力学实验知识点题库

在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，打点计时器使用的交流电的频率为50Hz，记录小车运动的纸带如图1所示，在纸带上标记0、1、2、3、4、5计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出，纸带旁并排放着带有最小分度为毫米的刻度尺，其零点跟计数点“0”对齐．

（1）本实验用的是图2所示的打点计时器，则需要用的电源是．
（2）在这个实验中，下列说法正确的是

A . 长木板一定要水平摆放，不能一端高一端低 B . 在纸带上选计数点时必须从打下的第一个点算起 C . 应先接通电源，再释放小车 D . 作v﹣t图时，所描出的线必须经过每一个点
（3）从图中读出的计数点5跟0点的距离是 cm．
（4）小车通过计数点“3”的瞬时速度为v₃=m/s．（保留二位有效数字）
（5）根据1、3、5计数点粗测小车的加速度是a=m/s² ．若当交流电的实际频率小于50Hz时，仍按50Hz计算，则测量的加速度值比真实的加速度值（填“偏大”“偏小”“不变”）

在探究弹簧的弹力与其形变量的关系的实验中，将弹簧水平放置测出其自然长度，然后竖直悬挂让其自然下垂，在其下端竖直向下施加力F，实验是在弹性限度内进行的．用记录的外力F与弹簧的形变量（伸长的长度）x作出的F﹣x图象，如图所示．图象不经过原点的原因是．由图可知弹簧的劲度系数为．

在“研究匀变速直线运动”的实验中得到一条纸带如图所示，图中前几个点模糊，从O点开始每打5个点取1个计数点，打点计时器的电源频率是50Hz．则小车通过D点时速度大小是m/s，小车运动的加速度大小是m/s² ．（结果保留三位有效数字）

某同学把两个大小不同的物体用细线连接，中间夹一被压缩的弹簧，如图所示，将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察物体的运动情况，进行必要的测量，探究物体间相互作用时的不变量．

（1）该同学还必须有的器材是；
（2）需要直接测量的数据是；
（3）根据课堂探究的不变量，本实验中表示碰撞前后不变量的表达式应为．

某探究小组险证机械能守恒定律的装置如图所示，细线端拴一个球，另一端连接力传感器，固定在天花板上，传感器可记录球在摆动过程中细线拉力大小，用量角器量出释放球时细线与竖直方向的夹角，用天平测出球的质量为m。重力加速度为g。

（1）用游标卡尺测出小球直径如图所示，读数为mm；
（2）将球拉至图示位置，细线与竖直方向夹角为θ，静止释放球，发现细线拉力在球摆动过程中作周期性变化。为求出球在最低点的速度大小，应读取拉力的(选填“最大值”或“最小值")，其值为F。
（3）球从静止释放运动到最低点过程中，满足机械能守恒的关系式为(用测定物理量的符号表示)。
（4）关于该实验，下列说法中正确的有_______。

A . 细线要选择伸缩性小的 B . 球尽量选择密度大的 C . 不必测出球的质量和细线的长度 D . 可以直接用弹簧测力计代替力传感器进行实验

某课外活动小组利用小球的竖直上抛运动验证机械能守恒定律。如图甲，弹射装置将小球竖直向上弹出，先后通过光电门A、B，光电计时器测出小球上升过程中通过A、B的时间分别为Δt_A、Δt_B ，用刻度尺测出光电门A、B间的距离为h，用螺旋测微器测量小球的直径d，某次测量结果如图乙，其读数d＝mm。当地的重力加速度为g。在误差范围内，若小球上升过程中机械能守恒，则题中给出的物理量d、Δt_A、Δt_B、g、h之间应满足的关系式为。

在暗室中用图示装置做“测定重力加速度”的实验实验器材有：支架、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺丝夹接水铝盒、一根荧光刻度的米尺、频闪仪。具体实验步骤如下：

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①在漏斗内盛满清水，旋松螺丝夹子，水滴会以一定的频率一滴滴的落下.

②用频闪仪发出的白闪光将水滴流照亮，由大到小逐渐调节频闪仪的频率直到第一次看到一串仿佛固定不动的水滴.

③用竖直放置的米尺测得各个水滴所对应的刻度.

④采集数据进行处理.

（1）实验中看到空间有一串仿佛固定不动的水滴时，频闪仪的闪光频率满足的条件是：。
（2）实验中观察到水滴“固定不动”时的闪光频率为30Hz，某同学读出其中比较圆的水滴到第一个水滴的距离如图，根据数据测得当地重力加速度g =m/s²；第8个水滴此时的速度v₈=m/s（结果都保留三位有效数字）.
（3）该实验存在的系统误差可能有（答出一条即可）：。

在“用打点计时器探究匀变速直线运动速度随时间的变化规律”实验中：

（1）安装纸带时，应将纸带置于复写纸（或墨粉纸盘）的下方。把纸带固定在小车上，应在放开小车（选填“之前”或“之后”）接通打点计时器的电源。
（2）某次实验获得的纸带如图所示，O点为起始点，A、B、C、D、E、F、G为计数点，每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，由图可知纸带的加速度为a=在打C点时纸带的速度为v_C=，（以上结果均保留两位有效数字），O到G的距离为X_OG=。

某同学设计了如图装置来验证碰撞过程遵循动量守恒。在离地面高度为 h 的光滑水平桌面上，放置两个小球 a 和 b。其中，b 与轻弹簧紧挨着但不栓接，弹簧左侧固定，自由长度时离桌面右边缘足够远，起初弹簧被压缩一定长度并锁定。a 放置于桌面边缘，球心在地面上的投影点为 O 点。实验时，先将 a 球移开，弹簧解除锁定，b 沿桌面运动后水平飞出。再将 a 放置于桌面边缘，弹簧重新锁定。解除锁定后，b 球与 a 球发生碰撞后，均向前水平飞出。重复实验 10 次。实验中，小球落点记为 A、B、C。

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（1）若 a 球质量为 ma，半径为 r_a；b 球质量为 m_b ，半径为 r_b。b 球与 a 球发生碰撞后，均向前水平飞出，则 ______ 。

A . m_a<m_b ， r_a=r_b B . m_a<m_b ， r_a<r_b C . m_a>m_b ， r_a=r_b D . m_a>m_b ， r_a>r_b
（2）为了验证动量守恒，本实验中必须测量的物理量有____。

A . 小球 a 的质量 m_a 和小球 b 的质量 m_b B . 小球飞出的水平距离 x_OA、x_OB、x_OC C . 桌面离地面的高度 h D . 小球飞行的时间
（3）关于本实验的实验操作，下列说法中不正确的是______。

A . 重复操作时，弹簧每次被锁定的长度应相同 B . 重复操作时发现小球的落点并不完全重合，说明实验操作中出现了错误 C . 用半径尽量小的圆把10 个落点圈起来，这个圆的圆心可视为小球落点的平均位置 D . 仅调节桌面的高度，桌面越高，线段 OB 的长度越长
（4）在实验误差允许的范围内，当所测物理量满足表达式：，即说明碰撞过程遵循动量守恒。（用题中已测量的物理量表示）
（5）该同学还想探究弹簧锁定时具有的弹性势能，他测量了桌面离地面的高度h，该地的重力加速度为g，则弹簧锁定时具有的弹性势能 E_p 为。（用题中已测量的物理量表示）

“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳，图乙是在白纸上根据实验结果画出的力的示意图。

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（1）如果没有操作失误,图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是.
（2）本实验采用的科学方法是___.

A . 理想实验法 B . 等效替代法 C . 控制变量法 D . 建立物理模型法

在“验证平行四边形定则”的实验中，用弹簧秤a、b 拉橡皮条的结点，使其位于O点，如图甲所示，此时α+β=90°，其中弹簧秤a的读数是N （如图乙所示）．现保持a的读数不变，减小α角，且结点仍在0处，则弹簧秤b的读数，同时β角（填“增大”“减小”或“不变”）．

如图，把两个大小相同、质量不等的金属球a、b用细线连接，中间夹一被压缩了的轻弹簧，置于水平桌面上，两球到桌边距离相等。烧断细线，观察两球的运动情况，进行必要的测量，可以验证两球相互作用过程中动量是否守恒。

（1）本实验必须测量的物理量是______

A . 桌面到水平地面的高度H B . 小球a、b的质量m_a、m_b C . 小球a、b的半径r D . 小球a、b离开桌面后空中飞行的时间t E . 记录纸上O₁点到a球落地点A的距离O₁A，O₂点到b球落地点B的距离O₂B
（2）用测得的物理量验证动量守恒的关系式是
（3）事实证明，空气阻力对球的运动影响可以忽略，但本实验中多次测量均发现质量大的球的动量略小于质量小的球的动量，造成这一结果的原因是

某同学用图（a）所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有20Hz、30Hz和40Hz，打出纸带的一部分如图（b）所示。

该同学在实验中没有记录交流电的频率f，需要用实验数据和其他条件进行推算。

（1）若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用f和图（b）中给出的物理量可以写出：在打点计时器打出B点时，重物下落的速度大小为，打出C点时重物下落的速度大小为，重物下落的加速度的大小为。
（2）已测得s₁＝8.89cm，s₂＝9.5cm，s₃＝10.10cm；当重力加速度大小为9.80m/s² ，试验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%．由此推算出f为Hz。

在探究“加速度与力、质量的关系”的活动中：

（1）某同学在接通电源进行实验之前，将实验器材组装成如图1所示。请你指出该装置中两处错误或不妥之处：

①；

②；
（2）改正实验装置后，该同学顺利地完成了实验。图2是他在实验中得到的一条纸带，图中相邻两计数点之间的时间间隔为0.1s，由图中的数据可算得小车的加速度a为m/s²；（图中数据单位均为cm，结果保留两位有效数字）
（3）为保证绳子对小车的拉力约等于沙桶和沙子的重力mg，则沙桶和沙子的质量m与小车的质量M应满足的关系是：；
（4）验证牛顿第二定律”的实验中，在研究加速度a与小车的质量M的关系时，由于没有注意始终满足(3)中的条件，结果得到的图像应是图中的（____）

A . B . C . D .

临沂市2020年疫情期间，组织学生线上实验能力大赛，某同学在上传的视频中利用气垫导轨、滑块、数字计时器、光电门等器材验证动量守恒定律实验，用到两个相同的光电门1和2及质量分别为400g、200g的滑块A和B，两滑块上分别固定有宽度相同的长方形遮光片，部分实验操作如下：

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（1）用精度为0.02mm的游标卡尺测量遮光片的宽度，示数如图甲所示，其读数为cm。某次测量中，数字计时器记录的遮光片通过光电门的时间为40.0ms，则滑块的速度大小为m/s（结果保留3位有效数字）
（2）两位同学在研究两个滑块的弹性碰撞：实验中给某个静止滑块适当的初速度，使其从左向右运动，与另一静止的滑块发生弹性碰撞，碰后两滑块的速度方向相同，据此判断，实验开始时，气垫导轨上放置的器材1、器材2、器材3、器材4（如图乙）从左到右依次应为_______。

A . 光电门1、滑块A、滑块B、光电门2 B . 光电门1、滑块B、滑块A、光电门2 C . 滑块A、光电门1、滑块B、光电门2 D . 滑块B、光电门1、滑块A、光电门2

如图1所示为探究牛顿第二定律的实验装置示意图。图中打点计时器的电源为50 Hz的交流电源，打点的时间间隔用Δt表示。在小车质量未知的情况下，某同学设计了一种方法用来探究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”。

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（1）完成下列实验步骤中的填空：
①平衡小车所受的阻力：取下小吊盘，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打点计时器打出一系列的点。

②按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块，在小车中放入砝码。

③打开打点计时器电源，释放小车，获得带有点迹的纸带，在纸带上标出小车中砝码的质量m。

④按住小车，改变小车中砝码的质量，重复步骤③。

⑤在每条纸带上清晰的部分，每5个间隔标注一个计数点，测量相邻计数点的间距s₁ ， s₂ ， …，求出与不同m相对应的加速度a。

⑥以砝码的质量m为横坐标， $\text{[math]}$ 为纵坐标，在坐标纸上作出 $\text{[math]}$ 关系图线。若加速度与小车和砝码的总质量成反比，则 $\text{[math]}$ 与m应成关系（填“线性”或“非线性”）。
（2）完成下列填空：
①本实验中，为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是。

②设纸带上三个相邻计数点的间距为s₁、s₂、s₃。图2为用米尺测量某一纸带上的s₁、s₃的情况，由图可读出s₁和s₃。由此可用s₁、s₃和Δt求得加速度的大小a=m/s²。（结果保留3位有效数字）

③图3为所得实验图线的示意图。设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿定律成立，则小车受到的拉力为，小车的质量为。

王东和李明同学利用单摆测定当地重力加速g。

（1）实验室给出的器材有：带横杆的铁架台、铁夹、游标卡尺、刻度尺、长度约为1m的不可伸长的细绳、直径约 $\text{[math]}$ 的小铁球，要完成该实验，还需要的器材为。
（2）如图所示，王东测量小球直径时游标卡尺的示数为 $\text{[math]}$ mm。
（3）两同学协作组装好单摆，按正常的操作步骤完成该实验。实验中他们发现小铁球摆动振幅越来越小，你认为小球的周期（填“会”或“不会”）变化。
（4）两同学处理实验数据时，他们都忘记了把铁球的半径计入摆长，即把摆线长作为摆长，他们分别用了两种方法处理。
a.王东同学把摆线长L和周期T代入公式 $\text{[math]}$ ，则他求出的g的测量值与真实值相比：（填“偏小”“相等”或“偏大”）。

b.李明同学以 $\text{[math]}$ （T为周期）为纵坐标，以摆线长L为横坐标，作出的图像为一直线，得出图线的斜率k，再求出重力加速度g，则他求出的g的测量值与真实值相比：（填“偏小”“相等”或“偏大”）。

如图所示，是利用自由落体运动进行“验证机械能守恒定律”的实验。所用的打点计时器通以50Hz的交流电。

（1）甲同学按照正确的实验步骤操作后，选出一条纸带如图所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点，A、B、C为三个计数点，用刻度尺测得OA=12.41cm，OB=18.60cm，OC=27.21cm，在计数点A和B、B和C之间还各有一个点。已知重物的质量为1.00kg，取g=9.80m/s²。在OB段运动过程中，重物重力势能的减少量 $\text{[math]}$ J；重物的动能增加量 $\text{[math]}$ J(结果均保留三位有效数字)。
（2）实验中动能的增加量应略小于重力势能的减少量，主要原因是____

A . 重物下落的实际距离大于测量值 B . 重物下落的实际距离小于测量值 C . 重物下落受到阻力 D . 重物的实际末速度大于计算值

在做“研究平抛运动”的实验时，通过描点法画出小球平抛运动的轨迹，并求出平抛运动的初速度，实验装置如图所示。

（1）实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要的是____。

A . 重垂线 B . 秒表 C . 弹簧测力计 D . 天平
（2）实验时将固定有斜槽的木板放在实验桌上，实验前要检查斜槽末端是否水平，请简述你的检查方法：。
（3）关于这个实验，下列说法正确的是____。

A . 小球释放的初始位置越高越好 B . 每次小球要从同一高度由静止释放 C . 实验前要用重锤线检查坐标纸上的竖线是否竖直 D . 小球的平抛运动要靠近木板但不接触
（4）在做“研究平抛运动”的实验时，坐标纸应当固定在竖直的木板上，图中坐标纸的固定情况与斜槽末端的关系正确的是____。

A . B . C . D .
（5）某同学在描绘平抛运动轨迹时，得到的部分轨迹曲线如图乙所示。在曲线上取A、B、C三个点，测量得到A、B、C三点间竖直距离h₁＝10.20cm，h₂＝20.20cm，A、B、C三点间水平距离x₁＝x₂＝x＝12.40cm，g取10m/s² ，则小球平抛运动的初速度v₀的计算式为（用字母h₁、h₂、x、g表示），代入数据得其大小为m/s。

研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示。在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连。滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图像。

（1）实验前，接通气源，将滑块（不挂钩码）置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ （选填“>”“=”或“<”）时，说明气垫导轨已经水平；
（2）用游标卡尺测遮光条宽度d，测量结果如图丙所示，则d=mm；
（3）滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与钩码Q相连，钩码Q的质量为m，滑块（含遮光条）的质量为M，当地的重力加速度为g。现将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图像如图乙所示，若 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 和d已知，要验证滑块和钩码组成的系统机械能是否守恒，还应测出；（写出物理量的名称及符号）
（4）若上述物理量满足关系式，则表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒。

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