2014届高考物理第二轮复习方案新题之力学实验1
1.小明所在学习小组，用中学实验室常见器材设计了如图所 示的装置来验证机械能守恒定律。图中a、b为两重物，用轻绳相连，b 的质量大于a的质量，滑轮为轻质光滑滑轮。实验时从图示位置静止释放 b, b下降且落到桌面后不再反弹，a上升但不与滑轮相碰。小明的学习小 组已测量了 a上升的总高度h1,要研究b从下落到刚要与桌面相碰这一过 程中，a、b组成系统的机械能是否守恒，他们还需要测量的物理量有：______、______、______。(填被测的三个物理量，及表示这三个物理量的字母)。若表达式___ ___成立（用设定的字母表示），即可验证机械能守恒定律成立。
2．因为手边没有天平，小王同学思考如何利用一已知劲度系数为k的弹簧和长度测量工具来粗测一小球的质量．他从资料上查得弹簧的弹性势能Ep＝kx2（其中x为弹簧形变量）后，设计了如下实验：将弹簧一端固定在水平桌面上，另一端紧靠小球，弹簧为原长时小球恰好在桌边，然后用小球压缩弹簧并测得压缩量x，释放小球，小球飞出后落在水平地面上，测出桌高h以及小球落地点到桌面边缘的水平距离s．
（1）小球质量的表达式为______________________．
（2）如果桌面摩擦是本次实验误差的主要因素，那么小球质量的测量值将__________
（填偏大”、“偏小”或“准确”）．
3．某校两个课外活动小组分别用以下两种方法来验证机械能守恒定律。请阅读下列两段材料，完成后面问题。
第1小组：利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律。图所示所标数据为实际距离，t0时刻刚好对应抛出点，该小组同学通过计算得到不同时刻的速度和速度的平方值如下表，当他们要计算重力势能的改变量时，发现不知道当地重力加速度，请你根据实验数据，按照下列要求计算出重力加速度。
时刻
t1
t2
t3
t4
t5
速度v(m/s)
4.52
4.04
3.56
3.08
2.60
v2(m2/s2)
20.43
16.32
12.67
9.49
6.76
（1）在所给的坐标纸上作出v2—h图象；
（2）分析说明，图象斜率的绝对值表示的物理意义是：
__________________________________________________________________________；
（3）由图象求得的重力加速度是______m/s2（结果保留三位有效数字）。
第2小组：DIS实验是利用现代信息技术进行的实验。“用DIS研究机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示，小组同学在实验中利用小铁球从很光洁的曲面上滚下，选择DIS以图象方式显示实验的结果，所显示的图象如图乙所示。图象的横轴表示小球距d点（最低点）的高度h，纵轴表示小铁球的重力势能EP、动能Ek或机械能E。试回答下列问题：
（1）图乙的图象中，表示小球的重力势能EP、动能Ek、机械能E随小球距d点的高度h变化关系的图线分别是___________（按顺序填写相应图线所对应的文字）；
（2）根据图乙所示的实验图象，可以得出的结论是：_____________________________。
答案：第1小组：（1）图示（2分）；
（说明：不用刻度尺，随手画的不给分）
（2）重力加速度的二倍（或2g）（2分）；
（3）9.41~9.85（2分）。（说明：填9.80不给分)
第2小组：（1）乙、丙、甲（2分）；
（2）忽略阻力作用，小球下落过程机械能守恒（2分）。
解析：将各个时刻对应的高度和速度二次方数据标在坐标图中，用描点法作出v2—h图象；由mgh=mv2，可得v2—h图象的斜率等于2g。根据小球下滑动能增大、重力势能减小、机械能不变可知表示小球的重力势能EP、动能Ek、机械能E随小球距d点的高度h变化关系的图线分别是乙、丙、甲。
4．用如图所示装置验证小球沿斜面运动的过程中机械能守恒。斜面的末端与水平桌面相切，小球从离桌面高h处由静止释放，小球离开桌面后落在水平地面上，此过程的水平位移用s表示，桌面高H。改变小球释放的位置，记录多组h、s值。
（1）若小球在运动的过程中机械能守恒，则h与s2间应满足的关系是__________
（2）某同学根据实验结果，画出了h―s2图象如上图所示。图象不过原点，并且随着s的增大图象有弯曲的迹象。下列关于产生这种现象的原因及改进措施的论述正确的是
a.小球与斜面和桌面间有摩擦，改用动摩擦因数更小的斜面和桌面
b.小球运动过程中受到空气阻力的作用，换用密度小一点的空心球进行实验
c.小球运动过程中受到空气阻力的作用，换用密度大一点的实心球进行实验
d.小球与斜面和桌面间有摩擦，在原基础上适当减小一下斜面的倾角
5．在“探究求合力的方法”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9)。实验中需用两个弹簧秤分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置0。
(1)某同学在做该实验时认为：
A．拉橡皮条的细绳OB、OC长度必须相等。
B．拉橡皮条时，弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行
C．实验中，先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一个弹簧秤拉力的大小和方向，把橡皮条另一端拉到O点
D．拉力F1和F2的夹角越大越好
其中正确的是 (填入相应的字母)．
(2)在实验中，如果只将细绳换成橡皮筋，其它步骤没有改变，那么实验结果是否会发生变化?
答： 。(选填“变’或“不变”)
5.B （2分） 不变（2分）
解析：拉橡皮条的细绳OB、OC长度不是必须相等。实验中，不能先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一个弹簧秤拉力的大小和方向，把橡皮条另一端拉到O点。拉力F1和F2的夹角适当就可，所以正确的是B。在实验中，如果只将细绳换成橡皮筋，其它步骤没有改变，那么实验结果是不会发生变化。
6．如图所示是小徐同学做“探究做功与速度变化的关系”的实验装置。他将光电门固定在直轨道上的O点，用同一重物通过细线拉同一小车，每次小车都从不同位置由静止释放，各位置A、B、C、D、E、F、G（图中只标出了O、G）离O点的距离d分别为8cm、16cm、24cm、32cm、40cm、48cm，56cm。
（1）该实验是否需要测量重物的重力。 （填 “需要”或“不需要”）；
（2）该实验是否必须平衡摩擦力？ （填“是”或“否”）；
（3）为了探究做功与速度变化的规律，依次得到的实验数据记录如下表所
示。请选取其中最合适的两行数据在答题卷的方格纸内描点作图。
（4）从图像得到的直接结论是 ，从而间接得到做功与物体速度变化的规律是 。
7．）在验证“当物体质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律时，给出如下器材：
倾角可以调节的长木板（如图10所示），小车一个，计时器一个，刻度尺一把。
实验步骤如下：
①让小车自斜面上方一固定点A1从静止开始下滑到斜面底端A2，记下所用的时间t。
②用刻度尺测量A1与A2之间的距离x。
③用刻度尺测量A1相对于A2的高度h。
④改变斜面的倾角，保持A1与A2之间的距离不变，多次重复上述实验步骤并记录相关数据h、t。
⑤以h为纵坐标，1/t2为横坐标，根据实验数据作图。
若在此实验中，如能得到一条过坐标系原点的直线，则可验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律。
根据上述实验步骤和说明回答下列问题：（不考虑摩擦力影响，用已知量和测得量符号表示）
（1）设小车所受的重力为mg，则小车的加速度大小a= ，小车所受的合外力大小F= 。
（2）请你写出物体从斜面上释放高度h与下滑时间t的关系式 。
7． 7分（1）或g（2分）， mg或m（2分） （2）h=（3分）
解析：小车所受合外力为F=mgsinθ=mgh/x，小车的加速度大小a=F/m=gh/x。或由x=at2解得a=，合外力为F=ma= m。由a=gsinθ，sinθ=h/x，x=at2联立解得h=。
8．某同学利用打点计时器研究做匀加速直线运动小车的运动情况，图11所示为该同学实验时打出的一条纸带中的部分计数点（后面计数点未画出），相邻计数点间有4个点迹未画出。(打点计时器每隔0.02s打出一个点)
（1）为研究小车的运动，此同学用剪刀沿虚线方向把纸带上OB、BD、DF……等各段纸带剪下，将剪下的纸带一端对齐，按顺序贴好，如图12所示。简要说明怎样判断此小车是否做匀变速直线运动。
方法：
（2）在图12中x1=7.05cm、x2=7.68cm、x3=8.31cm、x4=8.94cm、x5=9.57cm、x6=10.20cm，则打下点迹A时，小车运动的速度大小是_______m/s，小车运动的加速度大小是_______m/s2。（本小题计算结果保留两位有效数字）
8． 8分（1）连接纸带左上角（上方中点或纸带中点）为一条直线或每条纸带比前一条纸带长度增加量相等。（写出一条即可）（2分） （2）0.74（3分），0.63（3分）
解析：T=5×0.02s=0.1s，打下点迹A时，小车运动的速度大小是vA==0.74m/s。由△x=aT2，和逐差法可得小车运动的加速度大小是a=0.63m/s2。
9.如图，用小锤轻击弹簧金属片，A球向水平方向飞出，同时B球被松开，竖直向下运动。
①用不同的力打击弹簧金属片，可以观察到_______。
A.A球的运动线路不同，B球的运动线路相同
B.A, B两球运动线路相同
C. A、B两球同时落地
D.力越大，A, B两球落地时间间隔越大
②用频闪照相的方法研究A、B两球的运动，如图是它们运动过程的频闪照片。仅从照 片上看,相邻竖直线之间的距离相等，相邻水平线之间的距离不相等，据此，可以认为______
A. 小球在水平方向做匀速运动
B. 小球在水平方向做匀加速运动
C. 小球在竖直方向做匀速运动
D. 小球在竖直方向做匀加速运动
9.（1）答案：①AC（3分）；②A（3分）。
解析：①用不同的力打击弹簧金属片，A球做平抛运动的初速度不同，运动线路不同，而B球做自由落体，其运动线路相同，A、B两球同时落地，选项AC正确BD错误；②频闪照片相邻竖直线之间的距离相等，相邻水平线之间的距离不相等，据此，可以认为小球在水平方向做匀速运动，小球在竖直方向做加速运动，但不能确定做匀加速运动，选项A正确BCD错误。
10在“验证机械能守恒定律”的实验中：
①下列操作正确且必要的有______。
A. 用秒表测出重物下落的时间
B. 用天平称出重物的质量
C. 装配好器材，接通电源，松开纸带，让重物自由下落
D.在点迹清晰的纸带上，沿重物下落的方向，依次取若干个连续的点并标记，作为 测量点
②某小组的同学，用6V、50Hz的打点计时器打出的一 条纸带，如图所示，0为重锤下落的起点，选取的测量点为A、 B、C、D、E, F,各测量点到O点的距离h已标在测量点下面。打点计时器打C点时，重物下落的速度vC=______m/s
(结果保留三位有效数字)；分别求出打其他各点时的速度v；作v2—h关系图像如图所示，图线是一条直线，则该实验______(选填“能”或“不能”）验证机械能守恒定律。
③该小组的同学利用在②中得到的v2-h关系图像求本地的重力加速度。则g=______m/s2。（结果保留三位有效数字）
10.（16分）
（2）①CD（2分）；②1.56（3分）；能（2分）;
③9.70～9.90都给分（3分）。
解析：装配好器材，接通电源，松开纸带，让重物自由下落；在点迹清晰的纸带上，沿重物下落的方向，依次取若干个连续的点并标记，作为 测量点。操作正确且必要的有CD。vC=×10-2m/s=1.56m/s。作v2—h关系图像如图所示，图线是一条直线，则该实验能验证机械能守恒定律。由mgh=mv2，可知v2—h关系图像斜率的二分之一等于重力加速度g，g=9.80m/s2。
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