力学实验（解析版）-2021年高考物理冲刺必刷

14力学实验

i.实验小组用图甲所示装置验证外力做功与物体动能变化的关系。实验选用的钩码的质量〃?=100g,滑块

(含遮光条)的质量M=200g,开始时，轻绳下端不挂钩码，调节旋钮尸、。的高度，使滑块在气垫导轨

上做匀速运动；然后在轻绳下端挂上钩码，用钩码的重力表示外力F,重力加速度g取9.8m/s2,滑块在

轻绳的拉动下先后通过光电门1和2,与之相连的光电计时器可以记录遮光条挡光的时间，回答下列问

题：

(1)判断滑块在导轨上做匀速运动的依据是o用螺旋测微器测量遮光条的宽度d,如图乙所示,

读数为d=mm.

(2)一次实验中，滑块通过光电门1、2,光电计时器显示的时间为A=0.00671s,r2=0.00188s,则可以

求得滑块通过光电门1、2时的速度大小分别为匕=m/s,v2=m/s。(结果均保留3位小

数)

(3)若测得两个光电门之间的距离L=90.(X)cm,则根据实验目的和所用实验装置、器材可知，计算物体

动能变化量时，为了减小实验误差，研究对象应选,动能的变化量为J,外力尸做的功

为______J,可以得出的结论是一。(结果均保留3位小数)

【答案】滑块通过光电门1和2所用的时间相等4.7000.7002.500滑块和钩码组成的系

统0.8640.882在误差允许的范围内，外力做的功等于物体动能的变化量

【详解】

(1)口1当滑块通过两个光电门所用的时间相等时说明滑块运动的速度恒定，即做匀速运动。

⑵由题图乙可知固定刻度读数为4.5mm,可动部分20.0个格对齐，所以读数为

(4.5+0.()1x20.0)mm=4.700mm

(2)[3][4]根据速度关系v=一，代入数据可得

V1=0.700m/s

v2=2.500m/s

(3)[5]由题可知本实验中钩码的质量不是远小于滑块的质量，如果用钩码的重力表示轻绳的拉力，研

究滑块动能的变化量，误差就一定会很大，故研究对象选钩码和滑块组成的系统；

[6]动能的变化量等于

1(m+M)(v^-v,2)=0.864J

[7]外力做的功等于

/ngL=0.882J

[8]可见误差很小，所以可以得出结论：在误差允许的范围内，外力做的功等于物体动能的变化量。

2.某探究学习小组的同学要验证“牛顿第二定律“，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，水平轨道上

安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上

祛码盘.实验首先保持轨道水平，通过调整祛码盘里祛码的质量让小车做匀速运动以实现平衡摩擦力，

再进行后面的操作，并在实验中获得以下测量数据：小车、力传感器和挡光板的总质量仍，平衡摩擦力

时祛码和祛码盘的总质量〃?o,挡光板的宽度d,光电门1和2的中心距离s.

光电m光电02

气光

轮

PI■线2懵

小车

M

力传舞MlsttS

ftB

tt

(1)该实验是否需要满足祛码和祛码盘的总质量远小于车的质量___________(选填“需要”或“不需要”).

(2)实验需用游标卡尺测量挡光板的宽度d,如图所示，d=mm

(3)某次实验过程：力传感器的读数为F,小车通过光电门1和2的挡光时间分别为小小车通过光

电门2后，祛码盘才落地)己知重力加速度为g,则该实验要验证的表达式是.

LMr/d、2/d、”

【答案】不需要5.50—

2st2tl

【详解】

(1)"].该实验中由于已经用传感器测出绳子拉力大小，不是将祛码和祛码盘的重力作为小车的拉力，故不

需要满足祛码和祛码盘的总质量远小于小车的质量；

(2)[2].挡光板的宽度:d=5mm+。05mmxlO=5.5Omm；

(3)[3].由于光电门的宽度4很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度.滑块通过光电门1

速度为：

d

"-大

滑块通过光电门2速度为：

d

畤=7

12

根据功能关系需要验证的关系式为：

(F-mng)s=^Mv[

即：

Mld2,d、2、

2st24

3.为了探究动能变化与合外力做功的关系，某同学设计了如下实验方案：

第一步：把长木板附有滑轮的一端垫起，把质量为M的滑块通过细绳与质量为〃，的带夹子的重锤跨过定

滑轮相连，重锤后连一穿过打点计时器的纸带，调节滑轮使连接M部分细绳与木板平行，调整木板倾角，

直到轻推滑块后，滑块沿木板向下匀速运动，如图甲所示；

第二步：保持长木板的倾角不变，将打点计时器安装在长木板靠近滑轮处，取下细绳和重锤，将滑块与

纸带相连，使纸带穿过打点计时器，然后接通电源，释放滑块，使之从静止开始向下加速运动，打出纸

带，如图乙所示。

请回答下列问题：

(1)已知0、4、B、C、D、E、尸相邻计数点间的时间间隔为Af,。点为打点计时器打下的第一点，根据

纸带求滑块运动的速度，打点计时器打B点时滑块运动的速度%=；

(2)已知重锤质量为m,当地的重力加速度为g,要测出某一过程合外力对滑块做的功还必须测出这一过

程滑块(写出物理量名称及符号，只写一个物理量)，合外力对滑块做功的表达式卬合=;

(3)算出滑块运动。4、OB、0C、0D、0E段合外力对滑块所做的功W以及在A、B、C、。、E各点的速

度丫，以v2为纵轴、W为横轴建立直角坐标系，描点作出V2—W图象，可知该图象是一条过原点的倾斜

直线，根据图斜率可求得O

【答案】蓼4下滑的位移xmgx滑块的质量M

2Ar

【详解】

(1)”］由直线运动规律的推论可得，B点时滑块运动的速度等于滑块从A点到C点过程的平均速度，即

X

v_AC_%3

B~1T~2\t

(2)［2］要测出某-过程合外力对滑块做的功还必须测出这一过程滑块下滑的位移依

［3］由于滑块沿木板向下匀速运动，取下细绳和重锤后，滑块所受的合外力等于重锤的重力，即

W^=mgx

(3)［4］对滑块用由动能定理可得

W=-Mv2

2

解得

v2=—W

M

可知该图象是一条过原点的倾斜直线，斜率攵=三2，根据图斜率可求得滑块的质量M；

M

4.某同学用如图甲所示的实验装置探究动能定理。他通过测量小车所受合外力(近似等于悬挂钩码的重力)

做的功和小车动能的增量进行探究，所用小车质量为M,重力加速度为g。实验操作如下：

①用游标卡尺测出遮光片的宽度

②安装好实验器材，调整垫块位置使木板的倾角合适.将小车放在木板上某一位置A,用刻度尺量出小

车上的遮光片到光电门的距离L；

③在细线左端挂一个质量为，加的钩码，将小车从A位置由静止释放，记录下遮光片通过光电门的时间心

④保持小车质量不变，逐次增加悬挂钩码个数，重复步骤③，并将各次实验中遮光片通过光电门的时间

记录到下表中：

悬挂钩码个数

12345

n

r/ms11.798.166.715.775.14

--(X104S-2)0.721.502.223.003.78

回答下列问题：

⑴关于实验操作，下列说法塔送的是

A.要将小车从同一位置由静止释放

B.改变悬挂钩码的数量后，要重新平衡摩擦力

C.实验中需保证悬挂钩码的质量远小于小车的质量

D.实验前应该调整滑轮的高度，使细线与木板平行

(2)用游标卡尺测量遮光条宽度如图乙所示，则遮光条的宽度d=mm；

(3)请根据表中测量数据，以悬挂钩码的个数”为横轴，以I为纵轴，在坐标纸上作出I-〃图象

结论？(选填“能”或“不能”)。

【答案】B10.0不能

【详解】

保证小车的位移一定，所以要将小车从同一位置由静止释放，故A正确；

B.由于平衡摩擦力之后，小车所受的滑动摩擦力都等于小车的重力沿斜面的分力，所以改变悬挂钩码

的数量后，不需要重新平衡摩擦力，故B错误；

C.实验中需保证悬挂钩码的质量远小于小车的质量，这样才能近似认为小车所受的合力等于悬挂钩码

的重力，故C正确；

D.实验前应该调整滑轮的高度，使细线与木板平行。这样才能认为小车所受的合力等于悬挂钩码的重

力，同时在运动过程中拉力不变，故D正确；

本题选择错误的，故选B。

⑵［2］游标卡尺的主尺读数为10mm,游标读数为0.1X0mm=0.0mm；所以最终读数为10mm+0.

0mm=10.0mm：

(3)13］根据表中测量数据，以悬挂钩码的个数〃为横轴，以齐为纵轴，在坐标纸上作出十-〃图象，如图

所示

4

（4）［4］若动能定理成立。则有

22

nmogL=|MV(y)

变形得

1=2%gL〃

t1Md2

故只有当所作出的直线的斜率

In^gL

Md1

才能得出“合外力对小车做的功等于小车动能增量”的结论

所以仅依据“"f图象是一条过原点的直线”不能得出“合外力对小车做的功等于小车动能增量”的

结论

5.课外学习兴趣小组要验证“动能定理”的正确性，他们在实验室组装了一套如图所示的装置水平轨道上

安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接另一端跨过定滑轮挂上祛

码盘，实验时，调整轨道的倾角正好能平衡小车所受的摩擦力（图中未画出）。

（1）该实验中小车实际所受的合力（填“等于”或“不等于”）力传感器的示数;

（2）实验获得以下测量数据：小车、传感器和挡光板的总质量M,挡光板的宽度/,光电门1、2的中

心距离为s。某次实验过程：力传感器的读数为F,小车通过光电门1和2的当光时间分别为小t2（小

车通过光电门2后，祛码盘才落地），小车通过光电门2时速度也-已知重力加速度为g,则该实

验要验证的式子是（用题中所给已知量符号表示）。

/7\2

【答案】等于Fs=-M

’222

V27

【详解】

(1)[I]由于题中己经平衡摩擦力了，则绳子的拉力即为小车的合力，而且传感器能够测出绳子拉力大

小，即小车实际所受的合力等于力传感器的示数；

(2)[2][3]由于光电门的宽度/很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度，则小车通过光

电门2的瞬时速度为：

I

彩工

小车通过光电门1的瞬时速度为：

/

根据动能定理可以得到：

带入整理可以得到该实验要验证的式子是：

]1PY

Fs=&M­--M

\t2)\t\)

6.某同学用如图(a)所示的装置测量滑块与长木板之间的动摩擦因数以及弹簧压缩时的弹性势能。将弹

簧放置在水平长木板上，左端固定，右端在。点。在。点右侧的8位置安装一个光电门，计时器(图中

未画出)与光电门相连。

012cm

山叫州固叶卅卅卅皿~

05101520

图(b)

⑴用游标卡尺测出滑块上挡光片的宽度，读数如图(b)所示，则宽度d=cm。

(2)用力将滑块和弹簧压紧到A点，释放后，滑块上的挡光片通过光电门的时间为f,用米尺测量A、B之

间的距离x；改变光电门的位置，仍将滑块由A点释放，测出多组，和x的值，做出X-!图像，如图（c）

所示。已知图像斜率的绝对值为3截距为b,重力加速度为g,则滑块与长木板之间的动摩擦因数"=

（用题中所给物理量的字母表示）。

（3）若滑块（含遮光片）的质量为机，弹簧压缩至A点时的弹性势能与“（用题中所给物理量的

字母表示）。

12mbd1

【答案】0.550--

2gk2k

【详解】

（1）[II挡光片的宽度

5mm+10x0.05mm=0.550cm

（2）[2]滑块通过光电门已经是匀速运动，通过时间为其速度为

d

V=­

每次都由A释放，则每次弹簧弹性势能都相同，设为EpA,则由机械能守恒可得,滑块获得的初动能为EpA,

在滑块滑过的过程中，根据能量守恒得

2

E£7pA^JJingx+-1mv

则得

d21+冬

“F7"mg

根据数学知识可知

d2

2〃g

则得

屋

〃二---

2gk

（3）[3|图像的截距为6,则有

也F=匕

解得

_mbd2

PA=f

7.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，某同学得到一条用电火花计时器打下的纸带如图6甲

所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点图中没有

画出，电火花计时器接220V、50Hz交变电源。他经过测量并计算得到电火花计时器在打B、C、D、E、

尸各点时小车的瞬时速度如下表：

对应点BCDEF

速度(m/s)0.1410.1850.2200.2540.301

甲

y/(m-s-|)

0

乙

⑴设电火花计时器的打点周期为T,计算UF的公式为VF=；

(2)根据(1)中得到的数据，以A点对应的时刻为，=0,试在图乙所示坐标系中合理地选择标度，作出V-

f图像。()

⑶利用该图像求得小车的加速度“=m/s2；(结果保留2位有效数字)

(4)如果当时电网中交变电流的电压变成210V,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

【答案】0.40不变

10T

【详解】

⑴两个相邻计数点的时间间隔

t=5T=0.Is

VF的公式为

_d-d

VL-=64

10T

⑵根据图中数据，利用描点法做出图像如图

图像斜率大小等于加速度大小，故有

Av0.296-0.800cc,

a=——=-------------0.4zi0m/s2

△t0.5

[4]如果当时电网中交变电流的电压变成210V,而做实验的同学并不知道，但频率不变，故打点的周期

不变，故不影响测量情况，故加速度的测量值与实际值相比不变。

8.在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中:

小车纸带打点计时器

(1)下列操作中正确的有(多选);

A.在释放小车前，小车要靠近打点计时器

B.打点计时器应放在远离滑轮的一端

C.应先释放小车，后接通电源

D.电火花计时器应使用低压直流电源

(2)图中的实验器材外，必需的器材还有填字母序号：

A.天平B.秒表C.刻度尺

(3)如图为小车带动纸带通过打点计时器打出的纸带，选出的部分计数点分别记为0、A、B、C、D、E、

F,每相邻两计数点间还有四个点未画出，打点计时器使用的是50Hz的低压交流电，则：

①从打O点到打尸点所经历时间为s；

②计数点“C”处的速度为匕=m/s结果保留两位有效数字;

③小车的加速度大小为m/s?结果保留三位有效数字。

【答案】ABC0.60.681.60

【详解】

(1)[1]A.为了提高纸带的利用率，在释放小车前，小车要靠近打点计时器，A正确；

B.打点计时器应放在长木板的没有滑轮一端，B正确；

C.实验时，应先接通电源，后释放小车，打点完毕关闭电源，C错误；

D.电火花计时器使用的是220V的交流电源，D错误。

故选AB。

(2)[2]本实验不必测量祛码及小车质量，因此不选天平，打点计时器就是计时，故不选秒表，除仪器图中

的实验器材外，必需的器材还有刻度尺，故选C。

(3)①⑶应为每相邻两计数点间还有四个点未画出来，可知任意两点间的时间间隔

T=0.1s

则从打。点到打尸点所经历时间为

t-6T-0.6s

②⑷打“C”点的速度等于BD段的平均速度，故打计数点“C”时的速度为

=_^BD_=6.00+7.60*10-2m/s=o.68m/s

02T2x0.1

③⑸根据

由数据可知

Ar=1.6cm=0.016m

因此加速度

Ax0.016/2…，

a=r=-----m/s=1.60m/s-

T20.12

9.某探究小组同学为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间。实验前，将该计

时器固定在小车旁，如图(a)所示，实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车，在小车运动过程中，

滴水计时器滴下小水滴的时间间隔相等，图(b)记录了桌面上连续的7个水滴的位置。(已知滴水计时

器滴水的时间间隔为0.5s)

(1)由图(b)可知，小车在桌面上是运动的。

A.从右向左B.从左向右

图（。）右

（2）该小组同学根据图（b）的数据判断出小车做匀变速直线运动，小车运动到图（b）中8点位置时的

速度大小为m/s,加速度大小为m/s2（结果均保留2位有效数字）。

【答案】A0.0800.032

【详解】

（1）"］小车运动时由于摩擦力的作用，速度逐渐减小，滴水计时器滴下水滴的间距逐渐变小，因此小车从

右向左运动，故选A；

（2）⑵滴水的时间间隔T=0.5s

小车运动到8点位置时的瞬时速度

（3.62+4.38）x10-2

以=口=----------1-----m/s=0.080m/s

82T2x0.5

［3］根据逐差法，则加速度

+s,+1v）—（S3+&+M）（7.62+6.80+5.99—5.20—4.38—3.62）x107八八cc2

a--2——2——4-——2---=------------------------：------------------m/s=0.032m/s

9T29x0.52

因此加速度的大小为0.032m/s2«

10.某物理兴趣实验小组用如图甲所示的铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码以及刻度尺探究

弹簧弹力F与弹簧长度/的关系（每个钩码的质量为50g,重力加速度g=9.8m/s2）。实验中记录的数

据如下表：

钩码个数”24681012141618202224

弹簧长度Z/cm2.94.76.58.310.111.913.715.517.520.023.532.0

(1)实验小组同学已经将表中数据描在了图乙的尸-/坐标系中，请在图乙中帮助他们画出尸-/图线

4

甲

(2)根据所作图线及题中所给数据，可求得弹簧的劲度系数为N/m；(保留3位有效数字)

(3)图线与横轴交点的物理意义是：,其值为：；(保留2位有效数字)

(4)图线后段明显弯曲的原因是：o

【答案】见解析54.4(54-55)弹簧的原长1.1cm形变超过了弹簧的弹性限度

【详解】

通过平滑的曲线连接，图像如下

(2)[2]根据图像的斜率得

k=——=54.4N/m

△/

(3)⑶图线与横轴交点表示，弹力为零时，弹簧的长度，即弹簧的原长。

⑷通过(1)图像可知，弹簧的原长为1.1cm。

(4)[5]图线后段明显弯曲，主要是因为随着钩码的增加，使弹簧的形变超过了弹簧的弹性限度。导致弹力

与弹簧的形变量不在是线性关系。

II.实验室中有5根一模一样的弹簧，小明想测量这批弹簧的劲度系数，将弹簧等间距悬挂在水平铁架台上，

如图甲所示，1号弹簧不挂钩码，2号挂1个钩码，3号挂2个钩码，依此类推，钩码均相同。计算结果

保留3位有效数字。

(1)为了更直观地呈现出弹力大小尸与伸长量心的关系，小明以1号弹簧末端指针中点为原点，做出竖

直的)，轴及水平的x轴，其中y轴代表，x轴代表____________(选填“尸'或"Ar”)。

(2)为测量弹簧的伸长量，小明取来一把米尺，竖直放置在地上，米尺的100cm刻度刚好与1号弹簧末端

指针中点在同一水平线上，测量2号弹簧末端指针中点位置时，如图乙所示，则此时弹簧伸长量为

(3)小明更换质量已知的钩码重新进行实验，根据测量的数据做出凡Ar图像，如图丙，则这些弹簧的劲

度系数为N/m。

(4)本实验能够很直观的呈现出弹力与伸长量的关系，但也存在不足，例如。

【答案】AxF4.50200不同弹簧劲度系数不一定相同

【详解】

由图甲知，)，轴代表弹簧的伸长量Ac,x轴代表弹力大小凡

(2)[3]由图乙知，2号弹簧末端指针中点位置对应的刻度为95.5cm,故弹簧伸长量为

Ar=100cm-95.5cm=4.50cm

(3)[4]由图内得，弹簧的劲度系数为

F4N

k=——=--------=200N/m

Ax0.02m

(4)[5]本实验能够很直观的呈现出弹力与伸长量的关系，但也存在不足，例如不同弹簧劲度系数不一定相

同。

12.某同学进行“验证力的平行四边形定则”实验，试完成主要步骤:

甲乙丙

(1)如图甲，将木板水平放好，用两只弹簧测力计B、C分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮

条伸长，记下结点的位置0点、两弹簧测力计的读数Fi=4.00N和凡=5.40N以及。

(2)用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条与细绳套的结点拉到,记下弹簧测力计的示数F(如

图乙所示)=N,记下细绳套的方向。

⑶图丙中记录了Q、我、F的方向，请选定合适的标度，以。为作用点，画出力乃、F2的图示，然后按

平行四边形定则画出它们的合力小,并量出F行N；

(4)比较F与尸方的一致程度，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。

(5)关于该实验的注意事项，下列说法中正确的是()

A.对弹簧测力计调零时应将测力计竖直放置

B.Fi、F2弹簧测力计的示数最好接近满量程

C.弹簧测力计的拉力方向必须与木板平行

D.每次实验中两个分力间的夹角必须大于90。

【答案】两细绳套的方向。点3.904.30C

IN

【详解】

(1)[1|实验需要记下结点的位置。点、两弹簧测力计的读数Q=4.00N和尸2=5.40N以及两细绳套的方

向。

(2)[2]为使拉力作用效果相同，用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条与细绳套的结点拉到。点。

[3]弹簧测力计的示数

3.9x0.1N=3.90N

(3)[4]以5mm表示IN,做出两拉力的图示，然后由平行四边形定则做出两拉力的合力如图所示

标段昉囤定点A

!

[5]用刻度尺测出表示合力的线段长度为为21.5mm,合力大小

K=-x21.5N=4.30N

“5

(4)[6JA.应木板水平方向，用弹簧测力计在水平方向拉橡皮条，应在水平方向对弹簧测力计调零，A

错误：

B.Q、B弹簧测力计的示数应适当大些，但不能接近满量程，如果接近满量程，合力可能大于弹簧测

力计的量程，用一个弹簧测力计拉橡皮条时会超出其量程，损坏弹簧测力计，B错误；

C.为减小实验误差，弹簧测力计的拉力方向必须与木板平行，C正确；

D.每次实验中两个分力间的夹角应适当大些，但不一定必须大于90。，D错误。

故选C。

13.某同学做''验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉.，。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。

(1)如果没有操作失误，图乙中的尸与尸两力中，方向一定沿4。方向的是

(2)本实验采用的科学方法是(填正确答案标号)；

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)下列说法正确的是(填正确答案标号)。

A.拉力n和B的大小必须相等

B.拉力Q和B的夹角必须为90。

C.拉橡皮条时，弹簧秤、橡皮条、细绳应靠近木板且与木板面平行

D.同一次验证过程中。点位置应相同

【答案】尸BCD

【详解】

(1)”]实验中F'是由平行四边形得出的，而F是通过实验方法得出的，其方向一定与橡皮筋的方向相同，

印方向一定沿A。方向的是产；

(2)[2|本实验中两个拉力的作用效果和一个拉力的作用效果相同，采用的科学方法是等效替代法，故选B；

(3)[3]A.拉力Fi和乃的大小需要适中，但是不一定需要相等，故A错误；

B.用两个测力计同时拉细绳时，夹角应适当大些，并不必等于90。，故B错误；

C.为减小实验误差，测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行，故C正确：

D.在同一次实验中，为了保证一个力的作用效果与两个力的作用效果相同，必须让结点。拉到同一位

置，D正确。

14.“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，。为橡皮筋与细绳

的结点，08和OC为细绳。

如图是在白纸上根据实验结果画出的图。

(1)上图中的尸与F'两力中，方向一定沿A0方向的是；

(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

(3)某同学在做该实验时认为：

A.拉橡皮条的细绳稍长一些，实验效果较好

B.拉橡皮条时，弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行

C.橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置。时，拉力要适当大些

D.拉力耳和F2的夹角越大越好

其中不正确的是(填入相应的字母)；

(4)合力与尸大小相等，方向略有偏差，如果此偏差仅由々引起，则原因是6的大小比真实值偏.

士与尸2的夹角比真实夹角偏。(填“大”或“小”)

【答案】尸'cD大大

【详解】

⑴⑴上图中的尸与F'两力中，尸’是两个分力的合力的实际值，则方向一定沿方向的是尸

(2)⑵本实验采用的科学方法是等效替代法，故选C：

(3)[3]A.拉橡皮条的细绳稍长一些，可减小记录拉力方向时产生的误差，选项A正确；

B.拉橡皮条时，弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行，选项B正确：

C.橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置。时，拉力要适当大些，选项C正确：

D.拉力6和工的夹角大小要适当，并非越大越好，选项D错误;

则不正确的是D；

⑷⑷⑸合力与尸大小相等，方向略有偏差，如果此偏差仅由K引起，则原因是"的大小比真实值偏大、

月与尸2的夹角比真实夹角偏大。

15.有同学设计了如图所示的实验装置验证动能定理。一个电磁铁吸住一个质量为用的小钢球，当将电磁

铁断电后，小球由静止开始向下加速运动。小钢球经过光电门时，计时装置将记录小钢球通过光电门所

用的时间f,用直尺测量出小钢球由静止开始下降到光电门时的高度力，用游标卡尺测量了小钢球的直径

d,设重力加速度为g。

n中电磁铁

一飞小钢球

光电门

计时

装置

012347

IIIIII!1田片小甲lll|山1|山|1坤”忖1

主尺单位:03101234s6

源标尺

①忽略空气阻力的影响，需要验证的小钢球重力做功与其动能关系的表达式为

②这名同学用游标卡尺测量了小钢球的直径，结果如图所示，他记录下来小钢球的直径4=cm。

③这名同学在验证“动能定理”的过程中，除了上述的数据之外是否需要测量小钢球的质量？（填

“需要”或“不需要”）

【答案】8〃=上区1.326cm不需要

211,

【详解】

①[1]小钢球的速度

d

v=—

重力做功

W=mgh

小钢球的动能为

2

EK=^mv

忽略空气阻力影响

W=EK

即

则需要验证的表达式为

②⑵由图示游标卡尺可知，其示数为13mm+13x().02mm=13.26mm=1.326cm；

③⑶根据表达式

、2

,\d

7

可知，实验不需要测量小钢球的质量。

16.某实验小组的同学用如图所示的装置测量滑块与斜面间的动摩擦因数每次滑块都从斜面上由静止

开始下滑，测出滑块每次下滑时遮光板到光电门所在位置的距离L及相应遮光时间r的值，已知遮光板

的宽度为

(1)为测出滑块与斜面间的动摩擦因数〃，本实验还需要测出或知道的物理量是(填下列字母序号);

A.斜面的倾角。

B.当地的重力加速度g

C.滑块和遮光板的总质量〃？

(2)实验中测出了多组L和f的值，若要通过线性图象来处理数据求〃值，则应作出的图象为；(填

下字母列序号)；

A.产一L图象B.乃一,图象C.二一小图象D.L2T图象

tt

(3)在(2)作出的线性图象中，若直线的斜率为则关于〃值的表达式为〃=(可用以上物理量的

符号表示，且忽略空气阻力)；

(4)若考虑空气阻力，则他们利用第(3)题得到的表达式求出的动摩擦因数(选填“偏大”“偏小”

或“没有影响”)。

【答案】ABC/J=tan0----.....—偏小

2kgcos0

【详解】

滑块沿斜面做匀加速运动，受重力、支持力和摩擦力作用，根据动能定理，有

12

(mgsin0-/jmgcos0}L=—mv~

其中

d

v=—

联立解得

.笛

u-tan0----：--------

2厂Lgcos。

故还需要测出或知道的物理量有斜面的倾角e和重力加速度g。

⑵0由

(mgsin0-/.imgcos0)L=-^mv2,v--

可变形为

,d21

2g(sine-〃cos6)r

故乙和L成线性关系，故应作出图象。

rr

(3)[3]由上式可知，斜率

2g（sin。一〃cos。）

可得

〃=tan。----------

2kgcos6

(4)[4]若考虑空气阻力，由(3)中推出的斜率k比实际值偏小，故求出的动摩擦因数比实际值偏小。

17.某实验小组用图1实验装置探究合力做功与动能变化的关系。铁架台竖直固定放置在水平桌面上，将

长木板倾斜放置，一端固定在水平桌面边缘P处，另一位置放置在铁架台的铁杆上，忽略铁杆粗细，木

板与铁杆接触处记为Q,P处放置一光电门。

实验步骤是：

①用游标卡尺测出滑块的挡光片宽度L,用天平测出滑块的质量加

②平衡摩擦力：以木板放置在水平桌面上的P处为轴，调节长木板在铁架台上的放置位置，使滑块恰好

沿木板向下做匀速运动。在铁架台竖直杆上记下此位置Q,用刻度尺测出。到水平面的高度”；

③保持「位置不变，长木板一端放置在铁架台竖直杆Q上。用刻度尺量出的距离加，将滑块从木

板上的Q位置由静止释放，由光电门计时器读出滑块的挡光时间n；

④保持P位置不变，重新调节长木板一端在铁架台上的放置位置，重复步骤③数次。

(1)滑块沿长木板由运动到P的过程中，用测量的物理量回答下列问题(已知重力加速度为g)：

①滑块动能的变化量△&=；

②滑块克服摩擦力做的功叼=；

③合力对滑块做的功卬合=______。

(2)某学生以铁架台竖直杆上的放置位置到Qi的距离/?为横坐标，以滑块通过光电门的挡光时间的平

方倒数:为纵坐标，根据测量数据在坐标中描点画出如图2所示直线，若图线过原点，且图线斜率

k=,则能证明合外力做的功等于物体动能增量。

【答案】竺•mgHmghy终

【详解】

(1)［1］滑块通过光电门的速度为

L

V--

4

则滑块的动能的变化量为

12mE

\E—mv~---

k2

⑵设P点到铁架台的水平长度为d,滑块做匀速直线运动时，由动能定理可得

mgH-/.imgcos0•---=0

cos。

解得：f.imgd=mgH-

改变倾角后，克服摩擦力做的功为