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專題九 必考 力學實驗（一） 考綱解讀 實驗名稱 考試屬性 說明 必考 加試 1.用打點計時器測速度 √ 1.不要求了解電磁打點(電火花)計時器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和技術(shù)細節(jié)2.不要求理解用氣墊導軌、光電門和數(shù)字計時器研究運動的原理 3.不要求運用a－F圖象和a－圖象分析與解決問題 2.探究小車速度隨時間變化的規(guī)律 √ 3.探究求合力的方法 √ 4.探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 √ 　　　　　　用打點計時器測速度 　　　　　　探究小車速度隨時間變化的規(guī)律 1.打點計時器 (1)作用：計時儀器，當所用交流電源的頻率f＝50 Hz時，每隔0.02 s打一次點. (2)工作條件：電磁打點計時器用6 V以下交流電源；電火花計時器用220 V交流電源. (3)處理紙帶數(shù)據(jù)時區(qū)分計時點和計數(shù)點：計時點是指打點計時器在紙帶上打下的點.計數(shù)點是指測量和計算時在紙帶上所選取的點，要注意“每5個點取一個計數(shù)點”與“每隔4個點取一個計數(shù)點”的取點方法是一樣的，時間間隔均為0.1 s. 2.勻變速直線運動的判斷 (1)沿直線運動的物體在連續(xù)相等時間T內(nèi)的位移分別為x1、x2、x3、x4…，若Δx＝x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝…則說明物體在做勻變速直線運動，且Δx＝aT2. (2)利用“平均速度法”確定多個點的瞬時速度，作出物體運動的v－t圖象.若v－t圖線是一條傾斜的直線，則說明物體的速度隨時間均勻變化，即做勻變速直線運動. 3.由紙帶求物體運動速度的方法 根據(jù)勻變速直線運動某段時間中間時刻的瞬時速度等于這段時間內(nèi)的平均速度，知vn＝. 4.利用紙帶求物體加速度的兩種方法 (1)逐差法：根據(jù)x4－x1＝x5－x2＝x6－x3＝3aT2(T為相鄰兩計數(shù)點之間的時間間隔)，求出a1＝，a2＝，a3＝，再算出a1、a2、a3的平均值a＝＝(＋＋) ＝，即為物體的加速度. (2)圖象法：如圖1所示，以打某計數(shù)點時為計時起點，利用vn＝求出打各點時的瞬時速度，描點得v－t圖象，圖象的斜率即為物體做勻變速直線運動的加速度. 圖1 5.注意事項 (1)平行：紙帶、細繩要和長木板平行. (2)靠近：釋放小車前，應使小車停在靠近打點計時器的位置. (3)先后順序：實驗時應先接通電源，后釋放小車；實驗后先斷開電源，后取下紙帶. (4)防止碰撞：在到達長木板末端前應讓小車停止運動，防止鉤碼落地，小車與滑輪碰撞. (5)減小誤差：小車另一端掛的鉤碼個數(shù)要適當，避免速度過大而使紙帶上打的點太少，或者速度太小，使紙帶上打的點過于密集. (6)紙帶選?。哼x擇一條點跡清晰的紙帶，舍棄點密集部分，適當選取計數(shù)點. (7)準確作圖：在坐標紙上，縱、橫軸選取合適的單位(避免所描點過密或過疏而導致誤差過大)，仔細描點連線，不能連成折線，應作一條直線，讓各點盡量落到這條直線上，落不到直線上的各點應均勻分布在直線的兩側(cè). 例1　(2016浙江10月選考17)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中 (1)下列說法中不正確或不必要的是________(填字母). A.長木板的一端必須墊高，使小車在不掛鉤碼時能在木板上做勻速運動 B.連接鉤碼和小車的細線應與長木板保持平行 C.小車應靠近打點計時器，先接通電源，后釋放小車 D.選擇計數(shù)點時，必須從紙帶上第一個點開始 (2)圖2是實驗中打下的一段紙帶，算出計數(shù)點2的速度大小為________m/s，并在圖3中標出，其余計數(shù)點1、3、4、5對應的小車瞬時速度大小在圖3中已標出. (3)作圖并求得小車的加速度大小為________m/s2. 圖2 圖3 答案　(1)AD　(2)0.60　(3)1.45 解析　(1)探究小車的速度隨時間的變化規(guī)律，要求長木板平放即選項A不是必要的.在處理紙帶時，由于第一點并不確定，因此常常將前面的點去掉，從清晰可辨的點取點后處理實驗數(shù)據(jù)，所以D選項也不是必要的.連接小車的細線需要與木板平行，否則就要涉及到線的拉力分解問題，即拉力是一個變力，選項B是必要的.操作時應先接通電源再釋放小車，所以C選項是必要的.因此答案為A、D. (2)根據(jù)圖中x1＝3.80 cm ，x3＝15.70 cm ，所以v2＝≈0.60 m/s. (3)由圖象可求出加速度a＝＝1.45 m/s2 變式題組 1.(多選)關(guān)于“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗操作，下列說法中正確的是(　　) A.長木板不能側(cè)向傾斜，也不能一端高一端低 B.在釋放小車前，小車應停在靠近打點計時器處 C.應先接通電源，待打點計時器開始打點后再釋放小車 D.要在小車到達定滑輪前使小車停止運動 答案　BCD 解析　長木板不能側(cè)向傾斜，但可以一端高一端低，故選項A錯誤.實驗時，為了能在紙帶上得到較多的點跡，釋放小車前，小車應停在靠近打點計時器處，選項B正確；如果先釋放小車，可能紙帶上打不上幾個點，故選項C正確；為了保護小車避免落地摔壞，在小車到達定滑輪前要用手使小車停止運動，選項D正確. 2.(2015浙江選考)在“用打點計時器測速度”的實驗中某同學獲得的一條紙帶如圖4所示. 圖4 (1)已知打點計時器電源頻率為50 Hz，則紙帶上打相鄰兩點的時間間隔為________. (2)A、B、C、D、E、F、G是紙帶上7個計數(shù)點，每兩個相鄰計數(shù)點間有四個點沒有畫出，從圖中讀出A、B兩點間距x＝________m； (3)C點對應的速度是________m/s；小車運動的加速度為________m/s2.(計算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字) (4)若實驗后發(fā)現(xiàn)，實際所用交流電的頻率高于50 Hz，則上述計算結(jié)果與真實值相比是________.(填“偏大”“偏小”或“不變”) 答案　(1)0.02 s　(2)3.010－3　(3)0.060　0.20　(4)偏小 解析　(1)T＝＝0.02 s. (2)因毫米刻度尺的最小刻度為1 mm，故應估讀到0.1 mm，即x＝3.0 mm＝3.010－3 m. (3)由于勻變速直線運動中某段時間內(nèi)的平均速度等于該段中間時刻的瞬時速度，所以vC＝＝10－2 m/s＝0.060 m/s.小車運動的加速度a＝＝10－2 m/s2＝0.20 m/s2. (4)若實驗后發(fā)現(xiàn)，實際所用交流電的頻率高于50 Hz，此時兩計時點間的距離小于真實值，故測得的速度與加速度均小于真實值. 　　　　　　探究求合力的方法 1.實驗原理 互成角度的兩個力F1、F2與另外一個力F′產(chǎn)生相同的效果，看F1、F2用平行四邊形定則求出的合力F與F′在實驗誤差允許范圍內(nèi)是否相等. 2.實驗器材 木板、白紙、圖釘若干、橡皮條、細繩、彈簧測力計兩個、三角板、刻度尺. 3.實驗步驟 (1)用圖釘把一張白紙釘在水平桌面上的木板上. (2)用兩個彈簧測力計分別鉤住兩個細繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點到達某一位置O. (3)用鉛筆描下結(jié)點O的位置和兩個細繩套的方向，并記錄彈簧測力計的讀數(shù)，利用刻度尺和三角板根據(jù)平行四邊形定則求出合力F. (4)只用一個彈簧測力計，通過細繩套把橡皮條的結(jié)點拉到與前面相同的位置O，記下彈簧測力計的讀數(shù)F′和細繩的方向. (5)比較F′與用平行四邊形定則求得的合力F，看它們在實驗誤差允許的范圍內(nèi)是否相等. 4.注意事項 (1)位置不變：在同一次實驗中，使橡皮條拉長時結(jié)點的位置一定要相同. (2)角度合適：用兩個彈簧測力計鉤住細繩套互成角度地拉橡皮條時，其夾角不宜太小，也不宜太大，以60～100為宜. (3)在合力不超出量程及在橡皮條彈性限度內(nèi)形變應盡量大一些.細繩套應適當長一些，便于確定力的方向. (4)統(tǒng)一標度：在同一次實驗中，畫力的圖示選定的標度要相同，并且要恰當選定標度，使力的圖示稍大一些. 5.誤差分析 (1)誤差來源：除彈簧測力計本身的誤差外，還有讀數(shù)誤差、作圖誤差等. (2)減小誤差的辦法： ①實驗過程中讀數(shù)時眼睛一定要正視彈簧測力計的刻度盤，要按有效數(shù)字位數(shù)要求和彈簧測力計的精度正確讀數(shù)和記錄. ②作圖時使用刻度尺，并借助于三角板，使表示兩力的對邊一定要平行. 例2　(1)如圖5為“探究求合力的方法”的實驗裝置.小張同學在實驗中用a、b兩彈簧秤拉橡皮條，如圖所示.他在實驗操作中除了所用細繩太短外，至少還有一處錯誤，請你幫他找出錯誤之處__________________________.(寫出一條即可) 圖5 (2)小張同學修正錯誤后，重新進行了測量，在測量時，左、右兩只彈簧秤的示數(shù)如圖6甲所示，則左彈簧秤的示數(shù)是________N，右彈簧秤的示數(shù)是________N.若兩根細繩的夾角為90，請你幫他在所給的方格紙(圖乙)上按作圖法的要求畫出這兩個力及它們的合力. 圖6 (3)小張同學實驗后發(fā)現(xiàn)用一個彈簧秤也能完成這個實驗，請問他這個想法是否可行？________(填“是”或“否”). 答案　(1)a彈簧秤所用拉力太大，或b彈簧秤拉力方向與細繩方向不一致　(2)2.75(0.02)　3.30(0.02)　作圖如圖所示　(3)是 解析　(1)在該實驗中，要正確測量彈力的大小和方向，同時作出的平行四邊形要大小適中，不能太小也不能太大，以免增大誤差.題中操作錯誤或不妥之處有：b彈簧秤拉力方向與細繩方向不一致；a彈簧秤的拉力太大，用一只彈簧秤再次做實驗時會超出量程. (2)左彈簧秤的示數(shù)為2.75 N，右彈簧秤的示數(shù)為3.30 N，合力如圖所示. (3)用一個彈簧秤也能完成這個實驗是可行的，兩個分力先后兩次測量，一個用手拉、一個用彈簧秤測，保持位置不變，手和彈簧秤換一下. 變式題組 3.(多選)(2015浙江10月選考真題)在“探究求合力的方法”的實驗中，下列器材中必須要用的是(　　) 答案　BD 解析　在“探究求合力的方法”的實驗中，要用彈簧測力計測拉力，用刻度尺畫線并測量表示力的大小的線段長度.故選B、D. 4.如圖7所示，在“探究求合力的方法”的實驗中，有下列實驗步驟： a.在桌上放一塊方木板，在方木板上墊一張白紙，把橡皮條的一端固定在板上的A點. b.只用一只彈簧測力計，通過細繩把橡皮條的結(jié)點拉到同樣的位置O，記下彈簧測力計的示數(shù)F′和細繩的方向，按同樣比例作出力F′的圖示. c.改變兩個分力的大小和夾角，再做兩次實驗. d.記下兩只彈簧測力計的示數(shù)F1、F2及結(jié)點的位置，描下兩條細繩的方向，在紙上按比例作出力F1和F2的圖示，用平行四邊形定則求出合力F. e.比較力F′與F，可以看出，它們在實驗誤差允許的范圍內(nèi)是相等的. f.把兩條細繩系在橡皮條的另一端，通過細繩用兩個彈簧測力計互成角度拉橡皮條，橡皮條伸長，使結(jié)點到達某一位置O. 圖7 完成下列填空： (1)上述步驟中，正確的順序是________(填寫步驟前面的字母). (2)(多選)下列哪些措施能減小實驗誤差________. A.兩條細繩必須等長 B.彈簧測力計、細繩、橡皮條都應與木板平面平行 C.拉橡皮條的細繩要稍長一些，標記同一條細繩的方向時兩標記點要適當遠一些 D.實驗前先把實驗所用的兩只彈簧測力計的掛鉤相互鉤住平放在桌面上，向相反方向拉動，檢查讀數(shù)是否相同，若不同，則進行調(diào)節(jié)使之相同 答案　(1)afdbec　(2)BCD 解析　(1)先固定好白紙和橡皮條，用兩個彈簧測力計拉橡皮條到結(jié)點O，記下兩個力的大小和方向，然后用一個彈簧測力計拉橡皮條到O點，記下拉力的大小和方向，由平行四邊形定則畫出兩個力的合力，與第二次的一個力比較大小和方向；改變兩個分力的大小和夾角，重復實驗.故實驗步驟為afdbec. (2)兩條細繩是否等長，不會影響實驗誤差，A錯誤；避免拉力和紙面不平行，如果不平行畫出的力就不是實際作用力了，B可以減小誤差；細繩稍長些，這樣在描點畫力的方向時，偏差少，誤差小，C正確；實驗前調(diào)節(jié)彈簧測力計，使得兩個讀數(shù)相同，這樣畫出的平行四邊形才準確，可以減小誤差，D正確. 　　　　　　探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 1.實驗原理(實驗原理圖如圖8所示) 圖8 (1)保持質(zhì)量不變，探究加速度跟合外力的關(guān)系. (2)保持合外力不變，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系. (3)作出a－F圖象和a－圖象，確定其關(guān)系. 2.實驗器材 小車、砝碼、小盤、細繩、附有定滑輪的長木板、墊木、打點計時器、低壓交流電源、導線兩根、紙帶、天平、米尺. 3.實驗步驟 (1)測量：用天平測量砝碼和小盤的質(zhì)量m′和小車的質(zhì)量m. (2)安裝：按照如實驗原理圖所示裝置把實驗器材安裝好，只是不把懸掛小盤的細繩系在小車上(即不給小車牽引力). (3)平衡摩擦力：在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊上墊木，使小車能勻速下滑. (4)操作：①小盤通過細繩繞過定滑輪系于小車上，先接通電源后放開小車，取下紙帶編號碼. ②保持小車的質(zhì)量m不變，改變砝碼和小盤的質(zhì)量m′，重復步驟①. ③在每條紙帶上選取一段比較理想的部分，測加速度a. ④描點作圖，作a－F的圖象. ⑤保持砝碼和小盤的質(zhì)量m′不變，改變小車質(zhì)量m，重復步驟①和③，作a－圖象. 4.注意事項 (1)平衡摩擦力：適當墊高木板的右端，使小車的重力沿斜面方向的分力正好平衡小車和紙帶受到的阻力.在平衡摩擦力時，不要把懸掛小盤的細繩系在小車上，讓小車拉著穿過打點計時器的紙帶勻速運動. (2)不重復平衡摩擦力. (3)實驗條件：m?m′. (4)一先一后一按：改變拉力和小車質(zhì)量后，每次開始時小車應盡量靠近打點計時器，并應先接通電源，后釋放小車，且應在小車到達滑輪前按住小車. 5.誤差分析 (1)因?qū)嶒炘聿煌晟埔鸬恼`差：本實驗用砝碼和小盤的總重力m′g代替小車的拉力，而實際上小車所受的拉力要小于砝碼和小盤的總重力. (2)摩擦力平衡不準確、質(zhì)量測量不準確、計數(shù)點間距測量不準確、紙帶和細繩不嚴格與木板平行都會引起誤差. 6.數(shù)據(jù)處理 (1)利用逐差法求a. (2)以a為縱坐標，F(xiàn)為橫坐標，根據(jù)各組數(shù)據(jù)描點，如果這些點在一條過原點的直線上，說明a與F成正比. (3)以a為縱坐標，為橫坐標，描點、連線，如果該線為過原點的直線，就能判定a與m成反比. 例3　某班級同學用如圖9所示的裝置驗證加速度a和力F、質(zhì)量m的關(guān)系.甲、乙兩輛小車放在傾斜軌道上，小車甲上固定一個力傳感器，小車乙上固定一個加速度傳感器(可以測量乙在任意時刻的加速度大小)，力傳感器和小車乙之間用一根不可伸長的細線連接，在彈簧拉力的作用下兩輛小車一起開始運動，利用兩個傳感器可以采集記錄同一時刻小車乙受到的拉力和加速度的大小. 圖9 (1)下列關(guān)于實驗裝置和操作的說法中正確的是________. A.軌道傾斜是為了平衡小車甲受到的摩擦力 B.軌道傾斜是為了平衡小車乙受到的摩擦力 C.實驗中，在小車乙向下運動的過程中均可采集數(shù)據(jù) D.實驗中，只能在小車乙加速運動的過程中采集數(shù)據(jù) (2)四個實驗小組選用的小車乙(含加速度傳感器)的質(zhì)量分別為m1＝0.5 kg，m2＝1.0 kg、m3＝1.5 kg和m4＝2.0 kg，其中有三個小組已經(jīng)完成了a－F圖象，如圖10所示.最后一個小組的實驗數(shù)據(jù)如下表所示，請在圖中完成該組的a－F圖線. 實驗次數(shù) 1 2 3 4 5 6 拉力F(N) 24.5 20.0 17.5 12.0 8.1 4.8 加速度a(m/s2) 16.3 13.3 11.7 8.0 5.4 3.2 圖10 (3)在驗證了a和F的關(guān)系后，為了進一步驗證a和m的關(guān)系，可直接利用圖中的四條圖線收集數(shù)據(jù)，然后作圖.請寫出具體的做法： ①如何收集數(shù)據(jù)？ ________________________________________________________________________； ②為了更直觀地驗證a和m的關(guān)系，建立的坐標系應以________為縱軸，以________為橫軸. 答案　(1)BD　(2)如圖所示 (3)①在a－F圖象上作一條垂直于橫軸的直線，與四條圖線分別有個交點，記錄下四個交點的坐標a，分別與圖象對應的m組成四組數(shù)據(jù)?、赼　 解析　(1)本實驗的研究對象是小車乙，所以軌道傾斜是為了平衡小車乙受到的摩擦力，A錯誤，B正確；實驗研究的是加速過程，C錯誤，D正確. (2)根據(jù)數(shù)據(jù)描點再作圖. (3)①在a－F圖象上作一條垂直于橫軸的直線，與四條圖線分別有個交點，記下四個交點的縱軸標a，分別與各圖線對應的m組成四組數(shù)據(jù).②因a與m成反比關(guān)系，為了方便判斷，畫a－圖象. 變式題組 5.(2015臺州模擬)(1)我們已經(jīng)知道，物體的加速度a同時跟合外力F和質(zhì)量m兩個因素有關(guān).要研究這三個物理量之間的定量關(guān)系的思想方法是________________________________. (2)某同學的實驗方案如圖11所示，她想用砂桶的重力表示小車受到的合外力F，為了減小這種做法帶來的實驗誤差，她先做了兩方面的調(diào)整措施： 圖11 a.用小木塊將長木板無滑輪的一端墊高，目的是______________________. b.使砂桶的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，目的是使拉小車的力近似等于________________. (3)該同學利用實驗中打出的紙帶求加速度時，處理方案有兩種： A.利用公式a＝計算； B.根據(jù)a＝利用逐差法計算. 兩種方案中，你認為選擇方案________比較合理. 答案　(1)控制變量法　(2)a.平衡摩擦力　b.砂桶的重力　(3)B 解析　(1)要研究三個物理量之間的定量關(guān)系的思想方法是控制變量法. (2)用小木塊將長木板無滑輪的一端墊高，目的是平衡摩擦力.想用砂桶的重力表示小車受到的合外力F，為了減小這種做法帶來的實驗誤差，應使砂桶的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，目的是使拉小車的力近似等于砂桶的重力. (3)利用實驗中打出的紙帶求加速度時，需要根據(jù)a＝利用逐差法計算，方案B比較合理. 1.“探究求合力的方法”的實驗情況如圖1甲所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細繩的結(jié)點，OB和OC為細繩，圖乙是在白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的圖. 圖1 (1)圖乙中的F與F′兩力中，方向一定沿AO方向的是________. (2)本實驗采用的科學方法是(　　) A.理想實驗法 B.等效替代法 C.控制變量法 D.建立物理模型法 答案　(1)F′　(2)B 解析　(1)圖中F′為拉橡皮條所施加的力，一定與AO的方向相同.F是兩個分力通過平行四邊形定則合成得到的合力，由于實驗誤差的存在，F(xiàn)的方向與AO方向不一定完全相同，故方向一定沿AO方向的是F′. (2)本實驗是通過等效替代的方法來完成實驗的，故采用的科學方法為等效替代法. 2.(2016嘉興調(diào)研)某同學用如圖2所示的實驗裝置來探究求合力的方法.彈簧測力計A掛于固定點P，下端用細線掛一重物M.彈簧測力計B的一端用細線系于O點，手持另一端向左拉，使結(jié)點O靜止在某位置.分別讀出彈簧測力計A和B的示數(shù)，并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點的位置和拉線的方向. 圖2 (1)本實驗用的彈簧測力計示數(shù)的單位為N，圖中A的示數(shù)為________N. (2)下列不必要的實驗要求是________.(請?zhí)顚戇x項前對應的字母) A.應測量重物M所受的重力 B.彈簧測力計應在使用前校零 C.拉線方向應與木板平面平行 D.改變拉力，進行多次實驗，每次都要使O點靜止在同一位置 (3)某次實驗中，該同學發(fā)現(xiàn)彈簧測力計A的指針稍稍超出量程，請您提出兩個解決辦法. 答案　(1)3.60　(2)D　(3)見解析 解析　(1)如題圖所示，彈簧測力計A的示數(shù)為3.60 N. (2)“探究求合力的方法”實驗，只要驗證FA、FB和Mg滿足平行四邊形即可，D不必要. (3)彈簧測力計A的指針稍稍超出量程，說明彈簧測力計A的拉力過大，由力的平行四邊形定則可知，改變彈簧測力計B拉力的大小、減小重物M的質(zhì)量、改變彈簧測力計B拉力的方向，都可以減小彈簧測力計A的拉力，也可將A更換為量程較大的測力計. 3.李明同學在做“探究求合力的方法”的實驗時，利用坐標紙記下了橡皮筋的結(jié)點位置O點以及兩個彈簧測力計拉力的大小，如圖3甲所示. 　 圖3 (1)試在圖甲中作出無實驗誤差情況下F1和F2的合力圖示，并用F表示此力. (2)有關(guān)此實驗，下列敘述正確的是______. A.兩彈簧測力計的拉力可以同時比橡皮筋的拉力大 B.橡皮筋的拉力是合力，兩彈簧測力計的拉力是分力 C.兩次拉橡皮筋時，需將橡皮筋結(jié)點拉到同一位置O.這樣做的目的是保證兩次彈簧測力計拉力的效果相同 D.若只增大某一個彈簧測力計的拉力的大小而要保證橡皮筋結(jié)點位置不變，只需要調(diào)整另一個彈簧測力計的拉力的大小即可 (3)圖乙是李明和張華兩位同學在做以上實驗時得到的結(jié)果，其中哪一個實驗比較符合實驗事實？(力F′是用一個彈簧測力計拉時的圖示) 答案　(1)如圖所示 (2)AC　(3)張華的實驗比較符合實驗事實 解析　(1)用平行四邊形定則作圖，即以F1、F2為兩鄰邊作平行四邊形，對角線就表示合力F.(標上箭頭表明方向) (2)兩分力可以同時大于合力，故A正確；結(jié)點受三個力作用處于平衡狀態(tài)，其中兩彈簧測力計的拉力的合力與第三個力——橡皮筋的拉力等大反向，是一對平衡力，而橡皮筋的拉力不是合力，故B錯；只有保證結(jié)點在同一位置才能說明作用效果相同，故C對；若兩個分力的大小變化而方向都不變，則合力必定變化，故D錯. (3)作圖法得到的F必為平行四邊形的對角線，單個彈簧測力計的拉力F′一定與橡皮筋共線，故張華的實驗比較符合實驗事實. 4.某同學用如圖4甲所示的實驗裝置研究勻變速直線運動. 圖4 實驗步驟如下： A.安裝好實驗器材. B.讓小車拖著紙帶運動，打點計時器在紙帶上打下一系列小點，重復幾次，選出一條點跡比較清晰的紙帶，從便于測量的點開始，每五個點取一個計數(shù)點，如圖乙中a、b、c、d等點. C.測量x1、x2、x3……. 結(jié)合上述實驗步驟，請你繼續(xù)完成下列問題： (1)實驗中，除打點計時器(含紙帶、復寫紙)、小車、一端附有滑輪的長木板、細繩、鉤碼、導線及開關(guān)外，在下列儀器和器材中，必須使用的有________.(填選項代號) A.電壓合適的50 Hz交流電源　B.電壓可調(diào)的直流電源 C.秒表　D.刻度尺　E.天平　F.重錘　G.彈簧測力計 (2)如果小車做勻加速運動，所得紙帶如圖乙所示，則x1、x2、x3的關(guān)系是________，已知打點計時器打點的時間間隔是t，則打c點時小車的速度大小是________. 答案　(1)AD　(2)2x2＝x1＋x3　 解析　(1)實驗中打點計時器要使用50 Hz的交流電源；測量x1、x2、x3要使用刻度尺；實驗中無需使用秒表、天平、重錘和彈簧測力計，故選A、D. (2)因小車做勻加速直線運動，所以相鄰相等時間內(nèi)的位移之差是恒量，故x3－x2＝x2－x1，即2x2＝x1＋x3；c點是bd段的時間中點，則c點的瞬時速度等于該段的平均速度，即vc＝＝. 5.在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，小車做勻加速直線運動，打點計時器接在50 Hz的低壓交變電源上.某同學在打出的紙帶上每5點取一個計數(shù)點，共取了A、B、C、D、E、F六個計數(shù)點(每相鄰兩個計數(shù)點間的四個點未畫出).從每一個計數(shù)點處將紙帶剪開分成五段(分別為a、b、c、d、e段)，將這五段紙帶由短到長緊靠但不重疊地粘在xOy坐標系中，如圖5所示，由此可以得到一條表示v－t關(guān)系的圖線，從而求出加速度的大小. 圖5 (1)請你在xOy坐標系中用最簡潔的方法作出能表示v－t關(guān)系的圖線. (2)從第一個計數(shù)點開始計時，為求出0.15 s時刻的瞬時速度，需要測出哪一段紙帶的長度？ 答：__________________________________________________________. (3)若測得a段紙帶的長度為2.0 cm，e段紙帶的長度為10.0 cm，則可求出加速度的大小為________m/s2. 答案　(1)如圖所示 (2)b　(3)2.0 解析　(1)紙帶的長度表示位移，由于每條紙帶寬度相同，也就是時間相同，因此長度表示速度的大小，因此各個頂點連線就可以表示v－t關(guān)系的圖線. (2)0.15 s恰好是BC的中間時刻，因此需要測出BC的長度，也就是紙帶b的長度. (3)根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律Δx＝aT2，由于相鄰兩段的時間間隔都是0.1 s，可得：a＝＝2.0 m/s2. 6.(2016金華十校聯(lián)考)研究小車勻變速直線運動的實驗裝置如圖6(a)所示，其中斜面傾角θ可調(diào)，打點計時器的工作頻率為50 Hz，紙帶上計數(shù)點的間距如圖(b)所示，其中每相鄰兩點之間還有4個點未畫出. 圖6 (1)部分實驗步驟如下： A.測量完畢，關(guān)閉電源，取出紙帶 B.接通電源，待打點計時器工作穩(wěn)定后放開小車 C.將小車?？吭诖螯c計時器附近，小車尾部與紙帶相連 D.把打點計時器固定在平板上，讓紙帶穿過限位孔 上述實驗步驟的正確順序是：__________(用字母填寫). (2)圖(b)中標出的相鄰兩計數(shù)點的時間間隔T＝______ s. (3)計數(shù)點5對應的瞬時速度大小計算式為v5＝________. (4)為了充分利用記錄數(shù)據(jù)，減小誤差，小車加速度大小的計算式應為a＝________. 答案　(1)DCBA　(2)0.1　(3) (4) 解析　(2)時間t＝nT0＝50.02 s＝0.1 s(n為相鄰兩個計數(shù)點的間隔數(shù)). (3)在勻變速直線運動中：中間時刻的速度等于相鄰兩點間的平均速度. (4)取x1′＝x1＋x2＋x3，x2′＝x4＋x5＋x6，則：T′＝3T，就可用Δx′＝x2′－x1′＝aT′2求a. 7.(2014浙江1月學考22)小何用如圖7所示裝置探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系，在保持受力F相同的情況下，測得不同質(zhì)量物體對應的加速度.小何想運用這些數(shù)據(jù)得到實驗結(jié)論，作出的圖象應該是以下四幅中的(　　) 圖7 答案　D 解析　根據(jù)記錄的加速度a的值和對應小車的質(zhì)量m，作a－m圖象應該是C，但根據(jù)圖象C不能得出a與m成反比的關(guān)系，應該作a－圖象，若是一條過原點的直線，就可以得出a與m成反比的結(jié)論.故D項正確. 8.(2013浙江6月學考21)“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗裝置如圖8所示，用該裝置研究小車加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系時，下列說法正確的是(　　) 圖8 A.先釋放小車，再接通電源 B.打點計時器接電源直流輸出端 C.牽引小車的細繩應與長木板保持平行 D.在增加小車質(zhì)量的同時，增大木板的傾角 答案　C 解析　在實驗時，應先接通電源，再釋放小車，A錯誤.打點計時器應接電源交流輸出端，B錯誤.平衡摩擦力后，增加小車的質(zhì)量，小車重力的下滑分力與其摩擦力同時增加，且時刻相等，所以不用增大木板的傾角，D錯誤.牽引小車的細繩要與長木板平行，C正確. 9.某同學設(shè)計了如圖9所示的裝置來探究加速度與力的關(guān)系.把打點計時器固定在長木板上，讓紙帶穿過打點計時器連在小車的左端.將數(shù)字測力計固定在小車上，小車放在長木板上.在數(shù)字測力計的右側(cè)拴有一細線，細線跨過固定在木板邊緣的定滑輪與一重物相連，在重物的牽引下，小車在木板上加速運動，數(shù)字測力計可以直接顯示細線拉力的大小. 圖9 (1)采用數(shù)字測力計測量細線拉力與用重物重力代替拉力的方法相比，下列說法正確的是________(填選項前的字母). A.可以不用平衡摩擦力 B.直接測量小車(包括測力計)所受的拉力，可以減少誤差 C.利用此實驗裝置還需要測量重物的質(zhì)量 D.重物的質(zhì)量要遠小于小車和數(shù)字測力計的總質(zhì)量 (2)圖10是某同學在此實驗中獲得的一條紙帶，其中兩相鄰計數(shù)點間有四個點未畫出，已知打點計時器使用的交流電源的頻率為50 Hz，則小車運動的加速度a＝________m/s2. 圖10 (3)保持小車和數(shù)字測力計的總質(zhì)量一定，改變鉤碼的質(zhì)量，測出相應的加速度，采用圖象法處理數(shù)據(jù).請同學們根據(jù)測量數(shù)據(jù)在圖11中作出a－F圖象. 圖11 答案　(1)B　(2)0.39　(3)如圖所示 解析　(1)在實驗中已經(jīng)使用了數(shù)字測力計，可以直接測量小車所受的拉力，不需要再滿足重物的質(zhì)量遠小于小車的總質(zhì)量條件，也不需要測量重物的質(zhì)量，B正確，C、D錯誤；但仍需要平衡摩擦力，否則拉力不是小車的合力，A錯誤. (2)因為在連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差是0.39 cm，根據(jù)Δx＝aT2得，小車的加速度a＝＝ m/s2＝0.39 m/s2.