專題五物理實驗思維腦圖學(xué)前串一串，平時翻一翻，考前憶一憶 一、力學(xué)實驗1熟知常規(guī)力學(xué)量的測量物理量測量工具、使用方法或測量方法力彈簧測力計(不超量程，調(diào)零；會讀數(shù))；力傳感器(調(diào)零)質(zhì)量天平(水平放置、調(diào)零；被測物放左盤、砝碼放右盤；會讀數(shù))長度刻度尺(要估讀，精度1 mm)；螺旋測微器(要估讀，精度0.01 mm)；游標(biāo)卡尺(不估讀，精度有0.1 mm、0.05 mm、0.02 mm三種)時間打點計時器(電磁打點計時器使用6 V以下交流電，電火花計時器使用220 V交流電，打點時間間隔0.02 s)；光電計時器(記錄擋光時間t)；秒表(不估讀，精度0.1 s)速度紙帶：v；頻閃照相： v；光電門：瞬時速度v(d為遮光板寬度)；速度傳感器加速度打點紙帶：a；頻閃照相：a；光電門：a或a；v­t圖像：ak(斜率)2洞悉重要力學(xué)實驗的考點實驗裝置圖操作要領(lǐng)考查熱點速度隨時間變化的規(guī)律平行：細(xì)繩、紙帶與長木板平行靠近：小車釋放前，應(yīng)靠近打點計時器的位置先后：實驗時先接通電源，后釋放小車；實驗后先斷開電源，后取下紙帶適當(dāng)：懸掛鉤碼要適當(dāng)，避免紙帶打出的點太少或過于密集考裝置：器材裝配正誤考讀算：讀紙帶計數(shù)點間位移；計算瞬時速度；計算加速度摩擦力：無需平衡(木板平放或斜放均可)遠(yuǎn)小于：無需滿足(懸掛鉤碼質(zhì)量比小車質(zhì)量)力的平行四邊形定則等效：同一次實驗中橡皮條拉長后的結(jié)點O位置必須保持不變拉力：沿彈簧測力計軸線方向拉，橡皮條、彈簧測力計和細(xì)繩套與紙面平行；兩分力F1、F2的夾角不要太大或太小作圖：選定比例要相同；嚴(yán)格按力的圖示要求作平行四邊形求合力考讀數(shù)：彈簧測力計示數(shù)考操作：兩次拉橡皮條時需將結(jié)點O拉到同一位置求合力：根據(jù)分力F1、F2大小與方向用作圖法求合力會區(qū)分：能區(qū)分合力的理論值與真實值加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系平衡：必須平衡摩擦力(改變小車或重物質(zhì)量，無需重新平衡)質(zhì)量：重物的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量(若使用力傳感器或以小車與重物的系統(tǒng)為研究對象，無需滿足此要求)其他：細(xì)繩與長木板平行；小車從靠近打點計時器的位置釋放；實驗時先接通電源，后釋放小車考裝置：器材安裝正誤；平衡摩擦力的方法、標(biāo)準(zhǔn)；質(zhì)量控制要求測定a：根據(jù)紙帶或光電門數(shù)據(jù)計算加速度求結(jié)論：描點作a­F或a­圖像，并得出結(jié)論判成因：給定異常a­F圖像，判斷其可能成因探究動能定理平衡：須平衡摩擦力做功：橡皮筋做的功是變力功，不能具體求解，須用倍增法改變功的大小小車：靠近打點計時器且接通電源再釋放小車；每次小車須由同一位置靜止彈出考裝置：平衡摩擦力的方法、判斷標(biāo)準(zhǔn)求速度：小車獲得速度就是紙帶點距均勻的速度考圖像：作W­v或W­v2圖像，得出結(jié)論 驗證機械能守恒定律安裝：打點計時器豎直安裝；紙帶沿豎直方向拉直重物：選密度大、質(zhì)量大的金屬塊，且靠近計時器處釋放速度：應(yīng)用vn，不能用vn或vngt計算考裝置：器材選擇、裝配正誤考運算：下落速度的計算；減小重力勢能與增加動能的計算考圖像：由h或h圖像的斜率判斷機械能是否守恒二、電學(xué)實驗1熟知常規(guī)電學(xué)量的測量物理量測量工具、使用方法或測量方法電壓電壓表(會選用；會接線；會讀數(shù))；電壓傳感器；多用電表電壓擋；靈敏電流計與大電阻串聯(lián)電流電流表(會選用；會接線；會讀數(shù))；電流傳感器；多用電表電流擋；靈敏電流計與小電阻并聯(lián)電阻多用電表電阻擋(粗測)；伏安法(外接法、內(nèi)接法)；等效替代法測電阻；電阻箱(接線、讀數(shù))；滑動變阻器(選用、接線)電動勢伏安法；伏阻法；安阻法等2.洞悉重要電學(xué)實驗的考點項目電路圖實驗原理考查熱點決定導(dǎo)線電阻的因素測Rx：Rx(伏安法)算：Rx，考讀數(shù)：U、I、L及d考電路：電路設(shè)計或選擇、實物連線或改錯，器材選擇考運算：U­I求Rx，求描繪小燈泡的伏安特性曲線電路：伏安法外接；滑動變阻器分壓式圖像：U­I圖像為曲線(溫度升高，燈絲電阻增大)考電路：電路設(shè)計或選擇、實物連線或改錯，器材選擇考作圖：描點、連線畫U­I圖像考運算：由U­I圖像求電阻、電功率測量電源的電動勢和內(nèi)阻伏安法：EUIr安阻法：EI(Rr)伏阻法：EUr考電路：電路設(shè)計或選擇、實物連線或改錯，器材選擇考作圖：描點連線畫圖線考運算：由U­I或I1­R或U1­R1圖像求E、r練習(xí)使用多用電表V、A擋：相當(dāng)于電壓表、電流表擋：閉合電路歐姆定律調(diào)零：機械調(diào)零、歐姆調(diào)零電流方向：紅表筆進(jìn)，黑表筆出考讀數(shù)：電壓、電流、電阻擋的讀值考使用：歐姆表選擋、調(diào)零、規(guī)范操作等考黑箱：多用電表探測黑箱內(nèi)的元件20152017年實驗必做題統(tǒng)計第10題第11題2017探究恒力做功與物體動能變化的關(guān)系利用繼電器與熱敏電阻制作簡易的溫控裝置2016探究金屬電阻的阻值隨溫度變化的關(guān)系利用光電門與鋼球驗證機械能守恒定律2015利用伏安法測量干電池的電動勢和內(nèi)阻探究小磁鐵在銅管中下落時受電磁阻尼作用的運動規(guī)律二十二、基本儀器的使用和讀數(shù)長度測量類儀器1游標(biāo)卡尺讀數(shù)方法游標(biāo)尺精確度(mm)游標(biāo)尺上第n條刻度線與主尺上的某刻度線對齊時游標(biāo)卡尺的讀數(shù)(mm)刻度格數(shù)刻度總長度(mm)每小格與1 mm相差(mm)1090.10.1主尺上讀的毫米數(shù)0.1n20190.050.05主尺上讀的毫米數(shù)0.05n50490.020.02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)卡尺可以測量長度、深度、內(nèi)徑、外徑等。2螺旋測微器讀數(shù)方法測量值固定刻度值(注意半毫米刻度線是否露出)精確度×可動刻度上與固定刻度水平線所對的刻度值(注意刻度值要估讀一位)。精確度為0.01 mm。注意：(1)螺旋測微器讀數(shù)以“mm”為單位時，小數(shù)點后面一定有三位數(shù)字。(2)螺旋測微器需要估讀，讀數(shù)時要估讀到0.001 mm。即時訓(xùn)練1下面各圖均是用游標(biāo)卡尺測量時的示意圖，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：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齊，由于卡尺是50分度的，所以讀數(shù)為42 mm8×0.02 mm42.16 mm；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齊，由于卡尺是20分度的，所以讀數(shù)為63 mm6×0.05 mm63.30 mm；題圖丙中，主尺讀數(shù)為29 mm，游標(biāo)尺上第8條刻度線與主尺上的一條刻度線對齊，由于卡尺是10分度的，所以讀數(shù)為29 mm8×0.1 mm29.8 mm。答案：42.16 mm63.30 mm29.8 mm2.用螺旋測微器測某圓柱體的直徑時，示數(shù)如圖所示，圓柱體的直徑為_mm。解析：固定刻度上讀數(shù)為4 mm，可動刻度與固定刻度水平線對齊格數(shù)為3.5格(0.5格為估讀)，則螺旋測微器的讀數(shù)為4 mm3.5×0.01 mm4.035 mm。答案：4.035時間測量類儀器1打點計時器的使用方法(1)電磁打點計時器使用6 V以下的交流電源，電火花計時器使用220 V的交流電源，電源頻率都為50 Hz，即打點計時器每隔0.02 s打一個點。(2)在使用打點計時器時，應(yīng)先接通電源，再放開紙帶，每打完一條紙帶，應(yīng)及時關(guān)閉電源。(3)若打點計時器在紙帶上留下的不是點，而是一些短線，這種現(xiàn)象是電磁打點計時器的振針與紙帶的接觸時間過長而引起的，這時應(yīng)適當(dāng)調(diào)低輸入電壓(電磁打點計時器是利用電磁鐵吸附振針來實現(xiàn)打點的，調(diào)低電壓減小了電磁鐵對振針的吸引力，可以解決問題)或調(diào)節(jié)振針的高度、振片的高度。(4)要注意區(qū)別打點計時器打出的計時點與人為選取的計數(shù)點，一般在紙帶上每隔四個計時點取一個計數(shù)點，兩個計數(shù)點間的時間間隔為t0.02×5 s0.1 s。2秒表的讀數(shù)方法機械秒表一般由分針和秒針組成，分針的短刻線代表半分鐘，秒針的最小刻度為0.1 s，而且不需要估讀。即時訓(xùn)練1一同學(xué)利用打點計時器打出的紙帶分析做減速運動的小車的運動規(guī)律時，得到了一條不完整的紙帶，紙帶上相鄰兩計數(shù)點之間還有四個點沒有畫出，所用交流電的頻率為50 Hz，相鄰計數(shù)點之間的距離已標(biāo)在圖中，單位：cm。(1)相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔是_s。(2)小車的加速度大小a_m/s2，方向為_(填“AB”或“BA”)。(3)當(dāng)電源頻率低于50 Hz時，如果仍按頻率為50 Hz的時間間隔計算，則測出的速度數(shù)值將比小車速度的真實值_(填“偏大”或“偏小”)。解析：(1)因為兩計時點間的時間間隔為0.02 s，而相鄰的兩個計數(shù)點間還有4個計時點，故t0.1 s。(2)由逐差法可得x1x43a1t2，x2x53a2t2，x3x63a3t2，求得a1、a2、a3的平均值為a0.80 m/s2，因為從A到B相鄰計數(shù)點間的距離越來越小，故加速度方向為AB。(3)當(dāng)交流電的頻率為50 Hz時，打點計時器每隔0.02 s打一個點，當(dāng)交流電的頻率低于50 Hz時，打點計時器打一次點的時間間隔將大于0.02 s，即0.02 s小于真實的時間間隔，因此測出的速度數(shù)值將比真實值偏大。答案：(1)0.1(2)0.80AB(3)偏大2在一次學(xué)校組織的運動會上，一位同學(xué)參加400 m跑步比賽，計時員用秒表記下該同學(xué)所用的時間如圖所示，其讀數(shù)為_s。解析：由秒表的讀數(shù)方法，可得時間t 短針讀數(shù)t1長針讀數(shù)t290 s9.8 s99.8 s。答案：99.8電壓表和電流表電壓表、電流表的讀數(shù)規(guī)則1電壓表、電流表若用03 V、03 A量程，其最小分度(精確度)分別為0.1 V、0.1 A，應(yīng)估讀到下一位。2電壓表若用015 V量程，則其最小分度為0.5 V，估讀到最小分度的，以“V”為單位，所讀數(shù)值有一位小數(shù)。3電流表若用00.6 A量程，則其最小分度為0.02 A，估讀到最小分度的，以“A”為單位，所讀數(shù)值有兩位小數(shù)。即時訓(xùn)練如圖所示為電壓表和電流表的刻度盤示意圖，指針位置分別如圖甲、圖乙所示。(1)若使用的是03 V量程，讀數(shù)為_V。若使用的是015 V量程，讀數(shù)為_V。(2)若使用的是00.6 A量程，讀數(shù)為_A。若使用的是03 A量程，讀數(shù)為_A。解析：(1)對于電壓表，當(dāng)選取03 V量程時，每小格為0.1 V，讀數(shù)為1.68 V，當(dāng)選取015 V量程時，每小格為0.5 V，讀數(shù)為8.4 V。(2)對于電流表，當(dāng)選取00.6 A量程時，每小格為0.02 A，讀數(shù)為0.47 A，當(dāng)選取03 A量程時，每小格為0.1 A，讀數(shù)為2.33 A。答案：(1)1.688.4(2)0.472.33二十三、速度和加速度的幾種測量模型打點計時器例1在“研究勻變速直線運動的規(guī)律”的實驗中，某同學(xué)獲得的一條紙帶如圖所示。(1)已知打點計時器的電源頻率為50 Hz，則打點計時器在紙帶上打下相鄰兩點的時間間隔為_。(2)A、B、C、D、E、F、G是紙帶上7個計數(shù)點，每兩個相鄰計數(shù)點間有四個點沒有畫出，從圖中讀出A、B兩點間距x_m。(3)C點對應(yīng)的速度是_m/s，小車運動的加速度為_m/s2。(計算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)(4)若實驗后發(fā)現(xiàn)，實際所用交流電的頻率高于50 Hz，則第(3)問中計算結(jié)果與實際值相比_。(填“偏大”“偏小”或“不變”)解析(1)打點計時器在紙帶上打下相鄰兩點的時間間隔t s0.02 s。(2)由于每兩個相鄰計數(shù)點間還有4個點沒有畫出，所以相鄰的計數(shù)點間的時間間隔T0.1 s，A、B間的距離x0.30 cm0.003 0 m。(3)根據(jù)勻變速直線運動某段時間中間時刻的瞬時速度等于該段時間的平均速度，可以求出打下C點時小車的瞬時速度大小vC m/s0.060 m/s。根據(jù)勻變速直線運動的推論公式xaT2，可以求出加速度的大小，得a0.20 m/s2。(4)如果實驗中實際所用交流電的頻率高于50 Hz，那么實際打點周期變小，根據(jù)運動學(xué)公式得，第(3)問中計算結(jié)果與實際值相比偏小。答案(1)0.02 s(2)0.003 0(3)0.0600.20(4)偏小備考錦囊1如何選取紙帶和計數(shù)點要選取點跡清晰的一條紙帶，舍掉剛開始時比較密集的點跡，從便于測量的地方取一個起點O，然后每5個點取一個計數(shù)點，測出相鄰計數(shù)點間的距離。2判定物體運動的性質(zhì)若x1、x2、x3基本相等，則物體在實驗誤差允許范圍內(nèi)做勻速直線運動；若xxmxn基本相等，則物體在實驗誤差允許范圍內(nèi)做勻變速直線運動。3由紙帶求物體的運動速度平均速度法：做勻變速直線運動的物體，某段時間中間時刻的瞬時速度等于這段時間內(nèi)的平均速度，即vn。4由紙帶求物體的加速度(1)逐差法：如圖所示的紙帶，相鄰兩點的時間間隔為T，且滿足x6x5x5x4x4x3x3x2x2x1，則用a1，a2，a3，算出a1、a2、a3的平均值即物體運動的加速度，a，這樣可使所給數(shù)據(jù)全部得到利用，準(zhǔn)確性得以提高。(2)圖像法：由“平均速度法”求出多個點的速度，畫出v­t圖像，直線的斜率即加速度。光電門例2如圖所示為用光電門測定鋼球下落時受到的阻力的實驗裝置，直徑為d、質(zhì)量為m的鋼球自由下落過程中，先后通過光電門A、B，計時裝置測出鋼球通過A、B的時間分別為tA、tB，用鋼球通過光電門的平均速度表示鋼球球心通過光電門的瞬時速度。測出兩光電門間的距離為h，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。(1)鋼球下落的加速度大小a_，鋼球受到的空氣平均阻力Ff_。(2)本題用鋼球通過光電門的平均速度表示鋼球球心通過光電門的瞬時速度，但從嚴(yán)格意義上講是不準(zhǔn)確的，鋼球通過光電門的平均速度_(選填“>”或“<”)鋼球球心通過光電門的瞬時速度。解析(1)鋼球通過光電門A、B時的瞬時速度分別為：vA，vB，由vB2vA22ah得，加速度a，由牛頓第二定律得：mgFfma，解得：Ffmg。(2)鋼球通過光電門的平均速度等于該過程中間時刻的瞬時速度，因鋼球做加速運動，在中間時刻時鋼球球心還沒到達(dá)光電門位置，所以鋼球通過光電門的平均速度小于鋼球球心通過光電門的瞬時速度。答案(1)mg(2)<備考錦囊利用光電門研究本實驗的兩個注意點(1)根據(jù)一段時間內(nèi)的平均速度等于這段時間中間時刻的瞬時速度，求出滑塊運動到光電門時的速度大小。(2)通過光電門求出速度，再利用勻變速直線運動的規(guī)律求出加速度，進(jìn)而利用牛頓第二定律求力。頻閃照相例3某校同學(xué)們在學(xué)習(xí)自由落體運動之后的一次課外興趣活動中，利用頻閃照相方法研究小球的自由落體運動。如圖所示是其中一小組拍出的照片，他們所用的是每隔 s時間拍一次的相機，從某個適當(dāng)?shù)奈恢瞄_始測量，用1、26表示第一、第二第六段相鄰間隔，第一段和第六段相鄰間隔的距離已標(biāo)在圖中。(1)由圖中信息求出小球加速度的測量值a_。(2)由圖中數(shù)據(jù)，求出小球在位置A時的瞬時速度vA_m/s。解析(1)根據(jù)逐差法有x2x1x3x2xnxn1aT2，可得xnx1(n1)aT2，故x6x15aT2，解得a9.72 m/s2。(2)對于第一段間隔，其中間時刻的速度大小為v1，而vAv1a·，代入數(shù)據(jù)解得vA2.472 m/s。答案(1)9.72 m/s2(2)2.472本題與用打點計時器測勻變速直線運動的加速度實驗形異質(zhì)同，因此在處理數(shù)據(jù)的方法上也相同。對于第(2)問，則要考慮用勻變速直線運動的特殊規(guī)律，即一段時間中間時刻的瞬時速度等于該段時間內(nèi)的平均速度，再利用運動學(xué)公式進(jìn)行計算。DIS系統(tǒng)例4某學(xué)校物理興趣小組，利用光控實驗板進(jìn)行了“探究自由落體的下落高度與速度之間的關(guān)系”的實驗，光控實驗板上有帶刻度的豎直板、小球、光控門和配套的速度顯示器，速度顯示器能顯示出小球通過光控門的速度?，F(xiàn)通過測出小球經(jīng)過光控門時每次的速度來進(jìn)行探究。另配有器材：多功能電源、連接導(dǎo)線、重垂線、鐵架臺等。實驗步驟如下：如圖甲所示，將光控板豎直固定，連好電路；在光控實驗板的合適位置A處固定好小球及光控門B，并測出兩者間距離h1；接通光控電源，使小球從A處由靜止釋放，讀出小球通過B時的速度值vB1；其他條件不變，調(diào)節(jié)光控門B的位置，測出h2、h3、，讀出對應(yīng)的vB2、vB3、；將數(shù)據(jù)記錄在Excel軟件工作簿中，利用Excel軟件處理數(shù)據(jù)，如圖乙所示，小組探究，得出結(jié)論。在數(shù)據(jù)分析過程中，小明同學(xué)先得出了vB­h圖像，繼而又得出vB2­h圖像，如圖丙、丁所示。請根據(jù)圖像回答下列問題：(1)小明同學(xué)在得出vB­h圖像后，為什么還要作出vB2­h圖像？(2)若小球下落過程機械能守恒，根據(jù)實驗操作及數(shù)據(jù)處理結(jié)果，你能否得出重力加速度g？如果能，請簡述方法。_。解析(1)先作出的vB­h圖像，不是直線，不能準(zhǔn)確判定vB與h的關(guān)系。但從圖像形狀知可以考慮vB2­h圖像，從而找出vB2、h之間的線性關(guān)系。(2)能。機械能守恒，只需驗證方程mghmv2成立，即由v2­h得圖像的斜率k2g，所以可得gk。答案見解析本題用DIS系統(tǒng)測得速度和物體下落的高度，建立起相關(guān)圖像，利用圖像處理實驗數(shù)據(jù)時，一定要明確圖像的物理意義。 二十四、力學(xué)實驗與創(chuàng)新1某物理小組對輕彈簧的彈性勢能進(jìn)行探究，實驗裝置如圖(a)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，紙帶穿過打點計時器并與物塊連接。向左推物塊使彈簧壓縮一段距離，由靜止釋放物塊，通過測量和計算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能。(1)實驗中涉及下列操作步驟：把紙帶向左拉直松手釋放物塊接通打點計時器電源向左推物塊使彈簧壓縮，并測量彈簧壓縮量上述步驟正確的操作順序是_(填入代表步驟的序號)。(2)圖(b)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際打點結(jié)果。打點計時器所用交流電的頻率為50 Hz。由M紙帶所給的數(shù)據(jù)，可求出在該紙帶對應(yīng)的實驗中物塊脫離彈簧時的速度為_m/s。比較兩紙帶可知，_(填“M”或“L”)紙帶對應(yīng)的實驗中彈簧被壓縮后的彈性勢能大。解析：(1)實驗時首先向左推物塊使彈簧壓縮，測量出彈簧壓縮量，然后把紙帶向左拉直，先接通打點計時器電源，待打點穩(wěn)定后，再松手釋放物塊，故正確的操作順序是。(2)物塊脫離彈簧后將在光滑水平桌面上做勻速直線運動，由M紙帶可知物塊脫離彈簧時的速度v m/s1.29 m/s。比較M、L兩紙帶，物塊脫離彈簧后在相同時間內(nèi)的位移M的比L的大，則M紙帶對應(yīng)的實驗中物塊在脫離彈簧后的速度大，即M紙帶對應(yīng)的實驗中彈簧被壓縮后的彈性勢能大。答案：(1)(2)1.29M2某同學(xué)用圖(a)所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律，其中打點計時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)在實驗中沒有記錄交流電的頻率f，需要用實驗數(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出：在打點計時器打出B點時，重物下落的速度大小為_，打出C點時重物下落的速度大小為_，重物下落的加速度大小為_。(2)已測得s18.89 cm，s29.50 cm，s310.10 cm；當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮?.80 m/s2，實驗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_Hz。解析：(1)重物勻加速下落時，根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律得vBf(s1s2)vCf(s2s3)由s3s12aT2得a。(2)根據(jù)牛頓第二定律，有mgkmgma根據(jù)以上各式，化簡得f代入數(shù)據(jù)可得f40 Hz。答案：(1)f(s1s2)f(s2s3)f2(s3s1)(2)403(2017·南京二模)某同學(xué)用如圖甲所示的實驗裝置探究動能定理。他通過測量小車所受合外力(近似等于懸掛鉤碼的重力)做的功和小車動能的增量進(jìn)行探究，所用小車質(zhì)量為M，重力加速度為g。實驗操作如下：用游標(biāo)卡尺測出遮光片的寬度d；安裝好實驗器材，調(diào)整墊塊位置使長木板的傾角合適，將小車放在長木板上某一位置A，用刻度尺量出小車上的遮光片到光電門的距離L；在細(xì)線左端掛一個質(zhì)量為m0的鉤碼，將小車從A位置由靜止釋放，記錄下遮光片通過光電門的時間t；保持小車質(zhì)量不變，逐次增加懸掛鉤碼個數(shù)，重復(fù)步驟，并將各次實驗中遮光片通過光電門的時間記錄到下表中：懸掛鉤碼個數(shù)n12345t/ms11.798.166.715.775.14/(×104 s2)0.781.502.223.003.78回答下列問題：(1)關(guān)于實驗操作，下列說法錯誤的是_。A要將小車從同一位置由靜止釋放B改變懸掛鉤碼的數(shù)量后，要重新平衡摩擦力C實驗中需保證懸掛鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量D實驗前應(yīng)該調(diào)整滑輪的高度，使細(xì)線與長木板平行(2)用游標(biāo)卡尺測量遮光條寬度如圖乙所示，則遮光條的寬度d_mm。(3)請根據(jù)表中測量數(shù)據(jù)，以懸掛鉤碼的個數(shù)n為橫軸，以為縱軸，在坐標(biāo)紙上作出n圖像。(4)能否僅依據(jù)“n圖像是一條過原點的直線”就得出“合外力對小車做的功等于小車動能增量”的結(jié)論？_(選填“能”或“不能”), 理由是_。解析：(1)每次都要將小車從同一位置由靜止釋放，這樣才能保證每次拉力做功相同，故A正確；由于平衡摩擦力之后有Mgsin Mgcos ，故tan ，所以無論懸掛鉤碼的數(shù)量是否改變，小車所受的滑動摩擦力都等于小車的重力沿斜面的分力，不需要重新平衡摩擦力，故B錯誤；為了使小車受到的合外力等于懸掛鉤碼的重力，所以需要保證懸掛鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，故C正確；為保證細(xì)線的拉力沿長木板的方向，所以應(yīng)調(diào)節(jié)定滑輪的高度使細(xì)線與長木板平行，故D正確。(2)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為d10 mm0×0.1 mm10.0 mm。(3)根據(jù)描點法可得：(4)根據(jù)nm0gLM2，解得·n，故只有當(dāng)所作出的圖線斜率等于時，才可得出這個結(jié)論。答案：(1)B(2)10.0(3)見解析圖(4)不能只有當(dāng)所作出的圖線斜率等于時，才可得出這個結(jié)論探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系實驗數(shù)據(jù)的常見處理方法：1列表法：將測得的實驗數(shù)據(jù)填入設(shè)計好的表格之中，可以分析兩物理量間的定性關(guān)系。2圖像法：根據(jù)記錄的實驗數(shù)據(jù)在平面直角坐標(biāo)系內(nèi)進(jìn)行作圖。若是曲線應(yīng)平滑，若是直線要讓盡量多的點過直線，或在直線兩側(cè)均勻分布。3函數(shù)法：根據(jù)圖像得到物理量間的函數(shù)關(guān)系方程式。例1在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”實驗中。(1)某同學(xué)先把彈簧放在水平桌面上使其自然伸長，用直尺測出彈簧的原長為L0，再把彈簧豎直懸掛起來，然后用鉤碼掛在彈簧下端，測出彈簧的長度為L，把LL0作為彈簧的伸長量x1，改變鉤碼個數(shù)重復(fù)操作。由于彈簧自身重力的影響，最后作出的F­x圖像，可能是下圖中的()(2)另一同學(xué)使用兩條不同的輕質(zhì)彈簧a和b，得到彈力與彈簧長度的圖像如圖所示。下列表述正確的是()Aa的原長比b的長Ba的勁度系數(shù)比b的大Ca的勁度系數(shù)比b的小D測得的彈力與彈簧的長度成正比(3)為了測量某一彈簧的勁度系數(shù)，將該彈簧豎直懸掛起來，在自由端掛上不同質(zhì)量的砝碼。實驗測出了砝碼質(zhì)量m與彈簧長度l的相應(yīng)數(shù)據(jù)，其對應(yīng)點已在圖上標(biāo)出，請作出m­l的關(guān)系圖線。彈簧的勁度系數(shù)為_N/m(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。解析(1)由于彈簧自身重力的原因，在不施加外力，把彈簧豎直懸掛起來時，彈簧有一定的伸長量，根據(jù)公式Fkx可知圖像是一條傾斜的直線，故C正確。(2)F0時，彈簧處于原長，由題圖可知，b的原長比a的長，圖像的斜率表示勁度系數(shù)，所以a的勁度系數(shù)比b的大，由于圖像沒有通過原點，即彈簧的長度等于原長加變化量，即彈簧的長度和彈力不成正比，綜上所述，B正確。(3)如圖所示：由胡克定律Fkx得：kgk斜0.255 N/m。答案(1)C(2)B(3)見解析圖0255(0.2480.262均可)即時訓(xùn)練(2016·浙江高考)某同學(xué)在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗中，測得圖中彈簧OC的勁度系數(shù)為500 N/m。如圖甲所示，用彈簧OC和彈簧秤a、b做“探究求合力的方法”實驗，在保持彈簧伸長1.00 cm不變的條件下：(1)若彈簧秤a、b間夾角為90°，彈簧秤a的讀數(shù)是_N(圖乙中所示)，則彈簧秤b的讀數(shù)可能為_N。(2)若彈簧秤a、b間夾角大于90°，保持彈簧秤a與彈簧OC的夾角不變，減小彈簧秤b與彈簧OC的夾角，則彈簧秤a的讀數(shù)_、彈簧秤b的讀數(shù)_(填“變大”“變小”或“不變”)。解析：(1)根據(jù)胡克定律，彈簧OC伸長1.00 cm時彈簧的彈力Fckx500×1.00×102 N5.00 N；由題圖可知彈簧秤a的讀數(shù)Fa3.00 N，根據(jù)勾股定理，F(xiàn)a2Fb2Fc2，解得Fb4.00 N。(2)改變彈簧秤b與OC的夾角時，由于保持彈簧伸長1.00 cm不變，因而Fa與Fb的合力F保持不變，根據(jù)平行四邊形定則，F(xiàn)a、Fb合成的平行四邊形如圖所示(OACB)，當(dāng)彈簧秤b與OC的夾角變小時，其力合成的平行四邊形為OACB，由圖可知a、b兩彈簧秤的示數(shù)都將變大。答案：(1)3.00(3.003.02)4.00(3.904.10)(有效數(shù)字不作要求)(2)變大變大驗證力的平行四邊形定則1本實驗考查的重點是“力作用效果的等效性”。2對實驗步驟中兩個分力和合力的大小和方向的確定也是考查的重點。例2(2017·南京模擬)某同學(xué)用如圖甲所示的實驗裝置來驗證“力的平行四邊形定則”。彈簧測力計A掛于固定點P，下端用細(xì)線掛一重物M，彈簧測力計B的一端用細(xì)線系于O點，手持另一端向左拉，使結(jié)點O靜止在某位置。分別讀出彈簧測力計A和B的示數(shù)。并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點的位置和拉線的方向。(1)本實驗用的彈簧測力計示數(shù)的單位為N，圖乙中彈簧測力計的示數(shù)為_N。(2)(多選)下列的實驗要求中不必要的是_。A細(xì)線應(yīng)盡可能長一些B應(yīng)測量重物M所受的重力C細(xì)線AO與BO之間的夾角應(yīng)盡可能大于90°D改變拉力的大小與方向，進(jìn)行多次實驗，每次都要使O點靜止在同一位置(3)(多選)圖丙是在白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的力的圖示，下列說法正確的是_。A圖中的F是力F1和F2合力的理論值B圖中的F是力F1和F2合力的理論值CF是力F1和F2合力的實際測量值D本實驗將細(xì)繩都換成橡皮條，同樣能達(dá)到實驗?zāi)康?4)本實驗采用的科學(xué)方法是_。A理想實驗法B等效替代法C控制變量法 D建立物理模型法解析(1)題圖乙中彈簧測力計的讀數(shù)為3.80 N。(2)本實驗中兩彈簧測力計合力的大小和方向是一定的，與重物M的重力等大反向，故應(yīng)測量重物M的重力，但進(jìn)行多次實驗時，沒有必要保持O點位置不變，細(xì)線長些便于更準(zhǔn)確地確定兩拉力的方向，但沒必要一定使夾角大于90°，故不必要的為C、D。(3)題圖丙中的F是F1和F2兩力根據(jù)平行四邊形定則所作出的合力的理論值，而F為F1和F2的合力的實際值，A錯誤，B、C正確；本實驗將細(xì)線換成橡皮條并不影響實驗進(jìn)行，D正確。(4)本實驗采用的科學(xué)方法為等效替代法，B正確。答案(1)3.80(3.793.81)(2)CD(3)BCD(4)B即時訓(xùn)練(2015·安徽高考)在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，某同學(xué)用圖釘把白紙固定在水平放置的木板上，將橡皮條的一端固定在板上一點，兩個細(xì)繩套系在橡皮條的另一端。用兩個彈簧測力計分別拉住兩個細(xì)繩套，互成角度地施加拉力，使橡皮條伸長，結(jié)點到達(dá)紙面上某一位置，如圖所示。請將以下的實驗操作和處理補充完整：(1)用鉛筆描下結(jié)點位置，記為O；(2)記錄兩個彈簧測力計的示數(shù)F1和F2，沿每條細(xì)繩(套)的方向用鉛筆分別描出幾個點，用刻度尺把相應(yīng)的點連成線；(3)只用一個彈簧測力計，通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點仍拉到位置O，記錄測力計的示數(shù)F3，_；(4)按照力的圖示要求，作出拉力F1、F2、F3；(5)根據(jù)力的平行四邊形定則作出F1和F2的合力F；(6)比較_的一致程度，若有較大差異，對其原因進(jìn)行分析，并作出相應(yīng)的改進(jìn)后再次進(jìn)行實驗。解析：(3)用鉛筆描出繩上的幾個點，用刻度尺把這些點連成直線(畫拉力的方向)，目的是畫出同兩分力產(chǎn)生相同效果的這個力的方向。(6)F與F3作比較，即比較用平行四邊形作出的合力和產(chǎn)生相同效果的實際的力是否相同，即可驗證力的平行四邊形定則的正確性。答案：(3)沿此時細(xì)繩(套)的方向用鉛筆描出幾個點，用刻度尺把這些點連成直線(6)F與F3加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系1實驗方法：控制變量法。2平衡摩擦力：在平衡摩擦力時，不要懸掛小盤，但小車應(yīng)連著紙帶且接通電源。用手給小車一個初速度，如果在紙帶上打出的點的間隔是均勻的，表明小車受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。3實驗條件：Mm，只有如此，小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力。4作圖：畫出a­F圖像和a­圖像并進(jìn)行分析。例3(2017·鎮(zhèn)江三模)某實驗小組應(yīng)用如圖1所示裝置“探究加速度與物體受力的關(guān)系”，已知小車的質(zhì)量為M，砝碼及砝碼盤的總質(zhì)量為m，所使用的打點計時器接的交流電的頻率為50 Hz。實驗步驟如下：A按圖1安裝好實驗裝置，其中與定滑輪及彈簧測力計相連的細(xì)線豎直；B調(diào)節(jié)長木板的傾角，輕推小車后，使小車能沿長木板向下勻速運動；C掛上砝碼盤，接通電源后，再放開小車，打出一條紙帶，由紙帶求出小車的加速度；D改變砝碼盤中砝碼的質(zhì)量，重復(fù)步驟C，求得小車在不同合力作用下的加速度。根據(jù)以上實驗過程，回答以下問題：(1)對于上述實驗，下列說法正確的是_。A小車的加速度與砝碼盤的加速度大小相等B實驗過程中砝碼盤處于超重狀態(tài)C與小車相連的細(xì)線與長木板一定要平行D彈簧測力計的讀數(shù)應(yīng)為砝碼和砝碼盤總重力的一半E砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量(2)實驗中打出的其中一條紙帶如圖2所示，由該紙帶可求得小車的加速度a_m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。(3)由本實驗得到的數(shù)據(jù)作出小車的加速度a與彈簧測力計的示數(shù)F的關(guān)系圖像如選項圖所示，與本實驗相符合的是_。解析(1)由題圖1可知，小車的加速度是砝碼盤的加速度大小的2倍，故A錯誤；實驗過程中，砝碼盤向下加速運動，處于失重狀態(tài)，故B錯誤；與小車相連的細(xì)線與長木板一定要平行，保證拉力沿著長木板方向，故C正確；實驗過程中，砝碼盤向下加速運動，處于失重狀態(tài)，故彈簧測力計的讀數(shù)小于砝碼和砝碼盤總重力的一半，故D錯誤；由于不是以砝碼和砝碼盤的重力作為小車的拉力，故不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量的條件，故E錯誤。(2)在勻變速直線運動中連續(xù)相等時間內(nèi)的位移差為常數(shù)，即xaT2，由題圖2知，本實驗數(shù)據(jù)處理可采用兩分法，解得：a×102 m/s20.88 m/s2。(3)由題意可知，小車的加速度a與彈簧測力計的示數(shù)F的關(guān)系應(yīng)該是成正比，即為過原點的一條傾斜直線，故A符合。答案(1)C(2)0.88(3)A即時訓(xùn)練用如圖甲所示的裝置探究加速度與合外力和質(zhì)量的關(guān)系，現(xiàn)有如下一些操作：甲(1)在實驗中，要進(jìn)行“平衡摩擦力”的操作，下列關(guān)于“平衡摩擦力”的說法正確的是()A平衡摩擦力的目的是為了使小車受到的合外力等于小車受到繩子的拉力B平衡摩擦力的目的是為了使小車受到繩子的拉力等于所掛砂桶的總重力C平衡摩擦力時，繩子上不掛砂桶，也不掛紙帶，只通過改變斜面的傾角，使小車在斜面上能勻速下滑D平衡摩擦力時，不改變斜面的傾角，繩子掛上質(zhì)量適當(dāng)?shù)纳巴埃剐≤囋谛泵嫔夏軇蛩傧禄?2)選擇適當(dāng)?shù)男≤嚭晚来a的總質(zhì)量、砂和砂桶的總質(zhì)量，讓小車由靠近打點計時器位置無初速釋放，得到如圖乙所示的一條紙帶，A、B、C、D、E為5個相鄰的計數(shù)點，相鄰的兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出。用刻度尺測量計數(shù)點間的距離如圖所示。已知打點計時器的工作頻率為50 Hz，則小車的加速度a_m/s2(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。乙(3)保持砂和砂桶的總質(zhì)量不變，改變小車和砝碼的總質(zhì)量，重復(fù)上述實驗操作，得到對應(yīng)的加速度，這是為了探究“_不變，加速度與_的關(guān)系”。解析：(1)平衡摩擦力的目的是為了使小車受到的合外力等于小車受到繩子的拉力，選項A正確，B錯誤；平衡摩擦力時，繩子上不掛砂桶，通過改變斜面的傾角，使小車拖著紙帶在斜面上能勻速下滑，選項C、D錯誤。(2)根據(jù)xaT2可知：2a1T2，2a2T2，解得：a(a1a2) m/s20.40 m/s2。(3)題述實驗操作是為了探究“合外力不變，加速度與小車和砝碼的總質(zhì)量的關(guān)系”。答案：(1)A(2)0.40(3)合外力小車和砝碼的總質(zhì)量探究動能定理在探究動能定理時，通常有定性分析和定量計算兩種考查方式。定性分析一般要求作出W­v2圖像，也可以拓展為與W或v2相關(guān)的物理量間的關(guān)系圖像，如l­v2等；定量計算時需要用WFl計算合外力做的功，再利用Ekmv2mv02計算出動能的變化量，兩者比較即可。例4(2017·江蘇高考)利用如圖1所示的實驗裝置探究恒力做功與物體動能變化的關(guān)系。小車的質(zhì)量為M200.0 g，鉤碼的質(zhì)量為m10.0 g，打點計時器的電源為50 Hz的交流電。(1)掛鉤碼前，為了消除摩擦力的影響，應(yīng)調(diào)節(jié)木板右側(cè)的高度，直至向左輕推小車觀察到_。(2)掛上鉤碼，按實驗要求打出的一條紙帶如圖2所示。選擇某一點為O，依次每隔4個計時點取一個計數(shù)點。用刻度尺量出相鄰計數(shù)點間的距離x，記錄在紙帶上。計算打出各計數(shù)點時小車的速度v，其中打出計數(shù)點“1”時小車的速度v1_m/s。(3)將鉤碼的重力視為小車受到的拉力，取g9.80 m/s2，利用Wmgx算出拉力對小車做的功W。利用EkMv2算出小車動能，并求出動能的變化量Ek。計算結(jié)果見下表。W/×103 J2.452.923.353.814.26Ek/×103 J2.312.733.123.614.00請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在方格紙上作出Ek­W圖像。(4)實驗結(jié)果表明，Ek總是略小于W。某同學(xué)猜想是由于小車所受拉力小于鉤碼重力造成的。用題中小車和鉤碼質(zhì)量的數(shù)據(jù)可算出小車受到的實際拉力F_N。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，小車做勻速直線運動，表明此時已消除了摩擦力的影響。(2)打出計數(shù)點“1”時小車的速度v1 m/s0.228 m/s。(3)根據(jù)題表格中的數(shù)據(jù)，描點作圖，如圖所示：(4)由于Wmgx，EkFx，則有Fmg×0.01×9.80 N0.093 N。答案(1)小車做勻速運動(2)0.228(3)見解析圖(4)0.093即時訓(xùn)練(2017·南通二模)探究外力做功與物體動能變化關(guān)系的實驗裝置如圖甲所示，根據(jù)實驗中力傳感器讀數(shù)和電磁打點計時器打出紙帶的測量數(shù)據(jù)等，可分別求得外力對小車做功和小車動能的變化。(1)(多選)關(guān)于該實驗，下列說法正確的有_。A調(diào)整墊塊的高度，改變鉤碼質(zhì)量，使小車能在木板上做勻速運動B調(diào)整滑輪的高度，使連接小車的細(xì)線與木板平行C實驗中要始終滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量D若紙帶上打出的是短線，可能是打點計時器輸入電壓過高造成的(2)除了圖甲中所注明的器材外，實驗中還需要交流電源、導(dǎo)線、刻度尺和_。(3)某次實驗中打出了一條紙帶，其中一部分如圖乙所示，各個打點是連續(xù)的計時點， A、B、D、E、F各點與O點的距離如圖，若小車質(zhì)量為m、打點周期為T，且已讀出這次實驗過程中力傳感器的讀數(shù)F，則A、E兩點間外力做功W_，小車動能變化Ek_；在不同次實驗中測得多組外力做功Wi和動能變化Eki的數(shù)據(jù)，作出WEk圖像如圖丙所示，圖線斜率約等于1，由此可得到的結(jié)論是_。(4)每次實驗結(jié)果顯示，拉力F做的功W總略小于小車動能的變化Ek，請分析出現(xiàn)這種情況的可能原因 _。(寫出1條)解析：(1)平衡摩擦力時，應(yīng)在不掛鉤碼的情況下，調(diào)整墊塊的高度，使小車能在木板上做勻速運動，A錯誤；為使細(xì)線的拉力沿木板方向，應(yīng)調(diào)整滑輪的高度，使連接小車的細(xì)線與木板平行，B正確；因有力傳感器，故實驗中沒必要始終滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量，C錯誤；若紙帶上打出的是短線，可能是打點計時器輸入電壓過高造成的，D正確。(2)根據(jù)實驗?zāi)康囊字?，為計算小車動能的變化，實驗中還需要天平測量小車的質(zhì)量。(3)A、E兩點間外力做功WF(s4s1)，小車在A點的速度vA，在E點的速度vE，小車動能變化Ekm(vE2vA2)；作出WEk圖像圖線斜率約等于1，說明WEk，由此得到結(jié)論是：外力對小車所做的功等于小車動能的增量。(4)拉力F做的功W總略小于小車動能的變化Ek，可能原因是平衡摩擦力時木板墊得過高，一部分重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。答案：(1)BD(2)天平(3)F(s4s1)外力對小車所做的功等于小車動能的增量 (4)平衡摩擦力時木板墊得過高驗證機械能守恒定律1驗證機械能守恒定律的數(shù)據(jù)處理方法一：利用起始點和第n點計算。代入ghn和vn2，如果在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，ghnvn2，則驗證了機械能守恒定律。方法二：任取兩點計算。任取兩點A、B測出hAB，算出ghAB；算出vB2vA2的值；在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，若ghABvB2vA2，則驗證了機械能守恒定律。方法三：圖像法。從紙帶上選取多個點，測量從第一點到其余各點的下落高度h，并計算各點速度的平方v2，然后以v2為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出v2­h圖線。若在實驗誤差允許的范圍內(nèi)圖線是一條過原點且斜率為g的直線，則驗證了機械能守恒定律。2誤差分析教材中驗證機械能守恒定律的實驗是利用自由落體運動進(jìn)行研究的，在重物和紙帶下落過程中要克服阻力做功，故動能的增加量一定略小于重力勢能的減少量，這是不可避免的，屬于系統(tǒng)誤差。而利用豎直上拋運動驗證機械能守恒定律，動能的減少量略大于重力勢能的增加量，所以在對誤差進(jìn)行分析時，要根據(jù)實驗方法和條件合理分析，不能盲目套用公式或結(jié)論。例5(2016·江蘇高考)某同學(xué)用如圖所示的裝置驗證機械能守恒定律。一根細(xì)線系住鋼球，懸掛在鐵架臺上，鋼球靜止于A點。光電門固定在A的正下方，在鋼球底部豎直地粘住一片寬度為d的遮光條。將鋼球拉至不同位置由靜止釋放，遮光條經(jīng)過光電門的擋光時間t可由計時器測出，取v作為鋼球經(jīng)過A點時的速度。記錄鋼球每次下落的高度h和計時器示數(shù)t，計算并比較鋼球在釋放點和A點之間的勢能變化大小Ep與動能變化大小Ek，就能驗證機械能是否守恒。(1)用Epmgh計算鋼球重力勢能變化的大小，式中鋼球下落高度h應(yīng)測量釋放時的鋼球球心到_之間的豎直距離。A鋼球在A點時的頂端B鋼球在A點時的球心C鋼球在A點時的底端(2)用Ekmv2計算鋼球動能變化的大小。用刻度尺測量遮光條寬度，示數(shù)如圖所示，其讀數(shù)為_cm。某次測量中，計時器的示數(shù)為0.010 0 s。則鋼球的速度為v_m/s。(3)下表為該同學(xué)的實驗結(jié)果：Ep(×102 J)4.8929.78614.6919.5929.38Ek(×102 J)5.0410.115.120.029.8他發(fā)現(xiàn)表中的Ep與Ek之間存在差異，認(rèn)為這是由于空氣阻力造成的。你是否同意他的觀點？請說明理由。(4)請你提出一條減小上述差異的改進(jìn)建議。解析(1)高度變化要比較鋼球球心的高度變化。(2)毫米刻度尺讀數(shù)時要估讀到毫米下一位，由v代入數(shù)據(jù)可計算出相應(yīng)速度。(3)從表中數(shù)據(jù)可知EkEp，若有空氣阻力，則應(yīng)為EkEp，所以不同意他的觀點。(4)實驗中遮光條經(jīng)過光電門時的速度大于鋼球經(jīng)過A點時的速度，因此由Ekmv2計算得到的Ek偏大，要減小Ep與Ek的差異可考慮將遮光條的速度折算為鋼球的速度。答案(1)B(2)1.50(1.491.51均可)1.50(1.491.51 均可)(3)不同意，因為空氣阻力會造成Ek小于Ep，但表中Ek大于Ep。(4)分別測出光電門和球心到懸點的長度L和l，計算Ek時，將v折算成鋼球的速度vv。即時訓(xùn)練 (2016·北京高考)利用如圖甲所示裝置做“驗證機械能守恒定律”實驗。(1)為驗證機械能是否守恒，需要比較重物下落過程中任意兩點間的_。甲A動能變化量與勢能變化量B速度變化量和勢能變化量C速度變化量和高度變化量(2)除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺(含鐵夾)、電磁打點計時器、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下列器材中，還必須使用的兩種器材是_。A交流電源B刻度尺C天平(含砝碼)(3)實驗中，先接通電源，再釋放重物，得到圖乙所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點A、B、C，測得它們到起始點O的距離分別為hA、hB、hC。乙已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，打點計時器打點的周期為T。設(shè)重物的質(zhì)量為m。從打O點到打B點的過程中，重物的重力勢能變化量Ep_，動能變化量Ek_。(4)大多數(shù)學(xué)生的實驗結(jié)果顯示，重力勢能的減少量大于動能的增加量，原因是_。A利用公式vgt計算重物速度B利用公式v 計算重物速度C存在空氣阻力和摩擦阻力的影響D沒有采用多次實驗取平均值的方法(5)某同學(xué)想用下述方法研究機械能是否守恒：在紙帶上選取多個計數(shù)點，測量它們到起始點O的距離h，計算對應(yīng)計數(shù)點的重物速度v，描繪v2­h圖像，并做如下判斷：若圖像是一條過原點的直線，則重物下落過程中機械能守恒。請你分析論證該同學(xué)的判斷依據(jù)是否正確。解析：(1)在“驗證機械能守恒定律”實驗中，重物下落，重力勢能減少，動能增加，要驗證機械能是否守恒，需比較重物下落過程中任意兩點間的動能變化量與勢能變化量大小是否相等，故選A。(2)實驗時用到電磁打點計時器，則必須使用交流電源。在計算動能和勢能變化量時，需用刻度尺測量位移和重物下落高度。在比較動能變化量和勢能變化量是否相等時需驗證m(v22v12)mgh是否成立，而等式兩邊可約去質(zhì)量m，故不需要天平。故選A、B。(3)從打O點到打B點的過程中，重物下落hB，重力勢能減少，則重物的重力勢能變化量EpmghB。動能增加，則動能的變化量EkmvB20m20m2。(4)重物在下落過程中，除受重力外還存在空氣阻力和摩擦阻力的影響，重物的重力勢能要轉(zhuǎn)化為重物的動能和內(nèi)能，則重力勢能的減少量大于動能的增加量，選項C正確。(5)不正確。v2­h圖像為一條直線，僅表明物體所受合力恒定，與機械能是否守恒無關(guān)。例如，在本實驗中若存在恒定阻力，則物體的機械能不守恒，但mghfhmv2，v22h，v2­h為一條過原點的直線，故該同學(xué)判斷不正確。要想通過v2­h圖像的方法驗證機械能是否守恒，還必須看圖像的斜率是否接近2g。答案：(1)A(2)AB(3)