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高考力学实验运动学试验

力学实验专题复习实验1、研究匀变速直线运动1、在做“研究匀变速直线运动”的实验时,某同学得到一条用打点计时器打下的纸带,如图所示,并在其上取了A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 等7个计数点,每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出.打点计时器接频率为f=50Hz 的交流电源.(1)每两个相邻的计数点的时间间隔为 s ,打点计时器使用的是 (选填“交流”或“直流”)电源. (2)打下E 点时纸带的速度v E = (用题中给定字母表示); (3)若测得d 6=65.00cm ,d 3=19.00cm ,物体的加速度a= m/s 2;(4)如果当时电网中交变电流的频率f >50Hz ,但当时做实验的同学并不知道,那么测得的加速度值比真实值 (选填“偏大”或“偏小”). 【参考答案】(1)0.1,交流; (2)5310d d - f ; (3)3.0; (4)偏小. 【名师解析】(1)使用打点计时器来分析物体运动情况的实验中,打点计时器使用的是交流电源,若电源频率为50HZ ,则打点计时器打相邻两点的时间间隔是 0.02s .每相邻两个计数点间还有4个点,图中没有画出,所以相邻的计数点之间的时间间隔为T=5×1/f=0.1s .(2)利用匀变速直线运动的推论得:v E =532d d T -=5310d d -f 。

(3)根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT 2可得a=63329d d d T --=20.650.190.1990.1--⨯ m/s 2=3.0m/s 2; (4)如果在某次实验中,交流电的频率f >50Hz ,那么实际打点周期变小,根据运动学公式△x=at 2得:真实的加速度值就会偏大,所以测量的加速度值与真实的加速度值相比是偏小. 2、如图是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带(1)已知打点计时器电源频率为50 Hz ,则纸带上打相邻两点的时间间隔为________;(2)选取ABCD 纸带上四个点,从图中读出A 、B 两点间距s =________ cm ;C 点对应的速度是________ m/s ,匀变速直线运动的加速度为________ m/s 2(计算结果保留两位有效数字)【参考答案】:(1)0.02 s (2)0.70 0.50 5.03、某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动。

①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②他实验时将打点计时器接到频率为50 H Z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 B=_______m/s。

(结果均保留两位有效数字)【答案】①AB ②0.80 0.40实验2、探究弹簧与其伸长量的关系1、一个实验小组做“探究弹簧弹力与弹簧伸长关系”的实验,采用如图甲所示装置,质量不计的弹簧下端挂一个小盘,在小盘中增添砝码,改变弹簧的弹力。

实验中作出小盘中砝码重力与弹簧伸长量x的关系图象如图乙所示。

(重力加速度g=10 m/s2)(1)由图乙可知该弹簧的劲度系数为________ N/m。

(2)由图乙可求得小盘的质量为________ kg,小盘的质量会导致弹簧劲度系数的测量结果与真实值相比________。

(填“偏大”、“偏小”或“相同”)【参考答案】:(1)200 (2)0.1 相同2、(1)某同学做“探究弹力和弹簧伸长关系”的实验.某次测量如图1所示,指针示数为16.00 cm.(2)他先测出不挂砝码时弹簧下端指针所指的标尺刻度,然后在弹簧下端挂上砝码,并逐个增加砝码,测出指针所指的标尺刻度,所得数据作成x﹣m图象如图2:(重力加速度g取9.8m/s2)根据所测得的数据和关系曲线可知,这种规格的弹簧劲度系数为N/m.在图象的末端图象变弯曲的原因是:.(2)从图象可以看出在0~4.9N范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律.根据胡克定律F=kx得:k== N/m=35N/m.图象之所以发生弯曲是因为超过了弹簧的弹性限度,不再符合胡克定律;3、将两根自然长度相同、劲度系数不同、粗细也不同的弹簧套在一起,看作一根新弹簧,设原粗弹簧(记为A)劲度系数为k1,原细弹簧(记为B)劲崖系数为k2、套成的新弹簧(记为C)劲度系数为k3。

关于k1、k2、k3的大小关系,同学们做出了如下猜想:甲同学:和电阻并联相似,可能是乙同学:和电阻串联相似,可能是k3 =k1+k2丙同学:可能是k3=(1)为了验证猜想,同学们设计了相应的实验(装置见图甲)。

(2)简要实验步骤如下,请完成相应填空。

a.将弹簧A悬挂在铁架台上,用刻度尺测量弹簧A的自然长度L0;b.在弹簧A的下端挂上钩码,记下钩码的个数”、每个钩码的质量m和当地的重力加速度大小g,并用刻度尺测量弹簧的长度L1;c.由F= 计算弹簧的弹力,由x=L1-L0计算弹簧的伸长量,由k=F/x计算弹簧的劲度系数;d.改变,重复实验步骤b、c,并求出弹簧A的劲度系数的平均值k1;e.仅将弹簧分别换为B、C,重复上述操作步骤,求出弹簧B、C的劲度系数的平均值k2、k3。

比较k1,k2、k3并得出结论。

(3)图乙是实验得到的图线,由此可以判断同学的猜想正确。

【参考答案】:(2)nmg 钩码的个数(3)乙由图乙所示实验得到的图线,根据胡克定律可知原粗弹簧A劲度系数k1=25N/m,原细弹簧为B劲崖系数k2=37.5N/m,、套成的新弹簧C劲度系数为k3=62.5N/m。

即k3= k1+k2,由此可以判断乙同学的猜想正确。

4、把两根轻质弹簧串联起来测量它们各自的劲度系数,如图甲所示。

(1)未挂钩码之前,指针B指在刻度尺如图乙所示的位置上,记为________ cm;(2)将质量50 g的钩码逐个挂在弹簧Ⅰ的下端,逐次记录两弹簧各自的伸长量;所挂钩码的质量m与每根弹簧的伸长量x,可描绘出如图丙所示的图象,由图象可计算出弹簧Ⅱ的劲度系数kⅡ=________ N/m;(取重力加速度g=9.8 m/s2)(3)图丙中,当弹簧Ⅰ的伸长量超过17 cm时其图线为曲线,由此可知,挂上第________个钩码时,拉力已经超过它的弹性限度,这对测量弹簧Ⅱ的劲度系数________(选填“有”或“没有”)影响(弹簧Ⅱ的弹性限度足够大)。

实验3、验证平行四边形定则1、某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示,其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OB与OC为细绳。

图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。

(1)如果没有操作失误,图乙中的F与F′两力中,方向一定沿AO方向的是________。

(2)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(3)实验时,主要的步骤是:A.在桌上放一块方木板,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.用两个弹簧测力计分别钩住绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置O。

记录下O点的位置,读出两个弹簧测力计的示数F1和F2;D.按选好的标度,用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,并用平行四边形定则求出合力F;E.只用一个弹簧测力计,通过细绳套拉橡皮条使其伸长,读出弹簧测力计的示数F′,记下细绳的方向,按同一标度作出F′的图示;F.比较F′和F的大小和方向,看它们是否相同,得出结论。

上述步骤中:①有重要遗漏的步骤的序号是______和________;②遗漏的内容分别是___________________和_____________________。

【名师解析】:(1)由一个弹簧测力计拉橡皮条至O点的拉力一定沿AO方向;而根据平行四边形定则作出的合力,由于误差的存在,不一定沿AO方向,故一定沿AO方向的是F′。

【参考答案】:(1)F ′(2)B(3)①C E②C中应加上“记下两条细绳的方向”E中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置O”2、用如下的器材和方法可以验证“力的平行四边形定则”。

在圆形桌子透明桌面上平铺一张白纸,在桌子边缘安装三个光滑的滑轮,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)这次实验中,若一根绳挂的钩码质量为m,另一根绳挂的钩码质量为2m,则第三根绳挂的钩码质量一定大于且小于。

(2)第二次实验时,改变滑轮P2、P3的位置和相应绳上钩码的数量,使结点平衡,绳的结点(填“必须”或“不必”)与第一次实验中白纸上描下的O点重合。

实验中,若桌面不水平(填“会”或“不会”)影响实验的结论。

【参考答案】(1)m;3m;(2)不必;不会实验4、验证牛顿运动定律1、如图甲所示为验证牛顿第二定律的实验装置示意图。

(1)平衡小车所受阻力的操作:取下________,把木板不带滑轮的一端垫高;接通电火花计时器电源,轻推小车,让小车拖着纸带运动。

如果打出的纸带如图乙所示,则应________(选填“减小”或“增大”)木板的倾角,反复调节,直到纸带上打出的点迹__________为止。

(2)如图丙所示为研究“在外力一定的条件下,物体的加速度与其质量的关系”时所得的实验图象,横坐标m 为小车上砝码的质量。

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________。

2、某组同学设计了“探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系”实验。

如图甲为实验装置简图,A为小车,B为电火花计时器,C为装有细砂的小桶,D为一端带有定滑轮的长方形木板,实验中认为细绳对小车拉力F等于细砂和小桶的总重量,小车运动的加速度a可用纸带上打出的点求得。

(1)如图乙为某次实验得到的纸带,已知实验所用电源的频率为50 Hz 。

根据纸带可求出电火花计时器打B 点时的速度为________ m/s ,小车的加速度大小为________ m/s 2。

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