考点7 力学实验。
1.（2012·安徽理综·t21（i））图甲为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图。砂和砂桶的总质量为m,小车和砝码的总质量为m.
实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小。
1)实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行。接下来还需要进行的一项操作是 (
a.将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节m的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动。
b.将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动。
c.将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动。
2)实验中要进行质量m和m的选取，以下最合理的一组是 (
g,m=10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g
g,m=20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g
g,m=10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g
g,m=20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g
3)图乙是实验中得到的一条纸带，a、b、c、d、e、f、g为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。量出相邻的计数点之间的距离分别为：sab=4.
22 cm、sbc=4.65 cm、scd=5.08 cm、sde=5.
49 cm、sef=5.91 cm、sfg=6.34 cm.
已知打点计时器的工作频率为50 hz,则小车的加速度a= m/s2(结果保留2位有效数字).
解题指南】解答本题时要注意以下两点：
1)实验中应注意分析误差**及减小误差的方法。
2)利用纸带求加速度时应用位移逐差法。
解析】(1)要使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，应将长木板远离定滑轮的一端垫起，使小车所受重力沿木板向下的分力与小车及纸带所受摩擦力平衡，即选项b正确。
2）要使砂和砂桶的总重力的大小作为细线对小车拉力的大小，必须使m《 m，只有选项c符合这个要求。
3）小车的加速度为：，其中t=0.1s，代入数据得：a=0.42m/s2
答案】（1）b（2）c（3）0.42
2.（2012·江苏物理·t11）为测定木块与桌面之间的动摩擦因数，小亮设计了如图所示的装置进行实验。实验中，当木块a位于水平桌面上的o点时，重物b刚好接触地面。
将a拉到p点，待b稳定后静止释放，a最终滑到q点。分别测量op、oq的长度h和s.改变h,重复上述实验，分别记录几组实验数据。
1)实验开始时，发现a释放后会撞到滑轮。请提出两个解决方法。
2)请根据下表的实验数据作出s -h关系的图象。
3)实验测得a、b的质量分别为m=0.40 kg、m=0.50kg.根据s-h图象可计算出a木块与桌面间的动摩擦因数μ= 结果保留一位有效数字)
4)实验中，滑轮轴的摩擦会导致μ的测量结果 (选填“偏大”或“偏小”).
解题指南】解答本题第(3)问时可按以下思路分析：
解析】(1)b减少的重力势能转化成系统的内能和ab的动能，a 释放后会撞到滑轮，说明b减少的势能太多，转化成系统的内能太少，可以通过减小b的质量；增加细线的长度(或增大a 的质量；降低b的起始高度)解决。
2)由表中数据作s-h图像如下：
3)由能的转化和守恒定律可得：，又a、b 的质量分别为m = 0.40kg、m =0.50kg，可知，在s -h 图象上任取一组数据代入可以求得。
4)若考虑滑轮轴的摩擦，有一部分机械能转化成滑轮轴的内能，实际计算时忽略了这部分能量，由于摩擦产生的内能比实际变大，所以测量结果偏大。
答案】(1)减小b的质量；增加细线的长度 (或增大a 的质量；降低b的起始高度)
(2)见解析图。
(3)0. 4 (4)偏大。
3.（2012·新课标全国卷·t22）某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度。该螺旋测微器校零时的示数如图甲所示，测量金属板厚度时的示数如图乙所示。
图甲所示读数为___mm，图乙所示读数为___mm，所测金属板的厚度为___mm。
解题指南】解答本题应注意以下两点：
1） 螺旋测微器的读数由两部分组成。
2） 读数时应注意估读一位。
解析】根据螺旋测微器的读数方法：螺旋测微器的读数值=固定刻度值+可动刻度×0.01mm，读出a、b两图的读数值分别是0.
010mm、6.870mm；并算出金属板的厚度为6.860mm.
答案】0.010；6.870；6.860
4.（2012.山东理综t21(1)）某同学利用图甲所示的实验装置，**物块在水平桌面上的运动规律。
物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上(尚未到达滑轮处).从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图乙所示。打点计时器电源的频率为50hz.
通过分析纸带数据，可判断物块在两相邻计数点和之间某时刻开始减速。
计数点5对应的速度大小为 m/s,计数点6对应的速度大小为 m/s.(保留三位有效数字)
物块减速运动过程中加速度的大小为a= m/s2,若用来计算物块与桌面间的动摩擦因数(g为重力加速度),则计算结果比动摩擦因数的真实值 (选填“偏大”或“偏小”).
解题指南】解答本题应把握以下四点：
1） 判断减速不能根据相邻计数点之间的距离增大或减小。
2） 利用一段时间内的平均速度表示中间时刻的瞬时速度。
3） 根据公式求物体的加速度的大小。
4） 正确分析摩擦力的**，判断动摩擦因数偏大还是偏小。
解析】（1）由于计数点6之前相邻计数点之间距离之差约为2cm，而之间的距离比之间的距离只大1.27cm，故可判断物块在相邻计数点6和7之间某时刻开始减速。计数点5对应的速度v5==1.
00m/s. 纸带加速过程中的加速度，则计数点6对应的速度为。物块做减速运动时的加速度大小为2.
00m/s2.由牛顿第二定律得：mg=ma，所以，由于除去物块与桌面间有摩擦力，纸带还受到摩擦力的作用，故计算结果比动摩擦因数的真实值偏大。
答案】①6 7(或7 6) ②1.00 1.20 ③2.00 偏大。
5.（2012·广东理综·t34（2））某同学**弹力与弹簧伸长量的关系。
将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧，弹簧轴线和刻度尺都应在___方向（填“水平”或“竖直”）
弹簧自然悬挂，待弹簧___时，长度记为l0，弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为lx；在砝码盘中每次增加10g砝码，弹簧长度依次记为l1至l6，数据如下表表：
表中有一个数值记录不规范，代表符号___由表可知所用刻度尺的最小长度为___
如图是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与___的差值（填“l0或l1”）。
由图可知弹簧的劲度系数为___n/m；通过图和表可知砝码盘的质量为___g（结果保留两位有效数字，重力加速度取9.8m/s2）。
解题指南】本题要注意测量仪器的精度及正确读数，同时要注意利用图像法求解问题的几个重要的物理量，例如斜率、截距等等。
解析】①测量弹簧的长度时应在竖直方向。
测量仪器是10分度的需要估读到最小精度的下一位，则此刻度尺的最小精度应为1mm，故l3读数错误。
横轴表示的是弹簧的形变量，故为弹簧长度与 l0的差值。
由得图像的斜率，故k=4.9n/m，挂了砝码盘后弹簧伸长了2cm，由知其质量为10g。
答案】①竖直 ② 稳定 l3 1mm ③ l0 ④ 4.9 10g
6.（2012·海南单科·t14）一水平放置的轻弹簧，一端固定，另一端与一小滑块接触，但不粘连；初始时滑块静止于水平气垫导轨上的o点，如图（a）所示。
现利用此装置**弹簧的弹性势能ep与其被压缩时长度的改变量x的关系。先推动小滑块压缩弹簧，用米尺测出x的数值；然后将小滑块从静止释放。肜计时器测出小滑块从o点运动至气垫导轨上另一固定点a所用时间t。
多次改变x值及其对应的t值如下表所示。(表中的1/t值是根据t值计算得出的)
根据表中数据，在图（b）中。
的方格纸上作出图线。
2)回答下列问题：（不要求写出计算或推导过程）
已知点（0，0）在图线上，从图线看，是什么关系？
从理论上分析，小滑块刚脱离弹簧时的动能ek与是什么关系（不考虑摩擦力）?
当弹簧长度改变量为x时，弹性势能ep与相应的ek是什么关系？
综合考虑以上分析，ep与x是什么关系？
解题指南】弹簧压缩量x越大，弹性势能越大，滑块脱离弹簧时获得的动能越大，滑块从o运动到a的时间t越小。压缩量x与滑块从o运动到a的时间t有一定的关系。
解析】（1）描点，作直线，如图所示。
2）滑块运动到o点过程，弹性势能转化为动能，机械能守恒，即压缩x时的弹性势能ep等于滑块在o点时的动能ek，滑块在o点的右边做匀速直线运动，设oa=l,则运动速度，即。
从图线可看出，与x成正比关系（或线性关系）；
滑块脱离弹簧时的动能，所以ek与()2成正比；
弹簧压缩量为x时，ep=ek；
弹性势能ep与()2成正比，而与x成正比，所以ep与x2成正比。
答案】（1）-x图线如图所示：
2）①与x成正比关系；②ek与()2成正比；③ep=ek；④ep与x2成正比。
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