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1、12020 年物理二轮专题过关宝典专题十三：力学实验【知识回扣】一、运动类实验分析1.基础实验原理及考点实验原理图注意事项高频考点速度随时间变化的规律平行：细绳、纸带与长木板平行。两先两后：实验时先接通电源，后释放小车；实验后先断开电源，后取下纸带。纸带选：选择一条点迹清晰的纸带，舍弃点的密集部分，适当选取计数点。准确作图：横纵坐标轴选择合适的单位，做一条直线，让尽量多的根据纸带计算瞬时速度和加速度。判断运动是匀速直线运动还是匀变速直线运动。2点落在这条直线上。加速度与物体质量、物体受力的关系平衡：必须平衡摩擦力(改变小车或重物质量，无须重新平衡)实验条件：重物的总质量远小于小车质量(若使用力
2、传感器，或以小车与重物的系统为研究对象无须满足此要求)。其他：细绳与长木板平行；小车靠近打点计时器的位置释放；实验时先接通电源，后释放小车平衡摩擦力的方法、标准及误差分析质量条件（m M）的原理。根据纸带计算速度和加速度。分析a F 或 a1M图象，并得出结论。探究动能定理平衡：须平衡摩擦力。做功：橡皮筋做的功是变力做功，不能具体求解，须用倍增法改变功的大小。小车：靠近打点计时器且接通电源再释放小车；每次小车须由同一位置静止弹出。平衡摩擦力的方法、判断标准求速度：小车获得速度就是纸带上点距均匀的速度考图象：作W v 或W v2图象，得出结论验证机械能守恒定律安装：打点计时器竖直安装；纸带沿竖直
3、方向拉直。重物：选密度大、质量大的金属块，且靠近打点计时器处释放。速度：应用vnhn1 hn12T，不能用 vn2ghn或 vn gt计算。根据纸带计算物体的下落速度、减少重力势能与增加动能。考图象：v22 h或v22h 图象的斜率判断机械能守恒验证动量守恒定律安装：斜槽末端切线必须沿水平方向。注意选择质量较大的小球为入射小球。保证入射小球每次从斜槽上同一高度由静止释放。小球选取、O 点确定问题小球质量的测量和小球平抛运动的水平位移的测量若进一步验证碰撞是3验证的表达m1OP=m1OM+m2ON弹性碰撞，需满足表达式m1OP2=m1OM2+m2ON22.纸带的三大应用(1)判断物体运动性质1若
4、 x 0，则可判定物体在实验误差允许的范围内做匀速直线运动。2若 x不为零且为定值，则可判定物体在实验误差允许范围内做匀变速直线运动。(2)求解瞬时速度做匀变速运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度。如图所示，求打某一点的瞬时速度，只需在这一点的前后各取相同时间间隔T 的两段位移xn和 xn1，则打n 点时的速度vnxn xn12T。(3)求加速度（1）用“逐 差 法”求 加 速 度：因 为a1x4 x13T2，a2x5 x23T2，a3x6 x33T2；所 以aa1 a2 a33x4 x5 x6 x1 x2 x39T2。（2）利用vnsn sn12T算出相应时刻点的速度，画出
5、v t图象，根据图线的斜率计算加速度。3.凡是应用打点计时器的实验,都必须先接通电源,等打点稳定后,再释放纸带。4.不同的实验，平衡摩擦力的目的也不相同（1）在探究a与 F、m 的定量关系的实验中，平衡摩擦力的目的是为使细线的拉力作为小车的合外力。（2）在探究做功与动能变化的关系时，为了使橡皮筋对小车所做的功为总功，应平衡小车的摩擦力。5.图像法处理实验数据应注意以下几点(1)作图一定要用坐标纸,坐标纸的大小要根据有效数字的位数和结果的需要来定。(2)要标明轴名、单位,在轴上每隔一定的间距按有效数字的位数标明数值。(3)图上的连线不一定通过所有的数据点,应尽量使数据点合理地分布在线的两侧,且线
6、要细。(4)作图时常通过选取适当的坐标轴使图线线性化,即“变曲为直”。4(5)注意区别横、纵坐标轴的物理意义、标度及单位。(6)明确图像的斜率、截距的物理意义。二、受力类实验1.基础实验原理及考点实验原理图注意事项高频考点力的平行四边形定则等效思想：同一次实验中橡皮条拉长后的结点O 位置必须保持不变。两分力F1、F2的夹角不要太大或太小作图：选定比例要相同；严格按力的图示要求作平行四边形求合力两次拉橡皮条时需将结点O 拉到同一位置。根据分力F1、F2大小与方向用作图法求合力。能区分合力的理论值与实验值探究弹力与弹簧伸长的关系实验中悬挂的钩码不要太多，以免超过弹簧的弹性限度。作图：根据数据做出弹
7、力与伸长关系或弹力与弹簧长度的关系图像。若图像为直线，说明弹簧的弹力与伸长量成正比，图像的斜率表示弹簧的进度系数2.验证力的平行四边形定则的操作关键(1)每次拉伸，结点位置O 必须保持不变。(2)记下每次各力的大小和方向。(3)画力的图示时应选择适当的标度。【热门考点透析】考点一研究匀变速直线运动的特点【基础实验】(2018 高考北京卷)用图甲所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。5主要实验步骤如下：a安装好实验器材接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次。b选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点O(t 0)，然后每隔相同的时间间隔T 选取一个计数点，如图乙中A、B
8、、C、D、E、F 所示。c通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E 点时小车的速度，分别记作v1、v2、v3、v4、v5d以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，如图丙所示。结合上述实验步骤，请你完成下列任务：(1)在下列仪器和器材中，还需要使用的有_和 _(填选项前的字母)。A 电压合适的50 Hz 交流电源B电压可调的直流电源C刻度尺D 秒表E天平(含砝码)(2)在图丙中已标出计数点A、B、D、E 对应的坐标点，请在该图中标出计数点C 对应的坐标点，并画出v t图象。(3)观察v t图象，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是_ v t图象斜率的物理意义是_。(4)
9、描绘v t图象前，还不知道小车是否做匀变速直线运动用平均速度xt表示各计数点的瞬时速度，从理论上讲，对t的要求是_(选填“越小越好”或“与大小无关”)；从实验的角度看，选取的x大小与速度测量的误差_(选填“有关”或“无关”)。(5)早在16 世纪末，伽利略就猜想落体运动的速度应该是均匀变化的当时只能靠滴水计时，为此他设计了如图丁所示的“斜面实验”，反复做了上百次，验证了他的猜想请你结合匀变速直线运动的知识，分析说明如何利用伽利略“斜面实验”检验小球的速度是随时间均匀变化的。【答案】(1)AC(2)如图所示6(3)小车的速度随时间均匀变化加速度(4)越小越好有关(5)如果小球的初速度为0，其速度
10、v t，那么它通过的位移x t2.因此，只要测量小球通过不同位移所用的时间，就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化。【解析】(1)打点计时器使用的是低压交流电源，故选A；打相邻计数点的时间间隔是已知的，故不需要秒表；计数点间的距离需要用刻度尺测量，故选C；由于不需要知道小车和重物的质量，故不需要天平(含砝码)。(2)先标出计数点C 对应的坐标点，连线时要让尽量多的点在一条直线上。(3)依据v t图象是直线(斜率一定)，即小车的速度随时间均匀变化，判断出小车做匀变速直线运动；v t图象斜率的物理意义是加速度。(4)xt表示的是t内的平均速度，只有当t趋近于零时，xt才表示瞬时速度因此若用xt表示
11、各计数点的瞬时速度，对t的要求是越小越好；从实验的角度看，选取的x越大，x的测量误差就越小，算出的速度的误差就越小，因此从实验的角度看，选取的x大小与速度测量的误差有关。(5)如果小球的初速度为0，其速度v t，那么它通过的位移x0 v2t，故推出x t2.因此，只要测量小球通过不同位移所用的时间，就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化。【实验创新】某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间。实验前，将该计时器固定在小车旁，如图(a)所示实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图(b)记录了桌面上连续6 个水滴的位置
12、。(已知滴水计时器每30 s内共滴下46 个小水滴)(1)由图(b)可知，小车在桌面上是_(填“从右向左”或“从左向右”)运动的。(2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动小车运动到图(b)中 A 点位置时的速度大小为_m/s，加速度大小为_m/s2.(结果均保留两位有效数字)7【答案】(1)从右向左(2)0.19 0.038【解析】(1)小车在阻力的作用下，做减速运动，由题图(b)知，从右向左相邻水滴间的距离逐渐减小，所以小车在桌面上是从右向左运动。(2)已知滴水计时器每30 s内共滴下46 个小水滴，所以相邻两水滴间的时间间隔为T3045s23s，所以A点位置的速度为vA0.
13、117 0.133223m/s0.19m/s.根据逐差法可求加速度a（x5 x4）（x2 x1）6T20.100 0.083 0.150 0.1336232m/s2 0.038m/s2，故加速度的大小为0.038m/s2。【增分攻略】1.光电门代替纸带求速度、加速度(1)计算速度：如果挡光片的宽度为d，挡光时间为t，则物体经过光电门时的瞬时速度vdt。(2)计算加速度：利用两光电门的距离L 及 av22 v212L计算加速度。2.频闪照相代替打点计时器打纸带。频闪技术是在同一张底片上间隔相等的时间多次曝光获得物体的位置，也就是在同一相片上显示一个物体在不同时刻的位置。3.用滴水针头代替打点计时
14、器打纸带考点二验证牛顿运动定律8【基础实验】(2019 安徽定远重点中学高三二模)某同学利用如图甲所示的装置探究物体的加速度a 与所受合力F 的关系。(1)打点计时器使用的电源是_(选填选项前的字母)。A 交流电源B直流电源(2)他用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，目的是平衡摩擦力。具体操作是：把木板垫高后，小车放在木板上，在不挂小桶且计时器_(填“打点”或“不打点”)的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。实验时保持小桶和砝码的总质量远小于小车的质量，其目的是_(选填选项前的字母)。A 小车所受的拉力近似等于小车所受的合力B小车所受的拉力近似等
15、于小桶和砝码的总重力C保证小车运动的加速度不超过当地重力加速度(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。相邻的计数点之间的距离分别为：xAB 4.22cm、xBC 4.65cm、xCD 5.08cm、xDE 5.49cm、xEF 5.91cm、xFG 6.34cm。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(结果保留两位有效数字)。(4)另一位同学也利用图甲所示的装置做实验。他保持小桶和砝码的质量不变，改变放在小车中砝码的质量m，测出对应的加速度a。假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响
16、。他没有测量小车的质量，而是以1a为纵坐标，m 为横坐标，画出1am 图象。从理论上分析，下列图象正确的是_。【答案】(1)A(2)打点B(3)0.42(4)B9【解析】(1)打点计时器接交流电源，故选A。(2)在平衡摩擦力时，小车后面要挂上纸带并接通打点计时器，当纸带上的点距均匀时，则说明小车匀速运动，即平衡了摩擦力。本实验中用小桶及砝码带动小车运动，只有当小桶及砝码的质量远小于小车质量时，即系统加速度较小时，小桶及砝码的重力才近似等于绳的拉力，故B 正确。(3)相邻的两个计数点之间还有四个点未画出，则相邻计数点之间的时间间隔为t 5f 0.1s，根据x at2，得：axDE xEF xFG
17、 xAB xBC xCD9t2，代入数据解得：a 0.42m/s2。(4)设小车的质量为M，所受的合外力为F，F 由小桶与砝码的重力提供，大小不变，则根据牛顿第二定律得：F(M m)a，变形得：1a1Fm 1FM，图象为一条倾斜的直线，当m 0 时，图象有正的纵截距，故选B。【实验创新】(2019 高考全国卷，T22)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50 Hz 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、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
18、木板与水平面的夹角使 30.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后选择点迹清晰的一条纸带，如图(b)所示图中的点为计数点(每两个相邻的计数点间还有4 个点未画出)重力加速度为9.80m/s2.可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为_(结果保留2 位小数)。【答案】(1)gsin agcos(2)0.35【解析】(1)铁块受重力、木板弹力及摩擦力作用，由牛顿第二定律得10mg sin FN ma 且 FN mg cos解以上两式得gsin agcos。(2)由逐差法求铁块加速度：ax5 x6 x7 x1 x2 x312T276.39 31.83 20.90120.1
19、2102m/s21.97m/s2代入gsin agcos，得0.35.考点三验证动能定理【基础实验】（2020 四川省内江市高三一模）如图甲，是“探究功与速度变化的关系”的实验装置，当质量为0.1 kg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；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，由于每次实验中橡皮筋的拉伸长度相同，因此第2 次、第3 次实验中，橡皮筋对小车做的功分别为2W、3W，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。则：（1）关于该实验，下列说法中正确的是_（填选项序号字母）。A 必须平衡摩擦力B打点计时器可以用干电池供电
20、C每次实验，小车必须从同一位置由静止释放D 可以选用规格不相同的橡皮筋（2）图乙为某次用1 条橡皮筋实验打出的纸带，测得A、B、C、D、E相邻两点间的距离分别为1.60ABcm，1.62BCcm，1.64CDcm，1.64DEcm，则小车获得的最大速度为_/ms。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（结果保留两位有效数字）。11【答案】(1).AC(2).0.82(3).0.067【解析】（1）1 A 为了保证小车的动能都是橡皮筋做功的结果，必须平衡摩擦力，长木板要适当的倾斜，故 A 正确。B打点计时器使用的是低压交流电源。故B 错误；C根据实验原理可知，每次实验
21、，小车必须从同一位置由静止弹出。故C 正确。D 根据实验原理可知，橡皮筋必须是相同的，故D 错误。故选AC（2）23 要测量最大速度，应该选用点迹恒定的部分。即应选用纸带的C、D、E 部分进行测量，时间间隔为0.02s，最大速度：21.64 100.82m/s0.02mxvt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22120.1 0.82J0.067J2kmmEmv【实验创新】（2019 江苏卷）某兴趣小组用如图1 所示的装置验证动能定理。(1)有两种工作频率均为50 Hz 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_
22、(选填“A”或“B”)。12(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)消除摩擦力的影响后，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，其中的一段如图2 所示图中纸带按实际尺寸画出，纸带上A 点的速度vA _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Ek 12Mv 2
23、A 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 Ek 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)电火花打点计时器对纸带的阻力小于电磁打点计时器对纸带的阻力，实验时误差小，故选B.(2)在砝码盘中慢慢加入沙子直至小车开始运动，小车从静止开始做加速运动，此时砝码盘和沙子的总重力大于小车与长木板间的滑动摩擦力，平衡摩擦力过度；轻推小车，小车做匀速运动，根据平衡条件可知，此时砝码盘
24、和沙子的总重力等于小车与长木板间的滑动摩擦力大小，消除了摩擦力的影响，看法正确的是同学乙.(3)在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度用刻度尺量出A 左侧第一个点与A 右侧第一个点之间的距离l 1.24cm，再除以0.02s2 0.04s，可得vA 0.31m/s.(4)本实验中砝码的重力应该是小车所受的合外力只有当小车的质量远大于砝码盘、砝码以及沙子的总质量时，才可以将砝码的重力当成小车受到的合外力考点四验证机械能守恒定律【基础实验】用如图甲所示的实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒。m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测
25、量，即可验证机械能守恒定律。图乙给出的是实验中获取的一条纸带，0 是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4 个打下的点(图中未标出)，计数点间的距离如图乙所示。已知m1 50 g，m2 150 g，则(计算结果保留两位有效数字，实验用交流电周期为0.02s)13(1)在纸带上打下计数点5 时的速度v5 _m/s；(2)在打下计数点0 5 的过程中系统动能的增加量Ek _J，为了简化计算，g 取 10 m/s2，则系统重力势能的减少量Ep _J；(3)在本实验中，若某同学作出了12v2h 图像，如图丙所示，h 为从起点量起的长度，则据此得到当地的重力加速度g _m/s2。【答案】(1)2.4(2
26、)0.58 0.60(3)9.7【解析】(1)利用匀变速直线运动的推论有：v5x46t460.216 0.26420.1m/s 2.4m/s。(2)系统动能的增加量为：Ek Ek5 012(m1 m2)v5212(0.05 0.15)2.42J 0.58J，系统重力势能减小量为：Ep(m2 m1)gh 0.110(0.384 0.216)J 0.60J，在误差允许的范围内，m1、m2组成的系统机械能守恒。(3)由机械能守恒定律得Ek Ek5 012(m1 m2)v2 Ep(m2 m1)gh，由于(m1 m2)2(m2 m1)，所以得到：12v2g2h，所以12v2h 图像的斜率kg2，解得g
27、9.7m/s2。【实验创新】(2019 四川南充三诊)气垫导轨上相隔一定距离的两处安装有两个光电传感器A、B，A、B 间距为L，滑块P上固定一遮光条，P 与遮光条的总质量为M，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连。滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B 时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U 随时间t变化的图象。(1)实验前，接通气源，将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的t1_t2(选填“”“mB)的碰撞来验证动量守恒定律。图甲中PQ是斜槽，QR 为水平槽。实验时先使A 球从斜槽上某一固定位置G 由静止开始滚下，
28、落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹。重复上述操作10 次，得到10 个落点痕迹再把B 球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让 A 球仍从位置G 由静止开始滚下，和 B 球碰撞后，A、B 球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹重复这种操作10 次。图甲中O 点是水平槽末端R 在记录纸上的竖直投影点。B 球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O 所在的平面，米尺的零点与O 点对齐。15(1)碰撞后B 球的水平射程应取为_ cm；(2)在以下选项，哪些是本次实验必须进行的测量？_(填选项序号)A 水平槽上未放B 球时，测量A 球落点位置到O 点的距离B A 球与B 球碰撞后，测量A 球落
29、点位置到O 点的距离C测量A 球或B 球的直径D 测量A 球和B 球的质量(或两球质量之比)E测量水平槽面相对于O 点的高度(3)实验中，关于入射小球在斜槽上释放点的高低对实验影响的说法中正确的是_。A 释放点越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，误差越小B释放点越低，两球碰后水平位移越小，水平位移测量的相对误差越小，两球速度的测量越准确C释放点越高，两球相碰时，相互作用的内力越大，碰撞前后动量之差越小，误差越小D 释放点越高，入射小球对被碰小球的作用力越大，轨道对被碰小球的阻力越小【答案】(1)65.7(2)ABD(3)C【解析】(1)如题图所示，用尽可能小的圆把小球落点圈在里面，由此可见
30、圆心的位置是65.7cm.(2)小球做平抛运动时飞行时间相同，所以可以用水平位移的大小关系表示速度的大小关系实验中要测量的数据有：两小球的质量m1、m2，三个落点到O 点的距离x1、x2、x.所以选项A、B、D 正确。(3)入射小球的释放点越高，入射小球碰前速度越大，相碰时内力越大，阻力影响越小，可以较好地满足动量守恒的条件，有利于减小误差，故选项C 正确。2(2019 四川南充三诊)如图甲所示为验证动量守恒定律的实验装置，气垫导轨置于水平桌面上，G1和 G2为两个光电门，A、B 均为弹性滑块，质量分别为mA、mB，且mA大于mB，两遮光片沿运动方向的宽度均为d，实验过程如下：(1)调节气垫导
31、轨成水平状态；16(2)轻推滑块A，测得A 通过光电门G1的遮光时间为t1；(3)A 与 B 相碰后，B 和 A 先后经过光电门G2的遮光时间分别为t2和 t3。回答下列问题：用螺旋测微器测得遮光片宽度如图乙所示，读数为：_mm。实验中选择mA大于mB的目的是：_。利用所测物理量的符号表示动量守恒定律成立的式子为：_。【答案】1.195(1.193 1.197均可)碰撞中滑块A 不反弹mAdt1 mAdt3 mBdt2【解析】螺旋测微器的精确度为0.01mm，转动刻度的格数估读一位，则遮光片宽度为d 1 mm 19.50.01 mm 1.195mm(1.193 1.197mm均可)。A 和 B
32、 发生弹性碰撞，若用质量大的A 碰质量小的B，则A 不会发生反弹。滑块经过光电门时挡住光的时间极短，则平均速度可近似替代为滑块的瞬时速度，则碰前A 的速度vAdt1，碰后A 的速度vA dt3，碰后B 的速度vB dt2；由碰撞过程系统动量守恒有：mAvA mAvA mBvB；代入可得表达式：mAdt1 mAdt3 mBdt2。考点六验证平行四边形定则【基础实验】在“验证力的平行四边形定则”的实验中,某同学的实验情况如图甲所示，其中A 为固定橡皮条的图钉，O 为橡皮条与细绳的结点,OB 和 OC 为细绳。图乙是白纸上根据实验结果画出的图。(1)图乙中,是 F1和 F2的实际合力。(2)保持O
33、点的位置和OB 绳的方向不变,当 从60逐渐增大到120的过程中,OC 绳的拉力的变化情况是。(3)为了减小实验误差,下列措施中可行的是。A.拉橡皮条的细绳应该细一些且适当长一些B.拉橡皮条时弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行C.橡皮条弹性要好,在选择O 点位置时,应让拉力适当大些D.拉力F1和 F2的夹角越大越好17【答案】(1)F(2)先减小后增大(3)ABC【解析】(1)F 是通过作图的方法得到合力的理论值,而 F 是通过一个弹簧测力计沿AO 方向拉橡皮条,使橡皮条伸长到O 点,使得一个弹簧测力计的拉力与两个弹簧测力计的拉力效果相同。故方向一定沿AO 方向的是F,由于误差
34、的存在,F 和 F 并不完全重合。(2)保持O 点的位置和OB 绳的方向不变,当 从 60逐渐增大到120的过程中,合力大小和方向不变,根据平行四边形定则作出对应图像如图所示,则可知,OC 绳的拉力的变化情况是先减小后增大。(3)为了减小实验的误差,拉橡皮条的细绳应该细一些且适当长一些,故 A 正确;拉弹簧测力计时必须保证与木板平面平行,故 B 正确;橡皮条弹性要好,选择拉结点达到某一位置O 时,拉力要适当大些,故 C 正确;为了减小实验的误差,拉力的夹角适当大一些,不是越大越好,故 D 错误。【实验创新】某物理课外兴趣小组的三名同学想“验证力的平行四边形定则”，他们找到了如下物品：一根粗细均
35、匀的长橡皮筋、木板、剪刀白纸、铅笔、刻度尺、三角板、三个重量相同的钩码图钉和细绳若干。他们设计了如下实验方案：步骤1：橡皮筋一端固定，另一端系上细绳套，分别挂上一个两个、三个钩码，用刻度尺测量挂上相应的钩码时橡皮筋的长度，看伸长量是否与所挂钩码数成正比，若成正比则进行下一步；步骤2：将橡皮筋剪成长度均为的三段，将三段橡皮筋的一端系在一起设为结点O，另一端均系上细绳套，任取两细绳套对拉检查对应橡皮筋长度是否相等，若相等则进行下一步；步骤3：在木板上固定白纸，在白纸合适位置用图钉套住一细绳套，现用手将另两细绳套成一定角度往下拉适当的距离记录结点O 的位置和测量三段橡皮筋的长度l1、l2、l3。(如
36、图所示)18(1)则有关上述操作说法正确的有（_）A 步骤1 的目的是判断橡皮筋是否符合胡克定律B步骤2 的目的是判断三段橡皮筋劲度系数是否相同C步骤3 还需要记录橡皮筋2、3 的方向D 步骤3 还需要测力计测量三段橡皮筋的拉力大小(2)该小组的三名同学分别做此实验，则他们在改变细绳的夹角再做实验时_(填“需要”或“不需要”)保证结点O 位置不变。现测得l=10.0m，则甲、乙、丙记录的数据明显存在错误的是_(填“甲”或“乙”或“丙”)。甲：l1=l2=l3=15.0cm；乙：l1=15.0cm，l2=120.cm，l3=12.0cm；丙：l1=16.0cm，l2=13.0cm，l3=14.0
37、cm【答案】ABC不需要乙【解析】（1）根据实验的原理结合实验的步骤分析解答；（2）此实验是用橡皮筋的形变量来代替力的大小，根据三力平衡的条件即可分析。（1）步骤1 中，若橡皮筋的伸长量与所挂钩码数成正比说明符合胡克定律，则步骤1 的目的是判断橡皮筋是否符合胡克定律，选项A 正确；任取两细绳套对拉，因橡皮筋受的拉力相等，若对应橡皮筋长度相等，则形变量相同，则劲度系数相同；则步骤2 的目的是判断三段橡皮筋劲度系数是否相同，选项B 正确；步骤 3 还需要记录橡皮筋2、3 的方向，选项C 正确；因橡皮筋的拉力与形变量成正比，则步骤3 不需要测力计测量三段橡皮筋的拉力大小，选项D 错误；故选ABC.（
38、2）该小组的三名同学分别做此实验，则他们在改变细绳的夹角再做实验时，因两次实验间无任何关系，则不需要保证结点O 位置不变。用橡皮筋的长度减去原长即为伸长量，此伸长量与力成正比，可代替力来操作，则甲同学中三个力分别对应：5、5、5，三力能平衡；乙同学中三个力对应：5、110、2，此三力不可能平衡；乙同学中三个力对应：6、3、4，此三力可能平衡；故乙记录的数据明显存在错误；考点七探究弹簧弹力与弹簧伸长量的关系19(2019 广东广州二模)某兴趣小组用如图甲所示实验装置完成探究弹簧弹力和弹簧伸长的关系后做拓展研究。请根据如下实验过程，完成相关实验内容：(1)将轻质弹簧悬挂于铁架台，测得弹簧原长L0；
39、(2)在弹簧下端拴挂质量为m 的钩码，待系统静止时，测得弹簧长度L；(3)当地重力加速度为g，弹簧的劲度系数k _(用 m、g、L0、L 表示)；(4)托起钩码使弹簧恢复原长，并由静止释放，测得弹簧拉伸的最大长度L。发现L L，于是进一步探究弹簧两次伸长量x0 L L0和 x L L0之间的关系；(5)改变钩码个数，重复实验，得到多组x0、x数据，作出xx0图象如图乙所示；(6)由图乙可知xx0 _，该小组换用不同弹簧进行同样实验，发现xx0的值相同；(7)通过分析，该小组得出了弹簧弹性势能的表达式：步骤(2)中，系统静止时，钩码受力平衡，有mg _(用 k、x0表示)；步骤(4)中，根据机械能守恒定律，弹簧被拉伸到最长时的弹性势能Ep _(用 m、g、x表示)；结合步骤(6)，劲度系数为k的弹簧伸长x时，对应的弹性势能Ep _(用 k、x表示)。【答案】(3)mgL L0(6)2(7)kx0 mgx12kx2【解析】(3)由平衡条件可得：mg k(L L0)，解得：kmgL L0。(6)由图乙可知xx042 2。(7)步骤(2)中，系统静止时，钩码受力平衡，有mg kx0。步骤(4)中，根据机械能守恒定律，弹簧被拉伸到最长时的弹性势能等于物体重力势能的减小量，即Ep mgx。劲度系数为k的弹簧伸长x时，对应的弹性势能Ep mgx kx0 x12kx2。