2019年高考物理 命題猜想與仿真押題 專題13 力學(xué)實驗命題猜想（含解析）.doc

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力學(xué)實驗命題猜想 【考向解讀】 高考對物理實驗的考查，是在《考試說明》規(guī)定的實驗基礎(chǔ)上進行重組與創(chuàng)新，旨在考查考生是否熟悉這些常規(guī)實驗器材，是否真正動手做過這些實驗，是否能靈活的運用學(xué)過的實驗理論、實驗方法、實驗儀器，去處理、分析、研究某些未做過的實驗，包括設(shè)計某些比較簡單的實驗等．所給的物理情景和要求跟教材內(nèi)容多有明顯區(qū)別，是以教材中實驗為背景或素材，通過改變實驗條件或增加條件限制，加強對考生遷移能力、創(chuàng)新能力和實驗?zāi)芰Φ目疾椋? 1．實驗題的考查呈現(xiàn)由基礎(chǔ)性向綜合性的遞進趨勢．實驗命題不避熱點，注重陳題翻新，重點實驗頻繁考，其他實驗“輪換”考，題目特點設(shè)置清晰，上手得分容易，但做好做全較難，能有效區(qū)分不同水平考生的能力． 2．重在考查實驗探究能力，而非實驗本身．新任務(wù)，新情境，原理設(shè)計，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，其中圖象法處理實驗數(shù)據(jù)與結(jié)果規(guī)律性探索是高考的熱點和亮點． 3．實驗題反映科技進步，引領(lǐng)教育創(chuàng)新．頻閃照相機或光電計時器替代打點計時器，氣墊導(dǎo)軌替代長木板，數(shù)字化傳感器直接測力或位移等，體現(xiàn)時代特征． 【命題熱點突破一】驗證力的平行四邊形定則 實驗的條件是“力的作用效果相同”，因此，在兩個分力和一個力分別作用下，同一彈性繩的同一端點必須到達同一位置才能滿足實驗的驗證條件． 例1、【2017新課標(biāo)Ⅲ卷】（6分）某探究小組做“驗證力的平行四邊形定則”實驗，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（位于圖示部分之外），另一端P位于y軸上的A點時，橡皮筋處于原長。 （1）用一只測力計將橡皮筋的P端沿y軸從A點拉至坐標(biāo)原點O，此時拉力F的大小可由測力計讀出。測力計的示數(shù)如圖（b）所示，F(xiàn)的大小為_______N。 （2）撤去（1）中的拉力，橡皮筋P端回到A點；現(xiàn)使用兩個測力計同時拉橡皮筋，再次將P端拉至O點。此時觀察到兩個拉力分別沿圖（a）中兩條虛線所示的方向，由測力計的示數(shù)讀出兩個拉力的大小分別為F1=4.2 N和F2=5.6 N。 （i）用5 mm長度的線段表示1 N的力，以O(shè)為作用點，在圖（a）中畫出力F1、F2的圖示，然后按平形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驗所允許的誤差范圍之內(nèi)，則該實驗驗證了力的平行四邊形定則。 【答案】（1）4.0 （2）（i）如圖 （ii）4.0 0.05 【解析】（1）由圖可知，F(xiàn)的大小為4.0 N。 （2）作力F1、F2的圖示，作出合力F合，F(xiàn)合長為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0.05。 【變式探究】[2016浙江卷] 某同學(xué)在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗中，測得圖中彈簧OC的勁度系數(shù)為500 N/m.如圖1所示，用彈簧OC和彈簧秤a、b做“探究求合力的方法”實驗．在保持彈簧伸長1.00 cm不變的條件下： 圖17 (1)若彈簧秤a、b間夾角為90，彈簧秤a的讀數(shù)是________N(圖2中所示)，則彈簧秤b的讀數(shù)可能為________N. (2)若彈簧秤a、b間夾角大于90，保持彈簧秤a與彈簧OC的夾角不變，減小彈簧秤b與彈簧OC的夾角，則彈簧秤a的讀數(shù)________、彈簧秤b的讀數(shù)________(填“變大”“變小”或“不變”)． 【答案】 (1)3.00～3.02　3.9～4.1(有效數(shù)不作要求)　(2)變大　變大 【變式探究】(2015安徽)在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，某同學(xué)用圖釘把白紙固定在水平放置的木板上，將橡皮條的一端固定在板上一點，兩個細繩套系在橡皮條的另一端．用兩個彈簧測力計分別拉住兩個細繩套，互成角度地施加拉力，使橡皮條伸長，結(jié)點到達紙面上某一位置，如圖所示．請將以下的實驗操作和處理過程補充完整： ①用鉛筆描下結(jié)點位置，記為O； ②記錄兩個彈簧測力計的示數(shù)F1和F2，沿每條細繩(套)的方向用鉛筆分別描出幾個點，用刻度尺把相應(yīng)的點連成線； ③只用一個彈簧測力計，通過細繩套把橡皮條的結(jié)點仍拉到位置O，記錄測力計的示數(shù)F3，______________________； ④按照力的圖示要求，作出拉力F1、F2、F3； ⑤根據(jù)力的平行四邊形定則作出F1和F2的合力F； ⑥比較__________的一致程度，若有較大差異，對其原因進行分析，并作出相應(yīng)的改進后再次進行實驗． 【答案】　③沿此時細繩(套)的方向用鉛筆描出幾個點，用刻度尺把這些點連成直線；⑥F和F3. 【解析】③此步驟中應(yīng)記錄此時拉力的大小和方向，結(jié)合②的操作，③中橫線 應(yīng)填寫:沿此時細繩(套)的方向用鉛筆描出幾個點，用刻度尺把這些點連成直 線．⑥要驗證平行四邊形定則,需要比較F與F3的大小，方向是否一致，故 ⑥中橫線應(yīng)填寫F和F3 【變式探究】 (2015山東)某同學(xué)通過下述實驗驗證力的平行四邊形定則．實驗步驟： ①將彈簧秤固定在貼有白紙的豎直木板上，使其軸線沿豎直方向． ②如圖甲所示，將環(huán)形橡皮筋一端掛在彈簧秤的秤鉤上，另一端用圓珠筆尖豎直向下拉，直到彈簧秤示數(shù)為某一設(shè)定值時，將橡皮筋兩端的位置記為O1、O2，記錄彈簧秤的示數(shù)F，測量并記錄O1、O2間的距離(即橡皮筋的長度l)．每次將彈簧秤示數(shù)改變0.50 N，測出所對應(yīng)的l，部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示： F(N) 0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 l(cm) l0 10.97 12.02 13.00 13.98 15.05 完成下列作圖和填空： (1)利用表中數(shù)據(jù)在給出的坐標(biāo)紙上畫出F－l圖線，根據(jù)圖線求得l0＝________ cm. (2)測得OA＝6.00 cm，OB＝7.60 cm，則FOA的大小為________N. (3)根據(jù)給出的標(biāo)度，在圖中作出FOA和FOB的合力F′的圖示． (4)通過比較F′與________的大小和方向，即可得出實驗結(jié)論． 【解析】　(1)作出F－l圖像，求得直線的截距即為l0，可得l0＝10.00 cm； (2)可計算彈簧的勁度系數(shù)為k＝＝ N/m＝50 N/m；若OA＝6.00 cm，OB＝7.60 cm，則彈簧的彈力F＝kΔl＝50(6.00＋7.60－10.0)10－2 N＝1.8 N；則此時FOA＝F＝1.8 N； (3)如圖； (4)通過比較F′和F′OO的大小和方向，可得出實驗結(jié)論． 【答案】　(1)10.00　(2)1.80　(3)如圖　(4)F′OO 【命題熱點突破二】 驗證牛頓第二定律 實驗中用砝碼(包括砝碼盤)的重力G的大小作為小車所受拉力F的大小，這樣做會引起系統(tǒng)誤差． 例2、 (2016全國Ⅲ，23，10分)某物理課外小組利用圖甲中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關(guān)系．圖中，置于實驗臺上的長木板水平放置，其右端固定一輕滑輪；輕繩跨過滑輪，一端與放在木板上的小滑車相連，另一端可懸掛鉤碼．本實驗中可用的鉤碼共有N＝5個，每個質(zhì)量均為0.010 kg.實驗步驟如下： (1)將5個鉤碼全部放入小車中，在長木板左下方墊上適當(dāng)厚度的小物塊，使小車(和鉤碼)可以在木板上勻速下滑． (2)將n(依次取n＝1，2，3，4，5)個鉤碼掛在輕繩右端，其余N－n個鉤碼仍留在小車內(nèi)；用手按住小車并使輕繩與木板平行．釋放小車，同時用傳感器記錄小車在時刻t相對于其起始位置的位移s，繪制s—t圖象，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應(yīng)的加速度a. (3)對應(yīng)于不同的n的a值見下表．n＝2時的s—t圖象如圖乙所示；由圖乙求出此時小車的加速度(保留2位有效數(shù)字)，將結(jié)果填入下表． n 1 2 3 4 5 a/(ms－2) 0.20 0.58 0.78 1.00 (4)利用表中的數(shù)據(jù)在圖丙中補齊數(shù)據(jù)點，并作出a—n圖象．從圖象可以看出：當(dāng)物體質(zhì)量一定時，物體的加速度與其所受的合外力成正比． 乙 　丙 (5)利用a—n圖象求得小車(空載)的質(zhì)量為________kg(保留2位有效數(shù)字，重力加速度取g＝9.8 ms－2)． (6)若以“保持木板水平”來代替步驟(1)，下列說法正確的是________(填入正確選項前的標(biāo)號)． A．a(chǎn)—n圖線不再是直線 B．a(chǎn)—n圖線仍是直線，但該直線不過原點 C．a(chǎn)—n圖線仍是直線，但該直線的斜率變大 【答案】　(3)0.40(0.37～0.49均給分)　(4)圖見解析 (5)0.44(0.43～0.47均給分)　(6)BC 【變式探究】如圖甲所示是某同學(xué)探究加速度與力的關(guān)系的實驗裝置．他在氣墊導(dǎo)軌上安裝了一個光電門B，滑塊上固定一遮光條，滑塊用細線繞過氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與力傳感器相連，傳感器下方懸掛鉤碼，每次滑塊都從A處由靜止釋放． ③下列不必要的一項實驗要求是____________． A．應(yīng)使滑塊質(zhì)量遠大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量 B．應(yīng)使A位置與光電門間的距離適當(dāng)大些 C．應(yīng)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平 D．應(yīng)使細線與氣墊導(dǎo)軌平行 ④改變鉤碼的質(zhì)量，記錄對應(yīng)的力傳感器的示數(shù)F和遮光條通過光電門的時間t，通過描點作出線性圖像，研究滑塊的加速度與力的關(guān)系，處理數(shù)據(jù)時應(yīng)作出________圖像．(選填“t2－F”“－F”或“－F”)． 【答案】　①2.25?、贏位置到光電門B之間的距離L　③A?、埽璅 【變式探究】 某興趣小組設(shè)計出如圖甲所示的實驗裝置，探究小車的加速度跟合外力的關(guān)系，途中與小車左端相連的是測力傳感器，小車放置在表面各處粗糙程度相同的水平長木板上．按甲圖裝配好實驗器材，先測出小車運動時所受摩擦阻力，逐漸向砂桶中添加細砂粒，當(dāng)觀察到小車剛開始運動時，記下傳感器的最大示數(shù)為F0，可認(rèn)為摩擦阻力為F0. (1)將小車放回初位置并用手按住，繼續(xù)向砂桶中添加一定量的砂粒，記下傳感器的示數(shù)F1，接通頻率為50 Hz的交流電源使打點計時器工作，然后釋放小車，打出一條紙帶．再繼續(xù)向砂桶中添加砂粒，多次重復(fù)實驗，打出多條紙帶，圖乙為某次實驗打出的一條紙帶，紙帶上每相鄰的兩計數(shù)點間都有四個計時點未畫出，按時間順序，取0、1、2、3、4、5、6六個計數(shù)點，用刻度尺量出1、2、3、4、5、6點到0點的距離(單位：cm)，分別標(biāo)注在相應(yīng)的計數(shù)點的下方，則小車的加速度a＝________ m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) (2)算出各次小車的加速度和合力F(F＝F1－F0)，獲得多組數(shù)據(jù)，描繪小車加速度a與F的關(guān)系圖像，紙帶與打點計時器間的摩擦可忽略，下列圖像可能正確的是________． (3)寫出一條提高實驗結(jié)果準(zhǔn)確程度有益的建議__________. 【思路點撥】　根據(jù)勻變速直線運動的推論公式Δx＝aT2可以求出加速度的大?。鶕?jù)牛頓第二定律得出a與F的關(guān)系式，結(jié)合關(guān)系式得出正確的圖線．本題借助實驗考查了勻變速直線的規(guī)律以及推論的應(yīng)用，在平時練習(xí)中要加強基礎(chǔ)知識的理解與應(yīng)用，提高解決問題的能力．解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項，其中平衡摩擦力的原因以及做法在實驗中應(yīng)當(dāng)清楚． (2)改變小桶中砂的重力，多次重復(fù)實驗，獲得多組數(shù)據(jù)，描繪小車加速度a與合力F(F＝F1－F0)的關(guān)系圖像．由于已經(jīng)平衡摩擦力，所以圖像應(yīng)該過原點．故D項正確，ABC項錯誤． (3)提高實驗結(jié)果準(zhǔn)確程度有益的建議：多測量幾次，取平均值． 【答案】　(1)0.756　(2)AD　(3)多測量幾次，取平均值 【命題熱點突破三】 驗證機械能守恒定律 1．驗證機械能守恒定律一般有阻力存在，例如紙帶與限位孔之間的，一般重力勢能減少量大于動能增加量． 2．需要不需要測研究對象的質(zhì)量要具體問題具體分析． 例3、【2017天津卷】如圖所示，打點計時器固定在鐵架臺上，使重物帶動紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置驗證機械能守恒定律。 ①對于該實驗，下列操作中對減小實驗誤差有利的是______________。 A．重物選用質(zhì)量和密度較大的金屬錘 B．兩限位孔在同一豎直面內(nèi)上下對正 C．精確測量出重物的質(zhì)量 D．用手托穩(wěn)重物，接通電源后，撒手釋放重物 ②某實驗小組利用上述裝置將打點計時器接到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，圖中有部分未畫出，如圖所示。紙帶上各點是打點計時器打出的計時點，其中O點為紙帶上打出的第一個點。重物下落高度應(yīng)從紙帶上計時點間的距離直接測出，利用下列測量值能完成驗證機械能守恒定律的選項有____________。 A．OA、AD和EG的長度 B．OC、BC和CD的長度 C．BD、CF和EG的長度 D．AC、BD和EG的長度 【答案】①AB ②BC 【解析】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A正確；兩限位孔在同一豎直面內(nèi)上下對正，減小紙帶和打點計時器之間的阻力，以減小誤差，故B正確；驗證機械能守恒定律的原理是：，重物質(zhì)量可以消掉，無需精確測量出重物的質(zhì)量，故C錯誤；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D錯誤。 由EG的長度長度可求出打F點的速度vF，打O點的速度v1=0，但求不出OF之間的距離h，故A錯誤；由BC和CD的長度長度可求出打C點的速度vC，打O點的速度v1=0，有OC之間的距離h，可以用來驗證機械能守恒定律，故B正確；由BD和EG的長度可分別求出打C點的速度v1和打F點的速度v2，有CF之間的距離h，可以來驗證機械能守恒定律，故C正確；AC、BD和EG的長度可分別求出打BCF三點的速度，但BC、CF、BF之間的距離都無法求出，無法驗證機械能守恒定律，故D錯誤。 【變式探究】(2016江蘇物理，11，10分)某同學(xué)用如題圖甲所示的裝置驗證機械能守恒定律．一根細線系住鋼球，懸掛在鐵架臺上，鋼球靜止于A點，光電門固定在A的正下方．在鋼球底部豎直地粘住一片寬度為d的遮光條．將鋼球拉至不同位置由靜止釋放，遮光條經(jīng)過光電門的擋光時間t由計時器測出，取v＝作為鋼球經(jīng)過A點時的速度．記錄鋼球每次下落的高度h和計時器示數(shù)t，計算并比較鋼球在釋放點和A點之間的勢能變化大小ΔEp與動能變化大小ΔEk，就能驗證機械能是否守恒． 甲 (1)用ΔEp＝mgh計算鋼球重力勢能變化的大小，式中鋼球下落高度h應(yīng)測量釋放時的鋼球球心到________之間的豎直距離． A．鋼球在A點時的頂端 B．鋼球在A點時的球心 C．鋼球在A點時的底端 (2)用ΔEk＝mv2計算鋼球動能變化的大小，用刻度尺測量遮光條寬度，示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)為 ________cm.某次測量中，計時器的示數(shù)為0.010 0 s，則鋼球的速度為v＝________ m/s. 乙 (3)下表為該同學(xué)的實驗結(jié)果： ΔEp(10－2 J) 4.892 9.786 14.69 19.59 29.38 ΔEk(10－2 J) 5.04 10.1 15.1 20.0 29.8 他發(fā)現(xiàn)表中的ΔEp與ΔEk之間存在差異，認(rèn)為這是由于空氣阻力造成的．你是否同意他的觀點？請說明理由． (4)請你提出一條減小上述差異的改進建議． 【答案】　(1)B　(2)1.50(1.49～1.51都算對)　1.50(1.49～1.51都算對)　(3)見解析　(4)見解析 【變式探究】用如圖實驗裝置驗證m1、m2組成的系統(tǒng)機械能守恒．m2從高處由靜止開始下落，在m1拖著的紙帶上打出一系列的點，打點計時器的打點頻率為50 Hz，對紙帶上的點跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律．下圖給出的是實驗中獲取的一條紙帶，0 是打下的第一個點，相鄰兩計數(shù)點間均有4個點未畫出，計數(shù)點間的距離如圖所示．已知m1＝50 g、m2＝150 g(g取9.8 m/s2，所有結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)，求： (1)下面給出了該實驗的操作步驟： A．按照圖示的裝置安裝實驗器材 B．將打點計時器接到直流電源上 C．先釋放m2，再接通電源，在紙帶打下一系列點跡 D．挑選點跡清晰的紙帶進行測量 E．根據(jù)測量的結(jié)果，分別計算系統(tǒng)減少的重力勢能和增加的動能 其中操作不當(dāng)?shù)牟襟E是：________. (2)在打0－5點過程中系統(tǒng)動能的增加量ΔEk________J，系統(tǒng)重力勢能的減少量ΔEp________J，在誤差允許范圍內(nèi)驗證了機械能守恒． (3)某同學(xué)作出了－h(huán)圖線，則據(jù)圖線得到的重力加速度g＝________ m/s2. 物體的初速度為零，所以動能的增加量為 ΔEk＝mv－0＝(0.05＋0.15)2.42 J＝0.576 J 重力勢能的減小量等于物體重力做功，故 ΔEp＝W＝mgh＝(0.05＋0.15)9.80.216 J＝0.588 J 由此可知動能的增加量和勢能的減小量基本相等，因此在誤差允許的范圍內(nèi)，m1、m2組成的系統(tǒng)機械能守恒． (3)本題中根據(jù)機械能守恒可知，mgh＝mv2，即有 v2＝gh，所以v2－h(huán)圖像中圖像的斜率表示重力加速度 由圖可知，斜率k＝9.67，故當(dāng)?shù)氐膶嶋H重力加速度g＝9.67 m/s2. 【答案】　(1)BC?、?.576　0.588　(3)9.67 【變式探究】 某實驗小組利用電磁打點計時器和如圖的其他器材開展多項實驗探究，選擇了一條符合實驗要求的紙帶，數(shù)據(jù)如圖(相鄰計數(shù)點的時間為T)，回答下列問題： (1)按裝置安裝器材時，紙帶應(yīng)穿過電磁打點計時器的限位孔從復(fù)寫紙的________(填“上”或“下”)表面通過． (2)若是探究重力做功和物體動能的變化的關(guān)系．需求出重錘運動到各計數(shù)點的瞬時速度，試寫出在E點時重錘運動的瞬時速度vE＝________(用題中字母表示)． (3)若是測量重力加速度g.為減少實驗的偶然誤差，采用逐差法處理數(shù)據(jù)，則加速度大小可以表示為g＝________(用題中字母表示)． (4)如果研究重錘在AE運動過程中機械能守恒時，重錘增加的動能總是小于減小的重力勢能，造成實驗誤差的主要原因是__________________________________________________(只寫一條)． 【思路點撥】　本題一定要明確實驗原理，并且親自動手實驗，熟練應(yīng)用所學(xué)基本規(guī)律解決實驗問題．要會從下面三個方面分析得出正確答案：(1)在勻變速直線運動中，中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度，據(jù)此可以求出E點的速度大小．(2)采用逐差法可有效利用數(shù)據(jù)，再采用求平均值的辦法可更好地減小誤差．(3)分析驗證機械能守恒定律時誤差形成的原因即可． 【答案】　(1)下　(2) (3) (4)重錘克服阻力做功(或阻力對重錘做負(fù)功) 【命題熱點突破四】 研究勻變速直線運動 1．如何選取紙帶和計數(shù)點 要選取點跡清楚的一條，舍掉開始比較密集的點跡，在便于測量的地方取一個開始點O，然后每5個點取一個計數(shù)點，依次為A、B、C……如圖所示，測出相鄰計數(shù)點間的距離x1、x2、x3、x4、x5、x6……利用打下點的紙帶和測量的有關(guān)數(shù)據(jù)便可以進行計算． 2．求任一計數(shù)點對應(yīng)的瞬時速度v 如vB＝(其中T＝50.02 s＝0.1 s)． 3．利用“逐差法”求加速度a a＝. 4．驗證牛頓第二定律時 (1)實驗用的是控制變量法； (2)將砂桶或鉤碼重力視為小車所受合外力，必須滿足小車和砝碼的總重量遠遠大于砂桶的重量； (3)在平衡摩擦力時，要將一端墊高，不要懸掛小桶，但小車應(yīng)連著紙帶且接通電源． 例4、【2017新課標(biāo)Ⅰ卷】（5分）某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運動，用自制“滴水計時器”計量時間。實驗前，將該計時器固定在小車旁，如圖（a）所示。實驗時，保持桌面水平，用手輕推一下小車。在小車運動過程中，滴水計時器等時間間隔地滴下小水滴，圖（b）記錄了桌面上連續(xù)的6個水滴的位置。（已知滴水計時器每30 s內(nèi)共滴下46個小水滴） （1）由圖（b）可知，小車在桌面上是____________（填“從右向左”或“從左向右”）運動的。 （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動。小車運動到圖（b）中A點位置時的速度大小為___________m/s，加速度大小為____________m/s2。（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字） 【答案】（1）從右向左 （2）0.19 0.037 【變式探究】【2017新課標(biāo)Ⅱ卷】（6分）某同學(xué)研究在固定斜面上運動物體的平均速度、瞬時速度和加速度之間的關(guān)系。使用的器材有：斜面、滑塊、長度不同的矩形擋光片、光電計時器。 實驗步驟如下： ①如圖（a），將光電門固定在斜面下端附近；將一擋光片安裝在滑塊上，記下?lián)豕馄岸讼鄬τ谛泵娴奈恢?，令滑塊從斜面上方由靜止開始下滑； ②當(dāng)滑塊上的擋光片經(jīng)過光電門時，用光電計時器測得光線被擋光片遮住的時間?t； ③用?s表示擋光片沿運動方向的長度，如圖（b）所示，表示滑塊在擋光片遮住光線的?t時間內(nèi)的平均速度大小，求出； ④將另一擋光片換到滑塊上，使滑塊上的擋光片前端與①中的位置相同，令滑塊由靜止開始下滑，重復(fù)步驟②、③； ⑤多次重復(fù)步驟④； ⑥利用實驗中得到的數(shù)據(jù)作出–?t圖，如圖（c）所示。 完成下列填空： （1）用a表示滑塊下滑的加速度大小，用vA表示擋光片前端到達光電門時滑塊的瞬時速度大小，則與vA、a和?t的關(guān)系式為= 。 （2）由圖（c）可求得，vA= cm/s，a= cm/s2。（結(jié)果保留3位有效數(shù)字） 【答案】 52.1 16.3(15.8~16.8) 【變式探究】某同學(xué)利用圖甲所示的實驗裝置，探究物塊在水平桌面上的運動規(guī)律．物塊在重物的牽引下開始運動，重物落地后，物塊再運動一段距離停在桌面上(尚未到達滑輪處)．從紙帶上便于測量的點開始，每5個點取1個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的距離如圖乙所示．打點計時器電源的頻率為50 Hz. (1)通過分析紙帶數(shù)據(jù)，可判斷物塊在兩相鄰計數(shù)點________和________之間某時刻開始減速． (2)計數(shù)點5對應(yīng)的速度大小為________ m/s，計數(shù)點6對應(yīng)的速度大小為________ m/s.(保留三位有效數(shù)字) (3)物塊減速運動過程中加速度的大小為a＝________ m/s2，若用來計算物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)(g為重力加速度)，則計算結(jié)果比動摩擦因數(shù)的真實值________(填“偏大”或“偏小”)． 根據(jù)v5＝，得計數(shù)點6對應(yīng)的速度大小為v6＝2v5－v4＝(21.00－0.80) m/s＝1.20 m/s. (3)物塊在計數(shù)點7到11之間做減速運動， 根據(jù)Δx＝aT2，得x9－x7＝2a1T2 x10－x8＝2a2T2 故a＝＝≈－2.00 m/s2 物塊做減速運動時受到的阻力包括水平桌面的摩擦阻力和打點計時器對紙帶的摩擦阻力，因此根據(jù)牛頓第二定律，得μmg＋f＝ma，即μ＝，因此用μ′＝計算出的動摩擦因數(shù)比μ的真實值偏大． 【答案】　(1)6　7(或7　6)　(2)1.00　1.20 (3)2.00　偏大 【變式探究】 如圖(a)所示，豎直平面內(nèi)固定一斜槽，斜槽中放有若干個直徑均為d的小鐵球，緊靠斜槽末端固定有電磁鐵，閉合開關(guān)K，電磁鐵吸住第1個小球．手動敲擊彈性金屬片M，M與觸頭瞬間分開，第1個小球從O點開始下落，M迅速恢復(fù)，電磁鐵又吸住第2個小球．當(dāng)?shù)?個小球撞擊M時，M與觸頭分開，第2個小球從O點開始下落…… 某興趣小組利用此裝置測定重力加速度，請回答下列問題： (1)利用游標(biāo)卡尺測量小球的直徑d，如圖(b)所示，讀數(shù)為________ mm. (2)用刻度尺測出OM＝1.462 m，手動敲擊M的同時按下秒表開始計時，若10個小球下落的總時間為5.5 s，則當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝________ m/s2(保留兩位有效數(shù)字)； (3)若在O點的正下方A點固定一光電門(圖中未畫出)，測出OA＝h，小球經(jīng)過光電門的時間為Δt，則小球通過光電門時的速度v＝________，可求得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝________.(用已知量和測得量的符號表示) 【思路點撥】　本題中的游標(biāo)卡尺讀數(shù)的方法是主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀．首先要明確電路結(jié)構(gòu)、實驗原理即可正確解答；根據(jù)自由落體運動規(guī)律h＝gt2，可以求出重力加速度大?。捎跍y量自由落體的重力加速度，類比對應(yīng)的公式可知，由刻度尺讀出兩光電門的高度差，由光電計時器讀出小球從光電門1到光電門2的時間，根據(jù)勻變速直線運動位移時間公式列出等式求解．要掌握游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法，游標(biāo)卡尺讀數(shù)的方法是主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)．對于實驗問題一定要明確實驗原理，并且親自動手實驗，熟練應(yīng)用所學(xué)基本規(guī)律解決實驗問題． 【答案】　(1)9.30　(2)9.7　(3)　 【命題熱點突破五】探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系 該實驗要注意區(qū)分彈簧總長度和彈簧伸長量．對探索性實驗，要根據(jù)描出的點的走向，嘗試判定函數(shù)關(guān)系．(這一點和驗證性實驗不同．)可以擴展為橡皮筋、彈性繩． 例5、[2016浙江卷] 某同學(xué)在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗中，測得圖中彈簧OC的勁度系數(shù)為500 N/m.如圖1所示，用彈簧OC和彈簧秤a、b做“探究求合力的方法”實驗．在保持彈簧伸長1.00 cm不變的條件下： 圖17 (1)若彈簧秤a、b間夾角為90，彈簧秤a的讀數(shù)是________N(圖2中所示)，則彈簧秤b的讀數(shù)可能為________N. (2)若彈簧秤a、b間夾角大于90，保持彈簧秤a與彈簧OC的夾角不變，減小彈簧秤b與彈簧OC的夾角，則彈簧秤a的讀數(shù)________、彈簧秤b的讀數(shù)________(填“變大”“變小”或“不變”)． 【答案】(1)3.00～3.02　3.9～4.1(有效數(shù)不作要求)　(2)變大　變大 【變式探究】(2015四川)某同學(xué)在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”時，安裝好實驗裝置，讓刻度尺零刻度與彈簧上端平齊，在彈簧下端掛1個鉤碼，靜止時彈簧長度為l1，如圖1所示，圖2是此時固定在彈簧掛鉤上的指針在刻度尺(最小分度是1毫米)上位置的放大圖，示數(shù)l1＝________ cm.在彈簧下端分別掛2個、3個、4個、5個相同鉤碼，靜止時彈簧長度分別是l2、l3、l4、l5.已知每個鉤碼質(zhì)量是50 g，掛2個鉤碼時，彈簧彈力F2＝________ N(當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝9.8 m/s2)．要得到彈簧伸長量x，還需要測量的是________．作出F－x曲線，得到彈力與彈簧伸長量的關(guān)系． 【答案】　25.82　0.98　彈簧的原長l0 【變式探究】 某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲以下圖裝置中的滑塊為研究對象“驗證動能定理”，他們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置，另外他們還找到了打點計時器所用的學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊、天平、刻度尺、細沙等材料．當(dāng)滑塊連接上紙帶，用細線通過滑輪掛上空的小沙桶時，釋放沙桶，滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài)．若你是小組中的一位成員，要完成該項實驗，則： (1)實驗時為了保證滑塊受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等，沙和沙桶的總質(zhì)量m、滑塊的質(zhì)量M兩者應(yīng)滿足的條件是________，而且實驗時還需要有________的步驟． (2)在(1)的基礎(chǔ)上，某同學(xué)用天平稱量滑塊的質(zhì)量M.向沙桶中裝入適量的細沙，用天平稱出此時沙和沙桶的總質(zhì)量m.讓沙桶帶動滑塊加速運動，用打點計時器記錄其運動情況，在打點計時器打出的紙帶上取OABC四點，量得各計數(shù)點間的距離分別為x1、x2、x3.若研究滑塊的AB段，本實驗最終要驗證的數(shù)學(xué)表達式為________(用題中的字母表示，重力加速度為g，打點計時器所接交變電流的周期為T)． 【思路點撥】實驗前要平衡摩擦力，使滑塊受到的合力等于沙和沙桶的重力；只有在滑塊質(zhì)量遠大于沙和沙桶總質(zhì)量的情況下，才可近似認(rèn)為滑塊受到的拉力等于沙和沙桶的重力．由勻變速運動的推論求出滑塊的瞬時速度，代入動能定理表達式即可正確解題．該題考查了力學(xué)實驗的基本操作和數(shù)據(jù)處理，正確解答這些問題的關(guān)鍵是明確實驗原理，提高應(yīng)用基本物理規(guī)律解決實驗問題的能力． 【答案】　(1)M?m　平衡滑塊摩擦力 (2)(x1＋2x2＋x3)(x3－x1)＝mgx2 【命題熱點突破六】探究動能定理 本實驗關(guān)鍵是確保測量的是物體所受合力做的功，其次物體的初動能、末動能也是測量的關(guān)鍵． 例6、【2017北京卷】（18分）如圖1所示，用質(zhì)量為m的重物通過滑輪牽引小車，使它在長木板上運動，打點計時器在紙帶上記錄小車的運動情況。利用該裝置可以完成“探究動能定理”的實驗。 （1）打點計時器使用的電源是_______（選填選項前的字母）。 A．直流電源 B．交流電源 （2）實驗中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正確操作方法是_______（選填選項前的字母）。 A．把長木板右端墊高 B．改變小車的質(zhì)量 在不掛重物且_______（選填選項前的字母）的情況下，輕推一下小車，若小車拖著紙帶做勻速運動，表明已經(jīng)消除了摩擦力和其他阻力的影響。 A．計時器不打點 B．計時器打點 （3）接通電源，釋放小車，打點計時器在紙帶上打下一系列點，將打下的第一個點標(biāo)為O。在紙帶上依次取A、B、C……若干個計數(shù)點，已知相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T。測得A、B、C……各點到O點的距離為x1、x2、x3……，如圖2所示。 實驗中，重物質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量，可認(rèn)為小車所受的拉力大小為mg。從打O點到打B點的過程中，拉力對小車做的功W=_________，打B點時小車的速度v=_________。 （4）以v2為縱坐標(biāo)，W為橫坐標(biāo)，利用實驗數(shù)據(jù)作出如圖3所示的v2–W圖象。由此圖象可得v2隨W變化的表達式為_________________。根據(jù)功與能的關(guān)系，動能的表達式中可能包含v2這個因子；分析實驗結(jié)果的單位關(guān)系，與圖線斜率有關(guān)的物理量應(yīng)是_________。 （5）假設(shè)已經(jīng)完全消除了摩擦力和其他阻力的影響，若重物質(zhì)量不滿足遠小于小車質(zhì)量的條件，則從理論上分析，圖4中正確反映v2–W關(guān)系的是________。 【答案】（1）B （2）A B （3）mgx2 （4）v2=kW，k=（4.5~5.0） kg–1 質(zhì)量 （5）A 【解析】（1）打點計時器均使用交流電源，選B。 （2）平衡摩擦和其他阻力，是通過墊高木板右端，構(gòu)成斜面，使重力沿斜面向下的分力跟它們平衡，選A；平衡摩擦力時需要讓打點計時器工作，紙帶跟打點計時器限位孔間會有摩擦力，且可以通過紙帶上打出的點跡判斷小車的運動是否為勻速直線運動，選B。 【變式探究】(2016全國Ⅱ，22，6分)某物理小組對輕彈簧的彈性勢能進行探究，實驗裝置如圖甲所示：輕彈簧放置在光滑水平桌面上，彈簧左端固定，右端與一物塊接觸而不連接，紙帶穿過打點計時器并與物塊連接．向左推物塊使彈簧壓縮一段距離，由靜止釋放物塊，通過測量和計算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能． (1)實驗中涉及下列操作步驟： ①把紙帶向左拉直 ②松手釋放物塊 ③接通打點計時器電源 ④向左推物塊使彈簧壓縮，并測量彈簧壓縮量 上述步驟正確的操作順序是________(填入代表步驟的序號)． (2)圖乙中M和L紙帶是分別把彈簧壓縮到不同位置后所得到的實際打點結(jié)果．打點計時器所用交流電的頻率為50 Hz.由M紙帶所給的數(shù)據(jù)，可求出在該紙帶對應(yīng)的實驗中物塊脫離彈簧時的速度為________m/s.比較兩紙帶可知，________(填“M”或“L”)紙帶對應(yīng)的實驗中彈簧被壓縮后的彈性勢能大． 【答案】　(1)④①③②　(2)1.29　M 【變式探究】為了探究動能定理，某學(xué)習(xí)小組在實驗室組裝了如圖1所示的裝置，備有下列器材： 打點計時器、學(xué)生電源、導(dǎo)線、紙帶、復(fù)寫紙、天平、細沙、滑塊、沙桶、木板 他們稱量滑塊的質(zhì)量為M、沙和小桶的總質(zhì)量為m.當(dāng)滑塊連接上紙帶，讓細線跨過滑輪并懸掛空的小桶時，滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài)．要完成該實驗，請回答下列問題： (1)要完成本實驗，還缺少的實驗器材是________； (2)實驗開始前，首先要________；實驗中要保證滿足的實驗條件是________． (3)在滿足(2)問的條件下，讓小桶帶動滑塊加速運動，如圖2所示為打點計時器所打的紙帶的一部分，圖中A、B、C、D、E是按時間先后順序確定的計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T，相鄰計數(shù)點間的距離標(biāo)注在圖上，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，則在B、D兩點間對滑塊用實驗驗證動能定理表達式為________．(用題中所給的表示數(shù)據(jù)的字母表示) 【答案】　(1)刻度尺　(2)平衡摩擦力　m遠小于M (3)mg(x2＋x3)＝[(x3＋x4)2－(x1＋x2)2] 【高考真題】 1.(2018高考全國卷Ⅰ，T22)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)確對齊的裝置，簡化為圖中的指針?，F(xiàn)要測量圖(a)中彈簧的勁度系數(shù)．當(dāng)托盤內(nèi)沒有砝碼時，移動游標(biāo)，使其零刻度線對準(zhǔn)指針，此時標(biāo)尺讀數(shù)為1.950 cm；當(dāng)托盤內(nèi)放有質(zhì)量為0.100 kg的砝碼時，移動游標(biāo)，再次使其零刻度線對準(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個刻度與主尺刻度對齊，則讀數(shù)為37 mm＋150.05 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，mg＝kx，所以勁度系數(shù) k＝＝N/m≈53.7 N/m. 答案：3.775　53.7 2．(2018高考全國卷Ⅲ，T22)甲、乙兩同學(xué)通過下面的實驗測量人的反應(yīng)時間．實驗步驟如下： (1)甲用兩個手指輕輕捏住量程為L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刻度處，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L1，重力加速度大小為g，則乙的反應(yīng)時間為________(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)時間為________s．(結(jié)果保留2位有效數(shù)字) (4)寫出一條能提高測量結(jié)果準(zhǔn)確程度的建議：___________________________________. 答案：(2) 　(3)0.20　(4)多次測量取平均值；初始時乙的手指盡可能接近尺子 3.(2018高考全國卷Ⅱ，T23)某同學(xué)用圖(a)所示的裝置測量木塊與木板之間的動摩擦因數(shù)．跨過光滑定滑輪的細線兩端分別與木塊和彈簧秤相連，滑輪和木塊間的細線保持水平，在木塊上方放置砝碼．緩慢向左拉動水平放置的木板，當(dāng)木塊和砝碼相對桌面靜止且木板仍在繼續(xù)滑動時，彈簧秤的示數(shù)即為木塊受到的滑動摩擦力的大小．某次實驗所得數(shù)據(jù)在下表中給出，其中?4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 滑動摩擦力?/N 2.15 2.36 2.55 ?4 2.93 回答下列問題： (1)f4＝________ N； (2)在圖(c)的坐標(biāo)紙上補齊未畫出的數(shù)據(jù)點并繪出?m圖線； (3)f與m、木塊質(zhì)量M、木板與木塊之間的動摩擦因數(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) 答案：(1)2.75 (2)如圖所示 (3)μ(M＋m)g　μg (4)0.40 1．【2017新課標(biāo)Ⅰ卷】（5分）某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運動，用自制“滴水計時器”計量時間。實驗前，將該計時器固定在小車旁，如圖（a）所示。實驗時，保持桌面水平，用手輕推一下小車。在小車運動過程中，滴水計時器等時間間隔地滴下小水滴，圖（b）記錄了桌面上連續(xù)的6個水滴的位置。（已知滴水計時器每30 s內(nèi)共滴下46個小水滴） （1）由圖（b）可知，小車在桌面上是____________（填“從右向左”或“從左向右”）運動的。 （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動。小車運動到圖（b）中A點位置時的速度大小為___________m/s，加速度大小為____________m/s2。（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字） 【答案】（1）從右向左 （2）0.19 0.037 2．【2017新課標(biāo)Ⅲ卷】（6分）某探究小組做“驗證力的平行四邊形定則”實驗，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（位于圖示部分之外），另一端P位于y軸上的A點時，橡皮筋處于原長。 （1）用一只測力計將橡皮筋的P端沿y軸從A點拉至坐標(biāo)原點O，此時拉力F的大小可由測力計讀出。測力計的示數(shù)如圖（b）所示，F(xiàn)的大小為_______N。 （2）撤去（1）中的拉力，橡皮筋P端回到A點；現(xiàn)使用兩個測力計同時拉橡皮筋，再次將P端拉至O點。此時觀察到兩個拉力分別沿圖（a）中兩條虛線所示的方向，由測力計的示數(shù)讀出兩個拉力的大小分別為F1=4.2 N和F2=5.6 N。 （i）用5 mm長度的線段表示1 N的力，以O(shè)為作用點，在圖（a）中畫出力F1、F2的圖示，然后按平形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驗所允許的誤差范圍之內(nèi)，則該實驗驗證了力的平行四邊形定則。 【答案】（1）4.0 （2）（i）如圖 （ii）4.0 0.05 【解析】（1）由圖可知，F(xiàn)的大小為4.0 N。 （2）作力F1、F2的圖示，作出合力F合，F(xiàn)合長為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0.05。 3．【2017新課標(biāo)Ⅱ卷】（6分）某同學(xué)研究在固定斜面上運動物體的平均速度、瞬時速度和加速度之間的關(guān)系。使用的器材有：斜面、滑塊、長度不同的矩形擋光片、光電計時器。 實驗步驟如下： ①如圖（a），將光電門固定在斜面下端附近；將一擋光片安裝在滑塊上，記下?lián)豕馄岸讼鄬τ谛泵娴奈恢?，令滑塊從斜面上方由靜止開始下滑； ②當(dāng)滑塊上的擋光片經(jīng)過光電門時，用光電計時器測得光線被擋光片遮住的時間?t； ③用?s表示擋光片沿運動方向的長度，如圖（b）所示，表示滑塊在擋光片遮住光線的?t時間內(nèi)的平均速度大小，求出； ④將另一擋光片換到滑塊上，使滑塊上的擋光片前端與①中的位置相同，令滑塊由靜止開始下滑，重復(fù)步驟②、③； ⑤多次重復(fù)步驟④； ⑥利用實驗中得到的數(shù)據(jù)作出–?t圖，如圖（c）所示。 完成下列填空： （1）用a表示滑塊下滑的加速度大小，用vA表示擋光片前端到達光電門時滑塊的瞬時速度大小，則與vA、a和?t的關(guān)系式為= 。 （2）由圖（c）可求得，vA= cm/s，a= cm/s2。（結(jié)果保留3位有效數(shù)字） 【答案】 52.1 16.3(15.8~16.8) 4．【2017天津卷】如圖所示，打點計時器固定在鐵架臺上，使重物帶動紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置驗證機械能守恒定律。 ①對于該實驗，下列操作中對減小實驗誤差有利的是______________。 A．重物選用質(zhì)量和密度較大的金屬錘 B．兩限位孔在同一豎直面內(nèi)上下對正 C．精確測量出重物的質(zhì)量 D．用手托穩(wěn)重物，接通電源后，撒手釋放重物 ②某實驗小組利用上述裝置將打點計時器接到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，圖中有部分未畫出，如圖所示。紙帶上各點是打點計時器打出的計時點，其中O點為紙帶上打出的第一個點。重物下落高度應(yīng)從紙帶上計時點間的距離直接測出，利用下列測量值能完成驗證機械能守恒定律的選項有____________。 A．OA、AD和EG的長度 B．OC、BC和CD的長度 C．BD、CF和EG的長度 D．AC、BD和EG的長度 【答案】①AB ②BC 5．【2017北京卷】（18分）如圖1所示，用質(zhì)量為m的重物通過滑輪牽引小車，使它在長木板上運動，打點計時器在紙帶上記錄小車的運動情況。利用該裝置可以完成“探究動能定理”的實驗。 （1）打點計時器使用的電源是_______（選填選項前的字母）。 A．直流電源 B．交流電源 （2）實驗中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正確操作方法是_______（選填選項前的字母）。 A．把長木板右端墊高 B．改變小車的質(zhì)量 在不掛重物且_______（選填選項前的字母）的情況下，輕推一下小車，若小車拖著紙帶做勻速運動，表明已經(jīng)消除了摩擦力和其他阻力的影響。 A．計時器不打點 B．計時器打點 （3）接通電源，釋放小車，打點計時器在紙帶上打下一系列點，將打下的第一個點標(biāo)為O。在紙帶上依次取A、B、C……若干個計數(shù)點，已知相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T。測得A、B、C……各點到O點的距離為x1、x2、x3……，如圖2所示。 實驗中，重物質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量，可認(rèn)為小車所受的拉力大小為mg。從打O點到打B點的過程中，拉力對小車做的功W=_________，打B點時小車的速度v=_________。 （4）以v2為縱坐標(biāo)，W為橫坐標(biāo)，利用實驗數(shù)據(jù)作出如圖3所示的v2–W圖象。由此圖象可得v2隨W變化的表達式為_________________。根據(jù)功與能的關(guān)系，動能的表達式中可能包含v2這個因子；分析實驗結(jié)果的單位關(guān)系，與圖線斜率有關(guān)的物理量應(yīng)是_________。 （5）假設(shè)已經(jīng)完全消除了摩擦力和其他阻力的影響，若重物質(zhì)量不滿足遠小于小車質(zhì)量的條件，則從理論上分析，圖4中正確反映v2–W關(guān)系的是________。 【答案】（1）B （2）A B （3）mgx2 （4）v2=kW，k=（4.5~5.0） kg–1 質(zhì)量 （5）A （4）由圖3可知，圖線斜率k≈4.7 kg–1，即v2=4.7 kg–1W；設(shè)小車質(zhì)量為M，根據(jù)動能定理有，變形得，即k=，因此與圖線斜率有關(guān)的物理量為質(zhì)量。 （5）若m不滿足遠小于M，則由動能定理有，可得，v2與W仍然成正比關(guān)系，選A。 6．【2017江蘇卷】（8分）利用如題10–1圖所示的實驗裝置探究恒力做功與物體動能變化的關(guān)系．小車的質(zhì)量為M=200.0 g，鉤碼的質(zhì)量為m=10.0 g，打點計時器的電源為50 Hz的交流電． （1）掛鉤碼前，為了消除摩擦力的影響，應(yīng)調(diào)節(jié)木板右側(cè)的高度，直至向左輕推小車觀察到 _____________________． （2）掛上鉤碼，按實驗要求打出的一條紙帶如題10–2圖所示．選擇某一點為O，依次每隔4個計時點取一個計數(shù)點．用刻度尺量出相鄰計數(shù)點間的距離，記錄在紙帶上．計算打出各計數(shù)點時小車的速度v，其中打出計數(shù)點“1”時小車的速度v1=______m/s． （3）將鉤碼的重力視為小車受到的拉力，取g=9.80 m/s，利用W=mg算出拉力對小車做的功W．利用算出小車動能，并求出動能的變化量．計算結(jié)果見下表． 2.45 2.92 3.35 3.81 4.26 2.31 2.73 3.12 3.61 4.00 請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在答題卡的方格紙上作出圖象． （4）實驗結(jié)果表明，總是略小于W．某同學(xué)猜想是由于小車所受拉力小于鉤碼重力造成的．用題中小車和鉤碼質(zhì)量的數(shù)據(jù)可算出小車受到的實際拉力F=__________N． 【答案】（1）小車做勻速運動 （2）0.228 （3）如圖所示 （4）0.093 【解析】（1）小車能夠做勻速運動，紙帶上打出間距均勻的點，則表明已平衡摩擦；（2）相臨計數(shù)點間時間間隔為T=0.1 s，；（3）描點畫圖，如圖所示。 ； （4）對整體，根據(jù)牛頓第二定律有：mg=（m+M）a，鉤碼：mg–FT=ma，聯(lián)立解得繩上的拉力：． 1．[2016四川理綜，8(Ⅰ)，6分]用如圖所示的裝置測量彈簧的彈性勢能．將彈簧放置在水平氣墊導(dǎo)軌上，左端固定，右端在O點；在O點右側(cè)的B、C位置各安裝一個光電門，計時器(圖中未畫出)與兩個光電門相連．先用米尺測得B、C兩點間距離s，再用帶有遮光片的滑塊壓縮彈簧到某位置A，靜止釋放，計時器顯示遮光片從B到C所用的時間t，用米尺測量A、O之間的距離x. (1)計算滑塊離開彈簧時速度大小的表達式是________． (2)為求出彈簧的彈性勢能，還需要測量________． A．彈簧原長 B．當(dāng)?shù)刂亓铀俣? C．滑塊(含遮光片)的質(zhì)量 (3)增大A、O之間的距離x，計時器顯示時間t將________． A．增大 B．減小 C．不變 【答案】　(1)　(2)C　(3)B 2．[2016天津理綜，9(2)]某同學(xué)利用圖示裝置研究小車的勻變速直線運動． (1)實驗中，必要的措施是________． A．細線必須與長木板平行 B．先接通電源再釋放小車 C．小車的質(zhì)量遠大于鉤碼的質(zhì)量 D．平衡小車與長木板間的摩擦力 (2)他實驗時將打點計時器接到頻率為50 Hz的交流電源上，得到一條紙帶，打出的部分計數(shù)點如圖所示(每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點，圖中未畫出)．s1＝3.59 cm，s2＝4.41 cm，s3＝5.19 cm，s4＝5.97 cm，s5＝6.78 cm，s6＝7.64 cm.則小車的加 速度a＝__________m/s2(要求充分利用測量的數(shù)據(jù))，打點計時器在打B點時小車的速度vB＝______m/s2(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)． 【解析】　(1)若細線與長木板不平行，如圖所示．不考慮摩擦力時滿足Tcos θ＝Ma，θ會隨小車運動而變化，因此小車不能做勻變速運動，不符合要求，故必須滿足細線與長木板平行，A正確．為了充分利用紙帶，應(yīng)先接通電源再釋放小車，B正確．由于本實驗只是為了研究小車的勻變速運動，因此摩擦力的有無，繩子拉力是否等于mg(M遠大于m是為了保證繩子拉力T＝mg)都對實驗沒有影響，C、D錯誤． (2)由題知，相鄰計數(shù)點間時間間隔ΔT＝0.1 s，根據(jù)a＝，可求得a＝0.80 m/s2，根據(jù)vB＝，可求得vB＝0.40 m/s. 【答案】　(1)AB