2024年高考物理二輪復(fù)習(xí)第一部分第15講力學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新學(xué)案

PAGE19-專題六試驗(yàn)技能與創(chuàng)新1．試驗(yàn)基本實(shí)力：重點(diǎn)考查游標(biāo)卡尺、螺旋測微器；多用電表等的讀數(shù)、構(gòu)造、原理、重要的試驗(yàn)方法、試驗(yàn)器材的選擇、電路實(shí)物連線和運(yùn)用圖象與表格分析處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)、試驗(yàn)結(jié)論、誤差分析及電學(xué)試驗(yàn)中的故障分析等．2．設(shè)計(jì)與創(chuàng)新實(shí)力：要求考生將教材中的試驗(yàn)原理、試驗(yàn)方法遷移到新的背景中，以完成新的試驗(yàn)要求的設(shè)計(jì)性試驗(yàn)，將逐步取代對(duì)原教材中試驗(yàn)的考查．3．試驗(yàn)題類型近年高考通常為“一力一電”模式．1．重點(diǎn)關(guān)注游標(biāo)卡尺、螺旋測微器、多用電表、電阻箱等的讀數(shù)，電表量程、滑動(dòng)變阻器及試驗(yàn)電路的選取等．2．“源于課本，不拘泥于課本”始終是高考試驗(yàn)題命題的理念，所以熟識(shí)課本試驗(yàn)，抓住試驗(yàn)的靈魂——原理，是我們復(fù)習(xí)的重中之重．3．學(xué)問創(chuàng)新型試驗(yàn)．例如設(shè)計(jì)型、開放型、探討型試驗(yàn)等都有不同程度的創(chuàng)新，比如利用所學(xué)學(xué)問設(shè)計(jì)出許多測量重力加速度的試驗(yàn)方案．其中，力學(xué)設(shè)計(jì)性試驗(yàn)在近年高考中有加強(qiáng)的趨勢，應(yīng)引起高度重視．第15講力學(xué)試驗(yàn)與創(chuàng)新1．系統(tǒng)誤差：由于儀器本身不精密、試驗(yàn)方法粗略或試驗(yàn)原理不完善而產(chǎn)生的誤差．系統(tǒng)誤差總是同樣偏大或偏小．系統(tǒng)誤差可以通過更新儀器、完善原理和精確試驗(yàn)方法來減?。?．偶然誤差：由各種偶然因素如測量、讀數(shù)不精確、作圖不規(guī)范造成的誤差．偶然誤差表現(xiàn)為重復(fù)做同一試驗(yàn)時(shí)總是時(shí)而偏大時(shí)而偏?。既徽`差可用多次測量取平均值或作圖的方法來減?。?．有效數(shù)字：帶有一位不行靠數(shù)字的近似數(shù)字叫有效數(shù)字．有效數(shù)字從左邊第一個(gè)不為零的數(shù)字算起，如0.0125為三位有效數(shù)字，中學(xué)階段一般取兩位或三位有效數(shù)字．1．(2024·全國卷Ⅰ)某同學(xué)用如圖所示的試驗(yàn)裝置驗(yàn)證動(dòng)量定理，所用器材包括：氣墊導(dǎo)軌、滑塊(上方安裝有寬度為d的遮光片)、兩個(gè)與計(jì)算機(jī)相連接的光電門、砝碼盤和砝碼等．試驗(yàn)步驟如下：(1)開動(dòng)氣泵，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，輕推滑塊，當(dāng)滑塊上的遮光片經(jīng)過兩個(gè)光電門的遮光時(shí)間________時(shí)，可認(rèn)為氣墊導(dǎo)軌水平．(2)用天平測砝碼與砝碼盤的總質(zhì)量m1、滑塊(含遮光片)的質(zhì)量m2.(3)用細(xì)線跨過輕質(zhì)定滑輪將滑塊與砝碼盤連接，并讓細(xì)線水平拉動(dòng)滑塊．(4)令滑塊在砝碼和砝碼盤的拉動(dòng)下從左邊起先運(yùn)動(dòng)，和計(jì)算機(jī)連接的光電門能測量出遮光片經(jīng)過A、B兩處的光電門的遮光時(shí)間Δt1、Δt2及遮光片從A運(yùn)動(dòng)到B所用的時(shí)間t12.(5)在遮光片隨滑塊從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中，假如將砝碼和砝碼盤所受重力視為滑塊所受拉力，拉力沖量的大小I＝________，滑塊動(dòng)量變更量的大小Δp＝________(用題中給出的物理量及重力加速度g表示)．(6)某次測量得到的一組數(shù)據(jù)為：d＝1.000cm，m1＝1.50×10－2kg，m2＝0.400kg，Δt1＝3.900×10－2s，Δt2＝1.270×10－2s，t12＝1.50s，取g＝9.80m/s2.計(jì)算可得I＝________N·s，Δp＝________kg·m·s－1(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)．(7)定義δ＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(I－Δp,I)))×100%，本次試驗(yàn)δ＝________%(保留一位有效數(shù)字)．解析：(1)當(dāng)經(jīng)過A，B兩個(gè)光電門時(shí)間相等時(shí)，速度相等，此時(shí)由于阻力很小，可以認(rèn)為導(dǎo)軌是水平的．(5)由I＝Ft，知I＝m1gt12,由Δp＝mv2－mv1知Δp＝m2·eq\f(d,Δt2)－m2·eq\f(d,Δt1)＝m2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt2)－\f(d,Δt1))).(6)代入數(shù)值知，沖量I＝m1gt12＝1.5×10－2×9.8×1.5N·s≈0.221N·s，動(dòng)量變更量Δp＝m2(eq\f(d,Δt2)－eq\f(d,Δt1))≈0.212kg·m·s－1.(7)δ＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(I－Δp,I)))×100%≈4%.答案：(1)大約相等(5)m1gt12m2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt2)－\f(d,Δt1)))(6)0.2210.212(7)42.(2024·全國卷Ⅱ)一細(xì)繩跨過懸掛的定滑輪，兩端分別系有小球A和B，如圖所示．一試驗(yàn)小組用此裝置測量小球B運(yùn)動(dòng)的加速度．令兩小球靜止，細(xì)繩拉緊，然后釋放小球，測得小球B釋放時(shí)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(shí)間T＝0.730s．由此求得小球B加速度的大小為a＝________m/s2(保留三位有效數(shù)字)．從試驗(yàn)室供應(yīng)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.依據(jù)牛頓其次定律計(jì)算可得小球B加速度的大小為a′＝________m/s2(保留三位有效數(shù)字)．可以看出，a′與a有明顯差異，除試驗(yàn)中的偶然誤差外，寫出一條可能產(chǎn)生這一結(jié)果的緣由：__________．解析：由題意可知小球下降過程中做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，故依據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有h0－h(huán)＝eq\f(1,2)aT2，代入數(shù)據(jù)解得a＝1.84m/s2.依據(jù)牛頓其次定律可知對(duì)小球A有T－mAg＝mAa′，對(duì)小球B有mBg－T＝mBa′，帶入已知數(shù)據(jù)解得a′＝1.96m/s2.在試驗(yàn)中繩和滑輪之間有摩擦?xí)斐蓪?shí)際計(jì)算值偏?。鸢福?.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)考點(diǎn)一基本儀器的運(yùn)用與讀數(shù)1．測長度兩種儀器對(duì)比．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(duì)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(dòng)刻度(帶估讀值)×0.01mm2.游標(biāo)卡尺和螺旋測微器讀數(shù)時(shí)應(yīng)留意的問題．(1)10分度的游標(biāo)卡尺，以mm為單位，小數(shù)點(diǎn)后只有1位.20分度和50分度的游標(biāo)卡尺以mm為單位，小數(shù)點(diǎn)后有2位．(2)游標(biāo)卡尺在讀數(shù)時(shí)先讀主尺數(shù)據(jù)，再讀游標(biāo)尺數(shù)據(jù)，最終兩數(shù)相加．游標(biāo)卡尺讀數(shù)不估讀．(3)不要把游標(biāo)尺的邊緣當(dāng)成零刻線，從而把主尺的刻度讀錯(cuò)．(4)螺旋測微器讀數(shù)時(shí)，要留意固定刻度上表示半毫米的刻度線是否已經(jīng)露出．某同學(xué)用螺旋測微器測圓柱體的直徑時(shí)，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(shí)，示數(shù)如圖乙所示，此示數(shù)為________mm.解析：螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)8mm，可動(dòng)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，由于須要估讀，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(gè)刻度與主尺上某一刻度對(duì)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.答案：8.470(8.470～8.472均正確)2.0651．用游標(biāo)卡尺測量小球的直徑如圖甲、乙所示．測量方法正確的是________(選填“圖甲”或“圖乙”)．(2)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，如圖丙所示，則此示數(shù)為________mm.解析：(1)用游標(biāo)卡尺測量小球的直徑，應(yīng)將小球卡在外測量爪中，故應(yīng)選題圖甲．(2)螺旋測微器的示數(shù)為固定讀數(shù)加上可動(dòng)讀數(shù)，即6.5mm＋20.0×0.01mm＝6.700mm.答案：(1)圖甲(2)6.7002．圖中游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為________mm，螺旋測微器的讀數(shù)為________mm.解析：游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為l＝52mm＋7×eq\f(1,20)mm＝52.35mm；螺旋測微器的讀數(shù)為d＝1.5mm＋49.0×0.01mm＝1.990mm.答案：52.351.990(1.899～1.991均正確)考點(diǎn)二以打點(diǎn)計(jì)時(shí)器或光電門為計(jì)時(shí)工具的力學(xué)試驗(yàn)1．常規(guī)時(shí)間測量類儀器．(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．計(jì)時(shí)器種類工作電源電壓打點(diǎn)間隔電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器溝通50Hz，4V～6V0.02s電火花計(jì)時(shí)器溝通50Hz，220V0.02s(2)頻閃照相機(jī)．其作用和處理方法與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器類似，它是用等時(shí)間間隔獲得圖象的信息的方法，將物體在不同時(shí)刻的位置記錄下來，運(yùn)用時(shí)要明確頻閃的時(shí)間間隔．2．涉及打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的試驗(yàn)中紙帶的應(yīng)用．新課標(biāo)《考試大綱》規(guī)定的六個(gè)力學(xué)試驗(yàn)中有五個(gè)涉及打點(diǎn)計(jì)時(shí)器：探討勻變速直線運(yùn)動(dòng)、驗(yàn)證牛頓其次定律、探究做功和物體速度變更的關(guān)系和驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律、驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律．這類試驗(yàn)的關(guān)鍵是要駕馭紙帶的分析處理方法，對(duì)于紙帶常見有以下三大應(yīng)用：(1)由紙帶確定時(shí)間．要區(qū)分打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)與人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的區(qū)分與聯(lián)系，為便于測量和計(jì)算，一般每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，這樣時(shí)間間隔為Δt＝0.02×5s＝0.1s.(2)求解瞬時(shí)速度.利用做勻變速運(yùn)動(dòng)的物體在一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度．如圖所示，打n點(diǎn)時(shí)的速度vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T).(3)用“逐差法”求加速度．如圖所示因?yàn)閍1＝eq\f(x4－x1,3T2)，a2＝eq\f(x5－x2,3T2)，a3＝eq\f(x6－x3,3T2)，所以a＝eq\f(a1＋a2＋a3,3)＝eq\f(（x4＋x5＋x6）－（x1＋x2＋x3）,9T2).(4)有些試驗(yàn)用光電門代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來完成瞬時(shí)速度和加速度的測量，詳細(xì)做法如下：①求瞬時(shí)速度：把遮光條(寬度為d)通過光電門的時(shí)間Δt內(nèi)的平均速度看作物體經(jīng)過光電門的瞬時(shí)速度，即v＝eq\f(d,Δt).②求加速度：若兩個(gè)光電門之間的距離為L，則利用速度與位移的關(guān)系可求加速度，即a＝eq\f(veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,1),2L).(2024·全國卷Ⅲ)某同學(xué)利用圖(a)所示裝置驗(yàn)證動(dòng)能定理．調(diào)整木板的傾角平衡摩擦阻力后，掛上鉤碼，鉤碼下落，帶動(dòng)小車運(yùn)動(dòng)并打出紙帶．某次試驗(yàn)得到的紙帶及相關(guān)數(shù)據(jù)如圖(b)所示．已知打出圖(b)中相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s，從圖(b)給出的數(shù)據(jù)中可以得到，打出B點(diǎn)時(shí)小車的速度大小vB＝________m/s，打出P點(diǎn)時(shí)小車的速度大小vP＝________m/s(結(jié)果均保留兩位小數(shù))．若要驗(yàn)證動(dòng)能定理，除了需測量鉤碼的質(zhì)量和小車的質(zhì)量外，還須要從圖(b)給出的數(shù)據(jù)中求得的物理量為__________．解析：由勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于平均速度vB＝eq\f(（4.00－2.56）×10－2,0.04)m/s＝0.36m/s；vP＝eq\f(（57.86－50.66）×10－2,0.04)m/s＝1.80m/s，驗(yàn)證動(dòng)能定理須要求出小車運(yùn)動(dòng)的過程中拉力對(duì)小車做的功，所以還須要測量對(duì)應(yīng)的B、P之間的距離．答案：0.361.80B、P之間的距離考向探討勻變速直線運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)1．某探究小組為了探討小車在桌面上的直線運(yùn)動(dòng)，用自制“滴水計(jì)時(shí)器”計(jì)量時(shí)間．試驗(yàn)前，將該計(jì)時(shí)器固定在小車旁，如圖甲所示．試驗(yàn)時(shí)，保持桌面水平，用手輕推一下小車．在小車運(yùn)動(dòng)過程中，滴水計(jì)時(shí)器等時(shí)間間隔地滴下小水滴，圖乙記錄了桌面上連續(xù)的6個(gè)水滴的位置．(已知滴水計(jì)時(shí)器每30s內(nèi)共滴下46個(gè)小水滴)(1)由圖乙可知，小車在桌面上是________(選填“從右向左”或“從左向右”)運(yùn)動(dòng)的．(2)該小組同學(xué)依據(jù)圖乙的數(shù)據(jù)推斷出小車做勻變速運(yùn)動(dòng)．小車運(yùn)動(dòng)到圖乙中A點(diǎn)位置時(shí)的速度大小為________m/s，加速度大小為________m/s2(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)．解析：(1)輕推小車后，小車在桌面上做減速運(yùn)動(dòng)，桌面上“水滴”的間距應(yīng)漸漸減小，小車的運(yùn)動(dòng)方向是從右向左．(2)相鄰兩水滴的時(shí)間間隔為t＝eq\f(30,45)s＝eq\f(2,3)s，小車運(yùn)動(dòng)到A位置的速度大小為vA＝eq\f(x3＋x2,2t)＝eq\f(（117＋133）×10－3,2×\f(2,3))m/s＝0.1875m/s≈0.19m/s；小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a＝eq\f(|（x5＋x4）－（x2＋x1）|,6t2)≈0.038m/s2.答案：(1)從右向左(2)0.190.038考向驗(yàn)證牛頓其次定律2．用圖甲所示裝置探究物體的加速度與力的關(guān)系．試驗(yàn)時(shí)保持小車(含車中重物)的質(zhì)量M不變，細(xì)線下端懸掛鉤碼的總重力作為小車受到的合力F，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測出小車運(yùn)動(dòng)的加速度a.(1)(多選)關(guān)于試驗(yàn)操作，下列說法正確的是()A．試驗(yàn)前應(yīng)調(diào)整滑輪高度，使滑輪和小車間的細(xì)線與木板平行B．平衡摩擦力時(shí)，在細(xì)線的下端懸掛鉤碼，使小車在線的拉力作用下能勻速下滑C．每次變更小車所受的拉力后都要重新平衡摩擦力D．試驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，后釋放小車(2)圖乙為試驗(yàn)中打出紙帶的一部分，從比較清楚的點(diǎn)跡起，在紙帶上標(biāo)出連續(xù)的5個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間都有4個(gè)點(diǎn)跡未標(biāo)出，測出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到A點(diǎn)間的距離．已知所用電源的頻率為50Hz，打B點(diǎn)時(shí)小車的速度vB＝________m/s，小車的加速度a＝______m/s2.(3)變更細(xì)線下端鉤碼的個(gè)數(shù)，得到a-F圖象如圖丙所示，造成圖線上端彎曲的緣由可能是________．解析：(1)調(diào)整滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與長木板保持平行，否則拉力不會(huì)等于合力，故A正確；在調(diào)整木板傾斜度平衡小車受到的滑動(dòng)摩擦力時(shí)，不應(yīng)懸掛鉤碼，故B錯(cuò)誤；由于平衡摩擦力之后有Mgsinθ＝μMgcosθ，故tanθ＝μ，所以無論小車的質(zhì)量是否變更，小車所受的滑動(dòng)摩擦力都等于小車的重力沿斜面的分力，變更小車所受的拉力，不須要重新平衡摩擦力，故C錯(cuò)誤；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要“早來晚走”，即試驗(yàn)起先時(shí)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源待其平穩(wěn)工作后再釋放小車，而當(dāng)試驗(yàn)結(jié)束時(shí)應(yīng)先限制小車停下再停止打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，故D正確．(2)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz，則紙帶上相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T＝5×0.02s＝0.1s.B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度vB＝eq\f(xAC,2T)＝eq\f(0.0632,0.2)m/s＝0.316m/s.依據(jù)Δx＝aT2可得xCE－xAC＝a(2T)2，小車運(yùn)動(dòng)的加速度為a＝eq\f(xCE－xAC,4T2)＝eq\f(0.1636－0.0632－0.0632,0.04)m/s2＝0.93m/s2.(3)隨著力F的增大，即隨所掛鉤碼質(zhì)量m的增大，不能滿意M?m，因此圖線上端出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象．答案：(1)AD(2)0.3160.93(3)隨所掛鉤碼質(zhì)量m的增大，不能滿意M?m3．在“驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律”的試驗(yàn)中，某物理愛好小組利用如圖甲所示的裝置進(jìn)行試驗(yàn)．(1)用20分度的游標(biāo)卡尺測出擋光片的寬度如圖乙所示，則寬度d＝______cm.(2)接通氣源，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平，讓滑塊從不同位置由靜止釋放，記錄擋光片通過光電門的擋光時(shí)間t，測出釋放點(diǎn)到光電門的間距為s，以s為縱軸，eq\f(1,t2)為橫軸作圖，得到的圖象是一條過原點(diǎn)的傾斜直線，且斜率為k，則滑塊的加速度a＝________(用d、k表示)．(3)若以測得的滑塊加速度a為縱軸，所掛鉤碼的重力代替拉力F，作出如圖丙中圖線1.為了減小誤差，該愛好小組將一個(gè)力傳感器安裝在滑塊上(傳感器的質(zhì)量可忽視不計(jì))，從力傳感器中得出拉力F，作出a－F圖象是圖丙中的圖線________(選填“2”或“3”)．解析：(1)游標(biāo)卡尺讀數(shù)為：0.9cm＋8×0.005cm＝0.940cm.(2)滑塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，有2as＝v2，又v＝eq\f(d,t)，可得s＝eq\f(d2,2at2)，已知斜率為k，可得a＝eq\f(d2,2k).(3)因鉤碼及滑塊做加速運(yùn)動(dòng)，可知細(xì)線的拉力應(yīng)比鉤碼的重力小，而用傳感器測出的是滑塊所受的實(shí)際的拉力，此時(shí)a－F圖象應(yīng)為圖線2.答案：(1)0.940(2)eq\f(d2,2k)(3)2考向探究動(dòng)能定理4．(2024·江蘇卷)某愛好小組用如圖1所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)能定理．(1)有兩種工作頻率均為50Hz的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器供試驗(yàn)選用：A．電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B．電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器為使紙帶在運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力較小，應(yīng)選擇________(選填“A”或“B”)．(2)保持長木板水平，將紙帶固定在小車后端，紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔．試驗(yàn)中，為消退摩擦力的影響，在砝碼盤中漸漸加入沙子，直到小車起先運(yùn)動(dòng)．同學(xué)甲認(rèn)為此時(shí)摩擦力的影響已得到消退．同學(xué)乙認(rèn)為還應(yīng)從盤中取出適量沙子，直至輕推小車視察到小車做勻速運(yùn)動(dòng)．看法正確的同學(xué)是________(選填“甲”或“乙”)．(3)消退摩擦力的影響后，在砝碼盤中加入砝碼．接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，松開小車，小車運(yùn)動(dòng)．紙帶被打出一系列點(diǎn)，其中的一段如圖2所示．圖中紙帶按實(shí)際尺寸畫出，紙帶上A點(diǎn)的速度vA＝________m/s.(4)測出小車的質(zhì)量為M，再測出紙帶上起點(diǎn)到A點(diǎn)的距離為L.小車動(dòng)能的變更量可用ΔEk＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,A)算出．砝碼盤中砝碼的質(zhì)量為m，重力加速度為g.試驗(yàn)中，小車的質(zhì)量應(yīng)________(選填“遠(yuǎn)大于”“遠(yuǎn)小于”或“接近”)砝碼、砝碼盤和沙子的總質(zhì)量，小車所受合力做的功可用W＝mgL算出．多次測量，若W與ΔEk均基本相等則驗(yàn)證了動(dòng)能定理．解析：(1)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí)運(yùn)動(dòng)的紙帶受到的阻力較大，而電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí)運(yùn)動(dòng)的紙帶所受阻力較小，故選B.(2)由于剛起先運(yùn)動(dòng)，拉力等于最大靜摩擦力，而最大靜摩擦力略大于滑動(dòng)摩擦力，故平衡摩擦力的兩種看法中，乙同學(xué)正確．(3)取與A點(diǎn)相鄰的兩點(diǎn)，用毫米刻度尺測出兩點(diǎn)之間的距離，如圖所示，可測得x＝1.24cm.用這一段的平均速度表示A點(diǎn)的瞬時(shí)速度，則vA＝eq\f(x,2T)＝eq\f(1.24×10－2,2×0.02)m/s＝0.31m/s.(4)由題意知，本試驗(yàn)用砝碼、砝碼盤和沙子的總重力大小表示小車受到的拉力大小，故要求小車的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)大于砝碼、砝碼盤和沙子的總質(zhì)量．答案：(1)B(2)乙(3)0.31(0.30～0.33都算對(duì))(4)遠(yuǎn)大于考向驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律5．某物理探討小組利用圖甲裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，在鐵架臺(tái)上安裝有一電磁鐵(固定不動(dòng))和一光電門(可上下移動(dòng))，電磁鐵通電后將鋼球吸住，然后斷電，鋼球自由下落，并通過光電門，計(jì)時(shí)裝置可測出鋼球通過光電門的時(shí)間．(1)用10分度的游標(biāo)卡尺測量鋼球的直徑，示數(shù)如圖乙所示，可知鋼球的直徑D＝________cm.(2)多次變更光電門的位置，測量出光電門到電磁鐵下端O的距離為h(h?D)，并計(jì)算出小球經(jīng)過光電門時(shí)的速度v，若空氣阻力可以忽視不計(jì)，則下列關(guān)于v2h的圖象正確的是()(3)鋼球通過光電門的平均速度________(選填“大于”或“小于”)鋼球球心通過光電門的瞬時(shí)速度．解析：(1)游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為：0.9cm，游標(biāo)尺上第3個(gè)刻度和主尺上某一刻度對(duì)齊，游標(biāo)讀數(shù)為0.1×3mm＝0.3mm，所以最終讀數(shù)為：0.93cm；(2)利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時(shí)速度，故v＝eq\f(D,t)依據(jù)機(jī)械能守恒的表達(dá)式有：mgh＝eq\f(1,2)mv2，那么關(guān)于v2h的圖象應(yīng)當(dāng)是一條過原點(diǎn)的傾斜直線，故B正確；(3)依據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得鋼球通過光電門的平均速度等于這個(gè)過程中中間時(shí)刻速度，所以鋼球通過光電門的平均速度小于鋼球球心通過光電門的瞬時(shí)速度．答案：(1)0.93(2)B(3)小于6．如圖甲所示為驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的試驗(yàn)裝置，氣墊導(dǎo)軌置于水平桌面上，G1和G2為兩個(gè)光電門，A、B均為彈性滑塊，質(zhì)量分別為mA、mB，且mA大于mB，兩遮光片沿運(yùn)動(dòng)方向的寬度均為d，試驗(yàn)過程如下：(1)調(diào)整氣墊導(dǎo)軌成水平狀態(tài)；(2)輕推滑塊A，測得A通過光電門G1的遮光時(shí)間為t1；(3)A與B相碰后，B和A先后經(jīng)過光電門G2的遮光時(shí)間分別為t2和t3.回答下列問題：①用螺旋測微器測得遮光片寬度如圖乙所示，讀數(shù)為：________mm.②試驗(yàn)中選擇mA大于mB的目的是：____________．③利用所測物理量的符號(hào)表示動(dòng)量守恒定律成立的式子為：______________．解析：①螺旋測微器的精確度為0.01mm，轉(zhuǎn)動(dòng)刻度的格數(shù)估讀一位，則遮光片寬度為d＝1mm＋19.5×0.01mm＝1.195mm(1.193～1.197mm均可)．②A和B發(fā)生彈性碰撞，若用質(zhì)量大的A碰質(zhì)量小的B，則A不會(huì)發(fā)生反彈．③滑塊經(jīng)過光電門時(shí)攔住光的時(shí)間極短，則平均速度可近似替代為滑塊的瞬時(shí)速度，則碰前A的速度vA＝eq\f(d,t1)，碰后A的速度v′A＝eq\f(d,t3)，碰后B的速度v′B＝eq\f(d,t2)；由碰撞過程系統(tǒng)動(dòng)量守恒有：mAvA＝mAv′A＋mBv′B；代入可得表達(dá)式：mAeq\f(d,t1)＝mAeq\f(d,t3)＋mBeq\f(d,t2).答案：①1.195(1.193～1.197均可)②碰撞中滑塊A不反彈③mAeq\f(d,t1)＝mAeq\f(d,t3)＋mBeq\f(d,t2)考點(diǎn)三“橡皮條、彈簧類”“平拋類”試驗(yàn)力學(xué)試驗(yàn)中用到彈簧或橡皮條的試驗(yàn)有探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系、驗(yàn)證力的平行四邊形定則、探究做功與小車速度變更的關(guān)系．1．橡皮條、彈簧的彈力大小與伸長量之間的關(guān)系滿意胡克定律，試驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理中一般選用圖象法．2．胡克定律描述的是在彈性限度內(nèi)，橡皮條(彈簧)的彈力與形變量成正比，假如超出彈性限度，正比關(guān)系不再成立．3．彈簧測力計(jì)讀數(shù)時(shí)要先看量程和分度值，再依據(jù)指針?biāo)傅奈恢米x出所測力的大?。绶侄戎禐?.1N，則要估讀，即有兩位小數(shù)，如分度值為0.2N，則小數(shù)點(diǎn)后只能有一位小數(shù)．4．圖象法處理數(shù)據(jù)的要求．(1)作圖肯定要用坐標(biāo)紙，坐標(biāo)紙的大小要依據(jù)有效數(shù)字的位數(shù)和結(jié)果的須要來定．(2)要標(biāo)明坐標(biāo)軸名、單位，在坐標(biāo)軸上每隔肯定的間距按有效數(shù)字的位數(shù)標(biāo)明數(shù)值．(3)圖上的連線不肯定通過全部的數(shù)據(jù)點(diǎn)，應(yīng)盡量使數(shù)據(jù)點(diǎn)合理地分布在線的兩側(cè)．(4)作圖時(shí)常通過選取適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)軸使圖象線性化，即“變曲為直”．(5)有些時(shí)候，為了使坐標(biāo)紙有效運(yùn)用范圍增大，坐標(biāo)原點(diǎn)可以不從“0”起先．(2024·全國卷Ⅱ)某同學(xué)用圖(a)所示的裝置測量木塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)．跨過光滑定滑輪的細(xì)線兩端分別與木塊和彈簧秤相連，滑輪和木塊間的細(xì)線保持水平，在木塊上方放置砝碼．緩慢向左拉動(dòng)水平放置的木板，當(dāng)木塊和砝碼相對(duì)桌面靜止且木板仍在接著滑動(dòng)時(shí)，彈簧秤的示數(shù)即木塊受到的滑動(dòng)摩擦力的大?。炒卧囼?yàn)所得數(shù)據(jù)在下表中給出，其中f4的值可從圖(b)中彈簧秤的示數(shù)讀出．砝碼的質(zhì)量m/kg0.050.100.150.200.25滑動(dòng)摩擦力f/N2.152.362.55f42.93回答下列問題：(1)f4＝________N；(2)在圖(c)的坐標(biāo)紙上補(bǔ)齊未畫出的數(shù)據(jù)點(diǎn)并繪出fm圖線；(3)f與m、木塊質(zhì)量M、木板與木塊之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ及重力加速度大小g之間的關(guān)系式為f＝________，fm圖線(直線)的斜率的表達(dá)式為k＝________；(4)g取9.80m/s2，由繪出的fm圖線求得μ＝__________(保留兩位有效數(shù)字)．解析：(1)由圖(b)可知彈簧秤的讀數(shù)為2.75N.(2)畫圖線時(shí)應(yīng)使盡可能多的點(diǎn)落在線上，不在線上的點(diǎn)應(yīng)勻稱分布在線的兩側(cè)．(3)以木塊和砝碼為探討對(duì)象，整體水平方向受木板的滑動(dòng)摩擦力和細(xì)線的拉力f＝μ(M＋m)g，整理得f＝μmg＋μMg，故fm圖線的斜線k＝μg.(4)圖線的斜率k＝3.9N/kg，故μ＝eq\f(k,g)≈0.40.答案：(1)2.75(2)如圖所示(3)μ(M＋m)gμg(4)0.40考向探究平拋運(yùn)動(dòng)(2024·北京卷)用如圖1所示裝置探討平拋運(yùn)動(dòng)．將白紙和復(fù)寫紙對(duì)齊重疊并固定在豎直的硬板上．鋼球沿斜槽軌道PQ滑下后從Q點(diǎn)飛出，落在水平擋板MN上．由于擋板靠近硬板一側(cè)較低，鋼球落在擋板上時(shí)，鋼球側(cè)面會(huì)在白紙上擠壓出一個(gè)痕跡點(diǎn)．移動(dòng)擋板，重新釋放鋼球，如此重復(fù)，白紙上將留下一系列痕跡點(diǎn)．(1)下列試驗(yàn)條件必需滿意的有____________．A．斜槽軌道光滑B．斜槽軌道末段水平C．擋板高度等間距變更D．每次從斜槽上相同的位置無初速度釋放鋼球(2)為定量探討，建立以水平方向?yàn)閤軸、豎直方向?yàn)閥軸的坐標(biāo)系．a(chǎn)．取平拋運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，將鋼球靜置于Q點(diǎn)，鋼球的________(選填“最上端”、“最下端”或者“球心”)對(duì)應(yīng)白紙上的位置即為原點(diǎn)；在確定y軸時(shí)________(選填“須要”或者“不須要”)y軸與重錘線平行．b．若遺漏記錄平拋軌跡的起始點(diǎn)，也可按下述方法處理數(shù)據(jù)：如圖2所示，在軌跡上取A、B、C三點(diǎn)，AB和BC的水平間距相等且均為x，測得AB和BC的豎直間距分別是y1和y2，則eq\f(y1,y2)______eq\f(1,3)(選填“大于”“等于”或“小于”)．可求得鋼球平拋的初速度大小為____________(已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，結(jié)果用上述字母表示)．(3)為了得到平拋物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，同學(xué)們還提出了以下三種方案，其中可行的是____________．A．從細(xì)管水平噴出穩(wěn)定的細(xì)水柱，拍攝照片，即可得到平拋運(yùn)動(dòng)軌跡B．用頻閃照相在同一底片上記錄平拋小球在不同時(shí)刻的位置，平滑連接各位置，即可得到平拋運(yùn)動(dòng)軌跡C．將鉛筆垂直于豎直的白紙板放置，筆尖緊靠白紙板，鉛筆以肯定初速度水平拋出，將會(huì)在白紙上留下筆尖的平拋運(yùn)動(dòng)軌跡(4)伽利略曾探討過平拋運(yùn)動(dòng)，他推斷：從同一炮臺(tái)水平放射的炮彈，假如不受空氣阻力，不論它們能射多遠(yuǎn)，在空中飛行的時(shí)間都一樣．這事實(shí)上揭示了平拋物體__________．A．在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)B．在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)C．在下落過程中機(jī)械能守恒(5)牛頓設(shè)想，把物體從高山上水平拋出，速度一次比一次大，落地點(diǎn)就一次比一次遠(yuǎn)，假如速度足夠大，物體就不再落回地面，它將繞地球運(yùn)動(dòng)，成為人造地球衛(wèi)星．同樣是受地球引力，隨著拋出速度增大，物體會(huì)從做平拋運(yùn)動(dòng)漸漸變?yōu)樽鰣A周運(yùn)動(dòng)，請分析緣由．解析：(1)斜槽末段水平保證鋼球平拋．(2)b.y2－y1＝gT2，所以T＝eq\r(\f(y2－y1,g))，v0＝eq\f(x,T)＝x·eq\r(\f(g,y2－y1))答案：(1)BD(2)a.球心須要b．大于x·eq\r(\f(g,y2－y1))(3)AB(4)B(5)物體初速度較小時(shí)，運(yùn)動(dòng)范圍很小，引力可以看作恒力——重力，做平拋運(yùn)動(dòng)；隨著物體初速度增大，運(yùn)動(dòng)范圍變大，引力不能再看作恒力；當(dāng)物體初速度達(dá)到第一宇宙速度時(shí)，做圓周運(yùn)動(dòng)而成為地球衛(wèi)星．考點(diǎn)四力學(xué)創(chuàng)新試驗(yàn)力學(xué)創(chuàng)新試驗(yàn)題的3個(gè)特點(diǎn)．(1)以基本的力學(xué)模型為載體，依托運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律和力學(xué)學(xué)問設(shè)計(jì)試驗(yàn)．(2)將試驗(yàn)的基本方法——限制變量法，處理數(shù)據(jù)的基本方法——圖象法、逐差法等融入試驗(yàn)的綜合分析之中．(3)在試題表現(xiàn)形式上，由單一、基本的形式向綜合、開放的形式發(fā)展；在試題內(nèi)容的變更上，主要有試驗(yàn)?zāi)康暮驮囼?yàn)原理的遷移，試驗(yàn)條件和試驗(yàn)方法的變更，試驗(yàn)器材和試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的變換，演化計(jì)算題為試驗(yàn)問題等．(2024·全國卷Ⅲ)甲乙兩位同學(xué)設(shè)計(jì)了利用數(shù)碼相機(jī)的連拍功能測重力加速度的試驗(yàn)．試驗(yàn)中，甲同學(xué)負(fù)責(zé)釋放金屬小球，乙同學(xué)負(fù)責(zé)在小球自由下落的時(shí)候拍照．已知相機(jī)每間隔0.1s拍1幅照片．(1)若要從拍得的照片中獲得必要的信息，在此試驗(yàn)中還必需運(yùn)用的器材是________．(填正確答案標(biāo)號(hào))A．米尺B．秒表C．光電門D．天平(2)簡述你選擇的器材在本試驗(yàn)中的運(yùn)用方法．答：_______________________________________(3)試驗(yàn)中兩同學(xué)由連續(xù)3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab＝24.5cm、ac＝58.7cm，則該地的重力加速度大小為g＝__________m/s2.(保留兩位有效數(shù)字)解析：(3)g＝eq\f(bc－ab,T2)＝eq\f(（ac－ab）－ab,T2)＝eq\f(（58.7－24.5－24.5）×10－2,0.12)m/s2＝9.7m/s2答案：(1)A(2)將米尺豎直放置，使小球下落時(shí)盡量靠近米尺(3)9.7考向測量重力加速度1．(2024·江蘇卷)疫情期間“停課不停學(xué)”，小明同學(xué)在家自主開展試驗(yàn)探究．用手機(jī)拍攝物體自由下落的視頻，得到分幀圖片，利用圖片中小球的位置來測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋囼?yàn)裝置如題圖1所示．(1)家中有乒乓球、小塑料球和小鋼球，其中最適合用作試驗(yàn)中下落物體的是________．(2)下列主要操作步驟的正確依次是________．(填寫各步驟前的序號(hào))①把刻度尺豎直固定在墻上②捏住小球，從刻度尺旁靜止釋放③手機(jī)固定在三角架上，調(diào)整好手機(jī)鏡頭的位置④打開手機(jī)攝像功能，起先攝像(3)停止攝像，從視頻中截取三幀圖片，圖片中的小球和刻度如題圖2所示．已知所截取的圖片相鄰兩幀之間的時(shí)間間隔為eq\f(1,6)s，刻度尺的分度值是1mm，由此測得重力加速度為________m/s2.(4)在某次試驗(yàn)中，小明釋放小球時(shí)手稍有晃動(dòng)，視頻顯示小球下落時(shí)偏離了豎直方向．從該視頻中截取圖片，________(選填“仍能”或“不能”)用(3)問中的方法測出重力加速度．解析：(1)要測量當(dāng)?shù)刂亓铀俣软氁M量減小空氣阻力的影響，所以密度大體積小的小鋼球最適合；(2)要完成試驗(yàn)首先應(yīng)當(dāng)將刻度尺豎直固定在墻上，安裝好三腳架，調(diào)整好手機(jī)攝像頭的位置；因?yàn)橄侣鋾r(shí)間很短，所以肯定要先打開攝像頭起先攝像，然后在將小球從刻度尺旁靜止釋放，故依次為①③④②；(3)由三張圖片讀出小球所在位置的刻度分別為2.50cm，26.50cm，77.20cm；小球做自由落體運(yùn)動(dòng)，依據(jù)Δx＝gT2可得由此測得重力加速度為g＝eq\f(Δh,T2)h1＝(26.5－2.5)mm＝24mm，h2＝(77.2－26.5)mm＝50.7mm，Δh＝h2－h(huán)1，代入得g＝9.6m/s2(4)因?yàn)榫退阈∏蚱x了豎直方向，但是小球在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)依舊是自由落體運(yùn)動(dòng)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果無影響，故仍能用前面的方法測量出重力加速度．答案：(1)小鋼球(2)①③④②(3)9.6(9.5～9.7均正確)(4)仍能考向測量動(dòng)摩擦因數(shù)2．(2024·全國卷Ⅱ)如圖(a)所示，某同學(xué)設(shè)計(jì)了測量鐵塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)的試驗(yàn)．所用器材有：鐵架臺(tái)、長木板、鐵塊、米尺、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、頻率50Hz的溝通電源，紙帶等．回答下列問題：(1)鐵塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝__________(用木板與水平面的夾角θ、重力加速度g和鐵塊下滑的加速度a表示)．(2)某次