第1講 力學(xué)實(shí)驗(yàn) 對應(yīng)學(xué)生用書　課時(shí)過關(guān)(十一)　第157頁 非選擇題 1．導(dǎo)學(xué)號：82460397(2020山西太原一模)某同學(xué)用圖1所示裝置進(jìn)行“探究恒力做功與動能改變的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)．平衡摩擦力后，通過實(shí)驗(yàn)得到圖2所示的紙帶．紙帶上O為小車運(yùn)動起始時(shí)刻所打的點(diǎn)，選取時(shí)間間隔為0.1 s的相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F.實(shí)驗(yàn)時(shí)小車的質(zhì)量為0.390 kg，小車受到細(xì)繩的拉力為0.40 N．回答下列問題：(計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字) (1)小車從O到E，所受合力做的功W＝________ J；動能變化量ΔEk＝________ J. (2)實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)發(fā)現(xiàn)W略大于ΔEk，其主要原因是________(寫出一條即可)． 解析：(1)合力做的功W＝FxOE＝0.4×46.9×10－2 J＝0.188 J 動能的變化量ΔEk＝mv－0＝×0.390×2－0＝0.180 J (2)雖然平衡了摩擦力，但是每次運(yùn)動中空氣或紙帶的阻力做負(fù)功，所以W略大于ΔEk. 答案：(1)0.188　0.180 (2)小車受到空氣阻力的作用(紙帶阻力等，從系統(tǒng)誤差的角度答) 2．導(dǎo)學(xué)號：82460398(2020河南六市一聯(lián))某課外活動小組利用豎直上拋運(yùn)動驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律． (1)某同學(xué)用20分度的游標(biāo)卡尺測量一小球的直徑，示數(shù)如圖甲所示，則小球的直徑d＝________ cm. (2)如圖乙所示，彈射裝置將小球豎直向上拋出，先后通過光電門A、B，計(jì)時(shí)裝置測出小球通過A、B的時(shí)間分別為ΔtA、ΔtB.用刻度尺測出光電門A、B間的距離h，用游標(biāo)卡尺測得小球直徑為d，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，在誤差范圍內(nèi)，若公式________成立，就可以驗(yàn)證機(jī)械能守恒(用題中給出的物理量符號表示)． 解析：(1)游標(biāo)卡尺示數(shù)為10 mm＋0.05×4 mm＝10.20 mm＝1.020 cm. (2)小球在A點(diǎn)動能EkA＝m2，B點(diǎn)動能EkB＝m2，動能增加量：ΔEk＝EkA－EkB＝m，小球由A到B重力勢能減少量ΔEp＝mgh，在誤差允許范圍內(nèi)，若滿足ΔEk＝ΔEp，即2－2＝2gh，就可以驗(yàn)證機(jī)械能守恒． 答案：(1)1.020　(2)2－2＝2gh 3．導(dǎo)學(xué)號：82460399(2020江西八校聯(lián)考，22)為了探究質(zhì)量一定時(shí)加速度與力的關(guān)系，一同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置．其中M為帶滑輪的小車的質(zhì)量，m為砂和砂桶的質(zhì)量．(滑輪質(zhì)量不計(jì)) (1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，一定要進(jìn)行的操作是________． A．用天平測出砂和砂桶的質(zhì)量 B．將帶滑輪的長木板右端墊高，以平衡摩擦力 C．小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時(shí)記錄彈簧測力計(jì)的示數(shù) D．改變砂和砂桶的質(zhì)量，打出幾條紙帶 E．為減小誤差，實(shí)驗(yàn)中一定要保證砂和砂桶的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M (2)該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到如圖所示的一條紙帶(兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有兩個(gè)點(diǎn)沒有畫出)，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器采用的是頻率為50 Hz的交流電，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度為________ m/s(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)． (3)以彈簧測力計(jì)的示數(shù)F為橫坐標(biāo)，加速度為縱坐標(biāo)，畫出的aF圖象是一條直線，圖線與橫坐標(biāo)的夾角為θ，求得圖線的斜率為k，則小車的質(zhì)量為________． A．2 tanθ　　　　　　　 B. C．k D. 解析：(1)由實(shí)驗(yàn)原理圖可以看出，由彈簧測力計(jì)的示數(shù)可得到小車所受的合外力的大小，故不需要測砂和砂桶的質(zhì)量，也不需要保證砂和砂桶的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M，A、E錯(cuò)；為保證繩上拉力提供合外力，必須平衡摩擦力，B對；小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通電源，再放小車，同時(shí)讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù)，C對；為了多測幾組數(shù)據(jù)，需改變砂和砂桶的質(zhì)量多做幾次實(shí)驗(yàn)，D對． (2)由逐差法可得：小車的加速度a＝ ，將T＝×3 s＝0.06 s，代入可得a＝1.3 m/s2 (3)由題圖結(jié)合牛頓第二定律，有 2F＝M·a， 得a＝·F 則圖象斜率k＝，得小車的質(zhì)量M＝，故A、B、C錯(cuò)，D對． 答案：(1)BCD　(2)1.3　(3)D 4．導(dǎo)學(xué)號：82460400(2020四川理綜，8(1))某同學(xué)在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”時(shí)，安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，讓刻度尺零刻度與彈簧上端平齊，在彈簧下端掛1個(gè)鉤碼，靜止時(shí)彈簧長度為l1，如圖1所示，圖2是此時(shí)固定在彈簧掛鉤上的指針在刻度尺(最小分度是1毫米)上位置的放大圖，示數(shù)l1＝________ cm.在彈簧下端分別掛2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)相同鉤碼，靜止時(shí)彈簧長度分別是l2、l3、l4、l5.已知每個(gè)鉤碼質(zhì)量是50 g，掛2個(gè)鉤碼時(shí)，彈簧彈力F2＝________ N(當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝9.8 m/s2)．要得到彈簧伸長量x，還需要測量的是________．作出F­x曲線，得到彈力與彈簧伸長量的關(guān)系． 解析：第一空需要注意估讀，第二空考重力大小公式，需注意此處g＝9.8 m/s2，第三個(gè)空，由于伸長量等于彈簧現(xiàn)長減去原長，因此要得到伸長量，需測量彈簧原長． 答案：25.85　0.98　彈簧原長 5．導(dǎo)學(xué)號：82460401(2020重慶理綜，6(1))同學(xué)們利用如圖所示方法估測反應(yīng)時(shí)間． 首先，甲同學(xué)捏住直尺上端，使直尺保持豎直狀態(tài)，直尺零刻度線位于乙同學(xué)的兩指之間．當(dāng)乙看見甲放開直尺時(shí)，立即用手指捏直尺，若捏住位置的刻度讀數(shù)為x，則乙同學(xué)的反應(yīng)時(shí)間為________(重力加速度為g)． 基于上述原理，某同學(xué)用直尺制作測量反應(yīng)時(shí)間的工具，若測量范圍為0～0.4 s，則所用直尺的長度至少為______ cm(g取10 m/s2)；若以相等時(shí)間間隔在該直尺的另一面標(biāo)記出表示反應(yīng)時(shí)間的刻度線，則每個(gè)時(shí)間間隔在直尺上對應(yīng)的長度是________的(選填“相等”或“不相等”)． 解析：①在人的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)直尺做自由落體運(yùn)動，有x＝gt2，得t＝ .②反應(yīng)時(shí)間至少t＝0.4 s才能測量，x＝gt2＝×10×0.42 m＝0.8 m＝80 cm.③自由落體連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移為1∶3∶5∶7，故長度不相等． 答案： 　80　不相等 6．導(dǎo)學(xué)號：82460402(2020江蘇單科，11)某同學(xué)探究小磁鐵在銅管中下落時(shí)受電磁阻尼作用的運(yùn)動規(guī)律．實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為50 Hz的交流電． 圖1 (1)下列實(shí)驗(yàn)操作中，不正確的有________． A．將銅管豎直地固定在限位孔的正下方 B．紙帶穿過限位孔，壓在復(fù)寫紙下面 C．用手捏緊磁鐵保持靜止，然后輕輕地松開讓磁鐵下落 D．在磁鐵下落的同時(shí)接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源 (2)該同學(xué)按正確的步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(記為“實(shí)驗(yàn)①”)，將磁鐵從管口處釋放，打出一條紙帶，取開始下落的一段，確定一合適的點(diǎn)為O點(diǎn)，每隔一個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，標(biāo)為1,2，…，8.用刻度尺量出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的相鄰兩計(jì)時(shí)點(diǎn)到O點(diǎn)的距離，記錄在紙帶上，如圖2所示． 圖2 計(jì)算相鄰計(jì)時(shí)點(diǎn)間的平均速度，粗略地表示各計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度，抄入下表．請將表中的數(shù)據(jù)補(bǔ)充完整. 位置 1 2 3 4 5 6 7 8 (cm/s) 24.5 33.8 37.8 ____ 39.5 39.8 39.8 39.8 (3)分析上表的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：在這段紙帶記錄的時(shí)間內(nèi)，磁鐵運(yùn)動速度的變化情況是________；磁鐵受到阻尼作用的變化情況是________． (4)該同學(xué)將裝置中的銅管更換為相同尺寸的塑料管，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)操作(記為“實(shí)驗(yàn)②”)，結(jié)果表明磁鐵下落的運(yùn)動規(guī)律與自由落體運(yùn)動規(guī)律幾乎相同．請問實(shí)驗(yàn)②是為了說明什么？對比實(shí)驗(yàn)①和②的結(jié)果可得到什么結(jié)論？ 解析：(1)實(shí)驗(yàn)操作中，應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，然后再釋放磁鐵，故D錯(cuò)，釋放磁鐵時(shí)應(yīng)立即釋放不能輕輕地松開，故C錯(cuò)． (2)v4＝cm/s＝39.0 cm/s. (3)速度的變化情況是逐漸增大到39.8 cm/s；受到阻尼作用的變化情況是阻力逐漸增大到等于重力． (4)實(shí)驗(yàn)②是為了說明磁鐵在塑料管中幾乎不受阻尼作用；實(shí)驗(yàn)①、②的結(jié)果說明磁鐵在銅管中受到的阻尼作用，主要是電磁阻尼作用． 答案：(1)CD　(2)39.0 (3)逐漸增大到39.8 cm/s　逐漸增大到等于重力 (4)為了說明磁鐵在塑料管中幾乎不受阻尼作用．磁鐵在銅管中受到的阻尼作用主要是電磁阻尼作用． 7．導(dǎo)學(xué)號：82460403某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)在驗(yàn)證力的平行四邊形定則時(shí)，操作過程如下： 圖甲 ①將一張白紙固定在水平放置的木板上，橡皮筋的一端固定在A點(diǎn)，另一端拴上兩個(gè)細(xì)繩套，用兩個(gè)彈簧秤互成角度地拉兩個(gè)細(xì)繩套，使細(xì)繩套和橡皮筋的結(jié)點(diǎn)位于圖甲中的O點(diǎn)； ②在白紙上記錄O點(diǎn)的位置和兩細(xì)繩套的方向，同時(shí)讀出兩彈簧秤的讀數(shù)F1和F2； ③選取合適的標(biāo)度在白紙上作出F1和F2的圖示，由平行四邊形定則作出F1和F2的合力F； ④用一個(gè)彈簧秤拉細(xì)繩套，使細(xì)繩套和橡皮筋的結(jié)點(diǎn)仍到達(dá)O點(diǎn)； ⑤在白紙上記錄細(xì)繩套的方向，同時(shí)讀出彈簧秤的讀數(shù)F′； ⑥按以上選取的標(biāo)度在白紙上作出F′的圖示，比較F和F′的大小和方向； ⑦改變兩細(xì)繩套的方向和彈簧秤的拉力的大小，重復(fù)以上操作，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論． (1)對本實(shí)驗(yàn)的下列敘述中正確的是________； A．兩次拉伸橡皮筋應(yīng)將橡皮筋沿相同方向拉到相同長度 B．兩細(xì)繩套必須等長 C．每次都應(yīng)將彈簧秤拉伸到相同刻度 D．拉橡皮筋的細(xì)繩套要長一些，標(biāo)記同一細(xì)繩套方向的兩點(diǎn)要遠(yuǎn)一些 (2)某次操作時(shí)兩彈簧秤的指針指在圖甲中所示的位置，則兩彈簧秤的讀數(shù)分別為FB＝________ N、FC＝________ N； (3)如果本實(shí)驗(yàn)所用彈簧秤的量程均為5 N．其中圖乙中F1＝3.00 N、F2＝3.80 N，且兩力互相垂直；圖丙中F1＝F2＝4.00 N，且兩力的夾角為30°；圖丁中F1＝F2＝4.00 N，且兩力的夾角為120°.其中明顯不符合操作的是圖________． 解析：(2)由彈簧秤的讀數(shù)規(guī)則可知FB＝3.20 N、FC＝2.60 N；(3)明顯不符合操作的是圖丙，因?yàn)閳D中兩個(gè)力的合力超過了彈簧秤的量程，若用一個(gè)彈簧秤拉時(shí)拉不到O點(diǎn)． 答案：(1)AD　(2)3.20；2.60　(3)丙 8．導(dǎo)學(xué)號：82460404某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)利用如圖甲所示的裝置探究合外力做功與動能變化的關(guān)系，其中小車和沙桶的質(zhì)量分別為M＝0.20 kg、m＝0.05 kg，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的交流電源的頻率為f＝50 Hz.接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后，由靜止釋放小車，通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下一條紙帶，該小組的同學(xué)多次重復(fù)上述操作，并從其中選擇了一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，如圖乙所示，其中0為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未標(biāo)出，經(jīng)測量計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2、3、4、5、6與0點(diǎn)的間距分別為d1＝4.10 cm、d2＝5.50 cm、d3＝16.70 cm、d4＝25.60 cm、d5＝36.00 cm、d6＝48.00 cm.取g＝10 m/s2，由以上的測量回答下列問題： (1)該小組的同學(xué)在處理數(shù)據(jù)時(shí)，將沙桶的重力作為小車所受的合外力，則打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)合外力對小車所做的功為________ J(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)，此時(shí)小車的動能為________(用字母表示)，代入數(shù)據(jù)得其動能Ek＝________ J(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)． (2)通過計(jì)算結(jié)果可知，合外力對小車所做的功與小車動能的變化量有較大的誤差，試分析原因：________.(說出一條即可) 解析：(1)若用沙桶的重力作為小車所受的合外力，則F合＝mg＝0.5 N，從0點(diǎn)到計(jì)數(shù)點(diǎn)5的位移x＝d5＝36.00 cm，所以W＝F合x＝0.5×36.00×10－2 J＝0.180 J．打計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)小車的動能Ek＝Mv，v5＝，故Ek＝(d6－d4)2， 代入數(shù)據(jù)得Ek＝0.125 J. (2)從實(shí)驗(yàn)操作情況來看，造成較大誤差的主要原因是把沙桶的重力當(dāng)成了小車所受的合外力或?qū)嶒?yàn)前沒有平衡摩擦力． 答案：(1)0.180；(d6－d4)2；0.125　(2)沒有平衡摩擦力或沙桶的質(zhì)量太大 [備課札記] _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________