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高三力学实验答案


教师寄语:一切的方法都要落实到动手实践中

高三一轮复习物理学案 力学实验答案

例 1、解析 测量内径时应该用游标卡尺上的内测量爪 A.游标卡尺的读数=主 尺上的读数+游标尺上的读数.本题主尺上读数为 11 mm ,游标尺上读数为 6×0.05 mm=0.30 mm,故读数为 11.30 mm. 螺旋测微器读数时需注意:(1)固定刻度上表

示半毫米的刻度线是否已经露出, 有时候肉眼看不出来,此时可观察可动刻度上的示数,如果旋钮上的零刻度 线非常靠近主刻度线基线下方,则认为固定部分过半刻度线,要增加固定刻 度示数 0.5 mm;(2)读数时注意精确度为 0.01 mm;(3)可动刻度要估读,估 读到 0.001 mm,以毫米为单位时,螺旋测微器的读数均要到小数点后面的第 三位,即使最后一位估读数值为零,也不能省略. 突破练习 游标卡尺没有估读数字.其主尺读数为 12 mm,游标尺读数为 8×0.05 mm=0.40 mm.测量值是二者之和,为 12 mm+0.40 mm=12.40 mm=1.240 cm.螺旋测微器 有估读数字, 其固定刻度为 1.5 mm, 旋转刻度为 0.180 mm. 测量值为 1.680 mm. 例 2 解析 (1)由表中给出的数据,在图象中进行描点, 然后连线,得到弹簧的弹力与弹簧伸长量的关系如图.

图象的斜率为弹簧的劲度系数 k = 53 N/m

3.2 N/m ≈ 6×10-2

(2)弹簧秤的读数为 2.10 N,选标度
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合力的图示如图所示. (3)经测量,合力 F 合=3.3 N.答案 (1)F F′(2)C(3)不变 (4)AD 突破练习(1)bce (2)c 例 3、解析 (1)测量某点到 O 点距离 h 的记录中不合理的一组是 C:12.4,因

为该数据没有估读. (2)根据某段时间的平均速度等于中点时刻的瞬时速度,vE= v DF= 根据 Δ x=aT2 得:

hF-hD 2T

a=

Δ x EF-DE hF-hE = 2 = 2

- hE-hD

T

T

T

2



hF+hD-2hE T2

(3)由题图可以看出第 5 组数据(计数点 E)偏离直线较远,误差较大. 1 若该过程机械能守恒,则有 mgh= mv2 2 所以 v2=2gh

k v2-h 图象中, 图线的斜率为 2g, 即 g 为斜率的一半, 由图线可知 g= =9.79 m/s2
2 (4)根据高中实验的要求,查阅当地重力加速度,由于实验测得的 g 值近似等于 1 当地重力加速度, 所以公式 mgh= mv2 成立, 即验证了机械能守恒定律, A 正确. 由 2 于空气阻力和摩擦阻力的存在,有一部分机械能转化为内能,测得的 g 值应偏 小, B 正确. 该误差使得测量结果总是偏小, 不是操作不当引起的, 属系统误差, D 正确. 突破练习 解析 1 1 实验目的是验证机械能守恒,即验证表达式:mgh1= mvB 2- mvA 2成立, 2 2 2R

光电门传感器测速度的原理是利用平均速度来代替瞬时速度,可得 vB= = 2R

t2

, vA

t1

,因此除了需要测量小球的半径以及记录挡光时间外,还需要计算重力势
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能的减小量,因此需要测量 A、B 两传感器之间的竖直距离 h1.如果能满足 mgh1 =
? R ? ? R ? gh1 1 2R 2 1 2R 2 m( ) - m( ) ,化简得? ?2-? ?2= ,即能证明小球通过 A、B 过程中的机 2 t2 2 t1 2 ?t2? ?t1?

械能是守恒的. 答案 (1)A (2)( )2-( )2=

R t2

R t1

gh1
2

例 4、解析 悬挂法测量弹簧的弹力时,弹簧轴线和刻度尺应在竖直方向上,当 弹簧静止时,读出弹簧的原长,此时误差较小;由表格中的数据可知刻度尺的 最小刻度为 1 mm;图象经过坐标原点,纵轴是砝码的质量,则横轴为与所挂砝 码质量相对应的弹簧的伸长量,所以横轴是弹簧长度与 Lx 的差值.由图象知, Δ F 60×10-3×9.8 弹簧的劲度系数为 k= = N/m=4.9 N/m,砝码盘的质量 m= Δx 12×10-2

k Lx-L0 =0.01 kg=10 g. g
答案 ①竖直 ②静止 L3 1 mm ③Lx ④4.9 10

突破练习

(2)根据实验数据在坐标纸上描出的点基 本上在同一条直线上.可以判定 F 和 L 之 间是一次函数关系.画一条直线,使尽可 能多的点落在这条直线上,不在直线的点 均匀地分布在直线两侧.该图线跟横轴交点的横坐标表示弹簧的原长.

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例 5、解析 (1)将长木板不带滑轮的一端适当地垫高,当小车重力沿斜面向下 的分力与滑动摩擦力平衡时,小车便做匀速直线运动. 设细线拉力为 F,小车运动的加速度为 a, 由牛顿第二定律得:mg-F=ma,F=Ma 解得:F= m 1+

mg

M

可见,当 m? M 时,F≈mg. 即当砝码盘(连同砝码)的质量 m 远小于小车的质量 M 时,细线拉力等于小车所 受合外力. (2)由纸带上的已知数据可得相邻相等时间内的位移依次为

x1=3.86 cm=3.86×10-2 m x2=(8.05-3.86)×10-2 m=4.19×10-2 m x3=(12.59-8.05)×10-2 m=4.54×10-2 m x4=(17.47-12.59)×10-2 m=4.88×10-2 m
由匀变速直线运动规律得

x3-x1=2a1T2 x4-x2=2a2T2
则小车运动的加速度

a1+a2 x3+x4 - x1+x2 a= = 2 4T2
= + - 4×0.12
-2



-2

m/s2≈0.343 m/s2.

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(3)将砝码盘(连同砝码)和小车当作整体分析,由牛顿第二定律得 mg=(m+M)a 解得 a= 1 mg m+M 1 ,不论小车质量 M 如何变化,结论总成立,答案选 m+M

因此,当 m 一定时,a∝ A. 突破练习 解析

读数时应注意估读,先用 mm 读数,然后进行单位换算,即 7.0 mm,换算

为 0.70 cm;Δ x=aT2 可知 x2-x1=aT2,解得 a=0.2 m/s2;由于处理图象为不 通过坐标原点且题目已明确说明平衡过摩擦,说明在测量砝码重力时忽略了砝 码盘的重力. 答案 (1)①0.70 ②0.2

如图所示 ②未计入砝码盘的重力

例 6 解析 ①取下细绳与托盘后,当摩擦力恰好被平衡时,小车与纸带所受合 力为零,获得初速度后应做匀速直线运动. 2.题图可知 OF =55.75 cm,再结合 vt= v 可得打下计数点 F 时的瞬时速度 vF
2



OG - OE
2T

1 =1.051 m/s2,故 W=F· OF =0.111 5 J,Δ Ek= MvF 2≈0.110 5 J. 2

3、据牛顿第二定律有:对小车 F=Ma,得 a=1.0 m/s2;对托盘及砝码(m+m0)g -F=(m+m0)a,故有 m= 突破练习 解析 (1)根据题意小车所受合力为:F=mg=0.10×9.8 N=0.98 N,根据
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0.2 -m0= kg-7.7×10-3 kg=0.015 kg g-a 9.8-1.0

F

功的定义可知:W=Fx=mgh=mg(d1+d2+d3+d4+d5)=0.197 J;根据匀变速直

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线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度可以求出第 5 个点的速 度大小为:v=

d 5+ d 6 1 (其中 T=0.10 s),动能公式为:Ek= Mv2=0.160 J. 2T 2

(2)设绳子上拉力为 F,根据牛顿第二定律,对小车有:F=Ma;对钩码有:mg -F=ma.F=

Mmg mg = ,由此可知 M? m 时,钩码的重力等于绳子的拉力,因 M+m m 1+ M

此当钩码质量太大时,合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多,故 A 错误; 实验中要进行平衡摩擦力操作,若没有平衡摩擦力直接将钩码重力做的功当作 小车合力做的功,会造成较大误差,故 B 正确; 释放小车和接通电源的顺序有误,影响打点多少,不一定会使动能增量的测量 偏小,故 C 错误;距离的测量产生的误差不是该实验产生的主要误差,故 D 错 误.故选 B.

力学实验创新 1、答案 (1)2.10 cm 或 2.40 cm(± 0.05 cm,有效数字位数正确) (2)1.13 m/s 或 1.25 m/s(± 0.05 m/s,有效数字位数不作要求) 小于 (3)C mgs2 2、答案 (1)ABC (2) 4h (3)减小 增大 二 解析 (1)小球离开桌面后做平抛运动,设桌面到地面的高度为 h,小球抛出 1 s 点到落地点的水平距离为 s,则有 h=2gt2,s=v0t,解得 v0= t =s 1 2 mgs2 所以 Ek=2mv0= 4h . 由此可知需要测量的量有 m、s、h,故选 A、B、C. 1 2 mgs2 (2)小球抛出时的动能 Ek=2mv0= 4h . 1 2 (3)在 Δ x 相同的情形下,弹簧的弹性势能相同,由 Ep=2mv0 可知:①在 m 增
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g 2h

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加时,速度 v0 减小,因而 h 不变时 s 减小,故图线的斜率减小. ②m 不变时,v0 不变,h 增加时,时间变长,s 变大,故图线的斜率增大. 由 s-Δx 图象可知,s 正比于 Δx,即 s=kΔx. 1 2 mgs2 mgk2 2 则 Ep=2mv0= 4h = 4h Δx =k′Δx2 所以 Ep 与 Δx 的二次方成正比.

3、答案 (1)C x5+x6 x4+x5+x6-x1-x2-x3 (2) 2T 9T2 (3)2.0 0.06 答案 (4)10

(1)能在气垫导轨上静止或者匀速运动或滑块经过两个光电门所用的

时间相等 (2)AB 1 d 1 d 4、(3)mgL=2(m+M)(t )2-2(m+M)(t )2
1 2

5、答案 (1)0.1 (2)9.79

(3)能

墨线 A 对应的速度大于零

解析 (1)由于电动机的转速为 3 000 r/min, 则其频率为 50 Hz, 故每隔 0.02 s 特制笔 N 便在铝棒上画一条墨线,又每隔 4 条墨线取一条计数墨线,故相邻 计数墨线间的时间间隔是 0.1 s. (2)应用匀变速直线运动的推论 Δx=aT2 结合逐差法可得加速度为 9.79 m/s. (3)铝棒下落过程中,只有重力做功,重力势能的减小等于动能的增加,即 1 mgh=2mv2,故图丙能验证机械能守恒定律;图线不过原点是因为起始计数 墨线 A 对应的速度不为 0.

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