2025 選考專題高考 物理 （川陜青寧蒙新晉豫）第14講　力學(xué)實(shí)驗(yàn)含答案

2025選考專題高考物理（川陜青寧蒙新晉豫）第14講力學(xué)實(shí)驗(yàn)含答案第14講力學(xué)實(shí)驗(yàn)【網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建】【關(guān)鍵能力】掌握力學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),熟悉新課標(biāo)新增實(shí)驗(yàn).通過填空、畫圖、問答等方式加以考查,在備考中要立足教材基本實(shí)驗(yàn),弄透各種實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法、實(shí)驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)處理、誤差分析等基本實(shí)驗(yàn)理論和實(shí)驗(yàn)技能.在掌握基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)上突出創(chuàng)新和變通,新高考下實(shí)驗(yàn)的考查更靈活,從研究對象、測量工具、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)器材、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)方法等方面改變常規(guī)實(shí)驗(yàn),創(chuàng)設(shè)新實(shí)驗(yàn)情景.題型1以“測速度”為核心的實(shí)驗(yàn)測量物體速度常用的4種方法方法主要器材操作相關(guān)實(shí)驗(yàn)紙帶法交流電源、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、刻度尺測出計(jì)數(shù)點(diǎn)間距,由打出某點(diǎn)前后兩點(diǎn)時(shí)間內(nèi)的平均速度替代打出該點(diǎn)時(shí)的速度測量做直線運(yùn)動(dòng)物體的瞬時(shí)速度,探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系,驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律等光電門法光電門、螺旋測微器或游標(biāo)卡尺測出遮光條的寬度及遮光時(shí)間,由遮光時(shí)間內(nèi)的平均速度代替物體經(jīng)過光電門時(shí)的速度平拋法豎直平面內(nèi)末端水平的傾斜或弧形軌道、刻度尺測出物體離開軌道末端后平拋運(yùn)動(dòng)的高度與射程,由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律計(jì)算初速度驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律等彈簧、刻度尺、天平探究彈性勢能等圓周法豎直平面內(nèi)的圓弧軌道、力傳感器、天平等力傳感器測出物體經(jīng)過軌道最低點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力,由牛頓運(yùn)動(dòng)定律計(jì)算物體經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)的速度驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律等反過來由機(jī)械能守恒定律或動(dòng)能定理計(jì)算最低點(diǎn)的速度探究向心力等【題組演練】1.[2024·甘肅卷]用如圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置探究外力一定時(shí)加速度與質(zhì)量的關(guān)系.(1)以下操作正確的是(填選項(xiàng)前的字母).

A.使小車質(zhì)量遠(yuǎn)小于槽碼質(zhì)量B.調(diào)整墊塊位置以補(bǔ)償阻力C.補(bǔ)償阻力時(shí)移去打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶D.釋放小車后立即打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(2)保持槽碼質(zhì)量不變,改變小車上砝碼的質(zhì)量,得到一系列打點(diǎn)紙帶.其中一條紙帶的計(jì)數(shù)點(diǎn)如圖乙所示,相鄰兩點(diǎn)之間的距離分別為S1,S2,…,S8,時(shí)間間隔均為T.下列加速度算式中,最優(yōu)的是(填選項(xiàng)前的字母).

A.a=17S8-S7T2+S7-S6TB.a=16S8-S62T2+S7-C.a=15S8-S53T2+SD.a=14S8-S44T2(3)以小車和砝碼的總質(zhì)量M為橫坐標(biāo),加速度的倒數(shù)1a為縱坐標(biāo),甲、乙兩組同學(xué)分別得到的1a-M由圖可知,在所受外力一定的條件下,a與M成(選填“正比”或“反比”);甲組所用的(選填“小車”“砝碼”或“槽碼”)質(zhì)量比乙組的更大.

2.[2024·江西卷]某小組探究物體加速度與其所受合外力的關(guān)系.實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,水平軌道上安裝兩個(gè)光電門,小車上固定一遮光片,細(xì)線一端與小車連接,另一端跨過定滑輪掛上鉤碼.(1)實(shí)驗(yàn)前調(diào)節(jié)軌道右端滑輪高度,使細(xì)線與軌道平行,再適當(dāng)墊高軌道左端以平衡小車所受摩擦力.(2)小車的質(zhì)量為M1=320g.利用光電門系統(tǒng)測出不同鉤碼質(zhì)量m時(shí)小車加速度a.鉤碼所受重力記為F,作出a-F圖像,如圖乙中圖線①所示.(3)由圖線①可知,F較小時(shí),a與F成正比;F較大時(shí),a與F不成正比.為了進(jìn)一步探究,將小車的質(zhì)量增加至M2=470g,重復(fù)步驟(2)的測量過程,作出a-F像,如圖乙中圖線②所示.(4)與圖線①相比,圖線②的線性區(qū)間,非線性區(qū)間.再將小車的質(zhì)量增加至M3=720g,重復(fù)步驟(2)的測量過程,記錄鉤碼所受重力F與小車加速度a,如下表所示(表中第9~14組數(shù)據(jù)未列出).

序號12345鉤碼所受重力F/(9.8N)0.0200.0400.0600.0800.100小車加速度a/(m·s-2)0.260.550.821.081.36(續(xù)表)序號6789~1415鉤碼所受重力F/(9.8N)0.1200.1400.160…0.300小車加速度a/(m·s-2)1.671.952.20…3.92(5)請?jiān)趫D乙中補(bǔ)充描出第6至8三個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn),并補(bǔ)充完成圖線③.(6)根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果猜想和推斷:小車的質(zhì)量時(shí),a與F成正比.結(jié)合所學(xué)知識對上述推斷進(jìn)行解釋:

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3.[2024·河北石家莊模擬]phyphoxapp是一款用途廣泛的傳感器手機(jī)軟件.某同學(xué)使用手機(jī)下載phyphoxapp后設(shè)計(jì)了一套如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置用來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.實(shí)驗(yàn)過程如下:(1)一鋼尺伸出水平桌面少許,將質(zhì)量為m=60g的小鋼球放在鋼尺末端;(2)用刻度尺測量鋼尺上表面與水平地板間的高度h=100.00cm;(3)打開手機(jī)中的聲音“振幅”(聲音傳感器)app;(4)迅速敲擊鋼尺側(cè)面,讓小鋼球自由下落.手機(jī)中的傳感器記錄下聲音振幅隨時(shí)間變化的曲線,如圖乙所示,第一、第二個(gè)尖峰的橫坐標(biāo)分別對應(yīng)小鋼球離開鋼尺時(shí)刻和落地時(shí)刻.測得這兩個(gè)尖峰的時(shí)間間隔為t=0.46s.(5)當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭取9.8m/s2,則下落過程中,重力勢能減小量ΔEp=J,動(dòng)能增加量ΔEk=J.據(jù)此可以得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論:在誤差允許的范圍內(nèi),小鋼球自由下落過程中機(jī)械能守恒.(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)

題型2其他力學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置圖實(shí)驗(yàn)操作數(shù)據(jù)處理探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系1.應(yīng)在彈簧自然下垂時(shí),測量彈簧原長l02.水平放置時(shí)測原長,圖線不過原點(diǎn)的原因是彈簧自身有重力1.作出彈力F隨彈簧伸長量x變化的圖線,斜率表示彈簧的勁度系數(shù)2.超過彈簧的彈性限度,圖線會(huì)發(fā)生彎曲探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律1.正確使用彈簧測力計(jì)2.同一次實(shí)驗(yàn)中,橡皮條結(jié)點(diǎn)的位置一定要相同3.細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長一些,互成角度地拉橡皮條時(shí),夾角應(yīng)合適1.按力的圖示作平行四邊形2.求合力大小探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)1.保證斜槽末端水平,斜槽粗糙對實(shí)驗(yàn)沒有影響2.每次讓小球從斜槽的同一位置由靜止釋放3.坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)是小球出槽口時(shí)球心在木板上的投影點(diǎn)1.用代入法或圖像法判斷運(yùn)動(dòng)軌跡是不是拋物線2.由公式x=v0t和y=12gt2,求初速度v0=x探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系1.彈力大小可以通過標(biāo)尺上刻度讀出,該讀數(shù)顯示了向心力大小2.采用了控制變量法,探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系作出Fn-ω2、Fn-r、Fn-m的圖像,分析向心力與角速度、半徑、質(zhì)量之間的關(guān)系用單擺測量重力加速度的大小1.單擺必須在同一平面內(nèi)振動(dòng),且擺角小于5°2.擺長l為懸點(diǎn)到重心的距離3.從最低點(diǎn)開始計(jì)時(shí)4.用nT=t計(jì)算單擺的周期1.利用公式g=4π2.作l-T2的圖像,可利用斜率求重力加速度【題組演練】1.[2024·海南卷]為驗(yàn)證兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律,某組同學(xué)用兩個(gè)彈簧測力計(jì)、橡皮條、輕質(zhì)小圓環(huán)、木板、刻度尺、白紙、鉛筆、細(xì)線和圖釘?shù)绕鞑?按照如下實(shí)驗(yàn)步驟完成實(shí)驗(yàn):a.用圖釘將白紙固定在水平木板上;b.如圖甲、乙所示,橡皮條的一端固定在木板上的G點(diǎn),另一端連接輕質(zhì)小圓環(huán),將兩細(xì)線系在小圓環(huán)上,細(xì)線另一端系在彈簧測力計(jì)上,用兩個(gè)彈簧測力計(jì)共同拉動(dòng)小圓環(huán)到某位置,并標(biāo)記圓環(huán)的圓心位置為O點(diǎn),拉力F1和F2的方向分別過P1和P2點(diǎn),大小分別為F1=3.60N、F2=2.90N;撤去拉力F1和F2,改用一個(gè)彈簧測力計(jì)拉動(dòng)小圓環(huán),使其圓心到O點(diǎn),在拉力F的方向上標(biāo)記P3點(diǎn),拉力的大小為F=5.60N.請完成下列問題:(1)在圖乙中按照給定的標(biāo)度畫出F1、F2和F的圖示,然后按平行四邊形定則畫出F1、F2的合力F'.(2)比較F和F',寫出可能產(chǎn)生誤差的兩點(diǎn)原因

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2.[2024·北京卷]如圖甲所示,讓兩個(gè)小球在斜槽末端碰撞來驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律.(1)關(guān)于本實(shí)驗(yàn),下列做法正確的是(填選項(xiàng)前的字母).

A.實(shí)驗(yàn)前,調(diào)節(jié)裝置,使斜槽末端水平B.選用兩個(gè)半徑不同的小球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)C.用質(zhì)量大的小球碰撞質(zhì)量小的小球(2)圖甲中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投影,首先,將質(zhì)量為m1的小球從斜槽上的S位置由靜止釋放,小球落到復(fù)寫紙上,重復(fù)多次.然后,把質(zhì)量為m2的被碰小球置于斜槽末端,再將質(zhì)量為m1的小球從S位置由靜止釋放兩球相碰,重復(fù)多次.分別確定平均落點(diǎn),記為M、N和P(P為m1單獨(dú)滑落時(shí)的平均落點(diǎn)).①圖乙為實(shí)驗(yàn)的落點(diǎn)記錄,簡要說明如何確定平均落點(diǎn):

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②分別測出O點(diǎn)到平均落點(diǎn)的距離,記為OP、OM和ON.在誤差允許范圍內(nèi),若關(guān)系式成立,即可驗(yàn)證碰撞前后動(dòng)量守恒.

(3)受上述實(shí)驗(yàn)的啟發(fā),某同學(xué)設(shè)計(jì)了另一種驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)方案.如圖丙所示,用兩根不可伸長的等長輕繩將兩個(gè)半徑相同、質(zhì)量不等的勻質(zhì)小球懸掛于等高的O點(diǎn)和O'點(diǎn),兩點(diǎn)間距等于小球的直徑.將質(zhì)量較小的小球1向左拉起至A點(diǎn)由靜止釋放,在最低點(diǎn)B與靜止于C點(diǎn)的小球2發(fā)生正碰.碰后小球1向左反彈至最高點(diǎn)A',小球2向右擺動(dòng)至最高點(diǎn)D.測得小球1和2的質(zhì)量分別為m和M,弦長AB=l1、A'B=l2、CD=l3.推導(dǎo)說明,m、M、l1、l2、l3滿足什么關(guān)系即可驗(yàn)證碰撞前后動(dòng)量守恒.3.[2024·廣西卷]單擺可作為研究簡諧運(yùn)動(dòng)的理想模型.(1)制作單擺時(shí),在圖甲、圖乙兩種單擺的懸掛方式中,選擇圖甲方式的目的是要保持?jǐn)[動(dòng)中不變.

(2)用游標(biāo)卡尺測量擺球直徑,測得讀數(shù)如圖丙所示,則擺球直徑為cm.

(3)若將一個(gè)周期為T的單擺,從平衡位置拉開5°的角度釋放,忽略空氣阻力,擺球的振動(dòng)可看為簡諧運(yùn)動(dòng).當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間,以釋放時(shí)刻作為計(jì)時(shí)起點(diǎn),則擺球偏離平衡位置的位移x與時(shí)間t的關(guān)系為.

4.[2024·湖北武漢模擬]如圖所示為研學(xué)小組的同學(xué)們用圓錐擺驗(yàn)證向心力表達(dá)式的實(shí)驗(yàn)情景.將一輕細(xì)線上端固定在鐵架臺上,下端懸掛一個(gè)質(zhì)量為m的小球,將畫有幾個(gè)同心圓周的白紙置于懸點(diǎn)下方的水平平臺上,調(diào)節(jié)細(xì)線的長度使小球自然下垂靜止時(shí)恰好位于圓心處.手帶動(dòng)小球運(yùn)動(dòng)使它在放手后恰能在紙面上方沿某個(gè)畫好的圓周做勻速圓周運(yùn)動(dòng).調(diào)節(jié)平臺的高度,使紙面貼近小球但不接觸.(1)若忽略小球運(yùn)動(dòng)中受到的阻力,在具體的計(jì)算中可將小球視為質(zhì)點(diǎn),重力加速度為g;①從受力情況看,小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所受的向心力是(填選項(xiàng)前的字母).

A.小球所受細(xì)線的拉力B.小球所受的重力C.小球所受細(xì)線拉力和重力的合力②在某次實(shí)驗(yàn)中,小球沿半徑為r的圓做勻速圓周運(yùn)動(dòng),用秒表記錄了小球運(yùn)動(dòng)n圈的總時(shí)間t,則小球做此圓周運(yùn)動(dòng)的向心力大小Fn=(用m、n、t、r及相關(guān)的常量表示).用刻度尺測得細(xì)線上端懸掛點(diǎn)到畫有圓周紙面的豎直高度為h,那么對小球進(jìn)行受力分析可知,小球做此圓周運(yùn)動(dòng)所受的合力大小F=(用m、h、r及相關(guān)的常量表示).

③保持n的取值不變,改變h和r進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),可獲取不同時(shí)間t.研學(xué)小組的同學(xué)們想用圖像來處理多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),進(jìn)而驗(yàn)證小球在做勻速圓周運(yùn)動(dòng)過程中,小球所受的合力F與向心力Fn大小相等.為了直觀,應(yīng)合理選擇坐標(biāo)軸的相關(guān)變量,使待驗(yàn)證關(guān)系是線性關(guān)系.為此不同的組員嘗試選擇了不同變量并預(yù)測猜想了如圖所示的圖像,若小球所受的合力F與向心力Fn大小相等,則這些圖像中合理的是(填選項(xiàng)字母).

ABCD(2)考慮到實(shí)驗(yàn)的環(huán)境、測量條件等實(shí)際因素,對于這個(gè)實(shí)驗(yàn)的操作,下列說法中正確的是(填選項(xiàng)前的字母).

A.相同體積的小球,選擇密度大一些的球可以減小空氣阻力對實(shí)驗(yàn)的影響B(tài).相同質(zhì)量的小球,選擇體積小一些的球有利于確定其圓周運(yùn)動(dòng)的半徑C.測量多個(gè)周期的總時(shí)間再求周期的平均值,有利于減小周期測量的偶然誤差D.在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中必須測量出小球的質(zhì)量(3)上述實(shí)驗(yàn)中小球運(yùn)動(dòng)起來后撤掉平臺,由于實(shí)際實(shí)驗(yàn)過程中存在空氣阻力的影響,所以持續(xù)觀察會(huì)發(fā)現(xiàn)小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑越來越小,經(jīng)過足夠長時(shí)間后,小球會(huì)停止在懸點(diǎn)正下方.若小球在運(yùn)動(dòng)中每轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間內(nèi)半徑變化均可忽略,即每一周都可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng).請分析說明在小球做上述圓周運(yùn)動(dòng)的過程中,隨著細(xì)線與豎直方向的夾角不斷減小,小球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期將(選填“變大”“變小”或“不變”).

(4)小明同學(xué)認(rèn)為:在擺角較小的條件下,單擺的周期和圓周擺的周期可以認(rèn)為相等,請推導(dǎo)證明小明的觀點(diǎn)是否成立.

題型3創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)1.力學(xué)創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)(1)以基本的力學(xué)模型為載體,依托運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律和牛頓運(yùn)動(dòng)定律設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn).(2)將實(shí)驗(yàn)的基本方法——控制變量法、處理數(shù)據(jù)的基本方法——圖像法、逐差法融入實(shí)驗(yàn)的綜合分析之中.2.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)題的解法(1)根據(jù)題目情境,提取相應(yīng)的力學(xué)模型,明確實(shí)驗(yàn)的理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)?zāi)康?設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案.(2)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),記錄數(shù)據(jù),應(yīng)用原理公式或圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),結(jié)合物體實(shí)際受力情況和理論受力情況對結(jié)果進(jìn)行誤差分析.實(shí)驗(yàn)器材的等效與替換1.用氣墊導(dǎo)軌代替長木板,應(yīng)調(diào)整導(dǎo)軌水平,不必平衡摩擦力.2.用光電門、頻閃相機(jī)代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.3.用力傳感器或已知質(zhì)量的鉤碼等代替彈簧測力計(jì).例1[2024·廣東佛山模擬]小明發(fā)現(xiàn),在夜景照片中,車燈常常會(huì)劃出一道道美麗的弧線,受此啟發(fā),他決定利用發(fā)光小球自由下落時(shí)在照片上留下的光弧,來測量當(dāng)?shù)刂亓铀俣?設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟如下:①在黑暗的房間里,如圖甲所示,將相機(jī)正對豎直的刻度尺放置,調(diào)節(jié)相機(jī)快門為100(即曝光時(shí)間Δt為1100②將發(fā)光小球從刻度尺零刻度處由靜止釋放,待小球下落至與相機(jī)近似等高位置時(shí)按下相機(jī)快門,得到如圖乙所示的照片,讀出亮線上邊沿到釋放點(diǎn)的距離H,亮線的長度d(曝光時(shí)間Δt內(nèi)小球的位移);③用Δt內(nèi)的平均速度近似等于小球下落高度H+d2時(shí)的瞬時(shí)速度,進(jìn)而計(jì)算出重力加速度g④重復(fù)步驟②③,讀出數(shù)據(jù)如下表所示,計(jì)算g的平均值,測得當(dāng)?shù)刂亓铀俣?第一張圖第二張圖第三張圖d/cm2.502.803.20H/cm31.339.5051.70(1)根據(jù)上表數(shù)據(jù),小球在第三張圖中曝光時(shí)間Δt內(nèi)的平均速度大小v=m/s(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).

(2)根據(jù)步驟③計(jì)算當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊谋磉_(dá)式為g=(用Δt,H,d表示).

(3)本實(shí)驗(yàn)測得的重力加速度(選填“大于”“等于”或“小于”)真實(shí)值.

(4)為減小實(shí)驗(yàn)誤差,下列措施中可以采取的是(填選項(xiàng)前的字母).

A.選用密度大,體積小的發(fā)光小球B.選用密度小,體積大的發(fā)光小球C.將相機(jī)快門調(diào)整為125D.將相機(jī)快門調(diào)整為60

實(shí)驗(yàn)結(jié)論的拓展與延伸1.由測定加速度延伸為測定動(dòng)摩擦因數(shù).通過研究紙帶、頻閃照片或光電裝置得出物體的加速度,再利用牛頓第二定律求出物體所受的阻力或小車與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù).2.由動(dòng)量守恒拓展到能量守恒.對碰撞等現(xiàn)象進(jìn)行研究,通過對碰撞前后的速度進(jìn)行測量,分別可計(jì)算碰撞前后的動(dòng)量,拓展到計(jì)算動(dòng)能,驗(yàn)證動(dòng)量守恒拓展到能量守恒.例2[2024·湖南長沙模擬]兩實(shí)驗(yàn)小組想驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,第一組采用傳統(tǒng)的如圖甲所示的“碰撞實(shí)驗(yàn)裝置”驗(yàn)證兩小球碰撞前后的動(dòng)量是否守恒;第二組設(shè)計(jì)了如圖乙所示利用固定了兩個(gè)光電門的氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證兩滑塊碰撞前后的動(dòng)量是否守恒.第一組主要操作步驟如下:①安裝好實(shí)驗(yàn)裝置,使A球多次從斜軌上同一位置P由靜止釋放,找到其平均落地點(diǎn)的位置E;②將與A球半徑相同的B球靜置于水平軌道的末端,再將A球從斜軌上位置P由靜止釋放,多次重復(fù)上述過程,分別找到碰后A球和B球的平均落點(diǎn)的位置D和F;③O為軌道末端在地面的投影點(diǎn),用刻度尺測量出水平射程OD、OE、OF,分別記為x1、x2、x3.已知A球和B球的質(zhì)量分別為mA、mB.第二組主要操作步驟如下:①在氣墊導(dǎo)軌上固定光電門1和光電門2,滑塊M和N質(zhì)量之比為1∶2,兩滑塊上固定寬度均為d的遮光片;②調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平;③推動(dòng)兩滑塊M和N分別由氣墊導(dǎo)軌的左右兩側(cè)開始滑動(dòng),經(jīng)測量,滑塊M和N通過光電門1、2的遮光時(shí)間分別為Δt1和Δt2,兩滑塊發(fā)生碰撞后又先后通過兩光電門1、2的遮光時(shí)間分別為Δt3和Δt4.請回答下列問題:(1)第一組實(shí)驗(yàn),當(dāng)表達(dá)式成立時(shí),即說明A球和B球在碰撞過程中動(dòng)量守恒.(用mA、mB、x1、x2、x3表示)

(2)第一組實(shí)驗(yàn),當(dāng)表達(dá)式成立時(shí),即說明A球和B球發(fā)生的是彈性碰撞.

(3)第二組實(shí)驗(yàn),當(dāng)表達(dá)式成立時(shí),即說明滑塊M和N在碰撞過程中動(dòng)量守恒.(用題中所給字母符號表示)

(4)第二組實(shí)驗(yàn),當(dāng)表達(dá)式滿足第(3)問的同時(shí),若還滿足成立時(shí),即說明滑塊M和N在碰撞過程中發(fā)生的是彈性碰撞.

[反思感悟]

試題情景的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新對于創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的處理,最根本的方法是要把其從新情景中分離出來,找出與常規(guī)實(shí)驗(yàn)的相通之處,然后運(yùn)用熟悉的實(shí)驗(yàn)原理和數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行解答.例3[2024·重慶沙坪壩區(qū)模擬]某興趣小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的裝置,用來測量滑塊質(zhì)量(滑塊可視為質(zhì)點(diǎn))和滑塊與水平臺面間的動(dòng)摩擦因數(shù).水平轉(zhuǎn)臺能繞豎直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),裝有遮光條的小滑塊放置在轉(zhuǎn)臺上,不可伸長的細(xì)線一端連接小滑塊,另一端連到固定在轉(zhuǎn)軸上的力傳感器上,連接到計(jì)算機(jī)上的傳感器能顯示細(xì)線的拉力F,安裝在鐵架臺上的光電門可以讀出遮光條通過光電門的擋光時(shí)間t,興趣小組采取了下列步驟:①用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d;②將滑塊放置在轉(zhuǎn)臺上,使細(xì)線剛好繃直,量出滑塊到轉(zhuǎn)軸的距離L;③控制轉(zhuǎn)臺以某一角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng),記錄力傳感器和光電門的示數(shù),分別為F1和t1;依次增大轉(zhuǎn)臺的角速度,并保證其每次都做勻速轉(zhuǎn)動(dòng),記錄對應(yīng)的力傳感器示數(shù)F2、F3…和光電門的示數(shù)t2、t3….回答下面的問題:(1)滑塊勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度可表示為v=(用d、t中的字母表示).

(2)處理數(shù)據(jù)時(shí),興趣小組的同學(xué)以力傳感器的示數(shù)F為縱軸,1t2為橫軸,建立直角坐標(biāo)系,描點(diǎn)后擬合為一條直線,如圖乙所示(圖中a、b已知),設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,重力加速度為g,則滑塊的質(zhì)量m=,動(dòng)摩擦因數(shù)μ=.(均用a、b、L、d、t、g第14講力學(xué)實(shí)驗(yàn)題型1【題組演練】1.(1)B(2)D(3)反比槽碼[解析](1)為了使小車所受的合外力大小近似等于槽碼的總重力,故應(yīng)使小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于槽碼質(zhì)量,故A錯(cuò)誤;為了保證小車所受細(xì)線拉力等于小車所受合力,則需要調(diào)整墊塊位置以補(bǔ)償阻力,也要保持細(xì)線和長木板平行,故B正確;補(bǔ)償阻力時(shí)不能移去打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶,需要通過紙帶上點(diǎn)跡是否均勻來判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng),故C錯(cuò)誤;根據(jù)操作要求,應(yīng)先打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器再釋放小車,故D錯(cuò)誤.(2)根據(jù)逐差法可知S5-S1=4a1T2,S6-S2=4a2T2,S7-S3=4a3T2,S8-S4=4a4T2,聯(lián)立可得小車加速度表達(dá)式為a=14S8-S44T2+S(3)根據(jù)圖像可知1a與M成正比,故在所受外力一定的條件下,a與M成反比;設(shè)槽碼的質(zhì)量為m,則由牛頓第二定律得mg=(m+M)a,化簡可得1a=1mg·M+1g2.(4)較大較小(5)如圖所示(6)遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量對鉤碼根據(jù)牛頓第二定律有F-FT=ma,對小車根據(jù)牛頓第二定律有FT=Ma,聯(lián)立解得F=(M+m)a,變形得a=1M+mF,當(dāng)m?M時(shí),可認(rèn)為m+M≈M,則a=1MF,即[解析](4)根據(jù)題圖乙分析可知,與圖線①相比,圖線②的線性區(qū)間較大,非線性區(qū)間較小.(5)在坐標(biāo)系中進(jìn)行描點(diǎn),結(jié)合其他點(diǎn)用平滑的直線連接各點(diǎn),使盡可能多的點(diǎn)在線上,不在線上的點(diǎn)均勻地分布在線的兩側(cè).3.(5)0.5880.567[解析](5)下落過程中,重力勢能減小量ΔEp=mgh=0.588J,小鋼球落地的平均速度v=?t=5023m/s,根據(jù)v=0+v2,ΔEk=12mv2,解得ΔE題型2【題組演練】1.(1)如圖所示(2)①?zèng)]有做到彈簧測力計(jì)、細(xì)線、橡皮條都與木板平行;②讀數(shù)時(shí)沒有正視彈簧測力計(jì)[解析](1)按照給定的標(biāo)度畫出F1、F2和F的圖示,然后按平行四邊形定則畫出F1、F2的合力F',如圖所示.(2)F和F'不完全重合的誤差可能是:①?zèng)]有做到彈簧測力量計(jì)、細(xì)線、橡皮條都與木板平行;②讀數(shù)時(shí)沒有正視彈簧測力計(jì).2.(1)AC(2)①用圓規(guī)畫圓,盡可能用最小的圓把各個(gè)落點(diǎn)圈住,這個(gè)圓的圓心位置代表平均落點(diǎn)②m1OP=m1OM+m2ON(3)見解析[解析](1)實(shí)驗(yàn)中若使小球碰撞前、后的水平位移與其碰撞前、后速度成正比,需要確保小球做平拋運(yùn)動(dòng),即實(shí)驗(yàn)前,調(diào)節(jié)裝置,使斜槽末端水平,故A正確;為使兩小球發(fā)生的碰撞為對心正碰,兩小球半徑需相同,故B錯(cuò)誤;為使碰后入射小球與被碰小球同時(shí)飛出,需要用質(zhì)量大的小球碰撞質(zhì)量小的小球,故C正確.(2)用圓規(guī)畫圓,盡可能用最小的圓把各個(gè)落點(diǎn)圈住,這個(gè)圓的圓心位置代表平均落點(diǎn);碰撞前、后小球均做平拋運(yùn)動(dòng),由h=12gt2可知,小球的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同,所以水平位移與平拋初速度成正比,所以若m1OP=m1OM+m2ON成立,即可驗(yàn)證碰撞前后動(dòng)量守恒(3)設(shè)輕繩長為L,小球從偏角θ處靜止擺下,擺到最低點(diǎn)時(shí)的速度為v,小球經(jīng)過圓弧對應(yīng)的弦長為l,則由動(dòng)能定理有mgL(1-cosθ)=12mv2,由數(shù)學(xué)知識可知sinθ2=l2L,聯(lián)立兩式解得v=lgL,若兩小球碰撞過程中動(dòng)量守恒,則有mv1=-mv2+Mv3,又有v1=l1gL,v2=l2gL,v3=l3gL,整理可得ml3.(1)擺長(2)1.06(3)x=gT2[解析](1)選擇圖甲方式的目的是要保持?jǐn)[動(dòng)中擺長不變.(2)擺球直徑為d=1.0cm+6×0.1mm=1.06cm.(3)根據(jù)單擺的周期公式T=2πLg可得單擺的擺長為L=gT24π2,從平衡位置拉開5°的角度處釋放,可得振幅為A=Lsin5°,以該位置為計(jì)時(shí)起點(diǎn),根據(jù)簡諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得擺球偏離平衡位置的位移x與時(shí)間t的關(guān)系為x=Acos4.(1)①C②m4π2n2t2rmgr?[解析](1)①小球受重力和細(xì)線的拉力作用,則小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由重力和細(xì)線拉力的合力提供,故C正確.②小球做半徑為r的圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T=tn,則向心力Fn=m2πT2r=4π2n2mrt2③設(shè)小球做半徑為r的圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T=tn,此時(shí)小球距細(xì)線上端固定點(diǎn)的豎直高度為h,根據(jù)合外力等于向心力有mgr?=4π2n2mrt(2)相同體積的小球,選擇密度大一些的球可以減小空氣阻力對實(shí)驗(yàn)的影響,選項(xiàng)A正確;相同質(zhì)量的小球,選擇體積小一些的球有利于確定其圓心的位置,從而容易確定其圓周運(yùn)動(dòng)的半徑,選項(xiàng)B正確;測量多個(gè)周期的總時(shí)間再求周期的平均值,有利于減小周期測量的偶然誤差,選項(xiàng)C正確;由③的分析可知,當(dāng)合外力等于向心力時(shí),小球的質(zhì)量可以消掉,則在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中不需測量出小球的質(zhì)量,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.(3)設(shè)小球做半徑為r的圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T,此時(shí)小球距細(xì)線上端固定點(diǎn)的豎直高度為h,根據(jù)合外力等于向心力有mgr?=m4π2T2r,可解得T=2π(4)成立;圓錐擺的周期根據(jù)mgtanθ=m4π2T2Lsinθ,得T=2πLcosθg,夾角較小,cos題型3例1(1)3.2(2)d22H+[解析](1)小球在第三張圖中曝光時(shí)間Δt內(nèi)的平均速度大小v=d3Δt=3.2×10(2)由自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律v2=2gH+d2、v=dΔt(3)忽略空氣阻力的情況下,設(shè)小球下落H的速度為v1,下落H+d2的速度為v2,下落H+d的速度為v3,由自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律有v12=2gH、v22=2gH+d2、v32=2gH+d,易得v2=v12+v322,而小球在曝光時(shí)間內(nèi)的平均速度v=dΔt=v1+v32,因?yàn)関(4)選用密度大,體積小的發(fā)光小球則空氣阻力的影響相對小很多,有利于減小誤差,故A正確,B錯(cuò)誤;將快門調(diào)大,即減小Δt,則v1和v3的差值減小,由v2-v22=-v3-v12例2(1)mA·x2=mA·x1+mB·x3(2)mAx22=mAx12+(3)1Δt1-2Δt(4)1Δt12+2[解析](1)采用圖甲所示裝置,小球碰后做平拋運(yùn)動(dòng),由于落地的高度都相同,則落地的時(shí)間相同,則小球落地的水平位移與速度成正比,則實(shí)驗(yàn)中通過僅測量小球做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移,可間接得到小球碰撞前后的速度關(guān)系.碰前入射球A水平距離為OE,兩球相碰后,入射球A水平距離為OD,B球水平距離為OF,則根據(jù)動(dòng)量守恒定律有mAv0=mAv1+mBv2,因下落時(shí)間相同則兩端同時(shí)乘以t后有mA·OE=mA·OD+mB·OF,即mA·x2=mA·x1+mB·x3,第一組實(shí)驗(yàn),當(dāng)表達(dá)式mA·x2=mA·x1+mB·x3成立時(shí),即說明A球和B球在碰撞過程中動(dòng)量守恒.(2)若碰撞中機(jī)械能守恒,則12mAv02=12mAv12+12mBv22,即mAx(3)第二組實(shí)驗(yàn),設(shè)滑塊M和N質(zhì)量分別為m和2m;碰撞前M、N的速度大小分別為vM=dΔt1、vN=dΔt2.碰撞后M、N的速度大小分別為vM'=dΔt3、vN'=dΔt4,設(shè)碰前M的速度為正方向,則mvM-2mvN=-mvN'+2mvM',代入整理得1Δt1-2Δt2(4)第二組實(shí)驗(yàn),當(dāng)表達(dá)式12mvM2+12·2mvN2=12mvM'2+12·2mvN'2,即1Δt12例3(1)dt(2)aLb[解析](1)滑塊勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度可表示為v=dt(2)由題意可知F=mv2L-μmg=md2L·1t2-μmg,由圖像可知μmg=a,md2L=第三部分物理實(shí)驗(yàn)第14講力學(xué)實(shí)驗(yàn)題型1【題組演練】1.(1)B(2)D(3)反比槽碼[解析](1)為了使小車所受的合外力大小近似等于槽碼的總重力,故應(yīng)使小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于槽碼質(zhì)量,故A錯(cuò)誤;為了保證小車所受細(xì)線拉力等于小車所受合力,則需要調(diào)整墊塊位置以補(bǔ)償阻力,也要保持細(xì)線和長木板平行,故B正確;補(bǔ)償阻力時(shí)不能移去打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶,需要通過紙帶上點(diǎn)跡是否均勻來判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng),故C錯(cuò)誤;根據(jù)操作要求,應(yīng)先打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器再釋放小車,故D錯(cuò)誤.(2)根據(jù)逐差法可知S5-S1=4a1T2,S6-S2=4a2T2,S7-S3=4a3T2,S8-S4=4a4T2,聯(lián)立可得小車加速度表達(dá)式為a=14S8-S44T2+S(3)根據(jù)圖像可知1a與M成正比,故在所受外力一定的條件下,a與M成反比;設(shè)槽碼的質(zhì)量為m,則由牛頓第二定律得mg=(m+M)a,化簡可得1a=1mg·M+1g2.(4)較大較小(5)如圖所示(6)遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量對鉤碼根據(jù)牛頓第二定律有F-FT=ma,對小車根據(jù)牛頓第二定律有FT=Ma,聯(lián)立解得F=(M+m)a,變形得a=1M+mF,當(dāng)m?M時(shí),可認(rèn)為m+M≈M,則a=1MF,即[解析](4)根據(jù)題圖乙分析可知,與圖線①相比,圖線②的線性區(qū)間較大,非線性區(qū)間較小.(5)在坐標(biāo)系中進(jìn)行描點(diǎn),結(jié)合其他點(diǎn)用平滑的直線連接各點(diǎn),使盡可能多的點(diǎn)在線上,不在線上的點(diǎn)均勻地分布在線的兩側(cè).3.(5)0.5880.567[解析](5)下落過程中,重力勢能減小量ΔEp=mgh=0.588J,小鋼球落地的平均速度v=?t=5023m/s,根據(jù)v=0+v2,ΔEk=12mv2,解得ΔE題型2【題組演練】1.(1)如圖所示(2)①?zèng)]有做到彈簧測力計(jì)、細(xì)線、橡皮條都與木板平行;②讀數(shù)時(shí)沒有正視彈簧測力計(jì)[解析](1)按照給定的標(biāo)度畫出F1、F2和F的圖示,然后按平行四邊形定則畫出F1、F2的合力F',如圖所示.(2)F和F'不完全重合的誤差可能是:①?zèng)]有做到彈簧測力量計(jì)、細(xì)線、橡皮條都與木板平行;②讀數(shù)時(shí)沒有正視彈簧測力計(jì).2.(1)AC(2)①用圓規(guī)畫圓,盡可能用最小的圓把各個(gè)落點(diǎn)圈住,這個(gè)圓的圓心位置代表平均落點(diǎn)②m1OP=m1OM+m2ON(3)見解析[解析](1)實(shí)驗(yàn)中若使小球碰撞前、后的水平位移與其碰撞前、后速度成正比,需要確保小球做平拋運(yùn)動(dòng),即實(shí)驗(yàn)前,調(diào)節(jié)裝置,使斜槽末端水平,故A正確;為使兩小球發(fā)生的碰撞為對心正碰,兩小球半徑需相同,故B錯(cuò)誤;為使碰后入射小球與被碰小球同時(shí)飛出,需要用質(zhì)量大的小球碰撞質(zhì)量小的小球,故C正確.(2)用圓規(guī)畫圓,盡可能用最小的圓把各個(gè)落點(diǎn)圈住,這個(gè)圓的圓心位置代表平均落點(diǎn);碰撞前、后小球均做平拋運(yùn)動(dòng),由h=12gt2可知,小球的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同,所以水平位移與平拋初速度成正比,所以若m1OP=m1OM+m2ON成立,即可驗(yàn)證碰撞前后動(dòng)量守恒(3)設(shè)輕繩長為L,小球從偏角θ處靜止擺下,擺到最低點(diǎn)時(shí)的速度為v,小球經(jīng)過圓弧對應(yīng)的弦長為l,則由動(dòng)能定理有mgL(1-cosθ)=12mv2,由數(shù)學(xué)知識可知sinθ2=l2L,聯(lián)立兩式解得v=lgL,若兩小球碰撞過程中動(dòng)量守恒,則有mv1=-mv2+Mv3,又有v1=l1gL,v2=l2gL,v3=l3gL,整理可得ml3.(1)擺長(2)1.06(3)x=gT2[解析](1)選擇圖甲方式的目的是要保持?jǐn)[動(dòng)中擺長不變.(2)擺球直徑為d=1.0cm+6×0.1mm=1.06cm.(3)根據(jù)單擺的周期公式T=2πLg可得單擺的擺長為L=gT24π2,從平衡位置拉開5°的角度處釋放,可得振幅為A=Lsin5°,以該位置為計(jì)時(shí)起點(diǎn),根據(jù)簡諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得擺球偏離平衡位置的位移x與時(shí)間t的關(guān)系為x=Acos4.(1)①C②m4π2n2t2rmgr?[解析](1)①小球受重力和細(xì)線的拉力作用,則小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由重力和細(xì)線拉力的合力提供,故C正確.②小球做半徑為r的圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T=tn,則向心力Fn=m2πT2r=4π2n2mrt2③設(shè)小球做半徑為r的圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T=tn,此時(shí)小球距細(xì)線上端固定點(diǎn)的豎直高度為h,根據(jù)合外力等于向心力有mgr?=4π2n2mrt(2)相同體積的小球,選擇密度大一些的球可以減小空氣阻力對實(shí)驗(yàn)的影響,選項(xiàng)A正確;相同質(zhì)量的小球,選擇體積小一些的球有利于確定其圓心的位置,從而容易確定其圓周運(yùn)動(dòng)的半徑,選項(xiàng)B正確;測量多個(gè)周期的總時(shí)間再求周期的平均值,有利于減小周期測量的偶然誤差,選項(xiàng)C正確;由③的分析可知,當(dāng)合外力等于向心力時(shí),小球的質(zhì)量可以消掉,則在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中不需測量出小球的質(zhì)量,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.(3)設(shè)小球做半徑為r的圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T,此時(shí)小球距細(xì)線上端固定點(diǎn)的豎直高度為h,根據(jù)合外力等于向心力有mgr?=m4π2T2r,可解得T=2π(4)成立;圓錐擺的周期根據(jù)mgtanθ=m4π2T2Lsinθ,得T=2πLcosθg,夾角較小,cos題型3例1(1)3.2(2)d22H+[解析](1)小球在第三張圖中曝光時(shí)間Δt內(nèi)的平均速度大小v=d3Δt=3.2×10(2)由自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律v2=2gH+d2、v=dΔt(3)忽略空氣阻力的情況下,設(shè)小球下落H的速度為v1,下落H+d2的速度為v2,下落H+d的速度為v3,由自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律有v12=2gH、v22=2gH+d2、v32=2gH+d,易得v2=v12+v322,而小球在曝光時(shí)間內(nèi)的平均速度v=dΔt=v1+v32,因?yàn)関(4)選用密度大,體積小的發(fā)光小球則空氣阻力的影響相對小很多,有利于減小誤差,故A正確,B錯(cuò)誤;將快門調(diào)大,即減小Δt,則v1和v3的差值減小,由v2-v22=-v3-v12例2(1)mA·x2=mA·x1+mB·x3(2)mAx22=mAx12+(3)1Δt1-2Δt(4)1Δt12+2[解析](1)采用圖甲所示裝置,小球碰后做平拋運(yùn)動(dòng),由于落地的高度都相同,則落地的時(shí)間相同,則小球落地的水平位移與速度成正比,則實(shí)驗(yàn)中通過僅測量小球做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移,可間接得到小球碰撞前后的速度關(guān)系.碰前入射球A水平距離為OE,兩球相碰后,入射球A水平距離為OD,B球水平距離為OF,則根據(jù)動(dòng)量守恒定律有mAv0=mAv1+mBv2,因下落時(shí)間相同則兩端同時(shí)乘以t后有mA·OE=mA·OD+mB·OF,即mA·x2=mA·x1+mB·x3,第一組實(shí)驗(yàn),當(dāng)表達(dá)式mA·x2=mA·x1+mB·x3成立時(shí),即說明A球和B球在碰撞過程中動(dòng)量守恒.(2)若碰撞中機(jī)械能守恒,則12mAv02=12mAv12+12mBv22,即mAx(3)第二組實(shí)驗(yàn),設(shè)滑塊M和N質(zhì)量分別為m和2m;碰撞前M、N的速度大小分別為vM=dΔt1、vN=dΔt2.碰撞后M、N的速度大小分別為vM'=dΔt3、vN'=dΔt4,設(shè)碰前M的速度為正方向,則mvM-2mvN=-mvN'+2mvM',代入整理得1Δt1-2Δt2(4)第二組實(shí)驗(yàn),當(dāng)表達(dá)式12mvM2+12·2mvN2=12mvM'2+12·2mvN'2,即1Δt12例3(1)dt(2)aLb[解析](1)滑塊勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度可表示為v=dt(2)由題意可知F=mv2L-μmg=md2L·1t2-μmg,由圖像可知μmg=a,md2L=第14講力學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)間|60min1.[2024·湖北武漢模擬]某同學(xué)制作了一個(gè)“豎直加速度測量儀”,可以用來測量電梯豎直上下運(yùn)行時(shí)的加速度,其構(gòu)造如圖甲所示.將彈簧豎直自由懸掛時(shí),指示針指示的刻度尺刻度為6.50cm(記為原長位置);在彈簧下端懸掛一質(zhì)量為0.2kg的鉤碼,當(dāng)鉤碼靜止時(shí)指示針指示的刻度尺刻度如圖甲所示.已知該裝置中使用的彈簧在從原長到拉伸5.00cm范圍內(nèi)能較好的滿足胡克定律,重力加速度g取9.8m/s2.(1)該彈簧的勁度系數(shù)k=N/m.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

(2)該“豎直加速度測量儀”可較準(zhǔn)確測量的豎直向上的加速度的最大值為m/s2.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

(3)在實(shí)際測量過程中,指示針會(huì)隨鉤碼上下振動(dòng),為了能讓指示針盡快穩(wěn)定下來,該同學(xué)將鉤碼換成與鉤碼質(zhì)量相同的強(qiáng)磁鐵,并在強(qiáng)磁鐵正下方放置一鋁塊,如圖乙所示.與不加鋁塊相比,此種情況下測得的加速度值(選填“偏大”“偏小”或“不變”).

(4)彈簧下端懸掛鉤碼的質(zhì)量越大,該測量儀可較準(zhǔn)確測量的豎直向上的加速度的最大值(選填“越大”“越小”或“不變”).

2.[2024·遼寧葫蘆島模擬]用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置可以測量物體運(yùn)動(dòng)的加速度和測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?在水平氣墊導(dǎo)軌上放置一滑塊,一不可伸長的輕繩跨過光滑輕質(zhì)定滑輪,一端與滑塊連接,另一端與質(zhì)量為m的懸掛物連接,滑塊和滑輪間的輕繩與導(dǎo)軌平行.現(xiàn)讓滑塊從靜止釋放,測得滑塊上的遮光條通過光電門1、2的時(shí)間分別為t1、t2,已知遮光條的寬度為d,光電門1、2之間的距離為L,滑塊和遮光條的總質(zhì)量為M.(1)滑塊的加速度大小a=.(用t1、t2、d、L表示)

(2)當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊谋磉_(dá)式為g=.(用t1、t2、d、L、m、M表示)

(3)當(dāng)m(選填“?”“=”或“?”)M時(shí),可認(rèn)為輕繩的拉力等于懸掛物受到的重力.

(4)若t1=1ms,t2=0.5ms,d=1mm,L=1.68m,m=0.1kg,M=1kg,則當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮=m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).

3.[2023·北京卷]用頻閃照相記錄平拋小球在不同時(shí)刻的位置,探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn).(1)關(guān)于實(shí)驗(yàn),下列做法正確的是(填選項(xiàng)前的字母).

A.選擇體積小、質(zhì)量大的小球B.借助重垂線確定豎直方向C.先拋出小球,再打開頻閃儀D.水平拋出小球(2)如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)中,A球沿水平方向拋出,同時(shí)B球自由落下,借助頻閃儀拍攝上述運(yùn)動(dòng)過程.圖乙為某次實(shí)驗(yàn)的頻閃照片,在誤差允許范圍內(nèi),根據(jù)任意時(shí)刻A、B兩球的豎直高度相同,可判斷A球豎直方向做運(yùn)動(dòng);根據(jù),可判斷A球水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng).

(3)某同學(xué)使小球從高度為0.8m的桌面水平飛出,用頻閃照相拍攝小球的平拋運(yùn)動(dòng)(每秒頻閃25次),最多可以得到小球在空中運(yùn)動(dòng)的個(gè)位置.(g取10m/s2)

(4)某同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)忘了標(biāo)記重垂線方向,為解決此問題,他在頻閃照片中,以某位置為坐標(biāo)原點(diǎn),沿任意兩個(gè)相互垂直的方向作為x軸和y軸正方向,建立直角坐標(biāo)系xOy,并測量出另外兩個(gè)位置的坐標(biāo)值(x1,y1)、(x2,y2),如圖丙所示.根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律,利用運(yùn)動(dòng)的合成與分解的方法,可得重垂線方向與y軸間夾角的正切值為.

4.[2024·重慶北碚區(qū)模擬]某同學(xué)利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究物體做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)平均速度與時(shí)間的關(guān)系.讓小車左端和紙帶相連.右端用細(xì)繩跨過定滑輪和鉤碼相連.鉤碼下落,帶動(dòng)小車運(yùn)動(dòng),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶.某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶和相關(guān)數(shù)據(jù)如圖乙所示.(1)已知打出圖乙中相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔均為0.1s.以打出A點(diǎn)時(shí)小車位置為初始位置,將打出B、C、D、E、F各點(diǎn)時(shí)小車的位移Δx填到表中,得到對應(yīng)時(shí)間段的小車的平均速度v,表中vAD=cm/s位移區(qū)間ABACADAEAFΔx(cm)6.6014.60ΔxAD34.9047.30v(cm/s)66.073.0v87.394.6(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)得到小車平均速度v隨時(shí)間t的變化關(guān)系,如圖丙所示.從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,小車運(yùn)動(dòng)的v-Δt圖線可視為一條傾斜直線,此直線用方程v=kΔt+b表示,其中k=cm/s2,b=cm/s.(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)

(3)根據(jù)(2)中的直線方程可以判定小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng),得到打出A點(diǎn)時(shí)小車速度大小vA=,小車的加速度大小a=.(結(jié)果用字母k、b表示)

5.[2024·湖北卷]某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)測量重力加速度大小g的實(shí)驗(yàn)方案,所用器材有:2g砝碼若干、托盤1個(gè)、輕質(zhì)彈簧1根、米尺1把、光電門1個(gè)、數(shù)字計(jì)時(shí)器1臺等.具體步驟如下:①將彈簧豎直懸掛在固定支架上,彈簧下面掛上裝有遮光片的托盤,在托盤內(nèi)放入一個(gè)砝碼,如圖甲所示.②用米尺測量平衡時(shí)彈簧的長度l,并安裝光電門.③將彈簧在彈性限度內(nèi)拉伸一定長度后釋放,使其在豎直方向振動(dòng).④用數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄30次全振動(dòng)所用時(shí)間t.⑤逐次增加托盤內(nèi)砝碼的數(shù)量,重復(fù)②③④的操作.該同學(xué)將振動(dòng)系統(tǒng)理想化為彈簧振子.已知彈簧振子的振動(dòng)周期T=2πMk,其中k為彈簧的勁度系數(shù),M為振子的質(zhì)量(1)由步驟④,可知振動(dòng)周期T=.

(2)設(shè)彈簧的原長為l0,則l與g、l0、T的關(guān)系式為l=.

(3)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的l-T2圖線如圖乙所示,可得g=m/s2(保留三位有效數(shù)字,π2取9.87).

(4)本實(shí)驗(yàn)的誤差來源包括(填選項(xiàng)前的字母).

A.空氣阻力B.彈簧質(zhì)量不為零C.光電門的位置稍微偏離托盤的平衡位置6.[2022·廣東卷]某實(shí)驗(yàn)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(jī)械能損失,設(shè)計(jì)了如圖甲所示的裝置,實(shí)驗(yàn)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)如圖乙所示,小球直徑d=mm.

(3)測量時(shí),應(yīng)(選填“A”或“B”,其中A為“先釋放小球,后接通數(shù)字計(jì)時(shí)器”,B為“先接通數(shù)字計(jì)時(shí)器,后釋放小球”).記錄小球第一次和第二次通過光電門的遮光時(shí)間t1和t2.

(4)計(jì)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(jī)械能損失ΔE=(用字母m、d、t1和t2表示).

(5)若適當(dāng)調(diào)高光電門的高度,將會(huì)(選填“增大”或“減小”)因空氣阻力引起的測量誤差.

7.[2024·河北保定模擬]某校物理小組嘗試?yán)弥悄苁謾C(jī)對豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)進(jìn)行拓展探究.實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,輕繩一端連接拉力傳感器,另一端連接智能手機(jī),把手機(jī)拉開一定角度,由靜止釋放,手機(jī)在豎直面內(nèi)擺動(dòng)過程中,手機(jī)中的陀螺儀傳感器可以采集角速度實(shí)時(shí)變化的數(shù)據(jù)并輸出圖像,同時(shí),拉力傳感器可以采集輕繩拉力實(shí)時(shí)變化的數(shù)據(jù)并輸出圖像.經(jīng)查閱資料可知,面向手機(jī)屏幕,手機(jī)逆時(shí)針擺動(dòng)時(shí)陀螺儀傳感器記錄的角速度為正值,反之為負(fù)值.(1)某次實(shí)驗(yàn),手機(jī)輸出的角速度隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示,由此可知在0~t0時(shí)間段內(nèi)(填選項(xiàng)前的字母).

A.手機(jī)20次通過最低點(diǎn)B.手機(jī)10次通過最低點(diǎn)C.手機(jī)做阻尼振動(dòng)D.手機(jī)振動(dòng)的周期越來越小(2)為進(jìn)一步拓展研究,分別從拉力傳感器輸出圖和手機(jī)角速度—時(shí)間圖中讀取幾對手機(jī)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)的拉力和角速度的數(shù)據(jù),并在坐標(biāo)圖中以F(單位:N)為縱坐標(biāo)、ω2(單位:s-2)為橫坐標(biāo)進(jìn)行描點(diǎn),請?jiān)趫D丙中作出F-ω2的圖像.(3)根據(jù)圖像求得實(shí)驗(yàn)所用手機(jī)的質(zhì)量為kg,手機(jī)重心做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為m.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字,重力加速度g取9.8m/s2)

8.[2024·江蘇揚(yáng)州模擬]一同學(xué)利用如圖所示的斜槽軌道和兩個(gè)由相同材料制成、表面粗糙程度相同的滑塊A、B做“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn).斜槽軌道由傾斜軌道和平直軌道組成,兩部分間由一段圓弧平滑連接,在平直軌道上一側(cè)固定有刻度尺.其操作步驟如下:①將斜槽軌道放置在水平桌面上;②用天平測得A、B兩個(gè)滑塊的質(zhì)量分別為m1、m2;③不放滑塊B,使滑塊A從傾斜軌道頂端P點(diǎn)由靜止釋放,滑塊A最終靜止在平直軌道上,記下滑塊A靜止時(shí)其右側(cè)面對應(yīng)的刻度x1;④把滑塊B放在平直軌道上,記下其左側(cè)面對應(yīng)的刻度x0;⑤讓滑塊A仍從傾斜軌道頂端P點(diǎn)由靜止釋放,滑塊A與滑塊B發(fā)生碰撞后最終均靜止在平直軌道上,記下最終滑塊B靜止時(shí)其左側(cè)面對應(yīng)的刻度x2、滑塊A靜止時(shí)其右側(cè)面對應(yīng)的刻度x3.(1)實(shí)驗(yàn)中必須滿足的條件是(填選項(xiàng)前的字母).

A.傾斜軌道必須光滑B.平直軌道必須水平C.滑塊A的質(zhì)量應(yīng)大于滑塊B的質(zhì)量D.同一組實(shí)驗(yàn)中,滑塊A靜止釋放的位置可以不同(2)實(shí)驗(yàn)中滑塊A碰撞前的速度大小v0與成正比(填選項(xiàng)前的字母).

A.x1 B.x1-x0C.(x1-x0)2 D.x(3)若關(guān)系式m1x1-x0=中成立,則可得出結(jié)論:滑塊A、B碰撞過程中動(dòng)量守恒.若要進(jìn)一步驗(yàn)證滑塊A、B的碰撞是否為彈性碰撞,則應(yīng)驗(yàn)證關(guān)系式m1(x1-x0)=是否成立9.[2024·山東青島模擬]某實(shí)驗(yàn)小組同時(shí)測量A、B兩個(gè)箱子質(zhì)量的裝置圖如圖甲所示,其中D為鐵架臺,E為固定在鐵架臺上的輕質(zhì)滑輪(質(zhì)量和摩擦可忽略不計(jì)),F為光電門,C為固定在A上、寬度為d的細(xì)遮光條(質(zhì)量不計(jì)),另外,該實(shí)驗(yàn)小組還準(zhǔn)備了一套總質(zhì)量m0=0.5kg的砝碼和刻度尺.(1)在鐵架臺上標(biāo)記一位置O,并測得該位置與光電門F之間的距離為h.取出質(zhì)量為m的砝碼放在A箱子中,剩余砝碼全部放在B箱子中,讓A從位置O由靜止開始下降,則A下落到F處的過程中,A箱與A箱中砝碼的整體機(jī)械能是(選填“增加”“減少”或“守恒”)的.

(2)用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d的讀數(shù)如圖乙所示,其讀數(shù)為mm,測得遮光條通過光電門的時(shí)間為Δt,下落過程中的加速度大小a=(用d、Δt、h表示).

(3)改變m,測得相應(yīng)遮光條通過光電門的時(shí)間,算出加速度a,得到多組m與a的數(shù)據(jù),作出a-m圖像如圖丙所示,可得A的質(zhì)量mA=kg.(重力加速度大小g取10m/s2,計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

10.[2024·湖南卷]在太空,物體完全失重,用天平無法測量質(zhì)量.如圖甲所示,某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)動(dòng)力學(xué)方法測量物體質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)方案,主要實(shí)驗(yàn)儀器包括:氣墊導(dǎo)軌、滑塊、輕彈簧、標(biāo)準(zhǔn)砝碼、光電計(jì)時(shí)器和待測物體,主要步驟如下:(1)調(diào)平氣墊導(dǎo)軌,將彈簧左端連接氣墊導(dǎo)軌左端,右端連接滑塊;(2)將滑塊拉至離平衡位置20cm處由靜止釋放,滑塊第1次經(jīng)過平衡位置處開始計(jì)時(shí),第21次經(jīng)過平衡位置時(shí)停止計(jì)時(shí),由此測得彈簧振子的振動(dòng)周期T;(3)將質(zhì)量為m的砝碼固定在滑塊上,重復(fù)步驟(2);(4)依次增加砝碼質(zhì)量m,測出對應(yīng)的周期T,實(shí)驗(yàn)周期如下表所示,在圖乙中繪制T2-m關(guān)系圖線;m/kgT/sT2/s20.0000.6320.3990.0500.7750.6010.1000.8930.7970.1501.0011.0020.2001.1051.2210.2501.1751.381(5)由T2-m圖像可知,彈簧振子振動(dòng)周期的平方與砝碼質(zhì)量的關(guān)系是(選填“線性的”或“非線性的”);

(6)取下砝碼后,將待測物體固定在滑塊上,測量周期并得到T2=0.880s2,則待測物體質(zhì)量是kg(保留3位有效數(shù)字);

(7)若換一個(gè)質(zhì)量較小的滑塊重做上述實(shí)驗(yàn),所得T2-m圖線與原圖線相比將沿縱軸(選填“正方向”“負(fù)方向”或“不”)移動(dòng).

第14講力學(xué)實(shí)驗(yàn)1.(1)98(2)14.7(3)不變(4)越小[解析](1)由圖甲可知指示針指示的刻度尺刻度為4.50cm,以鉤碼為對象,根據(jù)受力平衡可得kx1=mg,解得該彈簧的勁度系數(shù)為k=mgx1=0.2×9.(2)已知該裝置中使用的彈簧在從原長到拉伸5.00cm范圍內(nèi)能較好的滿足胡克定律,則最大彈力為Fm=kxm=98×5×10-2N=4.9N;該“豎直加速度測量儀”可較準(zhǔn)確測量的豎直向上的加速度的最大值為am=Fm-mgm=4.9-0.2×9(3)當(dāng)測加速度時(shí)磁鐵處于穩(wěn)定狀態(tài),磁鐵和鋁塊之間沒有作用力,則磁鐵只受到重力和彈簧彈力作用,與不加鋁塊相比,此種情況下測得的加速度值不變.(4)彈簧下端懸掛鉤碼的質(zhì)量越大,彈簧的最大彈力不變,根據(jù)am=Fm-mgm=Fm2.(1)d2(2)M+md2(4)9.8[解析](1)滑塊經(jīng)光電門1時(shí)的速度v1=dt1,滑塊經(jīng)光電門2時(shí)的速度v2=dt2,由速度位移關(guān)系公式,可得滑塊的加速度a=(2)設(shè)輕繩上的拉力為F,根據(jù)牛頓第二定律,對懸掛物有mg-F=ma,對滑塊則有F=Ma,聯(lián)立解得g=M+ma(3)由以上分析可得輕繩上的拉力為F=mg1-mM,由上式可知,當(dāng)懸掛物的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量M時(shí),即m?(4)若t1=1ms,t2=0.5ms,d=1mm,L=1.68m,m=0.1kg,M=1kg,則g=M+md22mL1t3.(1)ABD(2)自由落體運(yùn)動(dòng)A球相鄰兩位置水平距離相等(3)10(4)|[解析](1)用頻閃照相記錄平拋小球在不同時(shí)刻的位置,選擇體積小質(zhì)量大的小球可以減小空氣阻力的影響,A正確;本實(shí)驗(yàn)需要借助重垂線確定豎直方向,B正確;實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)先打開頻閃儀,再水平拋出小球,C錯(cuò)誤,D正確.(2)根據(jù)任意時(shí)刻A、B兩球的豎直高度相同,可以判斷出A球豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng);根據(jù)A球相鄰兩位置水平距離相等,可以判斷A球水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng).(3)小球從高度為0.8m的桌面水平拋出,根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式h=12gt2,解得t=0.4s,頻閃儀每秒頻閃25次,頻閃周期T=125s=0.04s,故最多可以得到小球在空中運(yùn)動(dòng)位置的個(gè)數(shù)為tT(4)如圖x0、y0分別表示水平和豎直方向,設(shè)該同學(xué)作出的y軸與y0軸間的夾角為θ,建立坐標(biāo)系存在兩種情況,如圖所示.當(dāng)建立的坐標(biāo)系為x1、y1時(shí),則沿x1軸方向做勻減速運(yùn)動(dòng),根據(jù)逐差法計(jì)算加速度有x2-2x1=-gsinθ(2T)2,沿y1軸方向有y2-2y1=gcosθ(2T)2,聯(lián)立解得tanθ=2x1-x2y2-2y1,當(dāng)建立的坐標(biāo)系為x1'、y1'時(shí),則沿x1'軸方向做勻加速運(yùn)動(dòng),根據(jù)逐差法計(jì)算加速度有x2'-2x1'=gsinθ(2T)2,沿y1'軸方向有y2'-2y1'=gcosθ(2T)2,聯(lián)立解得tanθ=x24.(1)80.0(2)70.0(69.0~72.0均可)59.0(3)b2k[解析](1)由題圖乙中紙帶的相關(guān)數(shù)據(jù)可知ΔxAD=6.60cm+8.00cm+9.40cm=24.00cm,由平均速度的定義可知vAD=ΔxAD3t=24.00(2)斜率k=101.0-59.00.6cm/s2=70.0cm/s2(3)小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng),有x=v0t+12at2,變形可得xt=v=v0+12at,故小車在t=0時(shí),即打出A點(diǎn)時(shí)小車的速度大小vA=b,小車的加速度大小a滿足12a=k,5.(1)t30(2)l0+g(3)9.59(9.56~9.62均可)(4)AC[解析](1)30次全振動(dòng)所用時(shí)間為t,則振動(dòng)周期T=t30(2)彈簧振子的振動(dòng)周期T=2πMk,可得振子的質(zhì)量M=kT24π2,振子平衡時(shí),根據(jù)平衡條件有Mg=kΔl,可得Δl=gT24π2,則l與g、l0、T的關(guān)系式為l(3)根據(jù)l=l0+gT24π2,整理可得l=l0+g4π2·T2,則l-T2圖像的斜率k'=g4π2,由圖像可知k=0.542-(4)實(shí)驗(yàn)時(shí)光電門應(yīng)對齊彈簧振子振動(dòng)過程中的平衡位置,這樣托盤通過平衡位置時(shí)遮光條擋光時(shí)間才最短,計(jì)時(shí)才最準(zhǔn)確,若光電門的位置稍微偏離托盤的平衡位置,則計(jì)時(shí)準(zhǔn)確度變低,造成測量彈簧振子振動(dòng)周期出現(xiàn)偶然誤差,C正確;光電門是固定的,它對齊的是彈簧振子未振動(dòng)時(shí)振子所在的平衡位置,若存在空氣阻力,則會(huì)導(dǎo)致彈簧振子向上振動(dòng)和向下振動(dòng)過程中平衡位置發(fā)生變化,所以光電門記錄的不再是平衡位置,造成測量彈簧振子振動(dòng)周期出現(xiàn)系統(tǒng)誤差,A正確;根據(jù)第(2)問解析中的公式可知,質(zhì)量M是聯(lián)系彈簧振子的振動(dòng)周期T和系統(tǒng)靜止時(shí)彈簧伸長量Δl的中間量,建立起T和Δl的關(guān)系后就與M無關(guān)了,所以彈簧質(zhì)量不為零導(dǎo)致M變化時(shí),T和Δl兩者都會(huì)相應(yīng)變化,但兩種之間滿足的關(guān)系式不變,不會(huì)對實(shí)驗(yàn)造成誤差,B錯(cuò)誤.6.(2)7.884(7.882~7.885均可)(3)B(4)12md(5)增大[解析](2)d=7.5mm+0.384mm=7.884mm.(3)小球下落時(shí)間極短,所以應(yīng)先接通數(shù)字計(jì)時(shí)器,后釋放小球.(4)落下時(shí)經(jīng)過光電門的速度v1=dt1,反彈后經(jīng)過光電門的速度v2=dt2,同一位置重力勢能相同,故機(jī)械能損失ΔE=(5)調(diào)高光電門會(huì)增大空氣阻力的做功距離,故會(huì)增大因空氣阻力引起的測量誤差.7.(1)AC(2)如圖所示(3)0.210.28[解析](1)分析可知,當(dāng)手機(jī)通過最低點(diǎn)時(shí)角速度達(dá)到最大值,而由圖乙可知,在0~t0時(shí)間內(nèi)手機(jī)20次通過最低點(diǎn),故A正確,B錯(cuò)誤;根據(jù)圖乙可知,手機(jī)的角速度隨著時(shí)間在衰減,可知手機(jī)在做阻尼振動(dòng),故C正確;阻尼振動(dòng)的周期不變,其周期由系統(tǒng)本身的性質(zhì)決定,故D錯(cuò)誤.(2)由于手機(jī)在做圓周運(yùn)動(dòng),短時(shí)間內(nèi)在不考慮其振動(dòng)衰減的情況下,在最低點(diǎn)對手機(jī)由牛頓第二定律有F-mg=mω2L,可得F=mLω2+mg,式中L為懸點(diǎn)到手機(jī)重心的距離,根據(jù)上式可知,手機(jī)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)的拉力和角速度的平方成線性變化,作圖時(shí)應(yīng)用平滑的直線將各點(diǎn)跡連接起來,不能落在圖像上的點(diǎn)跡應(yīng)使其均勻的分布在圖線的兩側(cè),有明顯偏差的點(diǎn)跡直接舍去.(3)根據(jù)圖像結(jié)合其函數(shù)關(guān)系可得mg=2.01N,mL=2.30-2.015kg·m=0.058kg·m,解得m≈0.21kg,L8.(1)C(2)D(3)m1x3-x0+m1(x3-x0)+m2(x2-x0)[解析](1)傾斜軌道不一定必須光滑,只要滑塊A到達(dá)底端的速度相同即可,A錯(cuò)誤;因?yàn)閮苫瑝K的材料相同,表面的粗糙程度相同,則由牛頓第二定律mgsinθ-μmgcosθ=ma,得a=gsinθ-μgcosθ,可知無論軌道是否水平,則兩滑塊在軌道上運(yùn)動(dòng)的加速度都相同,所以平直軌道不一定必須水平,B錯(cuò)誤;為防止滑塊A與滑塊B碰后反彈,則滑塊A的質(zhì)量必須大于滑塊B的質(zhì)量,C正確;為保證滑塊A每次到達(dá)底端的初速度相同,則同一組實(shí)驗(yàn)中,滑塊A靜止釋放的位置要相同,D錯(cuò)誤.(2)對滑塊A,由動(dòng)能定理-μm1g(x1-x0)=0-12m1v02可得,滑塊A碰撞前的速度大小為v0=2μg(x1-x0)(3)若滑塊A、B碰撞過程中動(dòng)量守恒,則有m1v0=m1v1+m2v2,又因?yàn)関0=2μg(x1-x0)、v1=2μg(x3-x0)、v2=2μg(x2-x0),聯(lián)立可得m1x1-x0=m1x3-x0+m2x2-x0;若滑塊A、B發(fā)生彈性碰撞,則由機(jī)械能守恒定律知12m1v02=9.(1)減少(2)11.3d22h([解析](1)A與B是由繩子相連的連接體,當(dāng)A下降時(shí)B上升,它們具有相同的速率,可知當(dāng)A下落至F處的過程中,B的重力勢能增加,動(dòng)能增加,而機(jī)械能為動(dòng)能與勢能之和,則可知B的機(jī)械能增加,整個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,故A的機(jī)械能減少.(2)游標(biāo)卡尺的分度值為0.1mm,則遮光條的寬度d的讀數(shù)為d=1.1cm+3×0.1mm=11.3mm,遮光條通過光電門的速度為v=dΔt,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有v2=2ah,則下落過程中的加速度大小為a=(3)對A、B及砝碼組成的系統(tǒng)由牛頓第二定律有[(mA+m)-(mB+m0-m)]g=(mA+mB+m0)a,整理可得a=2gmA+mB+m0m+(mA-mB-m0)gmA+mB+m0,斜率為k=210.(4)如圖所示(5)線性的(6)0.120(7)負(fù)方向[解析](4)根據(jù)表中數(shù)據(jù)描點(diǎn),各點(diǎn)幾乎在一條直線上,作出T2-m關(guān)系圖線如圖所示.(5)圖線是一條傾斜的直線,說明彈簧振子振動(dòng)周期的平方與砝碼質(zhì)量為線性關(guān)系.(6)在圖線上尋找T2=0.880s2的點(diǎn),對應(yīng)橫坐標(biāo)為m=0.120kg.(7)換一個(gè)質(zhì)量較小的滑塊重做上述實(shí)驗(yàn),則滑塊和砝碼的總質(zhì)量比原來的小,要得到相同的周期,應(yīng)放質(zhì)量更大的砝碼,即同一縱坐標(biāo)對應(yīng)的橫坐標(biāo)偏右,相當(dāng)于同一橫坐標(biāo)對應(yīng)的縱坐標(biāo)偏下,則所得圖線與原圖線相比下移,即沿縱軸負(fù)方向移動(dòng).第14講力學(xué)實(shí)驗(yàn)1.(1)98(2)14.7(3)不變(4)越小[解析](1)由圖甲可知指示針指示的刻度尺刻度為4.50cm,以鉤碼為對象,根據(jù)受力平衡可得kx1=mg,解得該彈簧的勁度系數(shù)為k=mgx1=0.2×9.(2)已知該裝置中使用的彈簧在從原長到拉伸5.00cm范圍內(nèi)能較好的滿足胡克定律,則最大彈力為Fm=kxm=98×5×10-2N=4.9N;該“豎直加速度測量儀”可較準(zhǔn)確測量的豎直向上的加速度的最大值為am=Fm-mgm=4.9-0.2×9(3)當(dāng)測加速度時(shí)磁鐵處于穩(wěn)定狀態(tài),磁鐵和鋁塊之間沒有作用力,則磁鐵只受到重力和彈簧彈力作用,與不加鋁塊相比,此種情況下測得的加速度值不變.(4)彈簧下端懸掛鉤碼的質(zhì)量越大,彈簧的最大彈力不變,根據(jù)am=Fm-mgm=Fm2.(1)d2(2)M+md2(4)9.8[解析](1)滑塊經(jīng)光電門1時(shí)的速度v1=dt1,滑塊經(jīng)光電門2時(shí)的速度v2=dt2,由速度位移關(guān)系公式,可得滑塊的加速度a=(2)設(shè)輕繩上的拉力為F,根據(jù)牛頓第二定律,對懸掛物有mg-F=ma,對滑塊則有F=Ma,聯(lián)立解得g=M+ma(3)由以上分析可得輕繩上的拉力為F=mg1-mM,由上式可知,當(dāng)懸掛物的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量M時(shí),即m?(4)若t1=1ms,t2=0.5ms,d=1mm,L=1.68m,m=0.1kg,M=1kg,則g=M+md22mL1t3.(1)ABD(2)自由落體運(yùn)動(dòng)A球相鄰兩位置水平距離相等(3)10(4)|[解析](1)用頻閃照相記錄平拋小球在不同時(shí)刻的位置,選擇體積小質(zhì)量大的小球可以減小空氣阻力的影響,A正確;本實(shí)驗(yàn)需要借助重垂線確定豎直方向,B正確;實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)先打開頻閃儀,再水平拋出小球,C錯(cuò)誤,D正確.(2)根據(jù)任意時(shí)刻A、B兩球的豎直高度相同,可以判斷出A球豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng);根據(jù)A球相鄰兩位置水平距離相等,可以判斷A球水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng).(3)小球從高度為0.8m的桌面水平拋出,根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式h=12gt2,解得t=0.4s,頻閃儀每秒頻閃25次,頻閃周期T=125s=0.04s,故最多可以得到小球在空中運(yùn)動(dòng)位置的個(gè)數(shù)為tT(4)如圖x0、y0分別表示水平和豎直方向,設(shè)該同學(xué)作出的y軸與y0軸間的夾角為θ,建立坐標(biāo)系存在兩種情況,如圖所示.當(dāng)建立的坐標(biāo)系為x1、y1時(shí),則沿x1軸方向做勻減速運(yùn)動(dòng),根據(jù)逐差法計(jì)算加速度有x2-2x1=-gsinθ(2T)2,沿y1軸方向有y2-2y1=gcosθ(2T)2,聯(lián)立解得tanθ=2x1-x2y2-2y1,當(dāng)建立的坐標(biāo)系為x1'