江苏省-徐州市-2020届高考物理 专题8 力学实验导学案(无答案).doc

专题 8 力学实验

1.在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的 纸带，如图所示，并在其上取了 A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 等 7 个计数点，每相邻 两个计数点间还有 4 个点图中没有画出。打点计时器接频率为 f ＝50 Hz 的交流 电源。 4(1) 每 两 个 相 邻 的 计 数 点 的 时 间 间 隔 为

s ， 打 点 计 时 器 使 用 的 是

(选填“交流”或“直流”)电源；

(2)打下 E 点时纸带的速度 v E ＝

(用题中给定字母表示)； (3)若测得 d 6＝

65.00 cm ，d 3＝19.00 cm ，物体的加速度 a ＝ m/s 2； (4)如

果当时电网中交变电流的频率 f ＞50 Hz ，但当时做实验的同学并不知道，那 么测得的加速度值比真实值

(选填“偏大”或“偏小”)。

2.用图所示装置验证机械能守恒定律。实验前调整光电门位置使小球下落过程中 球心通过光电门。实验中通过断开电磁铁开关使小球从 A 点下落，经过光电门 B ， 记录挡光时间Δt ，测出小球在 AB 间下落的距离 h 。竖直平移光电门 B ，重复上 述步骤，测得多组 h 及相应的Δt ，已知当地重力加速度为 g 。

(1)实验中还需测量的物理量是 。

(2)小球通过光电门速度的表达式为 v ＝

。

(3)根据测量数据描绘21

t

－h 图象，能否仅依据图象是过原点的直线就得出机械

能守恒的结论？

，理由是

。

3.(1)如图甲所示，螺旋测微器的读数为

mm。

(2)某学习小组在探究加速度与力、质量的关系时，采用图乙所示的装置，通过改变小托盘和砝码总质量m 来改变小车受到的合外力，通过加减钩码来改变小车总质量M。

①实验中需要平衡摩擦力，应当取下 (选填“小车上的钩码”“小托盘和砝码”或“纸带”)，将木板右端适当垫高，直至小车在长木板上运动时，纸带上打出来的点。

丙

②图丙为实验中得到的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6 为计数点，相邻两计数点间还有4 个打点未画出，所用交流电的频率为50 Hz，从纸带上测出x1＝3.20 cm，x2＝4.74 cm，x3＝6.30 cm，x4＝7.85 cm，x5＝9.41 cm，x6＝10.96 cm，小车运动的加速度大小为

(结果保留三位有效数字)

4.(1)用游标卡尺测量小球的直径如图甲、乙所示。测量方法正确的是 (选填“甲”或“乙”)。

(2)用螺旋测微器测量合金丝的直径，如图，此示数为 mm。

(3)在“用打点计时器测速度”的实验中，交流电源频率为 50 Hz，打出一段纸带如图所示。纸带经过计数点2 时，测得的瞬时速度v＝ m/s。若实验时

交流电源频率大于50 Hz，则纸带经过2 号点的实际速度(选填“大于”“小于”“等于”)测量速度。

5.探究外力做功与物体动能变化关系的实验装置如图所示，根据实验中力传感器读数和电磁打点计时器打出纸带的测量数据等可分别求得外力对小车做功和小车动能的变化。

(1)关于该实验，下列说法正确的有。 A.调整垫块的高度，改变钩码质量，使小车能在木板上做匀速运动 B.调整滑轮的高度，使连接小车的细线与木板平行 C.实验中要始终满足钩码的质量远小于小车质量 D.若纸带上打出的是短线，可能是小车运动的速度过快

(2)除了图中所注明的器材外，实验中还需要交流电源、导线、刻度尺和。

(3)某次实验中打出了一根纸带，其中一部分如图所示，各个打点是连续的计时点，A、

B、D、E、F 各点与O 点的距离如图，若小车质量为m、打点周期为T，且已读出这次实验过程中力传感器的读数F，则A、E 两点间外力做功W ＝

，小车动能变化ΔE k＝；在不同次实验中测得多组外力做功

W i 和动能变化ΔE k i 的数据，作出W－ΔE k 图象如图所示，图线斜率约等于1，由此得到结论是

。

(4)每次实验结果显示，拉力F 做的功W 总略小于小车动能的变化ΔE k，请分析

出现这种情况的可能原因

。(写出1 条) 6.某同学采用如图所示的装置研究匀变速直线运动。打点计时器工作频率为50

Hz。

该同学的操作步骤如下： a.将木板的左端垫起，平衡小车的摩擦力； b.在小车中放入砝码，纸带穿过打点计时器，连在小车后端，用细线连接小车和钩码； c.将小车停在打点计时器附近，接通电源，释放小车，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一系列的点，断开电源； d.改变钩码或小车中砝码的质量，更换纸带，重复b、c 操作。

(1)设钩码质量为m1、砝码和小车总质量为m2，重力加速度为g，则小车的加速度为a＝

(用题中所给字母表示)。 (2)图是某次实验中得到的一条纸带，在纸带上取计数点O、A、B、C、D 和E，用最小刻度是毫米的刻度尺进行测量，读出各计数点对应的刻度x，通过计算得

到各计数点到O 的距离s 以及对应时刻小车的瞬时速度v。某同学不小心将计数点C 的数据弄模糊了，请你将C 点对应的数据填在下表中的相应位置。

(3)实验小组通过绘制Δv 2－s 图线来分析运动规律(其中Δv 2＝v 2－v 2，v 是各计

数点对应时刻小车的瞬时速度，v 0 是 O 点对应时刻小车的瞬时速度)。他们根据 实验数据在图中标出了 O 、A 、B 、C 、D 、E 对应的坐标点，请你在图中画出Δ

v

2－s 图线。

(4)绘制的Δv

2－s 图线的斜率 k ＝ (用题中所给字母表示)，若发现该斜率 大于理论值，其原因可能是

_。

7.如图为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实际装置示意图。实验步骤如 下： ①用天平测量物块和遮光片的总质量 M 、重物的质量 m ，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 。

②调整轻滑轮，使细线水平。

③让物块从光电门 A 的左侧由静止释放，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光 电门

A 和光电门

B 所用的时间Δt A 和Δt B ，求加速度 a 。

－ ④多次重复步骤③，求 a 的平均值 a 。

⑤根据上述实验数据求出动摩擦因数μ。

回答下列问题：

(1)用20 分度的游标卡尺测量d 时的示数如图所示，其读数为cm。

(2)物块的加速度a可用d、s、Δt A 和Δt B 表示为a＝。

－

(3)动摩擦因数μ可用M、m、a和重力加速度g 表示为μ＝。

(4)如果滑轮略向下倾斜，使细线没有完全调节水平，由此测得的μ (填“偏大”或“偏小”) ；这一误差属于 ( 填“偶然误差”或“系统误差”)。

8.(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。

①在“验证牛顿第二定律”的实验中，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如图是上述实验打出的一条纸带，已知打点计时器的打点周期是0.02 s，结合图中给出的数据(单位cm)，求出小车运动加速度的大小为m/s2，并求出纸带中P 点瞬时速度大小为m/s。(计算结果均保留2 位有效数字)

(2)某实验小组设计了如图18(a)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，如图(b)所示。

①图线是在轨道左侧抬高成为斜面情况下得到的( 选填“甲”或“乙”)；

②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μ＝。

9.在探究求合力的方法时，先将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳。实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条。 (1)实验对两次拉伸橡皮条的要求中，下列哪些说法是正确的( ) A.将橡皮条拉伸相同长度即可

B.将橡皮条沿相同方向拉即可

C.将弹簧秤

都拉伸到相同刻度 D.将橡皮条和绳的结点

拉到相同位置

(2)同学们在操作过程中有如下议论，其中对减小实验误差有益的说法是( )

A.两细绳必须等长

B.弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行

C.用两弹簧秤同时拉细

绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大 D.拉橡皮条的细绳要短些

10.某实验小组利用如图所示的气垫导轨实验装置来探究合力一定时，物体的加速度与质量之间的关系。

(1)做实验时，将滑块从图所示位置由静止释放，由数字计时器(图中未画出)可读

出遮光条通过光电门1、2 的时间(遮光条的遮光时间)分别为Δt1、Δt2；用刻度尺测得两个光电门中心之间的距离x，遮光条宽度d。则滑块经过光电门1 时的

速度表达式v1＝；经过光电门2 时的速度表达式v2＝，滑块加速度的表达式a＝。(以上表达式均用已知字母表示)。 (2)为了保持滑块所受的合力不变，可改变滑块质量M 和气垫导轨右端高度h。关于“改变滑块质量M 和气垫导轨右端高度h”的正确操作方法是。

A.M 增大时，h 增大，以保持二者乘积增大

B.M 增大时，h 减小，以保持二者乘积不变

C.M

减小时，h 增大，以保持二者乘积不变 D.M 减小

时，h 减小，以保持二者乘积减小

11.某实验小组利用弹簧秤和刻度尺，测量滑块在木板上运动的最大速度。实验步骤如下：

①用弹簧秤测量橡皮泥和滑块的总重力，记作G；

②将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上，通过水平细绳和固定弹簧秤相连，如图甲所示。在A 端向右拉动木板，等弹簧秤读数稳定后，将读数记作F；

③改变滑块上橡皮泥的质量，重复步骤①②；实验数据如下表所示：

过定滑轮分别与滑块和重物P 连接，保持滑块静止，测量重物P 离地面的高度h；

⑤滑块由静止释放后开始运动，最终停在木板上D 点(未与滑轮碰撞)，测量C、

D 间距离s。完成下列作图和填空： (1)根据表中数据在给

定的坐标纸上作出F－G 图线。

(2)由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数μ＝ (保留 2 位有效数字)。

(3)滑块最大速度的大小 v ＝ (用 h 、s 、μ和重力加速度 g 表示)。

12.如图所示，某研究性学习小组为探究“物体的动能与速度关系”设计了如下 实验：平直轨道 B 固定在水平桌面上。弹射装置 A 固定于轨道上，小球被劲度 系数较大的压缩弹簧弹出后从轨道端点 O 滑出做平抛运动落到地面。已知弹簧 的弹性势能的表达式为 E p ＝

12

kx 2

，式中的 k 为弹簧的劲度系数，x 为弹簧的形变量。

(1)为减少实验误差，弹射装置距离轨道端点 O 应该 (选填“近些”或

“远些”)。

(2)要探究动能与速度的关系，实验中是否一定要测量桌面的高度， (选

填“是”或“否”)。

(3)在实验过程中改变弹簧的压缩量 x ，并测出与其对应的小球做平抛运动的水平 位移 s 。实验数据如下表所示。

在坐标纸中根据已描出的点作出合理的图线。

(4)根据(3)中所作出的图象，可以得出动能E k 与速度v的关系：。请简要说明理由，。

13. 如图甲所示的装置叫做阿特伍德机，是英国数学家和物理学家阿特伍德(G·Atwood 1746－1807)创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律。某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图乙所示。

(1)实验时，该同学进行了如下步骤：

①将质量均为M(A 的含挡光片、B 的含挂钩)的重物用绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态。测量出 (填“A 的上表面”“A 的下表面”或“挡光片中心”)到光电门中心的竖直距离h。

②在B 的下端挂上质量为m 的物块C，让系统(重物A、B 以及物块C)中的物体由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间为Δt。

③测出挡光片的宽度d，计算有关物理量，验证机械能守恒定律。

(2) 如果系统(重物A、B以及物块C) 的机械能守恒，应满足的关系式为

(已知重力

加速度为g)。

(3) 引起该实验系统差的原因有

(写一条即可)。

(4)验证实验结束后，该同学突发奇想：如果系统(重物A、B 以及物块C)的机械

能守恒，不断增大物块 C 的质量 m ，重物 B 的加速度 a 也将不断增大，那么 a 与 m 之间有怎样的定量关系？a 随 m 增大会趋于一个什么值？请你帮该同学解 决。 ①写出a 与 m 之间的关系式(还要用到 M 和g )： 。 ②a 的值会趋于 。

14.如图所示，用光电门等器材验证机械能守恒定律。直径为 d 、质量为 m 的金 属小球由

A 处静止释放，下落过程中经过 A 处正下方的

B 处固定的光电门，测

得 A 、B 间的距离为 H (H ?d )，光电门测出小球通过光电门的时间为 t ，当地的重

力加速度为 g ，则

(1)小球通过光电门 B 时的速度表达式 ；

(2)多次改变高度 H ，重复上述实验，描点作出21

t

随 H 的变化图象，若作出的图线为通过坐

标原点的直线，且斜率为 ，可判断小球下落过程中机械能守恒； (3)实验中发现动能增加量

ΔE k 总是小于重力势能减少量ΔE p ，增加下落高度后， 则(ΔE p －ΔE k )将 (选填“增加”“减小”或“不变”)；

(4)小明用 AB 段的运动来验证机械能守恒时，他用B v

计算与

B 点对应 的重锤的瞬时速度，得到动能的增加量，你认为这种做法正确还是错误？

答： 。理由是 。