故图线的斜率减小．②m 不变时，v 0不变，h 增加时，时间变长，s 变大，故图线的斜率增大． 由s －Δx 图象可知，s 正比于Δx ，即s ＝k Δx . 则E p ＝12m v 20＝mgs 24h ＝mgk 24h Δx 2＝k ′Δx 2 所以E p 与Δx 的二次方成正比．3、答案 (1)C(2)x 5＋x 62T x 4＋x 5＋x 6－x 1－x 2－x 39T 2 (3)2.0 0.06 (4)10答案 (1)能在气垫导轨上静止或者匀速运动或滑块经过两个光电门所用的时间相等 (2)AB4、(3)mgL ＝12(m ＋M )(d t 1)2－12(m ＋M )(d t 2)25、答案 (1)0.1 (2)9.79 (3)能 墨线A 对应的速度大于零解析 (1)由于电动机的转速为3 000 r/min ，则其频率为50 Hz ，故每隔0.02 s 特制笔N 便在铝棒上画一条墨线，又每隔4条墨线取一条计数墨线，故相邻计数墨线间的时间间隔是0.1 s.(2)应用匀变速直线运动的推论Δx ＝aT 2结合逐差法可得加速度为9.79 m/s. (3)铝棒下落过程中，只有重力做功，重力势能的减小等于动能的增加，即mgh ＝12m v 2，故图丙能验证机械能守恒定律；图线不过原点是因为起始计数墨线A 对应的速度不为0.。