实验专题二

实验专题二

探究动能定理

1．某实验小组采用如图所示的装置探究功与速度变化的关系，小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行。打点计时器工作频率为50Hz 。

①实验中木板略微倾斜，这样做____ CD （2分）____；

A ．是为了使释放小车后，小车能匀加速下滑 B ．是为了增大小车下滑的加速度

C ．可使得橡皮筋做的功等于合力对小车做的功 D ．可使得橡皮筋松弛后小车做匀速运动

②实验中先后用同样的橡皮筋1条、2条、3条……，并起来挂在小车的前端进行多次实验，每次都要把小车拉到同一位置再释放小车．把第1次只挂1条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功记为W 1，第二次挂2条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功为2W 1，……；橡皮筋对小车做功后而使小车获得的速度可由打点计时器打出的纸带测出．根据第四次的纸带(如图所示) 求得小车获得的速度 为____2 （2分）____ m/s。

③若根据多次测量数据画出的W －v 草图如图所示，根据图线形状，可知对W 与v 的关系做出的猜想肯定不正确的是 AB （2分） 。 ．．．

1

A ．W ∝v B ．W C ．W ∝v 2 D ．W ∝v 3

v ④如果W ∝v 2的猜想是正确的，则画出的W －v 2图象应是： ______________________过原点的一条直线 （2分）______________________________________；

⑤在本实验中你认为影响实验效果的可能原因是：______橡皮筋的规格不完全相同、木板倾斜过大、小车质量太小等(只要回答出一种原因即可) （2分）_____________________________________。 (只要回答出一种原因即可

2、 “探究动能定理”的实验装置如图6所示，当小车在两条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为W 0。当用4条、6条、8条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、第4次……实验时，橡皮筋对小车做的功记为2W 0、3W 0、4W 0……，每次实验中由静止弹出的小车获得的最大速度可由打点计时器所打的纸带测出。

①关于该实验，下列说法正确的是 CD

A ．打点计时器可以用直流电源供电，电压为4~6V B ．实验中使用的若干根橡皮筋的原长可以不相等

图6

C ．每次实验中应使小车从同一位置由静止弹出

D ．利用每次测出的小车最大速度v m 和橡皮筋做的功W ，依次做出W -v m 、W -v m 2、W -v m 3、W 2-v m 、W 3-v m „„的图象，得出合力做功与物体速度变化的关系。

②图7给出了某次在正确操作情况下打出的纸带，从中截取了测量物体最大速度所用的一段纸带，测得O 点到A 、B 、C 、D 、E 各点的距离分别为OA =5.65cm，OB =7.12cm，OC =8.78cm，OD =10.40cm，OE =11.91cm，。已知相邻两点打点时间间隔为0.02s ，则小车获得的最大速度v m 0.83m/s。

3、 某实验小组采用如图所示的装置探究“合外力做功与速度变化的关系”。实验时，先接通电源再松开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点。小车所受到的拉力F 为0.20N ，小车的质量为200g 。

①实验前，木板左端被垫起一些，使小车在不受拉力作用时做匀速直线运动。这样做的目的是（ ）

A ．为了平稳摩擦力 B ．增大小车下滑的加速度

C ．可使得细绳对小车做的功等于合外力对小车做的功

D ．可以用质量较小的砝码就可以拉动小车，以满足砝码质量远小于小车质量的要求 ②同学甲选取一条比较理想的纸带做分析。小车刚开始运动时对应在纸带上的点记为起始点O ，在点迹清楚段依次选取七个计数点A 、B 、C 、D 、E 、F 、G ，相邻计数点间的时间间隔为0.1s 。测量起始点O 至各计数点的距离，计算计数点对应小车的瞬时速度、计数点与O 点之间的速度平方差、起始点O 到计算点过程中细绳对小车做的功。其中计数点D 的三项数据没有计算，请完成计算并把结果填入表格中。

运动方向

图7

③以W 为纵坐标、以△v 2为横坐标在方格纸中作出W ---△v 2图象。B 、C 、E 、F 四点已经在图中描出，请在图中描出D 点，并根据描点合理画出图象。

2/(m2﹒s -2)

④根据图象分析得到的结论 。

⑤同学乙提出利用上述实验装置来验证动能定理。如图所示是打点计时器打出的小车在恒力F 作用下做匀加速直线运动的纸带，测量数据已用字母表示在图中。小车质量为m ，打点计时器的打点周期为T 。利用这些数据可以验证动能定理。

请你判断这种想法是否可行？如果不行，说明理由。如果可行，写出必要的分析与推理。

3、 ①AC （2分） ②0.857、0.734、0.0734 （3分） ③描点，将五点连成通过原点的直线（3分） ④W 与△v 2成正比 （2分）

⑤ 可行 （1分） 从A 到B 的过程中，恒力做的功为W MN ＝Fx MN （1分） 物体动能的变化量为：E k N －

1x -x x x 1111

E k M ＝mv M 2－mv N 2＝m (N ) 2－m (M ) 2＝m N 2M （1分） 有Fx MN =

2222T 22T 24T

22-x M 1x N

m ，说明合外力做功等于物体动能变化，即验证了动能定理。（1分） 24T 2

22

验证机械能守恒定律

4、在用重锤下落来验证机械能守恒时，某同学按照正确的操作选得纸带如图所示。其中O 是起始点，A 、B 、C 、D 、E 是打点计时器连续打下的5个点，打点频率为f =50 Hz。该同学用毫米刻度尺测量O 到A 、B 、C 、D 、E 各点的距离，并记录在图中（单位 cm ）

①这五个数据中不符合有效数字读数要求的是____ B (2分) ____（填A 、B 、C 、D 或E ）点读数。

②该同学用重锤在OC 段的运动来验证机械能守恒，OC 距离用h

来表示，他用v c=2gh 计算与C 点对应的物体的即时速度，得到动能的增加量，这种做法

(OD OB )

f 2____不对 （1分）_____（填对或不对）。正确计算公式v c (2

分) 。（用题中字母表示）

③如O 点到某计数点距离用h 表示，重力加速度为g ，该点对应重锤的瞬时速度为v ，则实验中要验证的等式为_____ v2=2gh (2分) ____。 5、利用电火花计时器做如下实验。

（1）（10分）甲同学使用如图1所示的装置来验证“机械能守恒定律”。

①下面是操作步骤：

a ．按图1安装器材；

b ．松开铁夹，使重物带动纸带下落；

c ．接通电火花计时器电源，使计时器开始工作； d ．进行数据处理；

e ．根据需要，在纸带上测量数据。 把上述必要的操作步骤按正确的顺序排列

a 、c 、b 、e 、d ；（2分）(有一个顺序错就不给

分) 。

②电火花计时器接在频率为50Hz 的交流电源上，图2为实验中打出的一条纸带，从起始点O 开始，将此后连续打出的7个点依次标为A 、B 、C 、D ……，

图

2

1

电火花计时器打F 点时，重锤下落的速度为 1.15（1.14~1.16）； （3分）

m/s。（保留到小数点后两位）

③ 如果已知重锤的质量为0.50 kg，当地的重力加速度为9.80m/s2。从打O 点到打F 点的过程中，重锤重力势能的减少量为 0.35（0.34~0.36）； （2分） J ，重锤动能的增加量为0.33（0.32~0.34）； （3分）。（保留到小数点后两位）

验证动量守恒定律

6、用半径相同的小球1和小球2的碰撞验证动量守恒定律，实验装置如图8所示，斜槽与水平槽圆滑连接。安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重锤线所指的位置O 。接下来的实验步骤如下：

步骤1：不放小球2，让小球1从斜槽上A 点由静止滚下，并落在地面上。重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置；

步骤2：把小球2放在斜槽前端边缘位置B ，让小球1从A 点由静止滚下，使它们碰撞。重复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置；

步骤3：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M 、P 、N 离O 点的距离，即线段OM 、OP 、ON 的长度。

①对于上述实验操作，下列说法正确的是___ ACE； （2分）___

A ．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下 B ．斜槽轨道必须光滑 C ．斜槽轨道末端必须水平

D ．实验过程中，白纸可以移动，复写纸不能移动 E ．小球1的质量应大于小球2的质量

②本实验除需测量线段OM 、OP 、ON 的长度外，还需要测量的物理量有 C ； （2分） 。

A ．A 、B 两点间的高度差h 1 B ．B 点离地面的高度h 2 C ．小球1和小球2的质量m 1、m 2 D ．小球1和小球2的半径r

③当所测物理量满足表达式______ m1·OP = m 1·OM + m 2·ON ； （2分）________（用所测物理量的字母表示）时，即说明两球碰撞遵守动量守恒定律。如果还满足表达式_______ m1·OP 2 = m 1·OM 2 + m 2·ON 2；（2分）________（用所测物理量的字母表示）时，即说明两球碰撞时无机械能损失。

④完成上述实验后，某实验小组对上述装置进行了改造，如图9所示。在水平槽末端与水平地面间放置了一个斜面，斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接。使小球1仍从斜槽上A 点由静止滚下，重复实验步骤1和2的操作，得到两球落在斜面上的平均落点M ′、P ′、N ′。用刻度尺测量斜面顶点到M ′、P ′、N ′三点的距离分别为l 1、l 2、l 3。则验证两球

图9 图8

碰撞过程中动量守恒的表达式为 m 1l 2=m 11+m 23 （2分） （用所测

物理量的字母表示）。

7、用半径相同的小球1和小球2的碰撞验证动量守恒定律，实验装置如图10所示，斜槽与水平槽圆滑连接。安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重锤线所指的位置O 。接下来的实验步骤如下：

步骤1：不放小球2，让小球1从斜槽上A 点由静止滚下，并落在地面上。重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，认为其圆心就是小球落点的平均位置；

步骤2：把小球2放在斜槽前端边缘处的C 点，让小球1从A 点由静止滚下，使它们碰撞。重复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置；

步骤3：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M 、P 、N 离O 点的距离，即线段OM 、OP 、ON 的长度。

①在上述实验操作中，下列说法正确的是____BD （2分）______ A ．小球1的质量一定大于球2的质量，小球1的半径可以大于小球2的半径

B ．将小球静止放置在轨道末端看小球是否滚动来检测斜槽轨道末端是否水平

C ．小球在斜槽上的释放点应该越高越好，可样碰前的速度大，测量误差会小

D ．复写纸铺在白纸的上面，实验过程中复写纸可以随时拿起看印迹是否清晰并进行移动

②以下提供的器材中，本实验必需的有 AC （2分）

A ．刻度尺 B ．游标卡尺 C ．天平 D ．秒表

③设球1的质量为m 1，球2的质量为m 2，MP 的长度为l 1，ON 的长度为l 2，则本实验验证动量守恒定律的表达式为_______ m1·l 1= m 2·l 2 （2分）________，即说明两球碰撞遵守动量守恒定律。

④完成实验后，实验小组对上述装置进行了如图11所示的改变：（I ）在木板表面先后钉上白纸和复写纸，并将木板竖直立于靠近槽口处，使小球A 从斜槽轨道上某固定点C 由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O ；（II ）将木板向右平移适当的距离固定，再使小球A 从原固定点C 由静止释放，撞到木板上得到痕迹P ；（III ）把半径相同的小球B 静止放在斜槽轨道水平段的最右端，让小球A 仍从原固定点由静止开始滚下， 与小球B 相碰后，两球撞在木板上得到痕迹 M 和 N ；（IV ）用刻度尺测量纸上O 点到M 、P 、N 三点的距离分别为y 1、y 2、y 3。请你写出用直接测量的物理量来验证两球碰撞过程中动量守恒的

图11

图10

表达式： m 1m 2）

1y 2

= m1

1 + m2y 31y 1

（4分） 。（小球A 、B 的质量分别为m 1、

探究单摆的运动，用单摆测定重力加速度

8、某同学用单摆测重力加速度，他将单摆挂起后，进行了如下实验步骤：

①测摆长l ：用米尺量出摆线的长度； ②测周期T ：将摆球拉起，摆角小于5°时自由释放摆球，在摆球某次通过最低点时按下秒表开始计时，将此作为第一次，接着一直数到摆球第60次通过最低点时，按下秒表停止计时，读出这段时间t ，算出单摆的周期T =

t ； 60

③将所测量的 l 和T 值代入单摆周期公式，算出重力加速度g ，将它作为实验的最后结果写进实验报告中去。

请在下面的空白处，分别指出各步骤中遗漏或错误的地方。

①

；

②

③

8、①要用卡尺测出摆球的直径d ，摆长l 等于摆线长加上

② 单摆周期T 的计算，应该是T =

d

（2分）； 2

t

（2分）； 29.5

③改变摆长，多次测量，取g 的平均值作为实验的最后结果（2分）

9、某同学做“用单摆测重力加速度”实验。

①用游标卡尺测量摆球直径d ，把摆球用细线悬挂在铁架台上，用米尺测量出悬线长度l 。 某次测量摆球直径时游标卡尺示数部分如图所示，则摆球直径为d = 2.26 （2分） cm 。

②在小钢球某次通过平衡位置时开始计时，并将这次通过平衡位置时记为0，数出以后小钢球通过平衡位置的次数为n ，用停表记下所用的时间为t 。请根据他的计数方法写出单摆周期的表达式：__________ T=

2t

（2分）_____。 n

③用上面的测量数据计算重力加速度的表

d

n 2π2(l +)

（2分）。 达式为g = g =2t

10、①在做“用单摆测定重力加速度”的实验中，以下做法正确的有______ AC（3分）______。

A ．选用约1m 长、不易形变的细线充当摆线 B ．质量相同，体积不同的摆球，应选用体积较大的 C ．单摆偏离平衡位置的角度不能过大，应控制在5°以内

D ．当单摆经过平衡位置时开始计时，经过一次全振动后停止计时，用此时间间隔作为单摆的振动周期

②某同学通过游标卡尺测定某小球的直径，测量的结果如图所示，则该小球的直径为______8.30 （3分）_____mm。

测定玻璃的折射率

11、如图所示，某同学为了测量截面为正三角形的三棱镜玻璃折射率，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的左侧插上两枚大头针P 1和P 2，然后在棱镜的右侧观察到 P 1和P 2的像。当P 1的像恰好被P 2的像挡住时，插上大头针P 3和P 4，使P 3挡住P 1、P 2的像，P 4挡住P 3和P 1、P 2的像。在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓（实线）如图所示。

①在答题卡．．．的图上．．．

画出对应的光路； P 1

A ②为测出三棱镜玻璃的折射率，若以AB 作为分界面，需要测

量的量是 和 ，并在图上用符号标出，则该三棱镜玻璃折射率的计算公式是n ；

③若在测量过程中，放置三棱镜的位置发生了微小的平移（移至图中的虚线位置，底边仍重合），仍以AB 作为分界面，三棱镜玻璃折射率的测量值 其真实值（填“大于”、“小于”、“等于”）。 11、①见图1 （2分）

②入射角θ1、折射角θ2 （2分）

s i n θ 1

s i n θ （2分）

2

③小于 （2分）

图1

P

12、①右图是利用插针法测定玻璃砖ABCD 折射率的实验得到的光路图，玻璃砖的入射面AB 和出射面DC 并不平行，则①出射光线O ’Q 与入射光线PO ______不平行，（2分）_______。（填“平行”或“不平行”）

②以入射点O 为圆心，以一定长度为半径画圆，与入射光线PO 交于M 点，与折射光线 OO 的延长线交于 F 点，过M 、F 点分别向法线作垂线，得到垂足N 、E 两点，测得MN =1.68cm；EF =1.12cm，则该玻璃砖的折射率n ＝____1.5；（2分）___。

’

A B

C

用双缝干涉测光的波长

13、在《用双缝干涉测光的波长》实验中，将双缝干涉实验仪按照要求安装在光具座上，如图甲所示。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离l =600mm，选用缝间距d =0.20mm的双缝屏。调整实验装置，观察到双缝干涉条纹。

①选用带有游标尺的测量头（如图乙所示）测量相邻两条亮条纹间的距离。转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对齐某一条亮条纹（将这一条纹选定为第1亮条纹）的中心，此

甲

乙

时游标尺上的示数为x 1=1.15mm；继续转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对齐第6亮条纹的中心，此时游标尺上的示数情况如图丙所示，其读数为x 2=____8.95 （2分）_____mm。

丙

②利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹（或暗纹）间的距离Δx = 1.56 （2分） mm ；

③实验中测出的光的波长λ＝______5.2×10-7 （2分）_______m。

14、在用双缝干涉测光的波长的实验中，请按照题目要求回答下列问题。

①图6甲、乙两图都是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是 甲； （2分） 。 ②将下表中的光学元件放在图6丙所示的光具座上组装成用双缝干涉测光的波长的实验装置，并用此装置测量红光的波长。

将白光光源C 放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的排列顺序应为 EDBA ； （2分） 。（填写元件代号）

③已知该装置中双缝间距d =0.50mm，双缝到光屏的距离L =0.50m，在光屏上得到的干涉图样如图7甲所示，分划板在图中A 位置时游标卡尺如图7乙所示，则其示数为 111.10±0.05； （2分） _mm；在B 位置时游标卡尺如图7

丙所示。由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为 6.4（±0.2）×10-7 m ； （2分）m 。

15、在用双缝干涉测光的波长的实验中，请按照题目要求回答下列问题。

①某同学用双缝干涉装置来测量红光的波长。实验时，若经粗调后透过测量头上的目镜观察，看不到明暗相间的条纹，只看到一片亮区，造成这种情况的最可能的原因是 单缝和双缝不平行（2分） ；

②将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图8所示。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，手轮上的示数如图9所示，则相邻亮纹的间距Δx 为_____2.310 （ 2分）_____mm。

图

8

甲

图7

甲

乙

图6

丙

A 位置

乙

B 位置 丙

③为增加相邻亮纹（暗纹）间的距离，可采取______减小双缝间距离 （2分）______或______增大双缝到屏的距离 （2分）_______的方法。