2013年高三力学实验专题

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1、第 1 页 共 10 页20132013 年高三力学实验专题年高三力学实验专题1为了测量两张纸之间的动摩擦因数，某同学设计了一个实验：如图 7 所示，在木块 A 和木板 B 上贴上待测的纸，B 木板水平固定，砂桶通过细线与木块 A 相连，调节砂桶中砂的多少，使 A 匀速向左运动。测出砂桶和砂的总质量 m，以及贴纸木块 A 的质量 M，则两纸间的动摩擦因数 =m/M。（1）该同学为什么要把纸贴在木块 A 和木板 B 上，而不直接测量两张纸间的滑动摩擦力？（2）在实际操作中，发现要保证木块 A 做匀速运动较困难，请你对这个实验作一改进来克服这一困难。你设计的改进方是： ；根据你的方案做实验，结果动

2、摩擦因数的表达式是： ； 根据你的方案要添加的器材有 。答案：答案：（1）两张纸的动摩擦力是很难测量的，很不方便而且误差很大。所以只能通过间接测量两张纸的动摩擦因素。（2）在实际操作中很难保证 A 做匀速运动，但知道物体 A、B 如果不做匀速运动就是做匀变速运动。所以我们可以在 A 的后面连接纸带和打点计时器，通过分析纸带求出物体的加速度，再根据牛顿运动定律解出动摩擦因素了。对于 B 来说，对于 A 物体来说，得到，。所以要添加的器材有纸带和打点计时器。2为了测定滑块与桌面之间的动摩擦因数，某同学设计了如图所示的实验装置。其中，a是质量为 m 的滑块（可视为质点） ，b 是可以固定于桌面的滑槽

3、（滑槽末端与桌面相切） 。第一次实验时，将滑槽固定于水平桌面的右端，滑槽的末端与桌面的右端 M 对齐，让滑块a 从滑槽上最高点由静止释放滑下，落在水平地面上的 P 点；第二次实验时，将滑槽沿桌面向左移动并固定，测出滑槽的末端 N 与桌面的右端 M 的距离为 L，让滑块 a 再次从滑槽上最高点由静止释放滑下，落在水平地面上的 P点。然后测得 MO=2.5L，OP=3L，OP =2L。不计空气阻力。则滑块 a 与桌面间的动摩擦因数 = 答案答案：0.5 3. (1) 在一次探究活动中，某同学用如图（a）所示的装置测量铁块 A 与放在光滑水平桌面上第 2 页 共 10 页的金属板 B 之间的动摩擦因

4、数，已知铁块 A 的质量 mA=1.5 kg，用水平恒力 F 向左拉金属板 B，使其向左运动，弹簧秤示数的 放大情况如图所示，则 A、B 间的动摩擦因数 = （g=10 m/s2）来源:Zxxk.Com(2) 该同学还设计性地将纸带连接在金属板 B 的后面，通过打点计时器连续打下一些计时 点，取时间间隔为 0.1 s 的几个点，如图（b）所示，各相邻点间距离在图中标出.则在打 C 点时金属板被拉动的速度 v= m/s.（保留两位有效数字） 【答案答案】 （1） 0.3(2 分) (2) 0.80(2 分) 4如图所示，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落利用 此装置可以

5、测定重力加速度。通过作图象的方法可以剔除偶然误差较大的数据，提高实验的准确程度，为使图纸的 斜率等于重力加速度，除作vt图象外，还可作 图象。 利用此装置还可以完成力学中的什么实验 (答出一个即可)【答案答案】22th (或2 2,22vh vh)(2 分)验证机械能守恒(或外力做功与物体动能变 f：的关系)(2 分)5 （1）用平木板、细绳套、橡皮条、测力计等做“验证力的平行四边形法则”的实验，为了使实验能够顺利进行，且尽量减小误差，你认为下列说法或做法能够达到上述目的的是_A用测力计拉细绳套时，拉力应沿弹簧的轴线，且与水平木板平行B两细绳套必须等长C同一次实验两次拉细绳套须使结点到达同一位

6、置D用测力计拉两个细绳套时，两拉力夹角越大越好（2）用如图实验装置验证m1 、m2组成的系统机械能守恒。m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。下图给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出） ，计数点间的距离如图所示。已知m1= 50g 、m2=150g ，则（g取10m/s2，结果保留两位有效数字）在纸带上打下记数点5时的速度v = m/s；在打点05过程中系统动能的增量EK = J，系统势能的减少量EP = J，由此得出的结论是 ；第 3 页 共 10 页22 21 8)( T

7、SSm若某同学作出hv 2 21图像如图，则当地的实际重力加速度g = m/s2。【答案答案】 （1）AC （2）2.4 0.58 ；0.60 ；在误差允许的范围内，m1 、m2组成的系统机械能守恒 9.76.(1)在做“验证机械能守恒定律”的实验时，实验小组A不慎将一条选择好的纸带的前面 一部分损坏了,剩下的一部分纸带上各点间的距离如图所示的数值，已知打点计时器的周期 为T =0.02s,重力加速度g =9.8 m/s2;重锤的质量为m,已知S1=0.98cm, S2=1.42cm, S3=1.78cm,则记录B点时重锤的动能EKB= J(写计算式字母表示),记录C点时重锤的动能EKC=0.

8、32m J;重锤从B点到C点重力势能变化量是 J,动能变化量是 J.从而可以得出结论： .（2）在验证机械能守恒定律的实验中自由落下的重锤质量要大一些，这是为了减少对实验的影响. 实验中 测定重锤的质量( 填“要”或“不要” ).实验小组C在验证机械能守恒定律的实验中发现,重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加,其原因主要是因为在重锤下落的过程中存在阻力作用,因此想到可以通过该实验装置测阻力的大小. 根据已知当地重力加速度公认的较准确的值为g, 电源的频率为f, 又测量出物理量 , .他（她）们用这些物理量求出了重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小F （用字母表示）. 答案：答案：0.142

9、m 0.14m 在实验误差范围内,只有重力做功时,物体的机械能守恒.第 4 页 共 10 页4)()(22143fSSssgm空气阻力和打点计时器器对纸带的阻力不要相邻的两点间的位移 S1 、S2 、S3、S4, 重锤的质量 m , 7、 某同学在应用打点计时器做验证机械能守恒定律实验中，获取一根纸带如图 a 所示，但测量发现 0、1 两点距离远大于 2mm,且 0、1 和 1、2 间有点漏打或没有显示出来，而其他所有打点都是清晰完整的，现在该同学用刻度尺分别量出 2、3、4、5、6、7 六个点到 0点的长度 hi（i=2347） ，再分别计算得到 3、4、5、6 四个点的速度 vi和 vi2

10、（i= 3456） ，已知打点计时器打点周期为 T（1） （4 分）该同学求 6 号点速度的计算式是：v6= （2） （6 分）然后该同学将计算得到的四组（hi ，vi2 ）数据在 v2- h 坐标系中找到对应的坐标点，将四个点连接起来得到如图 b 所示的直线，请你回答：接下来他是如何判断重锤下落过程机械能守恒的？答： .答案：（1） （4 分）（2） 根据机械能守恒定律，从 0 点到任意 i 点有 得到：， 关系是一条直线，斜率为 2g，所以只要在直线上取相对较远两点，计算出斜率，与 2g 比较，在实验误差范围内相等即可。 （6 分）8如图所示，两个质量各为m1和m2的小物块A和B，分别系在

11、一条跨过定滑轮的软绳两 端，已知m1m2，现要利用此装置验证机械能守恒定律 (1)若选定物块A从静止开始下落的过程进行测量，则需要测量的物理 量有_ 物块的质量m1、m2； 物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间； 物块B上升的距离及上升这段距离所用的时间； 绳子的长度第 5 页 共 10 页(2)为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出了以下建议： 绳的质量要轻； 在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好； 尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃； 两个物块的质量之差要尽可能小 以上建议中确实对提高准确程度有作用的是_(在横线上填入选项前的编号) (3)写出一条上面没有提到的但对提高实验

12、结果准确程度有益的建议： _ 【解析解析】(1)要验证机械能守恒定律，物体的质量、速度及变化高度都要测量，要测速度， 时间是关键量，、选项测量一个即可，因此选或. (2)绳的质量在计算中不考虑，因此绳的质量要轻尽量保持在竖直方向运动，不要摇晃， 因为计算的是竖直方向的速度，如果摇晃，水平方向有分速度，就有机械能损失绳子应 适当长些，并不是越长越好，两个物块质量差要适当小些，不是尽可能小所以选. (3)实验中的测量、阻力、弹性势能都影响结果的准确程度，所以“对同一高度进行多次测 量取平均值” “选取受力后相对伸长量小的绳” “绳和滑轮尽量光滑”对提高结果准确程度 有益 答案：(1)或 (2) (

13、3)对同一高度进行多次测量取平均值；或选取受力后相 对伸长量尽量小的绳(或尽量减小滑轮的质量、对滑轮转动轴进行润滑、选择质量相对较大 的物块A、B等)9为了探究受到空气阻力时，物体运动速度随时间的变化规律，某同学采用了“加速度与物体质量、物体受力关系”的实验装置（如图所示） 。实验时，平衡小车与木板之间的摩擦力后，在小车上安装一薄板，以增大空气对小车运动的阻力。（1）往砝码盘中加入一小砝码，在释放小车 （选填“之前”或“之后” ）接通 打点计时器的电源，在纸带上打出一系列的点。 （2）从纸带上选取若干计数点进行测量，得出各计数点的时间 t 与速度 v 的数据如下表：请根据实验数据作出小车的 v-t 图像。（3）通过对实验结果的分析，该同学认为：随着运动速度的增加，小车所受的空气阻力将变大，你是否同意他的观点？请根据 v-t 图象简要阐述理由。答案：（1）之前 （2） （见右图） （3）同意 在 v-t 图象中，速度越大时，加速度越小，小车受第 6 页 共 10 页到的合力越小，则小车受空气阻力越大。 10.某学校实验小组利用如图所示的实验装置来难钩码和滑块所组成的系统机械能守恒。 实验前先调整气垫导轨底座使之水平。 利用游标卡尺测得遮光条的宽度为 d。实验时将滑块从图示位置由静