《创新设计》(浙江专用)2016高考物理二轮复习 专题五 第10讲 力学实验课件

第10讲 力学实验

1.(2014· 浙江理综 ， 21) 在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，某同学把两根弹簧如图 1甲连

接起来进行探究。

图1

1 钩码数 LA/cm 15.71 LB/cm 29.96

2 19.71 35.76

3 23.66 41.51

4 27.76 47.36

(1)某次测量如图乙所示，指针示数为________cm。

(2)在弹性限度内，将50 g的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针A、B的示数LA和LB如上表。用表内数据计算弹簧Ⅰ的劲度系数为 ________ N/m(重力加速度g=10 m/s2)。由表内数据________(填 “能”或“不能”)计算出弹簧Ⅱ的劲度系数。

解析

由图 1 乙可读出长度为 16.00 cm,

根据胡克定律得： 当弹簧 A 的弹力分别为 FA1=0.50 N、 FA2=1.00 N、 FA3=1.50 N、 FA4=2.00 N 时，弹簧长度 LA1=15.71 cm、LA2=19.71 cm、LA3 =23.66 cm、LA4=27.76 cm。根据 ΔF=kΔx 得 k1=12.50 N/m、 k2 = 12.66 N/m 、 k3= 12.20 N/m ,所以弹簧 Ⅰ 的劲度系数 k= k1+k2+k3 =12.45 N/m。 3 同理能求弹簧Ⅱ的劲度系数。

答案

(1)16.00(15.95 cm~16.05 cm均可) 能

(2)12.45(12.20~12.80 N/m均可)

2.(2014· 新课标全国卷Ⅰ,22)某同学利用图2(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200 g,实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传 感器及与之相连的计算机得到。回答下列问题：

图2

(1) 根 据 该 同 学 的 结 果 ， 小 车 的 加 速 度 与 钩 码 的 质 量 成________(填“线性”或“非线性”)关系。 (2) 由 图 (b) 可 知 ， a - m 图 线 不 经 过 原 点 ， 可 能 的 原 因 是 _________________________________。 (3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的

加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是_____________ _____________________________,钩码的质量应满足的条件是 ________________。

解析

(1) 把图 (b) 中的点用平滑线连接后，可以看出， a - m 图

线是曲线即非线性。 (2)由图象可知，小车受到钩码的拉力作用，但加速度仍为零， 可能的原因是小车还受到摩擦力的作用。 (3)改进措施：第一图线不过原点，要平衡摩擦力，所以调整轨

道的倾斜度；第二，要使小车受到合外力等于钩码的重力，要求钩码质量不能太大，即远小于小车的质量。 答案 (1)非线性 (2)存在摩擦力 远小于小车质量

(3)调整轨道倾斜度以平衡摩擦力

3.(2015· 浙江理综，21)甲同学准备做“验证机械能守恒定律”实

验，乙同学准备做“探究加速度与力、质量的关系”实验。

图3 (1)图3中A、B、C、D、E表示部分实验器材，甲同学需在图

中

选用的器材________;乙同学需在图中选用的器材________。(用字母表示)

图4

(2)某同学在实验室选齐所需器材后，经正确操作获得如图4所示的两条纸带①和②。纸带________的加速度大(填“①”或“②”),

其加速度大小为________。

解析

(1)“验证机械能守恒定律”一般采用重锤自由落体运动，

使用纸带法测速度， 所以要用到重锤和电火花打点计时器， 即 A、 B; “探究加速度与力、 质量的关系”实验一般以小车为研究对象， 需改变小车质量，要用到纸带法测加速度，所以需要电火花计时 器、小车、钩码，即 B、D、E。 (2)纸带①相邻相等时间位移之差 Δx1=0.1 cm,而②纸带的 Δx2= Δx Δx 0.05 cm ,由 a = 2 可知 ① 纸带加速度大，且可算得 a = 2 = T T 0.1×10-2 m/s2=2.5 m/s2。 2 0.02

答案

(1)AB

BDE

(2)①

(2.5±0.2) m/s2

4.(2015· 新课标全国卷Ⅰ,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R=0.20 m)。

图5

完成下列填空： (1)将凹形桥模拟器静置于托盘秤上，如图 5(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 m(kg)

1 1.80

2 1.75

3 1.85

4 1.75

5 1.90

(4)根据以上数据，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)

解析

(2)由图(b)可知托盘称量程为 10 kg, 指针所指的示数为 1.40 kg

(4)由多次测出的 m 值，利用平均值可求 m=1.81 kg。而模拟器的重 力为 G=m0g=9.8 N,所以小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为

v2 FN=mg-m0g≈7.94 N; 根据径向合力提供向心力， FN-m 车 g=m 车 ， R 0.4v2 即 7.94 N-(1.40-1.00)×9.8 N= ,解得 v≈1.4 m/s。 R

答案

(2)1.40

(4)7.9

1.4

5.(2015· 新课标全国卷Ⅱ,22)某同学用图6(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6