力学实验
力学实验 1 1.为了研究人们用绳索跨山谷过程中绳索拉力的变化规律，同学们设计了如题 6 图 3所示的实验装置，他们将不可伸长轻绳的两端通过测力计（不及质量及长度）固定在相距为D 的两立柱上，固定点分别为 P 和 Q，P 低于 Q，绳长为 L（L PQ ）。他们首先在绳上距离 P 点 10cm 处（标记为 C）系上质量为 m 的重物（不滑动），由测力计读出绳 PC、QC 的拉力大小PT和QT，随后改变重物悬挂点的位置，每次将 P 到 C 点的距离增加 10cm，并读出测力计的示数，最后得到PT、QT与绳长 PC 之间的关系曲线如题 6 图 4 所示，由实验可知：
（1）曲线 II 中拉力最大时，C 与 P 点的距离为______cm，该曲线为_______（选填：PT或QT）的曲线.（2）在重物从 P 移动到 Q 的整个过程中受到最大拉力的是______（选填：
P 或 Q）点所在的立柱。
（3）在曲线 I、II 相交处，可读出绳的拉力QT= N，它与 L、D、m和重力加速度g的关系为QT=。
2.“探究力的平行四边形定则”的实验如图甲所示，其中 A 为固定橡皮条的图钉，P 为橡皮条与细绳的结点，用两个互成角度的弹簧秤把结点 P 拉到位置 O.（1）从图甲可读得弹簧秤 B 的示数为________ N（结果保留 2 位有效数字）。
（2）为了更准确得到合力与分力的关系，要采用作力的________（填“图示”或“示意图”）来表示分力与合力．（3）该实验中与 F 1、F 2 效果相同的力是________（填“ F 或“ F ′”）．（4）图乙中方向一定沿 AO 方向的力是________（填“ F 或“ F ′”）．
3 3.某物理课外小组利用图（a）中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系。图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码。本实验中可用的钩码共有 N =5 个，每个质量均为0.010 kg。实验步骤如下：
（1）将 5 个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物快，使小车（和钩码）可以在木板上匀速下滑。
（2）将 n（依次取 n =1，2，3，4，5）个钩码挂在轻绳右端，其余 N－n 个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行。释放小车，同时用传感器记录小车在时刻 t相对于其起始位置的位移 s，绘制 s-t 图像，经数据处理后可得到相应的加速度 a。
（3）对应于不同的 n 的 a 值见下表。
n =2 时的 s-t 图像如图（b）所示；由图（b）求出此时小车的加速度（保留 2 位有效数字），将结果填入下表。
n 1 2 3 4 5 0.20 0.58 0.78 1.00（4）利用表中的数据在图（c）中补齐数据点，并作出 a-n 图像。从图像可以看出：当物体质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比。
（5）利用 a – n 图像求得小车（空载）的质量为_______kg（保留 2 位有效数字，重力加速度取 g =9.8 m ·s–2）。
（6）若以“保持木板水平”来代替步骤（1），下列说法正确的是_______（填入正确选2/m s a
项前的标号）A． a – n 图线不再是直线 B． a – n 图线仍是直线，但该直线不过原点 C． a – n 图线仍是直线，但该直线的斜率变大 4 4.在探究物体的加速度与物体所受外力、物体质量间的关系时，采用如图所示的实验装置，小车以及车中的砝码质量用 M 表示，盘以及盘中的砝码质量用 m 表示。
（1）实验过程中，电火花计时器接在频率为 f=50Hz 的交流电源上，调整定滑轮高度，使细线与长木板平行。
（2）若已平衡好摩擦，在小车做匀加速直线运动过程中，绳子拉力TF=________，当 M 与m 的大小关系满足_______时，才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力。
（3）某小组同学先保持盘及盘中的砝码质量 m 一定来做实验，其具体操作步骤如下，以下做法正确的是___________。
A．平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上 B．每次改变小车的质量时，需要重新平衡摩擦力 C．实验时，先接通打点计时器的电源，再放开小车 D．用天平测出 m 以及 M，小车运动的加速度可直接用公式mgaM求出（4）某小组同学保持小车以及车中的砝码质量 M 一定，探究加速度 a 与所受外力 F 的关系时，由于他们操作不当，这组同学得到的 a-F 关系图像如图所示，①图线不过原点的原因是__________；②图线上端弯曲的原因是__________________。
（5）某小组在操作完全正确且满足（2）中质量关系的情况下，下图为实验时小车在长木板上带动纸带运动打出的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6 为计数点，相邻计数点间还有 4 个打点未画出。从纸带上测出13.20 x cm ，24.52 x cm 、58.42 x cm 、69.70 x cm 。则小车加速度大小 a=________2/ m s（保留三位有效数字）（6）（5）中实验小组用所得数据探究动能定理，测得上图纸带计数点 1、5 间距离为 x，图乙 该小组最终要验证的数学表达式为____________。（用 m、M、f，x、1 2x x、、5 6x x、以及重力加速度 g 表示）5 5.某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图（a）所示：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接。向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物快，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能。
（1）试验中涉及下列操作步骤：
①把纸带向左拉直 ②松手释放物块 ③接通打点计时器电源 ④向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量 上述步骤正确的操作顺序是__________（填入代表步骤的序号）。
（2）图（b）中 M 和 L 纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果。打点计时器所用交流电的频率为 50 Hz。由 M 纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的试验中物块脱离弹簧时的速度为_______m/s。比较两纸带可知，_______（填“ M ”或“ L ”）纸带对应的试验中弹簧被压缩后的弹性势能大。
6.某同学用如图甲所示装置做“探究合力的功与动能改变量的关系”的实验，他通过成倍增加位移的方法来进行验证。方法如下：将光电门固定在水平轨道上的 B 点，用重物通过细线拉小车，保持小车（带遮光条）和重物的质量不变，通过改变小车释放点到光电门的距离进 行 多 次 实 验，每 次 实 验 时 要 求 小 车 都 由 静 止 释 放。
⑴用游标尺测出遮光条的宽度 d，示数如图乙所示，则 d = cm。
⑵如果每次实验时遮光条通过光电门的时间为 t，小车到光电门的距离为 s，通过描点作出
图 3 线性图象来反映合力的功与动能改变量的关系，则所作图象关系是 时才能符合实验要求。
A． st B．2s t C．1s t D．2s t ⑶下列实验操作中必要的是。
A．调整轨道的倾角，在未挂重物时使小车能在轨道上匀速运动 B．必须满足重物的质量远小于小车的质量 C．必须保证小车由静止状态开始释放 7 7.图 1 是“研究平抛物体运动”的实验装置图，通过描点画出平抛小球的运动轨迹.（1）以下是实验过程中的一些做法，其中合理的有.a．安装斜槽轨道，使其末端保持水平b．每次小球释放的初始位置可以任意选择 c．每次小球应从同一高度由静止释放 d．为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接（2）实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点 O 为坐标原点，测量它们的水平坐标 x 和竖直坐标 y，图 2 中 y-x2图象能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是.（3）在“研究平抛运动”实验中，某同学只记录了小球运动途中的 A、B、C 三点的位置，如图 3，取 A 点为坐标原点，各点的位置坐标如图所示，(g=10m/s2),则小球抛出点的位置坐标是(以 cm 为单位，答案不用写出，注意正负号)；小球平抛的初速度为 m/s 8 8.某同学在研究性学习中，利用所学的知识解决了如下问题：一轻弹簧一端固定于某一深度
为 h ＝0.25 m、开口向右的小筒中(没有外力作用时弹簧的另一端也位于筒内)，如图甲所示，如果本实验的长度测量工具只能测量出筒外弹簧的长度 l，现要测出弹簧的原长 l 0 和弹簧的劲度系数，该同学通过改变所挂钩码的个数来改变 l，作出 F—l 图线如图乙所示。
(1)由此图线可得出的结论是________________。
(2)弹簧的劲度系数为________ N / m，弹簧的原长 l 0 ＝________ m.9 9.“探究弹力和弹簧伸长量的关系，并测定弹簧的劲度系数”的实验装置如图所示，所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力。实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度0L，在将 5 个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度 L（弹簧的弹力始终在弹性限度以内）（1）有一个同学通过以上实验测量后把 6 组数据描点在坐标系图中，请作出 F-L 图线。
（2）由此图线可得出该弹簧的原长（3）该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧竖直悬挂放置比较，优点在于：____________________________，缺点在于：____________________________。
