【考前三個月】2015屆高考物理(安徽專用)名師考點點撥專題講義：專題八-實驗技能與創(chuàng)新-第1課時

PAGEPAGE-29-專題定位高考對學(xué)生實驗的考查，主要有以下十二個實驗：①研究勻變速直線運動；②探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系；③驗證力的平行四邊形定則；④驗證牛頓第二定律；⑤探究動能定理；⑥探究平拋運動的規(guī)律；⑦驗證機械能守恒定律；⑧測定金屬絲的電阻率(同時練習(xí)使用螺旋測微器)；⑨描繪小燈泡的伏安特性曲線；⑩測定電源的電動勢和內(nèi)阻；?練習(xí)使用多用電表；?探究單擺的運動、用單擺測定重力加速度．高考除了對課本中原有的學(xué)生實驗進行考查外，還增加了對演示實驗的考查，利用學(xué)生所學(xué)過的知識，對實驗器材或?qū)嶒灧椒右灾亟M，來完成新的實驗設(shè)計．設(shè)計型實驗的考查將逐步取代對課本中原有的單純學(xué)生實驗的考查．應(yīng)考策略1.熟知各種器材的特性.2.熟悉課本實驗，抓住實驗的靈魂——實驗原理，掌握數(shù)據(jù)處理的方法，熟知兩類誤差分析．第1課時力學(xué)實驗與創(chuàng)新考向1探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系圖1例1(2014·新課標(biāo)Ⅱ·23)某實驗小組探究彈簧的勁度系數(shù)k與其長度(圈數(shù))的關(guān)系．實驗裝置如圖1所示：一均勻長彈簧豎直懸掛，7個指針P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分別固定在彈簧上距懸點0、10、20、30、40、50、60圈處；通過旁邊豎直放置的刻度尺，可以讀出指針的位置，P0指向0刻度．設(shè)彈簧下端未掛重物時，各指針的位置記為x0；掛有質(zhì)量為0.100kg的砝碼時，各指針的位置記為x.測量結(jié)果及部分計算結(jié)果如下表所示(n為彈簧的圈數(shù)，取重力加速度為9.80m/s2)．已知實驗所用彈簧總?cè)?shù)為60，整個彈簧的自由長度為11.88cm.P1P2P3P4P5P6x0(cm)2.044.066.068.0510.0312.01x(cm)2.645.267.8110.3012.9315.41n102030405060k(N/m)16356.043.633.828.8eq\f(1,k)(m/N)0.00610.01790.02290.02960.0347(1)將表中數(shù)據(jù)補充完整：________；________.(2)以n為橫坐標(biāo)，eq\f(1,k)為縱坐標(biāo)，在圖2給出的坐標(biāo)紙上畫出eq\f(1,k)—n圖像．圖2(3)圖2中畫出的直線可近似認(rèn)為通過原點．若從實驗中所用的彈簧截取圈數(shù)為n的一段彈簧，該彈簧的勁度系數(shù)k與其圈數(shù)n的關(guān)系的表達式為k＝________N/m；該彈簧的勁度系數(shù)k與其自由長度l0(單位為m)的關(guān)系表達式為k＝________N/m.解析(1)根據(jù)胡克定律有mg＝k(x－x0)，解得k＝eq\f(mg,x－x0)＝eq\f(0.100×9.80,5.26－4.06×10－2)N/m≈81.7N/m，eq\f(1,k)≈0.0122m/N.(2)eq\f(1,k)－n圖像如圖所示(3)根據(jù)圖像可知，k與n的關(guān)系表達式為k＝eq\f(1.75×103,n)N/m，k與l0的關(guān)系表達式為k＝eq\f(3.47,l0)N/m.答案(1)81.70.0122(2)見解析圖(3)eq\f(1.75×103,n)(在eq\f(1.67×103,n)～eq\f(1.83×103,n)之間均可)eq\f(3.47,l0)(在eq\f(3.31,l0)～eq\f(3.62,l0)之間均可)以題說法實驗數(shù)據(jù)處理方法：(1)列表法將測得的實驗數(shù)據(jù)填入設(shè)計好的表格之中，可以分析兩物理量間的定性關(guān)系．(2)圖象法根據(jù)記錄的實驗數(shù)據(jù)在直角坐標(biāo)系內(nèi)進行作圖．若是曲線應(yīng)平滑，若是直線要讓盡量多的點過直線．或在直線兩側(cè)均勻分布．(3)函數(shù)法往往是根據(jù)圖象得到物理量間的函數(shù)關(guān)系方程式．如圖3為“測量彈簧勁度系數(shù)”的實驗裝置圖，彈簧的上端固定在鐵架臺上，下端裝有指針及掛鉤，指針恰好指向一把豎直立起的毫米刻度尺．現(xiàn)在測得在掛鉤上掛上一定數(shù)量鉤碼時指針在刻度尺上的讀數(shù)如下表：圖3鉤碼數(shù)n012345刻度尺讀數(shù)xn(cm)2.624.175.707.228.8410.43已知所有鉤碼的質(zhì)量可認(rèn)為相同且為m0＝50g，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝9.8m/s2.請回答下列問題：(1)請根據(jù)表格數(shù)據(jù)計算出彈簧的勁度系數(shù)k＝____N/m.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(2)考慮到在沒有掛鉤碼時彈簧自身有重量，測量的彈簧勁度系數(shù)k的值與真實值相比較____________(填“偏大”、“偏小”或“沒有影響”)．答案(1)32(2)沒有影響解析(1)根據(jù)胡克定律k(x－x0)＝nm0g，代入數(shù)據(jù)求k，再求平均得k＝32N/m；(2)因在計算彈力時把彈簧自身的重量引起的形變量減去了，故彈簧自身有重量對測量值沒有影響．考向2驗證力的平行四邊形定則例2(2014·江蘇·11)小明通過實驗驗證力的平行四邊形定則．圖4(1)實驗記錄紙如圖4所示，O點為橡皮筋被拉伸后伸長到的位置，兩彈簧測力計共同作用時，拉力F1和F2的方向分別過P1和P2點；一個彈簧測力計拉橡皮筋時，拉力F3的方向過P3點．三個力的大小分別為：F1＝3.30N、F2＝3.85N和F3＝4.25N．請根據(jù)圖中給出的標(biāo)度作圖求出F1和F2的合力．(2)仔細分析實驗，小明懷疑實驗中的橡皮筋被多次拉伸后彈性發(fā)生了變化，影響實驗結(jié)果．他用彈簧測力計先后兩次將橡皮筋拉伸到相同長度，發(fā)現(xiàn)讀數(shù)不相同，于是進一步探究了拉伸過程對橡皮筋彈性的影響．實驗裝置如圖5所示，將一張白紙固定在豎直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于O點，下端N掛一重物．用與白紙平行的水平力緩慢地移動N，在白紙上記錄下N的軌跡．重復(fù)上述過程，再次記錄下N的軌跡．圖5兩次實驗記錄的軌跡如圖6所示．過O點作一條直線與軌跡交于a、b兩點，則實驗中橡皮筋分別被拉伸到a和b時所受拉力Fa、Fb的大小關(guān)系為________．圖6(3)根據(jù)(2)中的實驗，可以得出的實驗結(jié)果有哪些？________(填寫選項前的字母)A．橡皮筋的長度與受到的拉力成正比B．兩次受到的拉力相同時，橡皮筋第2次的長度較長C．兩次被拉伸到相同長度時，橡皮筋第2次受到的拉力較大D．兩次受到的拉力相同時，拉力越大，橡皮筋兩次的長度之差越大(4)根據(jù)小明的上述實驗探究，請對驗證力的平行四邊形定則實驗提出兩點注意事項．解析(1)作出的圖示如圖所示．(2)重物受力情況如圖所示，由于重力不變，兩次實驗時，橡皮筋拉力T的方向相同，故水平拉力F大小相等，即Fa＝Fb.(3)根據(jù)題圖可知，選項B、D正確，選項A、C錯誤．(4)橡皮筋拉伸不宜過長，選用新橡皮筋等可減小誤差．答案(1)見解析圖(F合＝4.6～4.9N都算對)(2)Fa＝Fb(3)BD(4)橡皮筋拉伸不宜過長；選用新橡皮筋(或：拉力不宜過大；選用彈性好的橡皮筋；換用彈性好的彈簧)以題說法1.本實驗考查的重點是“力作用效果的等效性”．2．對實驗步驟中兩個分力和合力的大小和方向的確定也是考查的重點．有同學(xué)利用如圖7所示的裝置來驗證力的平行四邊形定則：在豎直木板上鋪有白紙，固定兩個光滑的滑輪A和B，將繩子打一個結(jié)點O，每個鉤碼的質(zhì)量相等，當(dāng)系統(tǒng)達到平衡時，根據(jù)鉤碼的個數(shù)讀出三根繩子的拉力FTOA、FTOB和FTOC，回答下列問題：圖7(1)改變鉤碼個數(shù)，實驗?zāi)芡瓿傻氖莀_______．A．鉤碼的個數(shù)N1＝N2＝2，N3＝4B．鉤碼的個數(shù)N1＝N3＝3，N2＝4C．鉤碼的個數(shù)N1＝N2＝N3＝4D．鉤碼的個數(shù)，N1＝3，N2＝4，N3＝5(2)在拆下鉤碼和繩子前，應(yīng)該做好三個方面的記錄：________________________________________________________________________；________________________________________________________________________；________________________________________________________________________.答案(1)BCD(2)標(biāo)記結(jié)點O的位置鉤碼的個數(shù)N1、N2、N3OA、OB、OC三段繩子的方向解析(2)為驗證平行四邊形定則，必須通過作受力圖．所以先明確受力點，其次要作出力的方向并讀出力的大小，最后作出力的圖示．因此要做好記錄，需從力的三要素角度出發(fā)：需記錄O點的位置；鉤碼的個數(shù)N1、N2、N3；拉力FTOA、FTOB、FTOC的方向．考向3驗證牛頓第二定律例3如圖8所示為“探究加速度與物體所受合外力的關(guān)系”的實驗裝置圖．圖中A為小車，質(zhì)量為m1，連接在小車后面的紙帶穿過打點計時器B，它們均置于一端帶有定滑輪的足夠長的木板上，P的質(zhì)量為m2，C為彈簧測力計，實驗時改變P的質(zhì)量，讀出測力計不同讀數(shù)F，不計繩與滑輪之間的摩擦．圖8(1)下列說法正確的是()A．一端帶有定滑輪的長木板必須保持水平B．實驗時應(yīng)先接通電源后釋放小車C．實驗中m2應(yīng)遠小于m1D．測力計的讀數(shù)始終為eq\f(m2g,2)(2)如圖9為某次實驗得到的紙帶，紙帶上標(biāo)出了所選的四個計數(shù)點之間的距離，相鄰計數(shù)點間還有四個點沒有畫出．由此可求得小車的加速度的大小是________m/s2.(交流電的頻率為50Hz，結(jié)果保留二位有效數(shù)字)圖9(3)實驗時，某同學(xué)由于疏忽，遺漏了平衡摩擦力這一步驟，他測量得到的a—F圖象，可能是下列哪個選項中的圖象()解析(1)該實驗要平衡摩擦力，故A錯誤；拉力可由測力計示數(shù)獲得，故不要求重物質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量，故C錯誤；由于重物向下加速運動，由牛頓第二定律：m2g－2F＝m2a，解得：F＝eq\f(m2g－m2a,2)，故D錯誤；故選B.(2)根據(jù)勻變速直線運動的推論公式Δx＝aT2，有：a＝0.50m/s2.(3)若沒有平衡摩擦力，則當(dāng)0＜F≤Ff時，a＝0.也就是說當(dāng)繩子上有拉力時小車的加速度還為0，所以該同學(xué)測得的a－F圖象可能是選項C中的圖象．答案(1)B(2)0.50(3)C以題說法《考試大綱》規(guī)定的力學(xué)實驗中有四個涉及打點計時器：研究勻變速直線運動、驗證牛頓第二定律、探究動能定理和驗證機械能守恒定律．這類實驗的關(guān)鍵是要掌握紙帶的分析處理方法，對于紙帶常有以下三大應(yīng)用．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，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Δt＝0.02×5s＝0.1s.2．求解瞬時速度利用做勻變速直線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10所示，打n點時的瞬時速度vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T)圖103．用“逐差法”求加速度如圖11所示，a＝eq\f(x4＋x5＋x6－x1＋x2＋x3,3T2)圖11有些實驗用光電門代替打點計時器來完成瞬時速度和加速度的測量，具體做法如下：(1)求瞬時速度：把遮光條(寬度為d)通過光電門的時間Δt內(nèi)的平均速度看做物體經(jīng)過光電門的瞬時速度，即v＝eq\f(d,Δt).(2)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(guān)系可求加速度，即a＝eq\f(v\o\al(2,2)－v\o\al(2,1),2L).某同學(xué)利用如圖12甲所示裝置來研究加速度與力的關(guān)系．他將光電門1和2分別固定在長木板的A、B兩處，換用不同的重物通過細線拉同一小車(小車質(zhì)量約為200克)，每次小車都從同一位置由靜止釋放．圖12(1)長木板右端墊一物塊，其作用是用來_____________________________；(2)用游標(biāo)卡尺測得遮光條的寬度為________cm；(3)對于所掛重物的質(zhì)量，以下取值有利于減小實驗誤差的是________．(填選項前字母)A．1克B．5克C．10克D．40克(4)現(xiàn)用該裝置來探究功與速度變化的關(guān)系，關(guān)閉光電門2，測出多組重物的質(zhì)量m和對應(yīng)遮光條通過光電門1的時間Δt，通過描點作出線性圖象，應(yīng)作出________圖象．(填選項前字母)A．Δt－mB．Δt2－mC．m－eq\f(1,Δt)D．m－eq\f(1,Δt2)答案(1)平衡摩擦力(2)0.52(3)BC(4)D解析(1)長木板右端墊一物塊，調(diào)整后可以使小車的下滑分力與受到的摩擦力平衡．(2)從游標(biāo)卡尺讀出：5mm＋2×0.1mm＝5.2mm＝0.52cm.(3)應(yīng)使拉力遠小于小車的重力，這時拉力才接近重物的重量，但如果選A，由于拉力太小，不容易觀察，因此不能選A，只能選B、C.(4)實際驗證的是mgh＝eq\f(1,2)Mv2，而v＝eq\f(d,Δt)，由于做出的圖象為直線，因此應(yīng)該做出m－eq\f(1,Δt2)圖象．考向4探究動能定理例4(2014·天津·9(2))某同學(xué)把附有滑輪的長木板平放在實驗桌上，將細繩一端拴在小車上，另一端繞過定滑輪，掛上適當(dāng)?shù)你^碼，使小車在鉤碼的牽引下運動，以此定量探究繩拉力做功與小車動能變化的關(guān)系．此外還準(zhǔn)備了打點計時器及配套的電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊等．組裝的實驗裝置如圖13所示．圖13①若要完成該實驗，必需的實驗器材還有哪些________．②實驗開始時，他先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募毨K與木板平行．他這樣做的目的是下列的哪個________(填字母代號)．A．避免小車在運動過程中發(fā)生抖動B．可使打點計時器在紙帶上打出的點跡清晰C．可以保證小車最終能夠?qū)崿F(xiàn)勻速直線運動D．可在平衡摩擦力后使細繩拉力等于小車受的合力③平衡摩擦力后，當(dāng)他用多個鉤碼牽引小車時，發(fā)現(xiàn)小車運動過快，致使打出的紙帶上點數(shù)較少，難以選到合適的點計算小車速度，在保證所掛鉤碼數(shù)目不變的條件下，請你利用本實驗的器材提出一個解決辦法：________________________________________________________________________________________________________________________________________________.④他將鉤碼重力做的功當(dāng)作細繩拉力做的功，經(jīng)多次實驗發(fā)現(xiàn)拉力做功總是要比小車動能增量大一些．這一情況可能是下列哪些原因造成的________(填字母代號)．A．在接通電源的同時釋放了小車B．小車釋放時離打點計時器太近C．阻力未完全被小車重力沿木板方向的分力平衡掉D．鉤碼做勻加速運動，鉤碼重力大于細繩拉力解析①本實驗需要知道小車的動能，因此還需要用天平測出小車的質(zhì)量，用刻度尺測量紙帶上點跡之間的長度，求出小車的瞬時速度．②牽引小車的細繩與木板平行的目的是在平衡摩擦力后使細繩拉力等于小車受的合力，選項D正確．③在保證所掛鉤碼數(shù)目不變的條件下要減小小車加速度可以增加小車的質(zhì)量，故可在小車上加適量砝碼(或鉤碼)．④當(dāng)小車在運動過程中存在阻力時，拉力做正功和阻力做負功之和等于小車動能的增量，故拉力做功總是要比小車動能增量大一些；當(dāng)鉤碼加速運動時，鉤碼重力大于細繩拉力，此同學(xué)將鉤碼重力做的功當(dāng)作細繩拉力做的功，則拉力做功要比小車動能增量大，故只有C、D正確．答案①刻度尺、天平(包括砝碼)②D③可在小車上加適量砝碼(或鉤碼)④CD以題說法明確實驗原理往往是解決實驗問題的關(guān)鍵，該實驗的一些操作和要求與驗證牛頓第二定律的實驗類似，可以進行知識與方法的遷移．學(xué)會利用所學(xué)知識，對實驗器材或?qū)嶒灧椒右灾亟M，完成新的實驗設(shè)計．在探究動能定理的實驗中，某實驗小組組裝了一套如圖14所示的裝置，拉力傳感器固定在小車上，一端與細繩相連，用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大?。┻^打點計時器的紙帶與小車尾部相連接，打點計時器打點周期為T，實驗的部分步驟如下：圖14(1)平衡小車所受的阻力：不掛鉤碼，調(diào)整木板右端的高度，用手輕推小車，直到打點計時器在紙帶上打出一系列________的點．(2)測量小車和拉力傳感器的總質(zhì)量M，按圖組裝好儀器，并連接好所需電路，將小車停在打點計時器附近，先接通拉力傳感器和打點計時器的電源，然后__________，打出一條紙帶，關(guān)閉電源．(3)在打出的紙帶中選擇一條比較理想的紙帶如圖15所示，在紙帶上按打點先后順序依次取O、A、B、C、D、E等多個計數(shù)點，各個計數(shù)點到O點間的距離分別用hA、hB、hC、hD、hE、……表示，則小車和拉力傳感器在計時器打下D點時的動能表達式為____________________，若拉力傳感器的讀數(shù)為F，計時器打下A點到打下D點過程中，細繩拉力對小車所做功的表達式為______________．圖15(4)某同學(xué)以A點為起始點，以A點到各個計數(shù)點動能的增量ΔEk為縱坐標(biāo)，以A點到各個計數(shù)點拉力對小車所做的功W為橫坐標(biāo)，得到一條過原點的傾角為45°的直線，由此可以得到的結(jié)論是_______________________________________________________________________．答案(1)間距相等(2)釋放小車(3)eq\f(MhE－h(huán)C2,8T2)F(hD－h(huán)A)(4)外力所做的功等于物體動能的變化量解析(1)當(dāng)打點計時器能在紙帶上打出一系列間隔均勻的點時，小車做勻速直線運動，受力平衡．(2)在組裝好實驗裝置的基礎(chǔ)上，進行實驗時應(yīng)先接通電源，再釋放小車．(3)D點的瞬時速度等于CE段的平均速度，即vD＝eq\f(hE－h(huán)C,2T)，故打下D點時的動能為EkD＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,D)＝eq\f(MhE－h(huán)C2,8T2)；拉力對小車做的功為W＝F(hD－h(huán)A)．(4)因圖線是一條過原點的直線且直線的傾角為45°，可得出方程式ΔEk＝W，故可得結(jié)論：外力所做的功等于物體動能的變化量．考向5驗證機械能守恒定律例5為了驗證機械能守恒定律，某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)利用透明直尺和光電計時器設(shè)計了一套實驗裝置，如圖16所示．當(dāng)有不透光物體從光電門間通過時，光電計時器就可以顯示物體的擋光時間，所用的光電門傳感器可測的最短時間為0.01ms.將具有很好擋光效果的寬度為d＝3.8×10－3m的黑色磁帶貼在透明直尺上．實驗時，將直尺從一定高度由靜止釋放，并使其豎直通過光電門．某同學(xué)測得各段黑色磁帶通過光電門的時間Δti與圖中所示的高度差Δhi，并將部分?jǐn)?shù)據(jù)進行了處理，結(jié)果如下表所示(表格中M為直尺質(zhì)量，取g＝9.8m/s2)．圖16Δti(10－3s)vi＝eq\f(d,Δti)(m·s－1)ΔEi＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,i)－eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,1)Δhi(m)MgΔhi11.213.1321.153.310.58M0.060.58M31.003.782.24M0.232.25M40.954.003.10M0.323.14M50.900.41(1)從表格中數(shù)據(jù)可知，直尺上磁帶通過光電門的瞬時速度是利用vi＝eq\f(d,Δti)求出的，請你簡要分析該同學(xué)這樣做的理由是：________________________________________________________________________.(2)請將表格中的數(shù)據(jù)填寫完整．(3)通過實驗得出的結(jié)論是：________________________________________________________________________.(4)根據(jù)該實驗，請你判斷下列ΔEk－Δh圖象中正確的是()解析(1)瞬時速度等于極短時間或極短位移內(nèi)的平均速度，故直尺上磁帶通過光電門的瞬時速度可利用vi＝eq\f(d,Δti)求出．(2)第5點速度為v5＝eq\f(d,Δt5)＝eq\f(3.8×10－3m,0.90×10－3s)≈4.22m/s.從第5點到第1點間動能的增加量為ΔEk＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,5)－eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,1)＝eq\f(1,2)×M×(4.222－3.132)≈4.01M.從第5點到第1點間重力勢能的減少量為ΔEp＝MgΔh5＝M×9.8×0.41≈4.02M.(3)從表中數(shù)據(jù)可知，在誤差允許的范圍內(nèi)，重力勢能的減少量等于動能的增加量．(4)根據(jù)動能定理可知：MgΔh＝ΔEk，故ΔEk－Δh的圖象是一條過原點的直線，故C正確．答案(1)瞬時速度等于極短時間或極短位移內(nèi)的平均速度(2)4.224.01M4.02M(3)在誤差允許的范圍內(nèi)，重力勢能的減少量等于動能的增加量(4)C以題說法本實驗數(shù)據(jù)處理的方法方法1：利用起點和第n點：驗證ghn＝eq\f(1,2)veq\o\al(2,n).方法2：任取較遠兩點A、B：驗證ghAB＝eq\f(1,2)veq\o\al(2,B)－eq\f(1,2)veq\o\al(2,A).方法3：圖象法．如圖17甲所示的裝置叫做阿特伍德機，是英國數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家阿特伍德(G·Atwood1746－1807)創(chuàng)制的一種著名力學(xué)實驗裝置，用來研究勻變速直線運動的規(guī)律．某同學(xué)對該裝置加以改進后用來驗證機械能守恒定律，如圖乙所示．圖17(1)實驗時，該同學(xué)進行了如下操作：①將質(zhì)量均為M(A的含擋光片、B的含掛鉤)的重物用繩連接后，跨放在定滑輪上，處于靜止?fàn)顟B(tài)．測量出________________(填“A的上表面”、“A的下表面”或“擋光片中心”)到光電門中心的豎直距離h.②在B的下端掛上質(zhì)量為m的物塊C，讓系統(tǒng)(重物A、B以及物塊C)中的物體由靜止開始運動，光電門記錄擋光片擋光的時間為Δt.③測出擋光片的寬度d，計算有關(guān)物理量，驗證機械能守恒定律．(2)如果系統(tǒng)(重物A、B以及物塊C)的機械能守恒，應(yīng)滿足的關(guān)系式為________________________(已知重力加速度為g)．(3)引起該實驗系統(tǒng)誤差的原因有________________________________________________________________________(寫一條即可)．(4)驗證實驗結(jié)束后，該同學(xué)突發(fā)奇想：如果系統(tǒng)(重物A、B以及物塊C)的機械能守恒，不斷增大物塊C的質(zhì)量m，重物B的加速度a也將不斷增大，那么a與m之間有怎樣的定量關(guān)系？a隨m增大會趨于一個什么值？請你幫該同學(xué)解決：①寫出a與m之間的關(guān)系式：________________________________________________________________________(還要用到M和g)．②a的值會趨于________．答案(1)①擋光片中心(2)mgh＝eq\f(1,2)(2M＋m)(eq\f(d,Δt))2(3)繩子有一定的質(zhì)量、滑輪與繩子之間有摩擦、重物運動受到空氣阻力等(4)①a＝eq\f(mg,2M＋m)＝eq\f(g,\f(2M,m)＋1)②重力加速度g解析(1)、(2)需要測量系統(tǒng)重力勢能的變化量，則應(yīng)該測量出擋光片中心到光電門中心的豎直距離，系統(tǒng)的末速度為：v＝eq\f(d,Δt)，則系統(tǒng)重力勢能的減少量ΔEp＝mgh，系統(tǒng)動能的增加量為：ΔEk＝eq\f(1,2)(2M＋m)v2＝eq\f(1,2)(2M＋m)(eq\f(d,Δt))2，若系統(tǒng)機械能守恒，則有：mgh＝eq\f(1,2)(2M＋m)(eq\f(d,Δt))2.(3)系統(tǒng)機械能守恒的條件是只有重力做功，引起實驗系統(tǒng)誤差的原因可能有：繩子有一定的質(zhì)量、滑輪與繩子之間有摩擦、重物運動受到空氣阻力等．(4)根據(jù)牛頓第二定律得，系統(tǒng)所受的合力為mg，則系統(tǒng)加速度為：a＝eq\f(mg,2M＋m)＝eq\f(g,\f(2M,m)＋1)，當(dāng)m不斷增大，則a趨于g.考向6探究平拋運動的規(guī)律圖18例6為了探究平拋運動的規(guī)律，某同學(xué)設(shè)計如圖18所示的實驗裝置，兩個完全相同的斜槽固定在同一豎直平面內(nèi)，斜槽2的末端吻接一足夠長的水平軌道，讓兩個完全相同的小球同時從斜槽上滾下．(1)有關(guān)該實驗下列說法正確的是________．A．只能驗證平拋運動豎直方向是自由落體運動B．只能驗證平拋運動水平方向是勻速直線運動C．既能驗證平拋運動豎直方向是自由落體運動，又能驗證水平方向是勻速直線運動D．兩小球釋放點距斜槽末端的高度差應(yīng)相等(2)為使實驗成功，給該同學(xué)提出兩條合理的建議：①________________________________________________________________________，②________________________________________________________________________.解析(1)當(dāng)兩個球從相同高度差地方同時運動，球A進入水平端后將做平拋運動，球B進入水平端后做勻速運動，兩球?qū)嗯?，則說明平拋運動的水平分運動是勻速直線運動，故選項B、D正確．(2)斜槽水平端要水平；斜槽盡量光滑；兩球無初速度釋放．答案(1)BD(2)見解析圖19是“研究平拋物體的運動”實驗裝置圖．(g取10m/s2)圖19(1)在實驗前應(yīng)________．A．將斜槽的末端切線調(diào)成水平B．將木板校準(zhǔn)到豎直方向，并使木板平面與小球下落的豎直平面平行C．在白紙上記錄斜槽末端槽口的位置O，作為小球做平拋運動的起點和所建坐標(biāo)系的原點D．測出平拋小球的質(zhì)量(2)圖20是正確實驗取得的數(shù)據(jù)，其中O為拋出點，則此小球做平拋運動的初速度為________m/s；圖20(3)在另一次實驗中將白紙換成方格紙，每小格的邊長L＝5cm，通過實驗，記錄了小球在運動途中的三個位置，如圖21所示，則該小球做平拋運動的初速度為________m/s；B點的豎直分速度為________m/s.圖21答案(1)AB(2)1.6(3)1.52解析(1)在實驗前應(yīng)：將斜槽的末端切線調(diào)成水平；將木板校準(zhǔn)到豎直方向，并使木板平面與小球下落的豎直平面平行；在白紙上記錄斜槽末端上方距離槽口為小球的半徑R的位置O，作為小球做平拋運動的起點和所建坐標(biāo)系的原點；此實驗不需要測出平拋小球的質(zhì)量．故選AB.(2)根據(jù)h＝eq\f(1,2)gt2，可得t＝eq\r(\f(2h,g))＝eq\r(\f(2×20×10－2,10))s＝0.2s，所以初速度v＝eq\f(x,t)＝eq\f(0.32,0.2)m/s＝1.6m/s.(3)因為ABC三點的水平距離相等，故tAB＝tBC＝T，根據(jù)Δh＝gT2，可得T＝eq\r(\f(Δh,g))＝eq\r(\f(2L,g))＝eq\r(\f(2×0.05m,10m/s2))＝0.1s，所以初速度v0＝eq\f(x,T)＝eq\f(3L,T)＝eq\f(3×0.05,0.1)m/s＝1.5m/s；根據(jù)豎直方向的運動規(guī)律，因為hAB∶hBC＝3∶5，可知拋出點距離B點的豎直距離為4L，水平距離為6L，即從拋出到到達B點的時間為2T，則B點的豎直分速度為vB⊥＝g·2T＝10m/s2×0.2s＝2m/s.考向7探究單擺的運動，用單擺測定重力加速度例7某實驗小組擬用如圖22所示的裝置研究滑塊的運動．實驗器材有：滑塊、鉤碼、紙帶、毫米刻度尺、帶滑輪的木板、漏斗和細線組成的單擺(細線質(zhì)量不計且不可伸長，裝滿有色液體后，漏斗和液體質(zhì)量相差不大)等．實驗前，在控制液體不漏的情況下，從漏斗某次經(jīng)過最低點時開始計時，測得之后漏斗第100次經(jīng)過最低點共用時100秒；實驗中，讓滑塊在鉤碼作用下拖動紙帶做勻加速直線運動，同時單擺垂直于紙帶運動方向做微小振幅擺動，漏斗漏出的液體在紙帶上留下的痕跡記錄了漏斗在不同時刻的位置．圖22(1)該單擺的周期是________s；(2)圖23是實驗得到的有液體痕跡并進行了數(shù)據(jù)測量的紙帶，根據(jù)紙帶可求出滑塊的加速度為________m/s2；(結(jié)果取兩位有效數(shù)字)圖23(3)用該實驗裝置測量滑塊加速度，對實驗結(jié)果影響最大的因素是________________________．解析(1)一個周期內(nèi)漏斗2次經(jīng)過最低點，所以周期T＝2s.(2)由圖可知時間間隔為半個周期t＝1s，由逐差法可知a＝eq\f(0.3999＋0.3001－0.2001－0.0999,2×2×12)m/s2＝0.10m/s2.(3)漏斗重心變化導(dǎo)致單擺有效擺長變化，從而改變單擺周期，影響加速度的測量值．答案(1)2(2)0.10(3)漏斗重心變化導(dǎo)致單擺有效擺長變化，從而改變單擺周期，影響加速度的測量值(1)兩個同學(xué)分別利用清華大學(xué)和廣東中山大學(xué)的物理實驗室，各自在那里用先進的DIS系統(tǒng)較準(zhǔn)確地探究了“單擺的周期T與擺長L的關(guān)系”，他們通過校園網(wǎng)交換實驗數(shù)據(jù)，并由計算機繪制了T2－L圖象，如圖24所示．在中山大學(xué)的同學(xué)所測實驗結(jié)果對應(yīng)的圖線是________(選填A(yù)或B)．圖24(2)在清華大學(xué)做實驗的同學(xué)還利用計算機繪制了a、b兩個擺球的振動圖象，如圖25所示．關(guān)于a、b兩個擺球的振動圖象，下列說法正確的是________．圖25A．a(chǎn)、/