“三大联盟”自主招生物理培优：力学实验

“三大联盟”自主招生物理培优：力学实验

1、⑴一游标卡尺的主尺最小分度为1mm，现用它测量一工件的长度，其读数如图，则读数为_____________mm。

⑵如图甲所示为测量电动机转动角速度的实验装置，半径不

大的圆形卡纸固定在电动机转轴上，在电动机的带动下匀速转动。在圆形卡纸的旁边安装了一个改装了的电火花计时器。

下面是该实验的实验步骤；

I、使电火花计时器与圆形卡纸保持良好接触；

Ⅱ、启动电动机，使圆形卡纸转动起来；www.ks5u.com Ⅲ、接通电火花计时器的电源，使它工作起来；

Ⅳ、关闭电动机，拆除电火花计时器；研究卡纸上留下的一段痕迹（如图乙所示），写出角速度?的表达式，代入数据，得出?的测量值。

①要得到角速度oJ的测量值，还缺少一种必要的测量工具，它是________； A、秒表； B、游标卡尺； C、圆规； D、量角器； ②写出?的表达式，并指出表达式中各个物理量的含义：_____________； ③为了避免在卡纸连续转动的过程中出现打点重叠，在电火花计时器与盘面保持良好接触的同时，可以缓慢地将电火花计时器沿圆形卡纸半径方向向卡纸中心移动。则卡纸上打下的点的分布曲线不是一个圆，而是类似一种螺旋线，如图丙所示。这对测量结果有影响吗？_______（填“有影响”或“没有影响”）理由是_______________________________________。

2、（镇江市2008届调研二）（10分）李明同学在做《互成角度的两个力的合成》实验时，

利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置O点以及两只弹簧秤拉力的大小如图（a）所示，

（1）试在图（a）中作出无实验误差情况下F1和F2的合力图示，并用F表示此力． （2）有关此实验，下列叙述正确的是 ▲ ． （A）两弹簧秤的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大 （B）橡皮筋的拉力是合力，两弹簧秤的拉力是分力

（C）两次拉橡皮筋时，需将橡皮筋结点拉到同一位置O．这样做的目的是保证两次弹

簧秤拉力的效果相同

（D）若只增大某一只弹簧秤的拉力大小

而要保证橡皮筋结点位置不变，只需调整另一只弹簧秤拉力的大小即可 （3）图（b）所示是李明和张华两位同学

在做以上实验时得到的结果，其中哪

一个实验比较符合实验事实？（力F’是用一只弹簧秤拉时的图示） 答： ▲ ．

（4）在以上比较符合实验事实的一位同学中，造成误差的主要原因是：（至少写出两种情况）

答： ▲ ▲ ▲ ． （1）（2分）

（2）A C （2分）（3）张华作的符合实验事实（2分）

（4）1、F1的方向比真实方向偏左．2、F2的大小比真实值偏小且方向比真实方向偏左．3、作图时两虚线不分别与F1线和F2线平行．（4分，每写出一个得2分）

3、（10分）验证牛顿第一定律

滑块在水平的气垫导轨上运动，如果加速

度为零，即可得出滑块做匀速直线运动的结论，从而验证牛顿第一定律。但实验结果往往显示滑块做的并不是匀速运动，而是减速运动。这是因为滑块在导轨上运动时，尽管有气垫的漂浮作用，但导轨与空气对滑块的阻力还是无法完全避免的。

当导轨的一端垫高而斜置时，滑块的下滑力明显大于上述两种阻力，因此可以采用外推的方法来得到所需要的结论。

实验装置如图所示。如果滑块上的挡光片宽度为d，通过1、2两个光电门时的挡光时间分别为t1和t2，那么滑块通过两个光电门时的速度分别为v1?dd,v2?，测量出两个t1t22v2?v12光电门之间的距离s，即可求出滑块的加速度a?，从图中可看出，滑块的加速度

2sa?gsin??gh，所以当L不变时，a正比于h。改变h，测得一系列不同的a，然后L作出a-h图线。如果a-h直线外推过原点，就是说当h=0时，a=0，即验证了牛顿第一定律。

实验中应注意，h不能调得太小。因为h太小时，前面所说的导轨阻力和空气阻力将表现得明显起来。

（实验结果和讨论）某次实验中s?75.0cm,d?1.00cm。每个h高度做三次实验，毫秒计测量数据如下（单位为10-4s）：

第一次 序号 1 2 3 4 5 6 7 垫高h（cm） t1 6.00 5.50 5.00 4.50 4.00 3.50 3.00 279 259 260 311 294 316 358 t2 113 116 120 130 136 144 157 t1 241 262 257 291 330 345 347 t2 110 116 119 128 137 147 156 t1 253 244 262 272 286 355 372 t2 111 114 121 125 134 148 159 第二次 第三次 计算出来的加速度（单位m/s2）如下表：

a1 a2 1 0. 436 0.437 2 0.396 0.398 3 （1） 0.370 4 0.326 0.328 5 0.283 0.294 6 0.255 0.253 7 0.218 0.219 a3 a 0.437 0.437 0.401 0.398 0.358 （2） 0.337 0.330 0.290 0.289 0.251 0.253 0.217 0.218 填写表格中的数据： ⑴_____________ ⑵_____________

用直角坐标纸作出a-h图线，将直线外推到h=0处，可粗略看到直线是过原点的。

（3）结论： 。

（1）0.364（3分）；（2）0.364（3分）；（3）物体所受合外力为零时，加速度也为零（4分）。

4、（徐州市2008届第3次质检）（10分）用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电源为学生电源，有交流电（频率为50Hz）和直流电两种输出，重锤从高处由静止开始落下，重锤拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点的进行测量，即可验证机械能守恒定律。 （1）一同学按如下步骤进行实验： A．用天平测量出重锤的质量； B．按图示的装置安装器件；

C．将打点计时器接到电源的直流输出端上；

D．接通电源后释放悬挂纸带的夹子，打出一条纸带； E．换用另外纸带，重复步骤D； F．选取合适的纸带；

G．测量所选纸带上某些点之间的距离；

H．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能和它增加的动能，比较二者是否相等。

指出其中没有必要进行的步骤是 ▲ ；操作不恰当的步骤是 ▲ 。 （2）利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度数值。这位同学打出的纸带如图所示，A点为打下的第一个点，0、1、2、3、4、5、6为连续的计数点，现测得s1、s2、s3、s4、s5、s6分别为4.03 cm、4.42 cm、4.80 cm、5.18 cm、5.57 cm、5.95 cm，请你根据这条纸带推算此落体过程的加速度a为 ▲ m/s2。（保留三位有效数字）

（3）某同学根据第（2）问求的的加速度数值计算重力势能的变化量ΔEP，进而验证机械能守恒定律定律，试分析其合理性。 ▲ 。 (1) A 2 分 C 2 分 (2) 9.58 3 分

(3) 不合理 计算ΔEP取当地的重力加速度 3 分

5、（南通四县市2008届高三联考）（11分）（1）在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中，某实验小组采用如图甲所示的装置．实验步骤如下：

1把纸带的一端固定在小车的后面，另一端穿过打点计时器 ○

2改变木板的倾角，以重力的一个分力平衡小车及纸带受到的摩擦力 ○

3用细线将木板上的小车通过一个定滑轮与悬吊的砂桶相连 ○

4接通电源，○放开小车，让小车

拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点

5测出s、○s1、s2（如图乙所示），

A s1 s

B s2 查得打点周期为T．

判断重力的一个分力是否已与小车及纸带受到的摩擦力平衡的直接证据是_______；

本实验还需直接测量的物理量是：______________________．（并用相应的符号表示）

探究结果的表达式是__________________________________．（用相应的符号表示）

（2）用同样的装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验．以下是一实验小组所获取的部分实验数据，根据表格中数据，在图中取合适的坐标系，作出图象． 表格：小车受力相同（均取砂桶质量m＝50g）． 次数 1 2 3 4 5 6 7

小车质量 M/g 200 250 300 350 400 450 500 加速度 a/m·s－2 1.91 1.71 1.50 1.36 1.12 1.00 0.90 1/kg?1 M5.00 4.00 3.33 2.86 2.50 2.22 2.00

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