1、专题五 物理实验第10讲 力学实验1. 请将下列实验步骤或结果补充完整：在“研究弹簧形变与外力关系的实验”中，取一待测弹簧，将弹簧自由悬挂测出其长度，在其下端竖直悬挂钩码，稳定后测出弹簧的长度，并记录_改变钩码个数，重复上述步骤某同学在如图51018所示的坐标系中， 图51018根据外力F与弹簧形变x的数据标出了五个点请你在图51018中描绘出相应的Fx图象，根据图象求出弹簧的劲度系数为_N/m.(保留两位有效数字)解析由物体的平衡条件可知：钩码的重力大小等于弹簧的拉力；根据图象中点迹连线，由胡克定律可知：图线的斜率大小等于该弹簧的劲度系数，则k19 N/m.答案钩码个数(或钩码总质量、钩码总
2、重量)Fx图线如图1922013重庆卷，6(1)我国舰载飞机在“辽宁舰”上成功着舰后，某课外活动小组对舰载飞机利用阻拦索着舰的力学问题很感兴趣他们找来了木板、钢球、铁钉、橡皮条以及墨水，制作了如图51019所示的装置，准备定量研究钢球在橡皮条阻拦下前进的距离与被阻拦前速率的关系要达到实验目的，需直接测量的物理量是钢球由静止释放时的_和在橡皮条阻拦下前进的距离，还必须增加的一种实验器材是_忽略钢球所受的摩擦力和空气阻力，重力加速度已知，根据_定律(定理)，可得到钢球被阻拦前的速率图51019解析根据实验目的，要定量研究钢球在橡皮条阻拦下前进的距离与被阻拦前速率的关系，就需要知道这两个量的值用刻度
3、尺可测量钢球在橡皮条阻拦下前进的距离，根据动能定理或机械能守恒定律：mghmv2，测出h，就可求出钢球被阻拦前的速率v.答案高度(距水平木板的高度)刻度尺机械能守恒(动能)3(1)图51020甲中游标卡尺的读数是_ cm，图乙中螺旋测微器的读数是_ mm.甲乙图51020(2)某同学用落体法做“验证机械能守恒定律”实验时，得到如图的纸带，其中O是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的3个点，所用交流电的频率为50 Hz，O到A、B、C各点的距离如图51021中所示(单位：cm)，若该同学所用重锤的质量为1 kg，并利用重锤在OB段所显示的运动来验证机械能守恒，他用AC段的平均速度表示B点对应
4、的瞬时速度，则该过程中重锤重力势能的减少量为_ J，动能的增加量为_ J(均保留三位有效数字)实验结果发现重力势能的减少量_(填“大于”、“小于”或“等于”)动能的增加量，原因可能是_(已知当地重力加速度g9.80 m/s2)图51021解析(2)重力势能的减少量Epmgh19.800.121 8 J1.19 J，动能的增加量Ekmv12J1.20 J.答案(1)2.985.680(5.6795.681均对)(2)1.191.20小于先释放纸带后接通打点计时器的电源4某同学用如图51022甲所示的实验装置研究匀变速直线运动图51022实验步骤如下：A安装好实验器材；B让小车拖着纸带运动，打点计
5、时器在纸带上打下一系列小点，重复几次选出一条点迹比较清晰的纸带，从便于测量的点开始，每五个点取一个计数点，如图乙中a、b、c、d等点；C测出s1、s2、s3、.结合上述实验步骤，请你继续完成下列任务：(1)实验中，除打点计时器(含纸带、复写纸)，小车，一端附有滑轮的长木板，细绳，钩码，导线及开关外，在下列的仪器和器材中，必须使用的有_(填选项代号)A电压合适的50 Hz交流电源B电压可调的直流电源C秒表D刻度尺E天平F重锤G弹簧秤H滑动变阻器(2)如果小车做匀加速运动，所得纸带如图51022乙所示，则s1、s2、s3的关系是_，已知打点计时器打点的时间间隔是t，则打c点时小车的速度是_解析c点
6、是bd段的时间中点，则c点的瞬时速度等于该段的平均速度答案(1)AD(2)s3s2s2s15某学习小组利用自行车的运动“探究阻力做功与速度变化的关系”人骑自行车在平直的路面上运动，当人停止蹬车后，由于受到阻力作用，自行车的速度会逐渐减小至零，如图51023所示在此过程中，阻力做功使自行车的速度发生变化设自行车无动力后受到的阻力恒定(1)在实验中使自行车在平直的公路上获得某一速度后停止蹬车，需要测出人停止蹬车后自行车向前滑行的距离s，为了计算自行车的初速度v，还需要测量_(填写物理量的名称及符号)(2)设自行车受到的阻力恒为f，计算出阻力做的功W及自行车的初速度v.改变人停止蹬车时自行车的速度，
7、重复实验，可以得到多组测量值以阻力对自行车做功的大小为纵坐标，自行车初速度为横坐标，作出Wv曲线分析这条曲线，就可以得到阻力做的功与自行车速度变化的定性关系在实验中作出Wv图象如图所示，其中符合实际情况的是_图51023解析(1)人停止蹬车后做匀减速运动，初速度v2，则还需要测量自行车滑行的时间t.(2)由动能定理得，Wmv2，则Wv图象为抛物线，即图C.答案(1)人停止蹬车后自行车滑行的时间t(2)C6. 如图51024甲所示，利用打点计时器测量小车沿斜面下滑时所受阻力的示意图，小车在斜面上下滑时打出的一段纸带如图51024乙所示，其中O为小车开始运动时打出的点设在斜面上运动时所受阻力恒定图
8、51024甲图51024乙(1)已知打点计时器使用的交流电频率为50 Hz，由纸带数据分析可知小车下滑的加速度a_ m/s2，打E点时小车速度vE_ m/s(均取2位有效数字)(2)为了求出小车在下滑过程中所受的阻力，可运用牛顿运动定律或动能定理求解，在这两种方案中除知道小车下滑的加速度a、打E点时速度vE、小车质量m、重力加速度g外，利用米尺、三角板还需要测量哪些物理量，列出阻力的表达式方案一：需要测量的物理量_，阻力的表达式(用字母表示)_ _；方案二：需要测量的物理量_，阻力的表达式(用字母表示)_。解析(1)由交流电频率为50 Hz，可知打点计时器打出相邻点的时间间隔为0.02 s，而
9、计数点的周期为T0.04 s，因小车所受阻力恒定，所以小车所受合外力恒定，加速度恒定，根据相邻时间间隔的位移之差为一恒量，即x2x1aT2，所以a m/s24.1 m/s2；因匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，即vE m/s2.5 m/s；(2)方案一：运用牛顿运动定律求解时，根据F合等于重力沿斜面的分力与阻力的合力，即F合mgsin fma，所以要求出重力沿斜面的分力，就需要知道斜面倾角的正弦值，所以测量出斜面的长度L和高度H就可以求出斜面倾角的正弦值，即mgfma，所以fmgma；方案二：运用动能定理求解时，需要测出小车沿斜面下滑的距离OE的长度s，还要求出下滑OE
10、时小车下降的高度，即求出重力所做的功，所以还要测出斜面长度L和高度H，得到斜面的倾斜角的正弦值，求出下滑OE时小车下降的高度，即mgfsmv，所以f.答案(1)4.12.5(2)方案一：斜面的长度L和高度Hfmgma方案二：斜面的长度L、高度H和纸带上OE距离sf72013天津卷，9(2)某实验小组利用如图51025所示的装置探究加速度与力、质量的关系图51025下列做法正确的是_(填字母代号)A调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行B在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上C实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源D通过增减木块上的砝码改变
11、质量时，不需要重新调节木板倾斜度为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量_木块和木块上砝码的总质量(填“远大于”、“远小于”或“近似等于”)甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图示的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码、在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度a与拉力F的关系，分别得到图51026中甲、乙两条直线设甲、乙用的木块质量分别为m甲、m乙，甲、乙用的木块与木块间的动摩擦因数分别为甲、乙，由图可知，m甲_m乙，甲_乙(填“大于”、“小于”或“等于”)图51026解析在探究加速度与力、质量的关系的实验中，平衡摩擦力时不通过定滑轮挂砝码桶，而要挂纸带，并且改变质量时不需要重新平衡摩擦力；在实验时应先接通电源再放开木块，故选项A、D均正确，B、C均错误选木块(M)、砝码桶及桶内的砝码(m)为研究对象，则mg(Mm)a选砝码桶及桶内的砝码为研究对象则mgFTma联立得：FTmg要使FTmg 需要0即Mm对木块由牛顿第二定律得：Fmgma即aFg.上式与图象结合可知：，甲g乙g.即：m甲m乙，甲乙答案AD远小于小于大于