1、优质文档优质文档专题六 物理实验第 12 讲 力学实验1. 请将下列实验步骤或结果补充完整：在“研究弹簧形变与外力关系的实验”中，取一待测弹簧，将弹簧自由悬挂测出其长度，在其下端竖直悬挂钩码，稳定后测出弹簧的长度，并记录_改变钩码个数，重复上述步骤某同学在如图 61225 所示的坐标系中，根据外力 F 与弹簧形变 x 的数据标出了五个点请你在图 61225 中描绘出相应的 Fx 图象，根据图象求出弹簧的劲度系数为_N/m.(保留两位有效数字 )图 61225解析 由物体的平衡条件可知：钩码的重力大小等于弹簧的拉力；根据图象中点迹连线，由胡克定律可知：图线的斜率大小等于该弹簧的劲度系数，则k19
2、 N/m.答案 钩码个数(或钩码总质量、钩码总重量) F x 图线如图 1922013重庆卷， 6(1)我国舰载飞机在 “辽宁舰” 上成功着舰后，某课外活动小组对舰载飞机利用阻拦索着舰的力学问题很感兴趣他们找来了木板、钢优质文档优质文档球、铁钉、橡皮条以及墨水，制作了如图 61226 所示的装置，准备定量研究钢球在橡皮条阻拦下前进的距离与被阻拦前速率的关系要达到实验目的，需直接测量的物理量是钢球由静止释放时的_和在橡皮条阻拦下前进的距离，还必须增加的一种实验器材是_忽略钢球所受的摩擦力和空气阻力，重力加速度已知，根据_定律(定理)，可得到钢球被阻拦前的速率图 61226解析 根据实验目的，要定
3、量研究钢球在橡皮条阻拦下前进的距离与被阻拦前速率的关系，就需要知道这两个量的值用刻度尺可测量钢球在橡皮条阻拦下前进的距离，根据动能定理或机械能守恒定律：mgh mv2，测出 h，就可12求出钢球被阻拦前的速率 v.答案 (1)高度 (距水平木板的高度) 刻度尺 机械能守恒(动能)3(1)图 6 1227 甲中游标卡尺的读数是_ cm，图乙中螺旋测微器的读数是_ mm.甲乙图 61227(2)某同学用落体法做“验证机械能守恒定律”实验时，得到如图的纸带，优质文档优质文档其中 O 是起始点，A、B 、 C 是打点计时器连续打下的 3 个点，所用交流电的频率为 50 Hz，O 到 A、B、C 各点的
4、距离如图 61228 中所示(单位：cm)，若该同学所用重锤的质量为 1 kg，并利用重锤在 OB 段所显示的运动来验证机械能守恒，他用 AC 段的平均速度表示 B 点对应的瞬时速度，则该过程中重锤重力势能的减少量为_ J，动能的增加量为_ J(均保留三位有效数字)实验结果发现重力势能的减少量_(填“大于” 、“小于”或“等于”)动能的增加量，原因可能是_(已知当地重力加速度 g9.80 m/s 2)图 61228解析 (2)重力 势能的减少量 Epmgh19.80 0.121 8 J1.19 J，动能的增加量 Ek mv 1 2J 1.20 J.12 2B 12 (0.155 0 0.093
5、 120.02 )答案 (1)2.98 5.680(5.679 5.681 均对)(2)1.19 1.20 小于 先释放纸带后接通打点计时器的电源4某同学用如图 61229 甲所示的实验装置研究匀变速直线运动图 61229实验步骤如下：A安装好实验器材；B让小车拖着纸带运动，打点计时器在纸带上打下一系列小点，重复几次选出一条点迹比较清晰的纸带，从便于测量的点开始，每五个点取一个优质文档优质文档计数点，如图乙中 a、b、c、d 等点；C测出 s1、 s2、s 3、.结合上述实验步骤，请你继续完成下列任务：(1)实验中，除打点计时器(含纸带、复写纸) ，小车，一端附有滑轮的长木板，细绳，钩码，导线
6、及开关外，在下列的仪器和器材中，必须使用的有_(填选项代号)A电压合适的 50 Hz 交流电源 B电压可调的直流电源C秒表 D刻度尺 E天平 F重锤 G弹簧秤H滑动变阻器(2)如果小车做匀加速运动，所得纸带如图 61229 乙所示，则 s1、s 2、s 3的关系是_，已知打点计时器打点的时间间隔是 t，则打 c 点时小车的速度是_解析 c 点是 bd 段的时间 中点，则 c 点的瞬时速度等于该段的平均速度答案 (1)AD (2) s3s 2s 2s 1 s2 s310t5某学习小组利用自行车的运动“探究阻力做功与速度变化的关系” 人骑自行车在平直的路面上运动，当人停止蹬车后，由于受到阻力作用，
7、自行车的速度会逐渐减小至零，如图 61230 所示在此过程中，阻力做功使自行车的速度发生变化设自行车无动力后受到的阻力恒定(1)在实验中使自行车在平直的公路上获得某一速度后停止蹬车，需要测出人停止蹬车后自行车向前滑行的距离 s，为了计算自行车的初速度 v，还需要测量_(填写物理量的名称及符号)(2)设自行车受到的阻力恒为 f，计算出阻力做的功 W 及自行车的初速度 v.改变人停止蹬车时自行车的速度，重复实验，可以得到多组测量值以阻力对自行车做功的大小为纵坐标，自行车初速度为横坐标，作出 Wv 曲线分析这条曲线，就可以得到阻力做的功与自行车速度变化的定性关系在实验中作出 Wv 图象如图所示，其中
8、符合实际情况的是_优质文档优质文档图 61230解析 (1)人停止蹬 车后做匀减速运动，初速度 v2 ，则还需要测量自v2st行车滑行的时间 t.(2)由动能定理得，W mv2，则 Wv 图象为抛物线，即图 C.12答案 (1)人停止蹬车后自行车滑行的时间 t (2)C6. 如图 612 31 所示，利用打点计时器测量小车沿斜面下滑时所受阻力的示意图，小车在斜面上下滑时打出的一段纸带如图 61232 所示，其中 O为小车开始运动时打出的点设在斜面上运动时所受阻力恒定图 61231图 61232(1)已知打点计时器使用的交流电频率为 50 Hz，由纸带数据分析可知小车下滑的加速度 a_ m/s2
9、，打 E 点时小车速度 vE_ m/s(均取 2位有效数字)(2)为了求出小车在下滑过程中所受的阻力，可运用牛顿运动定律或动能定理求解，在这两种方案中除知道小车下滑的加速度 a、打 E 点时速度 vE、小车质量 m、重力加速度 g 外，利用米尺、三角板还需要测量哪些物理量，列出阻力的表达式方案一：需要测量的物理量_，优质文档优质文档阻力的表达式(用字母表示)_；方案二：需要测量的物理量_，阻力的表达式(用字母表示)_解析 (1)由交流 电频率为 50 Hz，可知打点计时器打出相邻点的时间间隔为0.02 s，而计数点的周期为 T0.04 s，因小 车所受阻力恒定，所以小车所受合外力恒定，加速度恒
10、定，根据相邻时间间隔的位移之差为一恒量，即x2x 1aT 2，所以 a m/s24.1 m/s2；因匀变速直线x2 x1T2 0.102 6 0.096 10.042运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，即 vE x2 x12Tm/s2.5 m/s；0.102 6 0.096 120.04(2)方案一：运用牛顿运动定律求解时，根据 F 合 等于重力沿斜面的分力与阻力的合力，即 F 合 mg sin fma，所以要求出重力沿斜面的分力，就需要知道斜面倾角的正弦值，所以测量出斜面的长度 L 和高度 H 就可以求出斜面倾角的正弦值，即 mg f ma，所以 fmg ma；HL HL方案二：
11、运用动能定理求解时，需要测出小车沿斜面下滑的距离 OE 的长度s，还要求出下滑 OE 时小 车下降的高度，即求出重力所做的功，所以还要测出斜面长度 L 和高度 H，得到斜面的 倾斜角的正弦 值，求出下滑 OE 时小车下降的高度，即 mg fs mv ，所以 f .sHL 12 2E mgHL mv2E2s答案 (1)4.1 2.5(2)方案一：斜面的长度 L 和高度 H fmg maHL方案二：斜面的长度 L、高度 H 和纸带上 OE 距离 s f mgHL mv2E2s72013天津卷， 9(2)某实验小组利用如图 612 33 所示的装置探究加速度与力、质量的关系优质文档优质文档图 612
12、33下列做法正确的是_(填字母代号)A调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行B在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上C实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源D通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量_木块和木块上砝码的总质量(填“远大于” 、 “远小于”或“近似等于”)甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图示的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码、在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度 a 与拉力 F 的关系，分别得到图 6
13、1234 中甲、乙两条直线设甲、乙用的木块质量分别为m 甲 、m 乙 ，甲、乙用的木块与木块间的动摩擦因数分别为 甲 、 乙 ，由图可知，m 甲 _m 乙 ， 甲 _ 乙 (填“大于” 、 “小于”或“等于”)图 61234解析 在探究加速度与力、质量的关系的实验中，平衡摩擦力时不通过定滑轮挂砝码桶，而要挂纸带，并且改 变质量时不需要重新平衡摩擦力；在实验时应先接通电源再放开木块，故选项 A、D 均正确，B、C 均错误优质文档优质文档选木块(M)、砝 码桶及桶内的砝 码( m)为研究对象，则 mg(Mm )a选砝码桶及桶内的砝码为研究对象则 mgF T ma联立得：F Tmgm2gM m要使
14、FTmg 需要 0 即 Mmm2gM m对木块由牛 顿第二定律得： Fmgma即 a Fg.1m上式与图象结合可知： ， 甲 g 乙 g.1m甲 1m乙即：m 甲 m 乙 ， 甲 乙答案 AD 远小于 小于 大于82012天津理综， 9(2)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时，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 61235 所示这样做的目的是_(填字母代号) 图 61235A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保证摆球在同一竖直平面内摆动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
15、量到摆球优质文档优质文档的最低端的长度 L0.999 0 m，再用游标卡尺测量摆球直径，结果如图61236 所示，则该摆球的直径为_mm，单摆摆长为_m.图 61236下列振动图象真实地描述了对摆长约为 1 m 的单摆进行周期测量的四种操作过程，图中横坐标原点表示计时开始，A、B、 C 均为 30 次全振动的图象，已知 sin 50.087，sin 150.26，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)解析 橡皮 夹牢摆线的目的是保 证摆球在摆动过 程中摆长不变，同 时也是为了在需要改变摆长时便于调节，A、 C 正确；与测量周期的准确性无关，与摆动是否能在同一平面内无关，B 、D 错误游标卡尺的 0 刻线与主尺上的 1.20 cm 刻线对齐，故其读数为 12.0 mm，单摆的摆长 l0.999 0 m 0.012 0 m0.993 0 m.12从平衡位置开始计时，测量的周期准确， B 错由测 30 次全振动的总时间为 t 可得 T ，此法相 对 准确，D 错当振幅为 30 cm 时，sin t30 0.30.26sin 15，即 15，而单摆只有在摆角小于 5时为简谐运0.31动，故 C 错sin 0.080.087 sin 5，即 5，可知 A 正确0.081答案 AC 12.0 0.993 0 A优质文档优质文档
