2019版高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題六 物理實(shí)驗(yàn) 第15講 力學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)案

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1、第15講力學(xué)實(shí)驗(yàn) 主干體系知識(shí) 核心再現(xiàn)及學(xué)科素養(yǎng) 1.利用紙帶求瞬時(shí)速度：vn＝ 2.利用紙帶求加速度 (1)Δx＝xn＋1－xn＝aT2 (2)逐差法：a＝(6段逐差) 3.平衡摩擦力 4.主要實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法，替代法. 1．(2018·全國卷Ⅰ，22)如圖(a)，一彈簧上端固定在支架頂端，下端懸掛一托盤；一標(biāo)尺由游標(biāo)和主尺構(gòu)成，主尺豎直固定在彈簧左邊；托盤上方固定有一能與游標(biāo)刻度線準(zhǔn)確對(duì)齊的裝置，簡(jiǎn)化為圖中的指針． 現(xiàn)要測(cè)量圖(a)中彈簧的勁度系數(shù)．當(dāng)托盤內(nèi)沒有砝碼時(shí)，移動(dòng)游標(biāo)，使其零刻度線對(duì)準(zhǔn)指針，此時(shí)標(biāo)尺讀數(shù)為1.950 cm；當(dāng)托盤內(nèi)放有質(zhì)量為0

2、.100 kg的砝碼時(shí)，移動(dòng)游標(biāo)，再次使其零刻度線對(duì)準(zhǔn)指針，標(biāo)尺示數(shù)如圖(b)所示，其讀數(shù)為________cm.當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮?.80 m/s2，此彈簧的勁度系數(shù)為________N/m(保留3位有效數(shù)字)． 解析　標(biāo)尺的游標(biāo)為20分度，精確度為0.05 mm，游標(biāo)的第15個(gè)刻度與主尺刻度對(duì)齊，則讀數(shù)為37 mm＋15×0.05 mm＝37.75 mm＝3.775 cm. 彈簧形變量x＝(3.775－1.950)cm＝1.825 cm， 砝碼平衡時(shí)，mg＝kx， 所以勁度系數(shù)k＝＝N/m≈53.7 N/m.(保留3位有效數(shù)字) 答案　3.775　53.7 2．(2018·

3、全國卷Ⅱ，23)某同學(xué)用圖(a)所示的裝置測(cè)量木塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)．跨過光滑定滑輪的細(xì)線兩端分別與木塊和彈簧秤相連，滑輪和木塊間的細(xì)線保持水平，在木塊上方放置砝碼．緩慢向左拉動(dòng)水平放置的木板，當(dāng)木塊和砝碼相對(duì)桌面靜止且木板仍在繼續(xù)滑動(dòng)時(shí)，彈簧秤的示數(shù)即為木塊受到的滑動(dòng)摩擦力的大?。炒螌?shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)在下表中給出，其中f4的值可從圖(b)中彈簧秤的示數(shù)讀出． 砝碼的質(zhì)量m/kg 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 滑動(dòng)摩擦力f/N 2.15 2.36 2.55 f4 2.93 回答下列問題： (1)f4＝________N； (2)在圖(c

4、)的坐標(biāo)紙上補(bǔ)齊未畫出的數(shù)據(jù)點(diǎn)并繪出fm圖線； (3)f與m、木塊質(zhì)量M、木板與木塊之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ及重力加速度大小g之間的關(guān)系式為f＝________，fm圖線(直線)的斜率的表達(dá)式為k＝________； (4)取g＝9.80 m/s2，由繪出的fm圖線求得μ＝________.(保留2位有效數(shù)字) 解析　(1)由圖b可讀出彈簧秤的示數(shù)f4＝2.75 N. (2)fm圖線如圖所示． (3)摩擦力表達(dá)式f＝μ(M＋m)g，其斜率k＝μg. (4)圖線的斜率k＝＝＝3.9 解得μ≈0.40. 答案　(1)2.75 (2)如圖所示 (3)μ(M＋m)g　μg

5、(4)0.40 3．(2018·全國卷Ⅲ，22)甲、乙兩同學(xué)通過下面的實(shí)驗(yàn)測(cè)量人的反應(yīng)時(shí)間．實(shí)驗(yàn)步驟如下： (1)甲用兩個(gè)手指輕輕捏住量程為L(zhǎng)的木尺上端，讓木尺自然下垂．乙把手放在尺的下端(位置恰好處于L刻度，但未碰到尺)，準(zhǔn)備用手指夾住下落的尺． (2)甲在不通知乙的情況下，突然松手，尺子下落；乙看到尺子下落后快速用手指夾住尺子．若夾住尺子的位置刻度為L(zhǎng)1，重力加速度大小為g，則乙的反應(yīng)時(shí)間為________(用L、L1和g表示)． (3)已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮間＝9.80 m/s2，L＝30.0 cm，L1＝10.4 cm.乙的反應(yīng)時(shí)間為________s．(結(jié)果保留2位有效數(shù)

6、字) (4)寫出一條能提高測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確程度的建議：______________. 解析　(2)根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，得L－L1＝gt2，解得t＝. (3)將g＝9.80 m/s2，L＝30.0 cm＝0.300 m，L1＝10.4 cm＝0.104 m，代入t＝得t＝0.20 s. (4)建議：多次測(cè)量取平均值，初始時(shí)乙的手指盡可能接近尺子． 答案　(2)　(3)0.20　(4)多次測(cè)量取平均值；初始時(shí)乙的手指盡可能接近尺子 4．(2017·高考全國卷Ⅰ，22)某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運(yùn)動(dòng)，用自制“滴水計(jì)時(shí)器”計(jì)量時(shí)間．實(shí)驗(yàn)前，將該計(jì)時(shí)器固定在小車旁，如圖(a)所示．

7、實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持桌面水平，用手輕推一下小車．在小車運(yùn)動(dòng)過程中，滴水計(jì)時(shí)器等時(shí)間間隔地滴下水滴，圖(b)記錄了桌面上連續(xù)的6個(gè)水滴的位置．(已知滴水計(jì)時(shí)器每30 s內(nèi)共滴下46個(gè)小水滴) (1)由圖(b)可知，小車在桌面上是________(填“從右向左”或“從左向右”)運(yùn)動(dòng)的． (2)該小組同學(xué)根據(jù)圖(b)的數(shù)據(jù)判斷出小車做勻變速運(yùn)動(dòng)．小車運(yùn)動(dòng)到圖(b)中A點(diǎn)位置時(shí)的速度大小為________m/s，加速大小為________m/s2.(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字) 解析　(1)由于小車在水平桌面上運(yùn)動(dòng)時(shí)必然受到阻力作用，做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，相鄰水滴(時(shí)間間隔相同)的位置間的距離逐漸減小，所以

8、由題圖(b)可知，小車在桌面上是從右向左運(yùn)動(dòng)的．(2)滴水計(jì)時(shí)器每30 s內(nèi)共滴下46個(gè)小水滴，其滴水的時(shí)間間隔為T＝＝s.根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，可得小車運(yùn)動(dòng)到題圖(b)中A點(diǎn)位置時(shí)的速度大小為vA＝m/s≈0.19 m/s.由逐差法可得，小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a＝m/s2≈0.037 m/s2. 答案　(1)從右向左　(2)0.19　0.037 [考情分析] ■命題特點(diǎn)與趨勢(shì) 1．實(shí)驗(yàn)題的考查呈現(xiàn)由基礎(chǔ)性向綜合性的遞進(jìn)趨勢(shì)．實(shí)驗(yàn)命題不避熱點(diǎn)，注重陳題翻新，重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)頻頻考，其他實(shí)驗(yàn)“輪換”考，題目特點(diǎn)設(shè)置清晰，上手易得分容易，做好做全較難，能有效區(qū)分不同水平考生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ? 2．

9、重在考查實(shí)驗(yàn)探究能力，而非實(shí)驗(yàn)本身．新任務(wù)，新情境，原理設(shè)計(jì)，方法選擇，條件控制，數(shù)據(jù)處理的公式法、列表法、圖象法、平均值法和逐差法反復(fù)涉及，其中圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與結(jié)果規(guī)律性探索是高考的熱點(diǎn)和亮點(diǎn)． 3．反映科技進(jìn)步，實(shí)驗(yàn)題引領(lǐng)教育創(chuàng)新．頻閃照相機(jī)或光電計(jì)時(shí)器替代打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，氣墊導(dǎo)軌替代長(zhǎng)木板，數(shù)字化傳感器直接測(cè)力或位移等，體現(xiàn)時(shí)代特征． ■解題要領(lǐng) 1．熟知各種器材的特性． 2．熟悉課本上的實(shí)驗(yàn)，抓住實(shí)驗(yàn)的靈魂——實(shí)驗(yàn)原理，掌握數(shù)據(jù)處理的方法，熟知兩類誤差分析． 高頻考點(diǎn)一　基本儀器的讀數(shù) [備考策略] 1．長(zhǎng)度類測(cè)量?jī)x器的讀數(shù) (1)毫米刻度尺的讀數(shù)，精確到毫米，估讀

10、一位． (2)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)： 游標(biāo)尺/mm 精確/mm 測(cè)量結(jié)果(游標(biāo)尺上第n個(gè)刻線與主尺上的某刻度線正對(duì)時(shí))/mm 刻度格數(shù) 刻度總長(zhǎng)度 每小格與1毫米差 10 9 0.1 0.1 主尺上讀的毫米數(shù)＋0.1n 20 19 0.05 0.05 主尺上讀的毫米數(shù)＋0.05n 50 49 0.02 0.02 主尺上讀的毫米數(shù)＋0.02n (3)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)：測(cè)量值＝固定刻度整毫米數(shù)＋半毫米數(shù)＋可動(dòng)刻度讀數(shù)(含估讀)×0.01 mm. 2．時(shí)間類測(cè)量?jī)x器的讀數(shù) (1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器：每打兩個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02 s，一般每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，則時(shí)

11、間間隔為Δt＝0.02×5 s＝0.1 s. (2)頻閃照相機(jī)：用等時(shí)間間隔獲取圖象信息的方法將物體在不同時(shí)刻的位置記錄下來，時(shí)間間隔Δt＝(f為頻閃照相機(jī)的頻率) (3)光電計(jì)時(shí)器：記錄遮光時(shí)間，時(shí)間間隔Δt＝(d為遮光板寬度，v為平均速度) [題組突破] 1－1.(2018·吉林長(zhǎng)春外國語學(xué)校二模)圖中游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為________mm，螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為________mm. 解析　游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為l＝52 mm＋7×mm＝52.35 mm； 螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為d＝1.5 mm＋49.0×0.01 mm＝1.990 mm. 答案　52.35　1.990(1.899～1

12、.991均正確) 1－2.用游標(biāo)卡尺測(cè)得某樣品的長(zhǎng)度如圖甲所示，其讀數(shù)L＝________mm；用螺旋測(cè)微器測(cè)得該樣品的外邊長(zhǎng)a如圖乙所示，其讀數(shù)為a＝________mm. 解析　根據(jù)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法，樣品的長(zhǎng)度L＝20 mm＋0×0.1 mm＝20.0 mm.根據(jù)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)方法，樣品的邊長(zhǎng)a＝1.5 mm＋23.0×0.01 mm＝1.730 mm. 答案　20.0　1.730(1.729～1.731均正確) 1－3.請(qǐng)按要求填寫： (1)某同學(xué)用游標(biāo)卡尺的________測(cè)得一玻璃杯的內(nèi)高，如圖甲所示，則其內(nèi)高為________cm； (2)又用螺旋測(cè)微器測(cè)得其玻

13、璃厚度如圖乙所示，則厚度為________mm； (3)該同學(xué)用螺旋測(cè)微器又測(cè)得一小球直徑如圖丙所示，正確讀數(shù)后得小球直徑為1.731 mm，則a＝________，b＝________. (4)某同學(xué)測(cè)定一金屬桿的長(zhǎng)度和直徑，示數(shù)如圖丁、戊所示，則該金屬桿的長(zhǎng)度和直徑分別為________cm和________mm. 解析　(1)因需測(cè)量的是玻璃杯的內(nèi)高即深度，所以要用游標(biāo)卡尺的深度尺測(cè)量，根據(jù)圖甲所示的游標(biāo)卡尺主尺上的整毫米數(shù)為100 mm，游標(biāo)尺的精確度為0.1 mm，且第3條刻度線與主尺上的刻度線對(duì)齊，可知玻璃杯的內(nèi)高為100 mm＋0.1 mm×3＝100.3 mm＝1

14、0.03 cm. (2)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)規(guī)則：測(cè)量值＝固定刻度讀數(shù)(注意半毫米刻度線是否露出)＋精確度(0.01 mm)×可動(dòng)刻度讀數(shù)(一定要估讀)，所以玻璃厚度為2.5 mm＋0.01 mm×26.0＝2.760 mm. (3)因1.731 mm＝1.5 mm＋0.01 mm×23.1，由螺旋測(cè)微器讀數(shù)規(guī)則知a應(yīng)為20，b應(yīng)為0. (4)金屬桿長(zhǎng)度由刻度尺示數(shù)可得，由題圖丁得L＝60.06 cm.由題圖戊知，此游標(biāo)尺為50分度，游標(biāo)尺上第10刻線與主尺上一刻線對(duì)齊，則金屬桿直徑為d＝4 mm＋×10 mm＝4.20 mm. 答案　(1)深度尺　10.03　(2)2.760　(3)20

15、　0 (4)60.06　4.20 [歸納反思] 游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器讀數(shù)的“三點(diǎn)注意” 1．螺旋測(cè)微器讀數(shù)時(shí)要估讀，以毫米為單位，小數(shù)點(diǎn)后必須為3位，同時(shí)注意固定刻度上的半刻度是否露出． 2．游標(biāo)卡尺不估讀，以毫米為單位，10分度卡尺，小數(shù)點(diǎn)后只有1位；20分度和50分度卡尺，小數(shù)點(diǎn)后有2位． 3．注意題目要求的單位是否為mm，若不是則要先以mm為單位讀數(shù)，然后再換算為題目要求的單位． 高頻考點(diǎn)二　“紙帶類”實(shí)驗(yàn)的處理 [備考策略] 1．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器系列實(shí)驗(yàn) 力學(xué)實(shí)驗(yàn)中用到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的實(shí)驗(yàn)有：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，探究動(dòng)能定理，驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律，驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，驗(yàn)

16、證動(dòng)量守恒定律． 2．紙帶數(shù)據(jù)的處理方法 3．平衡摩擦力的方法 驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律、探究做功與速度變化的關(guān)系及驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律均可能需平衡摩擦力，平衡摩擦力的方法是墊高有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端，給小車一個(gè)初速度，小車能勻速下滑． 4．兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn) (1)區(qū)分計(jì)時(shí)點(diǎn)和計(jì)數(shù)點(diǎn)：計(jì)時(shí)點(diǎn)是指打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下的點(diǎn)．計(jì)數(shù)點(diǎn)是指測(cè)量和計(jì)算時(shí)在紙帶上所選取的點(diǎn)．要注意“每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)”與“每隔四個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)”的取點(diǎn)方法是一樣的． (2)涉及打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的實(shí)驗(yàn)均是先接通電源，打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放紙帶． [題組突破] 2－1.甲、乙兩位同學(xué)在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，用質(zhì)量為200g的重物

17、拖著紙帶自由下落．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列的點(diǎn)．他們選取了一條紙帶進(jìn)行測(cè)量，如圖所示．O為紙帶下落的起始點(diǎn)，A、B，C為紙帶上選取的三個(gè)連續(xù)點(diǎn)．O點(diǎn)至A、B、C點(diǎn)的距離sOA、sOB、sOC圖中已標(biāo)注，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔T＝0.02 s打一個(gè)點(diǎn)，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間＝9.8 m/s2，那么 (1)為計(jì)算打B點(diǎn)時(shí)重物的動(dòng)能．需要先計(jì)算出打B點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度，甲同學(xué)用v＝2gSOB.乙同學(xué)用vB＝，其中所選擇方法合理的是________填(“甲”或“乙”)同學(xué)． (2)若甲同學(xué)不小心將上述紙帶從OA之間扯斷，他們利用A點(diǎn)之后的紙帶________(填“能”或“不能”)達(dá)到驗(yàn)證機(jī)械能守恒定

18、律的目的． (3)乙同學(xué)根據(jù)紙帶上的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)一步探究下落過程中重物和紙帶所受的阻力．他計(jì)算出的正確結(jié)果應(yīng)該是f＝________N. 解析　(1)根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求解瞬時(shí)速度，不能根據(jù)v＝2gsOB求解瞬時(shí)速度，因?yàn)檫@樣就默認(rèn)了加速度為g，機(jī)械能守恒，失去驗(yàn)證的意義．故正確的方法是乙同學(xué)；(2)可以利用A點(diǎn)之后的紙帶上的某兩點(diǎn)，測(cè)出這兩點(diǎn)的距離，根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求解瞬時(shí)速度，也可驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒；(3)根據(jù)Δx＝aT2，可求出a＝＝，代入數(shù)據(jù)解得 a＝×10－2＝9.5m/s2，由mg－f＝ma解得阻力f＝mg－ma＝0.2

19、×9.8－0.2×9.5＝0.06N. 答案　(1)乙　(2)能　(3)0.06 2－2.(2018·山東省青島市高考模擬檢測(cè)理科綜合能力測(cè)試)某同學(xué)用如圖所示的裝置，研究細(xì)繩對(duì)小車的拉力做功與小車動(dòng)能變化的關(guān)系．通過改變動(dòng)滑輪下所掛鉤碼的個(gè)數(shù)可以改變細(xì)繩對(duì)小車的拉力，實(shí)驗(yàn)所用鉤碼質(zhì)量均為m. (1)關(guān)于本實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是________； A．實(shí)驗(yàn)時(shí)，小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先釋放小車后，再接通電源，打出一條紙帶，同時(shí)記錄彈簧秤的示數(shù) B．本實(shí)驗(yàn)不需要平衡摩擦力 C．實(shí)驗(yàn)過程中，動(dòng)滑輪和所掛鉤碼所受重力等于彈簧秤示數(shù)的2倍 D．實(shí)驗(yàn)中不需要滿足所掛鉤碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車

20、的質(zhì)量 (2)某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，所掛鉤碼的個(gè)數(shù)為2個(gè)，記錄的彈簧秤示數(shù)為F，小車質(zhì)量為M，所得到的紙帶如圖所示，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T，兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離分別為S1、S2、S3、S4，該同學(xué)分析小車運(yùn)動(dòng)過程中的BD段，在操作正確的情況下應(yīng)該有等式________成立． 解析　(1)A.實(shí)驗(yàn)時(shí)，小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通電源，再釋放小車后，打出一條紙帶，同時(shí)記錄彈簧秤的示數(shù)，故A錯(cuò)誤；B.探究外力做功與速度變化關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，要求合力為拉力，所以要平衡摩擦力，故B錯(cuò)誤；C.實(shí)驗(yàn)過程中，根據(jù)牛頓第二定律可知a＝，動(dòng)滑輪和所掛鉤碼所受的重力大于彈簧秤示數(shù)的2倍，故C錯(cuò)誤；D.拉力可以由彈簧測(cè)力

21、計(jì)測(cè)出，不需要滿足所掛鉤碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于車的總質(zhì)量，故D正確；(2)小車運(yùn)動(dòng)過程中的BD段合力做功為W＝F(S2＋S3)，動(dòng)能的變化量 ΔEk＝Mv－ Mv＝M2－M2， 所以操作正確的情況下應(yīng)該有等式F(S2＋S3)＝M2－M2； 答案　(1)D　(2)F(S2＋S3)＝M2－M2 2－3.(2018·濟(jì)寧市高三第二次模擬)一個(gè)有一定厚度的圓盤，可以繞通過中心且垂直于盤面的水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，圓盤加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，角速度的增加量Δω與對(duì)應(yīng)時(shí)間Δt的比值定義為角加速度β.我們用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、刻度尺、游標(biāo)卡尺紙帶(厚度不計(jì))、復(fù)寫紙來完成下述實(shí)驗(yàn)：(打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電的頻率為)50Hz、A、B、

22、C、D……為計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)未畫出 丙 實(shí)驗(yàn)步驟如下 ①如圖甲所示，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌面上，將紙帶的一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，然后固定在圓盤的側(cè)面，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，紙帶可以卷在圓盤側(cè)面上； ②接通電源打點(diǎn)計(jì)時(shí)器開始打點(diǎn)，啟動(dòng)控制裝置使圓盤勻加速轉(zhuǎn)動(dòng)(即角加速度恒定)； ③經(jīng)過一段時(shí)間，停止轉(zhuǎn)動(dòng)和打點(diǎn)，取下紙帶，進(jìn)行測(cè)量． 請(qǐng)回答下列問題： (1)由圖乙可知，圓盤的直徑為________cm； (2)由圖丙可知，打下計(jì)數(shù)點(diǎn)D時(shí)，圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小為________rad/s；(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) (3)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角加速度大小為________rad

23、/s2.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 解析　(1)根據(jù)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)原理，可得讀數(shù)應(yīng)為主尺上的和游標(biāo)尺上的刻度相加由圖乙可知游標(biāo)尺的分度為0.05 mm，主尺上為6.0 cm，游標(biāo)尺上的第0個(gè)刻度線和主尺對(duì)齊，所以讀數(shù)為60 cm＋0.05×0 mm＝6.000 cm，即可得該圓盤的直徑d＝6.000 cm； (2)由題意知，紙帶上每點(diǎn)的時(shí)間間隔T＝0.10 s，打下計(jì)數(shù)點(diǎn)D時(shí)，紙帶運(yùn)動(dòng)速度大小為： vD＝＝m/s＝0.45m/s 此時(shí)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ωD＝＝rad/s＝150rad/s； (3)紙帶運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a＝，設(shè)角加速度為β，則β＝＝，代入數(shù)據(jù)解得：β＝28.0rad/s

24、2. 答案　(1)6.000　(2)15.0　(3)28.0 高頻考點(diǎn)三　彈簧、橡皮條問題 [備考策略] 力學(xué)實(shí)驗(yàn)中用到彈簧或橡皮條的實(shí)驗(yàn)有探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系、驗(yàn)證力的平行四邊形定則、探究做功與小車速度變化的關(guān)系． 1．探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系 (1)實(shí)驗(yàn)原理 要測(cè)出每次懸掛重物的重力大小G和彈簧伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度x，建立G－x坐標(biāo)系，描點(diǎn)作圖探究． (2)操作關(guān)鍵 ①實(shí)驗(yàn)中不能掛過多的鉤碼，使彈簧超過彈性限度； ②作圖象時(shí)，不要連成“折線”，而應(yīng)盡量讓坐標(biāo)點(diǎn)落在直線上或均勻分布在直線的兩側(cè)． 2．驗(yàn)證力的平行四邊形定則 (1)實(shí)驗(yàn)原理 使一個(gè)力的作用效果跟兩個(gè)力的共

25、同作用效果相同． (2)操作關(guān)鍵 ①每次拉伸結(jié)點(diǎn)位置O必須保持不變； ②記下每次各力的大小和方向； ③畫力的圖示時(shí)應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臉?biāo)度． [題組突破] 3－1.在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系并測(cè)定彈簧的勁度系數(shù)”實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示．所懸掛鉤碼的重力相當(dāng)于對(duì)彈簧提供了向右的恒定拉力．實(shí)驗(yàn)時(shí)先測(cè)出不掛鉤碼時(shí)彈簧的自然長(zhǎng)度，再將5個(gè)鉤碼逐個(gè)掛在繩子的下端，每次測(cè)出相應(yīng)的彈簧總長(zhǎng)度．作出彈簧的長(zhǎng)度(x)隨鉤碼個(gè)數(shù)(n)變化的圖象如圖乙所示，則： (1)圖線與x軸的交點(diǎn)的物理意義是________； (2)圖線BC段偏離了直線，其原因是_______________； (3)該同

26、學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，把彈簧水平放置與彈簧豎直懸掛放置相比，優(yōu)點(diǎn)在于________，缺點(diǎn)在于________． 解析　(1)圖線與x軸的交點(diǎn)的物理意義表示鉤碼個(gè)數(shù)n＝0時(shí)彈簧的長(zhǎng)度，即為彈簧的原長(zhǎng)． (2)根據(jù)胡克定律可知，在彈性限度內(nèi)，彈簧的彈力與形變量成正比，因此隨著所掛鉤碼的改變，圖象應(yīng)為一條傾斜直線，圖線BC段偏離了直線，說明彈簧的彈力與形變量不成正比關(guān)系，因此其原因?yàn)槌隽藦椈傻膹椥韵薅龋? (3)當(dāng)彈簧豎直放置時(shí)，彈簧實(shí)際自身有重力，會(huì)對(duì)彈簧產(chǎn)生拉力，因此改為水平放置時(shí)可以避免彈簧自身所受重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，但是此時(shí)彈簧與桌面、繩子與滑輪間的摩擦卻不可避免，成為它的缺點(diǎn)． 答案　(1)彈

27、簧的原長(zhǎng)　(2)超出彈簧的彈性限度 (3)避免彈簧自身所受重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響　彈簧與桌面、繩子與滑輪間存在的摩擦造成實(shí)驗(yàn)誤差 3－2.(2018·山東省濰坊市高三三模)某同學(xué)用如圖所示裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒：長(zhǎng)木板水平固定，彈簧左端固定在擋板上，右端自由伸長(zhǎng)到O點(diǎn)，滑塊A右側(cè)粘有橡皮泥，置于長(zhǎng)木板上，左側(cè)恰好位于O點(diǎn)．操作如下：①推動(dòng)A壓縮彈簧至某一位置，然后無初速釋放，測(cè)得停下時(shí)A、O間距離x1；②再次推動(dòng)A壓縮彈簧至同一位置，另取一滑塊B放于O點(diǎn)，無初速度釋放A，A與B碰后粘在一起運(yùn)動(dòng)，測(cè)得停下時(shí)A、O的距離x2. 請(qǐng)回答下列問題： (1)x1________x2(選填“大于”、“小于

28、”或“等于”)； (2)實(shí)驗(yàn)中還需要測(cè)量的物理量及符號(hào)是________，若等式________(用所測(cè)物理量符號(hào)表示)成立，則碰撞過程動(dòng)量守恒． 解析　(1)設(shè)滑塊壓縮彈簧的形變量為x，第一次彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為A滑塊的動(dòng)能和一部分熱能，經(jīng)過原長(zhǎng)后滑塊和彈簧分離，A的動(dòng)能(設(shè)為EkA)全部變成摩擦生熱，由能量守恒定律可得Mv＝μMgx1，解得x1＝；第二次到達(dá)原長(zhǎng)時(shí)A獲得動(dòng)能相同為EkA，此后A與B發(fā)生完全非彈性碰撞，MvA＝(M＋m)v，此后兩滑塊一起摩擦生熱，(m＋M)v2＝μ(M＋m)gx2，故x2＝，因v＝x2. (2)根據(jù)分析可知驗(yàn)證動(dòng)量守恒的表達(dá)式為MvA＝(M＋

29、m)v，代換之后得M＝(M＋m)，可得驗(yàn)證的表達(dá)式為M＝(M＋m)；故根據(jù)表達(dá)式還需要測(cè)量的物理量為滑塊A質(zhì)量M，滑塊B質(zhì)量m. 答案　(1)大于　(2)滑塊A質(zhì)量M，滑塊B質(zhì)量m (3)M＝(M＋m) 3－3.某探究小組做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)，將畫有坐標(biāo)軸(橫軸為x軸，縱軸為y軸，最小刻度表示1 mm)的紙貼在水平桌面上，如圖(a)所示．將橡皮筋的一端Q固定在y軸上的B點(diǎn)(位于圖示部分之外)，另一端P位于y軸上的A點(diǎn)時(shí)，橡皮筋處于原長(zhǎng)． (1)用一只測(cè)力計(jì)將橡皮筋的P端沿y軸從A點(diǎn)拉至坐標(biāo)原點(diǎn)O，此時(shí)拉力F的大小可由測(cè)力計(jì)讀出．測(cè)力計(jì)的示數(shù)如圖(b)所示，F(xiàn)的大小為4.0

30、N. (2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋P端回到A點(diǎn)；現(xiàn)使用兩個(gè)測(cè)力計(jì)同時(shí)拉橡皮筋，再次將P端拉至O點(diǎn)．此時(shí)觀察到兩個(gè)拉力分別沿圖(a)中兩條虛線所示的方向，由測(cè)力計(jì)的示數(shù)讀出兩個(gè)拉力的大小分別為F1＝4.2 N和F2＝5.6 N. (ⅰ)用5 mm長(zhǎng)度的線段表示1 N的力，以O(shè)為作用點(diǎn)，在圖(a)中畫出力F1、F2的圖示，然后按平行四邊形定則畫出它們的合力F合； (ⅱ)F合的大小為________N，F(xiàn)合與拉力F的夾角的正切值為________． 若F合與拉力F的大小及方向的偏差均在實(shí)驗(yàn)所允許的誤差范圍之內(nèi)，則該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了力的平等四邊行定則 答案　(ⅰ)F1、F2和F合如圖所

31、示 (ⅱ)3.8　0.05 [歸納反思] 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法 1．在探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中務(wù)必注意 (1)彈簧發(fā)生彈性形變，必須在彈性限度內(nèi)． (2)F＝kx中的x是彈簧的形變量，是彈簧伸長(zhǎng)或縮短的長(zhǎng)度，而不是彈簧的總長(zhǎng)度． (3)F＝kx中的k為彈簧的勁度系數(shù)，反映彈簧本身的屬性，由彈簧自身的長(zhǎng)度、粗細(xì)、材料等因素決定，與彈力F的大小和伸長(zhǎng)量x無關(guān)． 2．利用作圖法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中，由作圖法得到的合力F與實(shí)際測(cè)量得到的合力F′不可能完全重合，只要在誤差允許范圍內(nèi)F與F′重合即可驗(yàn)證平行四邊形定則． 高頻考點(diǎn)四　用“圖象法”處理實(shí)驗(yàn)

32、數(shù)據(jù) [備考策略] 圖象法是處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基本方法．根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)原理中涉及的物理規(guī)律寫出相應(yīng)物理量之間的函數(shù)關(guān)系，與根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做出的函數(shù)圖象進(jìn)行對(duì)比，就可對(duì)某些規(guī)律進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證或通過圖像的斜率、截距進(jìn)行有關(guān)求解與計(jì)算． [題組突破] 4－1.某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)定動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)． 第一步：該同學(xué)把長(zhǎng)木板的一端墊起，并調(diào)整至合適的角度，使質(zhì)量為m的滑塊P可沿長(zhǎng)木板勻速下滑，如圖甲所示； 第二步：在圖甲裝置中長(zhǎng)木板上端安裝一個(gè)定滑輪，如圖乙所示，之后將滑塊P置于長(zhǎng)木板底端，通過細(xì)繩跨過定滑輪與質(zhì)量為2m的滑塊Q相連，先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，后將滑塊Q無初速度釋放，兩滑塊共同做

33、加速運(yùn)動(dòng)，得到了一條比較理想的紙帶； 第三步：從紙帶上較為清晰的A點(diǎn)開始連續(xù)選取8個(gè)點(diǎn)，用刻度尺測(cè)量各點(diǎn)到A點(diǎn)的距離x，并計(jì)算第2～7各點(diǎn)的速度v及其二次方的數(shù)值v2，以v2為縱坐標(biāo)，以x為橫坐標(biāo)，描點(diǎn)作圖，得到如圖丙所示的圖象，重力加速度g取10 m/s2.根據(jù)上述操作步驟完成下列問題： (1)打A點(diǎn)時(shí)，滑塊Q的速度大小為________； (2)長(zhǎng)木板傾角的正弦值為________，滑塊P與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為________． 解析　(1)由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v2－v＝2ax，整理得v2＝v＋2ax，結(jié)合圖象可知v＝4 m2/s2，得v0＝2 m/s.(2)由圖甲可知mgsin θ

34、＝μmgcos θ，滑塊P沿長(zhǎng)木板向上加速時(shí)，有2mg－mgsin θ－μmgcos θ＝3ma，由圖丙中直線斜率可知2a＝m/s2，則a＝m/s2，解得sin θ＝0.6，μ＝0.75. 答案　(1)2 m/s　(2)0.6　0.75 4－2.(2018·湖北省武漢市高三下學(xué)期五月理綜訓(xùn)練)某同學(xué)用如圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量木塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ：將木塊從傾角為θ的木板上靜止釋放，與位移傳感器連接的計(jì)算機(jī)描繪出了木塊相對(duì)傳感器的位置隨時(shí)間變化的規(guī)律，如圖(b)中的曲線②所示．圖中木塊的位置從x1到x2、從x2到x3的運(yùn)動(dòng)時(shí)間均為T. (1)根據(jù)圖(b)可得，木塊經(jīng)過位置x2

35、時(shí)的速度v2＝________，木塊運(yùn)動(dòng)的加速度a＝________； (2)現(xiàn)測(cè)得T＝0.1 s，x1＝4 cm，x2＝9 cm，x3＝16 cm，θ＝37°，可求得木塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝________(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度g取10m/s2，結(jié)果保留1位有效數(shù)字) (3)若只增大木板的傾角，則木塊相對(duì)傳感器的位置隨時(shí)間變化的規(guī)律可能是圖(b)中的曲線________．(選填圖線序號(hào)①、②或③) 解析　(1)由題意可知，木塊沿木板向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由于從x1到x2、從x2到x3的運(yùn)動(dòng)時(shí)間均為T，所以v2＝， 由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可知，(

36、x3－x2)－(x2－x1)＝aT2，解得：a＝； (2)由a＝＝m/s2＝2m/s2 由牛頓第二定律可知， a＝gsin37°－μgcos37°，解得：μ＝0.5； (3)由牛頓第二定律可知，a＝gsin θ－μgcos θ，當(dāng)θ增大，則加速度增大，由公式x＝at2可知，曲線①正確． 答案　(1)　　(2)0.5　(3)① 4－3.(2018·威海市高考模擬考試)用如圖所示的裝置驗(yàn)證牛頓第二定律．圖中A、B為兩個(gè)光電門，C為固定在凹槽上的遮光條．實(shí)驗(yàn)前(不掛鉤碼)左右移動(dòng)小木塊使凹槽能夠在長(zhǎng)木板上勻速運(yùn)動(dòng)．設(shè)遮光條的寬度為d，兩光電門間的距離為x.實(shí)驗(yàn)時(shí)凹槽每次都從同一位置由靜止

37、釋放，研究對(duì)象為凹槽(包括內(nèi)部的砝碼)及鉤碼組成的系統(tǒng)． (1)將鉤碼逐個(gè)拿到凹槽中，記錄每次所懸掛鉤碼的質(zhì)量m1、m2、m3……，釋放凹槽，測(cè)出對(duì)應(yīng)的加速度a1、a2、a3……，則下列哪一圖象能正確反映加速度a與懸掛鉤碼的重力mg之間的關(guān)系________． (2)懸掛鉤碼的質(zhì)量m保持不變，增加或減少槽內(nèi)的砝碼，測(cè)出每次對(duì)應(yīng)的加速度，為了能直觀反映在合外力一定的情況下，加速度與質(zhì)量的關(guān)系，應(yīng)做下列哪一圖象________(M表示槽內(nèi)砝碼的總質(zhì)量)． A．a(chǎn)－M B．a(chǎn)－m C．a(chǎn)－ D．a(chǎn)－ (3)為了精確測(cè)量系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的加速度，甲同學(xué)固定光電門B，移動(dòng)光電門A，然后釋放凹槽

38、，測(cè)出遮光條每次經(jīng)過光電門A的時(shí)間t1.乙同學(xué)固定光電門A，移動(dòng)電門B然后釋放凹槽，測(cè)出遮光條每次經(jīng)過電門B的時(shí)間t2，兩位同學(xué)根據(jù)圖象求解系統(tǒng)的加速度．甲同學(xué)做出的圖象應(yīng)為下圖中的________，乙同學(xué)做出的圖象應(yīng)為下圖中的________．若甲同學(xué)所做圖象的斜率的絕對(duì)值為k，則系統(tǒng)的加速度a＝________. 解析　(1)由牛頓第二定律，對(duì)凹形槽(包括砝碼)及鉤碼系統(tǒng)：mg＝Ma，即a＝·mg故選B. (2)若鉤碼的質(zhì)量m不變， 則mg＝(M＋m)a，解得a＝mg·， 則為了能直觀反映在合外力一定的情況下，加速度與質(zhì)量的關(guān)系， 應(yīng)做a－圖象；故選D. (3)甲同學(xué)固定光

39、電門B，則經(jīng)過光電門B的速度vB一定；經(jīng)過光電門A的速度vA＝，則v＝v＋2ax即＝－x，則甲同學(xué)做出的圖象應(yīng)為下圖中的B；乙同學(xué)固定光電門A，則經(jīng)過光電門A的速度vA一定；經(jīng)過光電門B的速度vB＝，則v＝v＋2ax即＝＋x，則乙同學(xué)做出的圖象應(yīng)為下圖中的C；甲同學(xué)所做圖象的斜率的絕對(duì)值為k，則＝k，系統(tǒng)的加速度a＝kd2. 答案　(1)B　(2)D　(3)B　(4)C　(5) 高頻考點(diǎn)五　力學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新 [備考策略] 1．創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn) (1)以基本的力學(xué)模型為載體，依托運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律和力學(xué)定律設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)． (2)將實(shí)驗(yàn)的基本方法——控制變量法，處理數(shù)據(jù)的基本方法——圖象法、逐差法，融

40、入到實(shí)驗(yàn)的綜合分析之中． 2．創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的解法 (1)根據(jù)題目情境，提取相應(yīng)的力學(xué)模型，明確實(shí)驗(yàn)的理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)?zāi)康模? (2)應(yīng)用原理公式或圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合物體實(shí)際受力情況和理論受力情況對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析． [命題視角] 考向1　試題情景的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新 例1　(2018·湖北省武昌區(qū)高三五月調(diào)研考試)如圖甲是利用激光測(cè)轉(zhuǎn)速的原理示意圖，圖中圓盤可繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，盤邊緣側(cè)面上涂有一段很薄的反光涂層．當(dāng)盤轉(zhuǎn)到某一位置時(shí)，接收器可以接收到反光涂層所反射的激光束，并將所收到的光信號(hào)立即轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，在示波器顯示屏上顯示出來． (1)若圖乙中示波器顯示屏上橫向的時(shí)間軸上每小格對(duì)應(yīng)的時(shí)間

41、為2.00×10－3s(即時(shí)間軸每大格表示1.00×10－2s)，則圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)周期為________s、轉(zhuǎn)速為________r/s.(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字，下同) (2)若測(cè)得圓盤直徑為22.00 cm，則可求得圓盤側(cè)面反光涂層的長(zhǎng)度(弧長(zhǎng))為________cm. 解析　(1)從圖乙顯示圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)一周在橫軸上顯示22格，由題意知道，每格表示2.00×10－3s，所以圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的周期為4.40×10－2s，則轉(zhuǎn)速為n＝1/T＝22.7r/s；(2)反光中引起的電流圖象在圖乙中橫坐標(biāo)上每次一小格，說明反光涂層的長(zhǎng)度占圓盤周長(zhǎng)的1/22，故圓盤上反光涂層的長(zhǎng)度為＝＝3.14cm. 答案　(1

42、)4.40×10－2　(2)22.7　(3)3.14 考向2　實(shí)驗(yàn)器材的等效與替換 例2　某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置來探究牛頓第二定律，實(shí)驗(yàn)時(shí)將拉力傳感器固定在水平放置的木板上，與細(xì)線相連，細(xì)線繞過定滑輪與水瓶相連，已知木板與桌面間的滑動(dòng)摩擦力等于最大靜摩擦力． (1)將質(zhì)量為m0的木板右端移至與標(biāo)識(shí)線MN對(duì)齊，在水瓶中加水直到木板剛要滑動(dòng)時(shí)計(jì)下此時(shí)傳感器的示數(shù)F0，再加一定量的水，當(dāng)拉力傳感器示數(shù)為F1時(shí)釋放木板，記錄木板右端運(yùn)動(dòng)到與MN間距為L(zhǎng)的PQ處所用時(shí)間，為減小誤差，多次測(cè)量取時(shí)間的平均值t，由此可知木板運(yùn)動(dòng)的加速度為________． (2)保持水瓶中水的質(zhì)量一定時(shí)，通

43、過在木板上疊放重物來改變其質(zhì)量，這種情況下________(選填“能”或“不能”)探究m0和a的關(guān)系． (3)在保持m0一定的情況下，通過改變水瓶中水的質(zhì)量來改變外力，與用鉤碼拉動(dòng)小車相比較，其優(yōu)點(diǎn)是________． A．可以改變滑動(dòng)摩擦力的大小 B．可以比較準(zhǔn)確地測(cè)出摩擦力的大小 C．可以獲得更大的加速度以提高實(shí)驗(yàn)精確度 解析　(1)由題意知木板運(yùn)動(dòng)時(shí)L＝at2，整理可得加速度為a＝. (2)在保持水瓶中水的質(zhì)量一定的情況下，拉力一定，但由于木板整體的質(zhì)量不同，對(duì)應(yīng)的摩擦力也不相同，因此不能探究m0和a的關(guān)系． (3)不可以改變滑動(dòng)摩擦力的大小，A錯(cuò)誤；緩慢向瓶中加水，直到木

44、板剛剛開始運(yùn)動(dòng)，可以比較準(zhǔn)確地測(cè)出滑動(dòng)摩擦力的大小，B正確；并沒有獲得更大的加速度，以提高實(shí)驗(yàn)精確度，C錯(cuò)誤． 答案　(1)　(2)不能　(3)B 考向3　實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的拓展與應(yīng)用 例3　(2018·最新高考信息卷)實(shí)驗(yàn)小組采用如圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量木塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)μ，提供的器材有：帶定滑輪的長(zhǎng)木板，有凹槽的木塊，質(zhì)量為20g的鉤碼若干，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，電源，紙帶，細(xì)線等．實(shí)驗(yàn)中將部分鉤碼懸掛在細(xì)線下，剩余的鉤碼放在木塊的凹槽中，保持長(zhǎng)木板水平，利用打出的紙帶測(cè)量木塊的加速度． (1)正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，得到一條紙帶，從某個(gè)清晰的打點(diǎn)開始，依次標(biāo)注0、1、2、3、4、5、6，分別測(cè)出位

45、置0到位置3、位置6間的距離，如圖乙所示．已知打點(diǎn)周期T＝0.02s，則木塊的加速度a＝________m/s2. (2)將木塊凹槽中的鉤碼逐個(gè)添加到細(xì)線下端，改變懸掛鉤碼的總質(zhì)量m，測(cè)得相應(yīng)的加速度a，作出a－m圖象如圖丙所示．已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝9.8 m/s2，則木塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝________.(保留兩位有效數(shù)字) (3)實(shí)驗(yàn)中________(選填“需要”或“不需要”)滿足懸掛鉤碼總質(zhì)量遠(yuǎn)小于木塊和槽中鉤碼總質(zhì)量． 解析　(1)木塊的加速度a＝＝＝3.33m/s2；(2)設(shè)木塊的質(zhì)量為M，根據(jù)牛頓第二定律有，mg－f＝(M＋0.02)a，又f＝μ(M＋0.02－m)

46、g，可解得加速度a＝m－μg，由丙圖可知，當(dāng)m＝0時(shí)，a＝μg＝3.4 m/s2，則木塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.34；(3)實(shí)驗(yàn)中沒有采用細(xì)線拉力等于重力，所以不需要滿足懸掛鉤碼總質(zhì)量遠(yuǎn)小于木塊和槽中鉤碼總質(zhì)量． 答案　(1)3.33　(2)0.34　(3)不需要 考向4　實(shí)驗(yàn)結(jié)論的拓展與延伸 1．由測(cè)定加速度延伸為測(cè)定動(dòng)摩擦因數(shù)． 通過研究紙帶、頻閃照片或光電裝置得出物體的加速度，再利用牛頓第二定律求出物體所受的阻力或小車與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)． 2．由測(cè)定加速度延伸為測(cè)定交流電的頻率． 例4　(2016·高考全國卷Ⅰ)某同學(xué)用如圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，其中打點(diǎn)

47、計(jì)時(shí)器的電源為交流電源，可以使用的頻率有20 Hz、30 Hz和40 Hz，打出紙帶的一部分如圖(b)所示． 該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中沒有記錄交流電的頻率f，需要用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和其他題給條件進(jìn)行推算． (1)若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落，利用f和圖(b)中給出的物理量可以寫出；在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí)，重物下落的速度大小為________，打出C點(diǎn)時(shí)重物下落的速度大小為________，重物下落的加速度大小為________． (2)已測(cè)得s1＝8.89 cm，s2＝9.50 cm，s3＝10.10 cm；當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮?.80 m/s2，實(shí)驗(yàn)中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1%.由

48、此推算出f為________Hz. 解析　(1)B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度vB＝＝， C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度vC＝＝， 加速度a＝＝. (2)由牛頓第二定律得mg(1－1%)＝ma， 則頻率f＝＝40 Hz. 答案　(1)(s1＋s2)f　(s2＋s3)f　(s3－s1)f2　(2)40 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練(十五) 1．某同學(xué)用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)和重物m驗(yàn)證力的平行四邊形定則．如圖所示，彈簧測(cè)力計(jì)A掛于固定點(diǎn)P，下端用細(xì)線掛一重物m，彈簧測(cè)力計(jì)B的一端用細(xì)線系于O點(diǎn)，手持另一端向左拉，使結(jié)點(diǎn)O靜止在某位置，分別讀出彈簧測(cè)力計(jì)A和B的示數(shù)，并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點(diǎn)的位置和拉線的方向． (1)實(shí)驗(yàn)中

49、彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的單位為N，圖中A的示數(shù)為________N. (2)若實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)彈簧測(cè)力計(jì)A的指針稍稍超出量程，為正常測(cè)量，需要進(jìn)行適量調(diào)整，調(diào)整過程中保持PO方向不變，以下操作可行的是________． A．保持其他條件不變，手拉彈簧測(cè)力計(jì)B繞O點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) B．保持其他條件不變，手拉彈簧測(cè)力計(jì)B繞O點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) C．保持其他條件不變，適當(dāng)減小重物m的質(zhì)量 D．保持其他條件不變，適當(dāng)增大重物m的質(zhì)量 (3)分析實(shí)驗(yàn)時(shí)該同學(xué)懷疑彈簧測(cè)力計(jì)A因拉伸超出量程后讀數(shù)不準(zhǔn)而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，他改變彈簧測(cè)力計(jì)B拉力的過程中，結(jié)點(diǎn)O的軌跡被描在白紙上，若兩次記錄O點(diǎn)軌跡如圖中的兩條虛線所示．保證重

50、物質(zhì)量不變，沿兩條不同的軌跡運(yùn)動(dòng)到細(xì)線OB水平時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)A的彈力大小為F1、F2，它們的大小關(guān)系為F1________F2，由圖說明彈簧測(cè)力計(jì)A拉伸________(選填“超出”或“未超出”)彈性限度． 解析　(1)彈簧測(cè)力計(jì)的最小刻度為0.1 N，則A的讀數(shù)為3.60 N. (2)彈簧測(cè)力計(jì)A的指針稍稍超出量程，說明拉彈簧測(cè)力計(jì)A的力大了，可行的方法是減小重物m的質(zhì)量或減小B的拉力，而此時(shí)結(jié)點(diǎn)O在三力作用下平衡，在重物m質(zhì)量不變的情況下，只有讓B繞O點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，故選A、C. (3)由于兩次OB水平時(shí)，重物m沒有變化，合力是一定的，故B的拉力不變，因此測(cè)力計(jì)A兩次的示數(shù)是相同的

51、，即F1＝F2，但圖中兩次O點(diǎn)的軌跡不重合，表明測(cè)力計(jì)A拉伸超出了彈性限度． 答案　(1)3.60　(2)AC　(3)＝　超出 2．(2018·湖北省黃石市高三調(diào)研)在某次動(dòng)手實(shí)踐活動(dòng)中，指導(dǎo)老師要求同學(xué)們利用手中的器材測(cè)量小物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置． (1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，該同學(xué)用兩塊完全相同的木板AB、CD組裝成了如圖所示的軌道，其中AB傾斜，CD水平，兩木板連接處平滑相接．將小物塊從木塊AB的某位置由靜止釋放，小物塊停止運(yùn)動(dòng)后，用毫米刻度尺測(cè)量小物塊釋放時(shí)距水平面的高度h以及在木板CD上滑行的距離x，為測(cè)得動(dòng)摩擦因數(shù)，該同學(xué)還需要測(cè)量________；

52、 (2)改變釋放高度h進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，記錄對(duì)應(yīng)的h1、x1，h2、x2，h3、x3，……之后以x為縱坐標(biāo)，h為橫坐標(biāo)描點(diǎn)作圖，得到一條傾斜直線，斜率為k，則小物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為________(用測(cè)量量和k表示)． 解析　(1)對(duì)小物塊的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程由動(dòng)能定理得mgh－μmgcos θ－μmgx＝0，整理得x＝h，故實(shí)驗(yàn)過程中需要測(cè)量木板AB的傾角θ或由tan θ＝可知，還可以測(cè)量小物塊釋放時(shí)的位置在水平面的投影到B點(diǎn)的距離l. (2)x－h(huán)圖線的斜率k＝－，解得μ＝或由tan θ＝，得μ＝. 答案　(1)木板AB的傾角θ或小物塊釋放時(shí)的位置在水平面的投影到B點(diǎn)的距離l　(2)或

53、 3．(2018·河北保定實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬)如圖所示為測(cè)量物塊與水平固定桌面之間動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，細(xì)線平行于桌面． ①用游標(biāo)卡尺測(cè)出遮光片的寬度d；用刻度尺測(cè)出兩光電門之間的距離s；用天平測(cè)出物塊和遮光片的總質(zhì)量為M，重物質(zhì)量為m. ②讓物塊從光電門A的左方某位置由靜止釋放，測(cè)出遮光片經(jīng)過光電門A和光電門B所用的時(shí)間tA和tB； ③根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求出動(dòng)摩擦因數(shù)μ. 回答下列問題： (1)測(cè)量d時(shí)，某次游標(biāo)卡尺(主尺的最小分度為1 mm)的示數(shù)如圖所示，其讀數(shù)為________mm. (2)摩擦因數(shù)μ可用上述已知量、測(cè)量量和重力加速度g表示為μ＝________.(均用字

54、母表示) (3)遮光片通過光電門時(shí)的平均速度________遮光片豎直中線通過光電門的瞬時(shí)速度．(選填“大于”、“小于”或“等于”) 解析　(1)從圖中可知游標(biāo)上第12個(gè)刻度與21mm對(duì)齊，所以游標(biāo)的零刻度對(duì)應(yīng)的整數(shù)部分應(yīng)為9mm處，游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為9mm＋12×mm＝9.60mm； (2)由于遮光條通過光電門的時(shí)間極短，可以用平均速度表示瞬時(shí)速度，故vA＝，vB＝，由運(yùn)動(dòng)學(xué)的導(dǎo)出公式：2as＝v－v，解得a＝＝； 對(duì)m：mg－F拉＝ma，對(duì)M：F拉－μMg＝Ma，解得； μ＝ (3)遮光片通過光電門的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，而物塊做加速運(yùn)動(dòng)前一半的時(shí)間內(nèi)位移小于后一半時(shí)間

55、內(nèi)的位移，所以時(shí)間到一半時(shí)，遮光片的中線尚未到達(dá)光電門，所以遮光通過光電門的平均速度小于遮光片豎直中線通過光電門的瞬時(shí)速度． 答案　(1)9.60　(2) (3)小于 4．(2018·河南省鄭州市高三調(diào)研)某同學(xué)利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置運(yùn)用牛頓第二定律測(cè)量滑塊的質(zhì)量M.其主要步驟為： (1)調(diào)整長(zhǎng)木板傾角，當(dāng)鉤碼的質(zhì)量為m0時(shí)滑塊沿木板恰好向下做勻速運(yùn)動(dòng)． (2)保持木板傾角不變，撤去鉤碼m0，將滑塊移近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，然后釋放滑塊，滑塊沿木板向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，并打出點(diǎn)跡清晰的紙帶如圖乙所示(已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02s打下一個(gè)點(diǎn))． 請(qǐng)回答下列問題：(①、②兩問均保留3位有效

56、數(shù)字) ①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打下B點(diǎn)時(shí)滑塊的速度vB＝________m/s； ②滑塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度a＝________m/s2； ③滑塊質(zhì)量M＝________(用字母a、m0、當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭表示)． 解析?、俑鶕?jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上B點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小vB＝＝m/s＝1.38m/s； ②根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式Δx＝at2可以知，加速度的大?。? a＝＝×10－2m/s2＝3.88m/s2； ③滑塊做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)受力平衡，由平衡條件得：m0g＝Mgsin θ－f，撤去m0時(shí)的滑塊的勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到的合外力：F合

57、＝Mgsin θ－f，由牛頓第二定律得：F合＝Ma，解得：M＝. 答案?、?.38?、?.88?、? 5．(2018·山東省臨沂市高三三模)某探究小組利用傳感器研究小球在擺動(dòng)過程中的機(jī)械能守恒規(guī)律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，用長(zhǎng)為L(zhǎng)不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)線懸掛一質(zhì)量為m的實(shí)心金屬小球，在懸點(diǎn)處裝有拉力傳感器，可記錄小球在擺動(dòng)過程中各時(shí)刻的拉力值，小球半徑可忽略不計(jì)，已知重力加速度為g，實(shí)驗(yàn)過程如下： ①將小球拉離平衡位置某一高度h處無初速度釋放，在傳感器采集的數(shù)據(jù)中提取最大值為F； ②改變高度h，重復(fù)上述過程，獲取多組擺動(dòng)高度h與對(duì)應(yīng)過程的拉力最大值F的數(shù)據(jù)； ③在F－h(huán)坐標(biāo)系中描點(diǎn)連線．作出

58、F與h關(guān)系圖象如圖乙實(shí)線所示． (1)F與h的關(guān)系滿足F＝________(用題目所給的字母表示)，說明小球擺動(dòng)過程中機(jī)械能守恒； (2)根據(jù)乙圖中的實(shí)線，可知擺線長(zhǎng)L＝________m．(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，g取10m/s2) (3)乙圖中的虛線是另一探究小組作出的F－h(huán)圖象，則兩小組實(shí)驗(yàn)所使用的器材________不同．(填“m”或“L”) 解析　(1)根據(jù)牛頓第二定律，則有：F－mg＝ 動(dòng)能表達(dá)式為：Ek＝mv2＝(F－mg)L 根據(jù)機(jī)械能守恒定律，則有：mgh＝(F－mg)L 解得：F＝＋mg， (2)F－h(huán)圖象中，截距為2，即mg＝2，則m＝0.20 kg

59、而圖象的斜率k＝5；因此L＝0.80m. (3)乙圖中的虛線和實(shí)線斜率不同，由F＝mg＋h可知，兩小組實(shí)驗(yàn)所使用的器材L不同． 答案　(1)＋mg　(2)0.80　(3)L 6．某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證碰撞過程中的動(dòng)量守恒．軌道AOB在O處平滑相接、B右側(cè)為粗糙水平面，有兩個(gè)材料及表面粗糙程度均相同的小物塊甲、乙，其質(zhì)量分別為m1和m2(m1>m2)，令小物塊甲從斜面上M點(diǎn)由靜止下滑，運(yùn)動(dòng)至粗糙水平面上的C點(diǎn)速度恰好減為0，測(cè)量B、C間距為x、把小物塊乙置于B點(diǎn)，小物塊甲仍從斜面上M點(diǎn)由靜止下滑小物塊甲與小物塊乙碰撞后，在粗糙水平面上的位移分別為x1、x2. (1)為驗(yàn)證碰

60、撞過程中動(dòng)量守恒，是否需要測(cè)量小物塊與粗糙水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)？________(選填“是”或“否”)；小物塊甲與軌道AOB間的摩擦力是否影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果？________(選填“是”或“否”)． (2)若滿足關(guān)系式________________，則二者碰撞過程動(dòng)量守恒． 解析　無論小物塊甲與軌道AOB間是否存在摩擦力、摩擦力大小如何，只要每次釋放點(diǎn)相同，則其每次運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)的速度相同，故小物塊甲與軌道AOB間的摩擦力不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在粗糙水平面上的運(yùn)動(dòng)過程由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得v＝2μgx、v0＝，小物塊材料及表面粗糙程度均相同，故與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，若滿足動(dòng)量守恒，則滿足m1＝m1＋m2，

61、即m1＝m1＋m2，因此動(dòng)摩擦因數(shù)不需要測(cè)量． 答案　(1)否　否　(2)m1＝m1＋m2 7．(2018·四川省攀枝花市高考物理三診試卷)在做“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，為了測(cè)量小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度，實(shí)驗(yàn)用如圖所示的裝置．實(shí)驗(yàn)操作的主要步驟如下： (ⅰ)在一塊平木板上釘上復(fù)寫紙和白紙，將其豎直立于斜槽軌道末端槽口前，木板與槽口之間有一段初始距離d，并保持板面與軌道末端的水平段垂直． (ⅱ)使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止?jié)L下，小球撞到木板在白紙上留下痕跡A (ⅲ)將木板沿水平方向向右平移一段動(dòng)距離x，再使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止?jié)L下，小球撞到木板在白紙上留下痕跡B (ⅳ)將

62、木板再水平向右平移相同距離x，使小球仍從斜槽上緊靠擋板處由靜止?jié)L下，再在白紙上得到痕跡C (ⅴ)測(cè)得A、B、C三點(diǎn)距地面的高度為y1、y2、y3，已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間. 請(qǐng)回答下列問題 (1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是________ A．斜槽軌道必須盡可能光滑 B．每次小球均須由靜止釋放 C．每次釋放小球的位置可以不同 D．步驟(ⅰ)初始距離d必須與步驟(ⅲ)中距離x相等 (2)根據(jù)上述直接測(cè)量的量和已知的物理量可以得到小球平拋的初速度大小的表達(dá)式為v0＝________.(用題中所給字母表示) (3)某同學(xué)做進(jìn)一步的研究，改變小球釋放的初始位置的高度h，每改變一次

63、高度，重復(fù)上述步驟(ⅰ)－(ⅴ)(其它條件不變)，并記錄每次的h、y1、y2、y3.在同一坐標(biāo)系中畫出y1－、y2－、y3－圖象．根據(jù)你的分析，下列哪個(gè)圖最接近該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果________(圖中直線a表示y1－圖象，直線b表示y2－圖象，直線c表示y3－圖象)． 解析　根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理以及操作中的注意事項(xiàng)確定正確的操作步驟．根據(jù)豎直方向上連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差是一恒量求出相等的時(shí)間間隔，結(jié)合水平位移和時(shí)間間隔求出初速度． (1)為了保證小球的初速度相等，每次讓小球從斜槽的同一位置由靜止釋放，斜槽軌道不需要光滑，故A錯(cuò)誤，C錯(cuò)誤，B正確，步驟(ⅰ)初始距離d必須與步驟(ⅲ)中距離x無

64、關(guān)，只要保證，連續(xù)水平移動(dòng)的位移x相等即可，故D錯(cuò)誤． (2)在豎直方向上，(y2－y3)－(y1－y2)＝gT2；水平方向上x＝v0T，可得小球平拋的初速度v0＝x. (3)設(shè)小球離地高度為H0，小球平拋運(yùn)動(dòng)階段水平位移為x′＝v0t，距離地面高度為y＝H0－gt2，小球從斜槽的由h處靜止釋放，忽略摩擦力的影響，mgh＝mv，由以上分析可得y＝－＋H0，當(dāng)由木板水平向右平移時(shí)，對(duì)x′逐漸變大，y－圖象斜率變小，故C正確． 答案　(1)B　(2)x　(3)C 8．(9分)某小組的同學(xué)通過設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證：“在彈性限度內(nèi)，勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧從形變量為x到恢復(fù)原長(zhǎng)的過程中，彈力做的功

65、為W＝kx2的結(jié)論”． (1)部分實(shí)驗(yàn)步驟如下： A．將一輕彈簧放置在水平氣墊導(dǎo)軌的左端，彈簧左端固定，讓彈簧處于自然狀態(tài)．在彈簧下面的氣墊導(dǎo)軌上水平的固定一把刻度尺，刻度尺的零刻度線與彈簧的左端剛好對(duì)齊，此時(shí)彈簧右端在刻度尺上對(duì)應(yīng)的示數(shù)為x1，如圖甲所示． B．用彈簧測(cè)力計(jì)拉著彈簧右端水平向右緩慢移動(dòng)，當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F時(shí)，彈簧右端在刻度尺上對(duì)應(yīng)的示數(shù)為x2，如圖乙所示(彈簧的形變?cè)趶椥韵薅葍?nèi))．則此彈簧的勁度系數(shù)為________． C．在水平氣墊導(dǎo)軌的右端合適位置安裝一個(gè)光電門(光電門距離彈簧最左端的距離大于x1)，如圖丙所示． D．用天平測(cè)得小車(帶有遮光條)的質(zhì)量為m，

66、用螺旋測(cè)微器測(cè)遮光條寬度d的結(jié)果如圖丁所示，則d＝________mm. E．把小車置于氣墊導(dǎo)軌上，向左推小車使彈簧壓縮一段距離(彈簧與小車未拴接)，此時(shí)彈簧右端在刻度尺上對(duì)應(yīng)的示數(shù)為x3，如圖丙所示(彈簧的形變?cè)趶椥韵薅葍?nèi))．由靜止釋放小車，測(cè)得小車通過光電門時(shí)的遮光時(shí)間Δt.小車經(jīng)過光電門時(shí)的速度大小為________(用實(shí)驗(yàn)中所測(cè)物理量的符號(hào)表示)． (2)在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，若________＝________(用實(shí)驗(yàn)中所測(cè)物理量的符號(hào)表示)，就可驗(yàn)證彈力做的功W＝kx2的結(jié)論． (3)同學(xué)們?cè)趯?shí)驗(yàn)過程中有如下討論，其中對(duì)減小實(shí)驗(yàn)誤差有益的說法是________ A．遮光條的寬度越小越好 B．把氣墊導(dǎo)軌左端墊起適當(dāng)高度來平衡摩擦力 C．計(jì)算彈簧勁度系數(shù)時(shí)，多次測(cè)量取平均值 D．向左推小車壓縮彈簧時(shí)，彈簧形變量越大越好 解析　(1)根據(jù)胡克定律可得F＝k(x2－x1)，解得k＝； 螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為d＝2.5 mm＋17.0×0.01 mm＝2.670 mm； 遮光條非常窄，所以通過光電門的平均速度可近似認(rèn)為是通過光電門的平均速度，故v＝； (2