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1、专题08 力学实验1、甲同学准备做“验证机械能守恒定律”实验，乙同学准备做“探究加速度与力、质量的关系”实验图1(1)图1中A、B、C、D、E表示部分实验器材，甲同学需在图中选用的器材_；乙同学需在图中选用的器材_(用字母表示)图2(2)某同学在实验室选齐所需器材后，经正确操作获得如图2所示的两条纸带和.纸带_的加速度大(填“”或“”)，其加速度大小为_【解析】(1)“验证机械能守恒定律”一般采用重锤自由落体运动，使用纸带法测速度,所以要用到重锤和电火花打点计时器，即A、B；“探究加速度与力、质量的关系”实验一般以小车为研究对象，需改变小车质量，要用到纸带法测加速度，所以需要电火花计时器、小车
2、、钩码，即B、D、E.(2)纸带相邻相等时间位移之差x10.1 cm,而纸带的x20.05 cm，由a可知纸带加速度大，且可算得a m/s22.5 m/s2.【答案】(1)ABBDE(2)(2.50.2) m/s22、某同学用如图所示的装置验证机械能守恒定律。一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A点，光电门固定在A的正下方，在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条。将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t可由计时器测出，取v作为钢球经过A点时的速度。记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t，计算并比较钢球在释放点和A点之间的势能变化大小Ep与动能变化大小Ek，就能验证机
3、械能是否守恒。(1)Epmgh计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到 之间的竖直距离。A钢球在A点时的顶端B钢球在A点时的球心C钢球在A点时的底端(2)用Ekmv2计算钢球动能变化的大小，用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图所示，其读数为 cm。某次测量中，计时器的示数为0.010 0 s，则钢球的速度为v m/s。(3)下表为该同学的实验结果：Ep(102 J)4.8929.78614.6919.5929.38Ek(102 J)5.0410.115.120.029.8他发现表中的Ep与Ek之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的。你是否同意他的观点？请说明理由。(
4、4)请你提出一条减小上述差异的改进建议。【解析】(1)钢球下落高度h，应测量释放时钢球心到钢球在A点时的球心之间的竖直距离，故选B。(2)遮光条的宽度d1.50 cm，钢球的速度v1.50 m/s(3)不同意，因为空气阻力会造成Ek小于Ep，但表中Ek大于Ep。(4)分别测出光电门和球心到悬点的长度L和l，计算Ek时，将v折算成钢球的速度vv。【答案】(1)B(2)1.501.50(3)不同意理由见解析(4)见解析3、某物理课外小组利用图(a)中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系。图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一
5、端可悬挂钩码。本实验中可用的钩码共有N5个，每个质量均为0.010 kg。实验步骤如下：图(a)(1)将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑。(2)将n(依次取n1，2，3，4，5)个钩码挂在轻绳右端，其余Nn个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行。释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制st图象，经数据处理后可得到相应的加速度a。(3)对应于不同的n的a值见下表。n2时的st图象如图(b)所示；由图(b)求出此时小车的加速度(保留2位有效数字)，将结果填入下表。n12345a/ms20.200
6、.580.781.00图(b)(4)利用表中的数据在图(c)中补齐数据点，并作出an图象。从图象可以看出：当物体质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比。图(c)(5)利用an图象求得小车(空载)的质量为 kg(保留2位有效数字，重力加速度取g9.8 ms2)。(6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1)，下列说法正确的是 (填入正确选项前的标号)Aan图线不再是直线Ban图线仍是直线，但该直线不过原点Can图线仍是直线，但该直线的斜率变大【解析】(3)因为小车做初速度为零的匀加速直线运动，将图(b)中点(2，0.78)代入sat2可得，a0.39 m/s2。(4)根据描点法可得如图所示图
7、线。(5)根据牛顿第二定律可得nmg(M5m)a，则an，图线斜率k，可得M0.45 kg(6)若不平衡摩擦力，则有nmgM(5n)mg(M5m)a，则an，所以an图线仍是直线，但直线不过原点，斜率变大，故B、C正确。【答案】(3)0.39(4)见解析图(5)0.45(6)BC4、用如图所示的装置测量弹簧的弹性势能。将弹簧放置在水平气垫导轨上，左端固定，右端在O点；在O点右侧的B、C位置各安装一个光电门，计时器(图中未画出)与两个光电门相连。先用米尺测得B、C两点间距离s，再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置A，静止释放，计时器显示遮光片从B到C所用的时间t，用米尺测量A、O之间的距离x。(
8、1)计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是 。(2)为求出弹簧的弹性势能，还需要测量 。A弹簧原长 B当地重力加速度C滑块(含遮光片)的质量(3)增大A、O之间的距离x，计时器显示时间t将 。A增大 B减小 C不变【解析】(1)滑块离开弹簧后做匀速直线运动，v。(2)根据功能关系可得，Epmv2，则还需要测量滑块的质量，选项C正确。(3)增大A、O之间的距离x，弹簧的弹性势能增大，滑块离开弹簧后的速度增大，从B到C的时间t将减小，选项B正确。【答案】(1)(2)C(3)B5、在“验证力的平行四边形定则”实验中，某同学用图钉把白纸固定在水平放置的木板上，将橡皮条的一端固定在板上一点，两个细绳套系在
9、橡皮条的另一端用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套，互成角度地施加拉力，使橡皮条伸长，结点到达纸面上某一位置，如图所示请将以下的实验操作和处理补充完整：用铅笔描下结点位置，记为O；记录两个弹簧测力计的示数F1和F2，沿每条细绳(套)的方向用铅笔分别描出几个点，用刻度尺把相应的点连成线；只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点仍拉到位置O，记录测力计的示数F3，_；按照力的图示要求，作出拉力F1、F2、F3；根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F；比较_的一致程度，若有较大差异，对其原因进行分析，并作出相应的改进后再次进行实验【解析】此步骤中应记录此时拉力的大小和方向，结合的操作，中横线
10、应填写:沿此时细绳(套)的方向用铅笔描出几个点，用刻度尺把这些点连成直线要验证平行四边形定则,需要比较F与F3的大小，方向是否一致，故中横线应填写F和F3【答案】沿此时细绳(套)的方向用铅笔描出几个点,用刻度尺把这些点连成直线F和F36、利用图2装置做“验证机械能守恒定律”实验。图2为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的 。A动能变化量与势能变化量B速度变化量与势能变化量C速度变化量与高度变化量除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是 。A交流电源 B刻度尺 C天平(含砝码)实验中，先接通电源，再释放重物，得到
11、图3所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化量Ep ，动能变化量Ek 。图3大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是 。A利用公式vgt计算重物速度B利用公式v计算重物速度C存在空气阻力和摩擦阻力的影响D没有采用多次实验取平均值的方法某同学想用下述方法研究机械能是否守恒，在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点O的距离h，计算对应计数点的重物速度v，描绘v2h图象，并做如下判断：若图象是一条过原
12、点的直线，则重物下落过程中机械能守恒，请你分析论证该同学的判断是否正确的。【解析】重物下落过程中重力势能减少，动能增加，故该实验需要比较重物下落过程中任意两点间的动能变化量与势能变化量在误差范围内是否相等，A项正确。电磁打点计时器使用的是交流电源，故要选A，需要测纸带上两点间的距离，还需要刻度尺，选B，根据mghmv20可将等式两边的质量抵消，不需要天平，需使用C。重物的重力势能变化量为EpmghB，动能的变化量Ekmvm()2重物重力势能的减少量略大于动能的增加量，是因为重物下落过程中存在空气阻力和摩擦阻力的影响，C正确。该同学的判断依据不正确，在重物下落h的过程中，若阻力f恒定，根据mgh
13、fhmv20，则v22(g)h可知，v2h图象就是过原点的一条直线。要想通过v2h图象的方法验证机械能是否守恒，还必须看图象的斜率是否接近2g。【答案】(1)增强敏感(2)AABmghBm()2C 不正确，理由见解析7、某同学利用如图1所示装置研究外力与加速度的关系。将力传感器安装在置于水平轨道的小车上，通过细绳绕过定滑轮悬挂钩码，小车与轨道及滑轮间的摩擦可忽略不计。开始实验后，依次按照如下步骤操作：同时打开力传感器和速度传感器；释放小车；关闭传感器，根据Ft，vt图象记录下绳子拉力F和小车加速度a；重复上述步骤。(1)某次释放小车后得到的Ft，vt图象如图2和3所示。根据图象，此次操作应记录
14、下的外力F大小为 N，对应的加速度a为 m/s2。(保留2位有效数字)(2)利用上述器材和过程得到的多组数据作出小车的加速度a随F变化的图象(aF图象)，如图4所示。若图线斜率为k，则安装了力传感器的小车的质量为 。【解析】(1)根据vt图象得到0.8 s前小车是静止的，0.8 s后小车做匀加速运动，所以此次操作应记录下的外力F大小为：F0.785 N0.79 N，根据vt图象的斜率求出加速度：a m/s21.8 m/s2。(2)根据a可知aF图象理论上直线斜率应等于小车质量的倒数，则小车的质量为m。【答案】(1)0.791.8(2)8、某实验小组利用图(a)所示实验装置及数字化信息系统探究“外力做功与小车动能变化的关系”。实验时将小车拉到水平轨道的O位置由静止释放，在小车从O位置运动到 A位置过程中，经计算机处理得到了弹簧弹力与小车位移的关系图线如图(b) 所示，还得到了小车在 A位置的速度大小vA ；另外用电子秤测得小车(含位移传感器发射器)的总质量为m。回答下列问题：(1)由图(b)
