1、1“分门别类”重温基础实验系统方法1在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用电火花计时器打下的纸带，如图甲所示，并在其上选取 A、 B、 C、 D、 E、 F、 G 7 个计数点，每相邻两个计数点间还有 4 个点在图中没有画出，电火花计时器接 220 V、50 Hz 交流电源。(1)设电火花计时器的打点周期为 T，计算打下 F 点时物体的瞬时速度 vF的表达式为vF_。(2)他经过测量并计算得到电火花计时器在打 B、 C、 D、 E、 F 各点时物体的瞬时速度如表所示。以 A 点对应的时刻为 t0 时刻，试在如图乙所示坐标系中作出物体的 vt 图像，并利用该图像求出物体的加速度大小
2、 a_m/s 2(计算结果保留一位有效数字)。对应点 B C D E F速度/(ms 1 ) 0.141 0.180 0.218 0.262 0.301(3)计数点 A 对应的速度大小是_m/s(计算结果保留一位有效数字)。(4)如果当时电网中交变电流的电压变成 210 V，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比_(选填“偏大” “偏小”或“不变”)。解析：(1)打下 F 点时物体的瞬时速度 vF的表达式为： vF 。xEGtEG d6 d410T(2)物体的 vt 图像如图所示，则图像的斜率为物体的加速度大小，即 a v tm/s20.4 m/s 2。0.3 0.10.5(3
3、)由 vt 图像可知计数点 A 对应的速度大小为 0.1 m/s。2(4)若当时电网中交变电流的电压变成 210 V，对打点的时间间隔无影响，则加速度的测量值与实际值相比不变。答案：(1) (2)见解析图 0.4 (3)0.1 (4)不变d6 d410T2(2018江苏高考)某同学利用如图所示的实验装置来测量重力加速度 g。细绳跨过固定在铁架台上的轻质滑轮，两端各悬挂一只质量为 M 的重锤。实验操作如下：用米尺量出重锤 1 底端距地面的高度 H；在重锤 1 上加上质量为 m 的小钩码；左手将重锤 2 压在地面上，保持系统静止。释放重锤2，同时右手开启秒表，在重锤 1 落地时停止计时，记录下落时
4、间；重复测量 3 次下落时间，取其平均值作为测量值 t。请回答下列问题：(1)步骤可以减小对下落时间 t 测量的_(选填“偶然”或“系统”)误差。(2)实验要求小钩码的质量 m 要比重锤的质量 M 小很多，主要是为了_。A使 H 测得更准确B使重锤 1 下落的时间长一些C使系统的总质量近似等于 2MD使细绳的拉力与小钩码的重力近似相等(3)滑轮的摩擦阻力会引起实验误差。现提供一些橡皮泥用于减小该误差，可以怎么做？(4)使用橡皮泥改进实验后，重新进行实验测量，并测出所用橡皮泥的质量为 m0。用实验中的测量量和已知量表示 g，得 g_。解析：(1)对同一物理量多次测量取平均值的目的是减小偶然误差。
5、(2)设系统运动的加速度为 a，则根据牛顿第二定律得 mg(2 M m)a，即 a ，mg2M m而 H at2，在 H 一定时， a 越小，则 t 越长，这时测量时间 t 的误差越小。因此实验要求12小钩码的质量 m 要比重锤的质量 M 小很多，主要是为了使重锤 1 下落的时间长一些，选项B 正确。(3)可利用橡皮泥平衡摩擦阻力，其方法为在重锤 1 上粘上橡直至轻拉重锤 1 能观察到其匀速下落。(4)根据牛顿第二定律得 mg(2 M m m0)a，又 H at2，解得 g 。12 2 2M m m0 Hmt2答案：(1)偶然 (2)B (3)在重锤 1 上粘上橡皮泥，调整橡皮泥质量直至轻拉重
6、锤 1能观察到其匀速下落。(4)2 2M m m0 Hmt233.某同学用如图所示装置来验证机械能守恒定律。质量均为 M的物体 A、 B 通过细绳连在一起，物体 B 上放置质量为 m 的金属片C，在其正下方 h 处固定一个圆环， P1、 P2是相距为 d 的两个光电门。释放后，系统由静止开始运动，当物体 B 穿过圆环时，金属片C 被搁置在圆环上，数字计时器测出物体 B 通过 P1、 P2的时间为t。(1)物体 B 刚穿过圆环后的速度 v_。(2)实验中只要验证_(填正确选项的序号)等式成立，即可验证机械能守恒定律。A mgh Mv2 B mgh Mv212C mgh (2M m)v2 D mg
7、h (M m)v212 12(3)本实验中的测量仪器除了图中器材和刻度尺、电源外，还需要_。解析：(1)物体 B 穿过圆环后做匀速直线运动，速度 v 。dt(2)由题意可知，系统 A、 B、 C 减小的重力势能转化为系统增加的动能，即：mgh Mgh Mgh (2M m)v2，得： mgh (2M m)v2，故 C 对。12 12(3)由 mgh (2M m)v2知，除了刻度尺、光电门、数字计时器、电源外，还需要天平12称出各物体的质量。答案：(1) (2)C (3)天平dt4(2019 届高三太原模拟)在“验证力的平行四边形定则”的实验中，实验小组找到一根橡皮筋和一个弹簧测力计，他们进行了如
8、下操作，请将实验操作和处理补充完整。(1)用刻度尺测量橡皮筋的自然长度 L20 cm。(2)将橡皮筋一端固定在水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉橡皮筋的另一端，测量橡皮筋的长度，记录测力计的示数，分析数据，得出结论：橡皮筋的弹力与其伸长量成正比，且比例系数为 k0.20 N/cm。(3)将橡皮筋的两端固定在水平面上的 A、 B 两点， A、 B 两点间距为 20 cm。(4)在弹簧测力计挂钩上涂抹少许润滑油，将挂钩搭在橡皮筋的中点，用手在水平面内沿 AB 的垂直方向拉测力计，稳定后如图甲所示，测得橡皮筋的总长度为 30 cm。弹簧测力计的示数如图乙所示，则读数为 F_N。4(5)根据上述数据可
9、求得橡皮筋此时的弹力 T_N。(6)在图甲中根据给出的标度，作出橡皮筋对弹簧测力计挂钩拉力的合力 F的图示。(7)比较 F与_(填物理量的符号)的大小是否相等、方向是否相反，即可验证实验结论。解析：(4)由题图乙可知弹簧测力计读数为 3.46 N。(5)橡皮筋伸长量 x30 cm20 cm10 cm，橡皮筋此时弹力 T kx2.0 N。(6)橡皮筋两侧的夹角为 60， F1 F22.0 N，合力 F的图示如图所示。(7)理论上橡皮筋对弹簧测力计挂钩拉力的合力与弹簧测力计对橡皮筋的拉力等大反向，所以要比较 F与 F 的大小是否相等、方向是否相反。答案：(4)3.46(3.453.47 均可) (
10、5)2.0(2 或 2.00 均可) (6)见解析图 (7) F5为了用实验验证牛顿第二定律，现提供如图甲所示的实验装置。请回答下列问题：(1)为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响，应采取的做法是( )A将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动B将木板带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动C将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动D将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车能够静止在木板上(2)在实验中得到一条打点的纸带，如图乙所示，已知相邻计数点间的时间间隔为 T，且间距 x1、 x2、 x3、 x4、 x5、
11、x6已量出，则小车加速度的表达式为 a_。(3)有一组同学保持小车及车中的砝码质量一定，研究加速度 a5与所受外力 F 的关系，他们在轨道水平和倾斜两种情况下分别做了实验，得到了两条 a F 图线，如图丙所示。图线_(选填“”或“”)是在轨道倾斜情况下得到的；小车及车中的砝码总质量m_kg。解析：(1)为平衡摩擦力，应使小车重力沿木板的分力与摩擦力等大反向，此时不能挂钩码，且小车应做匀速直线运动，C 正确。(2)计算加速度时可由逐差法得到三个加速度再取平均值，此时误差较小，即a a1 a2 a33 x4 x5 x6 x1 x2 x333T2 。 x4 x5 x6 x1 x2 x39T2(3)轨
12、道倾角太大，即使没有挂钩码小车也能加速下滑，因此图线为轨道倾斜的情况下得到的。当轨道倾斜时，有 F mgsin Ff ma，当 F0 时，有 a2 m/s2；当 F1 N 时，有 a4 m/s 2，代入可得 m0.5 kg。答案：(1)C (2) (3) 0.5 x4 x5 x6 x1 x2 x39T26学习了机械能守恒定律之后，某研究性学习小组自行设计了“探究弹簧的弹性势能与形变量的关系”实验。他们的方法如下：(1)如图甲所示，在轻弹簧上端连接一只力传感器，然后固定在铁架台上，当用手向下拉伸弹簧时，弹簧的弹力可从传感器上读出。用刻度尺测量弹簧原长和伸长后的长度，从而确定伸长量。实验获得的数据
13、如表格所示：伸长量 x/102 m 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00弹力 F/N 1.60 3.19 4.75 6.38 8.02(2)以 x 为横坐标， F 为纵坐标，请你在图乙的坐标纸上描绘出 F 与 x 的关系图线。并由图线求得该弹簧的劲度系数 k_(保留两位有效数字)。(3)取下弹簧，将其一端固定于气垫导轨左侧，如图丙所示。调整导轨水平，使滑块自由滑动时，通过两个光电门的时间近似相等。(4)用天平称出滑块的质量 m300 g。(5)用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量 x；释放滑块，记录滑块脱离弹簧后的速度6v，释放滑块过程中，弹簧的弹性势能全部转化为_。(6)多次重复(
14、5)中的操作，在弹簧弹性限度内得到 v 与 x 的数据整理如表所示：1 2 3 4 5 6x/102 m 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00x2/104 m2 1.00 4.00 9.00 16.00 25.00 36.00v/(ms1 ) 0.161 0.321 0.479 0.648 0.800 0.954v2/(m2s2 ) 0.026 0.103 0.230 0.420 0.640 0.910mv2/J120.003 9 0.015 5 0.034 5 0.063 0 0.096 0 0.136 5(7)结合上面测出的劲度系数 k 和滑块质量 m，可得到的表达式
15、：_。(8)由上述实验可得出的结论：_。解析：(2)根据数据画出的 Fx 图像如图所示，根据图像可得： k N/m82 N/m。 F x 91110 2(5)释放滑块过程中，弹簧的弹性势能全部转化为滑块的动能。(7)根据所测量的数据，结合 k82 N/m 及 m0.3 kg，归纳得出： kx2 mv2。12 12(8)由上述实验可得出的结论：在实验误差允许的范围内，弹簧的弹性势能与形变量的平方成正比。答案：(2)见解析图 82 N/m(8084 N/m 均可) (5)滑块的动能 (7) kx2 mv2 12 12(8)在实验误差允许的范围内，弹簧的弹性势能与形变量的平方成正比7(2018江西九
16、校联考)利用频闪照相和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验，步骤如下：用天平测出滑块 A、 B 的质量分别为 200 g 和 300 g；安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；向气垫导轨通入压缩空气；把 A、 B 两滑块放到导轨上，并给它们一个初速度，同时开始闪光照相，闪光的时间7间隔设定为 t0.2 s, 照片如图所示：结合实验过程和图像分析知：该图像是闪光 4 次所得的照片，在这 4 次闪光的瞬间，A、 B 两滑块均在 080 cm 刻度范围内；第一次闪光时，滑块 A 恰好通过 x55 cm 处，滑块 B 恰好通过 x70 cm 处；碰撞后有一个滑块处于静止状态。 设向右为
17、正方向，试分析：滑块碰撞时间发生在第一次闪光后_s，碰撞前两滑块的质量与速度乘积之和是_kgm/s，碰撞后两滑块的质量与速度乘积之和是_kgm/s。以上实验结果说明，在碰撞过程中保持不变的物理量是_。解析：由题意及题图易知，第二次、第三次和第四次闪光时， B 始终在 x60 cm 处，说明碰后 B 静止，滑块碰撞位置发生在 60 cm 处；第一次闪光时 A 在 x55 cm 处，第二次闪光时 A 在 x50 cm 处，说明碰前位移为 5 cm，碰后位移为10 cm，设碰后 A 的速度为vA，由题图可知： vA t20 cm， vA t110 cm，所以 t1 t0.1 12s， t0 t t1
18、0.1 s，所以滑块碰撞时间发生在第一次闪光后 0.1 s；碰前 A 的速度vA m/s510 20.10.5 m/s， A的 动 量 pA mAvA 0.20.5 kgm/s 0.1 kgm/s； 碰 前 B 的 速 度 vBm/s1010 20.11 m/s， B 的动量 pB mBvB0.3(1)kgm/s0.3 kgm/s，碰撞前两滑块的质量与速度乘积之和是0.2 kgm/s；碰后 A 的速度 vA m/s1 m/s， A2010 20.2的动量 pA mAvA0.2(1)kgm/s0.2 kgm/s；以上实验结果说明，在碰撞过程中保持不变的物理量是两滑块的质量与速度的乘积之和。答案：
19、0.1 0.2 0.2 两滑块的质量与速度的乘积之和8(2018宜宾模拟)某同学设计了如图甲所示的实验装置来验证动能定理。一个电磁铁吸住一个小钢球，将电磁铁断电后，小钢球由静止开始向下加速运动。小钢球经过光电门，计时装置记录小钢球通过光电门 1 和光电门 2 的挡光时间分别为 t1和 t2，用刻度尺测得两光电门中心之间的距离为 h，已知当地重力加速度为 g。8(1)该同学用游标卡尺测量了小钢球的直径，结果如图乙所示，小钢球的直径d_cm。(2)小钢球通过光电门 1 时的速度大小为 v1_。(3)若上述测量的物理量满足关系式_，则动能定理得以验证。(2)、(3)问用所测物理量的字母表示解析：(1)根据游标卡尺的读数规则可得，小钢球的直径d0.5 cm0.05 mm40.520 cm。(2)小钢球通过光电门 1 时的速度大小为 v1 。dt1(3)若测量的物理量满足关系式 m 2 m 2 mgh，即 2 22 gh，则动能12(dt2) 12(dt1) (dt2) (dt1)定理得以验证。答案：(1)0.520 (2) (3) 2 22 ghdt1 (dt2) (dt1)
