高考物理(四海八荒易錯(cuò)集)專(zhuān)題13 力學(xué)實(shí)驗(yàn)
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專(zhuān)題13 力學(xué)實(shí)驗(yàn)1.某同學(xué)利用游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器分別測(cè)量一圓柱體工件的直徑和高度,測(cè)量結(jié)果如圖(a)和(b)所示。該工件的直徑為_(kāi)cm,高度為_(kāi)mm。(a)(b)答案:1.2206.8612.根據(jù)單擺周期公式T2,可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。如圖甲所示,將細(xì)線(xiàn)的上端固定在鐵架臺(tái)上,下端系一小鋼球,就做成了單擺。用游標(biāo)卡尺測(cè)量小鋼球直徑,示數(shù)如圖乙所示,讀數(shù)為_(kāi)mm。.在測(cè)定一根粗細(xì)均勻合金絲電阻率的實(shí)驗(yàn)中,利用螺旋測(cè)微器測(cè)定合金絲直徑的過(guò)程如圖所示,校零時(shí)的讀數(shù)為_(kāi) mm,合金絲的直徑為_(kāi)mm。解析:.該游標(biāo)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(cè)微器開(kāi)始起點(diǎn)有誤差,估讀為0.007 mm,測(cè)量后要去掉開(kāi)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(chē)的勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。(1)實(shí)驗(yàn)中,必需的措施是_。A細(xì)線(xiàn)必須與長(zhǎng)木板平行B先接通電源再釋放小車(chē)C小車(chē)的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量D平衡小車(chē)與長(zhǎng)木板間的摩擦力(2)他實(shí)驗(yàn)時(shí)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(jì)數(shù)點(diǎn)如圖所示(每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn),圖中未畫(huà)出)。s13.59 cm,s24.41 cm,s35.19 cm,s45.97 cm,s56.78 cm,s67.64 cm。則小車(chē)的加速度a_ m/s2(要求充分利用測(cè)量的數(shù)據(jù)),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打B點(diǎn)時(shí)小車(chē)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(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度vB0.40 m/s。答案:(1)AB(2)0.800.404用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。實(shí)驗(yàn)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(kāi)始下落,重錘上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn),對(duì)紙帶上的點(diǎn)痕進(jìn)行測(cè)量,據(jù)此驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。(1)下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟:A按照?qǐng)D示的裝置安裝器件;B將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的“直流輸出”上;C用天平測(cè)出重錘的質(zhì)量;D釋放紙帶,立即接通電源開(kāi)關(guān)打出一條紙帶;E測(cè)量紙帶上某些點(diǎn)間的距離;F根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過(guò)程中減少的重力勢(shì)能是否等于增加的動(dòng)能。其中沒(méi)有必要進(jìn)行的或者操作不當(dāng)?shù)牟襟E是_。(將其選項(xiàng)對(duì)應(yīng)的字母填在橫線(xiàn)處)(2)在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中,若以v2為縱軸,以h為橫軸,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出v2h的圖像應(yīng)是_,才能驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律;v2h圖像的斜率等于_的數(shù)值。 (2)利用v2h圖線(xiàn)處理數(shù)據(jù),物體自由下落過(guò)程中機(jī)械能守恒,mghmv2,即v2gh,所以以v2為縱軸,以h為橫軸畫(huà)出的圖線(xiàn)應(yīng)是過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線(xiàn)。那么v2h圖線(xiàn)的斜率就等于重力加速度g。答案:(1)BCD(2)過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線(xiàn)重力加速度5某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖所示裝置探究做功與動(dòng)能變化的關(guān)系。小車(chē)經(jīng)平衡摩擦力后,掛上橡皮筋,在橡皮筋的作用下小車(chē)彈出,脫離橡皮筋沿木板滑行。(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與學(xué)生電源按圖連接,正確的連接是_(填“A”或“B”)。(2)實(shí)驗(yàn)中,甲、乙同學(xué)用兩種不同的方法來(lái)改變橡皮筋對(duì)小車(chē)所做的功。甲同學(xué):改變相同橡皮筋的條數(shù),小車(chē)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(chē)每次拉到不同位置釋放。你認(rèn)為_(kāi)(填“甲”或“乙”)同學(xué)的方法更合理。(3)從釋放小車(chē)到剛脫離橡皮筋的過(guò)程,小車(chē)的運(yùn)動(dòng)可能是_。A勻加速運(yùn)動(dòng)B勻減速運(yùn)動(dòng)C加速度增大的加速運(yùn)動(dòng) D加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)(4)實(shí)驗(yàn)中測(cè)得小車(chē)質(zhì)量為1.0 kg,某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶及測(cè)量數(shù)據(jù)如圖所示,測(cè)得小車(chē)獲得的動(dòng)能為_(kāi)J(保留兩位有效數(shù)字)。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作頻率為50 Hz。 (4)小車(chē)的末速度v m/s2 m/s,故小車(chē)獲得的動(dòng)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(shí)驗(yàn)裝置來(lái)“探究a與F、m之間的定量關(guān)系”。(1)實(shí)驗(yàn)時(shí),必須先平衡小車(chē)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(chē)靜止地放在水平長(zhǎng)木板上,并連著已穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶,調(diào)整木板右端的高度,接通電源,用手輕撥小車(chē),讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列_的點(diǎn),說(shuō)明小車(chē)在做_運(yùn)動(dòng)。(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(chē)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(dá)到M,測(cè)小車(chē)加速度a,作a F的圖像。如圖丙圖線(xiàn)正確的是_。(3)設(shè)紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距為s1和s2。如圖丁為用米尺測(cè)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(diǎn)計(jì)時(shí)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(kāi)始a F的圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn),不斷往桶里加砂,砂的質(zhì)量最終達(dá)到M,不能滿(mǎn)足砂和砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量,此時(shí)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(diǎn)跡均勻勻速直線(xiàn)(2)C(3)5.502.407. 某同學(xué)做“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。(1)圖甲是不掛鉤碼時(shí)彈簧下端指針?biāo)傅臉?biāo)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?biāo)傅臉?biāo)尺刻度,此時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量l為_(kāi) cm;(2)本實(shí)驗(yàn)通過(guò)在彈簧下端懸掛鉤碼的方法來(lái)改變彈簧的彈力,關(guān)于此操作,下列選項(xiàng)中規(guī)范的做法是_;(填選項(xiàng)前的字母)A逐一增掛鉤碼,記下每增加一只鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度和對(duì)應(yīng)的鉤碼總重B隨意增減鉤碼,記下增減鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度和對(duì)應(yīng)的鉤碼總重(3)圖丙是該同學(xué)描繪的彈簧的伸長(zhǎng)量l與彈力F的關(guān)系圖線(xiàn),圖線(xiàn)的AB段明顯偏離直線(xiàn)OA,造成這種現(xiàn)象的主要原因是_。8某同學(xué)在做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)時(shí),按如下步驟進(jìn)行:在墻上貼一張白紙用來(lái)記錄彈簧測(cè)力計(jì)彈力的大小和方向。在一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的下端懸掛一裝滿(mǎn)水的水杯,記下平衡時(shí)彈簧秤的讀數(shù)F。將一根大約30 cm長(zhǎng)的細(xì)線(xiàn)從杯帶中穿過(guò),再將細(xì)線(xiàn)兩端分別拴在兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤上,在靠近白紙?zhí)幱檬謱?duì)稱(chēng)地拉開(kāi)細(xì)線(xiàn),使兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)相等,在白紙上記下細(xì)線(xiàn)的方向,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)如圖甲所示。在白紙上按一定標(biāo)度作出兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)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(gè)力的合力F。(1)在步驟中,彈簧秤的讀數(shù)為_(kāi) N。(2)在步驟中,合力F_ N。(3)若_,就可以驗(yàn)證力的平行四邊形定則。(4)本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是_。A理想實(shí)驗(yàn)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(yùn)用以下實(shí)驗(yàn)器材,設(shè)計(jì)了一個(gè)碰撞實(shí)驗(yàn)來(lái)尋找碰撞前后的守恒量,實(shí)驗(yàn)器材有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、低壓交流電源(頻率為50 Hz)、紙帶、表面光滑的長(zhǎng)木板、帶撞針的小車(chē)A、帶橡皮泥的小車(chē)B、天平。該同學(xué)經(jīng)過(guò)以下幾個(gè)步驟:A用天平測(cè)出小車(chē)A的質(zhì)量mA0.4 kg,小車(chē)B的質(zhì)量mB0.2 kg。B更換紙帶重復(fù)操作三次。C小車(chē)A靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器放置,在車(chē)后固定紙帶,把小車(chē)B放在長(zhǎng)木板中間。D把長(zhǎng)木板放在桌面上,在一端固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,連接電源。E接通電源,并給A車(chē)一定的初速度vA。(1)該同學(xué)正確的實(shí)驗(yàn)步驟為_(kāi)。(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(chē)B車(chē)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(dá)式為_(kāi)。解析:(1)ADCEB(2)碰撞前后為勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),由紙帶上點(diǎn)跡分布求出速度。碰后小車(chē)A、B合為一體,求出兩車(chē)共同速度。注意打點(diǎn)計(jì)時(shí)器頻率為50 Hz,打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02 s,通過(guò)計(jì)算得下表。A車(chē)B車(chē)AB整車(chē)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(jiàn)解析易錯(cuò)起源1、基本儀器的使用和讀數(shù)例1圖甲為一游標(biāo)卡尺的結(jié)構(gòu)示意圖,當(dāng)測(cè)量一鋼筆帽的內(nèi)徑時(shí),應(yīng)該用游標(biāo)卡尺的_(填“A”“B”或“C”)進(jìn)行測(cè)量;示數(shù)如圖乙所示,該鋼筆帽的內(nèi)徑為_(kāi) mm。答案:A11.30(或11.25或11.35)【變式探究】某同學(xué)利用螺旋測(cè)微器測(cè)量一金屬板的厚度。該螺旋測(cè)微器校零時(shí)的示數(shù)如圖(a)所示,測(cè)量金屬板厚度時(shí)的示數(shù)如圖(b)所示。圖(a)所示讀數(shù)為_(kāi) mm,圖(b)所示讀數(shù)為_(kāi) mm,所測(cè)金屬板的厚度為_(kāi) 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(cè)金屬板的厚度為6.870 mm0.010 mm6.860 mm。答案:0.0106.8706.860【名師點(diǎn)睛】1游標(biāo)卡尺的精度有三種,分別為0.1 mm、0.05 mm、0.02 mm,讀數(shù)時(shí)要確認(rèn)是哪種精度的游標(biāo)卡尺。如診斷卷第1題為0.05 mm的游標(biāo)卡尺,診斷卷第2題為0.1 mm的游標(biāo)卡尺。2螺旋測(cè)微器讀數(shù)時(shí),要注意固定刻度尺上的半刻度線(xiàn)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(cè)微器半刻度線(xiàn)已露出,對(duì)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(biāo)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(cè)微器常有“零”誤差出現(xiàn),此時(shí)要注意測(cè)量的實(shí)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)。【錦囊妙計(jì),戰(zhàn)勝自我】一、長(zhǎng)度測(cè)量類(lèi)儀器1游標(biāo)卡尺的讀數(shù)游標(biāo)尺(mm)精度(mm)測(cè)量結(jié)果(游標(biāo)尺上第n個(gè)刻線(xiàn)與主尺上的某刻度線(xiàn)對(duì)正時(shí))(mm)刻度格數(shù)刻度總長(zhǎng)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(cè)微器的讀數(shù)測(cè)量值固定刻度整毫米數(shù)半毫米數(shù)可動(dòng)刻度讀數(shù)(含估讀)0.01 mm。二、時(shí)間測(cè)量類(lèi)儀器1打點(diǎn)計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)器種類(lèi)工作電源電壓打點(diǎn)間隔電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器交流50 Hz,46 V0.02 s電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器交流50 Hz,220 V0.02 s2頻閃照相機(jī)其作用和處理方法與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器類(lèi)似,它是用等時(shí)間間隔獲取圖像信息的方法,將物體在不同時(shí)刻的位置記錄下來(lái),使用時(shí)要明確頻閃的時(shí)間間隔。易錯(cuò)起源2、 “紙帶”類(lèi)實(shí)驗(yàn)例2在“測(cè)定勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的加速度”的實(shí)驗(yàn)中,用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄紙帶運(yùn)動(dòng)的時(shí)間,計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50 Hz,如圖所示是一次實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶,紙帶上每相鄰的兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間都有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出,按時(shí)間順序取0、1、2、3、4、5、6七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),用刻度尺量出1、2、3、4、5、6點(diǎn)到0點(diǎn)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(jì)算可得計(jì)數(shù)點(diǎn)4所代表時(shí)刻的瞬時(shí)速度大小為v4_ m/s,小車(chē)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(shí)驗(yàn)裝置,該裝置依靠電子信息系統(tǒng)獲得了小車(chē)加速度a的信息,由計(jì)算機(jī)繪制出a與鉤碼重力的關(guān)系圖。鉤碼的質(zhì)量為m,小車(chē)和砝碼的質(zhì)量為M,重力加速度為g。(1)下列說(shuō)法正確的是_。A每次在小車(chē)上加減砝碼時(shí),應(yīng)重新平衡摩擦力B實(shí)驗(yàn)時(shí)若用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)先釋放小車(chē)后接通電源C本實(shí)驗(yàn)m應(yīng)遠(yuǎn)小于MD在用圖像探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時(shí),應(yīng)作a 圖像(2)實(shí)驗(yàn)時(shí),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(xiàn)。此圖線(xiàn)的AB段明顯偏離直線(xiàn),造成此誤差的主要原因是_。A小車(chē)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(chē)的質(zhì)量太大(3)實(shí)驗(yàn)時(shí),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(cè)量得到的圖像如圖丙。設(shè)圖中縱軸上的截距為b,則小車(chē)與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)_。 (2)遺漏了平衡摩擦力這一步驟,就會(huì)出現(xiàn)當(dāng)有拉力時(shí),物體不動(dòng)的情況,說(shuō)明沒(méi)有平衡摩擦力或平衡不夠。故可能作出圖乙中丙。此圖線(xiàn)的AB段明顯偏離直線(xiàn),造成此誤差的主要原因是鉤碼的總質(zhì)量太大,沒(méi)有遠(yuǎn)小于小車(chē)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(xiàn)的斜率為k,在縱軸上的截距為b,因此小車(chē)與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)。答案:(1)C(2)丙C(3)【名師點(diǎn)睛】1利用紙帶求物體的速度、加速度時(shí)要注意以下三點(diǎn):(1)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔,是0.02 s,還是0.02 sn。如診斷卷第3題,兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出,則T0.02 s50.1 s。(2)注意點(diǎn)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(wèn)題。(3)注意計(jì)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(jì)算加速度;而診斷卷第3題,有六段位移,應(yīng)選用a計(jì)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(dòng)能變化的關(guān)系時(shí),為了使橡皮筋對(duì)小車(chē)所做的功為總功,應(yīng)平衡小車(chē)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(shí)驗(yàn)中,平衡摩擦力的目的是為使細(xì)線(xiàn)的拉力作為小車(chē)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(chē)一初速度,小車(chē)下滑時(shí)紙帶上所打的點(diǎn)間距相等,小車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng)。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(mǎn)足Mm時(shí),aF圖線(xiàn)的斜率逐漸減小,如診斷卷第6題?!惧\囊妙計(jì),戰(zhàn)勝自我】1由紙帶確定時(shí)間要區(qū)別打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)與人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的區(qū)別與聯(lián)系,為便于測(cè)量和計(jì)算,一般每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),這樣時(shí)間間隔為t0.025 s0.1 s。2求瞬時(shí)速度做勻變速運(yùn)動(dòng)的物體在一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度。如圖所示,求紙帶上某一點(diǎn)的瞬時(shí)速度,只需在這一點(diǎn)的前后各取相同時(shí)間間隔T的兩段位移xn和xn1,則打n點(diǎn)時(shí)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(xiàn)運(yùn)動(dòng)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(shí)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(jiǎn)單得多。(4)圖像法:由vn,求出相應(yīng)點(diǎn)的速度。確定各計(jì)數(shù)點(diǎn)的坐標(biāo)值(v1,T)、(v2,2T)、(vn,nT)。畫(huà)出v t圖像,圖線(xiàn)的斜率為物體做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的加速度。易錯(cuò)起源3、 “彈簧”“橡皮條”類(lèi)實(shí)驗(yàn)例3在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,某實(shí)驗(yàn)小組將不同數(shù)量的鉤碼分別掛在豎直彈簧下端,進(jìn)行測(cè)量,根據(jù)實(shí)驗(yàn)所測(cè)數(shù)據(jù),利用描點(diǎn)法作出了所掛鉤碼的重力G與彈簧總長(zhǎng)L的關(guān)系圖像,根據(jù)圖像回答以下問(wèn)題。(1)彈簧的原長(zhǎng)為_(kāi)。(2)彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)。(3)分析圖像,總結(jié)出彈力F跟彈簧長(zhǎng)度L之間的關(guān)系式為_(kāi)。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L(zhǎng)0,故由題圖可知L010 cm。當(dāng)所掛鉤碼的重力G為0時(shí),彈簧的拉力也為0,此時(shí)彈簧長(zhǎng)度即為原長(zhǎng),所以彈簧的原長(zhǎng)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(zhǎng)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(guò)下述實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證力的平行四邊形定則。實(shí)驗(yàn)步驟:將彈簧秤固定在貼有白紙的豎直木板上,使其軸線(xiàn)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(shí),將橡皮筋兩端的位置標(biāo)記為O1、O2,記錄彈簧秤的示數(shù)F,測(cè)量并記錄O1、O2間的距離(即橡皮筋的長(zhǎng)度l)。每次將彈簧秤示數(shù)改變0.50 N,測(cè)出所對(duì)應(yīng)的l,部分?jǐn)?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(shí)橡皮筋兩端的位置,重新標(biāo)記為O、O,橡皮筋的拉力記為FO O。在秤鉤上涂抹少許潤(rùn)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(shí)拉橡皮筋的兩端,使秤鉤的下端達(dá)到O點(diǎn),將兩筆尖的位置標(biāo)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(biāo)紙上畫(huà)出Fl圖線(xiàn),根據(jù)圖線(xiàn)求得l0_cm。(2)測(cè)得OA6.00 cm,OB7.60 cm,則FOA的大小為_(kāi)N。(3)根據(jù)給出的標(biāo)度,在圖中作出FOA和FOB的合力F的圖示。(4)通過(guò)比較F與_的大小和方向,即可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。解析:(1)在坐標(biāo)系中描點(diǎn),用平滑的曲線(xiàn)(直線(xiàn))將各點(diǎn)連接起來(lái),不在直線(xiàn)上的點(diǎn)均勻分布在直線(xiàn)的兩側(cè)。如圖甲所示,由圖線(xiàn)可知與橫軸的交點(diǎn)l010.0 cm。 (4)FO O的作用效果和FOA、FOB兩個(gè)力的作用效果相同,F(xiàn)是FOA、FOB兩個(gè)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(shí)驗(yàn)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(diǎn)睛】1刻度尺及彈簧測(cè)力計(jì)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(cè)力計(jì)讀數(shù)時(shí)要先看量程和分度值,再根據(jù)指針?biāo)傅奈恢米x出所測(cè)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(diǎn)后只能有一位小數(shù)。如診斷卷第8題,彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為3.00 N。2Fx和Fl圖像的特點(diǎn)(1)Fx為一條過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn),而Fl為一條傾斜直線(xiàn)但不過(guò)原點(diǎn)。(2)Fx圖線(xiàn)和Fl圖線(xiàn)的斜率均表示彈簧(或橡皮筋)的勁度系數(shù)。(3)Fl圖線(xiàn)在l軸的截距表示彈簧(或橡皮筋)的原長(zhǎng)。(4)Fx和Fl圖線(xiàn)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(wèn)。3在驗(yàn)證力的平行四邊形定則的實(shí)驗(yàn)中,利用平行四邊形定則求得的合力與測(cè)得的合力一般不完全重合?!惧\囊妙計(jì),戰(zhàn)勝自我】1探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系的操作關(guān)鍵(1)實(shí)驗(yàn)中不能掛過(guò)多的鉤碼,防止彈簧超過(guò)彈性限度。(2)畫(huà)圖像時(shí),不要連成“折線(xiàn)”,而應(yīng)盡量讓坐標(biāo)點(diǎn)落在直線(xiàn)上或均勻分布在直線(xiàn)兩側(cè)。2驗(yàn)證力的平行四邊形定則的操作關(guān)鍵(1)每次拉伸結(jié)點(diǎn)位置O必須保持不變。(2)記下每次各力的大小和方向。(3)畫(huà)力的圖示時(shí)應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臉?biāo)度。1小剛同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究“機(jī)械能守恒定律”,他進(jìn)行如下操作:用天平測(cè)出小球的質(zhì)量為0.50 kg;用游標(biāo)卡尺測(cè)出小球的直徑為10.0 mm;用刻度尺測(cè)出小球球心到光電門(mén)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(shí),小球自由下落;在小球通過(guò)光電門(mén)時(shí),計(jì)時(shí)裝置記下小球通過(guò)光電門(mén)所用的時(shí)間為2.50103 s,由此可算出小球通過(guò)光電門(mén)的速度。(1)由以上測(cè)量數(shù)據(jù)可計(jì)算得出小球重力勢(shì)能的減少量Ep_J,小球動(dòng)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)裝置。用拉力傳感器記錄小車(chē)受到拉力的大小,在長(zhǎng)木板上相距為L(zhǎng)48.0 cm的A、B兩點(diǎn)各安裝一個(gè)速度傳感器,分別記錄細(xì)線(xiàn)拉力和小車(chē)到達(dá)A、B時(shí)的速率。(1)本實(shí)驗(yàn)有關(guān)的說(shuō)法正確的是()A兩速度傳感器之間的距離應(yīng)適當(dāng)遠(yuǎn)些B要調(diào)整長(zhǎng)木板的傾斜角度,平衡小車(chē)受到的摩擦力C應(yīng)先釋放小車(chē),再接通速度傳感器的電源D改變所掛鉤碼的數(shù)量時(shí),要使所掛鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量E不必用天平測(cè)出小車(chē)和車(chē)上的拉力傳感器的總質(zhì)量(2)某同學(xué)在表中記錄了實(shí)驗(yàn)測(cè)得的幾組數(shù)據(jù),vB2vA2是兩個(gè)速度傳感器記錄速率的平方差,則加速度的表達(dá)式為a_,表中第3次實(shí)驗(yàn)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(xiě)“平衡摩擦力不足”或“平衡摩擦力過(guò)度”)造成的。 (2)根據(jù)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)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(cè)量木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù),某小組使用DIS位移傳感器設(shè)計(jì)了如圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置,讓木塊從傾斜木板上一點(diǎn)A由靜止釋放,位移傳感器可以測(cè)出木塊到傳感器的距離。位移傳感器連接計(jì)算機(jī),描繪出滑塊相對(duì)傳感器的位移x隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示。(1)根據(jù)上述圖線(xiàn),計(jì)算0.4 s時(shí)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(cè)定動(dòng)摩擦因數(shù),還需要測(cè)量的量是_ (已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭);得出的表達(dá)式是_。 (2)選取木塊為研究的對(duì)象,木塊沿斜面方向受力:mamgsin mgcos 得:,所以要測(cè)定動(dòng)摩擦因數(shù),還需要測(cè)出斜面的傾角。答案:(1)0.401.0(2)斜面傾角(或A點(diǎn)的高度h、底邊長(zhǎng)度d、斜面長(zhǎng)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(shí)驗(yàn)裝置。他在氣墊導(dǎo)軌上安裝了一個(gè)光電門(mén)B,滑塊上固定一遮光條,滑塊用細(xì)線(xiàn)繞過(guò)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(biāo)卡尺測(cè)量遮光條的寬度d,如圖乙所示,則d_ mm。(2)實(shí)驗(yàn)時(shí),將滑塊從A位置由靜止釋放,由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過(guò)光電門(mén)B的時(shí)間t,若要得到滑塊的加速度,還需要測(cè)量的物理量是_。(3)改變鉤碼質(zhì)量,讀出對(duì)應(yīng)的力傳感器的示數(shù)F和遮光條通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間t,該同學(xué)已經(jīng)將實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)描入了圖丙所示F坐標(biāo)系中,請(qǐng)用平滑的曲線(xiàn)將各點(diǎn)連接起來(lái)。(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(zhǎng),當(dāng)遮光條的寬度為d時(shí),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(shí)驗(yàn)中保持小車(chē)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(mén)的距離L(3)見(jiàn)解析圖(4)5用如圖所示的裝置測(cè)量彈簧的彈性勢(shì)能。將彈簧放置在水平氣墊導(dǎo)軌上,左端固定,右端在O點(diǎn);在O點(diǎn)右側(cè)的B、C位置各安裝一個(gè)光電門(mén),計(jì)時(shí)器(圖中未畫(huà)出)與兩個(gè)光電門(mén)相連。先用米尺測(cè)得B、C兩點(diǎn)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(jì)時(shí)器顯示遮光片從B到C所用的時(shí)間t,用米尺測(cè)量A、O之間的距離x。(1)計(jì)算滑塊離開(kāi)彈簧時(shí)速度大小的表達(dá)式是_。(2)為求出彈簧的彈性勢(shì)能,還需要測(cè)量_。A彈簧原長(zhǎng)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(jì)時(shí)器顯示時(shí)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(yàn)證動(dòng)量守恒定律。在圖中,氣墊導(dǎo)軌上有A、B兩個(gè)滑塊,滑塊A右側(cè)帶有一彈簧片,左側(cè)與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(圖中未畫(huà)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(jì)時(shí)器(未完全畫(huà)出)可以記錄遮光片通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間。實(shí)驗(yàn)測(cè)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(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率f50.0 Hz。將光電門(mén)固定在滑塊B的右側(cè),啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,給滑塊A一向右的初速度,使它與B相碰。碰后光電計(jì)時(shí)器顯示的時(shí)間為tB3.500 ms,碰撞前后打出的紙帶如圖(b)所示。若實(shí)驗(yàn)允許的相對(duì)誤差絕對(duì)值最大為5%,本實(shí)驗(yàn)是否在誤差范圍內(nèi)驗(yàn)證了動(dòng)量守恒定律?寫(xiě)出運(yùn)算過(guò)程。解析:按定義,滑塊運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度大小v式中s為滑塊在很短時(shí)間t內(nèi)走過(guò)的路程。設(shè)紙帶上打出相鄰兩點(diǎn)的時(shí)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(dòng)量分別為p和p,則pm1v0pm1v1m2v2兩滑塊在碰撞前后總動(dòng)量相對(duì)誤差的絕對(duì)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(shí)驗(yàn)在允許的誤差范圍內(nèi)驗(yàn)證了動(dòng)量守恒定律。答案:見(jiàn)解析7為了測(cè)量小滑塊與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù),某小組設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)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(diǎn)在同一水平直線(xiàn)上。已知重力加速度為g,空氣阻力可忽略不計(jì)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程一:擋板固定在O1點(diǎn),推動(dòng)滑塊壓縮彈簧,滑塊移到A處,測(cè)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(diǎn),測(cè)出P點(diǎn)到桌面右端的水平距離為x1。實(shí)驗(yàn)過(guò)程二:將擋板的固定點(diǎn)移到距O1點(diǎn)距離為d的O2點(diǎn),如圖乙所示,推動(dòng)滑塊壓縮彈簧,滑塊移到C處,使O2C的距離與O1A的距離相等。滑塊由靜止釋放,落在水平面上的Q點(diǎn),測(cè)出Q點(diǎn)到桌面右端的水平距離為x2。(1)為完成本實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法中正確的是_。A必須測(cè)出小滑塊的質(zhì)量B必須測(cè)出彈簧的勁度系數(shù)C彈簧的壓縮量不能太小D必須測(cè)出彈簧的原長(zhǎng)(2)寫(xiě)出動(dòng)摩擦因數(shù)的表達(dá)式_。(用題中所給物理量的符號(hào)表示)(3)小紅在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過(guò)程二時(shí),發(fā)現(xiàn)滑塊未能滑出桌面。為了測(cè)量小滑塊與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù),還需測(cè)量的物理量是_。(4)某同學(xué)認(rèn)為,不測(cè)量桌面高度,改用秒表測(cè)出小滑塊從飛離桌面到落地的時(shí)間,也可測(cè)出小滑塊與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)。此實(shí)驗(yàn)方案_。(選填“可行”或“不可行”)解析:(1、2)滑塊離開(kāi)桌面后做平拋運(yùn)動(dòng),平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間:t滑塊飛行的距離:xvt所以滑塊第1次離開(kāi)桌面時(shí)的速度:v1x1 滑塊第2次離開(kāi)桌面時(shí)的速度:v2x2 滑塊第1次滑動(dòng)的過(guò)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(dòng)的過(guò)程中,W1mg(xd)mv22聯(lián)立可得:mgdm(v12v22) 即:可知,要測(cè)定動(dòng)摩擦因數(shù),與彈簧的長(zhǎng)度、彈簧的勁度系數(shù)、以及滑塊的質(zhì)量都無(wú)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(dòng)的位置到B點(diǎn)的距離(4)不可行- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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