專題13 力學(xué)實驗1.某同學(xué)利用游標卡尺和螺旋測微器分別測量一圓柱體工件的直徑和高度，測量結(jié)果如圖(a)和(b)所示。該工件的直徑為_cm，高度為_mm。(a)(b)答案：1.2206.8612.根據(jù)單擺周期公式T2，可以通過實驗測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。如圖甲所示，將細線的上端固定在鐵架臺上，下端系一小鋼球，就做成了單擺。用游標卡尺測量小鋼球直徑，示數(shù)如圖乙所示，讀數(shù)為_mm。.在測定一根粗細均勻合金絲電阻率的實驗中，利用螺旋測微器測定合金絲直徑的過程如圖所示，校零時的讀數(shù)為_ mm，合金絲的直徑為_mm。解析：.該游標尺為十分度的，根據(jù)讀數(shù)規(guī)則可讀出小鋼球直徑大小。.由于螺旋測微器開始起點有誤差，估讀為0.007 mm，測量后要去掉開始誤差。答案：.18.6.0.0070.6383.某同學(xué)利用如圖所示裝置研究小車的勻變速直線運動。(1)實驗中，必需的措施是_。A細線必須與長木板平行B先接通電源再釋放小車C小車的質(zhì)量遠大于鉤碼的質(zhì)量D平衡小車與長木板間的摩擦力(2)他實驗時將打點計時器接到頻率為50 Hz的交流電源上，得到一條紙帶，打出的部分計數(shù)點如圖所示(每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點，圖中未畫出)。s13.59 cm，s24.41 cm，s35.19 cm，s45.97 cm，s56.78 cm，s67.64 cm。則小車的加速度a_ m/s2(要求充分利用測量的數(shù)據(jù))，打點計時器在打B點時小車的速度vB_ m/s。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字) (2)由s4s13aT2、s5s23aT2、s6s33aT2知加速度a0.80 m/s2打B點時小車的速度vB0.40 m/s。答案：(1)AB(2)0.800.404用如圖所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律。實驗所用的電源為學(xué)生電源，輸出電壓為6 V的交流電和直流電兩種。重錘從高處由靜止開始下落，重錘上拖著的紙帶打出一系列的點，對紙帶上的點痕進行測量，據(jù)此驗證機械能守恒定律。(1)下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：A按照圖示的裝置安裝器件；B將打點計時器接到電源的“直流輸出”上；C用天平測出重錘的質(zhì)量；D釋放紙帶，立即接通電源開關(guān)打出一條紙帶；E測量紙帶上某些點間的距離；F根據(jù)測量的結(jié)果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能。其中沒有必要進行的或者操作不當(dāng)?shù)牟襟E是_。(將其選項對應(yīng)的字母填在橫線處)(2)在驗證機械能守恒定律的實驗中，若以v2為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出v2h的圖像應(yīng)是_，才能驗證機械能守恒定律；v2h圖像的斜率等于_的數(shù)值。 (2)利用v2h圖線處理數(shù)據(jù)，物體自由下落過程中機械能守恒，mghmv2，即v2gh，所以以v2為縱軸，以h為橫軸畫出的圖線應(yīng)是過原點的傾斜直線。那么v2h圖線的斜率就等于重力加速度g。答案：(1)BCD(2)過原點的傾斜直線重力加速度5某實驗小組采用如圖所示裝置探究做功與動能變化的關(guān)系。小車經(jīng)平衡摩擦力后，掛上橡皮筋，在橡皮筋的作用下小車彈出，脫離橡皮筋沿木板滑行。(1)實驗時打點計時器與學(xué)生電源按圖連接，正確的連接是_(填“A”或“B”)。(2)實驗中，甲、乙同學(xué)用兩種不同的方法來改變橡皮筋對小車所做的功。甲同學(xué)：改變相同橡皮筋的條數(shù)，小車每次拉到同一位置釋放；乙同學(xué)：保持橡皮筋的條數(shù)不變，小車每次拉到不同位置釋放。你認為_(填“甲”或“乙”)同學(xué)的方法更合理。(3)從釋放小車到剛脫離橡皮筋的過程，小車的運動可能是_。A勻加速運動B勻減速運動C加速度增大的加速運動 D加速度減小的加速運動(4)實驗中測得小車質(zhì)量為1.0 kg，某次實驗得到的紙帶及測量數(shù)據(jù)如圖所示，測得小車獲得的動能為_J(保留兩位有效數(shù)字)。打點計時器工作頻率為50 Hz。 (4)小車的末速度v m/s2 m/s，故小車獲得的動能Ekmv22.0 J。答案：(1)A(2)甲(3)D(4)2.06.某同學(xué)用如圖甲所示的實驗裝置來“探究a與F、m之間的定量關(guān)系”。(1)實驗時，必須先平衡小車與木板之間的摩擦力。該同學(xué)是這樣操作的：如圖乙，將小車靜止地放在水平長木板上，并連著已穿過打點計時器的紙帶，調(diào)整木板右端的高度，接通電源，用手輕撥小車，讓打點計時器在紙帶上打出一系列_的點，說明小車在做_運動。(2)如果該同學(xué)先如(1)中的操作，平衡了摩擦力。以砂和砂桶的重力為F，在小車質(zhì)量M保持不變情況下，不斷往桶里加砂，砂的質(zhì)量最終達到M，測小車加速度a，作a F的圖像。如圖丙圖線正確的是_。(3)設(shè)紙帶上計數(shù)點的間距為s1和s2。如圖丁為用米尺測量某一紙帶上的s1、s2的情況，從圖中可讀出s13.10 cm，s2_ cm，已知打點計時器的頻率為50 Hz，由此求得加速度的大小a_ m/s2。 (2)如果這位同學(xué)先如(1)中的操作，已經(jīng)平衡摩擦力，則剛開始a F的圖像是一條過原點的直線，不斷往桶里加砂，砂的質(zhì)量最終達到M，不能滿足砂和砂桶的質(zhì)量遠遠小于小車的質(zhì)量，此時圖像發(fā)生彎曲，故C正確。(3)由圖丁可讀得：s25.50 cm，由s2s1aT2，T0.1 s，可得：a2.40 m/s2。答案：(1)點跡均勻勻速直線(2)C(3)5.502.407. 某同學(xué)做“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系”的實驗。(1)圖甲是不掛鉤碼時彈簧下端指針所指的標尺刻度，其示數(shù)為7.73 cm；圖乙是在彈簧下端懸掛鉤碼后指針所指的標尺刻度，此時彈簧的伸長量l為_ cm；(2)本實驗通過在彈簧下端懸掛鉤碼的方法來改變彈簧的彈力，關(guān)于此操作，下列選項中規(guī)范的做法是_；(填選項前的字母)A逐一增掛鉤碼，記下每增加一只鉤碼后指針所指的標尺刻度和對應(yīng)的鉤碼總重B隨意增減鉤碼，記下增減鉤碼后指針所指的標尺刻度和對應(yīng)的鉤碼總重(3)圖丙是該同學(xué)描繪的彈簧的伸長量l與彈力F的關(guān)系圖線，圖線的AB段明顯偏離直線OA，造成這種現(xiàn)象的主要原因是_。8某同學(xué)在做“驗證力的平行四邊形定則”實驗時，按如下步驟進行：在墻上貼一張白紙用來記錄彈簧測力計彈力的大小和方向。在一個彈簧測力計的下端懸掛一裝滿水的水杯，記下平衡時彈簧秤的讀數(shù)F。將一根大約30 cm長的細線從杯帶中穿過，再將細線兩端分別拴在兩個彈簧測力計的掛鉤上，在靠近白紙?zhí)幱檬謱ΨQ地拉開細線，使兩個彈簧測力計的示數(shù)相等，在白紙上記下細線的方向，彈簧測力計的示數(shù)如圖甲所示。在白紙上按一定標度作出兩個彈簧測力計的彈力的圖示，如圖乙所示，根據(jù)力的平行四邊形定則可求出這兩個力的合力F。(1)在步驟中，彈簧秤的讀數(shù)為_ N。(2)在步驟中，合力F_ N。(3)若_，就可以驗證力的平行四邊形定則。(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建立物理模型法答案：(1)3.00(2)5.2(5.05.4)(3)F在豎直方向且數(shù)值與F近似相等(4)B9某同學(xué)運用以下實驗器材，設(shè)計了一個碰撞實驗來尋找碰撞前后的守恒量，實驗器材有打點計時器、低壓交流電源(頻率為50 Hz)、紙帶、表面光滑的長木板、帶撞針的小車A、帶橡皮泥的小車B、天平。該同學(xué)經(jīng)過以下幾個步驟：A用天平測出小車A的質(zhì)量mA0.4 kg，小車B的質(zhì)量mB0.2 kg。B更換紙帶重復(fù)操作三次。C小車A靠近打點計時器放置，在車后固定紙帶，把小車B放在長木板中間。D把長木板放在桌面上，在一端固定打點計時器，連接電源。E接通電源，并給A車一定的初速度vA。(1)該同學(xué)正確的實驗步驟為_。(2)打點計時器打下的紙帶中，比較理想的一條如圖所示，根據(jù)這些數(shù)據(jù)完成下表。A車B車AB整體質(zhì)量/kg速度/(ms1)mvmv2(3)根據(jù)以上數(shù)據(jù)猜想守恒表達式為_。解析：(1)ADCEB(2)碰撞前后為勻速直線運動，由紙帶上點跡分布求出速度。碰后小車A、B合為一體，求出兩車共同速度。注意打點計時器頻率為50 Hz，打點時間間隔為0.02 s，通過計算得下表。A車B車AB整車質(zhì)量/kg0.40.20.6速度/(ms1)3.002.07.503.3mv1.201.2mv23.602.4(3)由表中數(shù)據(jù)可看出在mv一行中數(shù)值相同，可猜想公式為mAvAmBvB(mAmB)v。答案：見解析易錯起源1、基本儀器的使用和讀數(shù)例1圖甲為一游標卡尺的結(jié)構(gòu)示意圖，當(dāng)測量一鋼筆帽的內(nèi)徑時，應(yīng)該用游標卡尺的_(填“A”“B”或“C”)進行測量；示數(shù)如圖乙所示，該鋼筆帽的內(nèi)徑為_ mm。答案：A11.30(或11.25或11.35)【變式探究】某同學(xué)利用螺旋測微器測量一金屬板的厚度。該螺旋測微器校零時的示數(shù)如圖(a)所示，測量金屬板厚度時的示數(shù)如圖(b)所示。圖(a)所示讀數(shù)為_ mm，圖(b)所示讀數(shù)為_ mm，所測金屬板的厚度為_ mm。解析：圖(a)：0 mm0.01 mm1.00.010 mm；圖(b)：6.5 mm0.01 mm37.06.870 mm；故所測金屬板的厚度為6.870 mm0.010 mm6.860 mm。答案：0.0106.8706.860【名師點睛】1游標卡尺的精度有三種，分別為0.1 mm、0.05 mm、0.02 mm，讀數(shù)時要確認是哪種精度的游標卡尺。如診斷卷第1題為0.05 mm的游標卡尺，診斷卷第2題為0.1 mm的游標卡尺。2螺旋測微器讀數(shù)時，要注意固定刻度尺上的半刻度線是否露出及最后結(jié)果的有效數(shù)字位數(shù)。如診斷卷第1題，螺旋測微器半刻度線已露出，對齊格數(shù)應(yīng)讀36.1。3注意題目要求的單位是否為mm，若不是則先以mm為單位讀數(shù)，然后再轉(zhuǎn)換為題目要求的單位。如診斷卷第1題，游標卡尺的讀數(shù)要求以cm為單位，則先按mm為單位讀出12.20 mm，再轉(zhuǎn)換為1.220 cm。4螺旋測微器常有“零”誤差出現(xiàn)，此時要注意測量的實際結(jié)果的修正方法。如診斷卷第2題，合金絲的直徑應(yīng)為右側(cè)讀數(shù)減去左側(cè)讀數(shù)?！惧\囊妙計，戰(zhàn)勝自我】一、長度測量類儀器1游標卡尺的讀數(shù)游標尺(mm)精度(mm)測量結(jié)果(游標尺上第n個刻線與主尺上的某刻度線對正時)(mm)刻度格數(shù)刻度總長度每小格與1毫米差20190.050.05主尺上讀的毫米數(shù)0.05 n50490.020.02主尺上讀的毫米數(shù)0.02 n2螺旋測微器的讀數(shù)測量值固定刻度整毫米數(shù)半毫米數(shù)可動刻度讀數(shù)(含估讀)0.01 mm。二、時間測量類儀器1打點計時器計時器種類工作電源電壓打點間隔電磁打點計時器交流50 Hz,46 V0.02 s電火花打點計時器交流50 Hz,220 V0.02 s2頻閃照相機其作用和處理方法與打點計時器類似，它是用等時間間隔獲取圖像信息的方法，將物體在不同時刻的位置記錄下來，使用時要明確頻閃的時間間隔。易錯起源2、 “紙帶”類實驗例2在“測定勻變速直線運動的加速度”的實驗中，用打點計時器記錄紙帶運動的時間，計時器所用電源的頻率為50 Hz，如圖所示是一次實驗得到的一條紙帶，紙帶上每相鄰的兩計數(shù)點間都有四個點未畫出，按時間順序取0、1、2、3、4、5、6七個計數(shù)點，用刻度尺量出1、2、3、4、5、6點到0點的距離分別為1.40 cm、3.55 cm、6.45 cm、10.15 cm、14.55 cm、19.70 cm。由紙帶數(shù)據(jù)計算可得計數(shù)點4所代表時刻的瞬時速度大小為v4_ m/s，小車的加速度大小a_ m/s2。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)答案：0.4050.756【變式探究】如圖甲所示，為“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗裝置，該裝置依靠電子信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a的信息，由計算機繪制出a與鉤碼重力的關(guān)系圖。鉤碼的質(zhì)量為m，小車和砝碼的質(zhì)量為M，重力加速度為g。(1)下列說法正確的是_。A每次在小車上加減砝碼時，應(yīng)重新平衡摩擦力B實驗時若用打點計時器應(yīng)先釋放小車后接通電源C本實驗m應(yīng)遠小于MD在用圖像探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時，應(yīng)作a 圖像(2)實驗時，某同學(xué)由于疏忽，遺漏了平衡摩擦力這一步驟，他作出的a F圖可能是圖乙中_(選填“甲”“乙”“丙”)圖線。此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是_。A小車與軌道之間存在摩擦B導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)C鉤碼的總質(zhì)量太大D所用小車的質(zhì)量太大(3)實驗時，某同學(xué)遺漏了平衡摩擦力這一步驟，其他操作均正確，若軌道水平，他測量得到的圖像如圖丙。設(shè)圖中縱軸上的截距為b，則小車與木板間的動摩擦因數(shù)_。 (2)遺漏了平衡摩擦力這一步驟，就會出現(xiàn)當(dāng)有拉力時，物體不動的情況，說明沒有平衡摩擦力或平衡不夠。故可能作出圖乙中丙。此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是鉤碼的總質(zhì)量太大，沒有遠小于小車和砝碼的質(zhì)量，故選C。(3)根據(jù)牛頓第二定律可知，mgMgMa；結(jié)合a 圖像，可得：amgg設(shè)圖中直線的斜率為k，在縱軸上的截距為b，因此小車與木板間的動摩擦因數(shù)。答案：(1)C(2)丙C(3)【名師點睛】1利用紙帶求物體的速度、加速度時要注意以下三點：(1)計數(shù)點間的時間間隔，是0.02 s，還是0.02 sn。如診斷卷第3題，兩計數(shù)點間有4個點未畫出，則T0.02 s50.1 s。(2)注意點間距的單位和題目中要求的a、v單位是否一致。如診斷卷第3題中，s1s6的單位均為cm，而a、v的要求單位分別為m/s2、m/s，因此，應(yīng)將s1s6的單位轉(zhuǎn)變?yōu)閙。診斷卷第5題和第6題也有同樣的問題。(3)注意計算加速度公式的選取。如診斷卷第6題，只有兩段位移s1、s2，應(yīng)選用s2s1aT2計算加速度；而診斷卷第3題，有六段位移，應(yīng)選用a計算加速度。2平衡摩擦力的目的與方法(1)目的：在探究做功與動能變化的關(guān)系時，為了使橡皮筋對小車所做的功為總功，應(yīng)平衡小車的摩擦力，如診斷卷第5題；在探究a與F、m的定量關(guān)系的實驗中，平衡摩擦力的目的是為使細線的拉力作為小車的合外力，如診斷卷第6題。(2)方法：不掛橡皮筋或小砂桶的情況下，給小車一初速度，小車下滑時紙帶上所打的點間距相等，小車做勻速運動。3aF圖像發(fā)生彎曲的原因分析由aF可知，隨著m的增大，當(dāng)不滿足Mm時，aF圖線的斜率逐漸減小，如診斷卷第6題?！惧\囊妙計，戰(zhàn)勝自我】1由紙帶確定時間要區(qū)別打點計時器打出的點與人為選取的計數(shù)點之間的區(qū)別與聯(lián)系，為便于測量和計算，一般每五個點取一個計數(shù)點，這樣時間間隔為t0.025 s0.1 s。2求瞬時速度做勻變速運動的物體在一段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度。如圖所示，求紙帶上某一點的瞬時速度，只需在這一點的前后各取相同時間間隔T的兩段位移xn和xn1，則打n點時的速度vn。3求加速度(1)利用a求解：在已經(jīng)判斷出物體做勻變速直線運動的情況下可利用xxn1xnaT2求加速度a。(2)逐差法：如圖所示，由xnxm(nm)aT2可得：a1，a2，a3，所以a(3)兩段法：把圖中x1、x2、x3、x4、x5、x6分成時間相等(均為3T)的兩大段，則由x x aT2得：(x4x5x6)(x1x2x3)a(3T)2，解出的a與上面逐差法結(jié)果相等，但卻要簡單得多。(4)圖像法：由vn，求出相應(yīng)點的速度。確定各計數(shù)點的坐標值(v1，T)、(v2,2T)、(vn，nT)。畫出v t圖像，圖線的斜率為物體做勻變速直線運動的加速度。易錯起源3、 “彈簧”“橡皮條”類實驗例3在“探究彈力和彈簧伸長關(guān)系”的實驗中，某實驗小組將不同數(shù)量的鉤碼分別掛在豎直彈簧下端，進行測量，根據(jù)實驗所測數(shù)據(jù)，利用描點法作出了所掛鉤碼的重力G與彈簧總長L的關(guān)系圖像，根據(jù)圖像回答以下問題。(1)彈簧的原長為_。(2)彈簧的勁度系數(shù)為_。(3)分析圖像，總結(jié)出彈力F跟彈簧長度L之間的關(guān)系式為_。解析：(1)根據(jù)胡克定律GFk(LL0)，由此可知G L圖像的橫軸截距為L0，故由題圖可知L010 cm。當(dāng)所掛鉤碼的重力G為0時，彈簧的拉力也為0，此時彈簧長度即為原長，所以彈簧的原長為10 cm。(2)根據(jù)Gk(LL0)可知，G L圖像的斜率大小等于彈簧的勁度系數(shù)大小，由題圖求出勁度系數(shù)為k1 000 N/m。(3)彈力F跟彈簧長度L之間的關(guān)系式為F1 000L100(N)。答案：(1)10 cm(2)1 000 N/m(3)F1 000L100 (N)【變式探究】某同學(xué)通過下述實驗驗證力的平行四邊形定則。實驗步驟：將彈簧秤固定在貼有白紙的豎直木板上，使其軸線沿豎直方向。如圖甲所示，將環(huán)形橡皮筋一端掛在彈簧秤的秤鉤上，另一端用圓珠筆尖豎直向下拉，直到彈簧秤示數(shù)為某一設(shè)定值時，將橡皮筋兩端的位置標記為O1、O2，記錄彈簧秤的示數(shù)F，測量并記錄O1、O2間的距離(即橡皮筋的長度l)。每次將彈簧秤示數(shù)改變0.50 N，測出所對應(yīng)的l，部分數(shù)據(jù)如下表所示：F/N00.501.001.502.002.50l/cml010.9712.0213.0013.9815.05找出中F2.50 N時橡皮筋兩端的位置，重新標記為O、O，橡皮筋的拉力記為FO O。在秤鉤上涂抹少許潤滑油，將橡皮筋搭在秤鉤上，如圖乙所示。用兩圓珠筆尖成適當(dāng)角度同時拉橡皮筋的兩端，使秤鉤的下端達到O點，將兩筆尖的位置標記為A、B，橡皮筋OA段的拉力記為FOA，OB段的拉力記為FOB。完成下列作圖和填空：(1)利用表中數(shù)據(jù)在坐標紙上畫出Fl圖線，根據(jù)圖線求得l0_cm。(2)測得OA6.00 cm，OB7.60 cm，則FOA的大小為_N。(3)根據(jù)給出的標度，在圖中作出FOA和FOB的合力F的圖示。(4)通過比較F與_的大小和方向，即可得出實驗結(jié)論。解析：(1)在坐標系中描點，用平滑的曲線(直線)將各點連接起來，不在直線上的點均勻分布在直線的兩側(cè)。如圖甲所示，由圖線可知與橫軸的交點l010.0 cm。 (4)FO O的作用效果和FOA、FOB兩個力的作用效果相同，F(xiàn)是FOA、FOB兩個力的合力，所以只要比較F和FO O的大小和方向，即可得出實驗結(jié)論。答案：(1)如圖甲所示10.0(9.8、9.9、10.1均正確)(2)1.80(1.701.90均正確)(3)如圖乙所示(4)FO O【名師點睛】1刻度尺及彈簧測力計的讀數(shù)(1)以mm為最小刻度值的刻度尺，要估讀到mm的十分位，如診斷卷第7題，甲的讀數(shù)為7.73 cm，乙的讀數(shù)為14.66 cm。(2)彈簧測力計讀數(shù)時要先看量程和分度值，再根據(jù)指針所指的位置讀出所測力的大小。如分度值為0.1 N，則要估讀，即有兩位小數(shù)，如分度值為0.2 N，則小數(shù)點后只能有一位小數(shù)。如診斷卷第8題，彈簧測力計的讀數(shù)為3.00 N。2Fx和Fl圖像的特點(1)Fx為一條過原點的直線，而Fl為一條傾斜直線但不過原點。(2)Fx圖線和Fl圖線的斜率均表示彈簧(或橡皮筋)的勁度系數(shù)。(3)Fl圖線在l軸的截距表示彈簧(或橡皮筋)的原長。(4)Fx和Fl圖線發(fā)生彎曲的原因是彈簧(或橡皮筋)超出了彈性限度。如診斷卷第7題的第(3)問。3在驗證力的平行四邊形定則的實驗中，利用平行四邊形定則求得的合力與測得的合力一般不完全重合?！惧\囊妙計，戰(zhàn)勝自我】1探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系的操作關(guān)鍵(1)實驗中不能掛過多的鉤碼，防止彈簧超過彈性限度。(2)畫圖像時，不要連成“折線”，而應(yīng)盡量讓坐標點落在直線上或均勻分布在直線兩側(cè)。2驗證力的平行四邊形定則的操作關(guān)鍵(1)每次拉伸結(jié)點位置O必須保持不變。(2)記下每次各力的大小和方向。(3)畫力的圖示時應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臉硕取?小剛同學(xué)用如圖所示的實驗裝置研究“機械能守恒定律”，他進行如下操作：用天平測出小球的質(zhì)量為0.50 kg；用游標卡尺測出小球的直徑為10.0 mm；用刻度尺測出小球球心到光電門的距離為82.05 cm；電磁鐵先通電，讓小球吸在其下端；電磁鐵斷電時，小球自由下落；在小球通過光電門時，計時裝置記下小球通過光電門所用的時間為2.50103 s，由此可算出小球通過光電門的速度。(1)由以上測量數(shù)據(jù)可計算得出小球重力勢能的減少量Ep_J，小球動能的變化量Ek_ J。(g取9.8 m/s2，結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)(2)從實驗結(jié)果中發(fā)現(xiàn)Ep_(選填“稍大于”“稍小于”或“等于”)Ek，試分析可能的原因：_。 (2)從實驗結(jié)果中發(fā)現(xiàn)Ep稍大于Ek，可能的原因是空氣阻力的影響。答案：(1)4.024.00(2)稍大于空氣阻力的影響2如圖為用拉力傳感器和速度傳感器探究“加速度與物體受力的關(guān)系”實驗裝置。用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小，在長木板上相距為L48.0 cm的A、B兩點各安裝一個速度傳感器，分別記錄細線拉力和小車到達A、B時的速率。(1)本實驗有關(guān)的說法正確的是()A兩速度傳感器之間的距離應(yīng)適當(dāng)遠些B要調(diào)整長木板的傾斜角度，平衡小車受到的摩擦力C應(yīng)先釋放小車，再接通速度傳感器的電源D改變所掛鉤碼的數(shù)量時，要使所掛鉤碼的質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量E不必用天平測出小車和車上的拉力傳感器的總質(zhì)量(2)某同學(xué)在表中記錄了實驗測得的幾組數(shù)據(jù)，vB2vA2是兩個速度傳感器記錄速率的平方差，則加速度的表達式為a_，表中第3次實驗缺失的數(shù)據(jù)是_m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)；次數(shù)F(N)vB2vA2(m2/s2)a(m/s2)10.600.770.8021.041.611.6831.422.3442.003.483.6352.624.654.8463.005.495.72(3)表中a與F并不成正比，這是由于_(填寫“平衡摩擦力不足”或“平衡摩擦力過度”)造成的。 (2)根據(jù)勻變速直線運動的位移與速度公式：v2v022ax可以求出：a，帶入數(shù)據(jù)解得：a2.44 m/s2。(3)表中a與F并不成正比，這是由于平衡摩擦力不足造成的。答案：(1)ABE(2)2.44(3)平衡摩擦力不足3為了測量木塊與木板間的動摩擦因數(shù)，某小組使用DIS位移傳感器設(shè)計了如圖甲所示實驗裝置，讓木塊從傾斜木板上一點A由靜止釋放，位移傳感器可以測出木塊到傳感器的距離。位移傳感器連接計算機，描繪出滑塊相對傳感器的位移x隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示。(1)根據(jù)上述圖線，計算0.4 s時木塊的速度v_m/s，木塊加速度a_m/s2(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)。(2)為了測定動摩擦因數(shù)，還需要測量的量是_ (已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭)；得出的表達式是_。 (2)選取木塊為研究的對象，木塊沿斜面方向受力：mamgsin mgcos 得：，所以要測定動摩擦因數(shù)，還需要測出斜面的傾角。答案：(1)0.401.0(2)斜面傾角(或A點的高度h、底邊長度d、斜面長度L等)4如圖甲所示是某同學(xué)探究加速度與力的關(guān)系的實驗裝置。他在氣墊導(dǎo)軌上安裝了一個光電門B，滑塊上固定一遮光條，滑塊用細線繞過氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與力傳感器相連，傳感器下方懸掛鉤碼，每次滑塊及遮光條都從位置A處由靜止釋放。(1)該同學(xué)用游標卡尺測量遮光條的寬度d，如圖乙所示，則d_ mm。(2)實驗時，將滑塊從A位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門B的時間t，若要得到滑塊的加速度，還需要測量的物理量是_。(3)改變鉤碼質(zhì)量，讀出對應(yīng)的力傳感器的示數(shù)F和遮光條通過光電門的時間t，該同學(xué)已經(jīng)將實驗中的數(shù)據(jù)描入了圖丙所示F坐標系中，請用平滑的曲線將各點連接起來。(4)若圖丙中所作的F圖像的斜率為k，設(shè)AB間的距離為L，當(dāng)遮光條的寬度為d時，則滑塊和遮光條的總質(zhì)量為M_。 (3)如圖所示(4)由題意可知，該實驗中保持小車質(zhì)量M不變，因此有：v22aL，v，a可得：2L，解得：M。答案：(1)2.25(2)遮光條到光電門的距離L(3)見解析圖(4)5用如圖所示的裝置測量彈簧的彈性勢能。將彈簧放置在水平氣墊導(dǎo)軌上，左端固定，右端在O點；在O點右側(cè)的B、C位置各安裝一個光電門，計時器(圖中未畫出)與兩個光電門相連。先用米尺測得B、C兩點間距離s，再用帶有遮光片的滑塊壓縮彈簧到某位置A，靜止釋放，計時器顯示遮光片從B到C所用的時間t，用米尺測量A、O之間的距離x。(1)計算滑塊離開彈簧時速度大小的表達式是_。(2)為求出彈簧的彈性勢能，還需要測量_。A彈簧原長B當(dāng)?shù)刂亓铀俣菴滑塊(含遮光片)的質(zhì)量(3)增大A、O之間的距離x，計時器顯示時間t將_。A增大B減小C不變答案：(1)v(2)C(3)B6現(xiàn)利用如圖(a)所示的裝置驗證動量守恒定律。在圖中，氣墊導(dǎo)軌上有A、B兩個滑塊，滑塊A右側(cè)帶有一彈簧片，左側(cè)與打點計時器(圖中未畫出)的紙帶相連；滑塊B左側(cè)也帶有一彈簧片，上面固定一遮光片，光電計時器(未完全畫出)可以記錄遮光片通過光電門的時間。實驗測得滑塊A的質(zhì)量m10.310 kg，滑塊B的質(zhì)量m20.108 kg，遮光片的寬度d1.00 cm；打點計時器所用交流電的頻率f50.0 Hz。將光電門固定在滑塊B的右側(cè)，啟動打點計時器，給滑塊A一向右的初速度，使它與B相碰。碰后光電計時器顯示的時間為tB3.500 ms，碰撞前后打出的紙帶如圖(b)所示。若實驗允許的相對誤差絕對值最大為5%，本實驗是否在誤差范圍內(nèi)驗證了動量守恒定律？寫出運算過程。解析：按定義，滑塊運動的瞬時速度大小v式中s為滑塊在很短時間t內(nèi)走過的路程。設(shè)紙帶上打出相鄰兩點的時間間隔為tA，則tA0.02 stA可視為很短。設(shè)兩滑塊在碰撞前、后的總動量分別為p和p，則pm1v0pm1v1m2v2兩滑塊在碰撞前后總動量相對誤差的絕對值為p100%聯(lián)立式并代入有關(guān)數(shù)據(jù)，得p1.7%<5%因此，本實驗在允許的誤差范圍內(nèi)驗證了動量守恒定律。答案：見解析7為了測量小滑塊與水平桌面間的動摩擦因數(shù)，某小組設(shè)計了如圖甲所示的實驗裝置，其中擋板可固定在桌面上，輕彈簧左端與擋板相連，圖中桌面高為h，O1、O2、A、B、C點在同一水平直線上。已知重力加速度為g，空氣阻力可忽略不計。實驗過程一：擋板固定在O1點，推動滑塊壓縮彈簧，滑塊移到A處，測量O1A的距離，如圖甲所示?；瑝K由靜止釋放，落在水平面上的P點，測出P點到桌面右端的水平距離為x1。實驗過程二：將擋板的固定點移到距O1點距離為d的O2點，如圖乙所示，推動滑塊壓縮彈簧，滑塊移到C處，使O2C的距離與O1A的距離相等?；瑝K由靜止釋放，落在水平面上的Q點，測出Q點到桌面右端的水平距離為x2。(1)為完成本實驗，下列說法中正確的是_。A必須測出小滑塊的質(zhì)量B必須測出彈簧的勁度系數(shù)C彈簧的壓縮量不能太小D必須測出彈簧的原長(2)寫出動摩擦因數(shù)的表達式_。(用題中所給物理量的符號表示)(3)小紅在進行實驗過程二時，發(fā)現(xiàn)滑塊未能滑出桌面。為了測量小滑塊與水平桌面間的動摩擦因數(shù)，還需測量的物理量是_。(4)某同學(xué)認為，不測量桌面高度，改用秒表測出小滑塊從飛離桌面到落地的時間，也可測出小滑塊與水平桌面間的動摩擦因數(shù)。此實驗方案_。(選填“可行”或“不可行”)解析：(1、2)滑塊離開桌面后做平拋運動，平拋運動的時間：t滑塊飛行的距離：xvt所以滑塊第1次離開桌面時的速度：v1x1 滑塊第2次離開桌面時的速度：v2x2 滑塊第1次滑動的過程中，彈簧的彈力和摩擦力做功，設(shè)彈簧做的功是W1，AB之間的距離是x，則：W1mgxmv12滑塊第2次滑動的過程中，W1mg(xd)mv22聯(lián)立可得：mgdm(v12v22) 即：可知，要測定動摩擦因數(shù)，與彈簧的長度、彈簧的勁度系數(shù)、以及滑塊的質(zhì)量都無關(guān)。要想讓滑塊順利滑出桌面，彈簧的壓縮量不能太小。故C正確。答案：(1)C(2)(3)滑塊停止滑動的位置到B點的距離(4)不可行