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某同学利用a所示实验装置

 发布时间：2021-02-07 08:13:34

⑴ （12分）某同学利用如图甲所示的实验装置测量重力加速度。 ①请指出该同学在实验操作中存在的两处错误：

①打点计时器应该接交流电源（3分）；开始时重物应该靠近版打点计时器（3分）（其他说明权若正确也给分）；② (3分)；9.4（3分）

⑵ 某同学用图（a）所示的实验装置验证机械能守恒定律．已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，当地重力加速

（1）由
v
t
2
=
x
t
可知重物速度的大小
v B
=
h C
-h A
2T
=
(86.59-70.99)×0.01
2×0.02
m/s=3.90m/s
（2）设重物质量为m，OB对应的下落过程中，重力势回能减少量为△
E p减
=mgh B =7.70m，动能增答加量为
△E k增
=
1
2
mv 2B
=7.61m，在误差允许范围内，可以认为相等，因此验证了机械能守恒定律．
故答案为（1）3.90
（2）验证了机械能守恒定律，因为在误差范围内，重力势能减少量等于动能增加量．

⑶ 某同学用图（a）所示的实验装置验证牛顿第二定律：（1）通过实验得到如图（b）所示的a-F图象，造成这一结

（1）当拉力F等于0时，小车已经产生力加速度，故原因是平衡摩擦力回时平衡摩擦力过大，在平答衡摩擦力时木板与水平桌面间的倾角偏大．
（2）对整体分析，根据牛顿第二定律得，a=

mg
M+m
，
则绳子的拉力F=Ma=
mg
1+
m
M
，
当M＞＞m，即砝码和盘的总质量远小于小车和小车上砝码的总质量时，砝码和盘的总重力在数值上近似等于小车运动时受到的拉力．
所以为了便于探究、减小误差，应使小车质量M与砝码和盘的总质量m满足M＞＞m的条件．
（3）根据刻度尺的示数可知△x=sDG-sAD=3.90cm-2.10cm=1.80cm，
两计数点之间还有四个点未画出，所以时间间隔为T=0.1s，
代入公式△x=aT2可以求出加速度为：a=
0.0180
0.09
＝0.20m/s2．
故答案为：（1）偏大；（2）M＞＞m；（3）0.20．

⑷ （1）某同学利用如图甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律．物块在重物的牵引下开始运动，

①根据某段的平均速度等于中时刻的速度，则有：v5=

x46
2T
=
0.1101+0.0900
0.2
=1.00m/s
②由纸带可知，计数点7往后做内减速运容动，根据作差法得：
a=
x9?11?x7?9
(2T)2
=
(0.0660+0.0460)?(0.106+0.0861)
(2×0.1)2
=-2.00m/s2．
在减速阶段产生的加速度的力是滑动摩擦力和纸带受的阻力，所以计算结果比动摩擦因素的真实值偏大．
故答案为：1.0，2.0，偏大．

⑸ 某同学利用图甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律。物块在重物的牵引下开始运动，重物落地

（1）6，7（2）1.00，1.20（3）2.00

⑹ （1）某同学利用图甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律．物块在重物的牵引下开始运动，重

①从纸带上的数据分析得知：在点计数点6之前，两点之间的位移逐渐增大，是加速运动，在计数点7之后，两点之间的位移逐渐减小，是减速运动，所以物块在相邻计数点6和7之间某时刻开始减速；
②v 5 =
x 46
2T
=1.00m/s
v 6 =
x 57
2T
=1.20m/s
③由纸带可知，计数点7往后做减速运动，根据作差法得：
a=
0.046+0.066-0.0861-0.1060
0.04
=-2.00m/s 2 ．所以大小为2.00m/s 2 ．
测量值与真实值比较，测量值偏大，因为实验中存在阻力，比如：没有考虑纸带与打点计时器间的摩擦；没有考虑空气阻力等．
（2）、①从图中读出金属丝的直径为d=1.5mm+27.5×0.01mm=1.775mm


②因测量金属丝的电阻率电流不能太大，电流表应选A 1 ；待测电阻的电压约为2V，所以电源选择E 1 ；
电阻值较小，电流表应用分压式，电路图如图所示
故答案为：（1）①6，7；②1.00，1.20；③2.00，偏大
（2）①1.775（1.773～1.775均正确）；②A 1 ，E 1 ，电路如图所示

⑺ （6分）某同学利用图（a）所示实验装置即数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图，如

（1）非线性（2）存在摩擦力（3）调整轨道倾斜度以平衡摩擦力远小于小车质量内

⑻ 某同学利用如图所示的实验装置探究测量重力加速度大小．（1）该同学开始实验时情形如图甲所示，接通电源

（1）打点计时器接了直流电；重物离打点计时器太远．
（2）匀变速直线运动某段时间内内的平均速度容等于中间时刻的瞬时速度．所以v E =
x DF
t DF
=
(h 5 -h 3 )f
2

根据mgh=
1
2
mv 2 -
1
2
mv 0 2 ，得v 2 =2gh+v 0 2 ，知图线的斜率表示2g，
所以2g=18.8，则g=9.4m/s 2 ．
故答案为：（1）①打点计时器接了直流电；②重物离打点计时器太远．
（2）
h 5 - h 3
2
f，9.4

⑼ 某同学利用图甲所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图，如图乙所示，

（1）根据该同学的结果得出a-m图线是曲线，即小车的加速度与钩码的质量成非线性关系；
（2）从上图中发现直线没过原点，当a=0时，m≠0，即F≠0，也就是说当绳子上拉力不为0时，小车的加速度为0，所以可能的原因是存在摩擦力．
（3）若利用本实验来验证“小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是：
①调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力，即使得绳子上拉力等于小车的合力．
②根据牛顿第二定律得，整体的加速度a=

mg
M+m
，则绳子的拉力F=Ma=
mg
1+
m
M
，知钩码的质量远小于小车的质量时，绳子的拉力等于钩码的重力，所以钩码的质量应满足的条件是远小于小车的质量．
故答案为：（1）非线性；
（2）存在摩擦力；
（3）调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力；远小于小车的质量．

⑽ 某同学用如图a所示的实验装置研究小车在光滑斜面上 匀加速下滑的运动规律．先从斜面高处静止释放小车，随

（1）根据图象可抄知，

s
t
=1.66m/s，且t=0.4s，因此物体与传感器间距S=0.66m；
（2）由图象知
s
t
与t成线性关系，
s
t
与t的函数关系式是
s
t
=kt+b，
某个时刻
s
t
的大小表示该时刻的瞬时速度，
根据图象可知传感器开启瞬间即t=0时刻的物体运动的速度v0=1.3m/s
（3）某个时刻
s
t
的大小表示该时刻的瞬时速度，所以图象的斜率是物体的加速度大小
a=
△v
△t
=0.90m/s2．
故答案为：（1）0.66m（0.65-0.67均可）
（2）1.3m/s
（3）0.90m/s2．

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