第十二单元 力学实验
1．（2000）右图为用频闪摄影方法拍摄的研究物体作平抛运动规律的照片，图中A、B、C为三个同时由同一点出发的小球，为A球在光滑水平面上以速度运动的轨迹；为B球以速度被水平抛出后的运动轨迹；为C球自由下落的运动轨迹，通过分析上述三条轨迹可得出结论： 。
2．（2000）用右图所示装置做"研究有固定转动轴物体平衡条件"的实验，力矩盘上各同心圆的间距相等。
（1）在用细线悬挂钩码前，以下哪些措施是必要的
（A）判断力矩盘是否处在竖直平面。
（B）判断横杆MN是否严格保持水平。
（C）判断力矩盘与转轴间的摩擦是否足够小。
（D）判断力矩盘的重心是否位于盘中心。[ ]
（2）在A、B、C三点分别用细线悬挂钩码后，力矩盘平衡，如图所示，已知每个钩码所受的重力为1牛，则此时弹簧秤示数为 牛。
（3）现同时撤去B、C两处的钩码，而改用一根细线悬挂5牛的钩码，为使力矩盘仍然保持原平衡状态，且弹簧秤示数不变，试在图中用直线画出该细线在力矩盘上的悬挂位置。
3．（2002）如图所示为一实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的装置的示意图，A为光源，B为光电接收器，A、B均固定在车身上，C为小车的车轮，D为与C同轴相连的齿轮．车轮转动时，A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被B接收并转换成电信号，由电子电路记录和显示．若实验显示单位时间内的脉冲数为n，累计脉冲数为N，则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理量或数据是___________；小车速度的表达式为v＝___________；行程的表达式为s＝__________．
4．（2003）如图所示，在研究平抛运动时，小球A沿轨道滑下，离开轨道末端（末端水平）时撞开轻质接触式开关S，被电磁铁吸住的小球B同时自由下落。改变整个装置的高度做同样的实验，发现位于同一高度的A、B两球总是同时落地。该实验现象说明了A球在离开轨道后
A．水平方向的分运动是匀速直线运动
B．水平方向的分运动是匀加速直线运动
C．竖直方向的分运动是自由落体运动
D．竖直方向的分运动是匀速直线运动
5．（2003) 如图所示，在"有固定转动轴物体的平衡条件"实验中，调节力矩盘使其平衡，弹簧秤的该数为_________N。此时力矩盘除受到钩码作用力和弹簧拉力外，主要还受_____力和_____力的作用，如果每个钩码的质量均为0.1kg，盘上各圆的半径分别是0.05m、0.10m、0.15m、0.20m（取），则F2的力矩是_______。有同学在做这个实验时，发现顺时针力矩之和与逆时针力矩之和存在较大差距。检查发现读数和计算均无差错，请指出造成这种差距的一个可能原因，并提出简单的检验方法（如例所示，将答案填在下表空格中）
可能原因 检验方法 例 力矩盘面没有调到竖直 用一根细线挂一钩码靠近力矩盘面，如果细线与力矩盘面间存在一个小的夹角。说明力矩盘不竖直。 答
6．（2005）科学探究活动通常包括以下环节：提出问题，作出假设，制定计划，搜集证据，评估交流等．一组同学研究"运动物体所受空气阻力与运动速度关系"的探究过程如下：
A．有同学认为：运动物体所受空气阻力可能与其运动速度有关．
B．他们计划利用一些"小纸杯"作为研究对象，用超声测距仪等仪器测量"小纸杯"在空中直线下落时的下落距离、速度随时间变化的规律，以验证假设．
C．在相同的实验条件下，同学们首先测量了单只"小纸杯"在空中下落过程中不同时刻的下落距离，将数据填入下表中，图（a）是对应的位移-时间图线．然后将不同数量的"小纸杯"叠放在一起从空中下落，分别测出它们的速度-时间图线，如图（b）中图线1、2、3、4、5所示．
D．同学们对实验数据进行分析、归纳后，证实了他们的假设．
回答下列提问：
（1）与上述过程中A、C步骤相应的科学探究环节分别是 、 ．
（2）图（a）中的AB段反映了运动物体在做 运动，表中X处的值为 ．
（3）图（b）中各条图线具有共同特点，"小纸杯"在下落的开始阶段做
运动，最后"小纸杯"做 运动．
（4）比较图（b）中的图线1和5，指出在1.0～1.5s时间段内，速度随时间变化关系的差异： ．
时间(s) 下落距离(m) 0.0 0.000 0.4 0.036 0.8 0.469 1.2 0.957 1.6 1.447 2.0 X 表
7．（2006）有一测量微小时间差的装置，是由两个摆长略有微小差别的单摆同轴水平悬挂成．两个单摆摆动平面前后相互平行．
（1）现测得两单摆完成 50次全振动的时间分别为50.0s和49.0 s，则两单摆的周期差ΔT＝ s；
（2）某同学利用此装置测量小于单摆周期的微小时间差，具体操作如下：把两摆球向右拉至相同的摆角处，先释放长摆摆球，接着再释放短摆摆球，测得短摆经过若干次全振动后，两摆恰好第一次同时同方向通过某位置，由此可得出释放两摆的微小时间差．若测得释放两摆的时间差Δt＝0.165s，则在短摆释放 s（填时间）后，两摆恰好第一次同时向 （填方向）通过 （填位置）；
（3）为了能更准确地测量微小的时间差，你认为此装置还可做的改进是
。
8．（2007）在实验中得到小车做直线运动的s-t关系如图所示。
（1）由图可以确定，小车在AC段和DE段的运动分别为
（A）AC段是匀加速运动；DE段是匀速运动。
（B）AC段是加速运动；DE段是匀加速运动。
（C）AC段是加速运动；DE段是匀速运动。
（D）AC段是匀加速运动；DE段是匀加速运动。
（2）在与AB、AC、AD对应的平均速度中，最接近小车在A点瞬时速度的是_________段中的平均速度。
9．（2007）利用单摆验证小球平抛运动规律，设计方案如图（a）所示，在悬点O正下方有水平放置的炽热的电热丝P，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断；MN为水平木板，已知悬线长为L，悬点到木板的距离OO'＝h（h＞L）。
（1）电热丝P必须放在悬点正下方的理由是：____________。
（2）将小球向左拉起后自由释放，最后小球落到木板上的C点，O'C＝s，则小球做平抛运动的初速度为v0________。
（3）在其他条件不变的情况下，若改变释放小球时悬线与竖直方向的夹角?，小球落点与O'点的水平距离s将随之改变，经多次实验，以s2为纵坐标、cos?为横坐标，得到如图（b）所示图像。则当?＝30?时，s为 ________m；若悬线长L＝1.0m，悬点到木板间的距离OO'为________m。
10．（2008）在"用单摆测重力加速度"的实验中。
（1）某同学的操作步骤为：
a．取一根细线，下端系住直径为d的金属小球，上端固定在铁架台上
b．用米尺量得细线长度l
c．在细线偏离竖直方向5?位置释放小球
d．用秒表记录小球完成n次全振动所用的总时间t，得到周期T＝t/n
e．用公式g＝4?2l/T2计算重力加速度
按上述方法得出的重力加速度值与实际值相比_________（选填"偏大"、"相同"或"偏小"）。
（2）已知单摆在任意偏角?时的周期公式可近似为T'＝T0[1＋a sin2（?/2）]，式中T0为偏角?趋近于0?时的周期，a为常数。为了用图像法验证该关系式，需要测量的物理量有_________；若某同学在实验中得到了如图所示的图线，则图像中的横轴表示_________。
11．（2009）如图为"用DIS（位移传感器、数据采集器、计算机）研究加速度和力的关系"的实验装置。
（1）在该实验中必须采用控制变量法，应保持___________不变，用钩码所受的重力作为___________，用DIS测小车的加速度。
（2）改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线（如图所示）。
①分析此图线的OA段可得出的实验结论是_________________________________。
②（单选题）此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是（ ）
（A）小车与轨道之间存在摩擦www.ks5u.com （B）导轨保持了水平状态
（C）所挂钩码的总质量太大www.ks5u.com （D）所用小车的质量太大
12．（2009）利用图（a）实验可粗略测量人吹气产生的压强。两端开口的细玻璃管水平放置，管内塞有潮湿小棉球，实验者从玻璃管的一端A吹气，棉球从另一端B飞出，测得玻璃管内部截面积S，距地面高度h，棉球质量m，开始时的静止位置与管口B的距离x，落地点C与管口B的水平距离l。然后多次改变x，测出对应的l，画出l2-x关系图线，如图（b）所示，并由此得出相应的斜率k。www.ks5u.com
（1）若不计棉球在空中运动时的空气阻力，根据以上测得的物理量可得，棉球从B端飞出的速度v0＝________。
（2）假设实验者吹气能保持玻璃管内气体压强始终为恒定值，不计棉球与管壁的摩擦，重力加速度g，大气压强p0均为已知，利用图（b）中拟合直线的斜率k可得，管内气体压强p＝________。www.ks5u.com
（3）考虑到实验时棉球与管壁间有摩擦，则（2）中得到的p与实际压强相比________（填偏大、偏小）。
第十二单元 力学实验答案
1．作平抛运动的物体在水平方向作匀速直线运动，在竖直方向作自由落体运动（或平抛运动是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合成）。
2．（1）A，C，D （2）4
（3）见右图（悬线在转轴右侧竖直方向与第二圆环相切，钩码不画不扣分）。
3．车轮半径R和齿轮的齿数p，2πRn／p，2πRN／p
4. C
5．1.9（1.9～2.0均可），重，支持，0.1
可能原因 检验方法 答 转轴摩擦力太大 安装力矩盘后，轻轻转动盘面，如果盘面转动很快停止，说明摩擦太大。 或 力矩盘重心没有在中心 安装力矩盘后，在盘的最低端做一个标志，轻轻转动盘面，如果标志始终停留在最低端，说明重心在这个标志和中心之间。 6．（1）作出假设、搜集证据
（2）匀速运动，1.937
（3）加速度逐渐减小的加速运动，匀速运动
（4）图线1反映速度不随时间变化，图线5反映速度随时间继续增大（或图线1反映纸杯做匀速运动，图线5反映纸杯依然在做加速度减小的加速运动）．
7．（1）0.02 （2）8.085，左，平衡位置 （3）减小两单摆的摆长差等
8．（1）C，（2）AB
9．（1）保证小球沿水平方向抛出，（2）s，（3）0.52，1.5
10．缩小，T'、?，T'，
11．（1）小车的总质量，小车所受外力，（2）①在质量不变的条件下，加速度与外力成正比，②C，www.ks5u.com
12．（1）l，（2）p0＋，（3）偏小，
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