2020版广东省普通高中学业水平考试物理专题复习课件专题七　力学实验94张PPT

课件94张PPT。专题七　力学实验基础梳理题组例练基础梳理考纲回扣实验一、研究匀变速直线运动
一、实验基础
1.实验器材
电火花计时器(或 打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、 、复写纸.电磁交流电源2.实验步骤无滑轮(1)按照实验原理图所示实验装置,把打点计时器固定在长木板_______的一端,接好电源;
(2)把一细绳系在小车上,细绳绕过滑轮,下端挂适量的钩码,纸带穿过打点计时器,固定在小车后面;
(3)把小车停靠在打点计时器处,先 ,后 ;　
(4)小车运动一段时间后,断开电源,取下纸带;
(5)换纸带反复做三次,选择一条比较理想的纸带进行测量分析.接通电源释放小车3.注意事项
(1)平行:纸带、细绳要和 平行.
(2)两先两后:实验中应先 ,后 ;实验完毕应先断开电源,后取纸带.
(3)防止碰撞:在到达长木板末端前应让小车停止运动,防止钩码落地和小车与滑轮相撞.
(4)减小误差:小车的加速度宜适当 ,可以减小长度的测量误差,加速度大小以能在约50 cm的纸带上清楚地取出6～7个计数点为宜.
二、规律方法总结
1.数据处理
(1)目的
通过纸带求解运动的加速度和瞬时速度,确定物体的运动性质等.长木板接通电源放开小车大些(2)处理的方法
①分析物体的运动性质——测量相邻计数点间的距离,计算相邻计数点距离之差,看其是否为常数,从而确定物体的运动性质.
②利用逐差法求解平均加速度(如图)④利用速度—时间图像求加速度
a.作出速度—时间图像,通过图像的 求解物体的加速度;
b.剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度.斜率2.依据纸带判断物体是否做匀变速直线运动
(1)x1,x2,x3…xn是相邻两计数点间的距离.
(2)Δx是两个连续相等的时间间隔内的位移差:Δx1=x2-x1,Δx2=x3-x2,…
(3)T是相邻两计数点间的时间间隔:T=0.02n(打点计时器的频率为50 Hz, n为两计数点间计时点的间隔数).
(4)Δx=aT2,因为T是恒量,做匀变速直线运动的小车的加速度a也为恒量,所以Δx必然是个恒量.这表明:只要小车做匀变速直线运动,它在任意两个连续相等的时间间隔内的位移之差就一定相等.实验二、探究弹力与弹簧伸长的关系
一、实验基础
1.实验原理
弹簧受到拉力作用会伸长,平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等;弹簧的伸长量越大,弹力也就 .
2.实验器材
铁架台、弹簧、钩码、 、坐标纸.
3.实验步骤越大刻度尺(1)安装实验仪器(如实验原理图所示).
(2)测量弹簧的伸长量(或总长)及所受的拉力(或所挂钩码的质量),列表作出记录,要尽可能多测几组数据.
(3)根据所测数据在坐标纸上描点,以力为纵坐标,以弹簧的伸长量为横坐标.
(4)按照在图中所绘点的分布与走向,尝试作出一条 的曲线(包括直线),所画的点不一定正好在这条曲线上,但要注意使曲线两侧的点数 .
(5)以弹簧的伸长量为自变量,写出曲线所代表的函数,首先尝试一次函数,如果不行再考虑二次函数.平滑大致相同二、规律方法总结
1.实验数据处理方法
(1)列表法
将测得的F,x填入设计好的表格中,可以发现弹力F与弹簧伸长量x的比值在误差允许范围内是相等的.
(2)图像法
以弹簧伸长量x为横坐标,弹力F为纵坐标,描出F,x各组数据相应的点,作出的拟合曲线是一条 的直线.
(3)函数法
弹力F与弹簧伸长量x满足F=kx的关系.过坐标原点2.注意事项
(1)不要超过弹性限度:实验中弹簧下端挂的钩码不要太多,以免弹簧被过分拉伸,超过弹簧的弹性限度.
(2)尽量多测几组数据:要使用轻质弹簧,且要尽量多测几组数据.
(3)观察所描点的走向:本实验是探究性实验,实验前并不知道其规律,所以描点以后所作的曲线是试探性的,只是在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来连接这些点.
(4)统一单位:记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位.
3.误差分析
(1)钩码标值不准确、弹簧长度测量不准确带来误差.
(2)画图时描点及连线不准确也会带来误差.实验三、验证力的平行四边形定则
一、实验基础
1.实验原理
互成角度的两个力F1,F2与另外一个力F′产生相同的 ,看F1,F2用平行四边形定则求出的合力F与F′在实验误差允许范围内是否相等.
2.实验器材
木板、白纸、图钉若干、橡皮条、细绳、 、三角板、刻度尺.
3.实验步骤效果弹簧测力计两个(1)用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的木板上,再用图钉把橡皮条的一端固定在A点,橡皮条的另一端系上两个细绳套.
(2)用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置O.如实验原理图所示.
(3)用铅笔描下结点O的位置和两个细绳套的 ,并记录_________
___________,利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力F.
(4)只用一个弹簧测力计,通过细绳套把橡皮条的结点拉到____________
_____________,记下弹簧测力计的读数F′和细绳的 .
(5)比较F′与用平行四边形定则求得的合力F,看它们在实验误差允许的范围内是否相等.方向弹簧测力计的读数与前面相同的位置O方向二、规律方法总结
1.正确使用弹簧测力计
(1)将两只弹簧测力计调零后水平互钩对拉过程中,读数相同,可选;若不同,应另换或调校,直至相同为止.
(2)使用时,读数应尽量 些,但不能超出刻度范围.
(3)被测力的方向应与轴线方向一致.
(4)读数时应正对、平视刻度.
2.注意事项
(1)位置不变:在同一次实验中,使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同.
(2)角度合适:用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时,其夹角不宜太小,也不宜太大,以60°～100°为宜.大(3)在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内形变应尽量大一些.细绳套应适当长一些,便于确定力的方向.
(4)统一标度:在同一次实验中,画力的图示选定的标度要相同,并且要恰当选定标度,使力的图示稍大一些.
3.误差分析
(1)误差来源:除弹簧测力计本身的误差外,还有读数误差、作图误差等.
(2)减小误差的办法
①实验过程中读数时眼睛一定要正视弹簧测力计的刻度盘,要按有效数字位数要求和弹簧测力计的精度正确读数和记录.
②作图时使用刻度尺,并借助于三角板,使表示两力的对边一定要平行.实验四、验证牛顿运动定律
一、实验基础
1.实验原理(见实验原理图)(1)保持质量不变,探究加速度跟 的关系.
(2)保持合外力不变,探究加速度与 的关系.
(3)作出 图像和a- 像,确定其关系.合外力质量a-F2.实验器材
小车、砝码、小盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、 、
、导线两根、纸带、天平、 .
3.实验步骤
(1)测量:用天平测量小盘和砝码的质量m′和小车的质量m.
(2)安装:按照如实验原理图所示装置把实验器材安装好,只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即不给小车 ).　
(3)平衡摩擦力:在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块,使小车能 .
(4)操作:①小盘通过细绳绕过定滑轮系于小车上,先 后
,取下纸带编号码.
②保持小车的质量m不变,改变砝码和小盘的质量m′,重复步骤①.打点计时器低压交流电源米尺牵引力匀速下滑接通电源放开小车③在每条纸带上选取一段比较理想的部分,测加速度a.
④描点作图,作a-F的图像.
⑤保持砝码和小盘的质量m′不变,改变小车质量m,重复步骤①和③,作a- 图像.二、规律方法总结
1.注意事项
(1)平衡摩擦力:适当垫高木板的右端,使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡 .在平衡摩擦力时,不要把悬挂小盘的细绳系在小车上,让小车拉着穿过打点计时器的纸带匀速运动.
(2)不重复平衡摩擦力.
(3)实验条件: .小车和纸带受到的阻力m?m′(4)一先一后一按:改变拉力和小车质量后,每次开始时小车应尽量靠近
,并应先接通电源,后释放小车,且应在小车到达滑轮前按住小车.
2.误差分析
(1)因实验原理不完善引起的误差:本实验用小盘和砝码的总重力m′g代替小车的拉力,而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力.
(2)摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳没严格与木板平行都会引起误差.
3.数据处理
(1)利用Δx=aT2及逐差法求a.
(2)以a为纵坐标,F为横坐标,根据各组数据描点,如果这些点在一条过原点的直线上,说明a与F成正比.打点计时器(3)以a为纵坐标, 为横坐标,描点、连线,如果该线为过原点的倾斜直线,就能判定a与m成反比.一、实验基础
1.实验目的
探究功与物体速度变化的关系.
2.实验原理(1)一根橡皮筋作用在小车上移动距离s——做功为W.
(2)两根橡皮筋作用在小车上移动距离s——做功应为 .　
(3)三根橡皮筋作用在小车上移动距离s——做功应为 .　
(4)利用打点计时器求出小车离开橡皮筋的速度,列表、作图,由图像可以确定功与速度变化的关系.2W3W3.实验器材
、小车、木板、 、纸带、铁钉等.
4.实验步骤
(1)垫高木板的一端,平衡 .
(2)拉伸的橡皮筋对小车做功
①用一条橡皮筋拉小车——做功W.
②用两条橡皮筋拉小车——做功2W.
③用三条橡皮筋拉小车——做功3W.
(3)测出每次做功后小车获得的 .
(4)分别用各次实验测得的v和W绘制W-v或W-v2,W-v3……图像,直到明确得出W和v的关系.
5.实验结论
物体速度v与外力做功W间的关系W= mv2.橡皮筋打点计时器摩擦力速度二、规律方法总结
1.实验注意事项
(1)将木板一端垫高,使小车的重力沿斜面向下的分力与 平衡.方法是轻推小车,由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否做 运动,找到长木板的一个合适的倾角.
(2)测小车速度时,应选纸带上的点均匀的部分,也就是选小车做 运动的部分.
(3)橡皮筋应选规格一样的.力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可,不必计算出具体数值.
(4)小车质量应大一些,使纸带上打的点多一些.摩擦阻力匀速匀速2.实验探究的技巧与方法
(1)不直接计算W和v的数值,而只是看第2次、第3次……实验中的W和v是第1次的多少倍,简化数据的测量和处理.
(2)作W-v图像或W-v2,W-v3图像,直到作出的图像是一条倾斜的直线.实验六、验证机械能守恒定律
一、实验基础
1.实验目的
验证机械能守恒定律.
2.实验原理
通过实验,求出做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量,若二者相等,说明 守恒,从而验证机械能守恒定律.
3.实验器材
、电源、纸带、复写纸、重物、 、铁架台(带铁夹)、导线两根.机械能打点计时器刻度尺4.实验步骤打点计时器(1)安装器材:将 固定在铁架台上,用导线将打点计时器与低压电源相连.
(2)打纸带
用手竖直提起纸带,使重物停靠在打点计时器下方附近,先 ,再 ,让重物自由下落,打点计时器就在纸带上打出一系列的点,取下纸带,换上新的纸带重打几条(3～5条)纸带.接通电源松开纸带5.实验结论
在 的范围内,重物自由下落过程机械能守恒.误差允许二、规律方法总结
1.误差分析
(1)测量误差:减小测量误差的方法,一是测下落距离时都从0点量起,一次将各打点对应下落高度测量完,二是多测几次取平均值.小于 阻力 2.注意事项
(1)打点计时器要竖直安装:安装打点计时器时要 架稳,使其两限位孔在同一竖直平面内,以减少 .
(2)重物应选用质量大、体积小、密度大的材料.
(3)应先接通电源,让打点计时器正常工作,后松开纸带让重物下落.竖直摩擦阻力考点一:研究匀变速直线运动
1.关于打点计时器的使用,下列说法中正确的是(　 　)
A.打点计时器一般使用4～6 V的直流电源
B.安放纸带时,应把纸带放在复写纸的上面
C.开始释放小车时,应使小车靠近打点计时器
D.最好在接通电源的同时,放开小车题组例练对点突破C解析:电磁打点计时器是一种使用4～6 V交流电源的计时仪器,它是靠通电线圈的磁场与永久磁铁相互作用使振动片做周期性振动而打点计时的,故必须接低压交流电源,A错误;复写纸应安放在纸带的上面,要求纸带运动时,复写纸绕定位轴转动,这样才能打出清晰的点,B错误;释放小车时,应使小车靠近打点计时器,这样才能在纸带上50 cm 长度内清楚地取出7～8个计数点(以每打五个点作为一个计数点),C正确;应先接通电源,待打点计时器打点稳定后,再释放小车,D错误.2.打点计时器是高中物理经常使用的一种实验器材,请完成以下内容.
(1)当纸带与运动物体连接时,打点计时器在纸带上打出点迹,下列关于纸带上点迹的说法中不正确的是(　 　)
A.点迹记录了物体运动的时间
B.点迹记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移
C.纸带上点迹的分布情况反映了物体的运动情况
D.纸带上的点越密,说明物体运动得越快D解析:打点计时器每隔一定的时间打下一个点,因而点迹记录了物体运动的时间,也记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移,故A,B正确;纸带上点迹的分布情况反映了物体的运动情况,点迹越密,物体运动越慢,故C正确,D错误.(2)(多选)根据打点计时器打出的纸带(　 )
A.能准确地求出某点的瞬时速度
B.只能粗略地求出某点的瞬时速度
C.能准确地求出某段时间内的平均速度
D.可以任意地利用某段时间内的平均速度代表某点的瞬时速度BC　3.用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律.主要实验步骤如下:
a.安装好实验器材,接通电源后,让拖着纸带的小车沿长木板运动,重复几次.
b.选出一条点迹清晰的纸带,找一个合适的点当作计时起点O(t=0),然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点,如图2中A,B,C,D,E,F,…所示.
c.通过测量、计算可以得到在打A,B,C,D,E,…点时小车的速度,分别记作v1,v2, v3,v4,v5,….
d.以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系,在坐标纸上描点并连线,得到如图3所示图像.结合上述实验步骤,请你完成下列任务:
(1)在下列仪器和器材中,还需要使用的有　　 　　和　　　 　(填选项前的字母).?
A.电压可调的直流电源 B.刻度尺
C.天平 D.秒表
E.电压合适的50 Hz交流电源
(2)描绘v-t图像时,用平均速度 表示各计数点的瞬时速度,从理论上讲,对Δt的要求是　　　　(选填“越小越好”或“与大小无关”);从实验的角度看,选取的Δx大小与速度测量的误差　　　　　　　(选填“有关”或“无关”).?
(3)观察v-t图像,可以判断小车做　　　 运动,其依据是　 .?(4)若已知时间间隔T=0.1 s,且xOA=5.00 cm,xAB=7.10 cm,xBC=9.10 cm, xCD=10.81 cm,xDE=12.70 cm,xEF=15.10 cm,则小车的加速度大小为_____
　　　　m/s2.(小数点后保留两位有效数字)?答案:(1)B　E　(2)越小越好　有关　(3)匀变速直线　小车的速度随时间均匀变化　(4)1.93名师点评高考实验题一般源于教材而不拘泥于教材,是在教材实验的基础上创设新情境.因此,要在夯实基础实验的基础上注意迁移创新能力的培养,善于用教材中实验的原理、方法和技巧处理新问题.4.某同学利用如图(甲)所示装置研究小车的匀变速直线运动.(1)实验中,必要的措施是　　　　.?
A.平衡小车与长木板间的摩擦力
B.先接通电源再释放小车
C.小车的质量远大于钩码的质量
D.细线必须与长木板保持平行解析:(1)由实验原理可知,只要摩擦力恒定即可,不需要平衡摩擦力,故A错误;为了让小车做匀加速直线运动,应使小车受力恒定,故应将细线与木板保持水平;同时为了打点稳定,应先开电源再放纸带,故B,D正确;本实验中只是研究匀变速直线运动,故不需要让小车的质量远大于钩码的质量,只要能让小车做匀加速运动即可,故C错误.答案:(1)BD(2)他实验时将打点计时器接到频率为50 Hz的交流电源上,得到一条纸带,打出的部分计数点如图(乙)所示(每相邻两个计数点间还有4个点,图中未画出).x1=1.40 cm,x2=2.15 cm,x3=2.91 cm,x4=3.65 cm,x5=4.41 cm,x6= 5.15 cm.则小车的加速度a=　 　　m/s2(要求充分利用测量的数据),打点计时器在打E点时小车的速度vE=　　 　　m/s.(结果均保留两位有效数字)?答案:(2)0.75　(3)如果当时电网中交变电流的频率是f=51 Hz,而做实验的同学并不知道,那么加速度的测量值与实际值相比　　　　 　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”).?解析:(3)如果交流电的频率是51 Hz,f>50 Hz,那么实际打点周期变小,
根据运动学公式Δx=aT2得:真实的加速度值就会偏大,所以测量的加速度值与真实的加速度值相比偏小.
答案:(3)偏小考点二:探究弹力与弹簧伸长的关系
5.如图(甲)所示,一根弹簧一端固定在传感器上,传感器与电脑相连.当对弹簧施加变化的作用力(拉力或压力)时,在电脑上得到了弹簧的形变量与弹簧产生的弹力大小的关系图像,如图(乙)所示.则下列判断不正确的是(　 　)AA.弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比
B.弹力的增加量与对应的弹簧长度的增加量成正比
C.该弹簧的劲度系数是200 N/m
D.该弹簧受到反向压力时,劲度系数不变6.在“探究弹力与弹簧伸长量的关系,并测定弹簧的劲度系数”的实验中,实验装置如图所示.所挂钩码的重力相当于对弹簧提供了向右的恒定拉力.实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度,再将5个钩码逐个挂在绳子的下端,每次测出相应的弹簧总长度.(1)有一个同学通过以上实验测量后,把6组数据描点在如图所示坐标系中,请作出F-L图线.
(2)由此图线可得出该弹簧的原长L0=　　　 cm,劲度系数k=　　　 N/m.?
(3)试根据该同学以上的实验情况,帮助他设计一个记录实验数据的表格(不必填写其实验测得的具体数据).
(4)该同学实验时,把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较,优点:　　
　　　　　　　　　　 　　　　　　　 .
缺点:　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　.?解析:(1)用平滑的曲线将各点连接起来,如图所示.(2)弹簧的原长L0即为弹力为零时弹簧的长度,由图像可知,
L0=5×10-2 m=5 cm.
劲度系数为图像直线部分的斜率,k=20 N/m.(3)记录数据的表格如下表:(4)优点是:避免弹簧自身所受重力对实验的影响;
缺点是:弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差.答案:(1)见解析
(2)5　20
(3)见解析
(4)避免弹簧自身所受重力对实验的影响　弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差7.某实验小组成员用如图所示的装置做“探究弹力与弹簧伸长关系”的实验.
(1)将弹簧悬挂在支架上,弹簧上端刚好与竖直刻度尺的零刻度对齐,当弹簧下端挂上一个钩码且处于静止时,弹簧下端的指针指在刻度尺上的位置如图1所示,此时弹簧的长度为l1=　　　　cm.?
(2)对于实验中的操作,下列说法正确的是　　　　.?
A.测量弹簧原长时,需要把弹簧水平放稳后进行测量读数
B.挂钩上挂的钩码越多,实验误差越小
C.弹簧的自重不会影响弹簧的劲度系数测量
D.由于弹簧的自重,会使测量的劲度系数有一定的误差D (3)在弹簧弹性限度内,改变弹簧下端所挂钩码的个数,同时测出对应弹簧的长度,已知每个钩码的质量为50 g,在m-l 坐标系中描点作图如图2所示,当地的重力加速度g取9.80 m/s2,则由图像可以得到弹簧的劲度系数k=　　　　N/m(结果保留三位有效数字).?解析:(1)由毫米刻度尺的读数方法可知图1中的读数为:22.50 cm.答案:(1)22.50　(2)C　(3)23.7名师点评数据处理的创新
(1)弹力的获得:弹簧竖直悬挂,重物的重力作为弹簧的拉力,存在弹簧自重的影响→弹簧水平使用,重物的重力作为弹簧的拉力,消除了弹簧自重的影响.
(2)图像的获得:由坐标纸作图得F-x图像→由传感器和计算机输入数据直接得F-x图像.考点三:验证力的平行四边形定则
8.小白用如图(甲)所示的装置验证“力的平行四边形定则”,其部分实验操作如下.
(1)请完成下列相关内容:a.在木板上记下悬挂两个钩码时弹簧末端的位置O.
b.卸下钩码,然后将两绳套系在弹簧下端,用两弹簧测力计将弹簧末端拉到同一位置O,记录细绳套AO,BO的方向及两弹簧测力计相应的读数.图中B弹簧测力计的读数为　　　　N.?
c.小白在坐标纸上画出两弹簧拉力FA,FB的大小和方向如图所示,请你在图中坐标纸上作出FA,FB的合力F′.
d.已知钩码的重力,可得弹簧所受的拉力F如图(丙)所示.
e.最后观察比较F和F′,得出结论.
(2)本实验采用的科学方法是　　　　.?
A.理想实验法 B.控制变量法
C.等效替代法 D.建立物理模型法解析:(1)b.图中B弹簧测力计的读数为11.40 N;
c.根据平行四边形作出的力的图示所示,(2)实验时要求把橡皮条的结点拉到同一位置,使力的作用效果相等,本实验应用了等效替代法,故A,B,D错误,C正确.
答案:(1)11.40　见解析　(2)C9.利用如图所示的装置可以探究合力与分力的关系:在水平桌面上固定一块竖直木板,木板上铺有白纸,在相隔一定距离且位于同一水平直线上固定两个光滑的定滑轮A和B,一段合适长度的绳子跨过滑轮A,B,并将绳子打一个结点O,每个钩码的质量相等,当系统达到平衡时,根据钩码个数读出三根绳子OA,OB,OC拉力的大小分别为F1,F2和F3,回答下列问题:(1)改变钩码个数,能够保证实验顺利完成的是　　　.?
A.钩码的个数N1=N2=2,N3=5 B.钩码的个数N1=N2=2,N3=6
C.钩码的个数N1=N2=N3=4 D.钩码的个数N1=4,N2=1,N3=6
(2)在拆下钩码和绳子前,最重要的一个步骤是　　　.　?
A.标记结点O的位置,并记录OA,OB,OC三段绳子的方向
B.量出OA,OB,OC三段绳子的长度
C.用量角器量出三根绳子之间的夹角
D.用天平测出钩码的质量
(3)在作图时,某组同学以表示F1,F2的线段为邻边作平行四边形得到F,并在图中画出表示竖直方向的虚线,你认为图2中图　　　　[选填“(甲)”或“(乙)”]是正确的.?解析:(1)对O点受力分析FOA,FOB,FOC分别表示三个力的大小,由于三共点力处于平衡,所以FOC等于F′.因此三个力的大小构成一个三角形;以钩码的个数表示力的大小,两边之和小于第三边,则不能构成三角形,故A,B,D错误;以钩码的个数表示力的大小,满足两边之和大于第三边,两边只差小于第三边,故可以构成三角形,故C正确.(2)为验证平行四边形定则,必须作受力图,所以先明确受力点,即标记结点O的位置,其次要作出力的方向并读出力的大小,最后作出力的图示,因此要做好记录,从力的三要素角度出发,要记录砝码的个数和记录OA,OB,OC三段绳子的方向,故A正确,B,C,D错误.
(3)本实验是要验证力的平行四边形定则,故应将由平行四边形定则得出的合力,与真实的合力进行比较而去判断平行四边形定则得出的结果是否正确,在实验中,实际合力一定与OC在同一直线上,由于误差的存在,根据平行四边形定则得出合力理论值与实验值不会完全重合的,故(甲)图正确.
答案:(1)C　(2)A　(3)(甲)10.某同学尝试用橡皮筋等器材验证力的平行四边形定则,他找到两条相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物,以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子,设计了如下实验:将两条橡皮筋的一端与细绳连接,结点为O,细绳下挂一重物,两橡皮筋的另一端也都连有细绳.实验时,先将一条橡皮筋的另一端的细绳固定在墙上的钉子A上,另一条橡皮筋任其下垂,如图甲所示;再将另一条橡皮筋的另一端的细绳固定在墙上的钉子B上,如图乙所示.(1)为完成实验,下述操作中必需的是　　　　.?
A.两橡皮筋的另一端连接的细绳a,b长度要相同
B.要测量橡皮筋的原长
C.要测量图甲和图乙中橡皮筋的长度
D.要记录图甲中结点O的位置及过结点O的竖直方向
E.要记录图乙中结点O′的位置及过结点O′的竖直方向
(2)对该实验“两条相同的橡皮筋”的要求的理解正确的是　　　　.?
A.橡皮筋的材料和原长相同即可
B.橡皮筋的材料和粗细相同即可
C.橡皮筋的材料、原长和粗细均要相同
D.只要橡皮筋的材料相同即可解析:(1)首先应明白该实验的实验原理,即用橡皮筋的伸长量来表示弹力的大小,所以实验中一定要测橡皮筋的长度,而没必要关心细绳a,b的长度,选项B和C中的操作是需要的;为了确保力的合成的等效性,需要记录题图乙中结点O′的位置及过结点O′的竖直方向,选项E中的操作是必需的.
(2)为了能用橡皮筋的伸长量表示弹力大小,满足F=kx,应让k值相同,即橡皮筋的材料、粗细、原长均要相同,选项C正确.
答案:(1)BCE　(2)C考点四:验证牛顿运动定律
11.为了探究质量一定时加速度与力的关系,一同学设计了如图(甲)所示的实验装置.(滑轮质量不计)(1)实验时,一定要进行的操作或保证的条件是　　　　.　?
A.用天平测出砂和砂桶的质量
B.将带滑轮的长木板右端垫高,以平衡摩擦力
C.小车靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车,打出一条纸带,同时记录弹簧测力计的示数
D.改变砂和砂桶的质量,打出几条纸带
E.确保砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M解析:(1)本题拉力可以由弹簧测力计测出,不需要用天平测出砂和砂桶的质量,也就不需要使小桶(包括砂)的质量远小于车的总质量,故A,E错误;该题是弹簧测力计测出拉力,从而表示小车受到的合外力,将带滑轮的长木板右端垫高,以平衡摩擦力,故B正确;打点计时器运用时,都是先接通电源,待打点稳定后再释放纸带,该实验探究加速度与力的关系,要记录弹簧测力计的示数,故C正确;改变砂和砂桶质量,即改变拉力的大小,打出几条纸带,研究加速度随F变化关系,故D正确.
答案:(1)BCD答案:(2)D12.(1)我们已经知道,物体的加速度a同时跟合外力F和质量m两个因素有关.要研究这三个物理量之间的定量关系的思想方法是　　　　.　?(2)某同学的实验方案如图(甲)所示,他想用砂桶的重力表示小车受到的合外力F,为了减少这种做法而带来的实验误差,他先做了两方面的调整措施:
a.用小木块将长木板无滑轮的一端垫高,目的是　　　　　　.　?
b.使砂桶的质量远小于小车的质量,目的是使拉小车的力近似等于　　　　　.?
(3)该同学利用实验中打出的纸带求加速度时,处理方案有两种:
A.利用公式a= 计算
B.根据a= 利用逐差法计算
两种方案中,你认为选择方案　　　 比较合理.?(4)在纸带上共选择7个计数点A,B,C,D,E,F,G,打点计时器每0.02 s打一个点,相邻两个计数点之间还有4个点没有画出.他量得各点到A点的距离如图所示,则:①本实验中所使用的交流电源的频率为　　　　Hz;?
②打B点时小车的速度vB=　　 　　m/s,?
③纸带的加速度a=　　 　　m/s2.(计算结果保留小数点后两位)?解析:(1)物体的加速度a同时跟合外力F和质量m两个因素有关.研究这三个物理量之间的定量关系的基本思路是运用控制变量法,即先保持m不变,研究a与F的关系;再保持F不变,研究a与m的关系.
(2)砂桶的重力表示小车受到的合外力,由于保持F不变,研究a与m的关系.则当质量发生改变时,若没有平衡摩擦力,则砂桶的重力就不再是小车所受的合外力,所以必须平衡摩擦力.由于小车的加速运动,出现加速度,所以导致砂桶的重力大于拉小车的细线的拉力.当砂桶的质量远小于小车的质量时,砂桶的重力接近拉小车的细线的拉力.为了减少这种做法而带来的实验误差,在实验中还应该采取的两项措施是:
a.把木板无滑轮的一端垫起适当高度以平衡摩擦力;b.砂桶的质量远小于小车质量.答案:(1)控制变量法(2)a.平衡摩擦力　b.砂桶的重力(3)B　(4)①50.00　②0.25　③1.0013.用如图所示装置做“探究物体的加速度跟力的关系”的实验.实验时保持小车的质量不变,用钩码所受的重力作为小车受到的合力,用打点计时器和小车后端拖动的纸带测出小车运动的加速度.实验时改变所挂钩码的质量,分别测量小车在不同外力作用下的加速度.根据测得的多组数据画出a-F关系图像,如图所示.此图像的AB段明显偏离直线,造成此现象的主要原因可能是　　　　.?
A.小车与平面轨道之间存在摩擦 B.平面轨道倾斜角度过大
C.所挂钩码的总质量过大 D.所用小车的质量过大答案:C14.某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系.弹簧测力计固定在一合适的木板上,桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮,细绳的两端分别与弹簧测力计的挂钩和矿泉水瓶连接,在桌面上画出两条平行线MN,PQ,并测出间距d.开始时将木板置于MN处,现缓慢向瓶中加水,直到木板刚刚开始运动为止,记下弹簧测力计的示数F0,以此表示滑动摩擦力的大小.再将木板放回原处并按住,继续向瓶中加水后,记下弹簧测力计的示数F1,然后释放木板,并用停表记下木板运动到PQ处的时间t.(1)改变瓶中水的质量重复实验,确定加速度a与弹簧测力计示数F1的关系.下列图像能表示该同学实验结果的是　　　　.?
(2)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法不同,它的优点是　　　　.?
A.可以改变滑动摩擦力的大小
B.可以更方便地获取多组实验数据
C.可以比较精确地测出摩擦力的大小
D.可以获得更大的加速度以提高实验精度(2)改变质量且可以连续改变,故选B.答案:(1)C　(2)B考点五:探究动能定理
15.(多选)用如图所示的装置做“探究动能定理”的实验时,下列说法正确的是(　 　)
A.为了平衡摩擦力,实验中可以将长木板的左端适当垫高,使小车拉着穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持匀速运动
B.每次实验中橡皮筋的规格要相同,拉伸的长度要一样
C.可以通过改变小车的质量来改变拉力做功的数值
D.通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度ABD解析:小车在水平面上运动时,因受到摩擦阻力导致小车速度在变化,所以适当倾斜以平衡摩擦力,A正确;实验中每根橡皮筋做功均是一样的,所以所用橡皮筋必须相同,且伸长的长度也相同,B正确;实验中是通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值,C错误;橡皮筋拉力做的总功等于小车动能的增加,此动能应为小车获得的最大动能,所以用打点计时器打下的纸带测定的是小车的最大速度,D正确.16.某实验小组用如图所示的实验装置和实验器材做“探究动能定理”实验,在实验中,该小组同学把砂和砂桶的总重力当作小车受到的合外力.(1)为了保证实验结果的误差尽量小,在实验操作中,下面做法必要的是　 　 　　.?
A.实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作
B.实验操作时要先放小车,后接通电源
C.在利用纸带进行数据处理时,所选的两个研究点离得越近越好
D.在实验过程中要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的 质量
(2)除实验装置中的仪器外,还需要的测量仪器有　 　.
A.秒表 B.刻度尺
C.天平 D.米尺解析:(1)实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作,以保证小车所受合外力恰好是细线的拉力,故A正确;实验操作时,若先放开小车,再接通打点计时器电源,由于小车运动较快,可能打出来的点很少,不利于数据的采集和处理,故B错误;在利用纸带进行数据处理时,所选的两个研究点离得越近测量误差越大,故C错误;在实验过程中要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量,这样才能使得砂和砂桶的总重力近似等于细线对小车的拉力,故D正确.
(2)本题的实验原理是验证砂桶和砂重力做的功等于小车动能的增加量,所以要测砂和砂桶的总质量、小车的质量,还要测纸带上各点的距离来求速度,所以所需的器材还应有天平和刻度尺.
答案:(1)AD　(2)BC17.如图1所示,用质量为m的重物通过滑轮牵引小车,使它在长木板上运动,打点计时器在纸带上记录小车的运动情况.利用该装置可以完成“探究功与速度的关系”的实验.(1)实验中,需要平衡摩擦力和其他阻力,正确操作方法是　　(选填选项前的字母).?
A.将长木板带滑轮的左端垫高 B.将长木板不带滑轮的右端垫高
在　　　　(选填选项前的字母)且计时器打点的情况下,轻推一下小车,若小车拖着纸带做匀速运动,表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响.?
A.不挂重物 B.挂上重物
(2)接通电源,释放小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,将打下的第一个点标为O.在纸带上依次取A,B,C…若干个计数点,已知相邻计数点间的时间间隔为T.测得A,B,C…各点到O点的距离为x1,x2,x3…,如图2所示.实验中,重物质量远小于小车质量,可认为小车所受的拉力大小为mg.从打O点到打某计数点的过程中,拉力对小车做的功为W,打某计数点时小车的速度为v.同时以v2为纵坐标,W为横坐标,利用实验数据作出如图3所示的v2-W图像.分析实验图像:该图线与斜率有关的物理量应是　　　　(选填选项前的字母).?
A.加速度 B.位移 C.质量 D.时间
(3)假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响,但重物质量不满足远小于小车质量的条件,则从理论上分析,v2-W图像是　　　.?
A.一条倾斜直线 B.一条末端向上弯曲的图像 C.一条末端向下弯曲的图像解析:(1)平衡摩擦力的方法是:把木板不带滑轮的右端垫高,让小车滑下,当小车匀速运动时,就意味着摩擦力抵消了,故B正确;平衡摩擦力时,把木板一端垫高,调节木板的倾斜度,使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带沿木板做匀速直线运动即可,故A正确.答案:(1)B　A　(2)C　(3)A考点六:验证机械能守恒定律
18.利用打点计时器验证自由落体机械能守恒时,下列器材中不必要的是(　C　)
A.重物 B.纸带
C.天平 D.低压电源19.在验证机械能守恒定律的实验中,下列说法正确的是(　 　)
A.需要天平测定重锤质量
B.实验时要先松开纸带让重锤下落,然后接通电源让打点计时器工作
C.应该选用第1,2点之间间距约等于2 mm的纸带进行分析
D.实验结果总是动能的增加量略大于重力势能的减少量C20.某同学用如图(甲)所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验:(1)下列关于实验的器材或操作的说法,正确的是　　　　.　?
A.为防止伤害,重物采用一塑料小球即可
B.计时器两限位孔要竖直正对,这样可以有效减小摩擦
C.实验中必须测量重物的质量
D.实验前,图中手提纸带的位置应该下移到紧挨着计时器
(2)该同学进行了正确的操作后从打出的几条纸带中选出一条理想纸带,如图所示.他选择了纸带上的第一个点作为起始点O,再选取几个连续点A,B,C,D,E,…,并测出点A,C间的距离为x1,点C,E间的距离为x2.若已知计时器所接电源的频率为f,重物的质量为m,则打C点时,重物的动能为　　　　　.?(3)为减小误差,该同学想用图像法处理数据,为此他用正确的处理方法依次得出了B,C,D,E,…各点的瞬时速度,测出了B,C,D,E,…各点到O点的距离h,建立坐标系后,通过描点作出了图像,并通过证明图像的斜率是否等于2g(g为当地重力加速度)来验证机械能是否守恒.他作出的图像是　　　.?解析:(1)考查实验操作过程和器材选择,为减小阻力,小球选密度大的金属球,故选项A错误;若两孔不竖直正对,则纸带竖直下落时将产生摩擦力,所以选项B正确;由于动能和势能的公式中均有质量这个物理量,所以不必测重物的质量,故选项C错误;应当让重物紧挨打点计时器,否则打点很少,甚至无点,故选项D错误.21.某同学利用如图所示的气垫导轨装置验证系统机械能守恒定律.在气垫导轨上安装了两光电门1,2,滑块上固定一遮光条,滑块用细线绕过轻质定滑轮与钩码相连.(1)实验时要调整气垫导轨水平.不挂钩码和细线,接通气源并给滑块一个向左的初速度,如果滑块　　　　　　　　　,则表示气垫导轨调整至水平状态.?
(2)不挂钩码和细线,接通气源,并给滑块一个向左的初速,发现滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间.仅由于这个原因,给实验结果带来的系统误差是系统动能的增加量　　 　(选填“大于” “小于”或“等于”)钩码重力势能的减少量.为保证实验的准确性,则应采取的措施是　　　 　.?
A.调节P使轨道左端升高一些 B.调节Q使轨道右端降低一些
C.遮光条的宽度应适当增大一些 D.滑块的质量增大一些
E.气源的供气量增大一些(3)实验时,测出光电门1,2间的距离L,遮光条的宽度d,滑块和遮光条的总质量M,钩码质量m.由数字计时器读出遮光条通过光电门1,2的时间为t1,t2,则系统机械能守恒成立的表达式是　　　　　　.?解析:(1)实验时要调整气垫导轨水平.不挂钩码和细线,接通气源并给滑块一个向左的初速度,如果滑块经过两个光电门的时间相等,则表示气垫导轨调整至水平状态.
(2)不挂钩码和细线,接通气源,滑块从轨道右端向左运动的过程中,发现滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间,说明滑块做加速运动,也就是左端低,右端高,给实验结果带来的系统误差是系统动能的增加量大于钩码重力势能的减少量;所以实施下列措施能够达到实验调整目标的是调节P使轨道左端升高一些,调节Q使轨道右端降低一些.故选A,B.