（通用版）2019版高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 第三板塊 第2講“追根溯源”智取創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)——學(xué)會(huì)遷移講義（含解析）.doc

《（通用版）2019版高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 第三板塊 第2講“追根溯源”智取創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)——學(xué)會(huì)遷移講義（含解析）.doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（通用版）2019版高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 第三板塊 第2講“追根溯源”智取創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)——學(xué)會(huì)遷移講義（含解析）.doc（30頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

第2講“追根溯源”智取創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)學(xué)會(huì)遷移考法學(xué)法從近幾年的高考實(shí)驗(yàn)題來(lái)看，創(chuàng)新型的題目越來(lái)越突出，設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的考查將逐步取代對(duì)教科書(shū)中原有的單純學(xué)生實(shí)驗(yàn)的考查。復(fù)習(xí)本講內(nèi)容時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)：熟悉各種實(shí)驗(yàn)器材的原理和使用方法；熟知基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，能在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新與改進(jìn)；熟悉物理規(guī)律，能根據(jù)現(xiàn)有的器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。?chuàng)新點(diǎn)(一)實(shí)驗(yàn)器材的等效與替換1實(shí)驗(yàn)器材的等效與替換是實(shí)驗(yàn)考題的主要?jiǎng)?chuàng)新設(shè)計(jì)思路之一。從近幾年的高考命題來(lái)看，主要有以下幾個(gè)方向：(1)用氣墊導(dǎo)軌代替長(zhǎng)木板，用光電門(mén)或頻閃相機(jī)代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。(2)用拉力傳感器代替彈簧測(cè)力計(jì)。(3)用鉤碼或已知質(zhì)量的物體代替彈簧測(cè)力計(jì)。2對(duì)于實(shí)驗(yàn)器材的替換，解決問(wèn)題的思維方式不變，需要注意以下幾點(diǎn)：(1)氣墊導(dǎo)軌代替長(zhǎng)木板時(shí)，應(yīng)調(diào)整導(dǎo)軌水平，不必平衡摩擦力。(2)拉力傳感器的示數(shù)即為細(xì)線對(duì)滑塊的拉力，與鉤碼質(zhì)量大小無(wú)關(guān)。(3)用鉤碼或已知質(zhì)量的物體代替彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)，鉤碼或物體的重力不一定等于彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)。命題角度1用光電門(mén)或頻閃相機(jī)代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器例1某活動(dòng)小組利用圖甲裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。鋼球自由下落過(guò)程中，先后通過(guò)光電門(mén)A、B，計(jì)時(shí)裝置測(cè)出鋼球通過(guò)A、B的時(shí)間分別為tA、tB。用鋼球通過(guò)光電門(mén)的平均速度表示鋼球球心通過(guò)光電門(mén)的瞬時(shí)速度。測(cè)出兩光電門(mén)間的距離為h，鋼球直徑為D，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。(1)用20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量鋼球的直徑D，讀數(shù)如圖乙所示，則D_cm。(2)要驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，需要比較_。AD2與gh是否相等BD2與2gh是否相等CD2與gh是否相等DD2與2gh是否相等(3)實(shí)際上，鋼球通過(guò)光電門(mén)的平均速度_(填“”或“”)鋼球球心通過(guò)光電門(mén)的瞬時(shí)速度，由此產(chǎn)生的誤差_(填“能”或“不能”)通過(guò)增加實(shí)驗(yàn)次數(shù)減小。解析(1)根據(jù)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)則知讀數(shù)為0.8 cm0.05 mm100.850 cm。(2)由題意知鋼球通過(guò)光電門(mén)的平均速度等于鋼球球心通過(guò)光電門(mén)的瞬時(shí)速度，即v，由機(jī)械能守恒定律知mghmD2，所以只要比較D2與2gh是否相等即可，D正確。(3)由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律知鋼球通過(guò)光電門(mén)的平均速度等于此過(guò)程中中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，鋼球通過(guò)光電門(mén)的平均速度小于鋼球球心通過(guò)光電門(mén)的瞬時(shí)速度；由此產(chǎn)生的誤差屬于系統(tǒng)誤差，不能通過(guò)增加實(shí)驗(yàn)次數(shù)來(lái)減小。答案(1)0.850(2)D(3)不能命題角度2用氣墊導(dǎo)軌代替長(zhǎng)木板例2某學(xué)習(xí)小組利用如圖所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)能定理。(1)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)至水平，安裝好實(shí)驗(yàn)器材，從圖中讀出兩光電門(mén)中心之間的距離s_cm。(2)測(cè)量擋光條的寬度d，記錄擋光條通過(guò)光電門(mén)1和2所用的時(shí)間t1和t2，并從拉力傳感器中讀出滑塊受到的拉力F，為了完成實(shí)驗(yàn)，還需要直接測(cè)量的一個(gè)物理量是_。(3)該實(shí)驗(yàn)是否需要滿足砝碼盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量？_(填“是”或“否”)解析(1)光電門(mén)1處導(dǎo)軌標(biāo)尺讀數(shù)為：20.0 cm，光電門(mén)2處導(dǎo)軌標(biāo)尺讀數(shù)為：70.0 cm，故兩光電門(mén)中心之間的距離s70.0 cm20.0 cm50.0 cm。(2)由于光電門(mén)的寬度d很小，所以我們用很短時(shí)間內(nèi)的平均速度代替瞬時(shí)速度。滑塊通過(guò)光電門(mén)1的瞬時(shí)速度為：v1，滑塊通過(guò)光電門(mén)2的瞬時(shí)速度為：v2，根據(jù)動(dòng)能定理需要驗(yàn)證的關(guān)系式為：FsMv22Mv12M2M2，可見(jiàn)還需要測(cè)量出M，即滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量。(3)該實(shí)驗(yàn)中由于已經(jīng)用傳感器測(cè)出細(xì)繩拉力大小，不是將砝碼和砝碼盤(pán)所受的重力作為小車(chē)的拉力，故不需要滿足砝碼和砝碼盤(pán)的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量。答案(1)50.0(2)滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量M(3)否命題角度3用鉤碼或已知質(zhì)量的物體代替測(cè)力計(jì)例3(2018商丘五校聯(lián)考)一同學(xué)用電子秤、水壺、細(xì)線、墻釘和貼在墻上的白紙等物品，在家中驗(yàn)證力的平行四邊形定則。(1)如圖(a)，在電子秤的下端懸掛一裝滿水的水壺，記下水壺_時(shí)電子秤的示數(shù)F。(2)如圖(b)，將三根細(xì)線L1、L2、L3的一端打結(jié)，另一端分別拴在電子秤的掛鉤、墻釘A和水壺杯帶上。水平拉開(kāi)細(xì)線L1，在白紙上記下結(jié)點(diǎn)O的位置、_和電子秤的示數(shù)F1。(3)如圖(c)，將另一顆墻釘B釘在與O同一水平位置上，并將L1拴在其上。手握電子秤沿著(2)中L2的方向拉開(kāi)細(xì)線L2，使_和三根細(xì)線的方向與(2)中重合，記錄電子秤的示數(shù)F2。(4)在白紙上按一定標(biāo)度作出電子秤拉力F、F1、F2的圖示，根據(jù)平行四邊形定則作出F1、F2的合力F的圖示，若_，則平行四邊形定則得到驗(yàn)證。解析(1)要測(cè)量裝滿水的水壺所受的重力，需記下水壺靜止時(shí)電子秤的示數(shù)F。(2)要畫(huà)出平行四邊形，則需要記錄分力的大小和方向，所以在白紙上記下結(jié)點(diǎn)O的位置的同時(shí)也要記錄三根細(xì)線的方向以及電子秤的示數(shù)F1。(3)已經(jīng)記錄了一個(gè)分力，還要記錄另一個(gè)分力，則結(jié)點(diǎn)O的位置不能變化，力的方向也不能變化，所以應(yīng)使結(jié)點(diǎn)O的位置和三根細(xì)線的方向與(2)中重合，記錄電子秤的示數(shù)F2。(4)根據(jù)平行四邊形定則作出F1、F2的合力F的圖示，若F和F在誤差允許的范圍內(nèi)重合，則平行四邊形定則得到驗(yàn)證。答案(1)靜止(2)三根細(xì)線的方向(3)結(jié)點(diǎn)O的位置(4)F和F在誤差允許的范圍內(nèi)重合創(chuàng)新點(diǎn)(二)實(shí)驗(yàn)情景的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新近幾年的考題在實(shí)驗(yàn)情景的設(shè)計(jì)上進(jìn)行了較多的創(chuàng)新，不過(guò)其考查的實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)處理方法仍然不變，因此，對(duì)于創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的處理，最根本的方法是要把其從新情景中分離出來(lái)，找出與常規(guī)實(shí)驗(yàn)的相通之處，然后運(yùn)用熟悉的實(shí)驗(yàn)原理和數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行解答。需要考生在常規(guī)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上學(xué)會(huì)靈活變通。命題角度1用凹形橋模擬器測(cè)小車(chē)過(guò)橋最低點(diǎn)速度例1某物理小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)粗測(cè)玩具小車(chē)通過(guò)凹形橋最低點(diǎn)時(shí)的速度的實(shí)驗(yàn)。所用器材有：玩具小車(chē)、壓力式托盤(pán)秤、凹形橋模擬器(圓弧部分的半徑為R0.20 m)。完成下列填空：(1)將凹形橋模擬器靜置于托盤(pán)秤上，如圖(a)所示，托盤(pán)秤的示數(shù)為1.00 kg。(2)將玩具小車(chē)靜置于凹形橋模擬器最低點(diǎn)時(shí)，托盤(pán)秤的示數(shù)如圖(b)所示，該示數(shù)為_(kāi)kg。(3)將小車(chē)從凹形橋模擬器某一位置釋放，小車(chē)經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)后滑向另一側(cè)。此過(guò)程中托盤(pán)秤的最大示數(shù)為m；多次從同一位置釋放小車(chē)，記錄各次的m值如表所示。序號(hào)12345m/kg1.801.751.851.751.90(4)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可求出小車(chē)經(jīng)過(guò)凹形橋最低點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力為_(kāi)N；小車(chē)通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的速度大小為_(kāi)m/s。(重力加速度大小取9.80 m/s2，計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)解析(2)題圖(b)中托盤(pán)秤的示數(shù)為1.40 kg。(4)小車(chē)5次經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)托盤(pán)秤的示數(shù)平均值為m kg1.81 kg。小車(chē)經(jīng)過(guò)凹形橋最低點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力為F(m1.00)g(1.811.00)9.80 N7.9 N，由題意可知小車(chē)的質(zhì)量為m(1.401.00)kg0.40 kg，小車(chē)經(jīng)過(guò)凹形橋最低點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力等于橋?qū)π≤?chē)的支持力，對(duì)小車(chē)，在最低點(diǎn)時(shí)由牛頓第二定律得Fmg，解得v1.4 m/s。答案(2)1.40(4)7.91.4命題角度2測(cè)量電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度例2如圖甲所示為測(cè)量電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的實(shí)驗(yàn)裝置，半徑不大的圓形卡紙固定在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上，在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。在圓形卡紙的旁邊垂直安裝一個(gè)改裝的電火花計(jì)時(shí)器(電火花計(jì)時(shí)器每隔相同的時(shí)間間隔打一個(gè)點(diǎn))。(1)請(qǐng)將下列實(shí)驗(yàn)步驟按先后排序：_。使電火花計(jì)時(shí)器與圓形卡紙保持良好接觸接通電火花計(jì)時(shí)器的電源，使它工作起來(lái)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，使圓形卡紙轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)關(guān)閉電動(dòng)機(jī)，拆除電火花計(jì)時(shí)器；研究卡紙上留下的一段點(diǎn)跡(如圖乙所示)，寫(xiě)出角速度的表達(dá)式，代入數(shù)據(jù)，得出的測(cè)量值。(2)要得到角速度的測(cè)量值，還缺少一種必要的測(cè)量器材，它是_。A秒表B毫米刻度尺C圓規(guī) D量角器(3)為了避免在卡紙連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中出現(xiàn)打點(diǎn)重疊，在電火花計(jì)時(shí)器與盤(pán)面保持良好接觸的同時(shí)，可以緩慢地將電火花計(jì)時(shí)器沿圓形卡紙半徑方向向卡紙中心移動(dòng)。則卡紙上打下的點(diǎn)的分布曲線不是一個(gè)圓，而是類似一種螺旋線，如圖丙所示。這對(duì)測(cè)量結(jié)果_(填“有”或“無(wú)”)影響。解析(1)該實(shí)驗(yàn)應(yīng)先將電火花計(jì)時(shí)器與圓形卡紙保持良好接觸，先使卡片勻速轉(zhuǎn)動(dòng)后再打點(diǎn)，最后取出卡片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，故先后順序?yàn)椤ⅰ?2)要測(cè)出角速度，需要測(cè)量點(diǎn)跟點(diǎn)間對(duì)應(yīng)的圓心角，需要的器材是量角器，故D對(duì)。(3)由于點(diǎn)跟點(diǎn)之間對(duì)應(yīng)的圓心角沒(méi)變化，則對(duì)測(cè)量角速度無(wú)影響。答案(1)(2)D(3)無(wú)創(chuàng)新點(diǎn)(三)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的拓展與延伸命題角度1由測(cè)定加速度延伸為測(cè)定交流電的頻率例1(2016全國(guó)卷)某同學(xué)用圖(a)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(b)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)和其他題給條件進(jìn)行推算。(1)若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落，利用f和圖(b)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s18.89 cm，s29.50 cm，s310.10 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)重物勻加速下落時(shí)，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得vBf(s1s2)，vCf(s2s3)，由s3s12aT2得a。(2)根據(jù)牛頓第二定律，有mgkmgma，整理得f，代入數(shù)據(jù)可得f40 Hz。答案(1)f(s1s2)f(s2s3)f2(s3s1) (2)40命題角度2利用平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律探究動(dòng)能定理例2在“探究動(dòng)能定理”實(shí)驗(yàn)中，采用如圖甲所示裝置，水平正方形桌面距離地面高度為h，將橡皮筋的兩端固定在桌子邊緣上的兩點(diǎn)，將小球置于橡皮筋的中點(diǎn)，向左移動(dòng)距離s，使橡皮筋產(chǎn)生形變，由靜止釋放后，小球飛離桌面，測(cè)得其平拋的水平射程為L(zhǎng)。改變橡皮筋的條數(shù)，重復(fù)實(shí)驗(yàn)。(1)實(shí)驗(yàn)中，小球每次釋放的位置應(yīng)_(填“不同”“相同”或“隨意”)。(2)取橡皮筋對(duì)小球做功W為縱坐標(biāo)，為了在坐標(biāo)系中描點(diǎn)得到一條直線，如圖乙所示，應(yīng)選_(填“L”或“L2”)為橫坐標(biāo)。若直線與縱軸的截距為b，斜率為k，可求小球與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為_(kāi)(使用題中所給符號(hào)表示)。解析(1)每次通過(guò)改變橡皮筋的條數(shù)重復(fù)實(shí)驗(yàn)，為使每條橡皮筋對(duì)小球做功相同，故小球每次釋放的位置應(yīng)相同。(2)設(shè)小球飛離桌子邊緣時(shí)的速度為v0，則由動(dòng)能定理得Wmgsmv02，小球飛離桌面后做平拋運(yùn)動(dòng)，則有hgt2，Lv0t，解得WL2mgs，故若取橡皮筋對(duì)小球做功W為縱坐標(biāo)，為了在坐標(biāo)系中描點(diǎn)得到一條直線，應(yīng)選L2為橫坐標(biāo)；由題意可知bmgs，k，解得。答案(1)相同(2)L2創(chuàng)新點(diǎn)(四)三種觀點(diǎn)測(cè)動(dòng)摩擦因數(shù)命題角度1利用平衡觀點(diǎn)測(cè)動(dòng)摩擦因數(shù)根據(jù)公式FfFN，只要測(cè)出摩擦力Ff和正壓力FN，即可計(jì)算出動(dòng)摩擦因數(shù)。測(cè)量時(shí)可測(cè)出多組摩擦力和正壓力，畫(huà)出FfFN圖像，其斜率即為動(dòng)摩擦因數(shù)。例1(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的值可從圖(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(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fm圖線；(3)f與m、木塊質(zhì)量M、木板與木塊之間的動(dòng)摩擦因數(shù)及重力加速度大小g之間的關(guān)系式為f_，fm圖線(直線)的斜率的表達(dá)式為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)解析(1)由題圖(b)可讀出彈簧秤的示數(shù)f42.75 N。(2)fm圖線如圖所示。(3)摩擦力表達(dá)式f(Mm)g，其斜率kg。(4)圖線的斜率k N/kg3.9 N/kg，解得0.40。答案(1)2.75(2)見(jiàn)解析圖(3)(Mm)gg(4)0.40命題角度2利用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)測(cè)動(dòng)摩擦因數(shù)利用紙帶結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出物塊的加速度，再利用牛頓第二定律求出合外力，根據(jù)力的合成與分解求出摩擦力，再根據(jù)公式FfFN求出動(dòng)摩擦因數(shù)。例2在測(cè)定滑塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)時(shí)，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，進(jìn)行如下操作：首先用天平測(cè)出滑塊的質(zhì)量M300 g，將紙帶與滑塊拴接在一起穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，拴接在滑塊另一端的輕繩跨過(guò)定滑輪連接一定數(shù)量的質(zhì)量均為m100 g的鉤碼，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)調(diào)節(jié)始終讓輕繩與水平桌面平行。接通電源，由靜止釋放滑塊，讓滑塊在鉤碼的牽引下做加速運(yùn)動(dòng)，得到一條紙帶。在紙帶上選取點(diǎn)跡清晰的A點(diǎn)為第一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，然后每間隔四個(gè)點(diǎn)選擇一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，經(jīng)測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖2所示。如果該打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T(mén)0.02 s，重力加速度為g10 m/s2?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)由紙帶求出打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)，滑塊的速度為vB_m/s。(2)滑塊的加速度大小為a_m/s2。(3)由以上可知，鉤碼數(shù)量為2個(gè)時(shí)，該滑塊與水平桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為_(kāi)。(以上結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)解析(1)滑塊做勻變速直線運(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，又由題意可知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為t5T50.02 s0.1 s，則vBAC m/s0.74 m/s。(2)利用逐差法可求得滑塊的加速度a m/s20.64 m/s2。(3)對(duì)滑塊和鉤碼組成的系統(tǒng)，由牛頓第二定律可得：2mgMg(2mM)a，代入數(shù)據(jù)解得：0.56。答案(1)0.74(2)0.64(0.630.65均可)(3)0.56命題角度3利用能量觀點(diǎn)測(cè)動(dòng)摩擦因數(shù)物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服摩擦力做功，根據(jù)功能關(guān)系和能量守恒定律可求出克服摩擦力做的功，并進(jìn)一步求出摩擦力，再利用公式FfFN求出動(dòng)摩擦因數(shù)。例3某同學(xué)用如圖所示裝置測(cè)物塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)。圖中長(zhǎng)木板固定在水平桌面上，光滑的四分之一圓弧軌道與長(zhǎng)木板的上表面在O點(diǎn)相切，一豎直標(biāo)尺緊貼圓弧軌道左側(cè)放置，圓弧曲面與標(biāo)尺豎直面相切。(1)在A點(diǎn)由靜止釋放物塊，物塊經(jīng)圓弧軌道滑上長(zhǎng)木板，最后停在a點(diǎn)，在B點(diǎn)由靜止釋放物塊，物塊最后停在長(zhǎng)木板上的b點(diǎn)，量出A、B間的高度h，a、b間的距離L，重力加速度為g，則物塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)_。(2)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，多次改變物塊釋放的位置，測(cè)出每次物塊釋放的位置離A點(diǎn)的高度h，最后停在長(zhǎng)木板上的位置離O點(diǎn)的距離x，作出xh圖像，則作出的圖像應(yīng)該是_(填“過(guò)原點(diǎn)”或“不過(guò)原點(diǎn)”)的一條傾斜的直線，求出圖像的斜率k，則物塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為_(kāi)。解析(1)由能量守恒可知，mghmgL，得。(2)設(shè)OA間的高度為H，則mg(hH)mgx，得xhH，因此xh圖線是一條不過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，圖線的斜率k，得。答案(1)(2)不過(guò)原點(diǎn)專題強(qiáng)訓(xùn)提能 1將一長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為m的均勻桿繞一端無(wú)摩擦地轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為時(shí)，桿具有一定的動(dòng)能Ek，關(guān)于動(dòng)能Ek的大小同學(xué)們有如下猜想。甲同學(xué)：把桿當(dāng)成位于其重心處的質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)，可能是Ekm2m2L2乙同學(xué)：根據(jù)動(dòng)能的平均值計(jì)算，可能是Ekmm2L2丙同學(xué)：可能是Ekm2L2為了驗(yàn)證猜想，設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)。質(zhì)量為m的均勻長(zhǎng)直桿一端固定在光滑轉(zhuǎn)軸O處，桿由水平位置靜止釋放，用光電門(mén)測(cè)出另一端A經(jīng)過(guò)某位置時(shí)的瞬時(shí)速度vA，并記下該位置與轉(zhuǎn)軸O的高度h。(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)得桿的直徑d如圖乙所示，則d_，A端通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間為t，則A端通過(guò)光電門(mén)的瞬時(shí)速度vA的表達(dá)式為_(kāi)。(2)調(diào)節(jié)h的大小并記錄對(duì)應(yīng)的速度vA，建立vA2h坐標(biāo)系，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描出，如圖丙所示，試在圖丙中繪出vA2和h的關(guān)系曲線，可得vA和h的關(guān)系式為_(kāi)。(3)當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭取10 m/s2，結(jié)合圖像分析，可得_(選填“甲”“乙”或“丙”)同學(xué)的猜想是正確的。解析：(1)游標(biāo)卡尺的主尺刻度讀數(shù)為10 mm，游標(biāo)尺讀數(shù)為0.054 mm0.20 mm，所以最終讀數(shù)為10 mm0.20 mm10.20 mm1.020 cm；根據(jù)速度定義式可得vA。(2)連線如圖，從圖中可以看出，vA2與h是線性關(guān)系，vA230h m2/s2。(3)根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得Ekmgh，再根據(jù)圖像可得vA230h m2/s2，聯(lián)立解得EkmvA2m2L2，即丙同學(xué)的猜想是正確的。答案：(1)1.020 cmvA(2)見(jiàn)解析圖vA230h m2/s2(3)丙2某實(shí)驗(yàn)小組用如圖1所示的裝置探究質(zhì)量一定時(shí)加速度與力的關(guān)系。用鐵架臺(tái)將兩塊固定有定滑輪的木板架起，木板的右端固定了兩個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，將兩個(gè)質(zhì)量相等的小車(chē)A、B放置在木板右端，用細(xì)線繞過(guò)滑輪組后與兩小車(chē)相連。兩條紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器后分別與小車(chē)連接在一起。將兩個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在同一個(gè)電源上，確保可將它們同時(shí)打開(kāi)或關(guān)閉。實(shí)驗(yàn)時(shí)，甲同學(xué)將兩小車(chē)按住，乙同學(xué)先在動(dòng)滑輪下方掛上一個(gè)鉤碼，再接通電源使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器開(kāi)始工作。打點(diǎn)穩(wěn)定后，甲將兩輛小車(chē)同時(shí)釋放。在小車(chē)撞到定滑輪前，乙斷開(kāi)電源，兩打點(diǎn)計(jì)時(shí)器同時(shí)停止工作，取下兩條紙帶，通過(guò)分析處理紙帶記錄的信息，可以求出兩小車(chē)的加速度，進(jìn)而完成實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)回答以下問(wèn)題：(1)如圖2為小車(chē)A后面的紙帶，紙帶上的0、1、2、3、4、5、6為每隔4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖中標(biāo)注，單位為cm。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接電源的頻率為50 Hz，則小車(chē)A的加速度a1_m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。同樣測(cè)出小車(chē)B的加速度a2，若a1a2近似等于_，就可說(shuō)明質(zhì)量一定的情況下，物體的加速度與力成正比。(2)丙同學(xué)提出，不需測(cè)出兩小車(chē)加速度的數(shù)值。只測(cè)量出兩條紙帶上從第一個(gè)打印點(diǎn)到最后一個(gè)打印點(diǎn)間的距離x1、x2，也能完成實(shí)驗(yàn)探究，若x1x2近似等于_，也可說(shuō)明質(zhì)量一定的情況下，物體的加速度與力成正比，理由是_。(3)下列操作中，對(duì)減小實(shí)驗(yàn)誤差有益的是_。A換用質(zhì)量大一些的鉤碼B換用質(zhì)量大一些的小車(chē)C調(diào)整定滑輪的高度，使?fàn)恳≤?chē)的細(xì)線與木板平行D平衡小車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的摩擦力時(shí)，將細(xì)線與小車(chē)連接起來(lái)解析：(1)由題圖2可知，小車(chē)A的加速度a1，式中T0.1 s，代入數(shù)據(jù)可得：a10.48 m/s2，由題圖1可知，小車(chē)B受的拉力等于小車(chē)A所受拉力的2倍，測(cè)出小車(chē)B的加速度a2，如果a1a212，就可以說(shuō)明質(zhì)量一定的情況下，物體的加速度與力成正比。(2)小車(chē)從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，紙帶上最初和最末兩個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)小車(chē)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，由xat2可知，x與a成正比，即位移之比等于加速度之比。因此只需比較x1與x2的比值近似等于12，就能驗(yàn)證質(zhì)量一定的情況下，物體的加速度與力成正比。(3)換用質(zhì)量更大一些的鉤碼，可減小實(shí)驗(yàn)的相對(duì)阻力，使得測(cè)量更準(zhǔn)確，故A正確；換用質(zhì)量大一些的小車(chē)，會(huì)增大阻力，加大誤差，故B錯(cuò)誤；調(diào)整定滑輪的高度，使?fàn)恳≤?chē)的細(xì)線與木板平行，可減小實(shí)驗(yàn)的誤差，故C正確；平衡小車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦力時(shí)，只讓小車(chē)拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，而不應(yīng)連接細(xì)線，故D錯(cuò)誤。答案：(1)0.4812(2)12由xat2可知，當(dāng)時(shí)間t相等時(shí)，位移與加速度成正比(3)AC3現(xiàn)要用圖甲完成“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)：把白紙固定在豎直放置的木板上，白紙上畫(huà)有一些同心圓，相鄰兩圓之間的距離為r，圓心O距第一個(gè)圓的距離為r，A、B為光滑的滑輪，可沿虛線圓環(huán)滑動(dòng)，也可固定。CO為豎直方向的一基準(zhǔn)線。(1)完成下列主要實(shí)驗(yàn)步驟所缺的內(nèi)容：用一細(xì)繩系住橡皮筋的一端，細(xì)繩的另一端固定在C點(diǎn)，橡皮筋的另一端連接兩條細(xì)繩，跨過(guò)A、B滑輪后各拴一細(xì)繩套，分別掛上3個(gè)鉤碼和4個(gè)鉤碼(每個(gè)鉤碼重1 N)，如圖乙所示，適當(dāng)調(diào)整A、B滑輪的位置，使橡皮筋與兩細(xì)繩之間的結(jié)點(diǎn)穩(wěn)定于O點(diǎn)處，記下_和兩條細(xì)繩的方向，取下鉤碼；再用一彈簧測(cè)力計(jì)沿豎直方向把兩細(xì)繩與橡皮筋的結(jié)點(diǎn)也拉至O處，如圖丙所示，記下彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F_N。(2)若相鄰兩圓環(huán)之間的距離表示1 N，該同學(xué)已經(jīng)在圖丁中作出兩條細(xì)繩的拉力F1和F2。請(qǐng)按力的圖示畫(huà)法在圖中作出F1和F2的合力F及拉力F的圖示。(3)對(duì)比F和F的大小和方向，發(fā)現(xiàn)它們不是完全一致的，其可能的原因是_。(填一個(gè)原因)(4)在步驟中“適當(dāng)調(diào)整A、B滑輪的位置，使橡皮筋與兩細(xì)繩之間的結(jié)點(diǎn)穩(wěn)定于O點(diǎn)處”的目的是_。解析：(1)本實(shí)驗(yàn)中用鉤碼所受的重力替代拉力，故在實(shí)驗(yàn)完成后要記錄下兩條細(xì)繩上鉤碼的個(gè)數(shù)，即相當(dāng)于記錄下了每根細(xì)繩所受到的拉力大小。彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F5.0 N。(2)所作的圖示如圖所示。(3)測(cè)量存在誤差、作圖不準(zhǔn)、彈簧測(cè)力計(jì)自身重力的影響、滑輪與細(xì)繩之間的摩擦力等。(4)由于CO是在豎直方向，適當(dāng)調(diào)整A、B滑輪的位置，使橡皮筋與兩細(xì)繩之間的結(jié)點(diǎn)穩(wěn)定于O點(diǎn)處，目的是為了使F1和F2的合力沿豎直方向。答案：(1)兩條細(xì)繩上鉤碼的個(gè)數(shù)5.0(2)見(jiàn)解析圖(3)見(jiàn)解析(4)使F1和F2的合力沿豎直方向4(2019屆高三邯鄲模擬)如圖甲所示，上表面光滑的楔形木塊A固定在水平放置的壓力傳感器上。某同學(xué)將質(zhì)量不同的小鋼球從斜面頂端由靜止釋放(每次只有一個(gè)小鋼球)，記錄小鋼球在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)壓力傳感器的示數(shù)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出壓力傳感器示數(shù)與小鋼球質(zhì)量的關(guān)系圖像，即Fm圖像，如圖乙所示。重力加速度大小取9.8 m/s2，完成下列填空：(1)不同質(zhì)量的小鋼球在斜面上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間_(填“相同”或“不相同”)。(2)由圖像可得，木塊A的質(zhì)量M_kg(保留兩位有效數(shù)字)。(3)若斜面傾角為，由圖像可得，cos2_(保留兩位有效數(shù)字)。解析：(1)根據(jù)牛頓第二定律得小鋼球下滑的加速度為：agsin ，則不同質(zhì)量的小鋼球在斜面上的運(yùn)動(dòng)情況完全相同，所以運(yùn)動(dòng)的時(shí)間也相同。(2)當(dāng)m0時(shí)，傳感器的示數(shù)即為木塊A所受的重力，則有：Mg1.97 N，解得：M kg0.20 kg。(3)對(duì)小鋼球受力分析，根據(jù)平衡條件可知，A對(duì)小鋼球的支持力FNmgcos ，根據(jù)牛頓第三定律可知，小鋼球?qū)的壓力為mgcos ，對(duì)A受力分析可知，傳感器對(duì)A的支持力FMgmgcos cos ，則傳感器的示數(shù)為FMgmgcos2，則Fm圖像的斜率kgcos2，則有：gcos23.3，解得：cos20.34。答案：(1)相同(2)0.20(3)0.34(0.320.36均可)5.(2018青島模擬)如圖所示為驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)中選取兩個(gè)半徑相同、質(zhì)量不等的小球，按下面步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：用天平測(cè)出兩個(gè)小球的質(zhì)量分別為m1和m2；安裝實(shí)驗(yàn)裝置，將斜槽AB固定在桌邊，使槽的末端切線水平，再將一斜面BC連接在斜槽末端；先不放小球m2，讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止釋放，標(biāo)記小球在斜面上的落點(diǎn)位置P；將小球m2放在斜槽末端B處，仍讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止釋放，兩球發(fā)生碰撞，分別標(biāo)記小球m1、m2在斜面上的落點(diǎn)位置；用毫米刻度尺測(cè)出各落點(diǎn)位置到斜槽末端B的距離，圖中M、P、N點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中記下的小球在斜面的三個(gè)落點(diǎn)位置，從M、P、N到B點(diǎn)的距離分別為sM、sP、sN。依據(jù)上述實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)兩小球的質(zhì)量m1、m2應(yīng)滿足m1_(填“”“”或“m2，否則m1有可能被反彈回去，此時(shí)M、N不可能分別位于P兩側(cè)。(2)由碰撞規(guī)律知，碰后v1(2)MN(3)m1m1m2 (4)m1sPm1sMm2sN6利用氣墊導(dǎo)軌研究滑塊運(yùn)動(dòng)規(guī)律，求滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。主要的實(shí)驗(yàn)步驟如下：(1)滑塊放置在氣墊導(dǎo)軌0刻度處，在拉力作用下由靜止開(kāi)始加速運(yùn)動(dòng)，測(cè)量滑塊從光電門(mén)1到光電門(mén)2經(jīng)歷的時(shí)間t，測(cè)量?jī)晒怆婇T(mén)之間的距離s。(2)只移動(dòng)光電門(mén)1，改變s，多次實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)記錄如表所示。實(shí)驗(yàn)次數(shù)123456s/m1.2001.0000.8000.6000.400t/s1.030.720.540.410.290.18/(ms1)1.671.851.952.072.22(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算、描點(diǎn)、作出t圖像，如圖乙所示。根據(jù)數(shù)據(jù)分析，回答下列問(wèn)題：導(dǎo)軌標(biāo)尺的最小分度為_(kāi)cm，讀出第1次實(shí)驗(yàn)兩光電門(mén)之間的距離s1(如圖甲所示)，可得_m/s。假設(shè)t圖線斜率的絕對(duì)值為k，則滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度大小為_(kāi)；根據(jù)作出的圖像，求出本次測(cè)量的加速度大小為_(kāi)m/s2。解析：根據(jù)表格中記錄的數(shù)據(jù)，可知導(dǎo)軌標(biāo)尺的最小分度為1 cm。由題圖甲可知s1140.0 cm，t11.03 s，1.36 m/s。設(shè)滑塊通過(guò)光電門(mén)2時(shí)速度為v0，通過(guò)光電門(mén)1時(shí)速度為v，滑塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律，s(vv0)t，vatv0，聯(lián)立解得：v0at，對(duì)比t圖像，斜率的絕對(duì)值為ka，則滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a2k；根據(jù)作出的圖像可得k m/s21.08 m/s2，本次測(cè)量的加速度大小為21.08 m/s22.16 m/s2。答案：11.362k2.167(2018綿陽(yáng)南山中學(xué)檢測(cè))在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，小明同學(xué)利用傳感器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如圖甲所示，將質(zhì)量為m、直徑為d的金屬小球在一定高度h由靜止釋放，小球正下方固定一臺(tái)紅外線計(jì)時(shí)器，能自動(dòng)記錄小球擋住紅外線的時(shí)間t，改變小球下落高度h，進(jìn)行多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)。(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)小球的直徑如圖乙所示，則小球的直徑d_。(2)為直觀判斷小球下落過(guò)程中機(jī)械能是否守恒，應(yīng)作_圖像。AhtBhCht2 Dh(3)經(jīng)正確的實(shí)驗(yàn)操作，小明發(fā)現(xiàn)小球動(dòng)能增加量總是稍小于重力勢(shì)能減少量，增加釋放高度h后，兩者的差值會(huì)_(填“增大”“減小”或“不變”)。解析：(1)螺旋測(cè)微器的固定刻度讀數(shù)為17.5 mm，可動(dòng)刻度讀數(shù)為30.50.01 mm0.305 mm，所以最終讀數(shù)為17.5 mm0.305 mm17.805 mm。(2)已知小球擋住紅外線的時(shí)間和小球的直徑，則可以由平均速度表示小球擋住紅外線時(shí)的速度v，減小的重力勢(shì)能等于增加的動(dòng)能時(shí)，可以認(rèn)為機(jī)械能守恒，則有：mghmv2，即mghm2，h，為直觀判斷小球下落過(guò)程中機(jī)械能是否守恒，應(yīng)作h圖像，故D正確。(3)小球動(dòng)能增加量總是稍小于重力勢(shì)能減少量，是因?yàn)樾∏蛳侣溥^(guò)程中受到空氣阻力的影響，增加釋放高度h后，空氣阻力的影響增大，故兩者的差值會(huì)增大。答案：(1)17.805 mm(17.80417.806 mm均可)(2)D(3)增大課余擠時(shí)加餐訓(xùn)練(二) 力學(xué)3大題型押題練(一)1.如圖所示，質(zhì)量分別為m1和m2的兩物塊放在水平地面上，兩物塊與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)都是(0)，用輕彈簧將兩物塊連接在一起。當(dāng)用水平力F作用在m1上時(shí)，兩物塊均以加速度a做勻加速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量為x。若用水平力F作用在m1上時(shí)，兩物塊均以加速度a2a做勻加速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量為x。則下列關(guān)系式正確的是()AF2FBx2xCF2F Dx2x解析：選D由整體法可得F(m1m2)g(m1m2)a，F(xiàn)(m1m2)g2(m1m2)a，可知F2F；以m2為研究對(duì)象可得，kxm2gm2a，kxm2g2m2a，可知x2x，D選項(xiàng)正確。2.如圖所示是做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)在06 s內(nèi)的位移時(shí)間圖線(拋物線)。若t1 s時(shí)，圖線所對(duì)應(yīng)的切線斜率為4(單位：m/s)。則()At1 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)在x5 m的位置Bt1 s和t5 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的速度相同Ct1 s和t5 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)加速度的方向相反D前5 s內(nèi)，合外力對(duì)質(zhì)點(diǎn)做正功解析：選At1 s時(shí)，題圖圖線所對(duì)應(yīng)的切線斜率為4，則質(zhì)點(diǎn)的速度為v14 m/s，由題意知，位移時(shí)間圖線為拋物線，即圖線對(duì)稱分布，3 s末位移最大，圖線對(duì)應(yīng)的切線斜率為零，所以3 s末速度為零，則前3 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，加速度：a m/s22 m/s2，初速度為v0v1at14 m/s21 m/s6 m/s，所以t1 s 時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的位移：xv0tat261 m212 m5 m，故A正確；t1 s 和t5 s時(shí)圖線斜率的絕對(duì)值相等，則質(zhì)點(diǎn)的速度大小相等，但方向相反，故B錯(cuò)誤；質(zhì)點(diǎn)先做勻減速直線運(yùn)動(dòng)后反向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，t1 s和t5 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)加速度的方向相同，故C錯(cuò)誤；5 s 末的速度v5v0at56 m/s25 m/s4 m/s，因?yàn)? m/s6 m/s，所以前5 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能減小，所以合外力對(duì)質(zhì)點(diǎn)做負(fù)功，故D錯(cuò)誤。3.多選如圖所示，一根長(zhǎng)度為2L、質(zhì)量為m的繩子掛在定滑輪的兩側(cè)，左右兩邊繩子的長(zhǎng)度相等。繩子的質(zhì)量分布均勻，滑輪的質(zhì)量和大小均忽略不計(jì)，不計(jì)一切摩擦。由于輕微擾動(dòng)，右側(cè)繩子從靜止開(kāi)始豎直下降，當(dāng)它向下運(yùn)動(dòng)的位移為x時(shí)，加速度大小為a，滑輪對(duì)天花板的拉力為T(mén)。已知重力加速度大小為g，選項(xiàng)圖中表示ax、Tx關(guān)系圖像正確的是()解析：選AC設(shè)繩子單位長(zhǎng)度的質(zhì)量為m0，則根據(jù)受力分析知a，加速度先與x成正比，當(dāng)xL時(shí)，加速度ag，以后不變，知A正確，B錯(cuò)誤；選取左邊繩子受力分析，知T0m2am2g(Lx)m0(Lx)m0gm0gL，T2T02m0gL，結(jié)合二次函數(shù)圖像特點(diǎn)，知D錯(cuò)誤，C正確。4某同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和氣墊導(dǎo)軌做“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，氣墊導(dǎo)軌裝置如圖甲所示，所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架等組成。在空腔導(dǎo)軌的兩個(gè)工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔，向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通入壓縮空氣，空氣會(huì)從小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定地飄浮在導(dǎo)軌上，這樣就大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差。(1)下面是實(shí)驗(yàn)的主要步驟：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；向氣墊導(dǎo)軌空腔內(nèi)通入壓縮空氣；把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在緊靠氣墊導(dǎo)軌左端彈射架的外側(cè)，將紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和彈射架并固定在滑塊1的左端，調(diào)節(jié)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動(dòng)時(shí)，紙帶始終在水平方向；使滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩；把滑塊2(左端粘有橡皮泥)放在氣墊導(dǎo)軌的中間；先_，然后_，讓滑塊帶動(dòng)紙帶一起運(yùn)動(dòng)；取下紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，選出理想的紙帶如圖乙所示；測(cè)得滑塊1的質(zhì)量為310 g，滑塊2(包括橡皮泥)的質(zhì)量為205 g。完善實(shí)驗(yàn)步驟的內(nèi)容。(2)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一個(gè)點(diǎn)，計(jì)算可知兩滑塊相互作用以前系統(tǒng)的總動(dòng)量為_(kāi)kgm/s；兩滑塊相互作用以后系統(tǒng)的總動(dòng)量為_(kāi)kgm/s(保留三位有效數(shù)字)。(3)試說(shuō)明(2)中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是_。解析：(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再放開(kāi)滑塊1。(2)由題圖乙可知，相互作用前滑塊1的速度v1 m/s2 m/s，系統(tǒng)的總動(dòng)量為0.310 kg2 m/s0.620 kgm/s，兩滑塊相互作用后具有相同的速度v m/s1.2 m/s，系統(tǒng)的總動(dòng)量為(0.310 kg0.205 kg)1.2 m/s0.618 kgm/s。(3)兩結(jié)果不完全相等的主要原因是紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔間有摩擦。答案：(1)接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源放開(kāi)滑塊1(2)0.6200.618(3)紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔間有摩擦5.細(xì)管AB內(nèi)壁光滑，加工成如圖所示形狀，細(xì)管厚度不計(jì)，長(zhǎng)L0.8 m 的BD段固定在豎直平面內(nèi)，其B端與半徑R0.4 m的光滑圓弧軌道BP平滑連接，CD段是半徑R0.4 m的圓弧，AC段在水平面上，與長(zhǎng)s1.25 m、動(dòng)摩擦因數(shù)0.25的水平軌道AQ平滑相連，細(xì)管中有一可視為質(zhì)點(diǎn)的小球，質(zhì)量為m，以速度v0向右運(yùn)動(dòng)(重力加速度g取10 m/s2)。求：(1)速度v0滿足什么條件，小球能夠通過(guò)軌道最高點(diǎn)P；(2)速度v0滿足什么條件，小球能反向滑出AQ。解析：(1)要使小球能通過(guò)最高點(diǎn)P，應(yīng)有mmg由動(dòng)能定理知小球在上升過(guò)程中mg(2RL)mvP2mv02解得v06 m/s。(2)要使小球能反向滑出AQ，則小球上升的高度不能超過(guò)RL，即mv02mg(RL)解得v02 m/s小球通過(guò)AQ時(shí)做勻減速運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得mgma所以ag要使小球能通過(guò)AQ，有ss解得v02.5 m/s所以小球的速度應(yīng)滿足2.5 m/sv02 m/s。答案：(1)v06 m/s(2)2.5 m/sv02 m/s力學(xué)3大題型押題練(二)1.如圖所示，AB為固定的光滑圓弧軌道，O為圓心，AO水平，BO豎直，軌道半徑為R，將質(zhì)量為m的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))從A點(diǎn)由靜止釋放，在小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中()A小球所受合力的沖量方向?yàn)榛≈悬c(diǎn)指向圓心B小球所受支持力的沖量為0C小球所受重力的沖量大小為mD小球所受合力的沖量大小為m解析：選D小球所受支持力不為零，作用時(shí)間不為零，故支持力的沖量不為零，B錯(cuò)誤；小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只有重力做功，根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得mgRmvB2，故vB，根據(jù)動(dòng)量定理可得I合pmvBm，方向水平向右，A、C錯(cuò)誤，D正確。2.如圖所示是某物體做直線運(yùn)動(dòng)的v2x 圖像(其中v為速度，x為位置坐標(biāo))，下列關(guān)于物體從x0處運(yùn)動(dòng)至xx0處的過(guò)程分析，其中正確的是()A該物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B該物體的加速度大小為C當(dāng)該物體的速度大小為v0時(shí)，位移大小為x0D當(dāng)該物體的位移大小為x0時(shí)，速度大小為v0解析：選C由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度位移關(guān)系公式v2v022ax可得v22axv02，結(jié)合題圖可知物體的加速度恒定不變，由于物體的速度減小，故物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；由v22axv02知，v2x圖像的斜率絕對(duì)值等于|2a|，由題圖可得|2a|，則得物體的加速度大小為|a|，故B錯(cuò)誤；當(dāng)該物體速度大小為v0時(shí)，v2v02，由v22axv02，可得x，故C正確；當(dāng)該物體位移大小為x0時(shí)，由v22axv02可得v2v02，解得vv0，故D錯(cuò)誤。3多選如圖，滑塊a、b的質(zhì)量均為m，a套在固定豎直桿上，與光滑水平地面相距h，b放在地面上。a、b通過(guò)鉸鏈用剛性輕桿連接，由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。不計(jì)摩擦，a、b可視為質(zhì)點(diǎn)，重力加速度大小為g。則()Aa落地前，輕桿對(duì)b一直做正功Ba落地時(shí)速度大小為Ca下落過(guò)程中，其加速度大小始終不大于gDa落地前，當(dāng)a的機(jī)械能最小時(shí)，b對(duì)地面的壓力大小為mg解析：選BD由題意知，系統(tǒng)機(jī)械能守恒。設(shè)某時(shí)刻a、b的速度分別為va、vb。此時(shí)剛性輕桿與豎直桿的夾角為，分別將va、vb分解，如圖。因?yàn)閯傂詶U不可伸長(zhǎng)，所以沿桿的分速度v與v是相等的，即vacos vbsin 。當(dāng)a滑至地面時(shí)90，此時(shí)vb0，由系統(tǒng)機(jī)械能守恒得mghmva2，解得va，選項(xiàng)B正確；同時(shí)由于b初、末速度均為零，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中其動(dòng)能先增大后減小，即桿對(duì)b先做正功后做負(fù)功，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；桿對(duì)b的作用先是推力后是拉力，對(duì)a則先是阻力后是動(dòng)力，即a的加速度在受到桿的向下的拉力作用時(shí)大于g，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；b的動(dòng)能最大時(shí)，桿對(duì)a、b的作用力為零，此時(shí)a的機(jī)械能最小，b只受重力和支持力，所以b對(duì)地面的壓力大小為mg，選項(xiàng)D正確。4在做“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中：(1)實(shí)驗(yàn)室提供了以下器材：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、一端附有滑輪的長(zhǎng)木板、小車(chē)、細(xì)繩、鉤碼、紙帶、導(dǎo)線、交流電源、復(fù)寫(xiě)紙、彈簧測(cè)力計(jì)。其中在本實(shí)驗(yàn)中不需要的器材是_，還缺少的器材是_。(2)如圖甲所示，是某同學(xué)由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到的表示小車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的一條清晰紙帶，紙帶上兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔T0.02 s，其中x17.05 cm、x27.68 cm、x38.33 cm、x48.95 cm、x59.61 cm、x610.26 cm。表中列出了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下B、C、D、F點(diǎn)時(shí)小車(chē)的瞬時(shí)速度，請(qǐng)?jiān)诒碇刑钊氪螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器打下E點(diǎn)時(shí)小車(chē)的瞬時(shí)速度。位置BCDEF速度/(ms1)0.7370.8010.8640.994(3)以A點(diǎn)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，在圖乙中畫(huà)出小車(chē)的速度時(shí)間關(guān)系圖線。(4)根據(jù)畫(huà)出的小車(chē)的速度時(shí)間關(guān)系圖線計(jì)算小車(chē)的加速度a_(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。解析：(1)本實(shí)驗(yàn)中不需要測(cè)量力的大小，因此不需要的器材是彈簧測(cè)力計(jì)；因?yàn)橐獪y(cè)量紙帶上各計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離，故還缺少毫米刻度尺。(2)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度知：vE m/s0.928 m/s。(3)小車(chē)的速度時(shí)間關(guān)系圖線如圖所示。(4)速度時(shí)間關(guān)系圖線的斜率表示加速度的大小，則a0.63 m/s2。答案：(1)彈簧測(cè)力計(jì)毫米刻度尺(2)0.928(3)見(jiàn)解析圖(4)0.63 m/s2(0.620.65 m/s2均可)5如圖甲所示，傾角為37的斜面上有一輕彈簧，彈簧一端固定在A點(diǎn)，自然伸長(zhǎng)時(shí)另一端位于B點(diǎn)，斜面上方有一半徑R1 m、圓心角等于143的豎直圓弧形光滑軌道與斜面相切于D處，圓弧軌道的最高點(diǎn)為M?，F(xiàn)有一物塊質(zhì)量為1 kg，將彈簧緩慢壓縮到C點(diǎn)后釋放，C、B間的距離L1 m，物塊在BD間運(yùn)動(dòng)時(shí)的vt圖像如圖乙中實(shí)線部分所示，若物塊經(jīng)過(guò)D點(diǎn)到達(dá)M點(diǎn)時(shí)，對(duì)軌道的壓力恰好與其所受的重力大小相等，取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，求：(1)物塊在BD間運(yùn)動(dòng)時(shí)位移與時(shí)間的關(guān)系式；(2)物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)；(3)BD間的距離xBD；(4)彈簧對(duì)物塊做的功W。解析：(1)從題圖乙可看出物塊從B點(diǎn)到D點(diǎn)做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，物塊在B點(diǎn)的速度vB8 m/s，從B到D過(guò)程中加速度大小等于vt圖像的斜率大小，即a m/s210 m/s2物塊在BD間運(yùn)動(dòng)時(shí)位移與時(shí)間的關(guān)系式為xv0tat28t5t2即x8t5t2(m)。(2)在BD段，根據(jù)牛頓第二定律得mgsin 37mgcos 37ma解得0.5。(3)物塊在M點(diǎn)的速度滿足mgmgm解得vM2 m/s物塊從D到M過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)能定理得mgR(1cos 37)mvM2mvD2解得vD2 m/s物塊在由B到D過(guò)程中，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得vD2vB22axBD解得xBD0.4 m。(4)從C到B應(yīng)用動(dòng)能定理得WmgLsin 37mgLcos 37mvB2解得W42 J。答案：(1)x8t5t2(m)(2)0.5(3)0.4 m(4)42 J力學(xué)3大題型押題練(三)1.如圖所示，三個(gè)質(zhì)量相等的小球A、B、C從圖示位置分別以相同的速度v0水平向左拋出，最終都能到達(dá)坐標(biāo)原點(diǎn)O。不計(jì)空氣阻力，x軸為地面，則可判斷A、B、C三個(gè)小球()A初始時(shí)刻縱坐標(biāo)之比為149B在空中運(yùn)動(dòng)過(guò)程中重力做功之比為123C在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為135D到達(dá)O點(diǎn)時(shí)，速度方向與水平方向夾角的正切值之比為149解析：選A由題圖知，A、B、C三個(gè)小球的水平位移之比為123，三個(gè)小球的水平初速度相等，所以在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比是123，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；做平拋運(yùn)動(dòng)的物體在豎直方向的位移hgt2，所以三個(gè)小球初始時(shí)刻縱坐標(biāo)之比為149，選項(xiàng)A正確；重力做功WGmgh，在空中運(yùn)動(dòng)過(guò)程中重力做功之比也是149，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；做平拋運(yùn)動(dòng)的小球落地時(shí)速度方向與水平方向的夾角的正切值tan ，三個(gè)小球的vx相同，vygt，故tan Atan Btan C123，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2多選我國(guó)發(fā)射的“嫦娥三號(hào)”登月探測(cè)器靠近月球后，先在月球表面附近的近似圓軌道上繞月運(yùn)行；然后經(jīng)過(guò)一系列過(guò)程，在離月球表面4 m高處做一次懸停(可認(rèn)為是相對(duì)于月球靜止)；最后關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，探測(cè)器自由下落。已知探測(cè)器的質(zhì)量約為1.3103 kg，地球質(zhì)量約為月球的81倍，地球半徑約為月球的3.7倍，地球表面的重力加速度大小約為9.8 m/s2。則此探測(cè)器()A在著陸前的瞬間，速度大小約為8.9 m/sB懸停時(shí)受到的反沖作用力約為2103 NC從離開(kāi)近月圓軌道到著陸這段時(shí)間內(nèi)，機(jī)械能守恒D在近月圓軌道上運(yùn)行的線速度小于人造衛(wèi)星在近地圓軌道上運(yùn)行的線速度解析：選BD設(shè)月球表面的重力加速度為g月，由mg，得3.72，解得g月1.7 m/s2。由v22g月h，得探測(cè)器著陸前瞬間的速度為v m/s3.7 m/s，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；探測(cè)器懸停時(shí)受到的反沖作用力Fmg月2103 N，選項(xiàng)B正確；探測(cè)器從離開(kāi)近月圓軌道到著陸過(guò)程中，除重力做功外，還有其他外力做功，故機(jī)械能不守恒，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；設(shè)探測(cè)器在近月圓軌道上和人造衛(wèi)星在近地圓軌道上的線速度分別為v1、v2，由，得 1，故v1v2，選項(xiàng)D正確。3.如圖所示，在光滑的水平面上有質(zhì)量均為m的甲、乙兩個(gè)相同的小球，兩小球以相同的速率分別向左、右運(yùn)動(dòng)。甲球進(jìn)入粗糙半圓形軌道后上升的最高位置P恰好與圓心等高，乙球恰能通過(guò)光滑半圓形軌道的最高點(diǎn)Q。兩個(gè)半圓形軌道的半徑均為R，則下列說(shuō)法正確的是()A甲球到達(dá)最高點(diǎn)的過(guò)程中損失的機(jī)械能為mgRB乙球在最高點(diǎn)時(shí)速度為0C甲球到達(dá)最高點(diǎn)的過(guò)程中克服摩擦力做功為D乙球運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中機(jī)械能守恒，在光滑半圓形軌道上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的向心力逐漸增大解析：選C對(duì)于乙球，在最高點(diǎn)時(shí)有mgm，解得v，B錯(cuò)誤；以出發(fā)點(diǎn)所在平面為參考平面，乙球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒，乙球的機(jī)械能為mv22mgR，由題意知，初始時(shí)甲、乙兩球機(jī)械能相等，甲球到達(dá)最高點(diǎn)的過(guò)程中損失的機(jī)械能為mgR，甲球克服摩擦力做的功等于甲球損失的機(jī)械能，即，C正確，A錯(cuò)誤；乙球運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中機(jī)械能守恒，在光滑半圓形軌道上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中速度逐漸減小，受到的向心力Fm逐