高中物理力学实验实验题

“利用单摆测重力加速度”的实验如图甲，实验时使摆球在竖直平面内摆动，在摆球运动最低点的左右两侧分别放置一激光光源、光敏电阻（光照时电阻比较小）与某一自动记录仪相连，用刻度尺测量细绳的悬点到球的顶端距离当作摆长，分别测出L₁和L₂时，该仪器显示的光敏电阻的阻值R随时间t变化的图线分别如图乙、丙所示。

①根据图线可知，当摆长为L₁时，单摆的周期T₁为，当摆长为L₂时，单摆的周期T₂为。
②请用测得的物理量（L₁、 L₂、T₁和T₂），写出当地的重力加速度g=。

某小组在做"用单摆测重力加速度"试验后，为进一步研究，将单摆的轻质细线改为刚性重杆。通过查资料得知，这样做成的"复摆"做简谐运动的周期，式中为由该摆决定的常量，为摆的质量，为重力加速度，为转轴到重心的距离。如图（），实验时在杆上不同位置打上多个小孔，将其中一个小孔穿在光滑水平轴上，使杆做简谐运动，测量并记录和相应的运动周期T；然后将不同位置的孔穿在轴上重复实验，实验数据见表，并测得摆的质量。

（1）由实验数据得出图（）所示的拟合直线，图中纵轴表示。
（2）的国际单位为，由拟合直线得到的值为（保留到小数点后二位）；
（3）若摆的质量测量值偏大，重力加速度的测量值（选填："偏大"、"偏小"或"不变"）

在"探究单摆的周期与摆长的关系"实验中，某同学准备好相关实验器材后，把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度后释放，同时按下秒表开始计时，当单摆再次回到释放位置时停止计时，将记录的这段时间作为单摆的周期。以上操作中有不妥之处，请对其中两处加以改正。

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。
                                                                                               
                                                                                              。

为了研究人们用绳索跨山谷过程中绳索拉力的变化规律，同学们设计了如图所示的实验装置，他们将不可伸长轻绳的两端通过测力计（不及质量及长度）固定在相距为的两立柱上，固定点分别为和，低于，绳长为（）。他们首先在绳上距离点10处（标记为）系上质量为的重物（不滑动），由测力计读出绳、的拉力大小和，随后改变重物悬挂点的位置，每次将到点的距离增加10，并读出测力计的示数，最后得到、与绳长之间的关系曲线如图所示，由实验可知：

（1）曲线II中拉力最大时，与点的距离为，该曲线为（选填：或）的曲线.
（2）在重物从移动到的整个过程中受到最大拉力的是（选填：或）点所在的立柱。
（3）在曲线I、II相交处，可读出绳的拉力=，它与、、和重力加速度的关系为=                   。

某实验小组探究弹簧的劲度系数与其长度（圈数）的关系；实验装置如图（a）所示：一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针、、、、、、分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，指向0刻度；设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为；挂有质量为砝码时，各指针的位置记为；测量结果及部分计算结果如下表所示（为弹簧的圈数，取重力加速度为）.已知实验所用弹簧的总圈数为60，整个弹簧的自由长度为.
                      

	P1	P2	P3	P4	P5	P6
x0 （cm）	2.04	4.06	6.06	8.05	10.03	12.01
x（cm）	2.64	5.26	7.81	10.30	12.93	15.41
n	10	20	30	40	50	60
k（N/m）	163	①	56.0	43.6	33.8	28.8
1/k（m/N）	0.0061	②	0.0179	0.0229	0.0296	0.0347

（1）将表中数据补充完整：①，②；
（2）以为横坐标，为纵坐标，在图（b）给出的坐标纸上画出图象；

（3）图（b）中画出的直线可以近似认为通过原点；若从实验中所用的弹簧截取圈数为的一段弹簧，该弹簧的劲度系数k与其圈数的关系的表达式为=；该弹簧的劲度系数与其自由长度（单位为）的表达式为=.

某同学根据机械能守恒定律，设计实验探究弹簧弹性势能与压缩量的关系

①如图23（a），将轻质弹簧下端固定于铁架台，在上端的托盘中依次增加砝码，测量相应的弹簧长度，部分数据如下表，由数据算得劲度系数=。（取）

砝码质量（g）	50	100	150
弹簧长度（cm）	8.62	7.63	6.66

②取下弹簧，将其一端固定于气垫导轨左侧，如图23（b）所示：调整导轨，使滑块自由滑动时，通过两个光电门的速度大小。
③用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量；释放滑块，记录滑块脱离弹簧后的速度，释放滑块过程中，弹簧的弹性势能转化为。
④重复③中操作，得到与的关系如图23（c）。由图可知，与成关系。由上述实验可得结论：对同一根弹簧，弹性势能与弹簧的成正比。

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《验证力的平行四边形定则》实验中的三个实验步骤如下：
(1) 在水平放置的木板上固定一张白纸，把橡皮条的一端固定在木板上，另一端拴两根细绳套。通过细绳套同时用两个测力计互成角度地拉橡皮筋，使它与细绳套的结点到达某一位置O点，在白纸上记下O点和两个测力计的示数F₁和F₂。
(2) 在白纸上只根据F₁和F₂的大小，应用平行四边形定则作图求出合力F。
(3) 只用一只测力计通过细绳套拉橡皮筋，使其伸长，记下测力计的示数F＇和细绳套的方向。以上三个步骤中均有错误或疏漏，请指出错在哪里?
①                      ；② _________        _  ；③____________________     __。

（1）某同学用单摆测定加速度的实验中，图A的0点是摆线的悬挂点，摆长L=      cm. 秒表读数________s为了提高测量精度,需多次改变L的值并测得相应的T值.现测得的六组数据标示在以L为横坐标、T2为纵坐标的坐标纸上,即图中用“”表示的点。根据图中的数据点作出T₂与L的关系图线，从作出的图线可求得重力加速度g= ____m/s²（求得g值保留两位有效数字）。

（2）如果他测得的g值偏小，可能的原因是         

A．测摆线长时摆线拉得过紧

B．摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了

C．开始计时，秒表过迟按下

D．实验中误将49次全振动数为50次

如右图是“探究求合力的方法”实验示意图.图甲表示在两个拉力F₁、F₂的共同作用下，将橡皮条的结点拉长到O点；图乙表示准备用一个拉力F拉橡皮条.下列说法正确的是（   ）

A．甲实验时，两个拉力的大小应相等

B．甲实验时，两个拉力的方向应互相垂直

C．乙实验时，只须使橡皮条的伸长量与甲实验相等

D．乙实验时，仍须将橡皮条的结点拉到O点

(17分)（1）（6分)某同学在研究性学习中利用光电门针对自由落体运动进行了研究。如左图所示，用铁架台固定竖直长木板，光电门A、B分别固定在长木板上，AB相距S= 41cm；现从光电门A上方某高度静止释放一个小球，其直径d用20分度的游标卡尺测出，游标卡尺的示数如图7所示。小球通过A、B的时间分别为Δt₁=1.05×10^-2s、Δt₂=3.50×10^-3s。回答下列问题：
          
①由右图所示，读出小球直d=              mm；
②物体运动的加速度a=                 m/s²；（计算结果取三位有效数字）

甲乙两个学习小组分别利用单摆测量重力加速度。
①甲组同学采用图甲所示的实验装置。

A．为比较准确地测量出当地重力加速度的数值，除秒表外，在下列器材中，还应该选用      ；（用器材前的字母表示）
a．长度接近1m的细绳        
b. 长度为30cm左右的细绳
c．直径为1.8cm的塑料球       
d．直径为1.8cm的铁球
e．最小刻度为1cm的米尺     
f．最小刻度为1mm的米尺
B．该组同学先测出悬点到小球球心的距离L，然后用秒表测出单摆完成n次全振动所用的时间t。请写出重力加速度的表达式g=              。（用所测物理量表示）
C．在测量摆长后，测量周期时，摆球振动过程中悬点O处摆线的固定出现松动，摆长略微变长，这将会导致所测重力加速度的数值        。（选填“偏大”、“偏小”或 “不变”）
② 乙组同学在图甲所示装置的基础上再增加一个速度传感器，如图乙所示。将摆球拉开一小角度使其做简谐运动，速度传感器记录了摆球振动过程中速度随时间变化的关系，如图丙所示的v-t图线。

A．由图丙可知，该单摆的周期T=       s； 
B．更换摆线长度后，多次测量，根据实验数据，利用计算机作出T²-L（周期平方-摆长）图线，并根据图线拟合得到方程。由此可以得出当地的重力加速度g＝         m/s²。(取π²＝9.86，结果保留3位有效数字)

单摆测定重力加速度的实验中： 
（1）实验时用20分度的游标卡尺测量摆球直径，示数如图甲所示， 该摆球的直径d=    mm.
（2）悬点到小球底部的长度l₀，示数如图乙所示，l₀=   cm

（3）实验时用拉力传感器测得摆线的拉力F随时间t变化的图象如图丙所示，然后使单摆保持静止，得到如图丁所示的F-t图象。那么：
①重力加速度的表达式g=   （用题目中的物理量d、l₀、t₀表示）.
②设摆球在最低点时E_p=0，已测得当地重力加速度为g，单摆的周期用T表示，那么测得此单摆摆动时的机械能E的表达式是   .

A．

B．

C．

D．

某同学用如图所示的实验装置来“验证力的平行四边形定则”．三条细绳结于O点分别与两弹簧测力计和钩码相接。

①实验步骤如下：
A．弹簧测力计A挂于固定在竖直木板上的P点；
B．结点O下的细线挂钩码C；
C．手持弹簧测力计B缓慢向左拉，使结点O静止在某位置
D．记下钩码质量、结点O的位置、读出并记录弹簧测力计A和B的示数、记录________________。
②在实验过程中，下列哪些情况会对实验结果产生误差?
答：_____________ （选填选项前的字母）
A．木板不竖直
B．A弹簧测力计外壳的重力
C．B弹簧测力计的拉力方向没有保持水平
D．改变弹簧测力计B拉力进行多次实验时，结点O的位置发生变化
③某次实验中．该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，请你提出解决问题的一个办法_________________.