1、专题 17 力学实验【2018 高考真题】1某同学利用如图所示的实验装置来测量重力加速度 g细绳跨过固定在铁架台上的轻质滑轮，两端各悬挂一只质量为 M 的重锤实验操作如下：用米尺量出重锤 1 底端距地面的高度 H；在重锤 1 上加上质量为 m 的小钩码；左手将重锤 2 压在地面上，保持系统静止释放重锤 2，同时右手开启秒表，在重锤 1 落地时停止计时，记录下落时间；重复测量 3 次下落时间，取其平均值作为测量值 t请回答下列问题（1）步骤可以减小对下落时间 t 测量的_（选填“偶然”或“系统” ）误差（2）实验要求小钩码的质量 m 要比重锤的质量 M 小很多，主要是为了_A、使 H 测得更准确
2、B、使重锤 1 下落的时间长一些C、使系统的总质量近似等于 2MD、使细绳的拉力与小钩码的重力近似相等（3）滑轮的摩擦阻力会引起实验误差现提供一些橡皮泥用于减小该误差，可以怎么做_?（4）使用橡皮泥改进实验后，重新进行实验测量，并测出所用橡皮泥的质量为 m0用实验中的测量量和已知量表示 g，得 g=_【来源】2018 年全国普通高等学校招生统一考试物理（江苏卷）【答案】 （1）偶然 （2）B （3）在重锤 1 上粘上橡皮泥，调整橡皮泥质量直至轻拉重锤 1 能观察到其匀速下落 （4） 02MmHt（ ）【解析】本题考查重力加速度的测量，意在考查考生的实验探究能力。 （1）时间测量是人为操作快慢和
3、读点睛：本题以连接体运动为背景考查重力加速度的测量，解题的关键是要弄清该实验的原理，再运用所学的知识分析得出减小误差的方法。2用图 1 所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。主要实验步骤如下：a安装好实验器材。接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次。b选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点 O（ t=0） ，然后每隔相同的时间间隔 T 选取一个计数点，如图 2 中 A、 B、 C、 D、 E、 F所示。c通过测量、计算可以得到在打 A、 B、 C、 D、 E点时小车的速度，分别记作 v1、 v2、 v3、 v4、 v5d以速度 v 为纵轴、时间 t 为横轴建立直角
4、坐标系，在坐标纸上描点，如图 3 所示。结合上述实验步骤，请你完成下列任务：（1）在下列仪器和器材中，还需要使用的有_和_(填选项前的字母)。A电压合适的 50 Hz 交流电源B电压可调的直流电源C刻度尺D秒表E天平(含砝码)（2）在图 3 中已标出计数点 A、 B、 D、 E 对应的坐标点，请在该图中标出计数点 C 对应的坐标点，并画出v-t 图像_。（3）观察 v-t 图像，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是_。 v-t 图像斜率的物理意义是_。（4）描绘 v-t 图像前，还不知道小车是否做匀变速直线运动。用平均速度 表示各计数点的瞬时速度，从理论上讲，对 t 的要求是_（选填“越小越
5、好”或“与大小无关”)；从实验的角度看，选取的x 大小与速度测量的误差_(选填“有关”或“无关”)。（5）早在 16 世纪末，伽利略就猜想落体运动的速度应该是均匀变化的。当时只能靠滴水计时，为此他设计了如图 4 所示的“斜面实验” ，反复做了上百次，验证了他的猜想。请你结合匀变速直线运动的知识，分析说明如何利用伽利略“斜面实验”检验小球的速度是随时间均匀变化的_。【来源】2018 年全国普通高等学校招生统一考试物理（北京卷）【答案】 A C 如图所示：小车的速度随时间均匀变化 加速度 越小越好 有关 如果小球的初速度为 0，其速度 ，那么它通过的位移 x t2。因此，只要测量小球通过不同位移所
6、用的时间，就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化。【解析】 （1）打点计时器需用交流电源；为了计算速度需要利用刻度尺测量长度。故需要的仪器选 AC（2）利用所给点迹描点连线，得图像所用的时间，就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化。 （要检验小球的速度是随时间均匀变化的，可以检验小球运动位移与时间的平方成正比，利用滴水可以得到小球的运动时间，并测出小球在相应时间内的位移，则可以验证。 ）点睛：本题考查了速度与与时间得关系，速度没有办法直接测量，所以要利用物理关系转化，转换成我们能够测量的量，然后在来验证速度与时间得关系。3某同学用图（a）所示的装置测量木块与木板之间的摩擦因数。跨过光滑定滑轮的
7、细线两端分别与木块和弹簧秤相连，滑轮和木块之间的细线保持水平，在木块上放置砝码。缓慢向左拉动水平放置的木板，当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时，弹簧秤的示数即为木块受到的滑动摩擦力的大小。某次实验所得数据在下表中给出，其中 的值从图（b）中弹簧秤的示数读出。砝码的质量 m/kg 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25滑动摩擦力 f/N 2.15 2.36 2.55 2.93回答下列问题（1） =_N（2）在图（c）的坐标纸上补齐未画出的数据点_并绘出 f-m 图线_；（3） f 与 m、木块质量 M、木板和木块之间的滑动摩擦因数 及重力加速度大小 g 之间的关系式f=_，
8、f-m 图线（直线）的斜率的表达式 k=_;（4）取 g=9.80 m/ ，由绘出的 f-m 图线求得 （保留 2 位有效数字）【来源】2018 年普通高等学校招生全国统一考试物理（全国 II 卷）【答案】 （1）2.75 （2）如图所示（3） （ M+m） g g （4）0.40【解析】试题分析：描点连线时要注意让所有点均匀分布在线上或线的两边要结合图像坐标整理出相应的数学函数，然后观测斜率和截距分别代表什么。（1）指针在 2.7 与 2.8 之间，估读为（2）描点画线注意让所有点均匀分布在线上或线的两边，作图如下：（3） （ M+m） g g （4）0.40点睛：在描点连线时要注意尽可能让
9、点在直线上，如果没法在直线上也要均匀分布在直线的两侧，来减小误差。4某研究小组做“验证力的平行四边形定则”的实验，所有器材有：方木板一块，白纸，量程为 5 N 的弹簧测力计两个，橡皮条（带两个较长的细绳套） ，刻度尺，图钉（若干个） 。具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的是_。A橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上 B重复实验再次进行验证时，结点 O 的位置可以与前一次不同C使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时视线应正对测力计刻度D用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计时的拉力该小组的同学用同一套器材做了四次实验，白纸上留下的标注信息有
10、结点位置 O，力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点，如下图所示。其中对于提高实验精度最有利的是_。【来源】2018 年全国普通高等学校招生同一考试理科综合物理试题（天津卷）【答案】 BC B【点睛】 “验证力的平行四边形定则”的实验中需要注意：1同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是：将两只弹簧测力计调零后互钩对拉，若两只弹簧测力计在对拉过程中，读数相同，则可选；若读数不同，应另换，直至相同为止2在同一次实验中，使橡皮条拉长时，结点 O 位置一定要相同3用两只弹簧测力计钩住绳套互成角度地拉橡皮条时，夹角不宜太大也不宜太小，在 60100之间为宜4实验时弹簧测力计应与木板平行，读数时眼
11、睛要正视弹簧测力计的刻度，在合力不超过量程及橡皮条弹性限度的前提下，拉力的数值尽量大些5细绳套应适当长一些，便于确定力的方向不要直接沿细绳套的方向画直线，应在细绳套末端用铅笔画一个点，去掉细绳套后，再将所标点与 O 点连接，即可确定力的方向6在同一次实验中，画力的图示所选定的标度要相同，并且要恰当选取标度，使所作力的图示稍大一些5甲、乙两同学通过下面的实验测量人的反应时间。实验步骤如下：（1）甲用两个手指轻轻捏住量程为 L 的木尺上端，让木尺自然下垂。乙把手放在尺的下端（位置恰好处于 L 刻度处，但未碰到尺） ，准备用手指夹住下落的尺。 （2）甲在不通知乙的情况下，突然松手，尺子下落；乙看到尺
12、子下落后快速用手指夹住尺子。若夹住尺子的位置刻度为 L1，重力加速度大小为 g，则乙的反应时间为_（用 L、 L1和 g 表示） 。（3）已知当地的重力加速度大小为 g=9.80 m/s2， L=30.0 cm， L1=10.4 cm，乙的反应时间为_s。 （结果保留 2 位有效数字）（4）写出一条提高测量结果准确程度的建议：_。【来源】2018 年全国普通高等学校招生统一考试物理（全国 III 卷）【答案】 0.20 多次测量取平均值；初始时乙的手指尽可能接近尺子【解析】试题分析 本题主要考查自由落体运动及其相关的知识点，意在考查考生灵活运用教材知识解决实际问题的能力。解析 根据题述，在乙的
13、反应时间 t 内，尺子下落高度 h=L-L1，由自由落体运动规律， h= gt2，解得 t=。代入数据得： t=0.20s。点睛 测量反应时间是教材上的小实验，此题以教材小实验切入，难度不大。6如图（a） ，一弹簧上端固定在支架顶端，下端悬挂一托盘：一标尺由游标和主尺构成，主尺竖直固定在弹簧左边；托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置，简化为图中的指针。现要测量图（a）中弹簧的劲度系数，当托盘内没有砝码时，移动游标，使其零刻度线对准指针，此时标尺读数为 1.950 cm；当托盘内放有质量为 0.100 kg 的砝码时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针，标尺示数如图（b）所示，其读数为_
14、cm。当地的重力加速度大小为 9.80 m/s2，此弹簧的劲度系数为_N/m（保留 3 位有效数字） 。【来源】2018 年全国普通高等学校招生统一考试物理（新课标 I 卷）【答案】 3.775 53.7【点睛】解答此题常见错误主要有：一是游标卡尺读数误差，或单位搞错导致错写成 37.70；二是把重力加速度按照习惯用 g=10m/s2代入计算导致错误；三是考虑采用图象法处理实验数据计算劲度系数耽误时间。【2017 高考真题】1【2017新课标卷】 （5 分）某探究小组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
15、平，用手轻推一下小车。在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图（b）记录了桌面上连续的 6 个水滴的位置。 （已知滴水计时器每 30 s 内共滴下 46 个小水滴） （1）由图（b）可知，小车在桌面上是_（填“从右向左”或“从左向右” ）运动的。（2）该小组同学根据图（b）的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图（b）中 A 点位置时的速度大小为_m/s，加速度大小为_m/s 2。 （结果均保留 2 位有效数字）【答案】 （1）从右向左 （2）0.19 0.037【考点定位】匀变速直线运动的研究【名师点睛】注意相邻水滴间的时间间隔的计算，46 滴水有 45 个间隔；速度加速度的
16、计算，注意单位、有效数字的要求。2【2017新课标卷】（6 分）某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴（横轴为 x 轴，纵轴为 y 轴，最小刻度表示 1 mm）的纸贴在水平桌面上，如图（a）所示。将橡皮筋的一端 Q 固定在 y 轴上的 B 点（位于图示部分之外），另一端 P 位于 y 轴上的 A 点时，橡皮筋处于原长。（1）用一只测力计将橡皮筋的 P 端沿 y 轴从 A 点拉至坐标原点 O，此时拉力 F 的大小可由测力计读出。测力计的示数如图（b）所示， F 的大小为_N。（2）撤去（1）中的拉力，橡皮筋 P 端回到 A 点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将 P 端拉至
17、O点。此时观察到两个拉力分别沿图（a）中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为 F1=4.2 N 和 F2=5.6 N。（i）用 5 mm 长度的线段表示 1 N 的力，以 O 为作用点，在图（a）中画出力 F1、 F2的图示，然后按平形四边形定则画出它们的合力 F 合 ；（ii） F 合 的大小为_N， F 合 与拉力 F 的夹角的正切值为_。若 F 合 与拉力 F 的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则。【答案】（1）4.0 （2）（i）如图 （ii）4.0 0.05【考点定位】验证力的平行四边形定则 【名师点睛】验证力的平行四
18、边形定则中的作图法要注意标明：力的标度、刻度、方向箭头、大小和物理量名称。3 【2017新课标卷】 （6 分）某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系。使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器。实验步骤如下：如图（a） ，将光电门固定在斜面下端附近；将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间 t；用 s 表示挡光片沿运动方向的长度，如图（b）所示， v表示滑块在挡光片遮住光线的 t 时间内的平均速度大小，求出 v；将另一挡光片换到滑块上
19、，使滑块上的挡光片前端与中的位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤、；多次重复步骤；利用实验中得到的数据作出 vt 图，如图（c）所示。完成下列填空：（1）用 a 表示滑块下滑的加速度大小，用 vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则 v与vA、 a 和 t 的关系式为 v= 。（2）由图（c）可求得， vA= cm/s， a= cm/s2。（结果保留 3 位有效数字）【答案】 （1） 12at （2）52.1 16.3（15.816.8）【考点定位】匀变速直线运动的规律【名师点睛】此题主要考查学生对匀变速直线运动的基本规律的运用能力；解题时要搞清实验的原理，能通过运动公式找到图
20、象的函数关系，结合图象的截距和斜率求解未知量。4【2017天津卷】如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是_。A重物选用质量和密度较大的金属锤B两限位孔在同一竖直面内上下对正C精确测量出重物的质量D用手托稳重物，接通电源后，撒手释放重物某实验小组利用上述装置将打点计时器接到 50 Hz 的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示。纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中 O 点为纸带上打出的第一个点。重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利
21、用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有_。A OA、 AD 和 EG 的长度 B OC、 BC 和 CD 的长度C BD、 CF 和 EG 的长度 D AC、 BD 和 EG 的长度【答案】AB BC由 BC 和 CD 的长度长度可求出打 C 点的速度 vC，打 O 点的速度 v1=0，有 OC 之间的距离 h，可以用来验证机械能守恒定律，故 B 正确；由 BD 和 EG 的长度可分别求出打 C 点的速度 v1和打 F 点的速度 v2，有 CF 之间的距离 h，可以来验证机械能守恒定律，故 C 正确； AC、 BD 和 EG 的长度可分别求出打 BCF 三点的速度，但 BC、 CF、 B
22、F 之间的距离都无法求出，无法验证机械能守恒定律，故 D 错误。【考点定位】实验验证机械能守恒定律【名师点睛】本题的难点是对实验原理的理解。5【2017北京卷】 （18 分）如图 1 所示，用质量为 m 的重物通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验。（1）打点计时器使用的电源是_（选填选项前的字母）。A直流电源 B交流电源（2）实验中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正确操作方法是_（选填选项前的字母）。A把长木板右端垫高 B改变小车的质量在不挂重物且_（选填选项前的字母）的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速运动，
23、表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。A计时器不打点 B计时器打点（3）接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下的第一个点标为 O。在纸带上依次取 A、 B、 C若干个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为 T。测得 A、 B、 C各点到 O 点的距离为x1、 x2、 x3，如图 2 所示。实验中，重物质量远小于小车质量，可认为小车所受的拉力大小为 mg。从打 O 点到打 B 点的过程中，拉力对小车做的功 W=_，打 B 点时小车的速度 v=_。（4）以 v2为纵坐标， W 为横坐标，利用实验数据作出如图 3 所示的 v2W 图象。由此图象可得 v2随 W 变化的表达式为_。根
24、据功与能的关系，动能的表达式中可能包含 v2这个因子；分析实验结果的单位关系，与图线斜率有关的物理量应是_。（5）假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响，若重物质量不满足远小于小车质量的条件，则从理论上分析，图 4 中正确反映 v2W 关系的是_。【答案】（1）B （2）A B （3） mgx2 31xT（4） v2=kW， k=（4.55.0） kg 1 质量 （5）A（4）由图 3 可知，图线斜率 k4.7 kg1，即 v2=4.7 kg1W；设小车质量为 M，根据动能定理有2MvW，变形得2vW，即 k= M2，因此与图线斜率有关的物理量为质量。（5）若 m 不满足远小于 M，则由动能
25、定理有2()0mv，可得2vm， v2与 W 仍然成正比关系，选 A。【考点定位】探究动能定理实验【名师点睛】实验总存在一定的误差，数据处理过程中，图象读数一样存在误差，因此所写函数表达式的比例系数在一定范围内即可；第（5）问有一定的迷惑性，应明确写出函数关系，再进行判断。6【2017江苏卷】（8 分）利用如题 101 图所示的实验装置探究恒力做功与物体动能变化 的关系小车的质量为 M=200.0 g，钩码的质量为 m=10.0 g，打点计时器的电源为 50 Hz 的交流电（1）挂钩码前，为了消除摩擦力的影响，应调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车观察到_（2）挂上钩码，按实验要求打出的一条纸
26、带如题 102 图所示选择某一点为 O，依次每隔 4 个计时点取一个计数点用刻度尺量出相邻计数点间的距离 x，记录在纸带上计算打出各计数点时小车的速度 v，其中打出计数点“1”时小车的速度 v1=_m/s（3）将钩码的重力视为小车受到的拉力，取 g=9.80 m/s，利用 W=mg x算出拉力对小车做的功 W利用2k1EMv算出小车动能，并求出动能的变化量 kE计算结果见下表3/0JW2.45 2.92 3.35 3.81 4.26k2.31 2.73 3.12 3.61 4.00请根据表中的数据，在答题卡的方格纸上作出 kW图象（4）实验结果表明， kE总是略小于 W某同学猜想是由于小车所受
27、拉力小于钩码重力造成的用题中小车和钩码质量的数据可算出小车受到的实际拉力 F=_N【答案】（1）小车做匀速运动 （2）0.228 （3）如图所示 （4）0.093【解析】（1）小车能够做匀速运动，纸带上打出间距均匀的点，则表明已平衡摩擦；（2）相临计数点间时间间隔为 T=0.1 s，021.8m/sxvT；（3）描点画图，如图所示。；（4）对整体，根据牛顿第二定律有： mg=（ m+M） a，钩码： mgFT=ma，联立解得绳上的拉力：0.93NTMmFg【考点定位】探究恒力做功与物体动能变化的关系【名师点睛】本题中的计算，要当心数据的单位、有效数字的要求用整体法、隔离法，根据牛顿第二定律求绳
28、上的拉力，题目比较常规，难度不大【2016 高考真题】1 【2016上海卷】 （3 分）在“用 DIS 研究机械能守恒定律”的实验中，用到的传感器是 传感器。若摆锤直径的测量值大于其真实值会造成摆锤动能的测量值偏 。 （选填：“大”或“小” ） 。【答案】光电门；大【考点定位】机械能守恒定律的验证【方法技巧】要熟悉实验“机械能守恒定律的验证” ，会计算摆球通过光电门时的速度，根据动能的公式就可以分析小球动能的变化情况。 2 【2016浙江卷】 （10 分）某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，测得图中弹簧 OC 的劲度系数为 500 N/m。如图 1 所示，用弹簧 OC 和弹簧秤 a、
29、 b 做“探究求合力的方法”实验。在保持弹簧伸长1.00 cm 不变的条件下，（1）若弹簧秤 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）若弹簧秤 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” ） 。【答案】 （1）3.003.02 3.094.1（有效数不作要求） （2）变大 变大【考点定位】探究求合力的方法【名师点睛】此题考查力的平行四边形法则问题。解题的关键是弄清实验的原理，熟练掌
30、握力的平行四边形定则；第二问是力的动态分析，要会用“图解法”画图分析解答试题。3 【2016四川卷】 （6 分）用如图所示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某位置 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 x。（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
31、片）的质量（3）增大 A、 O 之间的距离 x，计时器显示时间 t 将_。A增大 B减小 C不变【答案】 （1） svt （2）C （3）B【名师点睛】此实验比较简单，实验的原理及步骤都很清楚；实验中引入的计时器装置可与刻度尺结合测量速度；首先要知道测量的物理量的表达式，然后才能知道要测量的物理量.4 【2016全国新课标卷】 （10 分）某物理课外小组利用图（a）中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系。图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码。本实验中可用的钩码共有 N=5 个，每个质量均为 0.010 kg
32、。实验步骤如下：（1）将 5 个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物快，使小车（和钩码）可以在木板上匀速下滑。（2）将 n（依次取 n=1，2，3，4，5）个钩码挂在轻绳右端，其余 N n 个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行。释放小车，同时用传感器记录小车在时刻 t 相对于其起始位置的位移 s，绘制s-t 图像，经数据处理后可得到相应的加速度 a。（3）对应于不同的 n 的 a 值见下表。 n=2 时的 s-t 图像如图（b）所示；由图（b）求出此时小车的加速度（保留 2 位有效数字） ，将结果填入下表。n 1 2 3 4 52/msa0.20 0.58 0.7
33、8 1.00（4）利用表中的数据在图（c）中补齐数据点，并作出 a-n 图像。从图像可以看出：当物体质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比。（5）利用 an 图像求得小车（空载）的质量为_kg（保留 2 位有效数字，重力加速度取 g=9.8 ms2） 。（6）若以“保持木板水平”来代替步骤（1） ，下列说法正确的是_（填入正确选项前的标号）A an 图线不再是直线B an 图线仍是直线，但该直线不过原点C an 图线仍是直线，但该直线的斜率变大【答案】 （3）0.39（4）如图所示（5）0.45（6）BC【解析】 （3）因为小车做初速度为零的匀加速直线运动，故将（2，0.78）代入 2
34、1sat可得0.9m/sa。（4）根据描点法可得如图所示图线（5）根据牛顿第二定律可得 (5)nmgMa，代入 m=0.010 kg， n=1、2、3、4、5，以及相应的加速度求可得 0.45kM。（6）因为如果不平衡摩擦力，则满足 Ff的形式，所以故直线不过原点，但仍是直线，A 错误 B正确；随着 n 的增大，小车的总质量在减小，故直线的斜率变大，故 C 正确。【考点定位】验证牛顿第二定律的应用【方法技巧】对于高中实验，要求能明确实验原理，认真分析各步骤，从而明确实验方法；同时注意掌握图象的性质，能根据图象进行分析，明确对应规律的正确应用。5 【2016天津卷】某同学利用图示装置研究小车的匀
35、变速直线运动。实验中必要的措施是_。A细线必须与长木板平行 B先接通电源再释放小车C小车的质量远大于钩码的质量 D平衡小车与长木板间的摩擦力他 实 验 时 将 打 点 计 时 器 接 到 频 率 为 50 HZ的 交 流 电 源 上 ， 得 到 一 条 纸 带 ， 打 出 的 部 分 计 数 点 如图所示（每相邻两个计数点间还有 4 个点，图中未画出） 。 s1=3.59 cm， s2=4.41 cm， s3=5.19 cm， s4=5.97 cm， s5=6.78 cm， s6=7.64 cm。则小车的加速度 a=_m/s2（要求充分利用测量的数据） ，打点计时器在打 B 点时小车的速度 v
36、B=_m/s。 （结果均保留两位有效数字）【答案】AB 0.80 0.40【考点定位】研究小车的匀变速直线运动实验【名师点睛】此题是一道考查研究小车的匀变速直线运动的常规实验题；注意不要把此实验与验证牛顿第二定律的实验相混淆；在验证牛顿第二定律的实验中，要求小车的质量远大于钩码的质量和平衡小车与长木板间的摩擦力，但在此实验中是不必要的；此题考查学生对力学基本实验的掌握情况。6 【2016全国新课标卷】 （6 分）某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，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
37、段距离，由静止释放物快，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能。（1）试验中涉及下列操作步骤：把纸带向左拉直松手释放物块接通打点计时器电源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）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 50 Hz。由 M 纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的试验中物块脱离弹簧时的速度为_m/s。比较两纸带可知，_（填“ M”或“ L”）纸带对应的试验中弹簧被压缩后的弹性势能大。【答案】 （1） （2）1.29 M【考点定位】探究弹簧的弹性势能【名师点
38、睛】此题是创新实验，考查探究弹簧的弹性势能实验；关键是弄懂装置的原理，并能正确地处理实验数据；题目比较简单，考查考生处理基本实验的能力。7 【2016全国新课标卷】 （5 分）某同学用图（a）所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有 20 Hz、30 Hz 和 40 Hz。打出纸带的一部分如图（b）所示。该同学在实验中没有记录交流电的频率 f，需要用实验数据和其它题给条件进行推算。（1）若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用 f和图（b）中给出的物理量可以写出：在打点计时器打出 B 点时，重物下落的速度大小为_，打出 C 点时重物下落的速度大小为_，
39、重物下落的加速度大小为_ （2）已测得 1s=8.89 cm， 2s=9.50 cm， 3s=10.10 cm；当重力加速度大小为 9.80 m/ 2s，实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的 1%。由此推算出 f为_ Hz。【答案】（1） （ s1+s2） f （ s2+s3） f 1（ s3s1） f2 （2）40【考点定位】验证机械能守恒定律、纸带数据分析【名师点睛】本题主要考查验证机械能守恒定律实验、纸带数据分析。解决这类问题的关键是会根据纸带数据求出打某一点的瞬时速度、整个过程的加速度；解决本题要特别注意的是打点计时器的频率不是经常用的 50 Hz。8 【2016北京卷】利用图 2
40、 装置做“验证机械能守恒定律”实验。为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的 。A动能变化量与势能变化量B速度变化量和势能变化量C速度变化量和高度变化量除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹） 、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是 。A交流电源 B刻度尺 C天平（含砝码）实验中，先接通电源，再释放重物，得到图 3 所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、 B、 C，测得它们到起始点 O 的距离分别为 hA、 hB、 hC。已知当地重力加速度为 g，打点计时器打点的周期为 T。设重物的质量为 m。从打 点到打 点的过程中，重物的重力势能变化量
41、 pE ，动能变化量 kE 。大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是 。A利用公式 vgt计算重物速度B利用公式 2h计算重物速度C存在空气阻力和摩擦阻力的影响D没有采用多次实验取平均值的方法某同学想用下述方法研究机械能是否守恒，在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点 O 的距离 h，计算对应计数点的重物速度 v，描绘 v2-h 图像，并做如下判断：若图像是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能守恒。请你分析论证该同学的判断依据是否正确。【答案】A AB 21-,()CABmgT C 该同学的判断依据不正确。在重物下落 h 的过程中，若阻力 f 恒定，根据 0(
42、)fhfvghm可知， v2-h 图像就是过原点的一条直线。要向通过 v2-h 图像的方法验证机械能是否守恒，还必须看图像的斜率是否接近 2g。度的规律可得 B 点的速度为 2CABhvT，所以 22k1()CABhEmvT。实验过程中存在空气阻力，纸带运动过程中存在摩擦力，C 正确。该同学的判断依据不正确。在重物下落 h 的过程中，若阻力 f 恒定，根据 2210()fmghfvgh可知， v2-h 图像就是过原点的一条直线。要向通过 v2-h 图像的方法验证机械能是否守恒，还必须看图像的斜率是否接近 2g。【考点定位】验证机械能守恒定律实验。【方法技巧】解决本题的关键掌握实验的原理，会通过
43、原理确定器材，以及掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度的大小，做分析匀变速直线运动情况时，其两个推论能使我们更为方便地解决问题，一、在相等时间内走过的位移差是一个定值，即 2xaT，二、在选定的某一过程中，中间时刻瞬时速度等于该过程中的平均速度。9 【2016海南卷】某同学利用图（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 50 Hz。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
44、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。回答下列问题：（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；（保留两位有效数字）（2）物块的加速度大小为_m/s 2。 （保留两位有效数字）【答案】 （1）0.56 0.96 （2）2.0【考点定位】探究小车速度随时间变化的规律【名师点睛】根据匀变速直线运动中中间时刻的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上小车的瞬时速度大小，然后在速度公式求加速度即可。10 （10 分） 【2016江苏卷】某同学用如题 111 图所示的装置验证机械能守恒定律一根细线系住钢球，悬挂
45、在铁架台上，钢球静止于 A 点，光电门固定在 A 的正下方在钢球底部竖直地粘住一片宽带为 d 的遮光条将钢球拉至不同位 置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间 t 可由计时器测出，取 vt作为钢球经过 A 点时的速度记录钢球每次下落的高度 h 和计时器示数 t，计算并比较钢球在释放点和 A 点之间的势能变化大小 Ep与动能变化大小 Ek，就能验证机械能是否守恒（1）用 Ep=mgh 计 算 钢 球 重 力 势 能 变 化 的 大 小 ， 式 中 钢 球 下 落 高 度 h 应 测 量 释 放 时 的 钢 球 球 心 到之 间 的 竖 直 距 离 （A）钢球在 A 点时的顶端 （B）钢球在 A
46、 点时的球心 （C）钢球在 A 点时的底端（2）用 Ek= 21v计算钢球动能变化的大小，用刻度尺测量遮光条宽度，示数如题 112 图所示，其读数为 cm某次测量中，计时器的示数为 0.0100 s，则钢球的速度为 v= m/s（3）下表为该同学的实验结果：他发现表中的 Ep与 Ek之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的你是否同意他的观点？请说明理由（4）请你提出一条减小上述差异的改进建议【解析】 （1）小球下落的高度为初末位置球心间的距离，所以选 B； （2）由题图知读数为 1.50cm，小球的速度为 dvt，代入数据解得 v=1.50m/s；（3）若是空气阻力造成的，则 Ek小于 Ep，根据表格数据知 Ek大于 Ep，故不是空气阻力造成的【考点定位】验证机械能守恒【方法技巧】本题重在考查实验的误差分析，空气阻力的影响是使得一部分势能转