力学实验高考物理二轮复习优质资料专题含答案

1、专题14力学实验i.某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则.实验步骤： 将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向 如图i所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置标记为0“ 02，记录弹簧秤的示数 F，测量并记录 0“ 02间的距离(即橡皮筋的长度I).每次将弹簧秤示数改变 0.50 N，测出所对应的I，部分数据如下表所示：(2)测得 0A = 6.00 cm, 0B= 7.60 cm，贝U Foa 的大小为N.图1F(N)00.501.001.502.002.50l(cm)I010.9712.0213

2、.0013.9815.05找出中F = 2.50 N时橡皮筋两端的位置，重新标记为0、0,橡皮筋的拉力记为Foo，.图2在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图2所示.用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使秤钩的下端达到段的拉力记为Fob.0点，将两笔尖的位置标记为A、B,橡皮筋0A段的拉力记为Foa, 0B完成下列作图和填空:(1)利用表中数据在图 3坐标纸上画出Fl图线，根据图线求得lo =cm.图4通过比较F与的大小和方向，即可得出实验结论答案见解析图甲10.0（9.8、9.9、10.1均正确）（2）1.80（1.701.90均正确）（3）见解析图乙 F oo 解析（1）作

3、出Fl图象，如图甲所示，求得直线的横截距即为10,可得10= 10.0 cm屮(2)可计算橡皮筋的劲度系数F 2 5Qf 二缶 N/m= 50 N/mAx 0.05若04=6-00, 05=7.60cm,则橡皮筋的弾力为50x(6,00+7.60- lO.OOJxlONLSC N则此时甩二尸i二（3）Fob= Foa= 1.80 N，两力的合力F如图乙所示(4)Foo的作用效果和Foa、Fob两个力的作用效果相同，F是Fa、Fob两个力的合力，所以通过比较F 和Foo的大小和方向，可得出实验结论2某同学利用如图6所示的装置验证动能定理将木板竖直放置在斜槽末端的前方某一固定位置，在木板上依次固定

4、好白纸、复写纸将小球从不同的标记点由静止释放，记录小球到达斜槽底端时下落的高度H，并根据落点位置测量出小球离开斜槽后的竖直位移y.改变小球在斜槽上的释放位置，进行多次测量，记录数据如下：图6高度H (h为单位长度)h2h3h4h5h6h7h8h9h竖直位移y/cm30.015.010.07.56.04.33.83.3表格中空缺的数据应为 .(2) 已知木板与斜槽末端的水平距离为x,小球在离开斜槽后的竖直位移为y，不计小球与槽之间的摩擦，小球从斜槽上滑下的过程中，若动能定理成立，则应满足的关系式是.(3) 若仅仅换一形状完全相同，但摩擦不能忽略的斜槽(其余装置、位置均不变)，表格中竖直位移y的数

5、值与上表相比会 (填 变大”变小”或 不变”).2答案 (1)5.0(2)H =(3)变大4y解析(1)根据表格中的数据规律可以发现，Hy = 30h，是个定值，则当 H = 6h时，y= 5.0 cm.(2)设小球离开斜槽时的速度为V,根据平抛运动的规律得：x= vt, y= 2gt2小球在斜槽上滑下过程中，不计小球与槽之间的摩擦，只有重力做功，则有:mgH = 1mv2,解得:2H= 4y若摩撫不能忽略则有：W= mgH-l -若动能定理成立，则有：胡-盘二苏n迅解得：H=斗4y由于1_/Wb H、工均不变，所叹表格中竖直位移H的数值与上表相比会变大.3某兴趣小组利用如图 7所示弹射装置将

6、小球竖直向上抛出来验证机械能守恒定律一部分同学用游标卡尺测量出小球的直径为 d,并在A点以速度Va竖直向上抛出；另一部分同学团结协作，精确记录了小球 通过光电门B时的时间为 At，用刻度尺测出光电门 A、B间的距离为h已知小球的质量为 m,当地的重 力加速度为g，完成下列问题：1-71刻度hi（1）小球在B点时的速度大小为小球从A点到B点的过程中，动能减少量为（3）在误差允许范围内，若等式成立，就可以验证机械能守恒 （用题目中给出的物理量符号表示).答案（i）A gh = 1VA2-(2);-mvA2 2mA222 A解析 （1）小球在B点的瞬时速度大小dvB=At.12 1 2 12 1d2

7、小球从A点到B点，动能的减小量AEk= mVA 尹如=?mvA 尹 A.1i d?id?重力势能的增加量为 mgh，若mgh = vA-?m A 即gh = ?va2 A2，机械能守恒 4某同学利用图9所示装置，验证以下两个规律:图9 两物块通过不可伸长的细绳相连接，沿绳分速度相等； 系统机械能守恒.P、Q、R是三个完全相同的物块， P、Q用细绳连接，放在水平气垫桌上 物块R与轻质滑轮连接，放在 正中间，a、b、c是三个光电门，调整三个光电门的位置，能实现同时遮光，整个装置无初速度释放为了能完成实验目的，除了记录 P、Q、R三个遮光片的遮光时间ti、t2、t3外，还必需测量的物理量有A. P、

8、Q、R的质量MB. 两个定滑轮的距离dC. R的遮光片到c的距离HD. 遮光片的宽度x(2)根据装置可以分析出P、Q的速度大小相等，验证表达式为 (3)若要验证物块R与物块P的沿绳分速度相等，则验证表达式为 若已知当地重力加速度g,则验证系统机械能守恒的表达式为答案 (1)BCD (2)ti = t2ta_2Htl ,4H2+ d22ti2H5.在验证间t,改变小球下落高度 h,进行多次重复实验此方案验证机械能守恒定律方便快捷乙图10用螺旋测微器测小球的直径如图乙所示，则小球的直径d =mm ;为直观判断小球下落过程中机械能是否守恒，应作下列哪一个图象;1A. h t图象B.h -图象2 1C

9、.h t2图象D.h 孑图象1(3)经正确的实验操作，小明发现小球动能增加量2mv2总是稍小于重力势能减少量mgh，你认为增加释放高度h后，两者的差值会 (填 增大”缩小”或 不变”).答案 (1)17.806(17.804 17.808 均可)(2)D(3)增大解析 (1)螺旋测微器的读数为d= 17.5 mm + 30.6 0.01 mm = 17.806 mm2)减小的重力势能若全部转化为动能，则有檢=詁小球通过计时器时的平均速度可近似看做瞬时速 度，故心,联立可得庄二擀,故作曲一團象，D正确一由于实殓中存在空气阻力，所以发现小球动能増加量如時总是稍小于重力势能减少量吨虬若増加释放高度乩

10、则阻力做功増大，系统损失的机械能増扣，所以两者的差值会増大-6在用落 体法”做 验证机械能守恒定律”的实验时，小明选择一条较为满意的纸带，如图11甲所示他舍弃前面密集的点，以O为起点，从A点开始选取纸带上连续点A、B、C，测出O到A、B、C的距离分别为h2、h3.电源的频率为f.图11为减少阻力对实验的影响，下列操作可行的是 .A. 选用铁质重锤B. 安装打点计时器使两限位孔在同一竖直线上C. 释放纸带前，手应提纸带上端并使纸带竖直D. 重锤下落中手始终提住纸带上端，保持纸带竖直(2)打B点时，重锤的速度 vb为.小明用实验测得数据画出的v2 h图象如图乙所示图线不过坐标原点的原因是 .另有四

11、位同学在图乙的基础上，画出没有阻力时的v2 h图线，并与其比较，其中正确的是(2)根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度知,B点的瞬时速度Vb =h3 hi2Th3 hif2h 3 h i f答案 (1)ABC (2)(3)打下0点时重锤速度不为零(4)B解析1)为了减小阻力的影响，实殓时重锤选择质量大一些的，休积小一些的，故A正确，安装打点计时 器使两限位孔在同一竖直纟戋上，从而减小阻力的戢响，故E正确,释放纸带前，手应提纸带上端并使弐氐带 竖直，可以减小阻力，故C正确，重锤下落过程中，手不能拉着纸带，故D错误一图线不过原点，h= 0时，速度不为零，可知打下 0点时重锤速度不为零.不

12、论有无阻力，释放点的位置相同，即初速度为零时，两图线交于同一点，故B正确，A、C、D错误.7用如图12甲所示的实验装置验证 mi、m2组成的系统机械能守恒，m2从高处由静止开始下落，打点计时器频率为50 Hz，mi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如图乙给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点 海相邻两计数点之间还有 4个点(图中未标出)，计数点间的距离如图所示 已知mi= 50 mg , m2= 150 mg.(结果均保留两位有效数字)屮)12345G单位5 (1J卜4=684()21.126.4() |图12(1) 在纸带上打下计数点5时的速

13、度v =m/s.在打下第0个点到第5点的过程中系统动能的增量AEk =J系统势能减少 圧卩=J(当地重力加速度g约为9.8 m/s2)1cc若某同学作出？v2 h图象如图丙所示，则当地的重力加速度g=m/s2.答案(1)2.4(2)0.580.59(3)9.7解析 门)由于每相邻两个计埶点间还有斗个点没有画出，所決扌踰的计数点间的时间间隔70.1 4根据某段时间內的平均速度等于中间时刻的瞬时速财出点5的瞬时速度电二寻=也多护士9 10/5=2.4 在O- 5过程中系统动能的增量眠=*叫+册片討加W 曲盘I.系统重力势能的减小量为血一ffli)gx5=0.1x9.8K(0.384 0+ 0.21

14、60) M.59 J.(3)本题中1根据机械能守恒可知，(m2- m1)gh= 2(m1 + m2)v2,即有：1v2= m2 m1 gh，所以1v2 h图象中图象的斜率不表示重力加速度，2m1 + m22由图可知，斜率k= 4.85，故当地的实际重力加速度g= 9.7 m/s2.8某学生做探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验实验时把弹簧竖直悬挂起来，在下端挂钩码，每增加一只 钩码均记下对应的弹簧伸长的长度x,数据记录如表所示.钩码个数01234567弹力F/N01.02.03.04.05.06.07.0弹黄伸长的长度 x/cm02.003.986.027.979.9511.8014.00根据表中

15、数据在图1甲中作出Fx图线;書 II.III. Ill图1根据F x图线可以求得弹簧的劲度系数为 N/m ;(3)估测弹簧弹力为5 N时弹簧的弹性势能为 J.一位同学做此实验时得到如图乙所示的F x图线，说明此同学可能出现了哪种错误？ 答案 (1)见解析图 (2)50(3)0.25(4)已超出了弹簧的弹性限度621 8 12解析 根据描点法可得出对应的 F-x图象，如图所示;Veni(2) 根据胡克定律可知，图象的斜率表示劲度系数，则可知k= 07； N/m = 50 N/m根据图象的性质以及 W= Fx可知，图象与横坐标围成的面积表示弹力所做的功，根据功能关系可知,等于弹簧的弹性势能，故Ep

16、= 2X 5X 0.099 5 J ;0.25 J由图可知，当力达到某一值时，图象发生了弯曲，说明此时已超出了弹簧的弹性限度9用图2甲所示装置探 究物体的加速度与力的关系实验时保持小车(含车中重物)的质量M不变，细线下 端悬挂钩码的总重力作为小车受到的合力F，用打点计时器测出小车运动的加速度a.图2关于实验操作，下列说法正确的是 .A. 实验前应调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与木板平行B. 平衡摩擦力时，在细线的下端悬挂钩码，使小车在线的拉力作用下能匀速下滑C. 每次改变小车所受的拉力后都要重新平衡摩擦力D. 实验时应先接通打点计时器电源，后释放小车(2)图乙为实验中打出纸带的一部分，从比

17、较清晰的点迹起，在纸带上标出连续的5个计数点A、B、C、D、E,相邻两个计数点之间都有4个点迹未标出，测出各计数点到A点间的距离已知所用电源的频率为50 Hz,打B点时小车的速度 vb=m/s，小车的加速度 a =m/s2.改变细线下端钩码的个数，得到a - F图象如图丙所示，造成图线上端弯曲的原因可能是 .答案 (1)AD (2)0.316 0.93 (3)随所挂钩码质量 m的增大，不能满足 M? m.解析(1)调节滑轮的高度，使章引小车的细绳与长木板保持平行，否则拉力不会等于合力故A正确在调节木板倾斜度平衡小车受到的渭动摩攔力时不应悬挂钩码故B钳误；由于平衡摩揀力之后有血*故tantf=/

18、L所以无论小车的质量是否改变，小车所受的滑动摩扌妙都爭于小车的重力沿斜面的分力，改变小車所受的拉力不需要重新平衡摩嫌力，故住错误打点计时器要“早来晩罡唄殴殓开始时- -nn-川-:H刖 i- ：i- I .1 :器，故 D 正确；已知打点计时器电源频率为50 Hz ,则纸带上相邻计数点间的时间间隔为T= 5 0.02 s= 0.1 s.根据 Ax= aT2 可得：Xce Xac = a(2T)2,小车运动的加速度为Xce Xac a=T0.163 6 0.063 2 0.063 2005m/s2= 0.93 m/s2B点对应的速度：xac 0.063 2vb 2t 0 2m/s = 0.316

19、 m/s；（3）随着力F的增大，即随所挂钩码质量图3m的增大，不能满足 M? m,因此图线上端出现弯曲现象10. 如图3所示，利用DIS实验系统探究加速度与力的关系一端带有定滑轮的长木板调至水平后固定在桌面上，另一端安装位移传感器 （接收器），绕过定滑轮和动滑轮的细线将装有位移传感器（发射器）的小车和力传感器连接起来，动滑轮下挂有质量可以改变的小重物将位移传感器、力传感器与数据采集器相连，打开计算机中操作软件，放开小车使之运动不计滑轮、托盘和细线的质量，忽略滑轮与转轴间的摩擦（1）实验中力传感器的示数F与小重物的重力 mg的关系为（）mg A. F2mgB.F7T2C.F9.80 0.60 J

20、= 5.88 J.(2)实验结论为在实验误差允许的范围内，外力所做的功等于物体动能的增量 Mv/解析(I小车在重力、斜面彈力、摩擔力、细线拉力作用下处于平箭状态挂上钩码后小车的合外力等于钩码的重力，所叹长木板表面粗糙艮按验结果没有戢响一(2)0)根据动能定理可知，合外力对小车做的功等于彳碎动能的变化量，则有:所以要测量悬挂钩码的总质量 m、两传感器间的距离I和小车的质量M.12某实验小组为了探究功与动能变化的关系,利用如图5所示的装置在竖直墙上的A点安装一个拉力传感器，用不可伸长的柔软轻绳一端与质量为1.00 kg的小球C连接，另一端绕过小滑轮 B(可以忽略滑轮大小)与传感器连接，定滑轮 B与

21、A等高，BD为水平参考线，测出BC间绳长L = 0.80 m.实验中，使绳始终处于绷直状态，将小球从距离BD线高h处由静止开始释放，从拉力传感器记录的拉力变化图线中读出拉力的最大值为F.改变h的值，记录下相应的最大拉力F，取H = L h, g= 9.80 m/s2,实验中得到的部分数据如下表所示图5h/m0.100.200.300.40H/m0.700.600.500.40F/N26.8824.4522.0019.562根据实验结论可知，F mg= m*, mv2= mg(L h),解得：F = -mgH + mg,代入数据得：F = 24.5H + 9.8.13. 如图6甲所示的装置可以探

22、究外力做功和物体速度变化的关系光滑斜槽轨道固定在水平桌面上，将斜槽从底端开始分成长度相等的五等份，使AB = BC= CD = DE = EF，让小球每次从不同等分点处释放，最后落在水平地面上屮(1) 实验中，若小球从 F点释放运动至斜槽水平位置的过程中，重力做的功为W,则小球从B点释放运动至斜槽水平位置的过程中，重力做的功为(2)实验中，小球每次在斜槽上运动的长度记作L,小球做平抛运动的水平位移记作X,通过五组数据描点作出的L x2图象是一条过原点的直线，如图乙所示.设小球运动到斜槽底端时的速度为v，可以判断，外力做功W与(填v、v2或0成正比，若斜槽的倾角为0,小球抛出点距地面的高度为H，

23、则图象的斜率为(用H、B表示).答案(1)5v2衿 解析 (1)根据几何关系可知，hfA = 5hBA,对小球从F到A和B到A的两个过程，根据动能定理得:W= mghFA, W= mghBA，解得：W= *(2) 小球从A点抛出后做平抛运动，下落的高度相等，则运动时间相等，则小球运动到斜槽底端时的速度 v= X时间相等，所以v与x成正比，而根据图象可知，L与x2成正比，所以L与v2成正比，又W与L成正比, 故W与v2成正比 小球抛出点距地面的高度为h，则运动时间t= “ 2H根据动能定理得：mgLsin 0= mv22由解得：L = X4Hsin 0则L X图象的斜率k=14Hs in 014

24、. 某同学利用电火花打点计时器和气垫导轨做验证动量守恒定律的实验气垫导轨装置如图1甲所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成在气垫导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，这样就大大减小 了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差弹射架措块2弾射架导轨标尺调計旋钮甲1)I6.K cm事-Z.图1下面是实验的主要步骤： 安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平； 向气垫导轨通入压缩空气； 把电火花打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器与弹射架并固定在滑块1的左端，调节打点计时器

25、的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向； 使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳； 把滑块2放在气垫导轨的中间； 先，然后，让滑块带动纸带一起运动； 取下纸带，重复步骤，选出理想的纸带如图乙所示； 测得滑块1的质量为310 g,滑块2(包括橡皮泥)的质量为205 g.完善实验步骤的内容已知打点计时器每隔 0.02 s打一个点通过计算可知两滑块相互作用以前系统的总动量为 kg-m/s；两滑块相互作用以后系统的总动量为kg m/s(保留三位有效数字).(3)试说明(2)中两结果不完全相等的主要原因是 答案见解析解析(1)先接通打点计时器的电源，后释放滑块1；(2)放开滑块1后，滑块1做匀

26、速运动，跟滑块 2发生碰撞后跟滑块 2 一起做匀速运动，根据纸带的数据得：碰撞前滑块1的动量为pi = mivi = 0.310晋彳kg m/s = 0.620 kg m/s,滑块2的动量为零，所以碰撞前(m1+ m2)v2= (0.310 +的总动 量为0.620 kg m/s;碰撞后滑块1、2速度相等，所以碰撞后总动量为: 0.205） g i4 kg m/s= 0.618 kg m/s.结果不完全相等是因为纸带与打点计时器限位孔有摩擦力的作用14.如图2甲为测量重力加速度的实验装置，C为数字毫秒表，A、B为两个相同的光电门，C可以测量铁球两次挡光之间的时间间隔.开始时铁球处于 A门的上边

27、缘，当断开电磁铁的开关由静止释放铁球时，数 字毫秒表开始计时，落到B门时停止计时，毫秒表显示时间为铁球通过A、B两个光电门的时间间隔 t,测量A、B间的距离X.现将光电门B缓慢移动到不同位置，测得多组X、t数值，画出:随t变化的图线为直线，如图乙所示，直线的斜率为k,则由图线可知，当地重力加速度大小为g =;若某次测得，此时两光电门间的距铁球经过A、B门的时间间隔为t0,则可知铁球经过 B门时的速度大小为离为aH甲答案2k 2kto kt02解析弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系”实验中，弹簧长度的改变量可利用刻度尺直接测量得到,而弹性势能的大小只能通过物理原理来间接测量.现有两组同学分别按

28、图 3甲（让钢球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，使钢球沿水平方向射出桌面）和图乙（让滑块向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,使滑块在根据尸評可得，了二詁贝喘=島解得沪瓯若某次测得铁球经过扎S门的时间间隔为如则15.在研究可知铁球经过迟门时的速度大小为*=欧=珈,此时两光电门间的距亶为工=玄=辭气垫导轨上向右运动，通过相应的测量仪器可以测出滑块脱离弹簧后的速度）两组不同的测量方案进行测量.请写出图甲方案中弹性势能与小球质量m及图中各量之间的关系 Ep=;图乙方案中除了从仪器上得到滑块脱离弹簧后的速度外还要直接测量的量是 ;两种设计方案的共同点都是将弹性势能的测量转化为的测量.甲压飾弹簧测速垃祝气地界轨图32答案mgs滑块的质量动能4h解析申方案中钢球做平抛运动，由水平与竖直位移可求出平挞初速度则心為所以.弾蕃的弹性 势能为：禹二呼；乙方索中除了从仪器上得到滑块脱离弾蕃后的逮度外还襲晝接测量渭块的质量一上述两种方案均是将弾性势能的测量转化为动能的测量一16.某同学用如图4甲所示的装置测滑块与长木板间的动摩擦因数，将木板水平固定在桌面上，木板左端固定挡板上连接一轻质弹簧，长木板上A、B两点安装有光电门，滑块