专题十 实验-2022年高一物理上学期寒假重难点复习（人教版2019必修第一册）（原卷版）

专题十实验【知识要点】实验一研究匀变速直线运动一、基本原理与操作原理装置图操作要领①不需要平衡摩擦力。②不需要满足悬挂钩码质量远小于小车质量。(1)平行：细绳、纸带与长木板平行(2)靠近：小车释放前，应靠近打点计时器的位置(3)先后：实验时先接通电源，后释放小车；实验后先断开电源，后取下纸带(4)防撞：小车到达滑轮前让其停止运动，防止与滑轮相撞或掉下桌面摔坏(5)适当：悬挂钩码要适当，避免纸带打出的点太少或过于密集二、数据处理与分析1.由纸带判断物体做匀变速运动的方法如图1所示，0、1、2、…为时间间隔相等的各计数点，x1、x2、x3、…为相邻两计数点间的距离，若Δx＝x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝C(常量)，则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动。图12.由纸带求物体运动速度的方法：根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，即vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T)。3.利用纸带求物体加速度的两种方法(1)用“逐差法”求加速度即根据x4－x1＝x5－x2＝x6－x3＝3aT2(T为相邻两计数点间的时间间隔)求出a1＝eq\f(x4－x1,3T2)、a2＝eq\f(x5－x2,3T2)、a3＝eq\f(x6－x3,3T2)，再算出平均值即a＝eq\f(x4＋x5＋x6－x1－x2－x3,9T2)。(2)用图像法求加速度即先根据vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T)求出所选的各计数点对应的瞬时速度，后作出v－t图像，图线的斜率即物体运动的加速度。认识“两种仪器”(1)作用：计时仪器，接频率为50Hz交变电流，每隔0.02s打一次点(2)eq\a\vs4\al(工作,条件)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(电磁打点计时器：4～6V交流电源,电火花计时器：220V交流电源))区别“两种点”(1)计时点和计数点计时点是打点计时器打在纸带上的实际点，两相邻点间的时间间隔为0.02s；计数点是人们根据需要选择一定数目的点，两个相邻计数点间的时间间隔由选择点的规则而定。(2)纸带上相邻两点的时间间隔均相同，速度越大，纸带上的计时点越稀疏。实验二探究弹力和弹簧伸长的关系一、基本原理与操作理装置图操作要领平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等(1)安装：按照原理装置图安装实验仪器(2)操作：弹簧竖直悬挂，待钩码静止时测出弹簧长度(3)作图：坐标轴标度要适中，单位要标注，连线时要使各数据点均匀分布在图线的两侧，明显偏离图线的点要舍去二、数据处理1.图像法：根据测量数据，在建好直角坐标系的坐标纸上描点。以弹簧的弹力F为纵轴，弹簧的伸长量x为横轴，根据描点的情况，作出一条经过原点的直线。2.列表法：将实验数据填入表中，研究测量的数据，可发现在实验误差允许的范围内，弹力与弹簧伸长量的比值不变。3.函数法：根据实验数据，找出弹力与弹簧伸长量的函数关系。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，以免超出弹簧的弹性限度。(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)观察所描点的走向不要画折线。(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。误差分析1.弹簧自重可造成系统误差。2.钩码标值不准确、弹簧长度测量不准确带来误差。3.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、基本原理与操作原理装置图操作要领互成角度的两个力与一个力产生相同的效果(1)等效：同一次实验中两次把橡皮条拉长后的结点O位置必须保持不变(2)拉力：沿弹簧测力计轴线方向拉(与板面平行)，橡皮条、弹簧测力计和细绳套与纸面平行；两分力F1、F2的夹角不要太大或太小(3)记录：记下每次各力的大小和方向，标记方向的两点尽量远些(4)作图：选定比例要相同，严格按力的图示要求作平行四边形求合力二、数据处理与分析1.画出F1、F2的图示，利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力F。2.画出拉力F′的图示。3.比较F与F′是否完全重合(或几乎完全重合)，从而验证平行四边形定则。注意事项(1)操作不忘“三”“二”“一”①用两个弹簧测力计拉橡皮条时的“三记录”(记录两弹簧测力计示数、两细绳方向和结点O的位置)。②用一个弹簧测力计拉橡皮条时的“二记录”(记录弹簧测力计示数和细绳方向)。③“一注意”(同一次实验中结点O的位置必须在同一位置)。(2)绳夹角、拉力适中。(3)细绳适当长些，标记方向的两点尽量远些，力的图示稍大一些。误差来源(1)弹簧测力计本身的误差。(2)读数误差、作图误差等。实验四验证牛顿运动定律一、基本原理与操作原理装置图操作要领探究方法——控制变量法(1)平衡：必须平衡摩擦力(改变小车或重物质量，无需重新平衡摩擦力)(2)质量：重物的总质量远小于小车质量(若使用力传感器，或以小车与重物的系统为研究对象无需满足此要求)(3)要测量的物理量①小车与其上砝码的总质量(天平)②小车受到的拉力(约等于重物的重力)③小车的加速度(根据纸带用逐差法或根据光电门数据计算加速度)(4)其他：细绳与长木板平行；小车从靠近打点计时器的位置释放，在到达定滑轮前按住小车，实验时先接通电源，后释放小车二、数据处理和实验结论(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，如图1甲所示，说明a与F成正比。图1(3)以a为纵坐标，eq\f(1,M)为横坐标，描点、连线，如果该线为过原点的直线，如图乙所示，就能判定a与M成反比。注意事项(1)平衡摩擦力的方法：在长木板无滑轮的一端垫上小木块，使其适当倾斜，利用小车重力沿斜面方向的分力与摩擦力平衡。(2)判断小车是否做匀速直线运动，一般可目测，必要时可通过打点纸带，看上面各点间的距离是否均匀。(3)平衡摩擦力时要注意以下几点①平衡摩擦力时不能在轻绳的另一端挂托盘②平衡摩擦力必须让小车连上纸带，且让打点计时器处于工作状态③平衡摩擦力时可借助纸带上点迹是否均匀来判断误差分析(1)质量的测量、纸带上计数点间距离的测量、拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差。(2)实验原理不完善引起误差。通过适当的调节，使小车所受的阻力被平衡，当小车做加速运动时，可以得到a＝eq\f(m,M＋m)g，FT＝eq\f(M,M＋m)mg＝eq\f(mg,1＋\f(m,M))，只有当Mm时，才可近似认为小车所受的拉力FT等于mg，所以本实验存在系统误差。(3)平衡摩擦力不准确会造成误差。【典型例题】一、实验题1．某同学用图甲所示的实验装置测定当地的重力加速度，正确操作后获得图乙所示的一条纸带。他用天平测得小车的质量为，钩码质量为，毫米刻度尺测得纸带上自O点到连续点1、2、3、4、5、6的距离分别为：，，，，，。已知实验所用交流电频率为。

（1）打点2时小车的速度大小为______（结果保留两位有效数字）；（2）小车运动过程中的平均加速度大小为______（结果保留两位有效数字）；（3）以各点速度v的二次方为纵坐标，以各点到0点的距离d为横坐标，作图像，所得图线为一条斜率为k的倾斜直线，不考虑小车与桌面间的摩擦，则当地的重力加速度______。（用、、k表示）2．某实验小组利用图（a）所示的实验装置探究空气阻力与速度的关系，实验过程如下：（1）首先将未安装薄板的小车置于带有定滑轮的木板上，然后将纸带穿过打点计时器与小车相连。（2）用垫块将木板一端垫高，调整垫块位置，平衡小车所受摩擦力及其他阻力。若某次调整过程中打出的纸带如图（b）所示（纸带上的点由左至右依次打出），则垫块应该___________（填“往左移”“往右移”或“固定不动”）。（3）在细绳一端挂上钩码，另一端通过定滑轮系在小车前端。（4）把小车靠近打点计时器，接通电源，将小车由静止释放。小车拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图（c）所示。已知打点计时器所用交流电的频率为，纸带上标出的每两个相邻计数点之间还有4个打出的点未画出。打出F点时小车的速度大小为___________（结果保留2位小数）。（5）保持小车和钩码的质量不变，在小车上安装一薄板。实验近似得到的某时刻起小车v-t图像如图（d）所示，由图像可知小车加速度大小___________（填“逐渐变大”“逐渐变小”或“保持不变”）。据此可以得到的实验结论是___________。3．在探究物体质量一定时加速度与力的关系实验中，小明同学做了如图甲所示的实验改进，在调节桌面水平后，添加了力传感器来测细线中的拉力。

（1）实验时，下列操作或说法正确的是______。A．需要用天平测出砂和砂桶的总质量B．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，同时记录拉力传感器的示数C．选用电磁打点计时器比选用电火花计时器实验误差小D．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量（2）实验得到如图乙所示的纸带，已知打点计时器使用的交流电源的频率为，相邻两计数点之间还有四个点未画出，由图中的数据可知，小车运动的加速度大小是______。（计算结果保留三位有效数字）（3）由实验得到小车的加速度与力传感器示数的关系如图丙所示。则小车与轨道的滑动摩擦力______。4．如图甲所示，一端带有定滑轮的长木板上固定有甲、乙两个光电门，与之相连的计时器可以显示带有遮光片的小车在其间的运动时间，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。拍高长木板的左端，使小车从靠近光电门乙处由静止开始运动，读出测力计的示数和小车在两光电门之间的运动时间，改变木板倾角，测得了多组数据，得到的的图线如图乙所示。不计空气阻力及一切摩擦。实验中测得两光电门的距离，砂和砂桶的总质量，重力加速度取，则图线的斜率为______（结果保留两位有效数字）；若小车与长木板间的摩擦不能忽略，测得的图线斜率将______（填“变大”、“变小”或“不变”）。5．某实验小组用如图装置测量物体下落时的重力加速度值g。

（1）从实验装置看，该实验小组所用电源为_________；（2）选择一条符合实验要求的纸带，数据如图：甲、乙两位同学用两种方法处理数据（T为相邻两计数点的时间间隔）：甲同学：由，，取平均值乙同学：由，，取平均值你认为选择哪位同学的________（甲或乙）方法更合理。（3）如果求出的加速度值为g与当地重力加速度公认的值g′有较大差距，说明实验过程存在较大的阻力，若还要利用该装置测出阻力的大小，则还要测量的物理量是_________（需写物理量的符号），试用这些物理量符号表示出重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小F＝_________。6．如图是测量滑块与木板间动摩擦因数的装置，将木板水平固定在桌面上，利用一根压缩的短弹簧来弹开滑块．请完成下列实验操作与分析：（1）先接通打点计时器的电源，再释放滑块，滑块被弹开后继续拖动纸带运动一段距离后停下（2）某次实验打出的纸带后面的一段如图，其中B点为滑块停下时在纸带上记录到的点．打点计时器打点周期为T，其他数据已在图中标出，则滑块通过A点的速度v＝________(用T、x1、x2表示)；再用________测出A、B之间的距离L（3）已知重力加速度为g，则滑块与木板间动摩擦因数μ＝_____(用g、L、T、x1、x2表示)．由于纸带与计时器存在阻力，测出的动摩擦因数μ与真实值相比_____(选填“一样大”“偏大”或“偏小”)7．（10分）如图（a），光电门传感器固定在倾斜斜面下端附近，挡光片安装在滑块上。使用不同宽度的挡光片，挡光片前端在滑块上的位置相同。将滑块在斜面上同一位置由静止释放，测得若干组数据，如下表所示。序号挡光片宽度Δx/m挡光时间Δt/s速度v/(m·s-1)10.3000.5100.5920.2000.3630.5530.1000.1960.5140.0600.1220.4950.0200.0430.4660.0100.0220.4670.0060.0130.46（1）由表中数据可得，使用较窄的挡光片可使______更接近挡光片前端经过光电门时的瞬时速度，挡光片前端经过光电门时的瞬时速度为______m/s；（2）适当选取表中的几组数据，在图（b）给出的坐标纸上画出相关图线。______根据画出的图线，可估算滑块沿斜面下滑的加速度为______m/s2。（保留小数点后二位）8．某物理兴趣小组设计用如图甲所示的实验装置测当地的重力加速度，在水平地面上固定障碍物，长木板一端紧靠障碍物与地面组成角，另一端靠标准砖支撑构成斜面。已知标准砖的厚度为d，标准砖左侧与障碍物的距离为，在木板上固定打点计时器。（1）实验过程中逐步增加垫高长木板的标准砖数量，垫第1块砖时物块静止在长木板上，加垫到第6块砖后物块依然静止在长木板上，垫第7块砖后物块开始加速下滑，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，根据上述实验过程实验小组成员初步判断物块和木板间的动摩擦因数______________________。实验小组继续在第6块砖上增垫小薄木板，当薄木板总厚度为时木块恰好开始下滑，则动摩擦因数___________。（均保留2位有效数字）（2）当实验小组垫第11块砖时，启动打点计时器，释放物块，物块拖着纸带运动。打点计时器打出的纸带如图乙所示（图中相邻两点间有4个计数点未画出）。所用交流电源频率为。根据实验数据分析，在打点计时器打出B点时，物块的速度大小为___________，物块的加速度大小为___________。（均保留2位有效数字）（3）实验小组记录垫n块砖时对应的加速度为，动摩擦因数用表示，则当地的重力加速度___________。9．某同学做“测匀变速直线运动的加速度”的实验装置如图1所示，一小车放在水平长木板上，左侧栓有一细软线，跨过固定在木板边缘的滑轮与一重物相连，小车右侧与穿过电火花计时器的纸带相连，在重物牵引下，小车在木板上向左运动。如图2给出了电火花计时器在纸带上打出的一些计数点，相邻的两个计数点间还有4个点没画出，电火花计时器所用的交流电频率为。（1）该同学进行了以下实验操作步骤，其中错误的步骤是____________。A．将打点计时器固定在长木板有滑轮一端，并接好电路B．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码D．拉住纸带，将小车移到靠近打点计时器的一端后，放开纸带，再接通电源（2）根据纸带可以计算各点的瞬时速度，现计算第2点的瞬时速度：________（取三位有效数字）（3）求出小车的加速度为_____（结果取三位有效数字）（4）如果当时电网中交变电流的频率是，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____________（填“偏大”“偏小”或“不变"）。10．在利用图示装置研究小车的匀变速直线运动的实验中，如图所示为一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点（A点为第一个点），相邻计数点间的时间间隔T=0.1s。（所有计算结果保留三位有效数字）(1)在这一实验中，操作实验步骤如下∶A．拉住纸带，将小车靠近打点计时器，先接通电源，再放开纸带；B．将打点计时器固定在平板上，并接好电路；C．把一条绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码；D．先断开电源然后取下纸带E．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔。将以上步骤按合理的顺序填写在下面横线上______________。(2)计算各点瞬时速度，则vD=__________m/s，vE=__________m/s；(3)小车的加速度a=__________m/s2。11．某同学利用图甲所示的实验装置，探究物体在水平桌面上的运动规律，物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离后停在桌面上（尚未到达滑轮处）。从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点相邻计数点间的距离如图乙所示，打点计时器电源的频率为。（不计空气阻力，）

（1）所用实验器材除电磁打点计时器（含纸带、复写纸）、小车、一端带有滑轮的长木板、绳、钩码、导线及开关外，在下面的器材中，必须使用的还有___________（填选项代号）A．电压合适的交流电源B．电压合适的直流电源C．刻度尺D．秒表E.天平（2）计数点4对应的速度大小___________（保留两位有效数字）。（3）物块减速运动过程中加速度的大小为___________（保留三位有效数字）。（4）重物落地瞬间，物块的速度为___________（保留三位有效数字）。12．某同学用打点计时器测量做匀变速直线运动的物体的加速度，电源频率f=50Hz，在纸带上打出的点中，选出零点，每隔4个点取1个计数点，因保存不当，纸带被污染，如图所示，A、B、C、D是依次排列的4个计数点，仅能读出其中3个计数点到零点的距离：sA=16.6mm、sB=126.5mm、sD=624.5mm。

根据以上信息回答：①电火花打点计时器的工作电压是：___________流___________V；②相邻两个计数点的时间间隔T为___________s；③打C点时物体的速度大小为___________m/s；（取2位有效数字）④设AB之间的距离为XAB，CD之间的距离为XCD，相邻计数点之间的时间间隔为T，则物体加速度a的表达式为___________（用XAB、XCD和T表示），由题目数据可得加速度大小为___________m/s2；（取2位有效数字）⑤根据匀变速直线运动的特点可以推测C点到零点的距离是（______）A．263.5mmB．329.1mmC．412.5mmD．502.4mm13．某兴趣小组通过实验验证“力的平行四边形定则”。O点为橡皮条被拉伸后伸长到的位置，两个弹簧测力计拉橡皮条时，拉力F1和F2的方向分别为P1和P2点，一个弹簧测力计拉橡皮条时，拉力F3的方向过P3点，实验测得F1＝3.18N、F2＝2.90N。

（1）本实验采用的科学方法是__A．等效替代法B．理想实验法C．控制变量法D．建立物理模型法（2）为了减小实验误差，实验时应__A．两个弹簧测力计的示数必须相等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．拉橡皮条的细绳要短些，标记同一细绳方向的两点要近些D．拉力F1和F2的夹角越大越好（3）请用刻度尺上1cm的长度作为1N的标度，在图中作出两个分力F1和F2的合力F（保留作图痕迹）________，并求其大小为________N。（4）实验中F1与F2的夹角为θ（θ>90°），保持F1的方向不变，增大θ角，为保证O点不变，F2应该________（填“变大”“变小”或“不变”）。14．某学习小组利用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”。一竖直木板上固定白纸，白纸上附有角度刻度线。弹簧测力计a和b连接细线系于O点，其下端用细线挂一重物Q，使结点O静止在角度刻度线的圆心位置。分别读出弹簧测力计a和b的示数，并在白纸上记录O点的位置和拉线的方向。

（1）图中弹簧测力计a的示数为______N。（2）关于实验下列说法正确的是______。（请填写选项前对应的字母）A．应测量重物Q所受的重力B．弹簧测力计a、b通过细线对O点作用力的合力就是重物Q的重力C．连接弹簧测力计a、b以及重物Q的细线不必等长，但三根细线应与木板平行D．改变拉力，进行多次实验，每次都要使Ｏ点静止在同一位置（3）弹簧测力计a、b均绕O点顺时针缓慢转动，且保持两弹簧测力计间的夹角不变，直到弹簧测力计a方向水平为止，此过程中弹簧测力计a的示数会______、弹簧测力计b的示数会______。（填“变大”、“不变”、“变小”、“先变大后变小”、“先变小后变大”）15．在“探究求合力的方法”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一个弹簧测力计。（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/N0.501.001.502.002.503.003.50伸长量0.741.802.804.204.605.586.42请用作图法求得该弹簧的劲度系数______N/m（结果保留整数）。

（2）某次实验中，弹簧测力计的指针位置如图2所示，其读数为______N。

（3）此实验主要步骤如下，其中有一个步骤有重要遗漏，该步骤序号是______。A．在桌面上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，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．用弹簧测力计和弹簧分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O，记下O点的位置，读出弹簧测力计的示数并测算出弹簧的拉力D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出和的图示，以和为邻边作平行四边形，求出合力FE.只用弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，结点到达位置O，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的图示F.比较力和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论16．实验室有不同规格的弹簧，某实验小组进行如下实验：一、实验小组利用弹簧测定木块与水平长木板之间的动摩擦因数，若选取的弹簧可视为理想轻弹簧，测量的步骤和方法如图所示：（1）如图a，将轻弹簧竖直悬挂起来，测出轻弹簧的自然长度；（2）如图b，将重量的木块悬挂在轻弹簧的下端，静止时测出弹簧的长度。则该弹簧的劲度系数___________N/m。（3）如图c，将轻弹簧一端连接木块，另一端固定在竖直墙壁上，拉动长木板，使其相对物块向左运动。向左拉动长木板时，___________（填“需要”或者“不需要”）保证长木板匀速前进；（4）稳定后测出弹簧长度，根据测出的物理量，推导出木块与长木板之间的动摩擦因数的表达式___________（用、、等字母表示）。二、实际情况下，由于弹簧自身重力的影响，弹簧平放时的长度与竖直悬挂时的长度有明显不同，实验小组选取另一弹簧继续进行了如下操作：①先将弹簧平放在桌面上，用刻度尺测得弹簧的长度为；②再将弹簧的一端固定在铁架台上，弹簧自然下垂，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧的一侧，刻度尺零刻度线与弹簧上端对齐，并使弹簧下端的指针恰好落在刻度尺上，将指针指示的刻度值记作；弹簧下端挂一个50g的砝码时，指针指示的刻度值记作；弹簧下端挂两个50g的砝码时，指针指示的刻度值记作；…，弹簧始终处于弹性限度内，测量记录如表：代表符号刻度值/cm1.703.405.106.858.6010.30根据表中数据计算，实验小组所用弹簧的劲度系数___________N/m；弹簧自身的重力___________N。（g取，结果保留3位有效数字）17．某同学为研究橡皮筋伸长与所受拉力的关系，做了如图实验：①如图所示，将白纸固定在制图板上，橡皮筋一端固定在O点，另一端A系一小段轻绳（带绳结）；将制图板竖直固定在铁架台上。②将质量为m=100g的钩码挂在绳结上，静止时描下橡皮筋下端点的位置A0；用水平力拉A点，使A点在新的位置静止，描下此时橡皮筋端点的位置A1；逐步增大水平力，重复5次……③取下制图板，量出A1、A2……各点到O的距离l1、l2……；量出各次橡皮筋与OA0之间的夹角、、……④在坐标纸上做出的图像如图。

完成下列填空：（1）已知重力加速度为g，当橡皮筋与OA0间的夹角为时，橡皮筋所受的拉力大小为_________（用g、m、表示）。（2）由图可得橡皮筋的劲度系数k=________N/m，橡皮筋的原长l0________m。（结果保留2位有效数字）。（g=9.8m/s2）18．如图所示，张老师在课堂做“验证力的平行四边形定则”实验时，在黑板上方的A点固定橡皮条的一端，用两个弹簧测力计将另一端拉到O点。（1）下列原因可能会导致实验结果不准确的是______；A．弹簧测力计在实验前没有调零B．弹簧测力计必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计刻度C．弹簧测力计自身的重力对拉力大小有影响（2）为了提高实验的准确性，减少误差，请提出合理的解决办法（一条即可）______；（3）两弹簧测力计的读数分别为和，两细绳的方向分别与橡皮条延长线的夹角为和，此时，如图所示，以下说法正确的是______。A．为了验证力的平行四边形定则，只需作力的图示来表示分力与合力B．实验中用平行四边形定则求得的合力F一定与OA在一条直线上C．若保持O点的位置和夹角不变，夹角可变，若增大，则可能减小D．若保持O点的位置和大小不变，增大，则增大，可能增大19．某同学用两根完全相同的轻弹簧和一瓶矿泉水等器材验证“力的平行四边形定则”。实验时，先将一弹簧一端固定在墙上的钉子A上，另一端挂矿泉水瓶，如图甲所示；然后将两弹簧一端分别固定在墙上的钉子A、B上，另一端与连接于结点O，在结点O挂矿泉水瓶，静止时用智能手机的测角功能分别测出、与竖直方向的偏角、，如图乙所示。改变钉子B的位置，按照上述方法多测几次。

（1）依据上述方案并根据力的平行四边形定则，为画出力的合成图，必须的操作是___________（选填选项前的字母）。A．实验中要使、长度相同B．要测量弹簧的原长C．要测量图甲、乙中弹簧的长度D．实验中要使结点O的位置始终固定不变（2）根据实验原理及操作，为验证力的平行四边形定则，在作图时，图中___________（选填“丙”或“丁”）是正确的。

（3）某次实验中测得乙图中，，保持偏角不变，将从乙图中位置沿顺时针缓慢转到水平位置，则中弹簧的长度将___________，中弹簧的长度将___________（选填“一直增大”“一直减小”“先减小后增大”或“先增大后减小”）。20．用如图所示的器材和方法可以探究“两个互成角度的力的合成规律”。在圆形桌子透明桌面上平铺固定一张白纸，在桌子边缘安装三个不计摩擦的滑轮，其中，滑轮P1固定在桌子边，滑轮P2、P3可沿桌边移动。第一次实验中，步骤如下：

A．在三根轻绳下挂上一定数量的钩码，并使结点O静止；B．在白纸上描下O点的位置和三根绳子的方向，以O点为起点，作出三拉力的图示；C．以绕过P2、P3绳的两个力为邻边作平行四边形，作出O点为起点的平行四边形的对角线，量出对角线的长度；D．检验对角线的长度和绕过P1绳拉力的图示的长度是否一样，方向是否在一条直线上。(1)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(2)下列说法正确的是（____）A．改变滑轮P2、P3的位置和相应绳上钩码的数量进行第二次实验，绳的结点必须与第一次实验中白纸上描下的O点重合B．实验中，若桌面不水平会影响实验的结论C．若将细绳更换成橡皮筋进行实验不会影响实验结果D．作三个拉力图示的时候可以采用各自不同的标度(3)这次实验中，若一根绳挂3个钩码，另一根绳挂4个钩码，则第三根绳挂的钩码数量应大于___________个且小于___________个。（所有钩码质量相同）21．图甲为“探究加速度与力、质量的关系”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，某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）完成下列实验步骤：①平衡小车所受的阻力：不挂槽码，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，挂上适当质量的槽码，在小车中放入砝码；③打开打点计时器电源，释放小车，获得带有点迹的纸带，在纸带上标出小车中砝码的质量m④按住小车，改变小车中砝码的质量，重复步骤③⑤在每条纸带上清晰的部分，每5个间隔标注一个计数点。测量相邻计数点的间距s1、s2、…，求出与不同质量m相对应的加速度a⑥以砝码的质量m为横坐标，为纵坐标，在坐标纸上作出－m关系图线．若加速度与小车和车中砝码的总质量成反比，则与m应成________(选填“线性”或“非线性”)关系；（2）完成下列填空：①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，槽码质量应满足的条件是________；②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＝________.图乙为用米尺测量某一纸带的s1、s3的情况，由图可读出s1＝________mm，s3＝________mm，由此求得加速度的大小a＝________m/s2

③图丙中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，若牛顿第二定律成立，则小车受到的拉力为________，小车的质量为________。22．（1）某实验小组做验证牛顿第二定律实验，实验小组中的小华用图所示装置做实验，图中带滑轮的长木板水平放置于桌面，拉力传感器可直接显示所受到的拉力大小。

小华做实验时，下列操作必要且正确的是_____A．将长木板右端适当垫高，使小车能自由匀速滑动B．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，同时记录传感器的示数C．改变砂和砂桶质量，打出几条纸带D．用天平测出砂和砂桶的质量E．为了减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量（2）实验小组中的小明如图所示的实验装置来做实验。①小明同学平衡了摩擦力后。以砂和砂桶的重力为F，在小车质量M保持不变情况下，不断往桶里加砂，砂的质量最终达到，测小车加速度a，作a-F的图像。下列图线正确的是_____。AB．C．D．②图为上述实验中打下的一条纸带，A点为小车刚释放时打下的起始点，每两点间还有四个计时点未画出，打点计时器的频率为50Hz，则C点的速度为_____m/s，小车的加速度为_____（以上两空均保留一位有效数字）（3）某同学用物体A、B分别探究了加速度随着外力的变化的关系，物体A、B由静止开始加速运动（纸带与打点计时器之间阻力及空气阻力可忽略），实验后进行数据处理，得到了物体A、B的加速度a与轻质弹簧秤弹力F的关系图象分别如图中的A、B所示。该同学仔细分析了图中两条线不重合的原因，得出结论：两个物体的质量不等，且mA_____mB23．在“探究加速度与力的关系”实验时，张老师对传统实验进行了改进，其实验操作如下：①如图甲所示，先将沙和沙桶通过滑轮悬挂于小车一端，调节平板的倾角，使小车沿斜面向下做匀速直线运动，测出沙和沙桶的总质量m。②保持平板倾角不变，去掉沙和沙桶，小车即在平板上沿斜面向下做匀加速直线运动，通过纸带测量其加速度a。③保持小车质量M不变，多次改变沙和沙桶的总质量m，每次重复①②两步操作，得到小车加速度与合力的关系。（1）关于上述实验操作过程，下列说法中正确的有___A．可用干电池给打点计时器供电B．应让小车从靠近定滑轮处开始运动C．该实验中细绳与平板可以不平行D．应在小车开始运动前接通打点计时器的电源（2）若在操作①中打下如图乙所示的纸带，已知纸带左端为连接小车处，则应将平板的倾角适当___（填“增大”或“减小”）些。（3）在操作③中，得到的小车加速度与合力的关系式是______（用题中所给定的字母以及重力加速度g表示）（4）在该实验中，沙和沙桶的质量___（填“需要”或“不需要”）远小于小车的总质量。24．如图所示，为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量及小车和砝码的质量对应关系图.钩码的质量为m1，小车和砝码的质量为m2，重力加速度为g

（1）下列说法正确的是（________）A．每次在小车上加减砝码时，应重新平衡摩擦力B．实验时若用打点计时器应先释放小车后接通电源C．本实验m2应远小于m1D．在用图象探究加速度与质量关系时，应作和图象（2）实验时，某同学遗漏了平衡摩擦力这一步骤，若轨道水平，他测量得到的图象，如图，设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，则小车与木板间的动摩擦因数μ=____，钩码的质量m1=______

（3）实验中打出的纸带如图所示.相邻计数点间的时间间隔是0.1s，图中长度单位是cm，由此可以算出小车运动的加速度是____m/s2

（4）某同学在探究加速度与力的关系时，根据测量数据作出的a-F图线，如图所示，则实验存在的问题是______

25．在“探究加速度与力质量的关系”的实验中，某组同学制定实验方案，选择实验器材且组装完成。在接通电源进行实验之前，实验装置如图甲所示。

（1）关于图甲的实验装置，下列说法错误的是________；A．平衡摩擦力时，在细线下端悬挂钩码，使小车在线的拉力作用下能匀速下滑；B．打点计时器不应该使用干电池，应使用交流电源；C．小车初始应该靠近打点计时器放置，先接通打点计时器电源，后释放小车；D．每次改变小车所受的拉力后无需重新平衡摩擦力。（2）已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，调整好实验装置后实验中得到一条清晰的纸带，如图所示的是截取了某一段纸带用刻度尺（单位：cm）测量纸带时的情景，其中取得ABC三个计数点，在相邻两计数点之间还有四个点迹，则打下B点时小车的瞬时速度大小为___________m/s，小车运动的加速度大小为___________m/s2。（计算结果保留三位有效数字）

（3）甲同学将测得的数据填入表格中，请你根据表中数据在乙中作出图线__________；并由图线分析甲同学在操作过程中存在的问题是__________（选填A．未补偿阻力；或B．补偿阻力过度）。0.200.300.400.500.100.210.290.40（4）沙桶和沙质量__________小车质量时，才可以认为细绳对小车拉力的大小近似等于沙和沙桶的重力。A．远大于B．远小于C．接近D．小于26．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，另一端跨过光滑的定滑轮挂上砝码盘.实验首先保持轨道水平，通过调整砝码盘里砝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M，平衡摩擦力时砝码和砝码盘的总质量m0，挡光板的宽度d，光电门1和2的中心距离s。

（1）以下说法和实验操作正确的是：（______）A．挡光板d越小，实验误差越小B．该实验必需满足砝码和砝码盘的总质量远小于车的质量C．固定有力传感器和挡光板的小车必须从接近光电门1左端由静止释放D．光电门1和2的中心距离s越大，结果越准确（2）实验需用游标卡尺测量挡光板的宽度d，如下图所示，d=________mm。（3）该实验过程：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t1、t2（小车通过光电门2后，砝码盘才落地），已知重力加速度为g，则该实验中利用运动学公式测得固定有力传感器和挡光板的小车的加速度a的表达式是_________；根据牛顿第二定律求得固定有力传感器和挡光板的小车的加速度a的表达式是__________。根据两种结果求出加速度是否相等从而达到验证“牛顿第二定律”的目的。27．在探究物体质量一定时加速度与力的关系实验中，小明同学作了如图甲所示的实验改进，在调节桌面水平后，添加了用力传感器来测细线中的拉力。

（1）关于该实验的操作，下列说法正确的是___________。A．必须用天平测出砂和砂桶的质量B．不需要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量C．应当先释放小车，再接通电源D．需要改变砂和砂桶的总质量，打出多条纸带（2）实验得到如图乙所示的纸带，已知打点计时器使用的交流电源的频率为，相邻两计数点之间还有四个点未画出，由图中的数据可知，打下B点时速度大小为___________，小车运动的加速度大小是___________（计算结果保留三位有效数字）。（3）由实验得到小车的加速度a与力传感器示数F的关系如图丙所示，则小车与轨道的滑动摩擦力___________N。（4）小明同学不断增加砂子质量重复实验，发现小车的加速度最后会趋近于某一数值，从理论上分析可知，该数值应为___________。

专题十实验【知识要点】实验一研究匀变速直线运动一、基本原理与操作原理装置图操作要领①不需要平衡摩擦力。②不需要满足悬挂钩码质量远小于小车质量。(1)平行：细绳、纸带与长木板平行(2)靠近：小车释放前，应靠近打点计时器的位置(3)先后：实验时先接通电源，后释放小车；实验后先断开电源，后取下纸带(4)防撞：小车到达滑轮前让其停止运动，防止与滑轮相撞或掉下桌面摔坏(5)适当：悬挂钩码要适当，避免纸带打出的点太少或过于密集二、数据处理与分析1.由纸带判断物体做匀变速运动的方法如图1所示，0、1、2、…为时间间隔相等的各计数点，x1、x2、x3、…为相邻两计数点间的距离，若Δx＝x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝C(常量)，则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动。图12.由纸带求物体运动速度的方法：根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，即vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T)。3.利用纸带求物体加速度的两种方法(1)用“逐差法”求加速度即根据x4－x1＝x5－x2＝x6－x3＝3aT2(T为相邻两计数点间的时间间隔)求出a1＝eq\f(x4－x1,3T2)、a2＝eq\f(x5－x2,3T2)、a3＝eq\f(x6－x3,3T2)，再算出平均值即a＝eq\f(x4＋x5＋x6－x1－x2－x3,9T2)。(2)用图像法求加速度即先根据vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T)求出所选的各计数点对应的瞬时速度，后作出v－t图像，图线的斜率即物体运动的加速度。认识“两种仪器”(1)作用：计时仪器，接频率为50Hz交变电流，每隔0.02s打一次点(2)eq\a\vs4\al(工作,条件)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(电磁打点计时器：4～6V交流电源,电火花计时器：220V交流电源))区别“两种点”(1)计时点和计数点计时点是打点计时器打在纸带上的实际点，两相邻点间的时间间隔为0.02s；计数点是人们根据需要选择一定数目的点，两个相邻计数点间的时间间隔由选择点的规则而定。纸带上相邻两点的时间间隔均相同，速度越大，纸带上的计时点越稀疏。实验二探究弹力和弹簧伸长的关系一、基本原理与操作理装置图操作要领平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等(1)安装：按照原理装置图安装实验仪器(2)操作：弹簧竖直悬挂，待钩码静止时测出弹簧长度(3)作图：坐标轴标度要适中，单位要标注，连线时要使各数据点均匀分布在图线的两侧，明显偏离图线的点要舍去二、数据处理1.图像法：根据测量数据，在建好直角坐标系的坐标纸上描点。以弹簧的弹力F为纵轴，弹簧的伸长量x为横轴，根据描点的情况，作出一条经过原点的直线。2.列表法：将实验数据填入表中，研究测量的数据，可发现在实验误差允许的范围内，弹力与弹簧伸长量的比值不变。3.函数法：根据实验数据，找出弹力与弹簧伸长量的函数关系。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，以免超出弹簧的弹性限度。(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)观察所描点的走向不要画折线。(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。误差分析1.弹簧自重可造成系统误差。2.钩码标值不准确、弹簧长度测量不准确带来误差。3.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、基本原理与操作原理装置图操作要领互成角度的两个力与一个力产生相同的效果(1)等效：同一次实验中两次把橡皮条拉长后的结点O位置必须保持不变(2)拉力：沿弹簧测力计轴线方向拉(与板面平行)，橡皮条、弹簧测力计和细绳套与纸面平行；两分力F1、F2的夹角不要太大或太小(3)记录：记下每次各力的大小和方向，标记方向的两点尽量远些(4)作图：选定比例要相同，严格按力的图示要求作平行四边形求合力二、数据处理与分析1.画出F1、F2的图示，利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力F。2.画出拉力F′的图示。3.比较F与F′是否完全重合(或几乎完全重合)，从而验证平行四边形定则。注意事项(1)操作不忘“三”“二”“一”①用两个弹簧测力计拉橡皮条时的“三记录”(记录两弹簧测力计示数、两细绳方向和结点O的位置)。②用一个弹簧测力计拉橡皮条时的“二记录”(记录弹簧测力计示数和细绳方向)。③“一注意”(同一次实验中结点O的位置必须在同一位置)。(2)绳夹角、拉力适中。(3)细绳适当长些，标记方向的两点尽量远些，力的图示稍大一些。误差来源(1)弹簧测力计本身的误差。(2)读数误差、作图误差等。实验四验证牛顿运动定律一、基本原理与操作原理装置图操作要领探究方法——控制变量法(1)平衡：必须平衡摩擦力(改变小车或重物质量，无需重新平衡摩擦力)(2)质量：重物的总质量远小于小车质量(若使用力传感器，或以小车与重物的系统为研究对象无需满足此要求)(3)要测量的物理量①小车与其上砝码的总质量(天平)②小车受到的拉力(约等于重物的重力)③小车的加速度(根据纸带用逐差法或根据光电门数据计算加速度)(4)其他：细绳与长木板平行；小车从靠近打点计时器的位置释放，在到达定滑轮前按住小车，实验时先接通电源，后释放小车二、数据处理和实验结论(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，如图1甲所示，说明a与F成正比。图1(3)以a为纵坐标，eq\f(1,M)为横坐标，描点、连线，如果该线为过原点的直线，如图乙所示，就能判定a与M成反比。注意事项(1)平衡摩擦力的方法：在长木板无滑轮的一端垫上小木块，使其适当倾斜，利用小车重力沿斜面方向的分力与摩擦力平衡。(2)判断小车是否做匀速直线运动，一般可目测，必要时可通过打点纸带，看上面各点间的距离是否均匀。(3)平衡摩擦力时要注意以下几点①平衡摩擦力时不能在轻绳的另一端挂托盘②平衡摩擦力必须让小车连上纸带，且让打点计时器处于工作状态③平衡摩擦力时可借助纸带上点迹是否均匀来判断误差分析(1)质量的测量、纸带上计数点间距离的测量、拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差。(2)实验原理不完善引起误差。通过适当的调节，使小车所受的阻力被平衡，当小车做加速运动时，可以得到a＝eq\f(m,M＋m)g，FT＝eq\f(M,M＋m)mg＝eq\f(mg,1＋\f(m,M))，只有当Mm时，才可近似认为小车所受的拉力FT等于mg，所以本实验存在系统误差。(3)平衡摩擦力不准确会造成误差。【典型例题】一、实验题1．某同学用图甲所示的实验装置测定当地的重力加速度，正确操作后获得图乙所示的一条纸带。他用天平测得小车的质量为，钩码质量为，毫米刻度尺测得纸带上自O点到连续点1、2、3、4、5、6的距离分别为：，，，，，。已知实验所用交流电频率为。

（1）打点2时小车的速度大小为______（结果保留两位有效数字）；（2）小车运动过程中的平均加速度大小为______（结果保留两位有效数字）；（3）以各点速度v的二次方为纵坐标，以各点到0点的距离d为横坐标，作图像，所得图线为一条斜率为k的倾斜直线，不考虑小车与桌面间的摩擦，则当地的重力加速度______。（用、、k表示）【答案】0.612.4【详解】（1）[1]打点2时小车的速度大小为（2）[2]由逐差法可得，小车运动过程中的平均加速度大小为（3）[3]由v2=2ad可知v2-d图像的斜率为k=2a则a=k由牛顿第二定律解得2．某实验小组利用图（a）所示的实验装置探究空气阻力与速度的关系，实验过程如下：（1）首先将未安装薄板的小车置于带有定滑轮的木板上，然后将纸带穿过打点计时器与小车相连。（2）用垫块将木板一端垫高，调整垫块位置，平衡小车所受摩擦力及其他阻力。若某次调整过程中打出的纸带如图（b）所示（纸带上的点由左至右依次打出），则垫块应该___________（填“往左移”“往右移”或“固定不动”）。（3）在细绳一端挂上钩码，另一端通过定滑轮系在小车前端。（4）把小车靠近打点计时器，接通电源，将小车由静止释放。小车拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图（c）所示。已知打点计时器所用交流电的频率为，纸带上标出的每两个相邻计数点之间还有4个打出的点未画出。打出F点时小车的速度大小为___________（结果保留2位小数）。（5）保持小车和钩码的质量不变，在小车上安装一薄板。实验近似得到的某时刻起小车v-t图像如图（d）所示，由图像可知小车加速度大小___________（填“逐渐变大”“逐渐变小”或“保持不变”）。据此可以得到的实验结论是___________。【答案】往右移0.15逐渐变小空气阻力随速度增大而增大【详解】（2）[1]由题图（b）可知从左往右点间距逐渐增大，说明小车做加速运动，即平衡摩擦力过度，应减小木板的倾角，即将垫块往右移。（4）[2]打F点时小车的速度大小等于打E、G两点之间小车的平均速度大小，即（5）[3]v-t图像的斜率表示加速度，所以由图像可知小车加速度大小逐渐变小。[4]小车加速度随速度的增大而变小，根据牛顿第二定律可知小车和钩码组成的系统所受合外力F随速度的增大而变小。装上薄板后，设小车所受空气阻力大小为f，则而钩码重力mg不变，故由此得到的结论是空气阻力随速度增大而增大。3．在探究物体质量一定时加速度与力的关系实验中，小明同学做了如图甲所示的实验改进，在调节桌面水平后，添加了力传感器来测细线中的拉力。

（1）实验时，下列操作或说法正确的是______。A．需要用天平测出砂和砂桶的总质量B．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，同时记录拉力传感器的示数C．选用电磁打点计时器比选用电火花计时器实验误差小D．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量（2）实验得到如图乙所示的纸带，已知打点计时器使用的交流电源的频率为，相邻两计数点之间还有四个点未画出，由图中的数据可知，小车运动的加速度大小是______。（计算结果保留三位有效数字）（3）由实验得到小车的加速度与力传感器示数的关系如图丙所示。则小车与轨道的滑动摩擦力______。【答案】B2.401.0【详解】（1）[1]AD．本实验中可以通过力传感器获取小车所受拉力大小，所以不需要用天平测出砂和砂桶的总质量，也不需要小车所受拉力近似等于砂和砂桶的总重力，即不需要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量，故AD错误；B．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，同时记录拉力传感器的示数，故B正确；C．电磁打点计时器由于振针的作用，纸带和复写纸之间阻力相对较大，实验误差比较大，而电火花计时器使用的是火花放电，纸带运动时受到的阻力比较小，实验误差也比较小，故C错误。故选B。（2）[2]根据逐差法可得小车运动的加速度大小是（3）[3]根据牛顿第二定律有将题图横截距数据代入可得4．如图甲所示，一端带有定滑轮的长木板上固定有甲、乙两个光电门，与之相连的计时器可以显示带有遮光片的小车在其间的运动时间，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。拍高长木板的左端，使小车从靠近光电门乙处由静止开始运动，读出测力计的示数和小车在两光电门之间的运动时间，改变木板倾角，测得了多组数据，得到的的图线如图乙所示。不计空气阻力及一切摩擦。实验中测得两光电门的距离，砂和砂桶的总质量，重力加速度取，则图线的斜率为______（结果保留两位有效数字）；若小车与长木板间的摩擦不能忽略，测得的图线斜率将______（填“变大”、“变小”或“不变”）。【答案】不变【详解】[1]小车由静止开始做匀加速运动，位移根据牛顿第二定律得，对于沙和沙桶则图线的斜率为[2]k与摩擦力是否存在无关，若小车与长木板间的摩擦不能忽略，图线斜率将不变5．某实验小组用如图装置测量物体下落时的重力加速度值g。

（1）从实验装置看，该实验小组所用电源为_________；（2）选择一条符合实验要求的纸带，数据如图：甲、乙两位同学用两种方法处理数据（T为相邻两计数点的时间间隔）：甲同学：由，，取平均值乙同学：由，，取平均值你认为选择哪位同学的________（甲或乙）方法更合理。（3）如果求出的加速度值为g与当地重力加速度公认的值g′有较大差距，说明实验过程存在较大的阻力，若还要利用该装置测出阻力的大小，则还要测量的物理量是_________（需写物理量的符号），试用这些物理量符号表示出重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小F＝_________。【答案】220V交流电源乙重物的质量m【详解】(1)[1]实验使用的是电火花打点计时器，应该接220V的交流电源。(2)[2]本实验应采用逐差法求解重力加速度的值，即乙同学方案更合理，因为甲同学方案中，在求解平均值时，有用的数据仅有s6和s1，其它数据将被约去。(3)[3][4]根据牛顿第二定律得则还要测量的物理量是重物的质量m，解得重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小6．如图是测量滑块与木板间动摩擦因数的装置，将木板水平固定在桌面上，利用一根压缩的短弹簧来弹开滑块．请完成下列实验操作与分析：（1）先接通打点计时器的电源，再释放滑块，滑块被弹开后继续拖动纸带运动一段距离后停下（2）某次实验打出的纸带后面的一段如图，其中B点为滑块停下时在纸带上记录到的点．打点计时器打点周期为T，其他数据已在图中标出，则滑块通过A点的速度v＝________(用T、x1、x2表示)；再用________测出A、B之间的距离L（3）已知重力加速度为g，则滑块与木板间动摩擦因数μ＝_____(用g、L、T、x1、x2表示)．由于纸带与计时器存在阻力，测出的动摩擦因数μ与真实值相比_____(选填“一样大”“偏大”或“偏小”)【答案】刻度尺偏大【详解】（2）根据做匀变速运动的物体在某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度,则知滑块通过A点时的速度;然后用刻度尺测出AB间的距离L;

（3）物体做匀减速运动,由匀变速运动的速度位移公式可得:

则得

由牛顿第二定律得:,可得动摩擦因数;

因为纸带与计时器存在阻力,测出的动摩擦因数与真实值相比偏大.7．（10分）如图（a），光电门传感器固定在倾斜斜面下端附近，挡光片安装在滑块上。使用不同宽度的挡光片，挡光片前端在滑块上的位置相同。将滑块在斜面上同一位置由静止释放，测得若干组数据，如下表所示。序号挡光片宽度Δx/m挡光时间Δt/s速度v/(m·s-1)10.3000.5100.5920.2000.3630.5530.1000.1960.5140.0600.1220.4950.0200.0430.4660.0100.0220.4670.0060.0130.46（1）由表中数据可得，使用较窄的挡光片可使______更接近挡光片前端经过光电门时的瞬时速度，挡光片前端经过光电门时的瞬时速度为______m/s；（2）适当选取表中的几组数据，在图（b）给出的坐标纸上画出相关图线。______根据画出的图线，可估算滑块沿斜面下滑的加速度为______m/s2。（保留小数点后二位）【答案】平均速度0.46见解析0.51【详解】（1）[1][2]挡光片越窄时，平均速度越接近前端的瞬时速度。因此前端经过光电门时的瞬时速度约等于0.46m/s。（2）[3]描点，连线如图所示[4]根据可得图像的斜率解得8．某物理兴趣小组设计用如图甲所示的实验装置测当地的重力加速度，在水平地面上固定障碍物，长木板一端紧靠障碍物与地面组成角，另一端靠标准砖支撑构成斜面。已知标准砖的厚度为d，标准砖左侧与障碍物的距离为，在木板上固定打点计时器。（1）实验过程中逐步增加垫高长木板的标准砖数量，垫第1块砖时物块静止在长木板上，加垫到第6块砖后物块依然静止在长木板上，垫第7块砖后物块开始加速下滑，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，根据上述实验过程实验小组成员初步判断物块和木板间的动摩擦因数______________________。实验小组继续在第6块砖上增垫小薄木板，当薄木板总厚度为时木块恰好开始下滑，则动摩擦因数___________。（均保留2位有效数字）（2）当实验小组垫第11块砖时，启动打点计时器，释放物块，物块拖着纸带运动。打点计时器打出的纸带如图乙所示（图中相邻两点间有4个计数点未画出）。所用交流电源频率为。根据实验数据分析，在打点计时器打出B点时，物块的速度大小为___________，物块的加速度大小为___________。（均保留2位有效数字）（3）实验小组记录垫n块砖时对应的加速度为，动摩擦因数用表示，则当地的重力加速度___________。【答案】0.300.350.320.562.0【详解】（1）[1][2]物体能静止在斜面上，则开始加速滑动，则垫第6块砖时垫第7块砖时所以[3]恰好开始下滑时（2）[4]据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，所以[5]根据匀变速直线运动的推论公式可以求出加速度的大小为（3）[6]根据牛顿第二定律有可得代入数据得9．某同学做“测匀变速直线运动的加速度”的实验装置如图1所示，一小车放在水平长木板上，左侧栓有一细软线，跨过固定在木板边缘的滑轮与一重物相连，小车右侧与穿过电火花计时器的纸带相连，在重物牵引下，小车在木板上向左运动。如图2给出了电火花计时器在纸带上打出的一些计数点，相邻的两个计数点间还有4个点没画出，电火花计时器所用的交流电频率为。（1）该同学进行了以下实验操作步骤，其中错误的步骤是____________。A．将打点计时器固定在长木板有滑轮一端，并接好电路B．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码D．拉住纸带，将小车移到靠近打点计时器的一端后，放开纸带，再接通电源（2）根据纸带可以计算各点的瞬时速度，现计算第2点的瞬时速度：________（取三位有效数字）（3）求出小车的加速度为_____（结果取三位有效数字）（4）如果当时电网中交变电流的频率是，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____________（填“偏大”“偏小”或“不变"）。【答案】AD0.3960.380偏大【详解】(1)[1]A．将打点计时器固定在没有滑轮的一端，故A错误；B．纸带固定在小车尾部目的是保证和小车具有相同的运动状态，穿过限位孔可以防止纸带歪斜，故B正确；C．把细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当钩码可以带动小车做加速运动，故C正确；D．实验时，应先接通电源，后释放纸带，故D错误；(2)[2]根据匀变速直线运动中，某一段时间内的平均速度等于这一段中间时刻的瞬时速度，可知打下计数点2的瞬时速度为(3)[3]根据逐差法可知滑块的加速度为(4)[4]如果在某次实验中，交流电的频率49Hz，f＜50Hz，那么实际打点周期变大，而计算时仍用T=0.02s计算，根据运动学公式得真实的加速度值就会偏小，所以测量的加速度值与真实的加速度值相比是偏大。10．在利用图示装置研究小车的匀变速直线运动的实验中，如图所示为一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点（A点为第一个点），相邻计数点间的时间间隔T=0.1s。（所有计算结果保留三位有效数字）(1)在这一实验中，操作实验步骤如下∶A．拉住纸带，将小车靠近打点计时器，先接通电源，再放开纸带；B．将打点计时器固定在平板上，并接好电路；C．把一条绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码；D．先断开电源然后取下纸带E．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔。将以上步骤按合理的顺序填写在下面横线上______________。(2)计算各点瞬时速度，则vD=__________m/s，vE=__________m/s；(3)小车的加速度a=__________m/s2。【答案】BECAD3.905.1612.6【详解】(1)[1]以上步骤合理的顺序是：BECAD(2)[2]D点瞬时速度为[3]E点瞬时速度为(3)[4]小车的加速度为11．某同学利用图甲所示的实验装置，探究物体在水平桌面上的运动规律，物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离后停在桌面上（尚未到达滑轮处）。从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点相邻计数点间的距离如图乙所示，打点计时器电源的频率为。（不计空气阻力，）

（1）所用实验器材除电磁打点计时器（含纸带、复写纸）、小车、一端带有滑轮的长木板、绳、钩码、导线及开关外，在下面的器材中，必须使用的还有___________（填选项代号）A．电压合适的交流电源B．电压合适的直流电源C．刻度尺D．秒表E.天平（2）计数点4对应的速度大小___________（保留两位有效数字）。（3）物块减速运动过程中加速度的大小为___________（保留三位有效数字）。（4）重物落地瞬间，物块的速度为___________（保留三位有效数字）。【答案】AC0.802.001.28【详解】解：（1）[1]AB．电磁打点计时器要打点，需要电压合适的交流电源，A正确，B错误；C．打出的纸带需要测量点间的长度，需要刻度尺，C正确；D．打点计时器就可以计时，不需要秒表，D错误；E．可由打出的纸带来计算速度和加速度，所以不需要天平测量物体的质量，E错误。故选AC。（2）[2]由题意可知打点周期是T=0.02×5s=0.1s计数点4对应的速度大小（3）[3]由匀变速直线运动的推论，可得物块做减速运动时的加速度大小为（4）[4]物块加速时有已知v4=0.80m/s，计数点9对应的速度大小设物块加速时间为t1，减速时间为t2，则有t1+t2=0.5s由匀变速直线运动速度时间公式可有解得v=1.28m/s12．某同学用打点计时器测量做匀变速直线运动的物体的加速度，电源频率f=50Hz，在纸带上打出的点中，选出零点，每隔4个点取1个计数点，因保存不当，纸带被污染，如图所示，A、B、C、D是依次排列的4个计数点，仅能读出其中3个计数点到零点的距离：sA=16.6mm、sB=126.5mm、sD=624.5mm。

根据以上信息回答：①电火花打点计时器的工作电压是：___________流___________V；②相邻两个计数点的时间间隔T为___________s；③打C点时物体的速度大小为___________m/s；（取2位有效数字）④设AB之间的距离为XAB，CD之间的距离为XCD，相邻计数点之间的时间间隔为T，则物体加速度a的表达式为___________（用XAB、XCD和T表示），由题目数据可得加速度大小为___________m/s2；（取2位有效数字）⑤根据匀变速直线运动的特点可以推测C点到零点的距离是（______）A．263.5mmB．329.1mmC．412.5mmD．502.4mm【答案】交2200.022.59.3B【详解】①[1][2]电火花打点计时器的工作电压是交流220V。②[3]电源频率f=50Hz，所以打点周期为0.02s。③[4]打C点时物体的速度大小为④[5]根据位移加速度公式得[6]根据公式有，两式相加得解得⑤[7]根据位移时间公式得所以C点到零点的距离是故选B。13．某兴趣小组通过实验验证“力的平行四边形定则”。O点为橡皮条被拉伸后伸长到的位置，两个弹簧测力计拉橡皮条时，拉力F1和F2的方向分别为P1和P2点，一个弹簧测力计拉橡皮条时，拉力F3的方向过P3点，实验测得F1＝3.18N、F2＝2.90N。

（1）本实验采用的科学方法是__A．等效替代法B．理想实验法C．控制变量法D．建立物理模型法（2）为了减小实验误差，实验时应__A．两个弹簧测力计的示数必须相等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．拉橡皮条的细绳要短些，标记同一细绳方向的两点要近些D．拉力F1和F2的夹角越大越好（3）请用刻度尺上1cm的长度作为1N的标度，在图中作出两个分力F1和F2的合力F（保留作图痕迹）________，并求其大小为________N。（4）实验中F1与F2的夹角为θ（θ>90°），保持F1的方向不变，增大θ角，为保证O点不变，F2应该________（填“变大”“变小”或“不变”）。【答案】AB4.20变大【详解】(1)[1]本实验用一个力作用的效果代替两个力作用的效果，采用了等效替代法。故选A。(2)[2]A．两个弹簧测力计的示数可以不相等。故A错误；B．由于画平行四边形是在纸面上画，所以拉橡皮条时，弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行。故B正确；C．为了使力的方向更精确，拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些。故C错误；D．拉力F1和F2的夹角适当就好。故D错误。故选B。(3)[3][4]根据1cm的长度作为1N的标度和F1＝3.18N、F2＝2.90N得力图如下

用刻度尺测得合力长度为4.20cm，则其合力大小为(4)[5]对点O受力分析，受到两个弹簧的拉力和橡皮条的拉力，如图

、夹角大于，现保持点位置不变，拉力方向不变，增大与的夹角，将缓慢转至水平方向的过程中，一直变大。14．某学习小组利用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”。一竖直木板上固定白纸，白纸上附有角度刻度线。弹簧测力计a和b连接细线系于O点，其下端用细线挂一重物Q，使结点O静止在角度刻度线的圆心位置。分别读出弹簧测力计a和b的示数，并在白纸上记录O点的位置和拉线的方向。

（1）图中弹簧测力计a的示数为______N。（2）关于实验下列说法正确的是______。（请填写选项前对应的字母）A．应测量重物Q所受的重力B．弹簧测力计a、b通过细线对O点作用力的合力就是重物Q的重力C．连接弹簧测力计a、b以及重物Q的细线不必等长，但三根细线应与木板平行D．改变拉力，进行多次实验，每次都要使Ｏ点静止在同一位置（3）弹簧测力计a、b均绕O点顺时针缓慢转动，且保持两弹簧测力计间的夹角不变，直到弹簧测力计a方向水平为止，此过程中弹簧测力计a的示数会______、弹簧测力计b的示数会______。（填“变大”、“不变”、“变小”、“先变大后变小”、“先变小后变大”）【答案】5.80AC变小变大【详解】（1）[1]弹簧测力计的分度值为0.1N，需要估读到0.01N，所以示数为5.80N。（2）[2]A．实验中要验证的是弹簧测力计a、b对O点的拉力用平行四边形定则合成后，与重物Q对O点的拉力是否等大反向，而Q对O点的拉力与Q的重力相等，所以应测量重物Q所受的重力，故A正确；B．弹簧测力计a、b对O点的拉力的合力与重物Q的重力是一对平衡力，而不是同一个力，故B错误；C．连接弹簧测力计a、b以及重物Q的细线不必等长，但三根细线应与木板平行，以减小作图误差，故C正确；D．改变拉力，进行多次实验，每次O点静止时，Q对O点的作用效果与O点的位置无关，所以不要求每次都使O点静止在同一位置，故D错误。故选AC。（3）[3][4]方法一：由题意，根据几何关系可知，弹簧测力计a、b对O的拉力Fa、Fb以及Q对O的拉力G组成的矢量三角形内接于圆内，如图所示，可知在弹簧测力计a、b均绕O点顺时针缓慢转动直到弹簧测力计a方向水平的过程中，弹簧测力计a的示数变小，弹簧测力计b的示数会变大。

方法二：由题意可知重物对O拉力的的对角（即力作用线的反向延长线所在的夹角）始终为120°，设的对角为，的对角为，由于三个力中任意两个力的合力一定与另外一个力等大反向，所以根据几何关系以及余弦定理可得在弹簧测力计a、b均绕O点顺时针缓慢转动直到弹簧测力计a方向水平的过程中，由90°增加至150°，由150°减小至90°，所以变小，变大。15．在“探究求合力的方法”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一个弹簧测力计。（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/N0.501.001.502.002.503.003.50伸长量0.741.802.804.204.605.586.42请用作图法求得该弹簧的劲度系数______N/m