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1、1 2019 届高考理科综合物理知识点总复习 专题 8 力学实验 1(2012 全国理综 ) 图 1 为验证牛顿第二定律的实验装置示意图. 图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源， 打 点的时间间隔用 t表示 . 在小车质量未知的情况下，某同学设计了一种方法用来研究“在 外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”. 图 1 （1）完成下列实验步骤中的填空： 平衡小车所受的阻力：小吊盘中不放物块，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打 点计时器打出一系列_的点 . 按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块，在小车中放入砝码. 打开打点计时器电源，释放小车， 获得带有点列的纸袋，在纸袋上标
2、出小车中砝码的质量 m. 按住小车，改变小车中砝码的质量，重复步骤. 在每条纸带上清晰的部分，没 5 个间隔标注一个计数点. 测量相邻计数点的间距s1， s2， . 求出与不同m相对应的加速度a. 以砝码的质量m为横坐标为纵坐标，在坐标纸上做出关系图线 . 若加速度与小车 和砝码的总质量成反比，则与 m处应成 _关系（填“线性”或“非线性”）. （2）完成下列填空： （） 本实验中，为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘 和盘中物块的质量之和应满足的条件是_. （）设纸带上三个相邻计数点的间距为s1、 s2、 s3.a 可用 s1、 s3和 t 表示为 a=_. 图
3、2 为用米尺测量某一纸带上的s1、 s3的情况，由图可读出s1=_mm ， s3=_. 1 a 1 m a 1 a 2 由此求得加速度的大小a=_m/s 2. （） 图 3 为所得实验图线的示意图. 设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿 定律成立，则小车受到的拉力为_，小车的质量为_. 解析： （1）间距相等的点. （2）线性 （2） （i ）远小于小车和砝码的总质量 (ii) 2 13 )5(2t ss a mmmmmms2 .245.127 .36 1 mmmmmms2.478 .720.120 3 2 2 13 /16.1 )5(2 sm t ss a (iii)设小车的质量
4、为m，则有ammF) (，变形得 F m m Fa 11 , 所以m a 1 图象的 斜率为k F 1 ，所以作用力 k F 1 ，m a 1 图象的截距为b F m ，所以 k b m. 2 （ 2） （2012广东卷）某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系. 将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧，弹簧轴线和刻度尺都应在_方向 （填“水平”或“竖直”） 弹簧自然悬挂，待弹簧_时，长度记为L0，弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为Lx；在 砝码盘中每次增加10g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6，数据如下表表： 代表符号L0LxL1L2L3L4L5L6 数值（ cm）25.35 27.35 29.3
5、5 31.30 33.4 35.35 37.40 39.30 表中有一个数值记录不规范，代表符号为_. 由表可知 所用刻度尺的最小长度为_. 图 16是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量， 横轴是弹簧长度与_的差值（填“L0或L1” ）. 3 由图可知弹簧的劲度系数为_N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为_g （结果保留两位有效数字，重力加速度取9.8m/s 2）. 解析：弹簧的轴线必须沿重力方向, 所以应沿竖直方向. 由于表中测量值已经估读到0.1 mm, 所以刻度尺的最小刻度应是1mm. 因为 0000 ,LLkgmnmgLLkgm nx ，整理得 xn LLknMg，所以横轴 应
6、为弹簧长度与Lx 的差值 . 从上式可以看出图象的斜率表示k的大小，即 g g LLk mmN x mg k x 10 )( ,/9.4 0 0 3.(2012全国新课标 ). （ 5 分） 某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度. 该螺旋测微器校零时的示数如图（a）所示， 测 量金属板厚度时的示数如图（b）所示 . 图（ a）所示读数为_mm ，图（ b）所示读数 为_mm ，所测金属板的厚度为_mm. 答案： 0.010, 6.870, 6.860 解析：螺旋测微器又叫千分尺，精确度为0.01mm ，故读数应以mm 为单位时，小数点后面应 有三位，即读到毫米的千分位上. 4. （ 2012
7、 上海卷） （8 分）在“利用单摆测重力加速度：的实验中 （1）某同学尝试用DIS 测量周期 . 如图，用一个磁性小球代替原先的 摆球，在单摆下方放置一个磁传感器，其轴线恰好位于单摆悬挂点正 下方 . 图中磁传感器的引出端A应接到 _. 使单摆做小角度摆 动，当磁感应强度测量值最大时，磁性小球位于_. 若测得连 续N个磁感应强度最大值之间的时间间隔为t，则单摆周期的测量值 为_（地磁场和磁传感器的影响可忽略）. A 4 （2）多次改变摆长使单摆做小角度摆动，测量摆长L及相应的周期T. 虎后， 分别取L和T 的对数，所得到的lgT-lgL图线为 _（填“直线” 、 “对数曲线”或“指数曲线”）
8、；读 得图线与纵轴交点的纵坐标为c，由此得到该地的重力加速度g_. 解析： （1）数据采集器，最低点（或平衡位置）， 2t N1， （2）直线， 4 2/102c， 图中磁传感器的引出端A 应接到数据采集器，磁性小球位于最低点测量误差较小，因为 t=(N-1)*T/2，所以周期T= 2t N1. （2） 因为 g L T2， 两边取对数的 g LT 2 lglg 2 1 lg， 为直线，依题意有 g c 2 lg， 解得 c g 2 2 10 4 . 5.（2012 安徽卷） .（18 分）.（10 分） 图 1 为“验证牛顿第二定律”的实验装置 示意图 . 砂和砂桶的总质量为，小车和 砝码的
9、总质量为. 实验中用砂和砂桶 总重力的大小作为细线对小车拉力的大 小. (1) 试验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一滑轮的高度， 使细线与长木板平行. 接下来还需要进行的一项操作是 A. 将长木板水平放置， 让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电， 调节 的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动. B. 将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂 桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动. C. 将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观
10、察判断小车是 否做匀速运动 . (2) 实验中要进行质量和的选取，以下最合理的一组是 A. =200, =10、15、20、25、30、40 B. =200, =20、40、60、80、 100、120 C. =400, =10、15、20、25、 30、40 m M m mM Mgmgggggg Mgmgggggg Mgmgggggg 砂、砂桶 图 1 小车、砝码、打点计时器 接交流电源 5 D. =400, =20 40、60、80、100、120 （3）图 2 是试验中得到的一条纸带，、为 7 个相邻的计数 点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出. 量出相邻的计数点之间的距离分别为 =
11、4.22 cm 、=4.65 cm 、=5.08 cm 、=5.49 cm 、=5.91 cm 、=6.34 cm . 已知打点计时器的工作效率为50 Hz,则小车的加速度= m/s 2 （结果保留2 位 有效数字） . 答案： （1）B；(2)C ； （3） 0.42 解析：要使砂和砂桶的重力mg近似等于小车所受合外力，首先要平衡摩擦力，然后还要满 足 m M.而平衡摩擦，不需挂砂桶，但要带纸带，故（1）选 B， （2）选 C.（3）用逐差法 2 CDBCABFGEFDE T9 s-s-s-sss a ，求得 2 /m42.0as. 6. （ 2012 江苏卷） （10 分）为测定木块与桌面
12、之间的动摩擦因数，小亮设计了如图所示的 装置进行实验，实验中，当木块A位于水平桌面上的O点时，重物B刚好接触地面，将A 拉到P点，待B稳定后静止释放，A最终滑到Q点，分别测量OP、OQ的长度h和s，重复上 述实验，分别记录几组实验数据 （1）实验开始时，发现A释放后会撞到滑轮，请提出两个解决方案； （2）请根据下表的实验数据作出s-h关系图像 Mgmgggggg AB C DEF G AB s BC s CD sDE s EF s FG s a h（cm）20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 s（cm）19.5 28.5 39.0 48.0 56.5 A 图 2 B C D E F
13、 G 6 （3）实验测得A、B的质量分别为m=0.40kg 、M=0.50kg ，根据s-h图像可计算出A木块与 桌面间的动摩擦因数=_（结果保留一位有效数字） （4）实验中，滑轮轴的摩擦会导致的测量结果 _（选填“偏大” 、或“偏小” 解析： （3）在 B下落至临落地时，据动能定理，有 2 )( 2 1 vmMmghMgh ， 在 B落地后，A运动到 Q， 据动能定理， 有 2 2 1 0mvmgs， 解得： mhsmM Mh )( . 将kgM5 .0，kgm4.0代入得 hs h 49 5 = 49 5 h s ， 从hs图象得斜率04.1k， 即04.1 h s ，代入上式得4 .0.
14、 本 题 易 错 点 ： 认 为A/B末 速 度 都 为0 ， 根 据 0)(shmgMgh，解得6.0. （4）滑轮组的摩擦会导致s偏小，从而偏大 . 7.（ 2012 四川卷） （17 分）(1) 某物理兴趣小组采用如图所 示的装置深入研究平抛运动. 质量分别为mA和mB的A、B小 球处于同一高度，M为A球中心初始时在水平地面上的垂直 投影 . 用小锤打击弹性金属片，使A球沿水平方向飞出，同时松 开B球，B球自由下落 .A球落到地面N点处，B球落到地面P 点处 . 测得mA=0.04 kg，mB=0.05kg ，B球距地面的高度是1.225m， M 、N点间的距离为1.500m， 则B球落
15、到P点的时间是 _s，A球落地时的动能是_J.（忽 略空气阻力，g取 9.8m/s 2） 解析：由自由落体运动公式 2 2 1 gthBP，代入数据可知时间st5.0；根据tvXMN 0 和机 7 械能守恒 2 0 2 1 -vmEghm AkBPA 联立可得：JJEk66. 06642.0. 8 （ 2） （2012 天津卷）某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素. 他组装单摆是，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁 夹将橡皮夹紧，如图所示，这样做的目的是（填字母代号） A保证摆动过程中摆长不变 B可使周期测量得更加准确 C需要改变摆长时便于调节 D保证摆球在同
16、一竖直平面内摆动 解析：用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线增加了线与悬挂处的摩擦保证摆长不变；改变摆长时 用力拉不会将摆线拉断，方便调节摆长；AC正确 . 他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺从悬点量到摆球的最低端的长度 L=0.9990m，再用游标卡尺测量摆球直径，结果如图所示， 则摆球的直径为 mm，单摆 摆长为 m 解析：用10 分度游标卡尺主尺读数为12mm ，游标尺读数为0，则摆球的直径为12mm+0 0.1mm=12.0mm. 单摆摆长为9930.0 2 012.0 9990.0 2 D Ll mm 下列振动图像真实地描述了对摆长约为1m的单摆进行周期测量的四种操作过程，图
17、中横 坐标远点表示计时开始，A、 B、 C均为 30次全振动的图像， 已知 sin5 =0.087 ， sin15 =0.26 ， 这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是（填字母代号） 8 解析：单摆的振动在摆角小于5 度才能看作简谐振动，在测量周期时计时起点应该选择在平 衡位置（速度大误差小）. 根据摆角估算振幅086.0087.0993.05sin 1 lAm=8.6cm ，A B 振幅合理 . 25.026. 0993. 015sin 1 lAm=25cm ，C D 振幅不合理错误. A中振动图像的计时起点在平衡位置是合理的，B中振动图像的计时起点在正的最大位置是 不合理的 .答案 A
18、. 10.（2012 山东卷） （13 分）某同学利用图甲所示的实验装置，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 离如图乙所示 . 打点计时器电源的频率为50Hz. 通过分析纸带数据，可判断物块在相邻计数点和之间某时刻开始减速. 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）. 物块减速运动过程中加速度的大小为a= m/s 2， 若用 g a 来计算物块与桌面间的动 摩擦因数（ g 为
19、重力加速度） ， 则计算结果比动摩擦因数的真实值（填 “偏大” 或“偏小”） . 解析：由于计数点前后的间隔距离都小于它们的间隔距离，说明计数点6 之前物块在加速， 计数点 7 之后物块在减速，则开始减速的时刻在6 和 7 之间 . 答案 6；7【或 7；6】 . 计数点5 对应的速度等于4 和 6 间的平均速度 00.1 2.0 10)01.1100.9( 2 5 v m/s，同 理 80.0 2.0 10)01.700.9( 2 4 v m/s ，又 2 64 5 vv v 可解得计数点6 对应的速度大 9 小为 1.20 m/s. 在减速阶段 00.2x cm，则加速度为 00.2 1 .0 1000.2 2 2 2 T x a m/s 2. 在减速阶段产 生加速度的力是滑动摩擦力和纸带受到的阻力，所以计算结果比动摩擦因数的真实值“偏 大” .