微專題22常規(guī)力學(xué)實驗

微專題22常規(guī)力學(xué)實驗【知識規(guī)律整合】1．長度的測量儀器游標(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)×0.01mm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(jī)：用等時間間隔獲取圖像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(jī)的頻率)。(3)光電計時器：記錄遮光條通過光電門的遮光時間。

3.常規(guī)力學(xué)實驗實驗名稱實驗裝置實驗過程實驗考點速度隨時間變化的規(guī)律①平行：細(xì)繩與長木板平行②靠近：小車應(yīng)靠近打點計時器③兩先：打點前先接通電源，打點后先斷開電源④適當(dāng)：鉤碼重力要適當(dāng)①考讀算：讀計數(shù)點間時間、位移；計算瞬時速度，加速度②考操作：不需要平衡摩擦力、不需要滿足懸掛鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量探究彈力與彈簧形變量的關(guān)系①豎直：彈簧豎直懸掛且處于平衡狀態(tài)時測量，刻度尺要保持豎直并靠近彈簧②描點：使各點均勻分布在曲線的兩側(cè)①考讀數(shù)：彈簧測力計示數(shù)②求勁度系數(shù)：F－x圖線的斜率求解，k＝eq\f(ΔF,Δx)探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律①不變：同一次實驗中橡皮筋結(jié)點O位置應(yīng)保持不變②平行：橡皮筋、彈簧測力計和細(xì)繩套與紙面平行③作圖：嚴(yán)格按力的圖示要求作平行四邊形求合力①考讀數(shù)：彈簧測力計示數(shù)②考操作：如何拉？怎么拉？拉到哪里？③求合力：作圖法求合力④會區(qū)分：能區(qū)分合力的理論值與實驗值探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系①平衡：開始應(yīng)平衡摩擦力②質(zhì)量：重物質(zhì)量需遠(yuǎn)小于小車③平行：細(xì)繩與長木板平行④靠近：小車應(yīng)靠近打點計時器⑤兩先：打點前先接通電源，打點后先斷開電源①考操作：器材安裝正誤；平衡摩擦力，質(zhì)量控制要求②測定a：計算加速度③求結(jié)論：描點作圖像得結(jié)論④判成因：給定異常a－F圖像，判斷其可能成因驗證機(jī)械能守恒定律①安裝：豎直安裝，紙帶豎直②重物：選密度大、質(zhì)量大的③計算：運用vn＝eq\f(hn＋1－h(huán)n－1,2T)計算打點瞬時速度①考操作：重物靠近打點計時器處釋放、先通電，后釋放②考運算：計算下落速度，減少重力勢能與增加動能③考圖像：eq\f(v2,2)－h(huán)等圖像題型一常規(guī)力學(xué)實驗【例1】某同學(xué)用如圖1甲所示裝置研究物塊的勻變速直線運動。圖1(1)實驗所用的打點計時器如圖乙所示，該打點計時器所用的電源是()A．4～6V的交流電B．4～6V的直流電C．220V的交流電(2)實驗中得到一條清晰的紙帶如圖2所示，并在其上取A、B、C、D、E、F、G7個點。圖2以打A點為計時零點，以t為橫坐標(biāo)、eq\f(d,t)(其中d為各點到A點的距離，t表示A點到各點的運動時間)為縱坐標(biāo)，得到圖像的斜率為k，則加速度的大小為________；圖線與縱軸的交點表示的物理意義是：____________________________________。(3)該同學(xué)認(rèn)為：eq\f(d,t)－t圖像中的圖線與時間軸圍成的面積表示物塊在t時間內(nèi)運動的位移大小。他的觀點是________(選填“正確”或“錯誤”)的。答案(1)C(2)2k打A點時物塊的速度(合理即可)(3)錯誤解析(1)圖乙所示的打點計時器為電火花計時器，所用電源為220V交流電，故C正確。(2)根據(jù)d＝v0t＋eq\f(1,2)at2，得eq\f(d,t)＝v0＋eq\f(1,2)at因此斜率為k＝eq\f(a,2)即加速度大小為a＝2k圖線與縱軸的交點為打A點時物塊的速度。(3)不能用eq\f(d,t)－t圖像中的圖線與時間軸圍成的面積表示物塊t時間內(nèi)運動的位移大小，他的觀點是錯誤的。【例2】(2022·江蘇徐州高三階段練習(xí))為測量彈簧勁度系數(shù)，某探究小組設(shè)計了如下實驗，實驗裝置如圖3甲、乙所示，角度傳感器與可轉(zhuǎn)動“T”形螺桿相連，“T”形螺桿上套有螺母，螺母上固定有一個力傳感器，力傳感器套在左右兩個固定的套桿(圖乙中未畫出)上，彈簧的一端掛在力傳感器下端掛鉤上，另一端與鐵架臺底座的固定點相連。當(dāng)角度傳感器頂端轉(zhuǎn)盤帶動“T”形螺桿轉(zhuǎn)動時，力傳感器會隨著“T”形螺桿旋轉(zhuǎn)而上下平移，彈簧長度也隨之發(fā)生變化。圖3(1)已知“T”形螺桿的螺紋間距d＝4.0×10－3m，當(dāng)其旋轉(zhuǎn)300°時，力傳感器在豎直方向移動________m。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)(2)該探究小組操作步驟如下：①旋轉(zhuǎn)螺桿使初狀態(tài)彈簧長度大于原長②記錄初狀態(tài)力傳感器示數(shù)F0以及角度傳感器示數(shù)θ0③旋轉(zhuǎn)“T”形螺桿使彈簧長度增加，待穩(wěn)定后，記錄力傳感器示數(shù)F1，其增加值ΔF1＝F1－F0；角度傳感器示數(shù)θ1，其增加值Δθ1＝θ1－θ0④多次旋轉(zhuǎn)“T”形螺桿，重復(fù)步驟③的操作，在表格中記錄多組ΔF、Δθ值：序號ΔF(單位：N)Δθ(單位：°)10.121499.720.247999.930.3731500.540.4982000.250.6232500.660.7473000.3圖4已描出5個點，請將剩余點在圖中描出并連線。圖4⑤若圖4中的直線斜率為a，則用d、a寫出彈簧的勁度系數(shù)的表達(dá)式為k＝________。答案(1)3.3×10－3(2)④見解析⑤eq\f(360°a,d)解析(1)當(dāng)其旋轉(zhuǎn)360°時，力傳感器在豎直方向移動d＝4.0×10－3m則當(dāng)其旋轉(zhuǎn)300°，力傳感器在豎直方向移動距離為x＝eq\f(300×4.0×10－3,360)m＝eq\f(10,3)×10－3m＝3.3×10－3m。(2)④描點作圖如圖⑤角度增加Δθ時，彈簧形變量為Δx，則有Δx＝eq\f(dΔθ,360°)根據(jù)胡克定律得ΔF＝kΔx解得k＝eq\f(ΔF×360°,dΔθ)將上式變換得ΔF＝eq\f(kd,360°)Δθ圖像斜率為a＝eq\f(kd,360°)解得k＝eq\f(360°a,d)?！纠?】某探究小組做“驗證力的平行四邊形定則”實驗，將畫有坐標(biāo)軸(橫軸為x軸，縱軸為y軸，最小刻度表示1mm)的紙貼在水平桌面上，如圖5(a)所示。將橡皮筋的一端Q固定在y軸上的B點(位于圖示部分之外)，另一端P位于y軸上的A點時，橡皮筋處于原長。圖5(1)用一只測力計將橡皮筋的P端沿y軸從A點拉至坐標(biāo)原點O，此時拉力F的大小可由測力計讀出，測力計的示數(shù)如圖(b)所示，F(xiàn)的大小為________N。(2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋P端回到A點；現(xiàn)使用兩個測力計同時拉橡皮筋，再次將P端拉至O點。此時觀察到兩個拉力分別沿圖(a)中兩條虛線所示的方向，由測力計的示數(shù)讀出兩個拉力的大小分別為F1＝4.2N和F2＝5.6N。①用5mm長度的線段表示1N的力，以O(shè)點為作用點，在圖(a)中畫出力F1、F2的圖示，然后按平行四邊形定則畫出它們的合力F合；②F合的大小為________N，F(xiàn)合與拉力F的夾角的正切值為________。若F合與拉力F的大小及方向的偏差均在實驗所允許的誤差范圍之內(nèi)，則該實驗驗證了力的平行四邊形定則。答案(1)4.0(2)①見解析圖②4.00.05解析(1)由題圖(b)可知，F(xiàn)的大小為4.0N。(2)①畫出力F1、F2的圖示，如圖所示②用刻度尺量出F合的線段長約為20mm，所以F合大小為4.0N，F(xiàn)合與拉力F的夾角的正切值為tanα＝0.05?！纠?】某實驗小組在“探究加速度與物體受力的關(guān)系”實驗中，設(shè)計出如下的實驗方案，其實驗裝置如圖6所示。已知小車質(zhì)量M，砝碼盤質(zhì)量m0，所使用的打點計時器交流電頻率f＝50Hz。其實驗步驟是：圖6A．按圖中所示安裝好實驗裝置；B．調(diào)節(jié)長木板的傾角，輕推小車后，使小車能沿長木板向下做勻速運動；C．取下細(xì)繩和砝碼盤，記下砝碼盤中砝碼的質(zhì)量m；D．將小車置于打點計時器旁，先接通電源，再放開小車，打出一條紙帶，由紙帶求得小車的加速度a；E．重新掛上細(xì)繩和砝碼盤，改變砝碼盤中砝碼的質(zhì)量，重復(fù)B－D步驟，求得小車在不同合外力F作用下的加速度?；卮鹣铝袉栴}：(1)按上述方案做實驗，是否要求砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量？______(選填“是”或“否”)。(2)某同學(xué)將有關(guān)測量數(shù)據(jù)填入他所設(shè)計的表格中，他根據(jù)表中的數(shù)據(jù)畫出a－F圖像(如圖7)。造成圖線不過坐標(biāo)原點的一條最主要原因是_____________________________________________________________________，從該圖線延長線與橫軸的交點可求出的物理量是________，其大小為________。圖7答案(1)否(2)在計算小車所受的合外力時未計入砝碼盤的重力砝碼盤的重力0.08N解析(1)當(dāng)小車勻速下滑時有Mgsinθ＝f＋(m＋m0)g，當(dāng)取下細(xì)繩和砝碼盤后，由于重力沿斜面向下的分力Mgsinθ和摩擦力f不變，因此其合外力為(m＋m0)g，由此可知該實驗中不需要砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。(2)由圖像可知，當(dāng)合外力為零時，物體有加速度，這說明在計算小車所受的合外力時未計入砝碼盤的重力；根據(jù)數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系可知該圖線延長線與橫軸的交點可求出的物理量是砝碼盤的重力；根據(jù)牛頓第二定律可知a＝eq\f(F,M)＝eq\f(1,M)F由圖線斜率可得k＝eq\f(1,M)＝eq\f(0.4,0.08)＝5?M＝0.2kg當(dāng)砝碼盤中未放入砝碼時，有m0g＝Ma由圖線縱截距知此時a＝0.4m/s2可求得砝碼盤的重力大小為m0g＝0.08N?！纠?】(2022·湖南卷，11)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8(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6.05g；(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l，記錄數(shù)據(jù)如下表：序號12345硬幣數(shù)量n/枚510152025長度l/cm10.5112.0213.5415.0516.56(3)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖(b)上描點，繪制圖線；圖8(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________cm；(5)由上述數(shù)據(jù)計算得冰墩墩玩具的質(zhì)量為________g(計算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)．答案(3)見解析圖(4)15.35(5)128解析(3)根據(jù)表格數(shù)據(jù)描點連線如圖。(4)由題圖(c)可知刻度尺的分度值為1mm，故讀數(shù)l＝15.35cm。(5)設(shè)橡皮筋的勁度系數(shù)為k，原長為l0，則n1mg＝k(l1－l0)，n2mg＝k(l2－l0)則橡皮筋的勁度系數(shù)為k＝eq\f(（n2－n1）mg,l2－l1)從作出的l－n圖線讀取數(shù)據(jù)則可得k＝eq\f(（n2－n1）mg,l2－l1)＝eq\f(10,3)mg(N/cm)，l0＝eq\f(n2l1－n1l2,n2－n1)＝9.00cm設(shè)冰墩墩的質(zhì)量為m1，則有m1g＝k(l－l0)可得m1＝eq\f(10,3)×6.05×(15.35－9.00)g≈128g。題型二力學(xué)創(chuàng)新拓展實驗觀點實驗方案舉例創(chuàng)新思維實驗原理平衡觀點將研究運動物體轉(zhuǎn)化為研究靜止物體利用F彈＝Ff＝μFN求μ將動摩擦因數(shù)的測量轉(zhuǎn)化為角度的測量通過逐差法求加速度a，再利用μ＝tanθ－eq\f(a,gcosθ)求μ牛頓運動定律將動摩擦因數(shù)的測量轉(zhuǎn)化為加速度的測量利用veq\o\al(2,B)－veq\o\al(2,A)＝2ax，求加速度，再利用動力學(xué)知識得到μ＝eq\f(mg－（M＋m）a,Mg)能量觀點研究對象從一個物體轉(zhuǎn)化為一個系統(tǒng)驗證機(jī)械能守恒定律(m2－m1)gh＝eq\f(1,2)(m1＋m2)v2

【例6】(2022·江蘇鹽城高三期中)某同學(xué)設(shè)計利用氣墊導(dǎo)軌“測當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭”的實驗，如圖9所示。圖9(1)用游標(biāo)卡尺測遮光條的寬度d，下列操作中正確的是________。(2)將氣墊導(dǎo)軌放在水平桌面上，導(dǎo)軌一端用小木板墊高，測出導(dǎo)軌的長度L和兩端高度差H；在導(dǎo)軌上安放光電門1和2，連接數(shù)字計時器，并測出兩光電門的距離x；打開氣源，釋放質(zhì)量為m的滑塊，讀出遮光條先后通過光電門的時間t1和t2。請回答下列問題：①寫出滑塊通過兩光電門的動能增加量ΔEk＝________。②某同學(xué)測量多組數(shù)據(jù)，用作[（eq\f(1,t2)）2－（eq\f(1,t1)）2]與x圖像的方法處理實驗數(shù)據(jù)，以此減小實驗誤差，他的操作方法應(yīng)是________。A．兩光電門的距離不變，改變導(dǎo)軌的傾角B．導(dǎo)軌的傾角不變，改變兩光電門的距離C．兩光電門的距離改變，同時改變導(dǎo)軌的傾角D．兩光電門的距離、導(dǎo)軌的傾角不變，改變釋放位置③上述圖像中直線的斜率為k，則當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝________。(3)測量發(fā)現(xiàn)重力加速度比當(dāng)?shù)氐膶嶋H值大些，可能的原因是________。A．阻力的影響B(tài)．導(dǎo)軌長度的測量偏大C．導(dǎo)軌高度差的測量偏小答案(1)D(2)①eq\f(1,2)md2[（eq\f(1,t2)）2－（eq\f(1,t1)）2]或mgxeq\f(H,L)②B③keq\f(d2L,2H)(3)BC或CB解析(1)應(yīng)該把遮光條夾在兩測量爪之間，且與兩爪貼緊，故D正確，A、B、C錯誤。(2)①滑塊在滑動過程中，只有重力做功，根據(jù)動能定理可得ΔEk＝WG＝mgxeq\f(H,L)滑塊通過兩個光電門的瞬時速度分別為v1＝eq\f(d,t1)，v2＝eq\f(d,t2)，動能增加量也可表示為ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＝eq\f(1,2)md2[（eq\f(1,t2)）2－（eq\f(1,t1)）2]②根據(jù)動能定理mgxeq\f(H,L)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)整理得mgxeq\f(H,L)＝eq\f(1,2)md2eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,t2)))2－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,t1)))2))進(jìn)一步有eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,t2)))2－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,t1)))2))＝geq\f(2H,Ld2)x斜率為k＝geq\f(2H,Ld2)由此可知導(dǎo)軌的傾角不變，改變兩光電門的距離，多測幾組數(shù)據(jù)有利于減小誤差，故B正確，A、C、D錯誤。③由以上分析可得g＝keq\f(d2L,2H)。(3)若存在阻力，動能的變化量將會減小，斜率減小，重力加速度將會減小，故A錯誤；導(dǎo)軌長度的測量偏大，導(dǎo)致重力加速度會偏大，故B正確；導(dǎo)軌高度差的測量偏小，導(dǎo)致重力加速度會偏大，故C正確?！纠?】某同學(xué)用如圖10(a)所示的實驗裝置測量木塊與木板之間的動摩擦因數(shù)μ。將木塊從傾角為θ的木板上靜止釋放，與位移傳感器連接的計算機(jī)描繪出了木塊相對傳感器的位置隨時間變化的規(guī)律，如圖(b)中的曲線②所示。圖中木塊的位置從x1到x2、從x2到x3的運動時間均為T。圖10(1)根據(jù)圖(b)可得，木塊經(jīng)過位置x2時的速度v2＝________，a＝________；(2)現(xiàn)測得T＝0.1s，x1＝4cm，x2＝9cm，x3＝16cm，θ＝37°，可求得木塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ＝__________(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度g取10m/s2，結(jié)果保留1位有效數(shù)字)；(3)若只增大木板的傾角，則木塊相對傳感器的位置隨時間變的規(guī)律可能是圖(b)中的曲線________(選填圖線序號①、②或③)。答案(1)eq\f(x3－x1,2T)eq\f(x3－2x2＋x1,T2)(2)0.5(3)①解析(1)由題意可知，木塊沿木板向下做勻加速直線運動，由于從x1到x2、從x2到x3的運動時間均為T，所以v2＝eq\f(x3－x1,2T)由勻變速直線運動的規(guī)律可知(x3－x2)－(x2－x1)＝aT2解得a＝eq\f(x3－2x2＋x1,T2)。(2)由a＝eq\f(x3－2x2＋x1,T2)＝eq\f(（16－2×9＋4）×10－2,0.12)m/s2＝2m/s2由牛頓第二定律可知a＝gsin37°－μgcos37°解得μ＝0.5。(3)由牛頓第二定律可知a＝gsinθ－μgcosθ，當(dāng)θ增大，則加速度增大，由公式x＝eq\f(1,2)at2可知，曲線①正確?！纠?】某同學(xué)研究自由落體運動的規(guī)律時，將小球固定在刻度尺的旁邊由靜止釋放，用拍攝小球自由下落的視頻，然后用相應(yīng)的軟件處理得到分幀圖片，利用圖片中小球的位置就可以得出速度、加速度等信息，實驗裝置如圖11甲所示。如圖乙所示為小球下落過程中三幅連續(xù)相鄰的分幀圖片Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，相鄰兩幀之間的時間間隔為0.02s，刻度尺為毫米刻度尺。圖11(1)圖片Ⅱ中小球的瞬時速度約為________m/s(結(jié)果保留2位小數(shù))。(2)關(guān)于實驗裝置和操作，以下說法正確的是________。A．刻度尺應(yīng)固定在豎直平面內(nèi)B．選擇材質(zhì)密度小的小球C．選擇材質(zhì)密度大的小球D．鉛垂線的作用是檢驗小球是否沿豎直方向下落(3)為了得到更精確的加速度值，該同學(xué)利用多幀圖片測算其對應(yīng)的速度v和下落的高度h，繪制了v2－h(huán)圖像，如圖12所示。其中P、Q分別為兩個體積不同，質(zhì)量相同的小球下落的圖像，由圖像可知________。圖12A．圖像的斜率表示小球下落的加速度B．小球P的體積等于小球Q的體積C．小球P的體積小于小球Q的體積D．小球P的數(shù)據(jù)算出的加速度值更接近當(dāng)?shù)刂亓铀俣却鸢?1)1.38(2)AC或CA(3)CD或DC解析(1)圖片Ⅱ中小球的瞬時速度等于小球在圖片Ⅰ、Ⅲ所示位置之間的平均速度，即vⅡ＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(10.60－5.10))×10－2,2×0.02)m/s＝1.38m/s。(2)由于自由落體運動的方向是豎直向下，所以刻度尺應(yīng)固定在豎直平面內(nèi)，故A正確；為了盡量減小空氣阻力對實驗的影響，應(yīng)選擇材質(zhì)密度大的小球，故B錯誤，C正確；鉛垂線的作用是檢驗刻度尺是否固定在豎直平面內(nèi)，故D錯誤。(3)根據(jù)運動學(xué)規(guī)律有v2＝2ah，所以v2－h(huán)圖像的斜率表示小球下落加速度的2倍，故A錯誤；體積越大的小球，空氣阻力對其下落加速度的影響越大，即加速度越小，所以小球P的體積小于小球Q的體積，且小球P的數(shù)據(jù)算出的加速度值更接近當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，故B錯誤，C、D正確。1．(2021·湖北省選擇性考試，12)某同學(xué)假期在家里進(jìn)行了重力加速度測量實驗。如圖13(a)所示，將一根米尺豎直固定，在米尺零刻度處由靜止釋放實心小鋼球，小球下落途經(jīng)某位置時，使用相機(jī)對其進(jìn)行拍照，相機(jī)曝光時間為eq\f(1,500)s。由于小球的運動，它在照片上留下了一條模糊的徑跡。根據(jù)照片中米尺刻度讀出小球所在位置到釋放點的距離H、小球在曝光時間內(nèi)移動的距離Δl。計算出小球通過該位置時的速度大小v，進(jìn)而得出重力加速度大小g。實驗數(shù)據(jù)如下表：圖13次數(shù)12345Δl/cm0.850.860.820.830.85v/(m·s－1)4.254.104.154.25H/m0.91810.94230.85300.88600.9231(1)測量該小球直徑時，游標(biāo)卡尺示數(shù)如圖(b)所示，小球直徑為________mm。(2)在第2次實驗中，小球下落H＝0.9423m時的速度大小v＝________m/s(保留3位有效數(shù)字)；第3次實驗測得的當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮＝____________m/s2(保留3位有效數(shù)字)。(3)可以減小本實驗重力加速度大小測量誤差的措施有________。A．適當(dāng)減小相機(jī)的曝光時間B．讓小球在真空管中自由下落C．用質(zhì)量相等的實心鋁球代替實心鋼球答案(1)15.75(2)4.309.85(3)AB解析(1)由游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)則可知，小球的直徑為15mm＋15×0.05mm＝15.75mm。(2)由題意可知，小球下落H＝0.9423m時的速度v＝eq\f(Δl,T)＝eq\f(0.86×10－2,\f(1,500))m/s＝4.30m/s；由運動學(xué)公式v2＝2gH得g＝eq\f(v2,2H)＝eq\f(4.102,2×0.8530)m/s2＝9.85m/s2。(3)小球下落一定高度時的瞬時速度近似為曝光時間內(nèi)的平均速度，曝光時間越短，曝光時間內(nèi)的平均速度越接近瞬時速度，實驗誤差越小，A正確；讓小球在真空管中自由下落，可減小空氣阻力的影響，可減小實驗誤差，B正確；質(zhì)量相等的實心鋁球代替實心鋼球時，鋁球體積更大，阻力對鋁球的影響較大，實驗誤差較大，C錯誤。2.(2022·遼寧卷，12)某同學(xué)利用如圖14所示的裝置測量重力加速度，其中光柵板上交替排列著等寬度的遮光帶和透光帶(寬度用d表示)。實驗時將光柵板置于光電傳感器上方某高度，令其自由下落穿過光電傳感器。光電傳感器所連接的計算機(jī)可連續(xù)記錄遮光帶、透光帶通過光電傳感器的時間間隔Δt。圖14(1)除圖中所用的實驗器材外，該實驗還需要________(填“天平”或“刻度尺”)；(2)該同學(xué)測得遮光帶(透光帶)的寬度為4.50cm，記錄時間間隔的數(shù)據(jù)如表所示。編號1遮光帶2遮光帶3遮光帶…Δt/(×10－3s)73.0438.6730.00…根據(jù)上述實驗數(shù)據(jù)，可得編號為3的遮光帶通過光電傳感器的平均速度大小為v3＝________m/s(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)；(3)某相鄰遮光帶和透光帶先后通過光電傳感器的時間間隔為Δt1、Δt2，則重力加速度g＝________(用d、Δt1、Δt2表示)；(4)該同學(xué)發(fā)現(xiàn)所得實驗結(jié)果小于當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋垖懗鲆粭l可能的原因：___________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)刻度尺(2)1.5(3)eq\f(2d（Δt1－Δt2）,Δt1Δt2（Δt1＋Δt2）)(4)光柵板受到空氣阻力的作用解析(1)該實驗測量重力加速度，不需要天平測質(zhì)量，需要用刻度尺測量遮光帶(透光帶)的寬度。(2)根據(jù)平均速度的計算公式可知v＝eq\f(d,Δt)＝eq\f(4.5×10－2,30×10－3)m/s＝1.5m/s。(3)根據(jù)勻變速直線運動平均速度等于中間時刻的速度，有v1＝eq\f(d,Δt1)，v2＝eq\f(d,Δt2)又v2＝v1＋geq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(Δt2＋Δt1,2)))可得g＝eq\f(2d\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(Δt1－Δt2)),Δt1Δt2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(Δt1＋Δt2)))。(4)光柵板下落過程中受到空氣阻力的影響，所以豎直向下的加速度小于重力加速度。3．(2021·河北卷，12)某同學(xué)利用圖15中的實驗裝置探究機(jī)械能變化量與力做功的關(guān)系。所用器材有：一端帶滑輪的長木板、輕細(xì)繩、50g的鉤碼若干、光電門2個、數(shù)字計時器、帶遮光條的滑塊(質(zhì)量為200g，其上可放鉤碼)、刻度尺。當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?.80m/s2。實驗操作步驟如下：圖15①安裝器材，調(diào)整兩個光電門距離為50.00cm，輕細(xì)繩下端懸掛4個鉤碼，如圖15所示；②接通電源，釋放滑塊，分別記錄遮光條通過兩個光電門的時間，并計算出滑塊通過兩個光電門的速度；③保持繩下端懸掛4個鉤碼不變，在滑塊上依次增加一個鉤碼，記錄滑塊上所載鉤碼的質(zhì)量，重復(fù)上述步驟；④完成5次測量后，計算出每次實驗中滑塊及所載鉤碼的總質(zhì)量M、系統(tǒng)(包含滑塊、滑塊所載鉤碼和輕細(xì)繩懸掛鉤碼)總動能的增加量ΔEk及系統(tǒng)總機(jī)械能的減少量ΔE，結(jié)果如下表所示。M/kg0.2000.2500.3000.3500.400ΔEk/J0.5870.4900.3920.2940.195ΔE/J0.3930.4900.6860.785回答下列問題：(1)實驗中輕細(xì)繩所懸掛鉤碼重力勢能的減少量為______J(保留3位有效數(shù)字)；(2)步驟④中的表格所缺數(shù)據(jù)為________；(3)以M為橫軸，ΔE為縱軸，選擇合適的標(biāo)度，在圖16中繪出ΔE－M圖像；圖16若只考慮滑塊與木板之間的摩擦力做功，則滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為________(保留2位有效數(shù)字)。答案(1)0.980(2)0.588(3)見解析圖0.40解析(1)實驗中輕細(xì)繩所懸掛鉤碼重力勢能的減少量ΔEp＝4mgL＝4×0.05kg×9.80m/s2×0.50m＝0.980J。(2)根據(jù)能量守恒定律得ΔE3＝ΔEp－ΔEk3＝0.980J－0.392J＝0.588J。(3)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)描點、連線，得到ΔE－M圖像如圖所示。由功能關(guān)系得ΔE＝μMgL＝μgLM，可知k＝μgL＝eq\f(0.79－0.39,0.400－0.200)解得μ＝0.40。1．某同學(xué)利用如圖1甲所示裝置研究勻變速直線運動規(guī)律。某次實驗通過電磁打點計時器打出紙帶的一部分如圖乙所示，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計數(shù)點，每兩個相鄰計數(shù)點間有4個計時點沒有畫出，打點計時器所接交流電源頻率為50Hz。分別測出A點到B、C、D、E點之間的距離，x1、x2、x3、x4，以打A點作為計時起點，算出小車位移與對應(yīng)運動時間的比值eq\f(x,t)，并作出eq\f(x,t)－t圖像如圖丙所示。圖1(1)實驗中下列措施必要的是________(填正確答案標(biāo)號)A．打點計時器接220V交流電源B．平衡小車與長木板間的摩擦力C．細(xì)線必須與長木板平行D．小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量(2)由圖丙中圖像求出小車加速度a＝________m/s2，打A點時小車的速度vA＝________m/s(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)。答案(1)C(2)5.00.40解析(1)電磁打點計時器接8V左右交流電源，選項A錯誤；實驗時不需要平衡小車與長木板間的摩擦力，選項B錯誤；細(xì)線必須與長木板平行，選項C正確；實驗中小車做勻加速運動即可，沒必要小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量，選項D錯誤。(2)根據(jù)x＝v0t＋eq\f(1,2)at2可得eq\f(x,t)＝v0＋eq\f(1,2)at，由圖像可知：v0＝vA＝0.40m/s；a＝2k＝2×eq\f(1.4－0.4,0.4)m/s2＝5.0m/s2。2．一個實驗小組在“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系”的實驗中：圖2(1)甲同學(xué)在做該實驗時，通過處理數(shù)據(jù)得到了圖2甲所示的F－x圖像，其中F為彈簧彈力，x為彈簧長度。請通過圖甲分析并計算，該彈簧的原長x0＝________cm，彈簧的勁度系數(shù)k＝________N/m。該同學(xué)將該彈簧制成一只彈簧測力計，當(dāng)彈簧測力計的示數(shù)如圖乙所示時，該彈簧的長度L＝________cm。(2)乙同學(xué)使用兩條不同的輕質(zhì)彈簧a和b，得到彈力與彈簧長度的圖像如圖丙所示。下列表述正確的是()A．a(chǎn)的原長比b的長B．a(chǎn)的勁度系數(shù)比b的大C．a(chǎn)的勁度系數(shù)比b的小D．測得的彈力與彈簧的長度成正比答案(1)82520(2)B解析(1)當(dāng)彈力為零時，彈簧處于原長狀態(tài)，故原長為x0＝8cm，在F－x圖像中斜率代表彈簧的勁度系數(shù)，則k＝eq\f(ΔF,Δx)＝eq\f(6,0.24)N/m＝25N/m，在乙圖中彈簧測力計的示數(shù)F＝3.0N，根據(jù)F＝kx，可知x＝eq\f(F,k)＝eq\f(3,25)m＝0.12m＝12cm，故此時彈簧的長度L＝x＋x0＝20cm。(2)在丙圖中，當(dāng)彈簧的彈力為零時，彈簧處于原長，故b的原長大于a的原長，故A錯誤；斜率代表勁度系數(shù)，則a的勁度系數(shù)大于b的勁度系數(shù)，故B正確，C錯誤；彈簧的彈力與彈簧的形變量成正比，故D錯誤。3．用如下的器材和方法可探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律。如圖3所示，在圓形桌子透明桌面上平鋪一張白紙，在桌子邊緣安裝三個光滑的滑輪，其中滑輪P1固定在桌子邊，滑輪P2、P3可沿桌邊移動。第一次實驗中，步驟如下：圖3A．在三根輕繩下掛上一定數(shù)量的鉤碼，并使結(jié)點O靜止B．在白紙上描下O點的位置和三根繩子的方向，以O(shè)點為起點，作出三拉力的圖示C．以繞過P2、P3繩的兩個力為鄰邊作平行四邊形，作出以O(shè)點為起點的平行四邊形的對角線，量出對角線的長度D．檢驗對角線的長度和繞過P1繩拉力的圖示的長度是否一樣，方向是否在一條直線上(1)這次實驗中，若一根繩掛的質(zhì)量為m，另一根繩掛的質(zhì)量為2m，則第三根繩掛的質(zhì)量一定大于________且小于________。(2)第二次實驗時，改變滑輪P2、P3的位置和相應(yīng)繩上鉤碼的數(shù)量，使結(jié)點平衡，繩的結(jié)點________(選填“必須”或“不必”)與第一次實驗中白紙上描下的O點重合。實驗中，若桌面不水平________(選填“會”或“不會”)影響實驗的結(jié)論。答案(1)m3m(2)不必不會解析(1)若一根繩掛的質(zhì)量為m，另一根繩掛的質(zhì)量為2m，則兩繩子的拉力分別為mg、2mg，兩繩子拉力的合力F的范圍是|2mg－mg|≤F≤mg＋2mg，即mg≤F≤3mg，三力的合力為零，則第三根繩掛的質(zhì)量范圍在m～3m之間，即第三根繩掛的質(zhì)量一定大于m且小于3m。(2)本實驗不是先用一根繩拉，然后用兩根繩去拉，使一根繩拉的作用效果與兩根繩拉的作用效果相同，而是三根繩都直接拉O點，所以O(shè)點的位置可以改變，若桌面不水平，也不會影響實驗結(jié)論。4．某同學(xué)查閱資料得知彈簧彈性勢能的表達(dá)式為Ep＝eq\f(1,2)kx2(其中k是彈簧的勁度系數(shù)，x是形變量)，他想通過圖4所示的實驗裝置加以驗證。有一輕質(zhì)彈簧水平放置在氣墊導(dǎo)軌上，左端固定，彈簧處于原長時另一端在O點處，右端緊靠滑塊，但不連接。(1)其探究步驟如下：①按圖4所示安裝好實驗裝置；②用游標(biāo)卡尺測量固定在滑塊上的遮光條寬度d，其示數(shù)如圖5所示，則d＝________mm；③打開氣源，將滑塊放在導(dǎo)軌上，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌使之水平；④滑塊壓縮彈簧至位置A(記下此時彈簧的壓縮量x1)后由靜止釋放，記下遮光條通過光電門的時間t1＝8×10－3s，則滑塊離開彈簧時的速度v1＝________m/s(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)；⑤重復(fù)以上步驟分別求得物體離開彈簧時的速度大小，v1取平均值；⑥改變A點的位置，重復(fù)上面的實驗，分別得到多組x、v的值；(2)如果彈性勢能的表達(dá)式為Ep＝eq\f(1,2)kx2，摩擦阻力不計，則滑塊離開彈簧時的速度v隨彈簧壓縮量x的變化圖線應(yīng)該是_____________________________________________________________________________________________________________。答案(1)②3.65④0.46(2)過原點的一條直線解析(1)②d＝3mm＋0.05mm×13＝3.65mm；④滑塊離開彈簧時的速度v1＝eq\f(d,t1)＝eq\f(3.65×10－3,8×10－3)m/s＝0.46m/s。(2)由能量守恒定律有eq\f(1,2)kx2＝eq\f(1,2)mv2，則v＝eq\r(\f(k,m))x，則滑塊離開彈簧時的速度v隨彈簧壓縮量x的變化圖線應(yīng)該是過原點的一條直線。5．某同學(xué)用如圖6所示裝置來探究“在外力一定時，物體的加速度與其質(zhì)量之間的關(guān)系”。圖6(1)下列實驗中相關(guān)操作正確的是()A．平衡摩擦力時，應(yīng)先將砂桶用細(xì)線繞過定滑輪系在小車上B．平衡摩擦力時，小車后面應(yīng)固定一條紙帶，紙帶穿過打點計時器C．小車釋放前應(yīng)靠近打點計時器，且先釋放小車后接通打點計時器的電源(2)將砂和砂桶的總重力mg近似地當(dāng)成小車所受的拉力F會給實驗帶來系統(tǒng)誤差。設(shè)小車所受拉力的真實值為F真，為了使系統(tǒng)誤差eq\f(mg－F真,F真)<5%，小車和砝碼的總質(zhì)量是M，則M與m應(yīng)當(dāng)滿足的條件是eq\f(m,M)<________。(3)在完成實驗操作后，用圖像法處理數(shù)據(jù)，得到小車的加速度倒數(shù)eq\f(1,a)與小車質(zhì)量M的關(guān)系圖像正確的是()答案(1)B(2)0.05(3)C解析(1)平衡摩擦力時，應(yīng)不掛砂桶，只讓小車拖著紙帶在木板上做勻速運動，選項A錯誤；平衡摩擦力時，小車后面應(yīng)固定一條紙帶，紙帶穿過打點計時器，選項B正確；小車釋放前應(yīng)靠近打點計時器，且先接通打點計時器的電源后釋放小車，選項C