专题15力学实验（教师版）根据高考大纲，力学实验一共有19个，含盖有：测定性实验、验证性实验和探究性实验。天平和温度计在近年的高考中没有出现过，但这两个仪器的使用及读数规则，在初中却有较高要求。认识误差的含义即是要求深刻理解实验的原理，掌握实验的思想方法，在实验中去观察和发现实验操作需要注意的事项，并在观察、发现和分析中找出产生误差的原因，进而思考如何减小误差及修正误差。有效数字对学生来说概念是很清楚的，但在实际的基本仪器读数、测量值的运算和计算结果的表达中，往往出现问题，这应当引起我们的注意。【2022高考预测】（1）考实验的原理①基本仪器的工作原理②物理量的测量原理③验证、设计实验的原理④探索实验的变量控制⑤画实验的原理图。（2）考仪器使用①知道仪器的构造②明确仪器的操作规程③掌握基本测量工具和实验器材的读数与使用。（3）考选择实验器材①从给定的器材中确定所需②补充试题中遗漏的器材③替换不合理的器材。（4）考查实验步骤①掌握正确的实验步骤②给步骤排序或改错③补漏或删除多余的步骤。（5）考安装调试①按正确的次序安装器材②电路实物连接③明确实验的注意事项（6）考实验数据处理、实验结果分析①确定有效数字②利用公式处理数据③利用图像处理数据④会分析实验现象和误差原因1、测定匀变速运动的加速度实验目的:②学习用打点计时器测定即时速度和加速度。实验原理:③由纸带求物体运动加速度的方法：2、验证力的合成的平行四边形定则\n实验目的:验证力的合成的平行四边形定则。注意事项:3、验证牛顿第二定律实验原理:②保持小桶和砂的质量不变，在小车上加减砝码,改变小车的质量M，测出小车的对应加速度a,由多组a、M数据作出加速度和质量倒数的关系a-M-1图线,验证加速度是否与质量成反比。4、验证机械能守恒定律。注意：①先接通电源后松开纸带，让重锤自由下落。②在打好点的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近2mm，且点迹清晰的一条纸带。③计算各点对应的势能减少量mghn和动能的增加量1/2mvn2，进行比较一、误差和有效数字1.误差测量值与真实值的差异叫做误差。误差可分为系统误差和偶然误差两种。⑴系统误差的特点是在多次重复同一实验时，误差总是同样地偏大或偏小。⑵偶然误差总是有时偏大，有时偏小，并且偏大和偏小的机会相同。减小偶然误差的方法，可以多进行几次测量，求出几次测量的数值的平均值。这个平均值比某一次测得的数值更接近于真实值。2.有效数字带有一位不可靠数字的近似数字，叫做有效数字。⑴有效数字是指近似数字而言。⑵只能带有一位不可靠数字，不是位数越多越好。凡是用测量仪器直接测量的结果，读数一般要求在读出仪器最小刻度所在位的数值（可靠数字）后，再向下估读一位（不可靠数字），这里不受有效数字位数的限制。间接测量的有效数字运算不作要求，运算结果一般可用2~3位有效数字表示。二、考试大纲规定的学生实验1.长度的测量（游标卡尺和螺旋测微器）⑴游标卡尺①10分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为0.9mm，比主尺上相邻两个刻度间距离小0.1mm。读数时先从主尺上读出厘米数和毫米数，然后用游标读出0.1毫米位的数值：游标的第几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐，0.1毫米位就读几（不能读某）。其读数准确到0.1mm。②20分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为0.95mm，比主尺上相邻两个刻度间距离小0.05mm。读数时先从主尺上读出厘米数和毫米数，然后用游标读出毫米以下的数值：游标的第几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐，毫米以下的读数就是几乘0.05毫米。其读数准确到0.05mm。\n③50分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为0.98mm，比主尺上相邻两个刻度间距离小0.02mm。这种卡尺的刻度是特殊的，游标上的刻度值，就是毫米以下的读数。这种卡尺的读数可以准确到0.02mm。要注意：游标卡尺都是根据刻线对齐来读数的，所以都不再往下一位估读。要知道主要构造的名称：主尺、游标尺、外测量爪、内测量爪、深度尺、紧固螺钉。⑵螺旋测微器固定刻度上的最小刻度为0.5mm（在中线的上侧）；可动刻度每旋转一圈前进（或后退）0.5mm。在可动刻度的一周上平均刻有50条刻线，所以相邻两条刻线间代表0.01mm。读数时，从固定刻度上读取整、半毫米数，然后从可动刻度上读取剩余部分（因为是10分度，所以在最小刻度后必须再估读一位），再把两部分读数相加，得测量值。要知道主要构造的名称：以下的①-⑦依次是：测砧、测微螺杆、固定刻度、可动刻度、旋钮、微调旋钮和尺架。例1.读出下列游标卡尺测量的读数。\n解：⑴0.642mm⑵10.294mm2.探究力的合成⑴原理是两只弹簧秤成角度拉橡皮条AB和一只弹簧秤拉橡皮条AB的效果相同，这个效果就是指橡皮条的形变量（大小和方向）相同。⑵在画力的图示时，必须有箭头、标度、刻度。⑶实验往往有一定的偶然误差，只要用平行四边形定则求得的合力F和一只弹簧秤的拉力F/的图示大小和方向在误差允许的范围内相同就可以了。\n例3.橡皮筋的一端固定在A点，另一端栓上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5N、最小刻度为0.1N的弹簧测力计，沿着两个不同的方向拉弹簧测力计。当橡皮筋的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直，如图所示。这时弹簧测力计的读数可从图中读出。⑴由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为_____N和_____N。（只须读到0.1N）⑵在右图的方格纸中按作图法的要求画出这两个力及它们的合力。解：⑴2.5N和4.0N⑵注意平行四边形中的实线、虚线的区别和箭头、标度、单位。ABCs1s2s3O3.测定匀变速直线运动的加速度打点计时器图1例5．一打点计时器固定在斜面上某处，一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下，如右图所示。下图是打出的纸带的一段。⑴已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，利用下图给出的数据可求出小车下滑的加速度a=_____。⑵为了求出小车在下滑过程中所受的阻力，还需要测量的物理量有_______。用测得的量及加速度a表示阻力的计算式为f=_________。5.研究平抛物体的运动⑴斜槽末端的切线必须水平。⑵用重锤线检验坐标纸上的竖直线是否竖直。⑶以斜槽末端所在的点为坐标原点。⑸每次小球应从斜槽上的同一位置由静止开始下滑。⑹由描迹法得到小球平抛的轨迹，从轨迹上任何一点的横纵坐标都可以计算出该平抛物体抛出时的初速度。⑺若用闪光照相来研究，所得到的照片上相邻小球间的时间间隔是相等的，利用这一结论和运动分解的知识，可以求小球平抛的初速度，也可以求小球在任何一个位置的瞬时速度。6.验证机械能守恒定律本实验要求验证自由下落过程中机械能守恒，图示纸带的左端是用夹子夹重物的一端。\n⑴要多做几次实验，选点迹清楚，且第一、二两点间距离接近2mm的纸带进行测量。⑷本实验不需要在打下的点中取计数点。也不需要测重物的质量。⑴这三个数据中不符合有效数字读数要求的是_____,应记作_______cm。7.（选修）用单摆测定重力加速度⑵开始摆动时需注意：摆角要小于5°（要保证做简谐运动，不要使摆动成为圆锥摆）⑷改变摆长重做几次实验，计算每次实验得到的重力加速度，再求这些重力加速度的平均值。你认为以上4种方法中，错误的是哪一种____（填代号即可），其余正确方法中偶然误差最小的是哪一种______(填代号即可)。例9.某同学在家里做用单摆测定重力加速度的实验，但没有合适的摆球，他找到了一块大小为3cm左右，外形不规则的大理石块代替小球。他设计的实验步骤是：⑴你认为该同学以上实验步骤中有重大错误的是_______________。为什么?8.（选修）碰撞中的动量守恒⑴每次入射小球都应该从斜槽轨道的同一位置开始自由下滑。⑵被碰小球的位置必须与入射小球等高，其中心与斜槽末端的水平距离恰好是小球半径的2倍。⑷必须以质量较大的小球作为入射小球（保证碰撞后两小球都向前运动）。⑸小球落地点的平均位置要用圆规来确定：用尽可能小的圆把所有落点都圈在里面，圆心就是落点的平均位置。⑹所用的仪器有：天平、刻度尺、游标卡尺（测小球直径）、碰撞实验器、复写纸、白纸、重锤、两个直径相同质量不同的小球、圆规。\nC.第二次入射小球和被碰小球将同时落地9.设计实验举例例11.利用手头的常用仪器，粗略测定玩具手枪子弹射出时的初速度。除玩具手枪外，所给的测量仪器为：⑴只有秒表；⑵只有米尺。⑴试根据这些实验数据在右图给定的坐标纸上作出弹簧所受弹力大小F跟弹簧总长L之间的函数关系图线，说明图线跟坐标轴交点的物理意义。\n【2022高考试题解析】（2022•重庆）(1)如图所示为光学实验用的长方体玻璃砖，它的________面不能用手直接接触．在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a、b、c的位置相同，且插在c位置的针正好挡住插在a、b位置的针的像，但最后一个针孔的位置不同，分别为d、e两点，如图所示，计算折射率时，用________(填“d”或“e”)得到的值较小，用________(填“d”或“e”)点得到的值误差较小．(2)某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘制作了果汁电池，他们测量这种电池的电动势E和内阻r，并探究电极间距对E和r的影响，实验器材如图所示．※①测量E和r的实验方案为：调节滑动变阻器，改变电源两端的电压U和流过电源的电流I，依据公式______，利用测量数据作出U－I图象，得出E和r.②将电压表视为理想表，要求避免电流表分压作用对测量结果的影响，请在图中用笔画线代替导线连接电路．③实验中依次减小铜片与锌片的间距，分别得到相应果汁电池的U－I图象如图中(a)(b)(c)(d)所示，由此可知：在该实验中，随电极间距的减小，电源电动势________(填“增大”、“减小”或“不变”)，电源内阻________(填“增大”、“减小”或“不变”)．曲线(c)对应的电源电动势E＝__________V，内阻r＝________Ω，当外电路总电阻为2500Ω时，该电源的输出功率P＝________mW.(均保留三位有效数字)【答案】(1)光学 d e(2)①U＝E－Ir ②如图所示③不变 增大 0.975 478 0.268【解析】(1)玻璃砖的光学面不能用手直接接触，接触面的污渍会影响接触面的平整，进而影响折射率的测定．连接dc、ec\n并延长至玻璃砖的光学面与白纸的交线，交点为出射点，入射点与出射点的连线即为折射光线，入射角一定，用d点时，折射角大，折射率小；对于两光学面平行的玻璃砖，入射光线和出射光※线平行，ec连线与入射光线平行，误差小．(2)①根据闭合电路的欧姆定律，U＝E－Ir.②如图所示．③图线与纵轴的交点的纵坐标即为电动势，交点纵坐标不变，所以电动势不变，为0.975V；图线斜率的绝对值即为内阻，斜率的绝对值变大，内阻变大．(c)对应图线斜率绝对值约为478(从线上选取两点即可求斜率)，电源的输出功率P＝2R＝2×2500W＝2.68×10－4W＝0.268mW.【考点定位】电学实验【解析】（1）只有小球在最低点时，磁感应器中的磁感强度才最大；连续N个磁感应强度最大值应有N-1个时间间隔，这段时间应为（N-1）/2个周期，即：因此T=（2）根据：，取对数得：因此图象为一条直线；图象与纵坐标交点为C，则整理得：【考点定位】磁场、力学试验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”）代表符号Lx数值（cm）25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30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长度为______。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9.8m/s2）。\n下一位，则此刻度尺的最小精度应为1mm，故L3读数错误。③横轴表示的是弹簧的形变量，故为弹簧长度与L0的差值。故k=4.9N/m（2022·山东）21．（13分）（1）某同学利用图甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律。物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上（尚未到达滑轮处）。从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图议所示。打点计时器电源的频率为50Hz。纸带与打点计时器之间有摩擦阻力,则计算结果比动摩擦因数的真实值偏大.【答案】⑵C【解析】当用砂桶和砂子的重力当做拉小车的力，则应该让砂桶和砂子的质量远小于小车的质量。⑶0.42解：依据题意得出x1,x2,x3,x4,x5,x6,,然后采用逐差法求加速度，取平均值，保留2位有效数字。【考点定位】力学实验\n（2）回答下列问题：（不要求写出计算或推导过程）③当弹簧长度改变量为x时，弹性势能与相应的Ek是什么关系？（2022·江苏）11.(10分)为测定木块与桌面之间的动摩擦因数,小亮设计了如图所示的装置进行实验.实验中,当木块A位于水平桌面上的O点时,重物B刚好接触地面.将A拉到P点,待B稳定后静止释放,A最终滑到Q点.分别测量OP、OQ的长度h和s.\n改变h,重复上述实验,分别记录几组实验数据.(1)实验开始时,发现A释放后会撞到滑轮.请提出两个解决方法.(2)请根据下表的实验数据作出s-h关系的图象.(3)实验测得A、B的质量分别为m=0.40kg、M=0.50kg.根据s-h图象可计算出A块与桌面间的动摩擦因数=_________.(结果保留一位有效数字)(4)实验中,滑轮轴的摩擦会导致μ的测量结果_________(选填“偏大”或“偏小”).【解析】(1)减小B的质量;增加细线的长度(或增大A的质量;降低B的起始高度)(2)(见下图)(3)0.4(4)偏大【考点定位】探究性实验（2022·浙江）21、（10分）在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插好了4枚大头针，如图甲所示。\n（1）在答题纸上相应的图中画出完整的光路图；（2）对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n=____________（保留3位有效数字）；(3)A【解析】：见答案（2022·浙江）22、（10分）在“探究求合力的方法”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧秤、（1）为完成实验，某同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数，得到的实验数据如下表用作图法求得该弹簧的劲度系数k=_________________N/m；（2）某次实验中，弹簧的指针位置如图所示，其读数为_____________N，同时利用（3）中结果获得弹簧上的弹力值为2.50N，请在答题纸上画出这两个共点力的合力F合；（3）由图得到F合=__________N。【解析】：见答案（2022·天津）9．（18分）【考点定位】本题考查动量变化，动量定理。（2）某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素。A．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\nD．保证摆球在同一竖直平面内摆动【考点定位】本题考查用单摆的简谐运动。在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准，待侧金属丝接入电路部分的长度约为50cm。（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图1所示，其读数应某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度。该螺旋测微器校零时的示数如图（a）所示，测量金属板厚度时的示数如图（b）所示。图（a）所示读数为_________mm，图（b）所示读数为_________mm，所测金属板的厚度为_________mm。【2022高考试题解析】（1）（6分）某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的试验中：A.把单摆从平衡位置拉开30度的摆角，并在释放摆球的同时开始计时C.用悬线的长度加摆球的直径作为摆长，代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大D.选择密度较小的摆球，测得的重力加速度值误差较小答案：（1）①0.97②C2.（重庆）某同学设计了如题22图3所示的装置，利用米尺、秒表、轻绳、轻滑轮、轨道、滑块、托盘和砝码等器材来制定滑块和轨道间的动摩擦因数μ。滑块和托盘上分别放有若干砝码，滑块质量为M，滑块上砝码总质量为m‘，托盘和盘中砝码的总质量为m，实验中，滑块在水平轨道上从A到B做初速为零的匀加速直线运动，重力加速度g取10m／s2。\n\n【答案】①学生电源、电磁打点计时器、钩码、砝码或电火花计时器、钩码、砝码②学生电源为电磁打点计时器提供交流电源；电磁打点计时器（电火花计时器）记录小车运动的位置和时间；钩码用以改变小车的质量；砝码用以改变小车受到的拉力的大小，还可以用于测量小车的质量。【解析】电磁打点计时器（电火花计时器）记录小车运动的位置和时间；钩码用以改变小车的质量；砝码用以改变小车受到的拉力的大小，还可以用于测量小车的质量。如果选电磁打点计时器，则需要学生电源，如果选电火花计时器，则不需要学生电源。4．（新课标）（10分）利用图1所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度。一斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处，光电门甲的位置可移动，当一带有遮光片的滑块自斜面上滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t。改变光电门甲的位置进行多次测量，每次都使滑块从同一点由静止开始下滑，并用米尺测量甲、乙之间的距离s，记下相应的t值；所得数据如下表所示。完成下列填空和作图：(2)根据表中给出的数据，在图2给出的坐标纸上画出图线；\n\n\n7．（山东）（12分）①滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为________。②滑块与斜面间的动摩擦因数为__________________。③以下能引起实验误差的是________。a．滑块的质量b．当地重力加速度的大小c．长度测量时的读数误差d．小球落地和滑块撞击挡板不同时\n8．（江苏）（8分）某同学用如图所示的实验装置来验证“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______N。（A）应测量重物M所受的重力（B）弹簧测力计应在使用前校零（C）拉线方向应与木板平面平行（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，请您提出两个解决办法。【答案】（1）3.6（2）D（3）①改变弹簧测力计B拉力的大小；②减小重物M的质量；（或将A更换成较大量程的弹簧测力计、改变弹簧测力计B拉力的方向等）。【解析】本题考查验证“力的平行四边形定则”(1)弹簧测力计的刻度不是10分度的，其最小分度为0.2N，故不需要估读。（2）实验过程应验证两弹簧拉力的合力与物体的重力等大反向。故需要两力的大小方向，及物体的重力，实验过程中Ｏ点的位置对实验没有影响。（3）可以通过减小合力（重物质量）的大小或改变拉力的方向，以减小弹簧测力计A的拉力大小，也可以换用大量程的弹簧测力计。9.（海南）现要通过实验验证机械能守恒定律。实验装置如图1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的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测试遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到导轨低端C点的距离，h表示A与C的高度差，b表示遮光片的宽度，s表示A，B两点的距离，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度。用g表示重力加速度。完成下列填空和作图；(2)多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点（A点）下滑，测量相应的s与t值，结果如下表所示：\n（2）描点画图见解析2.388（2）描点画图如下：10．（北京）（18分）（2）如图2，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。C．小球做平抛运动的射程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)。\n答案：④142.91~1.01⑤76.8解析：（2）①由于本实验的碰撞是在同一高度，在空中运动时间相同，因而根据小球做平抛运动的射程就可知道碰撞后速度的大小之比，所以选C。11.（安徽）（18分）Ⅰ．为了测量某一弹簧的劲度系数，降该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上不同质量的砝码。实验册除了砝码的质量m与弹簧长度l的相应数据，七对应点已在图上标出。（g=9.8m/s2)（1）作出m-l的关系图线；解析：Ⅰ．（1）如图所示（2）0.248~0.262【2022高考试题解析】①已知打点计时器电源频率为50Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为_________。②ABCD是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出。从图13中读出A、B两点间距s=__________；C点对应的速度是________(计算结果保留三位有效数字)。A．天平B．秒表C．米尺（2）实验中所得到的重物下落的加速度值小于当地的重力加速度值，引起此误差的原因有：打点计时器与纸带之间存在摩擦、空气阻力等。若无法再做实验，可由以上信息推知：从图像中可以得出_______。（填选项前的字母）B.当所挂钩码数相同时，增挂钩码时橡皮筋的伸长量比减挂钩码时的大C.当所挂钩码数相同时，增挂钩码时橡皮筋的伸长量与减挂钩码时的相等\nD.增挂钩码时所挂钩码数过多，导致橡皮筋超出弹性限度【答案】D甲乙1216.5216.52246.7232.3284.0246.54335.0264.25394.5281.36462.0301.0（3）选择一级数据用作图法得出该橡皮绳的劲度系数k（N/m）；（4）为了更好的测量劲度系数，在选用钩码时需考虑的因素有哪些？（2）乙.由所给的改变量如下表所示，由下表数据知乙同学的数据中的改变量与增减的钩码数的正比例关系更明显（3）由上表根据乙同学的数据作图得\n或根据甲同学的数据作图得（4）尽可能使伸长量在弹性范围内，同时有足够大的伸长量，以减小长度测量的误差.（2）从纸带上选取若干计数点进行测量，得出各计数点的时间t与速度v的数据如下表：请根据实验数据作出小车的v-t图像。\n（3）通过对实验结果的分析，该同学认为：随着运动速度的增加，小车所受的空气阻力将变大，你是否同意他的观点？请根据v-t图象简要阐述理由。（2）根据所给数据在所给图象中准确描点，图象如图所示。（3）由图象可知，速度越大时，其图象斜率越来越小，即加速度越来越小，可知小车受到的合力越小，则小车受空气阻力越大。【答案】（1）之前。（2）作出的v-t图像如图所示。\na．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．可以比较精确地测出摩擦力的大小d．可以获得更大的加速度以提高实验精度②该实验原理与教材实验原理类似，同样需要满足木块的质量M远大于矿泉水瓶的质量m，此时可认为绳上的拉力T近似等于弹簧秤示数F1。本实验中没有平衡摩擦力，但通过题意可知受到的摩擦力为F0，木块受到的合外力为（F1-F0）。图像反映的是a与F1的关系，而不是a与（F1-F0）的关系，所以图像不过原点。当F1增大时，即矿泉水瓶的质量m增大时，实验的前提条件不再满足，此时a越大，绳上的拉力T就越小于弹簧秤示数F1，加速度增加的就越慢，图线向下弯曲，c正确。③用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是可以更方便地获取多组实验数据和比较精确地测出摩擦力的大小，b、c说法是正确的。两种实验方法都可以改变滑动摩擦力的大小，a错误；通过②中分析可以知道当加速度增大时，实验条件便不再满足，此时实验误差变大，d说法错误。【答案】A.61.0mm65.8mm70.7mmB.41.2mm45.1mm53.0mmC.49.6mm53.5mm57.3mmD.60.5mm61.0mm60.6mm【答案】C（1）为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有______。（填入正确选项前的字母）A．米尺B.秒表C.0～12V的直流电源D.0～12V的交流电源\n(1)实验步骤：①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于lm，将导轨调至水平；②用游标卡尺测量挡光条的宽度，结果如图2所示，由此读出________mm；③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离__________m；④将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2；⑤从数字计时器（图1中未画出）上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间和；⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量。(2)用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式：①滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为__________和________。②当滑块通过光电门1和光电门2时，系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为___________和__________。③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少__________(重力加速度为)。(3)如果______________，则可认为验证了机械能守恒定律。\n【答案】（1）②9.30③60.00(答案在59.96~60.04之间的，也给分)（2）①，②，③(3)A．实验时应先放开纸带再接通电源B．（S6一S1）等于（S2一S1）的6倍C．从纸带可求出计数点B对应的速率D．相邻两个计数点间的时间间隔为0．02s①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；②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；③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t1④重复步骤③数次，并求挡光时间的平均值；（1）用测量的物理量完成下列各式（重力加速度为g）：\n（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。①分析此图线的OA段可得出的实验结论是_________________________________。②（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7.一打点计时器固定在斜面上某处，一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下，如图1所示。图2是打出的纸带的一段。打点计时器图1⑴已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，利用图2给出的数据可求出小车下滑的加速度a=_________。【解析】⑴4.00m/s2（3分，3.90～4.10m/s2之间都正确）\n8.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μ。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）（1）在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸袋如图乙所示。计时器打点的时间间隔为0.02s.从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离。该小车的加速度a=______m/s2.（结果保留两位有效数字）（2）平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上.挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度。小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：砝码盘中砝码总重力F(N)0.1960.3920.5880.7840.980加速度a（m·s-2）0.691.181.662.182.70请根据实验数据作出a-F的关系图像.\n10.科学探究活动通常包括以下环节：提出问题，作出假设，制定计划，搜集证据，评估交流等。一组同学研究“运动物体所受空气阻力与其运动速度关系”的探究过程如下：A．有同学认为：运动物体所受空气阻力可能与其运动速度有关。B．他们计划利用一些“小纸杯”作为研究对象，用超声波测距仪等仪器测量“小纸杯”在空中直线下落时的下落距离、速度随时间变化的规律，以验证假设。C．在相同的实验条件下，同学们首先测量了单只“小纸杯”在空中下落过程中不同时刻的下落距离，将数据填入下表中，图（a）是对应的位移-时间图线。然后将不同数量的“小纸杯”叠放在一起从空中下落，分别测出它们的速度-时间图线，如图（b）中图线1、2、3、4、5所示。D．同学们对实验数据进行分析、归纳后，证实了他们的假设。回答下列提问：⑴与上述过程中A、C步骤相应的科学探究环节分别是___________，___________。⑵图（a）中的AB段反映了运动物体在做_________运动，表中X处的值为_________。⑶图（b）中各条图线具有共同特点：“小纸杯”在下落开始阶段做_______运动，最后“小纸杯”做______运动。⑷比较图（b）中的1和5，指出在1.0~1.5s时间段内，速度随时间变化关系的差异：_________________________________________________________________。时间（s）下落距离（m）0.00.0000.40.0360.80.4691.20.9571.61.4472.0X\n【解析】⑴作出假设、搜集证据⑵匀速运动，1.937⑶加速度逐渐减小的加速运动，匀速运动⑷图线1反映速度不随时间变化，图线5反映速度随时间继续增大（图线1反映纸杯做匀速运动，图线5反映纸杯依然做加速度减小的加速运动）。④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：①绳的质量要轻；②在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好；③尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃；④两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_________。\n挡光片的宽度用螺旋测微器测得，结果如图3所示。圆盘直径用游标卡尺测得，结果如图4所示。由图可知，（l）挡光片的宽度为_____________mm。（2）圆盘的直径为_______________cm。（3）若光电数字计时器所显示的时间为50.0ms，则圆盘转动的角速度为_______弧度/秒（保留3位有效数字）。④绳子的长度。\n（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：①绳的质量要轻；②在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好；③尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃；④两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_________。【考点】验证机械能守恒答案：4.953解析：螺旋测微器固定刻度部分读数为4.5mm，可动刻度部分读数为0.093mm，所以所测铜丝直径为4.593mm。测量记录表：代表符号L0L1L2L3L4L5L6L7刻度数值/cm1．703．405．108．6010．312．1②实验中，L3和L2两个值还没有测定，请你根据上图将这两个测量值填入记录表中。③为充分利用测量数据，该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差，分别计算出了三个差值：\n挡光片的宽度用螺旋测微器测得，结果如图3所示。圆盘直径用游标卡尺测得，结果如图4所示。由图可知，（l）挡光片的宽度为_____________mm。（2）圆盘的直径为_______________cm。（3）若光电数字计时器所显示的时间为50.0ms，则圆盘转动的角速度为_______弧度/秒（保留3位有效数字）。(2)该同学经实验测量得到一组数据，如下表所示：2.003.004.005.006.002.623.895.206.537.78\n②摆长测量、漏斗重心变化、液体痕迹偏粗、阻力变化……(2)回答下列两个问题：答案：(1)0.495~0.497m/s2(2)①CD（1分）解析：对纸带的研究直接利用逐差法取平均值计算加速度。（1）某同学的操作步骤为：c．在摆线偏离竖直方向5°位置释放小球按上述方法得出的重力加速度值与实际值相比＿＿＿（选填“偏大”、“相同”或“偏小”）。答案：2.793（2.791～2.795mm之间均可）A．a的原长比b的长\nB．a的劲度系数比b的大C．a的劲度系数比b的小D．测得的弹力与弹簧的长度成正比答案：BA．实验时应先放开纸带再接通电源B．(S6一S1)等于(S2一S1)的6倍C．从纸带可求出计数点B对应的速率D．相邻两个计数点间的时间间隔为0．02s答案：C①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；②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；③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t1④重复步骤③数次，并求挡光时间的平均值；（1）用测量的物理量完成下列各式（重力加速度为g）：答案：①0.61；②1.61；③0.60；④0.20；⑤3.0；⑥8.2；（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。\n①分析此图线的OA段可得出的实验结论是_________________________________。②（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答案：（1）小车的总质量，小车所受外力，a．测量细绳的长度b．测量橡皮筋的原长c．测量悬挂重物后像皮筋的长度d．记录悬挂重物后结点O的位置答案：（1）①bcd；②更换不同的小重物；\n（2）分析打点计时器打出的纸带，求B．小车运动中会受到阻力，补偿的方法，可以使木板适当倾斜。C．某同学在一次实验中，得到一条记录纸带。纸带上打出的点，两端密、中间疏。出现这种情况的原因，可能是没有使木板倾斜或倾角太小。D．根据记录纸带上打出的点，求小车获得的速度的方法，是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算。III答案：D。解析：本实验的目的是探究橡皮绳做的功与物体获得速度的关系。这个速度是指橡皮绳做功完毕时的速度，而不整个过程的平均速度，所以D选项是错误的。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②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，①打点计时器需接交流电源。重力加速度与物体的质量无关，所以不要天平和砝码。计算速度需要测相邻计数的距离，需要刻度尺，选D。答案：（2）0.2abs3（2分）；0.2abs1(2分)；（第1、2空答案可互换）0.2ab(s1-s3)（4分）；\n（1）在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸袋如图乙所示。计时器打点的时间间隔为0.02s.从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离。该小车的加速度a=______m/s2.（结果保留两位有效数字）（2）平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上.挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度。小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：砝码盘中砝码总重力F(N)0.1960.3920.5880.7840.980加速度a（m·s-2）0.691.181.662.182.70请根据实验数据作出a-F的关系图像.\n答案：(1)0.16(0.15也算对)；（2）（见图）；（3）未计入砝码盘的重力。（3）处理图象问题要注意图线的斜率、交点、拐点、面积等意义，能正确理解这些量的意义则很多问题将会迎刃而解。与纵坐标相交而不过原点，该交点说明当不挂砝码时，小车仍由加速度，即绳对小车仍有拉力，从此拉力的来源考虑很容易得到答案，是因为砝码盘的重力，而在（2）问的图表中只给出了砝码的总重力，而没有考虑砝码盘的重力。
