（高中物理）物理模擬專題16力學(xué)實(shí)驗(yàn)

1、備戰(zhàn)年高考物理最新模擬 專題16 力學(xué)實(shí)驗(yàn)1像打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一樣，光電計(jì)時(shí)器也是一種研究物體運(yùn)動(dòng)情況的常用計(jì)時(shí)儀器，其結(jié)構(gòu)如下列圖，a、b分別是光電門(mén)的激光發(fā)射和接收裝置，當(dāng)有物體從a、b間通過(guò)時(shí)，光電計(jì)時(shí)器就可以顯示物體的擋光時(shí)間。現(xiàn)利用圖9所示裝置測(cè)量滑塊和長(zhǎng)lm左右的木塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)，圖中mn是水平桌面，q是木板與桌面的接觸點(diǎn)，1和2是固定在木板上適當(dāng)位置的兩個(gè)光電門(mén)，與之連接的兩個(gè)光電計(jì)時(shí)器沒(méi)有畫(huà)出。此外在木板頂端的p點(diǎn)還懸掛著一個(gè)鉛錘，讓滑塊從木板的頂端滑下，光電門(mén)l、2各自連接的計(jì)時(shí)器顯示的擋光時(shí)間分別為s和s。用游標(biāo)卡尺測(cè)量小滑塊的寬度d=.。 1滑塊通過(guò)光電門(mén)1的速度：v1 =

2、m/s，滑塊通過(guò)光電門(mén)2的速度：v2 = _ m/s2假設(shè)僅提供一把米尺，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，為完成測(cè)量，除了研究v1、v2和兩個(gè)光電門(mén)之間的距離l外，還需測(cè)量的物理量是說(shuō)明各量的物理意義，同時(shí)指明代表物理量的字母3用2中各量求解動(dòng)摩擦因數(shù)的表達(dá)式=用字母表示。2在學(xué)了自由落體運(yùn)動(dòng)這一局部?jī)?nèi)容后，有同學(xué)計(jì)算，假設(shè)有雨滴從距地面2.5km高空自由落下，到達(dá)地面時(shí)速度將超過(guò)200ms，事實(shí)上誰(shuí)也未見(jiàn)過(guò)如此高速的雨滴這引發(fā)了一些同學(xué)的思考：雨滴在下落時(shí)肯定受到了空氣阻力的作用那它究竟是如何運(yùn)動(dòng)的呢?有一組同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，用膠木球在水中的自由下落來(lái)模擬雨滴在空氣中的下落過(guò)程實(shí)驗(yàn)中，膠木球從某一高

3、度豎直落下，用閃光照相方法拍攝了小球在不同時(shí)刻的位置，如下列圖(1)請(qǐng)你根據(jù)此閃光照片定性描述出小球的運(yùn)動(dòng)情形： _；(2)對(duì)于小球下落時(shí)所受的阻力，我們可以作最簡(jiǎn)單的猜想：阻力(f)與小球速度(v)_，即fk_( k為阻力常數(shù))照相機(jī)的閃光頻率為f，圖中刻度尺的最小分度為s0，小球的質(zhì)量為m假設(shè)猜想成立，那么由此閃光照片及上述條件可求得膠木球在水中下落時(shí)的阻力常數(shù)k_。3與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一樣，光電計(jì)時(shí)器也是一種研究物體運(yùn)動(dòng)情況的常用計(jì)時(shí)儀器，其結(jié)構(gòu)如下列圖，a、b分別是光電門(mén)的激光發(fā)射和接收裝置，當(dāng)有物體從a、b間通過(guò)時(shí)，光電計(jì)時(shí)器就可以顯示物體的擋光時(shí)間?，F(xiàn)利用圖所示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。圖

4、中ab是固定的光滑斜面，斜面的傾角為300，1和2是固定在斜面上適當(dāng)位置的兩個(gè)光電門(mén)，與它們連接的光電計(jì)時(shí)器都沒(méi)有畫(huà)出。讓滑塊從斜面的頂端滑下，光電門(mén)1、2各自連接的光電計(jì)時(shí)器顯示的擋光時(shí)間分別為5.00×102s、2.00×102s。滑塊質(zhì)量為，滑塊沿斜面方向的寬度為，光電門(mén)1和2之間的距離為，g/s2，取滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的速度為其平均速度?；瑝K通過(guò)光電門(mén)1時(shí)的速度v1m/s，通過(guò)光電門(mén)2時(shí)的速度v2_m/s：滑塊通過(guò)光電門(mén)1、2之間的動(dòng)能增加量為j，重力勢(shì)能的減少量為_(kāi)j。4現(xiàn)要驗(yàn)證“當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的加速度與它所受的合外力成正比這一物理規(guī)律給定的器材如下：一傾角

5、可以調(diào)節(jié)的長(zhǎng)斜面如圖、小車、計(jì)時(shí)器一個(gè)、米尺1填入適當(dāng)?shù)墓交蛭淖?，完善以下?shí)驗(yàn)步驟不考慮摩擦力的影響： 小車自斜面上方一固定點(diǎn)1從靜止開(kāi)始下滑至斜面底端2，記下所用的時(shí)間 用米尺測(cè)量1與2之間的距離s，那么小車的加速度_ 用米尺量出1相對(duì)于2的高h(yuǎn)設(shè)小車所受重力為mg，那么小車所受的合外力f_ 改變_，重復(fù)上述測(cè)量 以h為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作圖如能得到一條過(guò)原點(diǎn)的直線，那么可以驗(yàn)證“當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的加速度與它所受的合外力成正比這一規(guī)律2在探究如何消除上述實(shí)驗(yàn)中摩擦阻力影響的過(guò)程中，某同學(xué)設(shè)計(jì)的方案是： 調(diào)節(jié)斜面傾角，使小車在斜面上勻速下滑測(cè)量此時(shí)a1點(diǎn)相對(duì)于斜面底端a2的

6、高度ho 進(jìn)行1中的各項(xiàng)測(cè)量 計(jì)算與作圖時(shí)用hho代替h對(duì)此方案有以下幾種評(píng)論意見(jiàn)：a方案正確可行b方案的理論依據(jù)正確，但利用所給的器材無(wú)法確定小車在斜面上是否做勻速運(yùn)動(dòng)c方案的理論依據(jù)有問(wèn)題，小車所受摩擦力與斜面傾角有關(guān)其中合理的意見(jiàn)是_5在做“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，為了確定小球在不同時(shí)刻所通過(guò)的位置，實(shí)驗(yàn)時(shí)用如下列圖的裝置，將一塊平木板釘上復(fù)寫(xiě)紙和白紙，豎直立于槽口前某處，使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止滑下，小球撞在木板上留下痕跡a；將木板向后移距離x，再使小ba球從斜槽上緊靠擋板處由靜止滑下，小球撞在木板上留下痕跡b；又將木板再向后移距離x，小球再?gòu)男辈凵暇o靠擋板處由靜止滑下，再得

7、到痕跡c。假設(shè)測(cè)得木板每次后移距離x=，a、b間距離y1=1.50cm，a、c間距離y2=15.80cm。g取m/s2 根據(jù)以上直接測(cè)量的物理量導(dǎo)出測(cè)小球初速度的公式為v0=。用題中所給字母表示。小球初速度值為_(kāi)m/s。6如下列圖，質(zhì)量不同的兩個(gè)物體a和b，用跨過(guò)定滑輪的細(xì)繩相連開(kāi)始時(shí)b放在水平桌面上，a離地面有一定的高度，從靜止開(kāi)始釋放讓它們運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中b始終碰不到滑輪，a著地后不反彈不計(jì)滑輪與軸間摩擦及繩子和滑輪的質(zhì)量，用此裝置可測(cè)出b物體與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)在本實(shí)驗(yàn)中需要用到的測(cè)量工具是_；需要測(cè)量的物理量是_；寫(xiě)出物理量的名稱并用字母表示動(dòng)摩擦因數(shù)的表達(dá)式為=_7如圖a，質(zhì)量

8、為的滑塊放在氣墊導(dǎo)軌上，為位移傳感器，它能將滑塊到傳感器的距離數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到計(jì)算機(jī)上，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后在屏幕上顯示滑塊的位移時(shí)間s-t圖象和速率時(shí)間v-t圖象。整個(gè)裝置置于高度可調(diào)節(jié)的斜面上，斜面的長(zhǎng)度為了l、高度為h。取重力加速度g=/s2，結(jié)果可保存一位有效數(shù)字現(xiàn)給滑塊一沿氣墊導(dǎo)軌向上的初速度，的v-t圖線如題(b)圖所示。從圖線可得滑塊下滑時(shí)的加速度a= m/s2 ,摩擦力對(duì)滑塊運(yùn)動(dòng)的影響。填“明顯，不可忽略或“不明顯，可忽略此裝置還可用來(lái)驗(yàn)證牛頓第二定律。實(shí)驗(yàn)時(shí)通過(guò)改變，可驗(yàn)證質(zhì)量一定時(shí)，加速度與力成正比的關(guān)系；實(shí)驗(yàn)時(shí)通過(guò)改變，可驗(yàn)證力一定時(shí)，加速度與質(zhì)量成反比的關(guān)系。將氣墊導(dǎo)軌換成滑板

9、，滑塊換成滑塊，給滑塊一沿滑板向上的初速度，的s-t圖線如題c圖。圖線不對(duì)稱是由于造成的，通過(guò)圖線可求得滑板的傾角用反三角函數(shù)表示，滑塊與滑板間的動(dòng)摩擦因數(shù)8將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在斜面上某處，一小車拖著穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶從斜面上滑下，如下列圖是打出的紙帶的一段當(dāng)電源頻率為50 hz時(shí)，每隔0.1 s取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，它們是圖中a、b、c、d、e、f等點(diǎn)，這段時(shí)間內(nèi)加速度的平均值是_(取兩位有效數(shù)字)假設(shè)電源頻率高于50hz，但計(jì)算仍按50hz計(jì)算，其加速度數(shù)值將_ (填“偏大、“偏小或“相同)為了求出小車在下滑過(guò)程中所受的阻力，除需要測(cè)出小車的質(zhì)量m外，還需要測(cè)量的物理量是_，用測(cè)得的量及加速度a表

10、示的阻力的計(jì)算式為f=_9如下列圖是某小球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)所拍閃光照片的一局部. 圖中背景方格的實(shí)際邊長(zhǎng)均為5cm，橫線為水平方向，豎線為豎直方向，由此可以斷定，照片拍攝時(shí)，閃光的頻率為hz ，小球拋出的初速度大小是m/s，拋出點(diǎn)距b的距離為 cm.(g取10m/s2，結(jié)果可保存根式)101如下列圖是某次實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶，在ad段上，相鄰兩點(diǎn)間的距離已標(biāo)在圖上。假設(shè)所用電源頻率是50hz，那么紙帶從a點(diǎn)到d點(diǎn)所用的時(shí)間為_(kāi) _ s這段時(shí)間內(nèi)紙帶運(yùn)動(dòng)的平均速度為_(kāi) _m/s。用逼近的思想可粗略求出b點(diǎn)的瞬時(shí)速度為vb= _m/s。2如下列圖，在研究平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球a沿軌道滑下，離開(kāi)軌道末端(末端水

11、平)時(shí)撞開(kāi)輕質(zhì)接觸式開(kāi)關(guān)s，被電磁鐵吸住的小球b同時(shí)自由下落。改變整個(gè)裝置的高度h做同樣的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)位于同一高度的a、b兩球總是同時(shí)落地，該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明了a球在離開(kāi)軌道后 ( )a水平方向的分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng) b水平方向的分運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)c豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng) d豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)11為了“探究功與物體速度變化的關(guān)系，現(xiàn)提供圖示的器材，讓小車在橡皮筋的作用下彈出后，沿木板滑行，請(qǐng)思考探究思路并答復(fù)以下問(wèn)題：1為了 消除摩擦力的影響應(yīng)采取什么措施？_2當(dāng)我們分別用同樣的橡皮筋1條、2條、3條并起來(lái)進(jìn)行第一次、第二次、第三次實(shí)驗(yàn)時(shí)，每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度都應(yīng)保持一

12、致，我們把第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功記為w。3橡皮筋對(duì)小車做功而使小車獲得的速度可以由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測(cè)出，所得數(shù)據(jù)已填在下表中。 v為小車獲得的最大速度w0123456v/m/sv2/m/s2試作出wv2圖象，并由此得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：。12某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲驗(yàn)證“動(dòng)能定理，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室組裝了一套如下列圖的裝置，另外他們還找到了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫(xiě)紙、紙帶、小木塊、細(xì)沙當(dāng)滑塊連接上紙帶，用細(xì)線通過(guò)滑輪掛上空的小沙桶時(shí)，釋放小桶，滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài)假設(shè)你是小組中的一位成員，要完成該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，那么：1你認(rèn)為還需要的實(shí)驗(yàn)器材有 2實(shí)驗(yàn)時(shí)為了保證滑塊受到的合力與沙和沙桶的總重力大小根本

13、相等，沙和沙桶的總質(zhì)量應(yīng)滿足的實(shí)驗(yàn)條件是_，實(shí)驗(yàn)時(shí)首先要做的步驟是_1實(shí)驗(yàn)過(guò)程：第一步，在保持斜面傾角不變時(shí)，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)向小車放入鉤碼來(lái)改變物體質(zhì)量，只要測(cè)出小車由斜面頂端滑至底端用時(shí)t，就可以由公式a=_求出a，某同學(xué)記錄了數(shù)據(jù)如下表所示：根據(jù)以上信息，我們發(fā)現(xiàn)，在誤差范圍內(nèi)質(zhì)量改變之后平均下滑用時(shí)_填“改變或“不改變，經(jīng)過(guò)分析你得出加速度和質(zhì)量的關(guān)系為_(kāi)。第二步，在物體質(zhì)量不變時(shí)，探究加速度與傾角的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)中通過(guò)改變方木塊墊放位置來(lái)調(diào)整長(zhǎng)木板傾角，由于沒(méi)有量角器，我們可以測(cè)量出木板頂端到水平面高度h，那么傾角的正弦值sin=h/l。某同學(xué)記錄下高度h和加速度a如

14、下表：l (m)h (m)sin=h/la (m/s2)請(qǐng)先在坐標(biāo)紙上建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)軸后描點(diǎn)作圖，然后根據(jù)你所作的圖線求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=_。進(jìn)一步分析可知，光滑斜面上物體下滑的加速度與傾角的關(guān)系為_(kāi)。(3)再給你一架天平和砝碼，你能利用本實(shí)驗(yàn)裝置研究功與質(zhì)量、速度間的關(guān)系嗎？請(qǐng)說(shuō)說(shuō)你的設(shè)想。d1d2d3012315某校學(xué)習(xí)興趣小組在研究“探索小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律的實(shí)驗(yàn)，圖是某次實(shí)驗(yàn)得出的紙帶，所用電源的頻率為50hz，舍去前面比較密集的點(diǎn)，從0點(diǎn)開(kāi)始，每5個(gè)連續(xù)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，標(biāo)以1、2、3。各計(jì)數(shù)點(diǎn)與0計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離依次為d1=3cm，d2=cm,d3=cm，那么1物體做的運(yùn)動(dòng)，

15、理由是；2物體通過(guò)1計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度v1=m/s；3物體運(yùn)動(dòng)的加速度為a =m/s2.16當(dāng)物體從高空下落時(shí)，所受阻力會(huì)隨物體的速度增大而增大，因此經(jīng)過(guò)下落一段距離后將勻速下落，這個(gè)速度稱為此物體下落的收尾速度。研究發(fā)現(xiàn)，在相同環(huán)境條件下，球形物體的收尾速度僅與球的半徑r和質(zhì)量m有關(guān)。下表是某次研究的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：小球編號(hào)abcde小球的半徑×10-3m2小球的質(zhì)量×10-6kg254540100小球的收尾速度m/s1640402032(1)根據(jù)表中的數(shù)據(jù),求出b球和c球在到達(dá)收尾速度時(shí)所受阻力之比為(2)根據(jù)表中的數(shù)據(jù),歸納出球型物體所受的阻力f與球的速度v及球的半徑r的關(guān)系,寫(xiě)

16、出其表達(dá)式為:，其比例系數(shù)k=。17氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實(shí)驗(yàn)儀器。它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊，使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上，滑塊在導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)可視為沒(méi)有摩擦。我們可以用帶豎直擋板c和d的氣墊導(dǎo)軌以及滑塊a和b來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如下列圖彈簧的長(zhǎng)度忽略不計(jì)，采用的實(shí)驗(yàn)步驟如下：3利用上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能否測(cè)出被壓縮彈簧的彈性勢(shì)能的大小？如能，請(qǐng)寫(xiě)出表達(dá)式。18小玲同學(xué)平時(shí)使用帶彈簧的圓珠筆寫(xiě)字，她想估測(cè)里面小彈簧在圓珠筆尾端壓緊情況下的彈性勢(shì)能的增加量請(qǐng)你幫助她完成這一想法1寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)所用的器材：2寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)的步驟和所要測(cè)量的物理量用字母量表示：要求能符合實(shí)際并盡量減少誤差3彈性勢(shì)能的增加量

17、的表達(dá)式ep= 19利用單擺驗(yàn)證小球平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)方案如圖a所示，在懸點(diǎn)o正下方有水平放置的熾熱的電熱絲p，當(dāng)懸線擺至電熱絲處時(shí)能輕易被燒斷；mn為水平木板，懸線長(zhǎng)為l，懸點(diǎn)到木板的距離oo/hhl。1將小球向左拉起后自由釋放，最后小球落到木板上的c點(diǎn)， o/cs，那么小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為v0_。2在其他條件不變的情況下，假設(shè)改變釋放小球時(shí)懸線與豎直方向的夾角q，小球落點(diǎn)與o/點(diǎn)的水平距離s將隨之改變，經(jīng)屢次實(shí)驗(yàn)，以s2為縱坐標(biāo)、cosq為橫坐標(biāo)，得到如圖b所示圖像。那么當(dāng)q30°時(shí)，s為_(kāi)m；假設(shè)懸線長(zhǎng)l1.0 m，懸點(diǎn)到木板間的距離oo/為_(kāi)m。ahbn阻擋條20光滑斜面

18、上有一個(gè)小球自高為h的a處由靜止開(kāi)始滾下，抵達(dá)光滑的水平面上的b點(diǎn)時(shí)速率為v0。光滑 水平面上每隔相等的距離設(shè)置了一個(gè)與小球運(yùn)動(dòng)方向垂直的阻擋條，如下列圖，小球越過(guò)n條阻擋條后 停下來(lái)假設(shè)讓小球從2h高處以初速度v0滾下，那么小球能越過(guò)阻擋條的條數(shù)為條設(shè)小球每次越過(guò)阻擋條時(shí)損失的動(dòng)能相等。21一同學(xué)要研究輕彈簧的彈性勢(shì)能與彈簧改變量的關(guān)系，他的實(shí)驗(yàn)如下：在離地面高度為h的光滑水平桌面上，沿著與桌子邊緣垂直的方向放置一輕質(zhì)彈簧，其左端固定，右端與質(zhì)量為m的一小鋼球接觸。當(dāng)彈簧處于自然長(zhǎng)度時(shí)，小鋼球恰好在桌子邊緣，如下列圖，讓鋼球每次向左壓縮彈簧一段相同的距離后由靜止釋放，使鋼球沿水平方向飛出桌面，小球在空中飛行后落到水平地面，水平距離為s，重力加速度為g。1請(qǐng)你推導(dǎo)出彈簧的彈性勢(shì)能e