1、第11讲力学实验中常考的4个问题1(2012江苏卷，11)为测定木块与桌面之间的动摩擦因数，小亮设计了如图5111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.改变h，重复上述实验，分别记录几组实验数据图5111(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sh关系的图象h/cm20.030.040.050.060.0s/cm19.528.539.048.056.5(3)实验测得A、B的质量分别为m0.40 kg、M0.50 kg.根据sh图象
2、可计算出A木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的测量结果_(选填“偏大”或“偏小”)解析(1)A释放后撞到滑轮是因为B对A做的功过多或A克服摩擦力做功少，若要不撞滑轮则可减少B对A做的功或增大摩擦力做的功，方法有减小B的质量或减小h(B下落的高度)；增大A的质量或增大O到滑轮的距离；亦可增加细线长度，任选两法即可(2)如图所示(3)设A到O点时速度为v，则PO段有：v202a1h，OQ段有：0v22a2s，故sh图象的斜率k，由牛顿运动定律知：在PO段：Mgmg(Mm)a1，得a1，OQ段：mgma2，a2g，将a1、a2代入k可得：，由图象得出
3、k，代入上式可得0.4.(4)因滑轮轴摩擦产生的效果相当于A与桌面间摩擦力比实际的大，即导致测量结果偏大答案(1)见解析(2)见解析图(3)0.4(4)偏大2(2013江苏卷，11)某兴趣小组利用自由落体运动测定重力加速度，实验装置如图5112所示倾斜的球槽中放有若干个小铁球，闭合开关K，电磁铁吸住第1个小球手动敲击弹性金属片M，M与触头瞬间分开，第1个小球开始下落，M迅速恢复，电磁铁又吸住第2个小球当第1个小球撞击M时，M与触头分开，第2个小球开始下落这样，就可测出多个小球下落的总时间图5112(1)在实验中，下列做法正确的有_A电路中的电源只能选用交流电源B实验前应将M调整到电磁铁的正下方
4、C用直尺测量电磁铁下端到M的竖直距离作为小球下落的高度D手动敲击M的同时按下秒表开始计时(2)实验测得小球下落的高度H1.980 m,10个小球下落的总时间T6.5 s可求出重力加速度g_m/s2.(结果保留两位有效数字)(3)在不增加实验器材的情况下，请提出减小实验误差的两个办法(4)某同学考虑到电磁铁在每次断电后需要时间t磁性才消失，因此，每个小球的实际下落时间与它的测量时间相差t，这导致实验误差为此，他分别取高度H1和H2，测量n个小球下落的总时间T1和T2.他是否可以利用这两组数据消除t对实验结果的影响？请推导说明解析根据自由落体运动的规律hgt2解决问题(1)若电源选用直流电源，电磁
5、铁可正常工作，选项A错误；实验时小球要撞击M断开电源，因此M应在电磁铁的正下方，选项B正确；小球下落的高度为电磁铁下端到M的竖直距离与小球直径的差，选项C错误；根据Hgt2，t可利用累积法，即从手动敲击M的同时开始计时，测量出落下n个小球的时间T，则一个小球下落时间t，选项D正确(2)根据Hgt2和t，解得g m/s29.4 m/s2.(3)要减小实验误差，可以适当增大小球下落的高度，并多次测量取平均值(4)根据题意，小球从H1、H2高处落下需要的时间t1t和t2t，根据Hgt2得H1g2和H2g2解得g，因此可以消除t的影响答案(1)BD(2)9.4(3)增加小球下落的高度；多次重复实验，结
6、果取平均值(其他答案只要合理也可)(4)可以消除t对实验结果的影响，推导过程见解析3(2014江苏卷，11)小明通过实验验证力的平行四边形定则(1)实验记录纸如图5113所示，O点为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置，两弹簧测力计共同作用时，拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点；一个弹簧测力计拉橡皮筋时，拉力F3的方向过P3点三个力的大小分别为：F13.30 N、F23.85 N和F34.25 N请根据图中给出的标度作图求出F1和F2的合力图5113(2)仔细分析实验，小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化，影响实验结果他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度，发现读数不相同，于是进一
7、步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响实验装置如图5114甲所示，将一张白纸固定在竖直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于O点，下端N挂一重物用与白纸平行的水平力缓慢地移动N，在白纸上记录下N的轨迹重复上述过程，再次记录下N的轨迹5114两次实验记录的轨迹如图乙所示过O点作一条直线与轨迹交于a、b两点，则实验中橡皮筋分别被拉伸到a和b时所受拉力Fa、Fb的大小关系为_(3)根据(2)中的实验，可以得出的实验结果有哪些？_. (填写选项前的字母)A橡皮筋的长度与受到的拉力成正比B两次受到的拉力相同时，橡皮筋第2次的长度较长C两次被拉伸到相同长度时，橡皮筋第2次受到的拉力较大D两次受到的拉力相同时，拉力越
8、大，橡皮筋两次的长度之差越大(4)根据小明的上述实验探究，请对验证力的平行四边形定则实验提出两点注意事项解析(1)根据图中所给标度作出力F1和F2的图示，以F1和F2为邻边作平行四边形，画出对角线，量出其长度，确定其大小F合4.8 N.(2)以N点为研究对象，进行受力分析可知，N点受三力平衡，分别被拉伸到a点和b点时设橡皮筋与竖直方向间的夹角为，由平衡条件得橡皮筋的拉力F.可见相同时，F相同，故FaFb.(3)两次实验结果表明：两次受到的拉力相同时，橡皮筋第2次的长度较长，B对；橡皮筋的长度与受到的拉力不成正比，A错；两次被拉伸长度相同时，橡皮筋第1次受到的拉力较大，C错；两次受到的拉力相同时
9、，拉力越大，对应的角越大，两次的长度之差越大，D对(4)见答案答案(1)见下图，F合4.64.9都算对(2)FaFb(3)BD(4)橡皮筋拉伸不宜过长；选用新橡皮筋(或：拉力不宜过大；选用弹性好的橡皮筋；换用弹性好的轻弹簧)查看近几年的高考实验题不难得出命题规律：(1)学生实验的基本操作及数据分析(2)创新拓展，设计实验(3)题型特点“常规实验题”：该小题命题立足教材，侧重考查完成实验的能力涉及基本仪器的使用(含读数)、实验原理和测量方法的理解、实验条件的控制、实验步骤的编排、实验数据的处理、实验误差的分析“能力迁移题”：该命题立足迁移，侧重考查设计简单实验方案的能力突出实验原理的迁移、测量方
10、法的迁移、数据处理方法的迁移(图象法和平均值法)等“创新实验题”：“新”可以更加有效地考查学生分析问题的能力，区分度也很明显其实这类题依然是以实验基础为依据，只不过在新的背景、新的命题方式下进行考查常考问题一基本仪器(包括电表)的读数1(2014福建卷，19(1)某同学测定一金属杆的长度和直径，示数如图5115甲、乙所示，则该金属杆的长度和直径分别为_cm和_mm.图5115解析由图知金属杆的长度为60.10 cm，游标卡尺主尺读数为4 mm，游标尺100.02 mm0.20 mm，故测量值为4 mm100.02 mm4.20 mm.答案60.104.202某同学欲粗测一金属圆柱体的电阻率，他
11、分别用游标卡尺测得圆柱体的长，用螺旋测微器测得圆柱体的直径，用多用电表1挡测量电阻，测量结果如图5116所示，示数分别为_mm，_mm，_，圆柱体的电阻率大约为_m(电阻率结果保留两位有效数字)图5116解析游标卡尺的读数为70 mm140.05 mm70.70 mm；螺旋测微器的读数为5 mm10.00.01 mm5.100 mm；多用电表的读数为27 ，根据电阻定律R，圆柱体的电阻率为RR7.8103m.答案70.705.100277.81033(1)图5117甲用0.6 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表_A，表针的示数是_A；当使用3 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表_A，图中表针示
12、数为_A.图乙使用较小量程时，每小格表示_V，图中指针的示数为_V若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示_V，图中表针指示的是_V.图5117图5118(2)旋钮式电阻箱如图5118所示，电流从接线柱A流入，从B流出，则接入电路的电阻为_.今欲将接入电路的电阻改为2 087，最简单的操作方法是_若用两个这样的电阻箱，则可得到的电阻值范围为_解析(1)使用0.6 A量程时，刻度盘上的每一小格为0.02 A，指针的示数为0.44 A；当换用3 A量程时，每一小格为0.1 A，指针示数为2.20 A.电压表使用3 V量程时，每小格表示0.1 V，指针示数为1.70 V；使用15 V量程时，每小
13、格为0.5 V，指针示数为8.5 V.(2)电阻为1 987 .最简单的操作方法是将“1 k”旋钮调到2，再将“100”旋钮调到0.每个电阻箱的最大阻值是9 999 ，用这样两个电阻箱串联可得到的最大电阻29 999 19 998 .故两个这样的电阻箱，则可得到的电阻值范围为019 998 .答案(1)0.020.440.12.200.11.700.58.5(2)1 987将“1 k”旋钮调到2，再将“100”旋钮调到0019 998 1游标卡尺、螺旋测微器的读数技巧记住两点：一是所有读数一定以毫米为单位并注意主尺刻度对应的毫米数，根据结果再变换单位；二是以毫米为单位，小数点后数字分别是，螺旋
14、测微器是3位、20分度和50分度游标卡尺是2位、10分度游标卡尺和毫米刻度尺是1位2电压表、电流表、多用电表的读数技巧(1)对电表读数问题，要先弄清楚电表的精确度，即每小格的数值，再确定估读的方法，是、还是估读，明确读数的小数位数(2)多用电表的使用问题，在弄清其基本原理的基础上，会选择测量项目及量程、挡位，能区分机械调零和欧姆调零的区别，掌握测量电阻的步骤，此外，会看多用电表表盘，最上排不均匀刻度为测电阻时读数刻度，读出表盘刻度后应乘以挡位倍率；中间刻度是均匀的，为测量电压和电流的读数刻度，下面三排数字均为方便读数所标注；最下排刻度专为测量2.5 V以下交流电压所用，一般较少使用常考问题二“
15、纸带类”实验(一套装置、一条纸带串联力学五个实验)图51194(速度随时间的变化规律)某同学利用图5119所示的实验装置做研究匀变速直线运动实验按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块释放小车，小车由静止开始运动按实验要求正确装上纸带，让小车靠近打点计时器，按住小车，打开打点计时器电源，释放小车，获得一条带有点迹的纸带在获得的纸带上清晰的部分，每5个间隔标注一个计数点，并分别标注为A、B、C、.测量相邻计数点的间距s1、s2、s3、.并将其记录在纸带上对应的位置处完成下列填空：(1)已知实验装置中打点计时器所用的电源是频率为50 Hz的低压交流电源，若打点的时间间隔用t表示，则t_s.(2)图5
16、1110为用刻度尺测量所得纸带上的s1、s2、s3和s4的情况，a可用s1、s4和t表示为a_；vB可用s1、s2和t表示为vB_.(3)由图51110可读出s1_cm，s2_cm，s4_cm.由此求得加速度的大小a_m/s2，vB_m/s(计算结果取3位有效数字)图51110解析(1)打点的时间间隔t1/f1/50 s0.02 s.(2)由逐差法和saT2，T5t得s4s13a(5t)2，解得a.根据做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于该段时间中间的瞬时速度可得vB.(3)根据刻度尺的读数规则可知，s12.58 cm0.90 cm1.68 cm，s25.00cm2.58 cm2.
17、42 cm，s412.00 cm8.12 cm3.88 cm.加速度的大小a0.733 m/s2，打B点时的速度vB0.205 m/s答案(1)0.02(2)(3)1.682.423.880.7330.2055(探究加速度与物体质量、物体受力的关系)(2014高考冲刺卷八)某同学利用如图51111甲所示的装置探究“加速度与力、质量的关系”图51111(1)关于该实验的操作和数据处理，下列说法正确的是_A可以用天平测出砝码和砝码盘的总质量m1和小车的质量m2，由公式a求出小车的加速度B应使小车的质量远小于砝码和砝码盘的总质量，以减小实验误差C处理实验数据时采用描点法画图象，是为了减小误差D处理实
18、验数据时采用a图象，是为了便于根据图线直观作出判断(2)在实验中，利用打点计时器打出了多条纸带，该同学选取了其中较为理想的一条进行分析，纸带上A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔是0.1 s，距离如图乙所示，单位是cm，则小车的加速度为_m/s2.(结果保留三位有效数字)解析小车运动的加速度必须根据小车后面的打点纸带进行处理计算，故A错误；设在小车运动过程中轻绳对小车的拉力为T，则根据牛顿第二定律有：Tm2a，m1gTm1a，整理可得T，由此式可以看出，只有当m1m2即砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量时才有Tm1g，所以B错误；利用图象来处理实验数据可有效减
19、小实验带来的误差，C正确；在实验时作a的图象而不是作am图象，是为了便于直接从图象上观察a、m之间的关系，D正确根据给出的实验数据，利用逐差法可求得加速度a1.59 m/s2.答案(1)CD(2)1.596(验证机械能守恒定律)某同学利用如图51112所示的装置来验证由小车与钩码组成的系统机械能守恒图51112(1)现提供如下器材：A小车B钩码C一端带滑轮的长木板D细绳E电火花打点计时器F纸带G毫米刻度尺H游标卡尺I低压交流电源J220 V交流电源实验中不需要的器材是_(填写器材前的字母)，还需要的器材是_(2)为尽可能消除摩擦力对本实验的影响，使验证结果尽可能准确，则小车质量M和钩码质量m的
20、关系应该满足_(3)小明和小军同学在做该实验时，小明认为只要采用平衡摩擦力的方法将摩擦力平衡掉就可以了，无须满足(2)问中小车质量M和钩码质量m的关系，而小军却否认小明的看法，你认为小明的看法_(选填“正确”或“不正确”)，理由是_(4)两位同学统一观点后完成实验，得到一条纸带，去掉前面比较密集的点，选择点迹清晰且便于测量的连续7个点(标号为06)，测出相关距离如图51113所示，要验证在第2点与第5点时系统的机械能相等，则应满足关系式_(设小车质量M，钩码质量m，打点周期为T.)图51113解析(1)实验不需要游标卡尺，距离由刻度尺测量，电火花计时器直接使用220 V交流电源，不需要低压交流
21、电源，不需要的器材是H、I.还需要天平测量钩码的质量(2)为尽可能消除摩擦力对本实验的影响，使验证结果尽可能准确，则小车质量M和钩码质量m的关系应该满足Mm，这样能使摩擦力做的功相对少些，以减小机械能的损失(3)小明的看法不正确，因为平衡摩擦力后，摩擦力还做负功，系统机械能不守恒(4)利用匀变速直线运动的推论：v2，v5从第2点到第5点时系统的动能增加：(Mm)()2(Mm)()2从第2点到第5点时系统的重力势能减小量：mg(d5d2)应满足关系式mg(d5d2)(Mm)()2(Mm)()2答案(1)H，I天平(2)Mm(3)不正确，因为平衡摩擦力后，摩擦力还做负功，系统机械能不守恒(4)mg
22、(d5d2)(Mm)()2(Mm)()27(创新拓展实验测定动摩擦因数)测定木块与长木板之间的动摩擦因数时，采用如图51114甲所示的装置，图中长木板水平固定图51114(1)实验过程中，电火花计时器接在频率为50 Hz的交流电源上调整定滑轮高度，使_(2)已知重力加速度为g，测得木块的质量为M，砝码盘和砝码的总质量为m，木块的加速度为a，则木块与长木板间的动摩擦因数_.(3)如图乙所示为木块在水平木板上带动纸带运动时打出的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6为计数点，相邻两计数点间还有4个点未画出从纸带上测出x13.20 cm，x24.52 cm，x58.42 cm，x69.70 c
23、m.则木块加速度大小a_m/s2(结果保留两位有效数字)解析(1)为保证细线对木块的拉力沿水平方向，需要调整定滑轮高度，使细线与长木板平行(2)设细线中的拉力为F，对木块，由牛顿第二定律得FMgMa，对砝码及砝码盘组成的整体，由牛顿第二定律得mgFma，联立解得.(3)两个计数点间的时间间隔为T51/f51/50 s0.1 s利用xaT2和逐差法可得小车的加速度大小为a，代入相关数据得a1.3 m/s2.答案(1)细线与长木板平行(2)(3)1.31“长木板、小车、纸带、打点计时器”体现在探究加速度与力、质量的关系、验证机械能守恒定律的实验中都需要平衡摩擦力，平衡摩擦力的方法是将小车放在木板上
24、，把木板不带滑轮的一端垫高，在小车后面接一条纸带，穿过打点计时器，让小车在没有牵引力的情况下恰能匀速下滑(判断其匀速下滑的依据是，纸带上的点间距是一样的)2测定动摩擦因数实验的关键点：木板必须水平，细线必须与长木板平行，这样才能使压力等于木块的重力，细线对木块的拉力沿水平方向3上述题给我们的启示是实验命题可以突破教材上的实验框架，变换实验器材，编制立于教材又不拘泥于教材的实验试题，以考查考生灵活运用实验知识的能力分析处理纸带的方法是力学实验处理数据的重要方法，在力学实验复习过程中，一定要掌握打点计时器的使用方法，真正掌握各个力学实验的实验原理和实验的关键点只有依据实验原理掌握各个实验的关键点，
25、才能以不变应万变，立于不败之地常考问题三“橡皮条、弹簧”类实验8(2014盐城市高三第三次模拟)图51115甲是“验证力的平行四边形定则”的实验装置，请完成实验操作与记录：将弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线ac挂一重物G，如图中虚线所示，记录：测力计A的读数F0.用弹簧测力计B的挂钩拉另一细线的b端，该细线的另一端系在细线ac上的O点处，手持测力计B保持水平方向缓慢向左拉，到达如图所示位置，记录：O点的位置、_、_、_、_和细线Oc的方向某同学已作出FA、FB和合力实验值F的图示，请在图乙中作出合力理论值F的图示，比较F和F的大小和方向，可以得出结论：互成角度的_遵循平行四边形定则图511
26、15答案测力计A的读数测力计B的读数细线Oa的方向细线Ob的方向以表示FA、FB的线段为邻边作平行四边形，其对角线所表示的力就是合力实验值的大小和方向，如图所示两个力(或两个共点力)的合成弹簧测力计的读数先看清弹簧测力计的量程和分度值，然后再根据指针所指的位置(一定要看指针末端所指的位置)读出所测量的力的大小，若分度值为0.1，则读数时在精确度后加一估读数即可(即有两位小数)若分度值为0.2，则所读数值小数点后只能有一位小数常考问题四力学创新拓展实验9(实验器材的等效替换)(2014广东卷，34(2)某同学根据机械能守恒定律，设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系(1)如图51116(a)所
27、示，将轻质弹簧下端固定于铁架台，在上端的托盘中依次增加砝码，测量相应的弹簧长度，部分数据如下表，由数据算得劲度系数k_N/m.(g取9.80 m/s2)砝码质量(g)50100 150弹簧长度(cm)8.627.636.66(2)取下弹簧，将其一端固定于气垫导轨左侧，如图51116(b)所示，调整导轨使滑块自由滑动时，通过两个光电门的速度大小_(3)用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量x；释放滑块，记录滑块脱离弹簧后的速度v.释放滑块过程中，弹簧的弹性势能转化为_(4)重复(3)中的操作，得到v与x的关系如图51116(c)，由图可知，v与x成_关系由上述实验可得结论：对同一根弹簧，弹性势能与弹簧
28、的_成正比图51116解析(1)据F1mgk(x0x1)，F22mgk(x0x2)，有：FF2F1k(x1x2)，则k N/m49.5 N/m，同理可以求得：k N/m50.5 N/m，则劲度系数为：50 N/m.(2)使滑块通过两个光电门时的速度相等，则可以认为滑块离开弹簧后做匀速直线运动(3)弹性势能转化为滑块的动能(4)由于vx图线是过原点的倾斜直线，所以v与x成正比；弹性势能转化为动能，即E弹mv2，即弹性势能与速度平方成正比，则弹性势能与压缩量平方成正比答案(1)50(2)相等(3)滑块的动能(4)正比压缩量的平方10(实验结论的拓展延伸)物理兴趣小组的同学现用图51117甲所示的实
29、验装置“研究匀变速直线运动”：表面粗糙的木板固定在水平桌面上，打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz，小车到滑轮的距离大于钩码到地面之间的距离实验时先用手固定小车，挂上适量的钩码，接通打点计时器的电源，释放小车，小车在钩码的作用下开始做匀加速运动，打点计时器在纸带上打出一系列的点.钩码落地后，小车继续在木板上向前运动图乙是钩码落地后打点计时器打出的一段纸带，相邻两计数点之间的时间间隔为T0.1 s，解答下列问题(计算结果保留两位有效数字)：图51117(1)他们已计算出小车在通过计数点1、2、3、4、5、6的瞬时速度，并填入了下表，以0点为计时起点，根据表中的数据请你在图51118中作出小
30、车的vt图象.各计数点的瞬时速度单位(m/s)v1v2v3v4v5v60.4120.3640.3140.2640.2150.165(2)由所作的vt图象可判断出小车做_(选填“匀速直线运动”或“匀变速直线运动”或“不能判断”)(3)根据图象可求得钩码落地后小车的加速度a_m/s2；(4)若小车的质量m1 kg，则小车与木板之间的动摩擦因数_(g10 m/s2)图51118解析(1)所作的图象如图所示(2)所作的vt图象为一条倾斜的直线，所以小车做匀变速直线运动(3)vt图象的斜率表示小车的加速度为求直线的斜率可在直线上取两个距离较远的点，如(0.2,0.364)、(0.6,0.165)，根据图
31、象斜率的物理意义有：ak m/s20.50 m/s2，负号表示小车做匀减速直线运动(4)钩码落地后，小车在水平面上只受摩擦力的作用，做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律有a，由此可得0.05.答案(1)所作图象如解析图所示(2)匀变速直线运动(3)0.50(0.450.53均正确)(4)0.05(0.0450.053均正确)11(试题情景及实验设计形式上的创新)(2014山东卷，21)某实验小组利用弹簧秤和刻度尺，测量滑块在木板上运动的最大速度实验步骤：用弹簧秤测量橡皮泥和滑块的总重力，记作G；将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上，通过水平细绳和固定弹簧秤相连，如图51119所示在A端向右拉动木板，
32、待弹簧秤示数稳定后，将读数记作F；图51119改变滑块上橡皮泥的质量，重复步骤；实验数据如下表所示： G/N1.502.002.503.003.504.00F/N0.590.830.991.221.37 1.61如图51120所示，将木板固定在水平桌面上，滑块置于木板上左端C处，细绳跨过定滑轮分别与滑块和重物P连接，保持滑块静止，测量重物P离地面的高度h；图51120滑块由静止释放后开始运动并最终停在木板上的D点(未与滑轮碰撞)，测量C、D间的距离s.完成下列作图和填空：(1)根据表中数据在如下坐标纸上作出FG图线(2)由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数_(保留2位有效数字)(3)滑块最大速度
33、的大小v_(用h、s、和重力加速度g表示)解析(1)如图(2)由FG可知，0.40.(3)滑块运动h达到最大速度v，之后继续滑行直到停到D点，由动能定理可得：mg(sh)mv2解得：v.答案(1)如解析图所示(2)0.40(0.38、0.39、0.41、0.42均正确)(3)力学创新类实验主要有以下几个考向1从近几年的高考命题来看，在测量物体的速度时常涉及实验器材的等效替换，如利用光电门替代纸带来测量物体的加速度、速度，还有利用闪光照相机等替代打点计时器2从近几年的力学实验来看，通过实验结论求动摩擦因数是实验设置的一个热点，且主要出现在两个地方，一是伴随着研究匀变速直线运动的实验出现，二是伴随
34、着验证牛顿运动定律实验出现3有一些实验题虽然在试题的情境上进行了创新，但其使用的实验原理和实验处理方法仍然不变，因此，对于创新型实验的处理，最根本的还是要把其从新情境中抽出来，找出与常规实验的相同之处，然后运用熟悉的实验原理和实验数据处理方法进行处理1请正确填写下列基本仪器的读数：图51121(1)用游标尺为20分度的卡尺测量某物体的长度如图51121甲所示，由图可知其长度为_cm；(2)用螺旋测微器测量某导线直径如图乙所示，由图可知其直径为_mm；(3)用多用电表的电阻“10”挡，按正确的操作步骤测某电阻，表盘的示数如图丙所示，则该电阻的阻值约为_；(4)图丁中电阻箱的读数为_.解析(1)游
35、标尺零刻度线对应的主尺上整数部分为50 mm，游标尺第3条刻度线与主尺53 mm刻度线对齐，30.05 mm0.15 mm，故读数为50.15 mm，即5.015 cm.(2)螺旋测微器读数为4.5 mm19.80.01 mm4.698 mm(4.6964.700 mm均正确)(3)多用电表测电阻不需要估读用多用电表测电阻的方法：电阻的测量值表的示数倍率故答案为2210 220 .(4)电阻箱的读数方法：将每个旋钮上指针所指的数值(都为整数)乘以各自的倍率，从最高位依次往下读，即可得到电阻箱的实际阻值故读数为84 580.2 .答案(1)5.015(2)4.698(4.6964.700均正确)
36、(3)220(4)84 580.22某同学利用图51122甲所示的器材探究“力的平行四边形定则”，实验步骤如下：图51122将一轻质小圆环(可视为质点)与三根轻绳相连，如图甲所示，竖直方向的轻绳挂上弹簧秤，另外两根轻绳分别挂上钩码(每个钩码的重量已知)实验时用力沿竖直方向缓慢拉弹簧秤，使三根轻绳处于伸直状态现缓慢改变弹簧秤的示数，使轻质小圆环在三根轻绳的作用下处于静止状态保持弹簧秤的示数不变，将画有同心圆的平纸片置于圆环与轻绳的背后，缓慢移动纸片，使同心圆的圆心O与圆环重合，然后固定纸片，如图乙所示记下左右两边两根轻绳与纸片边缘的交点A和B，以及竖直方向轻绳与纸片边缘的交点C.同时还要记下_.
37、取下纸片，用刻度尺连接OA、OB及OC.设左右两边的轻绳对圆环的拉力分别为F1、F2，弹簧秤的拉力为F3.试回答下列问题：图51123(1)某次实验中弹簧秤的读数如图51123所示，则此时弹簧秤的读数为F3_N.(2)完成步骤中所缺少的实验内容(3)实验中每个钩码的重量为1 N，同心圆中相邻两圆之间的距离也表示1 N，某次实验中的实验数据记录如图51122乙所示，用平行四边形定则作出F1、F2的合力F.过圆心O作出与F3等大反向的力F3，比较F与F3的大小和方向可以得出的结论是_.解析(1)由题图51123读出弹簧秤的读数为F35.0 N.(2)在该实验中除了要记录三个力的方向外，还要记录三个
38、力的大小实验中记下左右两边两根轻绳与纸片边缘的交点A和B，以及竖直方向轻绳与纸片边缘的交点C，实际上就是记录了三个拉力的方向这三个力的大小的记录方式是：竖直方向的拉力通过弹簧秤来记录，两边的拉力通过所挂已知质量的钩码来测量，若知道了钩码的个数，就知道了两边拉力的大小，所以要记录的内容是：记下两边轻绳所挂的钩码个数以及弹簧秤的读数(3)所作的图如图所示；比较F与F3的大小和方向可知F与F3在误差允许范围内大小相等、方向相同答案(1)5.0(2)两边轻绳所挂的钩码个数以及弹簧秤的读数(3)如解析图所示F与F3在误差允许范围内大小相等、方向相同3(2014常州市教育学会学生学业水平监测)如图5112
39、4所示是测量物块与木板间动摩擦因数的实验装置长木板固定在水平桌面上，打点计时器固定在长木板上，纸带穿过打点计时器，与带滑轮的物块相连沙桶和力传感器通过绕在滑轮上的细绳相连调整沙桶的质量，当放开沙桶时，使物块在木板上做匀加速直线运动(重力加速度为g，滑轮的质量和摩擦可以忽略)图51124(1)在某次测量中读出力传感器示数为F，为进一步测量动摩擦因数，下列物理量中还需测量的有_(填题首字母)A木板的长度L B物块的质量mC沙桶的质量M D纸带的加速度a(2)利用测得的物理量写出动摩擦因数的表达式_.(3)为使实验结果更精确，该同学改变沙桶的质量，重复以上操作，得到多组数据如下表所示以弹簧秤的示数F
40、为横轴，以加速度a为纵轴建立如图51125所示坐标系，作出aF图象，已知重力加速度g9.8 m/s2，则由图象可得动摩擦因数_(保留一位有效数字)，物块的质量m_kg(保留一位有效数字).F/N1.52.02.53.04.0a/(ms2)0.481.01.561.953.0图51125解析(1)以物块为研究对象，由牛顿第二定律得2Fmgma，整理得，所以要测动摩擦因数，还需要测量物块质量m和物块的加速度a(即纸带的加速度)，故本题答案为选项B、D.(2)动摩擦因数的表达式为.(3)由2Fmgma得agF，作出aF图象如答案图所示，由图线截距g1.00和斜率1.0得动摩擦因数为0.1、物块质量为
41、m2 kg.答案(1)BD(2)(3)如图所示0.09(或0.1)24(2014苏北四市高三第一次调研测试)某同学用如图51126所示的装置探究小车加速度与合外力的关系图中小车A左端连接一纸带并穿过打点计时器B的限位孔，右端用一轻绳绕过滑轮系于拉力传感器C的下端，A、B置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上不计绳与滑轮的摩擦及滑轮的质量实验时，先接通电源再释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点该同学在保证小车A质量不变的情况下，通过改变P的质量来改变小车A所受的外力，由传感器和纸带测得的拉力F和加速度a数据如下表所示图51126次数12345F/N0.100.180.260.300.4
42、0a/(ms2)0.080.220.37_0.59(1)第4次实验得到的纸带如图51127所示，O、A、B、C和D是纸带上的五个计数点，每两个相邻点间有四个点没有画出，A、B、C、D四点到O点的距离如图打点计时器电源频率为50 Hz.根据纸带上数据计算出小车加速度a为_m/s2.图51127(2)在实验中，_(选填“需要”或“不需要”)满足重物P的质量远小于小车A的质量(3)根据表中数据，在图51128坐标系中做出小车加速度a与力F的关系图象图51128(4)根据图象推测，实验操作中重要的疏漏是_解析(1)由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔：T0.1 s；根
43、据图中数据运用逐差法计算加速度am/s20.43 m/s2.(2)因为绳子拉小车的力可以由拉力传感器直接测量出来，故不需要满足重物P的质量远小于小车的质量(3)运用描点，拟合直线法，描绘的aF图线如下图所示(4)从上图中发现直线没过原点，当F0.1 N时，a0.也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0，说明小车的摩擦力与绳子的拉力抵消了该同学实验操作中遗漏了平衡摩擦力这个步骤所以原因是没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够答案(1)0.43(2)不需要(3)如解析中所示(4)没有平衡摩擦力或者摩擦力平衡不足5(2014德州二模)某同学设计了如图51129甲的实验装置测定一个物块的质量，他将一端带有定
44、滑轮的长木板水平放置，物块一端通过细线与力传感器和重物连接，一端连接穿过打点计时器的纸带他通过改变重物的质量使物块在不同的拉力作用下运动，物块所受拉力F的大小由力传感器读出，物块运动的加速度a由纸带上打点计时器打出的点计算出，该同学通过多次实验测得的数据画出了物块加速度a与所受拉力F的关系图线如图乙图51129(1)该同学测得物块的质量m_kg.(2)利用该同学的数据还可得出物块和长木板之间的动摩擦因数_(已知当地重力加速度g10 m/s2)(3)下面做法可以减小物块质量的测量误差的是_A尽量减小定滑轮处的摩擦B尽量使重物的质量远小于物块的质量C实验前将长木板右侧适当抬高来平衡摩擦力D改变重物
45、的质量进行多次实验答案(1)0.5(2)0.2(3)AD6一名同学想测量U形磁铁中N、S极之间的磁感应强度的大小，实验中假设该磁场为匀强磁场方案设计如下：图51130将两条间距为d、电阻可忽略不计的长直金属导轨固定在倾斜的木板上，在导轨一端用导线接入一定值电阻R，将一横截面为方形的长度略大于d的金属细杆与纸带相连，垂直放在导轨上，金属细杆质量为m，电阻为r；纸带另一端穿过打点计时器导轨中间有几个完全相同的紧挨在一起的U形磁铁(未在图中画出)，形成可认为仅分布在MN和PQ之间的匀强磁场，磁场方向垂直导轨平面斜向上，装置如图51130所示接通打点计时器的电源，然后由静止释放金属细杆金属细杆带动纸带
46、沿导轨下滑，打点计时器电源频率为50 Hz；在纸带上打下一系列的点，如图51131(纸带上)A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K是计数点，每相邻两计数点间还有4个点没有标出其中AB1.81 cm、BC4.80 cm、CD7.80 cm、DE10.81 cm、EF13.06 cm、FG1381 cm、GH13.80 cm、HI13.80 cm、IJ14.56 cm、JK17.55 cm.图51131(1)分析纸带可推知，金属杆在沿导轨下滑的过程中，未进入磁场前做_运动，加速度大小为a_m/s2，经过磁场时做_运动，速度大小为v_m/s.(计算结果均保留两位有效数字)(2)若金属杆进入磁场前
47、的加速度为a，在磁场中运动的速度为v，则实验测得U形磁铁中N、S极之间的磁感应强度B的表达式为_(用题中所给字母表示)解析(1)从纸带AE段数据可以看出：任意相邻两段的位移差都接近3.00 cm，金属杆在沿导轨下滑的过程中，未进入磁场前做匀变速直线运动；根据匀变速直线运动的特征式xaT2，x3.00 cm，T0.1 s，可知加速度a3.0 m/s2；根据FI段数据，每段距离在误差允许的范围内都相等，即x13.80 cm，可以看出金属杆在磁场中做匀速直线运动，运动速度v1.4 m/s.(2)金属杆在未进入磁场前mgsin fma，在磁场中mgsin fF安，而F安BId，I，所以解得B.答案(1)匀变速直线3.0匀速直线1.4(2)B
