力學實驗與創(chuàng)新1(2019·浙江杭州模擬)某同學利用如圖甲所示的裝置研究勻變速直線運動的性質。A為斜面上的一點，在斜面上方距離A為x處的B點有光電門。(1)實驗前，先用游標卡尺測量擋光片的寬度(如圖乙所示)，則擋光片的寬度為_4.930_cm。(2)將一物塊從斜面頂端由靜止釋放，測量光電門離A點的距離x和擋光片經過光電門時擋片光的時間，改變光電門的位置，重復實驗，記錄光電門在不同位置時光電門離A點的距離x，及擋光片的擋光時間，計算各次物塊經過光電門的速度v。算出速度的平方，結果填在下列表格中，請在坐標紙上作出x與v2的圖線。x(m)0.20.40.60.81.01.2v2(m2/s2)10.48.77.05.54.12.4_圖見解析_(3)根據(jù)所畫圖線，可知物體經過A點的速度為_3.5_ m/s(保留兩位有效數(shù)字)。(4)若增大斜面的粗糙程度，則圖線斜率絕對值將_變大_。(選填“變大”“變小”或“不變”)解析(1)圖中游標卡尺讀數(shù)為496×0.0549.30 mm4.930 cm；(2)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在坐標紙上描點，然后用直線連接，使得所描的點均勻分布在直線附近如圖所示：(3)根據(jù)運動學公式有：2axvv2，整理得：x，當x0時，vv2，從圖中看出此時v212 m2/s2，故經過A點的速度為 m/s3.5 m/s。(4)若斜面變得更粗糙，物體加速度變小，斜率絕對值|k|，變大。2(2019·云南模擬)某同學用圖甲所示的裝置測量木塊與水平傳送帶之間的動摩擦因數(shù)，跨過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，讓傳送帶順時針運行，木塊靜止后，讀出彈簧秤的示數(shù)F，可測得木塊受到的滑動摩擦力大小?；卮鹣铝袉栴}：(1)放一個砝碼時，彈簧秤的示數(shù)如圖甲所示，其讀數(shù)為_3.823.87_ N。(2)增加砝碼個數(shù)，重復上述實驗，作出示數(shù)F與砝碼個數(shù)n的關系圖象如圖乙所示，已知每個砝碼的質量均為50 g，重力加速度大小為9.80 m/s2，可求得_0.610.65_(結果保留2位有效數(shù)字)；由上述信息_能_(選填“能”或“不能”)求出木塊的質量。解析由圖可知，彈簧秤的最小分度為0.1 N，所以其讀數(shù)為3.85 N；(2)由實驗原理可得：Ff(nmM)g，即FmgnMg，由圖象可得斜率k，即mgk，聯(lián)立解得：0.64。圖線與縱軸的交點即為木塊的重力與動摩擦因數(shù)的乘積，所以能求出木塊的質量。3(2019·山東煙臺模擬)如圖甲所示是“探究加速度與合外力、質量之間的關系”的實驗裝配圖。(1)某同學按圖乙裝配后，指出兩處裝配有誤的地方_見解析_。(2)有關本實驗的安裝要求及操作細節(jié)，正確的是A。A此實驗必須把沒有滑輪的一端墊高以“平衡摩擦力”B為了讓實驗效果更好一些，鉤碼重量越大越好C實驗時應先釋放小車，再接通打點計時器的電源D實驗中牽引小車的細線不用與木板表面平行(3)某次實驗后得到紙帶如下，每隔4個點取一個計數(shù)點，交流電的頻率為50 Hz，則小車運動過程中的加速度a_2.67_m/s2_(保留兩位小數(shù))。解析(1)圖中的復寫紙安裝錯誤；打點計時器應該接右側的交流電源；小車應該盡量靠近打點計時器。(2)此實驗必須把沒有滑輪的一端墊高以“平衡摩擦力”，且鉤碼重量要遠小于小車重量，這樣才能用鉤碼重力近似當做小車所受合外力，A正確，B錯誤；為了提高紙帶的利用率，盡量多打點，同時為了使打點更穩(wěn)定，在具體操作過程中應該是先接通打點計時器的電源，然后再釋放小車，C錯誤；實驗中牽引小車的細線和紙帶應與木板表面保持平行，可以保證小車的加速度恒定，D錯誤。(3)根據(jù)紙帶上數(shù)據(jù)，則v1 m/s0.53 m/s，v4 m/s1.33 m/s。所以a m/s22.67 m/s2。4(2019·天津模擬)某同學“驗證動能定理”的實驗裝置如圖甲所示。水平桌面上固定一傾斜的氣墊導軌；導軌上A點處有一帶遮光片的長方形滑塊。 (1)用天平測量滑塊和遮光片的總質量為M、砝碼盤和砝碼的總質量為m；用游標卡尺測量遮光片的寬度為d，游標卡尺的示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)為_0.355_ cm； (2)按圖甲所示安裝好實驗裝置，適當調節(jié)氣墊導軌的傾角，直到滑塊靜止在導軌上，用米尺測量遮光片到光電門的距離L； (3)剪斷細繩，滑塊由靜止下滑，記錄遮光片通過光電門的時間t； (4)多次改變遮光片與光電門之間的位置，測量并記錄相應L與t的值； (5)剪斷細繩后，滑塊和遮光片從初始位置運動到光電門的過程中，合力對其做的功W_mgL_，動能的增加量EkM()2。(用題中字母表示，重力加速度為g)(6)以L為橫軸，為縱軸，該同學根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)作出如圖丙所示的圖象。根據(jù)此圖象，本實驗_能_(選填“能”或“不能”)驗證動能定理。解析(1)游標卡尺的讀數(shù)由兩部分組成：遮光片寬度d3 mm11×0.05 mm3.55 mm0.355 cm；(5)剛開始滑塊靜止在斜板上，此時滑塊所受合力為零，但剪斷細繩撤去拉力后，滑塊受到的合力為Tmg，由功的公式可求得W合mgL；從開始到光電門位置，由遮光時間可求出到光電門的速度v，所以動能的增加量為EkM()2；(6)反過來，若動能定理成立，則有：mgLM()2，顯然由表達可以看出與L成正比，則若圖象是直線，則驗證了動能定理。5. (2019·烏魯木齊三模)如圖甲所示是某興趣小組設計的驗證動量守恒和機械能守恒的實驗裝置。半徑相同的小球A、B分別用細線懸掛于O1、O2處(在懸點O1，O2處分別。有力傳感器)，小球靜止時，O1、O2分別距小球A、B球的距離均為L。已知A、B的質量分別為m1和m2，且m1m2。(1)驗證動量守恒，將小球A拉開一定角度由靜止釋放，測出小球A、B第一次碰撞前懸掛小球A的細線的最大拉力為F0，碰撞后懸掛小球A、B的細線的最大拉力分別為F1、F2，則驗證動量守恒的表達式為；空氣阻力對該實驗得出實驗結論_沒有_(填“有”或“沒有”)影響。 (2)驗證機械能守恒。先將懸掛小球B的系統(tǒng)拆除，只保留懸掛小球A的系統(tǒng)，然后將小球A從最低點拉升高度h(保持細線繃緊)后由靜止釋放，小球擺動過程中，測出細線的最大拉力F；改變小球A從最低點拉升的高度h，重復上述步驟，得到多組h和F的數(shù)據(jù)。以h/L為橫坐標，以F為縱坐標，做出的圖象如圖乙所示。若該圖線的斜率k_2m1g_、圖線與縱軸的截距b_m1g_，則機械能守恒得到驗證。解析(1)設小球A的碰前速度為v0，碰后速度為v1，小球B的碰后速度為v2，據(jù)牛頓第二定律F0m1gm1，解得：v0同理可得：v1， v2由動量守恒定律得：m1v0m1v1m2v2，代入以上各式整理得： 動量守恒是系統(tǒng)碰撞前一瞬間的動量等于碰撞后一瞬間的系統(tǒng)的動量，只要由靜止從同一位置釋放小球，小球到達O點正下方時速度相等，所以存在空氣阻力，這對實驗結果沒有影響；(2)在最低點Fm1gm1從高h處靜止釋放到最低點 m1ghm1v2聯(lián)立解得： F2m1g·m1g結合F圖象可知：斜率k2m1g，縱軸截距bm1g6. (2019·廣東模擬)利用圖甲所示裝置“探究加速度與物體受力的關系”，已知小車的質量為M，砝碼和砝碼盤的總質量為m，打點計時器所接的交流電頻率為50 Hz，實驗步驟如下：A按圖甲所示安裝實驗裝置，其中跨過動滑輪的兩側細線及彈簧測力計沿豎直方向；B調節(jié)長木板的傾角，輕推小車后，使小車(未連細線)能沿長木板向下勻速運動；C掛上砝碼盤，接通電源后再釋放小車，由紙帶求出小車的加速度；D改變砝碼盤中砝碼的質量，重復步驟C，求得小車在不同外力作用下的加速度。根據(jù)以上實驗過程，回到下列問題：(1)對于上述實驗，下列說法中正確的是_B_；A小車的加速度與砝碼盤的加速度大小相等B彈簧測力計的示數(shù)為小車所受合外力的大小C實驗過程中砝碼處于超重狀態(tài)D砝碼和砝碼盤的總質量應遠小于小車的質量(2)實驗中打出的一條紙帶如圖乙所示，由該紙帶可求得小車的加速度為_0.16_ m/s2；(結果保留2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的關系圖象(如圖丙所示)。則與本實驗相符合的是_A_。解析(1)由圖可知，小車的加速度是砝碼盤的加速度大小的2倍，故A錯誤；由圖可知，彈簧秤顯示的是繩子上的拉力，故小車受到的拉力即為彈簧秤的示數(shù)，故B正確；實驗過程中，砝碼向下加速運動，處于失重狀態(tài)，故C錯誤；由于不是砝碼的重力，即為小車的拉力，故不需要砝碼和砝碼盤的總質量應遠小于小車的質量的條件，故D錯誤。(2)在勻變速直線運動中連續(xù)相等時間內的位移差為常數(shù)，即xaT2得：a0.16 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的關系應該是成正比，即為過原點的一條傾斜直線，故A正確，B、C、D錯誤。7(2019·株洲二模)用圖示裝置可測量重錘的質量。水平桌面上有n塊質量均為m0的一組磁性鐵片用細繩通過定滑輪與重錘連接，重錘下端貼一輕質遮光片，調整重錘的高度，使其從適當?shù)奈恢糜伸o止開始下落，讀出遮光片通過安裝在其下方的光電門的擋光時間t0；依次取下1塊鐵片放到重錘上，讓重錘每次都從同一位置由靜止開始下落，記錄的擋光時間分別為t1、t2，計算出t、t、t(忽略一切阻力)。 (1)擋光時間為t0時，重錘的加速度為a0，取下i(in)塊鐵片置于重錘上時，對應的擋光時間為ti，重錘的加速度為ai。則(結果用t0和ti表示)。(2)以i為橫坐標，以i為縱坐標，作出i的圖線是一條直線，直線的斜率為k，則重錘的質量Mm0(結果用m0和k表示)。解析(1)遮光片經過光電門時的速度：v0，vi，重錘做初速度為零的勻加速直線運動，由速度位移公式得：v2a0h，v2aih，整理得： ；(2)由牛頓第二定律得：Mgnm0g(Mnm0)a0，(Mim0)g(ni)m0g(Mnm0)ai，整理得：1 i則i圖象的斜率：k解得：Mm0。- 8 -