高考物理力学实验习题训练二

高考物理力学实验习题训练二

例 3、有一游标卡尺，主尺的最小分度是 1mm，游标上有 20 个小的等分刻度．用它测量一 小球的直径，如图甲所示的读数是 mm．用螺旋测微器测量一根金属丝的直径，如 图乙所示的读数是 mm． 例 3 解：50；1.731 （1.730～1.733 均给分 例 6、在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，用打点计时器记录纸带运动的时间。 计时器所用电源的频率为 50Hz，图为一次实验得到的一条纸带，纸带上每相邻的两计数点 间都有四个点未画出，按时间顺序取 0、1、2、3、4、5 六个计数点，用米尺量出 1、2、3、 4、5 点到 0 点的距离如图所示（单位：cm）。由纸带数据计算可得计数点 4 所代表时刻的即 时速度大小 v4＝________m／s，小车的加速度 大小 a＝________m／s2。（保留三位有效数字） 例 6 解： 0.405 0.756 例 7 、做匀加速直线运动的小车，牵引一条纸带通过打点计时器，交流 电源的频率为 50Hz，由纸带上打出的某一点开始，每 5 个点剪下一段 纸带，按图所示，使每一条纸带下端与 x 轴重合，左边与 y 轴平行，将 纸带段粘贴在直角坐标系中，则小车运动的加速度是 m/s2 （保留两位有效数字）。 例 7 解 ：由题意可得，每段纸带的长度就是相邻相等时间间隔内小车 的位移，由图示数据可得 ms 3105.7  ，而相隔时间为 T＝0.02× 5s＝0.1s，根据 2aTs  ，可得小车的加速度为： 2/75.0 sma  。 例 10、（08 北京卷）某同学和你一起探究弹力和弹簧伸长的关系，并测弹簧的劲度系数 k。 做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将 最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，并使弹 簧另一端的指针恰好落在刻度尺上。当弹簧自然下垂 时，指针指示的刻度数值记作 L0，弹簧下端挂一个 50g 的砝码时，指针指示的刻度数值记作 L1;弹簧下端挂两 图乙 0 mm 20 30 25 15 图甲 1 2 3 (cm) 50 10 x 0 1 2 3 4 5 6 22.5 30.0 37.5 45.0 52.5 y/mm 60.0 个 50g 的砝码时，指针指示的刻度数值记作 L2;……;挂七个 50g 的砝码时，指针指示的刻度 数值记作 L2。 ①下表记录的是该同学已测出的 6 个值，其中有两个数值在记录时有误，它们的代表符号分 别是 和 ． 测量记录表： 代表符号 L0 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 刻度数值/cm 1.70 3.40 5.10 8.60 10.3 12.1 ②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： 1 1 2 3 1 3 3 26.90cm, 6.90cm, 7.00cmnd L L d L L d L L         。 请你给出第四个差值：dA= ＝ cm。 ④根据以上差值，可以求出每增加 50g 砝码的弹簧平均伸长量 L 。 L 用 d1、d2、d3、d4 表示的式子为： L ＝ ， 代入数据解得 L ＝ cm。 ⑤计算弹簧的劲度系数 k＝ N/m。（g 取 9．8m/s2） 例 10 答案: ①L5 L6 ②6.85(6.84-6.86) 14.05(14.04-14.06) ③ 37 LL  7.20(7.18-7.22) ④ 1 2 3 4( ) 4 4 d d d d    1.75 ⑤28 例 12、李明同学在做《互成角度的两个力的合成》实验时，利用坐标纸 记下了橡皮筋的结点位置 O 点以及两只弹簧秤拉力的大小如图（a）所 示， （1）试在图（a）中作出无实验误差情况下 F1 和 F2 的合力图示，并用 F 表示此力． （2）有关此实验，下列叙述正确的是 ▲ ． （A）两弹簧秤的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大 （B）橡皮筋的拉力是合力，两弹簧秤的拉力是分力 （C）两次拉橡皮筋时，需将橡皮筋结点拉到同一位置 O．这样做 的目的是保证两次弹簧秤拉力的效果相同 （D）若只增大某一只弹簧秤的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变，只需调整另一只 弹簧秤拉力的大小即可 （3）图（b）所示是李明和张华两位同学在做以上实验时得到的结果，其中哪一个实验比较 符合实验事实？（力 F’是用一只弹簧秤拉时的图示） 答： ． （4）在以上比较符合实验事实的一位同学中，造成误差的主要原因是：（至少写出两种情况） 答： 。 例 12 解:（1） （2）A C （3）张华作的符合实验事实 （4）1、F1 的方向比真实方向偏左．2、F2 的大小比真实值偏小且方向比真实方向偏左．3、 作图时两虚线不分别与 F1 线和 F2 线平行． 例 15 、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=_________。 例 15 解： （1）3.89m/s2 （2）小车质量 m；斜面上任意两点间距离 l 及这两点的高度差 h。 mgh/l-ma 例 19、现要验证“当合外力一定时，物体运动的加速度与其质量成反比”这一物理规律。 给定的器材如下：一倾角可以调节的长斜面（如图）、小车、计时器一个、米尺、天平、砝 打点计时器 图 1 5.12 5.74 6..37 6.98 7.60 8.24 8.85 9.47 (单 位：cm) 码、钩码若干。实验步骤如下（不考虑摩擦力的影响），在空格中填入适当的公式或文字。 （1）用天平测出小车的质量 m （2）让小车自斜面上方一固定点 A1 从静止开始下滑到斜面底端 A2，记下所用的时间 t。 （3）用米尺测量 A1 与 A2 之间的距离 s。则小车的加速度 a＝ 。 （4）用米尺测量 A1 相对于 A2 的高度 h。则小车所受的合外力 F＝ 。 （5）在小车中加钩码，用天平测出此时小车与钩码的总质量 m， 同时改变 h，使 m 与 h 的乘积不变。测出小车从 A1 静止开始下滑 到斜面底端 A2 所需的时间 t。请说出总质量与高度的乘积不变的 原因______________________________。 （6）多次测量 m 和 t，以 m 为横坐标，t2 为纵坐标，根据实验数据作图。如能得到一条 ____________线，则可验证“当合外力一定时，物体运动的加速度与其质量成反比”这一规 律。 例 19 解:③ 2 2 t s ； ④ s mgh ； ⑤为了使各次测量中，小车所受的合外力不变； ⑥过原点的直线 例 20、某同学设计了一个“探究加速度与物体所受合力 F 及质量 m 的关系”实验．如图 a 为实验装置简图，A 为小车，B 为电火花计时器，C 为装有砝码的小桶，D 为一端带有定滑轮 的长方形木板，实验中认为细绳对小车拉力 F 等于砝码和小桶的总重量，小车运动加速度 a 可用纸带上的打点求得． （1）图（b）为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为 m/s2．（保 留二位有效数字） D B A C (a) A B EDC 6.19 6.70 7.21 7.72 单位：cm (b) (c) （2）在“探究加速度与质量的关系”时，保持砝码和小桶质量不变，改变小车质量 m ，分 别得到小车加速度 a 与质量 m 数据如下表： 次 数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 小车加速度 a/m·s－2 1.98 1.72 1.48 1.25 1.00 0.75 0.48 0.50 0.30 小车质量 m/kg 0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 0.75 1.00 1.67 根据上表数据，为直观反映 F 不变时 a 与 m 的关系，请在图 c 方格坐 标纸中选择恰当物理量建立坐标系，并作出图线．（如有需要，可利用 上表中空格） （3）在“探究加速度与力的关系”时，保持小车的质量不变，改变小 桶中砝码的质量，该同学根据实验数据作出了加速度 a 与合力 F 图线 如图 d ，该图线不通过坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的原因． 答： ． 例 20 解：（1）3.2m/s2 （2）见下图 （3）实验前未平衡摩擦力 或平衡摩擦力不充分 例 21、在探究加速度与物体所受合外力和 质量间的关系时，采用如图所示的实验装置，小车及车中的砝码质量用 M`表示，盘及盘中 的砝码质量用 m 表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计时器打出的点计算出： ①当 M 与 m 的大小关系满足 时，才可以认为绳子对小车的拉力大小等于 盘和砝码的重力。 ②一组同学在先保持盘及盘中的砝码质量一定，探 究加 速度与 质量的 关系， 以下做 法错误 的是： （ ） A．平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码用细绳通过 定滑轮系在小车上 (d) F a 0 0 1 2 3 4 2.00 1.50 1.00 0.50 a/ m·s－2 1/1 kgm B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力 C．实验时，先放开小车，再接通打点计时器电源 D．小车运动的加速度可用天平测出 m 以及小车质量 M，直接用公式ａ＝mｇ／Ｍ求出。 ③在保持小车及车中的砝码质量 M 一定，探究加速度与所受合外力的关系时，由于平衡摩擦 力时操作不当，二位同学得到的ａ―Ｆ关系分别如下图Ｃ、Ｄ所示（ａ是小车的加速度，Ｆ 是细线作用于小车的拉力）。其原因分别是： Ｃ图： Ｄ图： 例 21 解：①ｍ<<Ｍ ②ACD ③C：平衡摩擦力时，长木板的倾角过大了 D：没有平衡摩擦力或木板的倾角过小 例 25、某同学为探究“恒力做功与物体动能改变的关系”，设计了如下实验，他的操作步骤 是： 例 27、（08 全国卷 1）Ⅰ.（6 分）如图所示，两个质量各为 m1 和 m2 的小物块 A 和 B，分 别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，已知 m1＞m2，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中进行测量，则需要测量的物理量有_________。 ①物块的质量 m1、m2； ②物块 A 下落的距离及下落这段距离所用的时间； ③物块 B 下落的距离及下落这段距离所用的时间； 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_________。 （3）写出一条上面没有提到的对提高实验结果准确程度有益的建议：___________________。 例 27、解：(1) ①②或①③；（2）①③；（3）例如：“对同一高度进行多次测量取平均值”， “选取受力后相对伸长尽量小的绳子”等等。 解析：（1）通过连结在一起的 A、B 两物体验证机械能守恒定律，即验证系统的势能变化与 动能变化是否相等，A、B 连结在一起，A 下降的距离一定等于 B 上升的距离；A、B 的速 度大小总是相等的，故不需要测量绳子的长度和 B 上升的距离及时间。（2）如果绳子质量 不能忽略，则 A、B 组成的系统势能将有一部分转化为绳子的动能，从而为验证机械能守恒 定律带来误差；若物块摇摆，则两物体的速度有差别，为计算系统的动能带来误差；绳子长 度和两个物块质量差应适当。（3）多次取平均值可减少测量误差，绳子伸长量尽量小，可减 少测量的高度的准确度。 【考点】验证机械能守恒 【点评】此题为一验证性实验题。要求根据物理规律选择需要测定的物理量，运用实验方法 判断如何减小实验误差。掌握各种试验方法是解题的关键。 ①摆好实验装置如图。 ②将质量为 200g 的小车拉到打点计时器附 近，并按住小车。 ③在质量为 10g、30g、50g 的三种钩码中，他 挑选了一个质量为 50g 的钩码挂在拉线的挂 钩 P 上。 ④释放小车，打开电磁打点计时器的电源，打 出一条纸带。 （1）在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条。经测量、计算，得到如下数据： ①第一个点到第 N 个点的距离为 40.0cm。②打下第 N 点时小车的速度大小为 1.00m/s。该 同学将钩码的重力当作小车所受的拉力，算出：拉力对小车做的功为 J，小车 动能的增量为 J。 （2）此次实验探究结果，他没能得到“恒力对物体做的功，等于物体动能的增量”，且误差 很大。显然，在实验探究过程中忽视了各种产生误差的因素。请你根据该同学的实验装置和 操作过程帮助分析一下，造成较大误差的主要原因是： 例 25 解：（1）0．196 0.1 （2）①小车质量没有远大于钩码质量；②没有平衡摩擦力；③操作错误：先放小车后开电 源 例 27、（08 全国卷 1）Ⅰ.（6 分）如图所示，两个质量各为 m1 和 m2 的小物块 A 和 B，分 别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，已知 m1＞m2，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中进行测量，则需要测量的物理量有_________。 ①物块的质量 m1、m2； ②物块 A 下落的距离及下落这段距离所用的时间； ③物块 B 下落的距离及下落这段距离所用的时间； 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_________。 （3）写出一条上面没有提到的对提高实验结果准确程度有益的建议：___________________。 例 27、解：(1) ①②或①③；（2）①③；（3）例如：“对同一高度进行多次测量取平均值”， “选取受力后相对伸长尽量小的绳子”等等。 解析：（1）通过连结在一起的 A、B 两物体验证机械能守恒定律，即验证系统的势能变化与 小车 打点 计时器 纸带 P 动能变化是否相等，A、B 连结在一起，A 下降的距离一定等于 B 上升的距离；A、B 的速 度大小总是相等的，故不需要测量绳子的长度和 B 上升的距离及时间。（2）如果绳子质量 不能忽略，则 A、B 组成的系统势能将有一部分转化为绳子的动能，从而为验证机械能守恒 定律带来误差；若物块摇摆，则两物体的速度有差别，为计算系统的动能带来误差；绳子长 度和两个物块质量差应适当。（3）多次取平均值可减少测量误差，绳子伸长量尽量小，可减 少测量的高度的准确度。 【考点】验证机械能守恒 【点评】此题为一验证性实验题。要求根据物理规律选择需要测定的物理量，运用实验方法 判断如何减小实验误差。掌握各种试验方法是解题的关键。 例 30、在“验证机械能守恒定律”的实验中， (1)选出一条纸带如图所示，其中 O 点为起始点(速度为零)，A、B、c 为三个计数点，打点 计时器通以 50Hz 交流电，用最小刻度为 mm 的刻度尺，测得 OA=11．13cm，OB：=17．69cm， Oc=25．90Cm。在计数点 A 和 B 之间、B 和 C 之间还各有一个点，重锤的质量为 m，取 g=9．8m ／s2，根据以上数据当打点针打到 B 点时，重锤的重力 势能比开始下落时减小了___________ 这时它的动能是____________论是：在忽略误差的情况 下，重锤的机械能守恒．为增加该实验小组实验结果的 可靠性，你认为应该____________________ (2)该同学从实验结果发现，当使用钩码拉动纸带下落时，加速度比实际的重力加速度小．为 了有效地缩小这个实验测得的加速度与实际的重力加速度之差，请你提出一个 有效的改进方法：_____________________________________________________________ (3)本实验得到的数据与机械能守恒存在一定的差距，你在实验中遇到这种情况时处理的做 法是： ． 例 30 解：(1)1.734m 1.704m(说明：本小题中若学生计算误差不大，均给全分)(2+2 分)可以 重复进行多次实验或在一次下落过程中测出多个位置的速度，比较重物在这些位置上动能和 势能之和．(说明：答对其中一个即可)(1 分) (2)将钩码换成大质量的重锤(2 分) (3)分析误差原因、改进实验方案、改进测量手段(说明：答对其中一个即可)(1 分) 例 31、某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒． （1）实验前需要调整气垫导轨底座使之水平，利用现有器材如何判断导轨是否水平？ ． （2）如图乙所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度 d= cm；实验时将滑块从图示位置 由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt=1.2×10-2s，则滑块经过光电门 时的瞬时速度为 m/s．在本次实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量 m、 和 （文字说明并用相应的字母表示）． （3）本实验通过比较 和 在实验误差允许的范围内相等（用测量 的物理量符号表示），从而验证了系统的机械能守恒． 例 31 解：（1）接通气源，将滑块静置于气垫导轨上，若滑块基本保持静止，则说明导轨是 水平的（或轻推滑块，滑块能基本做匀速直线运动）．（2 分） （2）0,52（2 分） 0.43（2 分） 滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离 s（1 分） 滑 块的质量 M（1 分） mgs（1 分） 21 ( )( )2 dm M t   （1 分） 例 32、（1）某同学在应用打点计时器做验证机械能守恒定律实验中，获取一根纸带如图， 但测量发现 0、1 两点距离远大于 2mm,且 0、1 和 1、2 间有点漏打或没有显示出来，而其 他所有打点都是清晰完整的，现在该同学用刻度尺分别量出 2、3、4、5、6、7 六个点到 0 0 11 0 5 10 0 单位：cm 遮光条 图乙 刻度尺 气垫导 轨 光电门 数字计时 器 滑块 遮光条 钩码 连气源 图甲 0 1 2 3 4 5 6 7 点的长度 hi（i=2．3．4…7），再分别计算得到 3、4、5、6 四个点的速度 vi 和 vi2（i= 3．4．5．6）， 已知打点计时器打点周期为 T。 ①该同学求 6 号点速度的计算式 是：v6= ②然后该同学将计算得到的四组（hi ，vi2 ）数据在 v2- h 坐标系中找到对应的坐标点，将 四个点连接起来得到如图所示的直线，请你回答：接下来他是如何判断重锤下落过程机械能 守恒的？（说明理 由） 答： 例 32 解：（1）① 7 5 2 h h T  ② 根 据 机 械 能 守 恒 定 律 ， 从 0 点 到 任 意 i 点 有 2 2 0/ 2 / 2i imv mv mgh  得到： 2 2 0 2i iv v gh  2 i iv h 关系是一条直线 斜率为 2g，所以只要在直线上取相对较远 两点，计算出斜率，与 2g 比较，在实验误差范围内相等即可 例 33、某研究性学习小组用如图（a）所示装置验证机械能守恒定律．让一个摆球由静止开 始从 A 位置摆到 B 位置，若不考虑空气阻力，小球的机械能应该守恒，即 2 1 mv2 = mgh．直 接测量摆球到达 B 点的速度 v 比较困难．现让小球在 B 点处脱离悬线做平抛运动，利用平 抛的特性来间接地测出 v．如图（a）中，悬点正下方 P 点处放有水平放置炽热的电热丝， 当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出作平抛运动．在地面上放上白 纸，上面覆盖着复写纸，当小球落在复写纸上时，会在下面白纸上留下痕迹．用重锤线确定 出 A、B 点的投影点 N、M．重复实验 10 次（小球每一次都从同一点由静止释放），球的落 点痕迹如图（b）所示，图中米尺水平放置，零刻度线与 M 点对齐．用米尺量出 AN 的高度 h1、BM 的高度 h2，算出 A、B 两点的竖直距离，再量出 M、C 之间的距离 x，即可验证机械 能守恒定律．已知重力加速度为 g，小球的质量为 m． （1）根据图（b）可以确定小球平抛时的水平射程为 cm． （2）用题中所给字母表示出小球平抛时的初速度 v0 = ． （3）用测出的物理量表示出小球从 A 到 B 过程中，重力势能的减少量ΔEP = ，动 能的增加量ΔEK= ． h v2 0 例 33 解：（1）65.0 （64.0～-65.5） (2) 22h gx  (3) )( 21 hhmg  ， 2 2 4h mgx 二）、验证机械能守恒定律 2、某兴趣小组在做“探究做功和物体速度变化关系”的实验前，提出了以下几种猜 想：①W∝ , ②W∝ 2, ③W∝  。他们的实验装置如图甲所示，PQ 为一块倾斜放置的 木板，在 Q 处固定一个速度传感器（用来测量物体每次通过 Q 点的速度）。在刚开始实验 时，有位同学提出，不需要测出物体质量，只要测出物体初始位置到速度传感器的距离和 读出速度传感器的读数就行了，大家经过讨论采纳了该同学的建议。 ①请你简要说明为什么不需要测出物体的质量？ ②让小球分别从不同高度无初速释放，测出物体初始位置到速度传感器的距离 L1、L2、 L3、L4……，读出小球每次通过 Q 点的速度 1、 2、 3、 4、……，并绘制了如图乙 所示的 L- 图象。若为了更直观地看出 L 和 的变化关系，他们下一步应怎么做？ ③在此实验中，木板与物体间摩擦力的大小会不会影响探究出的结果，为什么？ 答案： 2、①因为对物体做的功 W 与物体初始位置到测速器的距离 L 成正比。 ②下一步应该绘制 L- 2 图象 ③不会；摩擦力和重力的合力对物体做功也与距离 L 成正比。 1、（崇文区 2008---2009 学年度第一学期高三期末统一练习）11．在验证机械能守恒 定律的实验中，要验证的是重物重力势能的减少量等于它动能的增加量。以下步骤仅是实验 操作的一部分，将必要的步骤挑选出来，并且按正确的顺序排列： ____ __(填代号)。 A．把打点计时器固定在铁架台上，并用导线把它和交流电源连 接起来 B．用天平称出重锤的质量 C．把纸带的一端固定在重锤上，另一端穿过打点计时器的限位 速度传感器 P L O Q  图甲 图乙 孔，把重锤提升到一定的高度 D．用秒表测出重锤下落的时间 E．释放纸带 F．重复几次，得到 3-5 条符合要求的纸带 G．接通电源 答案：ACGEF 6、（上海七校调研）如图 1 所示是一个实验装置，光滑斜面上高为 h 的 A 处有一小球 自静止开始下滑，抵达水平面时，立即遇到一系列条形布帘的阻挡，经过一定的位移 x 后停 下。先保持高度不变，用大小相同、质量不同的球做实验得到数据如表 1 所示。再用质量一 定的小球，从不同高度处释放小球，得到数据如表 2 所示。 （1）在图 2 中画出 m-x 和 h-x 图像。 （2）联系有关物理知识，结合图像，判 断小球所受阻力有何特点？ （3）在 h-x 图像中，若小球质量为 0.2 kg ， 则 布 帘 对 小 球 的 阻 力 大 小 为 _______N，由此可推算出 m-x 图像中的 h 约为_______。 答案：（1）图略，（2）大小恒定，（3）1.33， 0.108， 11、（南通八校联考）如图所示，质量不同的两个物体A和B，用跨过定滑轮的细 绳 相 连．开始时B放在水平桌面上，A离地面有一定的高度，从静止开始释放让它们运动，在运 动过程中B始终碰不到滑轮，A着地后不反弹．不计滑轮与轴间摩擦及绳子和滑轮的质量， 用此装置可测出B物体与水平桌面间的动摩擦因数μ． ⑴在本实验中需要用到的测量工具是 需要测量的物理量是 ， ， ； （写出物理量的名称并用字母表示）． ⑵动摩擦因数μ的表达式为μ= ． 答案：(1)天平，刻度尺； （4 分） A距地面的高度h，B在桌面上滑行的总距离s，A、B的质量mA、mB；（3分） （2）   hmsmm hm ABA A  例题 2: 物理小组在一次探究活动中测量滑块 与木板之间的动摩擦因数。实验装置如 图 2 所示，打点计时器固定在斜面上。 滑块拖着穿过打点计时器的纸带从斜 面上滑下，如图 2 所示。图 3 是打出纸带的一段。 h/m 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 x/m 0.15 0.23 0.30 0.37 0.45 图 2 L h 打点计时器 滑块 纸带 ① 已知打点计时器使用的交流电频率为 50Hz，选 A、B、C……等 7 个点为计数点，各计 数点间均有一个点没有画出，如图 3 所示，滑块下滑的加速度 a= m/s2。 ②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．木板的末端被垫起的高度 h C．木板的质量 m1 D．滑块的质量 m2 E．滑块运动的时间 t ③测量②中所选定的物理量需要的实验器材是 。 ④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）。与真实值相比，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： 。 21．（18 分）（1）①DBEF②1.9kΩ③否； （2）①3.00m/s2②AB③刻度尺 ④ 22 hLg aLgh   ；偏大；忽略了纸带与限位孔间的摩擦力或忽 略空气阻力。 97、验证牛顿第二定律 例 1：、（10 年石景山一模）21.（18 分） （1）某组同学设计了“探究加速度 a 与物体所受合力 F 及质量 m 的关系”实验．图（ a ） 为实验装置简图，A 为小车，B 为电火花计时器，C 为装有细砂的小桶，D 为一端带有 定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车拉力 F 等于细砂和小桶的总重量，小车 运动的加速度 a 可用纸带上打出的点求得． 单位：cm B C D E 图 3 A F G 5.29 5.76 6.25 6.71 7.21 7.70 甲 ①图（b）为某次实验得到的纸带，已知实验所用电源的频率为 50Hz．根据纸带可求出 小车的加速度大小为 m/s2．（结果保留二位有效数字） [来源:学_科_网] ②在“探究加速度 a 与质量 m 的关系”时，保持细砂和小桶质量不变，改变小车质量 m ， 分别记录小车加速度 a 与其质量 m 的数据．在分析处理数据时，该组同学产生分歧： 甲同学认为应该根据实验中测得的数据作出小车加速度 a 与其质量 m 的图象．乙同学 认为应该根据实验中测得的数据作出小车加速度 a 与其质量倒数 m 1 的图象．两位同学 都按照自己的方案将实验数据在坐标系中进行了标注，但尚未完成图象（如下图所 示）．你认为同学 （填“甲”、“乙”）的方案更合理．请继续帮助该同学作 出坐标系中的图象． ③在“探究加速度 a 与合力 F 的关系”时，保持小车的质量不变，改变小桶中细砂的 质量，该同学根据实验数据作出了加速度 a 与合力 F 的图线如图（ c ），该图线不通过 坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的原因． 答： ． (c) F a 0 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.0 1.5 1.0 0.5 甲同学方案 0 1.0 2.0 3.0 4.0 2.0 1.5 1.0 0.5 乙同学方案 11 /m kg  m / kg -2/ m sa  -2/ m sa  D B A C (a) a A B EDC 6.19 6.70 7.21 7.72 单位：cm (b) a [来源:学|科|网 Z|X|X|K][来源:学|科|网] 答案：21.（18 分） （1）①3.2（3 分） ②乙（2 分） 如图（2 分） ③实验前未平衡摩擦力（2 分） 例 1:（11 年西城二模） 利用电火花计时器做如下实验. （1）（10 分）甲同学使用如图 1 所示的装置来验证 “机械能守恒定律”。 ①下面是操作步骤： a．按图 1 安装器材； b．松开铁夹，使重物带动纸带下落； c．接通电火花计时器电源，使计时器开始工作； d．进行数据处理。 把上述必要的操作步骤按正确的顺序排列 。 ②电火花计时器接在频率为 50Hz 的交流电源上，图 2 为实验中打出的一条纸带， 从起始点 O 开始，将此后连续打出的 7 个点依次标为 A、B、C、D……， 电火花计时器打 F 点时，重锤下落的速度为 m/s。（保留到小数点后两位） ③ 如果已知重锤的质量为 0.50 kg，当地的重力加速度为 9.80m/s2。从打O 点到 打 F 点的过程中，重锤重力势能的减少量为 J，重锤动能的增加量 为 J。（保留到小数点后两位） 答案：（1）① a、c、b、d；（3 分）(有一个顺序错就不给分) ② 1.15（1.14~1.16）；（3 分） ③ 0.35（0.34~0.36）；（2 分） 0.33（0.32~0.34）；（2 分） 5．光电计时器是物理实验中经常用到的一种精密计时仪器，它由光电门和计时器两部 电火花 计时器 铁夹 重锤 纸带 图 1 图 2 0 cm1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 OA B C D E F G 分组成，光电门的一臂的内侧附有发光装置(发射激光的装置是激光二极管，发出的 光束很细)，如图实－2－12 中的 A 和 A′，另一臂的内侧附有接收激光的装置，如 图实－2－12 中的 B 和 B′，当物体在它们之间通过时，二极管发出的激光被物体挡 住，接收装置不能接收到激光信号，同时计时器就开始计时，直到挡光结束光电计 时器停止计时，故此装置能精确地记录物体通过光电门所用的时间．现有一小球从 两光电门的正上方开始自由下落，如图实－2－12 所示． 图实－2－12 (1)若要用这套装置来验证机械能守恒定律，则要测量的物理量有 ________________________(每个物理量均用文字和字母表示，如高度 H)． (2)验证机械能守恒定律的关系式为________． 解析：本实验是围绕机械能守恒定律的验证设计的，关键是速度的测定，本题改打 点计时器测量速度为光电门测量．由于本装置可记录小球通过光电门的时间Δt，则 将小球的直径 D 除以Δt，即可求出小球经过光电门的速度，若再测出两光电门间相距的 高度 H，即可验证机械能守恒定律． (1)需要测量的物理量有：小球直径 D，两光电门间的竖直高度 H，小球通过上、下 两光电门的时间Δt1、Δt2.则小球通过上、下两光电门处的速度分别为 D Δt1 、 D Δt2 . (2)验证守恒关系式为： 1 2 m( D Δt2 )2－1 2 m( D Δt1 )2＝mgH 化简得： D2 Δt2 2－ D2 Δt1 2＝2gH. 答案：(1)小球直径 D、两光电门间的竖直高度 H、小球通过上、下两光电门的时间 Δt1、Δt2 (2) D2 Δt2 2－ D2 Δt1 2＝2gH 例题 1（10 年宣武一模）（2）（16 分）某同学设计了一个测定滑块与木板问动摩擦因数 的实验。装置如图 1 所示， 其中 M 为滑块，m 和 m′是质量可调的片码， 细绳和滑轮的质量都可以忽略不计。实验过程中，该同学在片码总质量 m+ m′ =m0 保持不变的条件下，改变 m 和 m′的大小，测出不同，m 下系统的加速度， 然后通过实验数据的分析就可以求出滑块和木板间的动摩擦因数。 图 1 ①在实验器材方面，该同学选择了打点计时器、每片质量为 150g 的片码总共 10 片、滑 块、木板、滑轮各一个、细线若干。，除此以外根据本实验所要测量的物理量，你认为 除了该同学已选择的仪器以外，在下列备选仪器中还需要： (填写字母代号 即可)。 A：秒表 B：毫米刻度尺 C：学生用直流电源 D：学生用交流电源 ②以下是为了测量滑块的加速度，由实验得来的一条纸带。从比较清晰的 O 点开始，该 同学每数 5 个点做为一个汁数点，它们分别为：A、B、C、D、E、F 等，测量出各相 邻 计数点之间的距离，如图 2 所示。根据这条纸带，求出这次实验时滑块的加速度为： m／s2(结果保留到小数点后两位)。 图 2 ③在实验的数据处理过程中，该同学以片码 m 的质量为横轴，以系统的加速度 a 为纵 轴，绘制了如下图 3 所示的实验图线。 理论和实验均已证明，在滑动的条件下，a 和 m 是一次函数关系，即可以写成： 。a=km+c（式中的 k 和 c 为常数）的形式。那么，本实验中的常数具体 表达式因数为：k= ，c= ；结合本实验图线得出的滑块与木板 问的动摩擦因数μ= 。 答案：（16 分）①B D；②0.81；③ 0 (1 )g M m   ， g ，0.3