2025屆高考物理二輪復(fù)習(xí)講義：第15講 力學(xué)實(shí)驗(yàn) 【含答案】

2025屆高考物理二輪復(fù)習(xí)講義：第15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,加強(qiáng)常規(guī)實(shí)驗(yàn)的變式訓(xùn)練.題型1力學(xué)基本儀器的使用與讀數(shù)物理量測量工具或測量方法力①彈簧測力計(jì)(不超量程;調(diào)零;會讀數(shù))②力傳感器(調(diào)零)質(zhì)量天平(水平放置、調(diào)零;被測物體放左盤、砝碼放右盤;會讀數(shù))長度①毫米刻度尺(分度值1mm,要估讀到0.1mm)②螺旋測微器(分度值0.01mm,要估讀到0.001mm)③游標(biāo)卡尺(精度有0.1mm、0.05mm、0.02mm三種,不估讀)時(shí)間①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器用交變電流(電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接約為8V交流電源,電火花計(jì)時(shí)器接220V交流電源),電源頻率為50Hz時(shí)打點(diǎn)時(shí)間間隔為0.02s;②光電計(jì)時(shí)器(記錄擋光時(shí)間Δt)③停表(精度0.1s,不估讀)速度①打點(diǎn)紙帶:vt2=v②頻閃照相:vt2=v速度③光電門:瞬時(shí)速度v=dΔt(d④速度傳感器加速度①打點(diǎn)紙帶:a=Δ②頻閃照相:a=Δ③光電門:a=v22-v④v-t圖像:a=k(斜率)【題組演練】1.用一個(gè)彈簧測力計(jì)沿豎直方向把細(xì)繩與橡皮筋的結(jié)點(diǎn)拉至O處,如圖所示,彈簧測力計(jì)的讀數(shù)為N.

2.[2024·奉化中學(xué)模擬]刻度尺和三種精度的游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖甲、乙、丙、丁所示,則讀數(shù)分別為cm、mm、cm、mm.

3.某同學(xué)利用螺旋測微器測量一金屬板的厚度.該螺旋測微器校零時(shí)的示數(shù)如圖甲所示,測量金屬板厚度時(shí)的示數(shù)如圖乙所示.圖甲所示讀數(shù)為mm,圖乙所示讀數(shù)為mm,所測金屬板的厚度為mm.

題型2紙帶類實(shí)驗(yàn)綜合1.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器涉及的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)(1)探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律;(2)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系;(3)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律;(4)驗(yàn)證動量守恒定律.2.紙帶的三大應(yīng)用(1)由紙帶確定時(shí)間:要區(qū)別打點(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)別與聯(lián)系,若每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),則計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔Δt=0.02×5s=0.10s.(2)求解瞬時(shí)速度:利用做勻變速直線運(yùn)動的物體在一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求打某一點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度.如圖甲所示,打點(diǎn)n時(shí)的速度vn=xn(3)用“逐差法”求加速度:如圖乙所示,因?yàn)閍1=x4-x13T2,a2=x5-x23T2,a33.解答“小車+導(dǎo)軌”類實(shí)驗(yàn)的技巧(1)要根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理來判斷是否需要補(bǔ)償阻力,知道正確補(bǔ)償阻力的方法.(2)要清楚槽碼(或沙桶)與小車質(zhì)量之間的關(guān)系,并且要清楚在儀器創(chuàng)新或?qū)嶒?yàn)原理創(chuàng)新的情形下,該條件是否需要調(diào)整.(3)要知道實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、圖像的處理方法和運(yùn)用數(shù)學(xué)知識解題的技巧.【題組演練】1.[2024·杭州模擬]如圖甲所示是“探究小車速度隨時(shí)間變化規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)裝置.(1)該實(shí)驗(yàn)中,下列操作步驟必要的是.

A.需將導(dǎo)軌遠(yuǎn)離滑輪的一端適當(dāng)墊高B.懸掛的槽碼質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量C.小車運(yùn)動結(jié)束后,先關(guān)閉打點(diǎn)計(jì)時(shí)器再取下紙帶(2)如圖乙所示,是某次正確操作后得到的紙帶,已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電源的頻率為50Hz,由此可測得紙帶上打B點(diǎn)時(shí)小車的速度為m/s(保留兩位有效數(shù)字).

(3)如圖丙所示,某同學(xué)將正確操作得到的紙帶每隔0.1s剪斷,得到若干短紙條.再把這些紙條并排貼在一起,使這些紙條下端對齊,作為時(shí)間坐標(biāo)軸,將紙條左上端點(diǎn)連起來,得到一條直線.則該直線.

A.可以表示小車位移—時(shí)間圖像B.可以表示小車速度—時(shí)間圖像C.與時(shí)間軸夾角的正切為速度大小D.與時(shí)間軸夾角的正切為加速度大小2.[2024·浙江1月選考]如圖甲所示是“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置.甲(1)該實(shí)驗(yàn)中同時(shí)研究三個(gè)物理量間關(guān)系是很困難的,因此我們采用的研究方法是.

A.放大法B.控制變量法C.補(bǔ)償法(2)該實(shí)驗(yàn)過程中操作正確的是.

A.補(bǔ)償阻力時(shí)小車未連接紙帶B.先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源,后釋放小車C.調(diào)節(jié)滑輪高度使細(xì)繩與水平桌面平行(3)在小車質(zhì)量(選填“遠(yuǎn)大于”或“遠(yuǎn)小于”)槽碼質(zhì)量時(shí),可以認(rèn)為細(xì)繩拉力近似等于槽碼的重力.上述做法引起的誤差為(選填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”).為減小此誤差,下列可行的方案是.

A.用氣墊導(dǎo)軌代替普通導(dǎo)軌,滑塊代替小車B.在小車上加裝遮光條,用光電計(jì)時(shí)系統(tǒng)代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器C.在小車與細(xì)繩之間加裝力傳感器,測出小車所受拉力大小(4)經(jīng)正確操作后獲得一條如圖乙所示的紙帶,建立以計(jì)數(shù)點(diǎn)0為坐標(biāo)原點(diǎn)的x軸,各計(jì)數(shù)點(diǎn)的位置坐標(biāo)分別為0、x1、…、x6.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T,則打計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)小車速度的表達(dá)式是v=;小車加速度的表達(dá)式是.

乙A.a=xB.a=xC.a=x3.某物理興趣小組驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶如圖乙所示,O為打出的第一個(gè)點(diǎn),與刻度尺0刻度對齊,A、B、C、D為依次打下的點(diǎn).(1)紙帶中B點(diǎn)對應(yīng)的刻度尺讀數(shù)為cm;

(2)以打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下O點(diǎn)時(shí)重物所在水平面為零勢能面,若重物的質(zhì)量為200g,A點(diǎn)在刻度尺上讀數(shù)為12.00cm,C點(diǎn)讀數(shù)為19.10cm,D點(diǎn)讀數(shù)為23.15cm,根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù)計(jì)算可知,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)重物的速度大小為m/s,打下B點(diǎn)時(shí)重物的重力勢能為J.(重力加速度g取9.8m/s2,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接電源頻率為50Hz,結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)

(3)該物理興趣小組還嘗試用光電計(jì)時(shí)器等器材做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn).裝置的實(shí)物圖如圖丙,示意圖如圖丁.在滑塊上安裝一遮光板,把滑塊放在水平氣墊導(dǎo)軌上,并通過跨過定滑輪的細(xì)繩與鉤碼相連.測得鉤碼質(zhì)量為m,遮光板寬度為d,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間.將滑塊在圖示位置由靜止釋放后,光電計(jì)時(shí)器記錄下遮光板先后通過兩個(gè)光電門的時(shí)間分別為Δt1、Δt2.則下列說法正確的是.

A.為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,只需要測量兩光電門中心之間的距離xB.本實(shí)驗(yàn)中機(jī)械能守恒的表達(dá)式為12mdΔt22=C.若氣墊導(dǎo)軌左側(cè)高,系統(tǒng)動能增加量小于鉤碼重力勢能減小量D.若氣墊導(dǎo)軌右側(cè)高,系統(tǒng)動能增加量小于鉤碼重力勢能減小量題型3研究“平拋運(yùn)動”類實(shí)驗(yàn)1.固定斜槽時(shí),要保證斜槽的末端水平,保證小球做平拋運(yùn)動的初速度水平.2.固定木板時(shí),木板必須處在豎直平面內(nèi)且與小球運(yùn)動軌跡所在的豎直平面平行,固定時(shí)要用鉛垂線檢查坐標(biāo)紙的豎線是否豎直.3.為使小球每次從斜槽上的同一位置由靜止釋放,可在斜槽上某一位置固定一個(gè)擋板.4.要在斜槽上的適當(dāng)高度處釋放小球,使它以適當(dāng)?shù)乃匠跛俣葤伋?從而使其軌跡由木板左上角到達(dá)右下角,減小測量誤差.5.坐標(biāo)原點(diǎn)不是槽口的端點(diǎn),而是小球出槽口時(shí)球心在木板上的投影點(diǎn).6.計(jì)算小球水平拋出的初速度時(shí),應(yīng)選距拋出點(diǎn)稍遠(yuǎn)一些的點(diǎn)為宜,以便測量和計(jì)算.【題組演練】1.[2023·浙江6月選考]在“探究平拋運(yùn)動的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)中:(1)用圖甲裝置進(jìn)行探究,下列說法正確的是.

A.只能探究平拋運(yùn)動水平分運(yùn)動的特點(diǎn)B.需改變小錘擊打的力度,多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)C.能同時(shí)探究平拋運(yùn)動水平、豎直分運(yùn)動的特點(diǎn)(2)用圖乙裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),下列說法正確的是.

A.斜槽軌道M必須光滑且其末端水平B.上下調(diào)節(jié)擋板N時(shí)必須每次等間距移動C.小鋼球從斜槽M上同一位置靜止?jié)L下(3)用圖丙裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),豎直擋板上附有復(fù)寫紙和白紙,可以記下鋼球撞擊擋板時(shí)的點(diǎn)跡.實(shí)驗(yàn)時(shí)豎直擋板初始位置緊靠斜槽末端,鋼球從斜槽上P點(diǎn)靜止?jié)L下,撞擊擋板留下點(diǎn)跡0,將擋板依次水平向右移動x,重復(fù)實(shí)驗(yàn),擋板上留下點(diǎn)跡1、2、3、4.以點(diǎn)跡0為坐標(biāo)原點(diǎn),豎直向下建立坐標(biāo)軸y,各點(diǎn)跡坐標(biāo)值分別為y1、y2、y3、y4,重力加速度為g.測得鋼球直徑為d,則鋼球平拋初速度v0為.

A.x+d2gC.3x-d22.在“驗(yàn)證動量守恒定律”實(shí)驗(yàn)中,通過碰撞后做平拋運(yùn)動測量速度的方法來進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,實(shí)驗(yàn)原理如圖乙所示.(1)實(shí)驗(yàn)室有如圖所示的三個(gè)小球A、B、C,則進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)入射小球應(yīng)該選取(填選項(xiàng)字母).

(2)小球釋放后落在復(fù)寫紙上會在白紙上留下印跡.多次實(shí)驗(yàn),白紙上留下了10個(gè)印跡,如果用畫圓法確定小球的落點(diǎn)P,圖中畫的三個(gè)圓最合理的是(填選項(xiàng)前的字母).

A.A B.B C.C(3)關(guān)于本實(shí)驗(yàn),下列說法正確的是(填選項(xiàng)前的字母).

A.小球每次都必須從斜槽上的同一位置由靜止釋放B.必須測量出斜槽末端到水平地面的高度C.實(shí)驗(yàn)中需要用到鉛垂線D.斜槽必須足夠光滑且末端保持水平(4)若兩球發(fā)生彈性碰撞,用刻度尺測得M、P、N與O點(diǎn)間的距離分別為x1、x2、x3,及第(1)問結(jié)論,通過驗(yàn)證等式(用題中所給字母表示)是否成立,從而驗(yàn)證動量守恒定律.

(5)若兩球發(fā)生彈性碰撞,則下列式子成立的是(填選項(xiàng)前的字母).

A.x3=x1+x2B.2x2=x1+x3C.x32=x題型4“彈簧”“橡皮條”實(shí)驗(yàn)“探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)(1)每次結(jié)點(diǎn)穩(wěn)定時(shí)的位置O必須保持不變.(2)記下每次各力的大小和方向.(3)畫力的圖示時(shí)應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臉?biāo)度.【題組演練】1.[2023·浙江6月選考]如圖所示,某同學(xué)把A、B兩根不同的彈簧串接豎直懸掛,探究A、B彈簧彈力與伸長量的關(guān)系.在B彈簧下端依次掛上質(zhì)量為m的鉤碼,靜止時(shí)指針?biāo)缚潭葂A、xB的數(shù)據(jù)如表.鉤碼個(gè)數(shù)012…xA/cm7.758.539.30…xB/cm16.4518.5220.60…鉤碼個(gè)數(shù)為1時(shí),彈簧A的伸長量ΔxA=cm,彈簧B的伸長量ΔxB=cm,兩根彈簧彈性勢能的增加量ΔEpmg(ΔxA+ΔxB)(選填“=”“<”或“>”).

【技法點(diǎn)撥】本題最后一小問容易出錯(cuò).2.在“探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中:(1)本實(shí)驗(yàn)采用的主要科學(xué)方法是(填選項(xiàng)前的字母).

A.理想實(shí)驗(yàn)法 B.等效替代法C.控制變量法 D.建立物理模型法(2)實(shí)驗(yàn)桌上已有的器材如圖所示,為完成該實(shí)驗(yàn)還需要的器材是(填選項(xiàng)前的字母).

A.一根橡皮筋 B.兩個(gè)鉤碼C.三角板一套 D.天平(3)老師拍攝同學(xué)們實(shí)驗(yàn)操作時(shí)的照片如圖所示,則操作正確的是(填選項(xiàng)字母).

(4)規(guī)范操作后,則圖中彈簧測力計(jì)的讀數(shù)為N.

(5)實(shí)驗(yàn)操作完成后作出(選填“力的示意圖”或“力的圖示”)來探究合力與分力的關(guān)系.

題型5力學(xué)其他實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)1.力學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)(1)以基本的力學(xué)模型為載體,依托運(yùn)動學(xué)規(guī)律和牛頓力學(xué)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)題目敘述的物理情景,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.【題組演練】1.如圖甲所示為向心力演示儀,可探究小球做圓周運(yùn)動所需向心力的大小F與質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間的關(guān)系.長槽的A、B處和短槽的C處到各自轉(zhuǎn)軸中心距離之比為1∶2∶1.(1)下列實(shí)驗(yàn)中采用的實(shí)驗(yàn)方法與本實(shí)驗(yàn)相同的是.

A.探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律B.伽利略對自由落體的研究C.探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系D.探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律(2)當(dāng)傳動皮帶套在兩塔輪半徑不同的輪盤上,套有皮帶的塔輪邊緣處的(選填“線速度”或“角速度”)大小相等.

(3)在某次實(shí)驗(yàn)中,把兩個(gè)質(zhì)量相等的鋼球放在B、C位置,將傳動皮帶調(diào)至左、右變速塔輪半徑之比為1∶1,此操作探究的是向心力大小與的關(guān)系;

(4)在另一次實(shí)驗(yàn)中,把兩個(gè)質(zhì)量相等的鋼球放在A、C位置,轉(zhuǎn)動手柄,塔輪勻速轉(zhuǎn)動時(shí),左、右兩標(biāo)尺露出的格子數(shù)之比約為1∶4,那么圖乙中左、右變速塔輪半徑之比R1∶R2=.

(5)方案二:如圖丙所示裝置,裝置中豎直轉(zhuǎn)軸固定在電動機(jī)的轉(zhuǎn)軸上(未畫出),光滑的水平直桿固定在豎直轉(zhuǎn)軸上,能隨豎直轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動.水平直桿的左端套上滑塊P,用細(xì)線將滑塊P與固定在豎直轉(zhuǎn)軸上的力傳感器連接,細(xì)線處于水平伸直狀態(tài),當(dāng)滑塊隨水平直桿一起勻速轉(zhuǎn)動時(shí),細(xì)線拉力的大小可以通過力傳感器測得.水平直桿的右端邊緣安裝了寬度為d的擋光條,擋光條到豎直轉(zhuǎn)軸的距離為D,光電門可以測出擋光條經(jīng)過光電門所用的時(shí)間(擋光時(shí)間).滑塊P與豎直轉(zhuǎn)軸間的距離可調(diào).回答以下問題:①若某次實(shí)驗(yàn)中測得擋光條的擋光時(shí)間為Δt,則滑塊P的角速度表達(dá)式為ω=;

②實(shí)驗(yàn)小組保持滑塊P質(zhì)量和運(yùn)動半徑r不變,探究向心力F與角速度ω的關(guān)系,作出F-ω2圖線如圖丁所示,若滑塊P運(yùn)動半徑r=0.3m,細(xì)線的質(zhì)量和滑塊與桿的摩擦可忽略,由F-ω2圖線可得滑塊P質(zhì)量m=kg(結(jié)果保留2位有效數(shù)字).

2.[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.④用數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄30次全振動所用時(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)將振動系統(tǒng)理想化為彈簧振子.已知彈簧振子的振動周期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.

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3.恢復(fù)系數(shù)是反映碰撞時(shí)物體形變恢復(fù)能力的參數(shù),它只與碰撞物體的材料有關(guān).兩物體碰撞后的恢復(fù)系數(shù)為e=v1'-v2'v1-v2,其中v1、v2和v1'、v2'分別為質(zhì)量為m1的小球1和質(zhì)量為m2的小球2①按圖示安裝好實(shí)驗(yàn)器材,將斜槽AB固定在桌邊,使槽的末端切線水平,將一斜面BC連接在斜槽末端.②先不放小球2,讓小球1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下,記下小球在斜面上的落點(diǎn)位置;重復(fù)多次,用盡可能小的圓,把小球的所有落點(diǎn)圈在里面,其圓心就是小球落點(diǎn)的平均位置.③將小球2放在斜槽末端,讓小球1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下,使它們發(fā)生碰撞,分別記下小球1和2在斜面上的落點(diǎn)位置;重復(fù)多次,并使用與②同樣的方法分別標(biāo)出碰撞后兩小球落點(diǎn)的平均位置.④用毫米刻度尺量出各個(gè)平均落點(diǎn)到斜槽末端B點(diǎn)的距離.圖中D、E、F點(diǎn)是該同學(xué)記下小球在斜面上的落點(diǎn)位置,到B點(diǎn)的距離分別為LD、LE、LF.根據(jù)該同學(xué)的實(shí)驗(yàn),回答下列問題:(1)兩小球的質(zhì)量關(guān)系為m1m2(填“>”“=”或“<”).

(2)在不放小球2時(shí),小球1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下,1的落點(diǎn)在圖中的點(diǎn),把小球2放在斜槽末端,小球1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下,使它們發(fā)生碰撞,碰后小球1的落點(diǎn)在圖中的點(diǎn).

(3)利用實(shí)驗(yàn)中測量的數(shù)據(jù)表示小球1和2碰撞后的恢復(fù)系數(shù)為e=.

(4)若利用天平測量出兩小球的質(zhì)量分別為m1、m2,則滿足表示兩小球碰撞前后動量守恒;若滿足e=表示兩小球碰撞前后動量和機(jī)械能均守恒.(計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)

參考答案與詳細(xì)解析題型1【題組演練】1.5.0[解析]彈簧測力計(jì)分度值為0.2N,故彈簧測力計(jì)的讀數(shù)為5.0N.2.60.252.081.22018.4[解析]圖甲中,用毫米刻度尺測量時(shí),讀數(shù)應(yīng)讀到0.1mm,即長度測量值為60.25cm.圖乙中,50分度的游標(biāo)卡尺的精度為0.02mm,主尺讀數(shù)為2mm,游標(biāo)尺讀數(shù)為4×0.02mm=0.08mm,所以讀數(shù)為2.08mm.圖丙中,20分度的游標(biāo)卡尺的精度為0.05mm,主尺讀數(shù)為12mm,游標(biāo)尺讀數(shù)為4×0.05mm=0.20mm,游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為12.20mm=1.220cm.圖丁中,該游標(biāo)卡尺為10分度的游標(biāo)卡尺,根據(jù)讀數(shù)規(guī)則可知其讀數(shù)為18.4mm.3.0.0106.8706.860[解析]圖甲所示讀數(shù)為0mm+1.0×0.01mm=0.010mm,圖乙所示讀數(shù)為6.5mm+37.0×0.01mm=6.870mm,故金屬板的厚度d=6.870mm-0.010mm=6.860mm.題型2【題組演練】1.(1)C(2)0.15(0.14~0.16)(3)B[解析](1)在探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律時(shí),只要小車做勻變速運(yùn)動即可,不需要補(bǔ)償阻力,即不需要將導(dǎo)軌遠(yuǎn)離滑輪的一端適當(dāng)墊高,也不需要懸掛的槽碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量,故A、B錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí),應(yīng)先關(guān)電源,然后再取下紙帶,即小車運(yùn)動結(jié)束后,先關(guān)閉打點(diǎn)計(jì)時(shí)器再取下紙帶,故C正確.(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電源的頻率為50Hz,由圖可知,相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T=5f=0.1s,打B點(diǎn)時(shí)小車的速度為vB=xAC2T=3.60?0.65×10-22×0.1(3)因?yàn)榧魯嗟募垘玫臅r(shí)間都是0.1s,所以紙帶的長度之比等于此段紙帶的平均速度之比,則該直線可以表示小車速度—時(shí)間圖像,故A錯(cuò)誤,B正確;速度—時(shí)間圖線斜率表示加速度,但由于坐標(biāo)軸的單位長度選取不同,該直線與時(shí)間軸夾角的正切不一定表示圖線的斜率,則不一定為加速度大小,故C、D錯(cuò)誤.2.(1)B(2)B(3)遠(yuǎn)大于系統(tǒng)誤差C(4)x6-[解析](1)研究多個(gè)變量之間的關(guān)系時(shí),常常采用控制變量法,選項(xiàng)B正確.(2)該實(shí)驗(yàn)中,補(bǔ)償阻力時(shí),不能掛槽碼,但需要安裝紙帶,通過紙帶上打點(diǎn)情況來判斷是否已平衡了阻力,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;為了充分利用紙帶,得到較多的打點(diǎn),應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源,后釋放小車,選項(xiàng)B正確;為使小車受到的合力等于細(xì)繩的拉力,應(yīng)調(diào)節(jié)滑輪高度,使細(xì)繩與傾斜導(dǎo)軌平行,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.(3)在平衡好摩擦力的基礎(chǔ)上,設(shè)槽碼質(zhì)量為m,小車質(zhì)量為M,對小車有F=Ma,對槽碼有mg-F=ma,聯(lián)立得加速度a=mgm+M,細(xì)繩對小車的拉力F=mgm+MM,如果m?M,則F≈mg,所以該誤差屬于系統(tǒng)誤差.減小該誤差的方法是采用能夠直接測量拉力的儀器,例如傳感器等,選項(xiàng)C正確;選項(xiàng)A是用于減小阻力的,與題目要求無關(guān),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;遮光條是用于測加速度的,(4)根據(jù)紙帶及測瞬時(shí)速度的方法,打計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)小車的瞬時(shí)速度為v5=x6-x410T,利用逐差法計(jì)算加速度,表達(dá)式可以是a=(x6-x3)-x3(15T)2,3.(1)15.45(15.40~15.50均可)(2)1.78-0.303(-0.304~-0.302均可)(3)D[解析](1)刻度尺的分度值為0.1cm,需要估讀到分度值的下一位,則讀數(shù)為15cm+0.1×4.5cm=15.45cm;(2)做勻變速直線運(yùn)動的物體在某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)重物的速度大小為vB=xAC2T=19.10?12.00×10-22×0.02m/s=1.78m/s,打下B點(diǎn)時(shí)重物的重力勢能為Ep=-mghB=-0.2×9.8×15.45×10-2J(3)滑塊經(jīng)過光電門速度分別為v1=dΔt1,v2=dΔt2,令兩光電門中心之間的距離為x,滑塊的質(zhì)量為M,系統(tǒng)重力勢能的減小量為mgx,系統(tǒng)動能的增加量ΔEk=12m+Mv22-12m+Mv12,則機(jī)械能守恒的表達(dá)式為mgx=12m+MdΔt22-12(m+題型3【題組演練】1.(1)B(2)C(3)D[解析](1)圖甲裝置只能用于研究平拋運(yùn)動豎直方向的運(yùn)動特點(diǎn),A、C錯(cuò)誤;探究初速度大小是否影響豎直方向的運(yùn)動,所以需改變小錘擊打的力度,B正確.(2)用圖乙實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),斜槽末端必須水平,但軌道不必光滑,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;調(diào)節(jié)水平擋板N不需要等間距移動,只需上下移動,在白紙上能記錄多個(gè)鋼球經(jīng)過的位置,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;為了保證小球平拋初速度相同,所以小球應(yīng)該每次從斜槽上同一位置由靜止釋放,選項(xiàng)C正確.(3)小球在豎直方向做自由落體運(yùn)動,水平方向做勻速直線運(yùn)動,由題意,計(jì)算水平位移時(shí),要減去小球的半徑,根據(jù)h=12gt2,x水平-d2=v0t,可知v0=4x2.(1)B(2)C(3)AC(4)m2x2=m2x1+m1x3(5)A[解析](1)為了保證入射小球碰撞后不反彈,入射球的質(zhì)量要大于被碰球的質(zhì)量,為了使兩球發(fā)生對心碰撞,則要求兩球的半徑相同,故入射球選擇直徑為d1、質(zhì)量為m2的小球,被碰球選擇直徑為d1、質(zhì)量為m1的小球,故選B.(2)如果采用畫圓法確定小球的落點(diǎn),應(yīng)該讓所畫的圓盡可能把大多數(shù)落點(diǎn)包進(jìn)去,且圓的半徑最小,這樣所畫圓的圓心即為小球落點(diǎn)的平均位置,故選C.(3)為了讓小球每次平拋的速度相等,實(shí)驗(yàn)中必須讓小球每次都從斜槽上的同一位置由靜止釋放,A正確;兩個(gè)小球下落時(shí)間相同,可以用位移表示初速度,故不需要求出時(shí)間,所以不需要測量高度,B錯(cuò)誤;與重力方向一致的線叫鉛垂線,用鉛垂線保證桌腿與地面垂直,即桌面與地面水平,從而保證小球能做嚴(yán)格的平拋運(yùn)動,C正確;小球每次從斜槽的同一位置滾下,不需要斜槽光滑,且為使小球做平拋運(yùn)動,斜槽的末端需調(diào)成水平,D錯(cuò)誤.(4)入射小球碰撞前的速度為v0=OPt=x2t,碰撞后入射小球和被碰小球的速度分別為v1=OMt=x1t、v2=ONt=x3t,根據(jù)動量守恒定律有m2v0=m2v1+m1v2,聯(lián)立可得m2x2=m(5)根據(jù)機(jī)械能守恒定律,有12m2v02=12m2v12+12m1v22,因m2=2m1,再結(jié)合第(4)問中分析,整理可得2x22=2x12+x32,2x2=2x1+x3題型4【題組演練】1.0.781.29<[解析]由表格中數(shù)據(jù)可知ΔxA=(8.53-7.75)cm=0.78cm,ΔxB=(18.52-16.45-0.78)cm=1.29cm.若豎直懸掛的彈簧在掛上鉤碼后由靜止釋放,被拉長至平衡位置時(shí)振子有速度(動能),而最終鉤碼在人手和空氣阻力作用下保持靜止,所以,彈簧的彈性勢能增加量小于振子的重力勢能減少量.2.(1)B(2)C(3)C(4)1.70(5)力的圖示[解析](1)合力與分力的作用效果相同,所以本實(shí)驗(yàn)采用的主要科學(xué)方法是等效替代法,故A、C、D錯(cuò)誤,B正確.(2)除了實(shí)驗(yàn)桌上已有的器材,在作力的圖示時(shí),還需要一套三角板,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤.(3)A圖中夾角和拉力較大,白紙的可利用部分較少,用作圖法求的合力誤差會比較大,故A錯(cuò)誤;B圖中彈簧測力計(jì)與白紙不平行,故B錯(cuò)誤;D圖中彈簧測力計(jì)和繩不在一條直線上,誤差較大,C中彈簧測力計(jì)與白紙平行,拉力和角度適中,故C正確,D錯(cuò)誤.(4)指針指在刻度1.7,彈簧測力計(jì)需要估讀,則讀數(shù)為1.70N.(5)探究求合力的方法實(shí)驗(yàn),是用作圖法尋找合力與分力的關(guān)系,要求力的大小和方向準(zhǔn)確,所以需作出力的圖示.題型5【題組演練】1.(1)C(2)線速度(3)半徑(4)2∶1(5)①dD·Δt②[解析](1)在探究向心力的大小F與質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間的關(guān)系時(shí),用到的方法為控制變量法.探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律用的物理方法是等效替代法,故A錯(cuò)誤;伽利略對自由落體的研究用的是邏輯推理方法,故B錯(cuò)誤;探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系用的是控制變量法,故C正確;探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律時(shí),速度的測量用的是極限法,故D錯(cuò)誤.(2)當(dāng)傳動皮帶套在兩塔輪半徑不同的輪盤上時(shí),皮帶傳動,套有皮帶的塔輪邊緣處質(zhì)點(diǎn),相等時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的弧長相等,線速度大小相等.(3)由題意可知兩個(gè)小球質(zhì)量相等,轉(zhuǎn)動的角速度相等,轉(zhuǎn)動半徑不相等,探究的是向心力大小與半徑r的關(guān)系.(4)根據(jù)題意可知,兩個(gè)鋼球的向心力之比為1∶4,質(zhì)量相等,半徑相等,根據(jù)F=mω2r,可知角速度之比為1∶2,根據(jù)ω=vR可知左、右變速塔輪半徑之比R1∶R2=2∶1(5)①擋光條的線速度為v=dΔt,又因