2022届北京市高考物理一轮实验专题复习练习：力学实验.docx

1、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,Sj=5.19cm,Si=5.97cm,Ss=6.78cm,Si=7.64cm。则小车的加速度大小a=m/s2(要求充分利用测量的数据),打

2、点计时器在打B点时小车的速度大小VB=m/s。(结果均保留两位有效数字)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

3、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：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。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、5两个计数点对应的坐标点,并画出xt-t图线。根据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

4、动的加速度a=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,

5、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

6、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

7、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

8、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

9、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: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)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mg与细绳对小车的拉力F的大小关系为

10、mg.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。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

11、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。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。通过比较两小车的位移来比较两小车的加速度大小,

12、你认为(选填“可行”或“不可行”),请说明理由:。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：。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

13、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

14、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

15、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与角速度的关系时,要保持相同。A.和rB.和mC.m和rD.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。A.在质量和半径一定的情况下,向心力的大小与角速度成正比B.在质量和半径一定的情况下,向心力的大小与线速度的大小成正比C.在质量和角速度一定的情况下,向心力的大小与半径成反比D.在半径和角速度一定的情况下,向心力的大小与质

16、量成正比2.在“探究向心力的大小与半径、角速度、质量的关系”的实验中。(1)如图所示,A、B两小球都为钢球(相同),是在研究向心力的大小F与的关系。A.质量mB.半径rC.角速度(2)若图中标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1:4,由圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速塔轮相对应的半径之比为。A.1:2B.2:1C.1:4D.4:1七.验证机械能守恒定律1.利用如图装置做“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.速度变化量与势能变化量C.速度变化量与高度变化量除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电

17、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2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m0从打O点到打B点的过程中,重物的重力势能变化量Ep=,动能变化量Ek=。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v=gt计算重物速度B.利用公式V=2gh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

18、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。八.验证动量守恒定律1、用如图所示的装置,来完成“验证动量守恒定律”的实验。实验中使用的小球1和2半径相等,用天平测得质量分别为m1m2,且m1m2。在木板上铺一张白纸,白纸上面铺放复写纸,记下重锤线所指的位置O。先不放小球2,使小球1从斜槽上某一点S由静止滚下,落到水平地面P点。再把小球2静置于斜槽轨道末端,让小球1仍从S处由静止滚下,小球1和小球2碰撞后分别落在复

19、写纸上,在白纸上留下各自落点的痕迹。(1)实验中,直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的,可以通过测量小球做平抛运动的射程来解决这个问题。确定碰撞前后落点的位置P、M、N,用刻度尺测量出水平射程OP、OM、ON。本实验必须满足的条件是。A.斜槽轨道必须是光滑的B.斜槽轨道末端必须是水平的C.小球1每次必须从同一高度由静止释放若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为:为进一步研究该碰撞是否为弹性碰撞,还需要判断关系式是否成立。通过测量小球做平抛运动的射程来代替小球的速度,这样做的依据是:。在实验中,为了让球1碰后沿原方向运动,应满足球1的质量m1大于球2的质量m2,请推理说明。(2)某同学在上述

20、实验中更换了两个小球的材质,其他条件不变,实验操作无误。则下面三幅图中,可能正确的落点分布是。2.在验证动量守恒定律实验中,实验装置如图所示,a、b是两个半径相等的小球,按照以下步骤进行操作:在平木板表面钉上白纸和复写纸,并将该木板坚直立于紧靠槽口处,将小球a从斜漕轨道上固定点处由静止释放,撞到木板并在白纸上留下痕迹O;将木板水平向右移动一定距离并固定,再将小球a从固定点处由静止释放,撞到木板上得到痕迹B;把小球b静止放在斜槽轨道水平末端,让小球a仍从固定点处由静止释放,和小球b相碰后,两球撞在木板上得到痕迹A和C(1)若碰撞过程中没有机械能损失,为了保证在碰撞过程中a球不反弹,a、b两球的质

21、量m1、间的关系是m1m2(选填“”“=”或“”）(2)为完成本实验,必须测量的物理量有。A.小球a开始释放的高度hB.木板水平向右移动的距离1C.a球和b球的质量m1、m2D.O点到A、B、C三点的距离y1、y2、y3(3)在实验误差允许的范围内,若碰撞过程动量守恒,其关系式应为。九.用单摆测重力加速度1.(2020门头沟一模)在“用单摆测量重力加速度”的实验中安装好实验装置后,先用游标卡尺测量摆球直径d,测量的示数如图甲所示,则摆球直径d=cm,再测量摆线长1,则单摆摆长L=(用d、I表示)；摆球摆动稳定后,当它到达(填“最低点”或“最高点”)时启动秒表开始计时,并记录此后摆球再次经过最低点的次数nn=1、2、3,当n=60时停止计时,秒表示数如图乙所示,其读数为s,该单摆的周期为T=s(周期要求保留三位有效数字)；计算重力加速度测量值的表达式为g=(用T、L表示),如果测量值小于真实值,可能原因是。A.将摆球经过最低点的次数n计少了B.计时开始时,秒表启动稍晩C.将摆线长当成了摆长D.将摆线长与球的直径之和当成了摆长正确测量不同摆长L及相应的单摆周期T,并在坐标纸上画出T2与L的关系图线,如图丙所示。由图线计算出重力加速度的大小g=m/s2。(保留3位有效数字,计算时2取9.86)