力学实验

力学实验

高考对学生实验的考查,主要有以下面实验:①研究匀变速直线运动;②探究弹力和弹簧伸长的关系;③验证力的平行四边形定则;④验证牛顿运动定律;⑤探究动能定理;⑥验证机械能守恒定律。

高考对于基本仪器的读数作为基础知识考查频率较高。在力学部分,考查的实验仪器主要有弹簧测力计、秒表、螺旋测微器、游标卡尺,大多数时候是填空题,注意估读和误差分析。力学中有多个实验都要用到打点计时器,能否正确使用打点计时器,并根据纸带进行正确的数据运算,是能否完成这些实验的关键,利用纸带直接测量的时间和位移,可以计算研究对象的瞬时速度和加速度,若结合其它物理量的测量,还可以解决与上面这些量直接有关或间接有关的问题,例如:计算动能、重力势能、动摩擦因数、功率、转速等,从而延伸出很多与纸带有关的力学实验。图象法是一种重要的实验数据处理方法.图象具有既能描述物理规律,又能直观地反映物理过程、表示物理量之间定性定量关系及变化趋势的优点.当前高考试题对数据处理、结果分析考查的频率较高。

【名师点播】

1、游标卡尺和螺旋测微器读数时应注意的问题

(1)10分度的游标卡尺,以mm为单位,小数点后只有1位,20分度和50分度的游标卡尺以mm为单位,小数点后有2位,且对齐格数不估读。

(2)螺旋测微器以mm为单位,小数点后必须有3位,对齐格数要估读,同时还要注意半毫米刻度线是否露出。

2、打点计时器及纸带问题的处理方法

(1)打点计时器的认识和正确使用: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220V;工作时应先接通电源,后释放纸带。

(2)纸带的应用:

判断物体运动性质。若Δx=0,则可判定物体在实验误差允许的范围内做匀速直线运动;若Δx不为零且为定值,则可判定物体在实验误差允许范围内做匀变速直线运动。

(3)求解瞬时速度。

利用做匀变速运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度。如图所示,求打某一点的瞬时速度,只需在这一点的前后各取相同时间间隔T 的两段位移x n 和x n +1,则打n 点时的速度T

x x v n n n 21++=

(4)用“逐差法”求加速度:

3、图象法处理数据的常用方法和技巧。

图象是描述物理过程、揭示物理规律、解决物理问题的重要方法之一,用图象法处理实验数据是物理实验中最常用的方法。它的优越性表现在:能形象直观地表达物理规律,有效地减少偶然误差对结果的影响,较方便地获得未经测量或无法直接测量的物理量数值。

图象法处理数据的常用方法和技巧。

(1)合理选取坐标轴 合理选取坐标轴就是要选择好横坐标、纵坐标所代表的物理量,确定每个物理量的单位和标度,明确坐标原点处所对应的物理量的数值。

(2)抓住“斜率”做文章

考查了学生运用图象处理实验数据的本领,考查学生对图线斜率意义的理解。因此只有在平时的实验过程中加强这一能力的培养和训练,才能收到以不变应万变之效。

(3)在“截距”上求变化

作为实验图线的描绘,如果说斜率是联系各变量的中枢神经的话,那么图象与横纵轴的交点就是那“龙”的眼睛,截距就反映这些特定状态所对应的物理量的大小。 练习题

为了高考一起来过五关斩六将吧……

第一关“东岭关”——单刀破五百

过关必备:探究弹力和弹簧伸长的关系

1.【2016浙江卷】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”)。

第二关“洛阳关”——单臂伏箭

过关必备:验证牛顿运动定律

2.【2016全国新课标Ⅲ卷】某物理课外小组利用图(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N=5个,每个质量均为0.010 kg。实验步骤如下:

(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快,使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑。

(2)将n(依次取n=1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端,其余N-n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s-t图像,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。n=2时的s-t图像如图(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。

n 1 2 3 4 5

2

a-

?0.20 0.58 0.78 1.00

/m s

(4)利用表中的数据在图(c)中补齐数据点,并作出a-n图像。从图像可以看出: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。

(5)利用a–n图像求得小车(空载)的质量为_______kg(保留2位有效数字,重力加速度取g=9.8 m·s–2)。

(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.a–n图线不再是直线

B.a–n图线仍是直线,但该直线不过原点

C.a–n图线仍是直线,但该直线的斜率变大

第三关“汜水关”——大破流星锤

过关必备:验证机械能守恒定律

3.【2016课标I】某同学用图(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

、和40Hz。打出纸带的一部分如图(b)所示。

交流电源,可以使用的频率有20Hz30Hz

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1238.89cm 9.50cm 10.10cm S S S ===,,,当地重力加速度大小为29.80m/s ,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 。

4.【2016北京】利用图2装置做“验证机械能守恒定律”实验。

①为验证机械能是否守恒,需要比较重物下落过程中任意两点间的。

[来源学+科+网Z+X+X+K]

A.

动能变化量与势能变化量 B.

速度变化量和势能变化量 C. 速度变化量和高度变化量

②除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外,在下列器材中,还必须使用的两种器材是。

A.交流电源

B.刻度尺

C.天平(含砝码)

③实验中,先接通电源,再释放重物,得到图3所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A 、B 、C ,测得它们到起始点O 的距离分别为h A 、h B 、h C 。[来源:Z|xx|https://www.360docs.net/doc/317604506.html,]

已知当地重力加速度为g ,打点计时器打点的周期为T 。设重物的质量为m 。从打O点到打B点的过程中,重物的重力势能变化量p E ?= ,动能变化量k E ?= 。

④大多数学生的实验结果显示,重力势能的减少量大于动能的增加量,原因是。

A .利用公式v gt =计算中午速度

B .利用公式2v gh =计算重物速度

C .存在空气阻力和摩擦力阻力的影响

D .没有采用多次试验去平均值的方法

⑤某同学想用下述方法研究机械能是否守恒,在纸带上选取多个计数点,测量它们到起始点O 的距离h ,计算对应计数点的重物速度v ,描绘2v h -图像,并做如下判断:若图像是一条过原点的直线,则重物下落过程中机械能守恒,请你分析论证该同学的判断是否正确。

第四关:荥阳关---欲擒先纵避诡火

过关必备:研究弹簧的弹性势能

5.【2016四川】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x ,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_______。

A.弹簧原长 B.当地重力加速度 C.滑块(含遮光片)的质量

(3)增大A、O之间的距离x,计时器显示时间t将_____。

A.增大 B.减小 C.不变

6.【2016全国II】某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究,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,又断与一物快接触而不连接,纸带穿过打点计时器并与五块连接。向左推物快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)试验中涉及到下列操作步骤:

①把纸带向左拉直

②松手释放物快

③接通打点计时器电源

④向左推物快使弹簧压缩,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50Hz。由M纸带所给的数据,可求出在该纸带对应的试验中

物快脱离弹簧时的速度为_______m/s 。比较两纸带可知,_________(填“M ”或“L ”)纸带对应的试验中弹簧被压缩后的弹性势能大。

第五关:滑州渡口----黄河引渡踏浪去

过关必备:验证力的平行四边形定则

7.【2015山东】某同学通过下述实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如图甲所示,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O 1、O 2,记录弹簧秤的示数F,

测量并记录O 1、O 2间的距离(即橡皮筋的长度l).每次将弹簧秤示数改为0.50N,测出所对

应的l,部分数据如下表所示: F(N) 0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50

l(cm) l 0 10.97 12.02 13.00 13.98 15.05

③找出②中F=2.50N 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 OO′. ④在秤钩上涂抹少许润滑油,将橡皮筋搭在秤钩上,如图乙所示.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)利用表中数据在给出的坐标纸上(见答题卡)画出F -l 图线,根据图线求得

l 0=________cm.

(2)则OA=6.00cm,OB=7.60cm,测得F OA 的大小为________N.

(3)根据给出的标度,在答题卡上做出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.

过关通牒

1.【答案】(1)3.00~3.02 3.09~4.1(有效数不作要求)(2)变大变大

【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。

2.【答案】(3)0.39(4)如图所示(5)0.45(6)BC

【名师点睛】对于高中实验,要求能明确实验原理,认真分析各步骤,从而明确实验方法;同时注意掌握图象的性质,能根据图象进行分析,明确对应规律的正确应用。

3.【答案】⑴12()2f S S +,23()2f S S +,2

31()2

f S S -;⑵40 4.【答案】(2)①A ②AB ③21,()22C A B h h mgh m T

--④C ⑤该同学的判断依据不正确 【名师点睛】此类实验,一般都会运用到匀变速直线运动规律的两个推导公式,即做匀变速直线运动过程中一段位移中间时刻速度等于过程中的平均速度2t x v t

=

和做匀变速直线运动过程中,在相等时间内走过的位移差是一个定值,即2x aT ?=

【答案】(1) x v t

= (2) C (3) B 【答案】(1)④①③② (2) 1.29 , M

7.【答案】(1)如图甲所示;10.0(9.8、9.9、10.1均正确)

(2)1.80(1.70-1.90均正确)

(3)如图乙所示.

(4)F

OO′

高考对学生实验的考查,主要有以下面实验:①研究匀变速直线运动;②探究弹力和弹簧伸长的关系;③验证力的平行四边形定则;④验证牛顿运动定律;⑤探究动能定理;⑥验证机械能守恒定律。

高考对于基本仪器的读数作为基础知识考查频率较高。在力学部分,考查的实验仪器主要有弹簧测力计、秒表、螺旋测微器、游标卡尺,大多数时候是填空题,注意估读和误差分析。力学中有多个实验都要用到打点计时器,能否正确使用打点计时器,并根据纸带进行正确的数据运算,是能否完成这些实验的关键,利用纸带直接测量的时间和位移,可以计算研究对象的瞬时速度和加速度,若结合其它物理量的测量,还可以解决与上面这些量直接有关或间接有关的问题,例如:计算动能、重力势能、动摩擦因数、功率、转速等,从而延伸出很多与纸带有关的力学实验。图象法是一种重要的实验数据处理方法.图象具有既能描述物理规律,又能直观地反映物理过程、表示物理量之间定性定量关系及变化趋势的优点.当前高考试题对数据处理、结果分析考查的频率较高。

【名师点播】

力学创新型实验的特点及解法

1.特点

(1)以基本的力学模型为载体,依托运动学规律和力学定律设计实验。

(2)将实验的基本方法——控制变量法,处理数据的基本方法——图象法、逐差法,融入到实验的综合分析之中。

2.解法

(1)根据题目情境,提取相应的力学模型,明确实验的理论依据和实验目的,设计实验方案。

(2)进行实验,记录数据,应用原理公式或图象法处理实验数据,结合物体实际受力情况和理论受力情况对结果进行误差分析。

练习题

为了高考一起来过五关斩六将吧……

第一关“东岭关”——单刀破五百

过关必备:探究影响摩擦力的大小的因素+验证平行四边形定则

1.【内蒙古鄂尔多斯市一中2017届高三上学期第四次月考】某同学设计了一个如图1所示的装置测定滑块与木板间的动摩擦因数,其中A为滑块,B和C是质量可调的砝码,不计绳和滑轮的质量及它们之间的摩擦,装置水平放置。实验中该同学在砝码总质量(m+m′=m0)保持不变的条件下,改变m和m′的大小,测出不同m下系统的加速度a,然后通过实验数据的分析就可求出滑块与木板间的动摩擦因数。

(1)该同学手中有打点计时器、纸带、质量已知且可随意组合的砝码若干、滑块、一端带有定滑轮的长木板、细线,为了完成本实验,得到所要测量的物理量,还应有

____________。

A.秒表 B.毫米刻度尺C.天平 D.低压交流电源

(2)实验中,该同学得到一条较为理想的纸带,如图2所示,从清晰的O点开始,每隔4个点取一计数点(中间4个点没画出),分别记为A、B、C、D、E、F,各计数点到O点的距离为OA=1.61cm,OB=4.02cm,OC=7.26cm,OD=11.30cm,

OE=16.14cm,OF=21.80cm,打点计时器打点频率为50Hz,则由此纸带可得到打E点时滑块的速度v=________m/s,此次实验滑块的加速度a=__________m/s2。(结果均保留两位有效数字)

(3)在实验数据处理中,该同学以m为横轴,以系统的加速度a为纵轴,绘制了如图3所示的实验图线,结合本实验可知滑块与木板间的动摩擦因数μ=_________。(g取10m/s2)

2.【兰州市第一中学2017届高三上学期期中考试】(6分)“验证力的平行四边形定则”实验中:

(1)部分实验步骤如下,请完成有关内容:

A.将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上,另一端绑上两根细线; B.在其中一根细线上挂上5个质量相等的钩码,使橡皮筋拉伸,如图甲所示,记录:结点O的位置、钩码个数及细线方向;

C.将步骤B中的钩码取下,分别在两根细线上挂上4个和3个质量相等的钩码,用两光滑硬棒B、C使两细线互成角度,如图乙表示,小心调整B、C的位置,使

__________,并记录钩码个数及细线方向;

(2)如果“验证力的平行四边形定则”得到验证,那么图乙中cos

cos α

β

=_______。

第二关“洛阳关”——单臂伏箭

过关必备:探究“合力做功与动能变化的关系”+探究质量一定时加速度与力的关系

3.【兰州市第一中学2017届高三上学期期中考试】(9分)为了探究质量一定时加速度与力的关系。一同学设计了如图所示的实验装置。其中M 为带滑轮的小车的质量,m 为砂和砂桶的质量。(滑轮质量不计)

(1)实验时,一定要进行的操作或保证的条件是________。

A .用天平测出砂和砂桶的质量

B .将带滑轮的长木板右端垫高,以平衡摩擦力

C .小车靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车,打出一条纸带,同时记录弹簧测力计的示数

D .改变砂和砂桶的质量,打出几条纸带

E .为减小误差,实验中一定要保证砂和砂桶的质量m 远小于小车的质量M

(2)该同学在实验中得到如图所示的一条纸带(相邻两计数点间还有两个点没有画出)。已知打点计时器采用的是频率为50 Hz 的交流电,根据纸带可求出小车的加速度为________ m/s 2(结果保留两位有效数字)。

(3)以弹簧测力计的示数F 为横坐标,加速度a 为纵坐标,画出的a -F 图象是一条直线,图线与横轴的夹角为θ,求得图线的斜率为k ,则小车的质量为________。

A .2tan θ

B .1tan θ

C .k

D .2k

4.[2016全国III-23]【题号:3200003067】、某物理课外小组利用图(a )中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系。途中,置于试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,一段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N=5个,每个质量均为0.010kg。实验步骤如下:

(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快,使小车9(和钩码)可以在木板上匀速下滑。

(2)将n(依次取n=1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端,其余N-n各钩码仍留在小车内;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s-t图像,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。n=2时的s-t图像如图(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。

n 1 2 3 4 5

2

a 0.20 0.58 0.78 1.00

/m s

(4)利用表中的数据在图(c)中补齐数据点,并作出a-n图像。从图像可以看出:当物体质量一定是=时,物体的加速度与其所受的合外力成正比。

(5)利用a–n图像求得小车(空载)的质量为_______kg(保留2位有效数字,重力加速度取g=9.8 m·s–2)。

(6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1),下列说法正确的是_______(填入正确选项钱的标号)

A.a–n图线不再是直线

B.a–n图线仍是直线,但该直线不过原点

C.a–n图线仍是直线,但该直线的斜率变大

5.【辽师大附中2016—2017学年上学期期中考试】某实验小组采用如图1所示装置探究钩码和木块组成系统的动能定理。实验中,木块碰到制动装置时,钩码尚未到达地面,打点计时器的工作频率为f。用天平测出木块的质量为M,钩码的质量为m。

图1

图2

(1)在实验操作过程中,小组某些成员认为:

A.连接电磁打点计时器的电源应是0~12 V的低压直流电源

B.实验时,木块与钩码的质量一定要满足M远大于m

C.实验时,需要考虑到摩擦阻力

D.实验时,先接通电源让打点计时器打点,再释放木块让钩码拉着木块拖着纸带运动你认为以上合理的是____________。(填写相应的字母)

(2)如图2所示是按照正确的实验步骤得到的一条纸带,O、A、B、C、D、E为打点计时器连续打的六个点(O为打下的第一点)。用刻度尺测出O到D的距离为s,则D点的速度为______________。(用s、f表示)

(3)木块从静止释放滑行s距离过程中,克服摩擦力做的功为_______。(重力加速度为g)

第三关“汜水关”——大破流星锤

过关必备:“研究匀变速直线运动”的实验

6..【陕西省宝鸡中学2017届高三月考(二)理科综合】在做“研究匀变速直线运动”的实验时,某同学得到一条用电火花计时器打下的纸带如图1所示,并在其上取了A、B、C、D、E、F、G7个计数点,每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出,电火花计时器接“220V,50Hz”交流电源

v=______;

(1)设电火花计时器的周期为T,计算F点的瞬时速度

F

(2)他经过测量并计算得到电火花计时器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度如表,以A点对应的时刻为t=0,试在图2所示坐标系中合理地选择标度,作出v-t 图像,并利用该图像求出物体的加速度a=________2

m s;

/

(3)如果当时电网中交变电流的电压变成210V,而做实验的同学并不知道,那么加速度的测量值与实际值相比______。(填“偏大”、“偏小”或“不变”)

第四关:荥阳关---欲擒先纵避诡火

过关必备:研究平抛运动

7.【题文】(物理卷·2015届江西省师大附中高三10月月考(2014.10))14.某研究性学习小组在做“研究平抛物体的运动”的实验时使用了如图所示的装置,先将斜槽轨道的末端调整水平,在一块平木板表面钉上复写纸和白纸,并将该木板竖直立于某处(未靠近轨道末端)。使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A;将木板向远离槽口方向依次平移距离x、2x,再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞在木板上得到痕迹B、C。若测得木板每次移动的距离x=10.00cm,A、B间距离y1=4.78cm,B、C间距离y2=14.58cm。重力加速度为g。

(1)根据以上直接测量的物理量求得小球初速度为v0=________(用题中所给字母表示)。

(2)小球初速度的测量值为________m/s。(g取9.8m/s2,结果保留三位有效数字)。

第五关:滑州渡口----黄河引渡踏浪去

过关必备:验证机械能是否守恒

8.[2016北京21【题号:3200003041】(2)]利用图2装置做“验证机械能守恒定律”实验。

①为验证机械能是否守恒,需要比较重物下落过程中任意两点间的。

D.动能变化量与势能变化量

E.速度变化量和势能变化量

F.速度变化量和高度变化量

②除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外,在下列器材中,还必须使用的两种器材是。

A.交流电源

B.刻度尺

C.天平(含砝码)

③实验中,先接通电源,再释放重物,得到图3所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A 、B 、C ,测得它们到起始点O 的距离分别为h A 、h B 、h C 。

已知当地重力加速度为g ,打点计时器打点的周期为T 。设重物的质量为m 。从打O点到打B点的过程中,重物的重力势能变化量p E ?=,动能变化量k E ?=。

④大多数学生的实验结果显示,重力势能的减少量大于动能的增加量,原因是。

A .利用公式v gt =计算中午速度

B .利用公式2v gh =计算重物速度

C .存在空气阻力和摩擦力阻力的影响

D .没有采用多次试验去平均值的方法

⑤某同学想用下述方法研究机械能是否守恒,在纸带上选取多个计数点,测量它们到起始点O 的距离h ,计算对应计数点的重物速度v ,描绘2v h -图像,并做如下判断:若图像是一条过原点的直线,则重物下落过程中机械能守恒,请你分析论证该同学的判断是否正确。

9.【题文】(物理卷·2015届安徽省黄山市屯溪一中高三上学期第二次月考

(2014.10))13.“验证机械能守恒定律”的实验可以采用如图所示的甲或乙方案来进行.

(1)比较这两种方案,________(选填“甲”或“乙”)方案好些。

自由落体实验 斜面小车实验

验证机械能守恒定律 验证机械能守恒定律

(2)如图丙是该实验中得到的一条纸带,测得每两个计数点间的距离如图中所示,已知每两个计数点之间的时间间隔T =0.1 s .物体运动的加速度a =________;该纸带是采用________(选填“甲”或“乙”)实验方案得到的。

(3)如图丁是采用甲方案时得到的一条纸带,在计算图中N 点速度时,几位同学分别用下列不同的方法进行,其中正确的是( )

A .v N =gnT

B .v N =x n +x n +12T

C .v N =d n +1-d n -12T

D .v N =g (n -1)T

答案:

1.【答案】(1)BD ;(2)0.52,0.81;(3)0.3

【解析】(1)打点计时器通过打点即可知道时间,故不需要秒表,故A 错误;实验需要测量两点之间的距离,故需要毫米刻度尺,故B 正确.C 、本实验中可以不测滑块的质量,而且砝码的质量已知,故天平可以不选,故C 错误.D 、打点计时器要用到低压交流电源,故D 正确.

故选:BD

(2)每隔4个点取一计数点,相邻计数点之间的时间间隔为0.1s ,故用平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得:221.80 4.0210/0.44/40.4D OF OB v m s m s T ---=

=?= 同理可求,20016.14 1.6110/0.36/40.4

C E A v m s m s T ---===?= 由匀变速运动规律得:2

C E

D v v v +=所以: 20.880.36/0.52/

E D C v v v m s m s =-=-=

由2x at ?=可得:2020.1/0.832

CF C x x a m s t x ==?-=。 (3)对ABC 系统应用牛顿第二定律可得:()()00

1mg M m g mg a g M m M m μμμ-+'+==-++ 所以,a m -图象中,纵轴的截距为g μ-,故3g μ-=-,0.3μ=。

考点:探究影响摩擦力的大小的因素

2.【答案】.(1)橡皮筋下端伸长到O 点

(2)cos cos αβ

=3:4 【解析】(1)验证平行四边形定则时,用一根细线拉橡皮筋的力和用两根细线拉橡皮筋的力效果相同,故两次拉橡皮筋时必须使橡皮筋伸长到同一位置,因此需要记录的有B 步骤中:钩码个数(或者细线拉力)、橡皮筋与细线的结点位置O 、细线的方向(能反映细线方向的其他记录也可以);C 步骤中:橡皮筋与细线结点的位置与步骤B 中结点位置重合,并记录钩码个数和对应的细线方向;

(2)设每个钩码的质量为m ,水平方向受力平衡,有:βαcos 3cos 4mg mg = 解得:4

3cos cos =βα 考点:)验证力的平行四边形定则。

【名师点睛】明确该实验的实验原理,了解具体实验步骤以及具体的操作,尤其注意在记录力时不但要记录大小还要记录方向,该实验采用的是“等效替换”,两次拉橡皮筋要到同一位置。

3.【答案】(1)BCD (2)1.3 (3)D

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