1、力学实验的设计与探究(限时：45分钟)1(2013山东21(1)图1甲为一游标卡尺的结构示意图，当测量一钢笔帽的内径时，应该用游标卡尺的_(填“A”“B”或“C”)进行测量；示数如图乙所示，该钢笔帽的内径为_mm.图1答案A11.30解析游标卡尺测量钢笔帽的内径时，使用内测脚，故填“A”，该游标卡尺的最小分度为0.05 mm，游标尺的第6个刻度线与主尺上的某刻线对齐，所以读数为11 mm0. 05 mm611.30 mm.2(2013浙江21)如图2所示，装置甲中挂有小桶的细线绕过定滑轮，固定在小车上；装置乙中橡皮筋的一端固定在导轨的左端，另一端系在小车上一同学用装置甲和乙分别进行实验，经正确
2、操作获得两条纸带和，纸带上的a、b、c均为打点计时器打出的点图2(1)任选一条纸带读出b、c两点间距离为_；(2)任选一条纸带求出c、e两点间的平均速度大小为_，纸带和上c、e两点间的平均速度_(填“大于”、“等于”或“小于”)；(3)图中_(填选项)A两条纸带均为用装置甲实验所得B两条纸带均为用装置乙实验所得C纸带为用装置甲实验所得，纸带为用装置乙实验所得D纸带为用装置乙实验所得，纸带为用装置甲实验所得答案(1)2.10 cm或2.40 cm(0.05 cm，有效数字位数要正确)(2)1.125 m/s或1.25 m/s(0.05 m/s，有效数字位数不作要求)小于(3)C解析(1)纸带中b
3、、c间距为6.00 cm3.90 cm2.10 cm；纸带中b、c间距为6.50 cm4.10 cm2.40 cm；(2)纸带中c、e两点间的平均速度为1.125 m/s；纸带中c、e两点间的平均速度为1.25 m/s；可知纸带、上c、e两点间的平均速度小于；(3)由纸带数据可知，纸带的加速度几乎恒定，纸带的加速度不恒定，故选项C正确3(2013江苏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3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
4、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3(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
5、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？请推导说明答案(1)BD(2)9.4(3)增加小球下落的高度；多次重复实验，结果取平均值(4)见解析解析(1)无论是交流电还是直流电，电磁铁都可以具有磁性而正常工作，A错；要满足实验条件，M必须在电磁铁的正下方，B正确；考虑到实验实际情况，应从小球下边缘到M点的距离作为小球下落的高度，则C错；敲击M的同时开始计时是准确的，D正确(2)由公式Hgt2、t，计算得g9.4 m/s2.(3)本题关键是准确计时，因此采用累加法计时，同时适当增加小球下落的高度可以减小误差，多次测量求平均值是减小偶然误差常用的方法(4)由H
6、1g2和H2g2，可解得g从而消除t对实验结果的影响4 根据要求，完成“验证力的平行四边形定则”实验图4(1)如图4甲所示，把白纸固定在木板上后，再把木板竖立在桌面上，用图钉把橡皮筋的一端固定在A点，另一端B连接两条轻绳，跨过定滑轮后各拴一细绳套，分别挂上3个钩码和4个钩码(每个钩码重1 N)，调整滑轮的位置，稳定后结点B位于O处，记下_和两条轻绳的方向，取下滑轮及钩码(2)如图乙所示，取某单位长度表示1 N，用力的图示作出两条轻绳的拉力F1和F2；再用一个弹簧测力计把结点B也拉至O处，记下测力计的读数F_ N，取下测力计(3)在图丙中作出F1和F2的合力F及拉力F的图示(4)对比F和F的大小
7、和方向，发现它们不是完全一致的，其可能的原因是_.(填一个原因)答案(1)O的位置(2)5.0(3)如图所示(4)测量存在误差；作图不准确；弹簧测力计自身重力的影响；滑轮与绳之间的摩擦力等解析(2)弹簧测力计的读数为5.0 N；(3)作出F1、F2两个力的图示，以F1、F2为两邻边作出平行四边形，对角线即为合力F，然后作出F的图示即可5 某同学利用如图5甲所示的装置测量某一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上砝码盘通过改变盘中砝码的质量，测得6组砝码的质量m和对应的弹簧长度l，画出ml图线，对应点已在图上标出，如图乙所示(重力加速度g10 m/s2)图5(1)采用恰当的数据处理，
8、该弹簧的劲度系数为_N/m.(保留3位有效数字)(2)请你判断该同学得到的实验结果与考虑上砝码盘的质量时相比，结果_(填“偏大”“偏小”或“相同”)答案(1)3.44(2)相同解析(1)由Fklkl0和Fmg以及图象的斜率可计算出弹簧的劲度系数k N/m3.44 N/m.(2)未考虑砝码盘的质量，相当于真实图象向下平移，但斜率不变，因此，不影响对劲度系数的测量6 某实验小组在“探究加速度与物体受力的关系”实验中，设计出如下的实验方案，其实验装置如图6所示已知小车质量M214.6 g，砝码盘质量m07.8 g，打点计时器所使用的交流电频率为f50 Hz.其实验步骤是图6A按图所示安装好实验装置；
9、B调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下做匀速运动；C取下细绳和砝码盘，记下砝码盘中砝码的质量m；D将小车置于打点计时器旁，先接通电源，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求得小车的加速度a；E重新挂上细绳和砝码盘，改变砝码盘中砝码的质量，重复A、B、C、D步骤，求得小车在不同合外力F作用下的加速度回答下列问题：(1)按上述方案做实验，是否要求砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量？_(填“是”或“否”)(2)实验中打出的其中一条纸带如图7所示，由该纸带可求得小车的加速度a_ m/s2.图7(3)某同学将有关测量数据填入他所设计的表格中，如下表：次数12345砝码盘中砝码的重力F/N0.
10、100.200.290.390.49小车的加速度a/(ms2)0.881.441.842.382.89他根据表中的数据画出aF图象(如图8)造成图线不过坐标原点的最主要原因是_，从该图线延长线与横轴的交点可求出的物理量是_，其大小为_图8答案(1)否(2)0.88(3)在计算小车所受的合外力时未计入砝码盘的重力(只要涉及“未考虑砝码质量的因素”就算正确)砝码盘的重力0.08 N解析(1)取下砝码盘后，小车加速运动时所受的合外力即为砝码和砝码盘的总重力，而实验中的研究对象是小车，因此，实验中不必使砝码及砝码盘的质量远小于小车的质量(2)a102 m/s2，解得a0.88 m/s2.(3)实验中本
11、应有(m0m)gMa，由于实验中未计入砝码盘质量m0，测得的图象与真实图象相比沿F轴左移m0g，图象将不过原点由图象及上述分析可知，m0g0.08 N.7 某学习小组在“探究功与速度变化关系”的实验中采用了如图9甲所示的实验装置请完成下面部分实验过程甲乙图9(1)如图乙所示，游标卡尺测得遮光条的宽度d_cm；(2)实验时，测得挂一根橡皮条时，滑块弹离橡皮条后，经过光电门的时间为t，则滑块最后匀速运动的速度表达式为_(用字母表示)答案(1)0.500(2)解析(1)根据游标卡尺的读数原理可得，游标卡尺测得遮光条的宽度d0.500 cm.(2)滑块弹离橡皮条后做匀速运动，做匀速运动的速度为.8 某
12、同学利用光电门传感器设计了一个研究小物体自由下落时机械能是否守恒的实验，实验装置如图10所示，图中A、B两位置分别固定了两个光电门传感器实验时测得小物体上宽度为d的挡光片通过A的挡光时间为t1，通过B的挡光时间为t2，重力加速度为g.为了证明小物体通过A、B时的机械能相等，还需要进行一些实验测量和列式证明图10(1)(单选)下列必要的实验测量步骤是_A用天平测出运动小物体的质量mB测出A、B两传感器之间的竖直距离hC测出小物体释放时离桌面的高度HD用秒表测出运动小物体通过A、B两传感器的时间t(2)若该同学用d和t1、t2的比值分别来反映小物体经过A、B光电门时的速度，并设想如果能满足_关系式
13、，即能证明在自由落体过程中小物体的机械能是守恒的(3)该同学的实验设计可能会引起明显误差的地方是(请写出一种)：_.答案(1)B(2)(d/t2)2(d/t1)22gh(3)小物体上挡光片的宽度d太大或h的测量不准解析(1)由于重力势能和动能中均包括质量m，因此小物体的质量m不需要测量，A错误；求物体重力势能的减小量，需要测量下落高度，B正确；我们关心的是下落高度，与物体距离桌面的高度无关，C错误；不需要测量物体下落所需的时间，D错误(2)物体通过两光电门速度分别为、，验证机械能守恒，即需要验证()2()22gh.(3)该同学的实验设计可能会引起明显误差的地方是小物体上挡光片的宽度d太大、h的
14、测量不准等【解题方法技巧8】力学实验的复习策略强化总结提升能力力学实验部分在高考中常以运动的研究为载体，考查速度、加速度等物理量的测量，或考查力学规律的验证与探究，同时实验原理的理解、实验数据的处理、实验误差的分析仍然是高考考查的重点与热点.高考力学实验题大部分是从课本中的学生实验变形而来.我们首先要掌握课本要求的基本的实验原理和方法，在复习中要善于找出不同实验在知识或能力要求上的共性和个性.如：验证机械能守恒定律实验、验证牛顿第二定律实验、研究匀变速直线运动实验在原理、操作、数据分析等要求上有很多共同点；验证型实验就是在一定的条件下测量出相关物理量并判断规律是否成立，而探究型实验本质是验证型实验，只不过需要先进行物理上的推导或猜想.全 品中考网