物理20分鐘專題突破（16）

力學(xué)實驗（一）

1．圖所示，兩個質(zhì)量各為m₁和m₂的小物塊A和B，分別系在一條跨過定滑輪的軟繩兩端，已知m₁＞m₂，現(xiàn)要利用此裝置驗證機械能守恒定律。

（1）若選定物塊A從靜止開始下落的過程中進行測量，則需要測量的物理量有_________。

①物塊的質(zhì)量m₁、m₂；

②物塊A下落的距離及下落這段距離所用的時間；

③物塊B下落的距離及下落這段距離所用的時間；

④繩子的長度。

（2）為提高實驗結(jié)果的準(zhǔn)確程度，某小組同學(xué)對此實驗提出以下建議：

①繩的質(zhì)量要輕；

②在“輕質(zhì)繩”的前提下，繩子越長越好；

③盡量保證物塊只沿豎直方向運動，不要搖晃；

④兩個物塊的質(zhì)量之差要盡可能小。

以上建議中確實對提高準(zhǔn)確程度有作用的是_________。

（3）寫出一條上面沒有提到的對提高實驗結(jié)果準(zhǔn)確程度有益的建議：______________________________________________________________________________。

2．某同學(xué)用螺旋測微器測量一銅絲的直徑，測微器的示數(shù)如圖所示，該銅絲的直徑為__________mm．

3．某同學(xué)和你一起探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系，并測彈簧的勁度系數(shù)k。做法是先將待測彈簧的一端固定在鐵架臺上，然后將最小刻度是毫米的刻度尺豎直放在彈簧一側(cè)，并使彈簧另一端的指針恰好落在刻度尺上。當(dāng)彈簧自然下垂時，指針指示的刻度數(shù)值記作L₀，彈簧下端掛一個50g的砝碼時，指針指示的刻度數(shù)值記作L₁;彈簧下端掛兩個50g的砝碼時，指針指示的刻度數(shù)值記作L₂;……;掛七個50g的砝碼時，指針指示的刻度數(shù)值記作L₂。

①下表記錄的是該同學(xué)已測出的6個值，其中有兩個數(shù)值在記錄時有誤，它們的代表符號分別是            和                           ．

測量記錄表：

代表符號

L₀

L₁

L₂

L₃

L₄

L₅

L₆

L₇

刻度數(shù)值/cm

1．70

3．40

5．10

8．60

10．3

12．1

②實驗中，L₃和L₂兩個值還沒有測定，請你根據(jù)上圖將這兩個測量值填入記錄表中。

③為充分利用測量數(shù)據(jù)，該同學(xué)將所測得的數(shù)值按如下方法逐一求差，分別計算出了三個差值：

。

請你給出第四個差值：d_A=         ＝          cm。

④根據(jù)以上差值，可以求出每增加50g砝碼的彈簧平均伸長量。用d₁、d₂、d₃、d₄

表示的式子為：＝                               ，

代入數(shù)據(jù)解得＝                   cm。

⑤計算彈簧的勁度系數(shù)k＝            N/m。（g取9．8m/s²）

4． 用螺旋測微器測量金屬導(dǎo)線的直徑，其示數(shù)如圖所示，該金屬導(dǎo)線的直徑為                     mm。

5．某同學(xué)利用單擺測定當(dāng)?shù)刂亓�加速度，發(fā)現(xiàn)單擺靜止時擺球重心在球心的正下方，他仍將從懸點到球心的距離當(dāng)作擺長L，通過改變擺線的長度，測得6組L和對應(yīng)的周期T，畫出L一T²圖線，然后在圖線上選取A、B兩個點，坐標(biāo)如圖所示。他采用恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理方法，則計算重力加速度的表達式應(yīng)為g=               。請你判斷該同學(xué)得到的實驗結(jié)果與擺球重心就在球心處的情況相比，將                 。(填“偏大”、“偏小”或“相同”)

6．一水平放置的圓盤繞過其圓心的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動。盤邊緣上固定一豎直的擋光片。盤轉(zhuǎn)動時擋光片從一光電數(shù)字計時器的光電門的狹縫中經(jīng)過，如圖1 所示。圖2為光電數(shù)字計時器的示意圖。光源A中射出的光可照到B中的接收器上。若A、B間的光路被遮斷，顯示器C上可顯示出光線被遮住的時間。

    擋光片的寬度用螺旋測微器測得，結(jié)果如圖3所示。圓盤直徑用游標(biāo)卡尺測得，結(jié)果如圖4所示。由圖可知，

    （l）擋光片的寬度為_____________mm。

    （2）圓盤的直徑為_______________cm。

    （3）若光電數(shù)字計時器所顯示的時間為50.0 ms，則圓盤轉(zhuǎn)動的角速度為_______弧度/秒（保留3位有效數(shù)字）。

7．某同學(xué)想要了解導(dǎo)線在質(zhì)量相同時，電阻與截面積的關(guān)系，選取了材料相同、質(zhì)量相等的5卷導(dǎo)線，進行了如下實驗：

(1)用螺旋測微器測量某一導(dǎo)線的直徑如下圖所示． 讀得直徑d＝　　　　　　ｍｍ．

8．某實驗小組擬用如圖1所示裝置研究滑塊的運動.實驗器材有滑塊、鉤碼、紙帶、米尺、帶滑輪的木板，以及由漏斗和細(xì)線組成的單擺等.實驗中，滑塊在鉤碼作用下拖動紙帶做勻加速直線運動，同時單擺垂直于紙帶運動方向擺動，漏斗漏出的有色液體在紙帶帶下留下的痕跡記錄了漏斗在不同時刻的位置.

①在圖2中，從               紙帶可看出滑塊的加速度和速度方向一致.

②用該方法測量滑塊加速度的誤差主要來源有：         、         （寫出2個即可）.

9．物理小組在一次探究活動中測量滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù)。實驗裝置如圖，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端裝有定滑輪；木板上有一滑塊，其一端與電磁打點計時器的紙帶相連，另一端通過跨過定滑輪的細(xì)線與托盤連接。打點計時器使用的交流電源的頻率為50 Hz。開始實驗時，在托盤中放入適量砝碼，滑塊開始做勻加速運動，在紙帶上打出一系列小點。

    （1）上圖給出的是實驗中獲取的一條紙帶的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是計數(shù)點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點（圖中未標(biāo)出），計數(shù)點間的距離如圖所示。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計算的加速度a=                   (保留三位有效數(shù)字)。

(2)回答下列兩個問題：

①為測量動摩擦因數(shù)，下列物理量中還應(yīng)測量的有         。（填入所選物理量前的字母）

  A.木板的長度l                     B.木板的質(zhì)量m₁

  C.滑塊的質(zhì)量m₂                   D.托盤和砝碼的總質(zhì)量m₃

  E.滑塊運動的時間t

②測量①中所選定的物理量時需要的實驗器材是                             。

 （3）滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)＝                     （用被測物理量的字母表示，重力加速度為g）.與真實值相比，測量的動摩擦因數(shù)          （填“偏大”或“偏小” ）。寫出支持你的看法的一個論據(jù)：                                                                   

                                     。

1．答案：(1) ①②或①③；（2）①③；（3）例如：“對同一高度進行多次測量取平均值”， “選取受力后相對伸長盡量小的繩子”等等。

解析：（1）通過連結(jié)在一起的A、B兩物體驗證機械能守恒定律，即驗證系統(tǒng)的勢能變化與動能變化是否相等，A、B連結(jié)在一起，A下降的距離一定等于B上升的距離；A、B的速度大小總是相等的，故不需要測量繩子的長度和B上升的距離及時間。（2）如果繩子質(zhì)量不能忽略，則A、B組成的系統(tǒng)勢能將有一部分轉(zhuǎn)化為繩子的動能，從而為驗證機械能守恒定律帶來誤差；若物塊搖擺，則兩物體的速度有差別，為計算系統(tǒng)的動能帶來誤差；繩子長度和兩個物塊質(zhì)量差應(yīng)適當(dāng)。（3）多次取平均值可減少測量誤差，繩子伸長量盡量小，可減少測量的高度的準(zhǔn)確度。

【考點】驗證機械能守恒

【點評】此題為一驗證性實驗題。要求根據(jù)物理規(guī)律選擇需要測定的物理量，運用實驗方法判斷如何減小實驗誤差。掌握各種試驗方法是解題的關(guān)鍵。

2．【答案】4.953

【解析】螺旋測微器固定刻度部分讀數(shù)為4.5mm，可動刻度部分讀數(shù)為0.093mm，所以所測銅絲直徑為4.593mm。

【考點】螺旋測微器的讀數(shù)

【點評】螺旋測微器的讀數(shù)是高考常考點，采用“固定刻度+可動刻度=讀數(shù)”的方法進行。

3．【答案】（2）①L5    L6    ②6.85(6.84-6.86)  14.05(14.04-14.06)   ③           7.20(7.18-7.22)    ④   1.75    ⑤28

【解析】讀數(shù)時應(yīng)估讀一位，所以其中L5 、L6兩個數(shù)值在記錄時有誤。根據(jù)實驗原理可得后面幾問的結(jié)果。

【考點】探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系

【點評】此題考查了基本儀器（刻度尺）的使用，以及基本試驗方法（逐差法）的應(yīng)用。這是高中物理實驗的基本能力的考查，值得注意。

4．答案：1.880（1.878－1.882均正確）

【解析】題目考查螺旋測微器的讀數(shù)

螺旋測微器的讀數(shù)方法是1、先讀固定尺上的讀數(shù)為1.5mm,

2、讀可動刻度為38.0與精確度0.01相乘得到0.380mm，

3、固定讀數(shù)與可動讀數(shù)相加即為最終結(jié)果，1.5mm＋0.380mm=1.880mm

5．【答案】   相同

【解析】題目考查了用單擺測重力加速度

設(shè)A、B的擺線長為LA和LB，擺線到重心的距離為L1，所以A、B的兩處的擺長分別為LA＋L1和LB＋L1，根據(jù)周期公式得則  （1）    （2）      （2）－（1）得

  從式子中可以看出，最終的結(jié)果與重心的位置無關(guān)，所以不影響g值的測量。

6．解析：I  由螺旋測微器與游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)則可得兩者的讀數(shù)．mm，mm=24.220cm．

圓盤轉(zhuǎn)動的角速度為，而，綜合兩式并代入數(shù)據(jù)可得：rad/s．

7．解析：外徑千分尺讀數(shù)先可動刻度左邊界露出的主刻度L，如本題為1mm，再看主尺水平線對應(yīng)的可動刻度n，如本題為20.0，記數(shù)為L+n×0.01=1+20.0×0.01=1.200mm。注意的是讀L時，要看半毫米刻度線是否露出，如露出，則記為1.5或2.5等。

8．答案：①  B   

②擺長測量、漏斗重心變化、液體痕跡偏粗、阻力變化……

解析：本題考查勻加速運動和單擺的運動， 本題中等難度題目。要使速度和加速度方向相同，則只有B，因為B中相等時間內(nèi)紙帶運動的距離越來越大。用該方法測量加速度的誤差主要來源有：擺長的測量。漏斗重心的變化，液體痕跡偏粗、阻力變化等。

9．答案：(1)0.495~0.497m/s2

(2)①  CD  （1分）

(3)

解析：對紙帶的研究直接利用逐差法取平均值計算加速度。