专题七、实验（力学实验）
【典型例题】
一、基本仪器的使用：
1.用某精密仪器测量一物件的长度，得其长度为1．63812ｃｍ．如果用最小刻度为ｍｍ的米尺来测量，则其长度应读为________ｃｍ，如果用50分度的卡尺来测量，则其长度应读为________ｃｍ，如果用千分尺（螺旋测微计）来测量，则其长度应读为________ｃｍ．
2.图1甲为20分度游标卡尺的部分示意图，其读数为__________ mm ；图乙为螺旋测微器的示意图，其读数为________ mm.
3.在某一力学实验中，打出的纸带如图1所示，相邻计数点的时间间隔是T .测出纸带各计数点之间的距离分别为x 1、x 2、x 3、x 4，为了使由实验数据计算的结果更精确些，加速度的平均值为a ＝___ ___；打下C 点时的速度v C ＝__ ____.
二、验证性实验：
4.“验证机械能守恒定律”的实验可以采用如图1甲或乙方案来进行。

（1）比较这两种方案， （填“甲”或“乙”）方案好些，理由是： 。

（2）如图2是该实验中得到的一条纸带，测得每两个计数点间的距离如图中所示,已知每两个计数点间的时间间隔T = 0.1s 。

物体运动的加速度a = ；该纸带是采用 （填“甲”或“乙”）实验方案得到的。

简要写出判断依据 。

三、探究性实验：
5.某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”，如图1所示，他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小。

在水平桌面上相距50.0cm 的A 、B 两点各安装一个速度传感器记录小车通过A 、B 时的速度大小。

小车中可以放置砝码。

（1）实验主要步骤如下：
①测量________和拉力传感器的总质量M 1;把细线的一端固定在拉力传感器上另一端通过定滑轮与钩码相连；正确连接所需电路；
②将小车停在C 点，______，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力及小车通过A 、B 时的速度。

③在小车中增加砝码，或_______，重复②的操作。

（2）右表是他们测得的一组数据，其中M 是M 1与小车中砝码质量m 之和，|v 22－v 2
1| 是两个速度传感器记录速度的平方差，可以据此计算出动能变化量△E ，F 是拉力传感器受到的拉力，W 是F 在A 、B 间所作的功。

表格中△E 3=____，W 3=____.(结果保留三位有效数字)
（3）根据上表中的数据，请在图2中的方格纸上作出△E-W 图线。

四、设计性实验：
6.如图6所示，水平桌面有斜面体A ，小铁块B ，斜面体的斜面是曲面，下端切线是水平。

现提供的实验工具只有：天平、直尺。

其他的实验器材可根据实验需要自选。

设计一个实验，测出小铁块B 自斜面顶端由静止下滑到底端的过程中，摩擦力对小铁块B 做的功。

要求： （1）请在原图中补充画出简要实验装置图。

（2）简要说明实验要测的物理量。

（3）简要说明实验步骤。

（4）写出实验结果的表达式（重力加速度g 已知） 五、创新型实验：
7.某同学想利用DIS 测电风扇的转速和叶片长度，他设计的实验装置如左下图所示．他先在某一叶片边缘粘上一小条弧长为△l 的反光材料，当该叶片转到某一位置时，用光传感器接收反光材料反射的激光束，并在计算机屏幕上显示出矩形波，如右下图所示，屏幕横向每大格表示的时间为5.00×10-2s ．则矩形波的“宽度”所表示的物理意义是___________________；电风扇的转速为______转/s ；若△l 为10cm ，则叶片长度为________m ．
图6 图1
【巩固练习】
1.用螺旋测微器测量一金属丝的直径如下图9甲所示．该金属丝的直径是______ mm ；用20等分刻度的游标卡尺测一工件的长度如下图乙所示，则该工件的长度是______ cm.
2.物理兴趣小组的同学用图9的实验装置来探究机械能受恒定律，在悬点O 正下方有水平放置的炽热的电热丝P ，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断；MN 为水平木板，已知悬线长为L ，悬点到木板的距离OD ＝h （h ＞L ）。

（1）电热丝P 必须放在悬点正下方的理由是：________。

（2）将小球向左拉起后自由释放，最后小球落到木板上的C 点，DC ＝s ，则小球做平抛运动的初速度为v 0________。

（3）在其他条件不变的情况下，若改变释放小球时悬线与竖直方向的夹角θ，小球落点与D 点的水
平距离s 将随之改变，经多次实验，以s 2
为纵坐标、cos θ为横坐标，得到如图10所示图像。

该图象说明了什么？
3.为了探索弹力和弹簧伸长量的关系，李卫同学选了甲、乙两根规格不同的弹簧进行测试，根据测得的数据绘出如图16所示图象．从图象上看，该同学没能完全按实验要求做，而使图象上端成曲线，图象上端弯曲的原因是__________________________．这两根弹簧的劲度系数分别为______ N/m 和______ N/m.若要制作一个精确程度较高的弹簧秤，应选弹簧秤______．
4.利用实验探究“当合外力大小一定时，物体运动的加速度大小与其质量成反比”．给定的器材有：倾角可以调节的长斜面（如图）、小车、计时器、米尺、天平（含砝码）、钩码等．在实验过程中不考虑摩擦，重力加速度为g ，请结合下列实验步骤回答相关问题． （1）用天平测出小车的质量为m ０；
（2）让小车自斜面上方一固定点A 1从静止开始下滑到斜面底端A 2，用计时器记下所用的时间为t ０； （3）用米尺测出A 1与A 2之间的距离为S ；则：小车的加速度大小a ＝ ． （4）用米尺测出A 1相对于A 2的高度为h ０；则：小车所受的合外力大小F
＝ ．
（5）在小车中加钩码，用天平测出此时小车与钩码的总质量m ，同时通过改变斜面的倾角来改变固
定点A 1相对于A 2的高度h ，测出小车从A 1静止开始下滑到斜面底端A 2所需的时间t ；问：质量不相等的前后两次应怎样操作才能使小车所受合外力大小一定？ ． （6）多次改变小车与钩码的总质量进行实验，测出各次对应的m 、h 、t 的值．以 为纵坐标、 为横坐标建立坐标系，根据各组数据在坐标系中描点．如果这些点在一条过原点的直线上，则可间接说明“当合外力大小一定时，物体运动的加速度大小与其质量成反比”．
6.兴趣小组为测一遥控电动小车的额定功率，进行了如下实验： ①用天平测出电动小车的质量为0.4kg ；
②将电动小车、纸带和打点计时器按如图甲所示安装； ③接通打点计时器（其打点周期为0.02s ）；
④使电动小车以额定功率加速运动，达到最大速度一段时间后关闭小车电源，待小车静止时再关闭打点计时器（设小车在整个过程中小车所受的阻力恒定）。

在上述过程中，打点计时器在纸带上所打的部分点迹如图乙所示。

请你分析纸带数据，回答下列问题：
（a ）该电动小车运动的最大速度为 m/s ；
（b ）关闭小车电源后，小车的加速度大小为 m/s 2； （c ）该电动小车的额定功率为 W 。

7.某实验小组利用如图8甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒．图乙所示是用游标卡尺测量遮光条的宽度，其读数为d ＝________ cm ；实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt ＝1.2×10－
2 s ，则滑块经过光电门时的瞬时速度为
________ m/s.在本实验中，为了验证系统的机械能是否守恒，需要测量的物理量除了钩码的质量外，还需要测量________和________．
8.下列有关高中物理实验的说法中不正确的是 ( ) A ．“验证力的平行四边形定则”实验采用的科学方法是等效替代法 B ． 电火花打点计时器的工作电压是220 V 的交流电
C ． 在用打点计时器“研究匀变速直线运动”的实验中，由纸带上的一系列点迹取计数点，
可求出任
图
9
意两个计数点之间的平均速度
D．在“验证机械能守恒定律”的实验中，必须要用天平测出下落物体的质量。