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1、1专题七 中学物理实验第 1 课时 力学实验一、验证性实验1验证力的平行四边形定则例 1 在做“验证力的平行四边形定则”的实验时，先将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳；先后两次拉伸橡皮条，第一次用两个弹簧测力计通过两细绳互成角度地拉橡皮条，第二次用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条(1)实验操作中，下列说法正确的是_A弹簧测力计、细绳、橡皮条都应贴近木板，可以与木板不平行B拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些C拉力F1和F2的夹角越大越好D先将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一个弹簧测力计拉力的大小和方向，把橡皮条另一端拉到O点(2)
2、实验中，要求先后两次力的作用效果相同，指的是_A第一次两个弹簧测力计的示数F1和F2之和等于第二次弹簧测力计的示数B橡皮条沿同一方向伸长 C橡皮条伸长到同一长度D橡皮条沿同一方向伸长到同一长度针对训练 1 (2011江苏10)某同学用如图 1 所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则” 弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M.弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为 N，图中A的示数为_N.(2)下列不必要的实验要求是_(请填写选项前对
3、应的字母)A应测量重物M所受的重力 B弹簧测力计应在使用前校零C拉线方向应与木板面平行D改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置(3)某次实验中，该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，请您提出两个解决办法2验证机械能守恒定律例 2 为探究物体在下落过程中机械能是否守恒，某同学采用实验装置如图 2 所示(1)其设计方案如下：让质量为m的立方体小铁块从开始端自由下落，开始端至光电门的高度差为h，则此过程中小铁块重力势能的减少量为_；测出小铁块通过光电门时的2速度v，则此过程中小铁块动能增加量为_；比较这两个量之间的关系可得出此过程中机械能是否守恒(已知当地重力加速度大小为g)(2)
4、具体操作步骤如下：A用天平测定小铁块的质量m； B用游标卡尺测出立方体小铁块的边长d；C用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离h(hd)；D电磁铁先通电(电源未画出)，让小铁块吸在开始端；E断开电源，让小铁块自由下落；F计时装置记录小铁块经过光电门所用时间为t，计算出相应速度v；G改变光电门的位置，重复 C、D、E、F 等步骤，得到七组(hi，v)数据；2iH将七组数据在v2h坐标系中找到对应的坐标点,连线得到如图 3 所示直线上述操作中有一步骤可以省略，你认为是_(填步骤前的字母)；计算小铁块经过光电门的速度表达式v_.(3)若v2h图线满足条件_，则可判断小铁块在下落过程中机械能守恒针对训练
5、 2 利用图 4 装置验证机械能守恒定律，(1)打点计时器应接_(填“交流”或“直流”)电源(2)实验步骤如下：A按图 4 装置沿竖直方向固定好打点计时器，把纸带下端挂上重物，穿过打点计时器B将纸带下端靠近打点计时器附近静止，_，_，打点计时器在纸带上打下一系列的点C图 5 为打出的一条纸带，用_测出A、B、C与起始点O之间的距离分别为h1，h2，h3.(3)设打点计时器的周期为T，重物质量为m，重力加速度为g，则重物下落到B点时的速度v_.研究纸带从O下落到B过程中增加的动能 Ek_，减小的重力势能 Ep_.(4)由于纸带受到的摩擦，实验测得的 Ek _Ep(填“大于”或“小于”)二、探究性
6、实验1探究弹力和弹簧伸长的关系例 3 某同学在做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验时，所用的钩码每只质量都是 30 g，他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将 5 个钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度，将数据填在了下面的表格中(弹力始终没有超过弹性限度，取g9.8 m/s2)3砝码质量(g)0306090120150弹簧总长(cm)6.007.158.349.4810.6411.79弹力大小(N)00.2940.5880.8821.1761.470(1)试根据这些实验数据在图 6 给定的坐标纸上作出弹簧所受弹力大小F跟弹簧总长L之间的函数关系图象(2)说明图象跟坐标轴交点的物理
7、意义(3)该弹簧的劲度系数k是多大针对训练 3 做“探究弹力与弹簧伸长量关系”的实验步骤如下：A以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组数据(x，F)对应的点，并用平滑的曲线连接起来B记下弹簧不挂钩码时，其下端在刻度尺上的刻度L.C将铁架台固定在桌子上(也可在横梁的另一端挂上一定的配重)，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一刻度尺(如图 7 所示)D依次在弹簧下端挂上 2 个、3 个、4 个钩码，分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度，并记录在表格内，然后取下钩码E以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与伸长量的关系式，首先尝试写成一次函数，不行再写成二次函数F解释函数表达式中常数的物
8、理意义G整理仪器(1)请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来，为_.(2)某同学在做探究弹力与弹簧伸长量的关系实验时，作出弹力F与弹簧总长度L的关系图线如图 8 所示该实验始终在弹簧的弹性限度内进行如图可知：该弹簧的自然长度为_；该弹簧的劲度系数为_(后一空保留三位有效数字)2探究加速度与外力、质量的关系例 4 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 9 所示已知小车质量M214.6 g，砝码盘质量m07.8 g，所使用的打点计时器交流电频率f50 Hz.其实验步骤是：A按图中所示安装好实验装置；B调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下
9、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先接通电源，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求得4小车的加速度a；E重新挂上细绳和砝码盘，改变砝码盘中砝码质量，重复 BD 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 10 所示，由该纸带可求得小车的加速度a_ m/s2.(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/N0.100.200.290.390.49小车的加速度a/ms20.881.441.8
10、42.382.89他根据表中的数据画出aF图象(如图 11)造成图线不过坐标原点的一条最主要原因是_，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_ 针对训练 4 验小组利用如图 12 甲所示的气垫导轨实验装置来探究合力一定时，物体的加速度与质量之间的关系(1)做实验时，将滑块从图甲所示位置由静止释放，由数字计时器(图中未画出)可读出遮光条通过光电门 1、2 的时间分别为t1、t2；用刻度尺测得两个光电门中心之间的距离x，用游标卡尺测得遮光条宽度d.则滑块经过光电门 1 时的速度表达式v1_；滑块加速度的表达式a_.(以上表达式均用已知字母表示)如图乙所示，若用 20 分度的游标卡尺
11、测量遮光条的宽度，其读数为_ mm.(2)为了保持滑块所受的合力不变，可改变滑块质量M和气垫导轨右端高度h(见图甲)关于“改变滑块质量M和气垫导轨右端的高度5h”的正确操作方法是_AM增大时，h增大，以保持二者乘积增大BM增大时，h减小，以保持二者乘积不变CM减小时，h增大，以保持二者乘积不变DM减小时，h减小，以保持二者乘积减小3探究动能定理例 5 某实验小组采用如图 13 甲所示的装置探究动能定理，小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行，打点计时器工作频率为 50 Hz.(1)实验中木板略微倾斜，这样做_(填答案前的字母)A是为了释放小车后，小车能匀加速下滑 B是为了增大橡皮筋对小车的弹力
12、C是为了使橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功D是为了使橡皮筋松驰后小车做匀加速运动(2)若根据多次测量数据画出的Wv草图如图乙所示，根据图线形状可知，对W与v的关系作出的以下猜想肯定不正确的是_W W Wv2 Wv3v1 vA B C D针对训练 5 某课外活动小组利用力传感器和位移传感器进一步探究变力作用下的“动能定理” 如图 14 所示，他们用力传感器通过定滑轮直接拉固定在小车上的细绳，测出拉力F；用位移传感器测出小车的位移s和瞬时速度v.已知小车质量为 200 g.(1)某次实验得出拉力F随位移s变化规律如图 15 甲所示，速度v随位移s变化规律如图乙所示，数据如表格利用所得的Fs
13、图象，求出s0.30 m 到 0.52 m 过程中变力F做功W_ J，此过程动能的变化 Ek_ J(保留 2 位有效数字)6s/mF/Nv/(ms1)0.301.000.000.310.990.310.320.950.440.350.910.670.400.810.930.450.741.100.520.601.30(2)指出下列情况不能减小实验误差的操作是_A使拉力F要远小于小车的重力 B实验时要先平衡摩擦力C要使细绳与滑板表面平行针对训练 6 某同学为了研究摩擦力做功，设计了如下的实验：将一个木块放在粗糙的水平长木板上，右侧拴一细线，跨过固定在水平边缘的滑轮与重物连接，木块左侧与穿过打点计
14、时器的纸带相连接，长木板固定在水平试验台上，如图 17 所示实验时，木块在重物牵引力作用下由静止开始向右运动，后因重物落地而做减速运动，下图给出了重物落地后打点计时器打出的一段纸带，纸带中一系列的小黑点是计数点，每相邻两个计数点间还有 4 个点(图中未画出)，计数点间的距离如图 18 所示打点计时器所用交流电频率为 50 Hz.(1)根据纸带提供的数据计算打点计时器在打下A点和B点时木块的速度vA_ m/s，vB_ m/s.(结果保留三位有效数字)(2)由纸带运动情况可以得出，纸带做减速运动的加速度的大小a_ m/s2.(结果保留三位有效数字)(3)若木块的质量m，A、B间距离为LAB，则木块在AB段克服摩擦力所做功的关系式WAB_.(可选用vA，vB，m，a，LAB等物理量表示)
