2019年高考物理备考优生百日闯关系列专题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。 第二部分精选试题第二部分精选试题 1某研究性实验小

3、组为探索航天器球形返回舱穿过大气层时所受空气阻力(风力)的影响因素，进行了模拟 实验研究。如图为测定风力的实验装置图。其中 CD 是一段水平放置的长为 L 的光滑均匀电阻丝，电阻丝阻 值较大；一质量和电阻均不计的细长裸金属丝一端固定于 O 点，另一端悬挂小球 P，无风时细金属丝竖直， 恰与电阻丝在 C 点接触，OC=H； 有风时细金属丝将偏离竖直方向，与电阻丝相交于某一点(如图中虚线所示， 细金属丝与电阻丝始终保持良好的导电接触)。 (1)已知电源电动势为 E，内阻不计，理想电压表两接线柱分别与 O 点和 C 点相连，球 P 的质童为m，重力 加速度为g，由此可推得风力大小F与电压表示数U的关

4、系为F=_。 (2)研究小组的同学猜想:风力大小F可能与风速大小v和球半径r这两个因数有关，于是他们进行了实验 后获得了如下数据：(下表中风速v的单位为 m/s，电压U的单位为 V，球半径r的单位为 m)根据表中数据 可知，风力大小F与风速大小v和球半径r的关系是_(比例系数用 k 表示)。 【答案】 mgUL EH F = kvr 【解析】 【详解】 (1)以小球为研究对象，对小球受力分析，设金属丝与竖直方向的夹角为，由平衡条件可得，风力F = 。金属丝与电阻丝交点与 C 点间长度为，电阻；由串联分压规律可知电压表mgtanx = HtanRx= Htan L R 示数。联立解得：。U =

5、Rx RE = Htan L EF = mgL EHU (2)由表中数据可得，在球半径一定的情况下，电压表示数与风速成正式，则风力大小与风速成正比，即F 与 成正比。v 由球的体积公式、密度公式和可得，；在风速一定的情况下，球半径增大F = mgL EHU F = mgL EHU = gL EH 4 3r 3U 到原来的两倍，电压表示数减小为原来的 ，可得风速一定的条件下，风力与半径的关系为 与 成正比。 1 4 Fr 综上，风力大小 与风速大小 和球半径 的关系是。FvrF = kvr 2恢复系数是反映碰撞时物体形变恢复能力的参数，它只与碰撞物体的材料有关，两物体碰撞后的恢复系 数为，其中、

6、和、分别为质量为 m1和 m2的物体碰推前后的速度某同学利用如图所示e =| v1- v2 v1- v2| v1v2v1v2 的实验装置测定质量为 m1和 m2的物体碰摘后的恢复系数。 实验步骤如下： 将白纸、复写纸固定在竖直放置的木条上，用来记录实验中质量为 m1和 m2的两球与木条的撞击点； 将木条竖直放在轨道末端右侧并与轨道接触， 让质量为m1的入射球从斜轨上A点由静止释放， 摘击点为B ； 将木条向右平移到图中所示位置，质量为 m1的入射球仍从斜轨上的 A 点由静止释放，确定撞击点； 质量为 m2的球静止放置在水平槽的末端，将质量为 m1的入射球再从斜轨上 A 点由静止释放，确定两球相

7、 撞后的撞击点； 目测得 B与撞击点 N、P、M 的高度差分别为 h1、h2、h3。 (1)两小球的质量关系为 m1_ m2(填“”“=”或“ h2( 1 h1 - 1 h3) m1 h2 = m1 h3 + m2 h1 m1 h2 = m1 h3 + m2 h1 【解析】 【分析】 （1）明确动量守恒规律，知道实验原理，从而确定实验要求； （2）根据平抛运动规律进行分析，利用水平位移相等求出利用下落高度所表达式的速度公式，再根据恢复 系数公式即可求出对应的表达式； （3）根据动量守恒定律和机械能守恒定律列式，代入（2）中所求速度即可求出需要验证的表达式。 【详解】 （1）为了防止两球碰后出现

8、反弹现象，入射球的质量一定要大于被碰球的质量； （2）由图可知，两小球打在竖直板上，则可知，三次碰撞中水平位移相等，则可知，水平速度越大，竖直 方向下落的高度越小，则由碰撞规律可知，碰后被碰球的速度最大，故其下落高度最小，而碰后入射球速 度最小，其下落高度最大，则可知，在不放小球 m2时，小球 m1从斜轨顶端 A 点由静止释放，m1的落点在图 中的 P 点， 而碰后被碰球落到 N 点 ； 根据平抛运动规律可知， 下落时间， 则可知， 速度，t = 2h g v = x t = x g 2h 则可解得：，；，代入给出恢复系数表达式可得：；v1= x g 2h2 v1= x g 2h3 v2= x

9、 g 2h1 e = h2( 1 h1 - 1 h3) （3）若满足动量守恒，则一定有：mv1=m1v1+m2v2 代入（2）中所求速度可得：表达式应为：； m1 h2 m1 h3 + m2 h1 若满足机械能守恒，则有： mv12= m1v12+ m2v22 1 2 1 2 1 2 代入求出的速度可得： m1 h2 = m1 h3 + m2 h1 【点睛】 本题是由验证动量守恒定律的实验改进而来，关键要分析清楚实验的原理，同时要结合动量守恒定律和平 抛运动的相关知识列式分析。 3某同学在“用单摆测定重力加速度”的实验中进行了如下的实践和探究： （1）用游标卡尺测量摆球直径 d，如右图所示，则

10、摆球直径为_cm，测量单摆摆长为l ； （2）用秒表测量单摆的周期。当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为 0，单摆每经过最低点记一 次数，当数到 n=60 时秒表的示数如右图所示，秒表读数为_s，则该单摆的周期是 T=_s（保留三 位有效数字） ； （3）将测量数据带入公式 g=_（用 T、l 表示） ，得到的测量结果与真实的重力加速度值比较，发现测 量结果偏大，可能的原因是_； A.误将 59 次数成了 60 次 B.在未悬挂单摆之前先测定好摆长 C.将摆线长当成了摆长 D.将摆线长和球的直径之和当成了摆长 （4）该同学纠正了之前的错误操作，尝试测量不同摆长l 对应的单摆周期 T，并在

11、坐标纸上画出 T2与l 的关系图线，如图所示。由图线计算出的重力加速度的值 g=_m/s2， （保留 3 位有效数字） 【答案】2.06cm ；67.4s 2.24sADg = 42l T2 g = 9.86m/s2 【解析】 【详解】 （1）游标卡尺的主尺读数为 20mm,游标读数为 ,则最终读数为 20.6mm=2.06cm.0.1 6 = 0.6mm （2）秒表的读数为 60s+7.4s=67.4s,则周期,T = 67.4 30 = 2.24s （3）根据解得：,T = 2 L g g = 42l T2 A.误将 59 次数成了 60 次，导致测量时周期 T 测小，根据可知 g 值测量

12、值偏大，故 A 对；g = 42l T2 B.在未悬挂单摆之前先测定好摆长，导致测量的摆长小于真实的摆长，根据可知 g 值偏小；故 B 错g = 42l T2 C.将摆线长当成了摆长没有加小球的半径，导致测量的摆长偏小，根据可知 g 值偏小，故 C 错；g = 42l T2 D.将摆线长和球的直径之和当成了摆长，导致测量的摆长变长，根据可知 g 值偏大；故 D 对；g = 42l T2 故选 AD （4）根据可得：，则在 T2与l 的关系图线中，斜率代表T = 2 L g T2= 42l g k = 42 g 根据图像可求出： k = 4.85 - 3.25 1.20 - 0.80 = 4 则

13、g = 9.86m/s2 故本题答案是：（1）2.06cm ；（2）67.4s ； 2.24s （3）；AD （4）g = 42l T2 g = 9.86m/s2 【点睛】 游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数,不需估读.秒表的读数等于小盘读数加上大盘读数. 根据单摆的周期公式得出 T 与 L 的关系式,结合关系式得出图象的斜率. 解决本题的关键掌握单摆测量重力加速度的原理,以及掌握游标卡尺和秒表的读数方法,难度不大 4(1) 如图所示为某同学所安装的“验证牛顿第二定律”的实验装置。为了使小车受到合外力等于砝码和 砝码盘的总重量，通常采用如下两个措施： A平衡摩擦力：将长木板无滑轮的一端下面

14、垫一小木块，反复移动木块的位置，直到小车在砝码盘的拉动 下带动纸带与小车一起做匀速直线运动； B在调整砝码多少的过程中，要保证砝码和砝码盘的总质量m远小于小车和砝码的总质量M。 以上哪一个措施中有何重大错误？(说明错误点)_。 (2)某实验小组设计了如下左图所示的实验装置， 通过改变重物的质量， 利用计算机可得滑块运动的加速度a 和所受拉力F的关系图象。他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条a-F图线，如 下右图所示 图线_(填“甲”或“乙”)是在轨道左侧抬高成为斜面情况下得到的。 滑块和位移传感器发射部分的总质量m_kg，滑块和轨道间的动摩擦因数_。(取g 10m/s2)

15、【答案】A 错误，平衡摩擦力时不能悬挂砝码盘甲 0.50.2 【解析】 【详解】 （1）A 中平衡摩擦力时，不应用砝码盘拉动小车做匀速运动，应让小车自身下滑（即无拉力）来平衡摩擦 力即可 （2）由图象可知，当 F=0 时，a0也就是说当绳子上没有拉力时小车就有加速度，该同学实验操作中 平衡摩擦力过大，即倾角过大，平衡摩擦力时木板的右端垫得过高所以图线甲是在轨道右侧抬高成为斜 面情况下得到的 由牛顿第二定律得 ：， 由图乙所示图象可知， 图象斜率 ： k= ， 质量 ：a = F - mg m = 1 mF - g 1 m m = 1 k = 1 0 - ( - 2) 1 ，图象的截距：b=g，

16、动摩擦因数：。= 0.5kg = b g = 2 10 = 0.2 【点睛】 本题考查了实验数据处理、考查了求加速度与速度、质量、动摩擦力因数问题，掌握基础知识、应用匀变 速直线运动的推论可以解题；处理图象问题时求出图线的函数表达式是解题的关键 5实验装置探究重锤下落过程中动能与重力势能的转化问题。 （1）实验操作步骤如下： A按实验要求安装好实验装置。 B使重锤靠近打点计时器，接着先释放重锤，再接通电源，打点计时器在纸带上打下一系列的点。 C图为一条符合实验要求的纸带，O 点为打点计时器打下的第一点。分别测出若干连续打点 A、B、C 与 O 点之间的距离 h1、h2、h3。 以上 A、B、C

17、 三个选项中哪个选项是错误的_。 （2）已知打点计时器的打点周期为 T，重锤质量为 m，重力加速度为 g，结合实验中所测的 h1、h2、h3，可 得重锤下落到 B 点时的速度大小为_， 纸带从 O 点下落到 B 点的过程中， 重锤增加的动能为_， 减小的重力势能为_， 在误差允许范围内重锤动能增加量_重力势能减少量 （填写 “大于” 、 “等 于”或“小于” ） 。 （3）取打下 O 点时重锤的重力势能为零，计算出该重锤下落不同高度 h 时所对应的动能 Ek 和重力势能 Ep， 建立坐标系，横轴表示 h，纵轴表示 Ek和 Ep，根据以上数据在图中绘出图线和图线。已求得图线斜 率的绝对值 k1=

18、2.94 J/m， 请计算图线的斜率 k2=_J/m（保留 3 位有效数字） 。 重锤和纸带在下落过程中 所受平均阻力与重锤所受重力的比值为_（用 k1和 k2字母表示） 。 【答案】Bmgh2等于 2.80（2.732.83 均可）（k1用 mg 表示也可） h3- h1 2T m(h3- h1)2 8T2 k1- k2 k1 【解析】 【详解】 （1）步骤 B 中如果先释放纸带后接通电源，有可能会出现小车已经拖动纸带运动一段距离，电源才被接通， 那么纸带上只有很小的一段能打上点，大部分纸带没有打上点，纸带的利用率太低；所以应当先接通电源， 后让纸带运动 （2）B 点的瞬时速度，则重物动能的

19、增加量EkmvB2，重力势能的减小量为vB h3- h1 2T 1 2 m(h3- h1)2 8T2 Ep=mgh2在误差允许范围内重锤动能增加量等于重力势能减少量； （3）取打下 O 点时重物的重力势能为零，因为初位置的动能为零，则机械能为零，每个位置对应的重力势 能和动能互为相反数，即重力势能的绝对值与动能相等，而图线的斜率不同，原因是重物和纸带下落过程 中需要克服阻力做功 根据图中的数据可以计算计算图线的斜率 k2=2.80 J/m 根据动能定理得， mgh-fh= mv2，则 mg-f=，图线斜率k1mg，图线斜率k2，知 k1-f=k2，则阻力 f=k1-k2所以重物和纸 1 2 1

20、 2mv 2 h mgh h 1 2mv 2 h 带下落过程中所受平均阻力与重物所受重力的比值为 k1- k2 k1 【点睛】 解决本题的关键知道实验的原理，验证重力势能的减小量与动能的增加量是否相等以及知道通过求某段 时间内的平均速度表示瞬时速度 6某兴趣小组利用自由落体运动测定重力加速度,实验装置如图所示.倾斜的球槽中放有若干个小铁球,闭 合开关 K,电磁铁吸住第 1 个小球. 手动敲击弹性金属片 M,M 与触头瞬间分开,第 1 个小球开始下落,M 迅速 恢复,电磁铁又吸住第 2 个小球.当第 1 个小球撞击时,M 与触头分开,第 2 个小球开始下落.这样,就可 测出多个小球下落的总时间.

21、 （1）在实验中,下列做法正确的有_. A电路中的电源只能选用交流电源 B实验前应将 M 调整到电磁铁的正下方 C用直尺测量电磁铁下端到 M 的竖直距离作为小球下落的高度 D手动敲击 M 的同时按下秒表开始计时 （2）实验测得小球下落的高度 H=1.980m,10 个小球下落的总时间 T =6.5s.可求出重力加速度 g=_m/s2.(结果保留两位有效数字) （3）在不增加实验器材的情况下,请提出减小实验误差的一个有效办法._. （4）考虑到电磁铁在每次断电后需要时间 t 磁性才消失,因此,每个小球的实际下落时间与它的测量时间 相差 t,这导致实验误差.则重力加速度的测量值应_.(填“偏大”或

22、“ 偏小” ） 。某同学为了消除 t 对实验结果的影响， 他分别取高度 H1和 H2,测量 n 个小球下落的总时间 T1和 T2.,他利用这两组数据消除 t 对实验结果的影响后，重力加速度测量值的表达式：_. 【答案】BD9.4 增加小球下落的高度，多次重复实验，结果取平均值偏小g = 2n2(H1- H2)2 (T1- T2)2 【解析】 【详解】 （1）电路中的电源目的是线圈产生磁性，因此直流电也可以，故 A 错误；小球沿竖直方向自由下落，因此 要使小球能够撞击 M，M 调整到电磁铁的正下方，故 B 正确；球的正下方到 M 的竖直距离作为小球下落的高 度，故 C 错误；敲击 M 的同时小球

23、开始下落，因此此时应该计时，故 D 正确故答案为 BD （2）一个小球下落的时间为：t = t总 n 6.5s 10 0.65s 根据自由落体运动规律hgt2可得： 1 2 g 2h t2 2 1.980 0.652 9.4m/s2 （3）通过多次测量取平均值可以减小误差，同时该实验的误差主要来自小球下落过程中空气阻力的影响， 因此增加小球下落的高度或者选择密度更大的实心金属球 （4）考虑到电磁铁在每次断电后需要时间 t 磁性才消失，因此每个小球的实际下落时间偏小，下落的距 离与理论上对应的时间偏小，则导致实验得到的重力加速度的测量值偏小；（5）应由自由落体运动的规律 可得：H1 1 2g(

24、T1 n - t) 2 H2 1 2g( T2 n - t) 2 联立可得：，因此可以消去t 对实验结果的影响g = 2n2(H1- H2)2 (T1- T2)2 7某实验小组做“探究加速度和力、质量的关系”实验。 （1）用如图甲所示装置做实验，图中带滑轮的长木板放置于水平桌面上，拉力传感器可直接显示所受拉力 的大小。做实验时，下列操作必要且正确的是_。 A将长木板右端适当垫高，小车未挂砂桶时，在木板上静止释放，轻推小车后，恰能匀速下滑 B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，同时记录传感器的示数 C为了减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量 D用天平测出

25、砂和砂桶的质量 （2）实验时，该小组同学平衡了摩擦力后，在小车质量 M 保持不变的情况下，不断往砂桶里加砂，直到砂 和砂桶的质量最终达到 M。测出每次加砂后拉力传感器的示数 F 和小车的加速度 a,作 a-F 的图象。下列图 线中正确的表示该小组的图象是_。 （3）该小组通过分析求出 a-F 图线线性部分的斜率 K 与小车质量 M 关系式为:_. 【答案】ABAK = 2 M 【解析】 【详解】 （1）实验前要平衡摩擦力，将长木板右端适当垫高，使小车能自由匀速滑动，故 A 正确 ； 为充分利用纸带， 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，同时记录传感器的示数，故 B 正确；

26、小 车受到的拉力可以由拉力传感器测出， 实验中一定不需要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量， 故 C 错误 ； 小车受到的拉力可由拉力传感器测出来，不需要用天平测出砂和砂桶的质量，故 D 错误；故选 AB； （2）此实验中平衡了摩擦力，在小车质量 M 保持不变的情况下，不断往砂桶里加砂，直到砂和砂桶的质量 最终达到 M，由于用传感器可直接测出小车的拉力 F，则小车质量 M 不变时，加速度与拉力 F 成正比，所以 a-F 图 象是一条过原点的倾斜的直线，故选 A （3）小车所受的合力为 2F，加速度，a-F 图象的斜率 k 与小车质量 M 关系式：a = 2 MF k = 2 M 【点睛】 本题

27、实验源于课本，但是又不同于课本，掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度和加速度注意 在本实验中不需要满足砂和砂桶的总质量远小于小车的质量，因为拉力可以弹簧秤直接测出 8在验证牛顿第二定律的实验中，采用如图所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用 M 表示，盘及盘中 砝码的质量用 m 表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计时器打上的点计算出 (1)当 M 与 m 的大小关系满足_时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力 (2)一同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量， 测出相应的加速度，采用图象法处理数据为了比较容易地确定出

28、加速度 a 与质量 M 的关系，应该作 a 与 _的图象 (3)如图实(a)所示为甲同学根据测量数据作出的 aF 图线，说明实验存在的问题是_ (4)乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的 aF 图线如图(b)所示，两个同学做实验时的哪一个 物理量（_）取值不同？ (5)若图线的 AB 段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是（_） A小车与轨道之间存在摩擦 B导轨保持了水平状态 C所挂钩码的总质量太大 D所用小车的质量太大 【答案】 （1）；（2）F；（3）没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够。 （4）M；（5）Cm M 【解析】 【详解】 （1）以整体为对象：，则小车的加速度为：mg =

29、(M + m)a a = mg m + M 再以小车及车中的砝码为研究对象，可以求出绳子的拉力，即： F = Ma = M mg m + M = M m + Mmg 当可以近似认为m MF = mg 所以要认为绳子拉力等于砂和砂桶的重力，则必须满足条件m M （2）根据牛顿第二定律：，a 与 M 成反比，两者图像是一条曲线，因而很难判定出 a 与 M 的关系，F = Ma 但存在关系：，即 a 与 F 成正比，两者图像是一条直线，因此很容易判定出两者关系，故应作a = 1 MF a - F 图像。 （3）(a)图中拉力 F 到一定值后才产生加速度，故实验存在的问题是没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力

30、不够。 （4）由关系式易知，a-F 图像中，斜率代表 ，(b)图中两条直线斜率明显不同，故两位同学的实验a = 1 MF 1 M 中 M 的取值不同。 （5）若，则，即图像 a-F 是正比例函数，当 m 不在远远小于 M 时，关系式不在成立，m Ma = 1 MF a = 1 MF 此时图像 a-F 会出现弯曲，故选 C 综上所述本题答案是：（1）；（2）F；（3）没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够。m M （4）M；（5）C 9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甲所示，一表面粗糙的木 板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮；木板上有一滑块，其一端与穿过电磁打点计时器

31、的纸带相连，另 一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接打点计时器使用的交流电源的频率为 50 Hz开始实验时，在托盘 中放入适量砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列点。图乙给出的是实验中获取的一条纸带 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，每相邻两计数点间还有 4 个打点（图中未标出） ，测出各计数点到 A 点之间的距离如图所示请完成下列小题： （1）根据图中数据计算：（保留两位有效数字） 打 C 点时滑块的速度的大小为_m/s； 滑块的加速度a=_m/s2； （2）为了测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的是_ A.木板的长度 L B.木板

32、的质量m1 C.滑块的质量m2 D.托盘和砝码的总质量m3 E.滑块运动的时间t （3）不计打点计时器与纸带间及细绳与滑轮间的阻力，则滑块与木板间的动摩擦因数_用被测物 理量的字母表示，重力加速度为 g） 【答案】 （1）0.54m/s；1.0m/s2（2）CD（3） = m3g -(m2+ m3)a m2g 【解析】 【详解】 （1）根据匀变速直线运动规律知道 C 点的瞬时速度等于 B 点到 D 点的平均速度，有： vC=0.54m/s 0.147 - 0.039 2 0.1 每相邻两计数点间还有 4 个打点，说明相邻的计数点时间间隔：T=0.1s，根据逐差法有：a = xCE- xAC 4

33、 0.12 = 0.216 - 2 0.0879 4 0.12 = 1.0m/s2 （2）要测量动摩擦因数，由 f=FN可知要求 ，需要知道摩擦力和压力的大小，压力就是滑块的重力， 所以需要知道滑块的质量，摩擦力要根据铁块的运动来求得，滑块做的是匀加速运动，拉滑块运动的是托 盘和砝码，所以也要知道托盘和砝码的质量，故 ABE 错误，CD 正确故选 CD （3）以整个系统为研究对象，根据牛顿第二定律有： m3g-f=（m2+m3）a f=m2g 联立解得： = m3g -(m2+ m3)a m2g 【点睛】 解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项，同时要熟练应

34、用所 学基本规律解决实验问题. 10用如图所示的装置可以验证动量守恒定律,在滑块 A 和 B 相碰的端面上装上弹性碰撞架,它们的上端装 有等宽的挡光片。 (1)实验前需要调节气垫导轨水平,借助光电门来检验气垫导轨是否水平的方法是_ _. (2)为了研究两滑块所组成的系统在弹性碰撞和完全非弹性碰撞两种情况下的动量关系,实验分两次进行。 第一次:让滑块 A 置于光电门 1 的左侧,滑块 B 静置于两光电门间的某一适当位置。给 A 一个向右的初速度, 通过光电门 1 的时间为,A 与 B 碰撞后又分开,滑块 A 再次通过光电门 1 的时间为,滑块 B 通过光电t1t2 门 2 的时间为t3 第二次:

35、在两弹性碰撞架的前端贴上双面胶,同样让滑块 A 置于光电门 1 的左侧,滑块 B 静置于两光电门间的 某一适当位置。给 A 一个向右的初速度,通过光电门 1 的时间为,A 与 B 碰撞后粘连在一起,滑块 B 通过t4 光电门 2 的时间为t5 为完成该实验,还必须测量的物理量有_(填选项前的字母)。 A.挡光片的宽度 d B.滑块 A 的总质量m1 C.滑块 B 的总质量 D.光电门 1 到光电门 2 的间距 Lm2 (3)在第二次实验中若滑块 A 和 B 在碰撞的过程中动量守恒,则应该满足的表达式为_(用已知量和测 量量表示)。 (4)在第一次实验中若滑块 A 和 B 在碰撞的过程中机械能守

36、恒,则应该满足的表达式为_(用已知 量和测量量表示) 【答案】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 ； 若相等，则导轨水平 BCm1 1 t4 = (m1+ m2) 1 t5m1( 1 t1) 2 = m1( 1 t2) 2 + m2( 1 t3) 2 【解析】 【详解】 （1）检验气垫导轨是否水平的方法是：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；若相等，则导轨水平； （2）要验证动量守恒，则，滑块经过光电门的速度用计算，则，m1v1= m1v2+ m2v3 d t m1 d t1 = m2 d t2 + m2 d t3 即，则还需要测量的物理量

37、是：滑块 A 的总质量 m1和滑块 B 的总质量 m2；故选 BC. m1 t1 = m1 t2 + m2 t3 （3）在第二次实验中若滑块 A 和 B 在碰撞的过程中动量守恒,则应该满足的表达式为，m1v4= (m1+ m2)v5 滑块经过光电门的速度用计算，则，即 d t m1 d t4 = (m1+ m2) d t5 m1 t4 = (m1+ m2) t5 （4）在第一次实验中若滑块 A 和 B 在碰撞的过程中机械能守恒，则应该满足的表达式为 ： 1 2m1v 2 1= 1 2m1v 2 2+ ， 1 2m2v 2 3 即， 1 2m1( d t1) 2 = 1 2m1( d t2) 2

38、 + 1 2m2( d t3) 2 即 .m1( 1 t1) 2 = m1( 1 t2) 2 + m2( 1 t3) 2 【点睛】 本题利用气垫导轨进行验证动量守恒定律的实验，要求能明确实验原理，注意碰撞前后两物体的位置从而 明确位移和速度，再根据动量守恒定律列式即可求解。 11如图是“验证力的合成的平行四边形定则”实验示意图。将橡皮条的一端固定于A点，图甲表示在两 个拉力F1、F2的共同作用下，将橡皮条的结点拉长到O点；图乙表示准备用一个拉力F拉橡皮条，图丙是 在白纸上根据实验结果画出的力的合成图示。 (1)有关此实验，下列叙述正确的是_(填正确答案标号)。 A在进行图甲的实验操作时，F1、

39、F2的夹角越大越好 B在进行图乙的实验操作时，必须将橡皮条的结点拉到O点 C拉力的方向应与纸面平行，弹簧及钩子不与弹簧测力计的外壳及纸面接触，产生摩擦 D在进行图甲的实验操作时，保证O点的位置不变，F1变大时，F2一定变小 (2)图丙中F是以F1、F2为邻边构成的平行四边形的对角线，一定沿AO方向的是_(填“F”或者 “F”)。 (3)若在图甲中，F1、F2夹角小于 90，现保持 O 点位置不变，拉力F2方向不变，增大F1与F2的夹角，将F1 缓慢转至水平方向的过程中，两弹簧秤示数大小变化为F1_，F2_。 【答案】BCFF1先减小后增大F2一直增大 【解析】 【详解】 （1）在进行图甲的实验

40、操作时，F1、F2的夹角大小适当即可，并非越大越好，选项 A 错误；在进行图乙的 实验操作时，必须将橡皮条的结点拉到O点，以保证等效性，选项 B 正确；拉力的方向应与纸面平行，弹 簧及钩子不与弹簧测力计的外壳及纸面接触，产生摩擦，以免产生误差，选项 C 正确；在进行图甲的实验 操作时，保证O点的位置不变，即两个力的合力一定，则当F1变大时，F2不一定变小，选项 D 错误 ； 故选 BC. （2）图丙中有两个力 F 与 F，其中 F是以 F1、F2为邻边构成的平行四边形的对角线在这两个力中，方 向一定沿 AO 方向的是力 F，而力 F由于存在误差，会与 AO 方向成一定角度； （3）若在图甲中，

41、F1、F2夹角小于 90，现保持 O 点位置不变，即两个拉力的合力不变，拉力F2方向不变， 增大F1与F2的夹角，将F1缓慢转至水平方向的过程中，由图可知，两弹簧秤示数大小变化为：F1先减小后 增大；F2一直增大. 【点睛】 在解决设计性实验时， 一定先要通过分析题意找出实验的原理， 通过原理即可分析实验中的方法及误差分析 ； 掌握图解法在动态分析中的应用 12图(a)所示为测量木块与水平桌面之间动摩擦因数 的实验装置示意图。提供的器材有：光电计时器， 固定有遮光片的木块（图中未画出遮光片） ，游标卡尺，米尺，8 个质量均为 m 的钩码以及细线等实验操 作过程如下： 按图(a)所示组装好实验装

42、置，用游标卡尺测量遮光片的宽度 d；用米尺测量两光电门之间的距离 s 将细线一端与木块相连，另一端跨过定滑轮挂上钩码，其余钩码都叠放在木块上；调整轻滑轮，使细线 水平 让木块从光电门的左侧由静止释放，分别测出遮光片经过光电门 A 和 B 所用的时间tA和tB，记下悬 挂钩码的个数 n 将木块上的钩码逐个移到悬挂钩码端，更换纸带，重复实验操作，测出每条纸带对应术块运动的加 速度 a作出 a-n 图象如图(c)所示 回答下列问题： (1)测量 d 时，某次游标卡尺（主尺的最小分度为 1mm）的示数如图(b)所示，其读数为_ cm (2)物块的加速度 a 可用 d、s、tA和tB表示为 a=_ (3

43、)根据图(c)中的 a 一 n 图线， 动摩擦因数可表示为 =_（选用图线中的截距 b、 p 和重力加速度 g 表 示） (4)如果细线没有调整到水平，由此引起的误差属于_（填“偶然误差”或“系统误差” ） 【答案】0.960； ； ；系统误差； 1 2s( d tB) 2 - ( d tA) 2 b g 【解析】 【详解】 （1）游标卡尺读数为：0.9cm+0.05mm12=0.960cm； （2）物块经过 AB 两个光电门的速度分别为：，根据 vB2-vA2=2as 解得vA= d tA vB= d tB a = 1 2s( d tB) 2 - ( d tA) 2 （3）对小车和钩码的系统

44、，根据牛顿第二定律： ；则由图像可知：；即 .a = nmg - M + (8 - n)mg 8m + M = (1 + )mg 8m + M n - gg = b = b g （4）如果细线没有调整到水平，由此引起的误差属于系统误差。 13某实验小组的同学用如图所示的装置测量滑块与斜面间的动摩擦因数。每次滑块都从斜面上由静止 开始下滑，测出滑块每次下滑时遮光板到光电门所在位置的距离L及相应遮光时间t的值。 (1)用游标卡尺测量遮光板的宽度d ，如图乙所示，则d = _cm。 (2)为测出滑块与斜面间的动摩擦因数，本实验还需要测出或知道的物理量是_(填下列序号)。 A滑块和遮光板的总质量m B

45、斜面的倾角 C当地的重力加速度g (3)实验中测出了多组L和t的值，若要通过线性图象来处理数据求值，则应作出的图象为_； A 图象 B 图象t2- Lt2- 1 L D 图象 C 图象L2- tL2- 1 t 【答案】0.225cm； BC； B 【解析】 【详解】 （1）d=0.2cm+0.05mm5=0.225cm. （2）设斜面的倾角为 ，释放滑块时遮光条到光电门间的距离 x，滑块经过光电门时的速度为 v，物体在 斜面上受到重力。支持力和摩擦力的作用，沿斜面的方向：mgsin-mgcos=ma，由导出公式 2aL=v2-0， 由于遮光片经过光电门的时间比较小，所以可以用遮光片经过光电门的

46、平均速度表示瞬时速度，即v ， d t 联立解得 tan，从公式中可以看出，摩擦因数与斜面的倾角 、遮光片的宽度 d、重力加 d2 2gLt2cos 速度 g、遮光时间 t 以及释放滑块时遮光片到光电门间的距离 L 有关，所以还需要测量的物理量为：斜面的 倾角 和释放滑块时遮光条到光电门间的距离 L、当地的重力加速度 g，故选项 BC 正确； （3）实验中测出了多组 L 及 t 的值，则有t2 ，应作出的图象为t2 图象；故选 B. d2 2g(sin - cos) 1 L 1 L 14某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则实验步骤： 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

47、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 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 ） 每次将弹簧秤示数改变 0.50N，测出所对应的 ，部分数据如表所示：ll 找出中 F=2.50N 时橡皮筋两端的位置，重新标记为 O、，橡皮筋的拉力记为 FOOO 在秤钩上涂抹少许润滑油，将该橡皮筋搭在秤钩上，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 FOA，OB 段的拉 力记为 FOB完成下列作图和填空： （1）利用表中数据求出橡皮筋的原长_Nl0= （2）测得 OA=6.00cm，OB=7.60cm，则 FOA的大小为_N （3）根据给出的标度，在图 2 中作出 FOA和 FOB的合力的图示_F