物理必修实验专题练习及解析.docxVIP

物理必修实验专题练习及解析

物理是一门以实验为基础的学科。必修阶段的实验不仅是理解物理概念、规律的重要途径，也是培养科学探究能力、实事求是的科学态度和创新精神的关键环节。本专题将聚焦于必修阶段的几个核心实验，通过针对性的练习与深入解析，帮助同学们巩固实验基础，提升分析问题和解决问题的能力。

实验一：探究小车速度随时间变化的规律

核心要点回顾

*实验目的：利用打点计时器研究小车在重物牵引下的运动，分析小车速度随时间变化的规律。

*实验原理：打点计时器每隔相等时间间隔在纸带上打下一个点，这些点记录了小车在不同时刻的位置。通过测量相邻计数点间的距离，可以计算出相应时间间隔内的平均速度，当时间间隔足够小时，平均速度可近似代表瞬时速度。进而作出速度-时间图像，分析运动性质。

*主要仪器：打点计时器（电磁式或电火花式）、低压交流电源、纸带、小车、一端带有定滑轮的长木板、细绳、钩码、刻度尺、坐标纸。

练习题

1.选择题：在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列说法正确的是（）

A.打点计时器应使用直流电源

B.实验时应先释放小车，再接通打点计时器电源

C.选取纸带时，应选择点迹清晰且点与点之间距离适当的纸带

D.为了减小误差，应尽可能多的选取计数点进行测量

2.填空题：某同学在做该实验时，得到一条点迹清晰的纸带。他在纸带上选取了A、B、C、D、E五个计数点，每两个相邻计数点间还有4个点未画出。已知打点计时器的打点周期为T，则相邻两个计数点间的时间间隔为______。若测得A、B间距离为x?，B、C间距离为x?，C、D间距离为x?，D、E间距离为x?，则打C点时小车的瞬时速度大小可近似为______。

3.解析题：某同学利用打点计时器打出的纸带，测量后得到了各计数点的瞬时速度v，并将数据记录如下表。请根据表中数据，在坐标纸上作出v-t图像（此处省略作图，同学们自行完成），并根据图像求出小车运动的加速度。

时间t(s)

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

:--------

:--

:--

:--

:--

:--

速度v(m/s)

0.3

0.5

0.7

0.9

1.1

参考答案与解析

1.C、D

*解析：打点计时器使用的是交流电源，A错误；实验时应先接通电源，待打点稳定后再释放小车，B错误；选取点迹清晰且间距适当的纸带，便于测量和计算，C正确；适当多选取计数点可以利用逐差法等方法减小偶然误差，D正确。

2.5T；(x?+x?)/(2×5T)或(x?+x?)/(10T)

*解析：每两个相邻计数点间还有4个点未画出，意味着共有5个时间间隔，故相邻计数点间的时间间隔为5T。C点为B、D两点的中间时刻，其瞬时速度近似等于B、D段的平均速度，即v_C=(x?+x?)/(2×5T)。

3.解析：根据表格数据描点作图，v-t图像是一条倾斜的直线，表明小车做匀加速直线运动。加速度a等于图像的斜率。

选取图像上相距较远的两点，例如（0.1s,0.3m/s）和（0.5s,1.1m/s），则

a=Δv/Δt=(1.1m/s-0.3m/s)/(0.5s-0.1s)=0.8m/s2/0.4s=2.0m/s2。

（注：实际作图时应使尽可能多的点落在直线上或均匀分布在直线两侧，再求斜率。此处数据理想，直接计算即可。）

---

实验二：探究加速度与力、质量的关系

核心要点回顾

*实验目的：探究加速度a与物体所受合力F的关系，以及加速度a与物体质量m的关系。

*实验原理：控制变量法。

*保持小车质量m不变，改变拉力F（通过改变钩码质量），测量不同F对应的a，探究a与F的关系。

*保持拉力F不变（近似认为钩码重力为拉力，需满足钩码质量远小于小车质量），改变小车质量m，测量不同m对应的a，探究a与m（或1/m）的关系。

*小车的加速度a通过纸带分析得出（如利用Δx=aT2）。

*主要仪器：与“探究小车速度随时间变化的规律”实验类似，增加了砝码（用于改变小车质量）、天平（测量质量）。

*实验关键：平衡摩擦力；保证钩码质量远小于小车质量。

练习题

1.选择题：在本实验中，关于平衡摩擦力，下列说法正确的是（）

A.平衡摩擦力的目的是使小车在不受拉力时能静止在木板上

B.平衡摩擦力时，应将钩码通过细绳系在小车上

C.平衡摩擦力后，小车在运动过程中受到的合力等于绳子的拉力

D.如果未平衡摩擦力或平衡不足，作出的a-F图像将不过原点且在F轴上有截距

2.填空题：某实验小组在探究“加速度与力的关系”时，保持小车质量不变。他们将不同数量的钩码挂在细绳下端，通过打点计时器打出的纸带计算出小车的加速度。