新高考物理二輪復(fù)習(xí)題型歸納與變式練習(xí)專題17力學(xué)實驗(含解析)

專題17：力學(xué)實驗考點01基本儀器的讀數(shù)和使用 1考點02“紙帶類”實驗 5考點03“橡皮條、彈簧、碰撞”類實驗 8考點04力學(xué)創(chuàng)新實驗 10考點05其它實驗 12考點01基本儀器的讀數(shù)和使用【考點詮釋】1．兩種常見長度測量儀器的使用及讀數(shù)方法游標(biāo)卡尺(不估讀)(1)讀數(shù)：測量值＝主尺讀數(shù)(mm)＋精度×游標(biāo)尺上對齊刻線數(shù)值(mm)。(2)常用精確度：10分度游標(biāo)，精度0.1mm；20分度游標(biāo)，精度0.05mm；50分度游標(biāo)，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)×0.01mm2.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?！镜淅?】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)SKIPIF1<0。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接通打點計時器電源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(xué)測得的數(shù)據(jù)見下表。M/kg0.7000.6000.5000.4000.300f/N2.482.181.801.501.16請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在方格紙上作出f-M圖像__________；(4)已知重力加速度g=9.80m/s2，可求得該木塊與木板的動摩擦因數(shù)SKIPIF1<0=___________；(5)乙同學(xué)用(3)問表中的數(shù)據(jù)逐一計算出每次測量的SKIPIF1<0值，取其平均值作為測量結(jié)果。他發(fā)現(xiàn)該值比甲同學(xué)在(4)問中得出的SKIPIF1<0值大。你認為哪位同學(xué)的結(jié)果更準(zhǔn)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源，接著釋放木塊。最后關(guān)閉電源，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(biāo)上字母。則計數(shù)點之間的時間間隔為SKIPIF1<0用刻度尺測得C、E兩點到O點的距離分別為SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，由逐差法得SKIPIF1<0(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：SKIPIF1<0可知，SKIPIF1<0圖線的斜率為SKIPIF1<0，則：SKIPIF1<0解得：SKIPIF1<0(5)[5]用圖象法求SKIPIF1<0，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(xué)通過求平均值就做不到這一點，因此甲同學(xué)的結(jié)果更準(zhǔn)確?！咀兪?-1】某同學(xué)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(biāo)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】：8.470(8.470～8.472均正確)2.065【解析】：螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)8mm，可動刻度讀數(shù)為0.01×47.0＝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8.470～8.472mm內(nèi)均正確；游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為2cm，游標(biāo)尺上第13個刻度與主尺上某一刻度對齊，因此游標(biāo)讀數(shù)為0.05×13mm＝0.65mm＝0.065cm，所以最終讀數(shù)為2cm＋0.065cm＝2.065cm?！咀兪?-2】在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”時，某同學(xué)把兩根彈簧按如下圖甲方式連接起來研究．(1)某次毫米刻度尺讀數(shù)如圖乙所示，指針示數(shù)為________cm.(2)在彈性限度內(nèi)，將50g的鉤碼逐個掛在彈簧下端，得到指針A、B的示數(shù)LA、LB見下表．用表中數(shù)據(jù)計算彈簧Ⅰ的勁度系數(shù)為________N/m(結(jié)果保留三位有效數(shù)字，取g＝10m·s－2)．由表中數(shù)據(jù)________(選填“能”或“不能”)計算出彈簧Ⅱ的勁度系數(shù)．鉤碼數(shù)1234LA/cm15.7619.7723.6727.76LB/cm29.9635.7641.5147.36【答案】(1)25.85(2)12.5(12.3～12.7)能【解析】(1)指針示數(shù)為25.85cm.(2)由表格中的數(shù)據(jù)可知，當(dāng)彈力的變化量ΔF＝0.5N時，彈簧Ⅰ形變量的變化量為Δx＝4.00cm，根據(jù)胡克定律知：k＝eq\f(ΔF,Δx)＝eq\f(0.5,0.04)N/m＝12.5N/m.結(jié)合兩彈簧的示數(shù)的變化，可以得出彈簧Ⅱ形變量的變化量，結(jié)合彈力變化量，根據(jù)胡克定律能求出彈簧Ⅱ的勁度系數(shù).考點02“紙帶類”實驗【考點詮釋】1．利用紙帶判定物體的運動性質(zhì)(如圖所示)(1)若x1、x2、x3、…、x6基本相等，在誤差允許的范圍內(nèi)可認為物體做勻速直線運動。(2)利用x1、x2、x3、…、x6計算出相鄰相等時間內(nèi)的位移差x2－x1、x3－x2、…、x6－x5，若大致相等，則在誤差允許的范圍內(nèi)認為Δx＝aT2可判定物體做勻變速直線運動。2．平均速度法求速度：如圖所示，做勻變速直線運動的物體在某段時間的中間時刻的瞬時速度等于這段時間內(nèi)的平均速度，即vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T)。3．利用紙帶求加速度的三種方法(1)利用第m個T時間內(nèi)的位移和第n個T時間內(nèi)的位移求a，即a＝eq\f(xm－xn,m－nT2)。(2)逐差法：如從紙帶上得到6個連續(xù)相等時間間隔內(nèi)的位移，則a＝eq\f(x4＋x5＋x6－x1＋x2＋x3,9T2)。(3)v-t圖象法：求出各點的瞬時速度，畫出v-t圖線，圖線的斜率表示加速度a。【典例2】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SKIPIF1<0，重物質(zhì)量為SKIPIF1<0，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萐KIPIF1<0，則從O點到C點，重物的重力勢能變化量的絕對值SKIPIF1<0___________J、C點的動能SKIPIF1<0___________J（計算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字）。比較SKIPIF1<0與SKIPIF1<0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．接通電源前釋放了紙帶【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?、赱2]由圖中可知OC之間的距離為SKIPIF1<0，因此機械能的減少量為SKIPIF1<0[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SKIPIF1<0因此動能的增加量為SKIPIF1<0[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(dǎo)致動能的增加量大于重力勢能的減少量?！咀兪?-1】(1)用如圖所示裝置進行“探究功與速度變化的關(guān)系”實驗。裝有砝碼的盤用繞過滑輪的細線牽引小車，盤和砝碼的重力可當(dāng)作牽引力。小車運動的位移和速度可以由打點紙帶測出，以小車為研究對象，改變砝碼質(zhì)量，便可探究牽引力所做的功與小車速度變化的關(guān)系。①關(guān)于這個實驗，下列說法正確的是______；A．需要補償小車受到阻力的影響B(tài)．該實驗裝置可以“驗證機械能守恒定律”C．需要通過調(diào)節(jié)定滑輪使細線與長木板平行D．需要滿足盤和砝碼的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量②如圖2所示是兩條紙帶，實驗時打出的應(yīng)是第______條（填寫“I”或“II”）紙帶；③根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上畫出的W-v2圖象是一條過原點的直線，據(jù)此圖象______（填“能”或“不能”）求出小車的質(zhì)量?！敬鸢浮緼CDⅡ能【解析】(1)[1]A．題中需要將盤和砝碼的重力可當(dāng)作牽引力，所以首先需要補償小車受到阻力的影響，即抬高長木板右端，小車在不接盤和砝碼的情況下，輕推小車，使小車做勻速直線運動，說明小車重力沿斜面的分力與小車所受阻力等大反向，A正確；D．然后掛上盤與砝碼SKIPIF1<0，根據(jù)牛頓第二定律SKIPIF1<0對小車SKIPIF1<0，根據(jù)牛頓第二定律SKIPIF1<0兩式相比解得繩子拉力SKIPIF1<0當(dāng)滿足盤和砝碼的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，即SKIPIF1<0，盤和砝碼的重力可當(dāng)作牽引力，D正確；B．實驗過程中摩擦阻力無法消除，本實驗裝置無法驗證“機械能守恒定律”故B錯誤。C．細線與長木板平行需要平行，保證繩子的拉力與小車運動方向一致，這樣盤和砝碼的重力可完全當(dāng)作牽引力，C正確。故選ACD。[2]小車做勻加速直線運動，位移逐漸增大，所以實驗打出的紙帶是第II條。[3]根據(jù)動能定理可知SKIPIF1<0，圖像的斜率為SKIPIF1<0，據(jù)SKIPIF1<0能求出小車的質(zhì)量。考點03“橡皮條、彈簧、碰撞”類實驗【考點詮釋】1．探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系的操作關(guān)鍵(1)實驗中不能掛過多的鉤碼，防止彈簧超過其彈性限度。(2)畫圖象時，不要連成“折線”，而應(yīng)盡量讓坐標(biāo)點落在直線上或均勻分布在直線兩側(cè)。2．驗證力的平行四邊形定則的操作關(guān)鍵(1)每次拉伸結(jié)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(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臉?biāo)度。3．驗證動量守恒定律的關(guān)鍵無論采用哪種方案驗證動量守恒定律，均須測量系統(tǒng)內(nèi)各物體作用前后的動量(即質(zhì)量和速度的乘積)。4．常見的數(shù)據(jù)處理方法(1)列表法：直接從表格數(shù)據(jù)中得到彈力F與伸長量x的比值是一個常數(shù)。(2)圖象法：以彈力F為縱坐標(biāo)，彈簧的伸長量x為橫坐標(biāo)，根據(jù)所測數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)系中描點連線，可得到一條過原點的直線。①F-x圖線為一條過原點的直線，而F-l圖線為一條傾斜直線但不過原點。②F-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)。③F-l圖線在l軸的截距表示彈簧(或橡皮筋)的原長。④F-x圖線和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。(3)函數(shù)法：在誤差允許范圍內(nèi)，可寫出彈力與彈簧伸長量的函數(shù)關(guān)系式F＝kx。實際解題中常與圖象法配合使用，以得到函數(shù)式或?qū)Ρ葘嶋H關(guān)系式用以計算物理量等?！镜淅?】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(yīng)的刻度尺示數(shù)SKIPIF1<0，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)。n123456SKIPIF1<08.0410.0312.0514.0716.1118.09（1）利用SKIPIF1<0計算彈簧的壓縮量：SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0______cm，壓縮量的平均值SKIPIF1<0______cm；（2）上述SKIPIF1<0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SKIPIF1<0，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SKIPIF1<0[2]壓縮量的平均值為SKIPIF1<0（2）[3]因三個SKIPIF1<0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SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0【變式3-1】為測量小銅塊與瓷磚表面間的動摩擦因數(shù)，一同學(xué)將貼有標(biāo)尺的瓷磚的一端放在水平桌面上，形成一傾角為SKIPIF1<0的斜面（已知sinSKIPIF1<0=0.34，cosSKIPIF1<0=0.94），小銅塊可在斜面上加速下滑，如圖所示。該同學(xué)用手機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=0.20s）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。s1s2s3s4s55.87cm7.58cm9.31cm11.02cm12.74cm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9.80m/s2）【答案】0.430.32【解析】[1]根據(jù)逐差法有SKIPIF1<0[2]對小銅塊受力分析根據(jù)牛頓第二定律有:SKIPIF1<0代入數(shù)據(jù)解得:SKIPIF1<0考點04力學(xué)創(chuàng)新實驗【考點詮釋】1．創(chuàng)新型實驗的特點(1)以基本的力學(xué)模型為載體，依托運動學(xué)規(guī)律和力學(xué)定律設(shè)計實驗。(2)將實驗的基本方法(控制變量法)和處理數(shù)據(jù)的基本方法(圖象法、逐差法)，融入到實驗的綜合分析之中。2．創(chuàng)新型實驗的解法(1)根據(jù)題目情景，抽象出相應(yīng)的力學(xué)模型、運動過程，根據(jù)相應(yīng)規(guī)律列出關(guān)系式從而明確實驗的理論依據(jù)。(2)應(yīng)用原理公式或圖象法處理實驗數(shù)據(jù)，結(jié)合物體實際受力情況和理論受力情況對結(jié)果進行分析?！镜淅?】一同學(xué)用電子秤、水壺、細線、墻釘和貼在墻上的白紙等物品，在家中驗證力的平行四邊形定則。(1)如圖(a)，在電子秤的下端懸掛一裝滿水的水壺，記下水壺______時電子秤的示數(shù)F。(2)如圖(b)，將三根細線L1、L2、L3的一端打結(jié)，另一端分別拴在電子秤的掛鉤、墻釘A和水壺杯帶上。水平拉開細線L1，在白紙上記下結(jié)點O的位置、____________和電子秤的示數(shù)F1。(3)如圖(c)，將另一顆墻釘B釘在與O同一水平位置上，并將L1拴在其上。手握電子秤沿著(2)中L2的方向拉開細線L2，使____________和三根細線的方向與(2)中重合，記錄電子秤的示數(shù)F2。(4)在白紙上按一定標(biāo)度作出電子秤拉力F、F1、F2的圖示，根據(jù)平行四邊形定則作出F1、F2的合力F′的圖示，若____________________________，則平行四邊形定則得到驗證?！敬鸢浮浚?1)靜止(2)三根細線的方向(3)結(jié)點O的位置(4)F和F′在誤差允許的范圍內(nèi)重合【解析】：(1)要測量裝滿水的水壺的重力，則應(yīng)記下水壺靜止時電子秤的示數(shù)F。(2)要畫出平行四邊形，則需要記錄分力的大小和方向，所以在白紙上記下結(jié)點O的位置的同時，也要記錄三根細線的方向以及電子秤的示數(shù)F1。(3)已經(jīng)記錄了一個分力的大小，還要記錄另一個分力的大小，則結(jié)點O的位置不能變化，力的方向也都不能變化，所以應(yīng)使結(jié)點O的位置和三根細線的方向與(2)中重合，記錄電子秤的示數(shù)F2。(4)根據(jù)平行四邊形定則作出F1、F2的合力F′的圖示，若F和F′在誤差允許的范圍內(nèi)重合，則平行四邊形定則得到驗證?！咀兪?-1】一細繩跨過懸掛的定滑輪，兩端分別系有小球A和B，如圖所示。一實驗小組用此裝置測量小球B運動的加速度。令兩小球靜止，細繩拉緊，然后釋放小球，測得小球B釋放時的高度h0=0.590m，下降一段距離后的高度h=0.100m；由h0下降至h所用的時間T=0.730s。由此求得小球B加速度的大小為a=_______m/s2（保留3位有效數(shù)字）。從實驗室提供的數(shù)據(jù)得知，小球A、B的質(zhì)量分別為100.0g和150.0g，當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮間=9.80m/s2。根據(jù)牛頓第二定律計算可得小球B加速度的大小為a′=_______m/s2（保留3位有效數(shù)字）。可以看出，a′與a有明顯差異，除實驗中的偶然誤差外，寫出一條可能產(chǎn)生這一結(jié)果的原因：__________?！敬鸢浮?.841.96滑輪的軸不光滑，繩和滑輪之間有摩擦（或滑輪有質(zhì)量）【解析】①有題意可知小球下降過程中做勻加速直線運動，故根據(jù)運動學(xué)公式有SKIPIF1<0代入數(shù)據(jù)解得a=1.84m/s2；②根據(jù)牛頓第二定律可知對小球A有SKIPIF1<0對小球B有SKIPIF1<0帶入已知數(shù)據(jù)解得SKIPIF1<0SKIPIF1<0；③在實驗中繩和滑輪之間有摩擦?xí)斐蓪嶋H計算值偏小?？键c5其它實驗【考點詮釋】1．“探究平拋運動的特點”實驗中需要注意的問題(1)實驗中必須保證通過斜槽末端點的切線水平，木板必須處在豎直平面內(nèi)，且與小球運動軌跡所在豎直平面平行，并使小球的運動靠近木板但不接觸；(2)小球必須每次從斜槽上同一位置由靜止開始滾下，因此，可在斜槽上某一位置固定一個擋板；(3)坐標(biāo)原點(小球做平拋運動的起點)不是槽口的端點，而應(yīng)是小球在槽口時球的球心在木板上的水平投影點，位于槽口末端上方r處(r為小球半徑)；(4)應(yīng)在斜槽上適當(dāng)?shù)奈恢冕尫判∏?，使它以適當(dāng)?shù)乃剿俣葤伋?，其軌跡由木板的左上角到達右下角，這樣可以使實驗誤差較??；(5)須在斜槽末端用重錘線檢查白紙上所畫y軸是否豎直。2．“探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系”實驗數(shù)據(jù)處理從表記錄的數(shù)據(jù)觀察，通過公式T2＝eq\f(4π2\r(L2－r2),g)，計算得出的周期值跟用秒表直接測量的周期值對比，看在誤差允許范圍內(nèi)是否近似相等，從而證明公式geq\f(r,\r(L2－r2))＝eq\f(4π2,T2)r是否成立，即F＝meq\f(v2,r)＝mω2r＝meq\f(4π2,T2)r是否成立(實驗時可以多次測量，以減小實驗誤差)?！镜淅?】(2021·天津?qū)W業(yè)水平等級性考試·T9)某實驗小組利用圖1所示裝置測定平拋運動的初速度。把白紙和復(fù)寫紙疊放一起固定在豎直木板上，在桌面上固定一個斜面，斜面的底邊ab與桌子邊緣及木板均平行。每次改變木板和桌邊之間的距離，讓鋼球從斜面頂端同一位置滾下，通過碰撞復(fù)寫紙，在白紙上記錄鋼球的落點。圖1(1)為了正確完成實驗，以下做法必要的是________。圖2A．實驗時應(yīng)保持桌面水平B．每次應(yīng)使鋼球從靜止開始釋放C．使斜面的底邊ab與桌邊重合D．選擇對鋼球摩擦力盡可能小的斜面(2)實驗小組每次將木板向遠離桌子的方向移動0.2m，在白紙上記錄了鋼球的4個落點，相鄰兩點之間的距離依次為15.0cm、25.0cm、35.0cm，示意如圖2。重力加速度g＝10m/s2，鋼球平拋的初速度為________m/s。(3)圖1裝置中，木板上懸掛一條鉛垂線，其作用是________________?！敬鸢浮?1)AB(2)2(3)方便將木板調(diào)整到豎直平面【解析】(1)為了使鋼球離開桌面做平拋運動，實驗時應(yīng)保持桌面水平，A項正確；為了使鋼球做平拋運動的初速度相同，每次應(yīng)使鋼球從同一位置由靜止釋放，B項正確；實驗與斜面是否光滑無關(guān)，D項錯誤；若ab邊與桌邊重合，則鋼球在空中做的不是平拋運動，C項錯誤。(2)鋼球在水平方向做勻速直線運動，每次向右移動0.2m，鋼球做平拋運動的時間均勻增大；豎直方向上，鋼球做自由落體運動，有Δy＝gT2，得T＝0.1s，所以鋼球平拋的初速度v＝eq\f(Δx,T)＝2m/s。(3)木板上懸掛鉛垂線是為了調(diào)整木板使其處于豎直狀態(tài)。【變式5-1】(2021·江南十校聯(lián)考)如圖甲所示是某同學(xué)探究做圓周運動的物體質(zhì)量、向心力、軌道半徑及線速度關(guān)系的實驗裝置，圓柱體放置在水平光滑圓盤上且做勻速圓周運動。力傳感器測量向心力F，速度傳感器測量圓柱體的線速度v，該同學(xué)通過保持圓柱體的質(zhì)量和運動的軌道半徑不變，來探究向心力F與線速度v的關(guān)系。甲(1)該同學(xué)采用的實驗方法為________。A．等效替代法B．控制變量法C．理想化模型法(2)改變線速度v，多次測量，該同學(xué)得到了五組F、v數(shù)據(jù)，如下表所示：v/(m·s－1)1.01.52.02.53.0F/N0.882.003.505.507.90該同學(xué)對數(shù)據(jù)分析后，在圖乙坐標(biāo)紙上描出了五個點。①在圖乙的坐標(biāo)紙上作出F-v2圖線。乙②若圓柱體運動的軌道半徑r＝0.2m，由作出的F-v2圖線可得圓柱體的質(zhì)量m＝________kg。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)【答案】(1)B(2)①見解析②0.18【解析】(1)實驗中研究向心力和線速度的關(guān)系，保持圓柱體的質(zhì)量和運動的軌道半徑不變，采用的實驗方法是控制變量法，故選B。(2)①作出F-v2圖線，如圖所示。②根據(jù)F＝meq\f(v2,r)知，圖線的斜率k＝eq\f(m,r)，則eq\f(m,r)＝eq\f(9,10)N·s2/m2，代入數(shù)據(jù)解得m＝0.18kg。1、（2022·湖南卷·T11）小圓同學(xué)用橡皮筋、同種一元硬幣、刻度尺、塑料袋、支架等，設(shè)計了如圖（a）所示的實驗裝置，測量冰墩墩玩具的質(zhì)量。主要實驗步驟如下：（1）查找資料，得知每枚硬幣的質(zhì)量為SKIPIF1<0；（2）將硬幣以5枚為一組逐次加入塑料袋，測量每次穩(wěn)定后橡皮筋的長度SKIPIF1<0，記錄數(shù)據(jù)如下表：序號12345硬幣數(shù)量SKIPIF1<0/枚510152025長度SKIPIF1<010.5112.0213.5415.0516.56（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖（b）上描點，繪制圖線；______（4）取出全部硬幣，把冰墩墩玩具放入塑料袋中，穩(wěn)定后橡皮筋長度的示數(shù)如圖（c）所示，此時橡皮筋的長度為______SKIPIF1<0；（5）由上述數(shù)據(jù)計算得冰墩墩玩具的質(zhì)量為______SKIPIF1<0（計算結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。【答案】①.見解析②.15.35③.127【解析】（3）[1]根據(jù)表格標(biāo)點連線如圖（4）[2]由圖可知刻度尺的分度值為1mm，故讀數(shù)SKIPIF1<0；（5）[3]設(shè)橡皮筋的勁度系數(shù)為k，原長為x0，則SKIPIF1<0SKIPIF1<0設(shè)冰墩墩的質(zhì)量為m1，則有SKIPIF1<0聯(lián)立各式代入數(shù)據(jù)可得SKIPIF1<0。2、（2022·廣東卷·T11）某實驗小組為測量小球從某一高度釋放，與某種橡膠材料碰撞導(dǎo)致的機械能損失，設(shè)計了如圖（a）所示的裝置，實驗過程如下：

（1）讓小球從某一高度由靜止釋放，與水平放置的橡膠材料碰撞后豎直反彈。調(diào)節(jié)光電門位置，使小球從光電門正上方釋放后，在下落和反彈過程中均可通過光電門。（2）用螺旋測微器測量小球的直徑，示數(shù)如圖（b）所示，小球直徑SKIPIF1<0__________SKIPIF1<0。（3）測量時，應(yīng)__________（選填“A”或“B”，其中A為“先釋放小球，后接通數(shù)字計時器”，B為“先接通數(shù)字計時器，后釋放小球”）。記錄小球第一次和第二次通過光電門遮光時間SKIPIF1<0和SKIPIF1<0。（4）計算小球通過光電門的速度，已知小球的質(zhì)量為m，可得小球與橡膠材料碰撞導(dǎo)致的機械能損失SKIPIF1<0__________（用字母m、d、SKIPIF1<0和SKIPIF1<0表示）。（5）若適當(dāng)調(diào)高光電門的高度，將會__________（選填“增大”或“減小”）因空氣阻力引起的測量誤差?！敬鸢浮竣?7.883##7.884②.B③.SKIPIF1<0④.增大【解析】（2）[1]依題意，小球的直徑為SKIPIF1<0考慮到偶然誤差，7.883mm也可以。（3）[2]在測量時，因小球下落時間很短，如果先釋放小球，有可能會出現(xiàn)時間記錄不完整，所以應(yīng)先接通數(shù)字計時器，再釋放小球，故選B。（4）[3]依題意，小球向下、向上先后通過光電門時的速度分別為v1、v2，則有SKIPIF1<0SKIPIF1<0則小球與硅膠材料碰撞過程中機械能的損失量為SKIPIF1<0（5）[4]若調(diào)高光電門的高度，較調(diào)整之前小球會經(jīng)歷較大的空中距離，所以將會增大因空氣阻力引起的測量誤差。3、（2022·山東卷·T13）在天宮課堂中、我國航天員演示了利用牛頓第二定律測量物體質(zhì)量的實驗。受此啟發(fā)。某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌、力傳感器、無線加速度傳感器、輕彈簧和待測物體等器材設(shè)計了測量物體質(zhì)量的實驗，如圖甲所示。主要步驟如下：①將力傳感器固定在氣墊導(dǎo)軌左端支架上，加速度傳感器固定在滑塊上；②接通氣源。放上滑塊。調(diào)平氣墊導(dǎo)軌；③將彈簧左端連接力傳感器，右端連接滑塊。彈簧處于原長時滑塊左端位于O點。A點到O點的距離為5.00cm，拉動滑塊使其左端處于A點，由靜止釋放并開始計時；④計算機采集獲取數(shù)據(jù)，得到滑塊所受彈力F、加速度a隨時間t變化的圖像，部分圖像如圖乙所示?；卮鹨韵聠栴}（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）：（1）彈簧的勁度系數(shù)為_____N/m。（2）該同學(xué)從圖乙中提取某些時刻F與a的數(shù)據(jù)，畫出a—F圖像如圖丙中I所示，由此可得滑塊與加速度傳感器的總質(zhì)量為________kg。（3）該同學(xué)在滑塊上增加待測物體，重復(fù)上述實驗步驟，在圖丙中畫出新的a—F圖像Ⅱ，則待測物體的質(zhì)量為________kg?！敬鸢浮竣?12②.0.20③.0.13【解析】（1）[1]由題知，彈簧處于原長時滑塊左端位于O點，A點到O點的距離為5.00cm。拉動滑塊使其左端處于A點，由靜止釋放并開始計時。結(jié)合圖乙的F—t圖有x=5.00cm，F(xiàn)=0.610N根據(jù)胡克定律SKIPIF1<0計算出k≈12N/m（2）[2]根據(jù)牛頓第二定律有F=ma則a—F圖像的斜率為滑塊與加速度傳感器的總質(zhì)量的倒數(shù)，根據(jù)圖丙中I，則有SKIPIF1<0則滑塊與加速度傳感器的總質(zhì)量為m=0.20kg（3）[3]滑塊上增加待測物體，同理，根據(jù)圖丙中II，則有SKIPIF1<0則滑塊、待測物體與加速度傳感器的總質(zhì)量為m′=0.33kg則待測物體的質(zhì)量為m=m′-m=0.13kg4、（2022·全國甲卷·T23）利用圖示的實驗裝置對碰撞過程進行研究。讓質(zhì)量為SKIPIF1<0的滑塊A與質(zhì)量為SKIPIF1<0的靜止滑塊B在水平氣墊導(dǎo)軌上發(fā)生碰撞，碰撞時間極短，比較碰撞后A和B的速度大小SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，進而分析碰撞過程是否為彈性碰撞。完成下列填空：（1）調(diào)節(jié)導(dǎo)軌水平；（2）測得兩滑塊的質(zhì)量分別為SKIPIF1<0和SKIPIF1<0。要使碰撞后兩滑塊運動方向相反，應(yīng)選取質(zhì)量為______kg的滑塊作為A；（3）調(diào)節(jié)B的位置，使得A與B接觸時，A的左端到左邊擋板的距離SKIPIF1<0與B的右端到右邊擋板的距離SKIPIF1<0相等；（4）使A以一定的初速度沿氣墊導(dǎo)軌運動，并與B碰撞，分別用傳感器記錄A和B從碰撞時刻開始到各自撞到擋板所用的時間SKIPIF1<0和SKIPIF1<0；（5）將B放回到碰撞前的位置，改變A的初速度大小，重復(fù)步驟（4）。多次測量的結(jié)果如下表所示；12345SKIPIF1<00.490.671.011.221.39SKIPIF1<00.150.210.330.400.46SKIPIF1<00.31SKIPIF1<00.330.330.33（6）表中的SKIPIF1<0______（保留2位有效數(shù)字）；（7）SKIPIF1<0的平均值為______；（保留2位有效數(shù)字）（8）理論研究表明，對本實驗的碰撞過程，是否為彈性碰撞可由SKIPIF1<0判斷。若兩滑塊的碰撞為彈性碰撞，則SKIPIF1<0的理論表達式為______（用SKIPIF1<0和SKIPIF1<0表示），本實驗中其值為______（保留2位有效數(shù)字），若該值與（7）中結(jié)果間的差別在允許范圍內(nèi)，則可認為滑塊A與滑塊B在導(dǎo)軌上的碰撞為彈性碰撞?！敬鸢浮竣?0.304②.0.31③.0.32④.SKIPIF1<0⑤.0.33【解析】（2）[1]應(yīng)該用質(zhì)量較小的滑塊碰撞質(zhì)量較大的滑塊，碰后運動方向相反，故選0.304kg的滑塊作為A。（6）[2]由于兩段位移大小相等，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可得SKIPIF1<0（7）[3]SKIPIF1<0平均值為SKIPIF1<0（8）[4][5]彈性碰撞時滿足動量守恒和機械能守恒，可得SKIPIF1<0SKIPIF1<0聯(lián)立解得SKIPIF1<0代入數(shù)據(jù)可得SKIPIF1<05、（2022·全國乙卷·T22）用雷達探測一高速飛行器的位置。從某時刻（SKIPIF1<0）開始的一段時間內(nèi)，該飛行器可視為沿直線運動，每隔SKIPIF1<0測量一次其位置，坐標(biāo)為x，結(jié)果如下表所示：SKIPIF1<00123456SKIPIF1<0050710941759250533294233回答下列問題：（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可判斷該飛行器在這段時間內(nèi)近似做勻加速運動，判斷的理由是：______；（2）當(dāng)SKIPIF1<0時，該飛行器速度的大小SKIPIF1<0______SKIPIF1<0；（3）這段時間內(nèi)該飛行器加速度的大小SKIPIF1<0______SKIPIF1<0（保留2位有效數(shù)字）?！敬鸢浮竣?相鄰1s內(nèi)的位移之差接近?x=80m②.547③.79【解析】（1）[1]第1s內(nèi)的位移507m，第2s內(nèi)的位移587m，第3s內(nèi)的位移665m，第4s內(nèi)的位移746m，第5s內(nèi)的位移824m，第6s內(nèi)的位移904m，則相鄰1s內(nèi)的位移之差接近?x=80m，可知判斷飛行器在這段時間內(nèi)做勻加速運動；（2）[2]當(dāng)x=507m時飛行器的速度等于0-2s內(nèi)的平均速度，則SKIPIF1<0（3）[3]根據(jù)SKIPIF1<01．請正確填寫下列基本儀器的讀數(shù)：圖5－11－21 (1)用游標(biāo)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(dǎo)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】(1)5.015(2)4.698(4.696～4.700均正確)(3)220(4)84580.2【解析】(1)游標(biāo)尺零刻度線對應(yīng)的主尺上整數(shù)部分為50mm，游標(biāo)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＝4.698mm(4.696～4.700mm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?biāo)傅臄?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.2、（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(biāo)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(dāng)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).SKIPIF1<0【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(yīng)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)SKIPIF1<0(3)[3]周期SKIPIF1<0根據(jù)SKIPIF1<0解得：SKIPIF1<03、（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(xué)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、交流電源、導(dǎo)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0.02s，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9.8m/s2，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SKIPIF1<0為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的圖線應(yīng)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SKIPIF1<0打B點時的速度SKIPIF1<0此過程中物體動能的增加量SKIPIF1<0[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)SKIPIF1<0可知SKIPIF1<0則SKIPIF1<0圖線是過原點的直線，故選B。4、（2021·安徽省八校模擬）某同學(xué)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(biāo)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(biāo)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(yīng)適當(dāng)長些，但不必相等D．用彈簧測力計通過繩套拉橡皮條時應(yīng)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(dāng)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(yīng)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(xué)高三下學(xué)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(biāo)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(biāo)系的原點O（3）實驗中，某同學(xué)安裝實驗裝置時斜槽末端的切線不水平，導(dǎo)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(xué)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(biāo)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(guān)系式__________和豎直方向的位移y與時間t關(guān)系式_______?！敬鸢浮?1).A(2).ACD(3).SKIPIF1<0(4).SKIPIF1<0【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(yīng)用運動學(xué)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(biāo)系時，因為實際的坐標(biāo)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(biāo)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SKIPIF1<0小球水平方向的位移x與時間t關(guān)系式SKIPIF1<0[4]豎直方向上是勻變速直線運動，豎直方向上的初速度為SKIPIF1<0豎直方向的位移y與時間t關(guān)系式SKIPIF1<06．在做“研究勻變速直線運動”的實驗時，某同學(xué)得到一條用打點計時器打下的紙帶，如圖所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G共7個計數(shù)點，圖中每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點沒有畫出，打點計時器接頻率f＝50Hz的交流電源．(1)打下E點時紙帶的速度vE＝________(用給定字母表示)；(2)若測得d6＝65.00cm，d3＝19.00cm，物體的加速度a＝________m/s2；(3)如果當(dāng)時交變電流的頻率f>50Hz，但當(dāng)時做實驗的同學(xué)并不知道，那么測得的加速度值和真實值相比________(選填“偏大”或“偏小”)．【答案】：(1