高三物理力学实验专题

2021年高考物理100考点最新模拟题千题精练（物理实验）第一部分 物理力学实验专题1.31 力学创新实验（提高篇）1．（2020南昌二模）一同学设计了如图1所示的实验装置，测量物块的质量M 以及物块与桌面的动摩擦因数。

若不计滑轮质量以及滑轮与细绳之间的摩擦，重力加速度为g 。

请回答下列问题：（1）该同学在实验中得到如图2所示的一条纸带（两相邻计数点之间还有两个点没有画出）。

已知打点计时器采用的是频率为50Hz 的交流电，根据纸带可以求出小车的加速度为 m/s 2（结果保留2为有效数字）.（2）经过多次实验，该同学利用收集到的数据作出a ——F 图像如图3所示（F 为弹簧测力计的读数，F0、a0已知，重力加速度为g ），则物块的质量M= ，物块与桌面的动摩擦因数μ= 。

【参考答案】（1）1.3（3分）（2）002F a （1.5分）0a g（1.5分） 【命题意图】本题考查利用打点计时器测量物块质量和物块与桌面之间的动摩擦因数实验及其相关知识点，体现的核心素养是实验探究和科学思维。

【解题思路】（1）利用逐差法和△x=aT2可以得到物块的加速度a=1.3m/s 2。

（2）根据图示装置，物块所受拉力等于2F ，由牛顿第二定律，2F-μmg=ma ，变化为与图（3）相符的函数关系式a=2F/m-μg ，由此可知，图3所示图像的斜率k=2/m=a 0/F 0，解得物块质量M=002F a ，图3所示图像在纵轴的截距b=-μg=-a 0，解得μ=a 0/g 。

2.（2020陕西咸阳一模）实验小组利用以下方法对物体的质量进行间接测量，装置如图所示：一根轻绳跨过轻质定滑轮与两个相同的重物P 、Q 相连，已知重物P 、Q 的质量均为m ，当地重力加速度为g 。

在重物Q 的下面通过轻质挂钩悬挂待测物块Z ，重物P 的下端与穿过打点计时器的纸带相连。

（1）先接通频率为50Hz的交流电源，再由静止释放系统，得到如图所示的纸带，则系统运动的加速度a=______m/s2（结果保留2位有效数字）；（2）在忽略阻力的理想情况下，物块Z质量M的表达式为M=______（用字母m、a、g表示）；（3）实际情况下，空气阻力、纸带与打点计时器间的摩擦、定滑轮中的滚动摩擦不可以忽略，物块Z的实际质量与理论值M有一定差异，这种误差是______误差（填“偶然”或“系统”）。

力学实验专题一、实验题（本大题共16小题，共144.0分）1.在“探究求合力的方法”的实验中，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测力计互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条。

(1)实验对两次拉伸橡皮条的要求中，下列说法是正确的是______。

A.将橡皮条拉伸相同长度即可B.将橡皮条沿相同方向拉即可C.将弹簧测力计都拉伸到相同刻度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.弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行C.用两弹簧测力计同时拉细绳时，两弹簧测力计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(3)甲、乙两位同学在实验中得到如图所示的实验结果，若F表示用平行四边形定则得到的F1、F2的合力，F′表示F1和F2的等效力，则可以判断______(填“甲”或“乙”)同学的实验结果是符合事实的。

(4)由于实验室器材不足，小黄做实验时，只拿到了一个示数准确的弹簧测力计。

小黄很想做实验，于是他在实验室的角落中，找到了另一个弹簧测力计，但不知示数是否准确。

请你帮助小黄，设计一个尽可能简单、方便的实验．．．．．．．．．．．，验证新找到的弹簧测力计是否准确。

你可以使用实验室中的常见器材。

请简要地写出．．．．．实验思路：______。

2.某物理兴趣小组的同学在研究弹簧弹力的时候，测得弹力的大小F和弹簧长度l的关系如图甲所示，则由图线可知：(1)弹簧的劲度系数为_______N/m。

(2)为了用弹簧测力计测定两木块A和B间的动摩擦因数μ，两位同学分别设计了如图乙、丙所示的两种方案。

①为了用某一弹簧测力计的示数表示两木块A和B之间的滑动摩擦力的大小，你认为方案_______(填“乙”或“丙”)更合理。

2023届高考物理一轮实验专题：用单摆测定重力加速度1．（2022·江苏南通·模拟预测）某小组在“用单摆测量重力加速度”实验中：（1）组装单摆时，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线的上端，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，如图甲所示。

这样做的目的有________；A．保证摆动过程中摆长不变B．需要改变摆长时便于调节C．保证摆球在同一竖直平面内摆动（2）安装好实验装置后，先用刻度尺测量摆线长l，再用游标卡尺测量摆球直径d，其示数如图乙所示，则d=_______mm；（3）某次实验过程中，用秒表记录时间的起点应该是摆球运动过程中的________（选填“最高点”或“最低点”）；（4）该组同学测出五组单摆振动周期T与摆长L的数据如下表，请在图丙中作出T2-L关系图像_______。

根据图像算出重力加速度g=_______m/s2；（结果保留3位有效数字）（5）若测量值与当地重力加速度值相比偏大，可能原因是________（写出一个）。

2．（2022·北京八十中模拟预测）某研究性学习小组在进行“用单摆测量重力加速度”的实验中（实验装置如图甲所示），已知单摆在摆动过程中的最大偏角小于5︒。

在测量单摆的周期时，从单摆运动到最低点开始计时且记数为1，到第n次经过最低点所用的时间为t。

在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆球悬挂后的摆线长（从悬点到摆球的最上端）为L，再用螺旋测微器测得摆球的直径为d（读数如图乙所示）。

①从图乙可知，摆球的直径为d=_________mm。

①小组某同学认为单摆周期为tTn=，你认为是否正确_________。

（A．正确；B．不正确）①用上述物理量的符号写出求重力加速度的一般表达式g=_________。

①在测量时，由于操作失误，致使摆球不在同一竖直平面内运动，而是在一个水平面内做圆周运动，如图所示，这时如果测出摆球做这种运动的周期，仍用单摆的周期公式求出重力加速度，则求出的重力加速度与重力加速度的实际值相比_________（填偏大、偏小、不变），说明理由___________。

第16讲力学实验命题规律 1.命题角度：(1)研究匀变速直线运动；(2)验证牛顿运动定律；(3)验证机械能守恒定律；(4)探究动能定理；(5)验证动量守恒定律；(6)探究弹力和弹簧伸长的关系；(7)验证力的平行四边形定则；(8)探究平抛运动的特点；(9)探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系.2.常用方法：控制变量法、等效替代法、图象法．考点一纸带类和光电门类实验实验装置图实验操作数据处理研究匀变速直线运动1.细绳与长木板平行2.释放前小车应靠近打点计时器3.先接通电源，再释放小车，打点结束先切断电源，再取下纸带4.钩码质量适当1.判断物体是否做匀变速直线运动2.利用平均速度求瞬时速度3.利用逐差法求平均加速度4.作速度—时间图象，通过图象的斜率求加速度验证牛顿运动定律1.补偿阻力，垫高长木板使小车能匀速下滑2.在补偿阻力时，不要把悬挂槽码的细绳系在小车上，实验过程中不用重复补偿阻力3.实验必须保证的条件：小车质量m≫槽码质量m′4.释放前小车要靠近打1.利用逐差法或v－t图象法求a2.作出a－F图象和a－1m图象，确定a与F、m的关系点计时器，应先接通电源，后释放小车验证机械能守恒定律1.竖直安装打点计时器，以减少摩擦阻力2.选用质量大、体积小、密度大的材料3.选取第1、2两点间距离接近2 mm的纸带，用mgh＝12m v2进行验证1.应用v n＝h n＋1－h n－12T计算某时刻的瞬时速度2.判断mgh AB与12m v B2－12m v A2是否在误差允许的范围内相等3.作出12v2－h图象，求g的大小探究动能定理1.垫高木板的一端，平衡摩擦力2.拉伸的橡皮筋对小车做功：(1)用一条橡皮筋拉小车——做功W(2)用两条橡皮筋拉小车——做功2W(3)用三条橡皮筋拉小车——做功3W3.测出每次做功后小车获得的速度分别用各次实验测得的v和W绘制W－v或W－v2、W－v3、……图象，直到明确得出W和v的关系验证动量守恒定律1.开始前调节导轨水平2.用天平测出两滑块的质量3.用光电门测量碰前和碰后的速度1.滑块速度的测量：v＝ΔxΔt2.验证的表达式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′例1(2022·安徽师范大学附属中学模拟)如图所示的装置，可用于探究合外力做功与动能变化量的关系，水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘，实验首先保持轨道水平，通过调整砝码盘里砝码的质量让小车做匀速运动以实现平衡摩擦力，再进行后面的操作，并在实验中获得以下测量数据：小车、力传感器和挡光板的总质量为M ，平衡摩擦力时砝码和砝码盘的总质量为m 0，挡光板的宽度为d ，光电门1和2中心间的距离为s .(1)该实验是否需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于车、力传感器和挡光板的总质量________(选填“需要”或“不需要”)；(2)实验需用游标卡尺测量挡光板的宽度d ，如图乙所示，d ＝________mm ；(3)某次实验过程中，力传感器的读数为F .小车通过光电门1和2的挡光时间分别为t 1、t 2(小车通过光电门2后，砝码盘才落地)，已知重力加速度为g ，则该实验要验证的表达式是________(根据题中给出的已知量的符号来表达)．例2 (2022·山东日照市一模)某实验小组用如图所示的装置验证动量守恒定律．实验开始前在水平放置的气垫导轨左端装一个弹射装置，打开控制开关，滑块可被弹射装置向右弹出．滑块A 和滑块B 上装有相同宽度的挡光片，在相碰的端面装有轻质弹性架(未画出)．实验开始前，滑块A 被弹射装置锁定，滑块B 静置于两个光电门之间．(1)打开控制开关，滑块A 被弹出．数字计时器记录下挡光片通过光电门1的时间Δt 1，挡光片先后通过光电门2的时间Δt 2和Δt 3，则滑块A (含挡光片)与滑块B (含挡光片)的质量大小关系是m A ________m B (选填“大于”“等于”或“小于”)．(2)若滑块A 和滑块B 的碰撞过程中满足动量守恒，则应满足的关系式为______________(用m A 、m B 、Δt 1、Δt 2、Δt 3表示)．(3)若滑块A 和滑块B 的碰撞是弹性碰撞，则m A m B＝________(用Δt 2、Δt 3表示)． 例3 (2022·河北张家口市高三期末)某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置验证系统机械能守恒定律，当地的重力加速度g＝9.80 m/s2，操作步骤如下：①用天平测量物块a的质量m1和物块b的质量m2；②把打点计时器、定滑轮固定在铁架台上，用跨过定滑轮的轻质细线连接物块a和物块b；③把固定在物块a上的纸带穿过打点计时器的限位孔，让物块a靠近打点计时器，先________________，再________________；④实验过程中打出的一条纸带如图乙所示；⑤更换物块重复实验．(1)请把步骤③补充完整；(2)所用交变电源的频率为50 Hz，测得计数点O、A、B、C、D、E、F相邻两点间的距离分别为x1＝6.00 cm、x2＝8.39 cm、x3＝10.81 cm、x4＝13.20 cm、x5＝15.59 cm、x6＝18.01 cm，相邻两个计数点间还有4个点未画出，打下计数点A时物块a和物块b运动的速度大小v A ＝________ m/s，打下计数点E时物块a和物块b运动的速度大小v E＝________ m/s；(结果均保留三位有效数字)(3)用天平测出物块a和物块b的质量分别为m1、m2(m1<m2)，从打计数点A到E的过程中，物块a和物块b组成的系统减小的重力势能ΔE p＝______，增加的动能为ΔE k＝______，在误差允许的范围内，物块a和物块b组成的系统机械能守恒．(结果用m1、m2、v A、v E、g、x2、x3、x4、x5表示)例4(2022·安徽合肥市第一次检测)某实验小组为了探究物体加速度与力、质量的关系，设计了如下实验．(1)在探究小车加速度a与其质量M的关系时，采用了图(a)所示的方案．①保持盘中砝码不变，通过增减小车中的砝码个数改变小车的总质量M，利用打出的纸带测量出小车对应的加速度．下列实验操作合理的是________．A．为了补偿阻力，把木板的一侧垫高，并将砝码盘用细线通过定滑轮系在小车上B．先接通电源，待打点计时器正常工作后再释放小车C．调节滑轮，使细线与木板平行②图(b)为实验中打出的一条纸带，相邻两个计数点间还有四个点未画出．交变电源的频率为50 Hz，小车的加速度a＝________ m/s2.(结果保留两位有效数字)③表格中为实验小组记录的6组实验数据，其中5组数据的对应点已经标在图(c)的坐标纸上，请用×标出余下的一组数据的对应点，并作出a－1M图象，由a－1M图象可得出的实验结论为：________________________________________________________________________.F/N M/kg a/(m·s－2)0.29 1.160.250.290.860.340.290.610.480.290.410.720.290.360.820.290.310.94(2)在探究小车加速度a与所受力F的关系时，设计了图(d)所示的方案．其实验操作步骤如下：a．挂上砝码盘和砝码，调节木板的倾角，使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑；b．取下砝码盘和砝码，测出其总质量为m，并让小车沿木板下滑，测出加速度a；c．改变砝码盘中砝码的个数，重复步骤a和b，多次测量，作出a－F图象．①该实验方案________(选填“需要”或“不需要”)满足条件M≫m；②若实验操作规范，通过改变砝码个数，画出的a－F图象最接近图中的________．考点二力学其他实验实验装置图实验操作数据处理探究弹簧弹力与形变量的关系1.应在弹簧自然下垂时，测量弹簧原长l02.水平放置时测原长，图线不过原点的原因是弹簧自身有重力1.作出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线，斜率表示弹簧的劲度系数2.超过弹簧的弹性限度，图线会发生弯曲探究两个互成角度的力的合成规律1.正确使用弹簧测力计2.同一次实验中，橡皮条结点的位置一定要相同3.细绳套应适当长一些，互成角度地拉橡皮条时，夹角合适1.按力的图示作平行四边形2.求合力大小探究平抛运动的特点1.保证斜槽末端水平2.每次让小球从斜轨道的同一位置由静止释放3.坐标原点应是小球出槽口时球心在木板上的投影点1.用代入法或图象法判断运动轨迹是不是抛物线2.由公式：x＝v0t和y＝12gt2，求初速度v0＝xg2y探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系1.弹力大小可以通过标尺上刻度读出，该读数显示了向心力大小2.采用了控制变量法，探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系作出F n－ω2、F n－r、F n－m的图象，分析向心力与角速度、半径、质量之间的关系例5(2022·陕西西安市七校高三期末)如图为“探究互成角度的力的合成规律”的实验，三个细线套L1、L2、L3共系于一个结点，另一端分别系于轻质弹簧测力计A、B和重物M上，A挂于固定点P.手持B拉动细线，使结点静止于O点．(1)某次实验中弹簧测力计A的指针位置如图甲所示，其读数为________ N.(2)图乙中的F与F′两力中，方向和细线PO方向相同的是________(选填“F”或“F′”)．(3)下列实验要求中，必要的是________．(填选项前的字母)A．弹簧测力计B始终保持水平B．用天平测量重物M的质量C．细线套方向应与木板平面平行D．若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而保持细线套结点位置不变，只需调整另一只弹簧测力计拉力的大小即可(4)本实验采用的科学方法是________．(填选项前的字母)A．理想实验法B．等效替代法C．控制变量法D．建立物理模型法例6(2022·山东日照市高三期末)物理兴趣小组的同学用图甲所示的装置和频闪照相仪探究平抛运动的规律．(1)关于实验注意事项，下列说法正确的是________(选填选项前的字母)；A．必须将小球从斜槽上的同一位置由静止释放B．斜槽轨道必须光滑C．必须选择质量大的小球D．小球运动时不能与方格纸相触(2)某同学用频闪照相仪拍摄到小球抛出后几个位置的照片如图乙所示，由照片可以判断斜槽轨道末端向______________倾斜，根据照片也可判断小球在水平方向做匀速直线运动，依据是________________________________________________________________________；(3)物理兴趣小组重新调整斜槽轨道末端，规范完成实验，根据拍摄到的一张照片测出小球不同位置的竖直位移y和水平位移x，以x2为横坐标，以y为纵坐标，在坐标纸上画出对应的图象为过原点的倾斜直线，测得直线的斜率k＝5，取g＝10 m/s2，由此可得小球做平抛运动的初速度v0＝________ m/s.1．(2022·河南安阳市一模)某实验小组用图中装置探究质量一定的情况下加速度和力的关系．他们用不可伸长的细线将滑块(含挡光片)通过一个定滑轮和挂有重物的动滑轮与力传感器相连，细线与气垫导轨平行，在水平气垫导轨的A、B两点各安装一个光电门，A、B两点间距为x，释放重物，挡光片通过A、B时的遮光时间分别为t A、t B，已知挡光片宽度为d.(1)实验操作过程中________(选填“需要”或“不需要”)满足重物的质量远小于滑块及挡光片的质量；(2)滑块通过AB段时的加速度大小为________(用题中已知的物理量字母表示)；(3)多次改变重物质量，同时记录细线的拉力大小F，重复上述实验步骤，得到多组加速度a 与拉力F，以a为纵坐标、F为横坐标作图，若图线是________，则物体质量一定的情况下加速度与合外力成正比的结论成立．2．(2022·云南第一次统测)某同学用如图甲所示的装置验证动量定理，部分实验步骤如下：(1)将一遮光条固定在滑块上，用20分度的游标卡尺测量遮光条的宽度，游标卡尺的示数如图乙所示，则遮光条的宽度d＝________ mm；(2)用天平称得滑块(包含遮光条)的质量m＝380.0 g；(3)将一与轻弹簧相连的压力传感器固定在气垫导轨左端，一光电门安装在气垫导轨上方，用滑块将弹簧压缩一段距离后由静止释放，压力传感器显示出弹簧弹力F随时间t变化的图象如图丙所示，根据图丙可求得弹簧对滑块的冲量大小为________ N·s；滑块离开弹簧一段时间后通过光电门，光电门测得遮光条的挡光时间为Δt＝2.0×10－3 s，可得弹簧恢复形变的过程中滑块的动量增量大小为________ kg·m/s.(计算结果均保留2位有效数字)。

实验一研究匀变速直线运动考纲解读 1.练习正确使用打点计时器．2.会计算纸带上各点的瞬时速度.3.会利用纸带计算加速度．4.会用图象法探究小车速度与时间的关系,并能根据图象求加速度．基本实验要求１．实验器材电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片.２．实验步骤(1)按照实验原理图所示实验装置，把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，接好电源;(２)把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，下端挂合适的钩码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面；(3)把小车停靠在打点计时器处,接通电源,放开小车；(4)小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带；（5)换纸带反复做三次,选择一条比较理想的纸带进行测量分析．3．注意事项(1）平行：纸带、细绳要和长木板平行.(2)两先两后:实验中应先接通电源，后让小车运动;实验完毕应先断开电源，后取纸带．（3)防止碰撞:在到达长木板末端前应让小车停止运动,防止钩码落地和小车与滑轮相撞.(4)减小误差:小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差,加速度大小以能在约50cm的纸带上清楚地取出６~7个计数点为宜.规律方法总结１．数据处理（1)目的通过纸带求解运动的加速度和瞬时速度,确定物体的运动性质等.(2)处理的方法①分析物体的运动性质——测量相邻计数点间的距离,计算相邻计数点距离之差,看其是否为常数,从而确定物体的运动性质．②利用逐差法求解平均加速度a1=错误!，a2=错误!，ａ3＝错误!⇒a=错误!③利用平均速度求瞬时速度：vｎ=＼f(ｘn+xｎ＋1,２Ｔ)=＼f(d n＋1-d n-１，2T)④利用速度—时间图象求加速度a.作出速度—时间图象,通过图象的斜率求解物体的加速度；b.剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度．2. 依据纸带判断物体是否做匀变速直线运动（1)x１、ｘ2、ｘ3……x n是相邻两计数点间的距离.(2）Δx是两个连续相等的时间里的位移差:Δx１＝x2－x1,Δx2=ｘ3-x2….(3)T是相邻两计数点间的时间间隔:T=０.02n(打点计时器的频率为50Hz，ｎ为两计数点间计时点的间隔数).(4)Δｘ＝ａＴ2，因为Ｔ是恒量，做匀变速直线运动的小车的加速度a也为恒量，所以Δx必然是个恒量．这表明：只要小车做匀变速直线运动，它在任意两个连续相等的时间间隔内的位移之差就一定相等.考点一对实验操作步骤的考查例1在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，某同学的操作步骤如下，其中错误的步骤有＿＿__＿＿__．A.拉住纸带，将小车移到靠近打点计时器处先放开纸带，再接通电源Ｂ．将打点计时器固定在平板上,并接好电源C.把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下面挂上合适的钩码Ｄ.取下纸带,然后断开电源E.将平板一端抬高,轻推小车，使小车能在平板上做加速运动F．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔__＿＿__＿__＿_＿__＿_＿_＿________＿____＿__＿＿＿_______＿___＿_____＿＿__＿___＿＿＿_________＿＿___________＿_____＿____________＿__＿___________＿__________＿__＿＿＿_＿___＿＿_________＿____＿＿____________＿＿__＿________＿__＿____＿_＿___＿＿＿_＿＿＿＿_______将以上步骤完善并填写在横线上(遗漏的步骤可编上序号G、H……);实验步骤的合理顺序为：_________＿＿_＿__＿.例２（２01２·山东理综·2１(1))某同学利用如图１所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律．物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上(尚未到达滑轮处)．从纸带上便于测量的点开始,每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图2所示.打点计时器电源的频率为50 Hz.图1图2①通过分析纸带数据，可判断物块在两相邻计数点______和＿_____之间某时刻开始减速．②计数点5对应的速度大小为___＿＿__＿ｍ/s，计数点6对应的速度大小为_＿______m/s．(保留三位有效数字)③物块减速运动过程中加速度的大小为a=＿___＿_ｍ/ｓ2．1.运动性质的判断：看相邻计数点间的距离特点．２.瞬时速度求解：采用平均速度法求某一点的瞬时速度.３．加速度的求解：(1）v－t图象法;(2）推论法：Δx＝ａT2;(3）逐差法．例３某校研究性学习小组的同学用如图3甲所示的滴水法测量一小车在斜面上运动时的加速度．实验过程如下:在斜面上铺上白纸，用图钉固定；把滴水计时器固定在小车的末端,在小车上固定一平衡物;调节滴水计时器的滴水速度,使其每0.2s滴一滴(以滴水计时器内盛满水为准)；在斜面顶端放置一浅盘，把小车放在斜面顶端,把调好的滴水计时器盛满水,使水滴能滴入浅盘内;随即在撤去浅盘的同时放开小车，于是水滴在白纸上留下标志小车运动规律的点迹;小车到达斜面底端时立即将小车移开．图乙为实验得到的一条纸带，用刻度尺量出相邻点之间的距离是ｘ01=１.40 cm,x12=2.１5 cm,x23=2.９1ｃm,x3４＝3.65 cm,x45=４．4１cm，x56＝5.1５cｍ.试问:图3(1)滴水计时器的原理与课本上介绍的________原理类似.(2)由纸带数据计算可得计数点４所代表时刻的瞬时速度v４=_＿___＿__m／s,小车的加速度ａ＝__＿_____m／ｓ2．(结果均保留两位有效数字)创新方向盘点以教材中的实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目,不脱离教材而又不拘泥教材,体现开放性、探究性等特点．盘点1 实验器材的改进①为了保证小车真正做匀加速直线运动，用气垫导轨错误!长木板②用频闪照相或光电计时器错误!打点计时器盘点2 在新情景下完善实验步骤及数据分析1. 如图4所示,在“探究匀变速运动的规律”的实验中图4(1）为消除摩擦力对实验的影响，可以使木板适当倾斜以平衡摩擦阻力,则在不挂钩码的情况下，下面操作正确的是ﻩﻩﻩﻩﻩﻩﻩ( )A．未连接纸带前，放开小车,小车能由静止开始沿木板下滑B．未连接纸带前，轻碰小车，小车能匀速稳定下滑Ｃ．放开拖着纸带的小车,小车能由静止开始沿木板下滑Ｄ．放开拖着纸带的小车,轻碰小车,小车能匀速稳定下滑（2）图５是实验中得到的一条纸带的一部分，在纸带上取相邻的计数点Ａ、B、Ｃ、D、E．若相邻的计数点间的时间间隔为T，各点间距离用图中长度表示，则打C点时小车的速度可表示为v C=＿___＿＿__，小车的加速度可表示为a=＿_＿___.图５2. 如图6所示,装置甲中挂有小桶的细线绕过定滑轮,固定在小车上；装置乙中橡皮筋的一端固定在导轨的左端，另一端系在小车上.一同学用装置甲和乙分别进行实验，经正确操作获得两条纸带①和②,纸带上的a、ｂ、ｃ……均为打点计时器打出的点．图6(1)任选一条纸带读出b、c两点间距离为＿___＿＿__；(２）任选一条纸带求出ｃ、e两点间的平均速度大小为_＿＿____＿，纸带①和②上ｃ、e两点间的平均速度错误!①________错误!②(填“大于”、“等于”或“小于”);(3)图中________(填选项字母)．A.两条纸带均为用装置甲实验所得B.两条纸带均为用装置乙实验所得C.纸带①为用装置甲实验所得,纸带②为用装置乙实验所得D．纸带①为用装置乙实验所得,纸带②为用装置甲实验所得３. 光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器,其结构如图７甲所示,a、ｂ分别是光电门的激光发射和接收装置,当有物体从ａ、ｂ间通过时,光电计时器就可以精确地把物体从开始挡光到挡光结束的时间记录下来．现利用图乙所示的装置测量滑块和长木板间的动摩擦因数，图中MN是水平桌面，Ｑ是长木板与桌面的接触点，1和2是固定在长木板适当位置的两个光电门,与之连接的两个光电计时器没有画出,长木板顶端P点悬有一铅锤．实验时,让滑块从长木板的顶端滑下,光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为１.0×10－2s和4.0×1０－3s.用精度为0.05 ｍm的游标卡尺测量滑块的宽度ｄ,其示数如图丙所示.图7(1)滑块的宽度d=＿___＿_＿_ cm.(2)滑块通过光电门1时的速度v1=＿_＿___＿＿m/s,滑块通过光电门2时的速度v２=________ ｍ/s．（结果保留两位有效数字)(3)由此测得的瞬时速度v1和v2只是一个近似值，它们实质上是通过光电门1和2时的＿____＿__,要使瞬时速度的测量值更接近于真实值,可将＿_______的宽度减小一些. 4．图8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．图8(1)ＯＤ间的距离为__＿＿＿__＿cm.(2)图９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＿___＿＿__，a=＿_＿＿____ m／s2(结果保留三位有效数字)．图95．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１０甲所示，打点计时器固定在斜面上,滑块拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下.图乙是打出的纸带的一段．图１0（1)已知打点计时器使用的交流电频率为50 Ｈｚ,选A、B、C、D、Ｅ、Ｆ、Ｇ７个点为计数点，且各计数点间均有一个点没有画出.滑块下滑的加速度a＝_____＿_＿m/ｓ2.（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．木板的末端被垫起的高度hC．木板的质量m1D．滑块的质量m2E．滑块运动的时间ｔ(3)测量第(2)问中所选定的物理量需要的实验器材是＿___＿__＿.（4)滑块与木板间的动摩擦因数μ＝＿___＿___(用所测物理量表示,重力加速度为g).与真实值相比，测量的动摩擦因数＿_＿____＿(填“偏大”或“偏小”)．写出支持你看法的一个论据:___＿_＿__＿＿___＿___＿＿＿___＿＿__＿__＿_＿__＿____＿____＿＿＿__＿__＿＿＿＿___＿___．真题回顾•能力突破熟悉历年考题提升综合能力１、(201６海南卷）某同学利用图(a)所示的实验装置探究物块速度随时间的变化。

力学实验1. 2019年高考全国1卷第22题．〔5分〕某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进展研究。

物块拖动纸带下滑，打出的纸带一局部如下列图。

打点计时器所用交流电的频率为50 Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。

在ABCDE五个点中，打点计时器最先打出的是点，在打出C点时物块的速度大小为m/s〔保存3位有效数字〕；物块下滑的加速度大小为m/s2〔保存2位有效数字〕。

【答案】22．A 0.23 0.75【解析】因为速度是加速的，时间是相等的，所以相邻两点间距离是逐渐增大的，所以打点计时器最先打出的是A点；速度加速度2. 2019年高考全国2卷第22题．〔5分〕如图〔a〕，某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验。

所用器材有：铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50Hz的交流电源，纸带等。

回答如下问题：〔1〕铁块与木板间动摩擦因数μ=〔用木板与水平面的夹角θ、重力加速度g和铁块下滑的加速度a表示〕〔2〕某次实验时，调整木板与水平面的夹角θ=30°。

接通电源。

开启打点计时器，释放铁块，铁块从静止开始沿木板滑下。

屡次重复后选择点迹清晰的一条纸带，如图〔b〕所示。

图中的点为计数点〔每两个相邻的计数点间还有4个点未画出〕。

重力加速度为9.8 m/s 2。

可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为〔结果保存2位小数〕。

【答案】22.〔1〕sin cos g a g θθ- 〔2〕0.35【解析】〔1〕根据牛顿定律，得=μθθcos sin g a g - ==2m/s 1.97m/s 23. 2019年高考全国3卷第22题.〔5分〕甲乙两位同学设计了利用数码相机的连拍功能测重力加速度的实验。

实验中，甲同学负责释放金属小球，乙同学负责在小球自由下落的时候拍照。

相机每间隔0.1s 拍1幅照片。

〔1〕假设要从拍得的照片中获取必要的信息，在此实验中还必须使用的器材是。

高考押题专练1.某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则.实验步骤：①将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向.②如图所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置标记为O1、O2，记录弹簧秤的示数F，测量并记录O1、O2间的距离(即橡皮筋的长度l).每次将弹簧秤示数改变0.50 N，测出所对应的l，部分数据如下表所示：③找出②中F＝2.50 N时橡皮筋两端的位置，重新标记为O、O′，橡皮筋的拉力记为F O O′.④在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图所示.用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使秤钩的下端达到O点，将两笔尖的位置标记为A、B，橡皮筋OA段的拉力记为F OA，OB段的拉力记为F OB.完成下列作图和填空：(1)利用表中数据在图坐标纸上画出Fl图线，根据图线求得l0＝________cm.(2)测得OA＝6.00 cm，OB＝7.60 cm，则F OA的大小为________N.(3)根据给出的标度，在图中作出F OA和F OB的合力F′的图示.(4)通过比较F′与________的大小和方向，即可得出实验结论.【答案】(1)见解析图甲10.0(9.8、9.9、10.1均正确)(2)1.80(1.70～1.90均正确)(3)见解析图乙(4)F OO′【解析】(1)作出Fl图象，如图甲所示，求得直线的横截距即为l0，可得l0＝10.0 cm(2)可计算橡皮筋的劲度系数k＝FΔx＝2.50.05N/m＝50 N/m若OA＝6.00 cm，OB＝7.60 cm，则橡皮筋的弹力为F1＝kΔx1＝50×(6.00＋7.60－10.00)×10－2 N＝1.80 N则此时F OA＝F1＝1.80 N(3)F OB＝F OA＝1.80 N，两力的合力F′如图乙所示.(4)F OO′的作用效果和F OA、F OB两个力的作用效果相同，F′是F OA、F OB两个力的合力，所以通过比较F′和F OO′的大小和方向，可得出实验结论.2.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：高度H (h 为单位长度)h 2h 3h 4h 5h 6h 7h 8h 9h 竖直位移y /cm30.015.010.07.56.04.33.83.3(1)表格中空缺的数据应为________.(2)已知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)若仅仅换一形状完全相同，但摩擦不能忽略的斜槽(其余装置、位置均不变)，表格中竖直位移y 的数值与上表相比会________(填“变大”“变小”或“不变”).【答案】(1)5.0 (2)H ＝x 24y(3)变大【解析】(1)根据表格中的数据规律可以发现，Hy ＝30h ，是个定值，则当H ＝6h 时，y ＝5.0 cm. (2)设小球离开斜槽时的速度为v ，根据平抛运动的规律得：x ＝vt ，y ＝12gt 2联立得：v ＝xg 2y小球在斜槽上滑下过程中，不计小球与槽之间的摩擦，只有重力做功，则有： mgH ＝12mv 2，解得：H ＝x 24y(3)若摩擦不能忽略，则有：W ＝mgH －μmg cos θ·H sin θ＝mgH (1－μtan θ)若动能定理成立，则有：mgH (1－μtan θ)＝12mv 2，解得：H ＝x 241－μ1tan θy由于1－μ1tan θ<1，H 、x 均不变，所以表格中竖直位移y 的数值与上表相比会变大.3.某兴趣小组利用如图所示弹射装置将小球竖直向上抛出来验证机械能守恒定律.一部分同学用游标卡尺测量出小球的直径为d ，并在A 点以速度v A 竖直向上抛出；另一部分同学团结协作，精确记录了小球通过光电门B 时的时间为Δt ，用刻度尺测出光电门A 、B 间的距离为h .已知小球的质量为m ，当地的重力加速度为g ，完成下列问题：(1)小球在B 点时的速度大小为________________； (2)小球从A 点到B 点的过程中，动能减少量为________；(3)在误差允许范围内，若等式____________成立，就可以验证机械能守恒(用题目中给出的物理量符号表示).【答案】(1)d Δt (2)12mv 2A －12md 2Δt 2(3)gh ＝12[v 2A－d 2Δt2]【解析】(1)小球在B 点的瞬时速度大小v B ＝dΔt.(2)小球从A 点到B 点，动能的减小量ΔE k ＝12mv 2A －12mv 2B ＝12mv 2A －12md 2Δt 2.(3)重力势能的增加量为mgh ，若mgh ＝12mv 2A －12md 2Δt2.即gh ＝12[v2A －d 2Δt2]，机械能守恒.4.某同学利用图所示装置，验证以下两个规律：①两物块通过不可伸长的细绳相连接，沿绳分速度相等； ②系统机械能守恒.P 、Q 、R 是三个完全相同的物块，P 、Q 用细绳连接，放在水平气垫桌上.物块R 与轻质滑轮连接，放在正中间，a 、b 、c 是三个光电门，调整三个光电门的位置，能实现同时遮光，整个装置无初速度释放.(1)为了能完成实验目的，除了记录P 、Q 、R 三个遮光片的遮光时间t 1、t 2、t 3外，还必需测量的物理量有________；A.P 、Q 、R 的质量MB.两个定滑轮的距离dC.R 的遮光片到c 的距离HD.遮光片的宽度x(2)根据装置可以分析出P 、Q 的速度大小相等，验证表达式为________；(3)若要验证物块R 与物块P 的沿绳分速度相等，则验证表达式为________________； (4)若已知当地重力加速度g ，则验证系统机械能守恒的表达式为________________. 【答案】(1)BCD (2)t 1＝t 2 (3)t 3t 1＝2H4H 2＋d 2(4)gH ＝x 22t 23＋x 22t 22＋x 22t21【解析】(1)为了能完成实验目的，除了记录P 、Q 、R 三个遮光片的遮光时间t 1、t 2、t 3外，还必需测量的物理量有：两个定滑轮的距离d ；R 的遮光片到c 的距离H ；遮光片的宽度x ；故选B 、C 、D.(2)根据装置可以分析出P 、Q 的速度大小相等，根据v ＝xΔt 可知，验证表达式为t 1＝t 2.(3)P 经过遮光片时的速度v P ＝x t 1；R 经过遮光片时的速度v R ＝xt 3，若要验证物块R 与物块P 的沿绳分速度相等，则需验证v R cos θ＝v RHH 2＋(d 2)2＝v P ，整理可得t 3t 1＝2H 4H 2＋d 2.(4)验证系统机械能守恒的表达式为mgH ＝12mv 2P ＋12mv 2Q ＋12mv 2R ，其中v P ＝x t 1，v Q ＝x t 2，v R ＝x t 3，联立解得gH ＝x 22t 23＋x 22t 22＋x 22t21. 5.在“验证机械能守恒定律”的实验中，小明同学利用传感器设计实验：如图甲所示，将质量为m 、直径为d 的金属小球在一定高度h 由静止释放，小球正下方固定一台红外线计时器，能自动记录小球挡住红外线的时间t ，改变小球下落高度h ，进行多次重复实验.此方案验证机械能守恒定律方便快捷.(1)用螺旋测微器测小球的直径如图乙所示，则小球的直径d ＝________mm ； (2)为直观判断小球下落过程中机械能是否守恒，应作下列哪一个图象________； A.h －t 图象 B.h －1t 图象C.h －t 2图象D.h －1t2图象(3)经正确的实验操作，小明发现小球动能增加量12mv 2总是稍小于重力势能减少量mgh ，你认为增加释放高度h 后，两者的差值会________(填“增大”“缩小”或“不变”).【答案】(1)17.806(17.804～17.808均可) (2)D(3)增大【解析】(1)螺旋测微器的读数为d ＝17.5 mm ＋30.6×0.01 mm ＝17.806 mm(2)减小的重力势能若全部转化为动能，则有mgh ＝12mv 2，小球通过计时器时的平均速度可近似看做瞬时速度，故v ＝d t ，联立可得h ＝12g (d t )2，故作h －1t2图象，D 正确.(3)由于实验中存在空气阻力，所以发现小球动能增加量12mv 2总是稍小于重力势能减少量mgh ，若增加释放高度h ，则阻力做功增大，系统损失的机械能增加，所以两者的差值会增大.6.在用“落体法”做“验证机械能守恒定律”的实验时，小明选择一条较为满意的纸带，如图甲所示.他舍弃前面密集的点，以O 为起点，从A 点开始选取纸带上连续点A 、B 、C ……，测出O 到A 、B 、C ……的距离分别为h 1、h 2、h 3…….电源的频率为f .(1)为减少阻力对实验的影响，下列操作可行的是________. A.选用铁质重锤B.安装打点计时器使两限位孔在同一竖直线上C.释放纸带前，手应提纸带上端并使纸带竖直D.重锤下落中手始终提住纸带上端，保持纸带竖直 (2)打B 点时，重锤的速度v B 为________.(3)小明用实验测得数据画出的v 2－h 图象如图乙所示.图线不过坐标原点的原因是________.(4)另有四位同学在图乙的基础上，画出没有阻力时的v 2－h 图线，并与其比较，其中正确的是________.【答案】(1)ABC (2)(h 3－h 1)f2(3)打下O 点时重锤速度不为零 (4)B【解析】(1)为了减小阻力的影响，实验时重锤选择质量大一些的，体积小一些的，故A 正确；安装打点计时器使两限位孔在同一竖直线上，从而减小阻力的影响，故B 正确；释放纸带前，手应提纸带上端并使纸带竖直，可以减小阻力，故C 正确；重锤下落过程中，手不能拉着纸带，故D 错误.(2)根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度知，B 点的瞬时速度v B ＝h 3－h 12T ＝(h 3－h 1)f2. (3)图线不过原点，h ＝0时，速度不为零，可知打下O 点时重锤速度不为零.(4)不论有无阻力，释放点的位置相同，即初速度为零时，两图线交于同一点，故B 正确，A 、C 、D 错误.7.用如图甲所示的实验装置验证m 1、m 2组成的系统机械能守恒，m 2从高处由静止开始下落，打点计时器频率为50 Hz ，m 1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律.如图乙给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点.每相邻两计数点之间还有4个点(图中未标出)，计数点间的距离如图所示.已知m 1＝50 mg ，m 2＝150 mg.(结果均保留两位有效数字)(1)在纸带上打下计数点5时的速度v ＝________ m/s.(2)在打下第0个点到第5点的过程中系统动能的增量ΔE k ＝________ J ，系统势能减少ΔE p ＝________ J(当地重力加速度g 约为9.8 m/s 2)(3)若某同学作出12v 2－h 图象如图丙所示，则当地的重力加速度g ＝________ m/s 2.【答案】(1)2.4 (2)0.58 0.59 (3)9.7【解析】(1)由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T ＝0.1 s ，根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出点5的瞬时速度：v 5＝x 462T ＝0.216 0＋0.264 02×0.1 m/s＝2.4 m/s.(2)在0～5过程中系统动能的增量ΔE k ＝12(m 1＋m 2)v 25＝12×0.2×2.42 J≈0.58 J.系统重力势能的减小量为(m 2－m 1)gx 5＝0.1×9.8×(0.384 0＋0.216 0) J≈0.59 J. (3)本题中根据机械能守恒可知，(m 2－m 1)gh ＝12(m 1＋m 2)v 2，即有：12v 2＝m 2－m 1m 1＋m 2gh ，所以12v 2－h 图象中图象的斜率不表示重力加速度，由图可知，斜率k ＝5.821.20＝4.85，故当地的实际重力加速度g ＝9.7 m/s 2.8.某学生做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验.实验时把弹簧竖直悬挂起来，在下端挂钩码，每增加一只钩码均记下对应的弹簧伸长的长度x ，数据记录如表所示.(1)根据表中数据在图甲中作出F －x 图线；(2)根据F －x 图线可以求得弹簧的劲度系数为________N/m ； (3)估测弹簧弹力为5 N 时弹簧的弹性势能为________ J.(4)一位同学做此实验时得到如图乙所示的F －x 图线，说明此同学可能出现了哪种错误？________.【答案】(1)见解析图 (2)50 (3)0.25 (4)已超出了弹簧的弹性限度 【解析】(1)根据描点法可得出对应的F －x 图象，如图所示；(2)根据胡克定律可知，图象的斜率表示劲度系数，则可知k ＝70.14N/m ＝50 N/m(3)根据图象的性质以及W ＝Fx 可知，图象与横坐标围成的面积表示弹力所做的功，根据功能关系可知，等于弹簧的弹性势能，故E p ＝12×5×0.099 5 J≈0.25 J ；(4)由图可知，当力达到某一值时，图象发生了弯曲，说明此时已超出了弹簧的弹性限度. 9.用图甲所示装置探究物体的加速度与力的关系.实验时保持小车(含车中重物)的质量M 不变，细线下端悬挂钩码的总重力作为小车受到的合力F ，用打点计时器测出小车运动的加速度a .(1)关于实验操作，下列说法正确的是________.A.实验前应调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与木板平行B.平衡摩擦力时，在细线的下端悬挂钩码，使小车在线的拉力作用下能匀速下滑C.每次改变小车所受的拉力后都要重新平衡摩擦力D.实验时应先接通打点计时器电源，后释放小车(2)图乙为实验中打出纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出连续的5个计数点A 、B 、C 、D 、E ，相邻两个计数点之间都有4个点迹未标出，测出各计数点到A 点间的距离.已知所用电源的频率为50 Hz ，打B 点时小车的速度v B ＝________ m/s ，小车的加速度a ＝________ m/s 2.(3)改变细线下端钩码的个数，得到a －F 图象如图丙所示，造成图线上端弯曲的原因可能是________. 【答案】(1)AD (2)0.316 0.93 (3)随所挂钩码质量m 的增大，不能满足M ≫m .【解析】(1)调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行，否则拉力不会等于合力，故A 正确；在调节木板倾斜度平衡小车受到的滑动摩擦力时，不应悬挂钩码，故B 错误；由于平衡摩擦力之后有Mg sin θ＝μMg cos θ，故tan θ＝μ.所以无论小车的质量是否改变，小车所受的滑动摩擦力都等于小车的重力沿斜面的分力，改变小车所受的拉力，不需要重新平衡摩擦力，故C 错误；打点计时器要“早来晚走”即实验开始时先接通打点计时器的电源待其平稳工作后再释放小车，而当实验结束时应先控制小车停下再停止打点计时器，故D 正确；(2)已知打点计时器电源频率为50 Hz ，则纸带上相邻计数点间的时间间隔为 T ＝5×0.02 s ＝0.1 s. 根据Δx ＝aT 2可得：x CE －x AC ＝a (2T )2，小车运动的加速度为a ＝x CE －x AC 4T 2＝0.163 6－0.063 2－0.063 20.04 m/s 2＝0.93 m/s 2B 点对应的速度：v B ＝x AC 2T ＝0.063 20.2m/s ＝0.316 m/s ；(3)随着力F 的增大，即随所挂钩码质量m 的增大，不能满足M ≫m ，因此图线上端出现弯曲现象. 10.如图所示，利用DIS 实验系统探究加速度与力的关系.一端带有定滑轮的长木板调至水平后固定在桌面上，另一端安装位移传感器(接收器)，绕过定滑轮和动滑轮的细线将装有位移传感器(发射器)的小车和力传感器连接起来，动滑轮下挂有质量可以改变的小重物.将位移传感器、力传感器与数据采集器相连，打开计算机中操作软件，放开小车使之运动.不计滑轮、托盘和细线的质量，忽略滑轮与转轴间的摩擦.(1)实验中力传感器的示数F 与小重物的重力mg 的关系为( ) A.F ＝mg2B.F >mg 2C.F <mg 2D.无法确定(2)保持小车(含发射器)的质量M 不变，改变小重物的质量m ，重复进行多次实验.记下每次力传感器的示数F ，利用DIS 测出每次实验中小车的加速度a ，将得到的a 、F 数据绘制成a －F 图象.以下图象可能的是( )(3)在本实验中不计滑轮的质量，忽略滑轮与转轴间的摩擦，除此之外请写出一种减少实验误差的主要方法：______________________________________________________________________________.【答案】(1)C (2)A (3)减小小车与长木板之间的摩擦【解析】(1)小重物做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律得：mg －2F ＝ma ，解得：F ＝mg －ma 2<mg 2，故C 正确. (2)根据实验装置可知，本实验没有平衡摩擦力，所以当F ≠0时，a ＝0，即在F 轴上有截距，绳子的拉力减去摩擦力等于小车受到的合外力，即F －F f ＝ma ，a ＝1m F －F f m，是一条倾斜的直线，故A 正确，B 、C 、D 错误.(3)减小小车与长木板之间的摩擦可以减小实验误差.11.某实验小组利用图所示装置进行“探究动能定理”的实验，实验步骤如下：A.挂上钩码，调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下做匀速运动；B.打开速度传感器，取下轻绳和钩码，保持A 中调节好的长木板倾角不变，让小车从长木板顶端静止下滑，分别记录小车通过速度传感器1和速度传感器2时的速度大小v 1和v 2；C.重新挂上细绳和钩码，改变钩码的个数，重复A 到B 的步骤.回答下列问题：(1)按上述方案做实验，长木板表面粗糙对实验结果是否有影响？________(填“是”或“否”)；(2)若要验证动能定理的表达式，还需测量的物理量有________；A.悬挂钩码的总质量mB.长木板的倾角θC.两传感器间的距离lD.小车的质量M(3)根据实验所测的物理量，动能定理的表达式为：__________________________.(重力加速度为g )【答案】(1)否 (2)ACD (3)mgl ＝12Mv 22－12Mv 21 【解析】(1)小车在重力、斜面弹力、摩擦力、细线拉力作用下处于平衡状态，挂上钩码后小车的合外力等于钩码的重力，所以长木板表面粗糙对实验结果没有影响.(2)(3)根据动能定理可知，合外力对小车做的功等于小车动能的变化量，则有：mgl ＝12Mv 22－12Mv 21， 所以要测量悬挂钩码的总质量m 、两传感器间的距离l 和小车的质量M .12.某实验小组为了探究功与动能变化的关系，利用如图所示的装置.在竖直墙上的A 点安装一个拉力传感器，用不可伸长的柔软轻绳一端与质量为1.00 kg 的小球C 连接，另一端绕过小滑轮B (可以忽略滑轮大小)与传感器连接，定滑轮B 与A 等高，BD 为水平参考线，测出BC 间绳长L ＝0.80 m.实验中，使绳始终处于绷直状态，将小球从距离BD 线高h 处由静止开始释放，从拉力传感器记录的拉力变化图线中读出拉力的最大值为F .改变h 的值，记录下相应的最大拉力F ，取H ＝L －h ，g ＝9.80 m/s 2，实验中得到的部分数据如下表所示.(1)当H ＝0.60 m 时，小球的最大动能为________ J ，此过程中外力做功为________ J ；(2)实验结论是：______________________________________________________(3)根据实验结论，推导出F 与H 之间的关系为：__________________.【答案】见解析【解析】(1)根据实验中得到的数据可知，H ＝0.60 m ，F ＝24.45 N ，小球运动到最低点时，动能最大，受到的拉力最大，在最低点，根据牛顿第二定律得：F －mg ＝m v 2L 解得：12mv 2＝5.86 J ， 此过程中外力做功为W ＝mg (L －h )＝1.00×9.80×0.60 J ＝5.88 J.(2)实验结论为在实验误差允许的范围内，外力所做的功等于物体动能的增量.(3)根据实验结论可知，F －mg ＝m v 2L ，12mv 2＝mg (L －h )，解得：F ＝2mg LH ＋mg ， 代入数据得：F ＝24.5H ＋9.8.13.如图甲所示的装置可以探究外力做功和物体速度变化的关系.光滑斜槽轨道固定在水平桌面上，将斜槽从底端开始分成长度相等的五等份，使AB ＝BC ＝CD ＝DE ＝EF ，让小球每次从不同等分点处释放，最后落在水平地面上.(1)实验中，若小球从F 点释放运动至斜槽水平位置的过程中，重力做的功为W ，则小球从B 点释放运动至斜槽水平位置的过程中，重力做的功为________.(2)实验中，小球每次在斜槽上运动的长度记作L ，小球做平抛运动的水平位移记作x ，通过五组数据描点作出的L －x 2图象是一条过原点的直线，如图乙所示.设小球运动到斜槽底端时的速度为v ，可以判断，外力做功W 与________(填v 、v 2或v )成正比，若斜槽的倾角为θ，小球抛出点距地面的高度为H ，则图象的斜率为________(用H 、θ表示).【答案】(1)W 5 (2)v 2 14H sin θ【解析】(1)根据几何关系可知，h F A ＝5h BA ，对小球从F 到A 和B 到A 的两个过程，根据动能定理得：W ＝mgh F A ，W ′＝mgh BA ，解得：W ′＝W 5(2)小球从A 点抛出后做平抛运动，下落的高度相等，则运动时间相等，则小球运动到斜槽底端时的速度v ＝x t① 时间相等，所以v 与x 成正比，而根据图象可知，L 与x 2成正比，所以L 与v 2成正比，又W 与L 成正比，故W 与v 2成正比小球抛出点距地面的高度为H，则运动时间t＝2H g②根据动能定理得：mgL sin θ＝12mv2③由①②③解得：L＝x24H sin θ则L－x2图象的斜率k＝14H sin θ.14.某同学利用电火花打点计时器和气垫导轨做验证动量守恒定律的实验.气垫导轨装置如图甲所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成.在气垫导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差.(1)下面是实验的主要步骤：①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；②向气垫导轨通入压缩空气；③把电火花打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器与弹射架并固定在滑块1的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；⑤把滑块2放在气垫导轨的中间；⑥先________，然后________，让滑块带动纸带一起运动；⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出理想的纸带如图乙所示；⑧测得滑块1的质量为310 g，滑块2(包括橡皮泥)的质量为205 g.完善实验步骤⑥的内容.(2)已知打点计时器每隔0.02 s打一个点.通过计算可知两滑块相互作用以前系统的总动量为________kg·m/s；两滑块相互作用以后系统的总动量为________kg·m/s(保留三位有效数字).(3)试说明(2)中两结果不完全相等的主要原因是______________________________________________________________________________________________________.【答案】见解析【解析】(1)先接通打点计时器的电源，后释放滑块1；(2)放开滑块1后，滑块1做匀速运动，跟滑块2发生碰撞后跟滑块2一起做匀速运动，根据纸带的数据得：碰撞前滑块1的动量为p 1＝m 1v 1＝0.310×0.20.1kg·m/s ＝0.620 kg·m/s ，滑块2的动量为零，所以碰撞前的总动量为0.620 kg·m/s ；碰撞后滑块1、2速度相等，所以碰撞后总动量为：(m 1＋m 2)v 2＝(0.310＋0.205)×0.1680.14kg·m/s ＝0.618 kg·m/s. (3)结果不完全相等是因为纸带与打点计时器限位孔有摩擦力的作用.14.如图甲为测量重力加速度的实验装置，C 为数字毫秒表，A 、B 为两个相同的光电门，C 可以测量铁球两次挡光之间的时间间隔.开始时铁球处于A 门的上边缘，当断开电磁铁的开关由静止释放铁球时，数字毫秒表开始计时，落到B 门时停止计时，毫秒表显示时间为铁球通过A 、B 两个光电门的时间间隔t ，测量A 、B 间的距离x .现将光电门B 缓慢移动到不同位置，测得多组x 、t 数值，画出x t随t 变化的图线为直线，如图乙所示，直线的斜率为k ，则由图线可知，当地重力加速度大小为g ＝________；若某次测得铁球经过A 、B 门的时间间隔为t 0，则可知铁球经过B 门时的速度大小为________，此时两光电门间的距离为________.【答案】2k 2kt 0 kt 20【解析】根据x ＝12gt 2可得，x t ＝12gt ，则12g ＝k ，解得g ＝2k ；若某次测得铁球经过A 、B 门的时间间隔为t 0，则可知铁球经过B 门时的速度大小为v ＝gt 0＝2kt 0，此时两光电门间的距离为x ＝v 2t 0＝kt 20. 15.在研究“弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系”实验中，弹簧长度的改变量可利用刻度尺直接测量得到，而弹性势能的大小只能通过物理原理来间接测量.现有两组同学分别按图甲(让钢球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，使钢球沿水平方向射出桌面)和图乙(让滑块向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，使滑块在气垫导轨上向右运动，通过相应的测量仪器可以测出滑块脱离弹簧后的速度)两组不同的测量方案进行测量.请写出图甲方案中弹性势能与小球质量m 及图中各量之间的关系E p ＝________；图乙方案中除了从仪器上得到滑块脱离弹簧后的速度外还要直接测量的量是________；两种设计方案的共同点都是将弹性势能的测量转化为________的测量.【答案】mgs 24h滑块的质量 动能 【解析】甲方案中，钢球做平抛运动，由水平与竖直位移可求出平抛初速度，则v ＝s g 2h，所以弹簧的弹性势能为：E p ＝mgs 24h；乙方案中除了从仪器上得到滑块脱离弹簧后的速度外，还要直接测量滑块的质量.上述两种方案均是将弹性势能的测量转化为动能的测量.16.某同学用如图甲所示的装置测滑块与长木板间的动摩擦因数，将木板水平固定在桌面上，木板左端固定挡板上连接一轻质弹簧，长木板上A 、B 两点安装有光电门，滑块放在长木板上，靠近轻质弹簧.(1)用游标卡尺测出挡光片的宽度，读数如图乙所示，则挡光片的宽度d ＝________ mm.(2)在滑块上装上挡光片，用手推动滑块向左移动压缩弹簧，将弹簧压缩到适当的程度松手，滑块在弹簧弹力的作用下向右滑去，滑块离开弹簧后分别通过A 、B 两点的光电门，与光电门相连的计时器分别记录下滑块上挡光片通过A 、B 两点光电门的时间Δt 1和Δt 2，则滑块通过A 点的速度为________，通过B 点的速度为________(用物理量的字母表示).(3)通过改变滑块压缩弹簧的程度大小进行多次实验，测出多组滑块通过A 点和B 点的速度v A 和v B ，作出v 2A －v 2B 图象，若图象与v 2A 轴的交点为a ，重力加速度为g ，要求出动摩擦因数，还需要测出________，若此需要测出的物理量用x 表示，则滑块与长木板间的动摩擦因数为________(用题中给出的字母表示).【答案】(1)2.60 (2)d Δt 1 d Δt 2 (3)AB 间的距离 a 2gx【解析】(1)主尺读数为2 mm ，游标尺读数为12，由图知该游标尺为二十分度的卡尺，精度为0.05 mm ，故测量结果为：d ＝2 mm ＋12×0.05 mm ＝2.60 mm.(2)根据公式v ＝x t 可知：A 点的速度为v A ＝d Δt 1，B 点的速度为v 2＝d Δt 2. (3)根据速度位移公式v 2A －v 2B ＝2μgx 可知，v 2A ＝v 2B ＋2μgx ，因此还需要测量AB 间的距离.由题意知2μgx ＝a ，解得μ＝a 2gx. 17．在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验中，小明同学用甲、乙两根规格不同的弹簧进行实验，由实验得到弹簧伸长量x 与弹簧受到的拉力F 的关系如图(a)所示，由图求得弹簧乙的劲度系数为________N/m.若要在两根弹簧中选用一根来制作精确程度较高的弹簧秤，应选弹簧________；用制作好的弹簧秤来测量物体的重力，如图(b)所示，物体重________N.【解析】由弹簧伸长量x 与弹簧受到的拉力F 的关系图象可求得弹簧乙的劲度系数k ＝200 N/m ；要制作精确程度较高的弹簧秤，应选在同样力作用下弹簧伸长量大的甲弹簧．图(b)所示的物体重4.00 N.【答案】200 甲 4.0018．如图甲所示为做“探究外力做功和速度变化的关系”的实验装置图．甲(1)本实验平衡摩擦力时，小车应________(填“拖着”或“不拖”)纸带．(2)某同学在实验中得到了如图乙所示的纸带，测得AB ＝1.44 cm ，BC ＝1.64 cm ，CD ＝1.64 cm ，DE ＝1.59 cm.已知相邻两点的打点时间间隔为0.02 s ，应选择________段计算小车的最大速度，小车的最大速度为v ＝______m/s.。

2022届一轮复习力学实验：探究弹力和弹簧伸长量的关系131．某物理兴趣实验小组用如图甲所示的铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码以及刻度尺探究弹簧弹力F 与弹簧长度l 的关系（每个钩码的质量为50g ，重力加速度29.8m/s g =）。

实验中记录的数据如下表：出F l -图线______；(2)根据所作图线及题中所给数据，可求得弹簧的劲度系数为___________N/m ；（保留3位有效数字）(3)图线与横轴交点的物理意义是：___________，其值为：___________；（保留2位有效数字）(4)图线后段明显弯曲的原因是：___________。

2．实验室中有5根一模一样的弹簧，小明想测量这批弹簧的劲度系数，将弹簧等间距悬挂在水平铁架台上，如图甲所示，1号弹簧不挂钩码，2号挂1个钩码，3号挂2个钩码，依此类推，钩码均相同。

计算结果保留3位有效数字。

(1)为了更直观地呈现出弹力大小F 与伸长量Δx 的关系，小明以1号弹簧末端指针中点为原点，做出竖直的y 轴及水平的x 轴，其中y 轴代表____________，x 轴代表____________（选填“F ”或“Δx ”）。

(2)为测量弹簧的伸长量，小明取来一把米尺，竖直放置在地上，米尺的100 cm刻度刚好与1号弹簧末端指针中点在同一水平线上，测量2号弹簧末端指针中点位置时，如图乙所示，则此时弹簧伸长量为_____________cm。

(3)小明更换质量已知的钩码重新进行实验，根据测量的数据做出F-Δx图像，如图丙，则这些弹簧的劲度系数为__________N/m。

(4)本实验能够很直观的呈现出弹力与伸长量的关系，但也存在不足，例如________。

3．为了测量某一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上不同质量的砝码。

实验测出了砝码质量m与弹簧长度l的相应数据，其对应点已在图上标出。

（g 取9.8m/s2）(1)作出m－l的关系图线______；(2)弹簧的劲度系数为______N/m。

专题17力学实验【母题来源一】2016年浙江卷【母题原题】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〕假设弹簧秤a、b间夹角为90°，弹簧秤a的读数是N〔图2中所示〕，如此弹簧秤b 的读数可能为N。

〔2〕假设弹簧秤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，如此弹簧秤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如此问题。

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如此；第二问是力的动态分析，要会用“图解法〞画图分析解答试题。

【母题来源二】2016年全国新课标Ⅱ卷【母题原题】某物理小组对轻弹簧的弹性势能进展探究，实验装置如图〔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，由静止释放物快，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能。

〔1〕试验中涉与如下操作步骤：①把纸带向左拉直②松手释放物块③接通打点计时器电源④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试验中物块脱离弹簧时的速度为_______m/s。

比拟两纸带可知，_________〔填“M〞或“L〞〕纸带对应的试验中弹簧被压缩后的弹性势能大。

【答案】〔1〕④①③② 〔2〕1.29 M【考点定位】探究弹簧的弹性势能【名师点睛】此题是创新实验，考查探究弹簧的弹性势能实验；关键是弄懂装置的原理，并能正确地处理实验数据；题目比拟简单，考查考生处理根本实验的能力。

高中物理力学实验总复习一、引言高中物理力学实验是学习高中物理必修课程的重要环节，通过实验的方式更加深入地掌握物理基础知识，并且能够锻炼实验操作技能和科学精神。

本篇文档将对高中物理力学实验的内容进行总复习，以便同学们更好地备考。

二、实验内容1. 弹簧振子实验弹簧振子实验是探究弹性力和机械波的传播规律的实验。

实验需要使用弹簧、质量块等器材，通过振动台给予物体初速度，观察弹簧上物体的振动周期、振幅等性质。

实验要点包括：测量弹簧劲度系数、振动周期、振幅、频率等。

2. 牛顿第二定律实验牛顿第二定律实验是探究物体运动与力学参数的量值关系的实验。

实验需要使用倾斜轨道、滑块等器材，通过改变斜面倾角和质量块的质量，测定物体的加速度、摩擦系数、重力加速度等参数。

实验要点包括：测量滑块加速度、斜面倾角、摩擦系数等。

3. 牛顿第三定律实验牛顿第三定律实验是探究力的作用和反作用的关系的实验。

实验需要使用弹簧、振子等器材，通过释放弹簧使振子在竖直方向上振动，观察弹簧和振子的相对运动情况，分析力的作用和反作用。

实验要点包括：测量弹簧长度、振动周期、振幅等。

4. 牛顿万有引力定律实验牛顿万有引力定律实验是探究质点间相互作用力的强度和距离的关系的实验。

实验需要使用万能引力仪等器材，通过改变两质点的质量和距离，测量引力力值和距离，进而验证万有引力定律。

实验要点包括：测量引力力值、距离等。

三、实验注意事项在进行物理实验时，需要注意以下几点：1.实验操作前需认真阅读实验原理和操作要点，理解实验目的和方法。

2.实验器材和仪器要仔细检查，保证正常工作，并注意操作规范。

3.实验过程中要注意观察仪器读数和数据精度，并进行数据记录和处理。

4.实验结束后要及时清理器材和仪器，保证实验环境整洁。

四、实验理论知识和实验操作技能并重，具有相当的学习难度，但通过实验的方式，不仅能够掌握物理基础知识，更能够提高科学研究精神和创新能力，为今后的科学研究和工程技术奠定坚实基础。