第1讲 力学实验
1．(2017·福建福州质检)图甲为在气垫导轨上研究匀变速直线运动的示意图，滑块上装有宽度为d(很小)的遮光条，滑块在钩码作用下先后通过两个光电门，用光电计时器记录遮光条通过光电门1的时间Δt以及遮光条从光电门1运动到光电门2的时间t，用刻度尺测出两个光电门之间的距离x.
(1)用游标卡尺测量遮光条的宽度d，示数如图乙，则d＝__0.75__cm.
(2)实验时，滑块从光电门1的右侧某处由静止释放，测得Δt＝50 ms，则遮光条经过光电门1时的速度v＝__0.15__m/s.
(3)保持其他实验条件不变，只调节光电门2的位置，滑块每次都从同一位置由静止释放，记录几组x及其对应的t，作出－t图象如图丙，其斜率为k，则滑块加速度的大小a与k的关系可表达为a＝__2k__.
xt
解析 (1)由游标卡尺的读数规则可知，读数应为d＝7 mm＋5×0.1 mm＝7.5 mm＝0.75 cm.(2)由于挡光时间极短，因此滑块通过光电门的速度等于挡光时间内的平均速度，则v＝0.75×10 m＝＝0.15 m/s.(3)滑块由光电门1运动到光电门2的过程中，由位移公式x－3Δt50×10 s
12x11
＝vt＋at，整理得＝at＋v，因此可知图象的斜率k＝a，则加速度a＝2k.
2t22
2．(2017·安徽师大附中模拟)如图甲所示是某实验小组利用水平气垫导轨等实验装置来验证钩码和滑块所组成系统在运动过程中机械能是否守恒．
d－2
(1)如图乙所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度d＝__0.52__cm；实验时将滑块从图甲所示位置由静止释放，由光电计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt＝1.2×10 s，则滑块经过光电门时的瞬时速度为__0.43__m/s.在本次实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量m、滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离x和__滑块与遮光条的总质量M__.(文字说明并用相应的字母表示)
(2)本实验通过比较mgx和
1?d?2
(m＋M)?? (用测量的物理量符号表示)在实验误差允2?Δt?－2
许的范围内相等，从而验证系统的机械能守恒．
解析 (1)遮光条的宽度d＝5 mm＋2×0.1 mm＝5.2 mm＝0.52 cm；滑块经过光电门时的0.52×10 m
速度为v＝＝≈0.43 m/s；实验需要测量的物理量还有滑块与遮光条的总质－
Δt1.2×102 s11?d?22
量M.(2)本实验通过比较mgx与(m＋M)v，即mgx与(m＋M)??，在实验误差允许范围
22?Δt?内相等，从而验证系统的机械能守恒．
3．(2017·山东重点中学模拟)某同学使用有透光狭缝的钢条和光电计时器的装置测量重力加速度，如图甲所示．在钢条下落过程中，钢条挡住光源发出的光时，计时器开始计时，透光时停止计时，若再次挡光，计时器将重新计时．实验中该同学将钢条竖直置于一定高度(下端A高于光控开关)，由静止释放，测得先后两段挡光时间t1和t2.
d－2
(1)用游标卡尺测量AB、AC的长度，其中AB的长度如图乙所示，其值为__74.3__mm.
(2)若狭缝宽度忽略，则该同学利用vAB＝、vBC＝，求出vAB和vBC后，则重力加速度
ABt1BCt2
g＝
vBC－vAB .
t1＋t2
(3)若狭缝宽度不能忽略，仍然按照(2)的方法得到的重力加速度值比其真实值__偏大__．(选填“偏大”或“偏小”)
解析 (1)AB的长度为7 cm＋4mm＋3.0×0.1 mm＝74.3 mm.(2)AB中间时刻的速度为v1
Δv＝vAB，BC中间时刻的速度v2＝vBC，由g＝＝Δtv2－v1t1＋t2
＝vBC－vAB.(3)若狭缝宽度
t1＋t2
不能忽略，则实际运动时间会延长，故按(2)的方法得到的重力加速度比其真实值偏大．
4．(2017·辽宁三校调考)某研究性学习小组觉得教材中探究动能定理的实验过程较复杂，改进如下：如图所示，木板放在桌子的边缘，小车的前端放一小球，小车在1条橡皮筋(图中未画出)的作用下由静止开始向右做加速运动，到桌子边缘后小车在挡板作用下停止运动，小球做平拋运动，测出橡皮筋条数为1、2、3、…、n时，小球做平抛运动的落点到桌子边缘的水平距离分别为x1、x2、x3、…、xn.
(1)关于实验条件的改进和有关系统误差的说法中正确的是__CD__. A．为了平衡摩擦力，实验中必须把木板的左端垫高
B．实验中，小球的质量为m，小车的质量为M，则必须满足m?M C．实验中，小球的拋出点离地面的高度对得出实验的结论没有影响
D．为了防止小球因为小车与挡板碰撞引起的振动而跳起，可以在挡板前安装一个缓冲器
(2)小车与桌面、小球与小车间的摩擦都可以忽略，实验中测得的一组数据如下：
橡皮筋条数n 1 0.800 0.64 1.25 2 1.131 1.28 0.88 3 1.386 1.92 0.72 4 1.600 2.56 0.63 5 1.789 3.20 0.56 x/m x2/m2 1x/m －11222
根据实验数据可以得出__x－n__(选填“x－n”“x－n”“x－n”或“－n”)图象
x为一直线，则说明在误差允许的范围内，合外力所做的功等于小车和小球动能的增加量．
(3)若小球的质量为m＝1 kg，小车的质量为M＝2 kg，小球的抛出点离地面的高度h＝0.5 m，重力加速度g取10 m/s，根据表中数据可得n＝6时，橡皮筋对小车和小球做的功
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