資源簡介

力學實驗復習知識點
考點 考情匯總
1.“紙帶”與光電門類實驗 全國卷的2個實驗題中，大多數情況下第1個為力學實驗
2.“橡皮條、彈簧、碰撞”類實驗 考查的熱點包括“紙帶類”實驗和“力學創新實驗”。“紙帶類實驗”中多為利用紙帶求加速度，“創新實驗中”多為實驗目的創新。
3.力學創新實驗 1.復習力學實驗時，應重視對實驗原理的理解及常規的數據處理方法，如圖像法、圖表法的應用。2.對于“彈簧、碰撞類”實驗，近幾年考查的雖然不多，但仍應引起足夠重視。
實驗 裝置圖 實驗操作 數據處理
探究小車速度隨時間變化的規律 1.細繩與長木板平行2.釋放前小車應靠近打點計時器 3.先接通電源，再釋放小車，打點結束先切斷電源，再取下紙帶 4.鉤碼質量適當 1.判斷物體是否做勻變速直線運動2.利用平均速度求瞬時速度 3.利用逐差法求平均加速度 4.作速度—時間圖像，通過圖像的斜率求加速度
探究加速度與物體受力、物體質量的關系 1.補償阻力，墊高長木板使小車能勻速下滑2.在補償阻力時，不要把懸掛槽碼的細繩系在小車上，實驗過程中不用重復補償阻力 3.實驗必須保證的條件：小車質量m 槽碼質量m′ 4.釋放前小車要靠近打點計時器，應先接通電源，后釋放小車 1.利用逐差法或v-t圖像法求a2.作出a-F圖像和a-圖像，確定a與F、m的關系
驗證機械能守恒定律 1.豎直安裝打點計時器，以減少摩擦阻力2.選用質量大、體積小、密度大的材料 3.選取第1、2兩點間距離接近2mm的紙帶，用mgh=mv2進行 驗證 1.應用vn=計算某時刻的瞬時速度2.判斷mghAB與mvB2-mvA2是否在誤差允許的范圍內相等 3.作出v2-h圖像，求g的大小
驗證動量守恒定律 1.開始前調節導軌水平2.用天平測出兩滑塊的質量 3.用光電門測量碰前和碰后的速度 1.滑塊速度的測量：v=2.驗證的表達式：m1v1＋m2v2=m1v1′＋m2v2′
【例題】
1．某實驗小組利用鐵架臺、彈簧、鉤碼、打點計時器、刻度尺等器材驗證系統機械能守恒定律，實驗裝置如圖1所示。彈簧的勁度系數為k，原長為L0，鉤碼的質量為m。已知彈簧的彈性勢能表達式為，其中k為彈簧的勁度系數，x為彈簧的形變量，當地的重力加速度大小為g。
（1）在彈性限度內將鉤碼緩慢下拉至某一位置，測得此時彈簧的長度為L。接通打點計時器電源。從靜止釋放鉤碼，彈簧收縮，得到了一條點跡清晰的紙帶。鉤碼加速上升階段的部分紙帶如圖2所示，紙帶上相鄰兩點之間的時間間隔均為T（在誤差允許范圍內，認為釋放鉤碼的同時打出A點）。從打出A點到打出F點時間內，彈簧的彈性勢能減少量為______，鉤碼的動能增加量為______，鉤碼的重力勢能增加量為______。
（2）利用計算機軟件對實驗數據進行處理，得到彈簧彈性勢能減少量、鉤碼的機械能增加量分別與鉤碼上升高度h的關系，如圖3所示。由圖3可知，隨著h增加，兩條曲線在縱向的間隔逐漸變大，主要原因是______。
【變式題】
2．某物理興趣小組利用如圖甲所示的裝置驗證系統機械能守恒定律，當地的重力加速度g=9.80m/s2，操作步驟如下：
①用天平測量物塊a的質量m1和物塊b的質量m2；
②把打點計時器、定滑輪固定在鐵架臺上，跨過定滑輪的輕質細線連接物塊a和物塊b；
③把固定在物塊a上的紙帶穿過打點計時器的限位孔，讓物塊a靠近打點計時器，先_________，再_________；
④實驗過程中打出的一條紙帶如圖乙所示；
⑤更換物塊重復實驗。
（1）請把步驟③補充完整；
（2）所用交變電源的頻率為50Hz，測得計數點O、A、B、C、D、E、F相鄰兩點間的距離分別為x1=6.00cm、x2=8.39cm、x3=10.81cm、x4=13.20cm、x5=15.59cm、x6=18.01cm，相鄰兩個計數點間還有4個點未畫出，打下計數點A時物塊a和物塊b運動的速度大小vA=________m/s，打下計數點E時物塊a和物塊b運動的速度大小vE=________m/s；（結果均保留三位有效數字）
（3）用天平測出物塊a和物塊b的質量分別為m1、m2（m1【例題】
3．某實驗小組為了探究物體加速度與力、質量的關系，設計了如下實驗。
（1）在探究小車加速度a與其質量M的關系時，采用了圖（a）所示的方案。
①保持盤中砝碼不變，通過增減小車中的砝碼個數改變小車的總質量M，利用打出的紙帶測量出小車對應的加速度。下列實驗操作合理的是___________。
A.為了補償阻力，把木板的一側墊高，并將砝碼盤用細線通過定滑輪系在小車上
B.先接通電源，待打點計時器正常工作后再釋放小車
C.調節滑輪，使細線與木板平行
②圖（b）為實驗中打出的一條紙帶，相鄰兩個計數點間還有四個點未畫出。交變電源的頻率為50Hz，小車的加速度a=___________m/s2（結果保留兩位有效數字）
③表格中為實驗小組記錄的6組實驗數據，其中5組數據的對應點已經標在圖（c）的坐標紙上，請用×標出余下的一組數據的對應點，并作出a-圖像___________，由a-圖像可得出的實驗結論為：___________。
F/N M/kg a/（m·s-2）
0.29 1.16 0.25
0.29 0.86 0.34
0.29 0.61 0.48
0.29 0.41 0.72
0.29 0.36 0.82
0.29 0.31 0.94
（2）在探究小車加速度a與所受力F的關系時，設計了圖（d）所示的方案。其實驗操作步驟如下：
a、掛上砝碼盤和砝碼，調節木板的傾角，使質量為M的小車拖著紙帶沿木板勻速下滑；
b、取下砝碼盤和砝碼，測出其總質量為m，并讓小車沿木板下滑，測出加速度a；
c、改變砝碼盤中砝碼的個數，重復步驟a和b，多次測量，作出a-F圖像。
①該實驗方案___________（選填“需要”或“不需要”）滿足條件M m；
②若實驗操作規范，通過改變砝碼個數，畫出的a-F圖像最接近圖中的___________。
A. B. C.
【變式題】
4．某實驗小組用圖中裝置探究質量一定情況下加速度和力的關系。他們用不可伸長的細線將滑塊（含擋光片）通過一個定滑輪和掛有物的動滑輪與力的傳感器相連，細線與氣墊導軌平行，在水平氣墊導軌的A、B兩點各安裝一個光電門，A、B兩點間距為x，釋放重物，擋光片通過A、B時的遮光時間分別為tA、tB，已知擋光片寬度為d。
（1）實驗操作過程中___________（ 選填“需要"或“不需要”）滿足重物的質量遠小于滑塊及擋光片的質量；
（2）滑塊通過AB段時的加速度大小為_______ （ 用題中已知的物理量字母表示）；
（3）多次改變重物質量，同時記錄細繩的拉力大小F，重復上述實驗步驟，得到多組加速度a與拉力F，以a為縱坐標、F為橫坐標作圖，若圖線是________ ，則物體質量一定情況下加速度與合外力成正比的結論成立。
【例題】
5．某實驗小組用如圖所示的裝置驗證動量守恒定律。實驗開始前在水平放置的氣墊導軌左端裝一個彈射裝置，打開控制開關，滑塊可被彈射裝置向右彈出。滑塊A和滑塊B上裝有相同寬度的擋光片，在相碰的端面裝有輕質彈性架。實驗開始前，滑塊A被彈射裝置鎖定，滑塊B靜置于兩個光電門之間。
（1）打開控制開關，滑塊A被彈出。數字計時器記錄了擋光片通過光電門1的時間△t1，擋光片先后通過光電門2的時間分別為△t2和△t3，則滑塊A（含擋光片）與滑塊B（含擋光片）的質量大小關系是mA____mB（選填“大于”“等于”或“小于”）。
（2）若滑塊A和滑塊B的碰撞過程中滿足動量守恒，則應滿足的關系式為___________________（用“mA、mB、△t1、△t2、△t3”表示）。
（3）若滑塊A和滑塊B的碰撞是彈性碰撞，則=___________（用“”表示）。
【變式題】
6．某同學用如圖甲所示的裝置驗證動量定理，部分實驗步驟如下：
(1)將一遮光條固定在滑塊上，用20分度的游標卡尺測量遮光條的寬度，游標卡尺如圖乙所示，則遮光條的寬度___________mm；
(2)用天平稱得滑塊（包含遮光條）的質量；
(3)將一與輕彈簧相連的壓力傳感器固定在氣墊導軌左端，一光電門安裝在氣墊導軌上方，用滑塊將彈簧壓縮一段距離后由靜止釋放，壓力傳感器顯示出彈簧彈力F隨時間t變化的圖像如圖丙所示，根據圖丙可求得彈簧對滑塊的沖量大小為___________N·s；滑塊離開彈簧一段時間后通過光電門，光電門測得遮光條的擋光時間為，可得彈簧恢復形變的過程中滑塊的動量增量大小為___________kg·m/s。（計算結果均保留2位有效數字）
實驗 裝置圖 實驗操作 數據處理
探究彈簧彈力與形變量的關系 1.應在彈簧自然下垂時，測量彈簧原長l02.水平放置時測原長，圖線不過原點的原因是彈簧自身有重力 1.作出彈力F隨彈簧伸長量x變化的圖線，斜率表示彈簧的勁度系數2.超過彈簧的彈性限度，圖線會發生彎曲
探究兩個互成角度的力的合成規律 1.正確使用彈簧測力計2.同一次實驗中，橡皮條結點的位置一定要相同 3.細繩套應適當長一些，互成角度地拉橡皮條時，夾角合適 1.按力的圖示作平行四邊形2.求合力大小
【例題】
7．某探究小組做“驗證力的平行四邊形定則”實驗，將畫有坐標軸（橫軸為x軸，縱軸為y軸，最小刻度表示1mm）的紙貼在水平桌面上，如圖（a）所示。將橡皮筋的一端Q固定在y軸上的B點（位于圖示部分之外），另一端P位于y軸上的A點時，橡皮筋處于原長。
（1）用一只測力計將橡皮筋的P端沿y軸從A點拉至坐標原點O，此時拉力F的大小可由測力計讀出。測力計的示數如圖（b）所示，F的大小為___________N。
（2）撤去（1）中的拉力，橡皮筋P端回到A點；現使用兩個測力計同時拉橡皮筋，再次將P端拉至O點。此時觀察到兩個拉力分別沿圖（a）中兩條虛線所示的方向，由測力計的示數讀出兩個拉力的大小分別為F1=4.2N和F2=5.6N。
①用5mm長度的線段表示1N的力，以O為作用點，在圖（a）中畫出力F1、F2的圖示，然后按平行四邊形定則畫出它們的合力F合；___________
②F合的大小為___________N，F合與拉力F的夾角的正切值為___________。若F合與拉力F的大小及方向的偏差均在實驗所允許的誤差范圍之內，則該實驗驗證了力的平行四邊形定則。
【變式題】
8．小明同學做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗情況如圖甲所示.其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細繩的結點，OB和OC為細繩．圖乙是OB細繩所連彈簧測力計的指針指示情況，圖丙是小明根據實驗在白紙上畫出的圖，但是擦去了部分輔助線.請你回答下列問題.
(1)圖乙中彈簧測力計的讀數為__________N；
(2)圖丙中有F1、F2、F、四個力，其中力__________（填上述字母）的大小不是由彈簧測力計直接讀出的，你測量的結果是__________（結果保留兩位有效數字）.
【例題】
9．橡皮筋也像彈簧一樣，在彈性限度內伸長量x與彈力F成正比，即F=kx，k的值與橡皮筋的原長L、橫截面積S有關，理論與實驗都證明，其中Y是由材料決定的常數，材料力學中稱之為楊氏模量
（1）在國際單位中，楊氏模量Y的單位應為_______．
A．N B．m C．N/m D．
（2）某同學通過實驗測得該橡皮筋的一些數據，做出了外力F與伸長量x之間的關系圖像如圖所示，由圖像可求得該橡皮筋的勁度系數k=_____________ N/m
（3）若橡皮條的原長為10．0cm，面積為1．0，則該橡皮筋的楊氏模量Y的大小是_________（只填數字，單位取（1）中正確單位，結果保留兩位有效數字）
10．某同學利用如圖所示的實驗裝置驗證動量守恒定律。
（1）以下提供的實驗器材中，本實驗必須用到的是( )
A．刻度尺
B．打點計時器
C．天平
D．秒表
（2）調節A球下落的位置，讓A球以一定的速度與靜止的B球發生正碰，若碰后瞬間兩球的動量正好相等，則兩球的質量之比應滿足的條件是_______。
（3）下列對本實驗產生誤差的原因表述正確的是( )
A．碰撞前瞬間A小球的速度方向、碰撞后瞬間A、B兩小球的速度方向不在同一直線上
B．A小球沿傾斜軌道運動的過程中受到了摩擦力作用
C．通過測量軌道水平部分的高度，算出小球做平拋運動的時間
D．測量長度時的誤差
11．如圖1所示，某同學設計一個氣墊導軌裝置驗證動量守恒定律的實驗：
(1)用游標卡尺測得遮光條的寬度d如圖2所示，則d=_______mm;
(2)質量為m2的滑塊2靜止放在水平氣墊導軌上光電門②的右側，質量為m1的滑塊從光電門①的右側向左運動，穿過光電門①與滑塊2發生碰撞，隨后兩個滑塊分離并依次穿過光電門②，滑塊2與導軌左端相碰并被粘接條粘住，待滑塊1穿過光電門②后用手將它停住，兩個滑塊固定的遮光條寬度相同，數字計時器分別記錄下滑塊1通過光電門①的時間、滑塊2和滑塊1依次通過光電門②的時間和.本實驗中兩個滑塊的質量大小關系應為_________.若等式_________成立，則證明兩滑塊碰撞過程中系統的動量守恒(用題中的所給的字母表示)．
【變式題】
12．用如圖所示的裝置，來完成“驗證動量守恒定律”的實驗。實驗中使用的小球1和2半徑相等，用天平測得質量分別為m1、m2.在水平木板上鋪一張白紙，白紙上面鋪放復寫紙，記下重錘線所指的位置O。先不放小球2 ，使小球1從斜槽上某一點S由靜止滾下，落到水平木板P點。再把小球2靜置于斜槽軌道末端，重復上述操作，小球1和小球2碰撞后分別落在水平木板上，在白紙上留下各自落點的痕跡。
（1）實驗中，直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的，可以通過測量小球做平拋運動的水平射程來解決這個問題。確定碰撞前后落點的位置P、M、N，用刻度尺測量出水平射程OP、OM、ON
①本實驗必須滿足的條件是___________
A．斜槽軌道必須是光滑的
B．斜槽軌道末端必須是水平的
C．小球1每次必須從同一位置由靜止釋放
②實驗器材準備時，為確保小球1碰后不彈回，要求m1________m2（選填“>”、“<”、“=”）
③若兩球相碰前后的動量守恒，其表達式為：OP=________ ；（用m1、m2、OM、ON表示）
（2）在上述實驗中換用不同材質的小球，其它條件不變，記錄下小球的落點位置。下面三幅圖中，可能正確的是________。
13．某同學用如圖的裝置做“驗證動量守恒定律”的實驗，操作步驟如下：
(1)先將斜槽軌道的末端調整水平，在一塊平木板表面先后釘上白紙和復寫紙，并將該木板豎立于靠近槽口處，使小球從斜槽軌道上某固定點處由靜止開始滾下，撞到木板在記錄紙上留下壓痕。
(2)將木板向右平移適當距離，再使小球從原固定點由靜止釋放，撞到木板在記錄紙上留下壓痕。
(3)把半徑相同的小球靜止放在斜槽軌道水平段的右邊緣，讓小球仍從原固定點由靜止開始滾下，與球相碰后，兩球撞在木板上，并在記錄紙上留下壓痕和。
①本實驗中小球、的質量、關系是______。
②放上被碰小球，兩球相碰后，小球在圖中的壓痕點為______。
③記錄紙上點到、、的距離、、，若兩球碰撞動量守恒，則應滿足的表達式為______。
探究平拋運動的特點 1.保證斜槽末端水平2.每次讓小球從斜軌道的同一位置由靜止釋放 3.坐標原點應是小球出槽口時球心在木板上的投影點 1.用代入法或圖像法判斷運動軌跡是不是拋物線2.由公式：x=v0t和y=gt2，求初速度v0=x
探究向心力大小與半徑、角速度、質量的關系 1.彈力大小可以通過標尺上刻度讀出，該讀數顯示了向心力大小2.采用了控制變量法，探究向心力大小與半徑、角速度、質量的關系 作出Fn-ω2、Fn-r、Fn-m的圖像，分析向心力與角速度、半徑、質量之間的關系
用單擺測量重力加速度的大小 1.保證懸點固定2.單擺必須在同一平面內振動，且擺角小于5° 3.擺長l=懸線長l′＋小球的半徑r 4.用T=計算單擺的周期 1.利用公式g=求重力加速度2.作l-T2的圖像，可利用斜率求重力加速度
【例題】
14．物理興趣小組的同學用圖甲所示的裝置和頻閃照相儀探究平拋運動的規律。
（1）關于實驗注意事項，下列說法正確的是___________（選填選項前的字母）；
A．必須將小球從斜槽上的同一位置由靜止釋放
B．斜槽軌道必須光滑
C．必須選擇質量大的小球
D．小球運動時不能與方格紙相觸
（2）某同學用頻閃照相儀拍攝到小球拋出后幾個位置的照片如圖乙所示，由照片可以判斷斜槽軌道末端向___________傾斜，根據照片也可判斷小球在水平方向做勻速直線運動，依據是___________；
（3）物理興趣小組重新調整斜槽軌道末端，規范完成實驗，根據拍攝到的一張照片測出小球不同位置的豎直位移y和水平位移x，以為橫坐標，以y為縱坐標，在坐標紙上畫出對應的圖像為過原點的傾斜直線，測得直線的斜率，取，由此可得小球做平拋運動的初速度___________。
15某同學用單擺測量重力加速度，
①為了減少測量誤差，下列做法正確的是_____（多選）；
A．擺的振幅越大越好
B．擺球質量大些、體積小些
C．擺線盡量細些、長些、伸縮性小些
D．計時的起、止位置選在擺球達到的最高點處
②改變擺長，多次測量，得到周期平方與擺長的關系圖象如圖所示，所得結果與當地重力加速度值相符，但發現其延長線沒有過原點，其原因可能是_____。
A．測周期時多數了一個周期
B．測周期時少數了一個周期
C．測擺長時直接將擺線的長度作為擺長
D．測擺長時將擺線的長度加上擺球的直徑作為擺長
【例題】
16．用如圖所示的裝置可以探究做勻速圓周運動的物體需要的向心力的大小與哪些因素有關。
（1）本實驗采用的科學方法是____（填選項前的字母）。
A.控制變量法
B.累積法
C.微元法
D.放大法
（2）圖示情景正在探究的是____（填選項前的字母）。
A.向心力的大小與半徑的關系
B.向心力的大小與線速度大小的關系
C.向心力的大小與角速度大小的關系
D.向心力的大小與物體質量的關系
（3）通過本實驗可以得到的結論是____（填選項前的字母）。
A.在質量和半徑一定的情況下，向心力的大小與角速度成正比
B.在質量和半徑一定的情況下，向心力的大小與線速度的大小成正比
C.在半徑和角速度一定的情況下，向心力的大小與質量成正比
D.在質量和角速度一定的情況下，向心力的大小與半徑成反比
【變式題】
（數據處理的創新）
17．如圖甲所示是某同學探究做圓周運動的物體質量、向心力、軌道半徑及線速度關系的實驗裝置，圓柱體放置在水平光滑圓盤上做勻速圓周運動。力傳感器測量向心力F，速度傳感器測量圓柱體的線速度v，該同學通過保持圓柱體質量和運動半徑不變，來探究向心力F與線速度v的關系。
（1）該同學采用的實驗方法為______；
A.等效替代法 B.控制變量法 C.理想化模型法
（2）改變線速度v，多次測量，該同學測出了五組F、v數據，如下表所示：
v/（m·s－1） 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
F/N 0.88 2.00 3.50 5.50 7.90
該同學對數據分析后，在圖坐標紙上描出了五個點。
①在圖乙中作出F v2圖線；______
②若圓柱體運動半徑r=0.2m，由作出的F v2的圖線可得圓柱體的質量m=______kg。（結果保留兩位有效數字）
1.力學創新實驗題的三個特點
（1）以基本的力學模型為載體，依托運動學規律和力學知識設計實驗。
（2）將實驗的基本方法——控制變量法，處理數據的基本方法——圖像法、逐差法等融入實驗的綜合分析之中。
（3）在試題表現形式上，由單一、基本的形式向綜合、開放的形式發展；在試題內容的變化上，主要有實驗目的和實驗原理的遷移，實驗條件和實驗方法的改變，實驗器材和實驗數據處理的變換，演變計算題為實驗問題等。
2.創新實驗題的解法
（1）根據題目情境，提取相應的力學實驗模型，明確實驗的理論依據和實驗目的，設計實驗方案。
（2）進行實驗，記錄數據。應用原理公式或圖像法處理實驗數據，結合物體實際受力情況和理論受力情況對結果進行誤差分析。
【例題】
18．某同學用圖所示的裝置測量木塊與木板之間的動摩擦因數。跨過光滑定滑輪的細線兩端分別與塊和彈簧秤相連，滑輪和木塊間的細線保持水平，在木塊上方放置砝碼。緩慢向左拉動水平放置的木板，當木塊和砝碼相對桌面靜止且木板仍在繼續滑動時，彈簧秤的示數即為木塊受到的滑動摩擦力的大小。某次實驗所得數據在表中給出，其中 f4的值可從圖中彈簧秤的示數讀出。
砝碼的質量m/kg 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25
滑動摩擦力f/N 2.15 2.36 2.55 f4 2.93
回答下列問題：
（1）f4＝______N；
（2）在圖中的坐標紙上補齊未畫出的數據點并繪出 f－m 圖線______；
（3）f 與 m、木塊質量 M、木板與木塊之間的動摩擦因數μ及重力加速度大小 g 之間的關系式為 f＝______，f－m 圖線（直線）的斜率的表達式為 k＝______；
（4）取 g＝9.80 m/s2，由繪出的 f－m 圖線求得μ＝______。（保留 2 位有效數字）
19．某同學用圖（a）所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律，其中打點計時器的電源為交流電源，可以使用的頻率有20Hz、30 Hz和40 Hz，打出紙帶的一部分如圖（b）所示。
該同學在實驗中沒有記錄交流電的頻率，需要用實驗數據和其他條件進行推算。
（1）若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落，利用和圖（b）中給出的物理量可以寫出：在打點計時器打出B點時，重物下落的速度大小為_________，打出C點時重物下落的速度大小為________，重物下落的加速度的大小為________。
（2）已測得=8.89cm，=9.5.cm，=10.10cm；當重力加速度大小為9.80m/，試驗中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1%。由此推算出為________ Hz。
20．某物理課外小組利用圖（a）中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關系。圖中，置于實驗臺上的長木板水平放置，其右端固定一輕滑輪：輕繩跨過滑輪，一端與放在木板上的小滑車相連，另一端可懸掛鉤碼。本實驗中可用的鉤碼共有N = 5個，每個質量均為0.010kg。實驗步驟如下：
（1）將5個鉤碼全部放入小車中，在長木板左下方墊上適當厚度的小物塊，使小車（和鉤碼）可以在木板上勻速下滑；
（2）將n（依次取n = 1，2，3，4，5）個鉤碼掛在輕繩右端，其余N—n個鉤碼仍留在小車內；用手按住小車并使輕繩與木板平行。釋放小車，同時用傳感器記錄小車在時刻t相對于其起始位置的位移s，繪制s—t圖像，經數據處理后可得到相應的加速度a；
（3）對應于不同的n的a值見下表。n = 2時的s—t圖像如圖（b）所示：由圖（b）求出此時小車的加速度（保留2位有效數字），將結果填入下表；
n 1 2 3 4 5
a/m s - 2 0.20 __ 0.58 0.78 1.00
（4）利用表中的數據在圖（c）中補齊數據點，并作出a—n圖像。從圖像可以看出：當物體質量一定時，物體的加速度與其所受的合外力成正比。___________
（5）利用a—n圖像求得小車（空載）的質量為___________kg（保留2位有效數字，重力加速度取g = 9.8m/s2）。
（6）若以“保持木板水平”來代替步驟（1），下列說法正確的是___________（填入正確選項前的標號）
A．a—n圖線不再是直線
B．a—n圖線仍是直線，但該直線不過原點
C．a—n圖線仍是直線，但該直線的斜率變大
21．如圖是實驗室測定水平面和小物塊之間動摩擦因數的實驗裝置，曲面AB與水平面相切于B點且固定．帶有遮光條的小物塊自曲面上面某一點釋放后沿水平面滑行最終停在C點，P為光電計時器的光電門，已知當地重力加速度為g．
（1）利用游標卡尺測得遮光條的寬度如圖所示，則遮光條的寬度d=______cm；
（2）實驗中除了測定遮光條的寬度外，還需要測量的物理量有_____；
A．小物塊質量m
B．遮光條通過光電門的時間t
C．光電門到C點的距離s
D．小物塊釋放點的高度h
（3）為了減小實驗誤差，同學們采用圖象法來處理實驗數據，他們根據（2）測量的物理量，建立圖丙所示的坐標系來尋找關系，其中合理的是_____．
22．如圖（甲）所示，一位同學利用光電計時器等器材做“驗證機械能守恒定律”的實驗．有一直徑為d、質量為m的金屬小球由A處從靜止釋放,下落過程中能通過A處正下方、固定于B處的光電門，測得A、B間的距離為H（H>>d），光電計時器記錄下小球通過光電門的時間為t，當地的重力加速度為g．則：
（1）如圖（乙）所示，用游標卡尺測得小球的直徑d =________mm．
（2）小球經過光電門B時的速度表達式為__________．
（3）多次改變高度H，重復上述實驗，作出隨H的變化圖象如圖（丙）所示，當圖中已知量t0、H0和重力加速度g及小球的直徑d滿足以下表達式：_______時，可判斷小球下落過程中機械能守恒．
23．某實驗小組利用如圖甲所示的裝置來探究合力一定時，物體的加速度與質量之間的關系。實驗步驟如下：
（1）測出滑塊的質量M（包括遮光條），接通氣源，掛上鉤碼，調節氣墊導軌的傾角，輕推滑塊后，使滑塊能沿氣墊導軌向下做勻速運動。
（2）取下輕繩和鉤碼，保持（1）中調節好的氣墊導軌傾角不變，讓滑塊從氣墊導軌頂端靜止下滑，由數字計時器（圖中未畫出）可讀出遮光條通過光電門1、2的時間分別為Δt1、Δt2；用刻度尺測得兩個光電門中心之間的距離x，用游標卡尺測得遮光條寬度d。則滑塊加速度的表達式a＝________（用已知物理量字母表示）。如圖乙所示，若用20分度的游標卡尺測量遮光條的寬度，其讀數為________mm。
（3）為了保持滑塊所受的合力不變，可保持鉤碼的重力大小不變，改變滑塊質量M，接通氣源，掛上鉤碼，調節氣墊導軌的傾角，輕推滑塊后，使滑塊能沿氣墊導軌向下做________（選填“勻速”或“勻加速”）運動，同步驟（2）可測出滑塊的加速度。
（4）通過測量出的多組質量M和對應的加速度a，為了驗證牛頓第二定律，應以加速度的倒數為縱坐標，以________選填“M”或“ ”為橫坐標，作出的圖線是一條過原點的直線。
參考答案：
1． mgh5 見解析
【詳解】（1）[1]從打出A點到打出F點時間內，彈簧的彈性勢能減少量為
整理有
[2]打F點時鉤碼的速度為
由于在誤差允許的范圍內，認為釋放鉤碼的同時打出A點，則鉤碼動能的增加量為
[3]鉤碼的重力勢能增加量為
Ep重 = mgh5
（2）[4]鉤碼機械能的增加量，即鉤碼動能和重力勢能增加量的總和，若無阻力做功則彈簧彈性勢能的減少量等于鉤碼機械能的增加量。現在隨著h增加，兩條曲線在縱向的間隔逐漸變大，而兩條曲線在縱向的間隔即阻力做的功，則產生這個問題的主要原因是鉤碼和紙帶運動的速度逐漸增大，導致空氣阻力逐漸增大，以至于空氣阻力做的功也逐漸增大。
2． 接通電源 釋放物塊a和物塊b 0.720 1.68
【詳解】（1）[1][2]實驗過程中應先接通電源，再釋放物塊a和物塊b；
（2）[3]由題可知，每相鄰計數點間的時間間隔為
T=0.02s×5=0.1s
打下計數點A時物塊a和物塊b運動的速度大小
[4]打下計數點E時物塊a和物塊b運動的速度大小
（3）[5]從打計數點A到E的過程中，物塊a和物塊b組成的系統減小的重力勢能為
[6]增加的動能為
3． BC##CB 0.48 力一定時，小車的加速度a與質量M成反比 不需要 A
【詳解】（1）[1] A．為了補償阻力，把木板的一側墊高，小車上并不掛砝碼盤，A錯誤；
B．先接通電源，待打點計時器正常工作后再釋放小車，B正確；
C．調節滑輪，使細線與木板平行，這樣才能使細線的拉力等于小車受到的合力，C正確；
故選C。
[2] 相鄰兩個計數點間還有四個點未畫出，則
T=0.02s×5=0.1s
小車的加速度
a=m/s2≈0.48m/s2
[3] 作出a-圖像如圖
[4] 由a-圖像可得出的實驗結論：力一定時，小車的加速度a與質量M成反比。
（2）[5] 設木板傾角為θ，則掛上砝碼盤和砝碼時有
F＋Ff=Mgsinθ
F=mg
取下砝碼盤和砝碼時有
Mgsinθ-Ff=Ma
整理得
mg=Ma
即小車加速下滑的外力恰好等于砝碼盤和砝碼的總重力；由以上分析可知，該實驗方案不需要滿足條件M m。
[6] 因為
a==F
所以a-F圖像應為一條過原點的直線。故選A。
4． 不需要 一條過原點的直線
【詳解】（1）[1]實驗中力傳感器直接顯示拉力大小，即為滑塊合外力，故不需要滿足重物的質量遠小于滑塊及擋光片的質量；
（2）[2]由題意知滑塊通過AB段時的加速度大小為
其中
聯立得
（3）[3]若加速度與合外力成正比，則圖像是一條過原點的直線。
5． 大于
【詳解】（1）[1]設滑塊A與滑塊B碰撞前瞬間的速度為vA，碰撞后瞬間A、B的速度分別為、，根據動量守恒定律有
①
根據能量守恒定律有
②
聯立解得
③
④
計算機顯示光電門1有一個時間記錄，光電門2有兩個時間記錄，說明A與B碰撞后未反彈，即與的方向相同，可知。
[2]設擋光片寬度為d，由題意可得
⑤
⑥
⑦
碰撞過程中滿足動量守恒，則應滿足的關系式為
⑧
即
⑨
（3）[3]由 ③④⑥⑦可得
解得
6． 4.00 0.77 0.76
【詳解】(1)[1]則遮光條的寬度為
(3)[2]彈簧對滑塊的沖量大小等于圖像與坐標軸所圍的面積，約等于0.77 N·s；
[3]滑塊通過光電門時的速度為
滑塊的動量增量大小為
7． 4.0 4.0 0.06
【詳解】（1）[1]彈簧測力計的最小刻度為0.2N，由圖可知，F的大小為4.0N；
（2）①[2]作圖，F2長度為28mm，F1長度為21mm，平行四邊形如圖
②[3]量出合力長度約為20mm，大小代表4.0N；
[4]量出合力箭頭處到y軸距離和所作合力在y軸上投影長度，其比值就是F合與拉力F的夾角的正切值，即有
8． 4.20 F 4.3N（4.2～4.4）
【詳解】(1)10小格表示1N，每格為0.1N，估讀到下一位，故讀數為4.20N；
(2)F在以F1與F2為鄰邊的平行四邊形的對角線上，不是由彈簧測力計直接測出的，測量的結果是4.3N.
9． D
【詳解】（1）由題意知Y=，故Y的單位是，故選D
（2）橡皮筋的勁度系數是F-x圖象的斜率，由圖象得k=
（3）根據楊氏模量公式知Y==
10． AC##CA AD##DA
【詳解】（1）[1]利用該實驗裝置驗證動量守恒定律時，需要測出A、B兩小球的質量mA和mB，還需要測出小球做平拋運動的水平位移。
故選AC。
（2）[2]設碰撞后瞬間兩小球的動量都為p，由題意可知，碰撞前、后瞬間總動量均為2p，根據動量和動能的關系有
碰撞過程中動能不增加，有
解得
為了使小球A不被反彈回去，還需滿足
所以A、B兩小球的質量之比應滿足
（3）[3]A．用此實驗裝置驗證動量守恒定律時，應保證兩小球碰撞前后瞬間的速度方向在同一直線上，否則會引起較大的誤差，故A正確；
B．軌道的傾斜部分對A小球有摩擦力作用，但只要A小球每次都從同一位置由靜止向下運動，即可保證碰撞前瞬間A小球的速度相同，故B錯誤；
C．小球的水平射程與其初速度成正比，故不需要通過測量軌道水平部分的高度，算出小球做平拋運動的時間，故C錯誤；
D．長度的測量會使該實驗產生誤差，故D正確。
故選AD。
11． 13.80； ； ；
【詳解】(1)[1]．用游標卡尺測得遮光條的寬度d =1.3cm+0.05mm×16=13.80mm;
（2）[2][3] ．為防止碰后m1反彈，則兩物塊的質量關系是m1>m2；滑塊1穿過光電門1的速度：
滑塊1穿過光電門2的速度
滑塊2穿過光電門2的速度
若動量守恒，則
即
12． BC##CB > B
【詳解】（1）[1]A。因小球在斜槽末端的速度與平拋的水平位移成正比，所以斜槽是否光滑對該實驗影響不大，故A錯誤；
B．斜槽末端保持水平，是為了保證它們在水平碰撞后做平拋運動，故B正確；
C．小球1每次必須從同一高度釋放，保證盡可能每次碰撞情況相同，故C正確；
故選BC。
[2] 為確保小球1碰后不彈回，要求m1＞m2
[3] 小球離開斜槽末端做平拋運動，豎直方向滿足
下落高度一定，運動時間相同；水平方向滿足
水平位移與平拋初速度成正比，兩球相碰前后的動量守恒，其表達式可表示為
即
（2）[4]兩球碰撞，動量守恒，有
……①
則
故排除A。
碰撞過程中有能量損失，則
……②
設單個格子的長度為a，則BC三個圖中，、、的長度分別為
OP OM ON
B 10a 7a 8a
C 9a 7a 25a
分別代入方程①②可得，B圖滿足。
故選B。
13． C
【詳解】(3)①[1]本實驗必須測量的物理量是小球、的質量、，為入碰小球，為避免出現入碰小球被彈回，必須滿足。
②[2]放上被碰小球，兩球相碰后，小球平拋運動的速度減小，運動時間變長，根據
知，豎直下降的高度增大，所以在圖中的壓痕點為C。
③[3]根據
，
即可得到小球的速度
兩球碰撞動量守恒，選取向右為正方向，則應滿足的表達式為
由上各式，聯立可得
14． D 上 相等的時間間隔內水平位移相等
【詳解】（1）[1]本實驗用頻閃照相儀記錄小球在空中一次平拋的多個位置，所以不需要小球從斜槽上多次釋放，每次只能記錄一個位置，斜槽光滑與否不影響位置的記錄，為了減小空阻力的影響，應選質量大，體積小的小球，要保證斜槽末端水平，在空中不能與方格紙相觸，故選D。
（2）[2]由第二個位置高于第一個位置，說明斜槽軌道末端向上傾斜了；
[3]每個位置的水平間距都是兩個小方格，說明相等的時間間隔內水平位移相等，水平方向是勻速運動。
（3）[4]由平拋運動規律
可得
則斜率
帶入數據解得
15． BC C
【詳解】①[1]．A．單擺在擺角很小的情況下才做簡諧運動，單擺的擺角不能太大，一般不能超過5°，否則單擺將不做簡諧振動，故A做法錯誤；
B．實驗盡量選擇質量大的、體積小的小球，減小空氣阻力，減小實驗誤差，故B做法正確；
C．為了減小實驗誤差，擺線應輕且不易伸長的細線，實驗選擇細一些的、長度適當、伸縮性小的繩子，故C做法正確；
D．物體再平衡位置（最低點）速度最大，計時更準確，故D做法錯誤。
②[2]．單擺的周期
即
但是實驗所得沒過原點，測得重力加速度與當地結果相符，則斜率仍為；則
故實驗可能是測量是直接將擺線的長度作為擺長了。
16． A D C
【詳解】（1）[1]物體的向心力與很多量有關
要想探究向心力與這些物理量的關系時，需要保證一些量不變，只研究向心力與其中一個量的關系，這個方法叫作控制變量法。
故選A。
（2）[2]實驗裝置中兩球質量不同，是在保持兩球角速度和半徑相同，驗證向心力與質量的關系。
故選D。
（3）[3]ACD.根據向心力公式
在質量和半徑一定時，可以驗證向心力與角速度之間的關系；在質量和角速度一定時，可以驗證向心力與半徑的關系，該裝置兩小球轉動的半徑、轉動的角速度相同，因此通過這個實驗得到的結論是向心力的大小跟物體的質量成正比。
B.由向心力的公式可知質量和半徑一定的前提下，向心力和速度的平方成正比，B錯誤；
故選C。
17． B 0.18
【詳解】（1）[1]該同學采用的實驗方法為控制變量法，故選B；
（2）[2]作出F-v2圖線如圖所示做一條過原點的線段，讓盡量多的點落在這條線段上，其他點分布線段兩側，如圖所示
[3]根據向心力公式
則由圖像可知
解得
18． 2.75 (μg)m＋μMg μg 0.40
【詳解】（1）[1]彈簧測力計的指針在2.7 N與2.8 N之間，估讀為2.75 N。
（2）[2]描點畫線注意讓盡可能多的點分布在線上，不能分布在線上的點盡可能均勻地分布在線的兩側，作圖如圖所示
（3）[3][4]木塊受到的是滑動摩擦力，根據滑動摩擦力的計算式知
f=μ(M＋m)g
整理可得
f=(μg)m＋μMg
所以f-m圖線的斜率表達式
k=μg
（4）[5] g取9.80 m/s2，取圖線上相距較遠的兩點求斜率
則
19． 40
【詳解】（1）[1]打B點時，重物下落的速度等于AC段的平均速度，所以
[2]同理打出C點時，重物下落的速度
[3]由加速度的定義式得
（2）[4]由牛頓第二定律得
解得
代入數值解得
f≈40Hz
【點睛】本題主要考查驗證機械能守恒定律實驗、紙帶數據分析。解決這類問題的關鍵是會根據紙帶數據求出打某一點的瞬時速度、整個過程的加速度；解決本題要特別注意的是打點計時器的頻率不是經常用的50 Hz。
20． 0.40(0.37 ~ 0.49均對） 0.43 ~ 0.47 BC##CB
【詳解】（3）[1]小滑車釋放后做初速度為零的勻加速直線運動滿足
s = at2①
由圖（b）知，當s = 0.8m時，t = 2.00s，代入①式解得
a = 0.40m/s2
（5）[2][3]描點作圖a—n圖線如圖
對鉤碼與小滑車組成的系統有
nmg = (m' + 5m)a
代入數據解得
a = n = n
由圖像知
k =
故
解得
m' = 0.45kg
（6）[4]若木板保持水平，則對系統由牛頓第二定律得
nmg - μ[m' + (N - n)m]g = (m' + Nm)a
a = n - μg = n - μg
由此知圖線不過原點，且斜率增大。
故選BC。
21． （1）1.060； （2）BC； （3）B．
【詳解】（1）主尺的讀數：1 cm，游標尺上的第12個刻度與主尺的刻度對齊，讀數是：0.05×12 mm＝0.60 mm，總讀數：10 mm＋0.60 mm＝10.60 mm＝1.060 cm.
（2）實驗的原理：根據遮光條的寬度與物塊通過光電門的時間即可求得物塊的速度：
B到C的過程中，摩擦力做功，根據動能定理得：－μmgs＝0－mv2
聯立以上兩個公式得動摩擦因數的表達式
還需要測量的物理量是：光電門到C點的距離s與遮光條通過光電門的時間t，故BC正確，AD錯誤．
（3）由動摩擦因數的表達式可知，μ與t2和s的乘積成反比，所以與s的圖線是過原點的直線，應該建立的坐標系為：縱坐標用物理量，橫坐標用物理量s，即B正確，ACD錯誤．
【點睛】本題通過動能定理得出動摩擦因數的表達式，從而確定要測量的物理量．要先確定實驗的原理，然后依據實驗的原理解答即可；游標卡尺的讀數時先讀出主尺的刻度，然后看游標尺上的哪一個刻度與主尺的刻度對齊，最后讀出總讀數；
22． 7.25 d/t 或2gH0t02=d2
【詳解】(1)[1]游標卡尺的主尺讀數為7mm，游標讀數為0.05×5mm=0.25mm，則小球的直徑d=7.25mm．
(2)[2]根據極短時間內的平均速度等于瞬時速度知，小球在B處的瞬時速度
；
(3)[3]小球下落過程中重力勢能的減小量為mgH0，動能的增加量
若機械能守恒，有：
即
23． 8.15 勻速 M
【分析】根據題中“探究合力一定時，物體的加速度與質量之間的關系”可知，本題考查探究加速度與質量關系實驗，根據控制變量方法，運用打點計時器、光電門、運動學公式、圖像等，進行分析推理。
【詳解】（2）[1]因為可以認為通過光電門的平均速度即為滑塊的瞬時速度，所以
，
根據勻變速直線運動的規律有
解得
[2]對于20分度的游標卡尺，分度值為0.05 mm，游標尺上零刻線之后的第3根刻線與主尺上的刻度對齊，所以讀數為8.15 mm；
（3）[3]因為阻力可以不計，所以要保證滑塊受到的合力不變，則必須使滑塊能沿氣墊導軌向下做勻速運動；
（4）[4]根據牛頓第二定律有
所以
以加速度的倒數為縱坐標，M為橫坐標，作出的圖線是一條過原點的直線。

展開更多......

收起↑