專題19力學實驗

專題19力學實驗知識梳理考點一基本儀器的使用和讀數(shù)1.長度的測量儀器游標卡尺(不估讀)(1)讀數(shù)：測量值＝主尺讀數(shù)(mm)＋精度×游標尺上對齊刻線數(shù)值(mm)。(2)常用精確度：10分度游標，精度0.1mm；20分度游標，精度0.05mm；50分度游標，精度0.02mm螺旋測微器(需估讀)測量值＝固定刻度＋可動刻度(帶估讀值)×0.01mm毫米刻度尺的讀數(shù)：精確到毫米，估讀一位2.時間類測量儀器的讀數(shù)(1)打點計時器：每打兩個點的時間間隔為0.02s，一般每五個點取一個計數(shù)點，則時間間隔為Δt＝0.02×5s＝0.1s。(2)頻閃照相機：用等時間間隔獲取圖象信息的方法將物體在不同時刻的位置記錄下來，時間間隔Δt＝eq\f(1,f)。(f為頻閃照相機的頻率)(3)光電計時器：記錄遮光條通過光電門的遮光時間。例一（2021江蘇適應性考試）.用如下圖所示的實驗裝置測量木塊與長木板間的動摩擦因數(shù)。把左端帶有滑輪的長木板平放在實驗桌上，載有砝碼的木塊右端連接穿過打點計時器的紙帶，左端連接細線，細線繞過定滑輪掛有槽碼，木塊在槽碼的牽引下運動通過紙帶測量木塊的加速度，并測出木塊與砝碼的總質(zhì)量M，槽碼的總質(zhì)量m，計算木塊與木板之間的摩擦力f。改變M和m進行多次實驗。(1)下列實驗操作步驟，正確順序是___________；①釋放木塊②接通打點計時器電③將木板固定在水平桌面上④調(diào)節(jié)滑輪高度使細線與木板平行⑤將紙帶穿過打點計時器的限位孔并固定在木塊上(2)實驗打出的一段紙帶如下圖所示打點計時器的工作頻率為50Hz，圖中紙帶按實際尺寸畫出，則木塊的加速度為___________m/s2；(3)甲同學測得的數(shù)據(jù)見下表。M/kgf/N請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在方格紙上作出fM圖像__________；(4)已知重力加速度g2，可求得該木塊與木板的動摩擦因數(shù)=___________；(5)乙同學用(3)問表中的數(shù)據(jù)逐一計算出每次測量的值，取其平均值作為測量結(jié)果。他發(fā)現(xiàn)該值比甲同學在(4)問中得出的值大。你認為哪位同學的結(jié)果更準確，請簡要說明理由______________?！敬鸢浮?1).③⑤④②①(2).0.47(3).見解析(4).0.33(0.32~0.34)(5).見解析【解析】(1)[1]實驗時，將木板固定在水平桌面上，接著將紙帶穿過打點計時器的限位孔并固定在木塊上，然后把細線拴在小車上，使細線跨過定滑輪并掛上槽碼，調(diào)節(jié)滑輪高度使細線與木板平行。再接通打點計時器電，接著釋放木塊。最后關閉電，取下紙帶。故正確順序是③⑤④②①。(2)[2]如圖所示每四個點選用一個計數(shù)點，標上字母。則計數(shù)點之間的時間間隔為用刻度尺測得C、E兩點到O點的距離分別為，，由逐差法得(3)[3]根據(jù)表中數(shù)據(jù)描點，用平滑的曲線連接如下(4)[4]由滑動摩擦力公式得：可知，圖線的斜率為，則：解得：(5)[5]用圖象法求，需要連線，連線時盡量讓更多的點在線上，但不會去將就每一個點。這樣偏離直線較遠的點，說明有問題，可以自動排除。但乙同學通過求平均值就做不到這一點，因此甲同學的結(jié)果更準確。例二.某同學用螺旋測微器測圓柱體的直徑時，示數(shù)如圖甲所示，此示數(shù)為________mm；用游標卡尺測量某物體的厚度時，示數(shù)如圖乙所示，此示數(shù)為_______mm.【答案】：～均正確)【解析】：螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)8mm，可動刻度讀數(shù)為＝0.470mm，所以最終讀數(shù)為8mm＋0.470mm＝8.470mm，由于需要估讀，因此在范圍～8.472mm內(nèi)均正確；游標卡尺的主尺讀數(shù)為2cm，游標尺上第13個刻度與主尺上某一刻度對齊，因此游標讀數(shù)為0.05×13mm＝0.65mm＝0.065cm，所以最終讀數(shù)為2cm＋0.065cm＝2.065cm。考點二基本力學實驗1.研究性實驗實驗名稱實驗原理實驗裝置數(shù)據(jù)處理方法研究勻變速直線運動通過紙帶數(shù)據(jù)分析運動?(1)利用連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差等于恒量進行有關計算或判斷(2)利用平均速度法求瞬時速度(3)利用Δx=aT2(或逐差法)求a(4)利用vt圖像求a研究平拋運動軌跡描繪法分析運動?取點分析法y2y1=gT2Δx=v0T2.探究性實驗實驗名稱實驗原理實驗裝置數(shù)據(jù)處理方法探究彈力與彈簧伸長量的關系F=kx圖像法探究動能定理探究單擺運動3.驗證性實驗實驗名稱實驗原理實驗裝置數(shù)據(jù)處理方法驗證力的平行四邊形定則兩力的作用效果與一力相同作圖法驗證牛頓第二定律控制變量法驗證：a∝Fa∝??圖像法驗證機械能守恒定律Ep少=Ek增?從幾條打下點的紙帶中挑選出點跡清楚的紙帶進行測量ΔEk=?,|ΔEp|=mgdn,vn=,計算對比→|ΔEp|與ΔEk驗證動量守恒定律m1v1=m1v1'+m2v2'?落點距離分析?m1·OP=m1·OM+m2·ON例一（2021·浙江卷）在“驗證機械能守恒定律”實驗中，小王用如圖1所示的裝置，讓重物從靜止開始下落，打出一條清晰的紙帶，其中的一部分如圖2所示。O點是打下的第一個點，A、B、C和D為另外4個連續(xù)打下的點。①為了減小實驗誤差，對體積和形狀相同的重物，實驗時選擇密度大的理由是___________。②已知交流電頻率為，重物質(zhì)量為，當?shù)刂亓铀俣?，則從O點到C點，重物的重力勢能變化量的絕對值___________J、C點的動能___________J（計算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字）。比較與的大小，出現(xiàn)這一結(jié)果的原因可能是___________。A．工作電壓偏高B．存在空氣阻力和摩擦力C．接通電前釋放了紙帶【答案】阻力與重力之比更?。ɑ蚱渌侠斫忉專?.5470.588C【解析】①[1]在驗證機械能守恒實驗時阻力越小越好，因此密度大的阻力與重力之比更小②[2]由圖中可知OC之間的距離為，因此機械能的減少量為[3]勻變速運動時間中點的速度等于這段時間的平均速度，因此因此動能的增加量為[4]工作電壓偏高不會影響實驗的誤差，存在摩擦力會使重力勢能的減少量大于動能的增加量，只有提前釋放了紙帶，紙帶的初速度不為零，下落到同一位置的速度偏大才會導致動能的增加量大于重力勢能的減少量。例二（2021·全國卷）某同學利用圖（a）所示裝置研究平拋運動的規(guī)律。實驗時該同學使用頻閃儀和照相機對做平拋運動的小球進行拍攝，頻閃儀每隔發(fā)出一次閃光，某次拍攝后得到的照片如圖（b）所示（圖中未包括小球剛離開軌道的影像）。圖中的背景是放在豎直平面內(nèi)的帶有方格的紙板，紙板與小球軌跡所在平面平行，其上每個方格的邊長為。該同學在實驗中測得的小球影像的高度差已經(jīng)在圖（b）中標出。完成下列填空：（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）（1）小球運動到圖（b）中位置A時，其速度的水平分量大小為___________，豎直分量大小為___________；（2）根據(jù)圖（b）中數(shù)據(jù)可得，當?shù)刂亓铀俣鹊拇笮開__________。【答案】1.02.09.7【解析】（1）[1]因小球水平方向做勻速直線運動，因此速度為[2]豎直方向做自由落體運動，因此A點的豎直速度可由平均速度等于時間中點的瞬時速度求得：（2）[3]由豎直方向的自由落體運動可得：代入數(shù)據(jù)可得：考點三實驗設計與創(chuàng)新1.掌握實驗情景設計與創(chuàng)新的“道具”⑴利用打點計時器、光電門或者其它計時工具⑵氣墊導軌、頻閃照相機等也是實驗設計的常用道具2.實驗器材的等效與替換⑴用氣墊導軌代替長木板；用光電門、頻閃相機代替打點時器等⑵用電子稱或已知質(zhì)量的鉤碼代替彈簧測力計。⑶拉力傳感器的示數(shù)即細線對滑塊的拉力，此時無須使鉤碼質(zhì)量遠大于小車的質(zhì)量3.實驗結(jié)論的拓展與延伸對基本實驗或規(guī)律進行拓展與延伸，可以是對本實驗數(shù)據(jù)處理的變化與創(chuàng)新，也可以是對實驗結(jié)論或目的的變化與創(chuàng)新，還可以是對物理規(guī)律的拓展與延伸。如：測量重力加速度落體法（滴水法、頻閃照片、光電門）、拋體法、連接體等測量動摩擦因數(shù)平面、斜面上利用平衡法、勻加速直線運動轉(zhuǎn)化法等測量例一（2021·全國卷）為測量小銅塊與瓷磚表面間的動摩擦因數(shù)，一同學將貼有標尺的瓷磚的一端放在水平桌面上，形成一傾角為的斜面（已知sin，cos），小銅塊可在斜面上加速下滑，如圖所示。該同學用拍攝小銅塊的下滑過程，然后解析視頻記錄的圖像，獲得5個連續(xù)相等時間間隔（每個時間間隔?T）內(nèi)小銅塊沿斜面下滑的距離si（i=1，2，3，4，5），如下表所示。s1s2s3s4s5由表中數(shù)據(jù)可得，小銅塊沿斜面下滑的加速度大小為___________m/s2，小銅塊與瓷磚表面間的動摩擦因數(shù)為___________。（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字，重力加速度大小取2）【答案】0.430.32【解析】[1]根據(jù)逐差法有[2]對小銅塊受力分析根據(jù)牛頓第二定律有:代入數(shù)據(jù)解得:例二（2021·廣東卷）某興趣小組測量一緩沖裝置中彈簧的勁度系數(shù)，緩沖裝置如圖所示，固定在斜面上的透明有機玻璃管與水平面夾角為30°，彈簧固定在有機玻璃管底端。實驗過程如下：先沿管軸線方向固定一毫米刻度尺，再將單個質(zhì)量為200g的鋼球（直徑略小于玻璃管內(nèi)徑）逐個從管口滑進，每滑進一個鋼球，待彈簧靜止，記錄管內(nèi)鋼球的個數(shù)n和彈簧上端對應的刻度尺示數(shù)，數(shù)據(jù)如表所示。實驗過程中彈簧始終處于彈性限度內(nèi)。采用逐差法計算彈簧壓縮量，進而計算其勁度系數(shù)。n123456（1）利用計算彈簧的壓縮量：，，______cm，壓縮量的平均值______cm；（2）上述是管中增加______個鋼球時產(chǎn)生的彈簧平均壓縮量；（3）忽略摩擦，重力加速度g取，該彈簧的勁度系數(shù)為______N/m。（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）【答案】6.046.05348.6【解析】（1）[1]根據(jù)壓縮量的變化量為[2]壓縮量的平均值為（2）[3]因三個是相差3個鋼球的壓縮量之差，則所求平均值為管中增加3個鋼球時產(chǎn)生的彈簧平均壓縮量；（3）[4]根據(jù)鋼球的平衡條件有解得能力訓練1．（2021·福建省龍巖市三模）在“用單擺測重力加速度”實驗中：（1）用毫米刻度尺測出擺線長L，用游標卡尺測出擺球的直徑D。在下面進行的操作中，正確的是：______（選填選項前的字母）；A.把單擺從平衡位置拉開一個較大的角度釋放B.擺球經(jīng)過平衡位置時開始計時C.用秒表測量單擺完成1次全振動所用時間作為單擺的周期（2）當單擺擺動穩(wěn)定后，用秒表測量單擺n次全振動的時間t，秒表的示數(shù)如圖所示，則t=______s；（3）用上述實驗過程中測出的物理量（擺線長為L，擺球直徑為D，全振動n次所用時間t）寫出重力加速度計算式g=______?！敬鸢浮?1).B(2).75.2(3).【解析】(1)[1]A．單擺在擺角小于5°的情況下做簡諧振動，故A錯誤；B．為減小實驗誤差應在單擺經(jīng)過平衡位置時計時，故B正確；C．測出多個周期的總時間然后求出平均值作為單擺的周期；故C錯誤；(2)[2]秒表的示數(shù)(3)[3]周期根據(jù)解得：2、請正確填寫下列基本儀器的讀數(shù)：圖5－11－21 (1)用游標尺為20分度的卡尺測量某物體的長度如圖5－11－21甲所示，由圖可知其長度為________cm； (2)用螺旋測微器測量某導線直徑如圖乙所示，由圖可知其直徑為________mm； (3)用多用電表的電阻“×10”擋，按正確的操作步驟測某電阻，表盤的示數(shù)如圖丙所示，則該電阻的阻值約為________Ω； (4)圖丁中電阻箱的讀數(shù)為________Ω.【答案】～均正確)(3)220【解析】(1)游標尺零刻度線對應的主尺上整數(shù)部分為50mm，游標尺第3條刻度線與主尺53mm刻度線對齊，3×0.05mm＝0.15mm，故讀數(shù)為50.15mm，即5.015cm. (2)螺旋測微器讀數(shù)為4.5mm＋19.8×0.01mm＝～4.700mm均正確)． (3)多用電表測電阻不需要估讀．用多用電表測電阻的方法：電阻的測量值＝表的示數(shù)×倍率．故答案為22×10Ω＝220Ω. (4)電阻箱的讀數(shù)方法：將每個旋鈕上指針所指的數(shù)值(都為整數(shù))乘以各自的倍率，從最高位依次往下讀，即可得到電阻箱的實際阻值．故讀數(shù)為84580.2Ω.3、（2021·北京市房山區(qū)二模）如圖，打點計時器固定在鐵架臺上，使重物帶動紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置驗證機械能守恒定律。(1)某同學列舉實驗中用到的實驗器材為：鐵架臺、打點計時器、紙帶、秒表、交流電、導線、重錘、天平。其中不必要的是______；(2)在一次實驗中，質(zhì)量1kg的重物自由下落，在紙帶上打出一系列的點，如下圖所示。若紙帶相鄰兩個點之間時間間隔為，從起點O到打下記數(shù)點B的過程中，重力勢能減少量ΔEp=______J，此過程中物體動能的增加量ΔEk=_____J（g取2，結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）；通過計算，數(shù)值上ΔEp______ΔEk（填“>”“=”或“<”），這是因為______；(3)如果以為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的圖線應是下圖中的______。A．B.C.D.【答案】(1).秒表、天平(2).0.49(3).0.48(4).大于(5).存在摩擦阻力做負功(6).B【解析】(1)[1]因為打點計時器就是計時工具，則該實驗中不需要秒表，也不需要天平；(2)[2][3]從起點O到打下記數(shù)點B的過程中，重力勢能減少量打B點時的速度此過程中物體動能的增加量[4][5]通過計算，數(shù)值上ΔEp>ΔEk，這是因為重物下落過程中存在摩擦阻力做負功。(3)[6]根據(jù)可知則圖線是過原點的直線，故選B。4、（2021·安徽省八校模擬）某同學做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗。(1)請將以下實驗步驟補充完整：A．在桌面上放一塊方木板，在方木板上鋪一張白紙，用圖釘把白紙釘在方木板上；B．用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點，在橡皮條的另一端拴上兩條細繩，細繩的另一端系著繩套；C．用兩個彈簧測力計分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點到達某一位置O。記下O點的位置，讀出兩個彈簧測力計的示數(shù)F1和F2，并__________；D．按選好的標度，用鉛筆和刻度尺作出兩個彈簧測力計的拉力F1和F2的圖示，并用平行四邊形定則求出__________；E．只用一個彈簧測力計，通過繩套拉橡皮條，使_________________，讀出彈簧測力計的示數(shù)，記下細繩的方向，按同一標度作出這個力F′的圖示；F．比較_______________，看它們是否相同，得出結(jié)論。(2)為了減小實驗誤差，以下措施必須的是___________。A．兩繩套長度必須相等B．用兩個彈簧測力計互成角度地拉橡皮條時，兩彈簧測力計示數(shù)必須相等C．兩繩套長度應適當長些，但不必相等D．用彈簧測力計通過繩套拉橡皮條時應使繩套、橡皮條平行于木板平面【答案】(1).描下兩力的方向(2).合力F(3).結(jié)點拉至O點(4).力F′和F的大小和方向(5).CD【解析】(1)[1]研究分力時，不僅要有大小，還要有方向，故還要記錄兩力的方向；[2]本實驗為了驗證力的平行四邊形定則，所以需要作出理論值進行比較，即用平行四邊形定則求出理論值合力F；[3]本實驗采用的是等效替代法，即兩次實驗效果要相同，所以通過繩套拉橡皮條，使結(jié)點拉至O點；[4]本實驗為了驗證力的平行四邊形定則，所以需要比較理論值和實際值，故比較力F′和F；(2)[5]AC．通過兩細繩用兩個彈簧秤互成角度地拉橡皮條時，并非要求兩細繩等長，且繩套的長度適當長些，有利于確定繩子的方向，A錯誤，C正確；B．兩個分力不需要一定相等，B錯誤；D．在用彈簧測力計拉橡皮條時，應使彈簧測力計的彈簧與木板平面平行，避免摩擦阻力的存在，D正確。故選CD。5、（2021·河北省實驗中學高三下學期調(diào)研）“探究平拋運動的特點”實驗裝置圖如圖所示，通過描點法畫出平拋小球的運動軌跡。（1）在做“探究平拋運動的特點”實驗時，除了木板、小球、斜槽、重垂線、鉛筆、三角板、圖釘、坐標紙之外，下列實驗器材中還需要的有_________。（填入正確選項前的字母）A.刻度尺B.秒表C.天平（2）引起實驗結(jié)果出現(xiàn)誤差的原因可能是_________。A.實驗中使用密度較小的小球B.斜槽不光滑，有摩擦C.小球自由滾下時起始位置不完全相同D.以斜槽末端緊貼著槽口處作為小球做平拋運動的起點和所建坐標系的原點O（3）實驗中，某同學安裝實驗裝置時斜槽末端的切線不水平，導致斜槽的末端Q斜向上與水平方向所成的夾角為θ。該同學在某次實驗時，小球離開斜槽的速度大小為v0，建立xQy平面直角坐標系。請根據(jù)平拋運動規(guī)律寫出小球水平方向的位移x與時間t關系式__________和豎直方向的位移y與時間t關系式_______。【答案】(1).A(2).ACD(3).(4).【解析】(1)[1]實驗通過描出小球平拋運動軌跡上的點，然后作出平拋運動軌跡，根據(jù)運動軌跡測出小球的水平與豎直分位移，應用運動學公式求出小球的初速度，實驗不需要測時間、質(zhì)量，實驗需要用刻度尺測距離，故A正確，BC錯誤。故選A。(2)[2]A．使用密度大、體積小的鋼球可以減小做平拋運動時的空氣阻力，可以減少實驗誤差，實驗中使用密度較小的小球，增大實驗誤差，故A正確；B．該實驗要求小球每次拋出的初速度要相同而且水平，因此要求小球從同一位置靜止釋放，每次鋼球與斜槽間的摩擦對小球做的功相同，因此斜槽不光滑，有摩擦，對實驗沒有影響，故B錯誤；C．為確保有相同的水平初速度，所以要求從同一位置無初速度釋放，故C正確；D．建立坐標系時，因為實際的坐標原點為小球在末端時球心在白紙上的投影，以斜槽末端端口位置為坐標原點，使得測量誤差增大，故D正確。故選ACD。(3)[3]小球離開斜槽的速度大小為v0，與水平方向所成的夾角為θ，所以小球做斜拋運動，水平方向是勻速直線運動，水平方向的速度小球水平方向的位移x與時間t關系式[4]豎直方向上是勻變速直線運動，豎直方向上的初速度為豎直方向的位移y與時間t關系式6、（2021·廣東省普寧適應性考試）如圖所示，水平傳送帶固定在桌面上，打點計時器固定在傳送帶右側(cè)與傳送帶等高的水平面上。為探究滑塊在傳送帶上的運動情況，某同學進行了下列操作。①將一端固定在滑塊上的紙帶穿過打點計時器限位孔，使滑塊處于傳送帶右端并保持靜止。②接通打點計時器與傳送帶電，傳送帶逆時針勻速轉(zhuǎn)動。③待傳送帶運行穩(wěn)定后，將滑塊由靜止釋放。④在滑塊隨傳送帶運動的過程中，打點計時器在拉直的紙帶上打出一系列點。⑤在紙帶上從某點O開始，依次選取A~H幾個連續(xù)的點，相鄰兩點間的距離如下表所示：計時點區(qū)間xOAxABxBCxCDxDExEFxFGxGH計時點間距/cm已知打點計時器使用電的頻率為50Hz，取重力加速度g=10m/s2，以地面為參考系，可以確定：（計算結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）（1）傳送帶運行穩(wěn)定后速度的大小為______m/s；（2）打點計時器在打下______兩相鄰點間的某時刻，滑塊開始勻速運動；（3）滑塊在加速運動階段的加速度大小為______m/s2。【答案】(1).0.83(2).D、E【解析】（1）[1]通過計數(shù)點間的距離可知，滑塊在EH段隨傳送帶一起做勻速運動，則傳送帶穩(wěn)定運動后速度的大小為（2）[2]根據(jù)紙帶間距的距離判斷可知，滑塊在OD段相鄰位置之差基本相等，所以滑塊在OD段做勻加速直線運動，在EH段隨傳送帶一起做勻速運動，所以在打下D、E兩相鄰點間，滑塊已開始勻速運動。（3）[3]滑塊在OD段做勻加速直線運動，根據(jù)逐差法有7、（2021·北京市朝陽區(qū)二模）某同學借助圖1所示裝置驗證動量守恒定律，長木板的一端墊有小木塊，可以微調(diào)木板的傾斜程度，以平衡摩擦力，使兩個小車均能在木板上做勻速直線運動。小車1前端貼有橡皮泥，后端與穿過打點計時器的紙帶相連，接通打點計時器電后，讓小車1以某速度做勻速直線運動，與置于木板上靜止的小車2相碰并粘在一起，之后繼續(xù)做勻速直線運動。打點計時器電頻率為50Hz，得到的紙帶如圖2所示，已將各計數(shù)點之間的距離標在圖上。（1）圖2中的數(shù)據(jù)有AB、BC、CD、DE四段，計算小車1碰撞前的速度大小應選______段，計算兩車碰撞后的速度大小應選______段；（2）若小車1的質(zhì)量（含橡皮泥）為，小車2的質(zhì)量為，根據(jù)紙帶數(shù)據(jù)，碰前兩小車的總動量是0.685kg·m/s，碰后兩小車的總動量是______kg·m/s；（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）（3）關于實驗的操作與反思，下述說法正確的是______。A．實驗中小車1必須從靜止釋放B．若小車1前端沒貼橡皮泥，不影響實驗驗證C．上述實驗裝置不能驗證彈性碰撞規(guī)律【答案】(1).BC(2).DE(3).0.684(4).C【解析】（1）[1][2]接通打點計時器電后，推動小車1由靜止開始運動，故小車有個加速過程，在碰撞前做勻速直線運動，即在相同的時間內(nèi)通過的位移相同，故BC段為勻速運動的階段，故選BC計算碰前的速度；碰撞過程是一個變速運動的過程，而小車1和2碰后的共同運動時做勻速直線運動，故在相同的時間內(nèi)通過相同的位移，應選DE段來計算碰后共同的速度。（2）[3]碰后小車的共同速度為碰后的動量為（3）[4]A．實驗中小車1不一定從靜止釋放，只要碰撞前做勻速運動即可，選項A錯誤；B．若小車1前端沒貼橡皮泥，則兩車不能粘在一起，小車2的速度不好測量，所以小車1前端沒貼橡皮泥會影響實驗驗證，選項B錯誤；C．上述實驗裝置中兩小車碰撞后粘在一起，是非彈性碰撞，彈性碰撞的話小車2碰撞后的速度無法測量，因此該裝置不能驗證彈性碰撞規(guī)律，選項C正確。故選D。8、（2021·山東省煙臺適應性練習）某興趣小組設計了如圖甲所示的實驗來探究加速度與力的關系。用M表示小車質(zhì)量，m表示沙和沙桶的質(zhì)量，滑輪和細線質(zhì)量不計。（1）該小組按照圖甲安裝好實驗器材后，設計了如下的實驗步驟：①天平測出小車的質(zhì)量M②將空的沙桶和紙帶安裝好，長木板一端墊高，啟動打點計時器，平衡摩擦力③在桶中加適量的沙子，用天平測出沙和沙桶的質(zhì)量m④小車靠近打點計時器，先接通電，再釋放小車，打出一條紙帶，記錄彈簧測力計的示數(shù)⑤根據(jù)打出的紙帶計算小車加速度的大?、薷淖兺爸猩匙拥馁|(zhì)量，重復③④⑤以上操作不必要或有錯誤的步驟是___________（選填步驟序號）（2）圖乙為某次實驗中打出的一條紙帶，0、1、2、3、4、5、6為計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間還有4個計時點未畫出。從紙帶上測出x1，x2，x5，x6。則小車加速度大小a=___________m/s2（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。（3）以彈簧測力計的示數(shù)F為橫坐標，加速度a為縱坐標，作出的aF圖像是一條直線，如圖丙所示，圖線的斜率為k，則小車的質(zhì)量為___________（用題中給定的字母符號表示）。【答案】(3).【解析】(1)[1]②將紙帶安裝好，長木板一端墊高，啟動打點計時器，平衡摩擦力，此時不能掛上沙桶；③在桶中加適量的沙子，沙和沙桶的質(zhì)量m不必測量，因為小車受到的拉力由彈簧秤進行測量，故不必要或有錯誤的步驟是②③。(2)[2]由題意可知，兩計數(shù)點間時間間隔為T，由逐差法可得，小車加速度大小為代入數(shù)據(jù)解得a2。(3)[3]由牛頓第二定律可得整理得圖線的斜率為則小車的質(zhì)量為9、（2021·北京市昌平區(qū)二模）在“驗證機械能守恒定律”實驗中，（1）甲同學采用讓重物自由下落的方法驗證機械能守恒，實驗裝置如圖所示。該同學從打出的紙帶中選出一條理想的紙帶，如圖所示。選取紙帶上連續(xù)打出的三個點A、B、C，測得它們到起始點O的距離分別為h1、h2、h3.已知重錘的質(zhì)量為m，打點計時器所接交流電的頻率為f，當?shù)氐闹亓铀俣葹間。從起始點O開始到打下B點的過程中，重錘重力勢能的減小量?EP=____________，重錘動能的增加量?Ek=____________。在誤差允許的范圍內(nèi)，如果?EP=?Ek，則可驗證機械能守恒。（2）乙同學利用氣墊導軌和光電門等器材驗證機械能守恒，實驗裝置如圖所示。實驗前，將氣墊導軌調(diào)至水平，滑塊通過細線與托盤和砝碼相連。開啟氣泵，待出氣穩(wěn)定后將滑塊從圖示位置由靜止釋放，讀出擋光條通過光電門的擋光時間為t。已知剛釋放時擋光條到光電門的距離為l，擋光條的寬度為d，托盤和砝碼的總質(zhì)量為m，滑塊和擋光條的總質(zhì)量為M，當?shù)氐闹亓铀俣葹間。在滑塊從靜止釋放到運動到光電門的過程中，系統(tǒng)重力勢能的減少量?EP=____________；系統(tǒng)動能的增加量?Ek=____________。在誤差允許的范圍內(nèi)，如果?EP=?Ek，則可驗證系統(tǒng)的機械能守恒。【答案】(1).mgh2(2).(3).mgl(4).【解析】(1)[1][2]從起始點O開始到打下B點的過程中，重錘重力勢能的減小量?EP=mgh2打下B點的速度動能的增加量(2)[3][4]在滑塊從靜止釋放到運動到光電門的過程中，系統(tǒng)重力勢能的減少量?EP=mgl通過光電門速度系統(tǒng)動能的增加量?Ek=10、（2021·北京市房山區(qū)一模）某同學用如圖15所示的裝置做“驗證動量守恒定律”的實驗。先將a球從斜槽軌道上某固定點由靜止開始滾下，在水平地面上的記錄紙上留下壓痕，重復10次，再把同樣大小的b球靜止放在斜槽軌道水平段的最右端，讓a球仍從原固定點由靜止開始滾下與b球相碰，碰后兩球分別落在記錄紙的不同位置，重復10次。(1)關于實驗，下列說法正確的是_A．實驗時，a、b兩個小球相碰后應同時落地B．實驗時，a、b兩個小球的直徑可以不相同C．實驗時，入射球每次不必從斜槽上的同一位置由靜止釋放D．實驗時，斜槽末端的切線必須水平(2）實驗必須測量的物理量是__________(填序號字母)A．a(chǎn)、b兩個小球的質(zhì)量ma、mbB．斜槽軌道末端到水平地面的高度HC．a(chǎn)球的固定釋放點到斜槽軌道末端的高度hD．a(chǎn)、b兩個小球離開斜槽軌道后做平拋運動的飛行時間E．記錄紙上О點到兩小球的平均落點位置A、B、C的距離(3)入射a球從固定點下滑過程中與斜槽軌道間存在摩擦力，這對實驗結(jié)果是否會有影響?并說明理由。___________________________________________________________________________________。(4)如果以各球落點所在直線為x軸，以О為原點，A、B、C三點坐標分別為xAm，xBm，xCm，若碰撞中符合動量守恒。實驗所用小球直徑均為2cm，則a、b兩小球的質(zhì)量之比__________?！敬鸢浮浚?）AD（2分）；（2）AE（2分）；（3）不影響（1分），理由：只要求a球每次到達斜槽底端（碰前）速度相同即可（1分）；（4）2：1（2分）?！窘馕觥浚?）實驗時，a、b兩個小球相碰后下落的高度相同，故它們應同時落地，選項A正確；實驗時，a、b兩個小球的直徑需要相同，故選項B錯誤；實驗時，入射球每次必須從斜槽上的同一位置由靜止釋放，以保證每次球在平面上的速度相同，選項C錯誤；實驗時，斜槽末端的切線必須水平，以保證每次球都是平拋，選項D正確。（2）要驗證動量守恒，則實驗時必須測量的物理量有a、b兩個小球的質(zhì)量ma、mb，選項A正確；斜槽軌道末端到水平地面的高度H不需要測量，因為每個小球經(jīng)過這段高度的時間都是相同的，列式后可以約掉，選項B錯誤；a球的固定釋放點到斜槽軌道末端的高度h也不必測量，因為不需要用h計算小球的速度，選項C錯誤；a、b兩個小球離開斜槽軌道后做平拋運動的飛行時間也不需要測出，在列式時可以約掉的，選項D錯誤；記錄紙上О點到兩小球的平均落點位置A、B、C的距離是需要的，選項E正確；（3）小球下滑過程中與斜槽軌道間存在的摩擦力如果一直都有且不變，則小球每次滑到底端時的速度也是不變的，故這對實驗結(jié)果沒有影響；（4）若碰撞的過程中動量守恒，則maxB=maxA+mbxC，故存在mam=mam+mbm，解得ma:mb=2:1，小球的直徑為2cm，一是說明它很小，二是在代入數(shù)據(jù)時不用考慮它的大小。11、（2021·北京市朝陽區(qū)一模）某同學用如圖1所示的裝置來探究彈簧彈力F和長度L的關系，把彈簧上端固定在鐵架臺的橫桿上，記錄彈簧自由下垂時下端所到達的刻度位置。然后