1、五年高考考点一力学实验考点一力学实验A组 自主命题北京卷题组1.(2019北京理综,21,18分)用如图1所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上,钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出,落在水平挡板MN上,由于挡板靠近硬板一侧较低,钢球落在挡板上时,钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板,重新释放钢球。如此重复,白纸上将留下一系列痕迹点。(1)下列实验条件必须满足的有。A.斜槽轨道光滑B.斜槽轨道末段水平C.挡板高度等间距变化D.每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球图1(2)为定量研究,建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。图2a.取平抛运动的起始点为坐标
2、原点,将钢球静置于Q点,钢球的(选填“最上端”、“最下端”或者“球心”)对应白纸上的位置即为原点;在确定y轴时(选填“需要”或者“不需要”)y轴与重垂线平行。b.若遗漏记录平抛轨迹的起始点,也可按下述方法处理数据:如图2所示,在轨迹上取A、B、C三点,AB和BC的水平间距相等且均为x,测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2,则(选填“大于”、“等于”或者“小于”)。可求得钢球平抛的初速度大小为(已知12yy13当地重力加速度为g,结果用上述字母表示)。(3)为了得到平抛物体的运动轨迹,同学们还提出了以下三种方案。其中可行的是。A.从细管水平喷出稳定的细水柱,拍摄照片,即可得到平抛运动轨迹B.
3、用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置,平滑连接各位置,即可得到平抛运动轨迹C.将铅笔垂直于竖直的白纸板放置,笔尖紧靠白纸板,铅笔以一定初速度水平抛出,将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹(4)伽利略曾研究过平抛运动,他推断:从同一炮台水平发射的炮弹,如果不受空气阻力,不论它们能射多远,在空中飞行的时间都一样。这实际上揭示了平抛物体。A.在水平方向上做匀速直线运动B.在竖直方向上做自由落体运动C.在下落过程中机械能守恒(5)牛顿设想,把物体从高山上水平抛出,速度一次比一次大,落地点就一次比一次远。如果速度足够大,物体就不再落回地面,它将绕地球运动,成为人造地球卫星。同样是受地球引力,
4、随着抛出速度增大,物体会从做平抛运动逐渐变为做圆周运动,请分析原因。答案答案(1)BD(2)a.球心需要b.大于x(3)AB(4)B(5)见解析21gyy解析解析本题考查研究平抛运动实验,突出考查了实验分析及探究能力,体现了科学探究、科学推理的素养要素。(1)研究平抛运动实验,必须满足的条件是钢球以相同的初速度沿水平方向抛出,则无论斜槽是否光滑,只要每次从同一位置无初速度释放钢球,且斜槽轨道末端水平,钢球抛出的初速度就相同且沿水平方向,A项错误,B、D项正确;实验只需用平滑曲线表示轨迹,挡板高度无需等间距变化,故C项错误。(2)a.因为每次压点痕迹位于水平正对球心的位置,故静置于Q点的钢球球心
5、对应的白纸上的位置为原点。坐标系以水平方向为x轴,竖直方向为y轴,故需要y轴与重垂线平行。b.在竖直方向上,若初速度为零,则满足=,当竖直方向初速度大于零时,则满足;根据y2-y1=gt2得t=,而v0=,得v0=x。(3)水由细管管口水平喷出后,可以看成水做平抛运动,故此法可得到平抛运动轨迹,A项正确;平抛小球频闪照片取圆心点做的记录点与实验中的痕迹点一致,故B项正确;铅笔做平抛运动12yy1312yy1321yygxt21gyy时,因为没有水平压力作用,笔尖不会在白纸上留下平抛运动轨迹,故C项错误。(4)因为平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀加速直线运动,由运动的独立性原
6、理可知平抛物体的飞行时间t=由下落高度决定,所以伽利略的推断揭示了平抛物体在竖直方向上做自由落体运动,故B项正确,A、C项错误。(5)物体初速度较小时,运动范围很小,引力可以看做恒力重力,物体做平抛运动;随着物体初速度增大,运动范围变大,引力不能再看做恒力;当物体初速度达到第一宇宙速度时,它就围绕地球做圆周运动而成为地球卫星。试题分析试题分析题目梯度明显,层次清晰,突出了学科特点,体现了学科思想。2hg2.(2018北京理综,21,18分)用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。图1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
7、点迹清晰的纸带,找一个合适的点当做计时起点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。图2c.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为横轴建立直角坐标系,在坐标纸上描点,如图3所示。图3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(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
8、-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xt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。图4答案答案(1
9、)AC(2)如图所示(3)小车的速度随时间均匀变化加速度(4)越小越好有关(5)如果小球的初速度为0,其速度vt,那么它通过的位移xt2。因此,只要测量小球通过不同位移所用的时间,就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化。解析解析本题考查研究匀变速直线运动规律的实验。(1)打点计时器所用电源为50Hz的交流电源,测量各计数点间距离需用刻度尺。(2)图见答案。(3)因为小车的速度随时间均匀变化,所以小车做匀加速直线运动。由匀加速直线运动中速度v=v0+at,可知v-t图像斜率的物理意义是加速度。(4)=,若用表示瞬时速度,t越小越好,而选取的x大小会影响速度测量值与真实值的偏差大小。(5)设v0=
10、0,v=at,而x=at2,故可通过位移随时间的变化情况,判断速度随时间的变化情况。vxtv12解题关键解题关键实验原理的认识(1)图像法是实验中常用的方法,要学会通过图像分析问题。(2)测量量的转换是实验中的常用手段,当某一个物理量不易测量时,可通过该量与其他量的关系式,转换成其他可测量的物理量。如将速度的测量转换成位移的测量。3.2016北京理综,21(2)利用图1装置做“验证机械能守恒定律”实验。图1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)、电磁打点计时器
11、、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m。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=。图2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=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
12、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2gh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。答案答案AAB-mghBmC见解析1222CAhhT解析解析重物的机械能指它的动能和重力势能,所以机械能是否守恒要看动能和重力势能变化量是否相等,所以选A项。因为电磁打点计时器用6V以下交流电源,所以A项器材需要;实验中需要用刻度尺测纸带上点间距离,所以B项器材需要;因为动能变化、重力势能变化都是对同一重物而言的,所以不需要测它的质量,故C项不需要。从打O点到打B点的过程中
13、重物的重力势能在减少,所以Ep=-mghB,再由=得打B点时重物的速度为vB=,故动能变化量为Ek=m-0=m。因为做实验时存在空气阻力和纸带与打点计时器间的摩擦阻力,故重物下落过程不是自由落体运动,所以|Ep|Ek,所以C项正确。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mgh-fh=mv2-0v2=2(g-)h可知,v2-h图像就是过原点的一条直线。要想通过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。2tvv2CAhhT122Bv1222CAhhT12fm考查点考查点验证机械能守恒。解题指导解题指导用匀变速直线运动某段时间的中间时刻速度等于平
14、均速度即=,求出瞬时速度,再求动能的变化量。2tvv4.2015北京理综,21(2)用单摆测定重力加速度的实验装置如图1所示。图1组装单摆时,应在下列器材中选用(选填选项前的字母)。A.长度为1m左右的细线B.长度为30cm左右的细线C.直径为1.8cm的塑料球D.直径为1.8cm的铁球测出悬点O到小球球心的距离(摆长)L及单摆完成n次全振动所用的时间t,则重力加速度g=(用L、n、t表示)。下表是某同学记录的3组实验数据,并做了部分计算处理。组次123摆长L/cm80.0090.00100.0050次全振动时间t/s90.095.5100.5振动周期T/s1.801.91重力加速度g/(ms
15、-2)9.749.73请计算出第3组实验中的T=s,g=m/s2。用多组实验数据作出T2-L图像,也可以求出重力加速度g。已知三位同学作出的T2-L图线的示意图如图2中的a、b、c所示,其中a和b平行,b和c都过原点,图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。则相对于图线b,下列分析正确的是(选填选项前的字母)。图2A.出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长LB.出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次C.图线c对应的g值小于图线b对应的g值某同学在家里测重力加速度。他找到细线和铁锁,制成一个单摆,如图3所示。由于家里只有一根量程为30cm的刻度尺,于是他在细线上的A点
16、作了一个标记,使得悬点O到A点间的细线长度小于刻度尺量程。保持该标记以下的细线长度不变,通过改变O、A间细线长度以改变摆长。实验中,当O、A间细线的长度分别为l1、l2时,测得相应单摆的周期为T1、T2。由此可得重力加速度g=(用l1、l2、T1、T2表示)。图3答案答案AD2.019.76B2224n Lt21222124()llTT解析解析用单摆测定重力加速度的实验中,要求小球可看成质点,因此摆线长度要远大于球的直径,故选用长度为1m左右的细线;为减小空气阻力的影响,摆球应选用质量大体积小的,故选用铁球,选项A、D正确。由单摆周期公式T=2及T=可知g=由T=可知T3=s=2.01sg=m
17、/s29.76m/s2由T=2可得T2=L,T2-L图线应为过坐标原点的直线,图线a和图线b平行,且在T2一定时,图线a对应的L小于图线b对应的L,因此出现图线a的原因可能是误将悬点到小球上端的距离记为摆长L,选项A错;图线c的斜率小于图线b的斜率,由T2=L及g=可知图线c对应的g值应大于图线b对应的g值,B正确,C错误。Lgtn224()Ltn2224n Lttn100.5502224n Lt22224 3.1450100.00 10(100.5)Lg24g24g2224n Lt设标记以下的细线长度为l0则有=(l0+l1),=(l0+l2)联立得g=21T24g22T24g2122212
18、4()llTT考查点考查点用单摆测重力加速度。解题指导解题指导(1)单摆在摆角很小的条件下,才能近似为简谐运动。组建单摆时,应选用摆线细而长,摆球重而小的。(2)要注意t是完成n次全振动的总时间。(3)在用图像处理数据时,要注意图线的函数关系式。5.2011北京理综,21(2)如图1,用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。实验中,直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是,可以通过仅测量(填选项前的符号),间接地解决这个问题。A.小球开始释放高度hB.小球抛出点距地面的高度HC.小球做平抛运动的射程图1中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时
19、,先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放,找到其平均落地点的位置P,测量平抛射程OP。图1然后,把被碰小球m2静置于轨道的水平部分,再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放,与小球m2相碰,并多次重复。接下来要完成的必要步骤是。(填选项前的符号)A.用天平测量两个小球的质量m1、m2B.测量小球m1开始释放高度hC.测量抛出点距地面的高度HD.分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、NE.测量平抛射程OM,ON若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为(用中测量的量表示);若碰撞是弹性碰撞,那么还应满足的表达式为(用中测量的量表示)。经测定,m1=45.0g,m2=7.5g,小球落地点的平均
20、位置距O点的距离如图2所示。碰撞前、后m1的动量分别为p1与p1,则p1 p1=11;若碰撞结束时m2的动量为p2,则p1 p2=11。图2实验结果说明,碰撞前、后总动量的比值为。有同学认为,在上述实验中仅更换两个小球的材质,其他条件不变,可以使被碰小球做平抛运动的射程增大。请你用中已知的数据,分析和计算出被碰小球m2平抛运动射程ON的最大值为cm。112ppp答案答案CADE或(DEA或DAE)m1OM+m2ON=m1OPm1OM2+m2ON2=m1OP2142.911.0176.8解析解析小球碰前和碰后的速度都用平抛运动来测定,即v=。而由H=gt2知,每次竖直高度相等,平抛时间相等。即m
21、1=m1+m2;则可得m1OP=m1OM+m2ON。故只需测射程,因而选C;由表达式知:在OP已知时,需测量m1、m2、OM和ON。故必要步骤A、D、E若为弹性碰撞同时满足动能守恒。m1=m1+m2m1OP2=m1OM2+m2ON2p1=m1p1=m1故p1 p1=OP OM=44.80 35.20=14 11xt12OPtOMtONt122OPt122OMt122ONtOPtOMt故p1 p1=OP OM=44.80 35.20=14 11p2=m2p1 p2=11 2.9故=1ONt1OMmt2ONmt112ppp112m OPm OMmON其他条件不变,使ON最大,则m1、m2发生弹性碰
22、撞。则其动量和能量均守恒,可得v2=,而v2=,v0=故ON=OP=44.80cm=76.8cm1 0122m vmmONtOPt1122mmm2 45.045.07.56.(2019课标,22,5分)某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行探究。物块拖动纸带下滑,打出的纸带一部分如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz,纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。在A、B、C、D、E五个点中,打点计时器最先打出的是点。在打出C点时物块的速度大小为m/s(保留3位有效数字);物块下滑的加速度大小为m/s2(保留2位有效数字)。B组 统一命题课标卷题组答案答
23、案A0.2330.75解析解析本题考查利用打点计时器探究匀变速直线运动的速度和加速度的关系,以及考生处理实验数据的能力,体现了以科学态度进行科学探究的核心素养。物块沿倾斜的木板加速下滑时,纸带上打出的点逐渐变疏,故A点为先打出的点。vC=m/s=0.233m/sa=m/s20.75m/s22BDxT2(5.86 1.20)102 0.12(2)CEACxxT22(9.303.163.16)10(2 0.1)易错警示易错警示本题相邻两计数点之间还有4个打出的点未画出,故T=50.02s=0.1s,不可用T=0.02s计算。7.(2019课标,22,5分)如图(a),某同学设计了测量铁块与木板间动
24、摩擦因数的实验。所用器材有:铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50Hz的交流电源、纸带等。回答下列问题:图(a)(1)铁块与木板间动摩擦因数=(用木板与水平面的夹角、重力加速度g和铁块下滑的加速度a表示)。(2)某次实验时,调整木板与水平面的夹角使=30。接通电源,开启打点计时器,释放铁块,铁块从静止开始沿木板滑下。多次重复后选择点迹清晰的一条纸带,如图(b)所示。图中的点为计数点(每两个相邻的计数点间还有4个点未画出)。重力加速度为9.80m/s2。可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为(结果保留2位小数)。图(b)答案答案(1)(2)0.35sincosgag解析解析本题考查牛
25、顿第二定律及考生的实验探究能力,体现了科学探究与科学推理的核心素养。(1)对铁块,根据牛顿第二定律得mgsin-mgcos=ma,解得=。(2)用逐差法可得a=m/s2=1.97m/s2,由于=30,g=9.80m/s2,则=0.35。sincosgag22(76.3931.83)(31.835.00)109 0.1解题关键解题关键1.利用牛顿第二定律列方程得出的表达式。2.认真读题,注意g用9.80m/s2来计算,而不能习惯性用10m/s2来计算。3.利用逐差法,精准计算加速度值。8.(2018课标,22,5分)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
26、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1.950cm;当托盘内放有质量为0.100kg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cm。当地的重力加速度大小为9.80m/s2,此弹簧的劲度系数为N/m(保留3位有效数字)。答案答案3.77553.7解析解析本题考查游标卡尺的读数方法和胡克定律。此标尺为二十分度的标尺,精确度为0.05mm,读数=整毫米数(主尺)+n精确度,所以读数为37mm+150.05mm=37.
27、75mm=3.775cm。当托盘中放入砝码稳定时,弹簧的伸长量x=3.775cm-1.950cm=1.825cm。由平衡条件得F=mg,由胡克定律得F=kx,联立得k=53.7N/m。9.(2016课标,22,5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20Hz、30Hz和40Hz。打出纸带的一部分如图(b)所示。图(a)图(b)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他题给条件进行推算。(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
28、C点时重物下落的速度大小为,重物下落的加速度大小为。(2)已测得s1=8.89cm,s2=9.50cm,s3=10.10cm;当地重力加速度大小为9.80m/s2,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。答案答案(1)(s1+s2)f(s2+s3)f(s3-s1)f2(2)40121212解析解析(1)匀变速直线运动中,某一段位移的平均速度等于中间时刻的瞬时速度:vB=(s1+s2)f,同理vC=(s2+s3)f,加速度a=(s3-s1)f2。(2)由牛顿第二定律可知:mg-0.01mg=maa=0.99g又由(1)问知:a=联立得f=40Hz122ssT1212CB
29、vvT12231()2ssf解题指导解题指导(1)考查通过处理纸带求瞬时速度和加速度的方法。(2)要求推算打点计时器所用电源的频率,问题新颖,但应注意到加速度表达式中,加速度与频率的相关性,只要知道加速度就可求出频率。由给出的受力情况,根据牛顿第二定律可求出加速度,再代入第(1)问中加速度的表达式求出频率。10.(2019课标,22,5分)甲乙两位同学设计了利用数码相机的连拍功能测重力加速度的实验。实验中,甲同学负责释放金属小球,乙同学负责在小球自由下落的时候拍照。已知相机每间隔0.1s拍1幅照片。(1)若要从拍得的照片中获取必要的信息,在此实验中还必须使用的器材是。(填正确答案标号)A.米尺
30、B.秒表C.光电门D.天平(2)简述你选择的器材在本实验中的使用方法。答:。(3)实验中两同学由连续3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab=24.5cm、ac=58.7cm,则该地的重力加速度大小为g=m/s2。(保留2位有效数字)C组 教师专用题组答案答案(1)A(2)将米尺竖直放置,使小球下落时尽量靠近米尺(3)9.7解析解析本题考查了匀变速直线运动中数据的处理与加速度的计算,考查了学生的实验能力,体现了科学思维中模型建构、科学推理等素养要素,渗透了科技进步的价值观念。(1)运动时间可由相机拍照的时间间隔来确定,不需要秒表与光电门。本实验中不需要测量小球的质量,故不需要天平。但需测量小球下
31、落的距离,故需要米尺。(2)由于不知照相机的放大倍数,故不能通过测量小球在照片上下落的距离来获得小球的实际下落距离,所以只能将米尺与小球的运动拍摄在同一张照片中。因小球做自由落体运动,故米尺只能竖直放置。(3)由x=gT2得当地的重力加速度的大小为g=m/s2=9.7m/s2。方法诠释方法诠释纸带问题及类纸带问题中求物体运动的加速度,当只有两个连续数据时,可利用x=aT2求解;当只有两个不连续的数据时,可利用xm-xn=(m-n)aT2计算;而当给定多个连续数据时,则需采用逐差法计算。2xT2(0.5870.245)0.2450.111.(2018课标,22,6分)甲、乙两同学通过下面的实验测
32、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=9.80m/s2,L=30.0cm,L1=10.4cm。乙的反应时间为s。(结果保留2位有效数字)(4)写出一条能提高测量结果准确程度的建议:。答案答案(2)(3)0.20(4)多次测量取平均值;初始时乙的手指尽可能接近
33、尺子12()LLg解析解析本题考查自由落体运动的应用。(2)(3)木尺做自由落体运动,由位移公式可得L-L1=gt2,解得t=s=0.20s1212()LLg2(0.3000.104)9.8012.(2017课标,22,6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1mm)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。(
34、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=4.2N和F2=5.6N。()用5mm长度的线段表示1N的力,以O为作用点,在图(a)中画出力F1、F2的图示,然后按平行四边形定则画出它们的合力F合;图(a)图(b)()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。答案答案(1)4.0(2)()F1、F2和F合如图所示()4.00.05解析解析(1)测力计读
35、数时需要进行估读,此测力计分度值为0.2N,则F的大小为4.0N。(2)()作力的图示时,要选好标度,再根据F1、F2的方向及大小作出相应两力的图示,图见答案。分别以F1、F2为邻边作平行四边形并作出对角线,即得F合。()表示F合的线段的长度为20.0mm,根据标度算出F合大小为4.0N。实际合力F的方向沿AO方向,对角线为F合方向,则两者夹角的正切值tan=0.05。命题意图命题意图本题考查验证力的平行四边形定则实验。易错分析易错分析测力计读数时要注意估读。1212FFFFAO长度在 所在直线上投影长度在所在直线上投影长度21 202013.(2018课标,23,9分)某同学用图(a)所示的
36、装置测量木块与木板之间的动摩擦因数。跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连,滑轮和木块间的细线保持水平,在木块上方放置砝码。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f4的值可从图(b)中弹簧秤的示数读出。图(a)图(b)砝码的质量m/kg0.050.100.150.200.25滑动摩擦力f/N2.152.362.55f42.93图(c)回答下列问题:(1)f4=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、木板与木块之间的动摩擦因数
37、及重力加速度大小g之间的关系式为f=,f-m图线(直线)的斜率的表达式为k=;(4)取g=9.80m/s2,由绘出的f-m图线求得=。(保留2位有效数字)答案答案(1)2.75(2)如图所示(3)(M+m)gg(4)0.40解析解析本题考查物体的平衡、滑动摩擦力的计算及分析图像的能力。(1)由图可知弹簧秤的读数为2.75N。(2)画图线时应使尽可能多的点落在线上,不在线上的点应均匀分布在线的两侧。(3)以木块和砝码为研究对象,整体水平方向受木板的滑动摩擦力和细线的拉力,f=(M+m)g,整理得f=mg+Mg,故f-m图线的斜率k=g。(4)由图知k=3.9N/kg,故=0.40。kg14.(2
38、017课标,22,5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30s内共滴下46个小水滴)图(a)图(b)(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/s2。(结果均保留2位有效数字)答案答案(1)从右向左(2)
39、0.190.037解析解析本题考查研究匀变速直线运动。(1)由于小车获得速度后在摩擦力作用下减速运动,故相邻水滴间的距离逐渐减小,结合图(b)可知小车向左运动。(2)由题意知,30s内滴下46滴水,共45个时间间隔,故相邻两滴水的时间间隔T=s=s。由匀变速直线运动中平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得vA=mm/s=0.19m/s。由逐差法得小车运动的加速度为a=mm/s2=0.037m/s2。3045231171332232(150 133)(117100)223方法技巧方法技巧“纸带”的处理处理“纸带”时,对于匀变速直线运动,求某点的瞬时速度需利用=,求加速度时应利用x=aT2。当需要考虑
40、减小偶然误差时,应采用逐差法求加速度。2tvv15.(2017课标,22,6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,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;vv将另一挡光片换到滑块上,使滑块上的挡光片前端与中位置相同,令滑块由静止
41、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-t图,如图(c)所示。图(c)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,则与vA、a和t的关系式为=。(2)由图(c)可求得,vA=cm/s,a=cm/s2。(结果保留3位有效数字)vvv答案答案(1)vA+t(2)52.116.32a解析解析本题考查匀变速直线运动的基本规律、利用光电门测量平均速度的实验方法,考查学生的实验能力和数据处理能力。挡光片通过光电门的平均速度等于t时间段的中间时刻的速度由v=v0+at可知=vA+a即=vA+at,由图像的截距可知vA=52.12
42、cm/s52.1cm/s其斜率k=a,故滑块的加速度a=2k=16.3cm/s2vv2tv1212审题指导审题指导在本实验中,每次换不同挡光片时,题给条件要求下滑前,挡光片前端相对于斜面的位置都相同,且滑块都由静止开始下滑,这表明每次下滑实验中挡光片开始遮光时滑块的瞬时速度都是相同的,都是vA。因此根据匀变速直线运动的规律,很容易可以写出=vA+a。v2t16.(2016课标,22,6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段距离,由静止释放物块,
43、通过测量和计算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能。图(a)(1)实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50Hz。由M纸带所给的数据,可求出在该纸带对应的实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”)纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大。图(b)答案答案(1)(2)1.29M解析解析(1)实验步骤中,一定要注意接通打点计时器电源之后再松手释放物块。若次序
44、搞反,可能造成物块已离开桌面但打点计时器还没有开始工作。(2)从纸带上看,最后两个数据2.58cm、2.57cm相差不大,表示物块已经脱离弹簧,所以速度v=10-2m/s1.29m/s,同理可计算出打下L纸带时物块脱离弹簧的速度要小一些。2.582.572 0.02审题指导审题指导通过打点计时器打下的纸带可分析物体的运动过程。本题中,从前面几个数据可以看出相等时间内的位移逐渐增大,表明此阶段物块在弹簧弹力作用下加速运动,从后面两个数据可以看出相等时间内的位移几乎不变,表明此阶段物块已经脱离了弹簧,近似做匀速直线运动。评析评析本题考查打点计时器的相关实验,与探究弹簧弹性势能相结合,不落俗套。17
45、.(2015课标,22,6分,0.395)某同学用图(a)所示的实验装置测量物块与斜面之间的动摩擦因数。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz,物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图(b)所示,图中标出了五个连续点之间的距离。(1)物块下滑时的加速度a=m/s2,打C点时物块的速度v=m/s;(2)已知重力加速度大小为g,为求出动摩擦因数,还必须测量的物理量是(填正确答案标号)。A.物块的质量B.斜面的高度C.斜面的倾角答案答案(1)3.25(2分)1.79(2分)(2)C(2分)解析解析(1)a=3.25m/s2vC=1.79m/s(2)因为a=(mgsin-mgcos)/m=gsin-gc
46、os所以=欲求出还需知道斜面倾角,故选C项。2(2)CEACssT2BDsTsincosgag18.(2015课标,22,6分,0.369)某物理小组的同学设计了一个粗测玩具小车通过凹形桥最低点时的速度的实验。所用器材有:玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器(圆弧部分的半径为R=0.20m)。完成下列填空:(1)将凹形桥模拟器静置于托盘秤上,如图(a)所示,托盘秤的示数为1.00kg;(2)将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时,托盘秤的示数如图(b)所示,该示数为kg;(3)将小车从凹形桥模拟器某一位置释放,小车经过最低点后滑向另一侧。此过程中托盘秤的最大示数为m;多次从同一位置释放小车,记录
47、各次的m值如下表所示:序号12345m(kg)1.801.751.851.751.90(4)根据以上数据,可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为N;小车通过最低点时的速度大小为m/s。(重力加速度大小取9.80m/s2,计算结果保留2位有效数字)答案答案(2)1.40(2分)(4)7.9(2分)1.4(2分)解析解析(2)示数为1.40kg,注意估读。(4)小车经过凹形桥最低点时对桥的压力N=g-M桥g=(1.81-1.00)9.80N=7.9N,小车通过最低点时受到的支持力N=N=7.9N,小车质量m车=1.40kg-1.00kg=0.40kg,由N-m车g=m车,解得v=1.4m/s。m
48、2vR19.(2016课标,23,10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0.010kg。实验步骤如下:图(a)(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块,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
49、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),将结果填入表中。n12345a/ms-20.200.580.781.00(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。图(b)图(c)(5)利用a-n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=9.8ms-2)。(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.a-n
50、图线不再是直线B.a-n图线仍是直线,但该直线不过原点C.a-n图线仍是直线,但该直线的斜率变大答案答案(3)0.39(2分。在0.370.49范围内都给分)(4)如图所示(3分)(5)0.45(3分。在0.430.47范围内都给分)(6)BC(2分。选对一个给1分,有选错的不给这2分)解析解析(3)由s=at2得:a=,在s-t图像中找一点坐标,代入公式即可求出a。(5)对小车和钩码组成的系统应用牛顿第二定律:nmg=(M+Nm)a,则a=,a-n图像的斜率k=,从而可解出M。(6)对于已平衡摩擦力的情况,对整体应用牛顿第二定律:nmg=(M+Nm)a,则a=n;对于木板水平的情况,对整体应
