高中物理力学实验实验题

某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系。使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器。

实验步骤如下：

①如图（a），将光电门固定在斜面下端附近；将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；

②当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间 $∆t$ ；

③用 $∆s$ 表示挡光片沿运动方向的长度（如图（b）所示）， $\bar{v}$ 表示滑块在挡光片遮住光线的 $∆t$ 时间内的平均速度大小，求出 $\bar{v}$ ；

④将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与①中的位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤②、③；

⑤多次重复步骤④；

⑥利用实验中得到的数据作出 $\bar{v}-∆t$ 图，如图（c）所示。

完成下列填空：

（1）用 a表示滑块下滑的加速度大小，用 v _A表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则 $\bar{v}$ 与 $v_A$ 、 $a$ 和 $∆t$ 的关系式为 $\bar{v}$ =       。

（2）由图（c）可求得， $v_{A=}$        $cm/s$ ， $a=$        $cm/s^2$ 。（结果保留3位有效数字）

甲乙两位同学设计了利用数码相机的连拍功能测重力加速度的实验。实验中，甲同学负责释放金属小球，乙同学负责在小球自由下落的时候拍照。已知相机每间隔0.1s拍1幅照片。    

（1）若要从拍得的照片中获取必要的信息，在此实验中还必须使用的器材是。（填正确答案标号）            

A．	米尺
B．	秒表
C．	光电门
D．	天平

（2）简述你选择的器材在本实验中的使用方法。

答：________

（3）实验中两同学由连续3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab=24.5cm、ac=58.7cm，则该地的重力加速度大小为g=________m/s ²。（保留2位有效数字）    

如图（a），某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验。所用器材有：铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50Hz的交流电源，纸带等。回答下列问题：

   

（1）铁块与木板间动摩擦因数 μ=________（用木板与水平面的夹角 θ、重力加速度 g和铁块下滑的加速度 a表示）    

（2）某次实验时，调整木板与水平面的夹角 θ=30°。接通电源。开启打点计时器，释放铁块，铁块从静止开始沿木板滑下。多次重复后选择点迹清晰的一条纸带，如图（b）所示。图中的点为计数点（每两个相邻的计数点间还有4个点未画出）。重力加速度为9.8 m/s ²。可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为________（结果保留2位小数）。

甲、乙两同学通过下面的实验测量人的反应时间。实验步骤如下：

（1）甲用两个手指轻轻捏住量程为 L的木尺上端，让木尺自然下垂。乙把手放在尺的下端（位置恰好处于 L刻度处，但未碰到尺），准备用手指夹住下落的尺。

甲在不通知乙的情况下，突然松手，尺子下落；乙看到尺子下落后快速用手指夹住尺子。若夹住尺子的位置刻度为 L ₁ ， 重力加速度大小为 g ， 则乙的反应时间为________（用 L、 L ₁和 g表示）。

（2）已知当地的重力加速度大小为 g=9.80 m/s ² ， L=30.0 cm， L ₁=10.4 cm，乙的反应时间为________s。（结果保留2位有效数字）    

（3）写出一条提高测量结果准确程度的建议：________。    

某物理课外小组利用图（a）中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系。途中，置于试验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮：轻绳跨过滑轮，一段与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码。本实验中可用的钩码共有 $N=5$ 个，每个质量均为 $0．010\mathit{kg}$ 。实验步骤如下：

（1）将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物快，使小车9（和钩码）可以在木板上匀速下滑。

①将n（依次取 $n=1,2,3,4,5$ ）个钩码挂在轻绳右端，其余 $N-n$ 各钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行。释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制 $s-t$ 图像，经数据处理后可得到相应的加速度a。

②对应于不同的n的a值见下表。 $n=2$ 时的 $s-t$ 图像如图(b)所示：由图（b）求出此时小车的加速度（保留2位有效数字），将结果填入下表。

n	1	2	3	4	5
$a/\text{m}·{\text{s}}^{-2}$	$0．20$	________	$0．58$	$0．78$	$1．00$

（2）利用表中的数据在图（c）中补齐数据点，并作出 $a-n$ 图像。从图像可以看出：当物体质量一定是=时，物体的加速度与其所受的合外力成正比。

（3）利用 $\mathit{a–n}$ 图像求得小车（空载）的质量为________kg（保留2位有效数字，重力加速度取 $g=9.8\mathrm{m}·{\mathrm{s}}^{-2}$ ）。

（4）若以"保持木板水平"来代替步骤（1），下列说法正确的是_______（填入正确选项钱的标号）

A．	$.\mathit{a–n}$ 图线不再是直线
B．	$\mathit{a–n}$ 图线仍是直线，但该直线不过原点
C．	$\mathit{a–n}$ 图线仍是直线，但该直线的斜率变大

某同学用图（a）所示的实验装置验证机械能守恒定律, 其中打点计时器的电源为 交流电源, 可以使用的频率有 $220\mathrm{Hz},30\mathrm{Hz}$ 和 $40\mathrm{Hz}$, 打出纸带的一部分如图（b）所示。

该同学在实验中没有记录交流电的频率 $f$, 需要用实验数据和其他条件进行推算。

(1) 若从打出的纸带可判定重物匀加速下落, 利用 $f$ 和图（b）中给出的物理量可以写出: 在打点计时器打出 B 点时，重物下落的速度大小为             ，打出 $\mathrm{C}$ 点时重物下落的速度大小为        ， 重物下落的加速度的大小为_        。

(2) 已测得 $s_1=8.89\mathrm{cm}$, $s_2=9.5.\mathrm{cm},s_3=10.10\mathrm{cm}$; 当重力加速度大小为 $9.80\mathrm{m}/{\mathrm{s}}^2$, 试验中重 物受到的平均阻力大小约为其重力的 $1\%$ 。由此推算出 $f$ 为_               ${\mathrm{Hz}}_{\circ }$

2020年5月，我国进行了珠穆朗玛峰的高度测量，其中一种方法是通过使用重力仪测量重力加速度，进而间接测量海拔高度。某同学受此启发就地取材设计了如下实验，测量当地重力加速度的大小。实验步骤如下：

$\left(i\right)$如图甲所示，选择合适高度的垫块，使木板的倾角为 $53°$，在其上表面固定一与小物块下滑路径平行的刻度尺（图中未画出）。

$\left(\mathit{ii}\right)$调整手机使其摄像头正对木板表面，开启视频录像功能。将小物块从木板顶端释放，用手机记录下小物块沿木板向下做加速直线运动的情况。然后通过录像的回放，选择小物块运动路径上合适的一点作为测量参考点，得到小物块相对于该点的运动距离 $L$与运动时间 $t$的数据。

$\left(\mathit{iii}\right)$该同学选取部分实验数据，画出了 $\frac{2L}{t}-t$图象，利用图象数据得到小物块下滑的加速度大小为 $5.6m/s^2$。

$\left(\mathit{iv}\right)$再次调节垫块，改变木板的倾角，重复实验。

回答以下问题：

（1）当木板的倾角为 $37°$时，所绘图象如图乙所示。由图象可得，物块过测量参考点时速度的大小为　　 $m/s$；选取图线上位于坐标纸网格交叉点上的 $A$、 $B$两点，利用 $A$、 $B$两点数据得到小物块下滑加速度的大小为　　 $m/s^2$（结果均保留2位有效数字）。

（2）根据上述数据，进一步分析得到当地的重力加速度大小为　　 $m/s^2$．（结果保留2位有效数字， $\sin 37°=0.60$， $\cos 37°=0.80)$

“研究共点力的合成”的实验情况如图所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳，完成下列问题：

（1）实验中需要注意的事项有

A．两个分力大小必须保持一致

B．两个分力间夹角必须保持

C．将橡皮筋拉至结点O时，拉力要适当大些

D．拉橡皮筋时，弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行

（2）某次实验中，弹簧测力计的指针位置如图所示，其中，细绳BO对O点的拉力大小为
N。

某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳．图乙是在白纸上根据实验结果画出的图．

（1）如果没有操作失误，图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是________．
（2）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
（3）实验时，主要的步骤是：
A．在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；B．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；
C．用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O，记录下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；
D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F₁和F₂的图示，并用平行四边形定则求出合力F；
E．只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F′的图示；
F．比较F′和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论。
上述步骤中
①有重要遗漏的步骤的序号是______和________；
②遗漏的内容分别是___________________________和________________________．

在“验证力的平行四边形定则”的实验中：
①下列说法中正确的是               。
A.测量同一组数据、和合力F的过程中，橡皮条与细线结点O的位置不能变化
B.拉橡皮条的细绳要适当长一些
C.、和合力F的大小都不能超过弹簧测力计的量程
D.为了方便计算合力的大小，、方向间夹角应为
②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
③某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳。图乙是在白纸上根据实际结果画出的图。如果没有操作失误，图乙中的F与两力中，方向一定沿AO方向的是         。F与两力图示中，表示理论值的是              。

在研究弹簧的形变与外力的关系的实验中，将弹簧水平放置测出其自然长度，然后竖直悬挂让其自然下垂，在其下端竖直向下施加外力F，实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的。用记录的外力F于弹簧的型变量做出的描点，如图所示：

（1）在根据描点作图线。
（2）图线不过原点的原因是由于                              。
（3）弹簧的劲度系数为                    ；（计算结果保留三位有效数字）

（1）如图为“验证力的平行四边形定则”实验，三个细线套L₁、 L₂、 L₃共系于一个结点，另一端分别系于轻质弹簧测力计A、B和重物M上，A挂于固定点P．手持B拉动细线，使结点静止于O点．

①某次实验中A的指针位置如图所示，其读数为_________N；
②实验时要在贴于竖直木板的白纸上，记录_____、______、_____和L₁、L₂、L₃的方向及M的重力。
③下列实验要求中必要的是_________（填选项的字母代号）；
A．弹簧测力计需要在实验前进行校零
B．细线套方向应与木板平面平行
C．需要用托盘天平测量重物M的质量
D．弹簧测力计B始终保持水平
（2）“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示.
①打点计时器应接入____________（填“直流”或“交流”）电源。在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示。计时器打点的时间间隔为0.02s.从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离（单位：cm）。该小车的加速度a=______m/s².（结果保留两位有效数字）


②平衡摩擦力后，将5个相同的钩码都放在小车上，挂上钩码盘，然后每次从小车上取一个钩码添加到钩码盘中，测量小车的加速度。小车的加速度a与钩码盘中钩码总重力F的实验数据如下表：

钩码盘中钩码总重力F（N）	0.20	0.40[	0.60	0.80	1.00
加速度a（m·s^-2）	0.69	1.18	1.66	2.18	2.70

 
请根据实验数据作出a-F的关系图像.
根据提供的试验数据作出的a-F图线不通过原点，主要原因是____________________________。
③关于这个实验下列说法正确的是_____________
A．这套装置可以用于验证牛顿第一定律
B．不可能使小车获得任意加速度
C．实验过程中每次添加钩码必须重新平衡摩擦力
D．实验过程应保证钩码和钩码盘的总质量远小于小车质量

做“验证力的平行四边形定则”的实验时：补充完整如下步骤：
（1）在水平放置的木板上固定一张白纸。
（2）把橡皮条的一端固定在木板的A点，另一端连接两根绳套。
（3）通过绳套用两个互成角度的弹簧测力计来拉橡皮条使橡皮条伸长到某一点O，并记录O点的位置。
（4）此时需记录下       和两个弹簧测力计的读数F₁、F₂。
（5）改用一个弹簧测力计把橡皮条拉长到    后，再记录下测力计拉力力的方向和弹簧测力计的读数F ′，并作出F ′的图示。
（6）用铅笔和刻度尺从力的作用点O沿两绳套的方向画直线。选好标度，按F₁、F₂的大小做两个力的图示。用三角板做平行四边形，求得合力F。
（7）比较      和F的大小和方向是否相同。

在探究“弹簧的弹力与伸长的关系”实验中，通过在悬挂的弹簧下面加挂钩码，逐渐使弹簧伸长，得到以下的数据。
①表格中a=          ，b=          。
②根据数据在答题卷的坐标中画出图象。
③弹簧的劲度系数k =     N / m。（取两位有效数字）
由此得到结论：                    。

钩码个数	1	2	3	4	5	6
弹簧弹力F（N）	0.50	a	b	2.00	2.50	3.00
弹簧伸长x（cm）	1.20	2.40	3.60	4.76[	6.10	7.10

“探究合力和分力的关系”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳．图乙是在白纸上根据实验结果画出的图．

（1）图乙中的F和F′两力中，方向一定沿AO方向的是
（2）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．