高中物理力学实验专题汇总

-.z实验一研究匀变速直线运动考纲解读1.练习正确使用打点计时器.2.会计算纸带上各点的瞬时速度.3.会利用纸带计算加速度.4.会用图象法探究小车速度与时间的关系，并能根据图象求加速度．根本实验要求1．实验器材电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片．2．实验步骤(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无滑轮的一端，接好电源；(2)把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，下端挂适宜的钩码，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，接通电源，放开小车；(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展测量分析．3．本卷须知(1)平行：纸带、细绳要和长木板平行．(2)两先两后：实验中应先接通电源，后让小车运动；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顿运动，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大些，可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在约50cm的纸带上清楚地取出6～7个计数点为宜．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．(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a1＝eq\f(*4－*1,3T2)，a2＝eq\f(*5－*2,3T2)，a3＝eq\f(*6－*3,3T2)⇒a＝eq\f(a1＋a2＋a3,3)③利用平均速度求瞬时速度：vn＝eq\f(*n＋*n＋1,2T)＝eq\f(dn＋1－dn－1,2T)④利用速度—时间图象求加速度a．作出速度—时间图象，通过图象的斜率求解物体的加速度；b．剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度．2．依据纸带判断物体是否做匀变速直线运动(1)*1、*2、*3……*n是相邻两计数点间的距离．(2)Δ*是两个连续相等的时间里的位移差：Δ*1＝*2－*1，Δ*2＝*3－*2….(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50Hz，n为两计数点间计时点的间隔数)．(4)Δ*＝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Δ*必然是个恒量．这说明：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.考点一对实验操作步骤的考察例1在“测定匀变速直线运动的加速度〞的实验中，*同学的操作步骤如下，其中错误的步骤有________．A．拉住纸带，将小车移到靠近打点计时器处先放开纸带，再接通电源B．将打点计时器固定在平板上，并接好电源C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面挂上适宜的钩码D．取下纸带，然后断开电源E．将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做加速运动F．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________将以上步骤完善并填写在横线上(遗漏的步骤可编上序号G、H……)；实验步骤的合理顺序为：________________.例2(2021·**理综·21(1))*同学利用如图1所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律．物块在重物的牵引下开场运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上(尚未到达滑轮处)．从纸带上便于测量的点开场，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图2所示．打点计时器电源的频率为50Hz.图1图2①通过分析纸带数据，可判断物块在两相邻计数点______和______之间*时刻开场减速．②计数点5对应的速度大小为________m/s，计数点6对应的速度大小为________m/s.(保存三位有效数字)③物块减速运动过程中加速度的大小为a＝______m/s2.1．运动性质的判断：看相邻计数点间的距离特点．2．瞬时速度求解：采用平均速度法求*一点的瞬时速度．3．加速度的求解：(1)v－t图象法；(2)推论法：Δ*＝aT2；(3)逐差法．例3*校研究性学习小组的同学用如图3甲所示的滴水法测量一小车在斜面上运动时的加速度．实验过程如下：在斜面上铺上白纸，用图钉固定；把滴水计时器固定在小车的末端，在小车上固定一平衡物；调节滴水计时器的滴水速度，使其每0.2s滴一滴(以滴水计时器内盛满水为准)；在斜面顶端放置一浅盘，把小车放在斜面顶端，把调好的滴水计时器盛满水，使水滴能滴入浅盘内；随即在撤去浅盘的同时放开小车，于是水滴在白纸上留下标志小车运动规律的点迹；小车到达斜面底端时立即将小车移开．图乙为实验得到的一条纸带，用刻度尺量出相邻点之间的距离是*01＝1.40cm，*12＝2.15cm，*23＝2.91cm，*34＝3.65cm，*45＝4.41cm，*56＝5.15cm.试问：图3(1)滴水计时器的原理与课本上介绍的________原理类似．(2)由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的瞬时速度v4＝________m/s，小车的加速度a＝________m/s2.(结果均保存两位有效数字)创新方向盘点以教材中的实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目，不脱离教材而又不拘泥教材，表达开放性、探究性等特点．盘点1实验器材的改进①为了保证小车真正做匀加速直线运动，用气垫导轨eq\o(→,\s\up7(替代))长木板②用频闪照相或光电计时器eq\o(→,\s\up7(替代))打点计时器盘点2在新情景下完善实验步骤及数据分析1．如图4所示，在“探究匀变速运动的规律〞的实验中图4(1)为消除摩擦力对实验的影响，可以使木板适当倾斜以平衡摩擦阻力，则在不挂钩码的情况下，下面操作正确的选项是()A．未连接纸带前，放开小车，小车能由静止开场沿木板下滑B．未连接纸带前，轻碰小车，小车能匀速稳定下滑C．放开拖着纸带的小车，小车能由静止开场沿木板下滑D．放开拖着纸带的小车，轻碰小车，小车能匀速稳定下滑(2)图5是实验中得到的一条纸带的一局部，在纸带上取相邻的计数点A、B、C、D、E.假设相邻的计数点间的时间间隔为T，各点间距离用图中长度表示，则打C点时小车的速度可表示为vC＝________，小车的加速度可表示为a＝______.图52．如图6所示，装置甲中挂有小桶的细线绕过定滑轮，固定在小车上；装置乙中橡皮筋的一端固定在导轨的左端，另一端系在小车上．一同学用装置甲和乙分别进展实验，经正确操作获得两条纸带①和②，纸带上的a、b、c……均为打点计时器打出的点．图6(1)任选一条纸带读出b、c两点间距离为________；(2)任选一条纸带求出c、e两点间的平均速度大小为________，纸带①和②上c、e两点间的平均速度eq\*\to(v)①________eq\*\to(v)②(填“大于〞、“等于〞或“小于〞)；(3)图中________(填选项字母)．A．两条纸带均为用装置甲实验所得B．两条纸带均为用装置乙实验所得C．纸带①为用装置甲实验所得，纸带②为用装置乙实验所得D．纸带①为用装置乙实验所得，纸带②为用装置甲实验所得3．光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其构造如图7甲所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以准确地把物体从开场挡光到挡光完毕的时间记录下来．现利用图乙所示的装置测量滑块和长木板间的动摩擦因数，图中MN是水平桌面，Q是长木板与桌面的接触点，1和2是固定在长木板适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出，长木板顶端P点悬有一铅锤．实验时，让滑块从长木板的顶端滑下，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为1.0×10－2s和4.0×10－3s．用精度为0.05mm的游标卡尺测量滑块的宽度d，其示数如图丙所示．图7(1)滑块的宽度d＝________cm.(2)滑块通过光电门1时的速度v1＝________m/s，滑块通过光电门2时的速度v2＝________m/s.(结果保存两位有效数字)(3)由此测得的瞬时速度v1和v2只是一个近似值，它们实质上是通过光电门1和2时的________，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将________的宽度减小一些．4．图8是“研究匀变速直线运动〞实验中获得的一条纸带，O、A、B、C、D和E为纸带上六个计数点，加速度大小用a表示．图8(1)OD间的距离为________cm.(2)图9是根据实验数据绘出的s－t2图线(s为各计数点至同一起点的距离)，斜率表示________，a＝________m/s2(结果保存三位有效数字)．图95．物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数．实验装置如图10甲所示，打点计时器固定在斜面上，滑块拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下．图乙是打出的纸带的一段．图10(1)打点计时器使用的交流电频率为50Hz，选A、B、C、D、E、F、G7个点为计数点，且各计数点间均有一个点没有画出．滑块下滑的加速度a＝________m/s2.(2)为测量动摩擦因数，以下物理量中还应测量的有________．(填入所选物理量前的字母)A．木板的长度LB．木板的末端被垫起的高度hC．木板的质量m1D．滑块的质量m2E．滑块运动的时间t(3)测量第(2)问中所选定的物理量需要的实验器材是________．(4)滑块与木板间的动摩擦因数μ＝________(用所测物理量表示，重力加速度为g)．与真实值相比，测量的动摩擦因数________(填“偏大〞或“偏小〞)．写出支持你看法的一个论据：________________________________________________________________.真题回忆能力突破熟悉历年考题提升综合能力1、〔2021**卷〕*同学利用图〔a〕所示的实验装置探究物块速度随时间的变化。物块放在桌面上，细绳的一端与物块相连，另一端跨过滑轮挂上钩码。打点计时器固定在桌面左端，所用交流电源频率为50Hz。纸带穿过打点计时器连接在物块上。启动打点计时器，释放物块，物块在钩码的作用下拖着纸带运动。打点计时器打出的纸带如图〔b〕所示(图中相邻两点间有4个点未画出)。根据实验数据分析，该同学认为物块的运动为匀加速运动。答复以下问题：〔1〕在打点计时器打出B点时，物块的速度大小为____m/s。在打出D点时，物块的速度大小为_______m/s；〔保存两位有效数字〕〔2〕物块的加速度大小为_______m/s。〔保存两位有效数字〕2、〔2021**卷〕为了探究受到空气阻力时，物体运动速度随时间的变化规律，*同学采用了“加速度与物体质量、物体受力关系〞的实验装置〔如下列图〕。实验时，平衡小车与木板之间的摩擦力后，在小车上安装一薄板，以增大空气对小车运动的阻力。〔1〕往砝码盘中参加一小砝码，在释放小车▲〔选填“之前〞或“之后〞〕接通打点计时器的电源，在纸带上打出一系列的点。〔2〕从纸带上选取假设干计数点进展测量，得出各计数点的时间t与速度v的数据如下表：请根据实验数据作出小车的v-t图像。〔3〕通过对实验结果的分析，该同学认为：随着运动速度的增加，小车所受的空气阻力将变大，你是否同意他的观点.请根据v-t图象简要阐述理由。3、〔2021新课标2卷〕*学生用图〔a〕琐事的实验装置测量物块与斜面的懂摩擦因数。打点计时器所用电源的频率为50Hz，物块下滑过程中所得到的只带的一局部如图〔b〕所示，图中标出了5个连续点之间的距离。物块下滑是的加速度a=m/s2；打点C点时物块的速度V=M/S;重力加速度大小为g，求出动摩擦因数，还需测量的物理量是〔天正确答案标号〕A物块的质量B斜面的高度C斜面的倾角*hH挡板4、〔2021年高考·**理综卷〕*hH挡板〔1〕滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为________。〔2〕滑块与斜面间的动摩擦因数为__________________。〔3〕以下能引起实验误差的是________。a．滑块的质量b．当地重力加速度的大小c．长度测量时的读数误差d．小球落地和滑块撞击挡板不同时5、〔2021年高考·**理综卷〕图(a)是“研究匀变速直线运动〞实验中获得的一条纸带，O、A、B、C、D和E为纸带上六个计数点。加速度大小用a表示。〔1〕OD间的距离为_______cm〔2〕图(b)是根据实验数据绘出的s-t2图线〔s为各计数点至同一起点的距离〕，斜率表示_______，其大小为_______m/s2〔保存三位有效数字〕。1123cmOABCDE图(a)+++++s/cmt2/s2O0.010.020.030.040.050.061.02.03.0图(b)6、〔2021年高考·**理综卷〕为了测量*一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上不同质量的砝码。实验测出了砝码的质量m与弹簧长度l的相应数据，其对应点已在图上标出。〔g=9.8m/s2)m/m/克l/厘米2.52.01.51.00.50.08.010.012.014.016.018.0××××××⑴作出m-l的关系图线；⑵弹簧的劲度系数为N/m。7、〔2021年高考·**卷〕如图，为测量作匀加速直线运动小车的加速度，将宽度均为b的挡光片A、B固定在小车上，测得二者间距为d。AABdbb⑴当小车匀加速经过光电门时，测得两挡光片先后经过的时间Δt1和Δt2，则小车加速度a=。⑵〔多项选择题〕为减小实验误差，可采取的方法是〔〕A．增大两挡光片宽度bB．减小两挡光片宽度bC．增大两挡光片间距dD．减小两挡光片间距d8、〔2021年高考·全国卷新课标版〕利用图1所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度。一斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处，光电门甲的位置可移动，当一带有遮光片的滑块自斜面上滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t。改变光电门甲的位置进展屡次测量，每次都使滑块从同一点由静止开场下滑，并用米尺测量甲、乙之间的距离s，记下相应的t值；所得数据如下表所示。s(m)0.5000.6000.7000.8000.9000.950t(ms)292.9371.5452.3552.8673.8776.4[来源:Z&**&k.]s/t(m/s)1.711.621.551.45[来源:学+科+网]1.341.22滑块遮光片滑块遮光片光电门甲光电门乙图1t(s)(m/s)stO2.01.91.81.71.61.51.41.31.21.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0图2完成以下填空和作图：⑴假设滑块所受摩擦力为一常量，滑块加速度的大小a、滑块经过光电门乙时的瞬时速度v1、测量值s和t四个物理量之间所满足的关系式是_________________；⑵根据表中给出的数据，在图2给出的坐标纸上画出s/t-t图线；⑶由所画出的s/t-t图线，得出滑块加速度的大小为a=_______m/s2〔保存2位有效数字〕。实验二探究弹力和弹簧伸长的关系考纲解读1.学会用列表法、图象法等处理实验数据.2.探究弹簧弹力和弹簧伸长的关系．根本实验要求规律方法总结1．实验原理弹簧受到拉力会伸长，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，弹力也就越大．2．实验器材铁架台、弹簧、钩码、刻度尺、坐标纸．3．实验步骤(1)安装实验仪器(见实验原理图)．(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，尝试作出一条平滑的曲线(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大致一样．(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．1．实验数据处理方法(1)列表法将测得的F、*填入设计好的表格中，可以发现弹力F与弹簧伸长量*的比值在误差允许*围内是相等的．(2)图象法以弹簧伸长量*为横坐标，弹力F为纵坐标，描出F、*各组数据相应的点，作出的拟合曲线，是一条过坐标原点的直线．(3)函数法弹力F与弹簧伸长量*满足F＝k*的关系．2．本卷须知(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.考点一实验原理及误差分析例1如图1甲所示，用铁架台、弹簧和多个质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系．图1(1)为完成实验，还需要的实验器材有：________________.(2)实验中需要测量的物理量有：________________.(3)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量*的F－*图线，由此可求出弹簧的劲度系数为________N/m.图线不过原点的原因是由于_____________________________________．(4)为完成该实验，设计的实验步骤如下：A．以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组(*，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l0；C．将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺；D．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个…钩码，并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，写出弹力与弹簧伸长量的关系式．首先尝试写成一次函数，如果不行，则考虑二次函数；F．解释函数表达式中常数的物理意义；G．整理仪器．请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来：________.考点二实验过程及数据处理例2(2021·**·34(2))*同学探究弹力与弹簧伸长量的关系．①将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧．弹簧轴线和刻度尺都应在________方向(填“水平〞或“竖直〞)．②弹簧自然悬挂，待弹簧________时，长度记为L0；弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为L*；在砝码盘中每次增加10g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6，数据如下表：代表符号L0L*L1L2L3L4L5L6数值(cm)25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30表中有一个数值记录不规*，代表符号为________．由表可知所用刻度尺的最小分度为________．③图2为该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与________的差值(填“L0〞或“L*〞)．图2④由图可知弹簧的劲度系数为________N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为________g(结果保存两位有效数字，重力加速度取9.8m/s2)．创新实验设计例3在“探究弹力和弹簧伸长量的关系，并测定弹簧的劲度系数〞的实验中，实验装置如图3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．图3(1)有一个同学通过以上实验测量后把6组数据描点在坐标系图4中，请作出F－L图线．图4(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，优点在于：____________________________________________________________缺点在于：_____________________________________________________________8.用图象法处理实验数据图象法是一种重要的实验数据处理方法．图象具有既能描述物理规律，又能直观地反映物理过程、表示物理量之间定性定量关系及变化趋势的优点．当前高考试题对数据处理、结果分析考察的频率较高．多省高考题涉及了图象的考察．作图的规则：(1)要在坐标轴上标明轴名、单位，恰当地选取纵轴、横轴的标度，并根据数据特点适当确定坐标起点，使所作出的图象几乎占满整个坐标图纸．假设弹簧原长较长，则横坐标起点可以不从零开场．(2)作图线时，尽可能使直线通过较多所描的点，不在直线上的点也要尽可能对称分布在直线的两侧(假设有个别点偏离太远，则是因偶然误差太大所致，应舍去)．(3)要注意坐标轴代表的物理量的意义，注意分析图象的斜率、截距的意义．要理解斜率和截距的意义可以解决什么问题．例4*实验小组做“探究弹力与弹簧伸长量的关系〞的实验．实验时，先把弹簧平放在桌面上，用直尺测出弹簧的原长L0＝4.6cm，再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的长度*，数据记录如下表所示.钩码个数12345弹力F/N1.02.03.04.05.0弹簧的长度*/cm7.09.011.013.015.0(1)根据表中数据在图5中作出F－*图线；图5(2)由此图线可得，该弹簧劲度系数k＝________N/m；(3)图线与*轴的交点坐标大于L0的原因是__________________________________．1．如图6甲所示，一个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形变量与弹簧产生的弹力大小的关系图象，如图乙所示．则以下判断正确的选项是()图6A．弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比B．弹簧长度的增加量与对应的弹力增加量成正比C．该弹簧的劲度系数是200N/mD．该弹簧受到反向压力时，劲度系数不变2．为了探究弹簧弹力F与弹簧伸长量*的关系，*同学选了A、B两根规格不同的弹簧进展测试，根据测得的数据绘出如图7所示的图象，从图象上看，该同学没能完全按实验要求做，使图象上端成为曲线，图象上端成为曲线是因为________________．B弹簧的劲度系数为__________．假设要制作一个准确度较高的弹簧测力计，应选弹簧________(填A或B)．图73．我校同学们在研究性学习中，利用所学的知识解决了如下问题：一轻弹簧竖直悬挂于深度为h＝25.0cm，且开口向下的小筒中(没有外力作用时弹簧的下局部位于筒内)，如图8甲所示，如果本实验的长度测量工具只能测量出伸出筒的下端局部弹簧的长度l，现要测出弹簧的原长l0和弹簧的劲度系数，同学们通过改变l而测出对应的弹力F，作出F—l的图线如图乙所示，则弹簧的劲度系数为k＝________N/m，弹簧的原长l0＝________m.图84．为了测量*一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上不同质量的砝码．实验测出了砝码质量m与弹簧长度l的相应数据，其对应点已在图9上标出．(g＝9.8m/s2)图9(1)在图9上作出m－l的关系图线；(2)弹簧的劲度系数为__________N/m(结果保存三位有效数字)．5．*同学利用弹簧测力计、小车、砝码、钩码、木块和带有定滑轮的长木板等器材探究滑动摩擦力Ff与正压力FN之间的关系，实验装置如图10所示．该同学主要的实验步骤如下：图10a．将一端带有定滑轮的长木板放在水平桌面上，在细绳一端挂适量的钩码，使其能够带动小车向右运动；b．屡次改变木块上砝码的个数，并记录多组数据；c．进展数据处理，得出实验结论．请答复以下问题：(1)实验中应测量木块和木块上砝码的总重力，并记录__________________________________________________________________________________________________；(2)假设用图象法处理实验数据，以滑动摩擦力Ff为横轴，正压力FN为纵轴，建立直角坐标系，通过描点，得到一条倾斜的直线，该直线的斜率所表示的物理意义(可用文字描述)为________________；(3)通过实验得出的结论是__________________________________________________________________________________________________________________________.6．在“探究弹力与弹簧伸长量的关系〞的实验中，*实验小组将不同数量的钩码分别挂在竖直弹簧下端，进展测量，根据实验所测数据，利用描点法作出了所挂钩码的重力G与弹簧总长L的关系图象，如图11所示，根据图象答复以下问题：图11(1)弹簧的原长为__________．(2)弹簧的劲度系数为________．(3)分析图象，总结出弹簧弹力F与弹簧总长L之间的关系式为___________________．真题回忆能力突破熟悉历年考题提升综合能力1、〔2021**卷〕在“探究弹簧弹力大小与伸长量的关系〞实验中，甲、乙两位同学选用不同的橡皮绳代替弹簧，为测量橡皮绳的劲度系数，他们在橡皮绳下端面依次逐个挂下钩友〔每个钩友的质量均为m=0.jkg，取g=10m/s2〕，并记录绳下端的坐标*加〔下标i表示挂在绳下端钩友个数〕。然后逐个拿下钩友，同样记录绳下端面的坐标*减，绳下端面坐标的值*i＝〔*加+*减〕/2的数据如下表：挂在橡皮绳下端的钩码个数橡皮绳下端的坐标〔*/mm〕甲乙1216.5216.52246.7232.3284.0246.54335.0264.25394.5281.36462.0301.0〔1〕同一橡皮绳的*加*减〔大于或小于〕；〔2〕同学的数据更符合实验要求〔甲或乙〕；〔3〕选择一级数据用作图法得出该橡皮绳的劲度系数k〔N/m〕；〔4〕为了更好的测量劲度系数，在选用钩码时需考虑的因素有哪些.2、〔2021年高考·**理综卷〕为了测量*一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上不同质量的砝码。实验测出了砝码的质量m与弹簧长度l的相应数据，其对应点已在图上标出。〔g=9.8m/s2)m/m/克l/厘米2.52.01.51.00.50.08.010.012.014.016.018.0××××××⑴作出m-l的关系图线；⑵弹簧的劲度系数为N/m。3、〔2021**卷〕*同学探究弹力与弹簧伸长量的关系。①将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧，弹簧轴线和刻度尺都应在______方向〔填“水平〞或“竖直〞〕②弹簧自然悬挂，待弹簧______时，长度记为L0，弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为L*；在砝码盘中每次增加10g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6，数据如下表表：代表符号L0L*L1L2L3L4L5L6数值〔cm〕25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30表中有一个数值记录不规*，代表符号为_______。由表可知所用刻度尺的最小长度为______。③图16是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与_________的差值〔填“L0或L1〞〕。④由图可知弹簧的劲度系数为_________N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为_________g〔结果保存两位有效数字，重力加速度取9.8m/s2〕。4、〔2021全国新课标=2\*ROMANII卷，22〕〔6分〕*物理小组对轻弹簧的弹性势能进展探究，实验装置如图〔a〕所示：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接．向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能．图a=1\*GB2⑴实验中涉及到以下操作步骤：①把纸带向左拉直②松手释放物块③接通打点计时器电源④向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量上述步骤正确的操作顺序是〔填入代表步骤的序号〕．=2\*GB2⑵图〔b〕中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果．打点计时器所用交流电的频率为50Hz．由M纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为．比较两纸带可知，〔填“M〞或“L〞〕纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大．图b5、〔2021**卷，8〕用如下列图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*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*。〔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*，计时器显示时间t将______。A．增大B．减小C．不变6、〔2021**卷〕*同学在“探究弹簧和弹簧伸长的关系〞的实验中，测得图中弹簧OC的劲度系数为500N/m。如图1所示，用弹簧OC和弹簧秤a、b做“探究求合力的方法〞实验。在保持弹簧伸长1.00cm不变的条件下，〔1〕弹簧秤a、b间夹角为90°，弹簧秤a的读数是N〔图2中所示〕，则弹簧秤b的读数可能为N。〔2〕假设弹簧秤a、b间夹角大于90°，保持弹簧秤a与弹簧OC的夹角不变，减小弹簧秤b与弹簧OC的夹角，则弹簧秤a的读数、弹簧秤b的读数(填“变大〞、“变小〞或“不变〞)。P1P0P2P3P4P5P60刻度尺图(a)7、〔2021年全国卷2〕*实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度〔圈数〕的关系。实验装置如图〔a〕所示；一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，P0指同0刻度。设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为*P1P0P2P3P4P5P60刻度尺图(a)P1P2P3P4P5P6*0〔cm〕2.044.066.068.0510.0312.01*〔cm〕2.645.267.8110.3012.9315.41n102030405060k〔N/m〕163=1\*GB3①56.043.633.828.81/k〔m/N〕0.0061=2\*GB3②0.01790.02290.02960.0347〔1〕将表中数据补充完整：=1\*GB3①，=2\*GB3②。〔2〕以n为横坐标，1/k为纵坐标，在图〔b〕给出的坐标纸上画出1/k-n图像。00102030405060n0.010.020.030.041/k(m/N)图(b)〔3〕图〔b〕中画出的直线可以近似认为通过原点，假设从试验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧，该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系表达式为k=N/m；该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0〔单位为m〕的关系表达式为k=N/m8、(2021年新课标Ⅱ卷)*同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进展探究，一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一小球接触而不固连；弹簧处于原长时，小球恰好在桌面边缘，如图(a)所示。向左推小球，使弹黄压缩一段距离后由静止释放；小球离开桌面后落到水平地面。通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能。答复以下问题：(1)本实验中可认为，弹簧被压缩后的弹性势能与小球抛出时的动能相等。重力加速度大小为g。为求得，至少需要测量以下物理量中的_____________(填正确答案标号)。A．小球的质量mB．小球抛出点到落地点的水平距离sC．桌面到地面的高度hD．弹簧的压缩量△*E．弹簧原长(2)用所选取的测量量和量表示，得=___________。(3)图(b)中的直线是实验测量得到的图线。从理论上可推出，如果h不变，m增加，图线的斜率会______〔填“增大〞、“减小〞或“不变〞)；如果m不变，h增加，图线的斜率会________(填“增大〞、“减小〞或“不变〞)。由图(b)中给出的直线关系和的表达式可知，与△*的________次方成正比。实验三验证力的平行四边形定则考纲解读1.知道什么是等效替代法.2.能用作图法验证互成角度的两个力合成时遵守平行四边形定则．根本实验要求规律方法总结1．实验原理互成角度的两个力F1、F2与另外一个力F′产生一样的效果，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*围内是否相等．2．实验器材木板、白纸、图钉假设干、橡皮条、细绳、弹簧测力计两个、三角板、刻度尺．3．实验步骤(1)用图钉把一*白纸钉在水平桌面上的木板上．(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*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方向，并记录弹簧测力计的读数，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与前面一样的位置O，记下弹簧测力计的读数F′和细绳的方向．(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*围内是否相等．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，读数一样，可选；假设不同，应另换或调校，直至一样为止．(2)使用时，读数应尽量大些，但不能超出*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．本卷须知(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一样．(2)角度适宜：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°之间为宜．(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一样，并且要恰中选定标度，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)减小误差的方法：①实验过程中读数时眼睛一定要正视弹簧测力计的刻度，要按有效数字和弹簧测力计的精度正确读数和记录．②作图时用刻度尺借助于三角板，使表示两力的对边一定要平行．考点一对实验原理及实验操作的考察例1*同学做“验证力的平行四边形定则〞的实验情况如图1甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳．图乙是在白纸上根据实验结果画出的图．图1(1)如果没有操作失误，图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是________．(2)本实验采用的科学方法是________．A．理想实验法B．等效替代法C．控制变量法D．建立物理模型法(3)实验时，主要的步骤是：A．在桌上放一块方木板，在方木板上铺一*白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；B．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；C．用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达*一位置O，记录下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F；E．只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F′的图示；F．比较F′和F的大小和方向，看它们是否一样，得出结论．上述步骤中，①有重要遗漏的步骤的序号是______和________；②遗漏的内容分别是______________________________和_______________________．考点二对实验过程及数据处理的考察例2(2021·**理综·22)在“探究求合力的方法〞实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧秤．(1)为完成实验，*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*(10－2m)0.741.802.803.724.605.586.42根据表中数据在图2中作出F－*图象并求得该弹簧的劲度系数k＝________N/m；图2(2)*次实验中，弹簧秤的指针位置如图3所示，其读数为________N；同时利用(1)中结果获得弹簧上的弹力值为2.50N，请在下面虚线框中画出这两个共点力的合力F合；图3(3)由图得到F合＝________N.创新实验设计例3*同学尝试用橡皮筋等器材验证力的平行四边形定则，他找到两条一样的橡皮筋(遵循胡克定律)和假设干小重物，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4甲所示；再将另一条橡皮筋的另一端的细绳也固定在墙上的钉子B上，如图乙所示．图4(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长度要一样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“两条一样的橡皮筋〞的要求的理解正确的为________．a．橡皮筋的材料和原长一样即可b．橡皮筋的材料和粗细一样即可c．橡皮筋的材料、原长和粗细均要一样9.等效法和作图法在验证平行四边形定则中的应用1．等效法是指两个弹簧测力计同时拉橡皮筋使橡皮筋产生的形变与一个弹簧测力计单独拉橡皮筋产生的形变一样．应使两个弹簧测力计拉橡皮筋时结点的位置与一个弹簧测力计拉橡皮筋时结点的位置是同一个位置．2．作图法是用来验证两个弹簧测力计拉力的合力与单个弹簧测力计拉力的大小、方向是否一样的．例4将橡皮筋的一端固定在A点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5N、最小刻度为0.1N的弹簧测力计，沿着两个不同的方向拉弹簧测力计，当橡皮筋的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直，如图5所示．这时弹簧测力计的读数可从图中读出．图5(1)由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为____N和________N.(2)在如图6所示的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力．图61．在“验证力的平行四边形定则〞实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端打好绳套，如图7所示．实验中用两个弹簧秤分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条，以下说法正确的选项是()图7A．两根细绳必须等长B．橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上C．在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤拉力方向与木板平面平行，且弹簧秤中的弹簧不能与其外壳接触D．同一次实验中，O点位置允许变动E．实验中，先将其中一个弹簧秤沿*一方向拉到最大量程，然后调节另一弹簧秤的拉力的大小和方向，把橡皮条的结点拉到O点2．在“验证力的平行四边形定则〞的实验中：(1)在实验过程中*同学的局部实验步骤如下，请仔细读题并完成有关空缺局部内容：A．将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上，另一端绑上两根细线；B．在其中一根细线上挂上5个质量相等的钩码，使橡皮筋拉伸，如图8甲所示，记录：______________________、______________________；C．将步骤B中的钩码取下，然后分别在两根细线上挂上4个和3个质量相等的钩码，用两个可移动的光滑定滑轮使两细线互成角度，如图乙所示，小心调整两定滑轮的位置，使__________________，记录__________________；(2)如果“力的平行四边形定则〞得到验证，则图乙中eq\f(cosα,cosβ)＝________.图83．如图9所示，在“验证力的平行四边形定则〞的实验中，*同学经历了以下实验步骤：图9A．用铅笔和直尺在白纸上从O点沿着两细绳方向画直线，按一定标度作出两个力F1和F2的图示，根据平行四边形定则作图求出合力F；B．只用一个测力计，通过细绳把橡皮筋与细绳的连接点拉到同样的位置O；C．用铅笔记下O点的位置和两条细绳的方向，读出两个弹簧秤的示数；D．在水平放置的木板上，垫一*白纸并用图钉固定，把橡皮筋的一端固定在板上A点，用两条细绳连接在橡皮筋的另一端，通过细绳同时用两个测力计互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋与细绳的连接点到达*一位置O；E．记下测力计的读数和细绳方向，按同一标度作出这个力的图示F′，比较这个实测合力和按平行四边形定则求出的合力F，看它们的大小和方向是否一样；F．改变两测力计拉力的大小和方向，屡次重复实验，根据实验得出结论．(1)将以上实验步骤按正确顺序排列，应为________(填选项前的字母)．(2)在物理学中跟力一样，运算时遵守平行四边形定则的物理量还有________________________________________(至少写出三个，要求写名称)．4．在“验证力的平行四边形定则〞的实验中，*小组利用如图10所示的装置完成实验，橡皮条的一端C固定在木板上，用两只弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到*一确定的O点．图10(1)则以下表达正确的选项是()A．该实验中CO的拉力是合力，AO和BO的拉力是分力B．两次操作必须将橡皮条和绳的结点拉到一样位置C．实验中AO和BO的夹角应尽可能大D．在实验中，弹簧秤必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤的刻度线(2)对数据处理后得到如图11所示的图线，则F与F′两力中，方向一定沿CO方向的是________．真题回忆能力突破熟悉历年考题提升综合能力1、〔2021**卷〕题在“探究求合力的方法〞实验中，先有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧秤。为完成实验，*同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数，得到实验数据如下表：弹力F(N)0.501.001.502.002.503.003.50伸长量*(10-2m)0.741.802.803.724.685.586.42用作图法求得该弹簧的劲度系数k=N/m;(2)*次试验中，弹簧秤的指针位置所示，其读数为N,同时利用(1)中结果获得弹簧上的弹力值为2.50N，请在答题纸上画出这两个共点力的合力F合；〔3〕由图得到F合=N2、〔2021**〕*同学用如下列图的实验装置来验证“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*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)以下不必要的实验要求是_________。(请填写选项前对应的字母)(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)拉线方向应与木板平面平行(D)改变拉力，进展屡次实验，每次都要使O点静止在同一位置3、〔2021年**卷〕小明通过实验验证力的平行四边形定则。(1)实验记录纸如题11-1图所示，O点为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置，两弹簧测力计共同作用时，拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点，一个弹簧测力计拉橡皮筋时，拉力F3的方向过P3点。三个力的大小分别为：F1=3.30N、F2=3.85N和F3=4.25N。请根据图中给出的标度作图求出F1和F2的合力。(2)仔细分析实验，小明疑心实验中的橡皮筋被屡次拉伸后弹性发生了变化，影响实验结果。他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到一样长度，发现读数不一样，于是进一步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响。实验装置如题11-2图所示，将一*白纸固定在竖直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于O点，下端N挂一重物。用与白纸平行的水平力缓慢地移动N，在白纸上记录下N的轨迹。重复上述过程，再次记录下N的轨迹。两次实验记录的轨迹如题11-3图所示。过O点作一条直线与轨迹交于a、b两点,则实验中橡皮筋分别被拉伸到a和b时所受拉力Fa、Fb的大小关系为。(3)根据(2)中的实验，可以得出的实验结果有哪些?(填写选项前的字母)A．橡皮筋的长度与受到的拉力成正比B．两次受到的拉力一样时，橡皮筋第2次的长度较长C．两次被拉伸到一样长度时，橡皮筋第2次受到的拉力较大D．两次受到的拉力一样时，拉力越大，橡皮筋两次的长度之差越大(4)根据小明的上述实验探究，请对验证力的平行四边形定则实验提出两点本卷须知。4、〔2021**卷〕在“验证力的平行四边形定则〞实验中，*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*一位置，如下列图。请将以下的实验操作和处理补充完整：①用铅笔描下结点位置，记为O；②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；③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，；④按照力的图示要求，作出拉力F1、F2、F3；⑤根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F；⑥比较的一致程度，假设有较大差异，对其原因进展分析，并作出相应的改进后再次进展实验。实验四探究加速度与力、质量的关系考纲解读1.学会用控制变量法研究物理规律.2.学会灵活运用图象法处理物理问题的方法.3.探究加速度与力、质量的关系，并验证牛顿第二定律．根本实验要求规律方法总结1．实验原理(见实验原理图)(1)保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系．(2)保持合外力不变，探究加速度与质量的关系．(3)作出a－F图象和a－eq\f(1,m)图象，确定其关系．2．实验器材小车、砝码、小盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、导线两根、纸带、天平、米尺．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(即不给小车牵引力)(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，使小车能匀速下滑．(4)操作：①小盘通过细绳绕过滑轮系于小车上，先通电源后放开小车，取下纸带编．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①.③在每条纸带上选取一段比较理想的局部，测加速度a.④描点作图，作a－F的图象．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－eq\f(1,m)图象．1．本卷须知(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小车和纸带受到的阻力．在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，让小车拉着打点的纸带匀速运动．(2)不重复平衡摩擦力．(3)实验条件：m≫m′.(4)一先一后一按：改变拉力和小车质量后，每次开场时小车应尽量靠近打点计时器，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、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差．3．数据处理(1)利用Δ*＝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．(3)以a为纵坐标，eq\f(1,m)为横坐标，描点、连线，如果该线过原点，就能判定a与m成反比．考点一对实验原理与本卷须知的考察例1(2021·**·9(2))*实验小组利用图1所示的装置探究加速度与力、质量的关系．图1①以下做法正确的选项是________(填字母代号)A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行B．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上C．实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源D．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度②为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量________木块和木块上砝码的总质量．(选填“远大于〞、“远小于〞或“近似等于〞)③甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图2所示的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度a与拉力F的关系，分别得到图9中甲、乙两条直线．设甲、乙用的木块质量分别为m甲、m乙，甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为μ甲、μ乙，由图可知，m甲________m乙，μ甲________μ乙．(选填“大于〞、“小于〞或“等于〞)图2考点二对实验步骤和数据处理的考察例2为了探究加速度与力的关系，使用如图3所示的气垫导轨装置进展实验．其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G1、G2光电门时，光束被遮挡的时间Δt1、Δt2都可以被测量并记录，滑行器同上面固定的一条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，两光电门间距离为*，牵引砝码的质量为m.答复以下问题：图3(1)实验开场应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他仪器的情况下，如何判定调节是否到位.答：___________________________________________________________________.(2)假设取M＝0.4kg，改变m的值，进展屡次实验，以下m的取值不适宜的一个是________．A．m＝5gB．m＝15gC．m＝40gD．m＝400g(3)在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，写出该加速度的表达式：________________.(用Δt1、Δt2、D、*表示)创新实验设计例3*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4所示．小车质量M＝214.6g，砝码盘质量m0＝7.8g，所使用的打点计时器交流电频率f＝50Hz.其实验步骤是：图4A．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．将小车置于打点计时器旁，先接通电源，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求得小车的加速度a；E．重新挂上细绳和砝码盘，改变砝码盘中砝码的质量，重复B－D步骤，求得小车在不同合外力F作用下的加速度．答复以下问题：(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5所示，由该纸带可求得小车的加速度a＝________m/s2.图5(3)*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/(m·s－2)0.881.441.842.382.89他根据表中的数据画出a－F图象(如图6)．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________．图614.物理实验思想方法之近似法、控制变量法、平衡摩擦力法和化曲为直法1．近似法：在探究加速度与力、质量的关系实验中，近似法是指绳对小车的拉力近似等于绳另一端连接的小盘和砝码的总重力，近似法要在小盘和砝码的总重力远小于小车的重力的情况下才能用．2．控制变量法：控制变量法是指分别研究加速度与力、加速度与质量关系时用到的方法，在实验中的具体表达是：研究加速度与力的关系时，保持小车质量不变；研究加速度与质量的关系时，保持小盘和砝码的总重力不变．3．平衡摩擦力法：平衡摩擦力法是指通过调整斜面倾角，让小车重力沿斜面的分力与摩擦力抵消，使小车受到的合外力等于绳对小车的拉力，表达在实验中是让小车不挂小盘时能在斜面上匀速运动．4．化曲为直法：化曲为直法是指处理数据时，不作a－m图象而作a－eq\f(1,m)图象，反映在图象中就是把原来的曲线变成倾斜的直线．例4*实验小组欲以图7所示实验装置“探究加速度与物体受力和质量的关系〞．图中A为小车，B为装有砝码的小盘，C为一端带有定滑轮的长木板，小车通过纸带与电磁打点计时器相连，小车的质量为m1，小盘(及砝码)的质量为m2.图7(1)以下说法正确的选项是()A．实验时先放开小车，再接通打点计时器的电源B．每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力C．本实验中应满足m2远小于m1的条件D．在用图象探究小车加速度与受力的关系时，应作a－m1图象(2)实验中，得到一条打点的纸带，如图8所示，相邻计数点间的时间间隔为T，且间距*1、*2、*3、*4、*5、*6已量出，则打点计时器打下F点时小车的瞬时速度的计算式为vF＝________，小车加速度的计算式a＝________.图8(3)*同学平衡好摩擦阻力后，在保持小车质量不变的情况下，通过屡次改变砝码重力，作出小车加速度a与砝码重力F的图象如图9所示．假设牛顿第二定律成立，重力加速度g＝10m/s2，则小车的质量为__________kg，小盘的质量为________kg.图9(4)实际上，在砝码的重力越来越大时，小车的加速度不能无限制地增大，将趋近于*一极限值，此极限值为________m/s2.1．用如图10所示装置探究影响加速度的因素，提供的器材有长木板、铁架台、米尺、计时仪器、小车(可视为质点)、砝码等，进展以下探究活动：图10(1)探究加速度与质量的关系①测量木板长度l，将木板一端放在铁架台的支架上．②让小车从静止开场由顶端滑到底端，测出下滑时间t，则小车运动的加速度可表示为a＝________.③保持木板倾角不变，向小车内参加砝码，再使其从静止开场由顶端滑到底端，测出下滑时间t′.④在实验误差允许*围内小车两次下滑的加速度a与a′的关系为a____a′.(填“>〞、“<〞或“＝〞)⑤据此能否得出加速度与质量的关系.______(填“能〞或“不能〞)(2)探究加速度与合外力的关系①假设不计摩擦，小车质量为M，木板长度为l，木板两端高度差为h，重力加速度为g，则小车沿木板下滑受到的合外力为F＝______.②改变木板倾角，测出每次木板两端的高度差h和小车下滑的时间t.③为了寻求a与F的关系，可以作出与变量h、t相关的图象，当两坐标轴的物理量分别为________和________时，得到的图象才是直线．2．“探究加速度与物体质量、物体受力的关系〞的实验装置如图11所示．图11(1)在平衡摩擦力后，挂上砝码盘，打出了一条纸带如图12所示．计时器打点的时间间隔为0.02s．从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离(图中已标出)，该小车的加速度a＝________m/s2.(结果保存两位有效数字)图12(2)平衡摩擦力后，将5个一样的砝码都放在小车上．挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度．小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：砝码盘中砝码总重力F(N)00.1960.3920.5880.7840.980加速度a(m·s－2)0.210.691.181.662.182.70*同学根据上面表格中的实验数据在坐标纸上作出a－F的关系图象，发现图线不通过坐标原点，请说明主要原因是什么.3．如图13为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系〞的实验装置．图13(1)在该实验中必须采用控制变量法，应保持__________不变，用钩码所受的重力作为____________，用DIS测小车的加速度．(2)改变所挂钩码的数量，屡次重复测量，在*次实验中根据测得的多组数据可画出a－F关系图线(如图14所示)．图14①分析此图线的OA段可得出的实验结论是______________________________．②此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是________．A．小车与轨道之间存在摩擦B．导轨保持了水平状态C．所挂钩码的总质量太大D．所用小车的质量太大4．*同学在用如图15甲所示的装置做“探究加速度与物体受力的关系〞实验时．(1)该同学在实验室找到了一个小正方体木块，用实验桌上的一把游标卡尺测出正方体木块的边长，示数如图乙所示，则正方体木块的边长为________cm；图15(2)接着用这个小正方体木块把小车轨道的一端垫高，通过速度传感器发现小车刚好做匀速直线运动．设小车的质量为M，正方体木块的边长为a，并用刻度尺量出图中AB的距离l(a≪l，且θ很小时tanθ≈sinθ)，则小车向下滑动时受到的摩擦力为________．(3)然后用细线通过定滑轮挂上重物让小车匀加速下滑，不断改变重物的质量m，测出对应的加速度a，则以下列图象中能正确反映小车加速度a与所挂重物质量m的关系的是________．5．(2021·课标·23)利用图16所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度．一斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处，光电门甲的位置可移动．当一带有遮光片的滑块自斜面上滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲滑至乙所用的时间t.改变光电门甲的位置进展屡次测量，每次都使滑块从同一点由静止开场下滑，并用米尺测量甲、乙之间的距离s，记下相应的t值；所得数据如下表所示.图16s(m)0.5000.6000.7000.8000.9000.950t(ms)292.9371.5452.3552.8673.8776.4s/t(m·s－1)1.711.621.551.451.341.22完成以下填空和作图：(1)假设滑块所受摩擦力为一常量，滑块加速度的大小a、滑块经过光电门乙时的瞬时速度vt、测量值s和t四个物理量之间所满足的关系式是______________；(2)根据表中给出的数据，在图17给出的坐标纸上画出eq\f(s,t)－t图线；图17(3)由所画出的eq\f(s,t)－t图线，得出滑块加速度的大小为a＝__________m/s2(保存2位有效数字)．6．用如图18所示的实验装置可以探究加速度与力、质量的关系．小车上固定一个盒子(图中未画出)，盒子内盛有砂子，小车的总质量(包括车、盒子及盒内砂子)记为M，砂桶的总质量(包括桶以及桶内砂子)记为m.图18(1)验证“在质量不变的情况下，加速度与合外力成正比〞．从盒子中取出一些砂子，装入砂桶中，称量并记录砂桶的总重力mg，将该力视为合外力F，对应的加速度a则从打点纸带中计算得到．屡次改变合外力F的大小，每次都会得到一个相应的加速度．以合外力F为横轴、加速度a为纵轴画出a－F图象，图象是一条过原点的直线．①a－F图象斜率的物理意义是_________________________________________．②你认为把砂桶的总重力mg当作合外力F是否合理.答：________(填“合理〞或“不合理〞)．(2)验证“在合外力不变的情况下，加速度与质量成反比〞．本次实验中，保持桶内的砂子质量不变，故系统所受的合外力不变．用图象法处理数据时，以加速度a为纵轴，以________为横轴，才能保证图象是一条过原点的直线．真题回忆能力突破熟悉历年考题提升综合能力1、〔2021**卷〕为了探究受到空气阻力时，物体运动速度随时间的变化规律，*同学采用了“加速度与物体质量、物体受力关系〞的实验装置〔如下列图〕。实验时，平衡小车与木板之间的摩擦力后，在小车上安装一薄板，以增大空气对小车运动的阻力。〔1〕往砝码盘中参加一小砝码，在释放小车▲〔选填“之前〞或“之后〞〕接通打点计时器的电源，在纸带上打出一系列的点。〔2〕从纸带上选取假设干计数点进展测量，得出各计数点的时间t与速度v的数据如下表：请根据实验数据作出小车的v-t图像。〔3〕通过对实验结果的分析，该同学认为：随着运动速度的增加，小车所受的空气阻力将变大，你是否同意他的观点.请根据v-t图象简要阐述理由。2、〔2021**卷〕*同学设计了如下列图的装置来探究加速度与力的关系。弹簧秤固定在一适宜的木板上，桌面的右边缘固定一支外表光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧秤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。开场时将木板置于MN处，现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开场运动为止，记下弹簧秤的示数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，记下弹簧秤的示数F1，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到PQ处的时间。①木板的加速度可以用、表示为＝；为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是〔一种即可〕。②改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度与弹簧秤示数F1的关系。以下列图象能表示该同学实验结果的是。③用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，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．可以比较准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3、(2021全国理综)图1为验证牛顿第二定律的实验装置示意图。图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源，打点的时间间隔用Δt表示。在小车质量未知的情况下，*同学设计了一种方法用来研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系〞。〔1〕完成以下实验步骤中的填空：①平衡小车所受的阻力：小吊盘中不放物块，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打点计时器打出一系列________的点。②按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块，在小车中放入砝码。③翻开打点计时器电源，释放小车，获得带有点列的纸袋，在纸袋上标出小车中砝码的质量m。④按住小车，改变小车中砝码的质量，重复步骤③。⑤在每条纸带上清晰的局部，没5个间隔标注一个计数点。测量相邻计数点的间距s1，s2，…。求出与不同m相对应的加速度a。⑥以砝码的质量m为横坐标为纵坐标，在坐标纸上做出关系图线。假设加速度与小车和砝码的总质量成反比，则与m处应成_________关系〔填“线性〞或“非线性〞〕。〔2〕完成以下填空：〔ⅰ〕本实验中，为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是_______________________。〔ⅱ〕设纸带上三个相邻计数点的间距为s1、s2、s3。a可用s1、s3和Δt表示为a=__________。图2为用米尺测量*一纸带上的s1、s3的情况，由图可读出s1=__________mm，s3=__________。由此求得加速度的大小a=__________m/s2。〔ⅲ〕图3为所得实验图线的示意图。设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，假设牛顿定律成立，则小车受到的拉力为___________，小车的质量为___________。4、〔2021年全国卷1〕*同学利用图(a)所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图.如图(b)所示。实验中小车(含发射器)的质量为200g