1、1专题 14 力学实验核心考点 考纲要求实验一：研究匀变速直线运动实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系实验三：验证力的平行四边形定则实验四：验证牛顿运动定律实验五：探究动能定理实验六：验证机械能守恒定律实验七：验证动量守恒定律1.要求会正确使用的仪器主要有：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、打点计时器、弹簧秤等2.要求认识误差问题在实验中的重要2考点 1 研究匀变速直线运动一、实验目的1练习正确使用打点计时器，学会利用打上点的纸带研究物体的运动。2掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法（ 2xaT）。3测定匀变速直线运动的加速度。二、实验原理1打点计时器（1）作用。计时仪器，每隔 0.02
2、 s 打一次点。（2）两种打点计时器的比较电磁打点计时器 电火花计时器所用电源 46 V 低压交流 220 V 交流打点方式 振针打点 电火花打点时间间隔 每隔 0.02 s 打一次点 每隔 0.02 s 打一次点实验误差 振针和纸带之间有摩擦，误差较大 火花放电不会影响纸带运动，误差较小（3）纸带上点的意义表示和纸带相连的物体在不同时刻的位置；通过研究纸带上各点之间的距离，可以判断物体的运动情况；可以利用纸带上打出的点来确定计数点间的时间间隔。2匀变速直线运动的判断连续相等时间内的位移之差是恒量，即 （不为零），则物体做匀变速直线运动，且 2xaT。3由纸带求物体运动速度的方法根据匀变速直线
3、运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度，即 。34由纸带求加速度（1）用“逐差法”求加速度根据 ，求出加速度41123xaT、523xa、6332xaT，再计算出 a1、 a2、 a3的平均值，即为物体运动的加速度，即 。（2）利用 vt 图象的斜率求加速度先根据 求出多个时刻随对应点的瞬时速度，然后画出 vt 图象，图线的斜率即为物体运动的加速度。三、实验器材电火花计时器（或电磁打点计时器）一端固定有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸。四、实验步骤1仪器安装（1）把固定有定滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没
4、有定滑轮的一端，连接好电路。（2）把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固定在小车的后面。如图所示，放手后，看小车能否在长木板上平稳地加速滑行。2测量和记录（1）把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，再放开小车，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。换上新纸带重复实验，至少重复三次。（2）从几条纸带中选一条比较理想的，舍掉开头比较密集的点，从便于测量的点开始确定计数点，4为了计算方便和减少误差，通常用连续打点五次的时间作为时间单位，即 T=0.1 s。正确使用毫米刻度尺测量每相邻两计数点间的距离，并填入设计好的表格中。（
5、3）利用某一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求得各计数点的瞬时速度。（4）增减所挂钩码数量，重复实验两次。3处理数据并得出试验结论（1）由试验数据画出 vt 图象。（2）由 vt 图象得出小车运动的速度随时间变化的规律。五、数据处理1目的通过纸带求解运动的加速度和瞬时速度，确定物体的运动性质等。2处理的方法（1）分析物体的运动性质测量相邻计数点间的距离，计算相邻计数点间距离之差，看其是否为常数，从而确定物体的运动性质。（2）利用逐差法求解平均加速度。（3）利用平均速度求瞬时速度。（4）利用 vt 图象求加速度。六、误差分析1电流频率不稳引起的实验系统误差。2测量数据不准及描点、
6、连线作图不准等引起的偶然误差。七、注意事项1平行：纸带、细绳要和木板平行。2两先两后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源，后取纸带。3防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地和小车与滑轮相撞。4减小误差：小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在约 50 cm 的纸带上清楚地取出 67 个计数点为宜。（1）作出速度时间图象，通过图象的斜率求解物体的加速度；（2）剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度。5（2018广东省深圳市罗湖区罗湖外国语学校）某同学用打点计时器测量做匀速直线运动的物体的加速度，电源频率 50Hzf，在纸带上打出的
7、点中，选出零点，每隔 4个点取 1个计数点，因保存不当，纸带被污染，如图所示， A、 B、 C、 D是依次排列的 个计数点，仅能读出其中 3个计数点到零点的距离：， 、 。根据以上信息回答：（1）电磁打点计时器的工作电压是：_；（2）相邻两个计数点的时间间隔 为_ ；（3）打 点时物体的速度大小为_ （取 2位有效数字）（4）设 AB之间的距离为 ABx， CD之间的距离为 CDx，相邻计数点之间的时间间隔为 T，则物体加速度 a的表达式为_（用 AB、 和 T表示） （5）根据匀变速直线运动的特点可以推测 点到零点的距离是_。A 263.mB 91C 4.5D 02【参考答案】（1）低压交流
8、电 （2）0.1 （3）2.5 （4） （5）B【试题解析】（1）电磁打点计时器的工作电压是 06 V 的低压交流电；（2）由于每隔 个点取 1个计数点，所以相邻两个计数点的时间间隔为 ；（3）利用中点时刻的速度等于平均速度可知 ；（4）根据 2saT，可求得 ；6（5）设 OC 之间的距离为 x，则根据 2saT可知：；解得 ，故选 B。1若实验中，算出各点的时刻所对应的瞬时速度，计算加速度最合理的方法是A根据实验数据画出图出 vt图，量出倾斜角 ，由 tan，求出加速度B根据任意两点的速度用公式求vat算出加速度C根 据 实 验 数 据 画 出 vt图 ， 由 图 线 上 相 距 较 远
9、的 两 点 对 应 的 速 度 、 时 间 ， 用 公 式vat算 出 加 速 度D依次算出通过连续两计数点的加速度，算出平均值作为小车的加速度【答案】C考点 2 探究弹力和弹簧伸长的关系一、实验目的1探究弹力和弹簧伸长的定量关系。2学会利用列表法、图象法、函数法处理实验数据。二、实验原理1如图所示，在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等。2弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可以由拉长后的长度进行计算。7三、实验器材铁架台、弹簧、钩码、刻度尺、坐标纸。四、实验步骤（1）安装实验仪器（见实验原理图）。（2）测量弹簧的伸长量（或总长）及所受的拉力（或所挂钩码
10、的质量），列表作出记录，要尽可能多测几组数据。（3）根据所测数据在坐标纸上描点，以力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标。（4）按照在图中所绘点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线（包括直线），所画的点不一定正好在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同。（5）以 弹 簧 的 伸 长 量 为 自 变 量 ， 写 出 曲 线 所 代 表 的 函 数 ， 首 先 尝 试 一 次 函 数 ， 如 果 不 行 再 考 虑 二 次 函数 。五、数据处理1列表法：将测得的 F、 x 填入设计好的表格之中，可以发现弹力 F 与弹簧伸长量 x 的比值在误差范围内是相等的。2图象法：以弹簧伸长量 x 为横坐标，
11、弹力 F 为纵坐标，描出 F、 x 各组数据相应的点，作出的拟合曲线，是一条过坐标原点的直线。3函数法：弹力 F 与弹簧伸长量 x 满足 F=kx 的关系。六、误差分析1弹簧的拉力大小不稳定。2钩码标值不准确，弹簧长度测量不准确带来误差。3画图时描点及连线不准确也会带来误差。七、注意事项1不 要 超 过 弹 性 限 度 ： 实 验 中 弹 簧 下 端 挂 的 钩 码 不 要 太 多 ， 以 免 弹 簧 被 过 分 拉 伸 ， 超 过 弹 簧 的 弹 性 限度 。82尽量多测几组数据：要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据。3观察所描点的走向：本实验是探究性实验，实验前并不知道其规律，所以描点以后
12、所作的曲线是试探性的，只是在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来连接这些点。4统一单位：记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。（2018高一上学期物理期末专项复习试题）某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验，设计了如下图(a)所示的实验装置。他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，然后在弹簧下端依次挂1、2、3、4、5 个钩码，待静止时，测出弹簧相应的总长度每只钩码的质量都是 10 g。实验数据见下表。(弹力始终未超过弹性限度， g 取 10 N/kg)（1）试根据这些实验数据，在给定的如图(b)所示的坐标纸上，作出弹簧弹力大小 F 跟弹簧总长度 l之间的函数关系图象。（2）图象
13、跟坐标轴交点的物理意义是_。该弹簧的劲度系数 k 是_N/m。【参考答案】（1）如图所示 （2）表示弹簧原长 209【试题解析】（1）根据实验数据在坐标纸上描出的点，基本上在同一条直线上。可以判定 F 和 L 间是一次函数关系。画一条直线，使尽可能多的点落在这条直线上，不在直线上的点均匀地分布在直线两侧。（2）该图线跟横轴交点的横坐标表示弹力为零时弹簧的长度，即为弹簧的自由长度。图象的斜率大小等于弹簧的劲度系数，注意单位要化成国际单位，因此根据图象求出弹簧劲度系数为： k=20 N/m。1在探究弹力和弹簧伸长的关系实验中，得到某弹簧的伸长量 x 与弹力 f 之间的关系图象，下列说法中正确的是A
14、弹簧的劲度系数为 30.0 N/mB弹簧发生弹性形变时，弹力大小与弹簧伸长（或缩短）的长度成正比C由图象可知弹簧原长为 5.0 cmD当弹簧伸长 2.5 cm 时，弹簧弹力为 0.75 N【答案】ABD10考 点 3 验 证 力 的 平 行 四 边 形 定 则一、实验目的1验证互成角度的两个共点力合成时的平行四边形定则。2学会用作图法处理实验数据和得出实验结论。二、实验原理互成角度的两个力 F1、 F2与另外一个力 F产生相同的效果，看 F1、 F2用平行四边形定则求出的合力F 与 F在实验误差允许范围内是否相等。三、实验器材木板、白纸、图钉若干、橡皮条、细绳、弹簧测力计两个、三角板、刻度尺。
15、四、实验步骤1用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的木板上。2用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置 O。如实验原理图所示。 3用铅笔描下结点 O 的位置和两个细绳套的方向，并记录弹簧测力计的读数，利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力 F。4只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置 O，记下弹簧测力计的读数 F和细绳的方向。5比较 F与用平行四边形定则求得的合力 F，看它们在实验误差允许的范围内是否相等。五、数据处理1用铅笔和刻度尺从 O 点沿两细绳套方向画直线，按选定的标度作出这两个弹簧测力计的拉力 F1和F2的图示，
16、并以 F1和 F2为临边用刻度尺作平行四边形，过 O 点画平行四边形的对角线，此对角线即为合理 F 的图示。2用刻度尺从 O 点按同样的标度沿记录的方向作出只有一个弹簧测力计时的拉力 的图示。3比较 F 和 是否完全重合或几乎完全重合，从而验证平行四边形定则。11六、误差分析1误差来源：除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差、作图误差等。2减小误差的办法：（1）实验过程中读数时眼睛一定要正视弹簧测力计的刻度，要按有效数字和弹簧测力计的精度正确读数和记录。（2）作图时用刻度尺借助于三角板，使表示两力的对边一定要平行。七、注意事项1位置不变：在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同。2角
17、度合适：用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，其夹角不宜太小，也不宜太大，以 60100之间为宜。3在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内形变量应尽量大一些。细绳套应适当长一些，便于确定力的方向。4统一标度：在同一次实验中，画力的图示选定的标度要相同，并且要恰当选定标度，使力的图示稍大一些。（2018福建省福州市八县（市）协作校）“探究求合力的方法”的实验情况如图甲所示，其中 A 为固定橡皮筋的图钉， O 为橡皮筋与细绳的结点， OB 和 OC 为细绳，图乙是在白纸上根据实验结果画出的图示。（1）某次实验中，拉 OC 细绳的弹簧秤指针位置如甲图所示，其读数为_N；乙图中的 F 与 F两
18、力中，方向一定沿 AO 方向的是_。（2）关于此实验下列说法正确的是_。A与橡皮筋连接的细绳必须等长12B用两只弹簧秤拉橡皮筋时，应使两弹簧秤的拉力相等，以便算出合力的大小C用两只弹簧秤拉橡皮筋时，结点位置必须与用一只弹簧秤拉时结点的位置重合D拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要短一些【参考答案】（1）2.80 F （2）C【试题解析】（1）弹簧秤最小刻度为 0.1 N，估读到 0.01 N，则读数为 2.80 N； F 是通过作图的方法得到合力的理论值，而 F是通过一个弹簧称沿 AO 方向拉橡皮条，使橡皮条伸长到 O 点，使得一个弹簧称的拉力与两个弹簧称的拉力效果相同，测量出的合力
19、。故方向一定沿 AO 方向的是 F，由于误差的存在F 和 F方向并不在重合。（2）与橡皮筋连接的细绳要稍微长些，并非要求等长，故 A 错误。实验要方便、准确，两分力适当大点，读数时相对误差小，但没有要求两力必须相等，故 B 错误；为了保证效果相同，两次拉橡皮筋时，需将橡皮筋结点拉至同一位置，故 C 正确。为了更加准确的记录力的方向，拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些，故 D 错误。1做“验证力的平行四边形定则”实验时，其中的三个步骤是：在水平放置的木板上垫一张白纸，把橡皮条的一端固定在木板上，另一端拴两根细线，通过细线同时用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，使它与细线的结点到达
20、某一位置 O 点，在白纸上记下 O 点和两弹簧测力计的读数 F1和 F2在纸上根据 F1和 F2的大小，应用平行四边形定则作图求出合力 F只用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条，使它的伸长量与用两个弹簧测力计一起拉时相同，记下此时弹簧测力计的读数 和细绳的方向（1）以上三个步骤中均有疏漏，请找出并更正在中_；在中_；在中_。（2）如图所示为四位同学在“验证力的平行四边形定则”的实验中所作的图示， F1和 F2是两个弹簧测力计同时拉橡皮条时的力的图示， F 是根据平行四边形定则作出的 F1和 F2的合力的图示， 是一个弹簧测力计单独拉橡皮条时的力的图示，其中错误的图是_。13【答案】（1）应该记下两
21、根细线的方向 在纸上根据 F1和 F2的大小和方向 使橡皮条与细线的结点仍然达到 O 点 （2）B考 点 4 验 证 牛 顿 运 动 定 律一、实验目的1学会用控制变量法研究物理规律。2学会灵活运用图象法处理物理问题的方法。3探究加速度与力、质量的关系，并验证牛顿第二定律。二、实验原理（见实验原理图）1保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系。2保持合外力不变，确定加速度与质量的关系。3作出 a F 图象和 a m1图象，确定其关系。三、实验器材小车、砝码、小盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、导线两根、纸带、天平、米尺。四、实验步骤1用天平测出小车和盛有砝码的小盘的质
22、量 m 和 m，把数据记录在表格中。142把实验器材安装好，平衡摩擦力。3在小盘里放入适量的砝码，把砝码和小盘的质量 m记录在表格中。4保持小车的质量不变，改变砝码的质量，按上面步骤再做 5 次实验。5算出每条纸带对应的加速度的值并记录在表格中。6用纵坐标表示加速度 a，横坐标表示合外力，即砝码和小盘的总重力 m g，根据实验数据在坐标平面上描出相应的点，作图线。7用纵坐标表示加速度 a，横坐标表示小车质量的倒数，在坐标系中根据实验数据描出相应的点并作图线。五、数据处理1利用 x=aT2及逐差法求 a。2以 a 为纵坐标， F 为横坐标，根据各组数据描点，如果这些点在一条过原点的直线上，说明
23、a 与 F成正比。3以 a 为纵坐标， m1为横坐标，描点、连线，如果该线过原点，就能判定 a 与 m 成反比。六、误差分析1因实验原理不完善引起的误差：本实验用小盘和砝码的总重力 m g 代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力。2摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差。七、注意事项1平衡摩擦力：适当垫高木板的右端，使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车受到的阻力。在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，让小车拉着打点的纸带匀速运动。2不重复平衡摩擦力。3实验条件： mm。4一先一后一按：改变拉力和小车质
24、量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，再释放小车，且应在小车到达滑轮前按住小车。（2018福建省福州市八县（市）协作校）在探究“加速度与力、质量的关系”的实验中，实验装置如下图所示：15（1）在实验前必须进行平衡摩擦力，其步骤如下：取下细线和砂桶，把木板不带滑轮的一端适当垫高并反复调节，直到轻推小车，使小车做_直线运动；（2）某同学在探究小车质量不变，小车的加速度与小车所受合力间的关系时，该同学平衡小车的摩擦阻力后，为了使小车所受的合力近似等于砝码的重力，小车的质量 M 和砝码的质量 m 分别应选取下列哪组值最适宜_。A M=500 g， m 分别为 50 g、70 g、1
25、00 g、225 gB M=500 g， m 分别为 20 g、30 g、40 g、50 gC M=200 g， m 分别为 50 g、75 g、100 g、225 gD M=200 g， m 分别为 30 g、40 g、50 g、100 g（3）在某次实验中，某同学得到一条打点清晰的纸带，并且每 5 个计时点取一个计数点（每相邻的计数点间还有 4 个计时点未画出），如图所示，已知每相邻的 2 个计数点间的距离为 s，且 s1=0.95 cm， s2=2.88 cm， s3=4.80 cm， s4=6.71 cm， s5=8.64 cm， s6=10.57 cm，电磁打点计时器的电源频率为 5
26、0 Hz。试计算此纸带的加速度大小 a=_m/s2（计算结果保留 3 位有效数字）。（4）在平衡好摩擦力的情况下，探究小车加速度 a 与小车受力 F 的关系中，将实验测得的数据在坐标图中描点并作出 aF 图线，如图所示。从 aF 图线求得小车的质量为_kg(保留两位有效数字）。16【参考答案】（1）匀速 （2）B （3）1.92 （4）0.50【试题解析】（1）在实验前必须进行平衡摩擦力，其步骤如下：取下细线和砂桶，把木板不带滑轮的一端适当垫高并反复调节，直到轻推小车，使小车恰好做匀速直线运动，这样小车所受的摩擦力与小车沿斜面向下的重力的分力平衡。（2）该实验要求满足小车的质量大于大于钩码的质
27、量，这样小车所受的合力才近似等于砝码的重力，只有 B 满足此条件，故选 B。（3）根据匀变速直线运动的推论公式 x=aT2可以求出加速度的大小，得： s4s1=3a1T2， s5s2=3a2T2，s 6s3=3a3T2，为了更加准确的求解加速度，我们对三个加速度取平均值，联立得，代入数据得 。（4）根据Fam得 aF 图线的斜率倒数表示物体的质量，则有： ，解得：0.5kg。1某实验小组在实验室做“验证牛顿运动定律”实验：（1）甲同学在验证加速度和物体的质量的关系时，控制物体所受合外力不变。实验中，描 ma1图象而不描 am 图象的理是 。根据实验数据得到1图象如图所示，由此你得出的结论为 。
28、17（2）乙同学在保持小车质量不变的情况下，通过多次改变对小车的拉力，由实验数据作出的 aF 图象如图乙所示，图象与 a 轴的截距的物理意义是 ；小车的质量为 kg。（保留两位有效数字）【答案】（1） am 的图线为曲线、不便于发现规律，而 ma1图线为直线，偏于发现规律 合外力不变时，加速度与质量成反比 （2）不加外力时，重力的分力与摩擦力的合力产生的加速度 1.8（1.71.9 均正确）考点 5 探究动能定理一、 实验目的1探究外力对物体做功与物体速度变化的关系。2通过实验数据分析，总结出做功与物体速度平方的正比关系。二、实验原理1一根橡皮筋作用在小车上移动距离 s做功为 W。2两根橡皮筋
29、作用在小车上移动距离 s做功应为 2W。3三根橡皮筋作用在小车上移动距离 s做功应为 3W。4利用打点计时器求出小车离开橡皮筋的速度，列表、作图，即可求出 v W 关系。18三、实验器材橡皮筋、小车、木板、打点计时器、纸带、铁钉等。四、实验步骤1用一条橡皮筋拉小车做功 W。2用两条橡皮筋拉小车做功 2W。3用三条橡皮筋拉小车做功 3W。4测出每次小车获得的速度。5分别用各次实验测得的 v 和 W 绘出 W v、 W v2， W v3、 W 关系图。五、数据处理先对数据进行估计，或者作出 W v 草图，大致判断两个量可能是什么关系。若为 2v，则可以对每一个速度值算出它的二次方，然后以 W 为纵
30、轴， v2为横轴作图，如果作出的图象为一条直线，在说明2Wv成立。 六、误差分析1误差的主要来源是橡皮筋的长度、粗细不同，使橡皮筋的拉力做的功 W 与橡皮筋的条数不成正比。2没有完全平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过大也会造成误差。3利用纸带上的点计算小车的速度时，测量不准确带来的误差。七、注意事项1将木板一端垫高，使小车的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的点的均匀程度判断小车是否做匀速运动，找到长木板的一个合适的倾角。2测小车速度时，应选纸带上的点均匀的部分，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
31、，不必计算出具体数值。4小车质量应大一些，使纸带上打的点多一些。19（2018高一物理期末复习）某研究性学习小组做探究“橡皮筋做的功和物体速度变化的关系”的实验，下图中是小车在一条橡皮筋作用下由静止弹出沿木板滑行的情形，这时，橡皮筋对小车做的功记为 W。当我们用 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的纸带测出。（1）实验时为了使小车只在橡皮筋作用下运动，应采取的措施是_；（2）实验中我们应测量小车的什么速度_。A全程的平均速度B加速阶段的平均速度C任一点的瞬时速度D匀速阶段的瞬时速度（3
32、）在本实验中作出 Wv 图象如图所示，比较符合实际的是_。（4）本实验结论是：橡皮筋做的功 Wn和物体速度 vn变化的关系应是 Wn_。【参考答案】（1）把木板的末端垫起适当高度以平衡摩擦力 （2）D （3）C （4）2nv【试题解析】（1）由题意可知，橡皮筋的弹力为小车所受的合力，故需把木板的末端垫起适当高度以平衡摩擦力；（2）为研究橡皮筋做的功和物体速度变化的关系，需测量小车匀速阶段的瞬时速度，故选 D；（3）由该过程的能量转化关系可知，橡皮筋的弹性势能通过弹力做功完全转化为小车的动能，故 Wv 图象为二次函数，故其图象为 C；（4）由以上分析可知本实验结论是：橡皮筋做的功 Wn和物体速度
33、 vn变化的关系应是 Wn2v。1某实验小组利用图示装置进行“探究动能定理”的实验，实验步骤如下：20A挂上钩码，调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下做匀速运动；B打开速度传感器，取下轻绳和钩码，保持步骤 A 中调节好的长木板倾角不变，让小车从长木板顶端静止下滑，分别记录小车通过速度传感器 1 和速度传感器 2 时的速度大小 v1和 v2；C重新挂上细绳和钩码，改变钩码的个数，重复 A 到 B 的步骤。回答下列问题：（1）按上述方案做实验，长木板表面粗糙对实验结果是否有影响？ ； （填“是”或“否”）（2）若要验证动能定理的表达式，还需测量的物理量有 ；A悬挂钩码的总质量 m B
34、长木板的倾角 C两传感器间的距离 l D小车的质量 M（3）根据实验所测的物理量，动能定理的表达式为 （重力加速度为 g）。【答案】（1）否 （2）ACD （3） mgl=12Mv22 Mv12考点 6 验证机械能守恒定律一、 实验目的验证机械能守恒定律。二、实验原理通过实验，求出做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量，若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律。21三、实验器材打点计时器、电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台（附铁夹）、导线两根。四、实验步骤（1）根据实验原理图安装仪器。（2）将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器的限位孔。（3）用手提着纸带
35、，让重物靠近打点计时器并处于静止状态，然后接通电源，松开纸带，让重物自由落下，纸带上打下一系列小点。（4）从几条打下点的纸带中挑选出点迹清晰的纸带进行测量， Ek= 21mv ， Ep=mgdn， vn=2nTdn21。（5）计算对比 Ep与 Ek。五、数据处理1利用起始点和第 n 点进行计算。将实验数据代入 nmgh和21nv，在实验误差允许的条件下，若nmgh和2nv相等，则验证了机械能守恒定律。2任取两点进行计算。任取两点 A、 B，测出 ABh，算出 ABgh；算出 的值；在实验误差允许的条件下，若 ABmgh和 相等，则验证了机械能守恒定律。3图象法。从纸带上选取多个点，测量从第一个
36、点到其余各点的下落高度 h，并计算各点的速度的平方 v2，然后以21v为纵轴，以 h 为横轴，根据实验数据作出21vh 的图线。若在误差允许的范围内图线22是过原点且斜率为 g 的直线，则验证了机械能守恒定律。六、误差分析（1）测量误差：减小测量误差的方法，一是测下落距离时都从 0 点量起，一次将各打点对应下落高度测量完，二是多测几次取平均值。（2）系统误差：由于重物和纸带下落过程中要克服阻力做功，故动能的增加量 Ek=12mv 必定稍小2n于重力势能的减少量 Ep=mghn，改进办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力。七、注意事项（1）打点计时器要竖直：安装打点计时器时要竖直架稳，使其两限位
37、孔在同一竖直平面内，以减少摩擦阻力。（2）重物应选用质量大、体积小、密度大的材料。（3）应先接通电源，让打点计时器正常工作，后松开纸带让重物下落。（4）测 长 度 ， 算 速 度 ： 某 时 刻 的 瞬 时 速 度 的 计 算 应 用 vn= Tdn21， 不 能 用 vn= gd2或 vn=gt 来 计算 。（2018山西省大同市）“验证机械能守恒定律”的实验可以采用如图所示的甲或乙方案来进行。（1）比较这两种方案，_（选填“甲”或“乙”）方案好些。（2）如图丙是该实验中得到的一条纸带，测得每两个计数点间的距离如图中所示，已知每两个计数点之间的时间间隔 T=0.l s。拉着该纸带的物体运动的
38、加速度 a=_m/s2（计算结果保留三位有效数字）；该纸带是采用_（选填“甲”或“乙”）实验方案得到的。（3）实验中某同学利用甲方案得到的一条点迹清晰的完整纸带如图丁所示。纸带上的第一个点记为O，另选连续的三个点 A、 B、 C 进行测量，图中给出了这三个点到 O 点的距离 Ah、 B和 C的值。23打点计时器打 B 点时，重物速度的大小 v=_m/s（计算结果保留三位有效数字）；通过分析该同学测量的实验数据，他的实验结果_（填“能”或“不能”）验证机械能守恒定律（实验中打点计时器使用的交流电频率为 50 Hz，当地重力加速度 g=9.8 m/s2）。【参考答案】（1）甲 （2） 4.71 乙
39、 （3） .90 （4）能【试题解析】（1）机械能守恒的前提是只有重力做功，实际操作的方案中应该使阻力越小越好，故甲方案好一些；（2）采用逐差法求解加速度， ，因 a 远小于 g，故为斜面上小车下滑的加速度，所以该纸带采用图乙所示的实验方案；（3）根据运动学公式，中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均，可知重物速度的大小为：；（2）设重物质量为 m， OB 对应的下落过程中重力势能减少量为：动能增加量为：在误差允许范围内，可以认为相等，因此验证了机械能守恒定律，即过分析该同学测量的实验数据，他的实验结果能验证机械能守恒定律。 1某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示。
40、在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器 A、 B，滑块 P 上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连。滑块在细线的牵引下向左加速运 动，遮光条 经过光电传感器 A、 B 时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压 U 随时间 t 变化的图象。（1）实验前，接通气源，将滑块（不挂钩码）置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的 t1 t2（选填“”、“=”或“”、“=”、“ （3）31.92（31.9031.95 均可） （4）28【试题解析】（1）小球离开轨道后做平抛运动，小球在空中的运动时间 t 相等，如果碰撞过程动量守恒，则 mAv0=
41、mAvA+mBvB，两边同时乘以时间 t 得： mAv0t=mAvAt+mBvBt，则 mAOP=mAOM+mBON，因此实验需要测量：两球的质量，两球做平抛运动的水平位移，故选 BD。（2）为防止碰撞过程入射球反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量，即 mAmB。（3）找出平均落点，由图所示可知，刻度尺分度值是 1 mm，刻度尺示数为 31.92 cm。（5）由（1）可知，实验需要验证的表达式为： mAOP=mAOM+mBON。1气垫导轨是常用的一种实验仪器。它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦。现用带竖直挡板 C 和 D 的气垫导轨
42、以及滑块 A 和 B 来验证动量守恒定律，实验装置如图（弹簧的长度忽略不计），采用的实验步骤如下：a用天平分别测出滑块 A、 B 的质量 mA、 mB。b调整气垫导轨，使导轨处于水平。c在 A 和 B 间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上。d用刻度尺测出 A 的左端至 C 板的距离 L1。e按下电钮放开卡销，同时使分别记录滑块 A、 B 运动时间的计时器开始工作。当 A、 B 滑块分别碰撞C、 D 挡板时停止计时，记下 A、 B 分别到达 C、 D 的运动时间 t1和 t2。（1）实验中还应测量的物理量是_ _ _ _。（2）利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的
43、表达式是_ _。（3）被压缩弹簧的弹性势能的表达式为 。【答案】（1） B 的右端至 D 板的距离 L2 （2） （3） 【解析】（1）还应测量出 B 的右端至 D 板的距离 L2，这样才能算出时间 2t；（2） A 滑块的速度1Avt，同样 B 滑块的速度 2Bvt，因此 用已知量代入就是；29（3）弹性势能就等于 A、 B 两个滑块的动能，即 。1（2018新课标全国 III 卷）甲、乙两同学通过下面的实验测量人的反应时间。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
44、）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=9.80 m/s2， L=30.0 cm， L1=10.4 cm，乙的反应时间为_s。（结果保留 2 位有效数字）（4）写出一条提高测量结果准确程度的建议：_。【答案】（2） 12Lg（ ） （3）0.20 （4）多次测量取平均值；初始时乙的手指尽可能接近尺子2（2018新课标全国 I 卷）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，主尺竖直固
45、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 1.950 cm；当托盘内放有质量为 0.100 kg 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 9.80 m/s2，此弹簧的劲度系数为_N/m（保留 3 位有效数字）。30【答案】3.775 53.73（2017新课标全国卷）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 30 s 内共滴下 46 个小水滴）（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/s 2。（结果均保留 2 位有效数字）【答案】（1）从右向左 （2）0.19 0.037 【解析】（1）小车在阻力的作用下，做减速运动，由图（b）知，从右向左相邻水滴间的距离逐渐减
