广州最好高中物理补习班恒高一对一补习力学实验1+1Word格式.docx
《广州最好高中物理补习班恒高一对一补习力学实验1+1Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《广州最好高中物理补习班恒高一对一补习力学实验1+1Word格式.docx（22页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
A．以弹簧长度l为横坐标，以钩码质量m为纵坐标，标出各组数据（l，m）对应的点，并用平滑的曲线连接起来；
B．记下弹簧下端不挂钩码时，其下端A处指针在刻度尺上的刻度l0；
C．将铁架台固定于桌子上，将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺；
D．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个……钩码，待钩码静止后，读出弹簧下端指针指示的刻度记录在表格内，然后取下钩码；
E．由图象找出m－l间的函数关系，进一步写出弹力与弹簧长度之间的关系式（重力加速度取g＝10m/s2），求出弹簧的劲度系数．
（2）图3为根据实验测得数据标出的对应点，请作出钩码质量m与弹簧长度l之间的关系图线．
图3
（3）写出弹簧弹力F和弹簧长度l之间关系的函数表达式：
____________________.
（4）此实验得到的结论是：
此弹簧的劲度系数k＝________N/m.（计算结果保留三位有效数字）
（5）如果将指针分别固定在图中A点上方的B处和A点下方的C处，作出钩码质量m和指针刻度l的关系图象，由图象进一步得出的弹簧的劲度系数kB、kC.kB、kC与k相比，可能是________．（请将正确答案的字母填在横线处）
A．kB大于kB．kB等于k
C．kC小于kD．kC等于k
2 验证力的平行四边形定则
1．本实验考查的重点是“力作用效果的等效性”．
2．对实验步骤中两个分力和合力的大小和方向的确定也是考查的重点．
例2
广州二模）一同学用电子秤、水壶、细线、墙钉和贴在墙上的白纸等物品，在家中验证力的平行四边形定则．
图4
（1）如图4（a），在电子秤的下端悬挂一装满水的水壶，记下水壶________时电子秤的示数F.
（2）如图（b），将三细线L1、L2、L3的一端打结，另一端分别拴在电子秤的挂钩、墙钉A和水壶杯带上．水平拉开细线L1，在白纸上记下结点O的位置、________________和电子秤的示数F1.
（3）如图（c），将另一颗墙钉B钉在与O同一水平位置上，并将L1拴在其上．手握电子秤沿着
（2）中L2的方向拉开细线L2，使________________和三根细线的方向与
（2）中重合，记录电子秤的示数F2.
（4）在白纸上按一定标度作出电子秤拉力F、F1、F2的图示，根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F′的图示，若____________________，则平行四边形定则得到验证．
预测2 （2015·
河南八校模拟）某同学找到一条遵循胡克定律的橡皮筋并利用如下实验器材验证平行四边形定则：
刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子、质量不同的小重物若干、竖直木板．
实验方案如下：
①将橡皮筋的两端分别与两条细绳相连，测出橡皮筋的原长；
②将橡皮筋一端细绳用钉子固定在竖直木板上的A点，在橡皮筋的中点O再用细绳系重物，自然下垂，如图5甲所示；
图5
③将橡皮筋的另一端细绳固定在竖直木板上的B点，如图乙所示．
（1）为完成本实验，下列还必须测量的物理量为________．（填选项前字母）
A．小重物的质量
B．细绳的长度
C．图甲中OA段橡皮筋的长度
D．图乙中OA和OB段橡皮筋的长度
（2）在完成本实验的过程中，必须注意的事项是________．（填选项前字母）
A．橡皮筋两端连接的细绳长度必须相同
B．图乙中A、B两点必须等高
C．图乙中连接小重物的细绳必须在OA、OB夹角的角平分线上
D．记录图甲中O点的位置和OA的方向
E．记录图乙中O点的位置和OA、OB的方向
（3）钉子位置固定，若利用现有器材，改变条件，可采用的方法是________________________________________________________________________．
3 验证牛顿运动定律
《考试大纲》规定的六个力学实验中有四个涉及打点计时器：
研究匀变速直线运动、探究加速度与力、质量的关系、探究做功和物体速度变化的关系和验证机械能守恒定律．这类实验的关键是要掌握纸带的分析处理方法，对于纸带常有以下三大应用：
（1）由纸带确定时间
要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点之间的区别与联系，便于测量和计算，一般每五个点取一个计数点，这样时间间隔为Δt＝0.02×
5s＝0.1s.
（2）求解瞬时速度
利用做匀变速直线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6所示，打n点时的瞬时速度vn＝
图6
（3）用“逐差法”求加速度
如图7所示，a＝
图7
有些实验用光电门代替打点计时器来完成瞬时速度和加速度的测量，具体做法如下：
①求瞬时速度：
把遮光条（宽度为d）通过光电门的时间Δt内的平均速度看做物体经过光电门的瞬时速度，即v＝
.
②求加速度：
若两个光电门之间的距离为L，则利用速度与位移的关系可求加速度，即a＝
例3
临沂二模）某同学采用如图8甲所示的装置验证牛顿运动定律．用沙桶和沙的重力提供小车所受合力F.
图8
（1）图乙是实验中获取的一条纸带的一部分，其中O、A、B、C、D是计数点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），已知打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz.打B点时小车的速度大小为________m/s.由纸带求出小车的加速度的大小为________m/s2.（计算结果均保留2位有效数字）
（2）用增减沙子的方法改变拉力的大小与增减钩码的方法相比，它的优点是________．（填序号）
A．可以改变滑动摩擦力的大小
B．可以更方便地获取多组实验数据
C．可以比较精确地平衡摩擦力
D．可以获得更大的加速度以提高实验精度
图9
（3）根据实验中得到的数据描出如图9所示的图线，发现该图线不过原点且图线后半段偏离直线．产生这种结果的原因可能是________．（填序号）
A．在平衡摩擦力时将木板右端垫得过高
B．没有平衡摩擦力或者在平衡摩擦力时将木板右端垫得过低
C．图线的后半段偏离直线，是因为沙和沙桶的质量一定大于小车的质量
D．图线的后半段偏离直线，是因为沙和沙桶的质量不再远小于小车的质量
预测3 （2015·
海南省5月模拟）某同学利用如图10所示装置研究外力与加速度的关系．将力传感器安装在置于水平轨道的小车上，通过细绳绕过定滑轮悬挂钩码，小车与轨道及滑轮间的摩擦可忽略不计．开始实验后，依次按照如下步骤操作：
图10
①同时打开力传感器和速度传感器；
②释放小车；
③关闭传感器，根据F－t、v－t图象记录下绳子拉力F和小车加速度a；
④重复上述步骤．
（1）某次释放小车后得到的F－t、v－t图象如图11所示．根据图象，此次操作应记录下的外力F大小为________N，对应的加速度a为________m/s2.（保留2位有效数字）
图11
（2）利用上述器材和过程得到的多组数据作出小车的加速度a随F变化的图象（a－F图象），如图12所示．若图线斜率为k，则安装了力传感器的小车的质量为________．
图12
4 探究动能定理
在探究动能定理时，通常有定性分析和定量计算两种考查方式．定性分析一般要求作出W－v2图象，也可以拓展为与W或v2相关的物理量间的关系图象，如l－v2等；
定量计算时需要用W＝Fl计算合外力做的功，再利用ΔEk＝
mv2－
mv
计算出动能的变化量，比较即可．
例4
东北三省四市模拟）某实验小组要探究力对原来静止的物体做功与物体获得速度的关系，选取的实验装置如图13所示，实验主要步骤如下：
图13
（1）实验时为使橡皮筋对小车所做的功即为合外力对小车所做的功，在未连接橡皮筋时将木板的左端用小木块垫起，使木板倾斜合适的角度，打开打点计时器，轻推小车，得到的纸带应该是________（填甲或乙）．
（2）使小车在一条橡皮筋的作用下弹出，沿木板滑行，这时橡皮筋对小车做的功为W.
（3）再用完全相同的2条、3条……橡皮筋作用于小车，并使每次释放小车时橡皮筋的__________________，橡皮筋对小车做的功分别为2W、3W…….
（4）分析打点计时器打出的纸带，分别求出小车每次获得的最大速度v1、v2、v3……
（5）按科学实验操作，作出W－v图象，则下列符合实际的图象是________．
预测4 （2015·
四川资阳模拟）某兴趣小组准备探究“动能定理”，实验前组员们提出了以下几种猜想：
①W∝v；
②W∝v2；
③W∝
为了验证猜想，他们设计了如图14甲所示的实验装置．PQ为一块倾斜放置的木板，在Q处固定一个速度传感器（用来测量物体每次通过Q点的速度）．在刚开始实验时，小刚同学提出“不需要测出物体的质量，只要测出物体初始位置到速度传感器的距离L和读出速度传感器的读数v就行了”，大家经过讨论采纳了小刚的建议．
图14
（1）请你说明小刚建议的理由：
________________
（2）让物体分别从不同高度无初速度释放，测出物体初始位置到速度传感器的距离L1、L2、L3、L4……读出物体每次通过Q点的速度v1、v2、v3、v4……并绘制了如图乙所示的L－v图象．若为了更直观地看出L和v的变化关系，他们下一步应该作出________．
A．L－v2图象B．L－
图象
C．L－
图象D．L－
（3）实验中，木板与物体间摩擦力________（选填“会”或“不会”）影响探究的结果．
5 验证机械能守恒定律
1．验证机械能守恒定律的数据处理
方法一：
利用起始点和第n点计算．代入ghn和
v
，如果在实验误差允许的范围内，ghn＝
，则验证了机械能守恒定律．
方法二：
任取两点计算．任取两点A、B测出hAB，算出ghAB；
算出
－
的值；
在实验误差允许的范围内，若ghAB＝
方法三：
图象法．从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度h，并计算各点速度的平方v2，然后以
v2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出
v2－h图线．若在实验误差允许的范围内图线是一条过原点且斜率为g的直线，则验证了机械能守恒定律．
2．误差分析
教材中验证机械能守恒定律的实验是利用自由落体运动进行研究的，在重物和纸带下落过程中要克服阻力做功，故动能的增加量一定略小于重力势能的减少量，这是不可避免的，属于系统误差．而利用竖直上抛运动验证机械能守恒定律，动能的减少量略大于重力势能的增加量，所以在对误差进行分析时，要根据实验方法和条件合理分析，不能盲目套用公式或结论．
例5
河北衡水中学三调）利用如图15所示实验装置探究重物下落过程中动能与重力势能的转化问题．实验操作步骤如下：
图15
A．按实验要求安装好实验装置；
B．使重物靠近打点计时器，接着先接通电源，后放开纸带，打点计时器在纸带上打下一系列的点；
C．如图16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个点．分别测出若干连续点A、B、C…与O点之间的距离h1、h2、h3…
图16
（1）已知打点计时器的打点周期为T，重物质量为m，重力加速度为g，结合实验中所测得的h1、h2、h3，可得纸带从O点下落到B点的过程中，重物增加的动能为__________________，减少的重力势能为__________．
（2）取打下O点时重物的重力势能为零，计算出该重物下落不同高度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，根据测得的数据在图17中绘出图线Ⅰ和图线Ⅱ.已求得图线Ⅰ斜率的绝对值为k1，图线Ⅱ的斜率的绝对值为k2.则可求出重物和纸带下落过程中所受平均阻力与重物所受重力的比值为________________（用k1和k2表示）．
图17
预测5 （2015·
吉林市三模）利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图18甲所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的小球相连；
遮光片两条长边与导轨垂直；
导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到光电门B处的距离，b表示遮光片的宽度，将遮光片通过光电门的平均速度看做滑块通过B点时的瞬时速度，实验时滑块在A处由静止开始运动．
甲
乙 丙
图18
（1）用游标卡尺测量遮光片的宽度b，结果如图乙所示，由此读出b＝________mm.
（2）滑块通过B点的瞬时速度可表示为________．
（3）某次实验测得倾角θ＝30°
，重力加速度用g表示，滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量可表示为ΔEk＝________________，系统的重力势能减少量可表示为ΔEp＝________________，在实验误差允许的范围内，若ΔEk＝ΔEp，则可认为系统的机械能守恒．
（4）在上述实验中，某同学改变A、B间的距离，作出的v2－d图象如图丙所示，并测得M＝m，则重力加速度g＝________m/s2.
6 力学创新实验
例6
新课标全国Ⅰ·
22）某物理小组的同学设计了一个粗测玩具小车通过凹形桥最低点时的速度的实验．所用器材有：
玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器（圆弧部分的半径为R＝0.20m）．
图19
完成下列填空：
（1）将凹形桥模拟器静置于托盘秤上，如图19（a）所示，托盘秤的示数为1.00kg；
（2）将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时，托盘秤的示数如图（b）所示，该示数为________kg；
（3）将小车从凹形桥模拟器某一位置释放，小车经过最低点后滑向另一侧，此过程中托盘秤的最大示数为m；
多次从同一位置释放小车，记录各次的m值如下表所示：
序号
1
2
3
4
5
m（kg）
1.80
1.75
1.85
1.90
（4）根据以上数据，可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为________N；
小车通过最低点时的速度大小为________m/s.（重力加速度大小取9.8m/s2，计算结果保留2位有效数字）
预测6 （2015·
烟台二模）如图20甲所示，通过实验测量正方体铁块与长木板间的动摩擦因数．在水平桌面上放一块长木板，适当垫高木板的一端，让铁块从木板的顶端a由静止滑到底端b，铁块与b处的垂直长木板的光滑弹性挡板相碰后被反弹到c时速度变为零．现用刻度尺量出长木板的长度L，a、c间的距离x.
图20
（1）要完成实验还需要用刻度尺测量出______________________________________________，根据测出的数据，若不考虑铁块的宽度和空气阻力的影响，则铁块与长木板间的动摩擦因数可表示为____________________________．（用测得的量的符号表示）
（2）为了提高实验的精度，需考虑铁块的宽度，图乙是进一步实验时用游标卡尺测量铁块宽度的示意图，由图可知铁块的宽度为__________cm.
（3）以下能引起实验误差的是________．（填选项序号）
A．铁块的质量
B．当地的重力加速度
C．铁块与挡板碰撞时有能量损失
D．测量长度时的读数误差
例1
（1）6.93
（2）A （3）钩码重力超过弹簧的弹性限度
预测1
（1）CBDAE
（2）见解析图 （3）F＝12.5（l－0.15） （4）12.5 （5）AD
例2
（1）静止
（2）三根细线的方向 （3）结点O的位置 （4）F和F′在误差允许的范围内重合
预测2
（1）CD
（2）E （3）更换不同质量的重物
例3
（1）0.54 1.5
（2）B （3）AD
预测3
（1）0.79 1.8
（2）
例4
（1）乙 （3）伸长量（或形变量、长度等）都相同 （5）D
预测4
（1）做功和物体动能的表达式中都有质量m，可以简化约去
（2）A （3）不会
例5
（1）
mgh2
（2）
预测5
（1）3.85
（2）
（3）
（m－
）gd （4）9.6
例6
（2）1.40 （4）7.9 1.4
预测6
（1）铁块开始运动时离桌面的高度h
（2）3.140 （3）CD
1．（2015·
安康二模）某同学用如图1所示的实验装置验证力的平行四边形定则，弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M，弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置，分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向．
（1）本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为________．
（2）下列不必要的实验要求是________．（请填写选项前对应的字母）
A．应测量重物所受的重力
B．弹簧测力计应在使用前校零
C．拉线方向与木板平面平行
D．改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置
（3）某次实验中，该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，请你提出一个解决办法：
2．（2015·
山东理综·
21）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2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0.50N，测出所对应的l，部分数据如下表所示：
F（N）
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
l（cm）
l0
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FOO′.
④在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图3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）利用表中数据在图4中画出F－l图线，根据图线求得l0＝________cm.
（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5中作出FOA和FOB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．
3．（2015·
潮州市二模）用如图6所示的装置做“验证牛顿第二定律”的实验．
（1）为了消除长木板与小车间的摩擦力对实验的影响，必须在长木板远离滑轮的一端下面垫一块薄木板，反复移动薄木板的位置，直至不挂沙桶时轻推小车能在长木板上做______________运动．
（2）为保持拉力的方向不变，应调节滑轮的高度使细线与________平行．
（3）挂上沙桶后，某同学只改变小车的质量进行测量．他根据实验得到的几组数据作出a－
图象如图7.根据图可判断本次实验中小车受到的合外力大小为________N．（保留到小数点后二位）
4．（2015·
皖南八校二次联考）某同学想利用滑块在倾斜气垫导轨上的运动来验证动能定理．如图8所示，测量步骤如下：
①将长为L、原来已调至水平的气垫导轨的左端垫高H，在导轨上间距为l的两点处分别安装光电门P1和P2.
②用20分度的游标卡尺测量滑块上遮光条的宽度d.
③接通气源及光电计时器，将滑块从导轨左端自由释放．测得滑块分别通过两个光电门时遮光时间为Δt1和Δt2.
阅读上面的实验步骤回答下列问题：
（1）写出本实验验证动能定理的原理式：
__________________________________.（用测出的物理量表示）
（2）实验所用滑块的质量m＝600g，其他数据如下L＝1.5m，H＝10cm，l＝50cm，则实验中外力所做的功为________．（g＝10m/s2）
（3）写出减小实验误差的一种措施
5．（2015·
泰安市二模）某研究性学习小组用如图9所示装置来测定当地重力加速度，主要操作步骤如下：
①安装实验器材，调节试管夹（小铁球）、光电门和纸杯在同一竖直线上；
②打开试管夹，由静止释放小铁球，用光电计时器记
升级会员 