北京市2022届高考物理一轮实验专题复习练习：力学实验力学实验——基础篇一.探究匀变速直线运动的特点1.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50Hz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,图中末画出)。
S1=3.59cm,S2=4.41cm,S j= 5.19cm,S i=5.97cm,S s=6.78cm,S i=7.64cm。
则小车的加速度大小a=m/s2(要求充分=m/s。
(结果均保留两位有效数利用测量的数据),打点计时器在打B点时小车的速度大小VB字)2.某同学用如图所示的实验装置研究小车在斜面上的运动。
实验步骤如下:a.安装好实验器材。
b.接通电源后,让拖着纸带的小车沿斜面向下运动,重复几次。
选出一条点迹比较清晰的纸带,舍去开始密集的点迹,从便于测量的点开始,每两个打点间隔取一个计数点,如图中0、1、2、⋯、6点所示。
c.测量1、2、3、⋯、6计数点到0计数点的距离,分别记作:X1、X2、x3,⋯,X6。
d.通过测量和计算,该同学判断出小车沿平板做匀加速直线运动。
e.分别计算出x1、x2、x3、⋯、x6与对应时间的比值x1t1、x2t2、x3t3、⋯、x6t6。
f.以xt 为纵坐标、t为横坐标,标出xt与对应时间t的坐标点,画出xt−t图线。
结合上述实验步骤,请你解答下列问题：①实验中,除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、平板、铁架台、导线及开关外,在下面的器材中,必须使用的有和(填选项代号)A.电压合适的50Hz交流电源B.电压可调的直流电源C.刻度尺D.秒表E.天平F.重锤②将分度值为1mm的刻度尺的0刻线与0计数点对齐,0、1、2、5计数点所在位置如图所示,则X2=cm,X5=cm。
③该同学在图中已标出1、3、4、6计数点对应的坐标点,请你在该图中标出与2、5两个−t图线。
计数点对应的坐标点,并画出xt−t图线判断,在打0计数点时,小车的速度V0=m/s;它在平板上运动的加速度④根据xta=m/s2。
二.胡克定律：探究弹簧弹力与形变量的关系1.在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验中,某实验小组将不同数量的钩码分别挂在竖直弹簧下端,进行测量,根据实验所测数据,利用描点法作出了所挂钩码的重力G与弹簧总长L的关系图像,如图所示。
根据图像回答以下问题:(1)弹簧的原长为；(2)弹簧的劲度系数为；(3)分析图像,总结弹簧弹力F跟弹簧总长L之间的关系式为。
2.如图甲所示,用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钧码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系(1)为完成实验,还需要的实验器材有:。
(2)实验中需要测量的物理量有:。
(3)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的Fx图线,由此可求出弹簧的劲度系数为N/m。
图线不过原点的原因是。
(4)为完成该实验,设计的实验步骤如下:A.以弹簧伸长量为横坐标,以弹力为纵坐标,描出各组(x、F)对应的点,并用平滑的曲线连接起来B.记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度I0C.将铁架台固定于桌子上,并将弹簧的一端系于横梁上,在弹簧附近竖直固定一把刻度尺D.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个…钩码，并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度，并记录在表格内，然后取下钩码E.以弹簧伸长量为自变量,写出弹力与伸长量的关系式,首先尝试写成一次函数,如果不行,则考虑二次函数F.解释函数表达式中常数的物理意义G.整理仪器请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来:。
三.力的合成:探究两个互成角度的力的合成规律1.在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中,某同学按照如下步骤进行操作：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形成结点,细绳的另一端系着绳套;c.如图甲,用两个弹簧测力计分别钩住两绳套,互成角度地拉橡皮条,使结点到达某一位置0,记录结点位置和两个弹簧测力计的示数、两条细绳的方向;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,并以F1和F2为邻边作平行四边形,画出它们所夹的对角线F;e.只用一个弹簧测力计通过绳套拉橡皮条,;并按同一标度作出这个力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。
(1)请把步骤e中的内容补充完整。
(2)本实验中步骤c和e两次拉橡皮条的过程,主要体现了下列哪种科学方法。
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)下列操作有利于减小实验误差的是(填字母代号)。
A.实验前将两弹簧测力计调零后水平互钩对拉,选择两个读数相同的弹簧测力计B.拴在橡皮条上的两条细绳必须等长,并且要尽量长一些C.弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行D.用两弹簧测力计同时拉橡皮条时,两弹簧测力计的示数之差应尽可能大E.在记录力的方向时,标记同一细绳方向的两点要远些(4)图乙是该同学在白纸上根据实验数据用同一标度画出的图示,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。
四.牛二：探究加速度与物体受力、物体质量的关系1.(2020西城二模)用图1所示的实验装置研究加速度与物体受力、物体质量之间的关系。
(1)研究加速度与物体质量之间的关系的主要实验步骤如下：a.用天平测出小车的质量m0。
b.安装好实验器材,调整木板倾角,平衡摩擦力和其他阻力。
c.在小桶内装砂,用细绳悬挂小桶并绕过滑轮系在小车上,调整细绳方向与木板平行。
d.接通电源,放开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点;断开电源,取下纸带并在纸带上标上编号。
e.保持砂和桶的总质量不变,多次在小车上加放砝码以改变小车的总质量m,并做好记录,重复步骤d。
f.求出每条纸带对应的加速度并填入表中;在坐标纸上建立坐标系,描点作图,以研究加速度与质量的关系。
综合上述实验步骤,请你完成以下任务:①实验中,需要平衡摩擦力和其他阻力,在此过程中,下列说法正确的是。
A.小车后面不能拖纸带B.系在小车的细绳上不能悬挂小桶C.打点计时器必须接通电源②图2所示为实验中得到的一条纸带,纸带上相邻两计数点之间的时间间隔为T=0.10s,由图中数据可计算出小车的加速度a=m/s2。
(结果保留2位有效数字)③若实验中砂和桶的总质量为m′,则从理论分析可得砂和桶的总重力m′g’与细绳对小车的拉力F的大小关系为m′g.F(选填“略大于”“等于”或“略小于”）。
（2）某同学在研究加速度与物体受力之间的关系时改进了实验方案,他用无线力传感器来测量小车受到的拉力。
如图3所示,他将无线力传感器和小车固定在一起,将系着小桶的细绳系在传感器的挂钩上,调整细绳方向与木板平行。
请判断在改进后的实验中以下步骤是否还有必要(选填“有必要”或“没必要”)。
2.(2020丰台一模)现有两组同学在做“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验。
(1)第一组同学利用如图1所示的装置,打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz。
①他们用小木块将长木板无滑轮的一端垫高,目的是平衡摩擦力。
具体操作是:把木板垫高后,将装有纸带的小车放在木板上,在(选填“挂”或“不挂”)小吊盘并且打点计时器（选填“打点”或“不打点”)的情况下,轻推一下小车,若小车拖着纸带做匀速运动,表明已经平衡了摩擦力。
②图2是某次实验得到的纸带,两个计数点间有四个点末画出,部分实验数据如图所示,则小车的加速度a=m/s2。
(2)第二组同学的实验平面很光滑,摩擦力可以忽略不计。
他们通过测量质量相同的两辆小车在相同时间内通过的位移来比较它们的加速度,进而探究加速度与力的关系,实验装置如图3所示。
将轨道分上下双层排列,两小车尾部的余刂车线由后面的刹车系统同时控制,能使小车同时立即停下来。
通过改变槽码的数量来改变拉力的大小。
①通过比较两小车的位移来比较两小车的加速度大小,你认为(选填“可行”或“不可行”),请说明理由:。
②已知两小车质量均为500g,实验数据如表中所示。
分析表中数据,你能得到结论：。
③一位同学通过比较实验中的数据,发现当乙车的拉力由0.2N增加到0.3N时,位移减小了0.5cm,力增大时加速度是不可能减小的,从而判定第1、2组实验数据至少有一组是有问题的,你(选填“同意”或“不同意”)他的观点,请说明理由:。
五.平抛：探究平抛运动的特点1.(2019西城一模)采用如图1所示的装置可以研究平抛运动。
图2是确定小球位置的硬纸片的示意图,带有一大一小两个孔,大孔宽度与小球的直径d相当,可沿虚线折成图1中的样式,放在如图1中的多个合适位置,可用来确定小球经过的运动轨迹。
已知重力加速度为g。
（1）已备有器材:有孔的硬纸片、坐标纸、图钉、长方形平木板、铅笔、三角板、刻度尺、弧形斜槽、小球、铁架台(含铁夹),还需要的一种实验器材是。
A. 秒表B. 天平C. 重垂线D. 弹簧测力计(2)关于本实验的一些说法,正确的是。
A.斜槽必须是光滑的,且每次释放小球的初位置相同B.应该将斜槽轨道的末端调成水平C.以斜槽末端,紧贴着槽口处作为小球做平抛运动的起点和所建坐标的原点0D.为使所描曲线与小球运动轨迹吻合,应将所有通过硬纸片确定的点都用直线依次连接(3)已知理想的平抛运动在水平方向和竖直方向的位移大小分别为x和y,则其初速度大小V0=在对实际的平抛运动实验的研究中,也利用上述关系式计算初速度,那么计算的初速度误差与x、y的大小选取选填“有关”或“无关”）(4)甲同学得到部分运动轨迹如图3所示。
图中水平方向与竖直方向每小格的边长均为1,P1、P2和P3是轨迹图线上的三个点,P1和P2、P2和P3之间的水平距离相等。
那么,小球从P1运动到P2所用的时间为,小球抛出后的水平速度大小为。
(5)判断所描绘曲线是否为抛物线是本实验的目的之一。
若乙同学实验得到的平抛运动的轨迹是图4所示的曲线,图中的O点是小球做平抛运动的起点。
可用刻度尺测量各点的x、y坐标,如P1的坐标(x1,y1)、P2的坐标(x2,y2)、P3的坐标(X3,y3)等。
怎样通过这些测量值来判断这条曲线是否是一条抛物线?并请简述判断的方法。
六.向心力：探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系1.在探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系的实验中。
(1)在探究向心力的大小F与角速度ω的关系时,要保持相同。
A.ω和rB.ω和mC.m和r D.m和F(2)本实验采用的实验方法是。
A.累积法 B.控制变量法C.微元法 D.放大法(3)通过本实验可以得到的正确结果是。