2022屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 專題整合 專題六 物理實(shí)驗(yàn) 第1講 力學(xué)實(shí)驗(yàn)專項(xiàng)訓(xùn)練

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1、2022屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 專題整合 專題六 物理實(shí)驗(yàn) 第1講 力學(xué)實(shí)驗(yàn)專項(xiàng)訓(xùn)練 考點(diǎn)一 基本儀器的使用、誤差、有效數(shù)字 一、長(zhǎng)度測(cè)量類儀器 1.游標(biāo)卡尺的讀數(shù) 游標(biāo)尺(mm) 精度 (mm) 測(cè)量結(jié)果(游標(biāo)尺上第n個(gè)刻線與主尺上的某刻度線對(duì)正時(shí))(mm) 刻度 格數(shù) 刻度 總長(zhǎng)度 每小格與 1毫米差 10 9 0.1 0.1 主尺上讀的毫米數(shù)+0.1n 20 19 0.05 0.05 主尺上讀的毫米數(shù)+0.05n 50 49 0.02 0.02 主尺上讀的毫米數(shù)+0.02n 2.螺旋測(cè)微器的讀數(shù) 測(cè)量值=固定刻度整毫米

2、數(shù)+半毫米數(shù)+可動(dòng)刻度讀數(shù)(含估讀)×0.01 mm。 二、時(shí)間測(cè)量類儀器 1.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 計(jì)時(shí)器種類 工作電源電壓 打點(diǎn)間隔 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 交流50 Hz,4 V~6 V 0.02 s 電火花計(jì)時(shí)器 交流50 Hz,220 V 0.02 s 2.頻閃照相機(jī) 其作用和處理方法與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器類似,它是用等時(shí)間間隔獲取圖像的信息的方法,將物體在不同時(shí)刻的位置記錄下來(lái),使用時(shí)要明確頻閃的時(shí)間間隔。 三、誤差與有效數(shù)字 1.系統(tǒng)誤差:由于儀器本身不精密、實(shí)驗(yàn)方法粗略或?qū)嶒?yàn)原理不完善而產(chǎn)生的誤差。系統(tǒng)誤差總是同樣偏大或偏小。系統(tǒng)誤差可以通過(guò)更新儀器、完善原理和精確實(shí)驗(yàn)方法來(lái)

3、減小。 2.偶然誤差:由各種偶然因素如測(cè)量、讀數(shù)不準(zhǔn)確、作圖不規(guī)范造成的誤差。偶然誤差表現(xiàn)為重復(fù)做同一實(shí)驗(yàn)時(shí)總是時(shí)大時(shí)小。偶然誤差可用多次測(cè)量求平均值的方法來(lái)減小。 3.有效數(shù)字:帶有一位不可靠數(shù)字的近似數(shù)字叫有效數(shù)字。有效數(shù)字從左邊第一個(gè)不為零的數(shù)字算起,如0.012 5為三位有效數(shù)字,中學(xué)階段一般取2位或3位有效數(shù)字。 【題組突破】 1.某同學(xué)測(cè)定一金屬桿的長(zhǎng)度和直徑,示數(shù)如圖6-1-1甲、乙所示,則該金屬桿的長(zhǎng)度和直徑分別為_(kāi)_________cm和________cm。 圖6-1-1 解析 直尺的最小刻度為0.1 cm,因此讀數(shù)應(yīng)為60.10 cm,圖乙采用50分度游標(biāo)

4、卡尺,其精確度為0.02 mm,因此讀數(shù)為4.0 mm+10×0.02 mm=4.20 mm=0.420 cm。 答案 60.10 0.420 2.(2018·臺(tái)州二模)一同學(xué)為測(cè)定某種硬金屬的電阻率,先用伏安法測(cè)出一小段由這種材料做成的圓柱形金屬絲的電阻為R= Ω,然后用游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器分別測(cè)定該金屬絲的長(zhǎng)度和直徑,示數(shù)如圖6-1-2甲、乙所示。由圖可知游標(biāo)卡尺的示數(shù)為_(kāi)_______mm,螺旋測(cè)微器的示數(shù)為_(kāi)_______mm,則這種金屬的電阻率為ρ=________Ω·m(最后一空保留兩位有效數(shù)字)。 圖6-1-2 解析 游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為:11 mm,游標(biāo)尺上第4個(gè)刻

5、度和主尺上某一刻度對(duì)齊,所以游標(biāo)尺讀數(shù)為4×0.1 mm=0.4 mm,所以最終讀數(shù)為:11 mm+0.4 mm=11.4 mm。螺旋測(cè)微器固定刻度讀數(shù):0.5 mm,可動(dòng)刻度讀數(shù):0.01 mm×42.0=0.420 mm,得:d=0.5 mm+0.420 mm=0.920 mm(0.919~0.921都正確)。 由電阻定律得:R=ρ 金屬絲的橫截面積:S=πd2 則有:ρ= 解得:ρ=1.0×10-3 Ω·m。 答案 11.4 0.920 1.1×10-3 3.一同學(xué)用游標(biāo)卡尺測(cè)一根金屬管的深度時(shí),游標(biāo)卡尺上的游標(biāo)尺和主尺的相對(duì)位置如圖6-1-3甲所示,則這根金屬管的深度是__

6、______cm;該同學(xué)又利用螺旋測(cè)微器測(cè)量一金屬板的厚度為5.702 mm,則圖乙中可動(dòng)刻度a、b處的數(shù)字分別是________、________。 圖6-1-3 解析 圖中游標(biāo)卡尺主尺讀數(shù)為10 mm,20分度游標(biāo)尺精確度為0.05 mm,游標(biāo)尺上第12條刻度線與主尺對(duì)齊,故游標(biāo)尺讀數(shù)為11×0.05 mm=0.55 mm,所以金屬管深度為10.55 mm=1.055 cm。螺旋測(cè)微器固定刻度部分讀數(shù)為5.5 mm,可動(dòng)刻度最小分度值為0.01 mm,可動(dòng)刻度部分讀數(shù)應(yīng)為20.2×0.01,因此a處數(shù)字應(yīng)為20,b處數(shù)字為25。 答案 1.055 20 25 [規(guī)律總結(jié)] 游

7、標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器的讀數(shù)方法 1.游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法:由主尺讀出整毫米數(shù)l0,從游標(biāo)卡尺上讀出與主尺上某一刻度對(duì)齊的格數(shù)n,則測(cè)量值(mm)=(l0+n×精確度)mm。注意:①游標(biāo)卡尺的精確度一般為游標(biāo)卡尺上總刻數(shù)的倒數(shù)。②游標(biāo)卡尺不需要估讀。 2.螺旋測(cè)微器的讀數(shù)方法:測(cè)量值(mm)=固定刻度指示的毫米數(shù)(注意半毫米刻度線是否露出)+可動(dòng)刻度上與固定刻度基線所對(duì)的刻度值(注意刻度值要估讀一位)×0.01 mm。 考點(diǎn)二 “紙帶類”問(wèn)題的處理 紙帶的三大應(yīng)用 (1)由紙帶確定時(shí)間 要區(qū)別打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(打點(diǎn)周期為0.02 s)打出的點(diǎn)與人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的區(qū)別與聯(lián)系,若每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)

8、計(jì)數(shù)點(diǎn),則計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔Δt=0.02×5 s=0.10 s。 (2)求解瞬時(shí)速度 利用做勻變速運(yùn)動(dòng)的物體在一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度。如圖6-1-4甲所示,第n點(diǎn)的瞬時(shí)速度vn=。   圖6-1-4 (3)用“逐差法”求加速度 如圖乙所示,因?yàn)閍1=,a2=,a3=,所以a==。 【題組突破】 1.(2018·山西重點(diǎn)中學(xué)協(xié)作體聯(lián)考)某同學(xué)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究小車的勻變速直線運(yùn)動(dòng),他將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到頻率為50 Hz的交流電源上,實(shí)驗(yàn)時(shí)得到一條紙帶如圖6-1-5所示,他在紙帶上便于測(cè)量的地方選取第一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),在這點(diǎn)下標(biāo)明A,第六個(gè)點(diǎn)下標(biāo)明B,第十一個(gè)點(diǎn)下標(biāo)明C,

9、第十六個(gè)點(diǎn)下標(biāo)明D,第二十一個(gè)點(diǎn)下標(biāo)明E。測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)B點(diǎn)已模糊不清,他只測(cè)得AC長(zhǎng)為14.56 cm,CD長(zhǎng)為11.15 cm,DE長(zhǎng)為13.73 cm。 圖6-1-5 (1)為了探究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,該同學(xué)所取的計(jì)時(shí)點(diǎn)個(gè)數(shù)________(填字母序號(hào))。 A.偏少     B.偏多     C.合適 (2)若小車是做勻變速直線運(yùn)動(dòng),由該同學(xué)所測(cè)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),請(qǐng)你幫他求出:打C點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度vC=______m/s,小車的加速度a=________m/s2,AB的距離應(yīng)為_(kāi)_______cm,打A點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度vA=________m/s。(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

10、解析 (1)本實(shí)驗(yàn)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式Δx=aT2可以求出加速度的大小,應(yīng)多取一些數(shù)據(jù),根據(jù)逐差法求出加速度,再求平均值,而該同學(xué)只取兩組數(shù)據(jù),計(jì)數(shù)點(diǎn)偏少,故A正確;(2)由題可知相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1 s,根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過(guò)程中的平均速度,得vC== m/s=0.986 m/s,由于AC間的時(shí)間間隔t=0.2 s,CE間的時(shí)間間隔也為t=0.2 s,根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式Δx=aT2可以求出加速度的大小,xCE-xAC=Δx=at2,a=2.58 m/s2;根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式xm-xn=(m-n)aT2,xDE-xCD=Δx=2.5

11、8 cm,xCD-xAB=2Δx,所以xAB=xCD-2Δx=5.99 cm;根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度時(shí)間公式得:vC=vA+2aT,解得vA=(0.986-0.2×2.58) m/s=0.470 m/s。 答案 (1)A (2)0.986 2.58 5.99 0.470 2.甲同學(xué)準(zhǔn)備做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn),乙同學(xué)準(zhǔn)備做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)。 (1)圖6-1-6中A、B、C、D、E表示部分實(shí)驗(yàn)器材,甲同學(xué)需在圖中選用的器材________:乙同學(xué)需在圖中選用器材________。(用字母表示) 圖6-1-6 (2)乙同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室選齊所需器材后,經(jīng)正確操作獲得如

12、圖6-1-7所示的兩條紙帶①和②。紙帶________的加速度大(填“①”或“②”),其加速度大小為_(kāi)_______。 圖6-1-7 解析 (1)采用落體法做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)時(shí),需要下落的重物A和計(jì)時(shí)用的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B;做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn),需要研究對(duì)象小車D,拉動(dòng)小車的鉤碼E及計(jì)時(shí)用的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B。 (2)紙帶①的加速度大小為 a1= = m/s2 =2.5 m/s2, 紙帶②的加速度大小為 a2= = m/s2 =1.25 m/s2。 因此紙帶①的加速度大,大小為2.5 m/s2。 答案 (1)AB BDE (2)① 2.5 m/s2(

13、2.3~2.7 m/s2均可) 3.(2016·全國(guó)卷Ⅰ)某同學(xué)用圖6-1-8甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,其中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為交流電源,可以使用的頻率有20 Hz、30 Hz和40 Hz,打出紙帶的一部分如圖6-1-8乙所示。該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有記錄交流電的頻率f,需要用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和其他條件進(jìn)行推算。 圖6-1-8 (1)若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落,利用f和圖乙中給出的物理量可以寫(xiě)出:在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí),重物下落的速度大小為_(kāi)_______,打出C點(diǎn)時(shí)重物下落的速度大小為_(kāi)_______,重物下落的加速度大小為_(kāi)_______; (2)已測(cè)得s1=8.89 cm,

14、s2=9.50 cm,s3=10.10 cm;當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮?.80 m/s2,實(shí)驗(yàn)中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1%。由此推算出f為_(kāi)_______Hz。 解析 (1)兩點(diǎn)間時(shí)間間隔為T=, vB==, 同理vC=, 根據(jù)公式s3-s1=2aT2, 得重物下落的加速度的大小為 a=。 (2)據(jù)mg-0.01mg=ma和a=,代入數(shù)據(jù)可得 f=40 Hz。 答案 (1)   (2)40 考點(diǎn)三 “橡皮條、彈簧類”實(shí)驗(yàn)  (2018·全國(guó)卷Ⅱ)某同學(xué)用圖6-1-9(a)所示的裝置測(cè)量木塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)??邕^(guò)光滑定滑輪的細(xì)線兩端分別與木塊和彈簧秤相連,滑輪

15、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(dòng)水平放置的木板,當(dāng)木塊和砝碼相對(duì)桌面靜止且木板仍在繼續(xù)滑動(dòng)時(shí),彈簧秤的示數(shù)即木塊受到的滑動(dòng)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。 (a) 砝碼的質(zhì)量m/kg 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 滑動(dòng)摩擦力f/N 2.15 2.36 2.55 f4 2.93 圖6-1-9 回答下列問(wèn)題: (1)f4=________N; (2)在圖(c)的坐標(biāo)紙上補(bǔ)齊未畫(huà)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、木板與木塊之間的動(dòng)摩

16、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(dá)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) [解析] 本題考查物體的平衡、滑動(dòng)摩擦力的計(jì)算及分析圖像的能力。 (1)由圖可知彈簧秤的讀數(shù)為2.75 N。 (2)畫(huà)圖線時(shí)應(yīng)使盡可能多的點(diǎn)落在線上,不在線上的點(diǎn)應(yīng)均勻分布在線的兩側(cè)。 (3)以木塊和砝碼為研究對(duì)象,整體水平方向受木板的滑動(dòng)

17、摩擦力和細(xì)線的拉力f=μ(M+m)g,整理得f=μmg+μMg,故f-m圖線的斜線k=μg。 (4)由圖知k=3.9 N/kg,故μ==0.40。 [答案] (1)2.75 (2)如圖所示 (3)μ(M+m)g μg (4)0.40 【對(duì)應(yīng)訓(xùn)練】 (2018·天津卷)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(cè)力計(jì)兩個(gè),橡皮條(帶兩個(gè)較長(zhǎng)的細(xì)繩套),刻度尺,圖釘(若干個(gè))。 (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

18、驗(yàn)證時(shí),結(jié)點(diǎn)O的位置可以與前一次不同 C.使用測(cè)力計(jì)時(shí),施力方向應(yīng)沿測(cè)力計(jì)軸線;讀數(shù)時(shí)視線應(yīng)正對(duì)測(cè)力計(jì)刻度 D.用兩個(gè)測(cè)力計(jì)互成角度拉橡皮條時(shí)的拉力必須都小于只有一個(gè)測(cè)力計(jì)時(shí)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6-1-10所示。其中對(duì)于提高實(shí)驗(yàn)精度最有利的是______。 圖6-1-10 解析 本題考查“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)。(1)橡皮條的彈力方向不需要在兩繩套夾角的角平分線上,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;重復(fù)實(shí)驗(yàn),結(jié)點(diǎn)O的位置與上次實(shí)驗(yàn)無(wú)關(guān),可以不同,選項(xiàng)B正確;使用測(cè)力計(jì)時(shí),為避免

19、彈簧與外殼的摩擦,要求施力方向應(yīng)沿測(cè)力計(jì)軸線方向,讀數(shù)時(shí)視線應(yīng)正對(duì)測(cè)力計(jì)刻度,選項(xiàng)C正確;拉力小于彈簧測(cè)力計(jì)的量程即可,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 (2)“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中,在不超測(cè)力計(jì)量程的前提下,拉力應(yīng)盡量大些;確定拉力方向時(shí),所描點(diǎn)應(yīng)與O點(diǎn)的距離大些;兩繩套夾角不能過(guò)大或過(guò)??;作圖示時(shí),所選標(biāo)度越小,精度越高。綜上所述,應(yīng)選B。 答案 (1)BC (2)B 考點(diǎn)四 用圖像法處理數(shù)據(jù) 圖像法處理數(shù)據(jù)的要求 1.作圖一定要用坐標(biāo)紙,坐標(biāo)紙的大小要根據(jù)有效數(shù)字的位數(shù)和結(jié)果的需要來(lái)定。 2.要標(biāo)明坐標(biāo)軸名、單位,在坐標(biāo)軸上每隔一定的間距按有效數(shù)字的位數(shù)標(biāo)明數(shù)值。 3.圖上的連線不一

20、定通過(guò)所有的數(shù)據(jù)點(diǎn),應(yīng)盡量使數(shù)據(jù)點(diǎn)合理地分布在線的兩側(cè)。 4.作圖時(shí)常通過(guò)選取適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)軸使圖像線性化,即“變曲為直”。 5.有些時(shí)候,為了使坐標(biāo)紙有效使用范圍增大,坐標(biāo)原點(diǎn)可以不從“0”開(kāi)始。  現(xiàn)要通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。實(shí)驗(yàn)裝置如圖6-1-11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(zhǎng)方形遮光片的滑塊,其總質(zhì)量為M,左端由跨過(guò)輕質(zhì)光滑定滑輪的細(xì)繩與一質(zhì)量為m的砝碼相連;遮光片兩條長(zhǎng)邊與導(dǎo)軌垂直;導(dǎo)軌上的B點(diǎn)有一光電門,可以測(cè)量遮光片經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的擋光時(shí)間t。用d表示A點(diǎn)到導(dǎo)軌底端C點(diǎn)的距離,h表示A與C的高度差,b表示遮光片的寬度,s表示A、B兩點(diǎn)間的距離,將遮

21、光片通過(guò)光電門的平均速度看作滑塊通過(guò)B點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度。用g表示重力加速度,完成下列填空和作圖: 圖6-1-11 (1)若將滑塊自A點(diǎn)由靜止釋放,則在滑塊從A運(yùn)動(dòng)至B的過(guò)程中,滑塊、遮光片與砝碼組成的系統(tǒng)重力勢(shì)能的減小量可表示為_(kāi)_____,動(dòng)能的增加量可表示為_(kāi)_____。若在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒,與s的關(guān)系式為=________。 (2)多次改變光電門的位置,每次均令滑塊自同一點(diǎn)(A點(diǎn))下滑,測(cè)量相應(yīng)的s與t值,結(jié)果如下表所示: 1 2 3 4 5 s(m) 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400 t(ms) 8.22 7.17

22、 6.44 5.85 5.43 1/t2(104 s-2) 1.48 1.95 2.41 2.92 3.39 以s為橫坐標(biāo),為縱坐標(biāo),在如圖6-1-12位置的坐標(biāo)紙中描出第1和第5個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn);根據(jù)5個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)作直線,求得該直線的斜率k=________×104 m-1·s-2。(保留3位有效數(shù)字) 圖6-1-12 由測(cè)得的h、d、b、M和m數(shù)值可以計(jì)算出-s直線的斜率k0,將k和k0進(jìn)行比較,若其差值在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi),則可認(rèn)為此實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。 [解析] (1)當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)下降高度設(shè)為h′,此時(shí)砝碼上升的高度為s,由幾何關(guān)系可知h′=,故系統(tǒng)減少的

23、重力勢(shì)能為 ΔEp=Mgh′-mgs=gs 由于系統(tǒng)從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)時(shí)的速度vB= 故動(dòng)能的增加量ΔEk=(M+m)v= 由ΔEp=ΔEk可解得 =s。 (2)描點(diǎn)及作直線見(jiàn)圖。 在圖中直線上取相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn),讀出兩點(diǎn)坐標(biāo),由k=可得k=2.36×104 m-1s-2。 [答案] (1)   (2)圖見(jiàn)解析 (3)2.36(2.30~2.60均可) 【題組突破】 1.(2018·北京理綜)用圖6-1-13所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。 圖6-1-13 主要實(shí)驗(yàn)步驟如下: a.安裝好實(shí)驗(yàn)器材,接通電源后,讓拖著紙帶的小車沿長(zhǎng)木板運(yùn)動(dòng),重

24、復(fù)幾次。 b.選出一條點(diǎn)跡清晰的紙帶,找一個(gè)合適的點(diǎn)當(dāng)作計(jì)時(shí)起點(diǎn)O(t=0),然后每隔相同的時(shí)間間隔T選取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),如圖6-1-14中A、B、C、D、E、F……所示。 圖6-1-14 c.通過(guò)測(cè)量、計(jì)算可以得到在打A、B、C、D、E……點(diǎn)時(shí)小車的速度、分別記作v1、v2、v3、v4、v5…… d.以速度v為縱軸、時(shí)間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系,在坐標(biāo)紙上描點(diǎn),如圖6-1-15所示。 圖6-1-15 結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)步驟,請(qǐng)你完成下列任務(wù): (1)在下列儀器和器材中,還需要使用的有____和____(填選項(xiàng)前的字母)。 A.電壓合適的50 Hz交流電源 B.電壓可調(diào)的直流電源

25、 C.刻度尺 D.秒表 E.天平(含砝碼) (2)在圖6-1-15中已標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、D、E對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn),請(qǐng)?jiān)谠搱D中標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)C對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn),并畫(huà)出v-t圖像。 (3)觀察v-t圖像,可以判斷小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng),其依據(jù)是________________。v-t圖像斜率的物理意義是________。 (4)描繪v-t圖像前,還不知道小車是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。用平均速度表示各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度,從理論上講,對(duì)Δt要求是________(選填“越小越好”或“與大小無(wú)關(guān)”);從實(shí)驗(yàn)的角度看,選取的Δx大小與速度測(cè)量的誤差________(選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”)。 (5)早在16世紀(jì)末

26、,伽利略就猜想落體運(yùn)動(dòng)的速度應(yīng)該是均勻變化的。當(dāng)時(shí)只能靠滴水計(jì)時(shí),為此他設(shè)計(jì)了如圖6-1-16所示的“斜面實(shí)驗(yàn)”,反復(fù)做了上百次,驗(yàn)證了他的猜想。請(qǐng)你結(jié)合勻變速直線運(yùn)動(dòng)的知識(shí),分析說(shuō)明如何利用伽利略“斜面實(shí)驗(yàn)”檢驗(yàn)小球的速度是隨時(shí)間均勻變化的。 圖6-1-16 解析 本題考查研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)。 (1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源為50 Hz的交流電源,測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離需用刻度尺。 (2)圖見(jiàn)答案。 (3)因?yàn)樾≤嚨乃俣入S時(shí)間均勻變化,所以小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。由勻加速直線運(yùn)動(dòng)中速度v=v0+at,可知v-t圖像斜率的物理意義是加速度。 (4)=,若用表示瞬時(shí)速度,Δt越小越

27、好,而選取的Δx大小會(huì)影響速度測(cè)量值與真實(shí)值的偏差大小。 (5)設(shè)v0=0,v=at,而x=at2,故可通過(guò)位移隨時(shí)間的變化情況,判斷速度隨時(shí)間的變化情況。 答案 (1)A C (2)如圖所示 (3)小車的速度隨時(shí)間均勻變化 加速度 (4)越小越好 有關(guān) (5)如果小球的初速度為0,其速度v∝t,那么它通過(guò)的位移x=t,x∝t2。因此,只要測(cè)量小球通過(guò)不同位移所用的時(shí)間,就可以檢驗(yàn)小球的速度是否隨時(shí)間均勻變化。 2.利用如圖6-1-17甲所示裝置做“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)”。所用的鉤碼每只的質(zhì)量為30 g。實(shí)驗(yàn)中,先測(cè)出不掛鉤碼時(shí)彈簧的自然長(zhǎng)度,再將4個(gè)鉤碼逐個(gè)加掛在彈

28、簧下端,每次掛完鉤碼待彈簧穩(wěn)定后依次測(cè)出相應(yīng)的彈簧總長(zhǎng)度,并將數(shù)據(jù)填在下表中。彈力始終未超過(guò)彈性限度,取g=10 m/s2,試完成下列問(wèn)題: 記錄數(shù)據(jù)組 1 2 3 4 5 鉤碼總質(zhì)量(g) 0 30 60 90 120 彈簧總長(zhǎng)(cm) 6.00 7.11 8.20 9.31 10.40 圖6-1-17 (1)請(qǐng)?jiān)谌鐖D乙所示坐標(biāo)系中作出彈簧彈力大小F跟彈簧總長(zhǎng)度x之間的函數(shù)關(guān)系的圖像。 (2)由圖像乙求得該彈簧的勁度系數(shù)k=________N/m。(保留兩位有效數(shù)字) (3)某同學(xué)直接利用表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),作出了如圖丙所示的鉤碼質(zhì)量m跟彈

29、簧總長(zhǎng)度x之間的函數(shù)關(guān)系的圖像,那么該圖像斜率所表示的物理意義是________________________________________________________________________。 解析 (1)彈簧受的拉力為鉤碼的重力,每次實(shí)驗(yàn)彈簧所受到的拉力F如下表所示: 記錄數(shù)據(jù)組 1 2 3 4 5 鉤碼總質(zhì)量(g) 0 30 60 90 120 彈簧所受的拉力F/N 0.0 0.3 0.6 0.9 1.2 彈力大小F跟彈簧總長(zhǎng)度x之間的函數(shù)關(guān)系圖像見(jiàn)答案。 (2)根據(jù)圖像的物理意義可知,彈簧的勁度系數(shù)k等于F-x關(guān)系圖像的斜率,為

30、求直線的斜率,可在直線上取兩個(gè)距離較遠(yuǎn)的點(diǎn),如(8.0,0.56)和(10.0,1.12),故k== N/cm=0.28 N/cm=28 N/cm。 (3)根據(jù)胡克定律有mg=kx,所以該圖像斜率的物理意義是:彈簧勁度系數(shù)k與當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭的比值。 答案 (1)如圖所示 (2)28 (3)彈簧勁度系數(shù)k與當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭的比值 考點(diǎn)五 力學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn) 1.創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn) (1)以基本的力學(xué)模型為載體,依托運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律和力學(xué)定律設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。 (2)將實(shí)驗(yàn)的基本方法——控制變量法,處理數(shù)據(jù)的基本方法——圖像法、逐差法,融入到實(shí)驗(yàn)的綜合分析之中。 2.創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的解法 (1)根據(jù)

31、題目情境,提取相應(yīng)的力學(xué)模型,明確實(shí)驗(yàn)的理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? (2)應(yīng)用原理公式或圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),結(jié)合物體實(shí)際受力情況和理論受力情況對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。  (2017·全國(guó)卷Ⅰ)某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運(yùn)動(dòng),用自制“滴水計(jì)時(shí)器”計(jì)量時(shí)間。實(shí)驗(yàn)前,將該計(jì)時(shí)器固定在小車旁,如圖6-1-18甲所示。實(shí)驗(yàn)時(shí),保持桌面水平,用手輕推一下小車。在小車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,滴水計(jì)時(shí)器等時(shí)間間隔地滴下小水滴,圖乙記錄了桌面上連續(xù)的6個(gè)水滴的位置。(已知滴水計(jì)時(shí)器每30 s內(nèi)共滴下46個(gè)小水滴) 圖6-1-18 (1)由圖乙可知,小車在桌面上是________(填“從右向左”或“從左向右”)運(yùn)動(dòng)的

32、。 (2)該小組同學(xué)根據(jù)圖乙的數(shù)據(jù)判斷出小車做勻變速運(yùn)動(dòng)。小車運(yùn)動(dòng)到圖乙中A點(diǎn)位置時(shí)的速度大小為_(kāi)_______ m/s,加速度大小為_(kāi)_______ m/s2。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字) [解題探究] (1)根據(jù)桌面上“水滴”的間距逐漸減小,判斷小車的運(yùn)動(dòng)方向。 (2)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度。 [解析] (1)輕推小車后,小車在桌面上做減速運(yùn)動(dòng),桌面上“水滴”的間距應(yīng)逐漸減小,小車的運(yùn)動(dòng)方向是從右向左。 (2)相鄰兩水滴的時(shí)間間隔為t= s= s,小車運(yùn)動(dòng)到A位置的速度大小為vA== m/s=0.187 5 m/s≈0.19 m/s; 小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小

33、為a=≈0.038 m/s2 [答案] (1)從右向左 (2)0.19 0.038 【題組突破】 1.(2018·安徽聯(lián)盟)在“驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律”的實(shí)驗(yàn)中,某物理興趣小組利用如圖6-1-19甲所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 圖6-1-19 (1)用20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)出擋光片的寬度如圖乙所示,則寬度d=______cm。 (2)接通氣源,調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平,讓滑塊從不同位置由靜止釋放,記錄擋光片通過(guò)光電門的擋光時(shí)間t,測(cè)出釋放點(diǎn)到光電門的間距為s,以s為縱軸,為橫軸作圖,得到的圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線,且斜率為k,則滑塊的加速度a=________(用d、k表示)。 (3)若以測(cè)得

34、的滑塊加速度a為縱軸,所掛鉤碼的重力代替拉力F,作出如圖丙中圖線1。為了減小誤差,該興趣小組將一個(gè)力傳感器安裝在滑塊上(傳感器的質(zhì)量可忽略不計(jì)),從力傳感器中得出拉力F,作出a-F圖像是圖丙中的圖線______(填“2”或“3”)。 解析 (1)游標(biāo)卡尺讀數(shù)為:0.9 cm+8×0.005 cm=0.940 cm; (2)滑塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng),有2as=v2,又v=,可得s=,已知斜率為k,可得a=; (3)因鉤碼及滑塊做加速運(yùn)動(dòng),可知細(xì)線的拉力應(yīng)比鉤碼的重力小,而用傳感器測(cè)出的是滑塊所受的實(shí)際的拉力,此時(shí)a-F圖像應(yīng)為圖線2。 答案 (1)0.940 (2) (3)2 2.為了驗(yàn)證

35、碰撞中的動(dòng)量守恒和檢驗(yàn)兩個(gè)小球的碰撞是否為彈性碰撞(碰撞過(guò)程中沒(méi)有機(jī)械能損失),某同學(xué)選取了兩個(gè)體積相同、質(zhì)量不等的小球,按下述步驟做實(shí)驗(yàn): 圖6-1-20 ①用天平測(cè)出兩個(gè)小球的質(zhì)量分別為m1和m2,且m1>m2。 ②按照如圖6-1-20所示的那樣,安裝好實(shí)驗(yàn)裝置,將斜槽AB固定在桌邊,使槽的末端點(diǎn)的切線水平。將一斜面BC連接在斜槽末端。 ③先不放小球m2,讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止開(kāi)始滾下,記下小球在斜面上的落點(diǎn)位置。 ④將小球m2放在斜槽末端點(diǎn)B處,讓小球m1從斜槽頂端A處滾下,使它們發(fā)生碰撞,記下小球m1和小球m2在斜面上的落點(diǎn)位置。 ⑤用毫米刻度尺量出各個(gè)落點(diǎn)位置

36、到斜槽末端點(diǎn)B的距離。圖中D、E、F點(diǎn)是該同學(xué)記下的小球在斜面上的幾個(gè)落點(diǎn)位置,到B點(diǎn)的距離分別為L(zhǎng)D、LE、LF。 根據(jù)該同學(xué)的實(shí)驗(yàn),回答下列問(wèn)題: (1)小球m1與m2發(fā)生碰撞后,m1的落點(diǎn)是圖中的________點(diǎn),m2的落點(diǎn)是圖中的________點(diǎn)。 (2)用測(cè)得的物理量來(lái)表示,只要滿足關(guān)系式________,則說(shuō)明碰撞中動(dòng)量是守恒的。 (3)用測(cè)得的物理量來(lái)表示,只要再滿足關(guān)系式________,則說(shuō)明兩小球的碰撞是彈性碰撞。 解析 (1)小球的落點(diǎn)位置跟平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小有關(guān),碰后,小球m1的速度較小,m2的速度較大,所以m1的落點(diǎn)是圖中的D點(diǎn),m2的落點(diǎn)是圖中的F點(diǎn)

37、。 (2)設(shè)碰前小球m1的速度為v0,碰撞后m1的速度為v1,m2的速度為v2,根據(jù)動(dòng)量守恒定律,它們應(yīng)該滿足關(guān)系式m1v0=m1v1+m2v2。設(shè)斜面傾角為θ,根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律有tan θ===,所以v=∝t,而t=∝∝,所以v∝。本題中,要驗(yàn)證m1v0=m1v1+m2v2成立,只需要驗(yàn)證m1=m1+m2成立。 (3)要驗(yàn)證兩個(gè)小球的碰撞是彈性碰撞,即要再驗(yàn)證m1v=m1v+m2v成立,而平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)的初速度v∝,所以v2∝L,故需要再滿足關(guān)系式m1LE=m1LD+m2LF。 答案 (1)D F (2)m1=m1+m2 (3)m1LE=m1LD+m2LF 一、計(jì)算題 1.(2

38、018·全國(guó)卷Ⅲ)甲、乙兩同學(xué)通過(guò)下面的實(shí)驗(yàn)測(cè)量人的反應(yīng)時(shí)間。實(shí)驗(yàn)步驟如下: (1)甲用兩個(gè)手指輕輕捏住量程為L(zhǎng)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L(zhǎng)1,重力加速度大小為g,則乙的反應(yīng)時(shí)間為_(kāi)_______(用L、L1和g表示)。 (3)已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮間=9.8 m/s2,L=30.0 cm,L1=10.4 cm.乙的反應(yīng)時(shí)間為_(kāi)_______s。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字) (4)寫(xiě)出一條能提高測(cè)量

39、結(jié)果準(zhǔn)確程度的建議:__________________________________________________________________________________________________________________________________________。 解析 根據(jù)題述,在乙的反應(yīng)時(shí)間t內(nèi),尺子下落高度h=L-L1,由自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知,h=gt2,解得t=。代入數(shù)據(jù)得t=0.20 s。 答案 (2) (3)0.20 (4)多次測(cè)量取平均值;初始時(shí)乙的手指盡可能接近尺子(答出一條即可) 2.(2017·全國(guó)卷Ⅱ)某同學(xué)研究在固定斜面上運(yùn)動(dòng)物體

40、的平均速度、瞬時(shí)速度和加速度之間的關(guān)系。使用的器材有:斜面、滑塊、長(zhǎng)度不同的矩形擋光片、光電計(jì)時(shí)器。 圖6-1-21 實(shí)驗(yàn)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?duì)于斜面的位置,令滑塊從斜面上方由靜止開(kāi)始下滑; ②當(dāng)滑塊上的擋光片經(jīng)過(guò)光電門時(shí),用光電計(jì)時(shí)器測(cè)得光線被擋光片遮住的時(shí)間Δt; ③用Δs表示擋光片沿運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度(如圖(b)所示),表示滑塊在擋光片遮住光線的Δt時(shí)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(kāi)始下滑,重復(fù)步驟②、③; ⑤多次重復(fù)步驟④ ⑥利

41、用實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)作出-Δt圖,如圖(c)所示 (c) 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(dá)光電門時(shí)滑塊的瞬時(shí)速度大小,則與vA、a和Δt的關(guān)系式為=________。 (2)由圖(c)可求得vA=________cm/s,a=________cm/s2。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 解析 (1)由于滑塊做勻變速運(yùn)動(dòng),在擋光片通過(guò)光電門的過(guò)程中,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得Δt=vAΔt+a(Δt)2,則=vA+aΔt。 (2)由=vA+aΔt結(jié)合題圖(c)可知,圖線與縱軸的交點(diǎn)的縱坐標(biāo)即為vA,將圖線延長(zhǎng)與縱軸相交,得vA=52.1 cm/s,圖線的斜率

42、等于a,即a= cm/s2,求得a=16.4 cm/s2。 答案 (1)vA+Δt (2)52.1 16.4 3.(2016·全國(guó)卷Ⅱ)某物理小組對(duì)輕彈簧的彈性勢(shì)能進(jìn)行探究,實(shí)驗(yàn)裝置如圖6-1-22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(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(guò)測(cè)量和計(jì)算,可求得彈簧被壓縮后的彈性勢(shì)能。 圖6-1-22 (1)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)計(jì)時(shí)器電源 ④向左推物塊使彈簧壓縮,并測(cè)量彈簧壓縮量 上述步驟正確的操作順序是_____

43、___。(填入代表步驟的序號(hào)) (2)圖6-1-23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(shí)際打點(diǎn)結(jié)果。打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中物塊脫離彈簧時(shí)的速度為_(kāi)_______m/s。比較兩紙帶可知,________(填“M”或“L”)紙帶對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中彈簧被壓縮后的彈性勢(shì)能大。 圖6-1-23 解析 (1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先向左推物塊使彈簧壓縮,測(cè)量彈簧的壓縮量,然后把紙帶向左拉直,再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源,等打點(diǎn)穩(wěn)定后,再松手釋放物塊,使其向右滑動(dòng),因此步驟為④①③②。 (2)由于物塊離開(kāi)彈簧時(shí)的速度最大,因此M紙帶對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中物

44、塊脫離彈簧時(shí)的速度為v==1.29 m/s。由于彈簧壓縮量越大,彈性勢(shì)能越大,因此推開(kāi)物塊后,彈簧彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化成物塊的動(dòng)能越多,物塊離開(kāi)彈簧后獲得的速度越大,打的點(diǎn)間距越大,因此M紙帶對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中彈簧被壓縮后的彈性勢(shì)能大。 答案 (1)④①③② (2)1.29 M 4.(2017·全國(guó)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(huà)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6-1-24(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(shí),橡皮筋處于原長(zhǎng)。 (1)用一只測(cè)力計(jì)將橡皮筋的P端沿y軸從A點(diǎn)拉至

45、坐標(biāo)原點(diǎn)O,此時(shí)拉力F的大小可由測(cè)力計(jì)讀出。測(cè)力計(jì)的示數(shù)如圖(b)所示,F(xiàn)的大小為_(kāi)_______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(gè)測(cè)力計(jì)同時(shí)拉橡皮筋,再次將P端拉至O點(diǎn)。此時(shí)觀察到兩個(gè)拉力分別沿圖(a)中兩條虛線所示的方向,由測(cè)力計(jì)的示數(shù)讀出兩個(gè)拉力的大小分別為F1=4.2 N和F2=5.6 N。 ①用5 mm長(zhǎng)度的線段表示1 N的力,以O(shè)為作用點(diǎn),在圖(a)中畫(huà)出力F1、F2的圖示,然后按平行四邊形定則畫(huà)出它們的合力F合; 圖6-1-24 ②F合的大小為_(kāi)_______N,F(xiàn)合與拉力F的夾角的正切值為_(kāi)_______。 若F合與拉力F的大小及方向的

46、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。 解析 (1)由測(cè)力計(jì)的讀數(shù)規(guī)則可知,讀數(shù)為4.0 N。 (2)①利用平行四邊形定則作圖; ②由圖可知F合=4.0 N,從F合的頂點(diǎn)向x軸和y軸分別作垂線,頂點(diǎn)的橫坐標(biāo)對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度為1 mm,頂點(diǎn)的縱坐標(biāo)長(zhǎng)度為20 mm,則可得出F合與拉力F的夾角的正切值為0.05。 答案 (1)4.0 (2)①F1、F2和F合如圖所示?、?.0 0.05 5.(2018·銀川一模)物理興趣小組的同學(xué)在研究彈簧彈力的時(shí)候,測(cè)得彈力的大小F和彈簧長(zhǎng)度l的關(guān)系如圖6-1-25所示,則由圖線可知: 圖6-1-25 (1)彈簧的

47、勁度系數(shù)為_(kāi)_____N/m。 (2)為了用彈簧測(cè)定兩木塊A和B間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ,兩位同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如圖6-1-25所示的甲、乙兩種方案。 ①為了用某一彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)表示A和B之間的滑動(dòng)摩擦力的大小,你認(rèn)為方案______更合理。 ②若A和B的重力分別為10.0 N和20.0 N。當(dāng)A被拉動(dòng)時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)a的示數(shù)為6.0 N,b的示數(shù)為11.0 N,c的示數(shù)為4.0 N,則A和B的動(dòng)摩擦因數(shù)為_(kāi)_______。 解析 (1)由圖讀出,彈簧的彈力F=0時(shí),彈簧的長(zhǎng)度為L(zhǎng)0=20 cm,即彈簧的原長(zhǎng)為20 cm,由圖讀出彈力為F0=60 N,彈簧的長(zhǎng)度為L(zhǎng)0=40 cm,彈簧伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度x

48、0=L-L0=40-20=20 cm=0.2 m;由胡克定律得彈簧的勁度系數(shù)為k===300 N/m; (2)①甲乙兩種方案,在拉著物體A運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,拉A的彈簧測(cè)力計(jì)由于在不斷地運(yùn)動(dòng),示數(shù)可能會(huì)變化,讀數(shù)不是很準(zhǔn),彈簧測(cè)力計(jì)a是不動(dòng)的,指針?lè)€(wěn)定,便于讀數(shù),故甲方案更合理; ②由于彈簧測(cè)力計(jì)a示數(shù)為6.0 N,所以A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ===0.30。 答案 (1)300 (2)甲 (3)0.30 6.(2018·鄭州一模)如圖6-1-26甲所示為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置?,F(xiàn)有器材為:帶鐵夾的鐵架臺(tái)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、帶鐵夾的重物、天平。 圖6-1-26 (1)

49、為完成實(shí)驗(yàn),還需要的器材有________。 A.米尺            B.0~6 V直流電源 C.秒表 D.0~6 V交流電源 (2)某同學(xué)用圖甲所示裝置打出的一條紙帶如圖乙所示,相鄰兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.02 s,根據(jù)紙帶計(jì)算出打下D點(diǎn)時(shí)重物的速度大小為_(kāi)_______m/s。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) (3)采用重物下落的方法,根據(jù)公式mv2=mgh驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,對(duì)實(shí)驗(yàn)條件的要求是________________,為驗(yàn)證和滿足此要求,所選擇的紙帶第1、2點(diǎn)間的距離點(diǎn)接近________。 (4)該同學(xué)根據(jù)紙帶算出了相應(yīng)點(diǎn)的速度,作出v2-h(huán)圖像如圖丙所示,則圖線斜

50、線的物理意義是________________。 解析 (1)通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器計(jì)算時(shí)間,故不需要秒表,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)該與交流電源連接,需要刻度尺測(cè)量紙帶上兩點(diǎn)間的距離,故選AD。 (2)由圖可知CE間的距離為:x=19.41-12.40=7.01 cm=0.0701 m;則由平均速度公式可得,D點(diǎn)的速度vD== m/s=1.75 m/s; (3)用公式mv2=mgh時(shí),對(duì)紙帶上起點(diǎn)的要求是重錘是從初速度為零開(kāi)始,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率為50 Hz,打點(diǎn)周期為0.02 s,重物開(kāi)始下落后,在第一個(gè)打點(diǎn)周期內(nèi)重物下落的高度h=gT2=×9.8×0.022 m≈2 mm,所以所選的紙帶最初兩點(diǎn)間的距

51、離接近2 mm。 (4)由機(jī)械能守恒mgh=mv2得v2=2gh,由此可知:圖像的斜率k=2g。 答案 (1)AD (2)1.75 (3)重物的初速度為零 2 mm (4)當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊?倍 7.(2018·長(zhǎng)沙一模)某同學(xué)用探究動(dòng)能定理的裝置測(cè)滑塊的質(zhì)量M。如圖6-1-27甲所示,在水平氣墊導(dǎo)軌上靠近定滑輪固定一個(gè)光電門。讓一帶有遮光片的滑塊自某一位置由靜止釋放,計(jì)時(shí)器可以顯示出遮光片通過(guò)光電門的時(shí)間t(t非常小),同時(shí)用米尺測(cè)出釋放點(diǎn)到光電門的距離s。 圖6-1-27 (1)該同學(xué)用螺旋測(cè)微器測(cè)出遮光片的寬度d如圖乙所示,則d=______mm。 (2)實(shí)驗(yàn)中多次改變釋放

52、點(diǎn),測(cè)出多組數(shù)據(jù),描點(diǎn)連線,做出的圖像為一條傾斜直線,如圖丙所示。圖像的縱坐標(biāo)s表示釋放點(diǎn)到光電門的距離,則橫坐標(biāo)表示的是______。 A.t    B.t2    C.   D. (3)已知鉤碼的質(zhì)量為m,圖丙中圖線的斜率為k,重力加速度為g,根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù),寫(xiě)出滑塊質(zhì)量的表達(dá)式M=______。(用字母表示) 解析 (1)螺旋測(cè)微器的固定刻度讀數(shù)為1.5 mm,根據(jù)圖讀數(shù)為37.9×0.01 mm,則最終讀數(shù)為1.879 mm。 (2)滑塊通過(guò)光電門的瞬時(shí)速度v=,根據(jù)動(dòng)能定理得:mgs=(m+M)v2=(m+M),解得:s=,因?yàn)閳D線為線性關(guān)系圖線,可知橫坐標(biāo)表示,故選D。

53、 (3)根據(jù)s=知,圖線的斜率為:k=d2,解得滑塊質(zhì)量M=-m。 答案 (1)1.879 (2)D (3)-m 8.(2018·廣東二模)某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖6-1-28甲所示實(shí)驗(yàn)裝置,探究滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受拉力F的關(guān)系。在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了多組實(shí)驗(yàn),將位移傳感器和力傳感器得到的多組數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理,得到了兩條a-F圖線①②,如圖乙所示。 圖6-1-28 (1)實(shí)驗(yàn)時(shí),一定要進(jìn)行的操作是________。 A.改變托盤(pán)中砝碼的個(gè)數(shù) B.滑塊在軌道水平和傾斜的兩種情況下必須在同一位置由靜止釋放 C.用天平測(cè)出托盤(pán)的質(zhì)量 D.為減小誤差,實(shí)驗(yàn)中一

54、定要保證托盤(pán)和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量 (2)在軌道傾斜的情況下得到的a-F圖線是________(選填“①”或“②”)。 (3)滑塊和位移傳感器反射部分的總質(zhì)量m=________kg;滑塊和軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=________。(重力加速度g取10 m/s2) 解析 (1)由于探究加速度與合外力的關(guān)系,所以應(yīng)改變物塊的合外力,即改變托盤(pán)中砝碼的個(gè)數(shù),故A正確;滑塊的釋放位置對(duì)該實(shí)驗(yàn)沒(méi)有影響,不要求每次在同一位置,故B錯(cuò)誤;本題拉力可以由力的傳感器測(cè)出,不需要用天平測(cè)出托盤(pán)和砝碼的質(zhì)量,也就不需要使托盤(pán)和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于車的總質(zhì)量,故C錯(cuò)誤,D錯(cuò)誤。 (2)由圖像可知,當(dāng)F=0時(shí),a≠0,也就是說(shuō)當(dāng)繩子上沒(méi)有拉力時(shí)小車就有加速度,該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中平衡摩擦力過(guò)大,即傾角過(guò)大,平衡摩擦力時(shí)木板的右端墊得過(guò)高,所以圖線①是在軌道右側(cè)抬高成為斜面情況下得到的; (3)滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖像斜率等于滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量的倒數(shù),由圖形乙得加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖像斜率k=2,所以滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量m=0.5 kg。由圖形乙得,在水平軌道上F=1 N時(shí),加速度a=0,根據(jù)牛頓第二定律得F-μmg=0,解得μ=0.2。 答案 (1)A (2)① (3)0.5 0.2

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