【物理】2019届一轮复习人教版力学实验学案

【物理】2019届一轮复习人教版力学实验学案

‎14 力学实验 核心考点 考纲要求 实验一：研究匀变速直线运动 实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系 实验三：验证力的平行四边形定则 实验四：验证牛顿运动定律 实验五：探究动能定理 实验六：验证机械能守恒定律 实验七：验证动量守恒定律 ‎1.要求会正确使用的仪器主要有：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、打点计时器、弹簧秤等 ‎2.要求认识误差问题在实验中的重要 考点1 研究匀变速直线运动 一、实验目的 ‎1．练习正确使用打点计时器，学会利用打上点的纸带研究物体的运动。‎ ‎2．掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法（）。‎ ‎3．测定匀变速直线运动的加速度。‎ 二、实验原理 ‎1．打点计时器 ‎（1）作用。计时仪器，每隔0.02 s打一次点。‎ ‎（2）两种打点计时器的比较 电磁打点计时器 电火花计时器 所用电源 ‎4~6 V低压交流 ‎220 V交流 打点方式 振针打点 电火花打点 时间间隔 每隔0.02 s打一次点 每隔0.02 s打一次点 实验误差 振针和纸带之间有摩擦，误差较大 火花放电不会影响纸带运动，误差较小 ‎（3）纸带上点的意义 表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置；通过研究纸带上各点之间的距离，可以判断物体的运动情况；可以利用纸带上打出的点来确定计数点间的时间间隔。‎ ‎2．匀变速直线运动的判断 连续相等时间内的位移之差是恒量，即（不为零），则物体做匀变速直线运动，且。‎ ‎3．由纸带求物体运动速度的方法 根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度，即。‎ ‎4．由纸带求加速度 ‎（1）用“逐差法”求加速度 根据，求出加速度、、，再计算出a1、a2、a3的平均值，即为物体运动的加速度，即。‎ ‎（2）利用v–t图象的斜率求加速度 先根据求出多个时刻随对应点的瞬时速度，然后画出v–t图象，图线的斜率即为物体运动的加速度。‎ 三、实验器材 电火花计时器（或电磁打点计时器）一端固定有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸。学* / ‎ 四、实验步骤 ‎1．仪器安装 ‎（1）把固定有定滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有定滑轮的一端，连接好电路。‎ ‎（2）把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面。如图所示，放手后，看小车能否在长木板上平稳地加速滑行。‎ ‎2．测量和记录 ‎（1）把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，再放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点。换上新纸带重复实验，至少重复三次。‎ ‎（2）从几条纸带中选一条比较理想的，舍掉开头比较密集的点，从便于测量的点开始确定计数点，为了计算方便和减少误差，通常用连续打点五次的时间作为时间单位，即T=0.1 s。正确使用毫米刻度尺测量每相邻两计数点间的距离，并填入设计好的表格中。‎ ‎（3）利用某一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求得各计数点的瞬时速度。‎ ‎（4）增减所挂钩码数量，重复实验两次。‎ ‎3．处理数据并得出试验结论 ‎（1）由试验数据画出v–t图象。‎ ‎（2）由v–t图象得出小车运动的速度随时间变化的规律。‎ 五、数据处理 ‎1．目的 通过纸带求解运动的加速度和瞬时速度，确定物体的运动性质等。‎ ‎2．处理的方法 ‎（1）分析物体的运动性质——测量相邻计数点间的距离，计算相邻计数点间距离之差，看其是否为常数，从而确定物体的运动性质。‎ ‎（2）利用逐差法求解平均加速度。‎ ‎（3）利用平均速度求瞬时速度。‎ ‎（4）利用v–t图象求加速度。‎ 六、误差分析 ‎1．电流频率不稳引起的实验系统误差。‎ ‎2．测量数据不准及描点、连线作图不准等引起的偶然误差。‎ 七、注意事项 ‎1．平行：纸带、细绳要和木板平行。‎ ‎2．两先两后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源，后取纸带。‎ ‎3．防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地和小车与滑轮相撞。‎ ‎4．减小误差：小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在约50 cm的纸带上清楚地取出6~7个计数点为宜。‎ ‎（1）作出速度–时间图象，通过图象的斜率求解物体的加速度；‎ ‎（2）剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度。‎ 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，每相邻两个计数点之间还有4个点图中没有画出，打点计时器接周期为T =0.02 s的交流电源。经过测量得：d1=3.60 cm，d2=7.70 cm，d3=12.32 cm，d4=17.41 cm， d5=23.00 cm，d6=29.10 cm。（以下结果均保留两位有效数字）‎ ‎（1）通过计算，打出F点时物体的速度为vF =_____________m/s；‎ ‎（2）物体的加速度a=__________m/s2；‎ ‎（3）如果当时电 中交变电流的频率是f=51 H ，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比___________（选填：偏大、偏小或不变）。‎ ‎【参考答案】（1）0.58 （2）0.50 （3）偏小 ‎【试题解析】因每相邻两个计数点之间还有4个点图中没有画出，打点计时器接周期为T=0.02 s所以。‎ ‎（1）。‎ ‎（2）。‎ ‎（3）由实际打点周期小于0.02 s，计算时仍按0.02 s，所以计算结果比实际值偏小。‎ ‎1．若实验中，算出各点的时刻所对应的瞬时速度，计算加速度最合理的方法是 A．根据实验数据画出图出图，量出倾斜角α，由，求出加速度 B．根据任意两点的速度用公式求算出加速度 C．根据实验数据画出图，由图线上相距较远的两点对应的速度、时间，用公式算出加速度 D．依次算出通过连续两计数点的加速度，算出平均值作为小车的加速度 ‎【答案】C 度，即C选项是正确的。‎ ‎2．在使用打点计时器时，发现打点计时器打点周期不稳定，其原因可能是 A．交流电压不稳定 B．永久磁铁磁性太弱 C．电源的频率不稳定 D．振动片的固有频率与交流电源的频率有偏差 ‎【答案】CD ‎3．某同学利用打点计时器探究小车速度随时间变化的关系，所用交流电的频率为50 H ，如图为某次实验中得到的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6、7为计数点，相邻两计数点间还有3个打点未画出。从纸带上测出x1=3.20 cm，x2=4.74 cm，x3=6.40 cm，x4=8.02 cm，x5=9.64 cm，x6=11.28 cm，x7=12.84 cm。‎ ‎（1）请通过计算，在下表空格内填入合适的数据（计算结果保留三位有效数字）；‎ 计数点 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ 各计数点的速度/（m·s－1）‎ ‎0.50‎ ‎0.70‎ ‎0.90‎ ‎1.10‎ ‎1.51‎ ‎（2）根据表中数据，在所给的坐标系中作出v－t图象（以0计数点作为计时起点）；由图象可得，小车运动的加速度大小为________m/s2。‎ ‎【答案】（1）1.31　（2）如图所示 ‎2.5（2.4~2.6之间同样给分） ‎ 考点2 探究弹力和弹簧伸长的关系 一、实验目的 ‎1．探究弹力和弹簧伸长的定量关系。‎ ‎2．学会利用列表法、图象法、函数法处理实验数据。‎ 二、实验原理 ‎1．如图所示，在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等。‎ ‎2．弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可以由拉长后的长度进行计算。‎ 三、实验器材 铁架台、弹簧、钩码、刻度尺、坐标纸。‎ 四、实验步骤 ‎（1）安装实验仪器（见实验原理图）。‎ ‎（2）测量弹簧的伸长量（或总长）及所受的拉力（或所挂钩码的质量），列表作出记录，要尽可能多测几组数据。‎ ‎（3）根据所测数据在坐标纸上描点，以力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标。‎ ‎（4）按照在图中所绘点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线（包括直线），所画的点不一定正好在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同。‎ ‎（5）以弹簧的伸长量为自变量，写出曲线所代表的函数，首先尝试一次函数，如果不行再考虑二次函数。‎ 五、数据处理 ‎1．列表法：将测得的F、x填入设计好的表格之中，可以发现弹力F与弹簧伸长量x的比值在误差范围内是相等的。‎ ‎2．图象法：以弹簧伸长量x为横坐标，弹力F为纵坐标，描出F、x各组数据相应的点，作出的拟合曲线，是一条过坐标原点的直线。学/ *- ‎ ‎3．函数法：弹力F与弹簧伸长量x满足F= x的关系。‎ 六、误差分析 ‎1．弹簧的拉力大小不稳定。‎ ‎2．钩码标值不准确，弹簧长度测量不准确带来误差。‎ ‎3．画图时描点及连线不准确也会带来误差。‎ 七、注意事项 ‎1．不要超过弹性限度：实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免弹簧被过分拉伸，超过弹簧的弹性限度。‎ ‎2．尽量多测几组数据：要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据。‎ ‎3．观察所描点的走向：本实验是探究性实验，实验前并不知道其规律，所以描点以后所作的曲线是试探性的，只是在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来连接这些点。‎ ‎4．统一单位：记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。‎ 某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系。‎ ‎（1）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”）。‎ ‎（2）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10 g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6。数据如下表。‎ ‎代表符号 L0‎ Lx L1‎ L2‎ L3‎ L4‎ L5‎ L6‎ 数值（cm）‎ ‎25.35‎ ‎27.35‎ ‎29.35‎ ‎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分度为________。‎ ‎（3）如图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“Lx”）。‎ ‎（4）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9.8 m/s2）‎ ‎【参考答案】（1）竖直　（2）静止　L3　1 mm　（3）Lx　（4）4.9　10‎ ‎【试题解析】（1）为保证弹簧的形变只由砝码和砝码盘的重力引起，所以弹簧轴线和刻度尺均应在竖直方向。‎ ‎（2）弹簧静止时，记录原长L0；表中的数据L3与其他数据有效位数不同，所以数据L3不规范，标准数据应读至cm位的后两位，最后一位应为估读值，精确至mm位，所以刻度尺的最小分度为1 mm。‎ ‎（3）由题图知所挂砝码质量为0时，x为0，所以x=L－Lx。‎ ‎（4）由胡克定律F= Δx知，mg= （L－Lx），即mg= x，所以图线斜率即为劲度系数 ==4.9 N/m，同理砝码盘质量=0.01 g=10 g。‎ ‎1．在探究弹力和弹簧伸长的关系实验中，得到某弹簧的伸长量x与弹力f之间的关系图象，下列说法中正确的是 ‎ ‎ A．弹簧的劲度系数为30.0 N/m B．弹簧发生弹性形变时，弹力大小与弹簧伸长（或缩短）的长度成正比 C．由图象可知弹簧原长为5.0 cm D．当弹簧伸长2.5 cm时，弹簧弹力为0.75 N ‎【答案】ABD ‎2．在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验中。‎ ‎（1）以下说法正确的是____________。‎ A．弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度 B．用悬挂砝码的方法给弹簧施加拉力，应保持弹簧位于竖直位置且处于平衡状态 C．用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量 D．用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等 ‎（2）若某同学实验装置如图1所示，所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力，实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧的总长度。‎ ‎①有一个同学通过以上实验测量后把6组数据描点在坐标纸（如图2所示）中，请做出F–L图线；‎ ‎②由此图线可得出该弹簧的原长=__________cm，劲度系数 =__________N/m（结果保留2位有效数字）。‎ ‎（3）若某同学把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L，把作为弹簧的伸长量x，这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是下图中的_________。‎ ‎【答案】（1）AB （2）如图所示 5 20 （3）C ‎【解析】（1）弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度，否则弹簧会损坏，故A正确；用悬挂钩码的方有：。‎ ‎（3）实验中用横轴表示弹簧的伸长量x，纵轴表示弹簧的拉力F（即所挂重物的重力大小），由可知，图象过原点，故A错误；图中当x=0时，弹簧有弹力，故B错误；当竖直悬挂时，由于自身重力的影响弹簧会有一段伸长量，但此时所挂重物的重力为0 N（即：F=0 N），故C正确；因为在弹簧的弹性限度内，弹簧的伸长与其所受的拉力成正比，图象应为直线，故D错误。学/ /* ‎ ‎3．在“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验中。‎ ‎（1）关于操作步骤先后顺序，下列说法正确的是__________。‎ A．先测量原长，后竖直悬挂 B．先竖直悬挂，后测量原长 C．先后顺序对实验结果无影响 D．先后顺序对实验结果的影响程度取决于弹簧的自重 ‎（2）为了探求弹簧弹力F和弹簧伸长量x的关系，李强同学选了甲、乙两根规格不同的弹簧进行测试，根据测得的数据绘出如图所示的图象，从图象上看，该同学没能完全按实验要求做，使图象上端成为曲线，图象上端成为曲线是因为______________________________________。这两根弹簧的劲度系数分别为：甲弹簧为__________N/m，乙弹簧为__________N/m。若要制作一个精确度较高的弹簧测力计，应选弹簧__________（填“甲”或“乙”）。‎ ‎（3）以下是一位同学准备完成的实验步骤，请你帮这位同学按操作的先后顺序，用字母排列出来是__________。‎ A．以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组数据（x，F）对应的点，并用平滑的曲线连结起来 B．记下弹簧不挂钩码时，其下端在刻度尺上的刻度L0‎ C．将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一刻度尺 D．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个……钩码，并分别记下钩码静止时，弹簧下端所对应的刻度并记录在表格内，然后取下钩码 E．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量的关系式 F．解释函数表达式中常数的物理意义 ‎（4）下表是这位同学探究弹力大小与弹簧伸长量之间的关系所测的几组数据：‎ 弹力（F/N）‎ ‎0.5‎ ‎1.0‎ ‎1.5‎ ‎2.0‎ ‎2.5‎ 弹簧原来长度（L0/cm）‎ ‎15‎ ‎15‎ ‎15‎ ‎15‎ ‎15‎ 弹簧后来长度（L/cm）‎ ‎16.2‎ ‎17.3‎ ‎18.5‎ ‎19.6‎ ‎20.8‎ 弹簧伸长量（x/cm）‎ 请你算出每一次弹簧伸长量，并将结果填在上表的空格内；在下图的坐标上作出F–x图线；并写出曲线的函数表达式（x用cm作单位）：__________，其中常数的物理意义表示：__________。‎ ‎【答案】（1）D （2）表明弹簧已经超过了弹簧的弹性限度 66.7 200 甲 （3）CBDAEF ‎（4）F–x图线如图所示 F = 0.43x 函数表达式中的常数为弹簧的劲度系数，表示使弹簧每伸长或压缩0.01 m（1 cm）所需的拉力，大小为0.43N ‎考点3 验证力的平行四边形定则 一、实验目的 ‎1．验证互成角度的两个共点力合成时的平行四边形定则。‎ ‎2．学会用作图法处理实验数据和得出实验结论。‎ 二、实验原理 互成角度的两个力F1、F2与另外一个力F′产生相同的效果，看F1、F2用平行四边形定则求出的合力F与F′在实验误差允许范围内是否相等。‎ 三、实验器材 木板、白纸、图钉若干、橡皮条、细绳、弹簧测力计两个、三角板、刻度尺。‎ 四、实验步骤 ‎1．用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的木板上。‎ ‎2．用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O。如实验原理图所示。‎ ‎3．用铅笔描下结点O的位置和两个细绳套的方向，并记录弹簧测力计的读数，利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力F。‎ ‎4．只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置O，记下弹簧测力计的读数F′和细绳的方向。 .. ‎ ‎5．比较F′与用平行四边形定则求得的合力F，看它们在实验误差允许的范围内是否相等。‎ 五、数据处理 ‎1．用铅笔和刻度尺从O点沿两细绳套方向画直线，按选定的标度作出这两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并以F1和F2为临边用刻度尺作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，此对角线即为合理F的图示。‎ ‎2．用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出只有一个弹簧测力计时的拉力的图示。‎ ‎3．比较F和是否完全重合或几乎完全重合，从而验证平行四边形定则。‎ 六、误差分析 ‎1．误差 ：除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差、作图误差等。‎ ‎2．减小误差的办法：‎ ‎（1）实验过程中读数时眼睛一定要正视弹簧测力计的刻度，要按有效数字和弹簧测力计的精度正确读数和记录。‎ ‎（2）作图时用刻度尺借助于三角板，使表示两力的对边一定要平行。‎ 七、注意事项 ‎1．位置不变：在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同。‎ ‎2．角度合适：用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，其夹角不宜太小，也不宜太大，以60°~100°之间为宜。‎ ‎3．在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内形变量应尽量大一些。细绳套应适当长一些，便于确定力的方向。‎ ‎4．统一标度：在同一次实验中，画力的图示选定的标度要相同，并且要恰当选定标度，使力的图示稍大一些。‎ 在“验证力的平行四边形定则”实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，先用一个弹簧测力计拉橡皮条的另一端到某一点并记下该点的位置；再将橡皮条的另一端系两根细绳，细绳的另一端都有绳套，用两个弹簧测力计分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条。‎ ‎（1）某同学认为在此过程中必须注意以下几项：‎ A．两根细绳必须等长 B．橡皮条应与两细绳夹角的平分线在同一直线上 C．在使用弹簧测力计时要注意使弹簧测力计与木板平面平行 D．在用两个弹簧测力计同时拉细绳时要注意使两个弹簧测力计的读数相等 E．在用两个弹簧测力计同时拉细绳时必须将橡皮条的另一端拉到用一个弹簧测力计拉时记下的位置 其中正确的是________（填入相应的字母）。‎ ‎（2）“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的力的示意图。‎ ‎①图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是________。‎ ‎②本实验采用的 学方法是________。‎ A．理想实验法　 B．等效替代法 C．控制变量法　 D．建立物理模型法 ‎（3）某同学在坐标纸上画出了如图丙所示的两个已知力F1和F2，图中小正方形的边长表示2 N，两力的合力用F表示，F1、F2与F的夹角分别为θ1和θ2，关于F1、F2与F、θ1和θ2关系正确的有______________。‎ A．F1=4 N　 B．F=12 N C．θ1=45°　 D．θ1<θ2‎ ‎【参考答案】（1）CE　（2）①F′　②B　（3）BC ‎【试题解析】（1）两细绳套不要太短，但是不一定要等长，选项A错误；橡皮条与两绳夹角的平分线是否在同一直线上，由两分力的大小和方向决定，选项B错误；用弹簧测力计拉细绳套时，弹簧测力计与木板平面必须平行，选项C正确；验证力的平行四边形定则实验中，测量分力大小的两个弹簧测力计的读数不一定要相等，选项D错误；在同一次实验中，需要保持F1和F2的作用效果与合力F的作用效果相同，即拉到同一位置，所以选项E正确，答案为CE。‎ ‎（2）F′是利用一个弹簧测力计将橡皮条拉到结点O位置的力，F是利用平行四边形定则作出的与F′作用效果相同的两个分力F1和F2的合力，所以沿AO方向的力一定是F′。本实验中，需要保证单个拉力的作用效果与两个拉力的作用效果相同，即采用了等效替代法。‎ ‎（3）以F1和F2为邻边作平行四边形，如图所示，其对角线表示合力F，由图可知，F1=4 N，F=12 N，θ1=45°，θ1>θ2，所以选项BC正确。‎ ‎1．做“验证力的平行四边形定则”实验时，其中的三个步骤是：‎ ‎①在水平放置的木板上垫一张白纸，把橡皮条的一端固定在木板上，另一端拴两根细线，通过细线同时用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，使它与细线的结点到达某一位置O点，在白纸上记下O点和两弹簧测力计的读数F1和F2‎ ‎②在纸上根据F1和F2的大小，应用平行四边形定则作图求出合力F ‎③只用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条，使它的伸长量与用两个弹簧测力计一起拉时相同，记下此时弹簧测力计的读数和细绳的方向 ‎（1）以上三个步骤中均有疏漏，请找出并更正 在①中______________________________________________________；‎ 在②中______________________________________________________；‎ 在③中______________________________________________________。‎ ‎（2）如图所示为四位同学在“验证力的平行四边形定则”的实验中所作的图示，F1和F2是两个弹簧测力计同时拉橡皮条时的力的图示，F是根据平行四边形定则作出的F1和F2的合力的图示，是一个弹簧测力计单独拉橡皮条时的力的图示，其中错误的图是____________。‎ ‎【答案】（1）应该记下两根细线的方向 在纸上根据F1和F2的大小和方向 使橡皮条与细线的结点仍然达到O点 （2）B ‎2．（1）在做“验证力的平行四边形定则”实验时：要使每次合力与分力产生相同的效果，必须_________。‎ A．每次将橡皮条拉到同样的位置 B．两弹簧测力计的夹角相同 C．每次弹簧测力计示数必须相同 D．只要一个弹簧测力计的读数相同就行 ‎（2）随后开始做“验证力的平行四边形定则”的实验，在水平放置的木板上垫上一张白纸，把橡皮条的一端固定在板上的A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套，如图1所示。先用两个弹簧测力计钩住细绳套，互成角度拉橡皮条使之伸长，结点到某一位置O，此时记下两个弹簧测力计的读数F1和F2和两细绳的方向。请完成下列问题：‎ ‎①F1的读数如图2所示（只画出了弹簧测力计的一部分）则F1= N。‎ ‎②再用一个弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条拉长，应该使结点拉到 ，记下弹簧测力计的读数，并记下 。图3所示，是甲乙两位同学在做“验证力的平行四边形定则”的实验时得到的结果，则其中 同学实验结果比较符合实验事实。‎ ‎【答案】（1）A （2）1.22 同一位置O 拉力的方向 甲 ‎3．小明同学在学完力的合成与分解后，想在家里做实验验证力的平行四边形定则。他从学校的实验室里借来两只弹簧测力计，按如下步骤进行实验。 学* - ‎ A．在墙上贴一张白纸用来记录弹簧弹力的大小和方向 B．在一只弹簧测力计的下端悬挂一装满水的水杯，记下静止时弹簧测力计的读数F C．将一根大约30 cm长的细线从杯带中穿过，再将细线两端拴在两只弹簧测力计的挂钩上。在靠近白纸处用手对称地拉开细线，使两只弹簧测力计的读数相等，在白纸上记下细线的方向和弹簧测力计的读数。如图甲所示 D．在白纸上按一定标度作出两个弹簧测力计的弹力的图示（两弹力夹角为60°），如图乙所示，根据力的平行四边形定则可求出这两个力的合力F′‎ ‎（1）在步骤C中，弹簧测力计的读数为 N。‎ ‎（2）在步骤D中，合力F′= N（保留2位有效数字）。‎ ‎（3）若 ，就可以验证力的平行四边形定则。‎ ‎【答案】（1）3.00 （2）5.2 （3）F′近似在竖直方向，且数值与F近似相等 考点4 验证牛顿运动定律 一、实验目的 ‎1．学会用控制变量法研究物理规律。‎ ‎2．学会灵活运用图象法处理物理问题的方法。‎ ‎3．探究加速度与力、质量的关系，并验证牛顿第二定律。‎ 二、实验原理（见实验原理图）‎ ‎1．保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系。‎ ‎2．保持合外力不变，确定加速度与质量的关系。‎ ‎3．作出a－F图象和a－图象，确定其关系。‎ 三、实验器材 小车、砝码、小盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、导线两根、纸带、天平、米尺。‎ 四、实验步骤 ‎1．用天平测出小车和盛有砝码的小盘的质量m和m′，把数据记录在表格中。‎ ‎2．把实验器材安装好，平衡摩擦力。‎ ‎3．在小盘里放入适量的砝码，把砝码和小盘的质量m′记录在表格中。‎ ‎4．保持小车的质量不变，改变砝码的质量，按上面步骤再做5次实验。‎ ‎5．算出每条纸带对应的加速度的值并记录在表格中。‎ ‎6．用纵坐标表示加速度a，横坐标表示合外力，即砝码和小盘的总重力m′g，根据实验数据在坐标平面上描出相应的点，作图线。‎ ‎7．用纵坐标表示加速度a，横坐标表示小车质量的倒数，在坐标系中根据实验数据描出相应的点并作图线。‎ 五、数据处理 ‎1．利用Δx=aT2及逐差法求a。‎ ‎2．以a为纵坐标，F为横坐标，根据各组数据描点，如果这些点在一条过原点的直线上，说明a与F成正比。‎ ‎3．以a为纵坐标，为横坐标，描点、连线，如果该线过原点，就能判定a与m成反比。‎ 六、误差分析 ‎1．因实验原理不完善引起的误差：本实验用小盘和砝码的总重力m′g代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力。‎ ‎2．摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差。‎ 七、注意事项 ‎1．平衡摩擦力：适当垫高木板的右端，使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车受到的阻力。在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，让小车拉着打点的纸带匀速运动。‎ ‎2．不重复平衡摩擦力。‎ ‎3．实验条件：m≫m′。‎ ‎4．一先一后一按：改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，再释放小车，且应在小车到达滑轮前按住小车。‎ 某同学用如图所示的实验装置验证牛顿第二定律，请回答下列有关此实验的问题：‎ ‎（1）该同学在实验前准备了图中所示的实验装置及下列辅助器材：‎ A．交流电源、导线 B．天平（含配套砝码）‎ C．秒表 D．刻度尺 E．细线、砂和小砂桶 其中不必要的器材是 （填代号）。‎ ‎（2）打点计时器在小车拖动的纸带上打下一系列点迹，以此记录小车的运动情况。其中一部分纸带上的点迹情况如图甲所示，已知打点计时器打点的时间间隔T=0.02 s，测得A点到B、C点的距离分别为x1=5.99 cm、x2=13.59 cm，则在打下点迹B时，小车运动的速度vB= m/s；小车做匀加速直线运动的加速度a= m/s2。（结果保留三位有效数字）‎ ‎（3）在验证“质量一定，加速度a与合外力F的关系”时，某学生根据实验数据作出了如图乙所示的a–F图象，其中图线不过原点的原因是 ，图线在末端弯曲的原因是 。‎ ‎【参考答案】（1）C （2）0.680 1.61 （3）平衡摩擦力过度 砂和小砂桶的总质量m不远小于小车和砝码的总质量M ‎【试题解析】（1）由于打点计时器就是一个计时装置，所以不需要秒表；‎ ‎（2）由图中知T=0.1 s，匀变速直线运动的平均速度等于时间中点的瞬时速度，=0.680 m/s，由知，，解得，由题中x1=5.99 cm、x2=13.59 cm，代入上式解得a=1.61 m/s2。‎ ‎（3）由题图乙知，当F=0时，a≠0，说明重力的分力产生了加速度，原因是平衡摩擦力过度，所以图线不过原点的原因是平衡摩擦力过度；以小车、砂和小砂桶整体为研究对象得：，以小车为研究对象得，联立解得，当时，在图线中，F越大，mg越大，就越不满足的条件，所以图线在末端弯曲。学/ *- ‎ ‎1．某实验小组在实验室做“验证牛顿运动定律”实验：‎ ‎（1）甲同学在验证加速度和物体的质量的关系时，控制物体所受合外力不变。‎ ‎①实验中，描图象而不描a–m图象的理是 。‎ ‎②根据实验数据得到图象如图所示，由此你得出的结论为 。‎ ‎（2）乙同学在保持小车质量不变的情况下，通过多次改变对小车的拉力，由实验数据作出的a–F图象如图乙所示，图象与a轴的截距的物理意义是 ；小车的质量为 g。（保留两位有效数字）‎ ‎【答案】（1）①a–m的图线为曲线、不便于发现规律，而图线为直线，偏于发现规律 ②合外力不变时，加速度与质量成反比 （2）不加外力时，重力的分力与摩擦力的合力产生的加速度 1.8（1.7~1.9均正确）‎ ‎2．在“验证牛顿运动定律”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打上的点计算出。在利用打点计时器和小车做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，‎ ‎（1）下列说法中正确的是_____________。‎ A．平衡摩擦力时，应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮拴在小车上 B．连接砝码盘和小车的细绳应与长木板保持平行 C．平衡摩擦力后，长木板的位置不能移动 D．小车释放前应靠近打点计时器，且应先接通电源再释放小车 ‎（2）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。‎ ‎（3）一组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。为了比较容易地检查出加速度a与质量M的关系，应该做a与________的图象。‎ ‎（4）如图（a），甲同学根据测量数据做出的a－F图线，说明实验存在的问题是________。‎ ‎（5）乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a－F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的是________。‎ ‎【答案】（1）BCD （2）M≫m　（3） （4）平衡摩擦力时木板倾角过大 （5）两小车及车上砝码的总质量不同 ‎【解析】（1）平衡摩擦力时，应将绳从小车上拿去，轻轻推动小车，小车沿木板运动，通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动，故A错误；若连接砝码盘和小车的细绳与长木板不保持平行，则细绳的拉力分力不等于小车的外力，这样导致误差增大，故B正确；每次改变小车的质量时，小车的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，以防摩擦力不再平衡，故C正确；实验时，应先放开小车，再接通打点计时器电源，由于小车运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于数据的采集和处理，同时要求开之间的关系，故不能做的图象。但，故a与成正比，而正比例函数图象是过原点的一条直线，就比较容易判断自变量与因变量之间的关系，故作a–的图象。‎ ‎（4）图中没有拉力时产生了加速度，说明平衡摩擦力时木板倾角过大。‎ ‎（5）由题中图（b）知在拉力相同的情况下，a乙>a丙，根据F=ma，可得，a–F图象的斜率等于物体的质量，且m乙”、“=”或“<”）时，说明气垫导轨已经水平。‎ ‎（2）用游标卡尺测遮光条宽度d，测量结果如图丙所示，则d= mm。‎ ‎（3）滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与钩码Q相连，钩码Q的质量为m。将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图象如图乙所示，若Δt1、Δt2和d已知，要验证滑块和砝码组成的系统机械能是否守恒，还应测出 和 （写出物理量的名称及符号）。‎ ‎（4）若上述物理量间满足关系式 ，则表明在上述过程中，滑块和砝码组成的系统机械能守恒。‎ ‎【答案】（1）= （2）5.00 （3）滑块质量M，两光电门间距为L ‎（4）mgL=‎ ‎2．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，该同学进行了如下操作：‎ 第一步：将质量均为M （A含挡光片、B含挂钩）的重物A、B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 第二步：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t 第三步：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（已知重力加速度为g），各物理量应满足的关系式为________________________________（用题中所给字母表示）。‎ ‎（3）该实验存在系统误差，产生误差的原因是____________________（写出两条即可）。‎ ‎（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？已知重力加速度为g，请你帮该同学写出a与m、M之间的关系式：_________________________________。‎ ‎【答案】（1）挡光片中心 （2） （3）绳子有一定的质量或滑轮与绳子之间有摩擦或重物运动受到空气阻力 （4）‎ ‎（4）根据牛顿第二定律得，系统所受的合力为，则系统加速度为：。‎ 考点7 验证动量守恒定律 一、实验目的 验证动量守恒定律。‎ 二、实验原理 在一维碰撞中，测出物体的质量m和碰撞前后物体的速度v、v′，找出碰撞前的动量p=m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′=m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后动量是否守恒。‎ 三、实验器材 方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块（两个）、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。学/ *- ‎ 方案二：带细线的摆球（两套）、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等。‎ 方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车（两个）、天平、撞针、橡皮泥。‎ 方案四：斜槽、小球（两个）、天平、复写纸、白纸等。‎ 四、实验步骤 方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验（如图所示）。‎ ‎1．测质量：用天平测出滑块质量。‎ ‎2．安装：正确安装好气垫导轨。‎ ‎3．实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度（①改变滑块的质量。②改变滑块的初速度大小和方向）。‎ ‎4．验证：一维碰撞中的动量守恒。‎ 方案二：利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验（如图所示）‎ ‎1．测质量：用天平测出两小球的质量m1、m2。‎ ‎2．安装：把两个等大小球用等长悬线悬挂起来。‎ ‎3．实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰。‎ ‎4．测速度：可以测量小球被拉起的角度，从而算出碰撞前对应小球的速度，测量碰撞后小球摆起的角度，算出碰撞后对应小球的速度。‎ ‎5．改变条件：改变碰撞条件，重复实验。‎ ‎6．验证：一维碰撞中的动量守恒。‎ 方案三：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验（如图所示）。‎ ‎1．测质量：用天平测出两小车的质量。‎ ‎2．安装：将打点计时器固定在光滑长木板的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面，在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥。‎ ‎3．实验：接通电源，让小车A运动，小车B静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两小车连接成一体运动。‎ ‎4．测速度：通过纸带上两计数点间的距离及时间由v=算出速度。‎ ‎5．改变条件：改变碰撞条件，重复实验。‎ ‎6．验证：一维碰撞中的动量守恒。‎ 方案四：利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律（如图所示）。‎ ‎1．测质量：用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球。‎ ‎2．安装：按照如图所示安装实验装置。调整固定斜槽使斜槽底端水平。‎ ‎3．铺纸：白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好。记下重垂线所指的位置O。‎ ‎4．放球找点：不放被撞小球，每次让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复10次。用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面。圆心P就是小球落点的平均位置。‎ ‎5．碰撞找点：把被撞小球放在斜槽末端，每次让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次。用步骤4的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置M和被撞小球落点的平均位置N。如图所示。‎ ‎6．验证：连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度。将测量数据填入表中。最后代入m1·OP=m1·OM+m2·ON，看在误差允许的范围内是否成立。‎ ‎7．结束：整理好实验器材放回原处。‎ 四、数据处理 ‎1．速度的测量 方案一：滑块速度的测量：v=，式中Δx为滑块挡光片的宽度（仪器说明书上给出，也可直接测量），Δt为数字计时器显示的滑块（挡光片）经过光电门的时间。‎ 方案二：摆球速度的测量：v=，式中h为小球释放时（或碰撞后摆起的）高度，h可用刻度尺测量（也可由量角器和摆长计算出）。‎ 方案三：小车速度的测量：v=，式中Δx是纸带上两计数点间的距离，可用刻度尺测量，Δt为小车经过Δx的时间，可由打点间隔算出。‎ ‎2．验证的表达式 方案一、二、三：m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′。‎ 方案四：m1·OP=m1·OM＋m2·ON。‎ 两位同学用如图甲所示装置，通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律。‎ ‎（1）实验中必须满足的条件是 。‎ A．斜槽轨道尽量光滑以减小误差 B．斜槽轨道末端的切线必须水平 C．入射球A每次必须从轨道的同一位置由静止滚下 D．两球的质量必须相等 ‎（2）测量所得入射球A的质量为mA，被碰撞小球B的质量为mB，图甲中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影，实验时，先让入射球A从斜轨上的起始位置由静止释放，找到其平均落点的位置P，测得平抛射程为OP；再将入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，与小球B相撞，分别找到球A和球B相撞后的平均落点M、N，测得平抛射程分别为OM和ON。当所测物理量满足表达式 时，即说明两球碰撞中动量守恒；如果满足表达式 时，则说明两球的碰撞为完全弹性碰撞。‎ ‎（3）记录纸上的O点是重垂线所指的位置，若测得各落点痕迹到O的距离：OM=2.68 cm，OP=8.62 cm，ON=11.50 cm，并知两球的质量分别为mB=10 g与mA=20 g，系统碰撞前总动量p与碰撞后总动量p′的百分误差= （结果保留一位有效数字）。‎ ‎（4）乙同学也用上述两球进行实验，但将实验装置进行了改装：如图乙所示，将白纸、复写纸固定在竖直放置的木条上，用来记录实验中球A、球B与木条的撞击点。实验时，首先将木条竖直立在轨道末端右侧并与轨道接触，让入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，撞击点为B′；然后将木条平移到图中所示位置，入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，确定其撞击点P′；再将入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，与球B相撞，确定球A和球B相撞后的撞击点分别为M′和N′。测得B′与N′、P′、M′各点的高度差分别为h1、h2、h3。若所测物理量满足表达式 时，则说明球A和球B碰撞中动量守恒。‎ ‎【参考答案】（1）BC （2）mAOP=mAOM+mBON mAOP2=mAOM2+mBON2 （3）2 （4）‎ ‎【试题解析】（1）“验证动量守恒定律”的实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的，只要离开轨道后做平抛运动，对斜槽是否光滑没有要求，故A错误；要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平，故B正确；要保证碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要从同一高度由静止滚下，故C正确；为了使小球碰后不被反弹，要求入射小球质量大于被碰小球质量，故D错误。‎ ‎（2）小球离开轨道后做平抛运动，由于小球抛出点的高度相同，它们在空中的运动时间t相等，它们的水平位移x与其初速度成正比，可以用小球的水平位移代替小球的初速度，若两球相碰前后的动量守恒，则mAv0=mAv1+mBv2，又OP=v0t，OM=v1t，ON=v2t，代入得：mAOP=mAOM+mBON；若碰撞是弹性碰撞，则机械能守恒，由机械能守恒定律得：mAv02=mAv12+mBv22，将OP=v0t，OM=v1t，ON=v2t，代入得：mAOP2=mAOM2+mBON2。‎ ‎（3）由（2）知 ‎（4）小球做平抛运动，在竖直方向上：h=gt2，平抛运动时间：t=，设轨道末端到木条的水平位置为x，小球做平抛运动的初速度：vA=，vA′=，vB′=，如果碰撞过程动量守恒，则：mAvA=mAvA′+mBvB′，将速度代入动量守恒表达式解得：。‎ ‎1．气垫导轨是常用的一种实验仪器。它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦。现用带竖直挡板C和D的气垫导轨以及滑块A和B来验证动量守恒定律，实验装置如图（弹簧的长度忽略不计），采用的实验步骤如下：‎ a．用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB。‎ b．调整气垫导轨，使导轨处于水平。学/* + ‎ c．在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上。‎ d．用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1。‎ e．按下电钮放开卡销，同时使分别记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作。当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时停止计时，记下A、B分别到达C、D的运动时间t1和t2。‎ ‎（1）实验中还应测量的物理量是_________ __ _ __________。‎ ‎（2）利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是____ ________________。‎ ‎（3）被压缩弹簧的弹性势能的表达式为 。‎ ‎【答案】（1）B的右端至D板的距离L2 （2） （3） ‎ ‎2．某同学用如图所示的装置，利用两个大小相同的小球做对心碰撞来验证动量守恒定律，图中AB是斜槽，BC是水平槽，它们连接平滑，O点为重锤线所指的位置。实验时先不放置被碰球2，让球1从斜槽上的某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，重复10次，然后将球2置于水平槽末端，让球1仍从位置G由静止滚下，和球2碰撞，碰后两球分别在记录纸上留下各自的痕迹，重复10次。实验得到小球的落点的平均位置分别为M、N、P。‎ ‎（1）在该实验中，应选用的器材是下列器材中的 。‎ A．天平 B．游标卡尺 C．刻度尺 D．大小相同的钢球两个 E．大小相同的钢球和硬橡胶球各一个 ‎（2）在此实验中，球1的质量为m1，球2的质量为m2，需满足m1 m2（选填“大于”、“小于”或“等于”）。‎ ‎（3）被碰球2飞行的水平距离由图中线段 表示。‎ ‎（4）若实验结果满足m1•ON= ，就可以验证碰撞过程中动量守恒．‎ ‎【答案】（1）ACD （2）大于 （3）OP （4）m1·OM+m2·OP ‎（3）1球和2球相撞后，2球的速度增大，1球的速度减小，都做平抛运动，竖直高度相同，所以碰撞后2球的落地点是P点，所以被碰球2飞行的水平距离由图中线段OP表示。‎ ‎（4）N为碰前入射小球落点的位置，M为碰后入射小球的位置，P为碰后被碰小球的位置，碰撞前入射小球的速度为，碰撞后入射小球的速度为：，碰撞后被碰小球的速度为：，若m1v0=m2v2+m1v1，则表明通过该实验验证了两球碰撞过程中动量守恒，代入数据得：m1ON= m1·OM+m2·OP。‎ ‎1．（2017·新课标全国Ⅰ卷）某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间。实验前，将该计时器固定在小车旁，如图（a）所示。实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车。在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图（b）记录了桌面上连续的6个水滴的位置。（已知滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴） 学+ -- ‎ ‎（1）由图（b）可知，小车在桌面上是____________（填“从右向左”或“从左向右”）运动的。‎ ‎（2）该小组同学根据图（b）的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图（b）中A点位置时的速度大小为___________m/s，加速度大小为____________m/s2。（结果均保留2位有效数字）‎ ‎【答案】（1）从右向左 （2）0.19 0.037‎ ‎2．（2017·新课标全国Ⅱ卷）某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系。使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器。‎ 实验步骤如下：‎ ‎①如图（a），将光电门固定在斜面下端附近；将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；‎ ‎②当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间∆t；‎ ‎③用∆s表示挡光片沿运动方向的长度，如图（b）所示，表示滑块在挡光片遮住光线的∆t时间内的平均速度大小，求出；‎ ‎④将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与①中的位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤②③；‎ ‎⑤多次重复步骤④；‎ ‎⑥利用实验中得到的数据作出–∆t图，如图（c）所示。‎ 完成下列填空：‎ ‎（1）用a表示滑块下滑的加速度大小，用vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则 与vA、a和∆t的关系式为= 。‎ ‎（2）由图（c）可求得，vA= cm/s，a= cm/s2。（结果保留3位有效数字）‎ ‎【答案】（1） （2）52.1 16.6（15.8~16.8）‎ ‎3．（2017·新课标Ⅲ卷）某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴（横轴为x轴，纵轴为y轴，最小刻度表示1 mm）的纸贴在水平桌面上，如图（a）所示。将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点（位于图示部分之外），另一端P位于y轴上的A点时，橡皮筋处于原长。‎ ‎（1）用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O，此时拉力F的大小可由测力计读出。测力计的示数如图（b）所示，F的大小为_______N。 +- ‎ ‎（2）撤去（1）中的拉力，橡皮筋P端回到A点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将P端拉至O点。此时观察到两个拉力分别沿图（a）中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1=4.2 N和F2=5.6 N。‎ ‎（i）用5 mm长度的线段表示1 N的力，以O为作用点，在图（a）中画出力F1、F2的图示，然后按平形四边形定则画出它们的合力F合；‎ ‎（ii）F合的大小为_______N，F合与拉力F的夹角的正切值为________。若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则。‎ ‎【答案】（1）4.0 （2）（i）如图所示 （ii）4.0 0.05‎ ‎4．（2017·北京卷）如图1所示，用质量为m的重物通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验。‎ ‎（1）打点计时器使用的电源是_______（选填选项前的字母）。‎ A．直流电源 B．交流电源 ‎（2）实验中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正确操作方法是_______（选填选项前的字母）。‎ A．把长木板右端垫高 B．改变小车的质量 在不挂重物且_______（选填选项前的字母）的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。‎ A．计时器不打点 B．计时器打点 ‎（3）接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下的第一个点标为O。在纸带上依次取A、B、C……若干个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为T。测得A、B、C……各点到O点的距离为x1、x2、x3……，如图2所示。‎ 实验中，重物质量远小于小车质量，可认为小车所受的拉力大小为mg。从打O点到打B点的过程中，拉力对小车做的功W=_________，打B点时小车的速度v=_________。‎ ‎（4）以v2为纵坐标，W为横坐标，利用实验数据作出如图3所示的v2–W图象。由此图象可得v2随W变化的表达式为_________________。根据功与能的关系，动能的表达式中可能包含v2这个因子；分析实验结果的单位关系，与图线斜率有关的物理量应是_________。‎ ‎（5）假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响，若重物质量不满足远小于小车质量的条件，则从理论上分析，图4中正确反映v2–W关系的是________。‎ ‎【答案】（1）B （2）A B （3）mgx2 （4）v2= W， =4.7(4.5~5.0) g–1 质量 （5）A ‎【解析】（1）打点计时器均使用交流电源，选B。‎ ‎（2）平衡摩擦和其他阻力，是通过垫高木板右端，构成斜面，使重力沿斜面向下的分力跟它们平衡，选A；平衡摩擦力时需要让打点计时器工作，纸带跟打点计时器限位孔间会有摩擦力，且可以通过纸带上打出的点迹判断小车的运动是否为匀速直线运动，选B。‎ ‎（3）小车拖动纸带移动的距离等于重物下落的距离，又小车所受拉力约等于重物重力，因此W=mgx2；小车做匀变速直线运动，因此打B点时小车的速度为打AC段的平均速度，则。‎ ‎5．（2017·江苏卷）利用如图1所示的实验装置探究恒力做功与物体动能变化的关系。小车的质量为M=200.0 g，钩码的质量为m=10.0 g，打点计时器的电源为50 H 的交流电。‎ ‎（1）挂钩码前，为了消除摩擦力的影响，应调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车观察到_______。‎ ‎（2）挂上钩码，按实验要求打出的一条纸带如图2所示。选择某一点为O，依次每隔4个计时点取一个计数点。用刻度尺量出相邻计数点间的距离，记录在纸带上。计算打出各计数点时小车的速度v，其中打出计数点“1”时小车的速度v1=______m/s。‎ ‎（3）将钩码的重力视为小车受到的拉力，取g=9.80 m/s，利用W=mg算出拉力对小车做的功W。利用算出小车动能，并求出动能的变化量。计算结果见下表。‎ ‎2.45‎ ‎2.92‎ ‎3.35‎ ‎3.81‎ ‎4.26‎ ‎2.31‎ ‎2.73‎ ‎3.12‎ ‎3.61‎ ‎4.00‎ 请根据表中的数据，在方格纸上作出图象。‎ ‎（4）实验结果表明，总是略小于W。某同学猜想是由于小车所受拉力小于钩码重力造成的。用题中小车和钩码质量的数据可算出小车受到的实际拉力F=__________N。 . .. ‎ ‎【答案】（1）小车做匀速运动 （2）0.228 （3）如图所示 （4）0.093‎ ‎6．（2017·天津卷）如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。‎ ‎（1）对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是______________。‎ A．重物选用质量和密度较大的金属锤 B．两限位孔在同一竖直面内上下对正 C．精确测量出重物的质量 D．用手托稳重物，接通电源后，撒手释放重物 ‎（2）某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50 H 的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示。纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点。重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有____________。‎ A．OA、AD和EG的长度 B．OC、BC和CD的长度 C．BD、CF和EG的长度 D．AC、BD和EG的长度 ‎【答案】（1）AB （2）BC 以用来验证机械能守恒定律，故B正确；由BD和EG的长度可分别求出打C点的速度v1和打F点的速度v2，有CF之间的距离h，可以来验证机械能守恒定律，故C正确；AC、BD和EG的长度可分别求出打BCF三点的速度，但BC、CF、BF之间的距离都无法求出，无法验证机械能守恒定律，故D错误。‎ ‎7．（2015·山东卷）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将弹簧测力计固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向。‎ ‎②如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧测力计的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧测力计示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置记为O1、O2，记录弹簧测力计的示数F，测量并记录O1、O2间的距离（即橡皮筋的长度l）。每次将弹簧测力计示数改变0.50 N，测出所对应的l，部分数据如下表所示：‎ F(N)‎ ‎0‎ ‎0.50‎ ‎1.00‎ ‎1.05‎ ‎2.00‎ ‎2.50‎ l (cm)‎ l0‎ ‎10.97‎ ‎12.02‎ ‎13.00‎ ‎13.98‎ ‎15.05‎ ‎③找出②中F=2.50 N时橡皮筋两端的位置，重新记为O、，橡皮筋的拉力记为。‎ ‎④在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，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）利用表中数据在给出的坐标纸上（见答题卡）画出F–l图线，根据图线求得l0=_____cm。‎ ‎（2）测得OA=6.00 cm，OB=7.60 cm，则FOA的大小为________N。 .. ‎ ‎（3）根据给出的标度，在答题卡上作出FOA和FOB的合力的图示。‎ ‎（4）通过比较与________的大小和方向，即可得出实验结论。‎ ‎【答案】（1）10.00 （2）1.8 （3）如图 （4）‎ ‎【解析】（1）做出F–l图像，求得直线的截距即为l0，可得l0=10.00 cm；‎ ‎（3）如图所示；‎ ‎（4）通过比较和的大小和方向，可得出实验结论。‎ ‎8．（2016·全国新课标Ⅲ卷）‎ 某物理课外小组利用图（a）中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系。图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码。本实验中可用的钩码共有N=5个，每个质量均为0.010 g。实验步骤如下：‎ ‎（1）将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物快，使小车（和钩码）可以在木板上匀速下滑。‎ ‎（2）将n（依次取n=1，2，3，4，5）个钩码挂在轻绳右端，其余N–n个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行。释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制s–t图象，经数据处理后可得到相应的加速度a。‎ ‎（3）对应于不同的n的a值见下表。n=2时的s–t图象如图（b）所示；由图（b）求出此时小车的加速度（保留2位有效数字），将结果填入下表。‎ n ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎0.20‎ ‎0.58‎ ‎0.78‎ ‎1.00‎ ‎（4）利用表中的数据在图（c）中补齐数据点，并作出a–n图象。从图象可以看出：当物体质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比。‎ ‎（5）利用a–n图象求得小车（空载）的质量为_______ g（保留2位有效数字，重力加速度取g=9.8 m/s2）。‎ ‎（6）若以“保持木板水平”来代替步骤（1），下列说法正确的是_______（填入正确选项前的标号）‎ A．a–n图线不再是直线 B．a–n图线仍是直线，但该直线不过原点 C．a–n图线仍是直线，但该直线的斜率变大 ‎【答案】（3）0.39 （4）如图所示 （5）0.45 （6）BC ‎【解析】（3）因为小车做初速度为零的匀加速直线运动，故将（2，0.78）代入可得。‎ ‎（4）根据描点法可得如图所示图线 ‎9．（2015·四川卷）某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，安装好实验装置，让刻度尺零刻度与弹簧上端平齐，在弹簧下端挂1个钩码，静止时弹簧长度为l1，如图1所示，图2是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺（最小分度是1毫米）上位置的放大图，示数l1= cm。在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个相同钩码，静止时弹簧长度分别是l2、l3、l4、l5。已知每个钩码质量是50 g，挂2个钩码时，弹簧弹力F2= N（当地重力加速度g=9.8 m/s2）。要得到弹簧伸长量x，还需要测量的是 。作出F–x曲线，得到弹力与弹簧伸长量的关系。‎ ‎【答案】25.85 0.98 弹簧的原长l0‎ ‎10．（2015·福建卷）某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验。‎ ‎（1）图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73 cm，图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量Δl为 cm； ++ ‎ ‎（2）本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范的做法是 ；（填选项前的字母）‎ A．逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重 B．随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重 ‎（3）图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量Δl与弹力F的关系图线，图线的AB段明显偏离直线OA，造成这种现象的主要原因是 。‎ ‎【答案】（1）6.93 cm （2）A （3）钩码重力超过弹簧弹力范围 ‎11．（2011·北京卷）如图甲，用"碰撞实验器"可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。‎ ‎（1）实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是，可以通过仅测量______（填选项前的符号），间接地解决这个问题。‎ A．小球开始释放高度h B．小球抛出点距地面的高度H C．小球做平抛运动的射程 ‎（2）图甲中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP。然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复．接下来要完成的必要步骤是______（填选项前的符号）‎ A．用天平测量两个小球的质量m1、m2‎ B．测量小球m1开始释放高度h C．测量抛出点距地面的高度H D．分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N E．测量平抛射程OM、ON ‎（3）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为____________________（用（2）中测量的量表示）；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为____________________（用（2）中测量的量表示）。‎ ‎（4）经测定，m1=45.0 g，m2=7.5 g，小球落地点的平均位置距O点的距离如图乙所示。碰撞前、后m1的动量分别为与，则:=_______:11；若碰撞结束时m2的动量为，则:=11:_______。实验结果表明，碰撞前、后总动量的比值为_______。‎ ‎（5）有同学认为，在上述实验中仅更换两个小球的材质，其他条件不变，可以使被碰小球做平抛运动的射程增大。请你用（4）中已知的数据，分析和计算出被碰小球m2平抛运动射程ON的最大值为______cm。‎ ‎【答案】（1）C （2）ADE （3）m1·OP=m1·OM+m2·ON m1·OP2=m1·OM2+m2·ON2 （4）14 2.9 1.01‎ ‎（5）76.8‎ ‎【解析】（1）验证动量守恒定律实验中，要研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但可通过落地高度不变情况下的水平射程来体现速度，故选C。‎ ‎（2）实验时，先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射 则动量守恒；m1·OP2=m1·OM2+m2·ON2成立，则为弹性碰撞。‎ ‎（4）碰撞前后m1动量之比为，碰后m1、m2动量之比为，碰撞前后总动量的比值。 （5）发生弹性碰撞时，被碰小球获得的速度最大，根据动量守恒有，动能守恒有，解得，最大射程。‎