第十二單元 力學實驗
1．（2000）右圖為用頻閃攝影方法拍攝的研究物體作平拋運動規律的照片，圖中A、B、C為三個同時由同一點出發的小球，為A球在光滑水平面上以速度運動的軌跡；為B球以速度被水平拋出后的運動軌跡；為C球自由下落的運動軌跡，通過分析上述三條軌跡可得出結論： 。
2．（2000）用右圖所示裝置做研究有固定轉動軸物體平衡條件的實驗，力矩盤上各同心圓的間距相等。
（1）在用細線懸掛鉤碼前，以下哪些措施是必要的
（A）判斷力矩盤是否處在豎直平面。
（B）判斷橫桿MN是否嚴格保持水平。
（C）判斷力矩盤與轉軸間的摩擦是否足夠小。
（D）判斷力矩盤的重心是否位于盤中心。[ ]
（2）在A、B、C三點分別用細線懸掛鉤碼后，力矩盤平衡，如圖所示，已知每個鉤碼所受的重力為1牛，則此時彈簧秤示數為 牛。
（3）現同時撤去B、C兩處的鉤碼，而改用一根細線懸掛5牛的鉤碼，為使力矩盤仍然保持原平衡狀態，且彈簧秤示數不變，試在圖中用直線畫出該細線在力矩盤上的懸掛位置。
3．（2002）如圖所示為一實驗小車中利用光電脈沖測量車速和行程的裝置的示意圖，A為光源，B為光電接收器，A、B均固定在車身上，C為小車的車輪，D為與C同軸相連的齒輪．車輪轉動時，A發出的光束通過旋轉齒輪上齒的間隙后變成脈沖光信號，被B接收并轉換成電信號，由電子電路記錄和顯示．若實驗顯示單位時間內的脈沖數為n，累計脈沖數為N，則要測出小車的速度和行程還必須測量的物理量或數據是___________；小車速度的表達式為v＝___________；行程的表達式為s＝__________．
4．（2003）如圖所示，在研究平拋運動時，小球A沿軌道滑下，離開軌道末端（末端水平）時撞開輕質接觸式開關S，被電磁鐵吸住的小球B同時自由下落。改變整個裝置的高度做同樣的實驗，發現位于同一高度的A、B兩球總是同時落地。該實驗現象說明了A球在離開軌道后
A．水平方向的分運動是勻速直線運動
B．水平方向的分運動是勻加速直線運動
C．豎直方向的分運動是自由落體運動
D．豎直方向的分運動是勻速直線運動
5．（2003) 如圖所示，在有固定轉動軸物體的平衡條件實驗中，調節力矩盤使其平衡，彈簧秤的該數為_________N。此時力矩盤除受到鉤碼作用力和彈簧拉力外，主要還受_____力和_____力的作用，如果每個鉤碼的質量均為0.1kg，盤上各圓的半徑分別是0.05m、0.10m、0.15m、0.20m（取），則F2的力矩是_______。有同學在做這個實驗時，發現順時針力矩之和與逆時針力矩之和存在較大差距。檢查發現讀數和計算均無差錯，請指出造成這種差距的一個可能原因，并提出簡單的檢驗方法（如例所示，將答案填在下表空格中）
可能原因 檢驗方法 例 力矩盤面沒有調到豎直 用一根細線掛一鉤碼靠近力矩盤面，如果細線與力矩盤面間存在一個小的夾角。說明力矩盤不豎直。 答
6．（2005）科學探究活動通常包括以下環節：提出問題，作出假設，制定計劃，搜集證據，評估交流等．一組同學研究運動物體所受空氣阻力與運動速度關系的探究過程如下：
A．有同學認為：運動物體所受空氣阻力可能與其運動速度有關．
B．他們計劃利用一些小紙杯作為研究對象，用超聲測距儀等儀器測量小紙杯在空中直線下落時的下落距離、速度隨時間變化的規律，以驗證假設．
C．在相同的實驗條件下，同學們首先測量了單只小紙杯在空中下落過程中不同時刻的下落距離，將數據填入下表中，圖（a）是對應的位移-時間圖線．然后將不同數量的小紙杯疊放在一起從空中下落，分別測出它們的速度-時間圖線，如圖（b）中圖線1、2、3、4、5所示．
D．同學們對實驗數據進行分析、歸納后，證實了他們的假設．
回答下列提問：
（1）與上述過程中A、C步驟相應的科學探究環節分別是 、 ．
（2）圖（a）中的AB段反映了運動物體在做 運動，表中X處的值為 ．
（3）圖（b）中各條圖線具有共同特點，小紙杯在下落的開始階段做
運動，最后小紙杯做 運動．
（4）比較圖（b）中的圖線1和5，指出在1.0～1.5s時間段內，速度隨時間變化關系的差異： ．
時間(s) 下落距離(m) 0.0 0.000 0.4 0.036 0.8 0.469 1.2 0.957 1.6 1.447 2.0 X 表
7．（2006）有一測量微小時間差的裝置，是由兩個擺長略有微小差別的單擺同軸水平懸掛成．兩個單擺擺動平面前后相互平行．
（1）現測得兩單擺完成 50次全振動的時間分別為50.0s和49.0 s，則兩單擺的周期差ΔT＝ s；
（2）某同學利用此裝置測量小于單擺周期的微小時間差，具體操作如下：把兩擺球向右拉至相同的擺角處，先釋放長擺擺球，接著再釋放短擺擺球，測得短擺經過若干次全振動后，兩擺恰好第一次同時同方向通過某位置，由此可得出釋放兩擺的微小時間差．若測得釋放兩擺的時間差Δt＝0.165s，則在短擺釋放 s（填時間）后，兩擺恰好第一次同時向 （填方向）通過 （填位置）；
（3）為了能更準確地測量微小的時間差，你認為此裝置還可做的改進是
。
8．（2007）在實驗中得到小車做直線運動的s-t關系如圖所示。
（1）由圖可以確定，小車在AC段和DE段的運動分別為
（A）AC段是勻加速運動；DE段是勻速運動。
（B）AC段是加速運動；DE段是勻加速運動。
（C）AC段是加速運動；DE段是勻速運動。
（D）AC段是勻加速運動；DE段是勻加速運動。
（2）在與AB、AC、AD對應的平均速度中，最接近小車在A點瞬時速度的是_________段中的平均速度。
9．（2007）利用單擺驗證小球平拋運動規律，設計方案如圖（a）所示，在懸點O正下方有水平放置的熾熱的電熱絲P，當懸線擺至電熱絲處時能輕易被燒斷；MN為水平木板，已知懸線長為L，懸點到木板的距離OO'＝h（h＞L）。
（1）電熱絲P必須放在懸點正下方的理由是：____________。
（2）將小球向左拉起后自由釋放，最后小球落到木板上的C點，O'C＝s，則小球做平拋運動的初速度為v0________。
（3）在其他條件不變的情況下，若改變釋放小球時懸線與豎直方向的夾角?，小球落點與O'點的水平距離s將隨之改變，經多次實驗，以s2為縱坐標、cos?為橫坐標，得到如圖（b）所示圖像。則當?＝30?時，s為 ________m；若懸線長L＝1.0m，懸點到木板間的距離OO'為________m。
10．（2008）在用單擺測重力加速度的實驗中。
（1）某同學的操作步驟為：
a．取一根細線，下端系住直徑為d的金屬小球，上端固定在鐵架臺上
b．用米尺量得細線長度l
c．在細線偏離豎直方向5?位置釋放小球
d．用秒表記錄小球完成n次全振動所用的總時間t，得到周期T＝t/n
e．用公式g＝4?2l/T2計算重力加速度
按上述方法得出的重力加速度值與實際值相比_________（選填偏大、相同或偏小）。
（2）已知單擺在任意偏角?時的周期公式可近似為T'＝T0[1＋a sin2（?/2）]，式中T0為偏角?趨近于0?時的周期，a為常數。為了用圖像法驗證該關系式，需要測量的物理量有_________；若某同學在實驗中得到了如圖所示的圖線，則圖像中的橫軸表示_________。
11．（2009）如圖為用DIS（位移傳感器、數據采集器、計算機）研究加速度和力的關系的實驗裝置。
（1）在該實驗中必須采用控制變量法，應保持___________不變，用鉤碼所受的重力作為___________，用DIS測小車的加速度。
（2）改變所掛鉤碼的數量，多次重復測量。在某次實驗中根據測得的多組數據可畫出a-F關系圖線（如圖所示）。
①分析此圖線的OA段可得出的實驗結論是_________________________________。
②（單選題）此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是（ ）
（A）小車與軌道之間存在摩擦www.ks5u.com （B）導軌保持了水平狀態
（C）所掛鉤碼的總質量太大www.ks5u.com （D）所用小車的質量太大
12．（2009）利用圖（a）實驗可粗略測量人吹氣產生的壓強。兩端開口的細玻璃管水平放置，管內塞有潮濕小棉球，實驗者從玻璃管的一端A吹氣，棉球從另一端B飛出，測得玻璃管內部截面積S，距地面高度h，棉球質量m，開始時的靜止位置與管口B的距離x，落地點C與管口B的水平距離l。然后多次改變x，測出對應的l，畫出l2-x關系圖線，如圖（b）所示，并由此得出相應的斜率k。www.ks5u.com
（1）若不計棉球在空中運動時的空氣阻力，根據以上測得的物理量可得，棉球從B端飛出的速度v0＝________。
（2）假設實驗者吹氣能保持玻璃管內氣體壓強始終為恒定值，不計棉球與管壁的摩擦，重力加速度g，大氣壓強p0均為已知，利用圖（b）中擬合直線的斜率k可得，管內氣體壓強p＝________。www.ks5u.com
（3）考慮到實驗時棉球與管壁間有摩擦，則（2）中得到的p與實際壓強相比________（填偏大、偏小）。
第十二單元 力學實驗答案
1．作平拋運動的物體在水平方向作勻速直線運動，在豎直方向作自由落體運動（或平拋運動是水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動的合成）。
2．（1）A，C，D （2）4
（3）見右圖（懸線在轉軸右側豎直方向與第二圓環相切，鉤碼不畫不扣分）。
3．車輪半徑R和齒輪的齒數p，2πRn／p，2πRN／p
4. C
5．1.9（1.9～2.0均可），重，支持，0.1
可能原因 檢驗方法 答 轉軸摩擦力太大 安裝力矩盤后，輕輕轉動盤面，如果盤面轉動很快停止，說明摩擦太大。 或 力矩盤重心沒有在中心 安裝力矩盤后，在盤的最低端做一個標志，輕輕轉動盤面，如果標志始終停留在最低端，說明重心在這個標志和中心之間。 6．（1）作出假設、搜集證據
（2）勻速運動，1.937
（3）加速度逐漸減小的加速運動，勻速運動
（4）圖線1反映速度不隨時間變化，圖線5反映速度隨時間繼續增大（或圖線1反映紙杯做勻速運動，圖線5反映紙杯依然在做加速度減小的加速運動）．
7．（1）0.02 （2）8.085，左，平衡位置 （3）減小兩單擺的擺長差等
8．（1）C，（2）AB
9．（1）保證小球沿水平方向拋出，（2）s，（3）0.52，1.5
10．縮小，T'、?，T'，
11．（1）小車的總質量，小車所受外力，（2）①在質量不變的條件下，加速度與外力成正比，②C，www.ks5u.com
12．（1）l，（2）p0＋，（3）偏小，