1、1第 2 讲 力学实验(二)实验 4：研究平抛运动一、实验原理平抛运动可以看作是两个分运动的合运动：一个是水平方向的匀速直线运动，另一个是竖直方向的自由落体运动.令小球做平抛运动，利用描点法描出小球的运动轨迹，即小球做平抛运动的曲线，建立坐标系.测出曲线上某一点的坐标 x 和 y，根据重力加速度 g 的数值，利用公式 y gt2求出小球飞12行时间 t ，再利用公式 x vt，求出小球的水平分速度 v x ，即为小球做平抛运动2yg g2y的初速度.二、实验装置图及器材如图 1 所示，图 1斜槽、小球、木板、坐标纸、图钉、重垂线、直尺、三角板、铅笔等.三、实验过程1.安装斜槽轨道，使其末端保持
2、水平.2.将坐标纸固定在木板上，使木板保持竖直状态，小球的运动轨迹与板面平行，坐标纸方格横线呈水平方向.3.以斜槽末端为坐标原点沿重垂线画出 y 轴.4.让小球从斜槽上适当的高度由静止释放，用铅笔记录小球做平抛运动经过的位置.5.重复步骤 4，在坐标纸上记录多个位置.6.在坐标纸上作出 x 轴，用平滑的曲线连接各个记录点，得到平抛运动的轨迹.7.在轨迹上取几个点，使这些点在水平方向间距相等，研究这些点对应的纵坐标 y 随时间变化的规律.四、注意事项1.斜槽末端的切线必须水平.2.木板必须处在竖直面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行，并使小球的运动靠近木板2但不接触.3.坐标原点(小球做平抛运
3、动的起点)不是槽口的端点，应是小球在槽口时球的球心在木板上的水平投影点.4.如果是用白纸，则应以小球在槽口时球的球心在木板上的水平投影点为坐标原点，在斜槽末端悬挂重垂线，先根据重垂线方向确定 y 轴方向，再用直角三角板画出水平线作为 x 轴，建立直角坐标系.5.每次小球应从斜槽上的同一位置由静止开始滚下.6.在平抛轨迹上选取距 O 点远些的点来计算球的初速度，这样可使结果的误差较小.例 1 (2017浙江 4 月选考17)在“研究平抛运动”实验中，(1)图 2 是横挡条卡住平抛小球，用铅笔标注小球最高点，确定平抛运动轨迹的方法，坐标原点应选小球在斜槽末端点时的_.图 2A.球心B.球的上端C.
4、球的下端在此实验中，下列说法正确的是_.(多选)A.斜槽轨道必须光滑B.记录的点应适当多一些C.用光滑曲线把所有的点连接起来D.y 轴的方向根据重垂线确定(2)图 3 是利用实验装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片，由照片可判断实验操作错误的是_.图 3A.释放小球时初速度不为 0B.释放小球的初始位置不同3C.斜槽末端切线不水平(3)下图是利用稳定的细水柱显示平抛运动轨迹的装置，其中正确的是_.答案 (1)B BD (2)C (3)B解析 (1)因用铅笔标注小球最高点来确定平抛运动轨迹，故坐标原点应选小球在斜槽末端点时的球的上端，所以选 B.实验过程中，斜槽不一定光滑，只要能够保证从同一位置由静
5、止释放，即使轨道粗糙，摩擦力做功是相同的，离开斜槽末端的速度就是一样的，选项 A 错误，记录的点适当多一些，能够保证描点平滑，选项 B 正确；作图象时，要使尽可能多的点在所作曲线上，不在曲线上的点应尽可能均匀分布在所作曲线两侧，选项 C 错误； y 轴必须是竖直方向的，即用重垂线确定，选项 D 正确.(2)由题图可知斜槽末端切线不水平，才会造成小球做斜抛运动，故选 C.(3)插入瓶中的另一根吸管使得瓶中压强与外界气压相等，目的就是为了保证水流流速不受瓶内水面下降而减小，能保证水面下降的一段时间内，得到稳定的细水柱，所以选 B.变式 1 研究平抛运动的实验装置如图 4 所示.图 4(1)实验时，
6、每次须将小球从轨道_(填字母).A.同一位置释放B.不同位置无初速度释放C.同一位置无初速度释放(2)上述操作的目的是使小球抛出后_(填字母).A.只受重力 B.轨迹重合C.做平抛运动 D.速度小些，便于确定位置(3)实验中已测出小球半径为 r，则小球做平抛运动的坐标原点位置应是_(填字母).A.斜槽末端 O 点B.斜槽末端 O 点正上方 r 处C.斜槽末端 O 点正前方 r 处D.斜槽末端 O 点正上方 r 处在竖直木板上的投影点4答案 (1)C (2)B (3)D变式 2 某同学设计了一个研究平抛运动的实验.实验装置如图 5 甲所示， A 是一块平面木板，在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽
7、(如图 6 甲中 P0P0、 P1P1、)，槽间距离均为 d.把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板 B 上.实验时依次将 B 板插入 A 板的各插槽中，每次让小球从斜轨的同一位置由静止释放.每打完一点后，把 B 板插入后一槽中并同时向纸面内侧平移距离 d.实验得到的小球在白纸上打下的若干痕迹点如图乙所示.图 5(1)实验前应对实验装置反复调节，直到_.每次让小球从同一位置由静止释放，是为了_.(2)每次将 B 板向内侧平移距离 d，是为了_.(3)在图乙中绘出小球做平抛运动的轨迹.答案 (1)斜轨末端切线水平、 A 板水平、插槽 P0P0垂直斜轨并在斜轨末端正下方 使小球每次做平抛运动的初速度都相同
8、(2)使记录纸上每两点之间的水平距离相等 (3)见解析图解析 (1)对实验装置反复调节的目的：使斜轨末端切线水平，以保证小球离开轨道时做平抛运动；使 A 板水平，保证 B 板总处于同一高度；使插槽 P0P0垂直斜轨并在斜轨末端正下方，以保证 B 板在 P0P0时小球的痕迹为抛出点.每次让小球从同一位置由静止释放，是为了保证小球每次以相同初速度做平抛运动.(2)每次将 B 板向内侧平移距离 d，是为了使记录纸上每两点间的水平距离相等.(3)如图所示.5变式 3 图 6 是“研究平抛运动”的实验装置图，通过描点画出平抛小球的运动轨迹.图 6(1)以下是实验过程中的一些做法，其中合理的有_.A.安装
9、斜槽轨道，使其末端保持水平B.每次小球释放的初始位置可以任意选择C.每次小球应从同一高度由静止释放D.为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接(2)实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点 O 为坐标原点，测量它们的水平坐标 x 和竖直坐标 y，下列图中 y x2图象能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是_.(3)图 7 中是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹， O 为平抛的起点，在轨迹上任取三点 A、 B、 C，测得 A、 B 两点竖直坐标 y1为 5.0cm、 y2为 45.0cm， A、 B 两点水平间距 x为 40.0cm.则平抛小球的初速度 v0为_m/s，若 C
10、 点的竖直坐标 y3为 60.0 cm，则小球在 C 点的速度 vC为_ m/s.(结果均保留两位有效数字， g 取 10m/s2)图 7答案 (1)AC (2)C (3)2.0 4.06解析 (1)斜槽末端要保持水平，使小球飞出后做平抛运动，A 项正确；要使每次小球做平抛运动的初速度相同，则每次小球应从同一高度由静止释放，B 项错误，C 项正确；描绘轨迹时应用平滑曲线连接各点，D 项错误.(2)对平抛运动，水平位移 x v0t，竖直位移 y gt2，12联立上述两式得 y x2，故 y x2图线应为直线，故选 C.g2v02(3)由 y gt2解得，从 O 点运动到 A、 B、 C 各点的时
11、间分别为 t10.1s、 t20.3s、 t312s，35则平抛初速度 v0 2.0m/s， xt2 t1在 C 点速度 vC 4.0m/s.v02 gt32实验 5：探究做功与物体速度变化的关系一、实验原理1.不直接测量对小车做的功，用改变橡皮筋的条数确定对小车做的功为 W0、2 W0、3 W02.作出 W v、 W v2图象，分析图象，寻求橡皮筋对小车做的功与小车获得速度的关系.二、实验装置图及器材图 8橡皮筋、打点计时器、小车、纸带、复写纸、电源、导线、刻度尺、木板、钉子、薄木片.三、实验步骤1.按图 8 组装好实验器材，由于小车在运动中会受到阻力，使木板适当倾斜来平衡摩擦力.2.先用一
12、条橡皮筋进行实验，把橡皮筋拉伸一定长度，理顺纸带，接通电源，放开小车.3.换用纸带，改用 2 条、3 条同样的橡皮筋进行第 2 次、第 3 次实验，每次实验中橡皮筋拉伸的长度都相同.4.由纸带算出小车获得的速度，把第 1 次实验获得的速度记为 v1，第 2 次、第 3 次记为 v2、 v35.对测量数据进行估计，大致判断两个量可能的关系，然后以 W 为纵坐标，以 v2(或v、 v3、 )为横坐标作图.v四、数据处理71.测量小车的速度：为探究橡皮筋弹力做功和小车速度变化的关系，需要测量弹力做功结束时小车的速度，即小车做匀速运动的速度，由纸带可求得.2.实验数据处理及分析(1)观察法：当橡皮筋的
13、条数成倍增加，即合外力做的功成倍增加时，观察小车的速度或速度的平方如何变化，有何变化规律.(2)图象法：在坐标纸上画出 W v 或 W v2图线(“ W”以一根橡皮筋做的功为单位).3.实验结论：从图象可知做功与物体速度变化的关系为 W v2.五、注意事项1.平衡摩擦力很关键，将木板一端垫高，使小车重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡.方法是轻推小车，由打点计时器打在纸带上点的均匀程度判断小车是否匀速运动，找到木板一个合适的倾角.2.测小车速度时，纸带上的点应选点迹均匀的部分，也就是选小车做匀速运动的部分.3.橡皮筋应选规格一样的.力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可，不必计算出具体数值.
14、4.小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些.例 2 如图 9 甲所示，在“探究做功与速度变化的关系”的实验中，主要过程如下：A.设法让橡皮筋对小车做的功分别为 W、2 W、3 W、；B.分析纸带，求出橡皮筋做功使小车获得的速度 v1、 v2、 v3、；C.作出 W v 图象；D.分析 W v 图象.如果 W v 图象是一条直线，表明 W v；如果不是直线，可考虑是否存在W v2、 W v3、 W 等关系.v(1)实验中得到一条如图乙所示的纸带，求小车获得的速度应选_(选填“ AB”或“CD”)段来计算.图 9(2)关于该实验，下列说法正确的有_.A.通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功
15、成整数倍增加8B.通过改变小车质量可以改变橡皮筋对小车做的功C.每次实验中，橡皮筋拉伸的长度必需保持一致D.先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出(3)在该实验中，打点计时器正常工作，纸带足够长，点迹清晰的纸带上并没有出现一段等间距的点，造成这种情况的原因可能是_.(写出一条即可)答案 (1) CD (2)ACD (3)没有平衡摩擦力或木板的倾角过大或过小解析 (1)由题图乙知：在 AB 之间，由于相邻计数点间的距离不断增大，而打点计时器每隔相同时间打一个点，所以小车做加速运动.在 CD 之间相邻计数点间距相等，说明小车做匀速运动.小车离开橡皮筋后做匀速运动，应选用 CD 段纸带来计算小车的
16、速度 v.(2)该实验中利用相同橡皮筋形变量相同时对小车做功相同，通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加，故 A 正确，B 错误；为保证每根橡皮筋对小车做功一样多，每次实验中橡皮筋拉伸的长度必需保持一致，故 C 正确；使用打点计时器时，应先接通电源后释放纸带，故 D 正确.(3)在该实验中，打点计时器正常工作，纸带足够长，点迹清晰的纸带上并没有出现一段等间距的点，造成这种情况的原因可能是没有平衡摩擦力或木板的倾角过大或过小.变式 4 (2018台州市 3 月选考模拟)在“探究做功与小车速度变化关系”的实验中，小张用如图 10 所示装置进行探究.图 10(1)下列说法正确的是_
17、.A.该方案需要平衡摩擦力B.该方案需要重物的质量远小于小车的质量C.该方案操作时细绳应该与木板平行D.该方案处理数据时应选择匀速时的速度(2)小张同学正确操作后获得了一条纸带，如图 11 所示(截取了部分纸带)，电火花计时器打“3”点时，小车的速度为_m/s.(电火花计时器所用电源频率为 50Hz，结果保留两位有效数字)图 11(3)小张同学继续正确完成了该实验的其他操作，并绘制了 W v 图象，最有可能的是下列图9象中的_.答案 (1)ABC (2)0.33(0.320.34 均可) (3)C变式 5 (2018宁波市重点中学联考)在“探究做功与物体速度变化的关系”实验中，有如下两种参考方
18、案：图 12(1)小张同学采用了如图 12 甲所示的实验方案(说明：实验中橡皮筋型号相同)关于橡皮筋做功，下列说法正确的是_.A.橡皮筋做功的具体值可以直接测量B.橡皮筋在小车运动的全过程中始终做功C.通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加D.若橡皮筋伸长量变为原来的 2 倍，则橡皮筋做功也增加为原来的 2 倍在正确操作情况下，打在纸带上的点如图 13 所示，点与点之间的时间间隔为 0.02s，由图可知， D 点距 O 点的距离为_cm，请求出此次橡皮筋做功后小车最终获得的速度为_m/s(结果保留 3 位有效数字).图 13(2)小陈同学采用如图乙所示的实验方案除图示器材外，
19、他还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、10细沙、刻度尺，你认为还需要的实验器材有_.小车在运动过程中会受到摩擦阻力的作用，实验中，可以使导轨适当倾斜来平衡小车受到的摩擦阻力，则为了判断是否已经平衡了摩擦阻力，下面操作正确的是_.A.将小车轻轻放在导轨上，放开小车后，小车能够沿导轨下滑B.将小车轻轻放在导轨上，然后轻推小车，小车能够沿导轨匀速下滑C.将连好纸带的小车靠近打点计时器放置，放手后小车能够沿导轨下滑D.将连好纸带的小车靠近打点计时器放置，放手后轻推小车，小车能够沿导轨匀速下滑答案 (1)C 4.10(4.100.02 均可) 1.10(1.100.02 均可)
20、(2)天平 D变式 6 某学习小组利用如图 14 所示的装置探究做功与物体速度变化的关系.图 14(1)将气垫导轨调至水平，安装好实验器材，从图中读出两光电门之间的距离s_cm.(2)测量挡光条的宽度 d，记录挡光条通过光电门 1 和 2 所用的时间 t1和 t2，并从拉力传感器中读出滑块受到的拉力 F，为了完成实验，还需要直接测量的一个物理量是_.(3)该实验是否需要满足砝码盘和砝码总质量远小于滑块、挡光条和拉力传感器的总质量？_(填“是”或“否”).答案 (1)50.0 (2)滑块、挡光条和拉力传感器的总质量 (3)否解析 (1)光电门 1 处刻度尺读数为 23.0cm，光电门 2 处刻度
21、尺读数为 73.0cm，故两光电门之间的距离 s73.0cm23.0cm50.0cm.(2)由于光电门的宽度 d 很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度，滑块通过光电门 1 的速度为 v1 ，滑块通过光电门 2 的速度为 v2 ，根据功能关系知需要d t1 d t2验证的关系式为 Fs Mv22 Mv12 M( )2 M( )2，可见还需要测量出 M，即滑块、12 12 12 d t2 12 d t1挡光条和拉力传感器的总质量.(3)该实验中由于已经用拉力传感器测出绳子拉力大小，没有将砝码和砝码盘的重力作为滑11块受到的拉力，故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于滑块、挡光条和拉力传
22、感器的总质量.实验 6：验证机械能守恒定律一、实验原理1.在只有重力做功的自由落体运动中，物体的动能与重力势能相互转化，但总的机械能保持不变.若某一时刻物体下落的瞬时速度为 v，下落高度为 h，则应有 mgh mv2.借助打点计12时器，测出重物某时刻的下落高度 h 和该时刻的瞬时速度 v，即可验证机械能是否守恒.2.测定第 n 点的速度的方法： vn 或 vn .xn xn 12T hn 1 hn 12T二、实验装置图图 15三、实验步骤1.按图 15 安装实验器材，电源接学生电源，并将输出电压调至 46V 交流.接通电源前，用手提升纸带至重物靠近打点计时器.2.先接通电源，再松开纸带，让重
23、物自由下落.关闭电源，取下纸带备用.3.重复步骤 2 两次.4.取点迹清晰，且第一、二点距离接近 2mm 的纸带进行测量.先将第一点记为 0 点，然后在纸带上任取 5 个连续的点(或间隔点数相同的点)，如图 16 所示.图 165.验证 0 点到 2 点过程机械能守恒的方程为： mgh2 m 2，其中 T 为 1 点到 2 点(或12(h3 h12T )2 点到 3 点)之间的时间间隔，如果在误差允许的范围内等式成立，那么实验就是成功的.同理，可以验证 0 点到 3 点过程、0 点到 4 点过程的机械能是否守恒.6.拆下器材，放回原处.12四、数据处理1.测量计算在起始点标上 0，在某点以后各
24、点依次标上 1、2、3用刻度尺测出对应下落高度h1、 h2、 h3利用公式 vn 计算出点 2、点 3的瞬时速度 v2、 v3hn 1 hn 12T2.验证守恒方法一：利用起始点和第 n 点计算，代入 ghn和 vn2，如果在实验误差允许的范围内， ghn12vn2，则机械能守恒.12方法二：任取两点计算.任取两点 A、 B 测出 hAB，算出 ghAB.算出 vB2 vA2的值.12 12在实验误差允许的范围内，如果 ghAB vB2 vA2，则机械能守恒.12 12方法三：图象法.从纸带上选取多个点，测量从第一点到其余各点的下落高度 h，并计算各点速度的平方 v2，然后以 v2为纵轴，以
25、h 为横轴，根据实验数据绘出 v2 h 图线，若在12 12误差允许的范围内图象是一条过原点且斜率为 g 的直线，则验证了机械能守恒.五、注意事项1.打点计时器竖直安装，纸带沿竖直方向拉直.2.重物要选用密度大、体积小的物体，以减小阻力.3.先接通电源，待打点稳定后再释放纸带.4.测量下落高度时，必须从起始点算起，为了减小测量 h 值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点远一些，纸带也不宜过长，有效长度可在 6080cm 之内.5.速度不能用 vn gtn或 vn 计算，因为只要认为加速度为 g，机械能就一定守恒，即2ghn相当于用机械能守恒定律验证机械能守恒定律，况且用 vn gtn计算出的
26、速度比实际值大，会得出机械能增加的结论，而因为摩擦阻力及空气阻力的影响，机械能应该减小，所以速度应从纸带上直接测量计算.同样的道理，重物下落的高度 h，也只能用刻度尺直接测量，而不能用 hn gtn2或 hn 计算得到.12 vn22g例 3 (2018温州市期中)利用如图 17 所示装置做“验证机械能守恒定律”实验.13图 17(1)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、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)(2)实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图 18 所示的一条纸带.在纸带上选取三个连续打出的点 A、 B
27、、 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，重物的重力势能减少量 Ep_，动能增加量 Ek_.图 18(3)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2ghC.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(4)某同学想用下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 图象，并做
28、如下判断：若图象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_.答案 (1)AB (2) mghB (3)C (4)不正确，还需要近一步判断图象的斜率是否mhC hA28T2接近 2g解析 (1)电磁打点计时器使用低压交流电源，需选用刻度尺测出纸带上任意两点间的距离，表示重物下落的高度，等式两边都含有相同的质量，所以不需要天平称质量，故选 A、B.14(2)由开始释放到打 B 点时的重力势能减少量为： Ep mghB； B 点的速度为： vB ，hC hA2T所以动能增加量为： Ek mvB2 ；12 mhC hA28T2(3)由于纸带在下落过程中，重物
29、和空气之间存在阻力，纸带和打点计时器之间存在摩擦力，所以减小的重力势能一部分转化为动能，还有一部分要克服空气阻力和摩擦阻力做功，故重力势能的减少量大于动能的增加量，故 C 选项正确；(4)该同学的判断依据不正确.在重物下落 h 的过程中，若阻力 Ff恒定，根据mgh Ffh mv20 可得： v22( g )h，则此时 v2 h 图象就是过原点的一条直线.所以12 Ffm要想通过 v2 h 图象的方法验证机械能是否守恒，还必须看图象的斜率是否接近 2g.变式 7 在验证机械能守恒定律的实验中，使质量为 m200g 的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图
30、 19 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.已知打点计时器每隔 T0.02s 打一个点，当地的重力加速度为 g9.8m/s 2.图 19(1)计算 B 点瞬时速度时，甲同学用 vB22 gxOB，乙同学用 vB .其中所选择方法正确的xAC2T是_(填“甲”或“乙”)同学.(2)丙同学想根据纸带上的测量数据进一步计算重物和纸带下落过程中所受的阻力，为此他计算出纸带下落的加速度为_m/s 2，从而计算出阻力 Ff_N.(3)若丁同学不慎将上述纸带从 OA 之间扯断，他仅利用 A 点之后的纸带能否实现验证机械能守恒定律的目的？_.(填“能”或“不能”)答案
31、(1)乙 (2)9.5 0.06 (3)能解析 (1)验证机械能守恒定律的实验不能用 vB22 gxOB求速度，只能根据 2tv 求瞬时速xt度值，所以乙同学选择的方法正确.(2)根据 x aT2，可求出 a ，代入数据解得 a9.5m/s 2，xBC xABT2由 mg Ff ma 解得，阻力 Ff0.06N.(3)根据 mg h mv22 mv12可知，可以利用 A 点之后的纸带验证机械能守恒定律，即能实12 12现.15变式 8 如图 20 甲所示为验证机械能守恒定律的实验装置示意图.现有的器材为：带铁夹的铁架台、打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、刻度尺、天平.回答下列问题：图 20(1)
32、为完成此实验，除了所给的器材，还需要的一个器材是_.A.螺旋测微器 B.秒表C.多用电表 D.交流电源(2)下面列举了该实验的几个操作步骤，其中操作不当的一个步骤是_.A.调节打点计时器两限位孔在同一竖直线上B.按照图示的装置安装器件C.先释放纸带，后接通电源D.测量纸带上某些点间的距离(3)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度 a 的数值.根据打出的纸带，选取纸带上连续的五个点 A、 B、 C、 D、 E，测出各点之间的距离如图乙所示.使用交流电的频率为 f，则计算重锤下落的加速度的表达式为 a_(用 x1、 x2、 x3、 x4及 f 表示).答案 (1)D (2)C (3)x3 x4
33、x1 x2f24解析 (1)通过打点计时器计算时间，故不需要秒表，打点计时器应该与交流电源连接，需要刻度尺测量纸带上两点间的距离，不需要螺旋测微器和多用电表，故选 D.(2)不当的步骤是 C，应该先接通电源，后释放纸带.(3)根据逐差法， a1 ， a2 ，则 a x3 x12T2 x4 x22T2 a1 a22 x3 x4 x1 x24T2.x3 x4 x1 x2f24变式 9 如图 21 甲所示为用电磁打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置.16(1)若已知打点计时器的电源频率为 50Hz，当地的重力加速度 g9.80m/s 2，重物质量为0.2kg.实验中得到一条点迹清晰的纸带如图乙所示
34、，打 P 点时，重物的速度为零， A、 B、 C为另外 3 个连续点，根据图中的数据，可知重物由 P 点运动到 B 点，重力势能减少量 Ep_J.(计算结果保留三位有效数字)图 21(2)若 PB 的距离用 h 表示，打 B 点时重物的速度为 vB，当两者间的关系式满足_时，说明下落过程中重物的机械能守恒.(3)实验中发现重物增加的动能略小于减少的重力势能，其主要原因是_.A.重物的质量过大B.重物的体积过小C.打点计时器的两个限位孔连线为竖直D.重物及纸带在下落时受到阻力答案 (1)9.8210 2 (2) vB22 gh (3)D解析 (1)重力势能减少量： Ep mgh0.29.800.
35、0501J9.8210 2 J.(2)要验证重物从 P 到 B 的过程中机械能守恒，则需满足 mvB2 mgh，即 vB22 gh.12(3)重物的质量过大，重物和纸带受到的阻力相对较小，所以有利于减小误差，故 A 错误；重物的体积过小，有利于减小阻力，所以有利于减小误差，故 B 错误；打点计时器两个限位孔竖直时，可以减少摩擦带来的影响，有利于减小误差，故 C 错误；重物及纸带在下落时受到阻力，从能量转化的角度，由于阻力做负功，重力势能除了转化为动能外，还有一部分转化为内能，所以重物增加的动能略小于减少的重力势能，故 D 正确.171.(2016浙江 4 月选考17)(1)在下列学生实验中，需
36、要用到打点计时器的实验有_(填字母).A.“探究求合力的方法”B.“探究加速度与力、质量的关系”C.“探究做功与物体速度变化的关系”D.“探究作用力与反作用力的关系”(2)做“验证机械能守恒定律”的实验，已有铁架台、铁夹、电源、纸带、打点计时器，还必须选取的器材是图中的_(填字母).某同学在实验过程中，在重物的正下方地面铺海绵；调整打点计时器的两个限位孔连线为竖直；重复多次实验.以上操作可减小实验误差的是_(填序号).答案 (1)BC (2)BD 解析 (1)A 选项实验需要弹簧测力计、刻度尺；D 选项实验与打点计时器无关.(2)需要 B 重物，需要 D 刻度尺测量下落距离；可以减小摩擦带来的
37、影响；可以减小偶然误差.2.(1)某同学课外研究平抛物体的运动，下列说法正确的是_.A.应使小球每次从斜槽上相同的位置由静止滑下B.斜槽轨道必须光滑C.斜槽轨道末端可以不水平D.要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些(2)该同学在实验中测出水平和竖直方向上的两组物理量 Q 和 S，其数值如下表， Q 和 S 的单位相同，但没有记下哪组是水平，哪组是竖直的.(取 g10m/s 2)Q 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50S 0.00 0.05 0.20 0.45 0.80 1.25上表中 Q 表示的物理量是_； S 表示的物理量是_.若上表中 Q 和 S 用
38、的都是国际单位制中的单位，则平抛物体的水平初速度为_.(结果保留 2 位有效数字)18答案 (1)AD (2)水平位移 竖直位移 1.0m/s解析 (1)为了能画出平抛运动的轨迹，首先保证小球做的是平抛运动，所以斜槽轨道不一定要光滑，但末端必须是水平的，同时要让小球总是从同一位置由静止释放，这样才能找到同一运动轨迹上的几个点，然后将这几个点平滑连接起来，要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些，故 A、D 正确，B、C 错误.(2)平抛运动的物体水平方向做匀速直线运动，位移与时间成正比， Q 表示水平位移， S 为竖直位移.由于物体在竖直方向做自由落体运动，故在竖直方向有 h g
39、T2，解得 T hgs0.1s，则初速度 v0 m/s1.0 m/s.0.110 xT 0.100.13.用如图 1 所示的装置完成“研究平抛运动”的实验：图 1(1)除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉、白纸之外，下列器材中还需要的是_.A.打点计时器 B.秒表C.重垂线 D.天平E.弹簧测力计(2)下列关于本实验的说法中正确的是_.A.斜槽末端可以不水平B.建立坐标系时，应该用重垂线确定 y 轴C.应使小球每次从斜槽上相同的位置由静止滑下D.在描绘小球运动的轨迹时，应该用一条折线把所有的点都连接起来(3)某同学根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的一段运动轨迹，如图 2 所示，图中水平方
40、向与竖直方向每小格的长度均代表 0.10m，小球在运动过程中的三个位置如图中的 a、 b、 c 所示，则小球从 a 运动到 b 所用的时间为 t_s，小球做平抛运动的初速度 v0_m/s.( g 取 10 m/s2，结果均保留两位有效数字)19图 2答案 (1)C (2)BC (3)0.10 2.0解析 (1)还需要重垂线，用于确定 y 轴，C 正确.(2)斜槽末端保持水平，使得小球离开斜槽后做平抛运动，A 错误；建立坐标系时，应该用重垂线确定 y 轴，B 正确；应使小球每次从斜槽上相同的位置由静止滑下，使得到达斜槽末端时的初速度相同，平抛运动的轨迹相同，C 正确；在描绘小球运动的轨迹时，用平
41、滑曲线连接，D 错误.(3)根据 y gT2，解得 T s0.10s，Lg 0.1010则初速度 v0 m/s2.0 m/s.xT 2LT 0.200.104.甲同学准备做“探究做功与物体速度变化的关系”实验.乙同学准备做“验证机械能守恒定律”实验.丙同学准备做“研究匀变速直线运动速度与时间关系”实验，如图 3.图 3(1)甲同学用电磁打点计时器与学生电源相接，应接_交流电源.(选填“高压”或“低压”)(2)关于甲、乙两同学的实验，下列说法正确的是_(填字母代号)A.甲同学可以利用纸带上任意两计时点的距离求所需速度B.甲同学实验时，通过改变小车的释放位置来探究做功与速度变化的关系C.乙同学可以
42、利用 v gt 求出某计时点的瞬时速度D.乙同学实验时使重物靠近打点计时器释放的目的是为了获取更多的计时点(3)三个同学正确实验操作后获得了一条纸带，图 4 是某位同学实验中打出的一条纸带的一部分(单位：cm)，纸带上标出了连续的 6 个计数点，相邻计数点之间还有 4 个计时点没有画出，所用电源频率为 50Hz.打点计时器打“3”点时，小车的速度为_m/s(结果保留两位有效数字).通过分析可得出：这条纸带是_同学得到的；以上三个实验中必须要平衡摩擦力的是_同学的实验(以上两空请填“甲” 、 “乙”或“丙”).20图 4答案 (1)低压 (2)D (3)0.23 丙 甲5.(1)用图 5 所示装
43、置做“探究做功与速度变化的关系”实验时，除了图中已给出的实验器材外，还需要的测量工具有_(填字母)；图 5A.秒表 B.天平C.刻度尺 D.弹簧测力计(2)用图 6 所示装置做“验证机械能守恒定律”实验时，释放重物前有下列操作，其中正确的是_(填字母)；图 6A.将打点计时器的两个限位孔调节到同一竖直线上B.手提纸带任意位置C.使重物靠近打点计时器(3)图 7 是小球做平抛运动的频闪照片，其上覆盖了一张透明方格纸.已知方格纸每小格的边长均为 0.80cm.由图可知小球的初速度大小为_m/s( g 取 10 m/s2，结果保留两位有效数字).21图 7答案 (1)C (2)AC (3)0.70解
44、析 (1)根据实验原理，只需证明速度的平方和橡皮筋数量成正比即可，故只需刻度尺，所以选 C 项.(2)“验证机械能守恒定律”实验，需要保持纸带竖直，需要将打点计时器的两个限位孔调节到同一竖直线上，重物尽可能靠近打点计时器，这样就可以多打点，在处理纸带时，增大了有效部分纸带的长度，提高实验准确率，所以 A、C 正确.(3)根据 h gt2，即 20.8102 m10m/s 2t2，解得 t0.04s，由 v0 可知 v0xtm/s0.70 m/s.3.50.810 20.046.“验证机械能守恒定律”的实验装置如图 8 所示.图 8图 9(1)甲同学按照正确的实验步骤操作后，选出一条纸带如图 9
45、 所示，其中 O 点为打点计时器打下的第一个点.从纸带上 A 点开始每隔一个点取一个计数点，取得两个计数点 B 和 C.该同学用刻度尺测得 OA9.62cm， OB15.89cm， OC23.64cm.已知打点计时器每 0.02s 打一个点，重物的质量为 1.00kg，取 g9.80m/s 2.在 OB 段运动过程中，重物重力势能的减少量 Ep_J，重物的动能增加量 Ek_J(结果均保留三位有效数字)；22图 10(2)乙同学利用该实验装置测定当地的重力加速度.他打出了一条纸带后，利用纸带测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离 h，算出了各计数点对应的速度 v，以 h 为横轴，以 v2为纵轴画出了如图 10 所示的图线.图线明显偏离原点，若测量和计算都没有问题，12其原因可能是_.乙同学测出该图线的斜率为 k，如果阻力不可忽略，则当地的重力加速度 g_k(选填“大于” “等于”或“小于”).答案 (1)1.56 1.54 (2)先释放重物，再接通(打点计时器)电源 大于7.用 自 由 落 体 法 验 证 机 械 能 守 恒 定 律 ， 器 材 安 装 如 图 11 所 示 ， 若 将 纸 带 从 图 示 位 置 由 静 止 释放 .图 11(1)请指出图中的两个
