2019屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 第二部分 題型研究二 實(shí)驗(yàn)題如何創(chuàng)滿分學(xué)案.doc

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題型研究二 第一講力學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)命題點(diǎn)——點(diǎn)點(diǎn)突破根基牢 一、5年高考統(tǒng)計分析——明考情 命題角度 考題 考查內(nèi)容 分值 ① 力學(xué)實(shí)驗(yàn)基本要求、研究勻變速直線運(yùn)動及其“發(fā)展型實(shí)驗(yàn)” 2017Ⅰ卷T22 滴水計時器代替打點(diǎn)計時器、根據(jù)水滴位置確定運(yùn)動狀態(tài)、求瞬時速度和加速度 5分 2017Ⅱ卷T22 利用光電門分析滑塊的運(yùn)動、平均速度、速度公式、vt圖像 6分 ② 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系及其“發(fā)展型實(shí)驗(yàn)” 2014Ⅱ卷T23 探究彈簧勁度系數(shù)與長度(圈數(shù))的關(guān)系、數(shù)據(jù)處理、圖像分析 9分 ③ 彈簧測力計的使用、驗(yàn)證力的平行四邊形定則及其“發(fā)展型實(shí)驗(yàn)” 2018Ⅰ卷T22 測量彈簧的勁度系數(shù)、游標(biāo)卡尺讀數(shù) 5分 2017Ⅲ卷T22 測力計讀數(shù)、作圖、平行四邊形定則 6分 ④ 驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律及其“發(fā)展型實(shí)驗(yàn)” 2016Ⅲ卷T23 作圖、an圖像分析、數(shù)據(jù)計算、平衡摩擦力、牛頓第二定律、整體隔離法 10分 2014Ⅰ卷T22 作圖、誤差分析、提出改進(jìn)措施、整體隔離法、牛頓第二定律 6分 ⑤ 探究動能定理及其“發(fā)展型實(shí)驗(yàn)” ⑥ 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律及其“發(fā)展型實(shí)驗(yàn)” 2016Ⅰ卷T22 通過自由落體運(yùn)動分析紙帶點(diǎn)跡求解速度、加速度，根據(jù)牛頓第二定律求交流電頻率 5分 ⑦ 驗(yàn)證動量守恒定律及其“發(fā)展型實(shí)驗(yàn)” 2014Ⅱ卷T35(2) 光電計時器、打點(diǎn)計時器、動量守恒定律、誤差計算 10分 ⑧ 力學(xué)“創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)” 2018Ⅱ卷T23 測動摩擦因數(shù)、彈簧秤的讀數(shù)、作圖、圖像分析、平衡條件 9分 2018Ⅲ卷T22 測反應(yīng)時間、自由落體規(guī)律、減小誤差的措施 6分 2016Ⅱ卷T22 探究彈簧的彈性勢能、實(shí)驗(yàn)步驟、通過紙帶求速度 6分 2015Ⅰ卷T22 測玩具小車過凹形橋最低點(diǎn)的速度、托盤秤讀數(shù)、牛頓第二定律 6分 2015Ⅱ卷T22 通過紙帶求加速度、速度，根據(jù)牛頓第二定律求動摩擦因數(shù) 6分 二、實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵問題歸納——抓共性 物理考試大綱規(guī)定的七個力學(xué)實(shí)驗(yàn)，包括研究勻變速直線運(yùn)動、探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系、驗(yàn)證力的平行四邊形定則、驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律、探究動能定理、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律、驗(yàn)證動量守恒定律等，這些實(shí)驗(yàn)都離不開力、長度、速度或加速度的測量，離不開讓物體運(yùn)動起來。其中長度的測量可用刻度尺、游標(biāo)卡尺或螺旋測微器，現(xiàn)對力、速度、加速度的測量方法及使物體由靜止開始運(yùn)動的方法加以分析。 (一)把力測出來 方法 儀器器材 應(yīng)用舉例 基本法 測力計力傳感器 驗(yàn)證力的平行四邊形定則等 平衡法 測力計、天平 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系等 替代法 天平 驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律，探究動能定理等 (二)讓物體動起來 方法 操作 應(yīng)用舉例 牽引法 重物拉線跨過定滑輪牽引小車或滑塊在軌道上運(yùn)動 研究勻變速直線運(yùn)動，驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律，探究動能定理等 彈射法 小車或滑塊在伸長的橡皮筋作用下由靜止射出 探究動能定理等 物體在壓縮的彈簧作用下由靜止射出 探究彈性勢能等 落體法 重物自由落體 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，測量重力加速度等 自滑法 物體由靜止無初速釋放后沿斜面下滑 驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律，探究動能定理，驗(yàn)證動量守恒定律等 (三)把速度測出來 方法 主要儀器器材 操作 應(yīng)用舉例 紙帶法 交流電源、打點(diǎn)計時器、刻度尺 測出計數(shù)點(diǎn)間距，由打出某點(diǎn)前后兩點(diǎn)時間內(nèi)的平均速度替代打出該點(diǎn)時的速度 研究勻變速直線運(yùn)動，驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律，探究動能定理，驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，驗(yàn)證動量守恒定律等 光電 門法 光電門、螺旋測微器或游標(biāo)卡尺 測出遮光條的寬度及遮光時間，由遮光時間內(nèi)的平均速度代替物體經(jīng)過光電門時的速度 續(xù)表 方法 主要儀器器材 操作 應(yīng)用舉例 平 拋 法 豎直平面內(nèi)末端水平的傾斜或弧形軌道、刻度尺 測出物體離開軌道末端后平拋運(yùn)動的高度與射程，由平拋運(yùn)動規(guī)律計算初速度 驗(yàn)證動量守恒定律等 彈簧、刻度尺、天平 探究彈性勢能等 圓 周 法 豎直平面內(nèi)的圓弧軌道、力傳感器、天平等 力傳感器測出物體經(jīng)過軌道最低點(diǎn)時對軌道的壓力，由牛頓運(yùn)動定律計算物體經(jīng)過最低點(diǎn)時的速度 探究動能定理，驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律等 反過來由機(jī)械能守恒定律或動能定理計算最低點(diǎn)的速度 探究向心力等 　　(四)把加速度測出來 方法 原理與操作 應(yīng)用舉例 公 式 法 利用紙帶或頻閃照片，以最常見的6段位移為例，逐差法計算加速度的公式為a＝ 研究勻變速直線運(yùn)動，驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律，測重力加速度等 由物體運(yùn)動軌道上的兩光電門分別測出兩個時刻的速度及對應(yīng)位移，根據(jù)v2－v02＝2ax計算加速度 圖 像 法 算出選定計數(shù)點(diǎn)的速度，建立vt圖像，由圖像斜率計算加速度 根據(jù)＝v0＋at建立t圖像，由圖像斜率計算加速度，但要注意，加速度等于圖像斜率的2倍，此外縱軸截距表示初速度 三、?？紝?shí)驗(yàn)練中自檢——查缺漏 實(shí)驗(yàn)一　探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系 測出彈簧在彈性限度內(nèi)的伸長量或伸長后的長度及對應(yīng)彈力，作出彈力與伸長關(guān)系圖像，或作出彈力與彈簧長度關(guān)系圖像。若圖像為直線，說明彈簧的彈力與伸長量成正比，圖像斜率表示彈簧的勁度系數(shù)。 [對點(diǎn)訓(xùn)練] 1．(2018銀川一中模擬)在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”時，某同學(xué)把兩根輕彈簧連接起來進(jìn)行探究(如圖)。 (1)某次測量如圖所示，指針示數(shù)為______ cm。 (2)在彈性限度內(nèi)，將50 g的鉤碼逐個掛在彈簧下端，得到指針A、B的示數(shù)LA和LB，用下表中數(shù)據(jù)計算彈簧Ⅰ的勁度系數(shù)為________ N/m (重力加速度g取10 m/s2)；由表中數(shù)據(jù)__________(選填“能”或“不能”)計算出彈簧Ⅱ的勁度系數(shù)。 鉤碼數(shù) 1 2 3 4 LA/cm 15.71 19.71 23.66 27.76 LB/cm 29.96 35.76 41.51 47.36 解析：(1)刻度尺讀數(shù)需估讀到最小刻度的下一位，指針示數(shù)為16.00 cm。 (2)由表格中的數(shù)據(jù)可知，當(dāng)彈力的變化量ΔF＝0.5 N時，彈簧Ⅰ形變量的變化量為Δx＝4.02 cm，根據(jù)胡克定律知：k1＝＝ N/m≈12.4 N/m；結(jié)合LA和LB示數(shù)的變化，可以得出彈簧Ⅱ形變量的變化量，結(jié)合彈力變化量，根據(jù)胡克定律能求出彈簧Ⅱ的勁度系數(shù)。 答案：(1)16.00(15.95～16.05均可) (2)12.4(12.2～12.6均可)　能 實(shí)驗(yàn)二　驗(yàn)證力的平行四邊形定則 先用兩個彈簧測力計互成角度的拉橡皮條，再用一個彈簧測力計將橡皮條拉到同一結(jié)點(diǎn)位置，分別記下測力計的示數(shù)F1、F2和F′及細(xì)繩套的方向，并用同一標(biāo)度分別作出力的圖示，并用平行四邊形定則作出F1、F2的合力F，然后比較合力F與F′的大小和方向。 [對點(diǎn)訓(xùn)練] 2．(2018聊城二模)在驗(yàn)證力的平行四邊形定則的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)步驟是： a．如圖甲所示，將橡皮筋的一端固定在木板上的A點(diǎn)，另一端栓上兩根繩套，每根繩套分別連著一個彈簧測力計； b．沿著兩個方向拉彈簧測力計，將橡皮筋的活動端拉到某一位置，將此位置標(biāo)記為O點(diǎn)，讀取此時彈簧測力計的示數(shù)，分別記錄兩個拉力F1、F2的大小，用筆在兩繩的拉力方向上分別標(biāo)記B、C兩點(diǎn)，并分別將其與O點(diǎn)連接，表示兩力的方向； c．再用一個彈簧測力計將橡皮筋的活動端仍拉至O點(diǎn)，記錄其拉力F的大小并用上述方法記錄其方向。 (1)步驟b、c中，都將橡皮筋的活動端拉至O點(diǎn)，這樣做的目的是________________________________________________________________________。 (2)圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的力的圖示，其中________是F1和F2合力的實(shí)際測量值。 (3)某次測量如圖丙所示，兩個彈簧測力計M、N的拉力方向互相垂直，即α＋β＝90。若保持彈簧測力計M的示數(shù)不變，當(dāng)角α由圖中所示的值逐漸減小時，要使橡皮筋的活動端仍在O點(diǎn)，可采用的辦法是________。 A．增大N的示數(shù)，減小β角 B．減小N的示數(shù)，減小β角 C．減小N的示數(shù)，增大β角 D．增大N的示數(shù)，增大β角 解析：(1)用一個彈簧測力計將橡皮筋的活動端仍拉至O點(diǎn)，這樣做的目的是與F1、F2共同作用的效果相同。 (2)F1和F2合力的實(shí)際測量值是用一根彈簧測力計拉的，不是根據(jù)平行四邊形定則作出的，故F是F1和F2合力的實(shí)際測量值。 (3)由題意可知：保持O點(diǎn)位置不動，即合力大小方向不變，彈簧測力計M的讀數(shù)不變，因此根據(jù)要求作出力的平行四邊形，畫出受力分析圖如圖所示。 所以由圖可知α角逐漸變小時，N的示數(shù)減小，同時β角減小。 答案：(1)使F與F1、F2共同作用的效果相同 (2)F　(3)B 實(shí)驗(yàn)三　研究勻變速直線運(yùn)動 選擇勻變速直線運(yùn)動規(guī)律或推論，測出與加速度有關(guān)的物理量，再由實(shí)驗(yàn)原理計算加速度，或利用測得量作出有關(guān)的線性圖像，再由圖像斜率計算加速度，注意并不一定斜率就等于加速度，比如t圖像中加速度等于斜率的2倍。 [對點(diǎn)訓(xùn)練] 3．(2018梅州二模)如圖甲所示，是研究小車做勻變速直線運(yùn)動規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置，打點(diǎn)計時器所接的交流電源的頻率為f＝50 Hz，試問： (1)實(shí)驗(yàn)中，必要的措施是__________。 A．細(xì)線必須與長木板平行 B．小車必須具有一定的初速度 C．小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量 D．必須平衡小車與長木板間的摩擦力 (2)如圖乙所示，A、B、C、D、E、F、G是剛打好的紙帶上7個連續(xù)的點(diǎn)。從圖乙中可讀得s6＝________ cm，計算F點(diǎn)對應(yīng)的瞬時速度的表達(dá)式為vF＝________。 (3)如圖丙所示，是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的v22s圖線(v為各點(diǎn)的速度大小)，由圖線可知小車運(yùn)動的加速度為________ m/s2。(保留兩位有效數(shù)字) 解析：(1)實(shí)驗(yàn)中，細(xì)線必須與長木板平行，以減小實(shí)驗(yàn)的誤差，選項A正確；實(shí)驗(yàn)中讓小車由靜止釋放，不需要初速度，選項B錯誤；此實(shí)驗(yàn)不需要使得小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量，選項C錯誤；此實(shí)驗(yàn)沒必要平衡小車與長木板間的摩擦力，選項D錯誤。 (2)從題圖乙中可讀得s6＝6.00 cm，計算F點(diǎn)對應(yīng)的瞬時速度的表達(dá)式為vF＝＝。 (3)由圖線可知小車運(yùn)動的加速度為 a＝＝ m/s2＝0.50 m/s2。 答案：(1)A　(2)6.00　　(3)0.50(0.02) 實(shí)驗(yàn)四　驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律 控制物體質(zhì)量不變，改變合力測出對應(yīng)加速度，作出加速度與合力圖像，若圖像為過原點(diǎn)的傾斜直線，說明在質(zhì)量一定時加速度與合力成正比；控制物體所受合力不變，改變物體質(zhì)量測出對應(yīng)加速度，作出加速度與質(zhì)量倒數(shù)圖像，若圖像為過原點(diǎn)的傾斜直線，說明在合力一定時加速度與質(zhì)量成反比。 [對點(diǎn)訓(xùn)練] 4．如圖1為“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置圖。圖中A為小車，B為砝碼及砝碼盤，C為一端帶有定滑輪的長木板，小車通過紙帶與電火花打點(diǎn)計時器相連，計時器接50 Hz交流電。小車A的質(zhì)量為M，砝碼及砝碼盤B的質(zhì)量為m。 (1)下列說法正確的是________。 A．實(shí)驗(yàn)時應(yīng)先平衡摩擦力，以后改變小車質(zhì)量時，不必重新平衡摩擦力 B．實(shí)驗(yàn)時應(yīng)先接通電源后釋放小車 C．細(xì)線的拉力等于砝碼及砝碼盤B的重力 D．小車A的質(zhì)量不變，不斷增加砝碼及砝碼盤B的質(zhì)量，小車 的加速度不會超過重力加速度g (2)實(shí)驗(yàn)后，測得的aF圖像為如圖2中的圖線丙，圖線不經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是________________________________________________________________________。 解析：(1)平衡摩擦力后假設(shè)木板傾角為θ，則有：f＝mgsin θ＝μmgcos θ，m約掉了，故不需要重新平衡摩擦力，故A正確；實(shí)驗(yàn)時應(yīng)先接通電源后釋放小車，故B正確；實(shí)際上細(xì)線的拉力F＝Ma＝mg，故F＜mg，故C錯誤；加速度a＝＝，隨m的增大小車的加速度逐漸增大且無限趨近于g，不會超過g，故D正確。 (2)遺漏了平衡摩擦力這一步驟，就會出現(xiàn)當(dāng)有拉力時，小車不動的情況。故圖線丙說明沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足。 答案：(1)ABD　(2)沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足 實(shí)驗(yàn)五　探究動能定理 測出物體運(yùn)動過程中合力的功，測出做功始末物體的速度、物體的質(zhì)量，計算出做功始末物體動能增量，比較動能增量與合力的功，看兩者是否相等?；蜃鞒鰟幽茉隽颗c合力的功關(guān)系圖像，看圖像是否為過原點(diǎn)的傾斜直線。 [對點(diǎn)訓(xùn)練] 5．(2019屆高三青島模擬)某同學(xué)用如圖甲所示的裝置，研究細(xì)繩對小車的拉力做功與小車動能變化的關(guān)系。通過改變動滑輪下所掛鉤碼的個數(shù)可以改變細(xì)繩對小車的拉力，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，小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計時器，先釋放小車，再接通電源，打出一條紙帶，同時記錄彈簧測力計的示數(shù) B．本實(shí)驗(yàn)不需要平衡摩擦力 C．實(shí)驗(yàn)過程中，動滑輪和所掛鉤碼所受的重力等于彈簧測力計示數(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)小于小車的質(zhì)量 (2)某次實(shí)驗(yàn)時，所掛鉤碼的個數(shù)為2個，記錄的彈簧測力計示數(shù)為F，小車質(zhì)量為M，所得到的紙帶如圖乙所示，相鄰計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為T，兩相鄰計數(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)實(shí)驗(yàn)時，小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計時器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時記錄彈簧測力計的示數(shù)，故A錯誤；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錯誤；實(shí)驗(yàn)過程中，設(shè)所掛鉤碼和動滑輪的質(zhì)量為m′，根據(jù)牛頓第二定律可知a＝，動滑輪和所掛鉤碼所受的重力大于彈簧測力計示數(shù)的2倍，故C錯誤；拉力可以由彈簧測力計測出，不需要滿足所掛鉤碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，故D正確。 (2)小車運(yùn)動過程中的BD段合力做功為W＝F(s2＋s3)，動能的變化量ΔEk＝MvD2－ MvB2＝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 實(shí)驗(yàn)六　驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 物體只在重力做功的情況下運(yùn)動，測出運(yùn)動過程中兩個狀態(tài)的速度，算出減少的重力勢能與增加的動能，比較兩者是否相等?；蜃鞒鲋亓菽軠p少量與動能增加量關(guān)系圖像，看圖像是否為過原點(diǎn)的傾斜直線。運(yùn)動物體質(zhì)量是否需測出，視具體實(shí)驗(yàn)而定。 [對點(diǎn)訓(xùn)練] 6．(2018西安聯(lián)考)用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證m1、m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，m2從高處由靜止開始下落，m1上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn)，對紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。圖乙給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶：0是打下的第一個點(diǎn)，每相鄰兩計數(shù)點(diǎn)間還有4個打點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)，計數(shù)點(diǎn)間的距離如圖乙所示。已知m1＝50 g、m2＝150 g，則(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字) (1)在紙帶上打下計數(shù)點(diǎn)5時的速度v5＝________ m/s。 (2)在打點(diǎn)0～5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(取當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝10 m/s2)。 (3)若同學(xué)作出的v2h圖像如圖丙所示，則當(dāng)?shù)氐膶?shí)際重力加速度g＝________ m/s2。 解析：(1)根據(jù)在勻變速直線運(yùn)動中時間中點(diǎn)的瞬時速度大小等于該過程中的平均速度，可以知道打下計數(shù)點(diǎn)5時的速度為： v5＝＝ m/s＝2.4 m/s。 (2)在打點(diǎn)0～5過程中系統(tǒng)動能的增量 ΔEk＝(m1＋m2)v2＝0.576 J； 系統(tǒng)重力勢能的減小量等于物體重力做的功，故： ΔEp＝(m2－m1)gh＝0.60 J。 (3)根據(jù)機(jī)械能守恒知：(m1＋m2)v2＝(m2－m1)gh 解得：v2＝gh＝gh＝gh 所以圖像的斜率大小表示k＝g＝＝4.85， 所以g＝9.7 m/s2。 答案：(1)2.4　(2)0.576　0.60　(3)9.7 實(shí)驗(yàn)七　驗(yàn)證動量守恒定律 本實(shí)驗(yàn)可利用不同的方案驗(yàn)證，具體如下： 實(shí)驗(yàn)方案 實(shí)驗(yàn)裝置 利用氣墊導(dǎo)軌完成一維碰撞實(shí)驗(yàn) 滑塊速度的測量v＝ 用兩擺球碰撞驗(yàn)證動量守恒定律 擺球速度的測量v＝ 在光滑桌面上兩車碰撞驗(yàn)證動量守恒定律 小車速度的測量v＝ 利用斜槽上滾下的小球驗(yàn)證動量守恒定律 速度與平拋運(yùn)動的水平位移成正比 [對點(diǎn)訓(xùn)練] 7．(2018湖南衡陽三次聯(lián)考)某物理興趣小組利用如圖甲所示的裝置進(jìn)行驗(yàn)證動量守恒定律的實(shí)驗(yàn)。在足夠大的水平平臺上的A點(diǎn)放置一個光電門。水平平臺上A點(diǎn)右側(cè)摩擦很小，可忽略不計，左側(cè)為水平面，當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮間。采用的實(shí)驗(yàn)步驟如下： A．在小滑塊a上固定一個寬度為d的窄擋光片； B．用天平分別測出小滑塊a(含擋光片)和小球b的質(zhì)量ma、mb； C．在a和b間用細(xì)線連接，中間夾一被壓縮了的輕短彈簧，靜止放置在平臺上； D．細(xì)線燒斷后，a、b瞬間被彈開，向相反方向運(yùn)動； E．記錄滑塊a通過光電門時擋光片的遮光時間t； F．小球b從平臺邊緣飛出后，落在水平地面的B點(diǎn)，用刻度尺測出平臺距水平地面的高度h及平臺邊緣鉛垂線與B點(diǎn)之間的水平距離s； G．改變彈簧壓縮量，進(jìn)行多次測量。 (1)用螺旋測微器測量擋光片的寬度，如圖乙所示，則擋光片的寬度為________ mm。 (2)該實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證“動量守恒定律”，則只需驗(yàn)證a、b兩物體彈開后的動量大小相等，即 ________＝________ (用上述實(shí)驗(yàn)所涉及物理量的字母表示)。 解析：(1)螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為3.5 mm，可動刻度讀數(shù)為0.015.0 mm＝0.050 mm，所以最終讀數(shù)為：3.5 mm＋0.050 mm＝3.550 mm。 (2)燒斷細(xì)線后，a向左運(yùn)動，經(jīng)過光電門，根據(jù)速度公式可知，a經(jīng)過光電門的速度為：va＝；故a的動量為： pa＝ma b離開平臺后做平拋運(yùn)動，根據(jù)平拋運(yùn)動規(guī)律可得： h＝gt2 s＝vbt 解得：vb＝s 動量大?。簆b＝mbs 若動量守恒，設(shè)向右為正，則有：0＝mbvb－mava 即ma＝mbs。 答案：(1)3.550　(2)ma　mbs 8．(2018河南名校二模)如圖甲所示，某同學(xué)設(shè)計一個氣墊導(dǎo)軌裝置驗(yàn)證動量守恒定律的實(shí)驗(yàn)： (1)用游標(biāo)卡尺測得遮光條的寬度d如圖乙所示，則d＝________ mm。 (2)質(zhì)量為m2的滑塊2靜止放在水平氣墊導(dǎo)軌上光電門②的右側(cè)，質(zhì)量為m1的滑塊1從光電門①的右側(cè)向左運(yùn)動，穿過光電門①與滑塊2發(fā)生碰撞，隨后兩個滑塊分離并依次穿過光電門②，滑塊2與導(dǎo)軌左端相碰并被粘接條粘住，待滑塊1穿過光電門②后用手將它停住，兩個滑塊上固定的遮光條寬度相同，數(shù)字計時器分別記錄下滑塊1通過光電門①的時間Δt、滑塊2和滑塊1依次通過光電門②的時間Δt2和Δt1。本實(shí)驗(yàn)中兩個滑塊的質(zhì)量大小關(guān)系應(yīng)為________。若等式________________成立，則證明兩滑塊碰撞過程中系統(tǒng)的動量守恒(用題中的所給的字母表示)。 解析：(1)用游標(biāo)卡尺測得遮光條的寬度 d＝1.3 cm＋0.05 mm16＝13.80 mm。 (2)滑塊1穿過光電門1的速度：v＝；滑塊1穿過光電門2的速度：v1＝；滑塊2穿過光電門2的速度：v2＝；若動量守恒，則m1＝m1＋m2，即＝＋；為防止碰后m1反彈，則兩滑塊的質(zhì)量關(guān)系是m1>m2。 答案：(1)13.80　(2)m1＞m2?。剑? [力學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)保分練] 1．(2018全國卷Ⅰ)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。 現(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(保留三位有效數(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天津高考)某研究小組做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)，所用器材有：方木板一塊，白紙，量程為5 N的彈簧測力計兩個，橡皮條(帶兩個較長的細(xì)繩套)，刻度尺，圖釘(若干個)。 (1)具體操作前，同學(xué)們提出了如下關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作的建議，其中正確的有________。 A．橡皮條應(yīng)和兩繩套夾角的角平分線在一條直線上 B．重復(fù)實(shí)驗(yàn)再次進(jìn)行驗(yàn)證時，結(jié)點(diǎn)O的位置可以與前一次不同 C．使用測力計時，施力方向應(yīng)沿測力計軸線；讀數(shù)時視線應(yīng)正對測力計刻度 D．用兩個測力計互成角度拉橡皮條時的拉力必須都小于只用一個測力計的拉力 (2)該小組的同學(xué)用同一套器材做了四次實(shí)驗(yàn)，白紙上留下的標(biāo)注信息有結(jié)點(diǎn)位置O、力的標(biāo)度、分力和合力的大小及表示力的作用線的點(diǎn)，如下圖所示。其中對于提高實(shí)驗(yàn)精度最有利的是________。 解析：(1)兩細(xì)繩套拉力的合力不一定沿兩細(xì)繩套夾角的角平分線，故A錯誤。同一次實(shí)驗(yàn)，用一個細(xì)繩套拉橡皮條和用兩個細(xì)繩套拉橡皮條結(jié)點(diǎn)O的位置應(yīng)相同，不同次實(shí)驗(yàn)結(jié)點(diǎn)O的位置可以不同，故B正確。為減小彈簧測力計摩擦和誤差，施力方向應(yīng)沿測力計軸線，讀數(shù)時視線正對測力計刻度，故C正確。合力可以比分力大，也可以比分力小，故D錯誤。 (2)為了提高實(shí)驗(yàn)精度，測力計讀數(shù)應(yīng)適當(dāng)大一些，標(biāo)度應(yīng)適當(dāng)小一些，兩分力夾角適當(dāng)大一些，標(biāo)注細(xì)線方向的兩點(diǎn)離結(jié)點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)遠(yuǎn)一些。故選B。 答案：(1)BC　(2)B 3．(2019屆高三煙臺模擬)A、B兩位同學(xué)做“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)。 (1)實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，打出了一條紙帶如圖乙所示，計時器所用交流電源的頻率為50 Hz，從比較清晰的點(diǎn)起，每5個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)，量出相鄰計數(shù)點(diǎn)之間的距離，該小車的加速度為________ m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。 (2)兩同學(xué)各取一套圖示的裝置放在水平桌面上，在沒有平衡摩擦力的情況下，研究加速度a與拉力F的關(guān)系，分別得到如圖丙中A、B兩條直線，圖線斜率為____________，則A、B兩同學(xué)用的小車與木板間的動摩擦因數(shù)的關(guān)系為μA___________μB(選填“大于”“小于”或“等于”)。 解析：(1)處理勻變速直線運(yùn)動中所打出的紙帶，用公式Δx＝at2求解加速度，關(guān)鍵弄清公式中各個量的物理意義，Δx為連續(xù)相等時間內(nèi)的位移差，t為連續(xù)相等的時間間隔，如果每5個點(diǎn)取一個點(diǎn)，則連續(xù)兩點(diǎn)的時間間隔為t＝0.1 s，Δx＝(6.49－6.34)10－2 m＝1.510－3 m，得加速度a＝0.15 m/s2。 (2)當(dāng)沒有平衡摩擦力時有：F－f＝ma，故a＝－μg，即圖線斜率為，縱軸截距的大小為μg，觀察圖線可知μA＞μB。 答案：(1)0.15　(2)小車質(zhì)量的倒數(shù)　大于 4．(2018河南南陽一中模擬)下面幾個實(shí)驗(yàn)都用到了打點(diǎn)計時器。 ①運(yùn)用裝置丙可以完成“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn) ②運(yùn)用裝置丙可以完成“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn) ③運(yùn)用裝置甲完成“探究功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn) ④運(yùn)用裝置乙完成“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn) (1)運(yùn)用裝置丙完成“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)是否需要平衡摩擦阻力？________(選填“是”或“否”)。 (2)如圖丁為某同學(xué)在一次實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶的部分，若所用交流電的頻率為50 Hz，圖中刻度尺的最小分度為1 mm，請問該條紙帶是以四個實(shí)驗(yàn)?zāi)囊粋€實(shí)驗(yàn)時得到的？__________(填實(shí)驗(yàn)的代碼①②③④)。 (3)由如圖丁的測量，打C點(diǎn)時紙帶對應(yīng)的速度為________ m/s(保留三位有效數(shù)字)。 解析：(1)在探究小車速度隨時間變化的規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，小車存在阻力，對其規(guī)律的研究沒有影響，因此不需要平衡摩擦力。 (2)根據(jù)推論公式Δx＝aT2可以判斷物體做勻變速直線運(yùn)動，并求出加速度a＝≈9.80 m/s2，由加速度大小可知，紙帶屬于驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)得到的。 (3)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動中時間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度， vC＝＝ m/s＝1.50 m/s。 答案：(1)否　(2)④　(3)1.50(1.49～1.52均可) 5．(2018齊魯名校協(xié)作體聯(lián)考)某同學(xué)利用傾斜氣墊導(dǎo)軌做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。其主要實(shí)驗(yàn)步驟如下： a．用游標(biāo)卡尺測量擋光條的寬度l，結(jié)果如圖乙所示； b．讀出導(dǎo)軌標(biāo)尺的總長L0，并用直尺測出導(dǎo)軌標(biāo)尺在豎直方向的高度H0； c．讀出滑塊釋放處擋光條與光電門中心之間的距離s； d．由靜止釋放滑塊，從數(shù)字計時器(圖甲中未畫出)上讀出擋光條通過光電門所用的時間t。 回答下列問題： (1)由圖乙讀出l＝________ mm。 (2)________(選填“有”或“沒有”)必要用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量M。 (3)多次改變光電門位置，即改變距離s，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，作出隨s的變化圖像，如圖丙所示，當(dāng)已知量t0、s0、l、H0、L0和當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭滿足表達(dá)式＝________時，可判斷滑塊下滑過程中機(jī)械能守恒。 解析：(1)游標(biāo)尺上共有20小格，精確度為0.05 mm，用游標(biāo)卡尺測量擋光條的寬度l＝8 mm＋0.054 mm＝8.20 mm。 (2)欲驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，即Mgssin θ＝M2，θ為氣墊導(dǎo)軌與水平面間的夾角，只需驗(yàn)證gssin θ＝2，可見沒有必要測量滑塊和擋光條的總質(zhì)量M。 (3)由幾何知識得sin θ＝，當(dāng)s＝s0，t＝t0時有＝。 答案：(1)8.20　(2)沒有　(3) 6．(2018東北三省四市二模)氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實(shí)驗(yàn)儀器，它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊，使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上，滑塊在導(dǎo)軌上的運(yùn)動可視為沒有摩擦。我們可以用兩個光電門以及滑塊A和B來探究動量守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，采用的實(shí)驗(yàn)步驟如下： a．用天平分別測出滑塊A、B的質(zhì)量mA、mB b．調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平 c．給B一個水平向左的初速度，記錄B通過光電門2的擋光時間為tB d．B與靜止在導(dǎo)軌上的A發(fā)生碰撞后，A向左運(yùn)動通過光電門1的擋光時間為tA，B向右運(yùn)動通過光電門2的擋光時間為tB′ (1)實(shí)驗(yàn)中測得滑塊B上遮光條的寬度為dB，還應(yīng)測量的物理量是________________________________________________________________________。 (2)利用上述測量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出關(guān)系式__________________________________成立，即可驗(yàn)證動量守恒定律。 解析：(1)由于滑塊上遮光條的寬度除以滑塊通過光電門的時間即為滑塊通過光電門時的速度，所以還應(yīng)測量的物理量是滑塊A上遮光條的寬度dA。 (2)由于系統(tǒng)水平方向所受合外力為0，故系統(tǒng)水平方向動量守恒，在碰撞前系統(tǒng)的動量為mB，取向左為正方向，故在碰撞后系統(tǒng)的動量為mA－mB，則根據(jù)動量守恒有：mB＝mA－mB，即可驗(yàn)證動量守恒定律。 答案：(1)滑塊A上遮光條的寬度dA (2)mB＝mA－mB 7．(2018保定一模)幾個同學(xué)在旱冰場閑聊時說起了滑旱冰的物理學(xué)知識，于是大家想要粗略驗(yàn)證動量守恒定律，設(shè)計好方案后按下列步驟進(jìn)行： a．在寬闊水平的場地上選取兩個基準(zhǔn)點(diǎn)為原點(diǎn)，分別沿相反方向畫射線，選取一定長度為標(biāo)度畫上刻度； b．兩個同學(xué)穿好旱冰鞋分別站立在一個原點(diǎn)上，對推，旁邊同學(xué)用智能手機(jī)跟拍； c．改變對推人數(shù)，比如一方兩個同學(xué)相互抱住，另一方一個同學(xué)，旁邊同學(xué)拍下運(yùn)動場景； d．選取同學(xué)的運(yùn)動軌跡基本沿著射線的視頻，從視頻中得到一些相關(guān)數(shù)據(jù)。 請回答： (1)要完成實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，選出下列你認(rèn)為需要用到的數(shù)據(jù)____________。 A．本地重力加速度g B．對推雙方的質(zhì)量m1、m2 C．對推雙方滑行的標(biāo)度數(shù)目n1、n2 D．互推過程的時間 E．旱冰鞋與地面之間的摩擦因數(shù)μ (2)用選出的物理量寫出驗(yàn)證動量守恒的表達(dá)式____________________。 (3)寫出可能影響驗(yàn)證的某一個因素________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)要驗(yàn)證的關(guān)系是：m1v1＝m2v2；而v1＝，v2＝，即m1＝m2，即m1＝m2。則需要用到的數(shù)據(jù)是：對推雙方的質(zhì)量m1、m2以及對推雙方滑行的標(biāo)度數(shù)目n1、n2，故選B、C。 (2)用選出的物理量寫出驗(yàn)證動量守恒的表達(dá)式為m1＝m2。 (3)可能影響驗(yàn)證的某一個因素：雙方旱冰鞋與地面間的摩擦因數(shù)不同；地面平整程度不同；對推過程時間較長摩擦力的沖量較大；推開后同學(xué)身體有轉(zhuǎn)動等等。 答案：(1)BC　(2)m1＝m2　(3)雙方旱冰鞋與地面間的摩擦因數(shù)不同；地面平整程度不同；對推過程時間較長摩擦力的沖量較大；推開后同學(xué)身體有轉(zhuǎn)動等等 8．(2018開封模擬)某同學(xué)驗(yàn)證動能定理的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。水平桌面上固定一傾斜的氣墊導(dǎo)軌；導(dǎo)軌上A點(diǎn)處有一帶長方形遮光片的滑塊，其總質(zhì)量為M，左端由跨過輕質(zhì)光滑定滑輪的細(xì)繩與一易拉罐相連，易拉罐和里面的細(xì)沙總質(zhì)量為m；遮光片兩條長邊與導(dǎo)軌垂直；導(dǎo)軌上B點(diǎn)有一光電門，可以測量遮光片經(jīng)過光電門時的擋光時間為t，d表示遮光片的寬度，L表示A、B兩點(diǎn)間的距離?；瑝K與導(dǎo)軌間沒有摩擦，用g表示重力加速度。 (1)該同學(xué)首先用游標(biāo)卡尺測量了遮光片的寬度，如圖乙所示，遮光片的寬度d＝________ cm。 (2)該同學(xué)首先調(diào)整導(dǎo)軌傾角，易拉罐內(nèi)盛上適量細(xì)沙，用細(xì)繩通過滑輪連接在滑塊上。讓滑塊恰好在A點(diǎn)靜止。剪斷細(xì)繩后，滑塊開始加速下滑，則其受到的合外力為________(用題目中所給的物理量符號表示)。 (3)為驗(yàn)證從A →B過程中滑塊所受合外力做功與滑塊動能變化的關(guān)系，需要驗(yàn)證的關(guān)系式為______________(用題目中所給的物理量符號表示)。 解析：(1)寬度d＝(11＋0.4)mm＝11.4 mm＝1.14 cm。 (2)由于滑塊在A點(diǎn)靜止，因此滑塊的下滑分力等于易拉罐及細(xì)沙的總重力mg，又由于斜面與滑塊間無摩擦，因此滑塊下滑時，其受到的合外力等于mg。 (3)本實(shí)驗(yàn)應(yīng)該驗(yàn)證mgL＝Mv2，而到達(dá)B點(diǎn)時的速度v＝，代入可得mgL＝M2。 答案：(1)1.14　(2)mg　(3)mgL＝M 第二講力學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新命題點(diǎn)——系統(tǒng)歸納思維活 近幾年高考實(shí)驗(yàn)追求創(chuàng)新變化的命題態(tài)勢持續(xù)不變，而且這些創(chuàng)新型問題都能在教材中找到原型，下面以3個常考的創(chuàng)新點(diǎn)為例，選摘經(jīng)典問題結(jié)合教材內(nèi)容感悟高考命題的變化及對策。 創(chuàng)新點(diǎn)一　測定重力加速度 重力加速度的測定是力學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新熱點(diǎn)，可有以下幾種常見方案。 利用落體測重力加速度(忽略阻力) 運(yùn)動組合 物體系統(tǒng) 打點(diǎn)計時器計時，利用逐差法測定g，也可以利用圖像法求g 光電門計時，原理為v2－v02＝2gx(也可以利用頻閃照片) 滴水法計時，原理為h＝，可以利用圖像求g 勻速圓周運(yùn)動計時，Δx＝gT2(也可以測量轉(zhuǎn)速) (m1＋m2)v2＝(m2－m1)gh 再創(chuàng)新：可以驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律、動能定理、機(jī)械能守恒定律 [創(chuàng)新演練] 1．(2019屆高三貴陽模擬)某同學(xué)用如圖甲所示裝置測量重力加速度g，所用交流電頻率為50 Hz，在所選紙帶上取某點(diǎn)為0號計數(shù)點(diǎn)，然后每3個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)，所測量數(shù)據(jù)及其標(biāo)記符號如圖乙所示。該同學(xué)用兩種方法處理數(shù)據(jù)(T為相鄰兩計數(shù)點(diǎn)的時間間隔)： 方法A：由g1＝，g2＝，…，g5＝取平均值g＝8.667 m/s2； 方法B：由g1＝，g2＝，g3＝取平均值g＝8.673 m/s2。 從數(shù)據(jù)處理方法看，選擇方法________(選填“A”或“B”)更合理，方法A中對實(shí)驗(yàn)結(jié)果起作用的數(shù)據(jù)有__________(選填x1、x2、x3、x4、x5、x6)；本實(shí)驗(yàn)誤差的主要來源有________________________________(寫出兩條)。 解析：在方法A中，根據(jù)數(shù)學(xué)知識可知，＝＝，只有x1、x6起作用；方法B：＝＝，因此六組數(shù)據(jù)都起作用，故方法B數(shù)據(jù)應(yīng)用充分，更合理一些。這樣可以減少實(shí)驗(yàn)的偶然誤差。 本實(shí)驗(yàn)誤差的主要來源有：空氣阻力，振針的阻力，限位孔的阻力，復(fù)寫紙的阻力，交流電頻率波動，長度測量，數(shù)據(jù)處理方法等。 答案：B　x1、x6　空氣阻力，振針的阻力，限位孔的阻力，復(fù)寫紙的阻力，交流電頻率波動，長度測量，數(shù)據(jù)處理方法等 2．(2018淄博二模)某同學(xué)用如圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置來測量重力加速度。在水平放置的氣墊導(dǎo)軌上有一帶有方盒的滑塊，質(zhì)量為M，氣墊導(dǎo)軌右端固定一定滑輪，細(xì)線繞過滑輪，一端與滑塊相連，另一端掛有8個鉤碼，每個鉤碼的質(zhì)量為m。 (1)用游標(biāo)卡尺測出滑塊上的擋光片的寬度如圖乙所示，則寬度d＝________ cm。 (2)某同學(xué)打開氣源，將滑塊由靜止釋放，滑塊上的擋光片通過光電門的時間為t，則滑塊通過光電門的速度為________(用題中所給字母表示)。 (3)每次實(shí)驗(yàn)時將所掛鉤碼中的1個移放到滑塊上的方盒中且從同一位置釋放滑塊，測得擋光片距光電門的距離為L。若所掛鉤碼的個數(shù)為n，擋光片通過光電門的時間為t，通過多次實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)繪出如圖丙所示的n圖線，已知圖線斜率為k，則當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝__________(用題中所給字母表示)。 解析：(1)游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為5 mm＋40.05 mm＝5.20 mm＝0.520 cm，所以寬度d＝0.520 cm。 (2)極短時間內(nèi)的平均速度等于瞬時速度的大小，則滑塊通過光電門的速度v＝。 (3)滑塊通過光電門的速度v＝ 根據(jù)v2－0＝2aL得＝2aL， 因?yàn)閍＝，代入計算得出n＝， 圖線的斜率k＝，計算得出g＝。 答案：(1)0.520　(2)　(3) 3．(2018濟(jì)寧模擬)一個有一定厚度的圓盤，可以繞通過中心且垂直于盤面的水平軸轉(zhuǎn)動，圓盤加速轉(zhuǎn)動時，角速度的增加量Δω與對應(yīng)時間Δt的比值定義為角加速度β(即β＝)。我們用電磁打點(diǎn)計時器、刻度尺、游標(biāo)卡尺、紙帶(厚度不計)、復(fù)寫紙來完成下述實(shí)驗(yàn)。(打點(diǎn)計時器所接交流電的頻率為50 Hz，A、B、C、D、…為計數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計數(shù)點(diǎn)間有四個點(diǎn)未畫出) 實(shí)驗(yàn)步驟如下： ①如圖甲所示，將打點(diǎn)計時器固定在桌面上，將紙帶的一端穿過打點(diǎn)計時器的限位孔，然后固定在圓盤的側(cè)面，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動時，紙帶可以卷在圓盤側(cè)面上； ②接通電源打點(diǎn)計時器開始打點(diǎn)，啟動控制裝置使圓盤勻加速轉(zhuǎn)動(即角加速度恒定)； ③經(jīng)過一段時間，停止轉(zhuǎn)動和打點(diǎn)，取下紙帶，進(jìn)行測量。 請回答下列問題： (1)由圖乙可知，圓盤的直徑為________ cm。 (2)由圖丙可知，打下計數(shù)點(diǎn)D時，圓盤轉(zhuǎn)動的角速度大小為________ rad/s。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) (3)圓盤轉(zhuǎn)動的角加速度大小為________ rad/s2。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 解析：(1)由題圖乙可知游標(biāo)尺的分度為0.05 mm，主尺上為6.0 cm，游標(biāo)尺上的第0個刻度線和主尺對齊，所以讀數(shù)為6.0 cm＋0.050 mm＝6.000 cm，即可得該圓盤的直徑d＝6.000 cm。 (2)由題意知，紙帶上每兩點(diǎn)的時間間隔T＝0.10 s，打下計數(shù)點(diǎn)D時，紙帶運(yùn)動速度大小為： vD＝＝ m/s＝0.45 m/s 此時圓盤轉(zhuǎn)動的角速度為 ωD＝＝ rad/s＝15.0 rad/s。 (3)紙帶運(yùn)動的加速度大小為 a＝， 設(shè)角加速度為β，則β＝＝＝， 代入數(shù)據(jù)解得：β＝28.0 rad/s2。 答案：(1)6.000　(2)15.0　(3)28.0 創(chuàng)新點(diǎn)二　測定動摩擦因數(shù) 測定動摩擦因數(shù)實(shí)驗(yàn)一般結(jié)合在“研究勻變速直線運(yùn)動”“驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律”或“探究動能定理”等實(shí)驗(yàn)中考查。實(shí)驗(yàn)的原理是：利用打點(diǎn)計時器等器材測出物體做勻變速運(yùn)動的加速度，再利用牛頓第二定律計算動摩擦因數(shù)，或者利用平衡條件、動能定理或能量守恒定律等計算動摩擦因數(shù)。 實(shí)驗(yàn)方法 創(chuàng)新思維 實(shí)驗(yàn)原理 將研究運(yùn)動物體轉(zhuǎn)化為研究靜止物體 利用F彈＝Ff＝μFN求μ 讓物塊先做加速運(yùn)動，當(dāng)重物掉到地面上之后物塊做勻減速直線運(yùn)動 減速運(yùn)動中，利用逐差法求加速度，利用F＝μmg＝ma進(jìn)一步求μ 將動摩擦因數(shù)的測量轉(zhuǎn)化為角度的測量 利用a＝gsin θ－μgcos θ求μ (a通過逐差法求解) 將動摩擦因數(shù)的測量轉(zhuǎn)化為加速度的測量 利用vB2－vA2＝2as和動力學(xué)知識得到μ＝ 將動摩擦因數(shù)轉(zhuǎn)化為速度測量，并營造多過程切入水平滑動情景 A→B過程中，機(jī)械能守恒；C→D過程中，物塊Q做平拋運(yùn)動；B→C過程中，對物塊Q只有摩擦力做功，利用Wf＝EkC－EkB，進(jìn)一步求μ [創(chuàng)新演練] 1．(2018石家莊二模)為測定小滑塊與水平木板間的動摩擦因數(shù)μ，選用的實(shí)驗(yàn)器材為：帶擋光片的小滑塊、光電門、數(shù)字毫秒計、弧形斜面、游標(biāo)卡尺、刻度尺，器材安裝如圖甲所示。 (1)用游標(biāo)卡尺測量擋光片寬度d如圖乙所示，則d＝________ mm。 (2)小滑塊從弧形斜面上某位置由靜止釋放，讀出小滑塊上擋光片通過光電門時數(shù)字毫秒計的示數(shù)t；用刻度尺量出小滑塊停止運(yùn)動時，滑塊上的擋光片中心與光電門間的水平距離L；小滑塊與水平木板間的動摩擦因數(shù)μ＝________ (用物理量d、L、t、g表示)。 (3)實(shí)驗(yàn)中將擋光片通過光電門的平均速度當(dāng)作小車通過光電門的瞬時速度，這樣處理測得的小滑塊與水平木板間的動摩擦因數(shù)μ與真實(shí)值相比__________(選填“偏大”“偏小”或“無偏差”)。 解析：(1)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為 d＝5 mm＋16 mm＝5.80 mm。 (2)小滑塊通過光電門的速度為v＝，根據(jù)動能定理可得－μmgL＝0－m2，解得μ＝。 (3)小滑塊做勻減速直線運(yùn)動，因?yàn)樾』瑝K通過光電門的速度為其平均速度，即中間時刻時的速度，此時擋光片中心已經(jīng)通過光電門，相比中心通過光電門的速度偏小，根據(jù)－μmgL＝0－mv2可得μ＝，故測量值偏小。 答案：(1)5.80　(2)　(3)偏小 2．(2018武漢模擬)某同學(xué)用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置測量木塊與木板之間的動摩擦因數(shù)μ。將木塊從傾角為θ的木板上由靜止釋放，與位移傳感器連接的計算機(jī)描繪出了木塊相對傳感器的位置隨時間變化的規(guī)律，如圖乙中的曲線②所示。圖中木塊的位置從x1到x2、從x2到x3的運(yùn)動時間均為T。 (1)根據(jù)圖乙可得，木塊經(jīng)過位置x2時的速度v2＝________，木塊運(yùn)動的加速度a＝________。 (2)現(xiàn)測得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摩擦因數(shù)μ＝______ (sin 37＝0.6，cos 37＝0.8，重力加速度g取10 m/s2，結(jié)果保留一位有效數(shù)字)。 (3)若只增大木板的傾角，則木塊相對傳感器的位置隨時間變化的規(guī)律可能是圖乙中的曲線 ________。(選填圖線序號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，由于從x1到x2、從x2到x3的運(yùn)動時間均為T，所以v2＝， 由勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律可知， (x3－x2)－(x2－x1)＝aT2，解得：a＝。 (2)將數(shù)據(jù)代入a＝，解得a＝2 m/s2 由牛頓第二定律可知，a＝gsin 37－μgcos 37， 解得：μ＝0.5。 (3)由牛頓第二定律可知，a＝gsin θ－μgcos θ，當(dāng)θ增大時，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 3．(2018全國卷Ⅱ)某同學(xué)用如圖(a)所示的裝置測量木塊與木板之間的動摩擦因數(shù)?？邕^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(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)的坐標(biāo)紙上補(bǔ)齊未畫出的數(shù)據(jù)點(diǎn)并繪出fm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＝________，fm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fm圖線求得μ＝________。(保留兩位有效數(shù)字) 解析：(1)由題圖(b)可讀出彈簧秤的示數(shù)f4＝2.75 N。 (2)fm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＝＝ N/kg＝3.9 N/kg 解得μ≈0.40。 答案：(1)2.75　(2)見解析圖 (3)μ(M＋m)g　μg　(4)0.40 創(chuàng)新點(diǎn)三　教材隱性實(shí)驗(yàn)的變相考查 所謂教材隱性實(shí)驗(yàn)是指這些實(shí)驗(yàn)素材來自課本中的內(nèi)容，如物理學(xué)史、思想方法、物理實(shí)驗(yàn)(做一做)，科技成果等，近幾年，由這些內(nèi)容改編的實(shí)驗(yàn)題逐漸進(jìn)入命題者的視野。究其原因，如果仍然圍繞著?？紝?shí)驗(yàn)進(jìn)行命題很難再考出新意。為避免押題，命題人將視野聚焦在這些常被師生忽視的隱性地帶。這一新的命題趨勢在備考中應(yīng)引起格外重視。因此，我們在高考復(fù)習(xí)備考的最后階段，重溫課本、回歸教材、讀圖思考、把握原理，讓課本插圖成為原型啟發(fā)，顯得越來越重要，下面列舉幾個教材中較為經(jīng)典的插圖(含電磁學(xué))。 教材插圖 蘊(yùn)含原理 伽利略研究自由落體運(yùn)動規(guī)律時設(shè)計了斜面實(shí)驗(yàn)，斜面起到了“沖淡”重力的作用，便于利用滴水計時記錄銅球運(yùn)動的時間。他通過斜面實(shí)驗(yàn)進(jìn)行合理外推，得出自由落體是一種勻變速直線運(yùn)動的結(jié)論 伽利略創(chuàng)造性地把實(shí)驗(yàn)、假設(shè)和邏輯推理相結(jié)合的科學(xué)方法，有力地促進(jìn)了人類科學(xué)認(rèn)識的發(fā)展。此實(shí)驗(yàn)可以得到的最直接的結(jié)論：如果斜面光滑，小球由靜止?jié)L下后將沿另一斜面上升到與O點(diǎn)等高的位置 將一單擺向左拉至水平標(biāo)志線上，從靜止釋放，當(dāng)擺球運(yùn)動到最低點(diǎn)時，擺線碰到障礙物，擺球繼續(xù)向右擺動。這個實(shí)驗(yàn)說明了動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化過程中機(jī)械能守恒；擺球經(jīng)過最低點(diǎn)時，線速度不變，半徑減小，擺線張力變大 研究影響平行板電容器的電容與哪些因素有關(guān)，實(shí)驗(yàn)條件是平行板電容器帶電荷量Q不變；靜電計指針張角θ隨電容器兩板間電勢差U的增大而增大，反之亦然；反推實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象關(guān)于θ的變化，可通過結(jié)論C＝與C＝進(jìn)行分析 密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確地測定了電子的電荷量。若平行板電容器兩板間電壓為U，板的間距為d，質(zhì)量為m的帶電油滴在兩板間靜止時有mg＝q，則可求出油滴電荷量；減小極板間電壓，油滴將向下加速運(yùn)動；將下極板向下緩慢移動一小段距離，油滴將向下加速運(yùn)動 法拉第發(fā)明的圓盤發(fā)電機(jī)是人類歷史上第一臺發(fā)電機(jī)，它是利用電磁感應(yīng)的原理制成的，是一臺直流發(fā)電機(jī)。銅盤可看成由很多金屬輻條組成。當(dāng)銅盤勻速旋轉(zhuǎn)時，輻條切割磁感線，產(chǎn)生大小與方向均不變的感應(yīng)電動勢，電路中形成恒定電流 [創(chuàng)新演練] 1．(2018全國卷Ⅲ)甲、乙兩同學(xué)通過下面的實(shí)驗(yàn)測量人的反應(yīng)時間。實(shí)驗(yàn)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。乙把手放在尺子的下端(位置恰好處于L刻度處，但未碰到尺子)，準(zhǔn)備用手指夾住下落的尺子。 (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)果保留兩位有效數(shù)字) (4)寫出一條能提高測量結(jié)果準(zhǔn)確程度的建議：________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(2)根據(jù)自由落體運(yùn)動的規(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＝ ，解得t＝0.20 s。 (4)建議：多次測量取平均值；初始時乙的手指盡可能接近尺子。 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 2．(2015全國卷Ⅰ)某物理小組的同學(xué)設(shè)計了一個粗測玩具小車通過凹形橋最低點(diǎn)時的速度的實(shí)驗(yàn)。所用器材有：玩具小車、壓力式托盤秤、凹形橋模擬器(圓弧部分的半徑為R＝0.20 m)。 完成下列填空： (1)將凹形橋模擬器靜置于托盤秤上，如圖(a)所示，托盤秤的示數(shù)為1.00 kg。 (2)將玩具小車靜置于凹形橋模擬器最低點(diǎn)時，托盤秤的示數(shù)如圖(b)所示，該示數(shù)為________kg。 (3)將小車從凹形橋模擬器某一位置釋放，小車經(jīng)過最低點(diǎn)后滑向另一側(cè)。此過程中托盤秤的最大示數(shù)為m；多次從同一位置釋放小車，記錄各次的m值如下表所示。 序號 1 2 3 4 5 m(kg) 1.80 1.75 1.85 1.75 1.90 (4)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可求出小車經(jīng)過凹形橋最低點(diǎn)時對橋的壓力為________N；小車通過最低點(diǎn)時的速度大小為________m/s。(重力加速度大小取9.80 m/s2，計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 解析：(2)題圖(b)中托盤秤的示數(shù)為1.40 kg。 (4)小車經(jīng)過最低點(diǎn)時托盤秤的示數(shù)為 m＝ kg＝1.81 kg。 小車經(jīng)過凹形橋最低點(diǎn)時對橋的壓力為 F＝(m－1.00)g＝(1.81－1.00)9.80 N≈7.9 N 由題意可知小車的質(zhì)量為 m′＝(1.40－1.00)kg＝0.40 kg