1、专题22 力 学 实 验(建议用时40分钟)1.某实验小组利用图1装置探究加速度与力、质量的关系:(1)(多选)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质量时,不需要重新调节木板倾斜度(2)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_(选填“远大于”“远小于”或“近似等于”)木块的总质量。(3)甲、乙两同学在同一实验室,各取一套图1
2、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2中甲、乙两条直线。设甲、乙用的木块质量分别为m甲、m乙,甲、乙的木块与木板间的动摩擦因数分别为甲、乙,由图2知,m甲_m乙,甲_乙(均选填“”“”或“=”)。【解析】(1)平衡摩擦力时砝码桶不能拴在木块上,且改变砝码质量时,不需要重新调节木板倾斜度,为保证细绳的拉力是木块的合力,细绳应与长木板平行,A、D正确,B错误;实验时,应先接通打点计时器再放开木块,C错误。(2)设木块和砝码(包括桶)的质量为M和m,分别列式T=Ma,mg-T=ma,T=当Mm时,Tmg。(3)由牛顿第二定律列式F-
3、mg=ma,a=-g,可知图象斜率的倒数表示木块质量,m甲乙。答案:(1)A、D(2)远小于(3)2.采用如图所示的实验装置做“研究平抛运动”的实验(1)实验时需要下列哪个器材_。A.弹簧秤B.重垂线C.打点计时器(2)做实验时,让小球多次沿同一轨道运动,通过描点法画出小球平抛运动的轨迹。下列的一些操作要求,正确的是_。A.每次必须由同一位置静止释放小球B.每次必须严格地等距离下降记录小球位置C.小球运动时不应与木板上的白纸相接触D.记录的点应适当多一些(3)若用频闪摄影方法来验证小球在平抛过程中水平方向是匀速运动,记录下如图所示的频闪照片。在测得x1、x2、x3、x4后,需要验证的关系是_。
4、已知频闪周期为T,用下列计算式求得的水平速度,误差较小的是_。【解析】(1)实验时需要重垂线来确定竖直方向,不需要弹簧秤和打点计时器,故选B。(2)实验时每次必须由同一位置静止释放小球,以保证小球到达最低点的速度相同,选项A正确;每次不一定严格地等距离下降记录小球位置,选项B错误;小球运动时不应与木板上的白纸相接触,否则会改变运动轨迹,选项C正确;记录的点应适当多一些,以减小误差,选项D正确。(3)因相邻两位置的时间间隔相同,则若小球在平抛过程中水平方向是匀速运动,则满足:x4-x3=x3-x2=x2-x1=x1;由小球最后一个位置与第一个位置的水平距离计算求得的水平速度误差较小,则用计算式求
5、得的水平速度误差较小,故选D。答案:(1)B(2)A、C、D(3)x4-x3=x3-x2=x2-x1=x1D3.某同学进行“验证力的平行四边形定则”实验,试完成主要步骤:(1)如图甲,用两只弹簧测力计分别钩住细绳套,互成角度地拉细绳套,使橡皮条伸长,记下结点的位置O点、两弹簧测力计的读数F1、F2以及_。(2)用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条与细绳套的结点拉到_,记下细绳套的方向(如图丙中的Oc)。如图乙所示,读得弹簧测力计的示数F=_。(3)如图丙所示,按选定的标度作出了力的图示,请在图丙中:按同样的标度作出力F的图示;按力的平行四边形定则作出F1、F2的合力F。(4)关于该实验注意事项,
6、下列说法中正确的是_。A.实验中所用的两根细绳套越短越好B.弹簧测力计的拉力方向必须与木板平行C.每次实验中两个分力间的夹角必须大于90【解析】(1)在图甲中,用两只弹簧测力计互成角度地拉细绳套,使橡皮条伸长,记下结点位置O和两测力计的示数F1、F2以及两细绳套的方向。(2)用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条与细绳套的结点拉到同一位置O,记下细绳套的方向,由题图乙可读得弹簧测力计的示数F=4.00 N。(3)力F的图示如图所示;根据力的平行四边形定则,作出F1、F2的合力F,如图所示。(4)拉橡皮条的细绳套要适当长一些,细绳套方向才能准确,故A错误;为了减小实验中因摩擦造成的误差,操作中要求弹
7、簧测力计、细绳套、橡皮条都应与木板平行,故B正确;在实验中两个分力的夹角大小适当,不需要夹角必须大于90,故C错误。答案:(1)两细绳套的方向(2)同一位置O4.00 N(3)见解析图(4)B4.(1)如图实验器材中,能用于“探究小车速度随时间变化的规律”“探究加速度与力、质量的关系”“探究做功与物体速度变化的关系”“验证机械能守恒定律”四个分组实验的是_。(2)某组同学做“探究加速度与力、质量的关系”实验,实验开始时器材摆放如图,其中错误或不合理的是(写出其中三处):_【解析】(1)“验证机械能守恒定律”实验不需要小车和天平,四个分组实验都需要打点计时器和刻度尺来测量速度、位移或加速度。(2
8、)电磁式打点计时器需要连接46 V交流电;为了使绳子上的拉力为小车所受到的合力,需倾斜木板以平衡摩擦力;拉力方向需与运动方向在一条直线上,绳子需与轨道平行;为了提高纸带利用率,在纸带上多打点以利于测量,小车初始位置应靠近打点计时器。答案:(1)C、D(2)错接直流电;未平衡摩擦力;小车右端绳子未与轨道平行;小车初始位置离计时器过远(任选其三)5.如图甲所示,一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验。有一直径为d、质量为m的金属球从A处由静止释放,下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门,测得A、B间的距离为H(Hd),光电计时器记录下金属球通过光电门的时间为t,当地的重
9、力加速度为g。则:(1)如图乙所示,用游标卡尺测得金属球的直径d=_mm。(2)多次改变高度H,重复上述实验,作出随H的变化图象如图丙所示,当图中已知量t0、H0和重力加速度g及金属球的直径d满足表达式:_时,可判断小球下落过程中机械能守恒。(3)实验中发现动能增加量Ek总是稍小于重力势能减少量Ep,增加下落高度后,则Ep-Ek将_(选填“增加”“减小”或“不变”)。【解析】(1)根据游标卡尺读数规则得读数为7 mm+50.05 mm=7.25 mm。(2)若要满足机械能守恒,则金属球减小的重力势能等于金属球增加的动能mgH0=m()2,化简得2gH0 =d2。(3)重力势能的减少量等于动能的
10、增加量和克服阻力做功之和,下落高度增加,则克服阻力做功增加,Ep-Ek将增加。答案:(1)7.25(2)2gH0 =d2(3)增加6.(1)下列实验中必须从同一位置静止释放的实验是_。(2)小青用如图甲所示的实验装置,探究“加速度与力和质量的关系”。以下关于图甲中操作正确的是_。A.本实验采用了控制变量法探究多个变量之间的关系B.如果选用电火花打点计时器,所用的交流电为低压6 VC.操作过程中应控制砂桶的总质量远大于小车的质量小青通过实验获得如表所示的几组数据,请用描点法在图乙中得出a-F的关系图象。根据第(2)小题中画出的图线,可以判断在操作过程中,平衡摩擦力时,长木板的倾角_(选填“偏大”
11、“恰好”或“偏小”)。F/(9.810-3N)2468101214a(ms-2)0.120.210.320.540.550.660.73【解析】(1)在探究小车动能变化与合外力做功实验中,必须让每根橡皮筋做的功相同,小车初速度是零,则小车需从同一位置释放,A正确。验证机械能守恒定律,物块可从不同的位置释放,B错误。研究平抛的规律,小球水平抛出的速度必须相等,应让小球从同一位置由静止释放,C正确。探究物体加速度与力、质量关系实验,小车可从不同的位置释放。本题选必须从同一位置静止释放的实验,答案是A、C。(2)探究“加速度与力和质量的关系”采用了控制变量法探究多个变量之间的关系,故A项正确。如果选用电火花打点计时器,所用的交流电为220 V,故B项错误。操作过程中,为用砂桶总重力代替绳中拉力,应控制砂桶的总质量远小于小车的质量,故C项错误。因力为零时,物体已有加速度,则平衡摩擦力时,长木板的倾角偏大。答案:(1)A、C(2)A图见解析 偏大
