2019年高考物理备考中等生百日捷进提升系列专题18力学实验含解析.pdf

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1、专题 18 力学实验专题 18 力学实验 第一部分名师综述第一部分名师综述 综合分析近几年的高考物理试题发现，试题在考查主干知识的同时，注重考查必修中的基本概念和基本规 律。 考纲要求 1、掌握螺旋测微器和游标卡尺的原理及读数方法。 2、了解打点计时器的构造，会使用打点计时器；会计算纸带上各点的瞬时速度；会利用纸带计算加速度； 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。 3、学会用列表法、图象法等处理实验数据。 命题规律 1、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

2、差分析。 2、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。 3、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。 第二部分知识背一背第二部分知识背一背 （1）误差和有效

3、数字 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 总是偏大 或偏小 更新仪器 完善原理 实验方法粗略改进方法 偶然误差测量、读数 不准确 可大可小画图像或 取平均值 有效数字 定义：带有一位不可靠数字的近似数字。有效数字的最后一位是测量者估读出来的，是误差的来源。 从数字左边第一个不为零的数字算起，如 0.0643 为三位有效数字。 （2）长度的测量 毫米刻度尺的读数：精确到毫米，估读一位。 游标卡尺的读数： 游标尺/mm 刻度 格数 刻度 总长度 每小格与 1 毫米差 精度/mm 测量结果（游标尺上第n个刻线与主尺上 的某刻度线对正时）/mm 1090.1

4、0.1主尺上读的毫米数+0.1n 20190.050.05主尺上读的毫米数+0.05n 50490.020.02主尺上读的毫米数+0.02n 螺旋测微器的读数：测量值=固定刻度整毫米数+半毫米数+可动刻度读数（含估读）0.01mm。 （3）力学实验分类 应用性实验 （a）游标卡尺的使用 （b）螺旋测微器的使用 验证性实验： （a）验证力的平行四边形定则; （b）验证牛顿运动定律; （c）验证机械能守恒定律。 探究性实验： （a）研究匀变速直线运动 （b）探究弹力与弹簧伸长的关系; （c）探究动能定理。 （4）利用纸带判断物体的运动情况 点迹密集的地方表示纸带运动的速度小，点稀疏的地方表示速度大

5、。 若点与点之间的距离相等，就可判断物体做匀速运动，若点与点间距越来越大，则物体做加速运动，反 之做减速运动. 位移x：指两个计数点之间的距离，一般可用刻度尺测量得到。 （5）平均速度和瞬时速度的计算 平均速度：两点间平均速 t x v ，这里 x可以用直尺测量出两点间的距离，t为两点间的时间隔数 与两点间时间间隔的乘积。 在匀变速直线运动中，某点的瞬时速度可以由此点前后两点间的平均速度表示 如图所示， AC AC ACB t x vv或 BD BD BDC t x vv （6）如何通过纸带确定物体做匀变速运动的加速度？ 常用的有四种方法： 粗略计算法： 2 T x a 或 2 )(Tnm x

6、x a nm 利用“逐差法”求加速度。 先求出第n点时纸带的瞬时速度 （一般要 5 点以上）， 然后作出图象， 用图象的斜率求物体运动的加速度。 （7）实验数据的处理方法 1.列表法：在记录和处理数据时，为了简单而明显地表示出有关物理量之间的关系，可将数据填写在适当 的表格中，即为列表法。 2.平均值法：把在同一状态下测定的同一个物理量的若干组数据相加求和，然后除以测量次数。 3.作图法：用作图法处理数据的优点是直观、简便，有取平均值的效果。由图线的斜率、截距、包围的面 积等可以研究物理量之间的关系。 （8）试说明用图像法处理实验数据的优点。 提示：用图像法处理实验数据的优点是直观、简便，与取

7、平均值的效果一样，可以减小实验的偶然误差。 如果实验中图像为过原点的直线则说明纵坐标与横坐标表示的物理量为正比例。 （9）用图像法处理实验数据的六个要求 图像法是物理实验中广泛应用的处理实验数据的方法，以下为作图的规则： 作图一定要用坐标纸，坐标纸的大小要根据有效数字的位数和结果的需要来定。 要标明轴名、单位，在轴上每隔一定的间距按有效数字的位数标明数值。 图上的连线不一定通过所有的数据点，让尽可能多的点落在同一直线上，让其余的点落在直线的两侧， 且线要细，误差较大的点舍弃。 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”。 注意区别横、纵坐标轴的物理意义、标度及单位。 明确图像的斜

8、率、截距的物理意义。 第三部分技能+方法第三部分技能+方法 一、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。 二、打点计时器及纸带问题的处理方法 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 46 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。 纸带的应用： （a）判断物体运动性质。若

9、 x=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 x 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。 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xn和xn+1，则打n点时的速度 T xx v nn n 2 1 用“逐差法”求加速度： 三、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

10、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。 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。 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。 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。 第四部分基础练+测第

11、四部分基础练+测 1某实验小组做力的合成与分解实验,先用一个弹簧称通过细线悬吊一个钩码,当钩码静止时,弹簧称 的示数为1.50N； 再用两子弹簧秤a、 b通过两根细线互成角度将该钩码悬吊,其中a所拉细线方向水平(如图), 当钩码静止时,b 的示数如图。 (1)b 的示数为_N (2)a 的拉力理论值为_N (3)保持 b 及其拉的细绳方向不变,将 a 及其拉的细绳方向沿顺时针在图示面缓慢转至竖直方向的过程中,a 的示数变化情况为_。 【答案】2.502.00 先减小后增大 【解析】 【详解】 解：(1) 该弹簧秤每小格表示 0.1N，读数时要估读到下一位，b 的读数为 2.50N； (2)钩码

12、受到自身重力 、绳的拉力、绳的拉力三个力处于平衡状态， 设绳与竖直方向的夹角为GOaTaObTbOb ，在竖直方向有，在水平方向有，联立解得：；Tbcos = GTbsin = TaTa= 2.00N (3) 设绳与竖直方向的夹角为，在竖直方向有，在水平方向有OaTacos + Tbcos = GTasin = Tbsin ，解得，保持 b 及其拉的细绳方向不变，将 a 及其拉的细绳方向沿顺时针在图示面缓慢转Ta= Gsin sin( + ) 至竖直方向的过程中不变，由减小到，所以先增大后减小，a 的示数变化情况为900sin( + ) 先减小后增大； 2阿特武德机是早期测量重力加速度的装置，

13、由英国数学家、物理学家阿特武德于 1784 年制成。某同学 根据其原理设计出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： 用米尺量出重锤 1 底端距地面的高度H； 在重锤 1 上加上质量为m的小钩码； 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； 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)步骤可以减小对下落时间t测量的_（选填“偶然”或“系统” ）误差； (2)关于本实验以下说法正确的是_； Am相比于重锤的质量越

14、小，加速度越小，运动的时间就越大，测量的相对误差就越小 B绳子的张力大于重锤和小钩码的重力之和 C若忽略一切摩擦阻力，实验过程中小钩码不慎掉落，则重锤立即做减速运动。 (3)滑轮的摩擦阻力会引起实验误差。现可以在重锤 1 上加适当的橡皮泥用于平衡摩擦阻力，重新进行实验 测量，并测出所用橡皮泥的质量为 。用实验中的测量量和已知量表示g，得g _。m0 【答案】偶然 A 2(2M + m + m0)H mt2 【解析】 【详解】 （1）时间测量是人为操作快慢和读数问题带来的误差，所以属于偶然误差。 （2）A、由于自由落体的加速度较大，下落H高度的时间较短，为了减小测量时间的实验误差，就要使重 锤下

15、落的时间长一些，因此系统下降的加速度要小，所以小钩码的质量要比重锤的质量小很多，故 A 对； B、重锤 1 具有向下的加速度，则合力向下，所以绳子的张力应该小于重锤和小钩码的重力之和，故 B 错； C 若小钩码不慎掉落，由于两个重锤的质量相等，所以系统合外力为零，即重锤做匀速运动，故 C 错； （3）为了消除滑轮的摩擦阻力，可用橡皮泥粘在重锤 1 上，轻拉重锤放手后若系统做匀速运动，则表示平 衡了阻力，根据牛顿第二定律有，又，解得。mg =(m + 2M + m0)aH = 1 2at 2 g = 2(2M + m + m0)H mt2 【点睛】 本题以连接体运动为背景考查重力加速度的测量，解

16、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。 3如图所示，为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度 a 与钩码 的质量及小车和砝码的质量对应关系图.钩码的质量为，小车和砝码的质量为m2，重力加速度为 g.m1 （1）下列说法正确的是_. A.每次在小车上加减砝码时，应重新平衡摩擦力 B.实验时若用打点计时器应先释放小车后接通电源 C.本实验 m2应远小于m1 D.在用图象探究加速度与质量关系时，应作 a 和 图象 1 m2 （2）实验时，某同学遗漏了平衡摩擦力这一步骤，若轨道水平，他测量得到的图象，如图，设图中 1 m2 - a 直线

17、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_，钩码的质量 =m1= _. （3）实验中打出的纸带如图所示.相邻计数点间的时间间隔是，图中长度单位是 cm，由此可以算出小0.1s 车运动的加速度是_m/s2. 【答案】D0.46 b gk 1 gk 【解析】 【详解】 （1）A.小车与长木板的间的粗糙情况与小车的质量无关，所以在同一个实验中，每次改变小车的质量，不 需要平衡摩擦力。故 A 错误。 B.实验时应先接通电源，后释放小车。故 B 错误。 C.根据牛顿第二定律可得系统的加速度，则绳子的拉力，由此可知钩码a = m1g m1+ m2 F = m2a = m1m2g m2

18、+ m1 = m1g 1 + m1 m2 的质量远小于小车和砝码的质量m2时，绳子的拉力才等于钩码的重力。故 C 错误。m1 D.由牛顿第二定律可知，当 一定是， 与 成正比，所以应作出图象。故 D 正确。a = 1 m2F Fa 1 m2 a - 1 m2 （2） 根据牛顿第二定律可知， 结合图象可得， 由此可得钩码的质量为m1g - m2g = m2a 1 m2 - a 1 m2 = m1 + 1 m1ga ，小车与木板间的动摩擦因数为。m1= 1 gk = b gk （3） 设， 有公式， 化简可得s1= 1.24cms4= 2.62cms4- s1= 3at2a = s4- s1 3t

19、2 = 2.62 - 1.24 3 0.12 10 - 2m/s2 = 0.46m/s2 4如图，已知气垫导轨上滑块的质量为肘，钩码的质量为 m，遮光条宽度为 d，两光电门间的距离为 L 气 源开通后，滑块在牵引力的作用下运动，遮光条先后通过两个光电门的挡光时间为 t1和 t2，取当地重 力加速度为 g。 (1)用上述装置探究滑块加速度 a 与其质量 M 及绳子拉力 F（用钩码重力代替）的关系，下列做法正确的是 _。 A应控制钩码的质量 m 远小于滑块的质量 M B可更换更宽的遮光条以减小实验误差 C应调节滑轮高度使连接滑块的细线与轨道平行 D还应测出滑块从光电门 l 到光电门 2 的时间 A

20、t (2)还可用上述装置探究系统在运动中的机械能关系。滑块从光电门 l 运动到光电门 2 的过程中，满足关系 式_时（用题干中的已知量表示） ，“钩码一滑块”系统机械能守恒。 【答案】ACmgL = 1 2(M + m) d2 (t2)2 - d2 (t1)2 【解析】 【详解】 在“探究加速度与力和质量的关系”的实验中，要用钩码重力代替绳子拉力，就必须满足“钩码的质量m 远小于滑块的质量M”这一实验条件 ； 更换更宽的遮光条会减小瞬时速度测量的准确性，从而增大实验误差 ； 调节滑轮高度使连接滑块的细线与轨道平行，是为了让绳子拉力与滑块运动方向相同；题干中给出了两光 电门间的距离L，不用再测出

21、滑块从光电门 1 到光电门 2 的时间 t。在“验证机械能守恒定律”的实验中， 滑块减少的重力势能转化为“钩码滑块”系统的动能，系统机械能守恒的方程应为 ：mgL = 1 2(M + m) d2 (t2)2 。- d2 (t1)2 5某同学用如图所示的装置测量木块与斜面间的动摩擦因数。将斜面固定在水平桌面上，木块放在斜面上， 其后端与穿过电火花计时器的纸带相连，电火花计时器固定在斜面上，连接频率为 50HZ 的交流电源。接通 电源后，从静止释放木块，木块带动纸带打出一系列的点迹。 (1)上图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分，06 是实验中选取的 7 个计数点，每相邻两计数点之间 还有 4

22、个点未标出，1、2 和 5、6 计数点间的距离如图所示，由图中数据可求出木块下滑的加速度 a=_ m/s2（保留三位有效数字） (2)利用纸带求出加速度后，为了求出木块与斜面间的动摩擦因数,还应测量的物理量是_ A.木块的质量 m B.斜面高度 h 和底边长度 d C.滑块的运动时间 t D.滑块到达斜面底端的速度 v (3)已知重力加速度为 g，木块与斜面间的动摩擦因数的表达式 =_（用所测物理量的字母表示） 【答案】1.75B h d - ah2+ d2 gd 【解析】 【详解】 (1) 每相邻两计数点之间还有 4 个点未标出，所以每相邻两计数点之间时间为，根T = 5 0.02s = 0

23、.1s 据则有， 解得木块的加速度为 ：x = aT2x56- x12= 4aT2a = x56- x12 4T2 = (12.80 - 5.80) 10 - 2 4 0.01 m/s2= 1.75m/ s2 (2、3)对小车进行受力分析，小车受重力、支持力、阻力 ； 将重力沿斜面和垂直斜面分解，设斜面倾角为 ， 根据牛顿第二定律得：，联立解得：mgsin - f = maf = mgcos = mgsin - ma mgcos = gsin - a gcos ，因为，则有：；= tan - a gcos tan = h d cos = d d2+ h2 = h d - ah2+ d2 gd

24、故需要测量的物理量为斜面高度 h 和底边长度 d，故选项 B 正确； 6在“验证平行四边形定则”的实验中，用弹簧秤 a、b 拉橡皮条的结点，使其位于 O 点，如图甲所示， 此时 +=90，其中弹簧秤 a 的读数是_N （如图乙所示） 。现保持 a 的读数不变，减小 角， 且结点仍在 0 处，则弹簧秤 b 的读数_，同时 角_（填“增大”“减小”或“不变” ） 。 【答案】2.50 减小减小 【解析】 【详解】 弹簧秤a的读数是 2.50N；该题本质上考查了物体的动态平衡，由题意可知：保持O点位置不动，即合力大 小方向不变，弹簧测力计a的读数不变，因此根据要求作出力的平行四边形定则，画出受力分析

25、图如下： 所以由图可知 角逐渐变小时，b 的示数减小，同时 角减小。 7某同学要探究小球在斜面上的运动情况。用游标卡尺测出小球的直径，如图a所示。图b是小球沿带有 标尺的斜面匀加速下滑过程中拍摄的一张频闪照片，每隔 0.2s曝光一次，请回答下列问题。 （1）小球的直径为_cm； （2）小球经过B位置时的速度大小为_m/s； （3）小球下滑的加速度大小为_m/s2。 【答案】 （1）1.02；（2）0.325；（3）1.25。 【解析】 【详解】 （1）游标卡尺的主尺读数为 10mm，游标读数为 0.12mm=0.2mm，所以最终读数为 10.2mm=1.02cm。 （2）某段时间内的平均速度等

26、于中间时刻的瞬时速度。所以AC段的平均速度等于B点的瞬时速度，有vB= =0.325m/s。 (6.50 - 5.20) 0.01 2 0.2 （3）根据x=aT2得：a=m/s2=1.25m/s2。 (6.50 - 5.60) - (5.60 - 5.20) 0.01 0.22 8采用如图所示的实验装置做“研究平抛运动”的实验 （1）实验时需要下列哪个器材_ A弹簧秤 B重锤线 C打点计时器 （2）做实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球平抛运动的轨迹。下列的一些操作要求， 正确的是_ A每次必须由同一位置静止释放小球 B每次必须严格地等距离下降记录小球位置 C小球运动时不应与

27、木板上的白纸相接触 D记录的点应适当多一些 （3）若用频闪摄影方法来验证小球在平抛过程中水平方向是匀速运动，记录下如图所示的频闪照片。在测 得 x1，x2，x3，x4后，需要验证的关系是_。已知频闪周期为 T，用下列计算式求得的水平 速度，误差较小的是_ A B C D x1 T x2 2T x3 3T x4 4T 【答案】BACDDx4- x3= x3- x2= x2- x1= x1 【解析】 【详解】 （1）实验时需要重锤线来确定竖直方向，不需要弹簧秤和打点计时器，故选 B. （2）实验时每次必须由同一位置静止释放小球，以保证小球到达最低点的速度相同，选项 A 正确； 每次不一定严格地等距

28、离下降记录小球位置，选项 B 错误； 小球运动时不应与木板上的白纸相接触，否则会改变运动轨迹，选项 C 正确； 记录的点应适当多一些，以减小误差，选项 D 正确。 （3）因相邻两位置的时间间隔相同，则若小球在平抛过程中水平方向是匀速运动，则满足：x4-x3=x3-x2 =x2-x1 =x1；由小球最后一个位置与第一个位置的水平距离计算求得的水平速度误差较小，则用 计算式求 x4 4T 得的水平速度误差较小，故选 D. 9三个同学根据不同的实验条件，进行了探究平抛运动规律的实验： (1)甲同学采用如图甲所示的装置用小锤击打弹性金属片，金属片把 A 球沿水平方向弹出，同时 B 球被松 开自由下落，

29、 观察到两球同时落地， 改变小锤打击的力度， 即改变 A 球被弹出时的速度， 两球仍然同时落地， 这说明_ (2)乙同学采用如图乙所示的装置两个相同的弧形轨道 M、N，分别用于发射小铁球 P、Q，其中 N 的末端 可看作与光滑的水平板相切（水平板足够长） ，两轨道上端分别装有电磁铁 C、D；调节电磁铁 C、D 的高度 使 ACBD， 从而保证小铁球 P、 Q 在轨道出口处的水平初速度 v0相等 现将小铁球 P、 Q 分别吸在电磁铁 C、 D 上，然后切断电源，使两小球能以相同的初速度 v0同时分别从轨道 M、N 的末端射出实验可观察到的现象 是_ 仅仅改变弧形轨道 M 的高度，重复上述实验，仍

30、能观察到相同的现象 (3)丙同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图丙所示的小球做平抛运动的照片，图中每个小方格的边长为 L 2.5 cm，则由图可求得该小球做平抛运动的初速度大小为_ m/s.(保留 2 位有效数字，g 取 10m/s2) 【答案】平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动P球击中Q球 1.0 【解析】 【详解】 （1）在打击金属片时，两小球同时做平抛运动与自由落体运动结果同时落地，则说明平抛运动竖直方向 是自由落体运动 （2）两球在水平方向的运动是相同的，则在相同的时间内水平位移相同，则实验可观察到的现象是：P球 击中Q球； （3）平抛运动可看成竖直方向自由落体运动与水平方向匀速直线

31、运动； 在竖直方向：由h=gt2可得：t = L g = 0.025 10 = 0.05s 水平方向：由 x=v0t 得：v0= 2L t = 2 0.025 0.05 = 1.0m/s 10 （1） 在 “探究单摆周期与摆长的关系” 实验中， 测量单摆的周期时， 图中_(填 “甲” 、 “乙” 或 “丙” ) 作为计时开始与终止的位置更好些 (2)一位同学在做探究单摆周期与摆长关系的实验时，进行了如下步骤： A.组合单摆：选择相应器材组成单摆，并用铁夹将绳的上端固定； B.测摆长l：用米尺量出摆线的长度； C.测周期T：将摆球拉起一个小角度，然后放开，在放手的同时按下秒表开始计时，测量单摆

32、50 次全振动 的时间t，算出单摆的周期T D.将所测得的 l 和 T 填入表格，分析数据得出单摆的周期和摆长的关系从上面操作步骤中找出两处错误 的地方，写出该步骤的字母，并加以改正:_； _。 （3）如图是物理选修 3-5第十六章第一节中实验“探究碰撞中的不变量”推荐的参考案例一。则下列 判断正确的是_ A.利用气垫导轨可以忽略滑块与导轨接触面间的摩擦力，保证两滑块系统外力和为零 B.利用气垫导轨可以很容易保证两个滑块的碰撞是一维的 C.利用光电计时装置可以迅速测量计算得到两个滑块碰撞前后的速度 D.该碰撞过程中，两滑块的动能和不变 【答案】 （1）乙（2）实验步骤 B 错误，应该为：摆长等

33、于摆线长加小球半径；步骤 C 错误，应改为： 计时时刻应该在小球通过平衡位置时；（3）ABC 【解析】 【详解】 （1）用秒表测量时间 ； 要从摆球过平衡位置时开始计时，因为此处速度大、计时误差小，而最高点速度小、 计时误差大，所以图乙正确 （2）由实验步骤可知，错误为：实验步骤 B 错误，应该为：摆长等于摆线长加小球半径； 步骤 C 错误，应改为：计时时刻应该在小球通过平衡位置时； （3）利用气垫导轨可以忽略滑块与导轨接触面间的摩擦力，保证两滑块系统外力和为零，故 A 正确； 利用气垫导轨可以很容易保证两个滑块的碰撞是一维的，故 B 正确； 利用光电计时装置可以迅速测量计算得到两个滑块碰撞前

34、后的速度，故 C 正确； 该过程中两滑块的碰撞不是弹性碰撞，故动能有所损失，即碰撞过程中，两滑块的动能和减小，故 D 错误； 11 （1）某同学用两个弹簧测力计、细线和橡皮条做共点力合成的实验，最后画出了如图所示的图。在图 上标出的 F1、F2、F 和 F四个力中，_力不是由弹簧测力计直接测得的，比较力 F 与力 F的大小和 方向基本相同，这就验证了共点力合成的平行四边形定则。 某同学对此实验的一些说法如下，其中正确的是_。 A如果手头只有一个弹簧测力计，改变方法也可以完成实验 B用两个测力计拉线时，橡皮条应沿两线夹角的平分线 C拉橡皮条的线要长一些，用以标记同一细线方向的两点要相距远 D拉橡

35、皮条时，细线应沿弹簧测力计的轴线 E在用一个测力计和同时用两个测力计拉线时，只需这两次橡皮条的伸长相同就行 （2）在“验证机械能守恒定律”实验中，实验桌上已有铁架台，纸带，重锤（带夹子） ，刻度尺等实验器材。 要能完成实验还需一个不可缺少的器材，它是_； 如图所示是某次实验中得到的纸带及刻度尺的照片， 实验中重锤的质量 m=0.5kg， 重力加速度 g=9.8m/s2， 、v2 为“2” 、“6”计数点对应的重锤瞬时速度大小，为“2” 、“6”两计数点的间距，则能否只利用该条v6h26 纸带的数据，通过等式成立来验证机械能守恒?答 ： _（填“能”或“不能” ） 。 1 2mv 2 6= 1

36、2mv 2 2- mgh26 【答案】 （1）FACD（2）打点计时器不能 【解析】 【详解】 （1）本实验是通过两个弹簧秤的拉力作出的平行四边形得出合力，只要合力与实际的拉力重合，则实验成 功；由图可知 F是由平行四边形定则得出的，故 F不是由弹簧秤直接测得的；如果只有一个弹簧秤，则 可以交替测出各边的拉力，但要保证两次拉的时候效果相同，故 A 正确； 只要橡皮筋的另一端两次都接到 O 点，达到效果相同，拉力方向没有限制，橡皮筋不需要与两绳夹角的平 分线在同一直线上，故 B 错误； 为了减小误差，拉橡皮条的细绳需长些，标记方向的两点要远些，故 C 正确； 只有细绳和弹簧测力计的轴线应一条直线

37、上，弹簧的弹力才等于拉橡皮筋的拉力，否则拉橡皮筋的拉力只 是弹簧的一个分力，故 D 正确； 在用一个测力计和同时用两个测力计拉线时，每次拉橡皮筋的时要使橡皮筋形变的长度和方向都相同，即 要到同一位置，这样两次的效果等效，才符合“等效替代”法，故 E 错误； （2）要能完成实验还需一个不可缺少的器材，它是打点计时器（电磁打点计时器，电火花计时器均可） ； 若机械能守恒，则应该满足 mv62- mv22=mgh26，故不能通过 mv62= mv22-mgh26来验证机械能守恒。 1 2 1 2 1 2 1 2 12为了验证碰撞中的动量守恒,利用气垫导轨设计了如图所示的实验。主要的实验步骤有: 如图

38、安装好实验装置,打开充气泵,调节气垫导轨水平; 用天平测出滑块 A、B 的质量 m1、m2； 用刻度尺测量光电门 1、2 间距 L，用游标卡尺测出挡光片的宽度 d； 让滑块 B 停在两光电门间某处,把滑块 A 从光电门 1 的左侧水平面右推，用数字毫秒计时器读出滑块 A 通 过光电门 1 的时间 t1及碰撞后滑块 B 通过光电门 2 的时间 t2、滑块 A 再次通过光电门 1 的时间 t3. (1)上述步骤中,判断气垫导轨已经调节水平的方法是_； (2)如果满足关系_,可说明碰撞中动量是守恒的(用测得的物理量来表示)。 (3)关于该实验下列说法中正确的是（_） A、滑块 A 的质量小于滑块 B

39、 B、滑块 A 推出的速度越小,实验误差一定越小 C、气垫导轨调节是否水平对实验结果没有影响 【答案】滑块自由通过两光电门时间相等A m1 t1 =- m1 t3 + m2 t2 【解析】 【详解】 解：(1)判断气垫导轨已经调节水平的方法是接通气源，可以使其中一个滑块在导轨上运动，看滑块经过两 光电门的时间是否相等，若滑块自由通过两光电门时间相等，则导轨水平； (2) 由题意可知，滑块 A 通过光电门 1 的速度，滑块 B 通过光电门 2 的速度，块 A 再次通过光v1= d t1 v2= d t2 电门 1 的速度，如果碰撞过程动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得，v3= d t3

40、m1v1=- m1v3+ m2v2 整理得； m1 t1 =- m1 t3 + m2 t2 (3) A、由于碰撞后滑块 A 再次通过光电门 1，所以滑块 A 的质量小于滑块 B，故 A 正确； B、滑块通过光电门的速度可以近似认为是极短时间内的平均速度，滑块 A 推出的速度越小，滑块通过光电 门的时间越长，实验误差就越大，故 B 错误； C、气垫导轨没有调节水平，滑块将做变速直线运动，对实验结果影响，故 C 错误； 故选 A。 13图a是一种测量重力加速度的仪器结构图，条形重物块 如图通过挂孔挂在夹物装置上，释放后穿过(b) 光电门下落到接物斗里，光电门与数字毫秒计相连，可记录光电门被遮光的时

41、间 物块中间有可以遮盖的窗. 口，如图b，测出挂孔下边距物块下端的距离为，窗口下边距物块下端的距离为实验步骤如下：L1L2. 关闭物块中间的窗口，释放物块，使其自由下落，记录光电门的遮光时间；tl 将物块从接物斗中取出，打开物块中间的窗口，重复的步骤，记录光电门第一次被遮光的时间；(1)t2 重复上述实验，多次记录和，测出g的值tIt2 完成下列填空： 物块在时间内的平均速度为_ 用所测物理量的符号表示 ，该速度_ 填“大于” 、“小于”(1)t1()( 或“等于” 物块在时间内的平均速度)t2 重力加速度g的表达式为_用所测物理量的符号表示(2)g =.() 写出本实验测量误差产生的一个原因

42、：_(3) 【答案】 大于长度和的测量存在偶然误差 或物块释放后未能沿直线下落，空气阻力对物块下 L1 t1 2( L1 t1 - L2 t2) t1- t2 L1L2( 落的影响等) 【解析】 【详解】 根据平均速度的定义，物块在时间内的平均速度(1)t1v1= L1 t1 时间内的平均速度t2v2= L2 t2 根据匀变速直线运动的推论，平均速度等于中间时刻的瞬时速度 vt1 2 = v1= L1 t1 vt2 2 = v2= L2 t2 因为，条形重物做自由落体运动，所以物块在时间内的平均速度大于物块在时间内的 t1 2 t2 2 vt1 2 vt2 2 t1t2 平均速度； 根据加速度

43、定义，有: (2)g = vt1 2 - vt2 2 t1- t2 2 = L1 t1 - L2 t2 t1- t2 2 = 2( L1 t1 - L2 t2) t1- t2 本实验误差来源：长度和的测量存在偶然误差 或物块释放后未能沿直线下落，空气阻力对物块下落(3)L1L2( 的影响等) 14用下面的实验可以测量出滑块与桌面的动摩擦因素。图中 A 是可以固定于水平桌面的滑槽， （滑槽末端 与桌面相切） ，B 是质量为 m 的滑块（可视为质点） 第一次实验：如图（a）所示，将滑槽固定于水平桌面的右端，滑槽的末端与桌面的右端 M 对齐，让滑块 a 从滑槽上最高点由静止释放滑下，落在水平地面上的

44、 P 点，测出滑槽最高点距离桌面的高度为 h、M 距离地 面的高度 H、M 与 P 间的水平距离为 x1； 第二次实验 ： 如图 （b） 所示， 将滑槽固定于水平桌面的左端， 测出滑槽的末端 N 与桌面的右端 M 的距离为 L， M 与 P 之间的水平距离为 x2 在第一次实验中，滑块在滑槽末端时的速度大小为_（用试验中所测得物理量的符合表示， 已知当地重力加速度为 g） 实验中测得 h=15cm，H=25cm，x1=30cm，L=10cm，x2=20cm，则滑块与桌面间的动摩擦因数为 =_滑 块在滑槽上滑动期间克服阻力做的功与重力做功之比等于_ 【答案】；0.5；0.4x1 g 2H 【解析

45、】 【详解】 解 ： (1)设滑块滑到底端的速度为 v0，通过第一次实验测量有 ：，联立解得 ：；H = 1 2gt 2 x1= v0tv1= x1 g 2H (2)设滑块滑到 M 点速度为 vM，通过第二次实验测量有：，解得，从 N 到 M 过程中，根x2= v2tv2= x2 g 2H 据功能关系有 ：，联立解得 ：，滑块在滑槽上重- mgL = 1 2mv 2 2- 1 2mv 2 1 = x21- x22 4HL = 0.32- 0.22 4 0.25 0.1 = 0.5 力做功为：，到达 M 点的动能为：，故滑块在滑槽上滑动期间克服阻力做W = mgh = 1.5mEk= 1 2mv

46、 2 1= 0.9m 的功与重力做功之比等于：； W - Ek W = 1.5m - 0.9m 1.5m = 2 5 15用如图 P 所示实验装置验证、；组成的系统机械能守恒，从高处由静止开始下落，拖着纸带打m1m2m2m1 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.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， 每相邻两个计数点间还有 4 个点(图中未标出)， 计数点间的距离如图乙所示已知=50m1 克、=150 克，则:(取 g=10M/s，结果保留两位有效数字)m2 (1)在纸带上打下计数点 5 时的速度 v=_M/s； (2)在打点 05 过程中系统

47、动能的增加量=_J， 系统势能的减少量=_J.由此得EkEp 出的结论是_； (3)利用该实验也可测量重力加速度 g 的值，若某同学根据实验数据作出的图象如图丙所示，则可求 1 2v 2 - h 出当地的重力加速度 g=_M/s. 【答案】2.40.580.60 在误差允许的范围内机械能守恒 9.7 【解析】 【详解】 （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=0.1s，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：。v5= 0.2160 + 0.2640 2 0.1 m/s = 2.4m/s （2）在 05 过程中系统动能的增量EK= （m1+m2）v52= 0.22.42J=0.58 J。 1 2 1 2 系统重力势能的减小量为（m2-m1）gx=0.110（0.384+0.216）J=0.60 J。由此得出的结论是在误差允许 的范围内机械能守恒； （3）根据系统机械能守恒得，(m2m1)gh (m1+