《2020屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 專題六 實驗 第14講 力學(xué)實驗練習(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) 第一部分 專題六 實驗 第14講 力學(xué)實驗練習(xí)（含解析）（34頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第14講　力學(xué)實驗 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)·重溫真題 1．力學(xué)實驗知識框架 2．洞悉重要力學(xué)實驗的考點 1．(2019·全國卷Ⅰ)某小組利用打點計時器對物塊沿傾斜的長木板加速下滑時的運動進行探究。物塊拖動紙帶下滑，打出的紙帶一部分如圖所示。已知打點計時器所用交流電的頻率為50 Hz，紙帶上標出的每兩個相鄰點之間還有4個打出的點未畫出。在A、B、C、D、E五個點中，打點計時器最先打出的是________點。在打出C點時物塊的速度大小為________ m/s(保留3位有效數(shù)字)；物塊下滑的加速度大小為________ m/s2(保留2位有效數(shù)字)。 答案　A　0.

2、233　0.75 解析　物塊加速下滑，因此打點間距逐漸增大，故先打出A點。 打C點時物塊的速度大小 vC＝＝ m/s≈0.233 m/s。 物塊下滑的加速度大小 a＝＝ m/s2＝0.75 m/s2。 2．(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)的實驗。所用器材有：鐵架臺、長木板、鐵塊、米尺、電磁打點計時器、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)某次實驗時，調(diào)整木板與水平面的夾角使θ＝30°。接通電源，開啟打點

3、計時器，釋放鐵塊，鐵塊從靜止開始沿木板滑下。多次重復(fù)后選擇點跡清晰的一條紙帶，如圖b所示。圖中的點為計數(shù)點(每兩個相鄰的計數(shù)點間還有4個點未畫出)。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2位小數(shù))。 答案　(1)　(2)0.35 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。 3．(2019·全國卷Ⅲ)

4、甲乙兩位同學(xué)設(shè)計了利用數(shù)碼相機的連拍功能測重力加速度的實驗。實驗中，甲同學(xué)負責(zé)釋放金屬小球，乙同學(xué)負責(zé)在小球自由下落的時候拍照。已知相機每間隔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，在此實驗中還必須使用的器材是________。(填正確答案標號) 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驗中的使用方法。答：_________________________________________________________________________________________________________________

5、_________________________。 (3)實驗中兩同學(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) 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 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，因此實驗中還必須使用米尺，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＝9.7 m/s2。 4．(2018·全國卷

6、Ⅰ)如圖a，一彈簧上端固定在支架頂端，下端懸掛一托盤；一標尺由游標和主尺構(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刻度線準確對齊的裝置，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，使其零刻度線對準指針，此時標尺讀數(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，再次使其零刻度線對準指針，標尺示數(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)。 答案　3.775　53.7 解析　游標卡尺精度為0.05 mm，游標

7、卡尺上游標第15條刻度線與主尺刻度線對齊，根據(jù)游標卡尺的讀數(shù)規(guī)則，題圖b所示的游標卡尺讀數(shù)為3.7 cm＋15×0.05 mm＝3.7 cm＋0.075 cm＝3.775 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。 5．(2019·江蘇高考)某興趣小組用如圖1所示的裝置驗證動能定理。 (1)有兩種工作頻率均為50 Hz的打點計時器供實驗選用： A．電磁打點計

8、時器 B．電火花打點計時器 為使紙帶在運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，紙帶穿過打點計時器的限位孔。實驗中，為消除摩擦力的影響，在砝碼盤中慢慢加入沙子，直到小車開始運動。同學(xué)甲認為此時摩擦力的影響已得到消除。同學(xué)乙認為還應(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動。看法正確的同學(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。接通打點計時器電源，松開小車，小車運動。紙帶被打出一系列點，其中的一段如圖2所示。圖中紙帶按實際尺寸畫出，紙帶上A點的速度vA＝__

9、______ m/s。 (4)測出小車的質(zhì)量為M，再測出紙帶上起點到A點的距離為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。實驗中，小車的質(zhì)量應(yīng)________(選填“遠大于”“遠小于”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均基本相等則驗證了動能定理。 答案　(1)B　(2)乙 (3)0.31(0.30～0.33都算對)　(4)遠大于 解析　(1)電磁打點計時器打點時運動的紙帶受到的阻力較大，而電火花打點計時器打點時運動的紙帶所受阻力較小，故選B。 (2)由于剛開始運動，拉力等于最

10、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點相鄰的兩點，用毫米刻度尺測出兩點之間的距離，如圖所示，可測得x＝1.24 cm。 用這一段的平均速度表示A點的瞬時速度，則vA＝＝ m/s＝0.31 m/s。 (4)由題意知，本實驗用砝碼、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)遠大于砝碼、砝碼盤和沙子的總質(zhì)量。 6．(2017·全國卷Ⅱ)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

11、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Δt； ③用Δs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Δt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中位置相同，令滑塊由靜止開始下滑，重復(fù)步驟②③； ⑤多次重復(fù)步驟④； ⑥利用實驗中得到的數(shù)據(jù)作出-Δt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

12、、a和Δt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　(1)vA＋Δt　(2)52.1　16.3 解析　(1)是Δt時間內(nèi)中間時刻的瞬時速度，vA為Δt時間內(nèi)的初速度，根據(jù)速度公式得＝vA＋a＝vA＋Δt。 (2)由＝vA＋Δt可知，圖c中圖線與軸的交點為vA，圖線的斜率為。將圖線延長可知，vA＝52.1 cm/s，在圖線上選取較遠的兩點，求得斜率＝ cm/s2≈8.17 cm/s2，即a≈16.3 cm/s2。 命題特點：1.常規(guī)實驗：立足教材，側(cè)重考查

13、完成實驗的能力。主要涉及基本儀器的使用(含讀數(shù))、實驗原理和測量方法的理解、實驗條件的控制、實驗步驟的編排，以及實驗數(shù)據(jù)的處理、實驗誤差的分析。 2．創(chuàng)新實驗：“新”可以更加有效地考查學(xué)生分析問題的能力，區(qū)分度也加大了。主要表現(xiàn)在：(1)實驗器材的等效與替換，如用氣墊導(dǎo)軌代替長木板、光電門和頻閃照相機代替打點計時器等。(2)實驗結(jié)論的拓展與延伸，如通過實驗裝置測出物體的加速度，再利用牛頓第二定律求動摩擦因數(shù)等。(3)試題情景的設(shè)計與創(chuàng)新。 思想方法：等效替代法、圖象法、平均值法、列表法、逐差法、控制變量法。 高考考向1　基本儀器的使用與讀數(shù) 例1　(2019·漢中第一次檢測)(1)

14、用游標卡尺測量小球的直徑如圖甲、乙所示。測量方法正確的是________(選填“圖甲”或“圖乙”)。 (2)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，如圖丙所示，則此示數(shù)為________mm。 (3)在“用打點計時器測速度”的實驗中，交流電源頻率為50 Hz，打出一段紙帶如圖丁所示。打下計數(shù)點2時，測得的瞬時速度v＝________m/s。 (1)用游標卡尺測量小球的直徑，應(yīng)將小球卡在哪兒測量？ 提示：外測量爪。 (2)螺旋測微器讀螺旋上的可動刻度讀數(shù)時，需要估讀嗎？ 提示：必須估讀到分度值下一位。 [解析]　(1)用游標卡尺測量小球的直徑，應(yīng)將小球卡在外測量爪中，故應(yīng)選題

15、圖甲。 (2)螺旋測微器的示數(shù)為固定讀數(shù)加上可動讀數(shù)，即6.5 mm＋20.0×0.01 mm＝6.700 mm。 (3)打下計數(shù)點2時紙帶的瞬時速度等于計數(shù)點1和3間的平均速度，即 v＝＝ m/s＝0.36 m/s。 [答案]　(1)圖甲　(2)6.700　(3)0.36 游標卡尺和螺旋測微器讀數(shù)時應(yīng)注意的問題 (1)10分度的游標卡尺，以mm為單位，小數(shù)點后只有1位。20和50分度的游標卡尺以mm為單位，小數(shù)點后有2位。 (2)游標卡尺在讀數(shù)時先確定主尺的分度(單位一般是cm，分度值為1 mm)，把數(shù)據(jù)讀成以毫米為單位的。先讀主尺數(shù)據(jù)，再讀游標尺數(shù)據(jù)，最后兩數(shù)相加。游標卡尺

16、讀數(shù)不估讀。 (3)不要把游標尺的邊緣當(dāng)成零刻度，而把主尺的刻度讀錯。 (4)螺旋測微器讀數(shù)時，要注意固定刻度上表示半毫米的刻度線是否已經(jīng)露出；要準確到0.01 mm，估讀到0.001 mm，即結(jié)果若用mm做單位，則小數(shù)點后必須保留三位數(shù)字。 1．在一次實驗中，張華同學(xué)用螺旋測微器測量某長方體工件的厚度如圖所示，根據(jù)圖示可判斷其厚度為________mm。該同學(xué)用下列某種儀器測得該工件的寬度為1.275 cm，則該同學(xué)所用的儀器可能是________(將正確答案的序號填在橫線上)。 ①螺旋測微器' ②10分度游標卡尺?、?0分度游標卡尺 答案　1.700　③ 解析　螺旋測微

17、器固定刻度部分讀數(shù)為1.5 mm，可動刻度部分分度值為0.01 mm，可動刻度部分讀數(shù)為0.200 mm，工件的厚度為1.700 mm。若用某種儀器測 出的工件的寬度為1.275 cm＝12.75 mm，由于以毫米為單位，小數(shù)點后有兩位有效數(shù)字，測量儀器不可能是①螺旋測微器和②10分度的游標卡尺，又由于最后一位是5，只有20分度的游標卡尺最后一位才可能是5，所以應(yīng)是③。 2．(2019·濟南三模)(1)利用游標卡尺和螺旋測微器分別測量一工件的直徑和高度，測量結(jié)果如圖甲和乙所示。該工件的直徑為________ cm，高度為________ mm。 (2)圖丙為“研究勻變速直線運動規(guī)律”

18、實驗中獲得的一條紙帶，已知打點計時器的頻率為50 Hz，采用逐差法求得加速度的大小a＝________ m/s2。(結(jié)果保留兩位小數(shù)) 答案　(1)1.065　6.862(6.861～6.863)　(2)2.40 解析　(1)該工件的直徑為：10 mm＋0.05 mm×13＝1.065 cm，高度為：6.5 mm＋0.01 mm×36.2＝6.862 mm。 (2)每5個點取一個計數(shù)點，則T＝0.1 s，根據(jù)Δx＝aT2可得a＝＝×10－2 m/s2＝2.40 m/s2。 高考考向2　紙帶類實驗 例2　(2017·江蘇高考)利用如圖1所示的實驗裝置探究恒力做功與物體動能變化的

19、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圖2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Δx，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/s2，利用W＝mgΔx算出拉力對小車做的功W。利

20、用Ek＝Mv2算出小車動能，并求出動能的變化量ΔEk。計算結(jié)果見下表。 W/×10－3 J 2.45 2.92 3.35 3.81 4.26 ΔEk/×10－3 J 2.31 2.73 3.12 3.61 4.00 請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在圖3中作出ΔEk-W圖象。 (4)實驗結(jié)果表明，ΔEk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。 (1)利用紙帶求打下某一計數(shù)點的速度的方法是什么？ 提示：平均速度等于中間時刻的瞬時速度。 (2)小車實際受到的拉力如何求解？

21、提示：F＝。 [解析]　(1)完全平衡摩擦力的標志是輕推小車，小車做勻速運動。 (2)兩計數(shù)點間的時間間隔T＝5×0.02 s＝0.1 s v1＝＝ m/s＝0.228 m/s (3)確定標度，根據(jù)給出數(shù)據(jù)描點。作圖如圖所示。 (4)從圖線上取兩個點(4.5,4.24)，(2.15,2.0) 圖線的斜率k＝≈0.953① 又有k＝＝② 根據(jù)運動學(xué)公式有v2＝2aΔx③ 根據(jù)牛頓第二定律有 F＝Ma④ 由①②③④式解得F≈0.093 N。 [答案]　(1)小車做勻速運動　(2)0.228　(3)見解析圖　(4)0.093 “長木板、小車、紙帶、打點計時器”實驗裝置

22、中的細節(jié)及注意事項 (1)打點計時器系列四個實驗 力學(xué)實驗中用到打點計時器的實驗主要有4個，分別是研究勻變速直線運動，驗證牛頓運動定律，探究動能定理，驗證機械能守恒定律。 (2)紙帶數(shù)據(jù)的處理方法 (3)平衡摩擦力的兩個實驗及方法 驗證牛頓運動定律和探究動能定理兩個實驗均需平衡摩擦力，平衡摩擦力的方法是墊高有打點計時器的一端，給小車一個初速度，使小車能勻速下滑。 (4)四個關(guān)鍵點 ①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“每五個點取一個計數(shù)點”與“每隔四個點取一個計數(shù)點”的取點方法是一樣的。 ②涉及打點計時

23、器的實驗均是先接通電源，打點穩(wěn)定后，再釋放紙帶。 ③實驗數(shù)據(jù)處理可借助圖象，充分利用圖象斜率、截距等的物理意義。 ④小車在長木板上做勻加速直線運動時，繩上的拉力并不等于懸掛物的重力，只有當(dāng)M車?m掛時，繩上的力近似等于懸掛物的重力。如果繩上連接著力傳感器或測力器，則可直接讀出繩上的拉力，不要求M車?m掛。 3．(2019·安徽定遠重點中學(xué)高三二模)某同學(xué)利用如圖甲所示的裝置探究物體的加速度a與所受合力F的關(guān)系。 (1)打點計時器使用的電源是________(選填選項前的字母)。 A．交流電源 B．直流電源 (2)他用小木塊將長木板無滑輪的一端墊高，目的是平衡摩擦力。具體操

24、作是：把木板墊高后，小車放在木板上，在不掛小桶且計時器________(填“打點”或“不打點”)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。 實驗時保持小桶和砝碼的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，其目的是________(選填選項前的字母)。 A．小車所受的拉力近似等于小車所受的合力 B．小車所受的拉力近似等于小桶和砝碼的總重力 C．保證小車運動的加速度不超過當(dāng)?shù)刂亓铀俣? (3)圖乙是實驗中得到的一條紙帶，A、B、C、D、E、F、G為7個相鄰的計數(shù)點，相鄰的兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出。相鄰的計數(shù)點之間的距離分別為：xAB＝4.22 cm、xB

25、C＝4.65 cm、xCD＝5.08 cm、xDE＝5.49 cm、xEF＝5.91 cm、xFG＝6.34 cm。已知打點計時器的工作頻率為50 Hz，則小車的加速度a＝________ m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。 (4)另一位同學(xué)也利用圖甲所示的裝置做實驗。他保持小桶和砝碼的質(zhì)量不變，改變放在小車中砝碼的質(zhì)量m，測出對應(yīng)的加速度a。假設(shè)已經(jīng)完全消除了摩擦力和其他阻力的影響。他沒有測量小車的質(zhì)量，而是以為縱坐標，m為橫坐標，畫出-m圖象。從理論上分析，下列圖象正確的是________。 答案　(1)A　(2)打點　B　(3)0.42　(4)B 解析　(1)打點計時器接交

26、流電源，故選A。 (2)在平衡摩擦力時，小車后面要掛上紙帶并接通打點計時器，當(dāng)紙帶上的點距均勻時，則說明小車勻速運動，即平衡了摩擦力。本實驗中用小桶及砝碼帶動小車運動，只有當(dāng)小桶及砝碼的質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量時，即系統(tǒng)加速度較小時，小桶及砝碼的重力才近似等于繩的拉力，故B正確。 (3)相鄰的兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出，則相鄰計數(shù)點之間的時間間隔為t＝＝0.1 s，根據(jù)Δx＝at2，得：a＝，代入數(shù)據(jù)解得：a＝0.42 m/s2。 (4)設(shè)小車的質(zhì)量為M，所受的合外力為F，F(xiàn)由小桶與砝碼的重力提供，大小不變，則根據(jù)牛頓第二定律得：F＝(M＋m)a，變形得：＝m＋M，圖象為一條傾斜的直線，當(dāng)

27、m＝0時，圖象有正的縱截距，故選B。 4．(2019·河北衡水中學(xué)三模)圖甲是某同學(xué)驗證動能定理的實驗裝置。實驗步驟如下： A．易拉罐內(nèi)盛上適量細沙，用輕繩通過滑輪連接在小車上，小車連接紙帶。合理調(diào)整木板傾角，讓小車沿木板勻速下滑。 B．取下輕繩和易拉罐，測出易拉罐和細沙的質(zhì)量m1及小車的質(zhì)量m2。 C．取下細繩和易拉罐換一條紙帶，讓小車由靜止釋放，打出的紙帶如圖乙(中間部分未畫出)，O為打下的第一點。 已知打點計時器的打點頻率為f，重力加速度為g。 (1)步驟C中小車所受的合外力大小為________。 (2)為驗證從O→C過程中小車合外力做功與小車動能變化的關(guān)系，測出B、

28、D間的距離為x0，O、C間的距離為x1，則C點的速度大小為________，需要驗證的關(guān)系式為________________(用所測物理量的符號表示)。 答案　(1)m1g　(2)　m1gx1＝ 解析　(1)小車勻速下滑時受到重力、支持力、摩擦力和拉力，合力為零；撤去拉力后，其余力不變，故合力等于撤去的拉力。 (2)勻變速直線運動的平均速度等于中間時刻的瞬時速度，故：vC＝＝ 動能增量為：m2v＝ 合力的功為：W＝m1gx1 需要驗證的關(guān)系式為：m1gx1＝。 高考考向3　“橡皮條、彈簧”類實驗 例3　(2017·全國卷Ⅲ)某探究小組做“驗證力的平行四邊形定則”實驗，

29、將畫有坐標軸(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(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

30、N的力，以O(shè)點為作用點，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。 (1)本實驗的實驗方法是什么？ 提示：等效替代法。 (2)F合與F中哪一個是實際測量的力？ 提示：F。 [解析]　(1)由題給測力計示數(shù)可知，讀數(shù)為4.0 N。 (2)作圖，F(xiàn)2長度為28 mm，F(xiàn)1長度為21 mm，平行四邊形如圖所示，量出合力長度約為20 mm，大小代表4.0 N，量出合力

31、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。 [答案]　(1)4.0　(2)(ⅰ)圖見解析　(ⅱ)4.0　0.05 1.探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系操作關(guān)鍵 (1)實驗中不能掛過多的鉤碼，防止彈簧超過彈性限度。 (2)畫圖象時，不要連成“折線”，而應(yīng)盡量讓坐標點落在直線上或均勻分布在直線兩側(cè)。 2．驗證力的平行四邊形定則的操作關(guān)鍵 (1)每次拉伸后結(jié)點O的位置必須保持不變。 (2)記下每次各力的大小和方向。 (3)畫力的圖示時應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臉硕取? 5．(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

32、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)，理論與實驗都證明k＝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)通過實驗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________(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　

33、(3)5.0×107 N/m2 解析　(1)由題意知Y＝，故Y的單位是＝N/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。 6．(2019·河南鄭州三模)小明同學(xué)做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗情況如圖甲所示。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OB細繩所連彈簧測力計的指針指示情況，圖丙是小明根據(jù)實驗在白紙上畫出的圖，但是擦去了部分輔助線。請你回答下列問題。 (1)圖乙中彈簧測力計的讀數(shù)為________ N。 (2)圖

34、丙中有F1、F2、F、F′四個力，其中力________(填上述字母)的大小不是由彈簧測力計直接讀出的，你測量的結(jié)果是________(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。 答案　(1)4.20　(2)F　4.3 N(4.2～4.4 N) 解析　(1)10小格表示1 N，每格為0.1 N，估讀到下一位，故讀數(shù)為4.20 N。 (2)在丙圖中作圖如圖所示，可知F在以F1與F2為鄰邊的平行四邊形的對角線上，不是由彈簧測力計直接測出的；根據(jù)1 N的標度可知，F(xiàn)＝4.3 N。 高考考向4　力學(xué)創(chuàng)新實驗 例4　(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

35、的細線兩端分別與木塊和彈簧秤相連，滑輪和木塊之間的細線保持水平，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。某次實驗所得數(shù)據(jù)在下表中給出，其中f4的值從圖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的坐標紙上補齊未畫出的數(shù)據(jù)點并繪出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

36、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) (1)彈簧秤的示數(shù)為什么就是木塊受到的滑動摩擦力的大小？ 提示：木塊靜止，彈簧秤所連接細線的拉力與木塊所受滑動摩擦力是一對平衡力。 (2)本題中滑動摩擦力的表達式是什么？ 提示：f＝μ(M＋m)g。 [解析]　(1)指針在2.7與2.8之間，估讀為2.75 N。 (2)描點畫線注意讓所有點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，

37、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，取圖象上相距較遠的兩點求斜率，k＝＝4，則μ＝＝≈0.41。 [答案]　(1)2.75　(2)圖見解析 (3)μ(M＋m)g　μg　(4)0.41 1.力學(xué)創(chuàng)新型實驗的特點 (1)以基本的力學(xué)實驗?zāi)Ｐ蜑檩d體，依托運動學(xué)規(guī)律和力學(xué)定律設(shè)計實驗。 (2)將實驗的基本方法——控制變量法、處理數(shù)據(jù)的基本方法——圖象法、逐差法融入到實驗的綜合分析之中。 2．力學(xué)創(chuàng)新實驗的分類 (1)第一類是通過實驗和實驗數(shù)據(jù)的分析得出物理規(guī)律。這類實驗題

38、目需認真分析實驗數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)特點掌握物理量間的關(guān)系，得出實驗規(guī)律。 (2)第二類是給出實驗規(guī)律，選擇實驗儀器，設(shè)計實驗步驟，并進行數(shù)據(jù)處理。這類實驗題目需從已知規(guī)律入手，正確選擇測量的物理量，根據(jù)問題聯(lián)想相關(guān)的實驗?zāi)Ｐ?，確定實驗原理，選擇儀器，設(shè)計實驗步驟，記錄實驗數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)處理。 3．創(chuàng)新實驗題的解法 (1)根據(jù)題目情境，提取相應(yīng)的力學(xué)實驗?zāi)Ｐ?，明確實驗的理論依據(jù)和實驗?zāi)康?，設(shè)計實驗方案。 (2)進行實驗，記錄數(shù)據(jù)。應(yīng)用原理公式或圖象法處理實驗數(shù)據(jù)，結(jié)合物體實際受力情況和理論受力情況對結(jié)果進行誤差分析。 7．(2019·福州高三第三次質(zhì)檢)某實驗小組的同學(xué)利用如圖1所示的

39、裝置“探究物體速度和位移的關(guān)系”，并測量物塊和桌面間的動摩擦因數(shù)。已知彈簧處于原長時，物塊位于光電門左側(cè)。 (1)按如圖1所示安裝實驗器材，物塊上方裝有較窄的遮光條，用游標卡尺測量其寬度如圖2所示，則遮光條的寬度為________ mm。 (2)實驗步驟如下： ①讓物塊壓縮彈簧并鎖定； ②釋放物塊，讀出物塊通過光電門時的遮光時間Δt； ③測量出物塊停止運動時遮光條的位置到光電門之間的位移x； ④重復(fù)①②③步驟，測出多組遮光時間Δt和位移x的值； ⑤計算出物塊通過光電門時對應(yīng)的速度v。 (3)根據(jù)測量的數(shù)據(jù)在如圖3所示的坐標紙上作出v2-x圖象，由圖象可知，物塊在桌面上運

40、動的加速度大小為________ m/s2。已知重力加速度g取10 m/s2，則物塊和桌面間的動摩擦因數(shù)為________。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字) 答案　(1)6.75　(3)5.0　0.50 解析　(1)由圖2可知，遮光條的寬度為：6 mm＋0.05×15 mm＝6.75 mm。 (3)由勻變速直線運動規(guī)律有v2＝2ax，圖象的斜率k＝2a，所以a＝， 根據(jù)圖象求得斜率k＝10.0 m/s2，所以物塊在桌面上運動的加速度大小a＝5.0 m/s2， 根據(jù)牛頓第二定律有：μmg＝ma， 代入數(shù)據(jù)解得：μ＝0.50。 易錯警示 驗證動量守恒定律時關(guān)于速度的求解 例　(2019

41、·四川德陽三診)某同學(xué)用如圖的裝置做“驗證動量守恒定律”的實驗，操作步驟如下： (1)先將斜槽軌道的末端調(diào)整水平，在一塊平木板表面先后釘上白紙和復(fù)寫紙，并將該木板豎立于靠近槽口處，使小球a從斜槽軌道上某固定點處由靜止開始滾下，撞到木板在記錄紙上留下壓痕O。 (2)將木板向右平移適當(dāng)距離，再使小球a從原固定點由靜止釋放，撞到木板在記錄紙上留下壓痕B。 (3)把半徑相同的小球b靜止放在斜槽軌道水平段的右邊緣，讓小球a仍從原固定點由靜止開始滾下，與b球相碰后，兩球撞在木板上，并在記錄紙上留下壓痕A和C。 ①本實驗中小球a、b的質(zhì)量ma、mb的關(guān)系是________。 ②放上被碰小球，兩

42、球相碰后，小球a在圖中的壓痕點為________。 ③記錄紙上O點到A、B、C的距離分別為y1、y2、y3，若兩球碰撞動量守恒，則應(yīng)滿足的表達式為________________。 分析與解　(3)①為了避免小球a、b碰撞后小球a反彈，本實驗中要求小球a、b的質(zhì)量ma、mb的關(guān)系為：ma>mb。 ②放上被碰小球b，兩球相碰后，小球a平拋運動的初速度減小，運動時間變長，根據(jù)y＝gt2知，豎直下降的高度增大，所以在圖中的壓痕點為C。 ③設(shè)a單獨滾下經(jīng)過斜槽軌道末端的速度為va，兩球碰撞后a、b的速度分別為va′和vb′，若兩球碰撞動量守恒，則mava＝mava′＋mbvb′，根據(jù)平拋運動規(guī)

43、律得：va＝＝x，va′＝x，vb′＝x，聯(lián)立得，應(yīng)滿足的表達式為：＝＋。 答案　(3)①ma>mb　②C?、郏剑?。 易錯警示　驗證碰撞中的動量守恒，實驗的情景設(shè)計有很多，如果不是原實驗情景，有的同學(xué)就無從下手，這是因為沒掌握問題的本質(zhì)。其實驗證動量守恒定律這個實驗關(guān)鍵是測定小球碰前、碰后的速度，針對不同情景速度的求解方法不同而已。 配套作業(yè) 　　限時：60分鐘　　　滿分：100分 實驗題(本題共11小題，共100分，其中第1～2題每小題4分，第3～10題每小題10分，第11題12分) 1．(2018·全國卷Ⅲ)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

44、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)果保留兩位有效數(shù)字) (4)寫出一條提高測量結(jié)果準確程度的建議：_________________________________

45、__________________________________________________________________________________________________________。 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 解析　根據(jù)題述，在乙的反應(yīng)時間t內(nèi)，尺子下落高度h＝L－L1，由自由落體運動規(guī)律，h＝gt2，解得t＝。代入數(shù)據(jù)得：t＝0.20 s。 2．(2019·四川高三畢業(yè)班第二次診斷)在進行“探究共點力合成的規(guī)律”的實驗中，用如圖a所示的兩個力拉彈簧使之伸長至某一位置，并適當(dāng)調(diào)整力的方向，使兩

46、個力之間的夾角為90°。(圖中鉤碼規(guī)格相同) (1)換用一根線牽引彈簧，如圖b，使彈簧的伸長量與兩個力作用時相同，此時需要掛________個與圖甲中相同規(guī)格的鉤碼。 (2)你對合力與分力遵循什么樣的規(guī)律作出的猜想是____________________________。 (3)本實驗采用的科學(xué)方法是________。 A．理想實驗法 B．等效替代法 C．控制變量法 D．物理模型法 答案　(1)5　(2)力的合成遵循平行四邊形定則　(3)B 解析　(1)設(shè)一個鉤碼的重力為G，圖a中互成90°的兩個力F1＝3G，F(xiàn)2＝4G，則合力為F＝＝5G，圖b中為了保持拉力的作用效果

47、相同，故要掛5個相同的鉤碼。 (2)根據(jù)3、4、5個鉤碼及夾角的關(guān)系，可以猜想出力的合成遵循平行四邊形定則。 (3)該實驗保證合力的作用效果與幾個分力共同作用的作用效果相同，運用了等效替代法，故選B。 3．(2019·湖南懷化高考一模)小明探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系實驗時。 (1)將彈簧懸掛在鐵架臺上，保持彈簧軸線豎直，將刻度尺豎直固定在彈簧一側(cè)。 (2)彈簧自然懸掛，待彈簧靜止時，記下彈簧長度L0，彈簧下端掛上砝碼盤時，彈簧長度記為Lx；在砝碼盤中每次增加10 g砝碼，彈簧長度依次記為L1至L6，數(shù)據(jù)如下表： 代表符號 L0 Lx L1 L2 L3 L4 L5

48、 L6 數(shù)值(cm) 25.35 27.35 29.35 31.30 33.40 35.35 37.40 39.30 (3)如圖是小明根據(jù)表中數(shù)據(jù)作的圖，縱軸是砝碼的質(zhì)量，橫軸是彈簧長度與________(填“L0”“Lx”或“L1”)的差值。 (4)由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為________ N/m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，重力加速度取9.8 m/s2)。 (5)由于彈簧自身有重量，小明在測量時沒有考慮彈簧的自重，這樣導(dǎo)致勁度系數(shù)的測量值與真實值相比________(填“偏大”“偏小”或“相等”)。 答案　(3)Lx　(4)4.9　(5)相等 解析　(3)由圖可知

49、，當(dāng)m＝10 g時，x＝2 cm，即x＝L1－Lx，所以橫軸是彈簧長度與Lx的差值。 (4)根據(jù)胡克定律，ΔF＝kΔx，而ΔF＝Δmg，故有：k＝·g＝×9.8 N/m＝4.9 N/m。 (5)由實驗原理可知，本實驗只計算L1～L6與Lx的差值，與原長L0是否準確無關(guān)，所以彈簧自重引起L0的測量值偏大對實驗的結(jié)果沒有影響，所以勁度系數(shù)的測量值與真實值相比是相等的。 4．(2019·廣東惠州二模)為了探究加速度與合外力的關(guān)系，甲、乙、丙、丁四個實驗小組分別采用圖甲、圖乙、圖丙、圖丁所示的實驗裝置，小車總質(zhì)量用M表示(乙圖中M包括小車與傳感器，丙圖中M包括小車和與小車固連的小滑輪，四個圖中的

50、M均相等)，鉤碼總質(zhì)量用m表示。丁組同學(xué)先按圖丁將木板有定滑輪的一端墊起，調(diào)整木板傾角，使小車恰好帶著鉤碼和紙帶一起沿木板向下勻速運動，再保持長木板的傾角不變，取下細繩和鉤碼，然后接通電源釋放小車，使之由靜止開始加速運動并在紙帶上打點，如圖戊所示。重力加速度g已知，試回答下列問題： (1)甲、乙、丙三組實驗必須平衡小車和長木板之間的摩擦力的實驗小組是________。(填“甲”“乙”或“丙”) (2)甲、乙、丙、丁四組實驗時必須滿足“M?m”的實驗小組是________。(填“甲”“乙”“丙”或“丁”) (3)實驗時各組同學(xué)的操作均完全正確，甲、乙、丙三組同學(xué)作出的a-F圖線如圖己所

51、示(乙組同學(xué)所用F為傳感器讀數(shù)，丙組同學(xué)所用F為彈簧測力計示數(shù))，則甲、乙、丙三組實驗對應(yīng)的圖線依次是________、________、________。(填“A”“B”或“C”) (4)實驗時丁組同學(xué)操作的小車加速下滑受到的合力F＝________，該組同學(xué)在保持小車質(zhì)量不變的情況下，通過調(diào)整改變小車所受合力，多次實驗，由實驗數(shù)據(jù)作出的a-F圖線如圖庚所示，則小車質(zhì)量為________ kg。 答案　(1)甲乙丙　(2)甲　(3)C　B　A　(4)mg　2 解析　(1)本實驗探究的是當(dāng)質(zhì)量一定時，物體運動的加速度與它所受的合外力的關(guān)系，所以三個實驗小組都需要平衡摩擦力，即甲、

52、乙、丙都需要平衡摩擦力。 (2)乙和丙繩子的拉力可以由彈簧測力計和力傳感器直接得到，不需要用重物的重力代替，而丁組實驗小車加速運動時沒有鉤碼，所以乙、丙、丁三組不需要滿足M?m，而甲組用重物的重力代替繩子的拉力，要滿足M?m。 (3)甲組用重物的重力代替繩子的拉力，要滿足M?m，隨著m的增大，不滿足M?m時，圖線出現(xiàn)彎曲，所以甲組對應(yīng)的是C；根據(jù)裝置可知，乙圖有F＝Ma，得a＝F，丙圖有2F＝Ma，得a＝F，可知丙組的a-F圖線斜率較大，所以丙組對應(yīng)A，乙組對應(yīng)B。 (4)丁圖情況下，小車勻速運動，細繩中的拉力等于鉤碼的重力mg，且與小車受到的其他力平衡；戊圖情況下，撤去鉤碼和細繩，小車

53、受到的其他力不變，故此時小車加速下滑時受到的合力F＝mg。由牛頓第二定律得：a＝F，由圖庚所示的a-F圖線可知，圖象斜率：k＝，則小車的質(zhì)量：M＝＝2 kg。 5．(2019·河北衡水中學(xué)高三二調(diào))如圖甲所示的實驗裝置可以驗證“牛頓第二定律”，兩個相同的小車放在光滑水平桌面上(側(cè)視圖只畫了一個小車)，右端各系一條細繩，跨過定滑輪各掛一個小盤，增減盤中的砝碼可改變小車受到的合外力，增減車上的砝碼可改變小車的質(zhì)量。兩車左端各系一條細線，用一個黑板擦把兩細線同時按在固定、粗糙的水平墊片上，使小車靜止(如圖乙)。抬起黑板擦兩車同時運動，在兩車尚未碰到滑輪前，迅速按下黑板擦，兩車立刻停止，測出兩車位移

54、的大小。 (1)該實驗中，盤和盤中砝碼的總質(zhì)量應(yīng)________(填“遠大于”“遠小于”或“等于”)小車的總質(zhì)量。 (2)圖丙為某同學(xué)在驗證“合外力不變，加速度與質(zhì)量成反比”時的實驗記錄，已測得小車1的總質(zhì)量M1＝100 g，小車2的總質(zhì)量M2＝200 g。由圖可讀出小車1的位移x1＝5.00 cm，小車2的位移x2＝________ cm，可以算出＝________(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)；在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，________(填“大于”“小于”或“等于”)。 答案　(1)遠小于　(2)2.47(2.46～2.48)　2.02(2.02或2.03)　等于 解析　(1)設(shè)盤和盤

55、中砝碼的總質(zhì)量為m，小車的總質(zhì)量為M，根據(jù)牛頓第二定律有：T＝Ma，mg－T＝ma，得小車受到的拉力T＝＝。由此可知，當(dāng)m?M時，T≈mg，可用盤和砝碼的總重力代替小車受到的拉力。 (2)由圖可知，小車2的位移為2.47 cm，由勻加速直線運動的位移公式可知，x＝at2，即a＝，由于時間相等，所以＝＝≈2.02；由數(shù)據(jù)可知＝2，故近似有＝。 6．(2019·安徽合肥二模)某課外小組利用圖甲裝置探究物體的加速度與所受合力之間的關(guān)系，請完善如下主要實驗步驟。 (1)如圖乙，用游標卡尺測量遮光條的寬度d＝________ cm。 (2)安裝好光電門，從圖甲中讀出兩光電門之間的距離s＝__

56、______ cm。 (3)接通氣源，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌，根據(jù)滑塊通過兩光電門的時間________(選填“相等”或“不相等”)可判斷出導(dǎo)軌已調(diào)成水平。 (4)安裝好其他器材，并調(diào)整定滑輪，使細線水平。 (5)讓滑塊從光電門1的左側(cè)由靜止釋放，用數(shù)字毫秒計測出遮光條經(jīng)過光電門1和2的時間分別為Δt1和Δt2，計算出滑塊的加速度a1＝______________(用d、s、Δt1和Δt2表示)，并記錄對應(yīng)的拉力傳感器的讀數(shù)F1。 (6)改變重物質(zhì)量，多次重復(fù)步驟⑤，分別計算出加速度a2、a3、a4……，并記錄對應(yīng)的F2、F3、F4……。 (7)在a-F坐標系中描點，得到一條通過坐標原點的傾斜

57、直線，由此得出________________________________。 答案　(1)0.550　(2)50.0　(3)相等 (5) 　(7)物體質(zhì)量一定時，其加速度與所受合力成正比 解析　(1)由圖乙可知，該游標卡尺為20分度，精確度為0.05 mm，讀數(shù)為5 mm＋0.05×10 mm＝5.50 mm＝0.550 cm。 (2)兩光電門之間的距離s＝73.0 cm－23.0 cm＝50.0 cm。 (3)在調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平時，滑塊不掛鉤碼和細線，判斷氣墊導(dǎo)軌水平的依據(jù)是：接通氣源后，反復(fù)調(diào)節(jié)旋鈕，使滑塊可靜止于導(dǎo)軌的任何位置；或接通氣源后，給滑塊一個初速度，反復(fù)調(diào)節(jié)旋鈕，

58、使滑塊通過兩光電門的時間相等。 (7)通過坐標原點的傾斜直線是正比例函數(shù)圖線，故說明物體質(zhì)量一定時，其加速度與所受合力成正比。 7.(2019·湖北荊州高三四月質(zhì)檢)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，右端自然伸長至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，然后由靜止釋放，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v＝________。 (2)為求出彈簧的彈

59、性勢能，還需要測量________。(填字母序號) 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)若氣墊導(dǎo)軌左端比右端略高，彈性勢能的測量值與真實值比較將________。(填字母序號) A．偏大 B．偏小 C．相等 答案　(1)　(2)C　(3)A 解析　(1)滑塊離開彈簧后的運動可視為勻速運動，故可以用BC段的平均速度表示滑塊脫離彈簧時的速度，則有：v＝。 (2)由能量守恒定律可知，彈簧的彈性勢能等于滑塊增加的動能，故應(yīng)求解滑塊的動能，根據(jù)動能表達式可知，還需測量滑塊的質(zhì)量，故選C。 (3)若氣墊導(dǎo)軌左端比右端略高，導(dǎo)致滑塊通過兩光電門的時間將減

60、小，那么測得速度偏大，因此彈性勢能的測量值也偏大，故選A。 8．(2019·陜西渭南二模)用光電計時器等器材做“驗證機械能守恒定律”的實驗，如圖所示。在滑塊上安裝一遮光條，把滑塊放在水平氣墊導(dǎo)軌上，并通過跨過定滑輪的細繩與鉤碼相連，光電計時器安裝在B處。測得滑塊(含遮光條)的質(zhì)量為M，鉤碼總質(zhì)量為m，遮光條寬度為d、導(dǎo)軌上A點到B點的距離為L，已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。將滑塊在圖示A位置釋放后，光電計時器記錄下遮光條通過光電門的時間為Δt。 (1)選擇A到B的物理過程，則滑塊(含遮光條)與鉤碼組成系統(tǒng)重力勢能的減少量為________，動能的增加量為________。 (2)某同學(xué)通

61、過改變A點的位置，得到幾組不同的L，同時測出相應(yīng)的Δt，他通過作L-()2圖象，發(fā)現(xiàn)該圖象是過原點的一條直線，就此能否得出系統(tǒng)機械能守恒的結(jié)論？________(填“能”或“不能”)。 答案　(1)mgL　(m＋M)()2　(2)不能 解析　(1)根據(jù)功能關(guān)系，重力勢能的減少量等于重力做功的值，所以ΔEp＝mgL；滑塊通過光電門的速度v＝，所以系統(tǒng)動能的增加量ΔEk＝(M＋m)v2－0＝(m＋M)2。 9．(2019·江蘇省丹陽市丹陽高級中學(xué)三模)某小組測量木塊與木板間的動摩擦因數(shù)，實驗裝置如圖甲所示。 (1)實驗中打出的一條紙帶如圖乙所示。從某個清晰的點O開始，每5個點取一個

62、計數(shù)點，依次標出1、2、3……，量出1、2、3……點到O點的距離分別為s1、s2、s3……，從O點開始計時，1、2、3……點對應(yīng)時刻分別為t1、t2、t3……，求得1＝，2＝，3＝……，作出-t圖象如圖丙所示，圖線的斜率為k，截距為b。則木塊的加速度a＝________；b的物理意義是______________________。 (2)實驗測得木塊的加速度為a，還測得鉤碼和木塊的質(zhì)量分別為m和M，已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，則動摩擦因數(shù)μ＝________。 (3)關(guān)于上述實驗，下列說法中錯誤的是________。 A．木板必須保持水平 B．調(diào)整滑輪高度，使細線與木板平行 C．鉤

63、碼的質(zhì)量應(yīng)遠小于木塊的質(zhì)量 D．紙帶與打點計時器間的阻力是產(chǎn)生誤差的一個因素 答案　(1)2k　O點的瞬時速度　(2)　(3)C 解析　(1)由題意可知，0～t時間內(nèi)的等于時刻的瞬時速度，即＝v，而v＝v0＋a·，則有＝v0＋t。則-t圖象的斜率k＝，即a＝2k。圖線縱軸截距b是t＝0時刻對應(yīng)的速度，即表示打O點時木塊的瞬時速度。 (2)對鉤碼和木塊，由牛頓第二定律得： mg－T＝ma，T－μmg＝Ma 解得：μ＝。 (3)為了保證木板受到的壓力大小等于木塊的重力大小，木板必須保持水平，故A正確；調(diào)整滑輪高度，使細線與木板平行，從而使拉力與滑動摩擦力共線，故B正確；由μ的表達式推

64、導(dǎo)可知，鉤碼的質(zhì)量不需要遠小于木塊的質(zhì)量，故C錯誤；設(shè)紙帶與打點計時器間的阻力為f，則mg－T＝ma，T－μMg－f＝Ma，可得μ＝，與(2)中μ表達式比較可知，紙帶與打點計時器間的阻力是產(chǎn)生誤差的一個因素，故D正確。本題選說法錯誤的，故選C。 10．(2019·河南六市高三第二次聯(lián)考)如圖是用來驗證動量守恒定律的實驗裝置，彈性球1用細線懸掛于O點，O點下方桌子的邊沿有一豎直立柱。實驗時，將球1拉到A點，同時把球2放在立柱上，由靜止釋放球1，當(dāng)它擺到懸點正下方時與球2發(fā)生對心碰撞。碰后球1向左最遠可擺到B點，球2落到水平地面上的C點。測出有關(guān)數(shù)據(jù)即可驗證1、2兩球碰撞時動量守恒?，F(xiàn)已測出A點

65、離水平桌面的距離為a，B點離水平桌面的距離為b，C點與桌子邊沿間的水平距離為c，此外，還需要測量的量是________________、________________、________________和________________。據(jù)測量的數(shù)據(jù)，該實驗中驗證動量守恒定律的表達式為________________________。 答案　彈性球1的質(zhì)量m1　彈性球2的質(zhì)量m2　立柱高h　桌面高H　m1＝m1＋ m2 解析　要驗證動量守恒定律，就需要知道碰撞前后的動量，所以要測量1、2兩個小球的質(zhì)量m1、m2，要通過平拋運動的分位移公式求解碰撞后球2的速度，所以要測量立柱高h，桌面

66、高H； 球1從A處下擺過程只有重力做功，機械能守恒，根據(jù)機械能守恒定律，有：m1g(a－h(huán))＝m1v，解得：v1＝；碰撞后球1上升到最高點的過程中，機械能守恒，根據(jù)機械能守恒定律，有：m1g(b－h(huán))＝m1v，解得：v2＝，碰撞后球2做平拋運動，有：t＝ ，所以球2碰后速度為：v3＝＝，該實驗中驗證動量守恒定律的表達式為：m1v1＝m1v2＋m2v3，代入數(shù)據(jù)得：m1＝ m1＋m2。 11．(2017·北京高考)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)