第一講力學(xué)實(shí)驗(yàn)答案(1)逐差法、平均值法、圖像法(2)(3)刻度尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測微器(4)秒表、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、光電計(jì)時(shí)系統(tǒng)(5)彈簧測力計(jì)、力傳感器熱點(diǎn)考向一基本儀器的使用【典例】(1)某同學(xué)用游標(biāo)卡尺的_(選填“內(nèi)測量爪”“外測量爪”或“深度尺”)測得一玻璃杯的內(nèi)高，如圖甲所示，則其內(nèi)高為_cm.(2)該同學(xué)隨后又用螺旋測微器測得玻璃杯的玻璃厚度如圖乙所示，則厚度為_mm.(3)該同學(xué)用螺旋測微器測得一小球直徑如圖丙所示，正確讀數(shù)后得小球直徑為1.731 mm，則a_，b_.(4)該同學(xué)測定一金屬桿的長度和直徑，示數(shù)分別如圖丁、戊所示，則該金屬桿的長度和直徑分別為_cm和_mm.思路引領(lǐng)使用游標(biāo)卡尺時(shí)要掌握各個(gè)部分的作用，讀數(shù)時(shí)要分清最小刻度，注意游標(biāo)卡尺讀數(shù)時(shí)要從游標(biāo)尺的0刻度開始螺旋測微器讀數(shù)時(shí)要注意固定刻度上有整毫米和半毫米兩行刻度線，若半毫米刻度線未露出，則只讀整毫米刻度線部分；若半毫米刻度線已露出，則連半毫米刻度線部分一起讀出刻度尺讀數(shù)時(shí)要精確到最小分度，并估讀到下一位解析(1)因需測量的是玻璃杯的內(nèi)高即深度，所以要用游標(biāo)卡尺的深度尺測量，根據(jù)圖甲可知，游標(biāo)卡尺主尺上的整毫米數(shù)為100 mm，游標(biāo)尺的精確度為0.1 mm，且第3條刻度線(不計(jì)0刻度線)與主尺上的刻度線對齊，則玻璃杯的內(nèi)高為100 mm0.1 mm×3100.3 mm10.03 cm.(2)螺旋測微器的讀數(shù)規(guī)則：測量值固定刻度讀數(shù)(注意半毫米刻度線是否露出)精確度(0.01 mm)×可動刻度讀數(shù)(一定要估讀)，由圖乙可知玻璃厚度為2.5 mm0.01 mm×26.02.760 mm.(3)因1.731 mm1.5 mm0.01 mm×23.1，由螺旋測微器讀數(shù)規(guī)則知a20，b0.(4)由圖丁所示可得金屬桿的長度L60.10 cm.由圖戊知，此游標(biāo)尺為50分度，游標(biāo)尺上第10條刻度線(不計(jì)0刻度線)與主尺上的刻度線對齊，則該金屬桿直徑d4 mm×10 mm4.20 mm.答案(1)深度尺10.03(2)2.760(3)200(4)60.104.201游標(biāo)卡尺和螺旋測微器的讀數(shù)方法(1)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法：d主尺讀數(shù)(mm)精度×游標(biāo)尺上對齊刻線數(shù)值(mm)(2)螺旋測微器的讀數(shù)方法測量值固定刻度(可動刻度估讀值)×0.01 mm.注意要估算到0.001 mm.2螺旋測微器讀數(shù)時(shí)應(yīng)注意的問題(1)固定刻度上表示半毫米的刻度線是否已經(jīng)露出(2)可動刻度的旋鈕要估讀，估讀到0.001 mm.3游標(biāo)卡尺讀數(shù)技巧(1)讀數(shù)時(shí)應(yīng)以毫米為單位，讀出后再進(jìn)行單位換算(2)主尺上的讀數(shù)，應(yīng)以游標(biāo)尺零刻度左端主尺上的刻度為準(zhǔn)(3)20分度的游標(biāo)卡尺，其讀數(shù)要精確到0.05 mm，讀數(shù)的最后一位數(shù)字為“0”或“5”.50分度的游標(biāo)卡尺，其讀數(shù)要精確到0.02 mm，讀數(shù)的最后一位數(shù)字為“0”、“2”、“4”、“6”、“8”1一種游標(biāo)卡尺，它的游標(biāo)尺上有50個(gè)小的等分刻度，總長度為49 mm，用它測量某工件寬度，示數(shù)如圖甲所示，其讀數(shù)為_ mm；圖乙中的螺旋測微器讀數(shù)為_mm.解析本題考查游標(biāo)卡尺和螺旋測微器讀數(shù)，意在考查學(xué)生儀器的使用和讀數(shù)能力.50刻度游標(biāo)卡尺的精確度為0.02 mm，讀數(shù)23 mm10×0.02 mm23.20 mm；螺旋測微器讀數(shù)1 mm13.0×0.01 mm1.130 mm.答案23.201.130(±0.002均對)2(1)某同學(xué)用自己發(fā)明的新式游標(biāo)卡尺測量小鋼球的直徑，新式卡尺將主尺上39 mm在游標(biāo)尺上均分成20等份如圖所示，則小鋼球的直徑為d_cm.(2)該同學(xué)又用螺旋測微器測量某電阻絲的直徑，示數(shù)如圖，則該金屬絲的直徑為_mm.解析(1)游標(biāo)卡尺20個(gè)格總長39 mm，每個(gè)格1.95 mm，比主尺上兩格(2 mm)少0.05 mm，因此讀數(shù)方法與普通20分度卡尺一樣，讀數(shù)為1.035 cm.(2)螺旋測微器讀數(shù)注意上邊半格沒露出，還要注意估讀，根據(jù)測量值固定刻度(可動刻度估讀值)×0.01 mm可得1.195 mm.答案(1)1.035(2)1.195新式游標(biāo)卡尺的刻度與傳統(tǒng)的舊式游標(biāo)卡尺明顯不同，新式游標(biāo)卡尺的刻度線看起來很“稀疏”，使得讀數(shù)時(shí)顯得清晰明了，方便了使用者正確讀取數(shù)據(jù)，原理與傳統(tǒng)卡尺相同通常游標(biāo)卡尺的刻度有10分度，20分度，50分度三種，新式游標(biāo)卡尺也有相應(yīng)的三種，但刻度卻是：19 mm等分成10份，39 mm等分成20份，99 mm等分成50份. 熱點(diǎn)考向二紙帶類實(shí)驗(yàn)【典例】(2019·全國卷)如圖(a)，某同學(xué)設(shè)計(jì)了測量鐵塊與木板間動摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)所用器材有：鐵架臺、長木板、鐵塊、米尺、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、頻率50 Hz的交流電源、紙帶等回答下列問題：(1)鐵塊與木板間動摩擦因數(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)(每兩個(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摩擦因數(shù)為_(結(jié)果保留2位小數(shù))思路引領(lǐng)(1)注意兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔T0.10 s.(2)可考慮用逐差法求a，減小實(shí)驗(yàn)誤差解析(1)對鐵塊受力分析，由牛頓第二定律有mgsinmgcosma，解得.(2)兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔T5× s0.10 s，由逐差法和xaT2，可得a1.97 m/s2，代入，解得0.35.答案(1)(2)0.351一套裝置涉及?？嘉鍌€(gè)實(shí)驗(yàn)(1)研究勻變速直線運(yùn)動；(2)驗(yàn)證牛頓第二定律；(3)探究動能定理；(4)驗(yàn)證機(jī)械能守恒；(5)測定動摩擦因數(shù)2紙帶的三大應(yīng)用(1)由紙帶確定時(shí)間要區(qū)別打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(打點(diǎn)周期為0.02 s)打出的點(diǎn)與人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的區(qū)別與聯(lián)系，若每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，則計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔t0.1 s.(2)求解瞬時(shí)速度利用做勻變速運(yùn)動的物體在一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于這一段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求打某一點(diǎn)的瞬時(shí)速度如圖甲所示，第n點(diǎn)時(shí)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.遷移一研究勻變速直線運(yùn)動1(2019·洛陽高三統(tǒng)考)某同學(xué)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究小車的勻變速直線運(yùn)動他將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到頻率為50 Hz的交流電源上，實(shí)驗(yàn)時(shí)得到一條紙帶，紙帶上O、A、B、C、D、E、F、G為計(jì)數(shù)點(diǎn)，每兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒有畫出(1)兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T_s.(2)由紙帶可知，小車的加速度為a_m/s2，在打D點(diǎn)時(shí)小車的速度vD_m/s(以上兩空保留兩位有效數(shù)字)，F(xiàn)到G的距離大約為_cm.(3)若實(shí)驗(yàn)時(shí)，電源頻率略低于50 Hz，但該同學(xué)仍按50 Hz計(jì)算小車的加速度，則測量得到的小車的加速度與真實(shí)的加速度相比將_(選填“偏大”“偏小”或“不變”)解析(1)電源頻率為50 Hz時(shí)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一次點(diǎn)，每兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒有畫出，所以兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔T0.1 s.(2)由紙帶數(shù)據(jù)可得x0.75 cm，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的推論xaT2可得a m/s20.75 m/s2.也可用a求得a0.75 m/s2.利用勻變速直線運(yùn)動的推論得vD0.40 m/sxEF19.65 cm14.50 cm5.15 cm，xFGxEFx5.15 cm0.75 cm5.90 cm.(3)如果在某次實(shí)驗(yàn)中，電源的頻率f<50 Hz，則實(shí)際打點(diǎn)周期變大，根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式xaT2，分析可知，測量的加速度與真實(shí)的加速度相比偏大答案(1)0.1(2)0.750.405.90(3)偏大遷移二探究加速度與受力的關(guān)系2(2019·重慶七校聯(lián)考)某實(shí)驗(yàn)小組調(diào)試如圖1所示的裝置準(zhǔn)備探究加速度與受力的關(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，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接的交流電的頻率為50 Hz.(1)實(shí)驗(yàn)步驟如下：按圖1所示，安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，其中動滑輪與定滑輪及彈簧測力計(jì)相連的細(xì)線豎直；不掛砝碼和砝碼盤的情況下，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(yùn)動，其目的是_；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；改變砝碼盤中砝碼的質(zhì)量，重復(fù)步驟，求得小車在不同合力作用下的加速度；彈簧測力計(jì)的讀數(shù)為F，則小車所受合外力大小為_(2)實(shí)驗(yàn)過程中，關(guān)于砝碼及砝碼盤的總質(zhì)量m與小車的質(zhì)量M的關(guān)系，下列說法正確的是_AM必須遠(yuǎn)大于mBM必須遠(yuǎn)小于mCM可以不用遠(yuǎn)大于mDM必須等于m(3)實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶如圖2所示，則由該紙帶可求得小車的加速度為_m/s2.解析(1)小車可以沿長木板勻速下滑，說明摩擦力與小車重力沿長木板方向的分力已平衡；小車已平衡摩擦力，所受細(xì)線拉力即為小車所受合外力，而彈簧測力計(jì)直接測量細(xì)線拉力，故其讀數(shù)F等于小車所受合外力(2)由(1)的分析可知，彈簧測力計(jì)的讀數(shù)即為小車所受合外力，故C正確(3)根據(jù)公式xaT2可知：(0.07510.0721) m2a(5T)2，解得a0.15 m/s2.答案(1)平衡摩擦力F(2)C(3)0.15熱點(diǎn)考向三“橡皮條、彈簧”類實(shí)驗(yàn)【典例】某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌(帶兩個(gè)光電門和光電計(jì)時(shí)器)、帶有擋光條的滑塊、彈簧、砝碼、刻度尺等器材設(shè)計(jì)了一個(gè)探究彈簧彈性勢能的表達(dá)式的實(shí)驗(yàn)，部分實(shí)驗(yàn)步驟如下：(1)如圖甲所示，將輕質(zhì)彈簧下端固定在鐵架臺上，在上端的托盤中依次增加砝碼，測得相應(yīng)的彈簧長度，部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表，由數(shù)據(jù)算得勁度系數(shù)k_N/m.(g取9.8 m/s2)砝碼質(zhì)量(g)50100150彈簧長度(cm)8.627.636.66(2)取下彈簧，將其一端固定于氣墊導(dǎo)軌左側(cè)，如圖乙所示用天平測出滑塊(含擋光條)的質(zhì)量m；將滑塊放在導(dǎo)軌上，調(diào)整導(dǎo)軌，使滑塊自由滑動時(shí)通過兩個(gè)光電門的速度大小_(3)用滑塊壓縮彈簧，記錄彈簧的壓縮量x；釋放滑塊，讀出滑塊上的擋光條通過光電門的擋光時(shí)間t.(4)重復(fù)(3)中的操作，得到與x的關(guān)系如圖丙所示為了計(jì)算被壓縮彈簧彈性勢能的大小，還必須知道的物理量是_(寫出物理量及表示該物理量相應(yīng)的字母)，彈簧彈性勢能大小的表達(dá)式為Ep_.由圖丙可知，與x成_關(guān)系，由上述實(shí)驗(yàn)可得結(jié)論：對同一根彈簧，彈性勢能與彈簧的_成正比思路引領(lǐng)解析(1)表格中，當(dāng)砝碼質(zhì)量為50 g時(shí)，彈簧長度為8.62 cm，當(dāng)砝碼質(zhì)量為100 g時(shí)，彈簧長度為7.63 cm，當(dāng)砝碼質(zhì)量為150 g時(shí)，彈簧長度為6.66 cm，設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k，原長為x0，根據(jù)胡克定律Fkx，有0.05 kg×9.8 m/s2k(x00.0862 m)，0.1 kg×9.8 m/s2k(x00.0763 m)，聯(lián)立兩式，解得k50 N/m.(2)通過光電門可以測量滑塊的瞬時(shí)速度為使彈性勢能完全轉(zhuǎn)化為動能，導(dǎo)軌必須水平，因此滑塊自由滑動時(shí)通過兩個(gè)光電門的速度大小相等(4)釋放滑塊過程中，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為滑塊的動能，擋光條通過光電門的時(shí)間t已知，還需要知道擋光條的寬度L，從而獲得滑塊脫離彈簧后的速度v，則滑塊脫離彈簧時(shí)的動能Ekm2；根據(jù)與x的關(guān)系圖可知，與x成正比，由動能表達(dá)式可知，動能與的平方成正比，因此彈簧的彈性勢能與彈簧的壓縮量的平方成正比答案(1)50(2)相等(4)擋光條的寬度Lm2正比例壓縮量的平方彈簧類問題數(shù)據(jù)處理方法1列表法：直接從表格數(shù)據(jù)中得到彈力F與伸長量x的比值是一個(gè)常數(shù)2圖像法：以彈力F為縱坐標(biāo)，彈簧的伸長量x為橫坐標(biāo)，根據(jù)所測數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)系中描點(diǎn)連線，可得到一條過原點(diǎn)的直線作圖像時(shí)要使盡可能多的點(diǎn)在一條直線上，不在直線上的點(diǎn)也要盡可能對稱分布在直線兩側(cè)，如果遇到個(gè)別偏差較大的點(diǎn)屬誤差較大或錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，應(yīng)舍去如果橫坐標(biāo)是彈簧的總長度，則畫出的Fx關(guān)系圖像不過原點(diǎn)，但是Fx圖像中傾斜直線的斜率都等于彈簧的勁度系數(shù)3函數(shù)法：在誤差允許范圍內(nèi)，可寫出彈力與彈簧伸長量的函數(shù)關(guān)系式Fkx.實(shí)際解題中常與圖像法配合使用，用得到函數(shù)式對比實(shí)際關(guān)系式以計(jì)算物理量等遷移一驗(yàn)證力的平行四邊形定則1(2019·河北六校聯(lián)考)完成以下“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)主要步驟：(1)如圖甲，用兩個(gè)彈簧測力計(jì)分別鉤住細(xì)繩，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，記下結(jié)點(diǎn)O的位置，兩彈簧測力計(jì)的讀數(shù)F1、F2以及兩細(xì)繩的方向(2)如圖乙，用一個(gè)彈簧測力計(jì)鉤住細(xì)繩把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到_，記下細(xì)繩的方向(如圖丙中的c)，讀得彈簧測力計(jì)的示數(shù)F_.(3)如圖丙，按選定的標(biāo)度作出了力F1、F2的圖示，請?jiān)趫D丙中：按同樣的標(biāo)度作出力F的圖示按力的平行四邊形定則作出F1、F2的合力F.(4)若F與F_，則平行四邊形定則得到驗(yàn)證解析(2)用一個(gè)彈簧測力計(jì)鉤住細(xì)繩把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O，記下細(xì)繩的方向，由圖乙可讀得彈簧測力計(jì)的示數(shù)F4.0 N.(3)作出力F的圖示如圖所示根據(jù)力的平行四邊形定則，作出F1、F2的合力F，如圖所示(4)若有F與F在誤差允許范圍內(nèi)大小相等，方向相同，則平行四邊形定則得到驗(yàn)證答案(2)同一位置O4.0 N(3)見解析(4)在誤差允許范圍內(nèi)大小相等，方向相同遷移二探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系2(2019·江西七校聯(lián)考)探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，將彈簧懸掛在鐵架臺上，將刻度尺固定在彈簧一側(cè)(刻度尺零刻度在上，且與彈簧上端對齊)，重力加速度為g.(1)彈簧自然懸掛，待彈簧靜止時(shí)，在彈簧下端每次增加質(zhì)量為m的鉤碼，彈簧下端的指針?biāo)肝恢靡来蜗陆祒1、x2、x3、x4、x5，則它們_(選填“依次增大”“依次減小”或“不變”)若懸掛5個(gè)質(zhì)量為m的鉤碼，彈簧共伸長x，則該彈簧的勁度系數(shù)k_.若使用刻度尺的最小分度為1 mm，記錄數(shù)據(jù)用cm作單位，則應(yīng)該保留_位小數(shù)(2)若該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)作出的M(鉤碼的質(zhì)量之和)L(彈簧下端的指針?biāo)肝恢玫目潭戎?圖像如圖乙所示，其中a、b為已知量，則彈簧的原長為_，勁度系數(shù)為_(3)將彈簧一端固定置于水平桌面上，用外力F緩慢拉該彈簧自由端，當(dāng)彈簧伸長x0時(shí)，外力為F0，外力F做的功W_，彈簧的彈性勢能為_解析(1)根據(jù)胡克定律，在彈簧下端每次增加質(zhì)量為m的鉤碼，彈簧下端的指針?biāo)肝恢靡来蜗陆迪嗟染嚯x，即x1x2x3x4x5.由胡克定律有Fkx，可得k.根據(jù)刻度尺讀數(shù)規(guī)則，所用刻度尺的最小分度為1 mm，讀數(shù)要估讀到0.1 mm，記錄數(shù)據(jù)用cm作單位，則應(yīng)該保留兩位小數(shù)(2)鉤碼的質(zhì)量之和為M，鉤碼的重力GMg等于彈簧受到的拉力，由Mgkxk(LL0)及圖乙可知，彈簧的原長為L0a，勁度系數(shù)為k.(3)當(dāng)彈簧伸長x0時(shí)，外力為F0，力F隨x變化的圖線為過原點(diǎn)的傾斜直線，圖線與橫軸所圍面積表示外力做的功，即WF0x0，根據(jù)功能關(guān)系，彈簧的彈性勢能為F0x0.答案(1)不變兩(2)a(3)F0x0F0x0彈簧的彈性勢能計(jì)算公式Ekx2在高考中不作定量要求，而彈簧多變是命題的絕好素材，所以很多功能問題采用了轉(zhuǎn)化的方法求解彈性勢能，即將彈性勢能的求解轉(zhuǎn)化為其他形式的能的求解. 高考熱點(diǎn)題型突破力學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)通?？煞譃閮深悾旱谝活悶橥ㄟ^實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析得出物理規(guī)律；第二類為給出實(shí)驗(yàn)規(guī)律，讓你選擇實(shí)驗(yàn)儀器，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理第一類必須在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)上下工夫，根據(jù)數(shù)據(jù)特點(diǎn)，掌握物理量間的關(guān)系，得出實(shí)驗(yàn)規(guī)律；第二類必須從已知規(guī)律入手，正確選擇測量的物理量，根據(jù)問題聯(lián)想相關(guān)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，確定實(shí)驗(yàn)原理，選擇儀器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理【典例】(2019·河北名校聯(lián)盟)某實(shí)驗(yàn)小組利用彈簧秤和刻度尺，測量滑塊在木板上運(yùn)動的最大速度實(shí)驗(yàn)步驟：用彈簧秤測量橡皮泥和滑塊的總重力，記作G；將裝有橡皮泥的滑塊放在水平木板上，通過水平細(xì)繩和固定彈簧秤相連，如圖甲所示在A端向右拉動木板，待彈簧秤示數(shù)穩(wěn)定后，將讀數(shù)記作F；改變滑塊上橡皮泥的質(zhì)量，重復(fù)步驟；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示：G/N1.502.002.503.003.504.00F/N0.590.830.991.221.371.61如圖乙所示，將木板固定在水平桌面上，滑塊置于木板上左端C處，細(xì)繩跨過定滑輪分別與滑塊和重物P連接，保持滑塊靜止，測量重物P離地面的高度h；滑塊由靜止釋放后開始運(yùn)動并最終停在木板上的D點(diǎn)(未與滑輪碰撞)，測量C、D間的距離s.完成下列作圖和填空：(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在給定坐標(biāo)紙上作出FG圖線(2)由圖線求得滑塊和木板間的動摩擦因數(shù)_(保留2位有效數(shù)字)(3)滑塊最大速度的大小v_(用h、s、和重力加速度g表示)審題指導(dǎo)第一步讀題干提信息題干信息向右拉動木板說明滑塊與板之間是滑動摩擦力彈簧秤示數(shù)穩(wěn)定后說明滑塊靜止，處于平衡狀態(tài)最終停在木板上的D點(diǎn)說明滑塊末速度為0第二步審程序順?biāo)悸方馕?1)如圖所示(2)因彈簧秤示數(shù)穩(wěn)定后滑塊靜止，由題意知此時(shí)滑動摩擦力fF，又因滑塊與板間壓力FNG，故由fFN得FG，即FG圖線的斜率即為，由圖線可得k0.40.(3)設(shè)最大速度為v，從P下降h高度到滑塊運(yùn)動到D點(diǎn)的過程中由動能定理得0mv2mg·(sh)，故有v.答案(1)見解析圖(2)0.40(0.38、0.39、0.41、0.42均正確)(3)靈活選取研究對象及解題過程是解題關(guān)鍵本題重物P的重力未知，但著地后可單獨(dú)研究滑塊，除動能定理外也可用運(yùn)動學(xué)公式解題. 1如圖甲所示為某探究小組設(shè)計(jì)的“用DIS測定動摩擦因數(shù)”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖一長木板固定在水平桌面上，長木板上表面水平，輕彈簧水平放置在長木板上，其右端固定在長木板的C處，左端連一木塊，木塊上方固定有窄片P，當(dāng)彈簧處于原長時(shí)，木塊在A點(diǎn)處，光電門(未畫出，用以測量窄片的遮光時(shí)間)固定在A點(diǎn)第一次，將木塊向右壓縮彈簧使木塊移到B點(diǎn)處并由靜止釋放，木塊通過A處時(shí)記下窄片的遮光時(shí)間t1，測出木塊的質(zhì)量m1；第二次，在木塊上方增加砝碼后，向右壓縮彈簧使木塊再次移到B點(diǎn)處并由靜止釋放，木塊通過A處時(shí)記下窄片的遮光時(shí)間t2，測出木塊和砝碼的總質(zhì)量m2；如此反復(fù)多次實(shí)驗(yàn)請回答下列問題(已知重力加速度大小為g)(1)為了測量木塊與長木板間的動摩擦因數(shù)，實(shí)驗(yàn)中還需要測量的物理量有_A窄片的寬度dBA、B兩點(diǎn)間的距離xC木塊從B點(diǎn)運(yùn)動到A點(diǎn)的時(shí)間t0D彈簧的勁度系數(shù)k(2)在坐標(biāo)紙上作出窄片遮光時(shí)間t的平方的倒數(shù)隨木塊質(zhì)量的倒數(shù)變化的關(guān)系圖像，如圖乙所示，根據(jù)圖線，求得木塊與長木板間的動摩擦因數(shù)_，木塊從B點(diǎn)運(yùn)動到A點(diǎn)的過程，彈簧對木塊做的總功WF_.(用含a、b、g及還需要測量的物理量字母表示)解析木塊通過A點(diǎn)時(shí)的速度大小v，t為窄片通過光電門的遮光時(shí)間，木塊從B點(diǎn)運(yùn)動到A點(diǎn)的過程，根據(jù)動能定理有WFmgxmv20，得·，結(jié)合題圖乙得a，得，WF，可見為測量，還需要測量x和d，故選AB.答案(1)AB(2)2(2019·福州高三質(zhì)量抽測)為了驗(yàn)證矩形線框自由下落過程上、下邊經(jīng)過光電門時(shí)機(jī)械能是否守恒，使用了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置已知矩形線框用直徑為d的圓形材料做成某次實(shí)驗(yàn)中矩形線框下邊和上邊先后經(jīng)過光電門的擋光時(shí)間分別為t1和t2.(1)為完成該實(shí)驗(yàn)，還需通過操作測量的物理量是_A用天平測出矩形線框的質(zhì)量mB用刻度尺測出矩形線框下邊到光電門的距離hC用刻度尺測出矩形線框上、下邊之間的距離LD用秒表測出線框上、下邊通過光電門的時(shí)間間隔t(2)如果滿足關(guān)系式_(請用測量的物理量和已知量來表示，重力加速度為g)，則矩形線框自由下落過程上、下邊經(jīng)過光電門時(shí)機(jī)械能守恒解析(1)本實(shí)驗(yàn)是對線框經(jīng)過光電門過程的機(jī)械能是否守恒進(jìn)行驗(yàn)證，所以可以用圓形材料的直徑和通過光電門的擋光時(shí)間求得上、下邊通過光電門時(shí)的速度，并求得對應(yīng)的動能，測出線框上、下邊之間距離L，求得重力勢能的減少量，驗(yàn)證動能的增加量是否等于重力勢能的減少量即可，選項(xiàng)C正確(2)光電門記錄線框上、下邊經(jīng)過的擋光時(shí)間t2、t1，要將線框下、上邊通過光電門的平均速度視為線框下、上邊到達(dá)光電門的瞬時(shí)速度，則有v1、v2，如果滿足mgLmvmv，即222gL，則機(jī)械能守恒答案(1)C(2)222gL專題強(qiáng)化訓(xùn)練(十五)1(2019·全國卷)某小組利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對物塊沿傾斜的長木板加速下滑時(shí)的運(yùn)動進(jìn)行探究物塊拖動紙帶下滑，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)出的每兩個(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3位有效數(shù)字)；物塊下滑的加速度大小為_m/s2(保留2位有效數(shù)字)解析根據(jù)題述，物塊加速下滑，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A點(diǎn)根據(jù)刻度尺讀數(shù)規(guī)則可讀出，B點(diǎn)對應(yīng)的刻度為1.20 cm，C點(diǎn)對應(yīng)的刻度為3.15 cm，D點(diǎn)對應(yīng)的刻度為5.85 cm，E點(diǎn)對應(yīng)的刻度為9.30 cm，AB1.20 cm，BC1.95 cm，CD2.70 cm，DE3.45 cm.兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間T5× s0.10 s，根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動的質(zhì)點(diǎn)在一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度可得，打出C點(diǎn)時(shí)物塊的速度大小為vC0.233 m/s.由逐差法可得a，解得a0.75 m/s2.答案A0.2330.752(2019·江蘇卷)某興趣小組用下圖所示的裝置驗(yàn)證動能定理(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)動時(shí)受到的阻力較小，應(yīng)選擇_(選填“A”或“B”)(2)保持長木板水平，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)動看法正確的同學(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)動紙帶被打出一系列點(diǎn)，其中的一段如下圖所示圖中紙帶按實(shí)際尺寸畫出，紙帶上A點(diǎn)的速度vA_m/s.(4)測出小車的質(zhì)量為M，再測出紙帶上起點(diǎn)到A點(diǎn)的距離為L.小車動能的變化量可用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算出多次測量，若W與Ek均基本相等則驗(yàn)證了動能定理解析(1)電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對紙帶的阻力小于電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對紙帶的阻力，實(shí)驗(yàn)時(shí)誤差小，故選B.(2)在砝碼盤中慢慢加入沙子直至小車開始運(yùn)動，小車從靜止開始做加速運(yùn)動，此時(shí)砝碼盤和沙子的總重力大于小車與長木板間的滑動摩擦力，平衡摩擦力過度；輕推小車，小車做勻速運(yùn)動，根據(jù)平衡條件可知，此時(shí)砝碼盤和沙子的總重力等于小車與長木板間的滑動摩擦力大小，消除了摩擦力的影響，看法正確的是同學(xué)乙(3)在勻變速直線運(yùn)動中，中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度用刻度尺量出A左側(cè)第一個(gè)點(diǎn)與A右側(cè)第一個(gè)點(diǎn)之間的距離l1.24 cm，再除以0.02 s×20.04 s，可得vA0.31 m/s.(4)本實(shí)驗(yàn)中砝碼的重力近似等于小車所受的拉力只有當(dāng)小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼盤、砝碼以及沙子的總質(zhì)量時(shí)，才可以將砝碼的重力當(dāng)成小車受到的合外力答案(1)B(2)乙(3)0.31(0.300.33都算對)(4)遠(yuǎn)大于3(2019·武漢市示范高中聯(lián)考)橡皮筋也像彈簧一樣，在彈性限度內(nèi)伸長量x與彈力F成正比，即Fkx，k的值與橡皮筋的原長L、橫截面積S有關(guān)理論與實(shí)際都表明k，其中Y是一個(gè)由材料決定的常量(1)在國際單位中，Y的單位應(yīng)該是_AN Bm C. D.(2)某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)測得該橡皮筋的一些數(shù)據(jù)，作出了外力F與伸長量x之間的關(guān)系圖像如圖所示由圖像可求得該橡皮筋的勁度系數(shù)k_N/m.(保留兩位有效數(shù)字)解析(1)根據(jù)表達(dá)式k可知Y，勁度系數(shù)k的單位為N/m，L的單位為m，S的單位為m2，則Y的單位應(yīng)為N/m2，選項(xiàng)C正確(2)由胡克定律可知，外力F與伸長量x之間的關(guān)系為Fkx，外力F與伸長量x之間的關(guān)系圖像的斜率等于勁度系數(shù)k，則橡皮筋的勁度系數(shù)k N/m5.0×102 N/m.答案(1)C(2)5.0×1024(2019·陜西省部分學(xué)校摸底)某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)利用自由落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，該小組的同學(xué)完成了如下的操作：(1)首先利用螺旋測微器測出了小球的直徑，其示數(shù)如圖乙所示，則該小球的直徑d_cm.(2)將該小球由光電門1的正上方無初速度釋放，測得小球先后通過光電門1和光電門2所用的時(shí)間為t1和t2，則小球通過兩光電門的速度分別為v1_，v2_.(用所測量的物理量符號表示)(3)該小組的同學(xué)測出了兩光電門之間的距離為H，重力加速度用g表示，若小球的機(jī)械能守恒，則需要驗(yàn)證的關(guān)系式為_(用所測量的物理量符號表示)解析(1)小球直徑：d3.5 mm0.01 mm×30.03.800 mm0.3800 cm.(2)小球通過光電門1、2的速度分別為：v1、v2.(3)設(shè)小球質(zhì)量為m，在該過程中，小球的重力勢能減少量為mgH，小球的動能增加量為m2m2，若小球的機(jī)械能守恒，則需要驗(yàn)證的關(guān)系式為mgHm2m2，即：2gH22.答案(1)0.3800(2)(3)2gH225(2019·濟(jì)南市高三質(zhì)量評估)空間站中不能利用天平測量質(zhì)量，為此某同學(xué)為空間站設(shè)計(jì)了如圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置，用來測量小球質(zhì)量圖中彈簧固定在擋板上，光滑軌道B處裝有光電門，可以測量出小球經(jīng)過光電門所用的時(shí)間該同學(xué)設(shè)計(jì)的主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：用游標(biāo)卡尺測量小球的直徑d將彈簧左端固定在擋板上小球與彈簧接觸并壓縮彈簧，記錄壓縮量x由靜止釋放小球，測量小球離開彈簧后經(jīng)過光電門所用的時(shí)間t改變彈簧的壓縮量，重復(fù)步驟、多次分析數(shù)據(jù)，得出小球的質(zhì)量已知彈簧彈性勢能Epkx2，k為勁度系數(shù)，x為形變量該同學(xué)使用了一個(gè)已知勁度系數(shù)為k0的彈簧進(jìn)行了上述實(shí)驗(yàn)，請回答下列問題(1)步驟中游標(biāo)卡尺示數(shù)情況如圖(b)所示，小球的直徑d_cm.(2)某一次步驟中測得小球通過光電門所用的時(shí)間t為5.00 ms，則此次小球離開彈簧時(shí)的速度v_m/s.(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟中測得的物理量，可得小球的質(zhì)量m_.(用實(shí)驗(yàn)步驟、中測得的物理量和k0表示)解析(1)由游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)則可知，小球的直徑為11 mm4×0.1 mm11.4 mm1.14 cm.(2)由于小球經(jīng)過光電門的時(shí)間極短，因此小球經(jīng)過光電門的平均速度可近似為瞬時(shí)速度，等于小球離開彈簧時(shí)的速度，則v m/s2.28 m/s.(3)小球被彈開的過程，由能量守恒定律得k0x2mv2m2，解得m.答案(1)1.14(2)2.28(3)6(2019·昆明市高三摸底)某小組的同學(xué)通過設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證：“在彈性限度內(nèi)，勁度系數(shù)為k的輕彈簧從形變量為x到恢復(fù)原長的過程中，彈力做的功為Wkx2”的結(jié)論(1)部分實(shí)驗(yàn)步驟如下：A將一輕彈簧放置在水平氣墊導(dǎo)軌的左端，彈簧左端固定，讓彈簧處于自然狀態(tài)在彈簧下面的氣墊導(dǎo)軌上水平固定一把刻度尺，刻度尺的零刻度線與彈簧的左端剛好對齊，此時(shí)彈簧右端在刻度尺上對應(yīng)的示數(shù)為x1，如圖甲所示B用彈簧測力計(jì)拉著彈簧右端水平向右緩慢移動，當(dāng)彈簧測力計(jì)的示數(shù)為F時(shí)，彈簧右端在刻度尺上對應(yīng)的示數(shù)為x2，如圖乙所示(彈簧的形變在彈性限度內(nèi))則此彈簧的勁度系數(shù)為_C在水平氣墊導(dǎo)軌的右端合適位置安裝一個(gè)光電門(光電門與彈簧最左端的距離大于x1)，如圖丙所示D用天平測得小車(帶有遮光條)的質(zhì)量為m，用螺旋測微器測得遮光條寬度d的結(jié)果如圖丁所示，則d_mm.E把小車置于氣墊導(dǎo)軌上，向左推小車使彈簧壓縮一段距離(彈簧與小車未拴接)，此時(shí)彈簧右端在刻度尺上對應(yīng)的示數(shù)為x3，如圖丙所示(彈簧的形變在彈性限度內(nèi))由靜止釋放小車，測得小車通過光電門時(shí)的遮光時(shí)間為t.小車經(jīng)過光電門時(shí)的速度大小為_(用實(shí)驗(yàn)中所測物理量的符號表示)(2)在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，若_(用實(shí)驗(yàn)中所測物理量的符號表示)，就可驗(yàn)證彈力做的功Wkx2的結(jié)論(3)同學(xué)們在實(shí)驗(yàn)過程中有如下討論，其中對減小實(shí)驗(yàn)誤差有益的說法是_A遮光條的寬度越小越好B把氣墊導(dǎo)軌左端墊起適當(dāng)高度來平衡摩擦力C計(jì)算彈簧勁度系數(shù)時(shí)，多次測量取平均值D向左推小車壓縮彈簧時(shí)，彈簧形變量越大越好解析(1)由題意知，彈簧的原長為x1，用彈簧測力計(jì)拉著彈簧緩慢向右移動至x2位置時(shí)，彈簧伸長了xx2x1，根據(jù)胡克定律有Fk·xk(x2x1)，因此彈簧的勁度系數(shù)為k；螺旋測微器的讀數(shù)由兩部分構(gòu)成，即固定讀數(shù)可動讀數(shù)，所以d2.5 mm17.0×0.01 mm2.670 mm；由于遮光條較窄，因此可以用小車通過遮光條的平均速度來代替通過光電門的瞬時(shí)速度，所以有v.(2)小車的動能是由彈性勢能轉(zhuǎn)化而來，由能量守恒知，在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，若·(x1x3)2m2，則說明彈力做的功為Wkx2.(3)遮光條的寬度適當(dāng)?shù)男∮欣跍p小實(shí)驗(yàn)誤差，但并不是越小越好，因?yàn)閷挾忍?dǎo)致測量誤差增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；應(yīng)用氣墊導(dǎo)軌時(shí)不需要平衡摩擦力，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；計(jì)算彈簧的勁度系數(shù)時(shí)，多次測量有利于減小實(shí)驗(yàn)誤差，選項(xiàng)C正確；在實(shí)際操作時(shí)，向左推小車壓縮彈簧時(shí)，彈簧形變量太大，彈簧可能無法完全恢復(fù)原狀，選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案(1)B.D2.670E.(2)·(x1x3)2m2(3)C24