高考物理第1部分专题11-力学实验习题

1、 17/171(*新课标全国22)某物理小组的同学设计了一个粗测玩具小车通过凹形桥最低点时的速度的实验所用器材有：玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器(圆弧部分的半径为R0.20 m)图1完成下列填空：(1)将凹形桥模拟器静置于托盘秤上，如图1(a)所示，托盘秤的示数为1.00 kg；(2)将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时，托盘秤的示数如图(b)所示，该示数为_ kg；(3)将小车从凹形桥模拟器某一位置释放，小车经过最低点后滑向另一侧，此过程中托盘秤的最大示数为m；多次从同一位置释放小车，记录各次的m值如下表所示：序号12345m(kg)1.801.751.851.751.90(4)根据以

2、上数据，可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为_ N；小车通过最低点时的速度大小为_ m/s.(重力加速度大小取9.80 m/s2，计算结果保留2位有效数字)2(*新课标全国22)某同学用图2(a)所示的实验装置测量物块与斜面之间的动摩擦因数已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz，物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图(b)所示，图中标出了五个连续点之间的距离图2(1)物块下滑时的加速度a_ m/s2，打C点时物块的速度v_ m/s；(2)已知重力加速度大小为g，为求出动摩擦因数，还必须测量的物理量是_(填正确答案标号)A物块的质量B斜面的高度C斜面的倾角3(*山东理综21)某同学通过下述

3、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3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O1、O2，记录弹簧秤的示数F，测量并记录O1、O2间的距离(即橡皮筋的长度l)每次将弹簧秤示数改变0.50 N，测出所对应的l，部分数据如下表所示：F(N)00.501.001.502.002.50l(cm)l010.9712.0213.0013.9815.05图3找出中F2.50 N时橡皮筋两端的位置，重新标记为O、O，橡皮筋的拉力记为FO O.在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡

4、皮筋搭在秤钩上，如图4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O点，将两笔尖的位置标记为A、B，橡皮筋OA段的拉力记为FOA，OB段的拉力记为FOB.图4完成下列作图和填空：(1)利用表中数据在如图5坐标纸上画出Fl图线，根据图线求得l0_cm.图5(2)测得OA6.00 cm，OB7.60 cm，则FOA的大小为_N.(3)根据给出的标度，在图6中作出FOA和FOB的合力F的图示图6(4)通过比较F与_的大小和方向，即可得出实验结论1题型特点高考中常涉及的力学实验有：研究匀变速直线运动、验证力的平行四边形定则、探究弹力和弹簧伸长的关系、验证牛顿运动定律、探究动能定理和验

5、证机械能守恒定律2命题趋势近几年力学实验中与纸带处理相关的实验、力学创新实验是高考的热点内容，以分组或演示实验为背景，考查对实验方法的领悟情况，灵活运用学过的实验方法设计新的实验是高考实验题的新趋势要求考生掌握常规实验的数据处理方法，能将课本中分组实验和演示实验的实验原理、实验方法迁移到新的背景中，深刻理解物理概念和规律，并能灵活运用，要求考生有较强的创新能力考题一“纸带类”实验1(*南昌二模)验证m1、m2组成的系统机械能守恒用如图7甲实验装置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图乙给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第

6、一个点，已知打点计时器的工作频率为50 Hz，每相邻两计数点间还有4个打点(图中未标出)计数点间的距离如图所示已知m150 g，m2150 g，则(结果保留两位有效数字)：甲乙丙图7(1)在纸带上打下记数点5时的速度v_ m/s；(2)从打下第“0”点到打下第“5”点的过程中系统动能的增量Ek_ J，系统势能的减少量Ep_ J；(取当地的重力加速度g10 m/s2)(3)若某同学做出eq f(1,2)v2h图象如图丙，则当地的重力加速度g_ m/s2.2(*安徽皖东三校5月联考)如图8甲所示的是“探究动能定理”实验装置示意图小车的质量为M，盘和砝码的总质量为m.实验中用盘和砝码总重力的大小当作

7、小车受到的牵引力小车运动的距离可以由纸带测出改变盘和砝码的总质量或者改变小车运动的距离，也就改变了牵引力做的功图8(1)为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行取下盘和砝码，接下来还需要进行的一项操作是_ _.(2)图乙是实验中得到的一条纸带，由图可知x3_ cm.已知打点计时器的工作频率50 Hz，计数点2对应的速度大小为v2_ m/s.(3)实验中为了用盘和砝码总重力的大小当作小车受到的牵引力，盘和砝码的总质量应满足的条件是_.3(*宁波模拟)在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同学在某次实验时释放小车的瞬间装置状态如图9甲图9(1)

8、则操作中有待改进的是：_；_.(2)如图乙为改进实验操作后某次实验打下的纸带数据，相邻两计数点间距如图所示，则该次实验测得小车加速度为_ m/s2(保留3位有效数字)(3)若均使用同一规格钩码以改变小车总质量和悬挂重物的总重力，某同学得到多次运动中对应加速度，实验数据如表格所示. 小车钩码数悬挂钩码数 0123411.39 m/s21.16 m/s21.00 m/s20.94 m/s20.78 m/s222.48 m/s22.20 m/s22.00 m/s21.81 m/s2/33.38 m/s22.89 m/s22.76 m/s2/44.15 m/s23.68 m/s2/54.59 m/s2

9、/请选择一组数据用来研究加速度与力关系，并在图10坐标纸上作出相应图线图10作图要求：完善坐标物理量及合理的物理量标度；在坐标纸上标出所选数据，完成图线并标出数据坐标值；就你所选实验数据得到的结论做出评价1由纸带确定时间要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点之间的区别与联系，为便于测量和计算，一般每五个点取一个计数点，这样时间间隔为t0.025 s0.1 s.2求瞬时速度的方法利用做匀变速运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度如图11所示，求打某一点的瞬时速度，只需在这一点的前后各取相同时间间隔T的两段位移xn和xn1，则打n点时的速度vneq f(xnxn1,2T).图1

10、13利用纸带求加速度的方法(1)利用aeq f(x,T2)求解：在已经判断出物体做匀变速直线运动的情况下，可利用xxn1xnaT2，求加速度a.(2)二段法：(如图12所示)图12把上面x1、x2、x3、x4、x5、x6分成时间相等(均为3T)的两大段，则由xaT2得：(x4x5x6)(x1x2x3)a(3T)2，解出的a与上面逐差法结果相等，但却要简单得多(4)图象法：由vneq f(xnxn1,2T)，求出相应点的速度确定各计数点的坐标值(v1，T)、(v2,2T)、(vn，nT)画出vt图象，图线的斜率为物体做匀变速直线运动的加速度考题二“橡皮条”、“弹簧”类实验4(*广州二模)一同学用

11、电子秤、水壶、细线、墙钉和贴在墙上的白纸等物品，在家中验证力的平行四边形定则图13(1)如图13(a)，在电子秤的下端悬挂一装满水的水壶，记下水壶_时电子秤的示数F.(2)如图(b)，将三细线L1、L2、L3的一端打结，另一端分别拴在电子秤的挂钩、墙钉A和水壶杯带上水平拉开细线L1，在白纸上记下结点O的位置、_和电子秤的示数F1.(3)如图(c)，将另一颗墙钉B钉在与O同一水平位置上，并将L1拴在其上手握电子秤沿着(2)中L2的方向拉开细线L2，使_和三根细线的方向与(2)中重合，记录电子秤的示数F2.(4)在白纸上按一定标度作出电子秤拉力F、F1、F2的图示，根据平行四边形定则作出F1、F2

12、的合力F的图示，若_，则平行四边形定则得到验证5(*福建理综19(1)某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验图14甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73 cm；图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量l为_cm；图14本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范的做法是_；(填选项前的字母)A逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重B随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量l与弹力F的关系图线，图线的AB段明显偏离直线OA，造成这种现

13、象的主要原因是_1误差与有效数字(1)误差误差产生原因大小特点减小方法系统误差实验仪器不精密；实验原理不完善；实验方法粗糙总是偏大或偏小更新仪器；完善实验原理；改进实验方法偶然误差测量、读数不准确忽大忽小画图象或取平均值(2)有效数字定义：带有一位不可靠数字的近似数据有效数字的最后一位是测量者估读出来的，是误差的来源；有效数字的位数：从数字左边第一个不为零的数字算起，如0.012 5为三位有效数字2用图象法处理数据的五个要求(1)作图一定要作坐标纸，坐标纸的大小要根据有效数字的位数和结果的需要来定(2)要标明轴名、单位，在轴上每隔一定的间距按有效数字的位数标明数值(3)图上的连线不一定通过所有

14、的数据点，应尽量使数据点合理地分布在线的两侧(4)作图时常通过选取适当的坐标轴使图线线性化，即“变曲为直”(5)有些时候，为了使坐标有效使用范围增大，坐标原点可以不从“0”开始考题三力学创新拓展实验6(*湖南五市十校5月模拟)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15所示的实验装置其中M为带滑轮的小车的质量，m为砂和砂桶的质量(滑轮质量不计)图15(1)实验时，一定要进行的操作是_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为减小误差，实验

15、中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M(2)该同学在实验中得到如图16所示的一条纸带(两相邻计数点间还有两个点没有画出)，已知打点计时器采用的是频率为50 Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为_ m/s2(结果保留两位有效数字)图16(3)以弹簧测力计的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的aF图象是一条直线，图线与横坐标的夹角为，求得图线的斜率为k，则小车的质量为_A2tan B.eq f(1,tan )Ck D.eq f(2,k)7(*临汾四校二模)某兴趣小组同学看见一本物理书上说“在弹性限度内，劲度系数为k的弹簧，形变量为x时弹性势能为Epeq f(1,2)kx2”，为了

16、验证该结论就尝试用“研究加速度与合外力、质量关系”的实验装置(如图17甲)设计了以下步骤进行实验实验步骤：A水平桌面上放一长木板，其左端固定一弹簧，通过细绳与小车左端相连，小车的右端连接打点计时器和纸带B将弹簧拉伸x后用插销锁定，测出其伸长量xC打开打点计时器的电源开关后，拔掉插销解除锁定，小车在弹簧作用下运动到左端D选择纸带上某处的A点测出其速度vE取不同的x重复以上步骤多次，记录数据并利用功能关系分析结论实验中已知小车的质量为m，弹簧的劲度系数为k，则：图17(1)长木板右端垫一小物块，其作用是_(2)如图乙中纸带上A点位置应在_(填“s1”、“s2”、“s3”)段中取(3)若Epeq f

17、(1,2)kx2成立，则实验中测量出物理量x与m、k、v关系式是x_.8(*重庆渝中区二模)某实验小组利用弹簧秤和刻度尺，测量滑块在木板上运动的最大速度图18实验步骤如下：用弹簧秤测量橡皮泥和滑块的总重力，记作G；将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上，通过水平细绳和固定弹簧秤相连，如图18甲所示在A端向右拉动木板，等弹簧秤读数稳定后，将读数记作F；改变滑块上橡皮泥的质量，重复步骤；实验数据如表所示：G/N1.502.002.503.003.504.00F/N0.620.830.991.221.371.61如图乙所示，将木板固定在水平桌面上，滑块置于木板上左端C处，细绳跨过定滑轮分别与滑块和重物P连

18、接，保持滑块静止，测量重物P离地面的高度h；滑块由静止释放后开始运动，最终停在木板上D点(未与滑轮碰撞)，测量C、D间距离x.完成下列作图和填空：(1)根据表中数据在给定的坐标纸(如图丙)上作出FG图线(2)由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数_(保留2位有效数字)(3)滑块最大速度的大小v_(用h、x、和重力加速度g表示)1力学创新型实验的特点(1)以基本的力学模型为载体，依托运动学规律和力学定律设计实验(2)将实验的基本方法控制变量法，处理数据的基本方法图象法、逐差法，融入到实验的综合分析之中2创新实验题的解法(1)根据题目情境，提取相应的力学模型，明确实验的理论依据和实验目的，设计实验方案

19、(2)进行实验，记录数据，应用原理公式或图象法处理实验数据，结合物体实际受力情况和理论受力情况对结果进行误差分析专题综合练1(*漯河一模)在“探究求合力的方法”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一个弹簧秤(1)为完成实验，某同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数，得到的实验数据如下表：弹力F(N)0.501.001.502.002.503.003.50伸长量x (102 m)0.741.802.803.724.605.586.42用作图法在图19中作出图线，并求得该弹簧的劲度系数k_ N/m.图19图20(2)某次实验中，弹簧秤的指针位置如图20甲所示，其读数为_ N；同时利用(1)

20、中结果获得弹簧上的弹力值为2.50 N，请在图乙中画出这两个共点力的合力F合(3)由图得到F合_ N.2(*湖北八校联考二模)在“验证机械能守恒定律”实验中，某研究小组采用了如图21甲所示的实验装置实验的主要步骤是：在一根不可伸长的细线一端系一金属小球，另一端固定于O点，记下小球静止时球心的位置A，在A处放置一个光电门，现将小球拉至球心距A高度为h处由静止释放，记下小球通过光电门时的挡光时间t. 图21(1)如图乙，用游标卡尺测得小球的直径d_ cm；(2)该同学测出一组数据如下：高度h0.21 m，挡光时间t0.0052 s，设小球质量为m100 g，g9.8 m/s2.计算小球重力势能的减

21、小量Ep_ J，动能的增加量Ek_ J，得出的结论：_，分析误差产生的原因是_(结果均保留三位有效数字)3(*南平5月质检)用如图22所示的气垫导轨装置验证机械能守恒定律在气垫导轨上安装了两光电门1、2，在滑块上固定一竖直遮光条，滑块用细线绕过定滑轮与钩码相连图22(1)在调整气垫导轨水平时，滑块不挂钩码和细线，接通气源后，给滑块一个初速度，使它从轨道右端向左运动，发现滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间下列能够实现调整导轨水平的措施是_A调节P使轨道左端升高一些B调节P使轨道左端降低一些C遮光条的宽度应适当大一些D滑块的质量增大一些(2)实验时，测量光电门1、2间的距离L，遮光条的宽

22、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t1、t2，则系统机械能守恒成立的表达式是_4(*长沙4月模拟)甲、乙两同学均设计了测动摩擦因数的实验已知重力加速度为g. 图23(1)甲同学所设计的实验装置如图23甲所示其中A为一质量为M的长直木板，B为木板上放置的质量为m的物块，C为物块右端连接的一轻质弹簧测力计实验时用力将A从B的下方抽出，通过C的读数F1即可测出动摩擦因数则该设计能测出_(填“A与B”或“A与地面”)之间的动摩擦因数，其表达式为_(2)乙同学的设计如图乙所示他在一端带有定滑轮的长木板上固定有A、B两个光电门，与光电门相连的计时器可以显

23、示带有遮光片的物块在其间的运动时间，与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质测力计能显示挂钩处所受的拉力实验时，多次改变砂桶中砂的质量，每次都让物块从靠近光电门A处由静止开始运动，读出多组测力计示数F及对应的物块在两光电门之间的运动时间t.在坐标系中作出Feq f(1,t2)的图线如图丙所示，图线的斜率为k，与纵轴的截距为b，与横轴的截距为c，因乙同学不能测出小车质量，故该同学还应该测出的物理量为_根据该测量物理量及图线信息可知物块与木板之间的动摩擦因数表达式为_5(*临沂一中二模)一个同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系，进行了如下实验：在离地面高度为h的光滑水平桌面上，沿着与桌子边缘垂直的方向放置一轻质弹簧，其左端固定，右端与质量为m的一个小