2019高考物理探究性实验力学实验专题

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1、力学实验专题1、如图为“用DIS（位移传感器、数据采集器、计算机）研究加速度和力的关系”的实验装置。（1）在该实验中必须采用控制变量法，应保持_不变，用钩码所受的重力作为_，用DIS测小车的加速度。（2）改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线（如图所示）。分析此图线的OA段可得出的实验结论是_。（单选题）此图线的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2.（10分）（注意：在试卷上作答案无效）某同学为了探究物体在斜面上的运动时摩擦力与斜面倾角

2、的关系，设计实验装置如图。长直平板一端放在水平桌面上，另一端架在一物块上。在平板上标出A、B两点，B点处放置一光电门，用光电计时器记录滑块通过光电门时挡光的时间。实验步骤如下： 用游标卡尺测量滑块的挡光长度d，用天平测量滑块的质量m； 用直尺测量AB之间的距离s，A点到水平桌面的垂直距离h1，B点到水平桌面的垂直距离h2； 将滑块从A点静止释放，由光电计时器读出滑块的挡光时间t1 重复步骤数次，并求挡光时间的平均值； 利用所测数据求出摩擦力f和斜面倾角的余弦值； 多次改变斜面的倾角，重复实验步骤，做出f-关系曲线。（1） 用测量的物理量完成下列各式（重力加速度为g）： 斜面倾角的余弦=； 滑块

3、通过光电门时的速度v=； 滑块运动时的加速度a=； 滑块运动时所受到的摩擦阻力f=；（2）测量滑块挡光长度的游标卡尺读数如图所示，读得d=。答案（1）（2）3.62cm【解析】(1)物块在斜面上做初速度为零的匀加速直线运动,受重力、支持力、滑动摩擦力,如图所示 根据三角形关系可得到,根据根据运动学公式,有,即有根据牛顿第二定律,则有.(2) 在游标卡尺中，主尺上是3.6cm，在游标尺上恰好是第1条刻度线与主尺对齐，再考虑到卡尺是10分度，所以读数为3.6cm+0.11mm=3.61cm或者3.62cm也对.打点计时器滑块砝码托盘3、（2008宁夏卷）、物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间

4、的动摩擦因数实验装置如图，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，其一端与电磁打点计时器的纸带相连，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小点。说明：关于纸带的计算 1.401.892.402.883.393.884.37单位 cm01234567上图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），计数点间的距离如图所示。根据图中数据计算的加速度a （保留三位有效数字）回答下列两个问

5、题：为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有（填入所选物理量前的字母） A木板的长度l B木板的质量m1 C滑块的质量m2D托盘和砝码的总质量m3 E滑块运动的时间t测量中所选定的物理量时需要的实验器材是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）与理论值相比，测量的动摩擦因数（填“偏大”或“偏小” ）写出支持你的看法的一个论据：答：0.4950.497 m/s2；CD；天平；对滑块和砝码盘由牛顿第二定律偏大；打点计时器振动时会对纸带产生阻力，使测得的加速度偏小，因而使测量的偏大。问题：你不觉得这个实验太麻烦了吗？这个实验能否简化呢？怎样简化？4、（2003江苏物理第1

6、2题）实验装置如图1所示：一木块放在水平长木板上，左侧栓有一细软线，跨过固定在木板边缘的滑轮与一重物相连。木块右侧与打点计时器的纸带相连。在重物牵引下，木块在木板上向左运动，重物落地后，木块继续向左做匀减速运动，图2给出了重物落地后，打点计时器在纸带上打出的一些点，试根据给出的数据，求木块与木板间的摩擦因数。要求写出主要的运算过程。结果保留2位有效数字。（打点计时器所用交流电频率为50Hz，不计纸带与木块间的拉力。取重力加速度g=10m/s2）打点计时器纸带图1纸带运动方向7.72 7.21 6.71 6.25 5.76 5.29 4.81 4.31图2单位：cm【解析】由给出的数据可知，重物

7、落地后，木块在连续相等的时间T内的位移分别是：s1=7.72cm，s2=7.21cm，s3=6.71cm，s4=6.25cm，s5=5.76cm，s6=5.29cm，s7=4.81cm，s8=4.31cm 以a表示加速度，根据匀变速直线运动的规律，有，又知T=0.04s，解得a=-3.0m/s2。重物落地后木块只受摩擦力的作用，根据牛顿第二定律有：-mg=ma，解得=0.30。【答案】根据图2中数据利用逐差法得=-3.0m/s2。由-mg=ma，解得=0.30。【点评】此题考查摩擦力定律、逐差法、牛顿第二定律及其相关知识点。问题：还可以怎样简化。2013年新课标卷（改造了2008年宁夏卷的实验

8、题）评价：现代科技的应用也是为了简化实验。5、（2007广东卷）如图11（a）所示，小车放在斜面上，车前端栓有不可伸长的细线，跨过固定在斜面边缘的小滑轮与重物相连，小车后面与打点计时器的纸带相连。起初小车停在靠近打点计时器的位置，重物到地面的距离小于小车到滑轮的的距离。启动打点计时器，释放重物，小车在重物的牵引下，由静止开始沿斜面向上运动，重物落地后，小车会继续向上运动一段距离。打点计时器使用的交流电频率为50 Hz。图11（b）中a、b、c是小车运动纸带上的三段，纸带运动方向如箭头所示。（a）2.722.822.922.982.822.622.081.901.731.481.321.12单位

9、：cmabc图11 （b）根据所提供纸带上的数据，计算打c段纸带时小车的加速度大小为_m/s2。（结果保留两位有效数字）打a段纸带时，小车的加速度是2.5 m/s2。请根据加速度的情况，判断小车运动的最大速度可能出现在b段纸带中的_。如果取重力加速度10 m/s2，由纸带数据可推算出重物与小车的质量比为_。6、验证机械能守恒A、如图，一很长的、不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮，绳两端各系一小球a和b。a球质量为m，静置于地面；b球质量为3m，用手托住，高度为h，此时轻绳刚好拉紧。从静止开始释放b后，a可能达到的最大高度为AhBl.5h C2h D2.5hB、如图所示，两个质量各为m1和m2的小

10、物块A和B，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，已知m1m2，现要利用此装置验证机械能守恒定律.（1）若选定物块A从静止开始下落的过程进行测量，则需要测量的物理量有（在答题卡上对应区域填入选项前的编号）物块的质量m1、m2；物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间；物块B上升的距离及上升这段距离所用的时间；绳子的长度.（2）为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出以下建议：绳的质量要轻：在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好；尽量保证物块只沿竖直方向运动不要摇晃；两个物块的质量之差要尽可能小.以上建议中确实对提高准确程度有作用的是。（在答题卡上对应区域填入选项前的编号）（3）写出一条上面没有

11、提到的提高实验结果准确程度有益的建议：7、如图所示，将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，利用此装置可以测定重力和速度。 所需器材有打点计时器（带导线）、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还需（填字母代号）中的器材。A.直流电源、天平及砝码 B.直流电源、毫米刻度尺C.交流电源、天平及砝码 D.交流电源、毫米刻度尺 通过作图象的方法可以剔除偶然误差较大的数据，提高实验的准确程度。为使图线的斜率等于重力加速度，除作v-t图象外，还可作图象，其纵轴表示的是，横轴表示的是。小车打点计时器纸带接电源图28、某同学用图2所示的实验装置研究小车在斜面上的运动。实验步骤

12、如下： a安装好实验器材。b接通电源后，让拖着纸还的小车沿平板斜面向下运动，重复几次。选出一条点迹比较清晰的纸带，舍去开始密集的点迹，从便于度量的点开始，每两个打点间隔取一个计数点，如图3中0、1、2、6点所示。c测量1、2、36计数点到0计数点的距离，分别记作：S1、S2、S3S6d通过测量和计算，该同学判断出小车沿平板做匀加速直线运动。e分别计算出S1、S2、S3S6与对应时间的比值。f以为纵坐标、t为横坐标，标出与对应时间t的坐标点，画出-t图线。0123456789101112131441516171819200123456S1S2S3S4S5S6图30123130125图4结合上述实

13、验步骤，请你完成下列任务：实验中，除打点计时器（含纸带、复写纸）、小车、平板、铁架台、导线及开关外，在下面的仪器和器材中，必须使用的有和。（填选项代号）St/cms-1t/0.01s10203040506070800510152025图5A电压合适的50Hz的交流电源 B电压可调的直流电源C刻度尺 D秒表 E天平 F重锤将最小刻度为1mm的刻度尺的0刻度线与0计数点对齐，0、1、2、5计数点所在位置如图4所示，则S2=cm ,S5=cm该同学在图5中已标出1、3、4、6计数点对应的坐标点，请你在该图中标出与2、5两个计数点对应的坐标点，并画出-t图线。根据-t图线判断，在打0计数点时，小车的速

14、度v0=m/s；它在斜面上运动的加速度a=_m/s2。例题9：乙同学采用如图3所示的装置进行了有关“动能定理”研究的实验。 纸带 电火花计时器图3配重垫木 小车a按图3把实验器材安装好，不挂配重，反复移动垫木直到小车能够做匀速直线运动；b把细线系在小车上并绕过定滑轮悬挂质量为100g的配重。接通电源，放开小车，电火花计时器在被小车带动的纸带上打下一系列点。从某点A开始，此后在纸带上每隔4个点取一个计数点，依次标为B、C、D；c测量出B、C、D、各点与A点的距离，分别记为、；d用配重受到的重力分别乘以、，得到配重重力所做的功W1、W2、W3、；（重力加速度g=980ms2）e求出B、C、D、各点

15、速度的大小，分别记为、，再求出它们的平方、；f用纵坐标表示速度的平方，横坐标表示配重重力所做的功W，作出图象，并在图象中描出（，）坐标点，再连成图线；（以下计算保留到小数点后两位）在步骤d中，该同学测得，则配重重力所做的功J；该同学得到的图象如图4所示。通过图象可知，打A点时对应小车的速度图400.10.20.30.40.51.0W/J2/(m2s-2)0.62.03.00.51.52.5ms；小车的质量M=kg.10、（09广东）某试验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能原理”。如图12，他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到

16、拉力的大小。在水平面上相距50.0cm的A、B两点各安装一个速度传感器，记录小车通过A、B时的速度大小、小车中可以放置砝码。（1）试验主要步骤如下：测量和拉力传感器的总质量M1；把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；正确连接所需电路；将小车停在C点，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力及小车通过A、B时的速度；在小车中增加砝码，或，重复的操作（2）表1是他们测得的一组数据，期中M是M1与小车中砝码质量之和，是两个速度传感器记录速度的平方差，可以据此计算出动能变化量E，F是拉力传感器受到的拉力，W是F在A、B间所做的功。表格中的E3=，W3=（结果保留三位有效数字）（3）根据表1，请在图13中的方格纸上作出E-W图线图1315（1）小车；由静止开始释放小车；改变小车质量.（2）0.600J，0.610J.（3）E-W图线如图所示评价：图像问题斜率和截距是解决问题的突破口。内容总结（1）力学实验专题1、如图为“用DIS（位移传感器、数据采集器、计算机）研究加速度和力的关系”的实验装置 （2）说明：关于纸带的计算 1.401.892.402.883.393.884.37单位 cm01234567上图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），计数点间的距离如图所示