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1、第1講力學實驗,專題六實驗題題型強化,內(nèi)容索引,考點一測量儀器的使用及紙帶問題打點計時器的 使用及紙帶的計算,考點二“小車導軌”模型實驗,考點三“彈簧或橡皮條”模型實驗,測量儀器的使用及紙帶問題打點計時器的使用及紙帶的計算,考點一,1.打點計時器：,2.通過紙帶求解運動的加速度和瞬時速度 (1)利用逐差法求解平均加速度(如圖1),圖1,(2)利用平均速度求瞬時速度：vn,(3)利用速度時間圖象求加速度 作出速度時間圖象，通過圖象的斜率求解物體的加速度； 剪下相鄰計數(shù)點間的紙帶緊排在一起求解加速度.,例1(2018溫州市十五校聯(lián)合體期中)同學們利用如圖2所示裝置做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”

2、實驗.請你完成下列有關問題： (1)實驗室提供如圖3甲、乙兩種打點計時器，某實驗小組決定使用電火花計時器，則應選用圖中的_(填“甲”或“乙”)計時器.,圖2,圖3,乙,答案,(2)另一實驗小組使用的是電磁打點計時器，圖4中接線正確的是_(填“甲”或“乙”).,答案,圖4,乙,(3)小宇同學選取一條清晰紙帶進行研究，在紙帶上確定出九個計數(shù)點，如圖5所示，相鄰兩個計數(shù)點之間的時間間隔為0.1 s，根據(jù)紙帶提供的信息，紙帶上3、5兩點間距離為_ mm.,答案,圖5,35.0(34.535.5均可),(4)紙帶上計數(shù)點6的瞬時速度為_ m/s(結果保留3位有效數(shù)字)，小車運動的加速度為_ m/s2(結

3、果保留2位有效數(shù)字).,答案,0.255(0.2540.256均可),0.38(0.370.39均可),(5)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，下列說法中對于減小實驗誤差有益的是_. A.墊高長木板的一端，使小車在不掛鉤碼時能在木板上做勻速運動 B.使小車運動的加速度盡量小些 C.舍去紙帶上密集的點，利用點跡清晰、點間間隔適當?shù)哪且徊糠诌M 行測量 D.選用各處平整程度、光滑程度相同的長木板做實驗,答案,1.(2018新高考研究聯(lián)盟聯(lián)考)(1)某次做實驗時，實驗員準備了以下器材，如圖6所示，請問用以下器材可以做下列哪些實驗_.,圖6,A.探究小車速度隨時間變化的規(guī)律 B.探究加速度與力

4、、質量的關系 C.探究求合力的方法 D.研究平拋運動,答案,(2)上題四個選項中的實驗，必須用到天平的是_(填對應字母) A.探究小車速度隨時間變化的規(guī)律 B.探究加速度與力、質量的關系 C.探究求合力的方法 D.研究平拋運動,答案,2.(2018寧波市期末)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中 (1)用到電磁打點計時器，應采用的電源是_. A.學生電源交流輸出 B.3節(jié)干電池 C.蓄電池,答案,(2)下列說法正確的是_. A.應先接通電源，在打點計時器開始打點后再釋放小車 B.應先釋放小車，再接通打點計時器的電源,(3)某學生實驗時得到一條點跡清晰的紙帶如圖7所示，圖中O、A、B、C、D

5、、E是打點計時器連續(xù)打下的6個點，若打點計時器的打點周期為 T，則利用此紙帶得到小車的加速度的表達式為_.(用x2、x5、T 來表示),答案,圖7,3.(2018西湖高級中學月考)(1)在下列學生實驗中，需要平衡摩擦力的有_. A.“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律” B.“探究加速度與力、質量的關系” C.“探究做功與物體速度變化的關系” D.“探究作用力與反作用力的關系”,答案,(2)某小組做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗時，除了選擇小車、帶滑輪的長木板、細繩、鉤碼、刻度尺、導線(按需要備選)外，還要選擇下圖中的哪些儀器_.,A或BD,解析實驗時不需要測量小車或鉤碼的質量，因此不需要天平

6、，需要打點計時器，有兩種選擇方案：選擇A(電火花計時器)，或者B、D(電磁打點計時器與低壓交流電源).,答案,解析,(3)在上小題中，用一端固定的橡皮筋代替鉤碼和細線拉動小車，就可以做“探究做功與物體速度變化的關系”實驗.調(diào)節(jié)好實驗裝置，當用一條橡皮筋拉動小車時，打出的紙帶如圖8所示，請根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù)計算小車勻速時的速度v_ m/s(打點計時器所用交變電源的頻率為50 Hz).,圖8,1.56,解析勻速直線運動時小車速度最大，,答案,解析,4.(2017諾丁漢大學附中高三上期中)如圖9甲所示為驗證機械能守恒定律的實驗裝置示意圖.現(xiàn)有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺、打點計時器、紙帶、帶鐵夾的重錘、刻

7、度尺、天平.回答下列問題：,圖9,(1)為完成此實驗，除了所給的器材，還需要的一個器材是_. A.游標卡尺 B.秒表 C.多用電表 D.交流電源,答案,解析,解析通過打點計時器計算時間，故不需要秒表，打點計時器應該與交流電源連接，需要刻度尺測量紙帶上兩點間的距離，不需要游標卡尺和多用電表，故選D.,(2)下面列舉了該實驗的幾個操作步驟，其中操作不當?shù)囊粋€步驟是_. A.調(diào)節(jié)打點計時器兩限位孔在同一豎直線上 B.按照圖示的裝置安裝器件 C.先釋放紙帶，后接通電源 D.測量紙帶上某些點間的距離,答案,解析,解析操作不當?shù)牟襟E是C，應該先接通電源，后釋放紙帶.,(3)利用這個裝置也可以測量重錘下落的

8、加速度a的數(shù)值.根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上連續(xù)的五個點A、B、C、D、E，測出各點之間的距離如圖乙所示.所使用交流電的頻率為f，則計算重錘下落的加速度的表達 式為a_(用x1、x2、x3、x4及f表示).,答案,解析,“小車導軌”模型實驗,考點二,1.“小車導軌”類實驗 (1)可以研究勻變速直線運動的規(guī)律； (2)可以探究加速度與質量、合外力之間的關系； (3)可以探究做功與速度變化之間的關系； (4)可以驗證機械能守恒定律.,2.解答“小車導軌”類實驗的技巧 (1)要根據(jù)實驗原理來判斷是否需要平衡摩擦力，知道正確平衡摩擦力的方法. (2)要清楚鉤碼(或沙桶)與小車之間的質量關系，并且要清楚在

9、儀器創(chuàng)新或實驗原理創(chuàng)新的情形下，該條件是否需要調(diào)整. (3)要知道實驗數(shù)據(jù)、圖象的處理方法和運用數(shù)學知識解題的技巧.,例2(2018杭州市五校聯(lián)考)如圖10所示，某同學在做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗時，對打出的一條紙帶進行研究(打點計時器所用電源頻率為50 Hz)，該同學在紙帶上按每5個點取一個計數(shù)點，取了A、B、C、D、E、F等計數(shù)點進行研究，該同學已求出了一些計數(shù)點對應的速度，其數(shù)值見表格.,圖10,(1)關于用打點計時器“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗，以下說法正確的是_. A.長木板帶滑輪的一端必須伸出桌面外側 B.實驗時小車應從靠近打點計時器的位置釋放 C.應先釋放小

10、車，再啟動打點計時器 D.牽引小車的鉤碼質量越大越好,答案,(2)根據(jù)圖11紙帶提供的信息，該同學已經(jīng)計算出了打下B、D、E這三個計數(shù)點時小車的速度，請你幫助他計算出打下計數(shù)點C時小車的速度(保留2位有效數(shù)字)，并填入相應空格.,答案,圖11,0.48,(3)以速度v為縱軸、時間t為橫軸在坐標紙上建立直角坐標系(A點對應時刻為坐標系中的0時刻)，根據(jù)以上數(shù)據(jù)在圖12所給的坐標紙中作出小車的vt圖線.,答案,圖12,答案如圖所示,(4)根據(jù)圖象可得，小車在打下A點時的速度vA_ m/s，小車運動的加速度a_ m/s2(以上結果均保留2位有效數(shù)字).,答案,0.32,0.80,5.(2018寧波市

11、期末)某學習小組進行了“探究加速度與力、質量的關系”實驗. (1)實驗過程中，發(fā)現(xiàn)實驗室有兩種打點計時器，如圖13所示.其中電火花計時器是圖中的_，該打點計時器使用的電源是_.,答案,圖13,B,交流220 V,5,6,7,8,9,(2)該小組欲通過如圖14所示裝置打出的紙帶來測量小車的加速度.圖中是小車釋放前的狀態(tài)，圖中有兩處明顯錯誤，請指出其中任意一處錯誤_.,答案,圖14,左端沒有墊高或小車離打點計時器太遠,5,6,7,8,9,(3)經(jīng)正確操作后，打出的一條紙帶的一部分如圖15所示.從比較清晰的點起，每5個點取一個計數(shù)點，測出相鄰計數(shù)點之間的距離(單位：cm).由此求得小車在打點計時器打

12、第2點時的速度為_ m/s(已知打點計時器所用電源的頻率為50 Hz，結果保留兩位有效數(shù)字).,答案,圖15,0.36,5,6,7,8,9,6.(2018紹興市選考診斷)如圖16所示是“探究加速度與力、質量的關系”的實驗裝置.,答案,圖16,(1)下圖是實驗時平衡阻力的情形，其中正確的是_.(選填字母),5,6,7,8,9,(2)在平衡阻力后，當小盤及盤內(nèi)物體的總質量_(填“遠大于”“遠小于”或“近似等于”)小車總質量時，小盤及盤內(nèi)物體的總重量近似等于小車運動時所受的拉力.實驗中可以通過增減小盤中_(選填“50 g鉤碼”或“1 g砝碼”)的個數(shù)來改變拉力的大小.,答案,遠小于,1 g砝碼,5,

13、6,7,8,9,(3)圖17是對一條紙條處理后得到的vt圖象，根據(jù)圖象可求得加速度大小為_ m/s2.(結果保留三位有效數(shù)字),答案,圖17,2.00(1.952.05均可),5,6,7,8,9,7.(2018杭州市期末)某同學用如圖18所示的裝置來探究加速度與力、質量的關系.,圖18,5,6,7,8,9,(1)下列說法中正確的是_. A.平衡摩擦力時需要將木板有滑輪的一端稍墊高 B.平衡摩擦力時需要裝上紙帶，并懸掛好小桶 C.若改變小車質量，因小車所受阻力發(fā)生變化，需重新平衡摩擦力 D.應調(diào)整滑輪，保證小車在運動過程中細線和木板平行,答案,解析,5,6,7,8,9,解析平衡摩擦力時需要將木板

14、沒有滑輪的一端稍墊高，故A錯誤； 平衡摩擦力時需要裝上紙帶，但不需要掛上小桶，故B錯誤； 平衡摩擦力后，mgsin Ffmgcos ，即tan ，增大小車的質量并無影響，故不需要重新平衡摩擦力，故C錯誤； 應保證小車在運動過程中細線和木板平行，故D正確.,5,6,7,8,9,(2)為改變小車所受的力的大小，可往小桶中添加下列圖片中的_.,答案,解析,解析為改變小車所受的力的大小，可往小桶中加入已知質量的砝碼，故B正確；,5,6,7,8,9,(3)圖19甲為實驗中得到的一條紙帶，A、B、C、D、E為5個相鄰的計數(shù)點，相鄰的兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出，量出相鄰的計數(shù)點之間的距離分別為xAB4.

15、22 cm，xBC4.65 cm、xCD5.08 cm、xDE5.49 cm，已知打點計時器的工作頻率為50 Hz，則小車的加速度a_ m/s2(結果保留兩位有效數(shù)字).,圖19,0.43,答案,解析,5,6,7,8,9,(4)該同學改變小車的質量，多次實驗，作出小車的加速度a和質量M的圖象如圖乙所示，根據(jù)圖象可知a與M的關系可能是_. A.aM B.aM2 C.aM1 D.aM2,答案,解析,解析由圖象可知，質量越大，加速度越小，故C、D正確.,5,6,7,8,9,8.小青用如圖20所示的實驗裝置探究“加速度與力、質量的關系”.,圖20,5,6,7,8,9,(1)以下關于實驗中操作正確的是_

16、. A.本實驗采用了控制變量法探究多個變量之間的關系 B.如果選用電火花計時器，所用的交流電為低壓6 V C.操作過程中應調(diào)節(jié)滑輪高度，使細線與長木板平行,答案,解析,解析本實驗要探究加速度、力、質量三個變量間的關系，采用控制變量法，即先控制小車質量不變，研究小車加速度與拉力的關系，再控制小車所受拉力不變，研究加速度與質量的關系，A選項正確； 若選用電火花計時器，對應電壓應為交流220 V，B選項錯誤； 拉力的方向應與長木板平行，保證小車做勻加速直線運動，C選項正確.,5,6,7,8,9,(2)小青通過實驗獲得如下表所示的幾組數(shù)據(jù)，請用描點法在圖21中作出aF的關系圖象.,答案,解析,圖21,

17、答案見解析圖,5,6,7,8,9,解析采用描點法作出aF的關系圖象如圖所示.,5,6,7,8,9,解析由圖象得，直線與縱軸交于點(0,0.03)，即沒有拉力時，小車已有加速度，說明長木板的傾角偏大.,(3)根據(jù)第(2)小題中畫出的圖象，可以判斷在操作過程中，平衡摩擦力時，長木板的傾角_(選填“偏大”“恰好”或“偏小”).,答案,解析,偏大,5,6,7,8,9,9.(2018嘉興市期末)某同學用如圖22甲所示裝置研究小車在不同接觸面上的運動情況.該同學將小車以適當?shù)某跛俣柔尫藕?，用打點計時器(所用電源頻率為50 Hz)記錄小車的運動情況.通過反復實驗得到一系列打上點的紙帶，并最終選擇了如圖乙所示

18、的一條紙帶(附有刻度尺)進行測量(結果均保留小數(shù)點后兩位數(shù)字).,圖22,5,6,7,8,9,(1)請將A、B、CJ各點對應的刻度值，按照正確的讀數(shù)方法填寫在下表內(nèi)(單位cm).,答案,(2)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，紙帶上C點小車的速度大小vC_ m/s； (3)對應紙帶E、J兩點間，小車在做_運動，它的加速度大小為_ m/s2.,6.00,0.90,勻減速直線,5.00,5,6,7,8,9,“彈簧或橡皮條”模型實驗,考點三,1.模型介紹 力學實驗中用到彈簧或橡皮條的實驗有探究求合力的方法、探究做功與小車速度變化的關系. 2.探究求合力的方法 (1)實驗原理 使一個力的作用效果跟兩個力的共同作用效果相同

19、. (2)操作關鍵 每次拉伸時結點位置O必須保持不變； 記下每次各力的大小和方向； 畫力的圖示時應選擇適當?shù)臉硕?,例3(2018嘉興市期末)如圖23所示為探究求合力的方法的實驗裝置圖. (1)請將下面實驗的主要步驟補充完整. 將橡皮筋的一端固定在木板上的A點，另一端拴上兩根繩套，每根繩套上分別連著一個彈簧測力計；,圖23,沿著兩個方向拉彈簧測力計.將橡皮筋的活動端拉到某一位置，將此位置標記為O點，并記錄兩個拉力的大小及方向； 再用一個彈簧測力計將橡皮筋的活動端仍拉至O點，記錄_ _.,該彈簧測,力計拉力的大小及方向,答案,(2)下列幾種操作的討論中，說法正確的是_.,答案,解析C選項是因為沒

20、有用力的圖示畫圖.,解析,10.某同學利用共點力平衡的原理來探究共點力的合成是否遵守平行四邊形定則，他將三條相同的橡皮筋(遵循胡克定律)的一端系在一起，用三條細繩分別連接橡皮筋的另一端，按如圖24所示方式把重物豎直吊起.在實驗中，可以通過刻度尺測量橡皮筋的長度來得到橡皮筋的拉力的大小，并通過三條細繩的方向確定三個,圖24,拉力的方向，從而探究其中任意兩個拉力的合力是否與第三個力等大反向.,(1)在實驗過程中，下列說法正確的是_. A.實驗過程中需要測量三條橡皮筋的長度以及橡皮筋的原長 B.以OA、OB為兩鄰邊作力的平行四邊形，其對角線一定與OC在一條 直線上 C.多次實驗中可改變OA、OB的夾

21、角或改變重物質量，但結點O位置不 能改變 D.每次實驗均需記錄三條細繩的方向及結點的位置,答案,解析,解析實驗過程中需要測量三條橡皮筋的長度以及橡皮筋的原長，從而確定橡皮筋的伸長量，進而確定力的大小，選項A正確； 以OA、OB為兩鄰邊作力的平行四邊形，由于實驗存在誤差，其對角線不一定與OC在一條直線上，選項B錯誤； 多次實驗中可改變OA、OB的夾角或改變重物的質量，因為是不同的實驗，則結點O位置可以變動，選項C錯誤； 每次實驗均需記錄三條細繩的方向及結點的位置，選項D正確.,(2)為減小誤差，應選擇勁度系數(shù)適當_(填“大”或“小”)的橡皮筋，質量適當_(填“大”或“小”)的重物.,答案,解析,

22、小,大,解析為減小誤差，應選擇勁度系數(shù)適當小的橡皮筋，質量適當大的重物，這樣橡皮筋的伸長量較大，誤差較小.,例4“探究合力做功與物體速度變化的關系”的實驗裝置如圖25所示，當小車在兩條完全相同的橡皮筋作用下彈出時，橡皮筋對小車做的功記為W0.當用4條、6條、8條完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次、第4次實驗時，橡皮筋對小車做的功記為2W0、3W0、4W0，每次實驗中由靜止彈出的小車獲得的最大速度均可由打點計時器所打的紙帶測出.,圖25,(1)關于該實驗，下列說法正確的是_. A.打點計時器可以用直流電源供電，電壓為46 V B.實驗中使用的若干條橡皮筋的原長可以不相等 C.每次實驗中應

23、使小車從同一位置由靜止彈出 D.利用每次測出的小車最大速度vm和橡皮筋做的功W，依次作出Wvm、 Wvm2、Wv m3、W2vm、W3vm的圖象，得出合力做功與物 體速度變化的關系,答案,解析,解析打點計時器只能用交流電源供電，選項A錯誤； 實驗中使用的若干條橡皮筋的原長必須相等，否則實驗誤差太大，甚至出現(xiàn)錯誤，選項B錯誤； 每次實驗都應使小車從同一位置由靜止彈出，才能保證橡皮筋的形變量相同，選項C正確； 利用圖象可以減小實驗誤差，能更直觀地反映出合力做功與物體速度變化的關系，選項D正確.,(2)如圖26給出了某次在正確操作情況下打出的紙帶，從中截取了測量物體最大速度所用的一段紙帶，測得O點到

24、A、B、C、D、E各點的距離分別為OA5.65 cm，OB7.12 cm，OC8.78 cm，OD10.40 cm，OE11.91 cm.已知相鄰兩點時間間隔為0.02 s，則小車獲得的最大速度vm_m/s.,答案,解析,圖26,0.83,解析由題圖及所給數(shù)據(jù)可知小車一定在B、C間獲得最大速度，,11.(2018寧波市3月選考)某實驗小組采用如圖27所示的裝置探究功與速度變化的關系，小車在橡皮筋的作用下彈出后，沿木板滑行，打點計時器的工作頻率為50 Hz.,圖27,(1)實驗操作中需平衡小車受到的摩擦力，其目的是_. A.防止小車不能被橡皮筋拉動 B.保證橡皮筋對小車做的功等于合外力對小車做的

25、功 C.防止紙帶上打點不清晰,答案,(2)在正確操作的情況下，某紙帶上打點計時器打下的點跡如圖28所示.則橡皮筋對小車做完功后，小車獲得的速度是_ m/s(計算結果保留三位有效數(shù)字).,答案,圖28,1.45,(3)若已知圖中紙帶上打下左側第一個點時小車的速度為v1，打下第三個點時小車的速度為v3，則打下第二個點時小車的速度v2_ (填“等于”“大于”或“小于”).,答案,大于,12.(2018東陽中學期中)圖29甲為某同學用力傳感器去探究彈簧的彈力和伸長量的關系的實驗情景，用力傳感器豎直向下拉上端固定于鐵架臺的輕質彈簧，讀出不同拉力下的標尺刻度x及拉力大小F(從電腦中直接讀出).所得數(shù)據(jù)記錄在下列表格中：,圖29,(1)從圖乙中讀出刻度尺上的刻度值為_ cm；,答案,解析,解析標尺估讀一位，故讀數(shù)為63.60 N；,63.60(63.5563.65均可),(2)根據(jù)所測數(shù)據(jù)，在圖丙坐標紙上作出F與x的關系圖象；,答案,解析,答案如圖所示,解析根據(jù)表中數(shù)據(jù)利用描點法得出對應的圖象如圖所示,(3)由圖象求出該彈簧的勁度系數(shù)為_ N/m，彈簧的原長為_ cm(均保留三位有效數(shù)字).,答案,解析,24.9(24.026.0均可),55.2(55.055.5均可),解析由胡克定律可知，圖象的斜率表示勁度系數(shù)，,圖象與橫坐標的交點坐標為彈簧原長的長度，則可知，原長為55.2 cm.,