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）

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(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，將小球的動(dòng)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(lái)檢驗(yàn)定則是否成立；在測(cè)量微小長(zhǎng)度的儀器中，螺旋測(cè)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(duì)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(duì)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(lái)，以便從容地測(cè)量、比較、研究的方法。例如：打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(shí)，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(jiǎn)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)：寫明表的標(biāo)題或加上必要的說明。必須交代清楚表中各符號(hào)所表示的物理量的意義，并寫明單位。表中的數(shù)據(jù)是正確反映測(cè)量結(jié)果的有效數(shù)字。(2)平均值法：將測(cè)得的多組數(shù)據(jù)通過運(yùn)算求得多個(gè)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)：可減小偶然誤差，但對(duì)減小系統(tǒng)誤差無(wú)效。注意事項(xiàng)：取平均值時(shí)按測(cè)量?jī)x器的精確程度決定保留的有效數(shù)字位數(shù)。注意對(duì)測(cè)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(duì)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(cè)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(jiǎn)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(cuò)誤數(shù)據(jù)。注意事項(xiàng)：描點(diǎn)時(shí)要注意每個(gè)坐標(biāo)軸代表的物理量和單位。用平滑的線連線時(shí)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。在圖上求直線的斜率時(shí)，要選取線上相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)，不一定要取原來(lái)測(cè)得的數(shù)據(jù)點(diǎn)。作圖時(shí)常設(shè)法使圖線線性化，即“化曲為直”。要使作出的圖線大致分布在整個(gè)坐標(biāo)圖紙上。3測(cè)速度的方法4測(cè)加速度的方法物理考試大綱規(guī)定的七個(gè)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，包括研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)、探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系、驗(yàn)證力的平行四邊形定則、驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律、探究動(dòng)能定理、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律、驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。這些實(shí)驗(yàn)都離不開力、長(zhǎng)度、速度或加速度的測(cè)量，其中長(zhǎng)度的測(cè)量可用刻度尺、游標(biāo)卡尺或螺旋測(cè)微器，速度、加速度的測(cè)量用紙帶法、光電門法等測(cè)量，力的測(cè)量用測(cè)力計(jì)、力傳感器等。高考考向1紙帶、光電門類實(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(dòng)能定理。(1)有兩種工作頻率均為50 Hz的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器供實(shí)驗(yàn)選用：A電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器為使紙帶在運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力較小，應(yīng)選擇_(選填“A”或“B”)。(2)保持長(zhǎng)木板水平，將紙帶固定在小車后端，紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(dòng)。同學(xué)甲認(rèn)為此時(shí)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(dòng)?？捶ㄕ_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(jì)時(shí)器電源，松開小車，小車運(yùn)動(dòng)。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(cè)出小車的質(zhì)量為M，再測(cè)出紙帶上起點(diǎn)到A點(diǎn)的距離為L(zhǎng)。小車動(dòng)能的變化量可用EkMv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WmgL算出。多次測(cè)量，若W與Ek均基本相等則驗(yàn)證了動(dòng)能定理。解析(1)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí)運(yùn)動(dòng)的紙帶受到的阻力較大，而電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí)運(yùn)動(dòng)的紙帶所受阻力較小，故選B。(2)由于剛開始運(yùn)動(dòng)，拉力等于最大靜摩擦力，而最大靜摩擦力略大于滑動(dòng)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(cè)出兩點(diǎn)之間的距離，如圖所示，可測(cè)得x1.24 cm。用這一段的平均速度表示A點(diǎn)的瞬時(shí)速度，則vA m/s0.31 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(0.300.33都算對(duì))(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(jì)時(shí)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(dòng)、驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律、探究動(dòng)能定理、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律、驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，以及測(cè)量重力加速度、測(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù)等創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。(2)紙帶問題的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)區(qū)分計(jì)時(shí)點(diǎn)和計(jì)數(shù)點(diǎn)：計(jì)時(shí)點(diǎn)是指打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下的點(diǎn)，計(jì)數(shù)點(diǎn)是指測(cè)量和計(jì)算時(shí)在紙帶上所選取的點(diǎn)。要注意“每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)”與“每隔四個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)”的取點(diǎn)方法是一樣的。涉及打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的實(shí)驗(yàn)均是先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放紙帶。備課記錄： 11(2019·全國(guó)卷)某小組利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)物塊沿傾斜的長(zhǎng)木板加速下滑時(shí)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行探究。物塊拖動(dòng)紙帶下滑，打出的紙帶一部分如圖所示。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為50 Hz，紙帶上標(biāo)出的每?jī)蓚€(gè)相鄰點(diǎn)之間還有4個(gè)打出的點(diǎn)未畫出。在A、B、C、D、E五個(gè)點(diǎn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器最先打出的是_點(diǎn)。在打出C點(diǎn)時(shí)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A0.2330.75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(shí)物塊的速度大小vC m/s0.233 m/s。物塊下滑的加速度大小a m/s20.75 m/s2。12(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(gè)點(diǎn)記作0，從0點(diǎn)后某個(gè)點(diǎn)開始，依次記為1、2、3，分別測(cè)出各個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)到0點(diǎn)的距離，已標(biāo)在圖乙中，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周期T0.02 s，當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮9.80 m/s2，回答下列問題。(1)這五個(gè)數(shù)據(jù)中有一個(gè)不符合測(cè)量讀數(shù)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(cè)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(gè)標(biāo)記點(diǎn)時(shí)，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(shí)，測(cè)出各點(diǎn)的速度v后，描繪v2­h(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(huì)隨重物的速度增大而明顯增大，則v2­h圖象可能是A、B、C中的_。答案(1)12.4(2)9.75(3)0.010(4)C解析(1)根據(jù)有效數(shù)字規(guī)則可知，五個(gè)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(cè)量讀數(shù)要求。(2)根據(jù)逐差法，利用紙帶求解加速度，t0.02 s，a×102 m/s29.75 m/s2。(3)重物做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，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，打第4個(gè)標(biāo)記點(diǎn)的瞬時(shí)速度為：v4 m/s1.94 m/s；下落過程中動(dòng)能增加量為：Ekmv0.9409 J；重力勢(shì)能減少量為：Epmgh40.5×9.80×19.41×102 J0.9511 J；則機(jī)械能損失為：EEpEk0.010 J。(4)空氣阻力隨重物的速度增大而明顯增大，下落相同的高度h時(shí)，阻力做功逐漸增大，動(dòng)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(gè)光電傳感器A、B，A、B間距為L(zhǎng)，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(huì)輸出高電壓，兩光電傳感器采集數(shù)據(jù)后與計(jì)算機(jī)相連?；瑝K在細(xì)線的牽引下向左加速運(yùn)動(dòng)，遮光條經(jīng)過光電傳感器A、B時(shí)，通過計(jì)算機(jī)可以得到如圖乙所示的電壓U隨時(shí)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_t2(選填“>”“<”或“”)時(shí)，說明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平。(2)用螺旋測(cè)微器測(cè)遮光條寬度d，測(cè)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(jì)算機(jī)得到的圖象如圖乙所示。利用測(cè)定的數(shù)據(jù)，當(dāng)關(guān)系式_成立時(shí)，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(hào)表達(dá))解析(1)輕推滑塊，當(dāng)圖乙中的t1t2時(shí)，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(cè)微器的固定刻度讀數(shù)為8 mm，可動(dòng)刻度讀數(shù)為0.01×47.6 mm0.476 mm。由讀數(shù)規(guī)則可得d8 mm0.476 mm8.476 mm。(3)滑塊經(jīng)過兩光電門時(shí)的速度分別為：v1；v2；若機(jī)械能守恒，則滿足：mgL(mM)v(mM)v，即滿足22。答案(1)(2)8.476(3)22(1)涉及光電門的實(shí)驗(yàn)包括：驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律、探究動(dòng)能定理、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律、驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。(2)光電門的原理當(dāng)物體通過光電門時(shí)光被擋住，計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，當(dāng)物體離開時(shí)停止計(jì)時(shí)，這樣就可以根據(jù)物體大小與運(yùn)動(dòng)時(shí)間計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的速度。計(jì)算速度：如果擋光片的寬度為d，擋光時(shí)間為t，則物體經(jīng)過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度v。計(jì)算加速度：利用兩光電門的距離L及a計(jì)算加速度。備課記錄： 21(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(gè)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(dòng)小木塊使木槽能夠在長(zhǎng)木板上勻速運(yùn)動(dòng)。遮光條的寬度為d，兩光電門間的距離為x。實(shí)驗(yàn)時(shí)木槽每次都從同一位置由靜止釋放，研究對(duì)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(jì)時(shí)器讀出遮光條通過A、B兩個(gè)光電門的時(shí)間分別是tA、tB，則木槽的加速度是_。(用測(cè)量的符號(hào)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(cè)出每次對(duì)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a­t_關(guān)系圖象(M表示槽及槽內(nèi)砝碼的總質(zhì)量)。AM Bm C. D.(3)為了精確測(cè)量木槽運(yùn)動(dòng)的加速度，甲同學(xué)固定光電門B，移動(dòng)光電門A，然后釋放木槽，測(cè)出遮光條每次經(jīng)過光電門A的時(shí)間t1；乙同學(xué)固定光電門A，移動(dòng)光電門B，然后釋放木槽，測(cè)出遮光條每次經(jīng)過光電門B的時(shí)間t2，兩位同學(xué)根據(jù)圖象求解系統(tǒng)的加速度。甲同學(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(duì)值為k，則木槽的加速度a_。答案(1)(2)D(3)BC解析(1)由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出通過A、B兩個(gè)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(dòng)光電門A，然后釋放木槽，測(cè)出遮光條每次經(jīng)過光電門A的時(shí)間t1。通過光電門A的瞬時(shí)速度vA，B點(diǎn)的速度為定值，根據(jù)vv2ax得，故B正確。乙同學(xué)固定光電門A，移動(dòng)光電門B，然后釋放木槽，測(cè)出遮光條每次經(jīng)過光電門B的時(shí)間t2，通過光電門B的瞬時(shí)速度vB，A點(diǎn)的速度為定值，根據(jù)vv2ax得，故C正確。若甲同學(xué)所作圖象的斜率的絕對(duì)值為k，則有k，解得系統(tǒng)的加速度a。22(2019·四川南充三診)如圖甲所示為驗(yàn)證動(dòng)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(gè)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(dòng)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(cè)得A通過光電門G1的遮光時(shí)間為t1；(3)A與B相碰后，B和A先后經(jīng)過光電門G2的遮光時(shí)間分別為t2和t3。回答下列問題：用螺旋測(cè)微器測(cè)得遮光片寬度如圖乙所示，讀數(shù)為：_ mm。實(shí)驗(yàn)中選擇mA大于mB的目的是：_。利用所測(cè)物理量的符號(hào)表示動(dòng)量守恒定律成立的式子為：_。答案1.195(1.1931.197均可)碰撞中滑塊A不反彈mAmAmB解析螺旋測(cè)微器的精確度為0.01 mm，轉(zhuǎn)動(dòng)刻度的格數(shù)估讀一位，則遮光片寬度為d1 mm19.5×0.01 mm1.195 mm(1.1931.197 mm均可)。A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(huì)發(fā)生反彈?；瑝K經(jīng)過光電門時(shí)擋住光的時(shí)間極短，則平均速度可近似替代為滑塊的瞬時(shí)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(dòng)量守恒有：mAvAmAvAmBvB；代入可得表達(dá)式：mAmAmB。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(guó)卷)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(jiǎn)化為圖中的指針?，F(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(duì)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 cm15×0.05 mm3.7 cm0.075 cm3.775 cm。托盤中放有質(zhì)量為m0.100 kg的砝碼時(shí)，彈簧受到的拉力 Fmg0.100×9.8 N0.980 N，彈簧伸長(zhǎng)x3.775 cm1.950 cm1.825 cm0.01825 m，根據(jù)胡克定律，F(xiàn)kx，解得此彈簧的勁度系數(shù)k53.7 N/m。答案3.77553.7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(zhǎng)的關(guān)系、驗(yàn)證力的平行四邊形定則、探究動(dòng)能定理。探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)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(dòng)能定理涉及彈力做功的知識(shí)，一般用比例法表示彈力做的功。備課記錄： 31(2017·全國(guó)卷)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(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_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F14.2 N和F25.6 N。()用5 mm長(zhǎng)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；()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)()如圖所示()4.00.05解析(1)由題給測(cè)力計(jì)示數(shù)可知，讀數(shù)為4.0 N。(2)作圖，F(xiàn)2長(zhǎng)度為28 mm，F(xiàn)1長(zhǎng)度為21 mm，平行四邊形如圖，量出合力長(zhǎng)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(zhǎng)度，其比值就是F合與拉力F的夾角的正切值。32(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(zhǎng)的關(guān)系后做拓展研究。請(qǐng)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(tái)，測(cè)得彈簧原長(zhǎng)L0；(2)在彈簧下端拴掛質(zhì)量為m的鉤碼，待系統(tǒng)靜止時(shí)，測(cè)得彈簧長(zhǎng)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)托起鉤碼使彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)，并由靜止釋放，測(cè)得彈簧拉伸的最大長(zhǎng)度L。發(fā)現(xiàn)LL，于是進(jìn)一步探究彈簧兩次伸長(zhǎng)量x0LL0和xLL0之間的關(guān)系；(5)改變鉤碼個(gè)數(shù)，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，得到多組x0、x數(shù)據(jù)，作出x­x0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(shì)能的表達(dá)式：步驟(2)中，系統(tǒng)靜止時(shí)，鉤碼受力平衡，有mg_(用k、x0表示)；步驟(4)中，根據(jù)機(jī)械能守恒定律，彈簧被拉伸到最長(zhǎng)時(shí)的彈性勢(shì)能Ep_(用m、g、x表示)；結(jié)合步驟(6)，勁度系數(shù)為k的彈簧伸長(zhǎng)x時(shí)，對(duì)應(yīng)的彈性勢(shì)能Ep_(用k、x表示)。答案(3)(6)2(7)kx0mgxkx2解析(3)由平衡條件可得：mgk(LL0)，解得：k。(6)由圖乙可知2。(7)步驟(2)中，系統(tǒng)靜止時(shí)，鉤碼受力平衡，有mgkx0。步驟(4)中，根據(jù)機(jī)械能守恒定律，彈簧被拉伸到最長(zhǎng)時(shí)的彈性勢(shì)能等于物體重力勢(shì)能的減小量，即Epmgx。勁度系數(shù)為k的彈簧伸長(zhǎng)x時(shí)，對(duì)應(yīng)的彈性勢(shì)能Epmgxkx0xkx2。命題角度2 碰撞類實(shí)驗(yàn)例4(2019·湖南衡陽(yáng)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(dòng)量守恒定律。實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下：(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)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(cè)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(shí)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時(shí)，由靜止釋放，與球B碰撞后，測(cè)得球A向左擺到最高點(diǎn)時(shí)其懸線與豎直方向的夾角為，球B向右擺到最高點(diǎn)時(shí)其懸線與豎直方向的夾角為。(4)若兩球碰撞前后動(dòng)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_(用測(cè)量的物理量表示)。解析(1)小球A、B的直徑：d10.5 mm0.01×30.0 mm10.800 mm。(4)設(shè)懸線長(zhǎng)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：m1vm1gl(1cos)，碰撞后，對(duì)A、B兩球分別根據(jù)機(jī)械能守恒定律得：m1v12m1gl(1cos)，m2v22m2gl(1cos)，若兩球碰撞前后的動(dòng)量守恒，則滿足：m1v1m1v1m2v2，聯(lián)立以上四式得：m1m2m1。若碰撞是彈性碰撞，則碰撞過程中機(jī)械能守恒，則有：m1vm1v12m2v22，解得：m1cosm1cosm2(1cos)。答案(1)10.800(4)m1m2m1m1cosm1cosm2(1cos)碰撞類實(shí)驗(yàn)就是驗(yàn)證動(dòng)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(dòng)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律、利用擺球的碰撞驗(yàn)證動(dòng)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(shí)的完整性，有必要熟練掌握。備課記錄： 4(2019·北京豐臺(tái)二模)在“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”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(dòng)量守恒定律。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“”)。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(shí)，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(cè)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位置由靜止釋放，與小球m2相碰，并多次重復(fù)?？諝庾枇雎圆挥?jì)，接下來(lái)要完成的必要步驟是_。(填選項(xiàng)前的字母)A測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的質(zhì)量m1、m2B測(cè)量小球m1開始釋放時(shí)的高度hC測(cè)量拋出點(diǎn)距地面的高度HD分別找到m1、m2相碰后平均落地點(diǎn)的位置M、NE測(cè)量平拋射程OM、ONF測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的半徑r1、r2若兩個(gè)小球相碰前后的動(dòng)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_。(用問中測(cè)量的量表示)(2)如圖2所示，乙同學(xué)利用此裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。水平氣墊導(dǎo)軌(導(dǎo)軌與滑塊間摩擦力忽略不計(jì))上裝有兩個(gè)光電計(jì)時(shí)裝置C和D，可記錄遮光片的遮光時(shí)間。乙同學(xué)按照如下步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：a測(cè)量滑塊A的質(zhì)量mA，測(cè)量滑塊B的質(zhì)量mBb測(cè)量滑塊A的遮光片的寬度d1，測(cè)量滑塊B的遮光片的寬度d2c將滑塊A、B靜止放在導(dǎo)軌上，給滑塊A一個(gè)向右的瞬時(shí)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(jì)時(shí)裝置Dd待B、A完全通過光電計(jì)時(shí)裝置D后用手分別按住e記錄光電計(jì)時(shí)裝置C顯示的時(shí)間t1和裝置D顯示的時(shí)間t2、t3完成上述實(shí)驗(yàn)步驟需要的實(shí)驗(yàn)器材有_。按照乙同學(xué)的操作，若兩滑塊碰撞前后的動(dòng)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(lái)“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”，不論采用何種方法，都要測(cè)得系統(tǒng)內(nèi)物體作用前后的“速度”，請(qǐng)比較分析甲、乙同學(xué)的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，分別說明在測(cè)得“速度”的方法上有何不同？_ _。答案(1)A>ADEm1·OPm1·OMm2·ONm1·OP2m1·OM2m2·ON2(2)天平、刻度尺(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)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(dòng)，故選A；為保證兩球發(fā)生正碰，兩球必須等大，即r1r2；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；要驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，即驗(yàn)證：m1v1m1v2m2v3，小球離開軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，它們拋出點(diǎn)的高度相等，在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等，上式兩邊同時(shí)乘以t得：m1v1tm1v2tm2v3t，即m1·OPm1·OMm2·ON，因此需要完成的必要操作步驟是A、D、E。若兩小球相碰前后動(dòng)量守恒，則：m1·OPm1·OMm2·ON；若碰撞是彈性碰撞，則還可以寫出表達(dá)式為m1vm1vm2v，即m1·OP2m1·OM2m2·ON2，即m1·OP2m2·OM2m2·ON2。(2)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；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：mAvA0mAvA1mBvB，即；兩滑塊碰撞過程中損失的機(jī)械能為：EmAv。(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(shí)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(cè)定動(dòng)摩擦因數(shù)例5(2019·全國(guó)卷)如圖a，某同學(xué)設(shè)計(jì)了測(cè)量鐵塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)。所用器材有：鐵架臺(tái)、長(zhǎng)木板、鐵塊、米尺、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(dòng)摩擦因數(shù)_(用木板與水平面的夾角、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(shí)，調(diào)整木板與水平面的夾角使30°。接通電源，開啟打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(jì)數(shù)點(diǎn)(每?jī)蓚€(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出)。重力加速度為9.80 m/s2，可以計(jì)算出鐵塊與木板間的動(dòng)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：mgsinFNma且FNmgcos聯(lián)立以上兩式解得。(2)由逐差法求鐵塊加速度：a m/s21.97 m/s2代入，得0.35。答案(1)(2)0.35測(cè)定動(dòng)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(dòng)”“驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律”或“探究動(dòng)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(jì)時(shí)器等器材測(cè)出物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度，再利用牛頓第二定律計(jì)算動(dòng)摩擦因數(shù)，或者利用平衡條件、動(dòng)能定理或能量守恒定律等計(jì)算動(dòng)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(dòng)物體轉(zhuǎn)化為研究靜止物體利用F彈FfFN求讓物塊先做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)重物掉到地面上之后物塊做勻減速直線運(yùn)動(dòng)減速運(yùn)動(dòng)中，利用逐差法求加速度，利用Fmgma進(jìn)一步求將動(dòng)摩擦因數(shù)的測(cè)量轉(zhuǎn)化為角度的測(cè)量利用agsingcos求(a通過逐差法求解)將動(dòng)摩擦因數(shù)的測(cè)量轉(zhuǎn)化為加速度的測(cè)量利用vv2as求加速度，再利用動(dòng)力學(xué)知識(shí)得到備課記錄： 51(2018·全國(guó)卷)某同學(xué)用圖a所示的裝置測(cè)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(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)即為木塊受到的滑動(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的值從圖b中彈簧秤的示數(shù)讀出。砝碼的質(zhì)量m/kg0.050.100.150.200.25滑動(dòng)摩擦力f/N2.152.362.55f42.93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f­m圖線。(3)f與m、木塊質(zhì)量M、木板和木塊之間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)及重力加速度大小g之間的關(guān)系式f_，f­m圖線(直線)的斜率的表達(dá)式k_。(4)取g9.80 m/s2，由繪出的f­m圖線求得_。(保留兩位有效數(shù)字)答案(1)2.75(2)圖見解析(3)(Mm)gg(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(dòng)摩擦力，根據(jù)滑動(dòng)摩擦力的定義知f(Mm)g?；?jiǎn)可得：f(Mm)g(g)mMg，所以圖象的斜率kg。(4)取g9.80 m/s2，取圖象上相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)求斜率，k4，則0.41。52(2019·江西南昌二模)物理小組在一次探究活動(dòng)中測(cè)量滑塊與木板之間的動(dòng)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；木板上有一滑塊，其一端與電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為50 Hz，開始實(shí)驗(yàn)時(shí)，在托盤中放入適量砝碼，滑塊開始向右運(yùn)動(dòng)，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(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖乙所示。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計(jì)算滑塊的加速度a_ m/s2(保留三位有效數(shù)字)。(2)為測(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù)，還需要測(cè)量的物理量有_(填入所選物理量前的字母)。A木塊的長(zhǎng)度LB木板的質(zhì)量m1C滑塊的質(zhì)量m2D托盤和砝碼的總質(zhì)量m3E滑塊運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t(3)滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)_(用上述物理量的符號(hào)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(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)，說明相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T0.1 s，由逐差法可得：a m/s20.497 m/s2。(2)對(duì)托盤和砝碼，由牛頓第二定律得：m3gTm3a，對(duì)滑塊，有：Tfm2a，滑動(dòng)摩擦力：fm2g，解得：，要測(cè)得動(dòng)摩擦因數(shù)，需要測(cè)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)分析可知，滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為：。命題角度2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膭?chuàng)新測(cè)定重力加速度例6(2019·全國(guó)卷)甲乙兩位同學(xué)設(shè)計(jì)了利用數(shù)碼相機(jī)的連拍功能測(cè)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(shí)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(hào))A米尺 B秒表 C光電門 D天平(2)簡(jiǎn)述你選擇的器材在本實(shí)驗(yàn)中的使用方法。答：_ _。(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ab24.5 cm、ac58.7 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(cè)重力加速度時(shí)需要測(cè)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)sgT2得重力加速度大小g m/s29.7 m/s2。答案(1)A(2)將米尺豎直放置，使小球下落時(shí)盡量靠近米尺(3)9.7重力加速度的測(cè)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： 61(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(cè)量重力加速度的器械，由英國(guó)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(gè)重物用不可伸長(zhǎng)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(gè)重物上附加一質(zhì)量為m的小物塊，這時(shí)，由于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(dòng)，測(cè)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(cè)出不同m時(shí)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(cè)量，想要求出重物的質(zhì)量M，則需要測(cè)量的物理量有_。A小物塊的質(zhì)量mB重物下落的距離及下落這段距離所用的時(shí)間C繩子的長(zhǎng)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_，并可求出每個(gè)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：(mM)gT(mM)a，TMgMa，解得：a。(2)根據(jù)hat2，則有：g，所以需要測(cè)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(shí)間。故A、B正確。(3)因?yàn)閍，則·，知圖線斜率k，b，解得g，M。62(2019·西安二模)某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示裝置測(cè)定當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊臄?shù)值。實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，小鋼球被電磁鐵吸引靜止不動(dòng)，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(shí)鋼球球心位置記為A點(diǎn)，光電門中心位置記為O點(diǎn)，AO間距離為h。(1)使用螺旋測(cè)微器測(cè)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(jì)時(shí)器記錄鋼球通過光電門的時(shí)間t，可由表達(dá)式v_得到小鋼球球心通過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度。(3)將光電門向下移動(dòng)一小段距離后，重新釋放小鋼球，記錄小鋼球通過光電門時(shí)數(shù)字計(jì)時(shí)器顯示的時(shí)間t和此時(shí)光電門與O點(diǎn)間距離x；重復(fù)上述步驟，得到若干組t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(jì)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铀俣鹊臄?shù)值為_ m/s2。答案(1)11.000(2)(3)9.68解析(1)螺旋測(cè)微器的固定刻度讀數(shù)為11 mm，可動(dòng)刻度讀數(shù)為0.01×0.0 mm0.000 mm，則d11.000 mm。(2)根據(jù)極短時(shí)間內(nèi)的平均速度等于瞬時(shí)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(dòng)學(xué)位移與速度公式，則有：2g(hx)，整理得，·x，而­x圖象的斜率大小為k1.6×105，那么g m/s29.68 m/s2。閱卷現(xiàn)場(chǎng)分析實(shí)驗(yàn)原理出錯(cuò)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(zhǎng)木板上運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄小車的運(yùn)動(dòng)情況。利用該裝置可以完成“探究動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn)。(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(zhǎng)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(dòng)，表明已經(jīng)消除了摩擦力和其他阻力的影響。A計(jì)時(shí)器不打點(diǎn) B計(jì)時(shí)器打點(diǎn)(3)接通電源，釋放小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，將打下的第一個(gè)點(diǎn)標(biāo)為O。在紙帶上依次取A、B、C若干個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T。測(cè)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(duì)小車做的功W_，打B點(diǎn)時(shí)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v2­W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(dòng)能的表達(dá)式中可能包含v2這個(gè)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v2­W關(guān)系的是_。正解(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(shí)采用墊高長(zhǎng)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(shí)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：Wmgx2；利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的速度等于本段時(shí)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v2kWb，在直線上取兩點(diǎn)，如(1.4×102,0.07)(8×102,0.38)，代入上式，解得k4.7，b0.004，在作圖誤差允許的范圍內(nèi)，表達(dá)式可寫為v24.7W。把功的單位用基本單位表示，JN·mkg·m2·s2，容易得出與圖線斜率有關(guān)的物理量單位為kg1，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(duì)小車的拉力實(shí)際不等于重物的重力，由mg(Mm)a和FMa知Fmg，由動(dòng)能定理得：mv2Fx，v2xx，而Wmgx，故v2W，則實(shí)際v2­W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(2分)B(2分)(3)mgx2(2分)(2分)(4)v24.7W(4.6W4.8W均認(rèn)為正確)(2分)質(zhì)量(2分)(5)A(4分)錯(cuò)解(1)因電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(shí)采用墊高長(zhǎng)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(shí)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：Wmgx2；利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的速度等于本段時(shí)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v2kW形式，在直線上選定一點(diǎn)為(3×102,0.15)，解之得k5 kg1。則方程為v25W，把功的單位用基本單位表示，JN·mkg·m2·s2，容易得出與圖線斜率有關(guān)的物理量單位為kg1，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(duì)小車的拉力實(shí)際不等于重物的重力，由mg(Mm)a和FMa知Fmg，由動(dòng)能定理得：mv2Fx，v2xx，而Wmgx，則實(shí)際v2­W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)(2)A(2分)B(2分)(3)mgx2(2分)(2分)(4)v25W(扣2分)質(zhì)量(2分)(5)D(扣4分)本題的錯(cuò)誤往往容易出現(xiàn)在下列幾個(gè)方面：(1)對(duì)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作原理沒有理解清楚，只是死記硬背，在用時(shí)往往出現(xiàn)錯(cuò)誤。(2)從題目給出的v2­W圖象來(lái)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(shí)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v2­W圖象關(guān)系時(shí)推導(dǎo)出v2W后，聯(lián)想到探究“加速度與力的關(guān)系”時(shí)，隨著m增大，a與F有類似的關(guān)系，所以圖象向下彎曲，從而錯(cuò)選D。專題作業(yè)1(2019·長(zhǎng)沙二模)某探究小組為了研究小車的直線運(yùn)動(dòng)，用自制的“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，如圖甲所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持桌面水平，讓小車在外力的作用下運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間，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)6個(gè)水滴的位置及它們之間的距離。已知滴水計(jì)時(shí)器從滴出第1個(gè)水滴開始計(jì)時(shí)，到滴出第26個(gè)水滴共用時(shí)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(shí)_ s。(2)小車運(yùn)動(dòng)過程的加速度大小為_ m/s2；水滴滴到位置5時(shí)，小車的速度大小為_ m/s。答案(1)2.0(2)0.100.35解析(1)滴水計(jì)時(shí)器從滴出第1個(gè)水滴開始計(jì)時(shí)，到滴出第26個(gè)水滴共用時(shí)10 s，則滴水周期為T s0.4 s。所以水滴從滴到位置1至滴到位置6用時(shí)為t5×0.4 s2.0 s。(2)根據(jù)saT2可求得a m/s20.10 m/s2，根據(jù)中間時(shí)刻的速度等于平均速度可求得水滴滴到位置5時(shí)，小車的速度大小為v5×103 m/s0.35 m/s。2(2019·北京石景山高三統(tǒng)一測(cè)試)橡皮筋也像彈簧一樣，在彈性限度內(nèi)伸長(zhǎng)量x與彈力F成正比，即Fkx，k的值與橡皮筋的原長(zhǎng)L、橫截面積S有關(guān)，理論與實(shí)驗(yàn)都證明kY，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(guó)際單位中，楊氏模量Y的單位應(yīng)為()AN Bm CN/m DN/m2(2)某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得該橡皮筋的一些數(shù)據(jù)，作出了外力F與伸長(zhǎng)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(zhǎng)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/m2，故選D。(2)橡皮筋的勁度系數(shù)是F­x圖象的斜率，由圖象得k N/m500 N/m。(3)根據(jù)楊氏模量公式知Y N/m25.0×107 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(lái)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：用米尺量出重錘1底端距地面的高度H；在重錘1上加上質(zhì)量為m的小鉤碼；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；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(zhǎng)一些C使系統(tǒng)的總質(zhì)量近似等于2MD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_。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(shí)間測(cè)量是人為操作快慢和讀數(shù)問題帶來(lái)的誤差，所以屬于偶然誤差。(2)由于自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度較大，下落H高度的時(shí)間較短，為了減小測(cè)量時(shí)間的實(shí)驗(yàn)誤差，就要使重錘下落的時(shí)間長(zhǎng)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(dòng)，則表示平衡了阻力。(4)根據(jù)牛頓第二定律有mg(Mm0mM)a，又Hat2，解得g。4(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(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)行驗(yàn)證時(shí)，結(jié)點(diǎn)O的位置可以與前一次不同C使用彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)，施力方向應(yīng)沿彈簧測(cè)力計(jì)軸線；讀數(shù)時(shí)視線應(yīng)正對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)刻度D用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)互成角度拉橡皮條時(shí)的拉力必須都小于只用一個(gè)彈簧測(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)，如下圖所示。其中對(duì)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(cuò)誤；只要每一組實(shí)驗(yàn)時(shí)用一個(gè)力和用兩個(gè)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(shí)結(jié)點(diǎn)O的位置都相同，B正確；使