专题07 力学实验（期末真题汇编，广东专用）高一物理下学期

**基本信息** 该试卷为高中物理力学实验专题汇编，整合广东多地期末真题，聚焦平抛运动、圆周运动、机械能守恒三大高频实验，注重操作细节与数据处理，适配期末复习需求。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |实验题|24题（约80分）|平抛轨迹描绘与初速度计算、圆周运动向心力影响因素、机械能守恒纸带分析与误差讨论|结合频闪照相、光电门等真实情境，设置操作判断（如斜槽末端水平调节）、数据处理（如v²-h图像斜率分析）等梯度问题，融入广东各地期末真题，突出实验探究能力考查|

专题07 力学实验 3大高频考点概览 考点01 平抛运动实验 考点02 圆周运动实验 考点03 验证机械能守恒定律和探究动能定理实验 地 城 考点01 平抛运动实验 一、力学实验 1．(24-25高一下·广东茂名普通高中·)在“探究平抛运动的特点”的实验中，某组同学用如图甲所示装置探究平抛运动的规律。 (1)（多选）在该实验中，下列说法正确的是__________。 A．斜槽轨道必须光滑 B．斜槽轨道末端切线必须水平 C．将坐标纸上描出的点用直线依次连接 D．小钢球每次要从斜槽上同一位置由静止释放 (2)通过描点法来研究平抛运动的轨迹，先将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬木板上，让小钢球沿斜槽轨道滑下后从末端飞出，落在水平挡板上，并挤压白纸留下一个痕迹点。实验中，小组同学让钢球多次从斜槽上滚下，并在白纸上依次记下小球的位置，同学A、B的记录纸分别如图乙、丙所示，从图中可以看出同学A的错误最可能是__________，同学B的实验错误最可能是__________；（将正确选项前面的字母填在横线上） A．斜槽末端不水平        B．小钢球与斜槽之间摩擦太大 C．每次由静止释放小钢球的位置不同    D．小钢球在斜槽上释放的位置离斜槽末端的高度太高 (3)同学C采用频闪数码照相机连续拍摄的方法来获取小钢球平抛运动的轨迹，并得到如图丁所示的图片，图片中、、、是连续四次拍摄的小钢球所在的位置。 ①方格纸中每个小方格的实际边长为，取重力加速度，在已探究并得出竖直方向的运动为自由落体运动的基础上，则可求得小钢球做平抛运动的初速度大小为__________（保留小数点后一位数字）； ②分析知点__________（填“是”或“不是”）小钢球的抛出点。 【答案】(1)BD (2) A C (3) 不是 【详解】（1）B．为了让小球在斜槽末端获得水平方向的速度以保证小球做平抛运动，则斜槽末端必须水平，故B正确； AD．该实验中只要保证小球每次都从斜槽上同一位置由静止释放，则可保证小球每次做平抛运动的初速度相同，不需要斜槽轨道必须光滑，故A错误，D正确； C．由于平抛运动的轨迹为抛物线，因此应该用平滑的曲线将坐标纸上确定的点连接起来，故C错误。 故选BD。 （2）[1][2]A．斜槽末端不水平，使小球抛出时速度方向不水平，会造成乙图中出现的错误。 B．小球与斜槽之间摩擦太大对实验无影响，不会出现图乙、丙中的错误； C．每次由静止释放小球的位置不同，小球每次从斜槽末端抛出时的速度大小不同，即小球每次运动的抛物线轨迹不同，从而使记录的点迹呈现无规律的情况，会造成丙图中出现的错误； D．小球在斜槽上释放的位置离斜槽末端的高度太高，从斜槽末端抛出时速度较大，会使记录的点迹所描绘的抛物线开口较大，不会出现图乙、丙中出现的错误； 故第一个空选A；第二个空选C。 （3）[1]竖直方向有 可得 则小球做平抛运动的初速度大小为 [2]小球在点的竖直分速度为 则小球在点的竖直分速度为 可知点不是小球的抛出点。 2．(24-25高一下·广东云浮·期末)“研究平抛运动”实验中，实验小组选用如图甲所示的实验装置，他们让钢球从斜槽固定位置滚下，钢球从斜槽末端飞出做平抛运动，用铅笔描出钢球经过的位置，通过多次实验，在竖直白纸上记录钢球经过的多个位置，得到钢球做平抛运动的轨迹，并利用轨迹求出钢球做平抛运动的初速度。 (1)除图甲中所给的实验器材外，完成本实验还需要的测量工具是________。 A．刻度尺 B．秒表 C．天平 (2)为保证钢球飞出后做平抛运动，斜槽末端必须水平。实验中判断斜槽末端水平的依据是________。 (3)如图乙所示，在实验中记下钢球的平抛初位置点，用悬挂的重锤（未画出）确定竖直线。取下白纸，以为原点，以竖直线为轴、水平线为轴建立坐标系，用平滑曲线画出钢球做平抛运动的轨迹。如果该轨迹是一条抛物线，那么轨迹上任意一点的坐标与坐标理论上应满足，若钢球的初速度大小为，重力加速度大小为，关系式中的应等于________。 A． B． C． D． (4)B实验小组为了更方便研究平抛运动，他们在实验中用频闪光源代替钢球，频闪光源的频率为，抛出后经过画布时在上面留下了一串反映平抛运动轨迹的点迹，如图丙所示，、、是频闪光源做平抛运动过程中在画布上留下的三个连续点迹。将点迹拍照后用软件分析可得到各点的坐标，、、的坐标见表格，通过计算可得频闪光源做平抛运动的初速度大小为________，当地的重力加速度大小为________。 1.0 2.0 3.0 0.40 1.19 2.37 【答案】(1)A (2)钢球能静止在斜槽末端 (3)D (4) 0.5 9.75 【详解】（1）研究平抛运动的实验中，不需要测量钢球质量和运动时间，但是需要测量水平位移和竖直位移，故选A。 （2）可以把钢球放在末端，如果钢球能静止在斜槽末端，说明斜槽末端水平。 （3）钢球水平位移满足，竖直位移满足，联立解得 即，故选D。 （4）[1]根据题意，到和到的水平位移相等，根据水平方向做匀速直线运动，即到和到的时间相等，频闪光源的频率为，即周期为0.02s，根据，解得平抛运动的初速度大小 [2]竖直方向，做匀变速直线运动，根据逐差法，代入数据解得 3．(24-25高一下·广东肇庆·期末)某同学用如图甲所示装置探究“平拋运动的规律”。 (1)该同学用描点法画小球的平抛轨迹时，下列说法正确的是__________（填正确答案标号）。 A．实验所用斜槽应尽量光滑 B．斜槽末端的切线必须水平 C．纸板平面应竖直且与小球轨迹所在平面平行 D．小球每次由静止释放的位置可以不同 (2)图乙是该同学利用频闪照相的方法得到的小球某次平抛运动的照片。由图乙可知，该次频闪拍照的周期为________s，小球做平抛运动的初速度大小为__________m/s。（重力加速度取10m/s2，结果均保留2位有效数字） 【答案】(1)BC (2) 0.10 2.5 【详解】（1）AD．为了保证每次平抛时初速度相等，小球每次都要从同一位置由静止释放，不需要实验所用斜槽应尽量光滑，故AD错误； B．实验需要小球飞出斜槽时做平抛运动，需要确保斜槽的末端水平，故B正确； C．纸板平面不竖直或与小球轨迹所在平面不平行，则不能准确记录小球的轨迹，即纸板平面应竖直且与小球轨迹所在平面平行，故C正确。 故选BC。 （2）[1]平抛运动在竖直方向上为匀加速直线运动，且记录的相邻两个位置时间间隔相等，竖直方向由 得 [2]水平方向 可得 4．(24-25高一下·广东深圳·期末)用如图甲所示的装置完成“探究平抛运动的特点”实验。 (1)为了能较准确地描绘出小球的运动轨迹；必要的操作或条件是_____； A．挡板竖直方向等间距移动 B．斜槽轨道必须是光滑的 C．斜槽末端必须调为水平 (2)为了准确描绘小球运动轨迹，需要建立直角坐标系，对于坐标原点的定位正确的是_____。 A． B． C． 【答案】(1)C (2)B 【详解】（1）A．挡板每次不需要间距下移，故A错误； B．斜槽轨道不需要光滑，小球每次需要从斜槽上同一位置释放，即可保证小球每次抛出时的速度相同，故B错误； C．为了保证小球抛出时的速度处于水平方向，斜槽轨道末端必须水平，故C正确； 故选C。 （2）应选择小球球心的位置作为坐标原点。 故选B。 5．(24-25高一下·广东广州培正中学·期末)某实验小组用如图甲所示的装置研究平抛运动及其特点，他的实验操作是：在小球A、B处于同一高度时，用小锤轻击弹性金属片，使A球水平飞出，同时B球被松开下落。 (1)甲实验的现象是小球A、B同时落地，说明小球A在__________（填“水平”或“竖直”）方向的分运动是__________。 (2)安装图乙研究平抛运动的实验装置时，要求斜槽末端切线水平，斜槽__________（填“需要”或“不需要”）光滑。 (3)在某次实验过程中，将背景换成方格纸，用频闪照相机拍摄到如图丙所示的小球平抛运动的照片，照片中小方格的边长L=0.4cm，小球在平拋运动中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则照相机每隔__________s曝光一次，小球平拋初速度为v0=__________m/s（计算结果均保留两位小数，当地重力加速度大小g=10m/s2）。 【答案】(1) 竖直 自由落体运动 (2)不需要 (3) 0.02 0.40 【详解】（1）[1][2]甲实验的现象是小球A、B同时落地，由于B做自由落体运动，说明小球A在竖直方向的分运动是自由落体运动。 （2）图乙实验中，小球每次均从斜槽同一位置静止释放，小球克服斜槽摩擦力做功相同，小球每次飞出斜槽末端速度大小相等，可知，斜槽的摩擦对实验没有影响，即斜槽不需要保持光滑。 （3）[1]在竖直方向上，根据匀变速直线运动的规律可得 解得 [2]在水平方向，根据匀速直线运动可得 6．(24-25高一下·广东清远·期末)某同学在“探究平抛运动的特点”实验中，采用如图甲所示的实验装置，图乙中A、B、C三点为小球在坐标纸上留下的痕迹。 (1)坐标纸应当固定在竖直的木板上，下列情况哪种更合适： （填标号）； A． B． C． D． (2)下列说法正确的是 （填标号）； A．斜槽轨道尽量光滑 B．安装斜槽时用重锤线调整使其末端水平 C．安装斜槽时将钢球置于末端，通过观察其是否静止来调整末端水平 D．图乙中坐标原点O为平抛运动的起点 (3)物理兴趣小组利用该装置研究大小相同的小球正碰。正确安装装置并调试后，先让质量为的小球A从轨道P 点静止释放（不放小球B）落在挡板MN处，然后把质量为的小球B放在斜槽轨道末端，再让小球A 从轨道P 点静止释放，两个小球碰撞后落在挡板MN处，以平抛运动的起点为原点O建立坐标系如下图所示，已知 若两小球在正碰过程动量守恒，则 满 足的关系式为_________________； 【答案】(1)D (2)BC (3) 【详解】（1）斜槽末端是水平的，小球做平抛运动，要分解为水平和竖直方向的分运动，故方格纸因该水平竖直， 坐标原点应该与小球在斜槽末端静止时在木 板上的投影重合，D选项符合题意。 故选D。 （2）A．实验中，斜槽轨道不需要尽量光滑，只要能保证小球从同一位置由静止释放，获得相同的初速度即可，故A错误； B．安装斜槽时，用重锤线调整使其末端水平，这样才能保证小球做平抛运动，故B正确； C．将钢球置于斜槽末端，观察其是否静止来调整末端水平，这是判断斜槽末端水平的有效方法，故C正确； D．平抛运动在竖直方向是自由落体运动，若O是抛出点，相等时间内竖直位移之比应为1：3：5，由图乙可知，OA、AB、BC竖直位移之比为2：3：5，所以O不是抛出点，故D错误。 故选BC。 （3）设小方格长度为L，因为平抛高度相同，则平抛时间t相等，题图可知碰前速度 碰后速度分别为 根据碰撞过程动量守恒有 联立解得 7．(24-25高一下·广东韶关·期末)如图甲所示为某学习小组设计的平抛运动探究装置，实验时让小球从轨道下滑，从O点飞出落到放有复写纸的斜板上，留下位置点，测量抛出点O到落点距离L，改变斜板与水平方向的夹角，重复实验，已知当地重力加速度为g。 (1)为使每次实验小球飞出速度不变，需进行的操作是：______； (2)在测量长度时如图乙所示，则______mm； (3)利用测量数据绘制图像，为了使图像成一直线，图丙的横坐标为______（填“”或“”）； (4)计算出图像斜率k，则该实验中小球飞出的初速度______（用k、g表示）。 (5)关于本实验下列说法正确的是______ A．应该选择密度大的小球完成实验 B．轨道末端需要保持水平 C．轨道粗糙会增加实验误差 【答案】(1)每次将小球放在同一位置由静止释放 (2)215.0 (3) (4) (5)AB 【详解】（1）每次将小球放在同一位置由静止释放即可； （2）刻度尺的分度值为1mm，故其读数为215.0mm； （3）根据平抛运动规律可得， 整理可得 因此为了使图像成一直线，图丙的横坐标为 （4）根据上述分析可知，图线的斜率 解得 （5）A．同样条件下，小球的密度越大，平抛时受到空气的阻力越小，小球的运动就越接近平抛运动的要求，故A正确； B．斜槽的末端必须水平，才能确保小球抛出时速度沿水平方向，故B正确； C．本实验主要探究小球抛出后的运动，斜轨道的粗糙程度对小球抛出后的运动没有影响，故C错误。 故选AB。 8．(24-25高一下·广东广州三校（广附、广铁、广外）·期末)一兴趣小组在学习了平抛运动后，进行了“探究平抛运动的特点”实验，实验中，以小球离开轨道末端时的球心位置为坐标原点O，建立水平（x）与竖直（y）坐标轴。让质量为m的小球从斜槽上离水平桌面高为h处由静止释放，使其水平抛出，通过多次描点可绘出小球做平抛运动时球心的轨迹如图甲所示。 (1)以下实验操作合理且必要的是___________（填正确答案标号）。 A．调整斜槽末端，必须使末端保持水平 B．小球每次都从斜槽上不同的位置由静止释放 C．以球心为坐标原点，借助重垂线确定竖直方向并建立直角坐标系 D．用砂纸打磨斜槽轨道，尽量使斜槽轨道光滑一些 (2)已知小球平抛运动的初速度为v0，重力加速度为g，则小球做平抛运动的轨迹方程为y=___________。 (3)某同学在实验过程中，记录了小球平抛运动轨迹的一部分，如图乙所示。重力加速度g取10m/s2，由图中所给的数据可判断出图中坐标原点O___________（选填“是”或“不是”）抛出点；小球从A点运动到B点的时间为___________s。 【答案】(1)AC (2) (3) 不是 0.1 【详解】（1）A．该实验中要求斜槽末端保持水平以保证小球做平抛运动，故A正确； B．小球每次必须从相同的高度位置由静止释放，以保证小球水平抛出时的速度相同，故B错误； C．以球心为坐标原点，借助重垂线确定竖直方向并建立直角坐标系，故C正确； D．只要小球每次从相同的高度位置由静止释放，以相同的水平速度抛出即可，钢球与斜槽间的摩擦对实验没影响，故D错误。 故选AC。 （2）根据平抛运动的规律有， 联立将时间t消去有 （3）[1]由平抛运动的水平位移可知，OA段和AB段的时间相等，若O为抛出点，则OA段和AB段的竖直位移之比为1∶3，而实际竖直位移之比是1∶2，可知O点不是抛出点。 [2]竖直方向上有 解得 即小球从A点运动到B点的时间为0.1s。 地 城 考点02 圆周运动实验 1．(24-25高一下·广东汕尾·期末)下列是《普通高中物理课程标准》中列出的2个必做实验的部分内容： (1)图甲是验证机械能守恒定律的实验装置。 ①提供的实验器材有重锤、铁架台、打点计时器、纸带、秒表、交流电源、刻度尺、电子天平，其中不必要的器材有______； ②图乙为实验打出的一条纸带，点可视为重锤静止释放瞬间打点计时器打下的点，根据记录的数据，应取图中点到_______（选填“A”“B”或“C”）点来验证机械能守恒定律。 (2)图丙是探究向心力大小与物体质量、转动半径和角速度关系的实验装置。若将两个相同的钢球分别放在挡板处和挡板处进行实验，则是为探究向心力与________的关系。 【答案】(1) 秒表、电子天平 B (2)角速度 【详解】（1）①[1]实验不必要的器材有秒表、电子天平； ②[2]根据记录的数据，应取图中点到B点来验证机械能守恒定律。 （2）若将两个相同的钢球分别放在挡板处和挡板处进行实验，则保持质量和转动半径相同，则是为探究向心力与角速度的关系。 2．(24-25高一下·广东潮州·期末)用如图所示的向心力演示器探究向心力大小的表达式。匀速转动手柄，可以使变速塔轮以及长槽和短槽随之匀速转动，槽内的小球也随着做匀速圆周运动，根据标尺上露出的等分标记，可以粗略计算出两球所受的向心力大小之比。 (1)该实验中，利用了______来探究向心力的大小F与小球质量m、角速度ω和半径r之间的关系； A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 (2)探究向心力大小与半径的关系时，在控制角速度相同的情况下，应将两个质量相等的钢球分别放在______（选填“A和B”、“A和C或“B和C”）位置； (3)为了探究向心力大小与物体质量的关系，应比较下表中的第1组和第______组数据；为了探究向心力大小与转速的关系，应比较下表中的第1组和第______组数据。 组数 小球的质量m/g 转动半径r/cm 转速n/（r·s-1） 1 14.0 15.00 1 2 28.0 15.00 1 3 14.0 15.00 2 4 14.0 30.00 l 【答案】(1)C (2)B和C (3) 2 3 【详解】（1）该实验中，利用了控制变量法来探究向心力的大小F与小球质量m、角速度ω和半径r之间的关系，故选C； （2）探究向心力大小与半径的关系时，在控制角速度相同的情况下，应将两个质量相等的钢球分别放在B和C位置； （3）[1]为了探究向心力大小与物体质量的关系，应保持半径和转速不变，则应比较下表中的第1组和第2组数据； [2]为了探究向心力大小与转速的关系，应保持半径和质量不变，应比较下表中的第1组和第3组数据。 3．(24-25高一下·广东江门·期末)实验小组同学用如图装置探究向心力的表达式的装置。已知塔轮共3层，每层左右半径比分别为 1:1（第一层）、2:1（第二层）、3:1（第三层）。两侧变速塔轮通过皮带连接，长槽和短槽随塔轮转动，挡板A和挡板C离塔轮中心轴的半径相等，标尺显示两球向心力之比。 (1)实验中探究向心力与角速度的关系时，需将质量相同的两个钢球分别放在短槽的挡板C和长槽的挡板______位置处，这种研究方法是______（选填“控制变量法”“理想模型法”）； (2)当皮带套在第二层塔轮时，右塔轮边缘线速度是左塔轮边缘线速度的______倍；右塔轮的角速度是左塔轮的______倍； (3)实验中观察到：当角速度增大到原来的2倍时，标尺显示的向心力格子数变为原来的4倍。由此可得出的结论是（　　） A．向心力与角速度成正比 B．向心力与角速度的平方成正比 C．向心力与角速度的立方成正比 D．无法确定向心力与角速度的关系 【答案】(1) A 控制变量法 (2) 1 2 (3)B 【详解】（1）[1]探究向心力与角速度的关系时，需确保小球质量与圆周运动的半径相等，即需要将两个钢球分别放在短槽的挡板C和长槽的挡板A位置处； [2]结合上述可知，这种研究方法是控制变量法。 （2）[1]由于皮带传动时，与皮带接触的边缘的线速度大小相等，则当皮带套在第二层塔轮时，右塔轮边缘线速度是左塔轮边缘线速度的1倍； [2] 第二层塔轮右塔轮与左塔轮半径之比为1:2，根据 解得 （3）根据当角速度增大到原来的2倍时，标尺显示的向心力格子数变为原来的4倍。由此可得出的结论是保持小球质量与圆周运动的半径相等时，向心力与角速度的平方成正比。 故选B。 4．(24-25高一下·新疆部分学校·)“九章”实验小组为探究做圆周运动的物体所需向心力大小与线速度大小的关系，设计了如图甲所示的装置。细线的一端连接固定在悬点O处的力传感器，细线的另一端连接小球，将小球拉至细线偏离竖直方向某一角度（细线伸直）后由静止释放，悬点正下方的光电门可以测量小球通过光电门的挡光时间，力传感器可以显示细线对力传感器的拉力大小。 (1)利用刻度尺和三角尺测小球的直径，测量结果如图乙所示，则小球的直径______cm。 (2)测得小球经过光电门时的遮光时间为t，则小球经过光电门时的速度大小为______（用d、t表示）。 (3)改变小球释放位置，重复多次实验，测出多组小球经过光电门时细线对力传感器的拉力大小F与小球经过光电门时的遮光时间t，绘制出图像，则绘制出的图像可能正确的是______。 A． B． C． D． 【答案】(1)0.78/0.79/0.80/0.81/0.82 (2) (3)A 【详解】（1）如如图乙所示，则小球的直径 （2）小球经过光电门时的速度大小近似等于小球经过光电门时的平均速度，小球经过光电门时的速度大小为 （3）设小球球心到悬点的距离为，由牛顿第二定律得 又 得 故图像如图A所示。 故选A。 5．(24-25高一下·广东佛山普通高中·期末)利用如图甲装置研究重物做圆周运动的向心力与角速度的关系，在表面粗糙的转盘同一直径上开了两道宽度均为d的狭缝，转盘上放置一质量未知的重物，拉力传感器固定在转轴上，重物与拉力传感器用轻绳连接。激光发射器发出的细小光束穿过狭缝后可被正对的接收器接收，调整激光发射器和接收器的位置使得激光束恰好正对着重物中间。实验开始时把轻绳拉直，启动电机让转盘缓慢加速，重物与转盘始终保持相对静止，最后一起保持匀速转动。某次实验中当转盘匀速转动时，接收器接收到的激光强度随时间的变化情况如图乙所示：激光接收周期为t0，每次接收到光照的时长为Δt。 (1)要研究向心力与角速度的关系时，需要保证重物的_____和_____保持不变； (2)此次实验物体随圆盘做匀速圆周运动的角速度为ω=_____，重物的转动半径r=_____；（用题中已知量的符号表示） (3)改变转盘转速，进行多次实验，测得多组激光接收周期t及对应的传感器示数F，得到如图丙所示的图像，图线不过原点的主要原因是_____。由图像可得重物的质量m=_____（用题中已知量的符号表示）。 【答案】(1) 质量 转动半径 (2) (3) 当转盘转速较小时，由转盘与重物间的静摩擦力提供向心力；随着转盘转速增大，达到最大静摩擦力后，绳子才开始提供拉力 【详解】（1）[1][2]在研究向心力与角速度的关系时，根据控制变量法，需要保证重物的质量和转动半径保持不变。因为向心力的表达式为F=mω2r，只有当m和r不变时，才能研究F与ω的关系。 （2）[1]转盘匀速转动时，激光接收周期为t0，所以转盘的旋转周期为 根据角速度与周期的关系 解得重物随圆盘做匀速圆周运动的角速度为 [2]已知狭缝宽度为d，每次接收到光照的时长为Δt，则重物随圆盘做匀速圆周运动的线速度为 根据线速度与角速度的关系 解得重物的转动半径为 （3）[1]由于转盘表面粗糙，存在摩擦力。当转盘转速较小时，由转盘与重物间的静摩擦力提供向心力；随着转盘转速增大，达到最大静摩擦力后，绳子才开始提供拉力，拉力传感器才会有示数，所以图线不过原点。 [2]由图丙可知，图像的斜率为 设重物做匀速圆周运动过程受到的最大静摩擦力为，根据牛顿第二定律有 其中，，代入上式解得 所以有 解得重物的质量为 6．(24-25高一下·广东东莞·期末)如图所示是“探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间关系”的实验装置。皮带分别套在左右两侧变速塔轮的不同圆盘上，转动手柄，可使两侧变速塔轮及长槽和短槽随之匀速转动，两个槽内的小球分别以各自的角速度做匀速圆周运动，其向心力由挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力通过杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值。当皮带分别处于两侧变速塔轮1、2、3层时，左、右塔轮以及长槽和短槽的角速度之比分别为1∶1、1∶2和1∶3，那么： (1)若探究向心力的大小F与半径r的关系时，两侧变速塔轮应该同时选择第________层（选填“1”、“2”或“3”），长短槽放置质量________（选填“相等”或“不相等”）的小球，小球应分别放C处和________处。（选填“A”或“B”）。 (2)为了进一步精确探究，小组同学利用传感器验证向心力的表达式，如图乙所示，装置中水平直槽能随竖直转轴一起转动，将滑块套在水平直槽上，用细线将滑块与固定在槽上的力传感器连接。当滑块随水平直槽一起匀速转动时，细线的拉力大小可以通过力传感器测得，滑块转动的角速度可以通过角速度传感器测得。将相同滑块分别以半径r为0.30m、0.25m、0.20m、0.15m、0.10m做匀速圆周运动，在同一坐标系中分别得到图丙中①、②、③、④、⑤五条F-ω图线，则图线①对应的半径为_______m，各图线均不过坐标原点，原因可能是__________________________。 【答案】(1) 1 相等 B (2) 0.30 滑块与水平直槽之间存在摩擦力作用 【详解】（1）[1][2][3]若探究向心力的大小F与半径r的关系时，则应该保持角速度和质量不变，转动半径不同，则两侧变速塔轮应该同时选择第1层，长短槽放置质量相等的小球，小球应分别放C处和B处。 （2）[1][2]根据F=mω2r可知质量和角速度相同时，半径r越大，则向心力F越大，则由图可知图线①对应的半径为0.30m，各图线均不过坐标原点，原因可能是滑块与水平直槽之间存在摩擦力作用。 7．(24-25高一下·广东惠州·期末)如图（a）所示的装置可以探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系，图（b）所示的装置可以探究物体加速度与该物体所受合外力、质量的关系。 (1)这两个实验共同的探究方法是___________________________。 (2)用图（a）所示的装置探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系时，如果将两个完全相同的小球分别放在图中A、C两处，且转动半径相同，将皮带套在半径之比为的左右两个塔轮上，这样做是为了探究向心力大小与_________的关系，A、C两处小球所需的向心力大小之比理论上应该为_________。 (3)用图（b）所示的装置探究物体加速度与该物体所受合外力、质量的关系时，在平衡摩擦力后，要使重物的重力近似等于物体的合外力，需满足重物质量物体质量_________（选填“远小于”或“远大于”）；正确平衡摩擦力后，该装置_________（选填“可以”或“不可以”）用来完成“验证机械能守恒定律”的实验。 【答案】(1)控制变量法 (2) 角速度 / (3) 远小于 不可以 【详解】（1）实验（a）是利用控制变量法探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系，实验（b）也是利用控制变量法探究加速度与合外力、质量的关系。 （2）[1]两小球的质量相同，转动半径相同，因此探究向心力大小与角速度的关系。 [2]两塔轮由同一根皮带连接，所以两塔轮边缘线速度相同，根据 可知角速度之比是，根据 可知向心力之比为。 （3）[1]设物体的质量为，重物的质量为，绳子的拉力为，对物体进行受力分析 对重物进行受力分析 两式联立解得 若将重物的重力近似等于物体的合外力则 为减小误差则重物的质量远小于物体的质量M。 [2]平衡摩擦力后，摩擦力仍做功，则系统机械能不守恒，所以不能用来验证机械能守恒。 8．(24-25高一下·广东湛江·期末)某同学利用如图甲所示的向心力演示器探究小球做圆周运动所需向心力大小F与小球质量m、运动半径r和角速度ω之间的关系。 (1)本实验采用的主要实验方法为______（填“等效替代法”或“控制变量法”）。在探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与运动半径r的关系时，把两个相同_____的小球放到半径r不等的长槽和短槽上，保证两变速塔轮的_______相同，根据标尺上露出的红白相间等分标记，粗略计算出两个球所需向心力的比值。 (2)另一同学利用如图乙所示接有传感器的向心力实验器来进行实验。力传感器可直接测量向心力的大小F，旋臂另一端的挡光杆经过光电门传感器时，系统将自动记录其挡光时间，测量挡光杆的宽度为d，挡光杆到转轴的距离为R。某次挡光杆经过光电门时的挡光时间为Δt，可求得挡光杆的角速度ω的表达式为______（用题目中所给物理量的字母符号表示）。该同学保持砝码质量和运动半径r不变，探究向心力F与角速度ω的关系，作出F−ω2图线如图丙所示，若砝码运动半径r=0.2m，牵引杆的质量和一切摩擦可忽略，由F−ω2图线可得砝码质量m=_______kg。（结果保留两位有效数字） 【答案】(1) 控制变量法 质量 角速度ω (2) 0.45 【详解】（1）[1]本实验通过控制小球质量m、运动半径r和角速度ω这三个物理量中两个量相同，探究向心力F与另一个物理量之间的关系，采用的主要实验方法为控制变量法。 [2][3]在探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与运动半径r的关系时，需要控制m和ω相同，即把两个相同质量的小球放到半径r不等的长槽和短槽上，保证两变速塔轮的角速度相同。 （2）[1]由于d和Δt都很小，所以可用Δt时间内的平均速度来表示挡光杆的线速度，即 所以挡光杆的角速度为 [2]根据向心力公式有 所以F−ω2图线的斜率为 解得m=0.45kg 9．(24-25高一下·广东深圳·期末)在“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”实验中，所用实验装置如图乙和图丙所示。 (1)本装置中，能获取向心力大小关系信息的部件是_____，可改变角速度大小关系的部件是_____。 A．标尺    B．弹簧测力筒    C．长（短）槽    D．变速塔轮 (2)保持小球质量不变，为探究向心力大小与角速度的关系，下列操作中可采用的有_____ A．小球放A、C处，皮带放第一层 B．小球放A、B处，皮带放第二层 C．小球放A、B处，皮带放第三层 D．小球放A、C处，皮带放第三层 【答案】(1) B D (2)BC 【详解】（1）[1]弹簧测力筒可显示向心力大小（通过形变反映力 ），故获取向心力大小关系信息的部件是弹簧测力筒；[2]变速塔轮通过改变轮半径，调整皮带传动的角速度，可改变角速度大小关系的部件是变速塔轮。 （2）探究向心力大小与角速度的关系，要控制小球质量和做圆周运动的半径不变，改变角速度。 A．小球放A、C处，不满足“半径相同”，A错误； B．小球放A、B处，皮带放第二层，左右塔轮线速度相同、半径不同，角速度不同，B正确； C．小球放A、B处，皮带放第三层，左右塔轮线速度相同、半径不同，角速度不同，C正确； D．小球放A、C处，半径不同，不满足控制变量，D错误。 故选BC。 10．(24-25高一下·广东清远·期末)（多选）用如下图所示的实验装置来探究向心力F的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动，槽内的球做匀速圆周运动。下列说法正确的是（　　） A．该实验使用了控制变量法 B．图1实验过程中左边标尺刻度大于右边标尺刻度 C．图2实验过程中两边标尺刻度相同 D．图3实验过程中左右两边标尺刻度比为1：2 【答案】AB 【详解】A．根据可知，探究小球受到的向心力大小与角速度的关系，需控制一些变量，即保持小球的质量、转动的半径不变；探究小球受到的向心力大小与质量的关系，需控制一些变量，即保持转动的角速度、转动的半径不变；探究小球受到的向心力大小与转动的半径的关系，需控制一些变量，即保持小球的质量、转动的角速度不变；该实验中应用了控制变量法，故A正确； B．图1实验过程中，左边小球质量较大，则角速度及半径相同，根据可知，左边标尺刻度大于右边标尺刻度，故B正确； C．图2实验过程中两球的角速度不同，质量与运动半径相同，则两边标尺刻度不相同，故C错误； D．图3实验过程中，两球质量与角速度相等，左右两球的半径之比为1:1，根据可知，两边标尺刻度比为1：1，故D错误； 故选AB。 地 城 考点03 验证机械能守恒和探究动能定理实验 1．(24-25高一下·广东广州培正中学·期末)如图甲所示是某组同学验证做圆周运动的物体所受向心力大小与线速度关系的实验装置。一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A点，光电门固定在A的正下方靠近A处。在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条，小钢球的质量为m，重力加速度为g。实验步骤如下： (1)将小球竖直悬挂，测出悬点到钢球球心之间的距离，得到钢球运动的半径为R；用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图乙所示，其读数为___________cm；将钢球拉至某一位置释放，测得遮光条的挡光时间为0.01s，小钢球在A点的速度大小v=___________m/s（计算结果保留两位有效数字）。 (2)先用力传感器的示数计算小钢球运动的向心力，应取该次摆动过程中示数的___________（选填“平均值”或“最大值”），然后再用计算向心力。 (3)改变小球释放的位置，重复实验，比较发现F总是略大于，分析表明这是系统造成的误差，该系统误差的可能原因是 。 A．小钢球的质量偏大 B．遮光条的宽度过宽 C．总是存在空气阻力 D．速度的测量值偏大 (4)该组同学若要利用该实验装置验证机械能守恒定律，在步骤（1）中还需测量___________（填写物理量及符号）要验证机械能守恒则应满足关系式___________。（用题中物理量表示） 【答案】(1) 1.50 1.5 (2)最大值 (3)D (4) 静止释放时细线与竖直方向夹角 【详解】（1）[1]根据刻度尺的分度值为1mm可知，读数为1.50cm。 [2]测得遮光条的挡光时间为0.01s，则小钢球在A点的速度大小 （2）只有力传感器的示数最大时，小球在最低点，此时才能满足，所以应取该次摆动过程中示数的最大值。 （3）改变小球释放的位置，重复实验，比较发现F总是略大于，因为 当速度测量值偏大时，F偏大，此时F才略大于。 故选D。 （4）[1][2]该组同学若要利用该实验装置验证机械能守恒定律，根据机械能守恒可得 故在步骤（1）中还需测量静止释放时细线与竖直方向夹角，要验证机械能守恒则应满足关系式 2．(24-25高一上·广东汕头第一中学·期末)为探究物体质量一定时加速度与力的关系，小明设计了如图甲实验装置。 (1)实验中，平衡摩擦力时，___________ （选填“需要”或者“不需要”）将砂及砂桶用细线绕过定滑轮系在小车上。适当垫高木板一端，轻推小车，使得小车能匀速下滑则认为平衡摩擦力。之后改变砂和砂桶质量，___________ （选填“需要”或者“不需要”）重新平衡摩擦力。 (2)小明根据实验数据作出图像如图乙，该图线不过原点并在末端发生弯曲，其原因是_______。（选填字母代号） A．木板右端垫起的高度过小（即平衡摩擦力不足） B．木板右端垫起的高度过大（即平衡摩擦力过度） C．砂和砂桶的总质量m远小于小车及车上砝码的总质量M D．砂和砂桶的总质量m未远小于小车及车上砝码的总质量M (3)图丙为某次实验得到的纸带，相邻两个计数点之间的距离如图，已知交流电频率为f，则小车加速度的表达式为a=___________。（用x1、x2、x3、x4、x5、x6及f表示） 【答案】(1) 不需要 不需要 (2)AD (3) 【详解】（1）[1]平衡摩擦力时，不需要将砂和砂桶用细线绕过定滑轮系在小车上，只需要适当垫高木板一端，轻推小车，使得小车能匀速下滑。 [2]平衡摩擦力之后，小车所受重力的下滑分力和摩擦力平衡，之后不需要再次平衡摩擦力。 （2）AB．该图线不过原点是因为平衡摩擦力不足，导致小车一开始没有加速度，故A正确，B错误； CD．设小车及车上砝码的总质量为M，砂和砂桶的总质量m 根据牛顿第二定律有，，解得 由上式可知时，可以认为细绳拉力近似等于砂和砂桶的重力，即当这个条件不满足时，图像发生弯曲，故C错误，D正确。 故选AD。 （3）根据逐差公式，其中 解得 3．(24-25高一下·广东潮州·期末)某同学用图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。    (1)该实验中，下列做法正确的是______； A．必须用天平测出重物的质量 B．两限位孔的位置在同一条竖直线上 C．先接通电源，后释放纸带 D．可用公式v=gt计算重锤的速度 (2)实验中得到的一条点迹清晰的纸带如图乙所示，若把第一个点记为O、另选连续的三个点A、B、C作为测量点，测得A、B、C到O的距离分别为28.00cm、33.00cm、38.00cm，所用重物的质量为0.5kg，打点计时器所用交流电的频率为50Hz.    乙图中纸带的______（填“左”或“右”）端与重物相连； (3)根据以上数据可得，由O点到B点的过程中，重物的重力势能减少了______J，动能增加了______J.（重力加速度取g=9.8m/s2，计算结果保留三位有效数字） 【答案】(1)BC (2)左 (3) 1.62 1.56 【详解】（1）A．要验证的关系为，两边消掉质量m，则实验时不需要用天平测出重物的质量，选项A错误； B．两限位孔的位置在同一条竖直线上，以减小阻力的影响，选项B正确； C．先接通电源，后释放纸带，选项C正确； D．若公式v=gt计算重锤的速度，相当间接运用了机械能守恒定律，这样就失去了验证的价值了；正确的方法是根据纸带上中间时刻的瞬时速度等于这段位移的平均速度来计算，选项D错误。 故选BC。 （2）乙图中纸带上从左到右点间距逐渐增加，可知纸带的左端与重物相连； （3）[1]由O点到B点的过程中，重物的重力势能减少了 [2]打B点时的速度 动能增加了 4．(24-25高一下·广东江门·期末)某兴趣小组的几位成员做“验证机械能守恒定律”的实验。 (1)下图是四位同学释放纸带瞬间的照片，操作正确的是（　　） A． B． C． D． (2)关于上述实验，下列说法中正确的是（　　） A．重物最好选择密度较大的铁块 B．重物的质量必须测量 C．实验中应先接通电源，后释放纸带 D．可以通过纸带测量物体的下落高度h，再代入公式求解瞬时速度 (3)若某同学正确操作得到如图所示的纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为h1、h2、h3。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T，设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化量为___________，重物的动能变化量为___________。（结果用题设字母表示）； (4)从打O点到打B点的过程中，重物会受到空气阻力的作用，纸带与限位孔之间也存在相互作用的摩擦力，因此，重物的重力势能变化量的测量值与真实值相比会___________。（填“偏大”“偏小”或“不变”） 【答案】(1)B (2)AC (3) (4)不变 【详解】（1）在释放纸带瞬间应保证纸带竖直，且重物应靠近打点计时器。 故选B。 （2）A．重物最好选择密度较大的铁块，故A正确； B．由，可知验证机械能守恒定律动能与重力势能中的质量可以消去，所以不需要测量质量，故B错误； C．实验中为了充分利用纸带，且打第一个点时纸带速度接近为零，应先接通电源后释放纸带，故C正确； D．正确的是通过测量某段位移，求该段位移平均速度的方法求该段位移中间时刻的瞬时速度，如果用 求速度是以机械能守恒为前提得出的结果，无法验证实验，故D错误。 故选AC。 （3）[1]从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化量为 [2]打B点时速度大小为 重物的动能变化量为 （4）从打O点到打B点的过程中，重物受到空气阻力的作用，纸带与限位孔之间也存在相互作用的摩擦力，不影响重物下落高度的测量，因此，重物的重力势能变化量的测量值与真实值相比会不变。 5．(24-25高一下·广东茂名普通高中·)下列是《普通高中物理课程标准》中列出的三个必做实验的部分步骤，请完成实验操作和计算。 (1)如图所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。在小车质量______（选填“远大于”或“远小于”）槽码质量时，可以认为细绳拉力近似等于槽码的重力。上述做法引起的误差为______（选填“偶然误差”或“系统误差”）。为减小此误差，下列可行的方案是______。 A．用气垫导轨代替普通导轨，滑块代替小车 B．在小车上加装遮光条，用光电计时系统代替打点计时器 C．在小车与细绳之间加装力传感器，直接测出小车所受拉力大小 (2)如图所示，是用弹簧OC和弹簧秤a、b做“探究求合力的方法”的实验，每次实验均保持O点位置不变： ①关于本实验下述做法中会使实验误差变大的操作有______。 A．弹簧OC换成橡皮绳 B．弹簧秤a、b与纸面平行 C．O与弹簧秤a之间的绳长度太短 ②纠正错误操作后，在某次实验中，弹簧秤a的读数如图所示，则弹簧秤a的读数为______N。 (3)如图所示是“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验装置，测量弹簧原长时，需要将弹簧竖直悬挂在铁架台的横杆上，而不是将弹簧静置于水平地面上，主要目的是______。 【答案】(1) 远大于 系统误差 C (2) C 3.00 (3)减小弹簧自重的影响 【详解】（1）[1]设小车质量为M，槽码质量为m。对小车和槽码根据牛顿第二定律分别有， 联立解得 由上式可知在小车质量远大于槽码质量时，可以认为细绳拉力近似等于槽码的重力。 [2]上述做法引起的误差是由于实验方法或原理不完善造成的，属于系统误差。 [3]该误差是将细绳拉力用槽码重力近似替代所引入的，不是由于车与木板间存在阻力（实验中已经补偿了阻力）或是速度测量精度低造成的，为减小此误差，可在小车与细绳之间加装力传感器，测出小车所受拉力大小，C正确。故选C。 （2）[1]A．弹簧OC换成橡皮绳，只要保证拉到同一节点O，对实验误差不会产生影响，A错误； B．实验中弹簧秤a、b要与纸面平行，能减小实验误差，B错误； C．O与弹簧秤a之间的绳长度太短，不利于作图，会使实验误差增大，C正确。 故选C。 [2]该弹簧秤的最小分度值为0.1N，读数需要估读一位，所以图中示数为3.00N。 （3）测量弹簧原长时，需要将弹簧竖直悬挂在铁架台的横杆上，而不是将弹簧静置于水平地面上，主要目的是减小弹簧自重的影响。 6．(24-25高一下·广东广州第十六中学·期末)利用图1所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。 (1)打点计时器打出的一条纸带（如图2），点（图中未标出）为释放纸带瞬间所打的点，纸带的______（填“”或“”）端靠近重物。 (2)a、b、c是打点计时器连续打下的3个点，刻度尺的零刻线与点对齐，打点计时器在打出点时重锤下落的高度______cm，下落的速度为______（后一空计算结果保留3位有效数字）。 (3)在实验过程中，下列实验操作和数据处理正确的是______。 A．释放重锤前，手捏住纸带上端并使纸带保持竖直 B．做实验时，先释放连接重锤的纸带，再接通打点计时器的电源 C．计算重力势能的减少量mgh时，取 D．为测量打点计时器打下某点时重锤的速度，先测量该点到点的距离，再根据公式计算，其中应取当地的重力加速度 (4)某同学在纸带上选取计数点后，测量它们到起始点的距离，然后利用正确的方法测量并计算出打相应计数点时重锤的速度，通过描绘图像去研究机械能是否守恒。图像中图线的斜率为，定义单次测量的相对误差，其中是重物重力势能的减少量，是其动能的增加量，则实验相对误差______（用字母k和g表示），当地重力加速度取，则______（结果保留两位有效数字），，可认为在实验误差允许范围内机械能守恒。 【答案】(1) (2) 19.30（19.28－19.32） (3)A (4) 2.8（2.7－2.9均正确） 【详解】（1）重物加速下落，计时点间的间隔逐渐增大，端靠近重物。 （2）[1]图中毫米刻度尺需要估读到下一位，读数为； [2]根据匀变速直线运动的规律，可得打B点时重物的速度为 （3）A．释放重锤前，手捏住纸带上端并使纸带保持竖直，尽量減小纸带跟打点计时器的摩擦，故A正确； B．做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放连结重锤的纸带，以保证打第一个点时，打点计时器已正常工作，故B正确： C．利用公式mgh计算重力势能的减少量时，应取当地的重力加速度，故C错误； D．不能用公式计算，否则就默认了机械能守恒，失去了验证的意义，且实际加速度a小于g，故D错误。 故选AB。 （4）[1]物体实际向下匀加速直线运动，则有 可知图线斜率 则有 [2]由图可知斜率 解加速度 则有 7．(24-25高一下·广东汕头潮南区·期末)某同学利用物理实验室中的单摆和光电门设计了如图装置探究机械能守恒定律。将夹子固定在铁架台上，夹子夹住绳子一端，另一端固定一个小球，绳子长度为L，小球直径为D，小球质量为m，将小球拉至与夹子同一水平高度由静止释放，小球经过光电门时显示小球通过光电门的时间为。 (1)实验主要步骤如下，正确实验操作顺序为_______（填字母代号） A．安装铁架台，将夹子固定在铁架台上，测得绳子长度L，小球直径为D B．将小球拉至与夹子同一水平高度由静止释放 C．用夹子夹住绳子一端，另一端固定在小球上 D．记录光电门显示的时间△t (2)如图用刻度尺测量绳子长度为L=_____cm。 (3)实验测得小球直径为D，已知当地重力加速度为g，光电门显示的时间△t，可得实验中小球重力势能减少量为_______。动能的增加量为_______（以物理符号表示）。若二者数值接近相等，则说明在误差允许范围内，只有重力做功时，机械能守恒。 【答案】(1)ACBD (2)16.00（15.97-16.03） (3) 【详解】（1）利用小球摆下的过程探究机械能守恒定律时，先安装铁架台，将夹子固定在铁架台上，测得绳子长度L，小球直径为D；再用夹子夹住绳子一端，另一端固定在小球上；然后将小球拉至与夹子同一水平高度由静止释放；最后记录光电门显示的时间△t；故正确实验操作顺序为ACBD。 （2）刻度尺的最小刻度为1mm，估读到0.1mm，则绳子长度为16.00cm（15.97cm-16.03cm）； （3）[1]小球从水平位置摆下，下降的高度为 小球重力势能减少量为 [2]小球经过光电门时显示小球通过光电门的时间为，则小球通过最低点的瞬时速度大小为 动能的增加量为 8．(24-25高一下·广东梅州·期末)如图1所示，是“探究功与速度变化的关系”的实验装置，实验步骤如下：              图1 （1）按照上图将器材连接好。 （2）先用一条橡皮筋做实验，当质量为的小车，在1条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为W，用打点计时器和纸带测出小车的最大速度v，记入表格。 （3）当用2条、3条……完全相同的橡皮筋进行第2次、第3次……实验时，橡皮筋拉伸的长度与第一次相同，因此第2次、第3次……实验中，橡皮筋对小车做的功分别为________、________、……，每次实验中小车获得的最大速度可由打点计时器所打出的纸带求出。数据记入表格。 （4）关于该实验操作的遗漏步骤或注意事项，下列说法正确的是________。 A．必须平衡摩擦力                    B．打点计时器可以用干电池供电 C．可以选用规格不相同的橡皮筋        D．每次实验，小车必须从同一位置由静止释放 （5）图2是按正确的实验操作用1条橡皮筋实验打出的纸带，测得相邻两点间的距离分别为，所用交流电的频率为，则小车的最大速度为________，如果用2条橡皮筋做实验，那么，在理论上，小车获得的最大动能为________J（结果均保留两位有效数字）。                             图2 【答案】 2W 3W AD 0.82 6.7×10-3 （0.0067均可） 【详解】（3）[1][2]每条橡皮筋对小车做功都相同，则第2次、第3次……实验中，橡皮筋对小车做的功分别为2W、3W、……， （4）[3]A．为了使得橡皮筋对小车的力为小车受的合外力，则必须平衡摩擦力，A正确。                     B．打点计时器只能用交流电源，不可以用干电池供电，B错误。 C．为保证每条橡皮筋对小车做功都相同，则必须选用规格相同的橡皮筋，C错误。 D．每次实验，小车必须从同一位置由静止释放，以保证每条橡皮筋的伸长量都相同，D正确。 故选AD。 （5）[4][5]小车达到最大速度后将做匀速运动，则最大速度为 如果用2条橡皮筋做实验，那么在理论上，小车获得的最大动能为 9．(24-25高一下·广东梅州·期末)某学习小组利用如图1所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。 (1)在本实验中，还需要用到的实验器材有________； A．刻度尺 B．秒表 C．低压交流电源 D．低压直流电源 (2)实验中，先接通电源，再释放重锤，得到如图2所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点，测得它们到起始点O的距离分别为。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T，重锤的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重锤的重力势能减少量________，动能增加量________，若在误差允许的范围内，与近似相等，则可验证机械能守恒；（用上述测量量和已知量的符号表示） (3)在实际验证的过程中，同学们发现动能的增加量总是略小于重力势能的减少量。关于这一问题出现的原因，可能是________； 【答案】(1)AC (2) (3)下落时纸带受到了阻力（写摩擦阻力也对） 【详解】（1）实验还需要刻度尺用来测量纸带，打点计时器需要低压交流电源，不需要秒表和低压直流电源，故选AC。 （2）[1]从打O点到打B点的过程中，重锤的重力势能减少量 [2]打B点时的速度 动能增加量 （3）在实际验证的过程中，同学们发现动能的增加量总是略小于重力势能的减少量。关于这一问题出现的原因，可能是下落时纸带受到了阻力（写摩擦阻力也对），使得一部分重力势能转化为内能。 10．(24-25高一下·广东佛山普通高中·期末)小明同学利用手机传感器来验证机械能守恒定律，如图所示：细绳一端固定在手机一端的中间，另一端悬挂在点。已知细绳的长度远大于手机尺寸，且点至手机传感器的距离为。实验步骤如下： (1)在手机上打开测量加速度APP，握住手机使细绳拉紧至水平后静止释放，手机开始向下摆动。若以点所在水平面为零势能参考面，则手机在下摆到最低点的过程中重力势能_____（选填“增加”“减少”或“不变”）。 (2)从APP中读出手机摆至最低点的向心加速度为，则手机摆至最低点时的速度_____（用题中已知符号表示）。 (3)只要满足_____（为重力加速度），则说明手机在下摆过程中机械能守恒。 【答案】(1)减少 (2) (3)2 【详解】（1）手机在下摆到最低点的过程中重力做正功，重力势能减少。 （2）做圆周运动的物体，向心加速度公式，可求得 （3）如果手机在下摆过程中机械能守恒，则 再由向心加速度公式可得 11．(24-25高一下·广东湛江·期末)实验小组利用小车碰撞实验测量吸能材料的性能，装置如图所示，图中轨道由轨道甲和乙平滑拼接而成，且轨道乙倾角较大。 （1）选取相同的两辆小车，分别安装宽度为1.00cm的遮光条。 （2）轨道调节。 调节螺母使轨道甲、乙连接处适当升高。将小车在轨道乙上释放，若测得小车通过光电门A和B的______。证明已平衡小车在轨道甲上所受摩擦力及其他阻力。 （3）碰撞测试 先将小车1静置于光电门A和B中间，再将小车2在M点由静止释放，测得小车2通过光电门A的时间为，碰撞后小车1通过光电门B的时间为。若_____，可将两小车的碰撞视为弹性碰撞。 （4）吸能材料性能测试。 将吸能材料紧贴于小车2的前端。重复步骤（3）。测得小车2通过光电门A的时间为10.00ms，两车碰撞后，依次测得小车1和2通过光电门B的时间分别为15.00ms、30.00ms，不计吸能材料的质量，计算可得碰撞后两小车总动能与碰撞前小车2动能的比值为_________（结果保留2位有效数字）。 【答案】 时间相等 = 0.56 【详解】（2）若已平衡小车在轨道甲上所受摩擦力及其他阻力，小车将在轨道甲上做匀速直线运动，通过两个光电门的速度相等，即通过光电门A和B的时间相等； （3）若两个小车发生弹性碰撞，由于两个小车的质量相等，则碰撞后两个小车的速度互换，即碰撞后小车1的速度等于碰撞前小车2的速度，则有； （4）根据题意可知，碰撞前小车2的速度为 碰撞后，小车1和小车2的速度分别为， 则碰撞后两小车总动能与碰撞前小车2动能的比值为 12．(24-25高一下·广东深圳·期末)某小组做“验证机械能守恒定律”的实验。 （1）按图甲安装完实验装置后，还需选取的器材有_____ A．      B． C．      D． （2）按照正确的操作步骤，重复多次实验。 （3）在得到的纸带中，选择一条点迹清晰且符合实验要求的纸带，如图乙所示。把静止下落的起始点记为0，与0点相隔一段距离以后的各点依次记为1，2，3，…，测量对应的下落高度，，，…，已知当地重力加速度为，计时器的打点周期为。 （4）选取0点到4点的过程进行分析，若满足关系式_____（用给出的物理量符号表示），则可得出“该过程中，重物减少的重力势能等于增加的动能”的结论。 （5）接着采用另一方案验证机械能守恒定律。实验装置如图丙所示：底座上固定一内侧为圆弧形薄面板，面板内侧安装了6个挡光片。轻质杆一端可绕固定点在竖直面内自由转动，另一端连接带有光电门的摆锤，摆锤与面板不接触。数据采集器与计算机连接。 （6）操作步骤如下： ①测量挡光片宽度和摆锤质量的数值，记录6个挡光片到摆锤最低点的高度。 ②摆锤从一定高度静止释放，系统记录摆锤通过各挡光片的时间，计算摆锤通过挡光片的速度公式_____（用所测物理量符号表示）。 ③系统生成摆锤经过各挡光片的动能、重力势能以及机械能的数值，经过描点、拟合，得到如图丁所示图像。观察到图像中、和分别具有如下变化规律：_____，从而得到摆锤下摆过程中机械能守恒。 【答案】 CD/DC 摆锤下摆过程中，动能逐渐增大，重力势能逐渐减小，机械能基本保持不变 【详解】[1] A．在验证机械能守恒定律时，两边的质量可以约掉，不需要测量质量，所以不需要天平。故A错误； BD．电磁打点计时器需要的是交流电源，干电池是直流电源不能用，需要用到的是学生电源为电磁打点计时器供电。故B错误，D正确； C．在“验证机械能守恒定律”的实验中，需要用刻度尺测量纸带上点之间的距离，从而得到重物下落的高度，故C正确。 故选CD。 [2] 从 0 点到 4 点的过程中，重物重力势能的减少量为 根据匀变速直线运动中某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可知，打4点时重物的速度为 则从 0 点到 4 点的过程中动能的增加量为 若机械能守恒，则需满足 代入数据化简得 [3] 当摆锤通过挡光片时，由于挡光片宽度d很小，通过挡光片的时间t也很短，此时可以把摆锤通过挡光片的平均速度近似看作瞬时速度。所以摆锤通过挡光片的速度公式为 [4] 机械能守恒定律是指在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。对于摆锤下摆过程中，以最低点所在平面为零势能参考面，当摆锤相对最低点的高度为时，重力势能为 动能为 从图丁所示图像观察到，随着摆锤高度h的减小，重力势能逐渐减小；同时摆锤速度增大，动能逐渐增大；而机械能为 图像显示其数值基本不变，即摆锤下摆过程中，动能逐渐增大，重力势能逐渐减小，机械能基本保持不变，从而得到摆锤下摆过程中机械能守恒。 13．(24-25高一下·广东清远·期末)在“验证机械能守恒定律”的实验中： (1)下列操作正确的是 （填标号）； A． B． C． (2)若用 来验证机械能守恒，应选择哪一条纸带进行数据分析： （填标号）； A． B． C． (3)如下图所示在实验纸带上选打下的第一个点标记为O，AB、C为从合适位置开始选取的三个连续计时点，已知打点计时器打点频率为50 Hz、当地重力加速度 重锤质量为300g。在打O点到B 点的这段时间内，重锤动能的增加量______J（结果保留三位有效数字），重力势能的减少量 根据实验结果可得出的实验结论是______。 【答案】(1)C (2)B (3) 0.486 在误差范围内，重物机械能守恒 【详解】（1）为了充分利用纸带，并减小阻力的影响，释放纸带前应用手拉着纸带的上端，使重锤靠近打点计时器，然后接通打点计时器电源，再松手释放纸带，C选项符合题意。 故选C。 （2）若用 来验证机械能守恒，则第1个点、第2个点距离需要为2mm，且相同时间内位移比需满足1:3:5:7...，为了减小误差，点迹应在一条直线上，观察可知B选项符合题意。 故选B。 （3）[1][2]打B点速度 则在打O点到B 点的这段时间内，重锤动能的增加量 在误差范围内，重物机械能守恒。 14．(24-25高一下·广东广州实执信广雅二中六中五校联考·期末)某实验小组设计了如图所示的实验装置来验证机械能守恒定律。（已知重力加速度为g，绳和滑轮的质量以及轮与轴之间的摩擦均忽略不计。） (1)实验时，实验小组的同学进行了如下操作： ①用天平分别测出物块A、B（含遮光片）的质量分别为3m和2m； ②测出遮光条宽度d=4.0mm； ③将重物A、B通过轻绳和两个轻质滑轮连接成图甲所示的装置，一个同学用手托住重物B，另一个同学测量出遮光片中心到光电门中心的竖直距离h，之后释放重物B使其由静止开始下落。测得遮光片经过光电门的时间为t=2.0ms，则此时重物B速度的大小为______（结果保留两位有效数字）。 (2)改变光电门与物块B之间的高度h，测得遮光片的挡光时间t，多次重复实验，并用描点法作出图像，以下四种你认为作______图像最为合理。（选填选项前的相应字母 A．      B．     C．      D．   此时若图像的斜率______（用含字母g、d的表达式表示），则验证了机械能守恒定律。 (3)有同学提出遮光片宽度过大可能会对实验结果产生影响，若本实验忽略其他因素的影响，仅考虑遮光片宽度对本实验的影响，则本实验得出的重力势能的减小量ΔEp和动能的增加量ΔEk的关系为ΔEp______ΔEk（选填“>”“<”或者“=”）。 【答案】(1)2.0 (2) D (3)> 【详解】（1）根据光电门的测速原理，此时重物B速度的大小 （2）[1]A、B的速度关系 物块B下降高度h过程，根据机械能守恒定律有 结合上述解得 为了能够使图像呈现线性关系，作图像最为合理。 故选D。 [2]结合上述可知，若机械能守恒，则有 可知，上述图像的斜率 （3）根据运动学规律可知，匀变速直线运动中间时刻与中间位置的瞬时速度， 根据数学函数规律可知 匀变速直线运动全程的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，可知，光电门测出的速度指遮光片挡光时间内中间时刻的瞬时速度， 分别为B做初速度为0的匀加速直线运动，实验中，h是遮光片中心到光电门中心的竖直距离，即该距离的下端位置为遮光片挡光时间过程的中间位置，该位置位于挡光时间过程中间时刻位置的下侧，结合上述可知，重力势能的减小量ΔEp和动能的增加量ΔEk的关系为ΔEp>ΔEk 15．(24-25高一下·广东韶关·期末)图1是验证“机械能守恒定律”的实验装置图。 (1)下列实验操作和数据处理正确的是______。 A．实验中必须测量重物的质量 B．打开打点计时器前，应提住纸带上端使纸带竖直立 C．实验中应先接通打点计时器的电源，再释放重物 D．测量纸带上某点的速度时，可由公式计算 (2)图2为实验所得的一条纸带，在纸带上选取连续的、点迹清晰的3个点A、B、C，测出A、B、C与起始点O之间的距离分别为、、。已知打点计时器的打点周期为T，当地重力加速度为g。则B点的速度______；从打O点到打B点的过程中，若满足______，则表明小球在上述运动过程中机械能守恒（以上两空均用题中已知量符号表示） 【答案】(1)BC (2) 【详解】（1）A．若系统机械能守恒定律，则有 整理可得 因此不需要测量重物的质量，故A错误； B．打开打点计时器前，应提住纸带上端使纸带竖直立，以减小实验误差，故B正确； C．实验中应先接通打点计时器的电源，打点稳定后，再释放重物，故C正确； D．测量纸带上某点的速度时，若利用计算，本身就认为系统的机械能守恒了，故D错误。 故选BC。 （2）[1]根据匀变速直线运动规律可得，打B点时重物的速度 [2]若系统机械能守恒，则有 整理可得 16．(24-25高一下·广东深圳高级中学·期末)某实验小组设计方案验证机械能守恒定律。如图1所示，利用打点计时器记录重物自由下落的运动过程。 (1)下列实验操作和数据处理正确的是 。 A．实验中必须测量重物的质量 B．打开打点计时器前，应提住纸带上端使纸带竖直 C．实验中应先接通打点计时器的电源，再释放重物 D．测量纸带上某点的速度时，可由公式计算 (2)图2为实验所得的一条纸带，在纸带上选取连续的、点迹清晰的3个点A、B、C，测出A、B、C与起始点O之间的距离分别为、、。已知打点计时器的打点周期为T，当地重力加速度为g。从打O点到打B点的过程中，若满足h2=__________则表明小球在上述运动过程中机械能守恒。（请填写表达式，用g，h1、h2、h3、T表示） (3)很多学生的实验结果显示重力势能的减少量略大于动能的增加量，原因可能是______________ A．利用公式v=gt计算重物速度 B．没有采取多次实验取平均值的方法 C．存在空气阻力和摩擦阻力的影响 (4)某同学利用如图3所示的装置验证机械能守恒定律。将直径为d的小球通过细线系在固定点上，使小球可以在竖直平面内做圆周运动。调节小球的释放位置，记录小球释放时球心到光电门中光信号的竖直高度h，并将其无初速度释放。当小球经过光电门时，光电门可以记录小球遮挡光信号的时间t。改变小球的释放位置，重复上述步骤，得到多组竖直高度h和对应时间t的数据。若小球向下摆动的过程中机械能守恒，则描绘以h为横坐标、以_________（用题目中所给符号表示）为纵坐标的图像，在误差允许范围内可以得到一条倾斜的直线。该图线的斜率k=______（用d、g表示）。 【答案】(1)BC (2) (3)C (4) 【详解】（1）A．由于验证机械能守恒的表达式中质量可以约去，所以不需要用天平测量重物的质量，故A错误； B．为了减小纸带与打点计时器的摩擦，打开打点计时器前，应提住纸带上端使纸带竖直，故B正确； C．为了充分利用纸带，实验中应先接通电源，后释放纸带，故C错误； D．不能用自由落体运动的公式来求解瞬时速度，因为这样直接认为加速度为重力加速度，失去了验证的意义，故D错误。 故选BC。 （2）根据匀变速直线运动的推论，可得打B点时的速度 所以打O点到打B点的过程中，增加的动能为 所以打O点到打B点的过程中，减少的重力势能为 若机械能守恒，则有 联立解得 （3）A．若用计算重物速度，相当于默认了机械能守恒，失去了验证的意义，故A错误； B．没有采取多次实验取平均值的方法，只会影响实验结果的准确性和误差大小，不会导致重力势能的减少量始终大于动能的增加量，故B错误； C．存在空气阻力和摩擦阻力的影响，在重物下落过程中，这些阻力会做负功，消耗一部分机械能，使得重力势能的减少量一部分转化为了动能，还有一部分克服阻力做功，从而导致重力势能的减少量略大于动能的增加量，故C正确。 故选C。 （4）[1][2]当小球经过光电门时速度大小 从释放到经过光电门过程，小球增加的动能为 减少的重力势能为 若机械能守恒，则有 联立解得 可知图像为过原点的一条倾斜直线，故纵坐标为； 斜率为 17．(24-25高一下·广东东莞·期末)在用“落体法”做“验证机械能守恒定律”的实验时，小明选择一条较为满意的纸带，如图甲所示。他舍弃前面密集的点，以O为起点，从A点开始选取纸带上连续点A、B、C…，测出O到A、B、C…的距离分别为h1、h2、h3…，打点计时器电源的频率为f。 (1)为减少阻力对实验的影响，下列操作可行的是______ A．选用铁质重锤 B．释放纸带前，手应提纸带上端并使纸带竖直 C．重锤下落中手始终提住纸带上端，保持纸带竖直 (2)打B点时，重锤的速度大小为______（用题目中提供的已知量表示） (3)小明用实验测得数据画出的v²-h图像如图乙所示，图线不过坐标原点的原因可能是______。 A．重锤在下落过程中受到空气阻力的作用 B．安装打点计时器时两限位孔不在同一竖直线上 C．打下O点时重锤有一定的速度 D．打点计时器开始打点后才释放纸带 (4)某同学在乙图中画出没有阻力时的v²-h图线，与原来图像相比，其斜率______（选填“更大”、“更小”或“相同”） 【答案】(1)AB (2) (3)C (4)更大 【详解】（1）A．选用铁质重锤可减小阻力的影响，选项A正确； B．释放纸带前，手应提纸带上端并使纸带竖直，以减小纸带与打点计时器间的摩擦力，选项B正确； C．重锤下落中手不能提住纸带上端，否则手对重物做负功，则重物的机械能一定不守恒，选项C错误。 故选AB。 （2）打B点时，重锤的速度 （3）AB．重锤在下落过程中受到空气阻力的作用，安装打点计时器时两限位孔不在同一竖直线上，增大打点计时器与纸带之间的摩擦阻力作用，根据动能定理 化简得 v2-h图像是过原点的直线，故AB错误； C．打下O点时重锤有一定的速度，根据机械能守恒定律 变形得 此时图像不过原点，故C正确； D．打点计时器开始打点后才释放纸带，图像过坐标原点，故D错误。 故选C。 （4）有阻力时 没有阻力时 则没有阻力时的v²-h图线，与原来图像相比，其斜率更大。 18．(24-25高一下·广东大湾区·期末)某同学利用手机中的软件验证机械能守恒定律。如图甲，盒子A、B分别系在跨过定滑轮不可伸长的轻质细线的两端，重力加速度g取； ①将手机放到盒子A中，测出盒子A和手机的总质量； ②调整盒子B中细沙的质量，使整个装置恰能处于静止状态； ③在盒子B的下端挂质量的钩码C，用手拉住盒子A，稳定后由静止释放； ④通过软件测得手机的加速度随时间变化图像如图乙。 (1)在图乙中选择2.0s~3.0s时间段来验证机械能守恒定律、手机、盒子AB与钩码C组成的系统重力势能减少量约为______，系统动能增加量约为______，在误差允许范围内系统的机械能守恒。（结果均保留两位有效数字） (2)写出一个造成实验误差的因素______。 【答案】(1) 4.9J 4.8J (2)滑轮的轴不光滑；滑轮有质量；软绳有质量；物体运动过程中受空气阻力；手机在下落过程中发生摆动 【详解】（1）[1]由图像可得，2.0s~3.0s系统的速度增加，这段时间发生的位移 根据题意可知盒子B的质量也为m，故系统重力势能的减小量约为 [2]3.0s时的速度 故系统动能的增加量约为 （2）滑轮的轴不光滑、滑轮有质量、软绳有质量、物体运动过程中受空气阻力、手机在下落过程中发生摆动都会影响系统重力势能的减小量要大于动能的增加量。 19．(24-25高一下·广东汕尾·期末)如图甲所示是利用气垫导轨、滑块、滑块、频闪照相机（能以相同的时间间隔连续闪光拍照）等验证动量守恒定律的实验装置。 (1)实验前：接通气源后，在导轨上轻放滑块，给滑块一初速度，使它从轨道左端向右端运动，得到的频闪照片如图乙。为使导轨水平，可调高旋钮_________（选填“”或“”）。 (2)实验时：测出滑块的质量为，滑块B的质量为；接通气源，将滑块A静置于左侧，将滑块B静置于右侧；启动频闪照相机，推动A，使其获得水平向右的速度，与B发生碰撞后被弹回，得到的频闪照片如图丙。已知相邻两次闪光的时间间隔为，根据图丙，可知滑块A碰撞前瞬间的速度为________（选用表示）；要判断该碰撞前后动量是否守恒，则需验证的关系式是_______（选用表示）﹔若猜想该碰撞是弹性碰撞，则可验证的关系式是______（仅用表示）。 【答案】(1)P (2) / 【详解】（1）由图乙可知滑块从左向右运动时做减速运动，可知右端较高，为使导轨水平，可调高旋钮P； （2）[1]根据图丙，可知滑块A碰撞前瞬间的速度为 [2]滑块AB碰撞后瞬间的速度为； 要判断该碰撞前后动量是否守恒，则需验证的关系式 即 或者 [3]若猜想该碰撞是弹性碰撞，则可验证的关系式是 联立解得 20．(24-25高一下·广东汕头潮南区·期末)某实验小组做了测量木质滑块与橡胶皮之间的动摩擦因数μ的实验，设计器材装置如图，用电机缓慢拉动长木板，稳定后长木板相对滑块匀速运动，滑块与砝码保持静止，已知滑块与砝码的总质量为400g，稳定时弹簧测力计伸长2cm，示数为1.80N，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（　　） A．实验中所用的弹簧测力计劲度系数大小为0.9N/m B．实验中可测得木质滑块与橡胶皮之间的动摩擦因数大小为0.45 C．稳定后砝码受到3个力作用 D．稳定后木质滑块受到6个力作用 【答案】B 【详解】A．实验中所用的弹簧测力计劲度系数大小为，故A错误； B．根据受力平衡可得木质滑块受到的滑动摩擦力大小为 则木质滑块与橡胶皮之间的动摩擦因数大小为，故B正确； C．稳定后砝码处于静止状态，受到重力和支持力作用，共受到2个力作用，故C错误； D．稳定后木质滑块受到重力、砝码的压力、橡胶皮的支持力、细线拉力和滑动摩擦力作用，共受到5个力作用，故D错误。 故选B。 21．(24-25高一下·广东揭阳·期末)某实验小组利用如图甲所示的装置探究“两个互成角度的力的合成规律”：首先将橡皮条的一端固定，另一端连接两个轻质细绳套，再用两个弹簧测力计通过两细绳套共同拉动橡皮条，使橡皮条与细绳套的结点静止于O点，记录下F1、F2的大小及方向；改用一个弹簧测力计单独拉伸橡皮条，仍使结点处于O点静止，记录下F的大小及方向；以F1、F2为邻边画平行四边形，画出对角线F′，并与力F进行比较。 (1)本实验主要采用的科学方法是（　　） A．控制变量法 B．等效替代法 C．理想实验法 D．建立物理模型法 (2)图乙中A、B是两个带细绳套的橡皮条，为了减少实验误差，选择_______（选填“A”或“B”）更合适，图丙中的力F和力F′，一定沿橡皮条方向的是_______（选填“F”或“F′”）。 (3)下列操作中的注意事项，正确的是（　　） A．两根细绳必须等长 B．橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上 C．在使用弹簧测力计时要注意使弹簧测力计与木板平面平行 【答案】(1)B (2) A F (3)C 【详解】（1）本实验的原理是合力作用的效果与分力共同作用的效果一致，所以是等效替代法。 故选B。 （2）[1]连接橡皮条的细绳应该长一些，可以减小记录力的方向时的误差，故选A； [2]F是将橡皮条结点拉至O点的实际拉力，所以F一定沿橡皮条方向。 （3）实验中，两根细绳不需要等长，F1与F2不需要相等，所以橡皮条不一定在两绳角平分线上。弹簧测力计与木板平行，才能提高记录分力和合力方向时的准确性。 故选C。 40．(24-25高一下·广东惠州·期末)“验证动量守恒定律实验”的装置简化示意图如图（a）所示，入射小球的质量为，被碰小球的质量为。 (1)本实验要求轨道末端切线水平，入射小球和被碰小球半径相同，在同一组实验中，入射小球_________（选填“需要”或“不需要”）从同一位置由静止释放。 (2)为了降低偶然误差，在重复同一操作过程中，小球在纸上留下很多个痕迹，图（b）为被碰小球多次落在白纸上留下的痕迹点，为了确定该小球平均落点，三个圆中最合理的是_________。 A．a B．b C．c (3)如果碰撞过程满足动量守恒，则需要验证的表达式为_________（用、、OM、OP、ON表示）。 (4)在验证动量守恒定律实验中，通常通过计算系统动量的相对误差来反映实验误差大小，相对误差计算公式为。测得两小球的质量分别为、，小球落地点的位置距O点的距离如图所示，则本实验的相对误差_________（结果保留两位有效数字）。 【答案】(1)需要 (2)C (3) (4)2.6 【详解】（1）在同一组实验中，为保证被碰小球抛出时的初速度相同，则入射小球碰撞前的速度不变，所以入射小球需要从同一位置由静止释放。 （2）根据突出主要矛盾，忽略次要矛盾的原则，确定平均落点时，三个圆中最合理的是c。 故选C。 （3）设入射小球未发生碰撞时，抛出的速度为 入射小球碰后，抛出的速度 被碰小球抛出时的速度为 若碰撞满足动量守恒，即 则 （4）系统初动量 系统末动量 则 22．(24-25高一下·广东肇庆·期末)学校物理兴趣小组用如图所示的装置验证动量守恒定律。气垫导轨上安装光电门1、2，滑块1、2上固定着相同的竖直遮光条，与光电门连接的电子计时器可以记录遮光条通过光电门的时间。 （1）用天平测得滑块1（含遮光条）与滑块2（含弹簧和遮光条）的质量分别为、，本实验___________（选填“需要”或“不需要”）测出遮光条的宽度； （2）调节气垫导轨的底脚螺丝，接通气源后，将一滑块放置在导轨上，轻推滑块，若滑块依次通过光电门1和2的时间___________，则说明气垫导轨已调至水平； （3）把滑块2静止放在光电门1和光电门2的中间； （4）使滑块1挤压导轨左端弹射架上的弹性装置； （5）释放滑块1，滑块1通过光电门1后与左侧连有弹簧的滑块2碰撞，碰后滑块2和滑块1依次通过光电门2，两滑块通过光电门2后依次被制动； （6）读出与光电门1相连的光电计时器记录的时间，与光电门2相连的光电计时器记录的两次时间先后为、。在实验误差允许范围内，若满足关系式_____________（用上面所测物理量的符号表示），即说明两滑块碰撞过程中动量守恒，若碰撞过程中机械能守恒，则两滑块（包含遮光条和弾簧）的质量关系一定为___________（选填“>”“=”或“<”）； （7）为了减小实验误差，两个光电门放置的位置应适当_________（选填“靠近”或“远离”）一些。 【答案】 不需要 相等 > 靠近 【详解】（1）[1]由于实验需要验证 滑块1和2的遮光条的宽度相同，可以约去，故不需要测量； （2）[2]经过两个光电门挡光时间相等，说明滑块做匀速直线运动，则气垫导轨已调平； （6）[3]碰撞前滑块1通过光电门1的速度大小为 碰撞后滑块1、2通过光电门2的速度大小分别为， 在两滑块碰撞过程中，在误差允许的范围内，若满足 整理可得 则两滑块碰撞前后动量守恒； [4]若碰撞过程中机械能守恒，则还满足 解得碰撞后 由于滑块1碰后继续向前，故 则 （7）[5]空气阻力会导致滑块减速运动，为了减少空气阻力对滑块运动的影响，两个光电门间距离需要靠近一点。 23．(24-25高一下·广东大湾区·期末)用图甲装置验证动量守恒定律： ①调节斜槽末端水平，小球放在上面能保持______。在木板上铺上白纸、复写纸，用重垂线在白纸上标注斜槽水平段端口在白纸平面的投影点O； ②用天平测出入射球和靶球的质量，分别为和； ③先让入射球单独从斜槽上端紧靠定位板的位置由静止滑下，在白纸上留下落地的痕迹，重复多次操作； ④再让入射球从斜槽上端______由静止滑下，与轨道末端上的靶球发生碰撞，两球分别在白纸上留下落地痕迹，重复多次操作； ⑤测出MO、PO、NO的距离分别为和。 (1)补全步骤①与④的空白____，____； (2)步骤②中为保证两球碰撞后沿同一方向运动，则______（选填“>”“=”或“<”）； (3)步骤③用画圆法确定小球落地点，图乙中画出的三个圆中最合理的是______（选填“a””b”或“c”）； (4)实验中不容易测定小球碰撞前后的速度，可以仅测量______（填选项前的符号）来解决问题； A．小球开始释放的高度 B．小球抛出点距地面的高度 C．小球做平抛运动的水平位移 (5)在误差允许范围内，若满足关系式______（用和表示），说明碰撞中动量守恒。 【答案】(1) 静止 同一位置 (2)＞ (3)c (4)C (5) 【详解】（1）①[1]调节斜槽末端水平，小球放在上面能保持静止，表面斜槽末端已经水平。 ④[2]再让入射球从斜槽上端同一位置由静止滑下，与轨道末端上的靶球发生碰撞，两球分别在白纸上留下落地痕迹，重复多次操作； （2）步骤②中为保证两球碰撞后沿同一方向运动，则入射球质量大于被碰球的质量，即>； （3）步骤③用画圆法确定小球落地点，应该是用最小的圆把所有落点圈起来，则圆心为平均落地点，则图乙中画出的三个圆中最合理的是c； （4）因球碰后做平抛运动，下落的高度相同，则运动时间相同，水平位移与水平速度成正比，则可用水平位移代替水平速度，则实验中不容易测定小球碰撞前后的速度，可以仅测量小球做平抛运动的水平位移。 故选C。 （5）设碰撞前小球的速度为v0，碰撞后入射小球的速度为v1，被碰小球的速度为v2，以向右为正方向，由动量守恒定律可得m1v0=m1v1+m2v2 上式同乘以小球做平抛运动的时间t则有m1v0t=m1v1t+m2v2t 若测量数据满足关系式m1S2=m1S1+m2S3，则说明两小球碰撞过程动量守恒。 24．(24-25高一下·广东汕头潮南区·期末)某学校物理兴趣小组同学利用力传感器改进阿特伍德机如图1以进行实验探究，该装置不只可以探究加速度与力和质量的关系，还可以用来探究当地重力加速度的大小，实验器材有力传感器、滑轮、细线、重物、钩码、纸带、电火花计时器、交流电源，将质量忽略不计的轻质滑轮悬挂于力传感器上，用细线拉住重物，跨过滑轮另一端悬挂砝码和砝码盘，设重物质量为m，砝码和砝码盘总质量为M，力传感器示数为F，重物下端连接纸带，通过电火花计时器打点描绘重物运动轨迹，整个装置处于静止状态，当地重力加速度为g： (1)下列操作正确的是_______ A．固定打点计时器时应将限位孔保持竖直并置于重物正下方 B．应先松开砝码盘让重物向上运动，然后再接通打点计时器电源打点 C．实验应满足条件 D．实验中应准备的实验器材还有刻度尺 (2)该小组同学打出一条纸带如图2，相邻两计数点间有4个点没有画出，已知，，，，则可测得该次加速度大小a为______m/s2（计算结果保留2位有效数字） (3)该小组同学进行多次实验，并将数据整理成图像如图3所示，并测得图像斜率为k，纵轴截距为b，则可计算得到重物质量为m=_____，当地重力加速度g=____（以k，b表示） 【答案】(1)AD (2)0.10 (3) -b 【详解】（1）A．固定打点计时器时将限位孔保持竖直并置于重物正下方，这样可以减小纸带与限位孔之间的摩擦，保证实验的准确性，故A正确； B．实验时应先接通打点计时器电源，待打点稳定后再松开砝码盘让重物运动，若先松开砝码盘再接通电源，会导致打点不稳定，数据不准确，故B错误； C．在这个实验中，力传感器可以直接测量出绳子的拉力，不需要满足的条件，故C错误； D．要通过纸带计算加速度，需要测量纸带上点与点之间的距离，所以实验中应准备刻度尺，故D正确。 故选AD。 （2）已知相邻两计数点间有4个点没有画出，所以相邻两计数点间的时间间隔 根据匀变速直线运动的推论有 这里 代入上面公式解得 （3）[1][2]对重物进行受力分析列牛顿第二定律方程有 变形得 结合图像可得 所以解得重物的质量为 同理有 所以解得当地重力加速度为 2 / 57 1 / 57 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题07 力学实验 3大高频考点概览 考点01 平抛运动实验 考点02 圆周运动实验 考点03 验证机械能守恒定律和探究动能定理实验 地 城 考点01 平抛运动实验 1．【答案】(1)BD (2) A C (3) 不是 2．【答案】(1)A (2)钢球能静止在斜槽末端 (3)D (4) 0.5 9.75 3．【答案】(1)BC (2) 0.10 2.5 4．【答案】(1)C (2)B 5．【答案】(1) 竖直 自由落体运动 (2)不需要 (3) 0.02 0.40 6．【答案】(1)D (2)BC (3) 7．【答案】(1)每次将小球放在同一位置由静止释放 (2)215.0 (3) (4) (5)AB 8．【答案】(1)AC (2) (3) 不是 0.1 地 城 考点02 圆周运动实验 1．【答案】(1) 秒表、电子天平 B (2)角速度 2．【答案】(1)C (2)B和C (3) 2 3 3．【答案】(1) A 控制变量法 (2) 1 2 (3)B 4．【答案】(1)0.78/0.79/0.80/0.81/0.82 (2) (3)A 5．【答案】(1) 质量 转动半径 (2) (3) 当转盘转速较小时，由转盘与重物间的静摩擦力提供向心力；随着转盘转速增大，达到最大静摩擦力后，绳子才开始提供拉力 6．【答案】(1) 1 相等 B (2) 0.30 滑块与水平直槽之间存在摩擦力作用 7．【答案】(1)控制变量法 (2) 角速度 / (3) 远小于 不可以 8．【答案】(1) 控制变量法 质量 角速度ω (2) 0.45 9．【答案】(1) B D (2)BC 10．【答案】AB 地 城 考点03 验证机械能守恒和探究动能定理实验 1．【答案】(1) 1.50 1.5 (2)最大值 (3)D (4) 静止释放时细线与竖直方向夹角 2．【答案】(1) 不需要 不需要 (2)AD (3) 3．【答案】(1)BC (2)左 (3) 1.62 1.56 4．【答案】(1)B (2)AC (3) (4)不变 5．【答案】(1) 远大于 系统误差 C (2) C 3.00 (3)减小弹簧自重的影响 6．【答案】(1) (2) 19.30（19.28－19.32） (3)A (4) 2.8（2.7－2.9均正确） 7．【答案】(1)ACBD (2)16.00（15.97-16.03） (3) 8．【答案】 2W 3W AD 0.82 6.7×10-3 （0.0067均可） 9．【答案】(1)AC (2) (3)下落时纸带受到了阻力（写摩擦阻力也对） 10．【答案】(1)减少 (2) (3)2 11．【答案】 时间相等 = 0.56 12．【答案】 CD/DC 摆锤下摆过程中，动能逐渐增大，重力势能逐渐减小，机械能基本保持不变 13．【答案】(1)C (2)B (3) 0.486 在误差范围内，重物机械能守恒 14．【答案】(1)2.0 (2) D (3)> 15．【答案】(1)BC (2) 16．【答案】(1)BC (2) (3)C (4) 17．【答案】(1)AB (2) (3)C (4)更大 18．【答案】(1) 4.9J 4.8J (2)滑轮的轴不光滑；滑轮有质量；软绳有质量；物体运动过程中受空气阻力；手机在下落过程中发生摆动 19．【答案】(1)P (2) / 20．【答案】B 21．【答案】(1)B (2) A F (3)C 40．【答案】(1)需要 (2)C (3) (4)2.6 22．【答案】 不需要 相等 > 靠近 23．【答案】(1) 静止 同一位置 (2)＞ (3)c (4)C (5) 24．【答案】(1)AD (2)0.10 (3) -b 2 / 57 1 / 57 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题07 力学实验 3大高频考点概览 考点01 平抛运动实验 考点02 圆周运动实验 考点03 验证机械能守恒定律和探究动能定理实验 地 城 考点01 平抛运动实验 一、力学实验 1．(24-25高一下·广东茂名普通高中·)在“探究平抛运动的特点”的实验中，某组同学用如图甲所示装置探究平抛运动的规律。 (1)（多选）在该实验中，下列说法正确的是__________。 A．斜槽轨道必须光滑 B．斜槽轨道末端切线必须水平 C．将坐标纸上描出的点用直线依次连接 D．小钢球每次要从斜槽上同一位置由静止释放 (2)通过描点法来研究平抛运动的轨迹，先将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬木板上，让小钢球沿斜槽轨道滑下后从末端飞出，落在水平挡板上，并挤压白纸留下一个痕迹点。实验中，小组同学让钢球多次从斜槽上滚下，并在白纸上依次记下小球的位置，同学A、B的记录纸分别如图乙、丙所示，从图中可以看出同学A的错误最可能是__________，同学B的实验错误最可能是__________；（将正确选项前面的字母填在横线上） A．斜槽末端不水平        B．小钢球与斜槽之间摩擦太大 C．每次由静止释放小钢球的位置不同    D．小钢球在斜槽上释放的位置离斜槽末端的高度太高 (3)同学C采用频闪数码照相机连续拍摄的方法来获取小钢球平抛运动的轨迹，并得到如图丁所示的图片，图片中、、、是连续四次拍摄的小钢球所在的位置。 ①方格纸中每个小方格的实际边长为，取重力加速度，在已探究并得出竖直方向的运动为自由落体运动的基础上，则可求得小钢球做平抛运动的初速度大小为__________（保留小数点后一位数字）； ②分析知点__________（填“是”或“不是”）小钢球的抛出点。 2．(24-25高一下·广东云浮·期末)“研究平抛运动”实验中，实验小组选用如图甲所示的实验装置，他们让钢球从斜槽固定位置滚下，钢球从斜槽末端飞出做平抛运动，用铅笔描出钢球经过的位置，通过多次实验，在竖直白纸上记录钢球经过的多个位置，得到钢球做平抛运动的轨迹，并利用轨迹求出钢球做平抛运动的初速度。 (1)除图甲中所给的实验器材外，完成本实验还需要的测量工具是________。 A．刻度尺 B．秒表 C．天平 (2)为保证钢球飞出后做平抛运动，斜槽末端必须水平。实验中判断斜槽末端水平的依据是________。 (3)如图乙所示，在实验中记下钢球的平抛初位置点，用悬挂的重锤（未画出）确定竖直线。取下白纸，以为原点，以竖直线为轴、水平线为轴建立坐标系，用平滑曲线画出钢球做平抛运动的轨迹。如果该轨迹是一条抛物线，那么轨迹上任意一点的坐标与坐标理论上应满足，若钢球的初速度大小为，重力加速度大小为，关系式中的应等于________。 A． B． C． D． (4)B实验小组为了更方便研究平抛运动，他们在实验中用频闪光源代替钢球，频闪光源的频率为，抛出后经过画布时在上面留下了一串反映平抛运动轨迹的点迹，如图丙所示，、、是频闪光源做平抛运动过程中在画布上留下的三个连续点迹。将点迹拍照后用软件分析可得到各点的坐标，、、的坐标见表格，通过计算可得频闪光源做平抛运动的初速度大小为________，当地的重力加速度大小为________。 1.0 2.0 3.0 0.40 1.19 2.37 3．(24-25高一下·广东肇庆·期末)某同学用如图甲所示装置探究“平拋运动的规律”。 (1)该同学用描点法画小球的平抛轨迹时，下列说法正确的是__________（填正确答案标号）。 A．实验所用斜槽应尽量光滑 B．斜槽末端的切线必须水平 C．纸板平面应竖直且与小球轨迹所在平面平行 D．小球每次由静止释放的位置可以不同 (2)图乙是该同学利用频闪照相的方法得到的小球某次平抛运动的照片。由图乙可知，该次频闪拍照的周期为________s，小球做平抛运动的初速度大小为__________m/s。（重力加速度取10m/s2，结果均保留2位有效数字） 4．(24-25高一下·广东深圳·期末)用如图甲所示的装置完成“探究平抛运动的特点”实验。 (1)为了能较准确地描绘出小球的运动轨迹；必要的操作或条件是_____； A．挡板竖直方向等间距移动 B．斜槽轨道必须是光滑的 C．斜槽末端必须调为水平 (2)为了准确描绘小球运动轨迹，需要建立直角坐标系，对于坐标原点的定位正确的是_____。 A． B． C． 5．(24-25高一下·广东广州培正中学·期末)某实验小组用如图甲所示的装置研究平抛运动及其特点，他的实验操作是：在小球A、B处于同一高度时，用小锤轻击弹性金属片，使A球水平飞出，同时B球被松开下落。 (1)甲实验的现象是小球A、B同时落地，说明小球A在__________（填“水平”或“竖直”）方向的分运动是__________。 (2)安装图乙研究平抛运动的实验装置时，要求斜槽末端切线水平，斜槽__________（填“需要”或“不需要”）光滑。 (3)在某次实验过程中，将背景换成方格纸，用频闪照相机拍摄到如图丙所示的小球平抛运动的照片，照片中小方格的边长L=0.4cm，小球在平拋运动中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则照相机每隔__________s曝光一次，小球平拋初速度为v0=__________m/s（计算结果均保留两位小数，当地重力加速度大小g=10m/s2）。 6．(24-25高一下·广东清远·期末)某同学在“探究平抛运动的特点”实验中，采用如图甲所示的实验装置，图乙中A、B、C三点为小球在坐标纸上留下的痕迹。 (1)坐标纸应当固定在竖直的木板上，下列情况哪种更合适： （填标号）； A． B． C． D． (2)下列说法正确的是 （填标号）； A．斜槽轨道尽量光滑 B．安装斜槽时用重锤线调整使其末端水平 C．安装斜槽时将钢球置于末端，通过观察其是否静止来调整末端水平 D．图乙中坐标原点O为平抛运动的起点 (3)物理兴趣小组利用该装置研究大小相同的小球正碰。正确安装装置并调试后，先让质量为的小球A从轨道P 点静止释放（不放小球B）落在挡板MN处，然后把质量为的小球B放在斜槽轨道末端，再让小球A 从轨道P 点静止释放，两个小球碰撞后落在挡板MN处，以平抛运动的起点为原点O建立坐标系如下图所示，已知 若两小球在正碰过程动量守恒，则 满 足的关系式为_________________； 7．(24-25高一下·广东韶关·期末)如图甲所示为某学习小组设计的平抛运动探究装置，实验时让小球从轨道下滑，从O点飞出落到放有复写纸的斜板上，留下位置点，测量抛出点O到落点距离L，改变斜板与水平方向的夹角，重复实验，已知当地重力加速度为g。 (1)为使每次实验小球飞出速度不变，需进行的操作是：______； (2)在测量长度时如图乙所示，则______mm； (3)利用测量数据绘制图像，为了使图像成一直线，图丙的横坐标为______（填“”或“”）； (4)计算出图像斜率k，则该实验中小球飞出的初速度______（用k、g表示）。 (5)关于本实验下列说法正确的是______ A．应该选择密度大的小球完成实验 B．轨道末端需要保持水平 C．轨道粗糙会增加实验误差 8．(24-25高一下·广东广州三校（广附、广铁、广外）·期末)一兴趣小组在学习了平抛运动后，进行了“探究平抛运动的特点”实验，实验中，以小球离开轨道末端时的球心位置为坐标原点O，建立水平（x）与竖直（y）坐标轴。让质量为m的小球从斜槽上离水平桌面高为h处由静止释放，使其水平抛出，通过多次描点可绘出小球做平抛运动时球心的轨迹如图甲所示。 (1)以下实验操作合理且必要的是___________（填正确答案标号）。 A．调整斜槽末端，必须使末端保持水平 B．小球每次都从斜槽上不同的位置由静止释放 C．以球心为坐标原点，借助重垂线确定竖直方向并建立直角坐标系 D．用砂纸打磨斜槽轨道，尽量使斜槽轨道光滑一些 (2)已知小球平抛运动的初速度为v0，重力加速度为g，则小球做平抛运动的轨迹方程为y=___________。 (3)某同学在实验过程中，记录了小球平抛运动轨迹的一部分，如图乙所示。重力加速度g取10m/s2，由图中所给的数据可判断出图中坐标原点O___________（选填“是”或“不是”）抛出点；小球从A点运动到B点的时间为___________s。 地 城 考点02 圆周运动实验 1．(24-25高一下·广东汕尾·期末)下列是《普通高中物理课程标准》中列出的2个必做实验的部分内容： (1)图甲是验证机械能守恒定律的实验装置。 ①提供的实验器材有重锤、铁架台、打点计时器、纸带、秒表、交流电源、刻度尺、电子天平，其中不必要的器材有______； ②图乙为实验打出的一条纸带，点可视为重锤静止释放瞬间打点计时器打下的点，根据记录的数据，应取图中点到_______（选填“A”“B”或“C”）点来验证机械能守恒定律。 (2)图丙是探究向心力大小与物体质量、转动半径和角速度关系的实验装置。若将两个相同的钢球分别放在挡板处和挡板处进行实验，则是为探究向心力与________的关系。 2．(24-25高一下·广东潮州·期末)用如图所示的向心力演示器探究向心力大小的表达式。匀速转动手柄，可以使变速塔轮以及长槽和短槽随之匀速转动，槽内的小球也随着做匀速圆周运动，根据标尺上露出的等分标记，可以粗略计算出两球所受的向心力大小之比。 (1)该实验中，利用了______来探究向心力的大小F与小球质量m、角速度ω和半径r之间的关系； A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 (2)探究向心力大小与半径的关系时，在控制角速度相同的情况下，应将两个质量相等的钢球分别放在______（选填“A和B”、“A和C或“B和C”）位置； (3)为了探究向心力大小与物体质量的关系，应比较下表中的第1组和第______组数据；为了探究向心力大小与转速的关系，应比较下表中的第1组和第______组数据。 组数 小球的质量m/g 转动半径r/cm 转速n/（r·s-1） 1 14.0 15.00 1 2 28.0 15.00 1 3 14.0 15.00 2 4 14.0 30.00 l 3．(24-25高一下·广东江门·期末)实验小组同学用如图装置探究向心力的表达式的装置。已知塔轮共3层，每层左右半径比分别为 1:1（第一层）、2:1（第二层）、3:1（第三层）。两侧变速塔轮通过皮带连接，长槽和短槽随塔轮转动，挡板A和挡板C离塔轮中心轴的半径相等，标尺显示两球向心力之比。 (1)实验中探究向心力与角速度的关系时，需将质量相同的两个钢球分别放在短槽的挡板C和长槽的挡板______位置处，这种研究方法是______（选填“控制变量法”“理想模型法”）； (2)当皮带套在第二层塔轮时，右塔轮边缘线速度是左塔轮边缘线速度的______倍；右塔轮的角速度是左塔轮的______倍； (3)实验中观察到：当角速度增大到原来的2倍时，标尺显示的向心力格子数变为原来的4倍。由此可得出的结论是（　　） A．向心力与角速度成正比 B．向心力与角速度的平方成正比 C．向心力与角速度的立方成正比 D．无法确定向心力与角速度的关系 4．(24-25高一下·新疆部分学校·)“九章”实验小组为探究做圆周运动的物体所需向心力大小与线速度大小的关系，设计了如图甲所示的装置。细线的一端连接固定在悬点O处的力传感器，细线的另一端连接小球，将小球拉至细线偏离竖直方向某一角度（细线伸直）后由静止释放，悬点正下方的光电门可以测量小球通过光电门的挡光时间，力传感器可以显示细线对力传感器的拉力大小。 (1)利用刻度尺和三角尺测小球的直径，测量结果如图乙所示，则小球的直径______cm。 (2)测得小球经过光电门时的遮光时间为t，则小球经过光电门时的速度大小为______（用d、t表示）。 (3)改变小球释放位置，重复多次实验，测出多组小球经过光电门时细线对力传感器的拉力大小F与小球经过光电门时的遮光时间t，绘制出图像，则绘制出的图像可能正确的是______。 A． B． C． D． 5．(24-25高一下·广东佛山普通高中·期末)利用如图甲装置研究重物做圆周运动的向心力与角速度的关系，在表面粗糙的转盘同一直径上开了两道宽度均为d的狭缝，转盘上放置一质量未知的重物，拉力传感器固定在转轴上，重物与拉力传感器用轻绳连接。激光发射器发出的细小光束穿过狭缝后可被正对的接收器接收，调整激光发射器和接收器的位置使得激光束恰好正对着重物中间。实验开始时把轻绳拉直，启动电机让转盘缓慢加速，重物与转盘始终保持相对静止，最后一起保持匀速转动。某次实验中当转盘匀速转动时，接收器接收到的激光强度随时间的变化情况如图乙所示：激光接收周期为t0，每次接收到光照的时长为Δt。 (1)要研究向心力与角速度的关系时，需要保证重物的_____和_____保持不变； (2)此次实验物体随圆盘做匀速圆周运动的角速度为ω=_____，重物的转动半径r=_____；（用题中已知量的符号表示） (3)改变转盘转速，进行多次实验，测得多组激光接收周期t及对应的传感器示数F，得到如图丙所示的图像，图线不过原点的主要原因是_____。由图像可得重物的质量m=_____（用题中已知量的符号表示）。 6．(24-25高一下·广东东莞·期末)如图所示是“探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间关系”的实验装置。皮带分别套在左右两侧变速塔轮的不同圆盘上，转动手柄，可使两侧变速塔轮及长槽和短槽随之匀速转动，两个槽内的小球分别以各自的角速度做匀速圆周运动，其向心力由挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力通过杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值。当皮带分别处于两侧变速塔轮1、2、3层时，左、右塔轮以及长槽和短槽的角速度之比分别为1∶1、1∶2和1∶3，那么： (1)若探究向心力的大小F与半径r的关系时，两侧变速塔轮应该同时选择第________层（选填“1”、“2”或“3”），长短槽放置质量________（选填“相等”或“不相等”）的小球，小球应分别放C处和________处。（选填“A”或“B”）。 (2)为了进一步精确探究，小组同学利用传感器验证向心力的表达式，如图乙所示，装置中水平直槽能随竖直转轴一起转动，将滑块套在水平直槽上，用细线将滑块与固定在槽上的力传感器连接。当滑块随水平直槽一起匀速转动时，细线的拉力大小可以通过力传感器测得，滑块转动的角速度可以通过角速度传感器测得。将相同滑块分别以半径r为0.30m、0.25m、0.20m、0.15m、0.10m做匀速圆周运动，在同一坐标系中分别得到图丙中①、②、③、④、⑤五条F-ω图线，则图线①对应的半径为_______m，各图线均不过坐标原点，原因可能是__________________________。 7．(24-25高一下·广东惠州·期末)如图（a）所示的装置可以探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系，图（b）所示的装置可以探究物体加速度与该物体所受合外力、质量的关系。 (1)这两个实验共同的探究方法是___________________________。 (2)用图（a）所示的装置探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系时，如果将两个完全相同的小球分别放在图中A、C两处，且转动半径相同，将皮带套在半径之比为的左右两个塔轮上，这样做是为了探究向心力大小与_________的关系，A、C两处小球所需的向心力大小之比理论上应该为_________。 (3)用图（b）所示的装置探究物体加速度与该物体所受合外力、质量的关系时，在平衡摩擦力后，要使重物的重力近似等于物体的合外力，需满足重物质量物体质量_________（选填“远小于”或“远大于”）；正确平衡摩擦力后，该装置_________（选填“可以”或“不可以”）用来完成“验证机械能守恒定律”的实验。 8．(24-25高一下·广东湛江·期末)某同学利用如图甲所示的向心力演示器探究小球做圆周运动所需向心力大小F与小球质量m、运动半径r和角速度ω之间的关系。 (1)本实验采用的主要实验方法为______（填“等效替代法”或“控制变量法”）。在探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与运动半径r的关系时，把两个相同_____的小球放到半径r不等的长槽和短槽上，保证两变速塔轮的_______相同，根据标尺上露出的红白相间等分标记，粗略计算出两个球所需向心力的比值。 (2)另一同学利用如图乙所示接有传感器的向心力实验器来进行实验。力传感器可直接测量向心力的大小F，旋臂另一端的挡光杆经过光电门传感器时，系统将自动记录其挡光时间，测量挡光杆的宽度为d，挡光杆到转轴的距离为R。某次挡光杆经过光电门时的挡光时间为Δt，可求得挡光杆的角速度ω的表达式为______（用题目中所给物理量的字母符号表示）。该同学保持砝码质量和运动半径r不变，探究向心力F与角速度ω的关系，作出F−ω2图线如图丙所示，若砝码运动半径r=0.2m，牵引杆的质量和一切摩擦可忽略，由F−ω2图线可得砝码质量m=_______kg。（结果保留两位有效数字） 9．(24-25高一下·广东深圳·期末)在“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”实验中，所用实验装置如图乙和图丙所示。 (1)本装置中，能获取向心力大小关系信息的部件是_____，可改变角速度大小关系的部件是_____。 A．标尺    B．弹簧测力筒    C．长（短）槽    D．变速塔轮 (2)保持小球质量不变，为探究向心力大小与角速度的关系，下列操作中可采用的有_____ A．小球放A、C处，皮带放第一层 B．小球放A、B处，皮带放第二层 C．小球放A、B处，皮带放第三层 D．小球放A、C处，皮带放第三层 10．(24-25高一下·广东清远·期末)（多选）用如下图所示的实验装置来探究向心力F的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动，槽内的球做匀速圆周运动。下列说法正确的是（　　） A．该实验使用了控制变量法 B．图1实验过程中左边标尺刻度大于右边标尺刻度 C．图2实验过程中两边标尺刻度相同 D．图3实验过程中左右两边标尺刻度比为1：2 地 城 考点03 验证机械能守恒和探究动能定理实验 1．(24-25高一下·广东广州培正中学·期末)如图甲所示是某组同学验证做圆周运动的物体所受向心力大小与线速度关系的实验装置。一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A点，光电门固定在A的正下方靠近A处。在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条，小钢球的质量为m，重力加速度为g。实验步骤如下： (1)将小球竖直悬挂，测出悬点到钢球球心之间的距离，得到钢球运动的半径为R；用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图乙所示，其读数为___________cm；将钢球拉至某一位置释放，测得遮光条的挡光时间为0.01s，小钢球在A点的速度大小v=___________m/s（计算结果保留两位有效数字）。 (2)先用力传感器的示数计算小钢球运动的向心力，应取该次摆动过程中示数的___________（选填“平均值”或“最大值”），然后再用计算向心力。 (3)改变小球释放的位置，重复实验，比较发现F总是略大于，分析表明这是系统造成的误差，该系统误差的可能原因是 。 A．小钢球的质量偏大 B．遮光条的宽度过宽 C．总是存在空气阻力 D．速度的测量值偏大 (4)该组同学若要利用该实验装置验证机械能守恒定律，在步骤（1）中还需测量___________（填写物理量及符号）要验证机械能守恒则应满足关系式___________。（用题中物理量表示） 2．(24-25高一上·广东汕头第一中学·期末)为探究物体质量一定时加速度与力的关系，小明设计了如图甲实验装置。 (1)实验中，平衡摩擦力时，___________ （选填“需要”或者“不需要”）将砂及砂桶用细线绕过定滑轮系在小车上。适当垫高木板一端，轻推小车，使得小车能匀速下滑则认为平衡摩擦力。之后改变砂和砂桶质量，___________ （选填“需要”或者“不需要”）重新平衡摩擦力。 (2)小明根据实验数据作出图像如图乙，该图线不过原点并在末端发生弯曲，其原因是_______。（选填字母代号） A．木板右端垫起的高度过小（即平衡摩擦力不足） B．木板右端垫起的高度过大（即平衡摩擦力过度） C．砂和砂桶的总质量m远小于小车及车上砝码的总质量M D．砂和砂桶的总质量m未远小于小车及车上砝码的总质量M (3)图丙为某次实验得到的纸带，相邻两个计数点之间的距离如图，已知交流电频率为f，则小车加速度的表达式为a=___________。（用x1、x2、x3、x4、x5、x6及f表示） 3．(24-25高一下·广东潮州·期末)某同学用图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”实验。    (1)该实验中，下列做法正确的是______； A．必须用天平测出重物的质量 B．两限位孔的位置在同一条竖直线上 C．先接通电源，后释放纸带 D．可用公式v=gt计算重锤的速度 (2)实验中得到的一条点迹清晰的纸带如图乙所示，若把第一个点记为O、另选连续的三个点A、B、C作为测量点，测得A、B、C到O的距离分别为28.00cm、33.00cm、38.00cm，所用重物的质量为0.5kg，打点计时器所用交流电的频率为50Hz.    乙图中纸带的______（填“左”或“右”）端与重物相连； (3)根据以上数据可得，由O点到B点的过程中，重物的重力势能减少了______J，动能增加了______J.（重力加速度取g=9.8m/s2，计算结果保留三位有效数字） 4．(24-25高一下·广东江门·期末)某兴趣小组的几位成员做“验证机械能守恒定律”的实验。 (1)下图是四位同学释放纸带瞬间的照片，操作正确的是（　　） A． B． C． D． (2)关于上述实验，下列说法中正确的是（　　） A．重物最好选择密度较大的铁块 B．重物的质量必须测量 C．实验中应先接通电源，后释放纸带 D．可以通过纸带测量物体的下落高度h，再代入公式求解瞬时速度 (3)若某同学正确操作得到如图所示的纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为h1、h2、h3。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T，设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化量为___________，重物的动能变化量为___________。（结果用题设字母表示）； (4)从打O点到打B点的过程中，重物会受到空气阻力的作用，纸带与限位孔之间也存在相互作用的摩擦力，因此，重物的重力势能变化量的测量值与真实值相比会___________。（填“偏大”“偏小”或“不变”） 5．(24-25高一下·广东茂名普通高中·)下列是《普通高中物理课程标准》中列出的三个必做实验的部分步骤，请完成实验操作和计算。 (1)如图所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。在小车质量______（选填“远大于”或“远小于”）槽码质量时，可以认为细绳拉力近似等于槽码的重力。上述做法引起的误差为______（选填“偶然误差”或“系统误差”）。为减小此误差，下列可行的方案是______。 A．用气垫导轨代替普通导轨，滑块代替小车 B．在小车上加装遮光条，用光电计时系统代替打点计时器 C．在小车与细绳之间加装力传感器，直接测出小车所受拉力大小 (2)如图所示，是用弹簧OC和弹簧秤a、b做“探究求合力的方法”的实验，每次实验均保持O点位置不变： ①关于本实验下述做法中会使实验误差变大的操作有______。 A．弹簧OC换成橡皮绳 B．弹簧秤a、b与纸面平行 C．O与弹簧秤a之间的绳长度太短 ②纠正错误操作后，在某次实验中，弹簧秤a的读数如图所示，则弹簧秤a的读数为______N。 (3)如图所示是“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验装置，测量弹簧原长时，需要将弹簧竖直悬挂在铁架台的横杆上，而不是将弹簧静置于水平地面上，主要目的是______。 6．(24-25高一下·广东广州第十六中学·期末)利用图1所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。 (1)打点计时器打出的一条纸带（如图2），点（图中未标出）为释放纸带瞬间所打的点，纸带的______（填“”或“”）端靠近重物。 (2)a、b、c是打点计时器连续打下的3个点，刻度尺的零刻线与点对齐，打点计时器在打出点时重锤下落的高度______cm，下落的速度为______（后一空计算结果保留3位有效数字）。 (3)在实验过程中，下列实验操作和数据处理正确的是______。 A．释放重锤前，手捏住纸带上端并使纸带保持竖直 B．做实验时，先释放连接重锤的纸带，再接通打点计时器的电源 C．计算重力势能的减少量mgh时，取 D．为测量打点计时器打下某点时重锤的速度，先测量该点到点的距离，再根据公式计算，其中应取当地的重力加速度 (4)某同学在纸带上选取计数点后，测量它们到起始点的距离，然后利用正确的方法测量并计算出打相应计数点时重锤的速度，通过描绘图像去研究机械能是否守恒。图像中图线的斜率为，定义单次测量的相对误差，其中是重物重力势能的减少量，是其动能的增加量，则实验相对误差______（用字母k和g表示），当地重力加速度取，则______（结果保留两位有效数字），，可认为在实验误差允许范围内机械能守恒。 7．(24-25高一下·广东汕头潮南区·期末)某同学利用物理实验室中的单摆和光电门设计了如图装置探究机械能守恒定律。将夹子固定在铁架台上，夹子夹住绳子一端，另一端固定一个小球，绳子长度为L，小球直径为D，小球质量为m，将小球拉至与夹子同一水平高度由静止释放，小球经过光电门时显示小球通过光电门的时间为。 (1)实验主要步骤如下，正确实验操作顺序为_______（填字母代号） A．安装铁架台，将夹子固定在铁架台上，测得绳子长度L，小球直径为D B．将小球拉至与夹子同一水平高度由静止释放 C．用夹子夹住绳子一端，另一端固定在小球上 D．记录光电门显示的时间△t (2)如图用刻度尺测量绳子长度为L=_____cm。 (3)实验测得小球直径为D，已知当地重力加速度为g，光电门显示的时间△t，可得实验中小球重力势能减少量为_______。动能的增加量为_______（以物理符号表示）。若二者数值接近相等，则说明在误差允许范围内，只有重力做功时，机械能守恒。 8．(24-25高一下·广东梅州·期末)如图1所示，是“探究功与速度变化的关系”的实验装置，实验步骤如下：              图1 （1）按照上图将器材连接好。 （2）先用一条橡皮筋做实验，当质量为的小车，在1条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为W，用打点计时器和纸带测出小车的最大速度v，记入表格。 （3）当用2条、3条……完全相同的橡皮筋进行第2次、第3次……实验时，橡皮筋拉伸的长度与第一次相同，因此第2次、第3次……实验中，橡皮筋对小车做的功分别为________、________、……，每次实验中小车获得的最大速度可由打点计时器所打出的纸带求出。数据记入表格。 （4）关于该实验操作的遗漏步骤或注意事项，下列说法正确的是________。 A．必须平衡摩擦力                    B．打点计时器可以用干电池供电 C．可以选用规格不相同的橡皮筋        D．每次实验，小车必须从同一位置由静止释放 （5）图2是按正确的实验操作用1条橡皮筋实验打出的纸带，测得相邻两点间的距离分别为，所用交流电的频率为，则小车的最大速度为________，如果用2条橡皮筋做实验，那么，在理论上，小车获得的最大动能为________J（结果均保留两位有效数字）。                             图2 9．(24-25高一下·广东梅州·期末)某学习小组利用如图1所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验。 (1)在本实验中，还需要用到的实验器材有________； A．刻度尺 B．秒表 C．低压交流电源 D．低压直流电源 (2)实验中，先接通电源，再释放重锤，得到如图2所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点，测得它们到起始点O的距离分别为。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T，重锤的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重锤的重力势能减少量________，动能增加量________，若在误差允许的范围内，与近似相等，则可验证机械能守恒；（用上述测量量和已知量的符号表示） (3)在实际验证的过程中，同学们发现动能的增加量总是略小于重力势能的减少量。关于这一问题出现的原因，可能是________； 10．(24-25高一下·广东佛山普通高中·期末)小明同学利用手机传感器来验证机械能守恒定律，如图所示：细绳一端固定在手机一端的中间，另一端悬挂在点。已知细绳的长度远大于手机尺寸，且点至手机传感器的距离为。实验步骤如下： (1)在手机上打开测量加速度APP，握住手机使细绳拉紧至水平后静止释放，手机开始向下摆动。若以点所在水平面为零势能参考面，则手机在下摆到最低点的过程中重力势能_____（选填“增加”“减少”或“不变”）。 (2)从APP中读出手机摆至最低点的向心加速度为，则手机摆至最低点时的速度_____（用题中已知符号表示）。 (3)只要满足_____（为重力加速度），则说明手机在下摆过程中机械能守恒。 11．(24-25高一下·广东湛江·期末)实验小组利用小车碰撞实验测量吸能材料的性能，装置如图所示，图中轨道由轨道甲和乙平滑拼接而成，且轨道乙倾角较大。 （1）选取相同的两辆小车，分别安装宽度为1.00cm的遮光条。 （2）轨道调节。 调节螺母使轨道甲、乙连接处适当升高。将小车在轨道乙上释放，若测得小车通过光电门A和B的______。证明已平衡小车在轨道甲上所受摩擦力及其他阻力。 （3）碰撞测试 先将小车1静置于光电门A和B中间，再将小车2在M点由静止释放，测得小车2通过光电门A的时间为，碰撞后小车1通过光电门B的时间为。若_____，可将两小车的碰撞视为弹性碰撞。 （4）吸能材料性能测试。 将吸能材料紧贴于小车2的前端。重复步骤（3）。测得小车2通过光电门A的时间为10.00ms，两车碰撞后，依次测得小车1和2通过光电门B的时间分别为15.00ms、30.00ms，不计吸能材料的质量，计算可得碰撞后两小车总动能与碰撞前小车2动能的比值为_________（结果保留2位有效数字）。 12．(24-25高一下·广东深圳·期末)某小组做“验证机械能守恒定律”的实验。 （1）按图甲安装完实验装置后，还需选取的器材有_____ A．      B． C．      D． （2）按照正确的操作步骤，重复多次实验。 （3）在得到的纸带中，选择一条点迹清晰且符合实验要求的纸带，如图乙所示。把静止下落的起始点记为0，与0点相隔一段距离以后的各点依次记为1，2，3，…，测量对应的下落高度，，，…，已知当地重力加速度为，计时器的打点周期为。 （4）选取0点到4点的过程进行分析，若满足关系式_____（用给出的物理量符号表示），则可得出“该过程中，重物减少的重力势能等于增加的动能”的结论。 （5）接着采用另一方案验证机械能守恒定律。实验装置如图丙所示：底座上固定一内侧为圆弧形薄面板，面板内侧安装了6个挡光片。轻质杆一端可绕固定点在竖直面内自由转动，另一端连接带有光电门的摆锤，摆锤与面板不接触。数据采集器与计算机连接。 （6）操作步骤如下： ①测量挡光片宽度和摆锤质量的数值，记录6个挡光片到摆锤最低点的高度。 ②摆锤从一定高度静止释放，系统记录摆锤通过各挡光片的时间，计算摆锤通过挡光片的速度公式_____（用所测物理量符号表示）。 ③系统生成摆锤经过各挡光片的动能、重力势能以及机械能的数值，经过描点、拟合，得到如图丁所示图像。观察到图像中、和分别具有如下变化规律：_____，从而得到摆锤下摆过程中机械能守恒。 13．(24-25高一下·广东清远·期末)在“验证机械能守恒定律”的实验中： (1)下列操作正确的是 （填标号）； A． B． C． (2)若用 来验证机械能守恒，应选择哪一条纸带进行数据分析： （填标号）； A． B． C． (3)如下图所示在实验纸带上选打下的第一个点标记为O，AB、C为从合适位置开始选取的三个连续计时点，已知打点计时器打点频率为50 Hz、当地重力加速度 重锤质量为300g。在打O点到B 点的这段时间内，重锤动能的增加量______J（结果保留三位有效数字），重力势能的减少量 根据实验结果可得出的实验结论是______。 14．(24-25高一下·广东广州实执信广雅二中六中五校联考·期末)某实验小组设计了如图所示的实验装置来验证机械能守恒定律。（已知重力加速度为g，绳和滑轮的质量以及轮与轴之间的摩擦均忽略不计。） (1)实验时，实验小组的同学进行了如下操作： ①用天平分别测出物块A、B（含遮光片）的质量分别为3m和2m； ②测出遮光条宽度d=4.0mm； ③将重物A、B通过轻绳和两个轻质滑轮连接成图甲所示的装置，一个同学用手托住重物B，另一个同学测量出遮光片中心到光电门中心的竖直距离h，之后释放重物B使其由静止开始下落。测得遮光片经过光电门的时间为t=2.0ms，则此时重物B速度的大小为______（结果保留两位有效数字）。 (2)改变光电门与物块B之间的高度h，测得遮光片的挡光时间t，多次重复实验，并用描点法作出图像，以下四种你认为作______图像最为合理。（选填选项前的相应字母 A．      B．     C．      D．   此时若图像的斜率______（用含字母g、d的表达式表示），则验证了机械能守恒定律。 (3)有同学提出遮光片宽度过大可能会对实验结果产生影响，若本实验忽略其他因素的影响，仅考虑遮光片宽度对本实验的影响，则本实验得出的重力势能的减小量ΔEp和动能的增加量ΔEk的关系为ΔEp______ΔEk（选填“>”“<”或者“=”）。 15．(24-25高一下·广东韶关·期末)图1是验证“机械能守恒定律”的实验装置图。 (1)下列实验操作和数据处理正确的是______。 A．实验中必须测量重物的质量 B．打开打点计时器前，应提住纸带上端使纸带竖直立 C．实验中应先接通打点计时器的电源，再释放重物 D．测量纸带上某点的速度时，可由公式计算 (2)图2为实验所得的一条纸带，在纸带上选取连续的、点迹清晰的3个点A、B、C，测出A、B、C与起始点O之间的距离分别为、、。已知打点计时器的打点周期为T，当地重力加速度为g。则B点的速度______；从打O点到打B点的过程中，若满足______，则表明小球在上述运动过程中机械能守恒（以上两空均用题中已知量符号表示） 16．(24-25高一下·广东深圳高级中学·期末)某实验小组设计方案验证机械能守恒定律。如图1所示，利用打点计时器记录重物自由下落的运动过程。 (1)下列实验操作和数据处理正确的是 。 A．实验中必须测量重物的质量 B．打开打点计时器前，应提住纸带上端使纸带竖直 C．实验中应先接通打点计时器的电源，再释放重物 D．测量纸带上某点的速度时，可由公式计算 (2)图2为实验所得的一条纸带，在纸带上选取连续的、点迹清晰的3个点A、B、C，测出A、B、C与起始点O之间的距离分别为、、。已知打点计时器的打点周期为T，当地重力加速度为g。从打O点到打B点的过程中，若满足h2=__________则表明小球在上述运动过程中机械能守恒。（请填写表达式，用g，h1、h2、h3、T表示） (3)很多学生的实验结果显示重力势能的减少量略大于动能的增加量，原因可能是______________ A．利用公式v=gt计算重物速度 B．没有采取多次实验取平均值的方法 C．存在空气阻力和摩擦阻力的影响 (4)某同学利用如图3所示的装置验证机械能守恒定律。将直径为d的小球通过细线系在固定点上，使小球可以在竖直平面内做圆周运动。调节小球的释放位置，记录小球释放时球心到光电门中光信号的竖直高度h，并将其无初速度释放。当小球经过光电门时，光电门可以记录小球遮挡光信号的时间t。改变小球的释放位置，重复上述步骤，得到多组竖直高度h和对应时间t的数据。若小球向下摆动的过程中机械能守恒，则描绘以h为横坐标、以_________（用题目中所给符号表示）为纵坐标的图像，在误差允许范围内可以得到一条倾斜的直线。该图线的斜率k=______（用d、g表示）。 17．(24-25高一下·广东东莞·期末)在用“落体法”做“验证机械能守恒定律”的实验时，小明选择一条较为满意的纸带，如图甲所示。他舍弃前面密集的点，以O为起点，从A点开始选取纸带上连续点A、B、C…，测出O到A、B、C…的距离分别为h1、h2、h3…，打点计时器电源的频率为f。 (1)为减少阻力对实验的影响，下列操作可行的是______ A．选用铁质重锤 B．释放纸带前，手应提纸带上端并使纸带竖直 C．重锤下落中手始终提住纸带上端，保持纸带竖直 (2)打B点时，重锤的速度大小为______（用题目中提供的已知量表示） (3)小明用实验测得数据画出的v²-h图像如图乙所示，图线不过坐标原点的原因可能是______。 A．重锤在下落过程中受到空气阻力的作用 B．安装打点计时器时两限位孔不在同一竖直线上 C．打下O点时重锤有一定的速度 D．打点计时器开始打点后才释放纸带 (4)某同学在乙图中画出没有阻力时的v²-h图线，与原来图像相比，其斜率______（选填“更大”、“更小”或“相同”） 18．(24-25高一下·广东大湾区·期末)某同学利用手机中的软件验证机械能守恒定律。如图甲，盒子A、B分别系在跨过定滑轮不可伸长的轻质细线的两端，重力加速度g取； ①将手机放到盒子A中，测出盒子A和手机的总质量； ②调整盒子B中细沙的质量，使整个装置恰能处于静止状态； ③在盒子B的下端挂质量的钩码C，用手拉住盒子A，稳定后由静止释放； ④通过软件测得手机的加速度随时间变化图像如图乙。 (1)在图乙中选择2.0s~3.0s时间段来验证机械能守恒定律、手机、盒子AB与钩码C组成的系统重力势能减少量约为______，系统动能增加量约为______，在误差允许范围内系统的机械能守恒。（结果均保留两位有效数字） (2)写出一个造成实验误差的因素______。 19．(24-25高一下·广东汕尾·期末)如图甲所示是利用气垫导轨、滑块、滑块、频闪照相机（能以相同的时间间隔连续闪光拍照）等验证动量守恒定律的实验装置。 (1)实验前：接通气源后，在导轨上轻放滑块，给滑块一初速度，使它从轨道左端向右端运动，得到的频闪照片如图乙。为使导轨水平，可调高旋钮_________（选填“”或“”）。 (2)实验时：测出滑块的质量为，滑块B的质量为；接通气源，将滑块A静置于左侧，将滑块B静置于右侧；启动频闪照相机，推动A，使其获得水平向右的速度，与B发生碰撞后被弹回，得到的频闪照片如图丙。已知相邻两次闪光的时间间隔为，根据图丙，可知滑块A碰撞前瞬间的速度为________（选用表示）；要判断该碰撞前后动量是否守恒，则需验证的关系式是_______（选用表示）﹔若猜想该碰撞是弹性碰撞，则可验证的关系式是______（仅用表示）。 20．(24-25高一下·广东汕头潮南区·期末)某实验小组做了测量木质滑块与橡胶皮之间的动摩擦因数μ的实验，设计器材装置如图，用电机缓慢拉动长木板，稳定后长木板相对滑块匀速运动，滑块与砝码保持静止，已知滑块与砝码的总质量为400g，稳定时弹簧测力计伸长2cm，示数为1.80N，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（　　） A．实验中所用的弹簧测力计劲度系数大小为0.9N/m B．实验中可测得木质滑块与橡胶皮之间的动摩擦因数大小为0.45 C．稳定后砝码受到3个力作用 D．稳定后木质滑块受到6个力作用 21．(24-25高一下·广东揭阳·期末)某实验小组利用如图甲所示的装置探究“两个互成角度的力的合成规律”：首先将橡皮条的一端固定，另一端连接两个轻质细绳套，再用两个弹簧测力计通过两细绳套共同拉动橡皮条，使橡皮条与细绳套的结点静止于O点，记录下F1、F2的大小及方向；改用一个弹簧测力计单独拉伸橡皮条，仍使结点处于O点静止，记录下F的大小及方向；以F1、F2为邻边画平行四边形，画出对角线F′，并与力F进行比较。 (1)本实验主要采用的科学方法是（　　） A．控制变量法 B．等效替代法 C．理想实验法 D．建立物理模型法 (2)图乙中A、B是两个带细绳套的橡皮条，为了减少实验误差，选择_______（选填“A”或“B”）更合适，图丙中的力F和力F′，一定沿橡皮条方向的是_______（选填“F”或“F′”）。 (3)下列操作中的注意事项，正确的是（　　） A．两根细绳必须等长 B．橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上 C．在使用弹簧测力计时要注意使弹簧测力计与木板平面平行 40．(24-25高一下·广东惠州·期末)“验证动量守恒定律实验”的装置简化示意图如图（a）所示，入射小球的质量为，被碰小球的质量为。 (1)本实验要求轨道末端切线水平，入射小球和被碰小球半径相同，在同一组实验中，入射小球_________（选填“需要”或“不需要”）从同一位置由静止释放。 (2)为了降低偶然误差，在重复同一操作过程中，小球在纸上留下很多个痕迹，图（b）为被碰小球多次落在白纸上留下的痕迹点，为了确定该小球平均落点，三个圆中最合理的是_________。 A．a B．b C．c (3)如果碰撞过程满足动量守恒，则需要验证的表达式为_________（用、、OM、OP、ON表示）。 (4)在验证动量守恒定律实验中，通常通过计算系统动量的相对误差来反映实验误差大小，相对误差计算公式为。测得两小球的质量分别为、，小球落地点的位置距O点的距离如图所示，则本实验的相对误差_________（结果保留两位有效数字）。 22．(24-25高一下·广东肇庆·期末)学校物理兴趣小组用如图所示的装置验证动量守恒定律。气垫导轨上安装光电门1、2，滑块1、2上固定着相同的竖直遮光条，与光电门连接的电子计时器可以记录遮光条通过光电门的时间。 （1）用天平测得滑块1（含遮光条）与滑块2（含弹簧和遮光条）的质量分别为、，本实验___________（选填“需要”或“不需要”）测出遮光条的宽度； （2）调节气垫导轨的底脚螺丝，接通气源后，将一滑块放置在导轨上，轻推滑块，若滑块依次通过光电门1和2的时间___________，则说明气垫导轨已调至水平； （3）把滑块2静止放在光电门1和光电门2的中间； （4）使滑块1挤压导轨左端弹射架上的弹性装置； （5）释放滑块1，滑块1通过光电门1后与左侧连有弹簧的滑块2碰撞，碰后滑块2和滑块1依次通过光电门2，两滑块通过光电门2后依次被制动； （6）读出与光电门1相连的光电计时器记录的时间，与光电门2相连的光电计时器记录的两次时间先后为、。在实验误差允许范围内，若满足关系式_____________（用上面所测物理量的符号表示），即说明两滑块碰撞过程中动量守恒，若碰撞过程中机械能守恒，则两滑块（包含遮光条和弾簧）的质量关系一定为___________（选填“>”“=”或“<”）； （7）为了减小实验误差，两个光电门放置的位置应适当_________（选填“靠近”或“远离”）一些。 23．(24-25高一下·广东大湾区·期末)用图甲装置验证动量守恒定律： ①调节斜槽末端水平，小球放在上面能保持______。在木板上铺上白纸、复写纸，用重垂线在白纸上标注斜槽水平段端口在白纸平面的投影点O； ②用天平测出入射球和靶球的质量，分别为和； ③先让入射球单独从斜槽上端紧靠定位板的位置由静止滑下，在白纸上留下落地的痕迹，重复多次操作； ④再让入射球从斜槽上端______由静止滑下，与轨道末端上的靶球发生碰撞，两球分别在白纸上留下落地痕迹，重复多次操作； ⑤测出MO、PO、NO的距离分别为和。 (1)补全步骤①与④的空白____，____； (2)步骤②中为保证两球碰撞后沿同一方向运动，则______（选填“>”“=”或“<”）； (3)步骤③用画圆法确定小球落地点，图乙中画出的三个圆中最合理的是______（选填“a””b”或“c”）； (4)实验中不容易测定小球碰撞前后的速度，可以仅测量______（填选项前的符号）来解决问题； A．小球开始释放的高度 B．小球抛出点距地面的高度 C．小球做平抛运动的水平位移 (5)在误差允许范围内，若满足关系式______（用和表示），说明碰撞中动量守恒。 24．(24-25高一下·广东汕头潮南区·期末)某学校物理兴趣小组同学利用力传感器改进阿特伍德机如图1以进行实验探究，该装置不只可以探究加速度与力和质量的关系，还可以用来探究当地重力加速度的大小，实验器材有力传感器、滑轮、细线、重物、钩码、纸带、电火花计时器、交流电源，将质量忽略不计的轻质滑轮悬挂于力传感器上，用细线拉住重物，跨过滑轮另一端悬挂砝码和砝码盘，设重物质量为m，砝码和砝码盘总质量为M，力传感器示数为F，重物下端连接纸带，通过电火花计时器打点描绘重物运动轨迹，整个装置处于静止状态，当地重力加速度为g： (1)下列操作正确的是_______ A．固定打点计时器时应将限位孔保持竖直并置于重物正下方 B．应先松开砝码盘让重物向上运动，然后再接通打点计时器电源打点 C．实验应满足条件 D．实验中应准备的实验器材还有刻度尺 (2)该小组同学打出一条纸带如图2，相邻两计数点间有4个点没有画出，已知，，，，则可测得该次加速度大小a为______m/s2（计算结果保留2位有效数字） (3)该小组同学进行多次实验，并将数据整理成图像如图3所示，并测得图像斜率为k，纵轴截距为b，则可计算得到重物质量为m=_____，当地重力加速度g=____（以k，b表示） 2 / 57 1 / 57 学科网（北京）股份有限公司 $