力学实验的设计与创新

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1、专题二　实验题第9题　力学实验的设计与创新(限时：45分钟)1．(2013·浙江·21)如图1所示，装置甲中挂有小桶的细线绕过定滑轮，固定在小车上；装置乙中橡皮筋的一端固定在导轨的左端，另一端系在小车上．一同学用装置甲和乙分别进行实验，经正确操作获得两条纸带①和②，纸带上的a、b、c……均为打点计时器打出的点．图1(1)任选一条纸带读出b、c两点间距离为________；(2)任选一条纸带求出c、e两点间的平均速度大小为________，纸带①和②上c、e两点间的平均速度①________②(填“大于”、“等于”或“小于”)；(3)图中___

2、_____(填选项)．A．两条纸带均为用装置甲实验所得B．两条纸带均为用装置乙实验所得C．纸带①为用装置甲实验所得，纸带②为用装置乙实验所得D．纸带①为用装置乙实验所得，纸带②为用装置甲实验所得答案　(1)2.10cm或2.40cm(±0.05cm，有效数字位数正确)(2)1.13m/s或1.25m/s(±0.05m/s，有效数字位数不作要求)　小于(3)C3．(2013·全国新课标Ⅱ·22)某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究：一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一小球接触而不固连；弹簧处于原长时，小球恰好在桌面边

3、缘，如图3所示．向左推小球，使弹簧压缩一段距离后由静止释放，小球离开桌面后落到水平地面．通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能．图3回答下列问题：(1)本实验中可认为，弹簧被压缩后的弹性势能Ep与小球抛出时的动能Ek相等．已知重力加速度大小为g.为求得Ek，至少需要测量下列物理量中的________(填正确答案标号)．A．小球的质量mB．小球抛出点到落地点的水平距离sC．桌面到地面的高度hD．弹簧的压缩量ΔxE．弹簧原长l0(2)用所选取的测量量和已知量表示Ek，得Ek＝______________.(3)图4中的直线是实验测量得到的s

4、－Δx图线．从理论上可推出，如果h不变．m增加，s－Δx图线的斜率会________(填“增大”、“减小”或“不变”)；如果m不变，h增加，s－Δx图线的斜率会________(填“增大”、“减小”或“不变”)．由图中给出的直线关系和Ek的表达式可知，Ep与Δx的__________次方成正比．图4答案　(1)ABC　(2)　(3)减小　增大　二解析　(1)小球离开桌面后做平抛运动，设桌面到地面的高度为h，小球抛出点到落地点的水平距离为s，则有h＝gt2，s＝v0t，解得v0＝＝s所以Ek＝mv＝.由此可知需要测量的量有m、s、h，故选A、B

5、、C.(2)小球抛出时的动能Ek＝mv＝.(3)在Δx相同的情形下，弹簧的弹性势能相同，由Ep＝mv可知：①在m增加时，速度v0减小，因而h不变时s减小，故图线的斜率减小．②m不变时，v0不变，h增加时，时间变长，s变大，故图线的斜率增大．由s－Δx图象可知，s正比于Δx，即s＝kΔx.则Ep＝mv＝＝Δx2＝k′Δx2所以Ep与Δx的二次方成正比．4．某实验小组欲以图5甲所示实验装置“探究加速度与物体受力和质量的关系”．图中A为小车，B为装有砝码的小盘，C为一端带有定滑轮的长木板，小车通过纸带与电磁打点计时器相连，小车的质量为m1，小盘(及

6、砝码)的质量为m2.图5(1)下列说法正确的是(　　)A．实验时先放开小车，再接通打点计时器的电源B．每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力C．本实验中应满足m2远小于m1的条件D．在用图象探究小车加速度与受力的关系时，应作a－m1图象(2)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、x6已量出，则打点计时器打下F点时小车的瞬时速度的计算式为vF＝________、小车加速度的计算式a＝________.(3)某同学平衡好摩擦阻力后，在保持小车质量不变的情况下，通过多次改变砝码重力

7、，作出小车加速度a与砝码重力F的图象如图丙所示．若牛顿第二定律成立，重力加速度g＝10m/s2，则小车的质量为________kg，小盘的质量为________kg.(4)实际上，在砝码的重力越来越大时，小车的加速度不能无限制地增大，将趋近于某一极限值，此极限值为________m/s2.答案　(1)C　(2)　(3)2.0　0.06　(4)105．某同学利用如图6所示的气垫导轨装置验证系统机械能守恒定律．在气垫导轨上安装了两光电门1、2，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过定滑轮与钩码相连．图6(1)实验时要调整气垫导轨水平．不挂钩码和细线，

8、接通气源，释放滑块，如果滑块________，则表示气垫导轨已调整至水平状态．(2)不挂钩码和细线，接通气源，滑块从轨道右端向左运动的过程中，发现滑块通过光电门1所