力学创新实验练习专题

力学创新实验练习专题

1.2014年福建高考（1）（6分）某同学测定一金属杆的长度和直径，示数如图甲，乙所示，

则该金属杆的长度和直径分别为______cm和_______mm。

2.2014浙江高考（10分）在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，某同学把两根弹簧如图1连接

第21题表1

（1）某次测量如图2所示，指针示数为

___________cm。

（2）在弹性限度内，将50g的钩码逐个挂在弹

簧下端，得到指针A、B的示数LA和LB如表1。

用表1数据计算弹簧1的劲度系数为

_________N/m（重力加速度g=10m/s2）。由表1

数据____________（填“能”或“不能”）计算出弹

簧2的劲度系数。

3. (10分)[2014·新课标Ⅱ卷] 某实验小组探究弹簧的劲度系数k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P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6

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，P0指向0刻度．设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为x0；挂有

质量为0.100 kg的砝码时，各指针的位置记为x.测量结果及部分计算结果如下表所示(n为弹

簧的圈数，重力加速度取9.80 m/s2)．已知实验所用弹簧总圈数为60，整个弹簧的自由长度

为11.88 cm.

(1)将表中数据补充完整：①________；②________．

11(2)以n为横坐标，k为纵坐标，在图(b)给出的坐标纸上画出k ­n图像．

(3)图(b)中画出的直线可近似认为通过原点．若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段

弹簧，该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k＝____③__N/m；该弹簧的劲度系

数k与其自由长度l0(单位为m)的关系的表达式为k＝______N/m.

图(b)

4．[2014·江苏卷] 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11-1图所示，O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F1和F2的方向分别过P1和P2点；一个弹簧测力计拉橡皮筋时，拉力F3的方向

过P3点．三个力的大小分别为：F1＝

3.30 N、F2＝3.85 N和F3＝4.25 N．请根据图中给出的

标度作图求出F1和F2的合力．

(题11-1图) (题11-2图) (题11-3图)

(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11-2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

O点，下端N挂一重物．用与白纸平行的水平力缓慢地移动N，在白纸上记录下N的轨

迹．重复上述过程，再次记录下N的轨迹．两次实验记录的轨迹如题11-3图所示．过O点

作一条直线与轨迹交于a、b两点，则实验中橡皮筋分别被拉伸到a和b时所受拉力Fa、Fb

的大小关系为______．

(3)根据(2)中的实验，可以得出的实验结果有________(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．

5.[2014·重庆卷] (2)为了研究人们用绳索跨越山谷过程中绳索拉力的变化规律，同学们

设计了如题6图3所示的实验装置，他们将不可伸长的轻绳的两端通过测力计(不计质量及长

度)固定在相距为D的两根立柱上，固定点分别为P和Q，P低于Q，绳长为L(L＞PQ)．

题6图3 题6图4

他们首先在绳上距离P点10 cm处(标记为C点)系上质量为m的重物(不滑动)，由测力

计读出绳PC、QC的拉力大小TP和TQ.随后，改变重物悬挂点C的位置，每次将P点到C点

的距离增加10 cm，并读出测力计的示数，最后得到TP、TQ与绳长PC的关系曲线如题6图

4所示．由实验可知：

①曲线Ⅱ中拉力最大时，C点与P点的距离为________cm，该曲线为________(选填“TP”或

“TQ”)的曲线．

②在重物从P移到Q的整个过程中，受到最大拉力的是________(选填“P”或“Q”)点所在

的立柱．

③在曲线Ⅰ、Ⅱ相交处，可读出绳的拉力T0＝________ N，它与L、D、m和重力加速

度g的关系为T0＝________．

6.（重庆卷）22.（1）某同学用打点计时器测量做匀加速直线运动的物体的加速度，电源频

率f=50Hz在线带上打出的点中，选出零点，每隔4个点取1个计数点，因保存不当，纸带被

污染，如是22图1所示，A、B、C、D是依次排列的4个计数点，仅能读出其中3个计数点

到零点的距离：

=16.6mm =126.5mm =624.5mm

若无法再做实验，可由以上信息推知：

①相信两计数点的时间间隔为__________S

②打C点时物体的速度大小为____________m/s(取2位有效数字)

③物体的加速度大小为__________(用、、、和f表示)

7.（广东卷）34.（1）图是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带。

①已知打点计时器电源频率为50Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为_________。

②ABCD是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出。从图13中读出A、

B两点间距s=__________；C点对应的速度是________(计算结果保留三位有效数字)。

8.（山东卷）23.（1）某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系。弹簧秤固定

在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别

与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接。在桌面上画出两条平行线MN、PQ，并测出间距。开始时

将木板置于MN处，现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数F0，

以此表示滑动摩擦力的大小。再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的

示数F1，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到PQ处的时间。

①木板的加速度可以用、表示为＝ ；为了减小测量加速度的偶然误差可以采用

的方法是（一种即可） 。 ②改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度与弹簧秤示数F1的关系。下列图象能表示该同

学实验结果的是 。

③用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是 。

a．可以改变滑动摩擦力的大小

b．可以更方便地获取多组实验数据

c．可以比较精确地测出摩擦力的大小

d．可以获得更大的加速度以提高实验精度

9.2014年高考新课标22.(6分) 某同学利用图(a)所示实验装置及数字化信息系统获得了

小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图，如图(b)所示，实验中小车(含发射器)的质量为

200g，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相

连的计算机得到。回答下列问题：

(1)根据该同学的

结果，小车的加速度与钩码的质量成 (填“线性”或“非线性”)关系。(2) 由图(b)可知，a-m图线不经过原点，可能的原因是

10.（2014年 大纲卷）22．(6 分)现用频闪照相方法来研究物

块的变速运动。在一小物块沿斜面向下运动的过程中，用频

闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图所示。拍摄时频闪频

率是10Hz；通过斜面上固定的刻度尺读取的5个连续影像间

的距离依次为x1、x2、x3、x4。已知斜面顶端的高度h和斜面

的长度s。数据如下表所示。重力加速度大小g＝9.80m/s2。

根据表中数据，完成下列填空：

⑴物块的加速度a＝ m/s2(保留3位有效数字)。

⑵因为 ，可知斜面是粗糙的。

11.（7分）（2013全国新课标理综1第22题）

图(a)为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图。实验步骤如下:

①用天平测量物块和遮光片的总质量M.重物的质量m；用游标卡尺测量遮光片的宽度d;用米尺测最两光电门之间的距离s；

②调整轻滑轮，使细线水平；

③让物块从光电门A的左侧由静止释放，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间△tA和△tB,求出加速度a；

④多次重复步骤③，求a的平均值a；

⑤根据上述实验数据求出动擦因数μ。

回答下列为题：

(1) 测量d时，某次游标卡尺(主尺的最小分度为1mm)的示如图（b）所示。其读数为 cm

（2）物块的加速度a可用d、s、△tA,和△tB,表示为a=

(3) 动摩擦因数μ可用M、m、a和重力加速度g表示为μ=

（4）如果细线没有调整到水平.由此引起的误差属于 （填“偶然误差”或”系统误差” ）

12．（12分）（2013全国高考大纲版理综第23题）测量小物块Q与平板P之间的动摩擦因数的实验装置如图所示。AB是半径足够大的、光滑的四分之一圆弧轨道，与水平固定放置的P板的上表面BC在B点相切，C点在水平地面的垂直投影为C′。重力加速度为g。实验步骤如下：

①用天平称出物块Q的质量m；

②测量出轨道AB的半径R、BC的长度L和CC/的高度h；

③将物块Q在A点由静止释放，在物块Q落地处标记其落地

点D； ④重复步骤③，共做10次；

⑤将10个落地点用一个尽量小的圆围住，用米尺测量圆心

到C′的距离s。

（1）用实验中的测量量表示：

（ⅰ）物块Q到达B点时的动能EkB＝__________；

（ⅱ）物块Q到达C点时的动能EkC＝__________；

（ⅲ）在物块Q从B运动到C的过程中，物块Q克服摩擦力做的功Wf＝__________； （ⅳ）物块Q与平板P之间的动摩擦因数μ＝__________。

（2）回答下列问题：

（ⅰ）实验步骤④⑤的目的是 。

（ii）已知实验测得的μ值比实际值偏大，其原因除了实验中测量量的误差之外，其它的可能是 （写出一个可能的原因即可）

13. （2013全国新课标理综II第22题）（8分）某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究：一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一小球接触而不固连；弹簧处于原长时，小球恰好桌面边缘，如图（a）所示。向左推小球，使弹簧压缩一段距离后由静止释放；小球离开桌面后落到水平地面。通过测量和计算。可求得弹簧被压缩后的弹性势能。

回答下列问题：

（1）本实验中可认为，弹簧被压缩后的弹性势能Ep与小球抛出时的动能Ek相等。已知重力加速度大小为g。为求得Ek，至少需要测量下列物理量中的 （填正确答案标号）。

A．小球的质量

B．小球抛出点到落地点的水平距离s

C．桌面到地面的高度h

D．弹簧的压缩量△x

E．弹簧原长l0

（2）用所选取的测量量和已知量表示Ek，得Ek= 。

（3）图（b）中的直线是实验测量得到的s--△x图线。从理论上可推出，如果h不变，m增加，s--△x图线的斜率会 （填“增大”、“减小”或“不变”）。如果m不变，h增加，s--△x图线的斜率会 （填“增大”、“减小”或“不变”）。由图（b）中给出的直线关

系和Ek的表达式可知，Ep与△x的 次方成正比。

14．(8分)[2014·山东卷] 某实验小组利用弹簧秤和刻度尺，测量滑块在木板上运动的最大速度．

实验步骤：

①用弹簧秤测量橡皮泥和滑块的总重力，记作G；

②将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上，通过水平细绳和固定弹簧秤相连，如图甲所示．在A端向右拉动木板，待弹簧秤示数稳定后，将读数记作F；

③改变滑块上橡皮泥的质量，重复步骤①②；

实验数据如下表所示：

处，细绳跨过定滑轮分别与滑块和重物P连接，保持滑块静止，测量重物P离地面的高度h；

⑤滑块由静止释放后开始运动并最终停在木板上的D点(未与滑轮碰撞)，测量C、D间的距离s.

完成下列作图和填空：

(1)根据表中数据在给定坐标纸上作出FG图线．

(2)由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数μ＝______(保留2位有效数字)．

(3)滑块最大速度的大小v＝________(用h、s

、μ和重力加速度g表示)．

1弹簧秤

11110000N

（3）滑块最大速度的大小v＝____________（用h、s、 和重力加速度g表示。）

15.2014年天津高考18分）（1）半径为R的水平圆盘绕过圆心O的竖直轴

转动，A为圆盘边缘上一点，在O的正上方有一个可视为质点的小球以初速

度v水平抛出时，半径OA方向恰好与v的方向相同，如图所示。若小球与

圆盘只碰一次，且落在A点，重力加速度为g，则小球抛出时距O的高度

h，圆盘转动的角速度大小ω。

（2）某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌面上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定

滑轮，挂上适当的钩码使小车在钩码的牵引下运动，以此定量研究绳拉力做功与小车动能变

化的关系。此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等。组装的实验装置如图所示。

①若要完成该实验，必须的实验器材还有哪些 。

②实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行。他这样做的目的是下列的哪个 （填字母代号）

A．避免小车在运动过程中发生抖动

B．可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰

C．可以保证小车最终能够实现匀速直线运动

D．可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力

③平衡摩擦后，当他用多个钩码牵引小车时，发现小车运动过快，致使打出的纸带上点数太少，难以选到合适的点计算小车的速度。在保证所挂钩码数目不变的条件下，请你利用本实验的器材提出一各解决方法： 。

④他将钩码重力做的功当做细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些，这一情况可能是下列哪些原因造成的 （填字母代号）。

A．在接通电源的同时释放了小车

B．小车释放时离打点计时器太近

C．阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉

D．钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力

16．[2014·四川卷] (1)小文同学在探究物体做曲线运动的条件时，将一条形磁铁放在桌面的不同位置，让小钢珠在水平桌面上从同一位置以相同初速度v0运动，得到不同轨迹．图中a、b、c、d为其中四条运动轨迹，磁铁放在位置A时，小钢珠的运动轨迹是________(填轨迹字母代号)，磁铁放在位置B时，小钢珠的运动轨迹是________(填轨迹字母代号)．实验表明，当物体所受合外力的方向跟它的速度方向

________(选填“在”或“不在”)同一直线上时，物体做

曲线运动．

17.[2014·安徽卷] (18分)Ⅰ.图1是“研究平抛物体运动”的实验装置图，通过描点画出平抛小球的运动轨迹．

(1)以下是实验过程中的一些做法，其中合理的有________．

a．安装斜槽轨道，使其末端保持水平

b．每次小球释放的初始位置可以任意选择

c．每次小球应从同一高度由静止释放

d．为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接

(2)实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点O为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，图2中yx2图像能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是________．

2 22 x 2

a b 图

2 c d

(3)图3是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，O为x y平抛的起点，在轨迹上任取三点A、B、C，测得A、B两点竖直

坐标y1为5.0 cm，y2为45.0 cm，A、B两点水平间距Δx为40.0 cm.

则平抛小球的初速度v0为________m/s，若C点的竖直坐标y3为yy60.0 cm，则小球在C点的速度vC为________m/s(结果保留两位有效数字，g取10 m/s2)．

18.[2014·江苏卷] 为了验证做平抛运动的小球在竖直方向上做自由落

体运动，用如图所示的装置进行实验．小锤打击弹性金属片，A球水平抛

出，同时B球被松开，自由下落．关于该实验，下列说法中正确的有( )

A．两球的质量应相等

B．两球应同时落地

C．应改变装置的高度，多次实验

D．实验也能说明A球在水平方向上做匀速直线运动

19.[2014·广东卷] (2)某同学根据机械能守恒定律，设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系．

①如图23(a)所示，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

g取9.80 m/s2)

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

x；释放滑块，记录滑块脱离弹簧后的速度v.释放滑块过程中，弹簧的弹性势能转化为________．

④重复③中的操作，得到v与x的关系如图23(c)．由图可知，v与x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．

0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1

(A)

(B)

图23

(C)

x/m

20.2014年安徽高考：在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器接在低压的交流电源上（频率为f），从实验打出的几条纸带中选出一条理想纸带，如图所示。选取纸带上打出的连续5个点A、B、C、D、E，测出A点与起始点O的距离为s0，点A、C间的距离为s1，点C、E间的距离为s2。已知重锤的质量为m，当地的重力加速度为g，则：

（1）从起始点O开始到打下C点的过程中，重锤重力势能的减少量为△Ep＝____________，重锤动能的增加量为△Ek＝____________。

（2）根据题设条件，还可利用重锤下落求出当地的重力加速度g＝____________。经过计算可知，测量值比当地重力加速度的真实值要小，其主要原因是：__________________________________。

力学创新实验练习专题答案

1.60.10 4.20

2. (1)(15.95 ~ 16.05)cm，有效数字位数正确 (2)k1＝(12.2 ~ 12.8)N/m(4分) 能

1.75×1031.67×1031.83×103

3. (1)①81.7 ②0.0122 (2)略(3)③在～)

nnn3.473.313.62

④l在l～l)

000

4．(1)(见下图，F合＝4.6～4.9 N都算对) (2)Fa＝Fb (3)BD (4)橡皮筋拉伸不宜过长；选用新橡皮筋．(或：拉力不宜过大；选用弹性好的橡皮筋；换用弹性好的弹簧．) 5.①60(56～64之间的值均可) TP ②Q mgLL－D③4.30(4.25～4.35之间的值均可)

2（L－D）

6. ①0.02s ②2.5 m/s ③7. ①0.02s，②0.70cm，0.100m/s

8. （1）①②C 。③BC

9．(1)非线性 (2)存在摩擦力 (3)调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力 远小于小车的质量

10.（1）4.30 （2）物块加速度小于gh/s＝5.88m/s2(或：物块加速度小于物块沿光滑斜面下滑的加速度)

1d2d2

11. (1)0.960(2) [()-()]

2s∆tB∆tA

(3)

mg-(M+ma

(4) 系统误差

Mg

mgs2mgs2Rs2

12.（1）（每空2分）（ⅰ）mgR （ⅱ） （ⅲ）mgR - （ⅳ）-

L4hL4h4h

（2）减小实验结果的误差（2分） 圆弧轨道存在摩擦（或接缝B处不平滑等）（2分）

mgs2

13. （1）ABC(3分)（2）（2分)

4h

（3）减小（1分) 增大（1分)2（1分) 14. (1)略

(2)0.40(0.38、0.39、0.41、0.42均正确)

(3)2μg（s－h）

15.(2)①刻度尺、天平(包括砝码) ②D

③可在小车上加适量的砝码(或钩码) ④CD 16. (1)b c 不在

17. Ⅰ.D3(1)ac (2)c (3)2.0 4.0 18. BC

19. (2)①50 ②相等 ③滑块的动能 ④正比 压缩量的平方

2

f2(s2-s1)mf2(s1+s2)20. （1）mg（s0＋s1）（1分），（2分）；（2）（2分），空气阻力影响（1分） 432