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文檔簡介
精選江蘇省18版高考物理二輪
復習專題八力學實驗教學案
1802031124
專題八力學實驗
考情分析
202320232023
T11:探究小
磁鐵在銅管T10:探究恒
T11:驗證機
力學中卜落時受力做功與物
械能守恒定
實驗電磁阻尼作體動能變化
律
用的運動規(guī)的關(guān)系
律
命題解讀
本專題有五個實驗,分別為“速度隨時間變化的
規(guī)律〃、“力的平行四邊形定那么〃、“加速度
與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系〃、“探究動能定
理〃、“驗證機械能守恒定律〃,其中“探究動
能定理〃為2023年江蘇考綱新增實驗。從三年
命題情況看,命題特點為:
2
(1)注重根底。如各種器材的特性、使用等,一
般穿插在綜合問題中命題。
⑵提倡創(chuàng)新。如以考綱中的幾個實驗原理為立
足點,合理創(chuàng)新,考查學生的實驗?zāi)芰?,突出選
拔功能。
整體難度偏難,命題指數(shù)★★★★★,復習目
標是達B沖A。
I課前演練I「一輪復習驗收「明確補漏方向'
1.(2023?江蘇清江中學模擬)在“探究力的平
行四邊形定那么〃的實驗中,兩只彈簧測力計拉
力A(4個格長)和月已于圖中作出了他們的圖
示,。點是橡皮條的一個端點,圖中每格長度代
表1No
圖1
(1)用作圖法作出合力戶的圖示;
(2)合力方向與E的夾角為;
(3)保持。點位置不變,E方向也不變,讓£、
£夾角由90°逐漸增大,那么打大小
3
(填"增大〃或"減小〃)o
解析(1)以A和直為鄰邊作平行四邊形,與A
和總共點的對角線表示合力分,標上箭頭,具體
如圖甲所示。
E3
(2)合力方向與我的夾角為tan。=釬1,即
尸14
9=37°o
(3)因為合力不變,尤的方向不變,當我、月的
夾角增大時,如圖乙所示,可知月增大。
答案(1)如解析圖所示(2)37°(3)增大
2.(2023?江蘇七校聯(lián)考)在做“研究勻變速直
線運動〃的實驗時,某同學得到一條用打點計時
器打下的紙帶,如圖2所示,并在其上取了人
B、aD、E、F、G等,個計數(shù)點,每相鄰兩個
計數(shù)點間還有4個點圖中沒有畫出。打點計時器
接頻率為f=50Hz的交流電源。
4(1)每兩個相鄰的計數(shù)點的時間間隔為
s,打點計時器使用的是(選填
4
“交流〃或“直流〃)電源;
~XBCDEFG
TTTTTTT
圖2
(2)打下月點時紙帶的速度%=(用題中
給定字母表示);
(3)假設(shè)測得"=65.00cm,4=19.00cm,物
體的加速度a=m/s2;
(4)如果當時電網(wǎng)中交變電流的頻率。50Hz,
但當時做實驗的同學并不知道,那么測得的加速
度值比真實值(選填“偏大〃或“偏
小〃)o
解析(1)每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點圖中
沒有畫出,所以相鄰的計數(shù)點之間的時間間隔為
△1=57=0.1so打點計時器使用的是交流電
源。
⑵利用勻變速直線運動的推論得獨=*=
(4一d)f
(3)根據(jù)勻變速直線運動的推論公式Ax=可
得
5
XDG—XAD)——/2
a=2=2=300m/s
(3X57)(3X0,1)-0
(4)如果在某次實驗中,交流電的頻率。50Hz,
那么實際打點周期變小,根據(jù)運動學公式Ax=
a/2知真實的加速度值就會偏大,所以測量的加
速度值與真實的加速度值相比是偏小。
(4一”)f
答案(1)0.1S交流⑵
10
(3)3.00m/s2
(4)偏小
3.(2023?江蘇徐州市徐州、宿遷、連云港、淮
安四市模擬)用圖3所示裝置驗證機械能守恒定
律。實驗前調(diào)整光電門位置使小球下落過程中球
心通過光電門。實驗中通過斷開電磁鐵開關(guān)使小
球從Z點下落,經(jīng)過光電門8記錄擋光時間A
t,測出小球在四間下落的距離及豎直平移光
電門8重復上述步驟,測得多組分及相應(yīng)的A
t,當?shù)刂亓铀俣葹間。
I
I
6
圖3
⑴實驗中還需測量的物理量是
⑵小球通過光電門速度的表達式為r=
______________________O
(3)根據(jù)測量數(shù)據(jù)描繪卷一力圖象,能否僅依據(jù)
圖象是過原點的直線就得出機械能守恒的結(jié)
論?,理由是
__________________________________________________________________________________________________________O
解析(1)題中要驗證的關(guān)系式是儂力=/落即
,=2劭其中的V由通過光電門求得上
可知實驗中還需測量的物理量是小球的直徑do
(2)小球通過光電門速度的表達式為懺三。
(3)根據(jù)#=2gh,即伺=2助,即舊=于
h
可知占一人圖象是一條過原點且斜率為學的直
△ta
7
線,但僅依據(jù)圖象是過原點的直線不能得出機械
能守恒的結(jié)論,還要看斜率是否近似等于手。
答案(1)小球直徑d(2):(3)不能;斜率
近似等于箏才能判斷小球下落過程中機械能守
恒
I考,苴突破I;;熱點高效突破提先應(yīng)試技能
民向H根本儀器的使用和讀數(shù)
1.關(guān)于根本儀器的使用
(1)游標卡尺:測外徑或厚度在卡腳下方測量,
不能將小測量物靠近主尺放置;要認準游標
“0〃刻度在哪,讀數(shù)時應(yīng)輕輕“鎖定〃游標。
(2)螺旋測微器:測量長度較小的物體;要注意
0.5mm刻度線在上方還是下方;聽到“咯、咯〃
聲之后要換用微調(diào);讀數(shù)時應(yīng)輕輕“鎖定〃可動
局部。
(3)彈簧測力計:使用前應(yīng)校零,選擇彈簧測力
計時,要選力的方向通過彈簧軸線的,必要時要
選對拉時讀數(shù)相同的彈簧測力計。
(4)打點計時器:電火花打點計時器使用的是220
8
V交流電源;電磁打點計時器使用的是低壓6V
以下交流電源。
2.關(guān)于根本儀器的讀數(shù)
⑴注意使用的刻度尺或彈簧測力計的最小分度
值,應(yīng)估讀到其最小分度的讀數(shù)或測量值為:
整數(shù)局部(單位)+若格最小分度(單位),統(tǒng)一單
位后得最后結(jié)果。
⑵游標卡尺的讀數(shù):注意游標卡尺的精度是多
少(即游標局部格數(shù)的倒數(shù)),測量時還要注意看
準是第幾(用力表示)條游標刻度線與主尺上的
某條刻度線對齊,三種游標卡尺的讀數(shù)見下表
游標尺/mm
每小精測量結(jié)果(游標尺
刻度
刻度格與1度上第〃個刻線與主
總長
格數(shù)毫米/m尺上的某刻度線
度
差m對正時)/mm
0.主尺上讀的毫米
1090.1
1數(shù)+0.1/7
0.主尺上讀的毫米
20190.05
05數(shù)+0.05/2
9
0.主尺上讀的毫米
50490.02
02數(shù)+0.02/?
注意:①讀數(shù)最后的“0〃不能丟。如20分度的
游標卡尺游標尺上偶數(shù)條刻度線與主尺上的某
一刻度線對齊或50分度的游標卡尺游標尺上
“5〃的整數(shù)倍條刻度線與主尺上的某一刻度線
對齊等。
②讀數(shù)時兩次單位要統(tǒng)一,都用mm,最后根據(jù)
題目要求轉(zhuǎn)換單位。
③游標卡尺不需要估讀。
(3)螺旋測微器的讀數(shù):測量值=固定刻度整毫
米數(shù)+半毫米數(shù)+可動刻度讀數(shù)(含估讀)0.01
mm。
【例1】(2023?江蘇泰州中學高三5月質(zhì)檢)(1)
如圖4甲所示,螺旋測微器的讀數(shù)為
(2)某學習小組在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系
時,采用圖乙所示的裝置,通過改變小托盤和祛
碼總質(zhì)量勿來改變小車受到的合外力,通過加減
鉤碼來改變小車總質(zhì)量M。
10
①實驗中需要平衡摩擦力,應(yīng)當取下
(選填“小車上的鉤碼〃“小托盤和祛
碼〃或“紙帶〃),將木板右端適當墊高,直至
小車在長木板上運動時,紙帶上打出來的點
丙
圖4
②圖丙為實驗中得到的一條紙帶的一局部,0、1、
2、3、4、5、6為計數(shù)點,相鄰兩計數(shù)點間還有
4個打點未畫出,所用交流電的頻率為50Hz,
從紙帶上測出^i=3.20cm,涇=4.74cm,吊=
6.30cm,羽=7.85cm,升=9.41cm,蒸=10.96
cm,小車運動的加速度大小為(結(jié)果保
存三位有效數(shù)字)
解析(1)螺旋測微器的讀數(shù)為
〃=5.5mm+17.00.01mm=5.670mm。
(2)①實驗中需要平衡摩擦力,應(yīng)當取下小托盤
和祛碼,將木板右端適當墊高,直至小車在長木
板上運動時,紙帶上打出來的點間距相等。
②根據(jù)勻變速直線運動的推論公式A其
11
中7=0.1s,可以求出加速度的大小,羽一茍=
—-X3=3a3t,為了更加準
確的求解加速度,我們對三個加速度取平均值,
解得a=l.55m/s2
oo
答案(1)5.670mm(2)①小托盤和祛碼間
距相等②1.55m/s2
【變式1](2023?南京、鹽城高三一模)(1)用
游標卡尺測量小球的直徑如圖5甲、乙所示。測
量方法正確的選項是(選填“甲〃或
“乙〃)。
甲乙
圖5
(2)用螺旋測微器測量合金絲的直徑,如圖6,
此示數(shù)為_______mmo
圖6
⑶在“用打點計時器測速度〃的實驗中,交流
電源頻率為50Hz,打出一段紙帶如圖7所示。
紙帶經(jīng)過計數(shù)點2時,測得的瞬時速度
12
m/so假設(shè)實驗時交流電源頻率大于50
Hz,那么紙帶經(jīng)過2號點的實際速度
(選填“大于〃“小于〃”等于〃)測
量速度。
1234
單位[cm
3.683.83
圖7
解析(1)甲圖中夾小球的兩個測爪為外測爪,
測物體的外徑,所以甲正確。
⑵由螺旋測微器的讀數(shù)方法,可知d=6.5mm
+20.00.01mm=6.700mm.
⑶計數(shù)點2的速度黑f
(3.52+3.68)X10"2
m/s=0.36m/s;而v=
2X0.1
(無督)f,假設(shè)Q50Hz,那么實際
ZX0/1U
速度大于測量速度。
答案(1)甲(2)6.700(3)0.36大于
前12||根本實驗方法與數(shù)據(jù)處理
1.力學實驗的根本方法
力學實驗的根本方法就是測量力、位移、時間等
13
的方法。測力可以用彈簧測力計,也可以用天平
測出質(zhì)量求得力,還可以根據(jù)牛頓運動定律或動
能定理等測出相關(guān)物理量來求得力。測位移主要
用到打點計時器、頻閃照相、位移傳感器結(jié)合示
波器或給定圖象和用測長度的儀器測量,也可以
根據(jù)牛頓運動定律或動能定理等求得相關(guān)物理
量來求得位移。測時間主要用到打點計時器、秒
表、光電門等儀器,也可根據(jù)題目中裝置、圖象
結(jié)合相關(guān)規(guī)律求得時間。
2.數(shù)據(jù)處理方法
⑴作圖法。作圖必須標準,要有兩個箭頭、兩
個物理量及單位,標度必須標注完整,要使圖線
分布在坐標紙的較大區(qū)域內(nèi),要根據(jù)兩個坐標軸
物理量間的關(guān)系考慮是擬合直線還是平滑的曲
線,還要考慮截距的物理意義。
(2)數(shù)學方法。
①“平均速度法〃求速度:%=胃里。
②“逐差法〃求加速度:設(shè)相鄰相同時間7內(nèi)物
體的位移分別為布、X2-Xn,加速度
(羽+原+升)—(荀+涇+豆)
14
3.有效數(shù)字的位數(shù):從左側(cè)第一個不為零的數(shù)字
起到最末一位數(shù)字止,共有幾個數(shù)字,就是幾位
有效數(shù)字。
4.誤差
(1)由于儀器不精確、方法粗略、原理不完善等
產(chǎn)生的是系統(tǒng)誤差,特點是測量值總偏大或偏
小。
(2)由于各偶然因素對實驗者、測量儀器、被測
量的影響而產(chǎn)生的誤差是偶然誤差,特點是有時
偏大有時偏小,可用屢次測量求平均值減小偶然
誤差。
【例2】(2023?南通高三第二次調(diào)研)探究外
力做功與物體動能變化關(guān)系的實驗裝置如圖8
所示,根據(jù)實驗中力傳感器讀數(shù)和電磁打點計時
器打出紙帶的測量數(shù)據(jù)等可分別求得外力對小
車做功和小車動能的變化。
(1)關(guān)于該實驗,以下說法正確的有o
A.調(diào)整墊塊的高度,改變鉤碼質(zhì)量,使小車能在
15
木板上做勻速運動
B.調(diào)整滑輪的高度,使連接小車的細線與木板平
行
C.實驗中要始終滿足鉤碼的質(zhì)量遠小于小車質(zhì)
量
D.假設(shè)紙帶上打出的是短線,可能是小車運動的
速度過快
⑵除了圖中所注明的器材外,實驗中還需要交
流電源、導線、刻度尺和O
(3)某次實驗中打出了一根紙帶,其中一局部如
圖9所示,各個打點是連續(xù)的計時點,4、B、D、
E、F各點、與0點的距離如圖,假設(shè)小車質(zhì)量為卬、
打點周期為T,且已讀出這次實驗過程中力傳感
器的讀數(shù)F,那么4人兩點間外力做功W=
,小車動能變化A及=;在不
同次實驗中測得多組外力做功例和動能變化A
瓦的數(shù)據(jù),作出吩△及圖象如圖10所示,圖
線斜率約等于1,由此得到結(jié)論是
(4)每次實驗結(jié)果顯示,拉力廠做的功〃總略小
于小車動能的變化A區(qū),請分析出現(xiàn)這種情況的
可能原因
__________________。(寫出]條)
解析(1)調(diào)整墊塊的高度,不掛鉤碼使小車能
在木板上做勻速運動,A項錯誤;調(diào)整滑輪的高
度,使連接小車的細線與木板平行,確保拉力與
小車運動方向平行,B項正確;因為實驗中用的
拉力傳感器,所以不需要滿足實驗中要始終滿足
鉤碼的質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量,C項錯誤;假設(shè)小
車運動的速度過快或者振針距離紙帶太近,都會
造成紙帶上打出的是短線,D項正確。
(2)需要天平測量小車的質(zhì)量。
(3)力傳感器的讀數(shù)E位移為S4—s,所以鉤碼
對小車拉力做功為Rs4-si)。小車動能變化A
111S5—S3、21S2)2
2mv2m
&=~^mvE—2A—22T)一嚴皿
17
1a"匚黑二―假設(shè)拉力做功與動能變化量
OJ
相等,說明外力對物體所做的功等于物體動能的
增量。
⑷拉力廠做的功〃總略小于小車動能的變化△
瓦,說明有其他動力做功,即平衡摩擦力時木板
墊得偏高。
答案⑴BD(2)天平⑶「但-sj
m(S5—S3〕2—渥
外力對物體所做的功等于物體動能的增量(4)
平衡摩擦力時木板墊得偏高
【變式2](2023?海安、南外、金陵三校聯(lián)考)
某同學采用如圖11所示的裝置研究勻變速直線
運動。打點計時器工作頻率為50Hzo
圖11
該同學的操作步驟如下:
a.將木板的左端墊起,平衡小車的摩擦力;
b.在小車中放入祛碼,紙帶穿過打點計時器,連
18
在小車后端,用細線連接小車和鉤碼;
c.將小車停在打點計時器附近,接通電源,釋放
小車,小車拖動紙帶,打點計時器在紙帶上打下
一系列的點,斷開電源;
d.改變鉤碼或小車中祛碼的質(zhì)量,更換紙帶,重
復b、c操作。
(1)設(shè)鉤碼質(zhì)量為陰、祛碼和小車總質(zhì)量為團,
重力加速度為g,那么小車的加速度為a=
(用題中所給字母表示)。
⑵圖12是某次實驗中得到的一條紙帶,在紙帶
上取計數(shù)點0、4B、a〃和瓦用最小刻度是
毫米的刻度尺進行測量,讀出各計數(shù)點對應(yīng)的刻
度均通過計算得到各計數(shù)點到0的距離s以及
對應(yīng)時刻小車的瞬時速度Ko某同學不小心將計
數(shù)點。的數(shù)據(jù)弄模糊了,請你將。點對應(yīng)的數(shù)據(jù)
填在下表中的相應(yīng)位置。
<?0,4~~;B__;C;p;E入
?而n11nnp:npnlp?n??pn?jnnpn巾n11nnjnnpn11nn?nnpn;?nn?nu|1n甲?npnipn11nn?nnpTl11?
123456789101112面
圖12
計數(shù)v/(m?s
jf/cms/cm
點T)
01.000.30
A2.341.340.38
19
B4.043.040.46
C
__
D8.337.330.61
E10.909.900.70
Av2/(m2-s-2)
“24681()s/cm
圖13
⑶實驗小組通過繪制Ad—s圖線來分析運動
規(guī)律(其中Ay一品。是各計數(shù)點對應(yīng)時刻
小車的瞬時速度,氏是。點對應(yīng)時刻小車的瞬時
速度)。他們根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在圖中標出了0、A.
B、aD、£對應(yīng)的坐標點,請你在圖13中畫出
圖線。
(4)繪制的Ad—s圖線的斜率k=(用
題中所給字母表示),假設(shè)發(fā)現(xiàn)該斜率大于理論
值,其原因可能是
20
o
答案⑴鼻⑵6?0°5.。。0.54⑶
圖線如下圖
Ai;2/(m2?s-2)
0.5
0.4
0.3
0.2
0」
°24681()s/cm
(4)-半木板的左側(cè)墊得過高
力學實驗設(shè)計
“長木板(帶滑輪)、小車、紙帶、打點計時器〃
體系裝置,主要來研究速度隨時間的變化、加速
度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系、探究動能定理、
驗證機械能守恒以及測定動摩擦因數(shù)等幾個實
驗。“長木板、小車、紙帶、打點計時器〃實驗
裝置中的細節(jié)及考前須知如下:
(1)在“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)
系〃、“探究動能定理〃的實驗中,都需要平衡
摩擦力。平衡摩擦力的方法是將小車放在木板
21
上,把木板不帶滑輪的一端墊高,在小車后面接
一條紙帶,穿過打點計時器,讓小車在沒有牽引
力的情況下恰能勻速下滑。
(2)在測定動摩擦因數(shù)的實驗中,木板必須水平,
細線必須與長木板平行,這樣才能使壓力等于木
塊的重力,細線對木塊的拉力沿水平方向。
⑶小車在長木板上做勻加速直線運動時,繩上
的拉力并不等于懸掛物的重力,只有當〃車》勿掛
時,繩上的力近似等于懸掛物的重力。如果繩上
連接著力傳感器或測力器,那么可直接讀出繩上
的拉力,不需要〃車>>R掛。
(4)對于紙帶,常見有以下三大應(yīng)用:①由紙帶
確定時間;②求解瞬時速度;③用“逐差法〃求
加速度。但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"通過光電門
的時間A1內(nèi)的平均速度看做物體經(jīng)過光電門的
瞬時速度,即丫=七;②求加速度:假設(shè)兩個
光電門之間的距離為。那么利用速度與位移的
2_2
關(guān)系可求加速度,即3=三聲。
22
[例3](2023?常州一模)如圖14為測量物塊
與水平桌面之間動摩擦因數(shù)的實際裝置示意圖。
實驗步驟如下:
①用天平測量物塊和遮光片的總質(zhì)量胴重物的
質(zhì)量m,用游標卡尺測量遮光片的寬度d,用米
尺測量兩光電門之間的距離s。
圖14
②調(diào)整輕滑輪,使細線水平。
③讓物塊從光電門A的左側(cè)由靜止釋放,用數(shù)字
毫秒計分別測出遮光片經(jīng)過光電門4和光電門B
所用的時間△與和A3求加速度劣
④屢次重復步驟③,求a的平均值/
⑤根據(jù)上述實驗數(shù)據(jù)求出動摩擦因數(shù)
答復以下問題:
(1)用20分度的游標卡尺測量"時的示數(shù)如圖
15所示,其讀數(shù)為cm。
圖15
(2)物塊的加速度a可用d、s、A2和△益表示
23
(3)動摩擦因數(shù)〃可用M、力、a和重力加速度g
表小為〃=。
⑷如果滑輪略向下傾斜,使細線沒有完全調(diào)節(jié)
水平,由此測得的〃(填“偏大〃或
“偏小〃);這一誤差屬于(填”偶然誤
差〃或“系統(tǒng)誤差〃)o
解析(1)游標卡尺的游標尺第10根與主尺相
齊,故讀數(shù)為0.9cm+0.05mml0=0.950cm。
⑵根據(jù)2as=謁一4和v=~^t
1dy2
解得a=口“,°
2瓦IAtB)
⑶根據(jù)mg—nMg=(〃+R)H得出ii=
mg—a
~Mg°
⑷傾斜細線的拉力有垂直板向下的分量,實際
增大了正壓力,實驗結(jié)論那么是測得的〃偏大,
這是由于器材和實驗原理造成的誤差,是系統(tǒng)誤
差。
24
答案(1)0.950⑵麥1了(d712—I云d7)2
/S1八(B)\八IA)_
(3)強二甘地4(4)偏大系統(tǒng)誤差
Mg
【變式3](2023?江蘇揚州中學高三期初考)(1)
如圖16所示為某同學所安裝的“驗證牛頓第二
定律〃的實驗裝置。
小車打點計時器
祛碼太
祛碼盤UL
圖16
①在“驗證牛頓第二定律〃的實驗中,為了使小
車受到合外力等于祛碼和祛碼盤的總重量,通常
采用如下兩個措施:
A.平衡摩擦力:將長木板無滑輪的一端下面墊一
小木塊,反復移動木塊的位置,直到小車在祛碼
盤的拉動下帶動紙帶與小車一起做勻速直線運
動;
B.在調(diào)整祛碼多少的過程中,要保證祛碼和祛碼
盤的總質(zhì)量〃遠小于小車和祛碼的總質(zhì)量M。
以上哪一個措施中有何重大錯誤?(說明錯誤
點)
25
②如圖17是上述實驗打出的一條紙帶,打點計
時器的打點周期是0.02s,結(jié)合圖中給出的數(shù)
據(jù)(單位cm),求出小車運動加速度的大小為
m/s2,并求出紙帶中〃點瞬時速度大小
為m/so(計算結(jié)果均保存2位有效數(shù)
字)
圖17
⑵某實驗小組設(shè)計了如圖18(a)所示的實驗裝
置,通過改變重物的質(zhì)量,利用計算機可得滑塊
運動的加速度。和所受拉力廠的關(guān)系圖象。他們
在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實驗,
得到了兩條。一方圖線,如圖(b)所示。
圖18
①圖線是在軌道左側(cè)抬高成為斜面情
況下得到的(選填“甲〃或"乙〃);
②滑塊和位移傳感器發(fā)射局部的總質(zhì)量m=
26
kg;滑塊和軌道間的動摩擦因數(shù)〃=
解析(1)①A有錯誤,平衡摩擦力時不能懸掛
祛碼盤。
②設(shè)0到A之間的距離為荀,以后各段分別為
屈、為、羽、毛、在,根據(jù)勻變速直線運動的推論
公式△丫=@下可以求出加速度的大小,得久一為
=35if;一蒞=3包了;毛一扁=3懸人為了更加
準確的求解加速度,我們對三個加速度取平均值
得4=;(a+功+a),即小車運動的加速度計算
O
表達式為
a=
錯誤!叫&2=4.0m/s2,
01033
紙帶中月點瞬時速度大小為4=湍設(shè)m/s=
U.UNAZ
2.6m/s
(2)①由圖象可知,當?=0時,也就是說
當繩子上沒有拉力時小車就有加速度,該同學實
驗操作中平衡摩擦力過度,即傾角過大,平衡摩
擦力時木板的右端墊得過高。所以圖線甲是在軌
道左側(cè)抬高成為斜面情況下得到的。
27
F
②根據(jù)F=ma得a=1所以滑塊運動的加速度a
m
和所受拉力F的關(guān)系圖象斜率等于滑塊和位移
傳感器發(fā)射局部的總質(zhì)量的倒數(shù)。由圖形b得加
速度a和所受拉力廠的關(guān)系圖象斜率4=2,所
以滑塊和位移傳感器發(fā)射局部的總質(zhì)量卬=0.5
kg;由圖形b得在水平軌道上方=1N時,加速
度a=0,根據(jù)牛頓第二定律得一一〃儂=0,解
得〃=0.2o
答案(1)①A有錯誤,平衡摩擦力時不能懸掛
祛碼盤
②4.02.6⑵①甲②0.50.2
I課后作業(yè)I:精選模擬演練保B沖為必做:
1.(2023?江蘇啟東中學高三月考)在探究求合
力的方法時,先將橡皮條的一端固定在水平木板
上,另一端系上帶有繩套的兩根細繩。實驗時,
需要兩次拉伸橡皮條,一次是通過兩細繩用兩個
彈簧秤互成角度地拉橡皮條,另一次是用一個彈
簧秤通過細繩拉橡皮條。
⑴實驗對兩次拉伸橡皮條的要求中,以下哪些
說法是正確的()
A.將橡皮條拉伸相同長度即可
28
B.將橡皮條沿相同方向拉即可
C.將彈簧秤都拉伸到相同刻度
D.將橡皮條和繩的結(jié)點拉到相同位置
⑵同學們在操作過程中有如下議論,其中對減
小實驗誤差有益的說法是()
A.兩細繩必須等長
B.彈簧秤、細繩、橡皮條都應(yīng)與木板平行
C.用兩彈簧秤同時拉細繩時兩彈簧秤示數(shù)之差
應(yīng)盡可能大
D.拉橡皮條的細繩要短些
解析(1)本實驗的目的是為了驗證力的平行四
邊形定那么,即研究合力與分力的關(guān)系。根據(jù)合
力與分力是等效的,本實驗橡皮條兩次沿相同方
向拉伸的長度要相同。故A、B錯誤;在白紙上
標下第一次橡皮條和繩的結(jié)點的位置,第二次將
橡皮條和繩的結(jié)點拉到相同位置,說明兩次效果
相同,即兩個拉力和一個拉力等效,而彈簧秤不
必拉到相同刻度,故C錯誤,D正確。
⑵細線的作用是能顯示出力的方向,所以不一
定等長。故A錯誤;彈簧秤、細繩、橡皮條都應(yīng)
與木板平行,故B正確;用兩彈簧秤同時拉細繩
時兩彈簧秤示數(shù)適當大一些,但是不需要示數(shù)之
29
差盡可能大,故c錯誤;為了減小誤差,拉橡皮
條的細繩要長些,標記同一細繩方向的兩點要遠
些,故D錯誤。
答案(1)D(2)B
2.(2023?江蘇泰興中學高三階段性檢測)某實
驗小組利用如圖1所示的氣墊導軌實驗裝置來
探究合力一定時,物體的加速度與質(zhì)量之間的關(guān)
(1)做實驗時,將滑塊從圖所示位置由靜止釋放,
由數(shù)字計時器(圖中未畫出)可讀出遮光條通過
光電門1、2的時間(遮光條的遮光時間)分別為
A以人屈用刻度尺測得兩個光電門中心之間
的距離x,遮光條寬度&那么滑塊經(jīng)過光電門
1時的速度表達式%=;經(jīng)過光電門2
時的速度表達式預=,滑塊加速度的表
達式a=。(以上表達式均用字母表示)。
⑵為了保持滑塊所受的合力不變,可改變滑塊
質(zhì)量〃和氣墊導軌右端高度人關(guān)于“改變滑塊
30
質(zhì)量〃和氣墊導軌右端高度H的正確操作方法
是o
A.〃增大時,力增大,以保持二者乘積增大
B.〃增大時,B減小,以保持二者乘積不變
C.〃減小時,C增大,以保持二者乘積不變
D.〃減小時,力減小,以保持二者乘積減小
解析(1)滑塊經(jīng)過光電門1時的速度表達式匕
==,經(jīng)過光電門2時的速度表達式V2:£
DEIisr2
滑塊加速度
'dd]2
pf-V\ti.
(2)滑塊的合力耳合=0,為了保持滑塊所受的
X
合力不變,所以〃和力不能同時增大或減小。應(yīng)
選B、Co
'd)2Jd)2
答案⑴亮d
(2)BC
△t22x
3.(2023?江蘇儀征中學期初考)某實驗小組利
用彈簧秤和刻度尺,測量滑塊在木板上運動的最
31
大速度。實驗步驟如下:
①用彈簧秤測量橡皮泥和滑塊的總重力,記作G;
②將裝有橡皮泥的滑塊放在水平木板上,通過水
平細繩和固定彈簧秤相連,如圖2甲所示。在Z
端向右拉動木板,等彈簧秤讀數(shù)穩(wěn)定后,將讀數(shù)
記作F;
③改變滑塊上橡皮泥的質(zhì)量,重復步驟①②;實
驗數(shù)據(jù)如下表所示:
G/1.2.2.3.3.4.
N500050005000
F/0.0.0.1.1.1.
N628399223761
④如圖乙所示,將木板固定在水平桌面上,滑塊
置于木板上左端。處,細繩跨過定滑輪分別與滑
塊和重物刀連接,保持滑塊靜止,測量重物尸離
地面的高度A;
⑤滑塊由靜止釋放后開始運動,最終停在木板上
〃點(未與滑輪碰撞),測量a〃間距離so
完成以下作圖和填空:
⑴根據(jù)表中數(shù)據(jù)在給定的坐標紙上作出F-G
圖線。
32
F7N
1.8
1.6
1.4
1.2
1.()
0.8
0.6
0.4
0.2
■1.01.52.02.53.03.54.04.5G/N
(2)由圖線求得滑塊和木板間的動摩擦因數(shù)〃=
(保存2位有效數(shù)字)。
(3)滑塊最大速度的大小7=(用h、s、
〃和重力加速度g表示)。
彈曹秤細縛橡皮電滑塊Ag
甲乙
圖2
解析(1)根據(jù)描點法在分一G圖象上描出各點,
再連接起來,如下圖。
?HN
1.8
1.67
1.1
1.2
1.()
0.8
0.6
0.4
0.2l11sllIIIIC?--
1.01.52.02.53.03.54.04.5G/N
(2)由圖甲可知F=〃G,那么一一G圖象上的直
線的斜率代表〃值的大小,由尸-G圖象可知〃
1.6-0.4
=4.0_[0=。,40°
(3)當重物夕剛好下落到地面時,滑塊的速度r
33
最大,此時滑塊的位移為人此后滑塊做加速度
為〃白的勻減速運動,由公式正一謚=2as知滑
塊的最大速度心滿足:
0ax=2〃g(s—力),那么K1ax=7211g(S——)o
答案⑴見解析圖(2)0.40(0.38、0.39、
0.41、0.42均正確)(3)「2〃g(s—E
4.(2023?南京、鹽城高三二模)如圖3所不,某
研究性學習小組為探究“物體的動能與速度關(guān)
系〃設(shè)計了如下實驗:平直軌道,固定在水平桌
面上。彈射裝置4固定于軌道上,小球被勁度系
數(shù)較大的壓縮彈簧彈出后從軌道端點0滑出做
平拋運動落到地面。彈簧的彈性勢能的表達式為
民當射,式中的A為彈簧的勁度系數(shù),x為彈
簧的形變量。
AC
3moBo
V////////77//////77//Z//'
圖3
(1)為減少實驗誤差,彈射裝置距離軌道端點0
應(yīng)該(選填“近些〃或“遠些〃)o
⑵要探究動能與速度的關(guān)系,實驗中是否一定
34
要測量桌面的高度,(選填“是〃或
“否〃)o
⑶在實驗過程中改變彈簧的壓縮量X,并測出
與其對應(yīng)的小球做平拋運動的水平位移S。實驗
數(shù)據(jù)如下表所示。
次數(shù)12345
x(cm1.2.3.4.5.
)00000
0.0.0.1.1.
s(m)
3265950860
在坐標紙中根據(jù)已描出的點作出合理的圖線。
2.0
1.5
⑷根據(jù)⑶中所作出的圖象,可以得出動能區(qū)
與速度。的關(guān)系:。請簡要說明理由,。
解析(1)為了減小摩擦力做功,彈射裝置距離
軌道端點。應(yīng)該近點。
(2)要探究動能與速度的關(guān)系,實驗中是不要測
量桌面的高度。
答案(1)近些(2)否(3)如下圖(4)區(qū)8病
35
或者理由:能量守恒瓦=£,由題意瓦
=:無邕所以區(qū)oc/,由圖xocs,由平拋運動S80,
所以區(qū)8落
s/m
2.0
1.5
1.()
0.5
5.(2023?江蘇泰州中學段考)如圖4甲所示的
裝置叫做阿特伍德機,是英國數(shù)學家和物理學家
阿特伍德(G?Atwood1746—1807)創(chuàng)制的一種著
名力學實驗裝置,用來研究勻變速直線運動的規(guī)
律。某同學對該裝置加以改良后用來驗證機械能
守恒定律,如圖乙所示。
西西
光電門
中B占中B
擋
。并士
甲乙
圖4
⑴實驗時,該同學進行了如下步驟:
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,處于靜止狀
36
態(tài)。測量出(填“4的上外表〃“4的下
外表〃或“擋光片中心〃)到光電門中心的豎直
距離鼠
②在B的下端掛上質(zhì)量為m的物塊C,讓系統(tǒng)(重
物4,以及物塊。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A九
③測出擋光片的寬度d,計算有關(guān)
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