专题六 第一讲 力学实验及创新——课后“高仿”检测卷
一、高考真题集中演练——明规律
1．(2018·全国卷Ⅰ)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 /s 2，此弹簧的劲度系数为________ N/m(保留三位有效数字)。
解析：标尺的游标为20分度，精确度为0.05 mm ，游标的第15个刻度与主尺刻度对齐，则读数为37 mm ＋15×0.05 mm ＝37.75 mm ＝3.775 cm 。
弹簧形变量x ＝(3.775－1.950)cm ＝1.825 cm ，
砝码平衡时，mg ＝kx ，
所以劲度系数k ＝mg x ＝0.100×9.801.825×10－2
N /m ≈53.7 N/m 。 答案：3.775 53.7
2．(2017·全国卷Ⅲ)某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴(横轴为x 轴，纵轴为y 轴，最小刻度表示1 mm)的纸贴在水平桌面上，如图(a)所示。将橡皮筋的一端Q 固定在y 轴上的B 点(位于图示部分之外)，另一端P 位于y 轴上的A 点时，橡皮筋处于原长。
(1)用一只测力计将橡皮筋的P 端沿y 轴从A 点拉至坐标原点O ，此时拉力F 的大小可由测力计读出。测力计的示数如图(b)所示，F 的大小为________N 。
(2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋P 端回到A 点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将P 端拉至O 点。此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F 1＝4.2 N 和F 2＝5.6 N 。
(ⅰ)用5 mm 长度的线段表示1 N 的力，以O 为作用点，在图(a)中画出力F 1、F 2的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力F 合；
(ⅱ)F合的大小为________ N，F合与拉力F的夹角的正切值为________。
若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则。
解析：(1)由测力计的读数规则可知，读数为4.0 N。
(2)(ⅰ)利用平行四边形定则作图，如图所示。
(ⅱ)由图可知F合＝4.0 N，从F合的顶点向x轴和y轴分别作垂线，顶点的横坐标对应长度为1 mm，顶点的纵坐标长度为20 mm，则可得出F合与拉力F的夹角的正切值为0.05。
答案：(1)4.0(2)(ⅰ)图见解析(ⅱ)4.00.05
3．(2018·全国卷Ⅱ)某同学用如图(a)所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数。跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连，滑轮和木块间的细线保持水平，在木块上方放置砝码。缓慢向左拉动水平放置的木板，当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时，弹簧秤的示数即为木块受到的滑动摩擦力的大小。某次实验所得数据在下表中给出，其中f4的值可从图(b)中弹簧秤的示数读出。
砝码的质量m/kg0.050.100.150.200.25
滑动摩擦力f/N 2.15 2.36 2.55f4 2.93
回答下列问题：
(1)f4＝________N；
(2)在图(c)的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出f-m图线；
(3)f与m、木块质量M、木板与木块之间的动摩擦因数μ及重力加速度大小g之间的关系式为f＝________，f-m图线(直线)的斜率的表达式为k＝________；
(4)取g＝9.80 m/s2，由绘出的f-m图线求得μ＝________。(保留两位有效数字)
解析：(1)由题图(b)可读出弹簧秤的示数f4＝2.75 N。
(2)f-m图线如图所示。
(3)摩擦力表达式f＝μ(M＋m)g，其斜率k＝μg。
(4)图线的斜率k＝Δf
Δm
＝
2.93－2.15
0.25－0.05
N/kg＝3.9 N/kg
解得μ≈0.40。
答案：(1)2.75(2)见解析图
(3)μ(M＋m)gμg(4)0.40
二、名校模拟重点演练——知热点
4．(2019·聊城一模)某组同学用图甲所示装置测量重力加速度，铁架台上固定着光电门，让直径为d的小球从一定高度处由静止开始自由下落，小球球心正好通过光电门。光电门可记录小球通过光电门的时间。
(1)用游标卡尺测量小球直径时，卡尺的刻度如图乙所示，则小球的直径为________cm 。
(2)某次实验中小球的下边缘与光电门间的距离为h ，小球通过光电门的时间为Δt ，若
小球通过光电门的速度可表示为d Δt
，重力加速度可表示为g ＝________(用字母表示)。 (3)严格来说d Δt
并不等于小球球心经过光电门时的速度，由此计算出的速度比真实值________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
解析：(1)由20分度的游标卡尺的读数规则知小球的直径d ＝2.5 cm ＋8×0.005 cm ＝
2.540 cm 。
(2)由运动学公式v 2＝2gh ?????d Δt 2＝2g ????h ＋d 2，解得g ＝d 2
(2h ＋d )Δt 2。 (3)d Δt
为小球通过光电门的平均速度，是通过光电门时间中点的瞬时速度，而小球球心通过光电门的速度为位移中点的瞬时速度，由位移中点的瞬时速度大于时间中点的瞬时速度知速度比真实值偏小。
答案：(1)2.540 (2)d 2
(2h ＋d )Δt 2
(3)偏小 5．(2019·贵州安顺联考)用如图甲所示的装置，探究物体的加速度与力、质量的关系，图中小车的质量用M 表示，钩码的质量用m 表示。要顺利完成该实验，在操作中：
(1)平衡摩擦力的目的是：____________________。
(2)使M 远大于m 的目的是：____________________。
(3)某次打出的某一条纸带，A 、B 、C 、D 、E 为相邻的5个计数点，如图乙，相邻计数点间还有四个点未标出，所用交流电频率为50赫兹。利用图中给出的数据可求出小车的加速度a ＝________m/s 2。(结果保留两位有效数字)
解析：(1)实验中平衡摩擦力的目的是：使小车所受的合外力等于绳的拉力。
(2)以钩码作为研究对象有：mg －F T ＝ma ；以小车作为研究对象有：F T ＝Ma ；联立以上两式可得：F T ＝M M ＋m mg; 要绳子的拉力等于钩码的重力，即：M M ＋m
＝1，则有：M ?m ；则使M 远大于m 的目的是：使绳的拉力近似等于钩码的重力。
(3)因T ＝0.1 s ，由Δx ＝aT 2得：a ＝Δx T 2＝(21.60－8.79－8.79)×10－24×0.12
m /s 2＝1.0 m/s 2。 答案：(1)使小车所受的合外力等于绳的拉力 (2)使绳的拉力近似等于钩码的重力
(3)1.0
6．(2019·云南昆明联考)用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验时接通电源，质量为m 2的重物从高处由静止释放，质量为m 1的重物拖着纸带打出一系列的点，图乙是实验中打出的一条纸带，A 是打下的第1个点，量出计数点E 、F 、G 到A 点距离分别为d 1、d 2、d 3，每相邻两计数点的计时间隔为T ，当地重力加速度为g 。(以下所求物理量均用已知符号表达)
(1)在打点A ～F 的过程中，系统动能的增加量ΔE k ＝__________，系统重力势能的减少量ΔE p ＝__________________________，比较ΔE k 、ΔE p 大小即可验证机械能守恒定律。
(2)某同学根据纸带算出各计数点速度，并作出v 2
2
-d 图像如图丙所示，若图线的斜率k ＝__________________，即可验证机械能守恒定律。
解析：(1)由于每相邻两计数点的计时间隔为T ，根据某段时间内的平均速度等于中间时
刻的瞬时速度求出点F 的瞬时速度：v F ＝d 3－d 12T 。在A ～F 过程中系统动能的增量ΔE k ＝12
(m 1＋m 2)v F 2＝(m 1＋m 2)(d 3－d 1)2
8T 2
，系统重力势能的减小量为ΔE p ＝(m 2－m 1)gd 2。 (2)本题中根据机械能守恒可知，
(m 2－m 1)gd ＝12
(m 1＋m 2)v 2
即有：v 22＝m 2－m 1m 1＋m 2gd ，所以v 22-d 图像的斜率k ＝m 2－m 1m 1＋m 2
g 。 答案：(1)(m 1＋m 2)(d 3－d 1)2
8T 2
(m 2－m 1)gd 2 (2)m 2－m 1m 1＋m 2
g 7．(2019·青岛二模)如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。
(1)下列说法中符合本实验要求的是________。
A ．安装轨道时，轨道末端必须水平
B ．必要的测量仪器有天平、刻度尺和秒表
C ．入射球必须比靶球质量大，且二者的直径必须相同
D ．在同一组实验的不同碰撞中，每次入射球必须从同一位置由静止释放
(2)图中O 点是小球抛出点在地面上的竖直投影。实验时，先让入射小球多次从S 位置由静止释放，找到其平均落地点的位置。然后把靶球静置于轨道的末端，再将入射小球从同一位置由静止释放，多次重复，并找到碰撞后两球各自落地点的平均位置。用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置与O 点的距离(线段OM 、OP 、ON 的长度)，分别用x 1、x 2、x 3表示。入射小球的质量为m 1，靶球的质量为m 2，若满足关系式________，则两球碰撞前后系统动量守恒。
解析：(1)确保小球离开轨道做平抛运动，所以安装轨道时，轨道末端必须水平，A 正确；实验时，需要天平测量质量、刻度尺测量距离，但不需要秒表测时间，所以B 错误；碰撞时，为使入射球不被弹回，要求入射球必须比靶球质量大，且对心碰撞二者的直径必须相同，故C 正确；在同一组实验的不同碰撞中，每次入射球必须从同一位置由静止释放，以确保碰前小球的速度相同，所以D 正确。
答案：(1)ACD (2)m 1x 2＝m 1x 1＋m 2x 3
8．(2019·广东五校联考)如图甲所示，某同学为了比较不同物体与转盘间摩擦因数的大小设计了该装置。已知固定于转轴上的角速度传感器和力传感器与电脑连接，通过一不可伸长的细线连接物块，细线刚好拉直，物块随盘缓慢加速。在电脑上记录如图乙所示图像。换用形状和大小相同但材料不同的物块重复实验，得到物块abc 分别对应的三条直线，发现a
与c的纵截距相同，b与c的横截距相同，且符合一定的数量关系。回答下列问题：
(1)物块没有看作质点对实验是否有影响？________(选填“是”或“否”)。
(2)物块a、b、c的密度之比为________。
(3)物块a、b、c与转盘之间的摩擦因数之比为________。
解析：(1)该题研究的是向心力和角速度的关系，物体的形状对研究的问题无影响，所以物体没有看作质点对实验是没有影响。
(2)当物块随盘缓慢加速过程中，物体的向心力先由静摩擦力提供，当达到最大静摩擦力后则由绳子的拉力和最大静摩擦力提供，即：
F向＝F＋μmg＝mrω2，
所以有F＝mrω2－μmg，图像的斜率为mr，与纵轴的截距为－μmg，根据图像知a的斜
，所以a、b、c的质量之比为2∶率k a＝m a r＝1，b的斜率k b＝m b r＝1，c的斜率k c＝m c r＝1
2
2∶1，因为体积相同，所以物块a、b、c的密度之比为2∶2∶1。
(3)由图像知a的纵截距－μa m a g＝－1，b的纵截距－μb m b g＝－2，c的纵截距－μc m c g＝－1，结合质量之比得到物块a、b、c与转盘之间的摩擦因数之比为1∶2∶2。
答案：(1)否(2)2∶2∶1(3)1∶2∶2
金属材料拉伸试验22107 第8周_星期二_第7--8节 金属材料压缩试验，金属材料扭转试验22107 第10周_星期一_第5--6节 梁弯曲正应力实验22214 第11周_星期一_第5--6节 实验一拉伸试验 一、概述 拉伸试验是材料力学性能测试最基本、最常用的试验之一，它通过对各种材料在常温、静载、轴向受力状况下的拉伸破坏，测出材料相应的力学性能指标，这些指标是进行工程设计选材以及鉴定工程材料强度的主要依据。金属材料的拉伸试验依据国家标准GB228-2002执行。本试验采用低碳钢和铸铁作为塑性材料和脆性材料的代表，进行破坏性试验。 二、实验目的 1．测定低碳钢的下屈服点（屈服强度）R el 、抗拉强度R m、断后伸长率A11.3和断面收缩率Z； 2．测定铸铁的抗拉强度R m； 3．观察低碳钢和铸铁在拉伸过程中的各种现象； 4．掌握万能材料试验机自动测试系统的操作方法。 三、实验设备 1．液压式万能材料试验机 2．试件划线机 3．游标卡尺 4．计算机+智能变送器+材料性能测试系统 四、试件制备 试件的尺寸和形状对试验结果有影响，为了避免这种影响，使得所测各种材料的机械性能结果具有可比性，国家标准（GB228-2002）《金属材料室温拉伸试验方法》对试件尺寸和形状的加工制作有统一规定。 拉伸试样一般采用圆棒形和板形两种形式。每个试样由三部分组成，即夹持部分、过渡部分和工作（平行长度）部分。（见图1） 图1常见拉伸试样 工作部分必须保持光滑均匀以确保材料表面的单向应力状态，均匀部分的有效工作长度L0称为标距。d0、S0夹表示工作部分的直径和截面积。过度部分必须有适当的圆弧过度并光滑，以降低应力集中，保证实验过程中该处不会断裂。夾持部分用以传递荷载，其形状和尺寸应与试验机钳口相匹配。平行部分长度对圆形试样不小于L0+d0，对矩形试样不小于L0+b0/2。 试验中如果因原材料尺寸或其他原因不能采用标准试样时，可选用比例试样或定标距试
弯曲正应力公式的验证 组长：冯文超 13010428 组员：高振洲13010402 贾庆同13010404 实验背景：梁作为一种建筑中常见的支撑机构，对它的研究对于人们的生活安全和质量有着极其重要的意义，而对平面弯曲时梁横截面上的正应力的分布研究更是重重之重。自然而然弯曲正应力公式对于梁的研究是不可获缺的一部分。 实验目的：测定纯弯曲时梁横截面上正应力的分布，并与理论值进行比较，验证弯曲正应力公式。 实验内容：本实验采用双点弯曲实验，加载后，两点之间发生纯弯曲。 贴片方案：梁的高度为h，宽度b，跨度为4L，接桥方式为半桥单臂、构件外补偿的方式： 加载方案：采用增量法加载，即每级载荷下测定五点的应变值，每级载荷400N（每边200N） 理论计算：根据贴片方可知，梁的C-D断之间在荷载作用下将发生纯弯曲变形。由弯曲正
应力公式z I MY i =理论σ，可以得到梁不同高度的理论值。梁的弯矩图如下： 在荷载作用下，通过应变仪测出C-D 断横截面上不同高度处各点的应变值、由胡克定律可得： ιιεσE =实 即可求出各点处的实验应力值. 数据处理: 数据表格如下： z i I MY i =理论σ ιιεσE =实 绘出理论ισ与实ισ的应力分布图及误差计算：
误差计算:%100?-=理论 实理论σσσi e 预期目标：在误差允许范围内，理论值与实际值相等。 实验中可能存在的问题： 误差产生的可能原因：电阻应变片的精度、使用时调零和标定不准确，载荷显示误差，尺寸测量误差，材料特性误差。 实验中弯曲正应力的大小是否受材料弹性模量E 的影响。 实验对应变片的栅长有无要求。
一．实验探究题（共37小题） 1．小明在“测小车的平均速度”的实验中，设计了如图所示的实验装置：小车从带刻度（分度值为lcm）的斜面顶端由静止下滑，图中的圆圈是小车到达A、B、C三处时电子表的显示（数字分别表示“小时\分\秒”），则； （1）该实验是根据公式进行测量的； （2）实验中为了方便计时，应使斜面的坡度较（填“大”或“小”）； （3）请根据图中所给信息回答：S AB=cm；v AC=m/s； （4）实验前必须学会熟练使用电子表，如果让小车过了A点后才开始计时，则会使所测AC段的平均速度V AC偏（填“大”或“小”） 2．如图是测平均速度的实验装置： （1）实验的原理是； （2）实验中为了便于测量小车的运动时间，斜面应保持坡度（填“较小”或“较大”）。 （3）由实验测量可知，小车通过上半程的平均速度比小车通过下半程的平均速度（填“小”、“大”或“等于”），表明小车做的是（填“匀速”或“变速”）运动。 （4）实验过程中某一时刻秒表示数如图所示，则读数为s。
3．如图甲是“探究某种固体物质熔化特点”的实验装置，图乙是根据实验数据描绘出的该物质在熔化过程中温度随加热时间变化的图象。 （1）实验中，用烧杯中的热水加热试管中固体物质，好处是； A．便于观察B．受热均匀 （2）由图乙可知，物质是（晶体/非晶体）。 （3）图乙中，该物质加热8min时，其状态是态（选填固、液、固液共存），此时的温度是℃。（4）除图中所示实验器材及火柴外，要完成此实验，还需要的器材是。 4．如图，图甲是“探究某种固体物质熔化特点”的实验装置，图乙是根据实验数据描绘出的该物质在熔化过程中温度随时间变化的图象。 （1）试验中使用的温度计是根据液体的原理制成的； （2）图甲中，用烧杯中的热水加热试管中固体物质，好处是；由图乙可知，该物质是（选填“晶体”或“非晶体”）； （3）图乙中，该物质在BC段处于（填“固体”、“液体”、“固液共存”）状态，在熔化过程中该物质的温度（选填“升高”、“降低”或“不变”）．该物质在B点具有的内能（选填“大于”、“等于”或“小于”）在C点的内能；（4）由图乙可知，该物质在AB段比CD段升温要快，其原因是该物质固态时的比热容比其液态时的比热容（选填“大”、“小”或“相同”）（不考虑热量散失）。 5．一同学在做“平面镜成像特点”的实验时，将一块玻璃板竖直架在一把直尺的上面，再取两段等长的蜡烛A和B 一前一后竖直放在直尺上，点燃玻璃板前的蜡烛A，用眼睛进行观察，如图所示。在此实验中： （1）直尺的作用是便于比较物与像到镜面的的关系。
中考力学实验专题一 总分 姓名班级得分 1.为了探究物体所受重力与质量的关系，某实验小组进行了实验， （1）钩码所受重力的大小用进行测量，测量时钩码必须处于状态； （2）他们将测出的数据记录在表格中并进行了处理，通过分析发现有一次测量数据存在问题，这个数据是；重新测量并进一步分析数据，得出的结论是：．m（g）G（N）G/m（N/kg） 100110 200210 3005 2.在探究“阻力对物体运动的影响”时，使用的器材有斜面、木板、毛巾、棉布和小车． （1）当小车从斜面上滑到底端过程中，小车的能转化为动能和内能． （2）实验中观察确定阻力对运动的影响大小． （3）实验时要固定斜面，并让小车从斜面上（选填“同一”或“不同”）位置由静止滑下，目的是使小车到达水平面时的速度大小（选填“相同”或“不相同”）； （4）小车进入水平面后，由于继续运动．在运动过程中，小车克服力做功，机械能．（选填“增大”、“不变”或“减小”）． （5）从甲、乙、丙三次实验小车所停位置情况看，图中小车所受阻力最大，而在实验过程中让小车分别在毛巾、棉布、木板等粗糙程度不同的表面运动，目的是为了改变，从而完成探究． （6）根据实验现象，可以得出结论，水平面越光滑，小车受到的阻力越，在水平面上运动的距离越； （7）推理：如果表面绝对光滑，小车受到的阻力为零，它将永远做，可进下一步推导：一切物体在不受外力时，总保持状态或状态．（8）牛顿第一定律是在的基础上，通过科学家的而总结归纳出来的，它的内容是：． （9）木块进入水平面后，在运动过程中受到的一对平衡力是．
（10）由牛顿第一定律，我们可以得出以下几个方面的问题： （a）力维持物体运动状态原因，例：匀速直线运动外力来维持．（填“不需要”或“需要”） （b）力是使物体发生改变的原因． （c）任何物体都有一种性质，也就是保持自己原有的运动状态不变的性质，我们把这种性质叫做 ，它是物体本身固有的一种属性．物体在任何时候都有惯性．它只与物体的有关系． （d）惯性是维持物体做运动的原因． （11）小车在毛巾、棉布表面上克服阻力做功分别为W1、W2，则W1W2（选填“＞”、“=”或“＜”）；（12）如果要测小车在毛巾表面上运动时所受阻力的大小，正确做法是：．（13）小车在水平面上三次滑行过程中（忽略空气影响），产生的热量多（“毛巾上”、“棉布上”、“木板上”或“一样”）． （14）某组同学在探究“阻力对物体运动的影响”实验时，发现运动的小车在棉布和木板上都冲出了水平板面，在原装置不变的情况下你建议他们怎样改进答：．（15）不添加任何器材，该实验还可以探究的实验有：．（16）乙同学用此装置让同一小车从不同高度处滑下，均在铺有木板的水平面上滑行，发现高度越高，小车在水平面上滑行距离，由此可知：小车重力势能的大小与小车所处有关．3.如图所示是甲、乙、丙三位同学探究二力平衡条件时的实验装置． （1）在两个力的作用下，物体处于平衡状态，我们就说这两个力是平衡力．“物体处于平衡状态”是指物体处于状态或匀速直线运动状态． （2）实验中，三位同学通过调整来改变作用在物体上的拉力的大小． （3）实验时，甲同学发现当向左盘和右盘同时加入一个相等重的砝码时，木块处于静止状态．甲同学再把右盘中的砝码换成一个较重的砝码时，发现木块仍然处于静止状态，出现这种现象的原因是，这时木块在水平方向受到的力（选填“平衡”、“不平衡”）． （4）实验中，乙同学保持F1与F2大小相等，用手将小车扭转一个角度，松手后小车（选填“能”或“不能”）保持静止不动．设计此实验步骤的目的是为了证明相互平衡的两个力必须要．（5）丙同学选择小纸片的目的是（填“考虑”或“不考虑”）小纸片的重力，实验过程中丙同学用剪刀将小纸片从中间劈开，两个钩码都落到了地上，这说明相互平衡的两个力必须要． （6）同学们认为丙同学的实验优于甲、乙同学的实验，其主要的原因是． A．减少了摩擦力对实验结果的影响B．小纸片是比较容易获取的资料 C．容易让小纸片在水平方向上保持平衡D．小纸片容易扭转．
力学实验专题训练 2017、04 1.在“验证动量守恒定律”的实验中，气垫导轨上放置着带有遮光板的滑块A、B，遮光板的宽度相同，测得的质量分别为m1和m2．实验中，用细线将两个滑块拉近使轻弹簧压缩，然后烧断细线，轻弹簧将两个滑块弹开，测得它们通过光电门的时间分别为t1、t2． （1）图22⑴为甲、乙两同学用螺旋测微器测遮光板宽度d时所得的不同情景。由该图可知甲同学测得的示数为mm，乙同学测得的示数为mm。 （2）用测量的物理量表示动量守恒应满足的关系式： 被压缩弹簧开始贮存的弹性势能P E 2.为验证“动能定理”，某同学设计实验装置如图5a所示，木板倾斜构成固定斜面，斜面B处装有图b所示的光电门. (1)如图c所示，用10分度的游标卡尺测得挡光条的宽度d＝ (2)装有挡光条的物块由A处静止释放后沿斜面加速下滑，读出挡光条通过光电门的挡光时间t，则物块通过B处时的速度为________ (用字母d、t表示)； (3)测得A、B两处的高度差为H、水平距离L.已知物块与斜面间的动摩擦因数为μ，当地的重力加速度为g，为了完成实验，需要验证的表达式为_______________ _.(用题中所给物理量符号表示) 3.在“验证机械能守恒定律”的实验中，小明同学利用传感器设计实验：如图10甲所示，将质量为m、直径为d的金属小球在一定高度h由静止释放，小球正下方固定一台红外线计时器，能自动记录小球挡住红外线的时间t，改变小球下落高度h，进行多次重复实验.此方案验证机械能守恒定律方便快捷. (1)用螺旋测微器测小球的直径如图乙所示，则小球的直径d＝________mm； (2)为直观判断小球下落过程中机械能是否守恒，应作下列哪一个图象________； A.h－t图象 B.h－1 t图象 C.h－t2图象 D.h－ 1 t2图象 甲 0123401234 5 45 5 45 可动刻度 固 定 刻 度 固 定 刻 度
初中物理力学实验专题训练 1．天平：某同学用托盘天平测量物体质量时 （1）他把已经调节好的托盘天平搬到另一实验桌上，则使用前应（） A．只要将天平放在水平台上B．只要调节横梁平衡 C．不需要再调节D．先将天平放在水平台上，再调节横梁平衡 （2）当他把天平重新调好后，就把药品放在天平的右盘中，用手向左盘中加减砝码，并移动游码，直到指针指到分度盘的中央，记下盘中砝码的质量就等于物体的质量。他的操作中的错误是。 （3）当他改用正确的操作方法后，盘中砝码和游码的位置如图3所示，则物体的质量是。 2．量筒：用量筒测液体的体积时，筒中的液面是凹形的，测量者的视线应与凹面的____相平（填“顶部”、“底部”）。如图4所示，其中同学读数正确，量筒中液体的体积为 cm3。测量形状不规则的固体体积，由图5可知，液体的体积为_____cm3，固体的体积为____cm3。 3．弹簧测力计：使用弹簧测力计应注意的是：使用前要观察量程和分度值，指针要___________。使用过程中，指针、弹簧不得与外壳有摩擦．使用过程中，拉力不能超过弹簧测力计的_________。如图6所示，弹簧测力计测量范围是_______，指针所示被测物重是______N。 4．压强计：研究液体压强所用的仪器是_______，它是根据U形管两边液面出现的_________来测定液体内部压强的。 （1）在做“液体内部的压强”实验时，如图7所示，该实验的现象说明。 图7
（2 序号液体深度 （cm） 橡皮膜 方向 压强计 左液面 （mm） 右液面 （mm） 液面高度差 （mm） 1 水 3朝上18621428 23朝下18621428 33朝侧面18621428 46朝侧面17122958 59朝侧面15824284 6盐水9朝侧面15424692 根据上表中的数据，比较序号为___________的三组数据可得出结论：液体的压强随深度增加而增大；比较序号为__________的三组数据可提出结论：在同一深度，液体向各个方向的压强相等；比较序号为______________的两组数据可得出结论：不同液体的压强还跟密度有关。 5．如图12所示，是一个小球运动时的频闪照片，频闪时间间隔为0．02s，闪亮时间千分之一秒可忽略不计。根据照片记录的小球位置，分析解决下列问题： （1）小球从位置a 运动到位置d所用的时间是多少？ （2）小球所作的运动是不是匀速运动？判断的依据是什么？ （3）小球从位置a 运动到位置d 的平均速度有多大？ 图12 6．小明同学通过实验来研究影响浮力大小的因素，做了如图18所示的一系列实验。 图18
高中物理中的力学实验与创新 高考对学生力学实验的考查，主要有以下十一个实验：①研究匀变速直线运动；②探究弹力和弹簧伸长量的关系；③验证力的平行四边形定则；④验证牛顿第二定律；⑤探究做功和物体速度变化的关系； ⑥验证机械能守恒定律；⑦测定金属丝的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)；⑧描绘小灯泡的伏安特性曲线；⑨测定电源的电动势和内阻；⑩练习使用多用电表；?传感器的简单使用． 高考除了对课本中原有的学生实验进行考查外，还增加了对演示实验的考查，利用学生所学过的知识，对实验器材或实验方法加以重组，来完成新的实验设计．设计型实验将逐步取代对课本中原有的单纯学生实验的考查． 力学试验的解题策略在于：1.熟知各种器材的特性.2.熟悉课本实验，抓住实验的灵魂——实验原理，掌握数据处理的方法，熟知两类误差分析． 一、力学试验解析： 1、游标卡尺和螺旋测微器的读数 【例1】用游标卡尺测得某样品的长度如图1甲所示，其读数L＝________mm；用螺旋测微器测得该样品的外边长a如图乙所示，其读数a＝________mm. 图1
解析：根据游标卡尺的读数方法，读数为20 mm＋3×0.05 mm ＝20.15 mm.根据螺旋测微器的读数方法，读数为 1.5 mm＋23.0×0.01 mm＝1.730 mm. 答案20.15 1.730 【题后反思】1.游标卡尺的读数方法：由主尺读出整毫米数l0，从游标尺上读出与主尺上某一刻度对齐的格数n，则测量值(mm)＝(l0＋n×精确度) mm.注意：(1)游标卡尺的精确度一般为游标尺上总刻度数的倒数．(2)游标卡尺不需要估读． 2．螺旋测微器的读数方法：测量值(mm)＝固定刻度指示的毫米数(注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度上与固定刻度基线所对的刻度值(注意刻度值要估读一位)×0.01 mm. 【强化训练1】(1)用螺旋测微器测量一小球的直径，结果如图2甲所示，则小球的直径d＝________ mm. 图2 (2)知识的迁移能力是非常重要的，应用螺旋测微器的原理，解决下面的问题：在一些用来测量角度的仪器上，有一个可转动的圆盘，圆盘的边缘标有角度刻度．为了较准确地测量出圆盘转动的角度，在圆盘外侧有一个固定不动的游标，上面共有10个分度，对应的总角度为9度．如图乙中画出了游标和圆盘的一部分．读出此时圆盘的零刻度线相对于游标零刻度线转过的角度为________度． 答案(1)10.975 (2)20.6 解析：(1)螺旋测微器主尺读数为10.5 mm，可动刻度一共50
高中力学实验专题 高中物理《考试说明》中确定的力学实验有：研究匀变速直线运动、探究弹力和弹簧伸长的关系、验证力的平行四边形定则、验证牛顿运动定律、探究动能定理、验证机械能守恒定律。其中有四个实验与纸带的处理有关，可见力学实验部分应以纸带的处理，打点计时器的应用为核心来展开复习。近几年力学实验中与纸带处理相关的实验、力学创新实验是高考的热点内容，以分组或演示实验为背景，考查对实验方法的领悟情况、灵活运用学过的实验方法设计新的实验是高考实验题的新趋势。要求考生掌握常规实验的数据处理方法，能将课本中分组实验和演示实验的实验原理、实验方法迁移到新的背景中，深刻理解物理概念和规律，并能灵活运用，要求考生有较强的创新能力。 在复习过程中，应以掌握常规实验原理、实验方法、规范操作程序、数据处理方法等为本，同时从常规实验中，有意识的、积极的提取、积累一些有价值的方法。逐步过渡到灵活运用学过的实验方法设计新的实验。 （一）打点计时器系列实验中纸带的处理 1．纸带的选取：一般实验应用点迹清晰、无漏点的纸带中选取有足够多点的一段作为实验纸带。在“验证机械能守恒定律”实验中还要求纸带包含第一、二点，并且第一、二两点距离接近2.0mm 。 2．根据纸带上点的密集程度选取计数点。打点计时器每打n 个点取一个计数点，则计数点时间间隔为n 个打点时间间隔，即T=0.02n （s ）。一般取n ＝5，此时T=0.1s 。 3．测量计数点间距离。为了测量、计算的方便和减小偶然误差的考虑，测量距离时不要分段测量，尽可能一次测量完毕，即测量计数起点到其它各计数点的距离。如图所示，则由图可得： 1s S I =，12s s S II -=，23s s S III -=，34s s S IV -=，45s s S V -=，56s s S VI -=
1. 如图所示,用铁架台、弹簧和多个质量均为m的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系． (1)为完成实验,还需要的实验器材有:_________________________________． (2)实验中需要测量的物理量有:________________________________． (3)为完成该实验,设计实验步骤如下: A．以弹簧伸长量为横坐标,以弹力为纵坐标,描出各组(x,F)对应的点,并用平滑的曲线连接起来； B．记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度l0； C．将铁架台固定于桌子上,并将弹簧的一端系于横梁上,在弹簧附近竖直固定一把刻度尺； D．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个……钩码,并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度,并记录在表格内,然后取下钩码； E．以弹簧伸长量为自变量,写出弹力与伸长量的关系式．首先尝试写成一次函数,如果不行,则考虑二次函数； F．解释函数表达式中常数的物理意义； G．整理仪器． 请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来:________________________________________________________________________. 解析:(1)根据实验原理可知还需要刻度尺来测量弹簧原长和伸长量； (2)根据实验原理,实验中需要测量的物理量有弹簧的原长、弹簧所受外力与对应的伸长量(或与弹簧对应的长度)； (3)根据完成实验的合理性可知先后顺序为CBDAEFG. 答案:(1)刻度尺(2)弹簧原长、弹簧所受外力与对应的伸长量(或与弹簧对应的长度) (3)CBDAEFG 2．在做“研究匀变速直线运动”的实验时,某同学得到一条用打点计时器打下的纸带,如图所示,并在其上取了A、B、C、D、E、F、G共7个计数点,图中每相邻两个计数点间还有4个点没有画出,打点计时器接频率f＝50 Hz的交流电源． (1)打下E点时纸带的速度v E＝________(用给定字母表示)； (2)若测得d6＝65.00 cm,d3＝19.00 cm,物体的加速度a＝________ m/s2；
实验一研究匀变速直线运动 考纲解读 1.练习正确使用打点计时器.2.会计算纸带上各点的瞬时速度.3.会利用纸带计算加速度.4.会用图象法探究小车速度与时间的关系，并能根据图象求加速度． 基本实验要求 1．实验器材 电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片． 2．实验步骤 (1)按照实验原理图所示实验装置，把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，接好电源； (2)把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，下端挂合适的钩码，纸带穿过打点计时器，固 定在小车后面； (3)把小车停靠在打点计时器处，接通电源，放开小车； (4)小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带； (5)换纸带反复做三次，选择一条比较理想的纸带进行测量分析． 3．注意事项 (1)平行：纸带、细绳要和长木板平行． (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6～7个计数点为宜． 规律方法总结 1．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 a 1＝x 4－x 13T 2，a 2＝x 5－x 23T 2，a 3＝x 6－x 33T 2?a ＝a 1＋a 2＋a 33 ③利用平均速度求瞬时速度：v n ＝x n ＋x n ＋12T ＝d n ＋1－d n －1 2T ④利用速度—时间图象求加速度 a ．作出速度—时间图象，通过图象的斜率求解物体的加速度； b ．剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度． 2． 依据纸带判断物体是否做匀变速直线运动 (1)x 1、x 2、x 3……x n 是相邻两计数点间的距离． (2)Δx 是两个连续相等的时间里的位移差：Δx 1＝x 2－x 1，Δx 2＝x 3－x 2…. (3)T 是相邻两计数点间的时间间隔：T ＝0.02n (打点计时器的频率为50 Hz ，n 为两计数点间计时点的间隔数)． (4)Δx ＝aT 2，因为T 是恒量，做匀变速直线运动的小车的加速度a 也为恒量，所以Δx 必然是个恒量．这表明：只要小车做匀变速直线运动，它在任意两个连续相等的时间间隔内的位移之差就一定相等. 考点一 对实验操作步骤的考查 例1 在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，某同学的操作步骤如下，其中错误的 步骤有________． A ．拉住纸带，将小车移到靠近打点计时器处先放开纸带，再接通电源 B ．将打点计时器固定在平板上，并接好电源 C ．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 D ．取下纸带，然后断开电源 E ．将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做加速运动 F ．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________
第1讲 力学实验及创新 A 组 基础能力练 1．(2020·四省名校二次大联考)某同学利用如图甲所示装置研究匀变速直线运动规律．某次实验通过电磁打点计时器打出纸带的一部分如图乙所示，图中A 、B 、C 、D 、E 为相邻的计数点，每两个相邻计数点间有4个计时点没有画出，打点计时器所接交流电源频率为50 Hz.分别测出A 点到B 、C 、D 、E 点之间的距离，x 1、x 2、x 3、x 4，以打A 点作为计时起点，算出小车位移与对应运动时间的比值x t ，并作出x t －t 图像如图丙所示． (1)实验中下列措施必要的是_C__(填正确答案标号) A ．打点计时器接220 V 交流电源 B ．平衡小车与长木板间的摩擦力 C ．细线必须与长木板平行 D ．小车的质量远大于钩码的质量 (2)由图丙中图像求出小车加速度a ＝_5.0__m/s 2 ，打A 点时小车的速度v A ＝_0.40__m/s.(结果均保留两位有效数字) 【解析】 (1)电磁打点计时器接8 V 左右交流电源，选项A 错误；实验时不需要平衡小车与长木板间的摩擦力，选项B 错误；细线必须与长木板平行，选项C 正确；实验中小车做匀加速运动即可，没必要小车的质量远大于钩码的质量，选项D 错误；故选C ．(2)根据x ＝v 0t ＋12at 2可得x t ＝v 0＋12at ，由图像可知：v 0＝v A ＝0.4 m/s ；a ＝2k ＝2×1.4－0.40.4 m/s 2＝5.0 m/s 2 2．(2020·江苏质量检测)在“验证力的平行四边形定则”的实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套(如图所示)．实验中需用两个弹簧测力计分别钩住绳套，并互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O . (1)某同学在做该实验时认为：其中正确的是( ABC )
材料力学创新组合实验台技术要求精编 Document number：WTT-LKK-GBB-08921-EIGG-22986
材料力学创新组合实验台技术要求 一、基本实验功能 组合实验台要求完成以下7种基本实验： 1.纯弯曲梁横截面上正应力的分布规律实验； 2.电阻应变片灵敏系数的标定； 3.材料弹性模量E，泊松比μ的测定； 4.偏心拉伸实验； 5.弯扭组合受力分析； 6.悬臂梁实验； 7.压杆稳定实验。 二、创新组合实验装置 创新组合实验装置主要以两个置于滑轨上可以推拉固定的直角刚架为基本构件，其下部为可伸缩固定的梁杆，其中一个要求配备等强度梁备件。两个梁杆拉出工作时，套筒内部分能够紧固，端部可以对接嵌套在一起。两侧立柱可以搭接其它构件构成不同的组合结构。 （1）两个构件的两侧固定于滑轨上，能在立柱上搭接数种悬臂桁架，模拟雨篷等悬臂结构。此时为加载方便，可将梁杆推进套筒内（见图1）。
图1 平面桁架1构型图2 平面桁架2构型 图3 平面桁架3构型
（2）为提高悬臂桁架的承载能力，减小变形，在上部加斜拉杆，即变成超静定悬臂桁架（见图2）。 （3）将两个悬臂桁架对接在一起，可做出数种构型的超静定桁架，模拟屋架结构；若在上方再增加斜杆，可提高屋架刚度，增加超静次数。（见图3）。 （4）将两个构件的两侧链杆约束去掉，上部加一横杆，下部横杆拉出，且在自由端加下向荷载时，可构造出刚架与压杆的组合结构，可进行上部压杆，两侧和下部横杆弯曲试验观测（见图4）。 图4 刚架与压杆组合1
图5刚架与压杆组合2 （5）将两个构件的横杆嵌套在一起，上部加横杆，下部中间加垂直荷载，可构造出超静定刚架与压杆的组合（见图5） 三、技术要求 1．加载：实验台采用蜗杆机构以螺旋千斤进行加载，经传感器由力应变综合参数测试仪测力部分测出力的大小。 主要技术指标： （1）试件最大作用载荷8kN； （2）加载机构作用行程50mm； （3）手轮加载转矩0～； （4）加载速度0.12mm/转（手轮）； 要求荷载数码显示，具有过载保护功能。 2．应变测量 各杆件受力变形采用32节点7窗显示静态电阻应变仪测量，其中1窗显示荷载，6窗显示6个单点应变。 主要技术指标：
实验一研究匀变速直线运动 考纲解读 1.练习正确使用打点计时器. 2.会计算纸带上各点的瞬时速度. 3.会利用纸带计算加速度. 4.会用图象法探究小车速度与时间的关系，并能根据图象求加速度．
基本实验要求 1．实验器材 电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片． 2．实验步骤 (1)按照实验原理图所示实验装置，把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，接好电源； (2)把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，下端挂合适的钩码，纸带穿过打点计时器，固 定在小车后面； (3)把小车停靠在打点计时器处，接通电源，放开小车； (4)小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带； (5)换纸带反复做三次，选择一条比较理想的纸带进行测量分析． 3．注意事项 (1)平行：纸带、细绳要和长木板平行．
(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6～7个计数点为宜． 规律方法总结 1． 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 a 1＝x 4－x 13T 2，a 2＝x 5－x 23T 2，a 3 ＝x 6－x 33T 2?a ＝a 1＋a 2＋a 33 ③利用平均速度求瞬时速度：v n ＝x n ＋x n ＋12T ＝d n ＋1－d n －1 2T ④利用速度—时间图象求加速度 a ．作出速度—时间图象，通过图象的斜率求解物体的加速度； b ．剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度． 2． 依据纸带判断物体是否做匀变速直线运动 (1)x 1、x 2、x 3……x n 是相邻两计数点间的距离． (2)Δx 是两个连续相等的时间里的位移差：Δx 1＝x 2－x 1，Δx 2＝x 3－x 2…. (3)T 是相邻两计数点间的时间间隔：T ＝(打点计时器的频率为50 Hz ，n 为两计数点间计时点的间隔数)． (4)Δx ＝aT 2，因为T 是恒量，做匀变速直线运动的小车的加速度a 也为恒量，所以Δx 必然是个恒量．这表明：只要小车做匀变速直线运动，它在任意两个连续相等的时间间隔内的位移之差就一定相等.
高中物理学习材料 （马鸣风萧萧**整理制作） 力学创新实验 1.（7分）（2013全国新课标理综1第22题） 图(a)为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图。实验步骤如下: ①用天平测量物块和遮光片的总质量M.重物的质量m；用游标卡尺测量遮光片的宽度d;用米尺测最两光电门之间的 距离s； ②调整轻滑轮，使细线水 平； ③让物块从光电门A的左 侧由静止释放，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间△t A和△t B,求出加速度a； ④多次重复步骤③，求a的平均值a； ⑤根据上述实验数据求出动擦因数μ。 回答下列为题： (1) 测量d时，某次游标卡尺(主尺的最小分度为1mm)的示如图（b）所示。其读数为 cm （2）物块的加速度a可用d、s、△t A,和△t B,表示为a= (3) 动摩擦因数μ可用M、m、a和重力加速度g表示为μ=
（4）如果细线没有调整到水平.由此引起的误差属于 （填“偶然误差”或”系统误差” ） 答案：(1)0.960(2) s 21[(B t d ?)2-(A t d ?)2] (3) ()Mg a m M mg +- (4) 系统误差 2．（12分）（2013全国高考大纲版理综第23题）测量小物块Q 与平板P 之间的动摩擦因数的实验装置如图所示。AB 是半径足够大的、光滑的四分之一圆 弧轨道，与水平固定放置的P 板的上表面BC 在B 点相切，C 点 在水平地面的垂直投影为C ′。重力加速度为g 。实验步骤如下： ①用天平称出物块Q 的质量m ； ②测量出轨道AB 的半径R 、BC 的长度L 和CC /的高度h ； ③将物块Q 在A 点由静止释放，在物块Q 落地处标记其落地 点D ； ④重复步骤③，共做10次； ⑤将10个落地点用一个尽量小的圆围住，用米尺测量圆心到C ′的距离s 。 （1）用实验中的测量量表示： （ⅰ）物块Q 到达B 点时的动能E kB ＝__________； （ⅱ）物块Q 到达C 点时的动能E kC ＝__________； （ⅲ）在物块Q 从B 运动到C 的过程中，物块Q 克服摩擦力做的功W f ＝__________； （ⅳ）物块Q 与平板P 之间的动摩擦因数μ＝__________。 （2）回答下列问题： （ⅰ）实验步骤④⑤的目的是 。 （ii ）已知实验测得的μ值比实际值偏大，其原因除了实验中测量量的误差之外，其它的可能是 （写出一个可能的原因即可） 2．（12分）答案： （1）（每空2分）（ⅰ）mgR （ⅱ）24mgs h （ⅲ）mgR -24mgs h （ⅳ）2 4R s L hL - （2）减小实验结果的误差（2分） 圆弧轨道存在摩擦（或接缝B 处不平滑等）（2分） 3. （2013全国新课标理综II 第22题）（8分）某同 学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究：一 A Q B P C C ′ D R L
力学实验基础与创新 附答案及解析 1.(2018·全国卷Ⅰ)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g 取9.80 m/s 2，此弹簧的劲度系数为____________N/m(保留3位有效数字)． 解析 标尺的游标为20分度，精确度为0.05 mm ，游标的第15个刻度与主尺刻度对齐，则读数为37 mm ＋15×0.05 mm＝37.75 mm ＝3.775 cm ． 弹簧形变量x ＝(3.775－1.950) cm ＝1.825 cm ， 砝码平衡时，mg ＝kx ， 所以劲度系数k ＝mg x ＝ 0.100×9.801.825×10－2 N/m≈53.7 N/m.(保留3位有效数字) 答案 3.775 53.7 2．(2017·全国卷Ⅲ)某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴(横轴为x 轴，纵轴为y 轴，最小刻度表示1 mm)的纸贴在桌面上，如图(a)所示．将橡皮筋的一端Q 固定在y 轴上的B 点(位于图示部分之外)，另一端P 位于y 轴上的A 点时，橡皮筋处于原长． (1)用一只测力计将橡皮筋的P 端沿y 轴从A 点拉至坐标原点O .此时拉力F 的大小可由测力计读出．测力计的示数如图(b)所示，F 的大小为____________ N ． (2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋P 端回到A 点，现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将P 端拉至O 点．此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F 1＝4.2 N 和F 2＝5.6 N ． (ⅰ)用5 mm 长度的线段表示1 N 的力，以O 点为作用点，在图(a)中画出力F 1、F 2的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力F 合；
专题十五、力学创新实验 1.（7分）（2013全国新课标理综1第22题） 图(a)为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图。实验步骤如下: ①用天平测量物块和遮光片的总质量M.重物的质量m ；用游标卡尺测量遮光片的宽度d;用米尺测最两光电门之间的距离s ； ②调整轻滑轮，使细线水平； ③让物块从光电门A 的左侧由静止释放，用 数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A 和光 电门B 所用的时间△t A 和△t B ,求出加速度a ； ④多次重复步骤③，求a 的平均值a ； ⑤根据上述实验数据求出动擦因数μ。 回答下列为题： (1) 测量d 时，某次游标卡尺(主尺的最小分度为1mm)的示如图（b ）所示。其读数为 cm （2）物块的加速度a 可用d 、s 、△t A ,和△t B,表示为a= (3) 动摩擦因数μ可用M 、m 、a 和重力加速度g 表示为μ= （4）如果细线没有调整到水平.由此引起的误差属于 （填“偶然误差”或”系统误差” ） 【命题意图】本题考查游标卡尺、摩擦力、牛顿第二定律、匀变速直线运动规律等基础知识点，意在考查考生应用相关知识定量分析物理问题，解决问题的能力。 答案：(1)0.960(2) s 21[(B t d ?)2-(A t d ?)2] (3) ()Mg a m M mg +- (4) 系统误差 解析：遮光片经过光电门A 和光电门B 的速度分别为：v A = A t d ?，v B =B t d ?..。由v B 2- v A 2=2as ，
可得a=s 21[(B t d ?)2-(A t d ?)2].由牛顿第二定律，mg-μMg=(M+m) a ，解得μ=()Mg a m M mg +-。 2．（12分）（2013全国高考大纲版理综第23题）测量小物块Q 与平板P 之间的动摩擦因数的实验装置如图所示。AB 是半径足够大的、光滑的四分之一圆弧 轨道，与水平固定放置的P 板的上表面BC 在B 点相切，C 点在 水平地面的垂直投影为C ′。重力加速度为g 。实验步骤如下： ①用天平称出物块Q 的质量m ； ②测量出轨道AB 的半径R 、BC 的长度L 和CC /的高度h ； ③将物块Q 在A 点由静止释放，在物块Q 落地处标记其落地 点D ； ④重复步骤③，共做10次； ⑤将10个落地点用一个尽量小的圆围住，用米尺测量圆心到C ′的距离s 。 （1）用实验中的测量量表示： （ⅰ）物块Q 到达B 点时的动能E kB ＝__________； （ⅱ）物块Q 到达C 点时的动能E kC ＝__________； （ⅲ）在物块Q 从B 运动到C 的过程中，物块Q 克服摩擦力做的功W f ＝__________； （ⅳ）物块Q 与平板P 之间的动摩擦因数μ＝__________。 （2）回答下列问题： （ⅰ）实验步骤④⑤的目的是 。 （ii ）已知实验测得的μ值比实际值偏大，其原因除了实验中测量量的误差之外，其它的可能是 （写出一个可能的原因即可） 2．（12分）答案： （1）（每空2分）（ⅰ）mgR （ⅱ）24mgs h （ⅲ）mgR -24mgs h （ⅳ）2 4R s L hL - （2）减小实验结果的误差（2分） 圆弧轨道存在摩擦（或接缝B 处不平滑等）（2分） 解析：（1）由机械能守恒定律，物块Q 到达B 点时的动能E kB ＝mgR ；由平抛运动规律，可得s=vt ，h=12gt 2，解得物块从C 点抛出时的速度 Q 到达C 点时的动能E kC ＝
专题限时训练 1．在“验证力的平行四边形定则”实验中，某实验小组的同学将一白纸固定在竖直的木板上，取一物块用一段轻绳系住，并与拴接两个弹簧测力计的细绳系于一点，将其中一个弹簧测力计的一端固定于P点，用力将另一个弹簧测力计沿水平方向向左拉动，使结点在O点处于静止状态，读出两弹簧测力计的读数，并在白纸上记录结点O的位置和图中三段细绳的拉力方向．为了减小实验误差应进行多次测量，则每次测量结点__________(填“一定”或“不一定”)到达同一点．由于操作不慎，某次测量时弹簧测力计A的指针略微超过了最大刻度值，则应如何操作？(写出两条即可) ①______________________________________________________________； ②_______________________________________________________________. 答案：不一定①减小物块的质量②减小PO与竖直线之间的夹角 2．某物理实验小组的同学利用如图甲所示的实验装置来“探究弹簧的弹力和弹簧伸长量的关系”时，完成了如下的操作：该小组的同学将弹簧自由悬挂在铁架台的横梁上，在不悬挂钩码的情况下测量出弹簧下端在刻度尺上所对应的刻度值，而后取质量均相同的钩码，并在弹簧的下端逐渐增加钩码的个数，依次测量出弹簧的下端在刻度尺上所对应的刻度值．并将测量的数据记录在下表中：(重
力加速度的大小g取9.8 m/s2) 码质量m的关系图线；
(2)请根据作出的图线分析，当弹簧的弹力大小在________N以内时胡克定律对该弹簧成立，并求出该弹簧的劲度系数k＝__________N/m. 答案：(1)见解析(2)4.9 25 解析：(1)根据题目中所测量的数据在坐标系中描点连线，如图所示． (2)根据所画图象可以看出，当m≤5.00×102 g＝0.5 kg时，刻度值x与钩码质量m呈线性关系，所以在F≤mg＝0.5×9.8 N＝4.9 N范围内，弹力大小与 弹簧伸长量关系满足胡克定律．由胡克定律ΔF＝kΔx可知，k＝ΔF Δx ＝ 4.9 19.6×10－2 N/m＝25 N/m. 3．(2018·全国卷Ⅱ)某同学用图(a)所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数．跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连，滑轮和木块之间的细线保持水平，在木块上放置砝码．缓慢向左拉动水平放置的木板，当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时，弹簧秤的示数即为木块受到的滑动摩擦力的大小．某次实验所得数据在下表中给出，其中的f4值可从图(b)中弹簧秤的示数读出.