(1)为了使图甲中钩码的重力可被视为小车所受的合外力，图乙中弹簧测力计读数大小可被视为小车所受合外力的大小，在实验操作前都要进行________这一重要步骤。
(2)若选用图甲中方案实验，小车的质量M与钩码质量m间的关系应满足M________m(选填“远大于”、“远小于”或“相等”)，实验中除了纸带上的数据，还需要直接测量的物理量是__________。若选用图乙中方案进行实验，则小车质量M与小桶质量m间的关系________(选填“需要”、“不需要”)与图甲中方案条件相同。
(3)对比图甲、图乙中的两套方案，你认为比较好的是图________中方案(选填“甲”或“乙”)。
[解析] (1)由于两方案都是探究小车所受合外力与动能变化的关系，题图甲中方案要使钩码的重力可被视为小车所受的合外力，题图乙方案中弹簧测力计读数大小可作为小车所受的合外力，所以在实验操作前都要进行平衡摩擦力这一重要步骤。(2)选用题图甲中方案实验时，由牛顿第二定律知F＝Ma＝M
mg
＝M＋m
mg12
，在小车质量M远大于钩码质量m时，绳子的拉力F＝mg；根据Fx＝Mvm21＋M
知，小车的速度v是通过纸带数据算出来的，所以还需要直接测量的物理量是实验过程中小车发生的位移。选用题图乙中方案实验时，弹簧测力计的读数大小等于小车所受合外力的大小，所以小车质量M不需要远大于钩码的质量m。(3)题图
甲方案中，随着钩码质量的增加，不能一直保证小车的质量M远大于钩码质量m这一条件，所以对比题图甲、乙中的两套方案，题图乙中方案比较好。
[答案] (1)平衡摩擦力 (2)远大于 小车在两个速度间发生的位移(其他合理表述也正确) 不需要 (3)乙
4．(2019·安徽皖南八校联考)利用图甲实验装置验证机械能守恒定律。实验操作步骤如下，请将步骤B补充完整：
A．按实验要求安装好实验装置；
B．使重物靠近打点计时器，接着先________，打点计时器在纸带上打下一系列的点；
C．图乙为一条符合实验要求的纸带，O点为打点计时器打下的第一个点。分别测出三个连续点A、B、C与O点之间的距离h1、h2、h3。已知打点计时器的打点周期为T，重物质量为m，重力加速度为g，结合实验中所测得的h1、h2、h3，可求得纸带从O点下落到B点的过程中，重物增加的动能为________，减少的重力势能为________。
甲 乙
[解析] B．实验时应先接通电源，再释放纸带。 C．打B点时重物的瞬时速度vB＝
h3－h1
，则纸带从O点下落到B点的过程2T
12m?h3－h1?2
中，重物动能的增加量ΔEk＝mvB＝，重力势能的减少量ΔEp＝mgh2。
28T2
m?h3－h1?2
[答案] B．接通电源再释放纸带 C. mgh2\\ 8T2 “橡皮条、弹簧、碰撞”类实验(5
年2考)
1．(2018·全国卷Ⅰ·T22)如图(a)所示，一弹簧上端固定在支架顶端，下端悬挂一托盘；一标尺由游标和主尺构成，主尺竖直固定在弹簧左边；托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置，简化为图中的指针。
(a) (b)
现要测量图(a)中弹簧的劲度系数。当托盘内没有砝码时，移动游标，使其零刻度线对准指针，此时标尺读数为1.950 cm；当托盘内放有质量为0.100 kg的砝码时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针，标尺示数如图(b)所示，其读数为________ cm。当地的重力加速度大小为9.80 m/s2，此弹簧的劲度系数为________ N/m(保留三位有效数字)。
[解析] 实验所用的游标卡尺最小分度为0.05 mm，游标卡尺上游标第15条刻度线与主尺刻度线对齐，根据游标卡尺的读数规则，题图(b)所示的游标卡尺读数为3.7 cm＋15×0.05 mm＝3.7 cm＋0.075 cm＝3.775 cm。托盘中放有质量为m＝0.100 kg的砝码时，弹簧受到的拉力F＝mg＝0.100×9.8 N＝0.980 N，弹簧伸长量为x＝3.775 cm－1.950 cm＝1.825 cm，根据胡克定律F＝kx，解得此弹簧的劲F
度系数k＝x≈53.7 N/m。
[答案] 3.775 53.7
2．(2017·全国卷Ⅲ·T22)某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴(横轴为x轴，纵轴为y轴，最小刻度表示1 mm)的纸贴在水平桌面上，如图(a)所示。将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分之外)，另一端P位于y轴上的A点时，橡皮筋处于原长。
(1)用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O，此时拉力F的大小可由测力计读出。测力计的示数如图(b)所示，F的大小为________N。
(2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋P端回到A点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，
再次将P端拉至O点。此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1＝4.2 N和F2＝5.6 N。
①用5 mm长度的线段表示1 N的力，以O为作用点，在图(a)中画出力F1、F2的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力F合；
②F合的大小为________N，F合与拉力F的夹角的正切值为________。 若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则。
[解析] (1)由测力计的读数规则可知，读数为4.0 N。(2)①利用平行四边形定则作图，如图所示。
②由图可知F合＝4.0 N，从F合的顶点向x轴和y轴分别作垂线，顶点的横坐标对应长度为1 mm，顶点的纵坐标长度为20 mm，则可得出F合与拉力F的夹角
高考物理二轮复习专题力学实验
