高中物理力学实验实验题

“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，选用的螺旋弹簧如图甲所示。

（1）将弹簧的上端O点固定悬吊在铁架台上，旁边置一刻度尺，刻度尺的零刻线跟O点对齐，在弹簧的下部A处做一标记，如固定一个指针。在弹簧下端的挂钩上挂上钩码时（每个钩码的质量都是50g），指针在刻度尺上指示的刻度为x。逐个增加所挂钩码的个数，刻度x随挂钩上的钩码所受的重力F而变化，几次实验测得相应的F、x各点描绘在图中，如图乙，请在图中描绘出x随F变化的图象。由图象得出弹簧的劲度系数k_A＝________N/m（结果取2位有效数字）。
（2）如果将指针固定在A点的下方P处，再作出x随F变化的图象，得出弹簧的劲度系数与k_A相比，可能是________。

A．等于k

B．大于kA

C．小于kA

D．无法确定

在做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验中，弹簧竖直悬挂，先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再逐个挂钩码，所用的每个钩码质量为50g，每次都测出相应的弹簧总长度，将数据填在下表中(弹力始终未超过弹性限度，g取10N/kg)

砝码质量m (g)	0	50	100	150	200	250
弹簧总长l (cm)	11.80	12.80	14.00	15.10	16.20	17.40
弹簧的伸长量x（cm）	0	1.00	2.20	3.30	4.40	5.60

 
（1）根据实验数据在答题卡坐标纸上作出弹簧弹力大小F与伸长量x的关系图象。
（2）根据图象可知弹簧的劲度系数k =         N/m。（保留三位有效数字）

 

(10分)用如图实验装置可以测量重力加速度，经正确操作后得到一条纸带，在纸带上选择0、1、2、3、4、5、6七个测量点，相邻两测量点的时间间隔为0.04s，测量出后面各测量点到0测量点的距离d，记入下表中，对这些数据进行处理后便可测得重力加速度值。
   

（1）甲同学的处理方法是: 计算出1、5两点对应的速度v₁、v₅，然后由算得g值，则其中
v₅ =       m/s。(取3位有效数字)
（2）乙同学的处理方法是：计算出的值(已记入表中)，作出-t图象，由图象算得g值。请你按以下要求完成乙同学的处理过程。
①. 在提供的坐标纸上作出规范的-t 图象。
②. 在图象上用符号 “Å” 标出你用于计算g值所选择的点。
③. 根据图象求得g =         m/s²。(取3位有效数字)
（3）实验测得的g值，你认为应选          (填: 甲的值；乙的值；都可以)。

（1）关于打点计时器的使用，下列说法中正确的是     
A．电磁打点计时器使用的是4V～6V的直流电源
B．在测量物体速度时，先让物体运动，后接通打点计时器的电源
C．使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越小
D．纸带上打的点越密，说明物体运动的越快
（2）在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数点的瞬时速度，为了计算加速度，最佳的方法是     
A．根据任意两计数点的速度用公式a=算出加速度
B．依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度
C．根据实验数据画出v﹣t图象，量取其倾角α，由公式a=tanα求出加速度
D．根据实验数据画出v﹣t图象，由图象上相距较远的两点所对应的速度、时间用公式a=算出加速度
（3）在研究匀变速直线运动的实验中电源频率为50Hz，如图所示为一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的记数点，相邻记数点间有4个计时点未标出，设A点为计时起点
①由图判断小车做      直线运动，②相邻记数点间的时间间隔为      s，
③BE间的平均速度=      m/s，④C点的瞬时速度v_C=      m/s，
⑤小车的加速度a=      m/s²

小明通过实验验证力的平行四边形定则。
（1）实验记录纸如题图所示，点为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置，两弹簧测力计共同作用时，拉力和的方向分别过和点；一个弹簧测力计拉橡皮筋时，拉力的方向过点。三个力的大小分别为：、和。请根据图中给出的标度作图求出和的合力。

（2）仔细分析实验，小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化，影响实验结果。他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度，发现读数不相同，于是进一步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响。
实验装置如题图所示，将一张白纸固定在竖直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于点，下端N挂一重物。用与白纸平行的水平力缓慢地移动，在白纸上记录下的轨迹。重复上述过程，再次记录下的轨迹。

两次实验记录的轨迹如题图所示，过点作一条直线与轨迹交于、两点，则实验中橡皮筋分别被拉伸到和时所受拉力、的大小关系为             。

（3）根据（2）中的实验，可以得出的实验结果有哪些?（）（填写选项前的字母）

A．	橡皮筋的长度与受到的拉力成正比
B．	两次受到的拉力相同时，橡皮筋第2次的长度较长
C．	两次被拉伸到相同长度时，橡皮筋第2次受到的拉力较大
D．	两次受到的拉力相同时，拉力越大，橡皮筋两次的长度之差越大

（4）根据小明的上述实验探究，请对验证力的平行四边形定则实验提出两点注意事项。
                                                                                               
                                                                                              。

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              。

几个同学合作如图所示装置探究“弹力和弹簧伸长的关系”，弹簧的上端与标尺的零刻度对齐，他先读出不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上钩码，并逐个增加钩码，依次读出指针所指的标尺刻度，所得数据列表如下：（弹簧始终未超过弹性限度，重力加速度g=9.8m/s²）

钩码质量m/g	0	30	60	90	120	150
标尺刻x/10^－2m	6.00	7.15	8.34	9.48	10.64	11.79

（1）根据所测数据，在图中所示的坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺刻度x与钩码质量m的关系曲线．
（2）作出的图线与轴交点的纵坐标值的物理意义是                             ；这种规格弹簧的劲度系数k=               N/m（保留三位有效数字）．

在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，打点计时器使用的交流电的频率为50Hz，记录小车运动的纸带如图所示，在纸带上选择0、1、2、3、4、5的6个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出，纸带旁并排放着带有最小分度为毫米的刻度尺，零点跟“0”计数点对齐，由图可以读出三个计数点1、3、5跟0点的距离d₁、d₂、d₃分别填入下列表格中。

距离	d1	d2	d3
测量值／cm

 

距离	d1	d2	d3
测量值／cm

 
计算小车通过计数点“2”的瞬时速度为v₂=______m/s．通过计数点“4”的瞬时速度为 v₄=______m/s,小车的加速度是a=______m/s²。

小明同学在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”时，安装好如图所示的实验装置：让刻度尺零刻度与弹簧上端平齐，在弹簧下端挂一个钩码，静止时弹簧长度为l₁，根据此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺（最小分度是1mm）上位置的放大图，可读出弹簧的长度l₁=______cm。在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个相同钩码，静止时弹簧长度分别是l₂、l₃、l₄、l₅.实验中，当挂3个钩码时，弹簧长度为24.95cm。已知每个钩码质量是50g，当地重力加速度g=9.80m/s²，据此小明计算出弹簧的劲度系数为_______N/m（结果保留三位有效数字）。小红同学发现小明的计算结果与弹簧的标称值相差较大，请你帮助小红提出更合理的数据处理方案：_____________________________________________________________________

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）

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）。

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， $\sin 37°=0.60$， $\cos 37°=0.80)$

“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．

某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系．
①将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧，弹簧轴线和刻度尺都应在      方向（填“水平”或“竖直”）；
②弹簧自然悬挂，待弹簧      时，长度记为L₀，弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为L_x；在砝码盘中每次增加10g砝码，弹簧长度依次记为L₁至L₆，数据如表：

代表符号	L0	Lx	L1	L2	L3	L4	L5	L6
数值（cm）	25.35	27.35	29.35	31.30	33.4	35.35	37.40	39.30

表中有一个数值记录不规范，代表符号为      ．由表可知所用刻度尺的最小长度为      ．
③如图是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与      的差值（填“L₀或L₁”）．

④由图可知弹簧的劲度系数为      N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为      g（结果保留两位有效数字，重力加速度取9.8m/s²）．

如图甲所示，一个弹簧一端固定在传感器上，传感器与电脑相连.当对弹簧施加变化的作用力（拉力或压力）时，在电脑上得到了弹簧长度的形变量与弹簧产生的弹力大小的关系图象（如图乙）.则下列判断正确的是（     ）

A．弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比

B．弹力的增加量与对应的弹簧长度的增加量成正比

C．该弹簧的劲度系数是2 N/m

D．该弹簧受到反向压力时，劲度系数不变