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力学实验题.docx
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力学实验题
打点计时器
速度、加速度的求解方法
实验原理与操作
1 在做“研究匀变速直线运动”的实验时,为了能够较准确地测出加速度,将你认为正确的选项前面的字母填在横线上:
________.
A.把附有滑轮的长木板放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面
B.把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端,连接好电路
C.再把一条细绳拴在小车上,细绳跨过滑轮,下边挂上合适的钩码,每次必须由静止释放小车
D.把纸带穿过打点计时器,并把它的一端固定在小车的后面
E.把小车停在靠近打点计时器处,接通直流电源后,放开小车,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一系列的点,换上新纸带,重复三次
F.从三条纸带中选择一条比较理想的纸带,舍掉开头比较密集的点,在后边便于测量的地方找一个开始点,并把每打五个点的时间作为时间单位.在选好的开始点下面记作0,往后第六个点作为计数点1,依此标出计数点2、3、4、5、6,并测算出相邻两点间的距离
G.根据公式a1=
,a2=
,a3=
及a=
求出a
答案 ABCDFG
数据处理与误差分析
2、甲、乙两位同学利用穿过打点计时器的纸带来记录小车的运动,打点计时器所用电源的频率为50Hz.
(1)实验后,甲同学选择了一条较为理想的纸带,测量数据后,通过计算得到了小车运动过程中各计时时刻的速度如表格所示.
分析表中数据,在误差允许的范围内,小车做________运动;由于此次实验的原始纸带没有保存,该同学想估算小车从位置0到位置5的位移,其估算方法如下:
x=(0.42×0.1+0.67×0.1+0.92×0.1+1.16×0.1+1.42×0.1)m,那么,该同学得到的位移________(选填“大于”、“等于”或“小于”)实际位移.
(2)乙同学的纸带如图所示,按时间顺序取0、1、2、3、4、5、6七个计数点,每相邻的两计数点间都有四个点未画出.用刻度尺量出1、2、3、4、5、6点到0点的距离如图所示(单位:
cm).由纸带数据计算可得计数点3所代表时刻的瞬时速度大小v3=________m/s,小车的加速度大小a=________m/s2.
答案
(1)匀变速直线(匀加速直线) 小于
(2)0.33 0.76
1 (2015年临沂质检)如图甲所示,用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩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由于__________.
(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l0;
C.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:
__________________.
答案
(1)刻度尺
(2)弹簧原长、弹簧所受外力与对应的伸长量(或与弹簧对应的长度) (3)200 弹簧自重 (4)CBDAEFG
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和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;
D.按选好的标度,用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,并用平行四边形定则求出合力F;
E.只用一只弹簧测力计,通过细绳套拉橡皮条使其伸长,读出弹簧测力计的示数,记下细绳的方向,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.
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_________________.
答案
(1)F′
(2)B (3)①C E ②C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”
1 (2013年高考天津卷)某实验小组利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系.
(1)(多选)下列做法正确的是________(填字母代号).
A.调节滑轮的高度,使牵引木块的细绳与长木板保持平行
B.在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时,将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上
C.实验时,先放开木块再接通打点计时器的电源
D.通过增减木块上的砝码改变质量时,不需要重新调节木板倾斜度
(2)为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力,应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量________(选填“远大于”“远小于”或“近似等于”)木块和木块上砝码的总质量.
(3)甲、乙两同学在同一实验室,各取一套如上图所示的装置放在水平桌面上,木块上均不放砝码,在没有平衡摩擦力的情况下,研究加速度a与拉力F的关系,分别得到图中甲、乙两条直线,设甲、乙用的木块质量分别为m甲、m乙,甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为μ甲、μ乙,由图可知,m甲________m乙,μ甲________μ乙.(均选填“大于”“小于”或“等于”)
答案
(1)AD
(2)远小于 (3)小于 大于
3 (2015年武汉调研)某同学设计了如下实验方案用来“验证牛顿运动定律”.
如图甲所示,将木板有定滑轮的一端垫起,把滑块通过细绳与带夹的重锤(重锤质量远小于滑块质量)相连,然后跨过定滑轮,重锤下夹一纸带,穿过打点计时器.调整木板倾角,直到轻推滑块后,滑块沿木板匀速运动.
如图乙所示,保持长木板的倾角不变,将打点计时器安装在长木板上靠近滑轮处,取下细绳和重锤,将滑块与纸带相连,使其穿过打点计时器,然后接通电源释放滑块,使之由静止开始加速运动.打点计时器使用的交流电频率为50Hz,打出的纸带如图丙所示,A、B、C、D、E是纸带上五个计数点.
(1)图乙中滑块下滑的加速度为________(保留两位有效数字).
(2)若重锤质量为m,滑块质量为M,重力加速度为g,则滑块加速下滑受到的合力为________.
(3)某同学在保持滑块质量不变的情况下,对滑块施加沿斜面向下的拉力F,通过多次改变滑块所受合力,由实验数据作出的a-F图象如图所示,则滑块的质量为________kg(保留两位有效数字).
解析
(1)由逐差法求滑块的加速度
a=
T=0.02s×2=0.04s
所以a=3.9m/s2.
(2)挂上重锤时滑块受力平衡,所以在取下重锤时,滑块下滑受到的合力为mg.
(3)由牛顿第二定律得F+mg=Ma,a=
F+
结合图象可得M=1.9kg.
答案
(1)3.9m/s2
(2)mg (3)1.9(1.8~2.2均正确)
1 (2013年高考福建卷)在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中(装置如图甲):
(1)下列说法哪一项是正确的( )
A.平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上
B.为减小系统误差,应使钩码质量远大于小车质量
C.实验时,应使小车靠近打点计时器由静止释放
(2)图乙是实验中获得的一条纸带的一部分,选取O、A、B、C计数点,已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz,则打B点时小车的瞬时速度大小为________m/s(保留三位有效数字)
答案
(1)C
(2)0.653
2 如图所示,是某研究性学习小组做探究“橡皮筋做功和物体速度变化的关系”的实验,图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出,沿木板滑行的情形.这时,橡皮筋对小车做的功记为W.当我们把2条、3条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验时,每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放.小车每次实验中获得的速度由打点计时器所打点的纸带测出.
(1)除了图中的已给出的实验器材外,还需要的器材有________________________;
(2)平衡摩擦后,每次实验得到的纸带上的点并不都是均匀的,为了测量小车获得的速度,应选用纸带的________部分进行测量;
(3)下面是本实验的数据记录表,请将第2次、第3次……实验中橡皮筋做的功填写在对应的位置
(4)从理论上讲,橡皮筋做的功Wn和物体速度vn变化的关系应是Wn∝________,请你根据表中测定的数据在如图所示的坐标系中作出相应的图象验证理论的正确性.
答案
(1)刻度尺
(2)点距均匀 (3)2W 3W 4W 5W (4)v
图见解析
1 在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中,电源的频率为50Hz,依次打出的点为0,1,2,3,4……
(1)如用第2点到第6点之间的纸带来验证,必须直接测量的物理量为________、________、________,必须计算出的物理量为________、________,验证的表达式为________.
(2)下列实验步骤操作合理的排列顺序是________(填写步骤前面的字母).
A.将打点计时器竖直安装在铁架台上
B.接通电源,再松开纸带,让重物自由下落
C.取下纸带,更换新纸带(或将纸带翻个面)重新做实验
D.将重物固定在纸带的一端,让纸带穿过打点计时器,用手提着纸带
E.选择一条纸带,用刻度尺测出物体下落的高度h1,h2,h3,…,hn,计算出对应的瞬时速度v1,v2,v3,…,vn
F.分别算出
mv
和mghn,在实验误差范围内看是否相等
答案
(1)第2点到第6点之间的距离h26
第1点到第3点之间的距离h13
第5点到第7点之间的距离h57
第2点的瞬时速度v2 第6点的瞬时速度v6
mgh26=
mv
-
mv
(2)ADBCEF
2 (2015年邹城联考)“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示,采用重物自由下落的方法:
(1)实验中,下面哪些测量工具是必需的________.
A.天平 B.直流电源
C.刻度尺D.秒表
(2)已知打点计时器所用电源的频率为50Hz,当地的重力加速度g为9.80m/s2,所用重物的质量为200g.实验中选取一条符合实验要求的纸带如图所示,O为纸带下落的起始点,A、B、C为纸带上选取的三个连续点.
计算B点瞬时速度时,甲同学用v
=2gxOB,乙同学用vB=
,其中所选方法正确的是________(选填“甲”或“乙”)同学;根据以上数据,可知重物由O运动到B点时动能的增加量等于________J,重力势能减少量等于________J(计算结果均保留三位有效数字).
(3)实验中,发现重物减少的势能总是大于重物增加的动能,造成这种现象的主要原因是___________________________________________.
答案
(1)C
(2)乙 0.369 0.376 (3)见解析
3 (2015年瑞安四校联考)如图为利用气垫导轨(滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略)“验证机械能守恒定律”的实验装置,完成以下填空.
实验步骤如下:
①将气垫导轨放在水平桌面上,桌面高度不低于1m,将导轨调至水平;
②测出挡光条的宽度l和两光电门中心之间的距离s;
③将滑块移至光电门1左侧某处,待砝码静止不动时,释放滑块,要求砝码落地前挡光条已通过光电门2;
④测出滑块分别通过光电门1和光电门2时的挡光时间Δt1和Δt2;
⑤用天平称出滑块和挡光条的总质量M,再称出托盘和砝码的总质量m;
⑥滑块通过光电门1和光电门2时,可以确定系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1=__________和Ek2=________;
⑦在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中,系统势能的减少ΔEp=________(重力加速度为g);
⑧如果满足关系式________(用Ek1、Ek2和ΔEp表示),则可认为验证了机械能守恒定律.
答案
(M+m)(
)2
(M+m)(
)2 mgs ΔEp=Ek2-Ek1
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