2025版新教材高中物理第二章機(jī)械振動專項(xiàng)5創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課時(shí)作業(yè)教科版選擇性必修第一冊

eq\a\vs4\al(專)eq\a\vs4\al(項(xiàng))5創(chuàng)新試驗(yàn)提實(shí)力1．某試驗(yàn)小組用如圖甲所示的試驗(yàn)裝置進(jìn)行“測量重力加速度”并“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”兩個(gè)試驗(yàn)．該小組把輕質(zhì)細(xì)繩的一端與一個(gè)擺球相連，另一端系在力傳感器的掛鉤上，整個(gè)裝置位于豎直面內(nèi)，將擺球拉離豎直方向肯定角度，由靜止釋放，與傳感器相連的計(jì)算機(jī)記錄細(xì)繩的拉力F隨時(shí)間t變更的圖線．(1)首先測量重力加速度．將擺球拉離豎直方向的角度小于5°，讓小球做單擺運(yùn)動，拉力F隨時(shí)間t變更的圖線如圖乙所示．①由圖乙可知該單擺的周期T約為________s(保留兩位有效數(shù)字).②該小組測得該單擺的擺長為L，則重力加速度的表達(dá)式為________(用測量或者已知的物理量表示).(2)然后驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．將擺球拉離豎直方向較大角度后由靜止釋放，拉力F隨時(shí)間t變更的圖線如圖丙所示．①要驗(yàn)證機(jī)械能守恒，還須要測量的物理量是________．②若圖中A點(diǎn)的拉力用F1表示，B點(diǎn)的拉力用F2表示，則小球從A到B的過程中，驗(yàn)證機(jī)械能守恒的表達(dá)式為________(填表達(dá)式前的字母序號)．A．eq\f(1,2)(F2－mg)＝mg－F1B．eq\f(1,2)(mg－F1)＝F2－mgC．F2－mg＝mg－F12．傳感器在物理試驗(yàn)探討中具有廣泛的應(yīng)用．單擺在運(yùn)動過程中，擺線的拉力在做周期性的變更，這個(gè)周期性變更的力可用拉力傳感器顯示出來，從而可進(jìn)一步探討單擺的運(yùn)動規(guī)律．(1)試驗(yàn)時(shí)用游標(biāo)卡尺測量擺球直徑，示數(shù)如圖甲所示，該擺球的直徑d＝________mm.(2)接著測量了擺線的長度為l0，試驗(yàn)時(shí)用拉力傳感器測得擺線的拉力F隨時(shí)間t變更的圖像如圖乙所示，則重力加速度的表達(dá)式g＝________(用題目和圖中的已知量表示).(3)某小組變更擺線長度l0，測量了多組數(shù)據(jù)，在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，甲同學(xué)把擺線長l0作為擺長，干脆利用公式求出各組重力加速度值再求出平均值；乙同學(xué)作出T2-l0圖像后求出斜率，然后算出重力加速度，兩同學(xué)處理數(shù)據(jù)的方法對結(jié)果的影響是：甲________，乙________(選填“偏大”“偏小”或“無影響”).專項(xiàng)5創(chuàng)新試驗(yàn)1．答案：(1)①0.75②g＝eq\f(4π2L,T2)(2)①擺球的質(zhì)量②A解析：(1)①小球做單擺運(yùn)動，經(jīng)過最低點(diǎn)拉力最大，由圖乙可知11.0s到14.0s內(nèi)有4個(gè)全振動，該單擺的周期T＝eq\f(14.0－11.0,4)s＝0.75s.②依據(jù)單擺周期公式T＝2πeq\r(\f(L,g))，可得重力加速度g＝eq\f(4π2L,T2).(2)①圖中A點(diǎn)對應(yīng)速度為零的位置，即最高位置，依據(jù)受力分析可得F1＝mgcosθ，圖中B點(diǎn)對應(yīng)速度最大的位置，即最低點(diǎn)位置，依據(jù)牛頓其次定律可得F2－mg＝eq\f(mv2,L)，小球從A到B的過程中，重力勢能減小量為ΔEp＝mg(L－Lcosθ)，動能的增加量為ΔEk＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)(F2－mg)L，要驗(yàn)證機(jī)械能守恒，需滿意ΔEp＝ΔEk，解得eq\f(1,2)(F2－mg)＝mg－F1，所以還須要測量的物理量是擺球的質(zhì)量．②驗(yàn)證機(jī)械能守恒的表達(dá)式為eq\f(1,2)(F2－mg)＝mg－F1，A正確，B、C錯(cuò)誤．2．答案：(1)15.4(2)eq\f(π2（l0＋\f(d,2)）,4teq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0)))(3)偏小無影響解析：(1)主尺示數(shù)是15mm，游標(biāo)尺示數(shù)是4×0.1mm＝0.4mm，擺球的直徑為15mm＋0.4mm＝15.4mm.(2)在單擺搖擺的過程中，每一個(gè)周期中有兩次拉力的最大值，由F－t圖像可知，單擺周期T＝4t0，依據(jù)公式T＝2πeq\r(\f(l,g))整理得：g＝eq\f(π2（l0＋\f(d,2)）,4teq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0))).(3)依據(jù)上式，甲同學(xué)把擺線長l0作為擺長，則擺