《2020屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題沖刺 專題復(fù)習(xí)篇七 力學(xué)實(shí)驗(yàn)練習(xí)（含解析）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題沖刺 專題復(fù)習(xí)篇七 力學(xué)實(shí)驗(yàn)練習(xí)（含解析）（38頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、力學(xué)實(shí)驗(yàn) 要點(diǎn)提煉 1.力學(xué)實(shí)驗(yàn)的主要思想方法 (1)等效法：等效法是將復(fù)雜(或抽象)的物理問題轉(zhuǎn)換為熟知(或形象)的物理問題的方法。 例如：驗(yàn)證動量守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，將小球的動量關(guān)系等效轉(zhuǎn)換為小球的質(zhì)量與水平位移乘積間的關(guān)系；驗(yàn)證力的平行四邊形定則的實(shí)驗(yàn)中，用合力與分力效果相同來檢驗(yàn)定則是否成立；在測量微小長度的儀器中，螺旋測微器利用等效的思想把微小的直線位移轉(zhuǎn)化為角位移并在較大的圓周上對其進(jìn)行顯示等。 (2)控制變量法：所謂控制變量法，就是在研究和解決問題的過程中，對影響事物變化規(guī)律的因素或條件加以人為控制，使其中一些條件按照特定的要求發(fā)生變化或不發(fā)生變化。 例如：驗(yàn)證牛頓第二

2、定律等。 (3)描跡法：把瞬息即逝的現(xiàn)象(位置、軌跡、圖像)記錄下來，以便從容地測量、比較、研究的方法。 例如：打點(diǎn)計時器打下紙帶、頻閃照片等。 2．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法 (1)列表法：在記錄和處理數(shù)據(jù)時，將數(shù)據(jù)列成表格的處理方法。 優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)列表可以簡單而又明確地表示各物理量之間的關(guān)系，有助于找出物理量之間的規(guī)律性的聯(lián)系。 注意事項(xiàng)：①寫明表的標(biāo)題或加上必要的說明。 ②必須交代清楚表中各符號所表示的物理量的意義，并寫明單位。 ③表中的數(shù)據(jù)是正確反映測量結(jié)果的有效數(shù)字。 (2)平均值法：將測得的多組數(shù)據(jù)通過運(yùn)算求得多個運(yùn)算結(jié)果，將運(yùn)算結(jié)果取算術(shù)平均值的處理方法。 優(yōu)點(diǎn)：可減小

3、偶然誤差，但對減小系統(tǒng)誤差無效。 注意事項(xiàng)：①取平均值時按測量儀器的精確程度決定保留的有效數(shù)字位數(shù)。 ②注意對測量數(shù)據(jù)是應(yīng)先取平均值再運(yùn)算還是應(yīng)先運(yùn)算再對結(jié)果取平均值。 (3)作圖法：通過建立平面直角坐標(biāo)系，將測得的一系列數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)、連線，進(jìn)而利用圖線斜率、在坐標(biāo)軸上的截距、與坐標(biāo)軸所圍面積等獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果的方法。 優(yōu)點(diǎn)：直觀、簡便，有取平均的效果。容易得出結(jié)果、找出規(guī)律，還可剔除錯誤數(shù)據(jù)。 注意事項(xiàng)：①描點(diǎn)時要注意每個坐標(biāo)軸代表的物理量和單位。 ②用平滑的線連線時不一定能通過所有的數(shù)據(jù)點(diǎn)，但要使盡可能多的點(diǎn)落在線上，不能落在線上的點(diǎn)均勻分布在線的兩側(cè)，離線較遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍棄。

4、 ③在圖上求直線的斜率時，要選取線上相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)，不一定要取原來測得的數(shù)據(jù)點(diǎn)。 ④作圖時常設(shè)法使圖線線性化，即“化曲為直”。 ⑤要使作出的圖線大致分布在整個坐標(biāo)圖紙上。 3．測速度的方法 4．測加速度的方法 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。這些實(shí)驗(yàn)都離不開力、長度、速度或加速度的測量，其中長度的測量可用刻度尺、游標(biāo)卡尺或螺旋測微器，速度、加速度的測量用紙帶法、光電門法等測量，力的測量用測力計、力傳感器等。 高考考向1　紙帶、光

5、電門類實(shí)驗(yàn) 命題角度1　　紙帶類實(shí)驗(yàn)　　　　　　　　　　　　　　　　　 例1　(2019·江蘇高考)某興趣小組用如圖1所示的裝置驗(yàn)證動能定理。 (1)有兩種工作頻率均為50 Hz的打點(diǎn)計時器供實(shí)驗(yàn)選用： A．電磁打點(diǎn)計時器 B．電火花打點(diǎn)計時器 為使紙帶在運(yùn)動時受到的阻力較小，應(yīng)選擇________(選填“A”或“B”)。 (2)保持長木板水平，將紙帶固定在小車后端，紙帶穿過打點(diǎn)計時器的限位孔。實(shí)驗(yàn)中，為消除摩擦力的影響，在砝碼盤中慢慢加入沙子，直到小車開始運(yùn)動。同學(xué)甲認(rèn)為此時摩擦力的影響已得到消除。同學(xué)乙認(rèn)為還應(yīng)從盤中取出適量沙子，直至輕推小車觀察到小車做勻速運(yùn)動?？捶ㄕ_

6、的同學(xué)是________(選填“甲”或“乙”)。 (3)消除摩擦力的影響后，在砝碼盤中加入砝碼。接通打點(diǎn)計時器電源，松開小車，小車運(yùn)動。紙帶被打出一系列點(diǎn)，其中的一段如圖2所示。圖中紙帶按實(shí)際尺寸畫出，紙帶上A點(diǎn)的速度vA＝________ m/s。 (4)測出小車的質(zhì)量為M，再測出紙帶上起點(diǎn)到A點(diǎn)的距離為L。小車動能的變化量可用ΔEk＝Mv算出。砝碼盤中砝碼的質(zhì)量為m，重力加速度為g。實(shí)驗(yàn)中，小車的質(zhì)量應(yīng)________(選填“遠(yuǎn)大于”“遠(yuǎn)小于”或“接近”)砝碼、砝碼盤和沙子的總質(zhì)量，小車所受合力做的功可用W＝mgL算出。多次測量，若W與ΔEk均基本相等則驗(yàn)證了動能定理。 解析　(

7、1)電磁打點(diǎn)計時器打點(diǎn)時運(yùn)動的紙帶受到的阻力較大，而電火花打點(diǎn)計時器打點(diǎn)時運(yùn)動的紙帶所受阻力較小，故選B。 (2)由于剛開始運(yùn)動，拉力等于最大靜摩擦力，而最大靜摩擦力略大于滑動摩擦力，故平衡摩擦力的兩種看法中，乙同學(xué)正確。 (3)取與A點(diǎn)相鄰的兩點(diǎn)，用毫米刻度尺測出兩點(diǎn)之間的距離，如圖所示，可測得x＝1.24 cm。用這一段的平均速度表示A點(diǎn)的瞬時速度，則vA＝＝ m/s＝0.31 m/s。 (4)由題意知，本實(shí)驗(yàn)用砝碼、砝碼盤和沙子的總重力大小表示小車受到的拉力大小，故要求小車的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)大于砝碼、砝碼盤和沙子的總質(zhì)量。 答案　(1)B　(2)乙　(3)0.31(0.30～0.33

8、都算對) (4)遠(yuǎn)大于 (1)高考涉及的紙帶類實(shí)驗(yàn) 廣義的紙帶類實(shí)驗(yàn)除打點(diǎn)計時器紙帶外，還包括頻閃照相、滴水法等。高考中涉及“紙帶”的實(shí)驗(yàn)包括：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，以及測量重力加速度、測量動摩擦因數(shù)等創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。 (2)紙帶問題的兩個關(guān)鍵點(diǎn) ①區(qū)分計時點(diǎn)和計數(shù)點(diǎn)：計時點(diǎn)是指打點(diǎn)計時器在紙帶上打下的點(diǎn)，計數(shù)點(diǎn)是指測量和計算時在紙帶上所選取的點(diǎn)。要注意“每五個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)”與“每隔四個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)”的取點(diǎn)方法是一樣的。 ②涉及打點(diǎn)計時器的實(shí)驗(yàn)均是先接通打點(diǎn)計時器的電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放紙帶。 備課記錄：

9、 1－1　(2019·全國卷Ⅰ)某小組利用打點(diǎn)計時器對物塊沿傾斜的長木板加速下滑時的運(yùn)動進(jìn)行探究。物塊拖動紙帶下滑，打出的紙帶一部分如圖所示。已知打點(diǎn)計時器所用交流電的頻率為50 Hz，紙帶上標(biāo)出的每兩個相鄰點(diǎn)之間還有4個打出的點(diǎn)未畫出。在A、B、C、D、E五個點(diǎn)中，打點(diǎn)計時器最先打出的是________點(diǎn)。在打出C點(diǎn)時物塊的速度大小為________ m/s(保留三位有效數(shù)字)；物塊下滑的加速度大小為________ m/s2(保留兩位有效數(shù)字)。 答案　A　0.23

10、3　0.75 解析　物塊加速下滑，因此打點(diǎn)間距逐漸增大，故先打出A點(diǎn)。 打C點(diǎn)時物塊的速度大小 vC＝＝ m/s≈0.233 m/s。 物塊下滑的加速度大小 a＝＝ m/s2＝0.75 m/s2。 1－2　(2020·河南省高三段考)某同學(xué)利用如圖甲所示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。他在打好點(diǎn)的紙帶中挑選出一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，如圖乙所示。把打下的第一個點(diǎn)記作0，從0點(diǎn)后某個點(diǎn)開始，依次記為1、2、3…，分別測出各個計時點(diǎn)到0點(diǎn)的距離，已標(biāo)在圖乙中，已知打點(diǎn)計時器打點(diǎn)周期T＝0.02 s，當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮＝9.80 m/s2，回答下列問題。 (1)這五個數(shù)據(jù)中有一個不符合測量讀數(shù)

11、要求，該數(shù)據(jù)是________(填圖乙中的數(shù)據(jù)，不用寫單位)。 (2)改正(1)中不符合測量讀數(shù)要求的數(shù)據(jù)后，通過該紙帶上的數(shù)據(jù)，可得出重物下落的加速度a＝________ m/s2。 (3)若重物的質(zhì)量為0.5 kg，從開始下落到打第4個標(biāo)記點(diǎn)時，重物的機(jī)械能損失為________ J。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (4)在處理紙帶時，測出各點(diǎn)的速度v后，描繪v2-h(各點(diǎn)到0點(diǎn)的距離)圖象如圖丙所示，若選取的重物質(zhì)量較大而密度不是很大，所受空氣阻力會隨重物的速度增大而明顯增大，則v2-h圖象可能是A、B、C中的________。 答案　(1)12.4　(2)9.75　(3)0.01

12、0　(4)C 解析　(1)根據(jù)有效數(shù)字規(guī)則可知，五個數(shù)據(jù)中，應(yīng)保留兩位小數(shù)，其中數(shù)據(jù)12.4 cm不符合測量讀數(shù)要求。 (2)根據(jù)逐差法，利用紙帶求解加速度，t＝0.02 s，a＝＝×10－2 m/s2＝9.75 m/s2。 (3)重物做勻加速直線運(yùn)動，一段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度，打第4個標(biāo)記點(diǎn)的瞬時速度為：v4＝＝ m/s＝1.94 m/s；下落過程中動能增加量為：ΔEk＝mv＝0.9409 J；重力勢能減少量為：ΔEp＝mgh4＝0.5×9.80×19.41×10－2 J＝0.9511 J；則機(jī)械能損失為：ΔE＝ΔEp－ΔEk＝0.010 J。 (4)空氣阻力隨重物

13、的速度增大而明顯增大，下落相同的高度Δh時，阻力做功逐漸增大，動能增加量減小，速度平方的增加量減小，故C正確。 命題角度2 光電門類實(shí)驗(yàn) 例2　(2019·四川南充三診)氣墊導(dǎo)軌上相隔一定距離的兩處安裝有兩個光電傳感器A、B，A、B間距為L，滑塊P上固定一遮光條，P與遮光條的總質(zhì)量為M，若光線被遮光條遮擋，光電傳感器會輸出高電壓，兩光電傳感器采集數(shù)據(jù)后與計算機(jī)相連?；瑝K在細(xì)線的牽引下向左加速運(yùn)動，遮光條經(jīng)過光電傳感器A、B時，通過計算機(jī)可以得到如圖乙所示的電壓U隨時間t變化的圖象。 (1)實(shí)驗(yàn)前，接通氣源，將滑塊(不掛鉤碼)置于氣墊導(dǎo)軌上，輕推滑塊，當(dāng)圖乙中的t1_______

14、_t2(選填“>”“<”或“＝”)時，說明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平。 (2)用螺旋測微器測遮光條寬度d，測量結(jié)果如圖丙所示，則d＝________ mm。 (3)將滑塊P用細(xì)線跨過氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與質(zhì)量為m的鉤碼Q相連，將滑塊P由圖甲所示位置釋放，通過計算機(jī)得到的圖象如圖乙所示。利用測定的數(shù)據(jù)，當(dāng)關(guān)系式＝________________成立時，表明在上述過程中，滑塊和鉤碼組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。(重力加速度為g，用題中給定的物理量符號表達(dá)) 解析　(1)輕推滑塊，當(dāng)圖乙中的t1＝t2時，說明滑塊經(jīng)過兩光電門的速度相等，則氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平。 (2)螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為8 mm，可動刻度讀

15、數(shù)為0.01×47.6 mm＝0.476 mm。由讀數(shù)規(guī)則可得d＝8 mm＋0.476 mm＝8.476 mm。 (3)滑塊經(jīng)過兩光電門時的速度分別為：v1＝；v2＝；若機(jī)械能守恒，則滿足：mgL＝(m＋M)v－(m＋M)v，即滿足＝2－2。 答案　(1)＝　(2)8.476　(3)2－2 (1)涉及光電門的實(shí)驗(yàn)包括：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。 (2)光電門的原理 當(dāng)物體通過光電門時光被擋住，計時器開始計時，當(dāng)物體離開時停止計時，這樣就可以根據(jù)物體大小與運(yùn)動時間計算物體運(yùn)動的速度。 ①計算速度：如果擋光片的寬度為d，擋光時間為Δt，則

16、物體經(jīng)過光電門時的瞬時速度v＝。 ②計算加速度：利用兩光電門的距離L及a＝計算加速度。 備課記錄： 　 　 　 2－1　(2019·江蘇南通一模)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究“加速度與合外力、質(zhì)量的關(guān)系”。圖中A、B為兩個光電門，C為固定在木槽上的遮光條。實(shí)驗(yàn)前(不掛鉤碼)左右移動小木塊使木槽能夠在長木板上勻速運(yùn)動。遮光條的寬度為d，兩光電門間的距離為x。實(shí)驗(yàn)時木槽每次都從同一位置由靜止釋放，研究對象為木槽(包括內(nèi)部的砝碼)及鉤碼組成的系統(tǒng)。 (1)通過光電計時

17、器讀出遮光條通過A、B兩個光電門的時間分別是tA、tB，則木槽的加速度是________。(用測量的符號表示) (2)保持懸掛鉤碼的質(zhì)量m不變，增加或減少槽內(nèi)的砝碼，測出每次對應(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)作出a-t________關(guān)系圖象(M表示槽及槽內(nèi)砝碼的總質(zhì)量)。 A．M B．m C. D. (3)為了精確測量木槽運(yùn)動的加速度，甲同學(xué)固定光電門B，移動光電門A，然后釋放木槽，測出遮光條每次經(jīng)過光電門A的時間t1；乙同學(xué)固定光電門A，移動光電門B，然后釋放木槽，測出遮光條每次經(jīng)過光電門B的時間t2，兩位同學(xué)根據(jù)圖象求解系統(tǒng)的加速度。甲同

18、學(xué)作出的圖象應(yīng)為下圖中的________，乙同學(xué)作出的圖象應(yīng)為下圖中的________。若甲同學(xué)所作圖象斜率的絕對值為k，則木槽的加速度a＝________。 答案　(1)　(2)D　(3)B　C　 解析　(1)由運(yùn)動學(xué)公式求出通過A、B兩個光電門的速度vA＝，vB＝，由速度位移公式可得a＝＝。 (2)懸掛鉤碼的質(zhì)量m保持不變，即合力保持不變，a與系統(tǒng)質(zhì)量成反比，可知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)作a-圖象，故選D。 (3)甲同學(xué)固定光電門B，移動光電門A，然后釋放木槽，測出遮光條每次經(jīng)過光電門A的時間t1。通過光電門A的瞬時速度vA＝，B點(diǎn)的速度為

19、定值，根據(jù)v－v＝2ax得，＝－，故B正確。乙同學(xué)固定光電門A，移動光電門B，然后釋放木槽，測出遮光條每次經(jīng)過光電門B的時間t2，通過光電門B的瞬時速度vB＝，A點(diǎn)的速度為定值，根據(jù)v－v＝2ax得，＝＋，故C正確。若甲同學(xué)所作圖象的斜率的絕對值為k，則有k＝，解得系統(tǒng)的加速度a＝。 2－2　(2019·四川南充三診)如圖甲所示為驗(yàn)證動量守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置，氣墊導(dǎo)軌置于水平桌面上，G1和G2為兩個光電門，A、B均為彈性滑塊，質(zhì)量分別為mA、mB，且mA大于mB，兩遮光片沿運(yùn)動方向的寬度均為d，實(shí)驗(yàn)過程如下： (1)調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌成水平狀態(tài)； (2)輕推滑塊A，測得A通過光電門G1的遮光時間

20、為t1； (3)A與B相碰后，B和A先后經(jīng)過光電門G2的遮光時間分別為t2和t3。 回答下列問題： ①用螺旋測微器測得遮光片寬度如圖乙所示，讀數(shù)為：________ mm。 ②實(shí)驗(yàn)中選擇mA大于mB的目的是：______________________________。 ③利用所測物理量的符號表示動量守恒定律成立的式子為：________________。 答案　①1.195(1.193～1.197均可) ②碰撞中滑塊A不反彈 ③mA＝mA＋mB 解析?、俾菪郎y微器的精確度為0.01 mm，轉(zhuǎn)動刻度的格數(shù)估讀一位，則遮光片寬度為d＝1 mm＋19.5×0.01 mm＝1.

21、195 mm(1.193～1.197 mm均可)。 ②A和B發(fā)生彈性碰撞，若用質(zhì)量大的A碰質(zhì)量小的B，則A不會發(fā)生反彈。 ③滑塊經(jīng)過光電門時擋住光的時間極短，則平均速度可近似替代為滑塊的瞬時速度，則碰前A的速度vA＝，碰后A的速度vA′＝，碰后B的速度vB′＝；由碰撞過程系統(tǒng)動量守恒有：mAvA＝mAvA′＋mBvB′；代入可得表達(dá)式：mA＝mA＋mB。 高考考向2　彈簧、橡皮條、碰撞類實(shí)驗(yàn) 命題角度1 彈簧、橡皮條類實(shí)驗(yàn) 例3　(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

22、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　游標(biāo)卡尺精度為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＋15×0.05 mm＝3.7 cm＋0.075 cm＝3.7

23、75 cm。托盤中放有質(zhì)量為m＝0.100 kg的砝碼時，彈簧受到的拉力 F＝mg＝0.100×9.8 N＝0.980 N，彈簧伸長x＝3.775 cm－1.950 cm＝1.825 cm＝0.01825 m，根據(jù)胡克定律，F(xiàn)＝kx，解得此彈簧的勁度系數(shù)k＝＝53.7 N/m。 答案　3.775　53.7 高考涉及的彈簧、橡皮條實(shí)驗(yàn)包括：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、探究動能定理。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主要利用了胡克定律及等效思想，常用作圖法處理數(shù)據(jù)。探究動能定理涉及彈力做功的知識，一般用比例法表示彈力做的功。 備課記錄：

24、 3－1　(2017·全國卷Ⅲ)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，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(diǎn)拉至坐標(biāo)原點(diǎn)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(diǎn)，現(xiàn)使用兩個測力計同時拉橡皮筋，

25、再次將P端拉至O點(diǎn)。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)點(diǎn)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)證了力的平行四邊形定則。 答案　(1)4.0　(2)(ⅰ)如圖所示　(ⅱ)4.0　0.05 解析　(1)由題給測力計示數(shù)可知，讀數(shù)為4.0 N。

26、 (2)作圖，F(xiàn)2長度為28 mm，F(xiàn)1長度為21 mm，平行四邊形如圖，量出合力長度約為20 mm，大小代表4.0 N，量出合力箭頭處到y(tǒng)軸距離和所作合力在y軸上投影長度，其比值就是F合與拉力F的夾角的正切值。 3－2　(2019·廣東廣州二模)某興趣小組用如圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置完成探究彈簧彈力和彈簧伸長的關(guān)系后做拓展研究。 請根據(jù)如下實(shí)驗(yàn)過程，完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容： (1)將輕質(zhì)彈簧懸掛于鐵架臺，測得彈簧原長L0； (2)在彈簧下端拴掛質(zhì)量為m的鉤碼，待系統(tǒng)靜止時，測得彈簧長度L； (3)當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，彈簧的勁度系數(shù)k＝________(用m、g、L0、L表示)； (4)托起

27、鉤碼使彈簧恢復(fù)原長，并由靜止釋放，測得彈簧拉伸的最大長度L′。發(fā)現(xiàn)L′＞L，于是進(jìn)一步探究彈簧兩次伸長量x0＝L－L0和x＝L′－L0之間的關(guān)系； (5)改變鉤碼個數(shù)，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，得到多組x0、x數(shù)據(jù)，作出x-x0圖象如圖乙所示； (6)由圖乙可知＝________，該小組換用不同彈簧進(jìn)行同樣實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)的值相同； (7)通過分析，該小組得出了彈簧彈性勢能的表達(dá)式： ①步驟(2)中，系統(tǒng)靜止時，鉤碼受力平衡，有mg＝________(用k、x0表示)； ②步驟(4)中，根據(jù)機(jī)械能守恒定律，彈簧被拉伸到最長時的彈性勢能ΔEp＝________(用m、g、x表示)； ③結(jié)合步驟(6)，勁度

28、系數(shù)為k的彈簧伸長x時，對應(yīng)的彈性勢能Ep＝________(用k、x表示)。 答案　(3)　(6)2 (7)①kx0?、趍gx?、踜x2 解析　(3)由平衡條件可得：mg＝k(L－L0)，解得：k＝。 (6)由圖乙可知＝＝2。 (7)①步驟(2)中，系統(tǒng)靜止時，鉤碼受力平衡，有mg＝kx0。 ②步驟(4)中，根據(jù)機(jī)械能守恒定律，彈簧被拉伸到最長時的彈性勢能等于物體重力勢能的減小量，即ΔEp＝mgx。 ③勁度系數(shù)為k的彈簧伸長x時，對應(yīng)的彈性勢能Ep＝mgx＝kx0x＝kx2。 命題角度2 碰撞類實(shí)驗(yàn) 例4　(2019·湖南衡陽三模)某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證動

29、量守恒定律。實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下： (1)用螺旋測微器測量小球A、B的直徑d，其示數(shù)如圖乙所示，則直徑d＝________ mm。用天平測得球A、B的質(zhì)量分別為m1、m2。 (2)用兩條細(xì)線分別將大小相同的球A、B懸掛于同一水平高度，且自然下垂時兩球恰好相切，球心位于同一水平線上。 (3)將球A向左拉起使其懸線與豎直方向的夾角為α?xí)r，由靜止釋放，與球B碰撞后，測得球A向左擺到最高點(diǎn)時其懸線與豎直方向的夾角為β，球B向右擺到最高點(diǎn)時其懸線與豎直方向的夾角為θ。 (4)若兩球碰撞前后動量守恒，則其表達(dá)式為__________________；若碰撞是彈性碰撞，則還應(yīng)滿足的表達(dá)式為____

30、__________________(用測量的物理量表示)。 解析　(1)小球A、B的直徑：d＝10.5 mm＋0.01×30.0 mm＝10.800 mm。 (4)設(shè)懸線長為l，小球A下擺過程只有重力做功，機(jī)械能守恒，由機(jī)械能守恒定律得：m1v＝m1gl(1－cosα)，碰撞后，對A、B兩球分別根據(jù)機(jī)械能守恒定律得：m1v1′2＝m1gl(1－cosβ)，m2v2′2＝m2gl(1－cosθ)，若兩球碰撞前后的動量守恒，則滿足：m1v1＝－m1v1′＋m2v2′，聯(lián)立以上四式得：m1＝m2－m1。若碰撞是彈性碰撞，則碰撞過程中機(jī)械能守恒，則有：m1v＝m1v1′2＋m2v2′2，解得：m

31、1cosα＝m1cosβ－m2(1－cosθ)。 答案　(1)10.800 (4)m1＝m2－m1 m1cosα＝m1cosβ－m2(1－cosθ) 碰撞類實(shí)驗(yàn)就是驗(yàn)證動量守恒定律的實(shí)驗(yàn)，其中一些可歸到紙帶、光電門類實(shí)驗(yàn)。還有一些沒有用到紙帶、光電門。這類實(shí)驗(yàn)主要有：利用平拋運(yùn)動驗(yàn)證動量守恒定律、利用擺球的碰撞驗(yàn)證動量守恒定律。碰撞類實(shí)驗(yàn)近幾年高考沒有考過，為了知識的完整性，有必要熟練掌握。 備課記錄： 4．(2019·北京豐臺二模)在“驗(yàn)證動量守恒定律”

32、的實(shí)驗(yàn)中，甲、乙兩位同學(xué)用了不同的實(shí)驗(yàn)方案。 (1)如圖1所示，甲同學(xué)利用“碰撞實(shí)驗(yàn)器”驗(yàn)證動量守恒定律。 ①實(shí)驗(yàn)中，斜槽軌道末端________。(填選項(xiàng)前的字母) A．必須水平 B．要向上傾斜 C．要向下傾斜 ②若入射小球質(zhì)量為m1，半徑為r1；被碰小球質(zhì)量為m2，半徑為r2。實(shí)驗(yàn)要求m1________m2，r1________r2。(填“＞”“＜”或“＝”)。 ③圖1中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在水平地面上的垂直投影。實(shí)驗(yàn)時，先讓入射小球m1多次從斜軌上S位置由靜止釋放，找到其平均落點(diǎn)位置P，測量平拋射程OP。然后把被碰小球m2靜置于軌道水平部分末端，再將入射小球m1從斜軌上S

33、位置由靜止釋放，與小球m2相碰，并多次重復(fù)。空氣阻力忽略不計，接下來要完成的必要步驟是______________。(填選項(xiàng)前的字母) A．測量兩個小球的質(zhì)量m1、m2 B．測量小球m1開始釋放時的高度h C．測量拋出點(diǎn)距地面的高度H D．分別找到m1、m2相碰后平均落地點(diǎn)的位置M、N E．測量平拋射程OM、ON F．測量兩個小球的半徑r1、r2 ④若兩個小球相碰前后的動量守恒，其表達(dá)式可表示為__________________；若碰撞是彈性碰撞，則還可以寫出表達(dá)式為____________________。(用③問中測量的量表示) (2)如圖2所示，乙同學(xué)利用此裝置驗(yàn)證動量

34、守恒定律。水平氣墊導(dǎo)軌(導(dǎo)軌與滑塊間摩擦力忽略不計)上裝有兩個光電計時裝置C和D，可記錄遮光片的遮光時間。乙同學(xué)按照如下步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)： a．測量滑塊A的質(zhì)量mA，測量滑塊B的質(zhì)量mB b．測量滑塊A的遮光片的寬度d1，測量滑塊B的遮光片的寬度d2 c．將滑塊A、B靜止放在導(dǎo)軌上，給滑塊A一個向右的瞬時沖量，讓滑塊A與靜止的滑塊B發(fā)生碰撞后，B、A依次通過光電計時裝置D d．待B、A完全通過光電計時裝置D后用手分別按住 e．記錄光電計時裝置C顯示的時間t1和裝置D顯示的時間t2、t3 ①完成上述實(shí)驗(yàn)步驟需要的實(shí)驗(yàn)器材有______________。 ②按照乙同學(xué)的操作，若兩滑塊

35、碰撞前后的動量守恒，其表達(dá)式可表示為________________；兩滑塊碰撞過程中損失的機(jī)械能為______________________。 (3)通過實(shí)驗(yàn)來“驗(yàn)證動量守恒定律”，不論采用何種方法，都要測得系統(tǒng)內(nèi)物體作用前后的“速度”，請比較分析甲、乙同學(xué)的兩個實(shí)驗(yàn)方案，分別說明在測得“速度”的方法上有何不同？____________________________________ _______________________________________________________________________________________________________

36、_____。 答案　(1)①A?、?　＝?、跘DE　 ④m1·OP＝m1·OM＋m2·ON　m1·OP2＝m1·OM2＋m2·ON2 (2)①天平、刻度尺?、冢剑? (3)甲是利用平拋射程間接代替速度，乙是直接求出速度 解析　(1)①實(shí)驗(yàn)中，斜槽軌道末端必須水平，以保證小球能做平拋運(yùn)動，故選A； ②為保證兩球發(fā)生正碰，兩球必須等大，即r1＝r2；為防止入射球反彈，則入射球的質(zhì)量要大于被碰球的質(zhì)量，即m1>m2； ③要驗(yàn)證動量守恒定律，即驗(yàn)證：m1v1＝m1v2＋m2v3，小球離開軌道后做平拋運(yùn)動，它們拋出點(diǎn)的高度相等，在空中的運(yùn)動時間t相等，上式兩邊同時乘以t得：m1v1t＝

37、m1v2t＋m2v3t， 即m1·OP＝m1·OM＋m2·ON， 因此需要完成的必要操作步驟是A、D、E。 ④若兩小球相碰前后動量守恒，則：m1·OP＝m1·OM＋m2·ON； 若碰撞是彈性碰撞，則還可以寫出表達(dá)式為 m1v＝m1v＋m2v， 即m1·OP2＝m1·OM2＋m2·ON2， 即m1·OP2＝m2·OM2＋m2·ON2。 (2)①完成上述實(shí)驗(yàn)步驟需要的實(shí)驗(yàn)器材有天平和刻度尺； ②碰撞前后滑塊A的速度分別為：vA0＝；vA1＝； 碰撞后滑塊B的速度為：vB＝； 則要驗(yàn)證的關(guān)系是：mAvA0＝mAvA1＋mBvB， 即＝＋； 兩滑塊碰撞過程中損失的機(jī)械能為：

38、 ΔE＝mAv－ ＝。 (3)甲是利用平拋射程間接代替速度，乙是利用遮光板通過光電門的時間直接求出速度。 高考考向3　力學(xué)創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn) 命題角度1　　實(shí)驗(yàn)?zāi)康膭?chuàng)新——測定動摩擦因數(shù)　　　　　　　　　　　　　　　　　 例5　(2019·全國卷Ⅱ)如圖a，某同學(xué)設(shè)計了測量鐵塊與木板間動摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)。所用器材有：鐵架臺、長木板、鐵塊、米尺、電磁打點(diǎn)計時器、頻率50 Hz的交流電源、紙帶等?；卮鹣铝袉栴}： (1)鐵塊與木板間動摩擦因數(shù)μ＝__________(用木板與水平面的夾角θ、重力加速度g和鐵塊下滑的加速度a表示)。 (2)某次實(shí)驗(yàn)時，調(diào)整木板與水平面的夾角使θ＝30°。接通電

39、源，開啟打點(diǎn)計時器，釋放鐵塊，鐵塊從靜止開始沿木板滑下。多次重復(fù)后選擇點(diǎn)跡清晰的一條紙帶，如圖b所示。圖中的點(diǎn)為計數(shù)點(diǎn)(每兩個相鄰的計數(shù)點(diǎn)間還有4個點(diǎn)未畫出)。重力加速度為9.80 m/s2，可以計算出鐵塊與木板間的動摩擦因數(shù)為____________(結(jié)果保留兩位小數(shù))。 解析　(1)鐵塊受重力、木板彈力及摩擦力作用，受力分析如圖。 由牛頓第二定律得： mgsinθ－μFN＝ma 且FN＝mgcosθ 聯(lián)立以上兩式解得 μ＝。 (2)由逐差法求鐵塊加速度： a＝ ＝ m/s2≈1.97 m/s2 代入μ＝，得μ≈0.35。 答案　(1)　(2)0.35 測

40、定動摩擦因數(shù)的實(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直線運(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＝gsinθ－μgcosθ求μ(a通過逐差法求

41、解) 將動摩擦因數(shù)的測量轉(zhuǎn)化為加速度的測量 利用v－v＝2as求加速度，再利用動力學(xué)知識得到μ＝ 備課記錄： 5－1　(2018·全國卷Ⅱ)某同學(xué)用圖a所示的裝置測量木塊與木板之間的摩擦因數(shù)?？邕^光滑定滑輪的細(xì)線兩端分別與木塊和彈簧秤相連，滑輪和木塊之間的細(xì)線保持水平，在木塊上放置砝碼。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的值從圖b中

42、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f-m圖線。 (3)f與m、木塊質(zhì)量M、木板和木塊之間的滑動摩擦因數(shù)μ及重力加速度大小g之間的關(guān)系式f＝________，f-m圖線(直線)的斜率的表達(dá)式k＝________。 (4)取g＝9.80 m/s2，由繪出的f-m圖線求得μ＝________。(保留兩位有效數(shù)字) 答案　(1)2.75　(

43、2)圖見解析　(3)μ(M＋m)g　μg　(4)0.41 解析　(1)指針在2.7與2.8之間，估讀為2.75 N。 (2)描點(diǎn)畫線注意讓所有點(diǎn)均勻分布在線上或線的兩側(cè)，作圖如圖所示。 (3)木塊受到的是滑動摩擦力，根據(jù)滑動摩擦力的定義知f＝μ(M＋m)g?；喛傻茫篺＝μ(M＋m)g＝(μg)m＋μMg，所以圖象的斜率k＝μg。 (4)取g＝9.80 m/s2，取圖象上相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)求斜率，k＝＝4，則μ＝＝≈0.41。 5－2　(2019·江西南昌二模)物理小組在一次探究活動中測量滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù)。實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端裝有定滑輪

44、；木板上有一滑塊，其一端與電磁打點(diǎn)計時器的紙帶相連，另一端通過跨過定滑輪的細(xì)線與托盤連接。打點(diǎn)計時器使用的交流電源的頻率為50 Hz，開始實(shí)驗(yàn)時，在托盤中放入適量砝碼，滑塊開始向右運(yùn)動，在紙帶上打出一系列小點(diǎn)。 (1)圖乙中給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是計數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計數(shù)點(diǎn)間還有4個點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)，計數(shù)點(diǎn)間的距離如圖乙所示。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計算滑塊的加速度a＝________ m/s2(保留三位有效數(shù)字)。 (2)為測量動摩擦因數(shù)，還需要測量的物理量有________(填入所選物理量前的字母)。 A．木塊的長度L B．木板的質(zhì)量m1 C

45、．滑塊的質(zhì)量m2 D．托盤和砝碼的總質(zhì)量m3 E．滑塊運(yùn)動的時間t (3)滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ＝________________(用上述物理量的符號表示，重力加速度為g)。 答案　(1)0.497　(2)CD　(3) 解析　(1)每相鄰兩計數(shù)點(diǎn)間還有4個點(diǎn)，說明相鄰計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為T＝0.1 s，由逐差法可得：a＝ m/s2≈0.497 m/s2。 (2)對托盤和砝碼，由牛頓第二定律得：m3g－T＝m3a，對滑塊，有：T－f＝m2a，滑動摩擦力：f＝μm2g，解得：μ＝，要測得動摩擦因數(shù)，需要測出滑塊的質(zhì)量m2與托盤和砝碼的總質(zhì)量m3，故選C、D。 (3)由(2)分析可

46、知，滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)為：μ＝。 命題角度2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膭?chuàng)新——測定重力加速度 例6　(2019·全國卷Ⅲ)甲乙兩位同學(xué)設(shè)計了利用數(shù)碼相機(jī)的連拍功能測重力加速度的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中，甲同學(xué)負(fù)責(zé)釋放金屬小球，乙同學(xué)負(fù)責(zé)在小球自由下落的時候拍照。已知相機(jī)每間隔0.1 s拍1幅照片。 (1)若要從拍得的照片中獲取必要的信息，在此實(shí)驗(yàn)中還必須使用的器材是________。(填正確答案標(biāo)號) A．米尺 B．秒表 C．光電門 D．天平 (2)簡述你選擇的器材在本實(shí)驗(yàn)中的使用方法。 答：____________________________________________________

47、___________ ______________________________________________________________________________。 (3)實(shí)驗(yàn)中兩同學(xué)由連續(xù)3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab＝24.5 cm、ac＝58.7 cm，則該地的重力加速度大小為g＝________ m/s2。(保留兩位有效數(shù)字) 解析　(1)利用頻閃照片測重力加速度時需要測量小球下落的距離，因此實(shí)驗(yàn)中還必須使用米尺，A正確。 (2)將米尺豎直放置，小球靠近米尺下落，從照片上直接讀出小球下落的距離。 (3)根據(jù)Δs＝gT2得重力加速度大小g＝＝＝ m/s2

48、＝9.7 m/s2。 答案　(1)A (2)將米尺豎直放置，使小球下落時盡量靠近米尺 (3)9.7 重力加速度的測定是力學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新熱點(diǎn)，常見方案有以下幾種： 備課記錄： 6－1　(2019·河北衡水中學(xué)三模)如圖甲所示為阿特武德機(jī)的示意圖，它是早期測量重力加速度的器械，由英國數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家阿特武德于1784年制成。他將質(zhì)量均為M的兩個重物用不可伸長的輕繩連接后，放在光滑的輕質(zhì)滑輪上，處于靜止?fàn)顟B(tài)。再在一個重物上附加一質(zhì)量為m的小物塊，這時，由于

49、小物塊的重力而使系統(tǒng)做初速度為零的緩慢加速運(yùn)動，測出加速度。完成一次實(shí)驗(yàn)后，換用不同質(zhì)量的小物塊，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，測出不同m時系統(tǒng)的加速度。 (1)所產(chǎn)生的微小加速度可表示為a＝________(用M、m、重力加速度g表示)。 (2)若選定如圖甲所示左側(cè)重物從靜止開始下落的過程進(jìn)行測量，想要求出重物的質(zhì)量M，則需要測量的物理量有________。 A．小物塊的質(zhì)量m B．重物下落的距離及下落這段距離所用的時間 C．繩子的長度 D．滑輪半徑 (3)經(jīng)過多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，得到多組a、m數(shù)據(jù)，作出-圖象，如圖乙所示，已知該圖象斜率為k，縱軸截距為b，則可求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝_______

50、_，并可求出每個重物質(zhì)量M＝________。 答案　(1)　(2)AB　(3)　 解析　(1)根據(jù)牛頓第二定律得：(m＋M)g－T＝(m＋M)a，T－Mg＝Ma，解得：a＝。 (2)根據(jù)h＝at2，則有：g＝，所以需要測量的物理量有：小物塊的質(zhì)量m，重物下落的距離及下落這段距離所用的時間。故A、B正確。 (3)因?yàn)閍＝，則＝·＋，知圖線斜率k＝，b＝，解得g＝，M＝。 6－2　(2019·西安二模)某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示裝置測定當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊臄?shù)值。實(shí)驗(yàn)開始時，小鋼球被電磁鐵吸引靜止不動，光電門位于鋼球的下方，二者的中心處在同一豎直線上。將此時鋼球球心位置記為A點(diǎn)，光電門中心位置

51、記為O點(diǎn)，AO間距離為h。 (1)使用螺旋測微器測定小鋼球的直徑如圖乙所示，可知鋼球直徑大小為d＝________ mm。 (2)斷開電磁鐵開關(guān)，小鋼球由靜止開始下落，下落過程中通過位于O點(diǎn)處的光電門，由數(shù)字計時器記錄鋼球通過光電門的時間Δt，可由表達(dá)式v＝________得到小鋼球球心通過光電門時的瞬時速度。 (3)將光電門向下移動一小段距離后，重新釋放小鋼球，記錄小鋼球通過光電門時數(shù)字計時器顯示的時間Δt和此時光電門與O點(diǎn)間距離x；重復(fù)上述步驟，得到若干組Δt和x的數(shù)值；在-x坐標(biāo)中描點(diǎn)連線，得到如圖丙所示直線并計算出其斜率大小為1.6×105，根據(jù)此斜率值，可以得到當(dāng)?shù)刂亓铀?/p>

52、度的數(shù)值為________ m/s2。 答案　(1)11.000　(2)　(3)9.68 解析　(1)螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為11 mm，可動刻度讀數(shù)為0.01×0.0 mm＝0.000 mm，則d＝11.000 mm。 (2)根據(jù)極短時間內(nèi)的平均速度等于瞬時速度知，小鋼球通過光電門的速度表達(dá)式為v＝。 (3)依據(jù)運(yùn)動學(xué)位移與速度公式，則有：2g(h＋x)＝，整理得，＝＋·x，而-x圖象的斜率大小為k＝1.6×105，那么g＝＝ m/s2＝9.68 m/s2。 閱卷現(xiàn)場　分析實(shí)驗(yàn)原理出錯 例7　(2017·北京高考)(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

53、木板上運(yùn)動，打點(diǎn)計時器在紙帶上記錄小車的運(yùn)動情況。利用該裝置可以完成“探究動能定理”的實(shí)驗(yàn)。 (1)打點(diǎn)計時器使用的電源是________(選填選項(xiàng)前的字母)。 A．直流電源 B．交流電源 (2)實(shí)驗(yàn)中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正確操作方法是______(選填選項(xiàng)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(xiàng)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(yùn)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(diǎn) B．計時器打點(diǎn) (3)接通電源，釋放小車，打點(diǎn)計時器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，將打下的第一個點(diǎn)標(biāo)為O。

54、在紙帶上依次取A、B、C……若干個計數(shù)點(diǎn)，已知相鄰計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為T。測得A、B、C……各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為x1、x2、x3……如圖2所示。 實(shí)驗(yàn)中，重物質(zhì)量遠(yuǎn)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(diǎn)到打B點(diǎn)的過程中，拉力對小車做的功W＝______，打B點(diǎn)時小車的速度v＝________。 (4)以v2為縱坐標(biāo)，W為橫坐標(biāo)，利用實(shí)驗(yàn)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(dá)式為________。根據(jù)功與能的關(guān)系，動能的表達(dá)式中可能包含v2這個因子；分析實(shí)驗(yàn)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

55、摩擦力和其他阻力的影響，若重物質(zhì)量不滿足遠(yuǎn)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________。 正解　(1)打點(diǎn)計時器使用交變電流，故應(yīng)選用交流電源。 (2)平衡摩擦力和其他阻力時采用墊高長木板右端，使小車的重力的分力與摩擦力及其他阻力平衡，阻力包含了打點(diǎn)時振針與紙帶之間的摩擦，故需要在打點(diǎn)狀態(tài)下判斷是否達(dá)到平衡要求。 (3)由做功公式知：W＝mgx2；利用勻變速直線運(yùn)動中間時刻的速度等于本段時間內(nèi)的平均速度知，B點(diǎn)速度等于AC段的平均速度，vB＝。 (4)根據(jù)圖線，關(guān)系式寫為v2＝kW＋b，在直線上取兩點(diǎn)，如(1.4×10－2,0.07)(8×10

56、－2,0.38)，代入上式，解得k≈4.7，b≈0.004，在作圖誤差允許的范圍內(nèi)，表達(dá)式可寫為v2＝4.7W。把功的單位用基本單位表示，J＝N·m＝kg·m2·s－2，容易得出與圖線斜率有關(guān)的物理量單位為kg－1，故與圖線斜率有關(guān)的物理量應(yīng)是質(zhì)量。 (5)若重物質(zhì)量m不滿足遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量M，則繩子對小車的拉力實(shí)際不等于重物的重力， 由mg＝(M＋m)a和F＝Ma 知F＝mg， 由動能定理得：mv2＝Fx，v2＝x＝x， 而W＝mgx，故v2＝W， 則實(shí)際v2-W圖線的斜率k＝，重物質(zhì)量m與小車質(zhì)量M不變，速度雖然增大，但斜率不變，選項(xiàng)A正確。 答案　(1)B(2分)　(2)A(

57、2分)　B(2分) (3)mgx2(2分)　(2分) (4)v2＝4.7W(4.6W～4.8W均認(rèn)為正確)(2分)　質(zhì)量(2分)　(5)A(4分) 錯解　(1)因電磁打點(diǎn)計時器接在學(xué)生電源上，學(xué)生電源已經(jīng)將220 V的交流電變成了直流電，故選A。 (2)平衡摩擦力和其他阻力時采用墊高長木板右端，使小車的重力的分力與摩擦力及其他阻力平衡，阻力包含了打點(diǎn)時振針與紙帶之間的摩擦，故需要在打點(diǎn)狀態(tài)下判斷是否達(dá)到平衡要求。 (3)由做功公式知：W＝mgx2；利用勻變速直線運(yùn)動中間時刻的速度等于本段時間內(nèi)的平均速度知，B點(diǎn)速度等于AC段的平均速度，vB＝。 (4)根據(jù)已給出的v2 -W圖象可以

58、判斷為正比例函數(shù)圖象，所以函數(shù)關(guān)系方程設(shè)定為v2＝kW形式，在直線上選定一點(diǎn)為(3×10－2,0.15)，解之得k＝5 kg－1。則方程為v2＝5W，把功的單位用基本單位表示，J＝N·m＝kg·m2·s－2，容易得出與圖線斜率有關(guān)的物理量單位為kg－1，故與圖線斜率有關(guān)的物理量應(yīng)是質(zhì)量。 (5)若重物質(zhì)量m不滿足遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量M，則繩子對小車的拉力實(shí)際不等于重物的重力， 由mg＝(M＋m)a和F＝Ma 知F＝mg， 由動能定理得： mv2＝Fx，v2＝x＝x， 而W＝mgx， 則實(shí)際v2-W圖線的斜率k＝，隨著重物質(zhì)量m的增大，斜率k變小，所以D正確。 答案　(1)A(扣2分)

59、　(2)A(2分)　B(2分)　 (3)mgx2(2分)　(2分) (4)v2＝5W(扣2分)　質(zhì)量(2分) (5)D(扣4分) 本題的錯誤往往容易出現(xiàn)在下列幾個方面： (1)對打點(diǎn)計時器的工作原理沒有理解清楚，只是死記硬背，在用時往往出現(xiàn)錯誤。 (2)從題目給出的v2-W圖象來看，肯定是條直線，但是過不過原點(diǎn)就未可知了。因此，在設(shè)定直線方程時要設(shè)成一次函數(shù)式，不應(yīng)設(shè)成正比例函數(shù)式。但是不管是一次函數(shù)式還是正比例函數(shù)式，它們的斜率都是相同的，均為k＝。 (3)判斷v2-W圖象關(guān)系時推導(dǎo)出v2＝W后，聯(lián)想到探究“加速度與力的關(guān)系”時，隨著m增大，a與F有類似的關(guān)系，所以圖象向下

60、彎曲，從而錯選D。 專題作業(yè) 1．(2019·長沙二模)某探究小組為了研究小車的直線運(yùn)動，用自制的“滴水計時器”計量時間。實(shí)驗(yàn)前，將該計時器固定在小車旁，如圖甲所示。實(shí)驗(yàn)時，保持桌面水平，讓小車在外力的作用下運(yùn)動一段時間，滴水計時器等時間間隔地滴下小水滴，圖乙記錄了桌面上連續(xù)6個水滴的位置及它們之間的距離。已知滴水計時器從滴出第1個水滴開始計時，到滴出第26個水滴共用時10 s。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字) (1)水滴從滴到位置1至滴到位置6用時________ s。 (2)小車運(yùn)動過程的加速度大小為________ m/s2；水滴滴到位置5時，小車的速度大小為________ m/

61、s。 答案　(1)2.0　(2)0.10　0.35 解析　(1)滴水計時器從滴出第1個水滴開始計時，到滴出第26個水滴共用時10 s，則滴水周期為T＝ s＝0.4 s。所以水滴從滴到位置1至滴到位置6用時為t′＝5×0.4 s＝2.0 s。 (2)根據(jù)Δs＝aT2可求得 a＝ m/s2≈0.10 m/s2，根據(jù)中間時刻的速度等于平均速度可求得水滴滴到位置5時，小車的速度大小為v5＝×10－3 m/s≈0.35 m/s。 2．(2019·北京石景山高三統(tǒng)一測試)橡皮筋也像彈簧一樣，在彈性限度內(nèi)伸長量x與彈力F成正比，即F＝kx，k的值與橡皮筋的原長L、橫截面積S有關(guān)，理論與實(shí)驗(yàn)都證明k

62、＝Y(jié)，其中Y是由材料決定的常數(shù)，材料力學(xué)中稱之為楊氏模量。 (1)在國際單位中，楊氏模量Y的單位應(yīng)為(　　) A．N B．m C．N/m D．N/m2 (2)某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)測得該橡皮筋的一些數(shù)據(jù)，作出了外力F與伸長量x之間的關(guān)系圖象如圖所示，由圖象可求得該橡皮筋的勁度系數(shù)k＝____________ N/m。 (3)若橡皮筋的原長為10.0 cm，橫截面積為1.0 mm2，則該橡皮筋的楊氏模量Y的大小是________(只填數(shù)字，單位取(1)中正確單位，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。 答案　(1)D　(2)500　(3)5.0×107 解析　(1)由題意知Y＝，故Y的單位是＝N

63、/m2，故選D。 (2)橡皮筋的勁度系數(shù)是F-x圖象的斜率，由圖象得k＝ N/m＝500 N/m。 (3)根據(jù)楊氏模量公式知Y＝＝ N/m2＝5.0×107 N/m2。 3．(2018·江蘇高考)某同學(xué)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來測量重力加速度g。細(xì)繩跨過固定在鐵架臺上的輕質(zhì)滑輪，兩端各懸掛一只質(zhì)量為M的重錘。實(shí)驗(yàn)操作如下： ①用米尺量出重錘1底端距地面的高度H； ②在重錘1上加上質(zhì)量為m的小鉤碼； ③左手將重錘2壓在地面上，保持系統(tǒng)靜止。釋放重錘2，同時右手開啟秒表，在重錘1落地時停止計時，記錄下落時間； ④重復(fù)測量3次下落時間，取其平均值作為測量值t。 請回答下列問題：

64、(1)步驟④可以減小對下落時間t測量的________(選填“偶然”或“系統(tǒng)”)誤差。 (2)實(shí)驗(yàn)要求小鉤碼的質(zhì)量m要比重錘的質(zhì)量M小很多，主要是為了________。 A．使H測得更準(zhǔn)確 B．使重錘1下落的時間長一些 C．使系統(tǒng)的總質(zhì)量近似等于2M D．使細(xì)繩的拉力與小鉤碼的重力近似相等 (3)滑輪的摩擦阻力會引起實(shí)驗(yàn)誤差?，F(xiàn)提供一些橡皮泥用于減小該誤差，可以怎么做？________________________________________________。 (4)使用橡皮泥改進(jìn)實(shí)驗(yàn)后，重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測量，并測出所用橡皮泥的質(zhì)量為m0。用實(shí)驗(yàn)中的測量量和已知量表示g，得g＝

65、____________。 答案　(1)偶然　(2)B (3)在重錘1上粘上橡皮泥，調(diào)整橡皮泥質(zhì)量直至輕拉重錘1能觀察到其勻速下落 (4) 解析　(1)時間測量是人為操作快慢和讀數(shù)問題帶來的誤差，所以屬于偶然誤差。 (2)由于自由落體運(yùn)動的加速度較大，下落H高度的時間較短，為了減小測量時間的實(shí)驗(yàn)誤差，就要使重錘下落的時間長一些，因此系統(tǒng)下降的加速度要小，所以小鉤碼的質(zhì)量要比重錘的質(zhì)量小很多。 (3)為了消除滑輪的摩擦阻力，可用橡皮泥粘在重錘1上，輕拉重錘放手后若系統(tǒng)做勻速運(yùn)動，則表示平衡了阻力。 (4)根據(jù)牛頓第二定律有mg＝(M＋m0＋m＋M)a，又H＝at2，解得g＝。 4

66、．(2018·天津高考)某研究小組做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(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，其中正確的是________。 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．使用彈簧測力計時，施力方向應(yīng)沿彈簧測力計軸線；讀數(shù)時視線應(yīng)正對彈簧測力計刻度 D．用兩個彈簧測力計互成角度拉橡皮條時的拉力必須都小于只用一個彈簧測力計時的拉力 (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________。 答案　(1)BC　(2)B 解析　(1)為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更具有普遍性，在實(shí)驗(yàn)過程中不應(yīng)讓橡皮條的拉力方向具有特殊的角度或位置，A錯誤；只要每一組實(shí)驗(yàn)時用一個力和用兩個力拉的效果相同即可，即結(jié)點(diǎn)O的位置相同，不需要每次實(shí)驗(yàn)時結(jié)點(diǎn)O的位置都相同，B正確；使