专题14力学实验
14-1（2019 全国卷 3,22,5 分）甲乙两位同学设计了利用数码相机的连拍功能测重力加速度的实验。实验中，甲同学负责释放金属小球，乙同学负责在小球自由下落的时候拍照。已知相机每间隔 0.1s 拍 1 幅照片。
（1）若要从拍得的照片中获取必要的信息，在此实验中还必须使用的器材是_______。（填正确答案标号）A.米尺 B.秒表 C.光电门 D.天平（2）简述你选择的器材在本实验中的使用方法。
答：________________________________________________（3）实验中两同学由连续 3 幅照片上小球的位置 a、b 和 c得到 ab=24.5cm、ac=58.7cm，则该地的重力加速度大小为 g=___m/s 2。（保留 2 位有效数字）【答案】(1).A(2).将米尺竖直放置，使小球下落时尽量靠近米尺。
(3).9.7 【解析】此实验用数码相机替代打点计时器,故实验原理是相同的,仍然需要米尺来测量点与点之间的距离;就本实验而言,因为是不同照片,所以是测量连续几张照片上小球位置之间的距离;加速度求解仍然用逐差法计算,注意是 bc 与 ab 之间的距离差.14-2（2019 全国 2,22，5 分）如图（a），某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验。所用器材有：铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率 50Hz 的交流电源、纸带等。回答下列问题：
（1）铁块与木板间动摩擦因数_________（用木板与水平面的夹角 θ、重力加速度 g 和铁块下滑的加速度 a 表示）。
（2）某次实验时，调整木板与水平面的夹角使 θ=30 o。接通电源，开启打点计时器，释放铁块，铁块从静止开始沿木板滑下。多次重复选择点迹清晰的一条纸带，如图（b）所示。图中的点为计数点（每两个相邻的技术点间还有 4 个点未画出）。重力加速度为 9.80m/s 2。可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为______（结果保留 2 为小数）。
【答案】（1）cossinga g ；（2）35.0 【解析】本题放在实验题的位置，但是严格来说其实考查的牛顿第二定量。
对铁块受力分析，沿着斜面方向受到两个力，沿斜面向下的重力的分力，沿斜面向上的滑动摩擦力（忽略了纸带与打点计时器之间的摩擦阻力），由牛顿第二定律得：
ma mg mg cos sin，解得：cossinga g 利用逐差法得加速度大小为：223 2 1 6 5 4/ 97.19)()(s mTx x x x x xa 带入上式可得 35.0 14-3（2019 全国 1，22,5 分）某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行研究。物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为 50 Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有 4 个打出的点未画出。在 ABCDE 五个点中，打点计时器最先打出的是______点，在打出 C 点时物块的速度大小为______m/s（保留3 位有效数字）；物块下滑的加速度大小为_____m/s 2（保留 2 位有效数字）。
【答案】(1).A(2).0.233(3).0.75
【解析】分析可知，物块沿倾斜长木板最匀加速直线运动，纸带上的点迹，从 A 到 E，间隔越来越大，可知，物块跟纸带的左端相连，纸带上最先打出的是 A 点；在打点计时器打 C点瞬间，物块的速度24.65 100.233m/s2 2 0.1BDCxvT ；根据逐差法可知，物块下滑的加速度 222 26.15 3.15 100.75m/s4 4 0.1CE ACx xaT 。
故本题正确答案为：A；0.233；0.75。
14-4（2019 江苏，10,8 分）某兴趣小组用如题 1 图所示 装置验证动能定理．（1）有两种工作频率均为 50Hz 的打点计时器供实验选用：
A．电磁打点计时器 B．电火花打点计时器 为使纸带在运动时受到的阻力较小，应选择_______（选填“A”或“B”）．（2）保持长木板水平，将纸带固定在小车后端，纸带穿过打点计时器的限位孔．实验中，为消除摩擦力的影响，在砝码盘中慢慢加入沙子，直到小车开始运动．同学甲认为此时摩擦力的影响已得到消除．同学乙认为还应从盘中取出适量沙子，直至轻推小车观察到小车做匀速运动．看法正确的同学是_____（选填“甲”或“乙”）．（3）消除摩擦力 影响后，在砝码盘中加入砝码．接通打点计时器电源，松开小车，小车运动．纸带被打出一系列点，其中的一段如题 2 图所示．图中纸带按实际尺寸画出，纸带上A 点的速度 v A =______m/s．
（4）测出小车的质量为 M，再测出纸带上起点到 A 点的距离为 L．小车动能的变化量可用ΔE k =212AMv算出．砝码盘中砝码的质量为 m，重力加速度为 g；实验中，小车的质量应______（选填“远大于”“远小于”或“接近”）砝码、砝码盘和沙子的总质量，小车所受合力做的功可用 W=mgL算出．多次测量，若 W 与 ΔE k 均基本相等则验证了动能定理． 【答案】(1).B(2).乙(3).0.31（0.30~0.33 都算对）(4).远大于 【解析】(1)为使纸带在运动时受到的阻力较小，应选电火花打点计时器即 B；(2)当小车开始运动时有小车与木板间的摩擦为最大静摩擦力，由于最大静摩擦力大于滑动摩擦力，所以甲同学的看法错误，乙同学的看法正确；(3)由图可知，相邻两点间的距离约为 0.62cm，打点时间间隔为 0.02s，所以速度为 0.0062mm/s 0.31s0.02svt ；(4)对小车由牛顿第二定律有：
T Ma ，对砝码盘由牛顿第二定律有：
mg T ma 联立解得：1Mmg mgTmm MM ，当 M m 时有：
T mg ，所以应满足：
M m。
