第16講力學實驗與創(chuàng)新,總綱目錄,考點1基本儀器的使用與讀數(shù),1.游標卡尺讀數(shù)方法,注意:(1)讀數(shù)最后的“0”不能丟,且不需要估讀。(2)讀數(shù)時主尺和游標尺所用單位要統(tǒng)一,都用mm,最后根據(jù)題目要求轉換單位。(3)游標卡尺可以測量長度、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中心線所對的刻度值(注意刻度值要估讀一位)。精確度為0.01mm。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0.001mm。,1.一游標卡尺的主尺分度值為1mm,游標尺上有20個小等分間隔,現(xiàn)用此游標卡尺來測量某工件的長度,如圖甲所示,該工件的長度為mm。如圖乙所示螺旋測微器的示數(shù)為cm。,答案91.600.6750,解析由題可知,游標卡尺是20分度,精度是0.05毫米,在甲圖中可看到游標尺上0刻線的左側主尺讀數(shù)為9.1cm,而不是游標尺邊緣左側的9cm,游標尺上第12條刻線與主尺上某刻度對齊,所以該工件的長度L=91mm+120.05mm=91.60mm。從螺旋測微器固定刻度上讀出整毫米數(shù)為6mm,半毫米數(shù)為0.5mm,可動刻度與固定刻度中心線對齊的是25.0(最后一位是估讀數(shù)字,不能省略),所以螺旋測微器的示數(shù)為:6mm+0.5mm+25.00.01mm=6.750mm=0.6750cm。,2.(1)圖甲中游標卡尺游標尺的每小格比主尺的每小格小mm;該游標卡尺的讀數(shù)應為mm。(2)圖乙中螺旋測微器的讀數(shù)應為mm。甲乙,答案(1)0.11.0(2)0.642,解析(1)主尺每小格的長度為1mm,而游標尺上的刻度是把9mm分成了10份,每一份為0.9mm,所以游標尺的每小格比主尺的每小格小0.1mm,主尺讀出1mm,游標尺讀出0,所以讀數(shù)為1.0mm;(2)從固定刻度上讀出0.5mm,可動刻度與固定刻度中心線對齊的是14.2,所以示數(shù)為:0.5mm+14.20.01mm=0.642mm。,3.在一次實驗中,張華同學用螺旋測微器測某長方體工件的厚度如圖所示,根據(jù)圖示可判斷其厚度為mm。該學生用螺旋測微器、10分度游標卡尺、20分度游標卡尺、50分度游標卡尺中的某種儀器測得該工件的寬度為1.275cm,則該同學所用的儀器可能是(將正確答案的序號填在橫線上)。,答案1.700,解析螺旋測微器固定刻度部分讀數(shù)為1.5mm,可動刻度部分分度值為0.01mm,可動刻度部分讀數(shù)為0.200mm,工件的厚度為1.700mm。若用某種儀器測出的工件的寬度為1.275cm=12.75mm,由于以毫米為單位,小數(shù)點后有兩位有效數(shù)字,測量儀器不可能是螺旋測微器和10分度的游標卡尺,又由于最后一位是5,50分度的游標卡尺最后一位不可能是5,所以應是。,方法技巧游標卡尺和螺旋測微器讀數(shù)時應注意的問題(1)10分度的游標卡尺,以mm為單位,小數(shù)點后只有1位。20分度和50分度的游標卡尺以mm為單位,小數(shù)點后有2位。(2)游標卡尺在讀數(shù)時先讀主尺數(shù)據(jù),再讀游標尺數(shù)據(jù),最后兩數(shù)相加。游標卡尺讀數(shù)不估讀。(3)不要把游標尺的邊緣當成零刻線,從而把主尺的刻度讀錯。(4)螺旋測微器讀數(shù)時,要注意固定刻度上表示半毫米的刻度線是否已經(jīng)露出;要準確到0.01mm,估讀到0.001mm,即結果若用mm為單位,則小數(shù)點后必須保留三位數(shù)字。,考點2“紙帶”類實驗,1.實驗儀器(1)打點計時器t=nT(n表示打點的時間間隔的個數(shù),T表示打點周期);打點頻率(周期)與所接交流電的頻率(周期)相同。(2)光電計時器光電計時器能自動記錄擋光時間,顯示在讀數(shù)窗口。,B.連續(xù)的奇數(shù)段數(shù)據(jù),去掉最短的x1,如圖所示a=C.不連續(xù)的兩段數(shù)據(jù),如圖所示,a=利用光電門求加速度若兩個光電門之間的距離為L,則利用速度與位移的關系可求加速度,即a=。,1.某同學利用如圖所示裝置研究小車的勻變速直線運動。(1)實驗中,必要的措施是。A.細線必須與長木板平行B.先接通電源再釋放小車C.小車的質量遠大于鉤碼的質量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50Hz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)。s1=3.59cm,s2=4.41cm,s3=5.19cm,s4=5.97cm,s5=6.78cm,s6=7.64cm。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。(結果均保留兩位有效數(shù)字),答案(1)AB(2)0.800.40,解析(1)利用打點計時器研究小車的勻變速直線運動時,為順利完成實驗,保證實驗效果,細線與長木板要平行,否則小車受力會發(fā)生變化,選項A正確;為打的點盡量多些,需先接通電源,再釋放小車,選項B正確;本題中只要保證小車做勻變速運動即可,無須保證小車質量遠大于鉤碼的質量,選項C錯誤;同理,小車與長木板間可以有不變的摩擦力,無須平衡摩擦力,選項D錯誤。故必要的措施是A、B選項。(2)每相鄰計數(shù)點間還有4個點,則T=0.1s,由s4-s1=3aT2、s5-s2=3aT2、s6-s3=3aT2知加速度a=0.80m/s2;打B點時小車的速度vB=0.40m/s。,2.用如圖甲所示的實驗裝置驗證質量為m1=50g、m2=150g的物體A、B組成的系統(tǒng)機械能守恒。B從高處由靜止開始下落,A上拖著的紙帶打出一系列的點,對紙帶上的點跡進行測量,即可驗證機械能守恒定律。圖乙給出的是實驗中獲取的一條紙帶,0是打下的第一個點,每相鄰兩計數(shù)點間還有4個打下的點(圖中未標出),計數(shù)點間的距離如圖乙所示。則(計算結果保留兩位有效數(shù)字,實驗用交流電周期為0.02s),乙(1)在紙帶上打下計數(shù)點5時的速度v5=m/s;,(2)在打點05過程中系統(tǒng)動能的增加量Ek=J,為了簡化計算,g取10m/s2,則系統(tǒng)重力勢能的減少量Ep=J;(均保留兩位有效數(shù)字)(3)在本實驗中,若某同學作出了v2-h圖像,如圖丙所示,h為從起點量起的長度,則據(jù)此得到當?shù)氐闹亓铀俣萭=m/s2。,答案(1)2.4(2)0.580.60(3)9.7,3.某同學利用如圖甲所示裝置探究“加速度與力、物體質量的關系”,圖中裝有砝碼的小車放在長木板上,左端拴有一不可伸長的細繩,跨過固定在木板邊緣的滑輪與一砝碼盤相連。在砝碼盤的牽引下,小車在長木板上做勻加速直線運動,圖乙是該同學做實驗時打點計時器在紙帶上打出的一些連續(xù)的點,該同學測得相鄰點之間的距離分別是s1、s2、s3、s4、s5、s6,打點計時器所接交流電的周期為T。小車及車中砝碼的總質量為M,砝碼盤和盤中砝碼的總質量為m,當?shù)刂亓铀俣葹間。,(3)該同學接下來探究在質量不變的情況下,加速度與合外力的關系。他平衡摩擦力后,每次都將小車中的砝碼取出一個放在砝碼盤中,用天平測得砝碼盤及盤中砝碼的總質量m,并通過打點計時器打出的紙帶求出加速度。得到多組數(shù)據(jù)后,繪出如圖丙所示的a-F圖像,發(fā)現(xiàn)圖像是一條過坐標原點的傾斜直線。圖像中直線的斜率表示(用本實驗中可測量的量表示)。(4)該同學在這個探究實驗中采用的物理學思想方法為。A.理想化模型法B.控制變量法C.極限法D.比值法,所以F=(M+m)a即a=F,a-F圖像是過坐標原點的傾斜直線,直線的斜率表示。(4)該實驗采用控制變量法,先控制砝碼盤和砝碼的總重力不變,探究加速度與質量的關系,再控制小車和砝碼盤及砝碼的質量M+m不變,探究加速度與力的關系,故選B。,4.某同學設計了一個用電磁打點計時器驗證動量守恒定律的實驗:在小車A的前端粘有橡皮泥,推動小車A使之做勻速直線運動,然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體,繼續(xù)做勻速直線運動。他設計的裝置如圖甲所示。在小車A后連著紙帶,電磁打點計時器所用電源頻率為50Hz,長木板下墊著薄木片以平衡摩擦力。甲,乙(1)若已測得打點紙帶如圖乙所示,并測得各計數(shù)點間距(已標在圖上)。A為運動的起點,則應選段來計算A碰前的速度,應選段來計算A和B碰后的共同速度。(以上兩空均選填“AB”“BC”“CD”或“DE”)(2)已測得小車A的質量mA=0.4kg,小車B的質量為mB=0.2kg,求碰前兩小車的總動量、碰后兩小車的總動量。,答案(1)BCDE(2)0.420kgm/s0.417kgm/s,解析(1)從分析紙帶上打點的情況看,BC段既表示小車做勻速運動,又表示小車有較大速度,因此BC段能較準確地描述小車A在碰撞前的運動情況,應選用BC段計算小車A碰前的速度。從CD段打點的情況看,小車的運動情況還沒穩(wěn)定,而在DE段內(nèi)小車運動穩(wěn)定,故應選用DE段計算A和B碰后的共同速度。(2)小車A在碰撞前速度v0=m/s=1.050m/s小車A在碰撞前動量p0=mAv0=0.41.050kgm/s=0.420kgm/s,此即碰前兩小車的總動量碰撞后A、B的共同速度v=m/s=0.695m/s碰撞后A、B的總動量p=(mA+mB)v=(0.2+0.4)0.695kgm/s=0.417kgm/s,考點3“彈簧”“橡皮條”類實驗,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。(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0.1N,則要估讀,即有兩位小數(shù),如分度值為0.2N,則小數(shù)點后只能有一位小數(shù)。,2.在“探究彈簧彈力和彈簧伸長的關系”實驗中數(shù)據(jù)處理的方法(1)圖像法:根據(jù)測量數(shù)據(jù),在建好直角坐標系的坐標紙上描點,以彈簧的彈力F為縱軸,彈簧的伸長量x為橫軸,根據(jù)描點的情況,作出一條經(jīng)過原點的直線。(2)列表法:將實驗數(shù)據(jù)填入表中,研究測量的數(shù)據(jù),可發(fā)現(xiàn)在實驗誤差允許的范圍內(nèi),彈力與彈簧伸長量的比值不變。(3)函數(shù)法:根據(jù)實驗數(shù)據(jù),找出彈力與彈簧伸長量的函數(shù)關系。3.驗證力的平行四邊形定則的操作關鍵(1)每次拉伸結點位置O必須保持不變。(2)記下每次各力的大小和方向。(3)畫力的圖示時應選擇適當?shù)臉硕取?1.某同學做“探究彈力和彈簧伸長量的關系”的實驗。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7.73cm;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;,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的鉤碼總重圖丙是該同學描繪的彈簧的伸長量l與彈力F的關系圖線,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。,答案6.93A超過彈簧的彈性限度,解析l=14.66cm-7.73cm=6.93cm應逐一增掛鉤碼,不能隨意增減,A項正確。彈簧下端鉤碼對彈簧的拉力過大,使彈簧形變量超過了彈簧的彈性限度,彈簧的伸長量不再是線性變化。,2.在“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中,某同學的實驗情況如圖甲所示,其中A為固定橡皮條的圖釘,O為橡皮條與細繩的結點,OB和OC為細繩。圖乙是白紙上根據(jù)實驗結果畫出的圖。,(1)圖乙中,是F1和F2的實際合力。(2)保持O點的位置和OB繩的方向不變,當角從60逐漸增大到120的過程中,OC繩的拉力的變化情況是。(3)為了減小實驗誤差,下列措施中可行的是。A.拉橡皮條的細繩應該細一些且適當長一些B.拉橡皮條時彈簧測力計、橡皮條、細繩應貼近木板且與木板平面平行C.橡皮條彈性要好,在選擇O點位置時,應讓拉力適當大些D.拉力F1和F2的夾角越大越好,答案(1)F(2)先減小后增大(3)ABC,解析(1)F是通過作圖的方法得到合力的理論值,而F是通過一個彈簧測力計沿AO方向拉橡皮條,使橡皮條伸長到O點,使得一個彈簧測力計的拉力與兩個彈簧測力計的拉力效果相同。故方向一定沿AO方向的是F,由于誤差的存在,F和F并不完全重合。(2)保持O點的位置和OB繩的方向不變,當角從60逐漸增大到120的過程中,合力大小和方向不變,根據(jù)平行四邊形定則作出對應圖像如圖所示,則可知,OC繩的拉力的變化情況是先減小后增大。,(3)為了減小實驗的誤差,拉橡皮條的細繩應該細一些且適當長一些,故A正確。拉彈簧測力計時必須保證與木板平面平行,故B正確。橡皮條彈性要好,選擇拉結點達到某一位置O時,拉力要適當大些,故C正確。為了減小實驗的誤差,拉力的夾角適當大一些,不是越大越好,故D錯誤。,3.在“探究彈力和彈簧伸長的關系并測定彈簧的勁度系數(shù)”實驗中,實驗裝置如圖甲所示。所懸掛鉤碼的重力相當于對彈簧提供了向右的恒定拉力。實驗時先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度,再將5個鉤碼逐個掛在繩子的下端,每次測出相應的彈簧總長度。作出彈簧的長度(x)隨鉤碼個數(shù)(n)變化的圖像如圖乙所示,則:,(1)圖線與x軸的交點的物理意義是;(2)圖線BC段偏離了直線,其原因是;(3)該同學實驗時,把彈簧水平放置與彈簧豎直懸掛放置相比,優(yōu)點在于,缺點在于。,答案(1)彈簧的原長(2)超出彈簧的彈性限度(3)避免彈簧自身所受重力對實驗的影響彈簧與桌面、繩子與滑輪間存在的摩擦造成實驗誤差,解析(1)圖線與x軸的交點的物理意義表示鉤碼個數(shù)n=0時彈簧的長度,即彈簧的原長。(2)根據(jù)胡克定律可知,在彈性限度內(nèi),彈簧的彈力與形變量成正比,因此隨著所掛鉤碼的改變,圖像應為一條傾斜直線,圖線BC段偏離了直線,說明彈簧的彈力與形變量不成正比關系,因此其原因為超出了彈簧的彈性限度。(3)當彈簧豎直放置時,彈簧實際自身有重力,會對彈簧產(chǎn)生拉力,因此改為水平放置時可以避免彈簧自身所受重力對實驗的影響,但是此時彈簧與桌面、繩子與滑輪間的摩擦卻不可避免,成為它的缺點。,方法技巧幾點注意的問題:1.F-x和F-l圖像的特點(其中x為彈簧的長度,l為彈簧的形變量)(1)F-x為一條過原點的直線,而F-l為一條傾斜直線但不過原點。(2)F-x圖線和F-l圖線的斜率均表示彈簧(或橡皮筋)的勁度系數(shù)。(3)F-l圖線在l軸的截距表示彈簧(或橡皮筋)的原長。(4)F-x和F-l圖線發(fā)生彎曲的原因是彈簧(或橡皮筋)超出了彈性限度。2.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。,考點4力學創(chuàng)新實驗,1.創(chuàng)新設計實驗分析創(chuàng)新設計實驗通?？煞譃閮深?第一類為通過實驗和實驗數(shù)據(jù)的分析得出物理規(guī)律;第二類為給出實驗規(guī)律,讓你選擇實驗儀器,設計實驗步驟,并進行數(shù)據(jù)處理。第一類必須在實驗數(shù)據(jù)上下功夫,根據(jù)數(shù)據(jù)特點,掌握物理量間的關系,得出實驗規(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),想相關的實驗模型,確定實驗原理,選擇儀器,設計實驗步驟,記錄實驗數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)處理。2.創(chuàng)新實驗題的解法實驗原理是創(chuàng)新實驗問題的關鍵,是進行這類實驗設計的根本依據(jù)和起點。實驗原理決定了應當測量哪些物理量、如何安排實驗步驟等項目。實驗原理應根據(jù)題干的要求、條件等信息確定。,考向1試題情景的設計與創(chuàng)新,1.某同學用如圖所示裝置測物塊與長木板間的動摩擦因數(shù)。圖中長木板固定在水平桌面上,光滑的四分之一圓弧軌道與長木板的上表面在O點相切,一豎直標尺緊貼圓弧軌道左側放置,圓弧曲面與標尺豎直面相切。,(1)在A點由靜止釋放物塊,物塊經(jīng)圓弧軌道滑上長木板,最后停在a點,改變物塊釋放的位置于B點,物塊最后停在長木板上的b點,量出A、B間的高度h,a、b間的距離L,重力加速度為g,則物塊與長木板間的動摩擦因數(shù)=。(2)為了減小實驗誤差,多次改變物塊釋放的位置,測出每次物塊釋放的位置離A點的高度h,最后停在長木板上的位置離O點的距離為x,作出x-h圖像,則作出的圖像應該是一條(填“過原點”或“不過原點”)的傾斜直線,求出圖像的斜率為k,則物塊與長木板間的動摩擦因數(shù)=。,考向2實驗器材的等效與替換,2.某學習小組利用如圖所示的裝置驗證動能定理。,(1)將氣墊導軌調(diào)至水平,安裝好實驗器材,從圖中讀出兩光電門中心之間的距離s=cm;(2)測量擋光條的寬度d,記錄擋光條通過光電門1和2所用的時間t1和t2,并從拉力傳感器中讀出滑塊受到的拉力F,為了完成實驗,還需要直接測量的一個物理量是;(3)該實驗是否需要滿足砝碼盤和砝碼總質量遠小于滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質量?(填“是”或“否”)。,答案(1)50.0(2)滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質量M(3)否,解析(1)光電門1處讀數(shù)為20.0cm,光電門2處讀數(shù)為70.0cm,故兩光電門中心之間的距離s=70.0cm-20.0cm=50.0cm;(2)由于光電門的寬度d很小,所以我們用很短時間內(nèi)的平均速度代替瞬時速度?；瑝K通過光電門1速度為:v1=滑塊通過光電門2速度為:v2=根據(jù)功能關系需要驗證的關系式為:,Fs=M-M=M-M,可見還需要測量出M,即滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質量;(3)該實驗中由于已經(jīng)用拉力傳感器測出細繩拉力大小,不是將砝碼和砝碼盤的重力作為滑塊的拉力,故不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質量遠小于滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質量。,考向3實驗結論的拓展與延伸,3.某同學用圖(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20Hz、30Hz和40Hz。打出紙帶的一部分如圖(b)所示。圖(a),圖(b)該同學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s1=8.89cm,s2=9.50cm,s3=10.10cm;當?shù)刂亓铀俣却笮?.80m/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。,答案(1)(s1+s2)f(s2+s3)f(s3-s1)f2(2)40,解析(1)勻變速直線運動中,某一段位移的平均速度等于中間時刻的瞬時速度:vB=(s1+s2)f,同理vC=(s2+s3)f,加速度a=(s3-s1)f2。(2)由牛頓第二定律可知:mg-0.01mg=maa=0.99g又由(1)問知:a=聯(lián)立得f=40Hz,方法技巧力學實驗中速度的測量可采用:(1)定義法測瞬時速度,如光電門測速度;(2)留跡法測瞬時速度,如打點計時器、頻閃照相機等;(3)轉換法測瞬時速度,速度是一個不易測量的物理量,可以轉化為較為容易測量的物理量,如位移、角度、力等,位移傳感器、速度傳感器等就是利用這種原理進行測量的。,1.(2018課標,22,5分)如圖(a),一彈簧上端固定在支架頂端,下端懸掛一托盤;一標尺由游標和主尺構成,主尺豎直固定在彈簧左邊;托盤上方固定有一能與游標刻度線準確對齊的裝置,簡化為圖中的指針?，F(xiàn)要測量圖(a)中彈簧的勁度系數(shù)。當托盤內(nèi)沒有砝碼時,移動游標,使其零刻度線對準指針,此時標尺讀數(shù)為1.950cm;當托盤內(nèi)放有質量為0.100kg的,砝碼時,移動游標,再次使其零刻度線對準指針,標尺示數(shù)如圖(b)所示,其讀數(shù)為cm。當?shù)氐闹亓铀俣却笮?.80m/s2,此彈簧的勁度系數(shù)為N/m(保留3位有效數(shù)字)。,2.(2018課標,23,9分)某同學用圖(a)所示的裝置測量木塊與木板之間的動摩擦因數(shù)。跨過光滑定滑輪的細線兩端分別與木塊和彈簧秤相連,滑輪和木塊間的細線保持水平,在木塊上方放置砝碼。緩慢向左拉動水平放置的木板,當木塊和砝碼相對桌面靜止且木板仍在繼續(xù)滑動時,彈簧秤的示數(shù)即木塊受到的滑動摩擦力的大小。某次實驗所得數(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。,回答下列問題:(1)f4=N;(2)在圖(c)的坐標紙上補齊未畫出的數(shù)據(jù)點并繪出f-m圖線;,(3)f與m、木塊質量M、木板與木塊之間的動摩擦因數(shù)及重力加速度大小g之間的關系式為f=,f-m圖線(直線)的斜率的表達式為k=;(4)取g=9.80m/s2,由繪出的f-m圖線求得=。(保留2位有效數(shù)字),答案(1)2.75(2)如圖所示(3)(M+m)gg(4)0.40,解析本題考查物體的平衡、滑動摩擦力的計算及分析圖像的能力。(1)由圖可知彈簧秤的讀數(shù)為2.75N。(2)畫圖線時應使盡可能多的點落在線上,不在線上的點應均勻分布在線的兩側。(3)以木塊和砝碼為研究對象,整體水平方向受木板的滑動摩擦力和細線的拉力,f=(M+m)g,整理得f=mg+Mg,故f-m圖線的斜率k=g。(4)由圖知k=3.9N/kg,故=0.40。,3.(2017課標,22,5分)某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運動,用自制“滴水計時器”計量時間。實驗前,將該計時器固定在小車旁,如圖(a)所示。實驗時,保持桌面水平,用手輕推一下小車。在小車運動過程中,滴水計時器等時間間隔地滴下小水滴,圖(b)記錄了桌面上連續(xù)的6個水滴的位置。(已知滴水計時器每30s內(nèi)共滴下46個小水滴)圖(a),圖(b)(1)由圖(b)可知,小車在桌面上是(填“從右向左”或“從左向右”)運動的。(2)該小組同學根據(jù)圖(b)的數(shù)據(jù)判斷出小車做勻變速運動。小車運動到圖(b)中A點位置時的速度大小為m/s,加速度大小為m/s2。(結果均保留2位有效數(shù)字),4.(2017課標,22,6分)某同學研究在固定斜面上運動物體的平均速度、瞬時速度和加速度之間的關系。使用的器材有:斜面、滑塊、長度不同的矩形擋光片、光電計時器。實驗步驟如下:,如圖(a),將光電門固定在斜面下端附近;將一擋光片安裝在滑塊上,記下?lián)豕馄岸讼鄬τ谛泵娴奈恢?令滑塊從斜面上方由靜止開始下滑;當滑塊上的擋光片經(jīng)過光電門時,用光電計時器測得光線被擋光片遮住的時間t;用s表示擋光片沿運動方向的長度如圖(b)所示,表示滑塊在擋光片遮住光線的t時間內(nèi)的平均速度大小,求出;將另一擋光片換到滑塊上,使滑塊上的擋光片前端與中位置相同,令滑塊由靜止開始下滑,重復步驟、;多次重復步驟;,利用實驗中得到的數(shù)據(jù)作出-t圖,如圖(c)所示。圖(c)完成下列填空:,(1)用a表示滑塊下滑的加速度大小,用vA表示擋光片前端到達光電門時滑塊的瞬時速度大小,則與vA、a和t的關系式為=。(2)由圖(c)可求得,vA=cm/s,a=cm/s2。(結果保留3位有效數(shù)字),答案(1)vA+t(2)52.116.3,解析本題考查勻變速直線運動的基本規(guī)律、利用光電門測量平均速度的實驗方法,考查學生的實驗能力和數(shù)據(jù)處理能力。擋光片通過光電門的平均速度等于t時間段的中間時刻的速度由v=v0+at可知=vA+a即=vA+at,由圖像的截距可知vA=52.12cm/s52.1cm/s其斜率k=a,故滑塊的加速度a=2k=16.3cm/s2,5.(2017課標,22,6分)某探究小組做“驗證力的平行四邊形定則”實驗,將畫有坐標軸(橫軸為x軸,縱軸為y軸,最小刻度表示1mm)的紙貼在水平桌面上,如圖(a)所示。將橡皮筋的一端Q固定在y軸上的B點(位于圖示部分之外),另一端P位于y軸上的A點時,橡皮筋處于原長。(1)用一只測力計將橡皮筋的P端沿y軸從A點拉至坐標原點O,此時拉力F的大小可由測力計讀出。測力計的示數(shù)如圖(b)所示,F的大小為N。(2)撤去(1)中的拉力,橡皮筋P端回到A點;現(xiàn)使用兩個測力計同時拉橡皮筋,再次將P端拉至O點。此時觀察到兩個拉力分別沿圖(a)中兩條虛線所示的方向,由測力計的示數(shù)讀出兩個拉力的大小分別為F1=4.2N和F2=5.6N。,()用5mm長度的線段表示1N的力,以O為作用點,在圖(a)中畫出力F1、F2的圖示,然后按平行四邊形定則畫出它們的合力F合;圖(a),圖(b)()F合的大小為N,F合與拉力F的夾角的正切值為。若F合與拉力F的大小及方向的偏差均在實驗所允許的誤差范圍之內(nèi),則該實驗驗證了力的平行四邊形定則。,答案(1)4.0(2)()F1、F2和F合如圖所示()4.00.05,解析(1)測力計讀數(shù)時需要進行估讀,此測力計分度值為0.2N,則F的大小為4.0N。(2)()作力的圖示時,要選好標度,再根據(jù)F1、F2的方向及大小作出相應兩力的圖示,圖見答案。分別以F1、F2為鄰邊作平行四邊形并作出F1、F2之間的對角線,即得F合。()表示F合的線段的長度為20.0mm,根據(jù)標度算出F合大小為4.0N。實際合力F的方向沿AO方向,對角線為F合方向,則兩者夾角的正切值tan=0.05。,6.(2016課標,23,10分)某物理課外小組利用圖(a)中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關系。圖中,置于實驗臺上的長木板水平放置,其右端固定一輕滑輪;輕繩跨過滑輪,一端與放在木板上的小滑車相連,另一端可懸掛鉤碼。本實驗中可用的鉤碼共有N=5個,每個質量均為0.010kg。實驗步驟如下:圖(a),(1)將5個鉤碼全部放入小車中,在長木板左下方墊上適當厚度的小物塊,使小車(和鉤碼)可以在木板上勻速下滑。(2)將n(依次取n=1,2,3,4,5)個鉤碼掛在輕繩右端,其余N-n個鉤碼仍留在小車內(nèi);用手按住小車并使輕繩與木板平行。釋放小車,同時用傳感器記錄小車在時刻t相對于其起始位置的位移s,繪制s-t圖像,經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應的加速度a。(3)對應于不同的n的a值見下表。n=2時的s-t圖像如圖(b)所示;由圖(b)求出此時小車的加速度(保留2位有效數(shù)字),將結果填入下表。,(4)利用表中的數(shù)據(jù)在圖(c)中補齊數(shù)據(jù)點,并作出a-n圖像。從圖像可以看出:當物體質量一定時,物體的加速度與其所受的合外力成正比。圖(b)圖(c),答案(3)0.39(2分。在0.370.49范圍內(nèi)都給分)(4)如圖所示(3分)(5)0.45(3分。在0.430.47范圍內(nèi)都給分)(6)BC(2分。選對一個給1分,有選錯的不給這2分),解析(3)由s=at2得:a=,在s-t圖像中找一點坐標,代入公式即可求出a。(5)對小車和鉤碼組成的系統(tǒng)應用牛頓第二定律:nmg=(M+Nm)a,則a=,a-n圖像的斜率k=,從而可解出M。(6)對于已平衡摩擦力的情況,對整體應用牛頓第二定律:nmg=(M+Nm)a,則a=n;對于木板水平的情況,對整體應用牛頓第二定律:nmg-M+(N-n)mg=(M+Nm)a,整理得:a=n-g,比較可見,B、C均正確。,7.(2016課標,22,6分)某物理小組對輕彈簧的彈性勢能進行探究,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。圖(a),(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果。打點計時器所用交流電的頻率為50Hz。由M紙帶所給的數(shù)據(jù),可求出在,該紙帶對應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”)紙帶對應的實驗中彈簧被壓縮后的彈性勢能大。圖(b),