實(shí)驗(yàn)專(zhuān)題02力學(xué)實(shí)驗(yàn)1．利用圖中所示的裝置可以研究自由落體運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)中需要調(diào)整好儀器，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，松開(kāi)紙帶，使重物下落。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器會(huì)在紙帶上打出一系列的小點(diǎn)。（1）為了測(cè)試中午下落的加速度，還需要的實(shí)驗(yàn)器材有。（填入正確選項(xiàng)前的字母）A.天平B.秒表C.米尺（2）若實(shí)驗(yàn)中所得到的重物下落的加速度值小于當(dāng)?shù)氐闹匚锛铀俣戎担鴮?shí)驗(yàn)操作與數(shù)據(jù)處理均無(wú)錯(cuò)誤，寫(xiě)出一個(gè)你認(rèn)為可能引起此錯(cuò)誤差的原因：。1【答案】（1）C（2）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與紙帶間的摩擦【解析】（1）時(shí)間由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器確定，用米尺測(cè)定位移。答案C（2）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與紙帶間的摩擦2如圖，研究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置放置在水平桌面上，利用光電門(mén)傳感器和碰撞傳感器可測(cè)得小球的水平初速度和飛行時(shí)間，底板上的標(biāo)尺可以測(cè)得水平位移。保持水平槽口距底板高度h＝0.420m不變。改變小球在斜槽導(dǎo)軌上下滑的起始位置，測(cè)出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度v0、飛行時(shí)間t和水平位移d，記錄在表中。由表中數(shù)據(jù)可知，在h一定時(shí)，小球水平位移d與其初速度v0成＿＿＿＿關(guān)系，與＿＿＿＿無(wú)關(guān)。v0(m/s)0.7411.0341.3181.584t(ms)292.7293.0292.8292.9d(cm)21.730.338.646.4(2)一位同學(xué)計(jì)算出小球飛行時(shí)間的理論值，發(fā)現(xiàn)理論值與測(cè)量值之差約為3ms。經(jīng)檢查，實(shí)驗(yàn)及測(cè)量無(wú)誤，其原因是＿＿＿＿。(3)另一位同學(xué)分析并糾正了上述偏差后，另做了這個(gè)實(shí)驗(yàn)，競(jìng)發(fā)現(xiàn)測(cè)量值t′依然大于自己得到的理論值，但二者之差在3－7ms之間，且初速度越大差值越小。對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置的安裝進(jìn)行檢查，確認(rèn)斜槽槽口與底座均水平，則導(dǎo)致偏差的原因是＿＿＿＿。2答案：（1）正比h（2）g取值10m/s2偏大（3）水平槽口距底板高度h較大，小球飛行時(shí)受到空氣阻力作用解析：（1）由表中數(shù)據(jù)可知，在h一定時(shí)，小球水平位移d與其初速度v0成正比關(guān)系，與h無(wú)關(guān)。（2）計(jì)算小球飛行時(shí)間的理論值中，g不能取值10m/s2，應(yīng)該取值g=9.8m/s，這樣計(jì)算出的t=292.8ms。（3）導(dǎo)致偏差的原因是：水平槽口距底板高度h較大，小球飛行時(shí)受到空氣阻力作用3．物體從高處下落時(shí)，會(huì)受到空氣的阻力，對(duì)于不同的物體，所受的阻力大小也不同?？諝庾枇εc物體的速度、迎風(fēng)面的大小及形狀等因素有關(guān)。某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖所示的用光電門(mén)測(cè)定鋼球下落時(shí)受到的阻力的實(shí)驗(yàn)裝置。直徑為d、質(zhì)量為m的小鋼球從某高度下落的過(guò)程中先后通過(guò)光電門(mén)A、B，計(jì)時(shí)裝置測(cè)出鋼球通過(guò)A、B的時(shí)間分別為tA、tB。用鋼球通過(guò)光電門(mén)的平均速度表示鋼球球心通過(guò)光電門(mén)的瞬時(shí)速度，測(cè)出兩光電門(mén)間的距離為H，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量鋼球直徑如圖所示，讀數(shù)為_(kāi)_________mm；(2)鋼球下落過(guò)程中受到空氣的平均阻力Ff=_______用題中所給物理量符號(hào)來(lái)表示)；(3)本題“用鋼球通過(guò)光電門(mén)的平均速度表示鋼球球心通過(guò)光電門(mén)的瞬時(shí)速度”，但從嚴(yán)格意義上講是不準(zhǔn)確的，實(shí)際上鋼球通過(guò)光電門(mén)的平均速度_______(選填“>”或“<”)鋼球球心通過(guò)光電門(mén)的瞬時(shí)速度。3.【答案】10.50<【解析】根據(jù)極短時(shí)間內(nèi)的平均速度等于瞬時(shí)速度求出鋼球通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)的速度，結(jié)合速度位移公式求出加速度，根據(jù)牛頓第二定律求出空氣的平均阻力．根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律判斷實(shí)際上鋼球通過(guò)光電門(mén)的平均速度與鋼球球心通過(guò)光電門(mén)的瞬時(shí)速度。(1)游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為：10mm，游標(biāo)尺上第10個(gè)刻度和主尺上某一刻度對(duì)齊，所以游標(biāo)讀數(shù)為0.05×10mm=0.50mm，所以最終讀數(shù)為：(10＋0.50)mm=10.50mm；(2)根據(jù)平均速度公式可得，小球經(jīng)過(guò)兩光電門(mén)的速度分別為；，在下落h過(guò)程中，由速度和位移關(guān)系可知，，再由牛頓第二定律可知，解得阻力(3)由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，鋼球通過(guò)光電門(mén)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，而球心通過(guò)光電門(mén)的中間位移的速度大于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，因此鋼球通過(guò)光電門(mén)的平均速度小于鋼球球心通過(guò)光電門(mén)的瞬時(shí)速度。4.小明所在的實(shí)驗(yàn)小組，為探究“拉力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系”，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖甲所示的裝置。已知小車(chē)的質(zhì)量為M=200g，該小組的同學(xué)想用鉤碼的重力作為小車(chē)受到的合外力，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)想法，必須要先平衡摩擦力，并選擇適當(dāng)?shù)你^碼。（1）平衡摩擦?xí)r，下列操作正確的是_______________。（A）掛上鉤碼，放開(kāi)沒(méi)有紙帶的小車(chē)，能夠自由下滑即可（B）掛上鉤碼，輕推沒(méi)有紙帶的小車(chē)，小車(chē)能夠勻速下滑即可（C）不掛鉤碼，放開(kāi)拖著紙帶的小車(chē)，能夠自由下滑即可（D）不掛鉤碼，輕推拖著紙帶的小車(chē)，小車(chē)能夠勻速下滑即可（2）他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室找到的鉤碼質(zhì)量有10g、20g、50g和100g的，應(yīng)選擇質(zhì)量為_(kāi)_____的鉤碼最為合適。（3）該實(shí)驗(yàn)小組打下一條紙帶，將紙帶上打的第一個(gè)點(diǎn)標(biāo)為“0”，且認(rèn)為打“0”時(shí)小車(chē)的速度為零，其后依次標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2、3、4、5、6（相鄰2個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)），量出計(jì)數(shù)點(diǎn)3、4、5到計(jì)數(shù)點(diǎn)0的距離分別為x1、x2和x3，如圖乙所示。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T(mén)，小車(chē)的質(zhì)量為M，鉤碼質(zhì)量為m，重力加速度為g，則在打計(jì)數(shù)點(diǎn)0到4的過(guò)程中，小車(chē)的動(dòng)能增量為_(kāi)_____________。（4）通過(guò)多次試驗(yàn)并計(jì)算，小明發(fā)現(xiàn)，小車(chē)動(dòng)能的增量總略小于mgx。你認(rèn)為造成這樣的原因可能是______________________________________________________。4【答案】（1）D（2）10g（3）（4）由于鉤碼做加速運(yùn)動(dòng)，所以細(xì)繩對(duì)小車(chē)的拉力小于鉤碼的重力mg；或平衡摩擦力時(shí)傾角不夠（兩者答出任意一個(gè)都給分）（每空2分，共8分）【解析】（1）由于運(yùn)動(dòng)過(guò)程中紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間也有摩擦，可以通過(guò)重力的分力一起平衡。平衡以后，掛上鉤碼，此時(shí)細(xì)繩對(duì)小車(chē)的拉力就是小車(chē)所受的合外力。另外小車(chē)是否做勻速運(yùn)動(dòng)，可以通過(guò)打在紙帶上點(diǎn)的分布作出判斷，比肉眼看更方便可靠。所以選項(xiàng)ABC錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確。學(xué)#科網(wǎng)（2）只有在加速度足夠小時(shí)，即鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量時(shí)，細(xì)繩中拉力的大小才近似等于鉤碼的重力，所以應(yīng)選10g的鉤碼。（3）因?yàn)榇螯c(diǎn)周期為T(mén)，相鄰2個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)，所以3到5計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為10T，打計(jì)數(shù)點(diǎn)4時(shí)的速度為，在打計(jì)數(shù)點(diǎn)0到4的過(guò)程中小車(chē)的動(dòng)能增量為。（4）由于鉤碼做加速運(yùn)動(dòng)，所以細(xì)繩對(duì)小車(chē)的拉力小于鉤碼的重力mg，用mgx來(lái)表示合外力對(duì)小車(chē)做的功比真實(shí)值大。如果平衡摩擦力時(shí)傾角不夠，則小車(chē)所受到的合外力比mg小，所以用mgx來(lái)表示合外力對(duì)小車(chē)做的功也會(huì)比真實(shí)值偏大。5、學(xué)校物理興趣小組用圖甲裝置探究物體質(zhì)量一定時(shí)加速度與力的關(guān)系，其中桌面與細(xì)線已調(diào)至水平。（1）關(guān)于本實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是________。A．必須用天平測(cè)出砂和砂桶的質(zhì)量B．砂和砂桶的總質(zhì)量必須遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量C．應(yīng)當(dāng)先釋放小車(chē)，再接通電源D．需要改變砂和砂桶的總質(zhì)量，打出多條紙帶（2）經(jīng)正確操作，得到如圖乙所示的紙帶，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電源的頻率為，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫(huà)出，則小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度大小為_(kāi)_______。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（3）若小車(chē)的加速度大小a與力傳感器示數(shù)F的關(guān)系如圖丙所示，則小車(chē)的質(zhì)量為_(kāi)_______。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（4）不斷增加砂桶中砂的質(zhì)量，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)小車(chē)的加速度最后趨近于某一數(shù)值。若當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮間，則經(jīng)理論分析可知，該數(shù)值為_(kāi)________。5【答案】①.D②.2.4③.2.9④.【解析】（1）[1]AB．本題拉力可以由力傳感器來(lái)測(cè)出，不需要用天平測(cè)出砂和砂桶的質(zhì)量，也就不需要使小桶(包括砂)的質(zhì)量遠(yuǎn)小于車(chē)的總質(zhì)量，故AB錯(cuò)誤；C．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器運(yùn)用時(shí)，都是先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙帶，故C錯(cuò)誤；D．該實(shí)驗(yàn)探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系，需要改變沙和沙桶的總質(zhì)量，打出多條紙帶，故D正確。故選D。（2）[2]打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電源的頻率為，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫(huà)出，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔根據(jù)逐差法可得加速度（3）[3]設(shè)小車(chē)質(zhì)量為，根據(jù)牛頓第二定律可得可知圖象斜率表示小車(chē)質(zhì)量的倒數(shù)，即解得（4）[4]設(shè)砂桶和砂的質(zhì)量為,繩子拉力為,對(duì)砂桶和砂根據(jù)牛頓第二定律可得對(duì)小車(chē)聯(lián)立可得當(dāng)無(wú)窮大時(shí)，加速度的值趨近于。6．（2021·福建廈門(mén)集美中學(xué)高三月考）某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”，繞過(guò)固定光滑圓環(huán)的細(xì)線，一端連接小球A，一端連接放在力傳感器上的重物B，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。（1）對(duì)實(shí)驗(yàn)的要求，下列說(shuō)法正確的是______。A．小球A選用密度大、體積小的球B．重物B的質(zhì)量必須等于小球A的質(zhì)量C．細(xì)線選用不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)線D．OA段細(xì)線越長(zhǎng)越好（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)將小球A拉至與O等高的位置，OA段和OB段細(xì)線均剛好伸直，由靜止釋放小球A，力傳感器記錄物塊B對(duì)力傳感器的壓力大小，得到最小壓力為、最大壓力為，則重物B的質(zhì)量為_(kāi)_____；（選用題中給出的合適物理量字母表示）（3）要驗(yàn)證機(jī)械能守恒，還需要測(cè)量的物理量為_(kāi)_____。A．小球A的質(zhì)量B．OA段細(xì)線長(zhǎng)C．小球A的半徑rD．OB段細(xì)線長(zhǎng)（4）當(dāng)表達(dá)式______成立時(shí)，機(jī)械能守恒定律得到驗(yàn)證。（用題中所給以及測(cè)量的物理量字母表示）6【答案】ACA【解析】（1）[1]A．為了減