资源描述
专题13 力学实验1.某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度，测量结果如图(a)和(b)所示。该工件的直径为_cm，高度为_mm。(a)(b)答案：1.2206.8612.根据单摆周期公式T2，可以通过实验测量当地的重力加速度。如图甲所示，将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，就做成了单摆。用游标卡尺测量小钢球直径，示数如图乙所示，读数为_mm。.在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图所示，校零时的读数为_ mm，合金丝的直径为_mm。解析：.该游标尺为十分度的，根据读数规则可读出小钢球直径大小。.由于螺旋测微器开始起点有误差，估读为0.007 mm，测量后要去掉开始误差。答案：.18.6.0.0070.6383.某同学利用如图所示装置研究小车的匀变速直线运动。(1)实验中，必需的措施是_。A细线必须与长木板平行B先接通电源再释放小车C小车的质量远大于钩码的质量D平衡小车与长木板间的摩擦力(2)他实验时将打点计时器接到频率为50 Hz的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图所示(每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出)。s13.59 cm，s24.41 cm，s35.19 cm，s45.97 cm，s56.78 cm，s67.64 cm。则小车的加速度a_ m/s2(要求充分利用测量的数据)，打点计时器在打B点时小车的速度vB_ m/s。(结果均保留两位有效数字) (2)由s4s13aT2、s5s23aT2、s6s33aT2知加速度a0.80 m/s2打B点时小车的速度vB0.40 m/s。答案：(1)AB(2)0.800.404用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电源为学生电源，输出电压为6 V的交流电和直流电两种。重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点痕进行测量，据此验证机械能守恒定律。(1)下面列举了该实验的几个操作步骤：A按照图示的装置安装器件；B将打点计时器接到电源的“直流输出”上；C用天平测出重锤的质量；D释放纸带，立即接通电源开关打出一条纸带；E测量纸带上某些点间的距离；F根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能。其中没有必要进行的或者操作不当的步骤是_。(将其选项对应的字母填在横线处)(2)在验证机械能守恒定律的实验中，若以v2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出v2h的图像应是_，才能验证机械能守恒定律；v2h图像的斜率等于_的数值。 (2)利用v2h图线处理数据，物体自由下落过程中机械能守恒，mghmv2，即v2gh，所以以v2为纵轴，以h为横轴画出的图线应是过原点的倾斜直线。那么v2h图线的斜率就等于重力加速度g。答案：(1)BCD(2)过原点的倾斜直线重力加速度5某实验小组采用如图所示装置探究做功与动能变化的关系。小车经平衡摩擦力后，挂上橡皮筋，在橡皮筋的作用下小车弹出，脱离橡皮筋沿木板滑行。(1)实验时打点计时器与学生电源按图连接，正确的连接是_(填“A”或“B”)。(2)实验中，甲、乙同学用两种不同的方法来改变橡皮筋对小车所做的功。甲同学：改变相同橡皮筋的条数，小车每次拉到同一位置释放；乙同学：保持橡皮筋的条数不变，小车每次拉到不同位置释放。你认为_(填“甲”或“乙”)同学的方法更合理。(3)从释放小车到刚脱离橡皮筋的过程，小车的运动可能是_。A匀加速运动B匀减速运动C加速度增大的加速运动 D加速度减小的加速运动(4)实验中测得小车质量为1.0 kg，某次实验得到的纸带及测量数据如图所示，测得小车获得的动能为_J(保留两位有效数字)。打点计时器工作频率为50 Hz。 (4)小车的末速度v m/s2 m/s，故小车获得的动能Ekmv22.0 J。答案：(1)A(2)甲(3)D(4)2.06.某同学用如图甲所示的实验装置来“探究a与F、m之间的定量关系”。(1)实验时，必须先平衡小车与木板之间的摩擦力。该同学是这样操作的：如图乙，将小车静止地放在水平长木板上，并连着已穿过打点计时器的纸带，调整木板右端的高度，接通电源，用手轻拨小车，让打点计时器在纸带上打出一系列_的点，说明小车在做_运动。(2)如果该同学先如(1)中的操作，平衡了摩擦力。以砂和砂桶的重力为F，在小车质量M保持不变情况下，不断往桶里加砂，砂的质量最终达到M，测小车加速度a，作a F的图像。如图丙图线正确的是_。(3)设纸带上计数点的间距为s1和s2。如图丁为用米尺测量某一纸带上的s1、s2的情况，从图中可读出s13.10 cm，s2_ cm，已知打点计时器的频率为50 Hz，由此求得加速度的大小a_ m/s2。 (2)如果这位同学先如(1)中的操作，已经平衡摩擦力，则刚开始a F的图像是一条过原点的直线，不断往桶里加砂，砂的质量最终达到M，不能满足砂和砂桶的质量远远小于小车的质量，此时图像发生弯曲，故C正确。(3)由图丁可读得：s25.50 cm，由s2s1aT2，T0.1 s，可得：a2.40 m/s2。答案：(1)点迹均匀匀速直线(2)C(3)5.502.407. 某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验。(1)图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73 cm；图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量l为_ cm；(2)本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范的做法是_；(填选项前的字母)A逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重B随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重(3)图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量l与弹力F的关系图线，图线的AB段明显偏离直线OA，造成这种现象的主要原因是_。8某同学在做“验证力的平行四边形定则”实验时，按如下步骤进行：在墙上贴一张白纸用来记录弹簧测力计弹力的大小和方向。在一个弹簧测力计的下端悬挂一装满水的水杯，记下平衡时弹簧秤的读数F。将一根大约30 cm长的细线从杯带中穿过，再将细线两端分别拴在两个弹簧测力计的挂钩上，在靠近白纸处用手对称地拉开细线，使两个弹簧测力计的示数相等，在白纸上记下细线的方向，弹簧测力计的示数如图甲所示。在白纸上按一定标度作出两个弹簧测力计的弹力的图示，如图乙所示，根据力的平行四边形定则可求出这两个力的合力F。(1)在步骤中，弹簧秤的读数为_ N。(2)在步骤中，合力F_ N。(3)若_，就可以验证力的平行四边形定则。(4)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建立物理模型法答案：(1)3.00(2)5.2(5.05.4)(3)F在竖直方向且数值与F近似相等(4)B9某同学运用以下实验器材，设计了一个碰撞实验来寻找碰撞前后的守恒量，实验器材有打点计时器、低压交流电源(频率为50 Hz)、纸带、表面光滑的长木板、带撞针的小车A、带橡皮泥的小车B、天平。该同学经过以下几个步骤：A用天平测出小车A的质量mA0.4 kg，小车B的质量mB0.2 kg。B更换纸带重复操作三次。C小车A靠近打点计时器放置，在车后固定纸带，把小车B放在长木板中间。D把长木板放在桌面上，在一端固定打点计时器，连接电源。E接通电源，并给A车一定的初速度vA。(1)该同学正确的实验步骤为_。(2)打点计时器打下的纸带中，比较理想的一条如图所示，根据这些数据完成下表。A车B车AB整体质量/kg速度/(ms1)mvmv2(3)根据以上数据猜想守恒表达式为_。解析：(1)ADCEB(2)碰撞前后为匀速直线运动，由纸带上点迹分布求出速度。碰后小车A、B合为一体，求出两车共同速度。注意打点计时器频率为50 Hz，打点时间间隔为0.02 s，通过计算得下表。A车B车AB整车质量/kg0.40.20.6速度/(ms1)3.002.07.503.3mv1.201.2mv23.602.4(3)由表中数据可看出在mv一行中数值相同，可猜想公式为mAvAmBvB(mAmB)v。答案：见解析易错起源1、基本仪器的使用和读数例1图甲为一游标卡尺的结构示意图，当测量一钢笔帽的内径时，应该用游标卡尺的_(填“A”“B”或“C”)进行测量；示数如图乙所示，该钢笔帽的内径为_ mm。答案：A11.30(或11.25或11.35)【变式探究】某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度。该螺旋测微器校零时的示数如图(a)所示，测量金属板厚度时的示数如图(b)所示。图(a)所示读数为_ mm，图(b)所示读数为_ mm，所测金属板的厚度为_ mm。解析：图(a)：0 mm0.01 mm1.00.010 mm；图(b)：6.5 mm0.01 mm37.06.870 mm；故所测金属板的厚度为6.870 mm0.010 mm6.860 mm。答案：0.0106.8706.860【名师点睛】1游标卡尺的精度有三种，分别为0.1 mm、0.05 mm、0.02 mm，读数时要确认是哪种精度的游标卡尺。如诊断卷第1题为0.05 mm的游标卡尺，诊断卷第2题为0.1 mm的游标卡尺。2螺旋测微器读数时，要注意固定刻度尺上的半刻度线是否露出及最后结果的有效数字位数。如诊断卷第1题，螺旋测微器半刻度线已露出，对齐格数应读36.1。3注意题目要求的单位是否为mm，若不是则先以mm为单位读数，然后再转换为题目要求的单位。如诊断卷第1题，游标卡尺的读数要求以cm为单位，则先按mm为单位读出12.20 mm，再转换为1.220 cm。4螺旋测微器常有“零”误差出现，此时要注意测量的实际结果的修正方法。如诊断卷第2题，合金丝的直径应为右侧读数减去左侧读数。【锦囊妙计，战胜自我】一、长度测量类仪器1游标卡尺的读数游标尺(mm)精度(mm)测量结果(游标尺上第n个刻线与主尺上的某刻度线对正时)(mm)刻度格数刻度总长度每小格与1毫米差20190.050.05主尺上读的毫米数0.05 n50490.020.02主尺上读的毫米数0.02 n2螺旋测微器的读数测量值固定刻度整毫米数半毫米数可动刻度读数(含估读)0.01 mm。二、时间测量类仪器1打点计时器计时器种类工作电源电压打点间隔电磁打点计时器交流50 Hz,46 V0.02 s电火花打点计时器交流50 Hz,220 V0.02 s2频闪照相机其作用和处理方法与打点计时器类似，它是用等时间间隔获取图像信息的方法，将物体在不同时刻的位置记录下来，使用时要明确频闪的时间间隔。易错起源2、 “纸带”类实验例2在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，用打点计时器记录纸带运动的时间，计时器所用电源的频率为50 Hz，如图所示是一次实验得到的一条纸带，纸带上每相邻的两计数点间都有四个点未画出，按时间顺序取0、1、2、3、4、5、6七个计数点，用刻度尺量出1、2、3、4、5、6点到0点的距离分别为1.40 cm、3.55 cm、6.45 cm、10.15 cm、14.55 cm、19.70 cm。由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的瞬时速度大小为v4_ m/s，小车的加速度大小a_ m/s2。(结果保留三位有效数字)答案：0.4050.756【变式探究】如图甲所示，为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置，该装置依靠电子信息系统获得了小车加速度a的信息，由计算机绘制出a与钩码重力的关系图。钩码的质量为m，小车和砝码的质量为M，重力加速度为g。(1)下列说法正确的是_。A每次在小车上加减砝码时，应重新平衡摩擦力B实验时若用打点计时器应先释放小车后接通电源C本实验m应远小于MD在用图像探究加速度与质量关系时，应作a 图像(2)实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他作出的a F图可能是图乙中_(选填“甲”“乙”“丙”)图线。此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是_。A小车与轨道之间存在摩擦B导轨保持了水平状态C钩码的总质量太大D所用小车的质量太大(3)实验时，某同学遗漏了平衡摩擦力这一步骤，其他操作均正确，若轨道水平，他测量得到的图像如图丙。设图中纵轴上的截距为b，则小车与木板间的动摩擦因数_。 (2)遗漏了平衡摩擦力这一步骤，就会出现当有拉力时，物体不动的情况，说明没有平衡摩擦力或平衡不够。故可能作出图乙中丙。此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是钩码的总质量太大，没有远小于小车和砝码的质量，故选C。(3)根据牛顿第二定律可知，mgMgMa；结合a 图像，可得：amgg设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，因此小车与木板间的动摩擦因数。答案：(1)C(2)丙C(3)【名师点睛】1利用纸带求物体的速度、加速度时要注意以下三点：(1)计数点间的时间间隔，是0.02 s，还是0.02 sn。如诊断卷第3题，两计数点间有4个点未画出，则T0.02 s50.1 s。(2)注意点间距的单位和题目中要求的a、v单位是否一致。如诊断卷第3题中，s1s6的单位均为cm，而a、v的要求单位分别为m/s2、m/s，因此，应将s1s6的单位转变为m。诊断卷第5题和第6题也有同样的问题。(3)注意计算加速度公式的选取。如诊断卷第6题，只有两段位移s1、s2，应选用s2s1aT2计算加速度；而诊断卷第3题，有六段位移，应选用a计算加速度。2平衡摩擦力的目的与方法(1)目的：在探究做功与动能变化的关系时，为了使橡皮筋对小车所做的功为总功，应平衡小车的摩擦力，如诊断卷第5题；在探究a与F、m的定量关系的实验中，平衡摩擦力的目的是为使细线的拉力作为小车的合外力，如诊断卷第6题。(2)方法：不挂橡皮筋或小砂桶的情况下，给小车一初速度，小车下滑时纸带上所打的点间距相等，小车做匀速运动。3aF图像发生弯曲的原因分析由aF可知，随着m的增大，当不满足Mm时，aF图线的斜率逐渐减小，如诊断卷第6题。【锦囊妙计，战胜自我】1由纸带确定时间要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点之间的区别与联系，为便于测量和计算，一般每五个点取一个计数点，这样时间间隔为t0.025 s0.1 s。2求瞬时速度做匀变速运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度。如图所示，求纸带上某一点的瞬时速度，只需在这一点的前后各取相同时间间隔T的两段位移xn和xn1，则打n点时的速度vn。3求加速度(1)利用a求解：在已经判断出物体做匀变速直线运动的情况下可利用xxn1xnaT2求加速度a。(2)逐差法：如图所示，由xnxm(nm)aT2可得：a1，a2，a3，所以a(3)两段法：把图中x1、x2、x3、x4、x5、x6分成时间相等(均为3T)的两大段，则由x x aT2得：(x4x5x6)(x1x2x3)a(3T)2，解出的a与上面逐差法结果相等，但却要简单得多。(4)图像法：由vn，求出相应点的速度。确定各计数点的坐标值(v1，T)、(v2,2T)、(vn，nT)。画出v t图像，图线的斜率为物体做匀变速直线运动的加速度。易错起源3、 “弹簧”“橡皮条”类实验例3在“探究弹力和弹簧伸长关系”的实验中，某实验小组将不同数量的钩码分别挂在竖直弹簧下端，进行测量，根据实验所测数据，利用描点法作出了所挂钩码的重力G与弹簧总长L的关系图像，根据图像回答以下问题。(1)弹簧的原长为_。(2)弹簧的劲度系数为_。(3)分析图像，总结出弹力F跟弹簧长度L之间的关系式为_。解析：(1)根据胡克定律GFk(LL0)，由此可知G L图像的横轴截距为L0，故由题图可知L010 cm。当所挂钩码的重力G为0时，弹簧的拉力也为0，此时弹簧长度即为原长，所以弹簧的原长为10 cm。(2)根据Gk(LL0)可知，G L图像的斜率大小等于弹簧的劲度系数大小，由题图求出劲度系数为k1 000 N/m。(3)弹力F跟弹簧长度L之间的关系式为F1 000L100(N)。答案：(1)10 cm(2)1 000 N/m(3)F1 000L100 (N)【变式探究】某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则。实验步骤：将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向。如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置标记为O1、O2，记录弹簧秤的示数F，测量并记录O1、O2间的距离(即橡皮筋的长度l)。每次将弹簧秤示数改变0.50 N，测出所对应的l，部分数据如下表所示：F/N00.501.001.502.002.50l/cml010.9712.0213.0013.9815.05找出中F2.50 N时橡皮筋两端的位置，重新标记为O、O，橡皮筋的拉力记为FO O。在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图乙所示。用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使秤钩的下端达到O点，将两笔尖的位置标记为A、B，橡皮筋OA段的拉力记为FOA，OB段的拉力记为FOB。完成下列作图和填空：(1)利用表中数据在坐标纸上画出Fl图线，根据图线求得l0_cm。(2)测得OA6.00 cm，OB7.60 cm，则FOA的大小为_N。(3)根据给出的标度，在图中作出FOA和FOB的合力F的图示。(4)通过比较F与_的大小和方向，即可得出实验结论。解析：(1)在坐标系中描点，用平滑的曲线(直线)将各点连接起来，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧。如图甲所示，由图线可知与横轴的交点l010.0 cm。 (4)FO O的作用效果和FOA、FOB两个力的作用效果相同，F是FOA、FOB两个力的合力，所以只要比较F和FO O的大小和方向，即可得出实验结论。答案：(1)如图甲所示10.0(9.8、9.9、10.1均正确)(2)1.80(1.701.90均正确)(3)如图乙所示(4)FO O【名师点睛】1刻度尺及弹簧测力计的读数(1)以mm为最小刻度值的刻度尺，要估读到mm的十分位，如诊断卷第7题，甲的读数为7.73 cm，乙的读数为14.66 cm。(2)弹簧测力计读数时要先看量程和分度值，再根据指针所指的位置读出所测力的大小。如分度值为0.1 N，则要估读，即有两位小数，如分度值为0.2 N，则小数点后只能有一位小数。如诊断卷第8题，弹簧测力计的读数为3.00 N。2Fx和Fl图像的特点(1)Fx为一条过原点的直线，而Fl为一条倾斜直线但不过原点。(2)Fx图线和Fl图线的斜率均表示弹簧(或橡皮筋)的劲度系数。(3)Fl图线在l轴的截距表示弹簧(或橡皮筋)的原长。(4)Fx和Fl图线发生弯曲的原因是弹簧(或橡皮筋)超出了弹性限度。如诊断卷第7题的第(3)问。3在验证力的平行四边形定则的实验中，利用平行四边形定则求得的合力与测得的合力一般不完全重合。【锦囊妙计，战胜自我】1探究弹力和弹簧伸长的关系的操作关键(1)实验中不能挂过多的钩码，防止弹簧超过弹性限度。(2)画图像时，不要连成“折线”，而应尽量让坐标点落在直线上或均匀分布在直线两侧。2验证力的平行四边形定则的操作关键(1)每次拉伸结点位置O必须保持不变。(2)记下每次各力的大小和方向。(3)画力的图示时应选择适当的标度。1小刚同学用如图所示的实验装置研究“机械能守恒定律”，他进行如下操作：用天平测出小球的质量为0.50 kg；用游标卡尺测出小球的直径为10.0 mm；用刻度尺测出小球球心到光电门的距离为82.05 cm；电磁铁先通电，让小球吸在其下端；电磁铁断电时，小球自由下落；在小球通过光电门时，计时装置记下小球通过光电门所用的时间为2.50103 s，由此可算出小球通过光电门的速度。(1)由以上测量数据可计算得出小球重力势能的减少量Ep_J，小球动能的变化量Ek_ J。(g取9.8 m/s2，结果均保留三位有效数字)(2)从实验结果中发现Ep_(选填“稍大于”“稍小于”或“等于”)Ek，试分析可能的原因：_。 (2)从实验结果中发现Ep稍大于Ek，可能的原因是空气阻力的影响。答案：(1)4.024.00(2)稍大于空气阻力的影响2如图为用拉力传感器和速度传感器探究“加速度与物体受力的关系”实验装置。用拉力传感器记录小车受到拉力的大小，在长木板上相距为L48.0 cm的A、B两点各安装一个速度传感器，分别记录细线拉力和小车到达A、B时的速率。(1)本实验有关的说法正确的是()A两速度传感器之间的距离应适当远些B要调整长木板的倾斜角度，平衡小车受到的摩擦力C应先释放小车，再接通速度传感器的电源D改变所挂钩码的数量时，要使所挂钩码的质量远小于小车质量E不必用天平测出小车和车上的拉力传感器的总质量(2)某同学在表中记录了实验测得的几组数据，vB2vA2是两个速度传感器记录速率的平方差，则加速度的表达式为a_，表中第3次实验缺失的数据是_m/s2(结果保留三位有效数字)；次数F(N)vB2vA2(m2/s2)a(m/s2)10.600.770.8021.041.611.6831.422.3442.003.483.6352.624.654.8463.005.495.72(3)表中a与F并不成正比，这是由于_(填写“平衡摩擦力不足”或“平衡摩擦力过度”)造成的。 (2)根据匀变速直线运动的位移与速度公式：v2v022ax可以求出：a，带入数据解得：a2.44 m/s2。(3)表中a与F并不成正比，这是由于平衡摩擦力不足造成的。答案：(1)ABE(2)2.44(3)平衡摩擦力不足3为了测量木块与木板间的动摩擦因数，某小组使用DIS位移传感器设计了如图甲所示实验装置，让木块从倾斜木板上一点A由静止释放，位移传感器可以测出木块到传感器的距离。位移传感器连接计算机，描绘出滑块相对传感器的位移x随时间t的变化规律如图乙所示。(1)根据上述图线，计算0.4 s时木块的速度v_m/s，木块加速度a_m/s2(结果均保留2位有效数字)。(2)为了测定动摩擦因数，还需要测量的量是_ (已知当地的重力加速度g)；得出的表达式是_。 (2)选取木块为研究的对象，木块沿斜面方向受力：mamgsin mgcos 得：，所以要测定动摩擦因数，还需要测出斜面的倾角。答案：(1)0.401.0(2)斜面倾角(或A点的高度h、底边长度d、斜面长度L等)4如图甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置。他在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块及遮光条都从位置A处由静止释放。(1)该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则d_ mm。(2)实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是_。(3)改变钩码质量，读出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，该同学已经将实验中的数据描入了图丙所示F坐标系中，请用平滑的曲线将各点连接起来。(4)若图丙中所作的F图像的斜率为k，设AB间的距离为L，当遮光条的宽度为d时，则滑块和遮光条的总质量为M_。 (3)如图所示(4)由题意可知，该实验中保持小车质量M不变，因此有：v22aL，v，a可得：2L，解得：M。答案：(1)2.25(2)遮光条到光电门的距离L(3)见解析图(4)5用如图所示的装置测量弹簧的弹性势能。将弹簧放置在水平气垫导轨上，左端固定，右端在O点；在O点右侧的B、C位置各安装一个光电门，计时器(图中未画出)与两个光电门相连。先用米尺测得B、C两点间距离s，再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置A，静止释放，计时器显示遮光片从B到C所用的时间t，用米尺测量A、O之间的距离x。(1)计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是_。(2)为求出弹簧的弹性势能，还需要测量_。A弹簧原长B当地重力加速度C滑块(含遮光片)的质量(3)增大A、O之间的距离x，计时器显示时间t将_。A增大B减小C不变答案：(1)v(2)C(3)B6现利用如图(a)所示的装置验证动量守恒定律。在图中，气垫导轨上有A、B两个滑块，滑块A右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连；滑块B左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间。实验测得滑块A的质量m10.310 kg，滑块B的质量m20.108 kg，遮光片的宽度d1.00 cm；打点计时器所用交流电的频率f50.0 Hz。将光电门固定在滑块B的右侧，启动打点计时器，给滑块A一向右的初速度，使它与B相碰。碰后光电计时器显示的时间为tB3.500 ms，碰撞前后打出的纸带如图(b)所示。若实验允许的相对误差绝对值最大为5%，本实验是否在误差范围内验证了动量守恒定律？写出运算过程。解析：按定义，滑块运动的瞬时速度大小v式中s为滑块在很短时间t内走过的路程。设纸带上打出相邻两点的时间间隔为tA，则tA0.02 stA可视为很短。设两滑块在碰撞前、后的总动量分别为p和p，则pm1v0pm1v1m2v2两滑块在碰撞前后总动量相对误差的绝对值为p100%联立式并代入有关数据，得p1.7%5%因此，本实验在允许的误差范围内验证了动量守恒定律。答案：见解析7为了测量小滑块与水平桌面间的动摩擦因数，某小组设计了如图甲所示的实验装置，其中挡板可固定在桌面上，轻弹簧左端与挡板相连，图中桌面高为h，O1、O2、A、B、C点在同一水平直线上。已知重力加速度为g，空气阻力可忽略不计。实验过程一：挡板固定在O1点，推动滑块压缩弹簧，滑块移到A处，测量O1A的距离，如图甲所示。滑块由静止释放，落在水平面上的P点，测出P点到桌面右端的水平距离为x1。实验过程二：将挡板的固定点移到距O1点距离为d的O2点，如图乙所示，推动滑块压缩弹簧，滑块移到C处，使O2C的距离与O1A的距离相等。滑块由静止释放，落在水平面上的Q点，测出Q点到桌面右端的水平距离为x2。(1)为完成本实验，下列说法中正确的是_。A必须测出小滑块的质量B必须测出弹簧的劲度系数C弹簧的压缩量不能太小D必须测出弹簧的原长(2)写出动摩擦因数的表达式_。(用题中所给物理量的符号表示)(3)小红在进行实验过程二时，发现滑块未能滑出桌面。为了测量小滑块与水平桌面间的动摩擦因数，还需测量的物理量是_。(4)某同学认为，不测量桌面高度，改用秒表测出小滑块从飞离桌面到落地的时间，也可测出小滑块与水平桌面间的动摩擦因数。此实验方案_。(选填“可行”或“不可行”)解析：(1、2)滑块离开桌面后做平抛运动，平抛运动的时间：t滑块飞行的距离：xvt所以滑块第1次离开桌面时的速度：v1x1 滑块第2次离开桌面时的速度：v2x2 滑块第1次滑动的过程中，弹簧的弹力和摩擦力做功，设弹簧做的功是W1，AB之间的距离是x，则：W1mgxmv12滑块第2次滑动的过程中，W1mg(xd)mv22联立可得：mgdm(v12v22) 即：可知，要测定动摩擦因数，与弹簧的长度、弹簧的劲度系数、以及滑块的质量都无关。要想让滑块顺利滑出桌面，弹簧的压缩量不能太小。故C正确。答案：(1)C(2)(3)滑块停止滑动的位置到B点的距离(4)不可行24
展开阅读全文