2019版高考物理二輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題六 物理實(shí)驗(yàn) 第1講 力學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)案.doc
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第1講 力學(xué)實(shí)驗(yàn) 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 [規(guī)律方法] 紙帶的三大應(yīng)用 (1)由紙帶確定時(shí)間 (2)求瞬時(shí)速度 如圖所示，打n點(diǎn)時(shí)的速度vn＝。 (3)用“逐差法”求加速度 如圖所示，有連續(xù)的偶數(shù)段數(shù)據(jù)： a＝ 讀數(shù)類(lèi)實(shí)驗(yàn) 【典例1】 (2018全國(guó)卷Ⅰ，22)如圖1(a)，一彈簧上端固定在支架頂端，下端懸掛一托盤(pán)；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(pán)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(pán)內(nèi)沒(méi)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(pán)內(nèi)放有質(zhì)量為0.100 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_(kāi)_______ cm。當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮?.80 m/s2，此彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)_______ N/m(保留3位有效數(shù)字)。 圖1 解析 實(shí)驗(yàn)所用的游標(biāo)卡尺最小分度為0.05 mm，游標(biāo)卡尺上游標(biāo)第15條刻度線與主尺刻度線對(duì)齊，根據(jù)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)則，題圖(b)所示的游標(biāo)卡尺讀數(shù)為3.7 cm＋150.05 mm＝3.7 cm＋0.075 cm＝3.775 cm。托盤(pán)中放有質(zhì)量為m＝0.100 kg的砝碼時(shí)，彈簧受到的拉力F＝mg＝0.1009.8 N＝0.980 N，彈簧伸長(zhǎng)量為x＝3.775 cm－1.950 cm＝1.825 cm，根據(jù)胡克定律F＝kx，解得此彈簧的勁度系數(shù)k＝＝53.7 N/m。 答案 3.775 53.7 【典例2】 某同學(xué)用50分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量一圓柱體工件的長(zhǎng)度，如圖2所示，則工件的長(zhǎng)度為_(kāi)_______ mm；用螺旋 測(cè)微器測(cè)量工件的直徑如圖3所示，則工件的直徑為_(kāi)_______ mm。 解析 根據(jù)游標(biāo)卡尺讀數(shù)規(guī)則可知工件的長(zhǎng)度為21 mm＋0.02 mm36＝21.72 mm；根據(jù)螺旋測(cè)微器讀數(shù)規(guī)則可知工件的直徑為4 mm＋0.01 mm30.0＝4.300 mm。 答案 21.72 4.300 測(cè)量?jī)x器讀數(shù)的兩點(diǎn)注意 (1)需要估讀的儀器(關(guān)鍵是確定好最小分度)：刻度尺、螺旋測(cè)微器、電表、天平、彈簧測(cè)力計(jì)。 (2)不需要估讀的儀器：游標(biāo)卡尺、電阻箱、歐姆表(刻度不均勻，可不估讀或按半刻度估讀)。 1.某同學(xué)測(cè)定一金屬桿的長(zhǎng)度和直徑，示數(shù)如圖4甲、乙所示，則該金屬桿的長(zhǎng)度和直徑分別為_(kāi)_______ cm和________ mm。 圖4 解析 直尺的最小刻度為0.1 cm，因此讀數(shù)應(yīng)為60.08 cm，游標(biāo)卡尺是50分度，精確到0.02 mm，因此讀數(shù)為4.20 mm。 答案 60.08 4.20 2.(1)如圖5甲、乙、丙所示的三把游標(biāo)卡尺，它們的游標(biāo)尺分別為9 mm長(zhǎng)10等分、19 mm長(zhǎng)20等分、49 mm長(zhǎng)50等分，它們的讀數(shù)依次為_(kāi)_______ mm、________ mm、________ mm。 圖5 (2)使用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖6所示，則金屬絲的直徑是________ mm。 圖6 解析 (1)甲圖讀數(shù)：整毫米數(shù)是17 mm，不足1毫米數(shù)是20.1 mm＝0.2 mm，最后讀數(shù)是17 mm＋0.2 mm＝17.2 mm；乙圖讀數(shù)：整毫米數(shù)是23 mm，不足1毫米數(shù)是70.05 mm＝0.35 mm，最后讀數(shù)是23 mm＋0.35 mm＝23.35 mm；丙圖讀數(shù)：整毫米數(shù)是10 mm，不足1毫米數(shù)是190.02 mm＝0.38 mm，最后讀數(shù)是10 mm＋0.38 mm＝10.38 mm。 (2)固定刻度示數(shù)為2.0 mm，不足半毫米的從可動(dòng)刻度上讀，其示數(shù)為15.00.01 mm，最后的讀數(shù)是2.0 mm＋15.00.01 mm＝2.150 mm。 答案 (1)17.2 23.35 10.38 (2)2.150 “紙帶類(lèi)”實(shí)驗(yàn) 【典例】 (2017全國(guó)卷Ⅰ，22)某探究小組為了研究小車(chē)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(chē)旁，如圖7(a)所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持桌面水平，用手輕推一下小車(chē)。在小車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，滴水計(jì)時(shí)器等時(shí)間間隔地滴下小水滴，圖(b)記錄了桌面上連續(xù)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) 圖7 (1)由圖(b)可知，小車(chē)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(chē)做勻變速運(yùn)動(dòng)。小車(chē)運(yùn)動(dòng)到圖(b)中A點(diǎn)位置時(shí)的速度大小為_(kāi)_______ m/s，加速度大小為_(kāi)_______ m/s2。(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字) 解析 (1)小車(chē)在阻力的作用下，做減速運(yùn)動(dòng)，由圖(b)知，從右向左相鄰水滴間的距離逐漸減小，所以小車(chē)在桌面上是從右向左運(yùn)動(dòng)。 (2)已知滴水計(jì)時(shí)器每30 s內(nèi)共滴下46個(gè)小水滴，所以相鄰兩水滴間的時(shí)間間隔為Δt＝ s＝ s，所以A點(diǎn)位置的速度為vA＝ m/s＝0.19 m/s。根據(jù)逐差法可求加速度大小a＝，解得a＝0.037 m/s2。 答案 (1)從右向左 (2)0.19 0.037 1.如圖8所示，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，使重物帶動(dòng)紙帶從靜止開(kāi)始自由下落，利用此裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。 圖8 (1)對(duì)于該實(shí)驗(yàn)，下列操作中對(duì)減小實(shí)驗(yàn)誤差有利的是________。 A.重物選用質(zhì)量和密度較大的金屬 B.兩限位孔在同一豎直面內(nèi)上下對(duì)齊 C.精確測(cè)量出重物的質(zhì)量 D.用手托穩(wěn)重物，接通電源后，撤手釋放重物 (2)某實(shí)驗(yàn)小組利用上述裝置將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到50 Hz的交流電源上，按正確操作得到了一條完整的紙帶，由于紙帶較長(zhǎng)，圖中有部分未畫(huà)出，如圖9所示。紙帶上各點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的計(jì)時(shí)點(diǎn)，其中O點(diǎn)為紙帶上打出的第一個(gè)點(diǎn)。重物下落高度應(yīng)從紙帶上計(jì)時(shí)點(diǎn)間的距離直接測(cè)出，利用下列測(cè)量值能完成驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的選項(xiàng)有________。 圖9 A.OA、AD和EG的長(zhǎng)度 B.OC、BC和CD的長(zhǎng)度 C.BD、CF和EG的長(zhǎng)度 D.AC、BD和EG的長(zhǎng)度 (3)該實(shí)驗(yàn)小組想要測(cè)量出物體由靜止開(kāi)始自由下落到某點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度v和下落高度h。他們利用實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，設(shè)計(jì)了以下四種測(cè)量方案。 A.用刻度尺測(cè)出重物下落的高度h，并測(cè)出下落時(shí)間t，通過(guò)v＝gt計(jì)算出瞬時(shí)速度v0 B.用刻度尺測(cè)出重物下落的高度h，并通過(guò)v＝計(jì)算出瞬時(shí)速度 C.根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，計(jì)算出該點(diǎn)的瞬時(shí)速度，并通過(guò)計(jì)算得出高度h D.用刻度尺測(cè)出重物下落的高度h，根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于這點(diǎn)前后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度，計(jì)算出瞬時(shí)速度v0 以上方案中只有一種正確，正確的是________。(填入相應(yīng)的字母) 解析 (1)重物選用質(zhì)量和密度較大的金屬錘，減小空氣阻力，以減小誤差，故選項(xiàng)A正確；兩限位孔在同一豎直面內(nèi)上下對(duì)齊，減小紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間的阻力，以減小誤差，故選項(xiàng)B正確；驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的原理是：mgh＝mv－mv，重物質(zhì)量可以消掉，無(wú)需精確測(cè)量出重物的質(zhì)量，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；用手拉穩(wěn)紙帶，而不是托住重物，接通電源后，撒手釋放紙帶，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 (2)由EG的長(zhǎng)度可求出打F點(diǎn)的速度v2，打O點(diǎn)的速度v1＝0，但求不出OF之間的距離h，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由BC和CD的長(zhǎng)度可求出打C點(diǎn)的速度v2，打O點(diǎn)的速度v1＝0，有OC之間的距離h，可以來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，故選項(xiàng)B正確；由BD和EG的長(zhǎng)度可分別求出打C點(diǎn)的速度v1和打F點(diǎn)的速度v2，有CF之間的距離h，可以來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，故選項(xiàng)C正確；AC、BD和EG的長(zhǎng)度可分別求出打B、C、F三點(diǎn)的速度，但BC、CF、BF之間的距離都無(wú)法求出，無(wú)法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 (3)不能用自由落體的公式再計(jì)算瞬時(shí)速度，A、B錯(cuò)誤；重物下落的高度是用刻度尺測(cè)量的，不是計(jì)算的，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)測(cè)量方案，是正確的。 答案 (1)AB (2)BC (3)D 2.在用DIS研究小車(chē)加速度與外力的關(guān)系時(shí)，某實(shí)驗(yàn)小組用如圖10甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，重物通過(guò)滑輪用細(xì)繩拉小車(chē)，在小車(chē)和重物之間接一個(gè)輕質(zhì)微型力傳感器，位移傳感器(發(fā)射器)隨小車(chē)一起沿水平軌道運(yùn)動(dòng)，位移傳感器(接收器)固定在軌道一端，滑輪左側(cè)細(xì)繩與軌道平行，實(shí)驗(yàn)中力傳感器的示數(shù)為F，保持小車(chē)[包括位移傳感器(發(fā)射器)]的質(zhì)量不變，改變重物重力重復(fù)實(shí)驗(yàn)若干次，得到加速度與外力的關(guān)系如圖乙所示。 圖10 (1)圖乙中的a－F圖線不過(guò)原點(diǎn)，表明實(shí)驗(yàn)之前缺少的一個(gè)必要步驟是____________________________________________________________________。 (2)本實(shí)驗(yàn)是否需要使所掛重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)和位移傳感器的總質(zhì)量？________(填“是”或“否”)，原因是__________________________________ __________________________________________________________________。 (3)若某同學(xué)做該實(shí)驗(yàn)時(shí)，沒(méi)有選用位移傳感器和力傳感器，只是把重物用細(xì)繩繞過(guò)定滑輪與小車(chē)相連，實(shí)驗(yàn)獲得的a－F圖線仍是圖乙。所掛重物越重，細(xì)繩拉小車(chē)的力將越大，結(jié)合會(huì)使a－F圖線不斷延伸，如圖丙所示，預(yù)測(cè)延伸后半部分的圖線將會(huì)是________(填“①”“②”或“③”)。 解析 (1)剛開(kāi)始力傳感器示數(shù)為零，小車(chē)保持靜止，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)前小車(chē)在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足。 (2)不需要使所掛重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)和位移傳感器的總質(zhì)量，因?yàn)樾≤?chē)所受合外力可以通過(guò)力傳感器直接讀出。 (3)由牛頓第二定律知小車(chē)的加速度大小a＝＝mg－，隨著m增大，a－F圖線的斜率k＝變小，故應(yīng)選①。 答案 (1)平衡摩擦力 (2)否 小車(chē)所受合外力可以通過(guò)力傳感器直接讀出 (3)① “橡皮條、彈簧、碰撞”類(lèi)實(shí)驗(yàn) 【典例】 (2017全國(guó)卷Ⅲ，22) 某探究小組做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)，將畫(huà)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11(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_(kāi)_______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(huà)出力F1、F2的圖示，然后按平行四邊形定則畫(huà)出它們的合力F合； 圖11 (ⅱ)F合的大小為_(kāi)_______N，F(xiàn)合與拉力F的夾角的正切值為_(kāi)_______。 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)證了力的平行四邊形定則。 解析 (1)由圖(b)可知，F(xiàn)的大小為4.0 N (2)(ⅰ)畫(huà)出力F1、F2的圖示，如圖所示 (ⅱ)用刻度尺量出F合的線段長(zhǎng)為20 mm，所以F合大小為4.0 N，F(xiàn)合與拉力F的夾角的正切值為tan α≈0.05。 答案 (1)4.0 N (2)(ⅰ)見(jiàn)解析 (ⅱ)4.0 0.05 1.在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系” 圖12 的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)先測(cè)出不掛鉤碼時(shí)彈簧下端指針?biāo)缚潭瘸呖潭龋缓髮⒉煌瑪?shù)量的相同的鉤碼依次懸掛在豎直彈簧下端，并記錄好相應(yīng)讀數(shù)。 (1)某次測(cè)量如圖12所示，指針?biāo)缚潭瘸咦x數(shù)為_(kāi)_______cm。 (2)該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)掛前3個(gè)鉤碼時(shí)，鉤碼重力與對(duì)應(yīng)的彈簧伸長(zhǎng)量基本成正比關(guān)系，但當(dāng)掛上第4個(gè)鉤碼時(shí)，彈簧突然向下伸長(zhǎng)很多，和前3組數(shù)據(jù)對(duì)比，明顯不再成正比關(guān)系，產(chǎn)生這種情況的原因是____________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 (3)更換新的同種彈簧后進(jìn)一步探究，在掛上第3個(gè)鉤碼后，在彈簧伸長(zhǎng)過(guò)程中鉤碼的機(jī)械能將________，彈簧的彈性勢(shì)能將________。(填“增加”“不變”或“減少”) 解析 (1)刻度尺的最小分度值為1 mm，所以讀數(shù)為14.16 cm。 (2)鉤碼對(duì)彈簧的拉力超過(guò)了彈簧的彈性限度，不再滿足胡克定律。 (3)彈簧伸長(zhǎng)，在不超過(guò)其彈性限度時(shí)，其彈性勢(shì)能增加，而鉤碼下降，彈力做負(fù)功，機(jī)械能減少。 答案 (1)14.16(14.13～14.17均可) (2)鉤碼對(duì)彈簧的拉力超過(guò)了彈簧的彈性限度，不再滿足胡克定律 (3)減少 增加 2.某同學(xué)用如圖13所示的裝置通過(guò)半徑相同的A、B兩球(mA>mB)的碰撞來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，圖中PQ是斜槽，QR為水平槽。實(shí)驗(yàn)時(shí)先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開(kāi)始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡。重復(fù)上述操作10次，得到10個(gè)落點(diǎn)痕跡。再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置G由靜止開(kāi)始滾下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡。重復(fù)這種操作10次。圖13中O點(diǎn) 是水平槽末端R在記錄紙上的豎直投影點(diǎn)。B球落點(diǎn)痕跡如圖14所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零點(diǎn)與O點(diǎn)對(duì)齊。 (1)碰撞后B球的水平射程應(yīng)取為_(kāi)_______ cm； (2)在以下選項(xiàng)，哪些是本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的測(cè)量？________(填選項(xiàng)序號(hào)) A.水平槽上未放B球時(shí)，測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離 B.A球與B球碰撞后，測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離 C.測(cè)量A球或B球的直徑 D.測(cè)量A球和B球的質(zhì)量(或兩球質(zhì)量之比) E.測(cè)量水平槽面相對(duì)于O點(diǎn)的高度 (3)實(shí)驗(yàn)中，關(guān)于入射小球在斜槽上釋放點(diǎn)的高低對(duì)實(shí)驗(yàn)影響的說(shuō)法中正確的是( ) A.釋放點(diǎn)越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，誤差越小 B.釋放點(diǎn)越低，兩球碰后水平位移越小，水平位移測(cè)量的相對(duì)誤差越小，兩球速度的測(cè)量越準(zhǔn)確 C.釋放點(diǎn)越高，兩球相碰時(shí)，相互作用的內(nèi)力越大，碰撞前后動(dòng)量之差越小，誤差越小 D.釋放點(diǎn)越高，入射小球?qū)Ρ慌鲂∏虻淖饔昧υ酱?，軌道?duì)被碰小球的阻力越小 解析 (1)如題圖所示，用盡可能小的圓把小球落點(diǎn)圈在里面，由此可見(jiàn)圓心的位置是65.7 cm。 (2)小球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)飛行時(shí)間相同，所以可以用水平位移的大小關(guān)系表示速度的大小關(guān)系。實(shí)驗(yàn)中要測(cè)量的數(shù)據(jù)有：兩小球的質(zhì)量m1、m2，三個(gè)落點(diǎn)到O點(diǎn)的距離x1、x2、x。所以選項(xiàng)A、B、D正確。 (3)入射小球的釋放點(diǎn)越高，入射小球碰前速度越大，相碰時(shí)內(nèi)力越大，阻力影響越小，可以較好地滿足動(dòng)量守恒的條件，有利于減小誤差，故選項(xiàng)C正確。 答案 (1)65.7 (2)ABD (3)C 力學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn) 1.力學(xué)創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn) (1)以基本的力學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜑檩d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、逐差法融入到實(shí)驗(yàn)的綜合分析之中。 2.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)題的解法 (1)根據(jù)題目情境，提取相應(yīng)的力學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停鞔_實(shí)驗(yàn)的理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。 (2)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄數(shù)據(jù)。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)行誤差分析。 【典例】 (2018全國(guó)卷Ⅱ，23)某同學(xué)用圖15(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(guò)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)摩擦力的大小。某次實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)在表中給出，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 圖15 回答下列問(wèn)題： (1)f4＝________ N； (2)在圖(c)的坐標(biāo)紙上補(bǔ)齊未畫(huà)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)對(duì)彈簧秤進(jìn)行讀數(shù)得2.75 N。 (2)在圖象上添加(0.05 kg，2.15 N)、(0.20 kg，2.75 N)這兩個(gè)點(diǎn)，畫(huà)一條直線，使盡可能多的點(diǎn)落在這條直線上，不在直線上的點(diǎn)大致均勻分布在直線兩側(cè)，如答案圖所示。 (3)由實(shí)驗(yàn)原理可得f＝μ(M＋m)g，f－m圖線的斜率為k＝μg。 (4)根據(jù)圖象求出k＝3.9 N/kg，代入數(shù)據(jù)μ＝0.40。 答案 (1)2.75 (2)如圖所示 (3)μ(M＋m)g μg (4)0.40 1.某學(xué)習(xí)小組利用圖16甲所示的裝置進(jìn)行“探究合力一定時(shí)，加速度與質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，圖中大的定滑輪可繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，繞過(guò)定滑輪的輕繩兩端分別系有鉤碼和彈簧測(cè)力計(jì)，彈簧測(cè)力計(jì)下端掛裝有細(xì)砂的小桶。實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下： ①用螺旋測(cè)微器測(cè)量A處金屬片的厚度d，其示數(shù)如圖乙所示。 ②用手控制鉤碼不動(dòng)，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F0。 圖16 ③釋放鉤碼后，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F1，記下金屬片通過(guò)光電門(mén)的遮光時(shí)間t1。 ④鉤碼下方再掛一個(gè)鉤碼，用手控制鉤碼，調(diào)整金屬片的位置仍在A處?kù)o止不動(dòng)，釋放鉤碼后，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F2，記下金屬片通過(guò)光電門(mén)的遮光時(shí)間t2。 ⑤重復(fù)步驟④，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)d＝________mm。 (2)不需要測(cè)量下列哪些物理量，也能完成本實(shí)驗(yàn)：________。 A.金屬片與光電門(mén)間的高度差h B.鉤碼的總質(zhì)量M C.彈簧測(cè)力計(jì)、金屬片、砂和小桶的總質(zhì)量m (3)若用F表示鉤碼釋放后彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，則能正確反映“合力一定時(shí)，加速度與質(zhì)量的關(guān)系”的是________。 解析 (1)d＝2.5 mm＋0.01 mm11.2＝2.612 mm。 (2)用手控制鉤碼不動(dòng)，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F0＝mg；釋放鉤碼后，F(xiàn)－mg＝ma，v2＝2ah，v＝，解得F－F0＝，即只要驗(yàn)證(F－F0)與成正比即可，不需要測(cè)量h、M、m。 (3)(F－F0)與成正比，只有選項(xiàng)D正確。 答案 (1)2.612 (2)ABC (3)D 2.某學(xué)習(xí)興趣小組的同學(xué)在探究功與速度變化的關(guān)系時(shí)，設(shè)計(jì)了如圖17所示的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)步驟如下： 圖17 A.將長(zhǎng)木板置于水平桌面； B.在一薄木板上標(biāo)出A、B、C、D、E、F點(diǎn)，使AB＝BC＝CD＝DE＝EF，然后將薄木板傾斜放置于長(zhǎng)木板上并固定，形成斜面，斜面的A點(diǎn)與長(zhǎng)木板接觸； C.將物塊分別從斜面上B、C、D、E、F各點(diǎn)由靜止釋放，并分別記下物塊在長(zhǎng)木板上停止的位置A1、A2、A3、A4、A5； D.用刻度尺測(cè)量出各停止的位置點(diǎn)與A點(diǎn)間的距離x1、x2、x3、x4、x5。 (1)本實(shí)驗(yàn)中釋放物塊時(shí)是否需要平衡物塊與薄木板之間的摩擦力？________(填“是”或“否”)。 (2)關(guān)于本實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是________。 A.實(shí)驗(yàn)中探究的是物塊在斜面上合力做的功與物塊在斜面上運(yùn)動(dòng)速度改變的關(guān)系 B.實(shí)驗(yàn)中探究的是物塊在水平長(zhǎng)木板上合力做的功與物塊在水平長(zhǎng)木板上運(yùn)動(dòng)速度改變的關(guān)系 C.實(shí)驗(yàn)中斜面、水平長(zhǎng)木板與物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)必須相同 D.實(shí)驗(yàn)中斜面、水平長(zhǎng)木板與物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)不必相同 (3)將測(cè)量數(shù)據(jù)記錄在表格中： 釋放點(diǎn) B C D E F 滑行距離x/cm 2.98 6.02 9.04 12.02 15.02 由表格中數(shù)據(jù)得到的結(jié)論為_(kāi)__________________________________________。 解析 物塊在固定斜面上下滑時(shí)，沿斜面向下受到重力的分力與摩擦力，二者的合力為恒力，下滑距離加倍時(shí)，合力做功加倍。物塊在水平長(zhǎng)木板上做勻減速運(yùn)動(dòng)，直到停止，由v2＝2ax得，v2與x成正比，實(shí)驗(yàn)中探究物塊在斜面上合力做的功與速度變化的關(guān)系，可轉(zhuǎn)變?yōu)樘骄课飰K在斜面上合力做的功與物塊在長(zhǎng)木板上滑行距離的關(guān)系。 (1)實(shí)驗(yàn)中物塊沿斜面加速下滑受到恒力作用，故不需要平衡摩擦力。 (2)本實(shí)驗(yàn)的目的是探究物塊在斜面上加速運(yùn)動(dòng)時(shí)合力做功與速度變化的關(guān)系，選項(xiàng)A正確；斜面與物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)和水平長(zhǎng)木板與物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)不需要相等，選項(xiàng)D正確。 (3)物塊從B點(diǎn)釋放到運(yùn)動(dòng)至斜面底端，合力做功為W，則從C、D、E、F點(diǎn)釋放，物塊運(yùn)動(dòng)到斜面底端，合力做功為2W、3W、4W、5W，由題表中數(shù)據(jù)可得物塊從C、D、E、F點(diǎn)釋放后，在水平長(zhǎng)木板上滑行的距離為2x1、3x1、4x1、5x1，可見(jiàn)物塊在斜面上下滑時(shí)合力做的功與物塊在水平長(zhǎng)木板上滑行的距離成正比，由v2＝2ax得，v2與x成正比，則物塊在斜面上下滑時(shí)，合力所做的功與物塊在斜面上滑行時(shí)速度平方的變化成正比。 答案 (1)否 (2)AD (3)在誤差允許的范圍內(nèi)，合力所做的功與物塊速度平方的變化成正比 高考實(shí)驗(yàn)題答題策略①——做到一“明”、二“看”、 三“提取” 又快又準(zhǔn)破解實(shí)驗(yàn)題 1.明——明確考查的知識(shí)范圍 現(xiàn)在的物理實(shí)驗(yàn)題涉及力學(xué)、電(場(chǎng)、路)磁(場(chǎng)、感)學(xué)等知識(shí)。盡管題目千變?nèi)f化，但通過(guò)仔細(xì)審題，都能直接地判斷出命題人想要考查的知識(shí)點(diǎn)和意圖。 2.看——看清實(shí)驗(yàn)題圖 實(shí)驗(yàn)題一般配有相應(yīng)的示意圖、實(shí)物圖，目的是告知實(shí)驗(yàn)儀器(或部分)及其組裝情況，讓考生探究考查意圖。認(rèn)識(shí)這些器材在實(shí)驗(yàn)中所起的作用，便能初步勾畫(huà)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。 3.提取——提取信息 試題總是提供諸多信息再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)情景，因此，解答時(shí)必須捕捉并提取有價(jià)值的信息，使問(wèn)題迎刃而解。一般需要關(guān)注如下信息： (1)新的概念、規(guī)律、公式 一些新穎的非常規(guī)實(shí)驗(yàn)題、陌生的新知識(shí)(概念公式)應(yīng)用題、新規(guī)律驗(yàn)證題，都會(huì)為我們提供信息。要在閱讀理解的基礎(chǔ)上提取有用信息為解題服務(wù)。 (2)新的表格數(shù)據(jù) 通過(guò)解讀表格，了解實(shí)驗(yàn)測(cè)量的物理量，根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，判斷相關(guān)物理量之間的關(guān)系。如正比例、反比例關(guān)系，平方還是開(kāi)方關(guān)系，或者是倒數(shù)關(guān)系。根據(jù)數(shù)據(jù)描點(diǎn)作圖可以直觀反映實(shí)驗(yàn)的某種規(guī)律。 (3)新的物理圖象 實(shí)驗(yàn)題本身提供物理圖象，但這些圖象平時(shí)沒(méi)有接觸過(guò)，關(guān)鍵要明確圖象的物理意義，才能正確分析實(shí)驗(yàn)問(wèn)題。 【例】 (2018北京理綜，21)用圖18所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。 主要實(shí)驗(yàn)步驟如下： a.安裝好實(shí)驗(yàn)器材。接通電源后，讓拖著紙帶的小車(chē)沿長(zhǎng)木板運(yùn)動(dòng)，重復(fù)幾次。 b.選出一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，找一個(gè)合適的點(diǎn)當(dāng)作計(jì)時(shí)起點(diǎn)O(t＝0)，然后每隔相同的時(shí)間間隔T選取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，如圖19中A、B、C、D、E、F……所示。 c.通過(guò)測(cè)量、計(jì)算可以得到在打A、B、C、D、E……點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度，分別記作v1、v2、v3、v4、v5…… d.以速度v為縱軸、時(shí)間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系，在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，如圖20所示。 結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)你完成下列任務(wù)： (1)在下列儀器和器材中，還需要使用的有________和________(填選項(xiàng)前的字母)。 A.電壓合適的50 Hz交流電源 B.電壓可調(diào)的直流電源 C.刻度尺 D.秒表 E.天平(含砝碼) (2)在圖20中已標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、D、E對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，請(qǐng)?jiān)谠搱D中標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)C對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，并畫(huà)出v－t圖象。 (3)觀察v－t圖象，可以判斷小車(chē)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，其依據(jù)是________________________________________，v－t圖象斜率的物理意義是___________________________________________________________________。 (4)描繪v－t圖象前，還不知道小車(chē)是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。用平均速度表示各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度，從理論上講，對(duì)Δt的要求是________(選填“越小越好”或“與大小無(wú)關(guān)”)；從實(shí)驗(yàn)的角度看，選取的Δx大小與速度測(cè)量的誤差________(選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”)。 (5)早在16世紀(jì)末，伽利略就猜想落體運(yùn)動(dòng)的速度應(yīng)該是均勻變化的。當(dāng)時(shí)只能靠滴水計(jì)時(shí)，為此他設(shè)計(jì)了如圖21所示的“斜面實(shí)驗(yàn)”，反復(fù)做了上百次，驗(yàn)證了他的猜想。請(qǐng)你結(jié)合勻變速直線運(yùn)動(dòng)的知識(shí)，分析說(shuō)明如何利用伽利略“斜面實(shí)驗(yàn)”檢驗(yàn)小球的速度是隨時(shí)間均勻變化的。 解析 (1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是低壓交流電源，故選A；打相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔是已知的，故不需要秒表；計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離需要用刻度尺測(cè)量，故選C；由于不需要知道小車(chē)和重物的質(zhì)量，故不需要天平(含砝碼)。 (2)先標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)C對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，連線時(shí)要讓盡量多的點(diǎn)在一條直線上。 (3)依據(jù)v－t圖象是直線(斜率一定)，即小車(chē)的速度隨時(shí)間均勻變化，判斷出小車(chē)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)；v－t圖象斜率的物理意義是加速度。 (4)表示的是Δt內(nèi)的平均速度，只有當(dāng)Δt趨近于零時(shí)，才表示瞬時(shí)速度。因此若用表示各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度，對(duì)Δt的要求是越小越好；從實(shí)驗(yàn)的角度看，選取的Δx越大，Δx的測(cè)量誤差就越小，算出的速度的誤差就越小，因此從實(shí)驗(yàn)的角度看，選取的Δx大小與速度測(cè)量的誤差有關(guān)。 (5)如果小球的初速度為0，其速度v∝t，那么它通過(guò)的位移x＝t，故推出x∝t2。因此，只要測(cè)量小球通過(guò)不同位移所用的時(shí)間，就可以檢驗(yàn)小球的速度是否隨時(shí)間均勻變化。 答案 (1)A C (2)如圖所示 (3)小車(chē)的速度隨時(shí)間均勻變化 加速度 (4)越小越好 有關(guān) (5)如果小球的初速度為0，其速度v∝t，那么它通過(guò)的位移x∝t2。因此，只要測(cè)量小球通過(guò)不同位移所用的時(shí)間，就可以檢驗(yàn)小球的速度是否隨時(shí)間均勻變化。 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練 1.(1)如圖1甲是用游標(biāo)卡尺測(cè)量某金屬圓筒外徑時(shí)的示數(shù)，可讀出該圓筒外徑為_(kāi)_______ cm。 (2)如圖乙是用螺旋測(cè)微器測(cè)量某金屬棒直徑時(shí)的示數(shù)，可讀出該金屬棒直徑為_(kāi)_______ mm。 圖1 解析 (1)游標(biāo)卡尺主尺讀數(shù)為24 mm，50分度游標(biāo)卡尺的精確度為0.02 mm，游標(biāo)尺第49條刻度線與主尺刻度線對(duì)齊，所以該圓筒外徑測(cè)量值為24 mm＋0.0249 mm＝24.98 mm＝2.498 cm。 (2)螺旋測(cè)微器固定刻度部分讀數(shù)為2.5 mm，可動(dòng)刻度部分最小分度值為0.01 mm，可動(dòng)刻度部分讀數(shù)為32.30.01 mm＝0.323 mm，因此金屬棒的直徑測(cè)量值為2.823 mm。 答案 (1)2.498 (2)2.823(2.822～2.824均對(duì)) 2.一個(gè)學(xué)習(xí)小組利用平拋運(yùn)動(dòng)的閃光照片驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，他們利用頻閃照相裝置得到了一個(gè)小球做平拋運(yùn)動(dòng)的照片，如圖2所示為小球做平拋運(yùn)動(dòng)的閃光照片的一部分，圖中背景方格的邊長(zhǎng)均為5 cm，閃光頻率為10 Hz，O位置為平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)。(所有計(jì)算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字) (1)利用閃光照片可以求得小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小為_(kāi)_______ m/s。 (2)利用閃光照片可以求得小球經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的豎直分速度大小為_(kāi)_______ m/s。 (3)若小球的質(zhì)量為0.1 kg，重力加速度取9.88 m/s2，小球從O點(diǎn)到B點(diǎn)重力勢(shì)能的減少量為_(kāi)_______ J，動(dòng)能的增加量為_(kāi)_______ J，得出的結(jié)論是____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 圖2 解析 (1)小球在相鄰兩點(diǎn)間運(yùn)動(dòng)時(shí)間均為0.1 s，水平位移為0.10 m，則由v＝得小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小為1.00 m/s； (2)小球在B點(diǎn)處的豎直分速度vBy＝＝2.00 m/s； (3)小球從O點(diǎn)到B點(diǎn)重力勢(shì)能減少量為mgyOB＝0.198 J，動(dòng)能的增加量為mv－mv＝0.200 J，得出的結(jié)論是在誤差允許范圍內(nèi)，小球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)重力勢(shì)能減少量等于動(dòng)能的增加量，機(jī)械能守恒。 答案 (1)1.00 (2)2.00 (3)0.198 0.200 結(jié)論見(jiàn)解析 3.如圖3(a)由小車(chē)、斜面及粗糙程度可以改變的水平長(zhǎng)直木板構(gòu)成伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)時(shí)，在水平長(zhǎng)直木板旁邊放上刻度尺，小車(chē)可以從斜面平穩(wěn)地滑行到水平長(zhǎng)直平面。利用該裝置與器材，完成能體現(xiàn)如圖(b)“伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)思想與方法”的實(shí)驗(yàn)推論(設(shè)重力加速度為g)。 圖3 (1)請(qǐng)指出，實(shí)驗(yàn)時(shí)必須控制的實(shí)驗(yàn)條件__________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 (2)請(qǐng)表述，由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以得出的實(shí)驗(yàn)推論：___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 (3)圖(c)是每隔Δt時(shí)間曝光一次得到小車(chē)在粗糙水平面上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的五張照片，測(cè)得小車(chē)之間的距離分別是s1、s2、s3、s4，由此可估算出小車(chē)與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝____________(需要用s1、s2、s3、s4、g、Δt字符表示)。 解析 (1)根據(jù)伽利略“理想實(shí)驗(yàn)”的內(nèi)容與原理可知，需要小車(chē)到達(dá)水平面時(shí)的速度是相同的，所以在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中要求小車(chē)從同一位置靜止釋放。 (2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的情況，可以得出的結(jié)論為水平面越光滑，小車(chē)滑得越遠(yuǎn)，當(dāng)水平面完全光滑時(shí)，小車(chē)將滑向無(wú)窮遠(yuǎn)。 (3)小車(chē)在水平面內(nèi)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，結(jié)合勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，則a＝，根據(jù)牛頓第二定律可知a＝＝μg，所以小車(chē)與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝。 答案 (1)小車(chē)從同一位置靜止釋放 (2)水平面越光滑，小車(chē)滑得越遠(yuǎn)，當(dāng)水平面完全光滑時(shí)，小車(chē)將滑向無(wú)窮遠(yuǎn) (3) 4.一實(shí)驗(yàn)小組用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證滑塊碰撞過(guò)程中的動(dòng)量守恒，實(shí)驗(yàn)裝置如圖4所示。 圖4 (1)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌底部的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌________；充氣后，當(dāng)滑塊在導(dǎo)軌上能________運(yùn)動(dòng)時(shí)，說(shuō)明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)調(diào)節(jié)好。 (2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，先使滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩，然后釋放滑塊1，滑塊1通過(guò)光電門(mén)1后與右側(cè)固定有彈簧的滑塊2碰撞，碰后滑塊1和滑塊2依次通過(guò)光電門(mén)2，兩滑塊通過(guò)光電門(mén)2后依次被制動(dòng)；實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量滑塊1(包括擋光片)的質(zhì)量m1、滑塊2(包括彈簧和擋光片)的質(zhì)量m2、滑塊1通過(guò)光電門(mén)1的擋光時(shí)間Δt1、通過(guò)光電門(mén)2的擋光時(shí)間Δt2，還需要測(cè)量____________、____________。(寫(xiě)出物理量及其表示符號(hào)) (3)如果表達(dá)式____________成立，則說(shuō)明滑塊碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒。(用物理量的符號(hào)表示) 解析 (1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌底部的旋鈕，使導(dǎo)軌水平，當(dāng)滑塊在導(dǎo)軌上能勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，說(shuō)明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)調(diào)節(jié)好。 (2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要測(cè)量?jī)蓚€(gè)滑塊的質(zhì)量以及滑塊1碰前、碰后的速率與滑塊2碰后的速率，所以還需要測(cè)量滑塊2通過(guò)光電門(mén)2的擋光時(shí)間Δt3，以及擋光片的寬度d。 (3)碰前動(dòng)量為m1，碰后動(dòng)量為m1＋m2，則表達(dá)式為m1＝m1＋m2。 答案 (1)水平 勻速 (2)滑塊2通過(guò)光電門(mén)2的擋光時(shí)間Δt3 擋光片的寬度d (3)m1＝m1＋m2 5.某探究小組利用如圖5甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系。首先平衡小車(chē)所受的摩擦力，保持砂和砂桶的質(zhì)量一定。接通電源，釋放小車(chē)。多次改變小車(chē)的質(zhì)量，利用位移傳感器測(cè)出對(duì)應(yīng)的位移x并描繪x－t圖象。 (1)圖乙為小車(chē)質(zhì)量M＝0.4 kg時(shí)位移傳感器記錄下描繪的x－t圖象。由圖象可知，此時(shí)小車(chē)的加速度a＝________ m/s2。 (2)該小組根據(jù)數(shù)據(jù)作出了加速度a的倒數(shù)和小車(chē)質(zhì)量M的圖象(－M)如圖丙，圖丙中圖線沒(méi)有過(guò)原點(diǎn)，小組討論后認(rèn)為圖線確實(shí)不應(yīng)該過(guò)原點(diǎn)。請(qǐng)用所學(xué)知識(shí)分析，圖丙中c＝________，利用題中信息求出實(shí)驗(yàn)中砂和砂桶的質(zhì)量m＝________ kg。(結(jié)果保留1位有效數(shù)字，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝10 m/s2) 圖5 解析 (1)釋放后小車(chē)做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，x＝(0.74－0.10) m＝0.64 m，t＝(2.2－1.4) s＝0.8 s，由x＝ at2，可得a＝2 m/s2。 (2)a和M的關(guān)系反映小車(chē)與砂和砂桶的運(yùn)動(dòng)，即mg－F′＝ma，F(xiàn)＝Ma，F(xiàn)′＝F，得＝＋M，則c＝＝0.1 s2/m；由題圖丙可求斜率＝1 s2m－1kg－1，則m＝0.1 kg。 答案 (1)2 (2)0.1 s2/m 0.1 6.實(shí)驗(yàn)小組做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)用的橡皮筋老化，經(jīng)實(shí)驗(yàn)小組討論，采用如下的實(shí)驗(yàn)方案。 圖6 (1)先用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量鉤碼的重力，如圖6所示，則鉤碼的重力為_(kāi)_______ N。 (2)把三根較長(zhǎng)的細(xì)線l1、l2、l3一端連接在一起，結(jié)點(diǎn)記為O，細(xì)線l3另一端系在鉤碼上，用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別勾住細(xì)線l1、l2的另一端，其中彈簧測(cè)力計(jì)A懸掛于固定點(diǎn)P(P點(diǎn)釘在固定的豎直木板上)，手持另一彈簧測(cè)力計(jì)B緩慢地向左拉，使結(jié)點(diǎn)O靜止在某位置，如圖7所示。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_________________________________________。 圖7 (3)在白紙上按一定標(biāo)度作出彈簧測(cè)力計(jì)拉力F1、F2的圖示和l3上拉力F的圖示，根據(jù)平行四邊形定則作出F1、F2的合力F′的圖示，若________________，則力的平行四邊形定則得到驗(yàn)證。 (4)實(shí)驗(yàn)小組對(duì)他們的實(shí)驗(yàn)方案有以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)，其中正確的是________。 A.進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)時(shí)，每次都要使O點(diǎn)靜止在同一位置 B.進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)時(shí)，每次都要使彈簧測(cè)力計(jì)B保持水平狀態(tài) C.在實(shí)驗(yàn)中，彈簧測(cè)力計(jì)必須保持與木板平行，讀數(shù)時(shí)視線要正對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)的刻度線 D.在同一次實(shí)驗(yàn)中，畫(huà)力的圖示選定的標(biāo)度要相同，并且要恰當(dāng)選定標(biāo)度，使力的圖示稍大一些 解析 (1)由題圖甲可知，彈簧測(cè)力計(jì)的分度值為0.2 N，其示數(shù)為3.6 N。 (2)本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證力的平行四邊形定則的實(shí)驗(yàn)原理：拉力F1、F2合力的理論值與細(xì)線l3的拉力的實(shí)際值對(duì)比，合力的理論值和l3的拉力是作用在同一點(diǎn)，要使用作圖法，所以需要記錄結(jié)點(diǎn)O的位置、兩彈簧測(cè)力計(jì)拉力的方向和細(xì)線l3拉力的方向。 (3)對(duì)比F1、F2的合力F′的圖示和l3上拉力F的圖示，如果在誤差允許的范圍內(nèi)F′大小與F相等，方向相反，則力的平行四邊形定則得到驗(yàn)證。 (4)改變拉力的大小，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)時(shí)，只要系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，兩彈簧測(cè)力計(jì)拉力的合力F′與F(等于物體的重力)等大反向即可，因此結(jié)點(diǎn)O不需要每次實(shí)驗(yàn)都靜止在同一位置，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)時(shí)，只要兩彈簧測(cè)力計(jì)間的夾角合適即可，彈簧測(cè)力計(jì)B不需要每次都保持水平狀態(tài)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在實(shí)驗(yàn)中，彈簧測(cè)力計(jì)必須保持與木板平行，讀數(shù)時(shí)視線要正對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)的刻度線，才能準(zhǔn)確讀數(shù)和記錄拉力的方向，選項(xiàng)C正確；在同一次實(shí)驗(yàn)中，畫(huà)力的圖示必須選定相同的標(biāo)度，才可以比較F′與F，并且要恰當(dāng)選定標(biāo)度，使力的圖示稍大一些以減少作圖帶來(lái)的誤差，選項(xiàng)D正確。 答案 (1)3.6 (2)結(jié)點(diǎn)O的位置、兩彈簧測(cè)力計(jì)拉力的方向及細(xì)線l3拉力的方向 (3)在誤差允許的范圍內(nèi)F′與F大小相等，方向相反 (4)CD 7.某研究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲以圖8所示裝置中的小車(chē)為對(duì)象探究動(dòng)能定理。 圖8 (1)下列器材中一定需要的有________。 A.天平 B.刻度尺 C.6 V直流電源 D.秒表 (2)實(shí)驗(yàn)時(shí)為了保證質(zhì)量為M的小車(chē)受到的合力與砂和砂桶的總重力大小基本相等，砂和砂桶的總質(zhì)量m應(yīng)滿足的實(shí)驗(yàn)條件是________________，實(shí)驗(yàn)時(shí)首先要做的步驟是________________。 (3)在(2)的基礎(chǔ)上，某同學(xué)測(cè)得小車(chē)的質(zhì)量M，往砂桶中裝入適量的細(xì)砂，測(cè)得砂和砂桶的總質(zhì)量m。讓砂桶帶動(dòng)小車(chē)加速運(yùn)動(dòng)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況，在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上取兩點(diǎn)，測(cè)出這兩點(diǎn)的間距L和打這兩點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度大小v1與v2(v1下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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