（通用版）2019版高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 第三板塊 第1講“分門別類”重溫基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)——系統(tǒng)方法講義（含解析）.doc

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第1講“分門別類”重溫基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)——系統(tǒng)方法 考綱實(shí)驗(yàn) 高考熱點(diǎn) 　?、傺芯縿蜃兯僦本€運(yùn)動(dòng)；②探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系；③驗(yàn)證力的平行四邊形定則；④驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律；⑤探究動(dòng)能定理；⑥驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律；⑦驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。 　　高考除了對(duì)教科書中原有的學(xué)生實(shí)驗(yàn)進(jìn)行考查外，還增加了對(duì)演示實(shí)驗(yàn)的考查，利用學(xué)生所學(xué)過的知識(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)器材或?qū)嶒?yàn)方法加以重組，來完成新的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。復(fù)習(xí)本講內(nèi)容時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：①熟知各種器材的特性；②熟悉教科書中的實(shí)驗(yàn)，抓住實(shí)驗(yàn)的靈魂——實(shí)驗(yàn)原理；③掌握數(shù)據(jù)處理的方法；④熟知兩類誤差分析——系統(tǒng)誤差和偶然誤差。 命題點(diǎn)(一)　基本儀器的使用和讀數(shù) 1．游標(biāo)卡尺讀數(shù)方法 刻度 格數(shù) 刻度總長 度(mm) 每小格與1 mm相差(mm) 精確度(mm) 游標(biāo)尺上第n條刻度線與主尺上的某刻度線對(duì)齊時(shí)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)(mm) 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 注意：(1)讀數(shù)最后的“0”不能丟，且不需要估讀。 (2)讀數(shù)時(shí)主尺和游標(biāo)尺所用單位要統(tǒng)一，都用mm，最后根據(jù)題目要求轉(zhuǎn)換單位。 (3)游標(biāo)卡尺可以測(cè)量外徑、內(nèi)徑、長度、深度等。 2．螺旋測(cè)微器讀數(shù)方法 測(cè)量值＝固定刻度值(注意半毫米刻度線是否露出)＋精確度可動(dòng)刻度上與固定刻度水平線所對(duì)的刻度值(注意刻度值要估讀一位)。精確度為0.01 mm。 注意：(1)螺旋測(cè)微器讀數(shù)以“mm”為單位時(shí)，小數(shù)點(diǎn)后面一定有三位數(shù)字。 (2)螺旋測(cè)微器需要估讀，讀數(shù)時(shí)要估讀到0.001 mm。 3．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,4～6 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)間間隔獲取圖像信息的方法，將物體在不同時(shí)刻的位置記錄下來，使用時(shí)要明確頻閃的時(shí)間間隔。 [對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練] 1．如圖甲、乙、丙是用游標(biāo)卡尺測(cè)量時(shí)的示意圖，圖甲為50分度游標(biāo)卡尺，圖乙為20分度游標(biāo)卡尺，圖丙為10分度游標(biāo)卡尺，它們的讀數(shù)分別為：__________；__________；__________。 解析：在題圖甲中，主尺讀數(shù)為42 mm，游標(biāo)尺上第8條刻度線與主尺上的一條刻度線對(duì)齊，由于游標(biāo)卡尺是50分度的，所以讀數(shù)為42 mm＋80.02 mm＝42.16 mm；在題圖乙中，主尺讀數(shù)為63 mm，游標(biāo)尺上第6條刻度線與主尺上的一條刻度線對(duì)齊，由于游標(biāo)卡尺是20分度的，所以讀數(shù)為63 mm＋60.05 mm＝63.30 mm；在題圖丙中，主尺讀數(shù)為17 mm，游標(biāo)尺上第7條刻度線與主尺上的一條刻度線對(duì)齊，由于游標(biāo)卡尺是10分度的，所以讀數(shù)為17 mm＋70.1 mm＝17.7 mm。 答案：42.16 mm　63.30 mm　17.7 mm 2．如圖甲、乙、丙是螺旋測(cè)微器的三次測(cè)量結(jié)果，其讀數(shù)分別為：________mm、________mm、________mm。 解析：由螺旋測(cè)微器的讀數(shù)規(guī)則知，題圖甲：固定刻度讀數(shù)＋可動(dòng)刻度讀數(shù)＝6.5 mm＋35.80.01 mm＝6.858 mm。題圖乙：固定刻度讀數(shù)＋可動(dòng)刻度讀數(shù)＝0＋1.00.01 mm＝0.010 mm。題圖丙：固定刻度讀數(shù)＋可動(dòng)刻度讀數(shù)＝0.5 mm＋14.90.01 mm＝0.649 mm。 答案：6.858　0.010　0.649 3.小明仿照螺旋測(cè)微器的構(gòu)造，用水杯制作了一個(gè)簡易測(cè)量工具，已知杯蓋的螺距為2.0 cm，將杯蓋一圈均勻分為200份，杯蓋擰緊時(shí)可動(dòng)刻度的“0”位置與固定刻度的“0”位置(固定在杯體上)對(duì)齊。如圖所示，測(cè)量工具顯示的讀數(shù)為________cm。 解析：由題意可知，杯蓋的螺距是2.0 cm，將可動(dòng)刻度分為200等份，則其精度為： 0.1 mm，由題圖知，固定刻度讀數(shù)為0，可動(dòng)刻度讀數(shù)為0.1168.0 mm＝16.80 mm＝ 1.680 cm，所以最終讀數(shù)為：0＋1.680 cm＝1.680 cm。 答案：1.680 命題點(diǎn)(二)　對(duì)力學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的考查 利用紙帶確定時(shí)間、速度、加速度 1．由紙帶確定時(shí)間：要知道打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的點(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)計(jì)數(shù)點(diǎn)，則計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔Δt＝0.025 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)速度求某一點(diǎn)的瞬時(shí)速度。如圖甲所示，第n點(diǎn)的速度vn＝。 3．用“逐差法”求加速度：如圖乙所示，因?yàn)閍1＝，a2＝，a3＝，所以a＝＝。 4．圖像法求加速度 (1)由vn＝，求出相應(yīng)點(diǎn)的速度。 (2)確定各計(jì)數(shù)點(diǎn)的坐標(biāo)值(T，v1)、(2T，v2)、…、(nT，vn)。 (3)畫出vt圖像，圖線的斜率為物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度。 注意：凡是應(yīng)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的實(shí)驗(yàn)，都必須先接通電源，等打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放紙帶。 [對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練] 1．(2018北京高考)用圖1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。 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木板運(yùn)動(dòng)，重復(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2中A、B、C、D、E、F、…所示。 c．通過測(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3所示。 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 C．刻度尺 D．秒表 E．天平(含砝碼) (2)在圖3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)，并畫出vt圖像。 (3)觀察vt圖像，可以判斷小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，其依據(jù)是_____________________ _______________。vt圖像斜率的物理意義是________。 (4)描繪vt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的要求是____________(選填“越小越好”或“與大小無關(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“無關(guān)”)。 (5)早在16世紀(jì)末，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4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。 解析：(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是交流電源，故A正確，B錯(cuò)誤；相鄰打點(diǎn)間的時(shí)間間隔是已知的，故D錯(cuò)誤；計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離需要用刻度尺測(cè)量，故C正確；由于不需要知道小車和重物的質(zhì)量，故不需要天平(含砝碼)，故E錯(cuò)誤。 (2)C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)為3T，縱坐標(biāo)為v3，連線時(shí)要讓盡量多的點(diǎn)在一條直線上，如圖所示。 (3)可以依據(jù)vt圖像是傾斜的直線(斜率一定)，即小車的速度隨時(shí)間均勻變化，判斷出小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)；vt圖像的斜率表示加速度。 (4)從理論上講，表示的是Δt內(nèi)的平均速度，只有當(dāng)Δt趨近于0時(shí)，才表示瞬時(shí)速度，因此若用表示各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度，對(duì)Δt的要求是越小越好；從實(shí)驗(yàn)的角度看，選取的Δx越小，用計(jì)算得到的平均速度越接近計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度，但Δx過小，測(cè)量誤差增大，因此選取的Δx大小與速度測(cè)量的誤差有關(guān)。 (5)如果小球的初速度為0，其速度v∝t，那么它通過的位移x＝t，故推出x∝t2。因此，只要測(cè)量小球通過不同位移所用的時(shí)間，就可以檢驗(yàn)小球的速度是否隨時(shí)間均勻變化。 答案：(1)A　C　(2)見解析圖　(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，那么它通過的位移x∝t2。因此，只要測(cè)量小球通過不同位移所用的時(shí)間，就可以檢驗(yàn)小球的速度是否隨時(shí)間均勻變化。 1．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法 列表法 將測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入設(shè)計(jì)好的表格中，分析兩物理量間的定性關(guān)系 圖像法 根據(jù)記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在平面直角坐標(biāo)系內(nèi)作圖。若是曲線應(yīng)平滑，若是直線要讓直線過盡量多的點(diǎn)，或各點(diǎn)在直線兩側(cè)均勻分布 函數(shù)法 往往是根據(jù)圖像得到物理量間的函數(shù)關(guān)系方程式 2．Fx和Fl圖像的特點(diǎn) (1)Fx圖線為一條過原點(diǎn)的直線，而Fl圖線為一條傾斜直線但不過原點(diǎn)。 (2)Fx圖線和Fl圖線的斜率均表示彈簧(或橡皮筋)的勁度系數(shù)。 (3)Fl圖線在l軸的截距表示彈簧(或橡皮筋)的原長。 (4)Fx和Fl圖線發(fā)生彎曲的原因是彈簧(或橡皮筋)超出了彈性限度。 [對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練] 2．(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(duì)齊的裝置，簡化為圖中的指針。 現(xiàn)要測(cè)量圖(a)中彈簧的勁度系數(shù)。當(dāng)托盤內(nèi)沒有砝碼時(shí)，移動(dòng)游標(biāo)，使其零刻度線對(duì)準(zhǔn)指針，此時(shí)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(shí)，移動(dòng)游標(biāo)，再次使其零刻度線對(duì)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(gè)刻度與主尺刻度對(duì)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(shí)，mg＝kx，所以彈簧的勁度系數(shù)k＝＝ N/m≈53.7 N/m。 答案：3.775　53.7 驗(yàn)證力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)的注意點(diǎn) 1．在同一次實(shí)驗(yàn)中，使橡皮筋拉長時(shí)，結(jié)點(diǎn)到達(dá)的位置一定要相同。 2．用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)鉤住細(xì)繩套互成角度地拉橡皮筋時(shí)，夾角不宜太大也不宜太小，在60～100之間為宜。 3．讀數(shù)時(shí)應(yīng)注意使彈簧測(cè)力計(jì)與木板平行，并使細(xì)繩套與彈簧測(cè)力計(jì)的軸線在同一條直線上，讀數(shù)時(shí)眼睛要正視彈簧測(cè)力計(jì)的刻度，在合力不超過量程及橡皮筋彈性限度的前提下，拉力的數(shù)值盡量大些。 4．細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長一些，便于確定力的方向，不要直接沿細(xì)繩套的方向畫直線，應(yīng)在細(xì)繩套末端用鉛筆畫一個(gè)點(diǎn)，去掉細(xì)繩套后，再將所標(biāo)點(diǎn)與O點(diǎn)連接，即可確定力的方向。 5．在同一次實(shí)驗(yàn)中，畫力的圖示時(shí)所選定的標(biāo)度要相同，并且要恰當(dāng)選取標(biāo)度，使所作力的圖示適當(dāng)大一些。 6．當(dāng)用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮筋時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)軸線方向一定在橡皮筋所在直線上，但用作圖法得到的力F和實(shí)際測(cè)量得到的力F′可能不完全重合，原因主要是彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)有誤差，確定分力方向不夠準(zhǔn)確等。 [對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練] 3．在探究求合力的方法時(shí)，先將橡皮筋的一端固定在水平木板上，另一端系上帶有繩套的兩根細(xì)繩。實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要兩次拉伸橡皮筋，一次是通過兩細(xì)繩用兩個(gè)彈簧秤互成角度地拉橡皮筋，另一次是用一個(gè)彈簧秤通過細(xì)繩拉橡皮筋。 (1)實(shí)驗(yàn)對(duì)兩次拉伸橡皮筋的要求中，下列說法正確的是________(填字母代號(hào))。 A．將橡皮筋拉伸相同長度即可 B．將橡皮筋沿相同方向拉到相同長度 C．將彈簧秤都拉伸到相同刻度 D．將橡皮筋和細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)拉到相同位置 (2)同學(xué)們?cè)诓僮鬟^程中有如下議論，其中對(duì)減小實(shí)驗(yàn)誤差有益的說法是________(填字母代號(hào))。 A．兩細(xì)繩必須等長 B．彈簧秤、細(xì)繩、橡皮筋都應(yīng)與木板平行 C．用兩彈簧秤同時(shí)拉細(xì)繩時(shí)兩彈簧秤示數(shù)之差應(yīng)盡可能大 D．拉橡皮筋的細(xì)繩要長些，標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)要近些 解析：(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菫榱蓑?yàn)證力的平行四邊形定則，即研究合力與分力的關(guān)系，根據(jù)合力與分力的等效性，實(shí)驗(yàn)中橡皮筋兩次要沿相同方向拉伸到相同的長度，即橡皮筋和細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)要拉到相同位置，使兩次效果相同，即兩個(gè)拉力和一個(gè)拉力等效，故B、D正確。 (2)通過兩細(xì)繩用兩個(gè)彈簧秤互成角度地拉橡皮筋時(shí)，并非要求兩細(xì)繩等長，A錯(cuò)誤；測(cè)量力的實(shí)驗(yàn)要求盡量準(zhǔn)確，為了減小實(shí)驗(yàn)中因摩擦造成的誤差，操作中彈簧秤、細(xì)繩、橡皮筋都應(yīng)與木板平行，B正確；用兩彈簧秤同時(shí)拉細(xì)繩時(shí)對(duì)彈簧秤示數(shù)之差沒有要求，只要使得兩次橡皮筋和細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)拉到相同位置即可，C錯(cuò)誤；為了更加準(zhǔn)確地記錄力的方向，拉橡皮筋的細(xì)繩要長些，標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)要遠(yuǎn)些，D錯(cuò)誤。 答案：(1)BD　(2)B 1．實(shí)驗(yàn)中的“兩個(gè)重要” 重要 步驟 實(shí)驗(yàn)要求小車的合外力為細(xì)繩對(duì)小車的拉力，因此必須平衡摩擦力 平衡摩擦力時(shí)注意：①不能在細(xì)繩的另一端掛砝碼盤；②必須讓小車連上紙帶且打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處于工作狀態(tài)；③同一次實(shí)驗(yàn)中，平衡摩擦力后不必再次平衡 重要 條件 小車所受的合外力不等于砝碼和砝碼盤所受的總重力mg，要想把砝碼和砝碼盤所受的總重力當(dāng)作小車所受的合外力，則必須保證小車質(zhì)量M遠(yuǎn)大于砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量m(M?m) 2.對(duì)于實(shí)驗(yàn)圖像問題，往往要根據(jù)物理規(guī)律寫出縱軸物理量與橫縱物理量間的函數(shù)關(guān)系式，然后進(jìn)行判定。 [對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練] 4．(2019屆高三惠州調(diào)研)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，采用了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)方案。操作如下： (1)平衡摩擦力時(shí)，若所有的操作均正確，打出的紙帶如圖乙所示，應(yīng)________(填“減小”或“增大”)木板的傾角，反復(fù)調(diào)節(jié)，直到紙帶上打出的點(diǎn)跡________為止。 (2)已知小車質(zhì)量為M，砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量為m，要使細(xì)線的拉力近似等于砝碼盤和砝碼所受的總重力，應(yīng)該滿足的條件是m________(填“遠(yuǎn)小于”“遠(yuǎn)大于”或“等于”)M。 (3)圖丙為小車質(zhì)量一定時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪的小車加速度a的倒數(shù)與砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量m的倒數(shù)之間的實(shí)驗(yàn)關(guān)系圖像。若牛頓第二定律成立，則小車的質(zhì)量M＝________kg(g取10 m/s2)。 解析：(1)根據(jù)題圖乙可知，小車做減速運(yùn)動(dòng)，說明平衡摩擦力不足，因此需要增大木板的傾角，直到紙帶上打出的點(diǎn)跡均勻?yàn)橹埂? (2)對(duì)整體：mg＝(M＋m)a，小車的拉力：F＝Ma＝＝，當(dāng)M?m時(shí)，可以認(rèn)為小車受到的合力等于砝碼盤和砝碼所受的總重力，故填遠(yuǎn)小于。 (3)由mg＝(M＋m)a得＝＋，題圖丙中圖線斜率k＝＝，得M＝ 0.08 kg。 答案：(1)增大　均勻　(2)遠(yuǎn)小于　(3)0.08 1．注意平衡摩擦力 將木板一端墊高，使小車所受的重力沿斜面向下的分力與摩擦力平衡。輕推小車，由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打在紙帶上的點(diǎn)是否均勻判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)。 2．用比例法表示功 橡皮筋應(yīng)選規(guī)格一樣的，彈力對(duì)小車做的功以一根橡皮筋做的功為單位即可，不必計(jì)算出具體數(shù)值，這是本實(shí)驗(yàn)的技巧之一，通過轉(zhuǎn)換的方法巧妙地表示了功。 3．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理 在研究W與v的關(guān)系時(shí)，通常有定性分析和定量計(jì)算兩種考查方式。定性分析時(shí)一般要求作出Wv2圖像，如果是一條過原點(diǎn)的直線，則W與v2成正比；定量計(jì)算時(shí)需要利用 W＝Fx計(jì)算出合外力做的功，再利用ΔEk＝mv2－mv02計(jì)算出動(dòng)能的變化量，然后比較 W與ΔEk。 [對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練] 5．利用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(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(diǎn)計(jì)時(shí)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(shí)驗(yàn)要求打出的一條紙帶如圖2所示。選擇某一點(diǎn)為O，依次每隔4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)。用刻度尺量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離Δx，記錄在紙帶上。計(jì)算打出各計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車的速度v，其中打出計(jì)數(shù)點(diǎn)“1”時(shí)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(duì)小車做的功W。利用Ek＝Mv2算出小車動(dòng)能，并求出動(dòng)能的變化量ΔEk。計(jì)算結(jié)果如表所示。 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(qǐng)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在圖3中作出ΔEkW圖像。 (4)實(shí)驗(yàn)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(shí)際拉力F＝________N。 解析：(1)掛鉤碼前，調(diào)節(jié)木板右側(cè)的高度，直至向左輕推小車，小車做勻速運(yùn)動(dòng)，表明此時(shí)已消除了摩擦力的影響。 (2)打出計(jì)數(shù)點(diǎn)“1”時(shí)小車的速度 v1＝ m/s＝0.228 m/s。 (3)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，描點(diǎn)作圖，如圖所示。 (4)由于W＝mgΔx，ΔEk＝FΔx，則有F＝mg＝10.010－3 9.80 N≈0.093 N。 答案：(1)小車做勻速運(yùn)動(dòng)　(2)0.228　(3)見解析圖　(4)0.093 1．驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的數(shù)據(jù)處理 方法一：利用起始點(diǎn)和第n點(diǎn)計(jì)算。代入ghn和vn2，如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，ghn＝vn2，則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。 方法二：任取兩點(diǎn)計(jì)算。任取兩點(diǎn)A、B測(cè)出hAB，算出ghAB、vB2－vA2的值；在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，若ghAB＝vB2－vA2，則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。 方法三：圖像法。從紙帶上選取多個(gè)點(diǎn)，測(cè)量從第一點(diǎn)到其余各點(diǎn)的下落高度h，并計(jì)算各點(diǎn)速度的平方v2，然后以v2為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出v2h圖線。若在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)圖線是一條過原點(diǎn)且斜率為g的直線，則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。 2．誤差分析 教科書中驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)是利用自由落體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究的，在重物和紙帶下落過程中要克服阻力做功，故動(dòng)能的增加量一定略小于重力勢(shì)能的減少量，這是不可避免的，屬于系統(tǒng)誤差。而利用豎直上拋運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，動(dòng)能的減少量略大于重力勢(shì)能的增加量，所以在對(duì)誤差進(jìn)行分析時(shí)，要根據(jù)實(shí)驗(yàn)方法和條件合理分析，不能盲目套用公式或結(jié)論。 [對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練] 6．用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。實(shí)驗(yàn)時(shí)接通電源，質(zhì)量為m2的重物從高處由靜止釋放，質(zhì)量為m1的重物拖著紙帶打出一系列的點(diǎn)，圖乙是實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶，A是打下的第1個(gè)點(diǎn)，量出計(jì)數(shù)點(diǎn)E、F、G到A點(diǎn)的距離分別為d1、d2、d3，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間。(以下所求物理量均用已知符號(hào)表達(dá)) (1)在打下點(diǎn)A～F的過程中，系統(tǒng)動(dòng)能的增加量ΔEk＝_______________，系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量ΔEp＝________________，若ΔEk、ΔEp近似相等，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。 (2)某同學(xué)根據(jù)紙帶算出打下各計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)的速度，并作出-d圖像如圖丙所示，若圖線的斜率k＝____________，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。 解析：(1)由于每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T，根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，可求出點(diǎn)F的瞬時(shí)速度：vF＝，在打下點(diǎn)A～F過程中系統(tǒng)動(dòng)能的增加量：ΔEk＝(m1＋m2)vF2＝，系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量：ΔEp＝(m2－m1)gd2。 (2)根據(jù)機(jī)械能守恒定律可知，(m2－m1)gd＝(m1＋m2)v2，即有：＝gd，所以v2d圖像中圖線的斜率k＝g。 答案：(1)　(m2－m1)gd2 (2)g 1．在一維碰撞中，測(cè)出物體的質(zhì)量和碰撞前后物體的速度，計(jì)算出碰撞前的動(dòng)量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的動(dòng)量p′＝m1v1′＋m2v2′，判斷碰撞前后動(dòng)量是否守恒。 2．誤差分析 (1)系統(tǒng)誤差：主要來源于裝置本身是否符合要求。 ①碰撞是否為一維碰撞。 ②實(shí)驗(yàn)是否滿足動(dòng)量守恒的條件，如氣墊導(dǎo)軌是否水平，兩球是否等大，用長木板實(shí)驗(yàn)時(shí)是否平衡掉摩擦力。 (2)偶然誤差：主要來源于質(zhì)量m和速度v的測(cè)量。 [對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練] 7．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究碰撞過程中動(dòng)量變化規(guī)律的實(shí)驗(yàn)：在小車A的前端粘有橡皮泥，推動(dòng)小車A使之做勻速直線運(yùn)動(dòng)，然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，他設(shè)計(jì)的具體裝置如圖甲所示，在小車A后連著紙帶，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50 Hz，長木板右端下面墊著小木片以平衡摩擦力。 (1)實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶如圖乙所示，測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離已在圖乙中標(biāo)出，點(diǎn)1為打下的第一點(diǎn)，則應(yīng)選________段來計(jì)算小車A的碰前速度，應(yīng)選________段來計(jì)算小車A和小車B碰后的共同速度。(均選填“1～2”“2～3”“3～4”或“4～5”) (2)已測(cè)得小車A的質(zhì)量mA＝0.40 kg，小車B的質(zhì)量mB＝0.20 kg，由以上測(cè)量結(jié)果可得：碰前兩小車的總動(dòng)量為_______kgm/s，碰后兩小車的總動(dòng)量為_______kgm/s，由此可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是___________________________________________________________________ ____________________________________________________。 解析：(1)因小車A碰前做勻速運(yùn)動(dòng)，應(yīng)取紙帶上點(diǎn)跡均勻的一段來計(jì)算速度，從題圖乙可以看出碰前2～3段點(diǎn)跡均勻，碰后4～5段點(diǎn)跡均勻，故取2～3段計(jì)算小車A的碰前速度，4～5段計(jì)算小車A、B碰后的共同速度。 (2)碰前小車A的速度vA＝＝ m/s＝1.05 m/s，其動(dòng)量pA＝mAvA＝ 0.420 kgm/s；碰后兩小車的共同速度為vAB＝＝ m/s＝0.695 m/s，其總動(dòng)量 pAB＝(mA＋mB)vAB＝0.417 kgm/s，由計(jì)算結(jié)果可知：在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，碰撞前后兩小車組成的系統(tǒng)總動(dòng)量不變。 答案：(1)2～3　4～5　(2)0.420　0.417　在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，碰撞前后兩小車組成的系統(tǒng)總動(dòng)量不變 [專題強(qiáng)訓(xùn)提能] 1．在做“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，某同學(xué)得到一條用電火花計(jì)時(shí)器打下的紙帶，如圖甲所示，并在其上選取A、B、C、D、E、F、G 7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)在圖中沒有畫出，電火花計(jì)時(shí)器接220 V、50 Hz交流電源。 (1)設(shè)電火花計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T，計(jì)算打下F點(diǎn)時(shí)物體的瞬時(shí)速度vF的表達(dá)式為 vF＝____________。 (2)他經(jīng)過測(cè)量并計(jì)算得到電火花計(jì)時(shí)器在打B、C、D、E、F各點(diǎn)時(shí)物體的瞬時(shí)速度如表所示。以A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻為t＝0時(shí)刻，試在如圖乙所示坐標(biāo)系中作出物體的vt圖像，并利用該圖像求出物體的加速度大小a＝________m/s2(計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)。 對(duì)應(yīng)點(diǎn) B C D E F 速度/(ms－1) 0.141 0.180 0.218 0.262 0.301 (3)計(jì)數(shù)點(diǎn)A對(duì)應(yīng)的速度大小是________m/s(計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)。 (4)如果當(dāng)時(shí)電網(wǎng)中交變電流的電壓變成210 V，而做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)并不知道，那么加速度的測(cè)量值與實(shí)際值相比________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。 解析：(1)打下F點(diǎn)時(shí)物體的瞬時(shí)速度vF的表達(dá)式為：vF＝＝。 (2)物體的vt圖像如圖所示，則圖像的斜率為物體的加速度大小，即a＝＝ m/s2＝0.4 m/s2。 (3)由vt圖像可知計(jì)數(shù)點(diǎn)A對(duì)應(yīng)的速度大小為0.1 m/s。 (4)若當(dāng)時(shí)電網(wǎng)中交變電流的電壓變成210 V，對(duì)打點(diǎn)的時(shí)間間隔無影響，則加速度的測(cè)量值與實(shí)際值相比不變。 答案：(1)　(2)見解析圖　0.4　(3)0.1 (4)不變 2．(2018江蘇高考)某同學(xué)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來測(cè)量重力加速度g。細(xì)繩跨過固定在鐵架臺(tái)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(shí)右手開啟秒表，在重錘1落地時(shí)停止計(jì)時(shí)，記錄下落時(shí)間； ④重復(fù)測(cè)量3次下落時(shí)間，取其平均值作為測(cè)量值t。 請(qǐng)回答下列問題： (1)步驟④可以減小對(duì)下落時(shí)間t測(cè)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(cè)得更準(zhǔn)確 B．使重錘1下落的時(shí)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(huì)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(cè)量，并測(cè)出所用橡皮泥的質(zhì)量為m0。用實(shí)驗(yàn)中的測(cè)量量和已知量表示g，得g＝____________________。 解析：(1)對(duì)同一物理量多次測(cè)量取平均值的目的是減小偶然誤差。 (2)設(shè)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的加速度為a，則根據(jù)牛頓第二定律得mg＝(2M＋m)a，即a＝，而H＝at2，在H一定時(shí)，a越小，則t越長，這時(shí)測(cè)量時(shí)間t的誤差越小。因此實(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，主要是為了使重錘1下落的時(shí)間長一些，選項(xiàng)B正確。 (3)可利用橡皮泥平衡摩擦阻力，其方法為在重錘1上粘上橡皮泥，調(diào)整橡皮泥的質(zhì)量直至輕拉重錘1能觀察到其勻速下落。 (4)根據(jù)牛頓第二定律得mg＝(2M＋m＋m0)a，又H＝at2，解得g＝。 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) 3.某同學(xué)用如圖所示裝置來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。質(zhì)量均為M的物體A、B通過細(xì)繩連在一起，物體B上放置質(zhì)量為m的金屬片C，在其正下方h處固定一個(gè)圓環(huán)，P1、P2是相距為d的兩個(gè)光電門。釋放后，系統(tǒng)由靜止開始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)物體B穿過圓環(huán)時(shí)，金屬片C被擱置在圓環(huán)上，數(shù)字計(jì)時(shí)器測(cè)出物體B通過P1、P2的時(shí)間為t。 (1)物體B剛穿過圓環(huán)后的速度v＝________。 (2)實(shí)驗(yàn)中只要驗(yàn)證________(填正確選項(xiàng)的序號(hào))等式成立，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。 A．mgh＝Mv2　　　　　 B．mgh＝Mv2 C．mgh＝(2M＋m)v2 D．mgh＝(M＋m)v2 (3)本實(shí)驗(yàn)中的測(cè)量儀器除了圖中器材和刻度尺、電源外，還需要________。 解析：(1)物體B穿過圓環(huán)后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度v＝。 (2)由題意可知，系統(tǒng)A、B、C減小的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)增加的動(dòng)能，即： mgh＋Mgh－Mgh＝(2M＋m)v2，得：mgh＝(2M＋m)v2，故C對(duì)。 (3)由mgh＝(2M＋m)v2知，除了刻度尺、光電門、數(shù)字計(jì)時(shí)器、電源外，還需要天平稱出各物體的質(zhì)量。 答案：(1)　(2)C　(3)天平 4．(2019屆高三太原模擬)在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)小組找到一根橡皮筋和一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，他們進(jìn)行了如下操作，請(qǐng)將實(shí)驗(yàn)操作和處理補(bǔ)充完整。 (1)用刻度尺測(cè)量橡皮筋的自然長度L＝20 cm。 (2)將橡皮筋一端固定在水平面上，用彈簧測(cè)力計(jì)沿水平方向拉橡皮筋的另一端，測(cè)量橡皮筋的長度，記錄測(cè)力計(jì)的示數(shù)，分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論：橡皮筋的彈力與其伸長量成正比，且比例系數(shù)為k＝0.20 N/cm。 (3)將橡皮筋的兩端固定在水平面上的A、B兩點(diǎn)，A、B兩點(diǎn)間距為20 cm。 (4)在彈簧測(cè)力計(jì)掛鉤上涂抹少許潤滑油，將掛鉤搭在橡皮筋的中點(diǎn)，用手在水平面內(nèi)沿AB的垂直方向拉測(cè)力計(jì)，穩(wěn)定后如圖甲所示，測(cè)得橡皮筋的總長度為30 cm。彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)如圖乙所示，則讀數(shù)為F＝________N。 (5)根據(jù)上述數(shù)據(jù)可求得橡皮筋此時(shí)的彈力T＝_______N。 (6)在圖甲中根據(jù)給出的標(biāo)度，作出橡皮筋對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)掛鉤拉力的合力F′的圖示。 (7)比較F′與________(填物理量的符號(hào))的大小是否相等、方向是否相反，即可驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)論。 解析：(4)由題圖乙可知彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)為3.46 N。 (5)橡皮筋伸長量x＝30 cm－20 cm＝10 cm，橡皮筋此時(shí)彈力T＝kx＝2.0 N。 (6)橡皮筋兩側(cè)的夾角為60，F(xiàn)1＝F2＝2.0 N，合力F′的圖示如圖所示。 (7)理論上橡皮筋對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)掛鉤拉力的合力與彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)橡皮筋的拉力等大反向，所以要比較F′與F的大小是否相等、方向是否相反。 答案：(4)3.46(3.45～3.47均可)　(5)2.0(2或2.00均可) (6)見解析圖　(7)F 5．為了用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證牛頓第二定律，現(xiàn)提供如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置。請(qǐng)回答下列問題： (1)為了消除小車與水平木板之間摩擦力的影響，應(yīng)采取的做法是(　　) A．將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，使小車在鉤碼拉動(dòng)下恰好做勻速運(yùn)動(dòng) B．將木板帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，使小車在鉤碼拉動(dòng)下恰好做勻速運(yùn)動(dòng) C．將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運(yùn)動(dòng) D．將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車能夠靜止在木板上 (2)在實(shí)驗(yàn)中得到一條打點(diǎn)的紙帶，如圖乙所示，已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T，且間距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出，則小車加速度的表達(dá)式為a＝____________。 (3)有一組同學(xué)保持小車及車中的砝碼質(zhì)量一定，研究加速度a與所受外力F的關(guān)系，他們?cè)谲壍浪胶蛢A斜兩種情況下分別做了實(shí)驗(yàn)，得到了兩條a F圖線，如圖丙所示。圖線________(選填“①”或“②”)是在軌道傾斜情況下得到的；小車及車中的砝碼總質(zhì)量m＝________kg。 解析：(1)為平衡摩擦力，應(yīng)使小車重力沿木板的分力與摩擦力等大反向，此時(shí)不能掛鉤碼，且小車應(yīng)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，C正確。 (2)計(jì)算加速度時(shí)可由逐差法得到三個(gè)加速度再取平均值，此時(shí)誤差較小，即 a＝＝ ＝。 (3)軌道傾角太大，即使沒有掛鉤碼小車也能加速下滑，因此圖線①為軌道傾斜的情況下得到的。當(dāng)軌道傾斜時(shí)，有F＋mgsin θ－Ff＝ma，當(dāng)F＝0時(shí)，有a＝2 m/s2；當(dāng)F＝1 N時(shí)，有a＝4 m/s2，代入可得m＝0.5 kg。 答案：(1)C　(2) (3)①　0.5 6．學(xué)習(xí)了機(jī)械能守恒定律之后，某研究性學(xué)習(xí)小組自行設(shè)計(jì)了“探究彈簧的彈性勢(shì)能與形變量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)。他們的方法如下： (1)如圖甲所示，在輕彈簧上端連接一只力傳感器，然后固定在鐵架臺(tái)上，當(dāng)用手向下拉伸彈簧時(shí)，彈簧的彈力可從傳感器上讀出。用刻度尺測(cè)量彈簧原長和伸長后的長度，從而確定伸長量。實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)如表格所示： 伸長量x/10－2 m 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 彈力F/N 1.60 3.19 4.75 6.38 8.02 (2)以x為橫坐標(biāo)，F(xiàn)為縱坐標(biāo)，請(qǐng)你在圖乙的坐標(biāo)紙上描繪出F與x的關(guān)系圖線。并由圖線求得該彈簧的勁度系數(shù)k＝________(保留兩位有效數(shù)字)。 (3)取下彈簧，將其一端固定于氣墊導(dǎo)軌左側(cè)，如圖丙所示。調(diào)整導(dǎo)軌水平，使滑塊自由滑動(dòng)時(shí)，通過兩個(gè)光電門的時(shí)間近似相等。 (4)用天平稱出滑塊的質(zhì)量m＝300 g。 (5)用滑塊壓縮彈簧，記錄彈簧的壓縮量x；釋放滑塊，記錄滑塊脫離彈簧后的速度v，釋放滑塊過程中，彈簧的彈性勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為________________。 (6)多次重復(fù)(5)中的操作，在彈簧彈性限度內(nèi)得到v與x的數(shù)據(jù)整理如表所示： 1 2 3 4 5 6 x/10－2 m 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 x2/10－4 m2 1.00 4.00 9.00 16.00 25.00 36.00 v/(ms－1) 0.161 0.321 0.479 0.648 0.800 0.954 v2/(m2s－2) 0.026 0.103 0.230 0.420 0.640 0.910 mv2/J 0.003 9 0.015 5 0.034 5 0.063 0 0.096 0 0.136 5 (7)結(jié)合上面測(cè)出的勁度系數(shù)k和滑塊質(zhì)量m，可得到的表達(dá)式：__________________。 (8)由上述實(shí)驗(yàn)可得出的結(jié)論：_________________________________________________ _________________________________。 解析：(2)根據(jù)數(shù)據(jù)畫出的Fx圖像如圖所示， 根據(jù)圖像可得：k＝＝ N/m≈82 N/m。 (5)釋放滑塊過程中，彈簧的彈性勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為滑塊的動(dòng)能。 (7)根據(jù)所測(cè)量的數(shù)據(jù)，結(jié)合k＝82 N/m及m＝0.3 kg，歸納得出：kx2＝mv2。 (8)由上述實(shí)驗(yàn)可得出的結(jié)論：在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，彈簧的彈性勢(shì)能與形變量的平方成正比。 答案：(2)見解析圖　82 N/m(80～84 N/m均可)　 (5)滑塊的動(dòng)能　(7)kx2＝mv2　 (8)在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，彈簧的彈性勢(shì)能與形變量的平方成正比 7．(2018江西九校聯(lián)考)利用頻閃照相和氣墊導(dǎo)軌做“探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)，步驟如下： ①用天平測(cè)出滑塊A、B的質(zhì)量分別為200 g和300 g； ②安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平； ③向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣； ④把A、B兩滑塊放到導(dǎo)軌上，并給它們一個(gè)初速度，同時(shí)開始閃光照相，閃光的時(shí)間間隔設(shè)定為Δt＝0.2 s, 照片如圖所示： 結(jié)合實(shí)驗(yàn)過程和圖像分析知：該圖像是閃光4次所得的照片，在這4次閃光的瞬間，A、B兩滑塊均在0～80 cm刻度范圍內(nèi)；第一次閃光時(shí)，滑塊A恰好通過x＝55 cm處，滑塊B恰好通過x＝70 cm處；碰撞后有一個(gè)滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài)。 設(shè)向右為正方向，試分析： 滑塊碰撞時(shí)間發(fā)生在第一次閃光后________s，碰撞前兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和是________kgm/s，碰撞后兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和是_________kgm/s。 以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，在碰撞過程中保持不變的物理量是__________________________ ________________________________________________________________________。 解析：由題意及題圖易知，第二次、第三次和第四次閃光時(shí)，B始終在x＝60 cm處，說明碰后B靜止，滑塊碰撞位置發(fā)生在60 cm處；第一次閃光時(shí)A在x＝55 cm處，第二次閃光時(shí)A在x＝50 cm處，說明碰前位移為5 cm，碰后位移為－10 cm，設(shè)碰后A的速度為vA′，由題圖可知：vA′Δt＝－20 cm，vA′t1＝－10 cm，所以t1＝Δt＝0.1 s，t0＝Δt－t1＝0.1 s，所以滑塊碰撞時(shí)間發(fā)生在第一次閃光后0.1 s；碰前A的速度vA＝ m/s＝0.5 m/s，A的動(dòng)量pA＝mAvA＝0.20.5 kgm/s＝0.1 kgm/s；碰前B的速度vB＝－ m/s＝ －1 m/s，B的動(dòng)量pB＝mBvB＝0.3(－1)kgm/s＝－0.3 kgm/s，碰撞前兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和是－0.2 kgm/s；碰后A的速度vA′＝－ m/s＝－1 m/s，A的動(dòng)量pA′＝mAvA′＝0.2(－1)kgm/s＝－0.2 kgm/s；以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，在碰撞過程中保持不變的物理量是兩滑塊的質(zhì)量與速度的乘積之和。 答案：0.1　－0.2?。?.2　兩滑塊的質(zhì)量與速度的乘積之和 8．(2018宜賓模擬)某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證動(dòng)能定理。一個(gè)電磁鐵吸住一個(gè)小鋼球，將電磁鐵斷電后，小鋼球由靜止開始向下加速運(yùn)動(dòng)。小鋼球經(jīng)過光電門，計(jì)時(shí)裝置記錄小鋼球通過光電門1和光電門2的擋光時(shí)間分別為t1和t2，用刻度尺測(cè)得兩光電門中心之間的距離為h，已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間。 (1)該同學(xué)用游標(biāo)卡尺測(cè)量了小鋼球的直徑，結(jié)果如圖乙所示，小鋼球的直徑d＝________cm。 (2)小鋼球通過光電門1時(shí)的速度大小為v1＝_________________________________ _________________________。 (3)若上述測(cè)量的物理量滿足關(guān)系式______________________________，則動(dòng)能定理得以驗(yàn)證。[(2)、(3)問用所測(cè)物理量的字母表示] 解析：(1)根據(jù)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)則可得，小鋼球的直徑 d＝0.5 cm＋0.05 mm4＝0.520 cm。 (2)小鋼球通過光電門1時(shí)的速度大小為v1＝。 (3)若測(cè)量的物理量滿足關(guān)系式m2－m2＝mgh，即2－2＝2gh，則動(dòng)能定理得以驗(yàn)證。 答案：(1)0.520　(2)　(3)2－2＝2gh