2020屆高考物理二輪復(fù)習(xí)專題沖刺專題復(fù)習(xí)篇七力學(xué)實(shí)驗(yàn)練習(xí)（含解析）.docx

力學(xué)實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)提煉1.力學(xué)實(shí)驗(yàn)的主要思想方法(1)等效法：等效法是將復(fù)雜(或抽象)的物理問題轉(zhuǎn)換為熟知(或形象)的物理問題的方法。例如：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，將小球的動(dòng)量關(guān)系等效轉(zhuǎn)換為小球的質(zhì)量與水平位移乘積間的關(guān)系；驗(yàn)證力的平行四邊形定則的實(shí)驗(yàn)中，用合力與分力效果相同來檢驗(yàn)定則是否成立；在測(cè)量微小長度的儀器中，螺旋測(cè)微器利用等效的思想把微小的直線位移轉(zhuǎn)化為角位移并在較大的圓周上對(duì)其進(jìn)行顯示等。(2)控制變量法：所謂控制變量法，就是在研究和解決問題的過程中，對(duì)影響事物變化規(guī)律的因素或條件加以人為控制，使其中一些條件按照特定的要求發(fā)生變化或不發(fā)生變化。例如：驗(yàn)證牛頓第二定律等。(3)描跡法：把瞬息即逝的現(xiàn)象(位置、軌跡、圖像)記錄下來，以便從容地測(cè)量、比較、研究的方法。例如：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下紙帶、頻閃照片等。2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法(1)列表法：在記錄和處理數(shù)據(jù)時(shí)，將數(shù)據(jù)列成表格的處理方法。優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)列表可以簡(jiǎn)單而又明確地表示各物理量之間的關(guān)系，有助于找出物理量之間的規(guī)律性的聯(lián)系。注意事項(xiàng)：寫明表的標(biāo)題或加上必要的說明。必須交代清楚表中各符號(hào)所表示的物理量的意義，并寫明單位。表中的數(shù)據(jù)是正確反映測(cè)量結(jié)果的有效數(shù)字。(2)平均值法：將測(cè)得的多組數(shù)據(jù)通過運(yùn)算求得多個(gè)運(yùn)算結(jié)果，將運(yùn)算結(jié)果取算術(shù)平均值的處理方法。優(yōu)點(diǎn)：可減小偶然誤差，但對(duì)減小系統(tǒng)誤差無效。注意事項(xiàng)：取平均值時(shí)按測(cè)量儀器的精確程度決定保留的有效數(shù)字位數(shù)。注意對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)是應(yīng)先取平均值再運(yùn)算還是應(yīng)先運(yùn)算再對(duì)結(jié)果取平均值。(3)作圖法：通過建立平面直角坐標(biāo)系，將測(cè)得的一系列數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)、連線，進(jìn)而利用圖線斜率、在坐標(biāo)軸上的截距、與坐標(biāo)軸所圍面積等獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果的方法。優(yōu)點(diǎn)：直觀、簡(jiǎn)便，有取平均的效果。容易得出結(jié)果、找出規(guī)律，還可剔除錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。注意事項(xiàng)：描點(diǎn)時(shí)要注意每個(gè)坐標(biāo)軸代表的物理量和單位。用平滑的線連線時(shí)不一定能通過所有的數(shù)據(jù)點(diǎn)，但要使盡可能多的點(diǎn)落在線上，不能落在線上的點(diǎn)均勻分布在線的兩側(cè)，離線較遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍棄。在圖上求直線的斜率時(shí)，要選取線上相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)，不一定要取原來測(cè)得的數(shù)據(jù)點(diǎn)。作圖時(shí)常設(shè)法使圖線線性化，即“化曲為直”。要使作出的圖線大致分布在整個(gè)坐標(biāo)圖紙上。3測(cè)速度的方法4測(cè)加速度的方法物理考試大綱規(guī)定的七個(gè)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，包括研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)、探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系、驗(yàn)證力的平行四邊形定則、驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律、探究動(dòng)能定理、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律、驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。這些實(shí)驗(yàn)都離不開力、長度、速度或加速度的測(cè)量，其中長度的測(cè)量可用刻度尺、游標(biāo)卡尺或螺旋測(cè)微器，速度、加速度的測(cè)量用紙帶法、光電門法等測(cè)量，力的測(cè)量用測(cè)力計(jì)、力傳感器等。高考考向1紙帶、光電門類實(shí)驗(yàn)命題角度1紙帶類實(shí)驗(yàn)例1(2019江蘇高考)某興趣小組用如圖1所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)能定理。(1)有兩種工作頻率均為50 Hz的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器供實(shí)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。實(shí)驗(yàn)中，為消除摩擦力的影響，在砝碼盤中慢慢加入沙子，直到小車開始運(yùn)動(dòng)。同學(xué)甲認(rèn)為此時(shí)摩擦力的影響已得到消除。同學(xué)乙認(rèn)為還應(yīng)從盤中取出適量沙子，直至輕推小車觀察到小車做勻速運(yùn)動(dòng)?？捶ㄕ_的同學(xué)是_(選填“甲”或“乙”)。(3)消除摩擦力的影響后，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(cè)出小車的質(zhì)量為M，再測(cè)出紙帶上起點(diǎn)到A點(diǎn)的距離為L。小車動(dòng)能的變化量可用EkMv算出。砝碼盤中砝碼的質(zhì)量為m，重力加速度為g。實(shí)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WmgL算出。多次測(cè)量，若W與Ek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)由于剛開始運(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(cè)出兩點(diǎn)之間的距離，如圖所示，可測(cè)得x1.24 cm。用這一段的平均速度表示A點(diǎn)的瞬時(shí)速度，則vA m/s0.31 m/s。(4)由題意知，本實(shí)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(0.300.33都算對(duì))(4)遠(yuǎn)大于(1)高考涉及的紙帶類實(shí)驗(yàn)廣義的紙帶類實(shí)驗(yàn)除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器紙帶外，還包括頻閃照相、滴水法等。高考中涉及“紙帶”的實(shí)驗(yàn)包括：研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)、驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律、探究動(dòng)能定理、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律、驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，以及測(cè)量重力加速度、測(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù)等創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。(2)紙帶問題的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)區(qū)分計(jì)時(shí)點(diǎn)和計(jì)數(shù)點(diǎn)：計(jì)時(shí)點(diǎn)是指打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下的點(diǎn)，計(jì)數(shù)點(diǎn)是指測(cè)量和計(jì)算時(shí)在紙帶上所選取的點(diǎn)。要注意“每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)”與“每隔四個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)”的取點(diǎn)方法是一樣的。涉及打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的實(shí)驗(yàn)均是先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放紙帶。備課記錄： 11(2019全國卷)某小組利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)物塊沿傾斜的長木板加速下滑時(shí)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行探究。物塊拖動(dòng)紙帶下滑，打出的紙帶一部分如圖所示。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為50 Hz，紙帶上標(biāo)出的每兩個(gè)相鄰點(diǎn)之間還有4個(gè)打出的點(diǎn)未畫出。在A、B、C、D、E五個(gè)點(diǎn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器最先打出的是_點(diǎn)。在打出C點(diǎn)時(shí)物塊的速度大小為_ m/s(保留三位有效數(shù)字)；物塊下滑的加速度大小為_ m/s2(保留兩位有效數(shù)字)。答案A0.2330.75解析物塊加速下滑，因此打點(diǎn)間距逐漸增大，故先打出A點(diǎn)。打C點(diǎn)時(shí)物塊的速度大小vC m/s0.233 m/s。物塊下滑的加速度大小a m/s20.75 m/s2。12(2020河南省高三段考)某同學(xué)利用如圖甲所示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。他在打好點(diǎn)的紙帶中挑選出一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，如圖乙所示。把打下的第一個(gè)點(diǎn)記作0，從0點(diǎn)后某個(gè)點(diǎn)開始，依次記為1、2、3，分別測(cè)出各個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)到0點(diǎn)的距離，已標(biāo)在圖乙中，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周期T0.02 s，當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮9.80 m/s2，回答下列問題。(1)這五個(gè)數(shù)據(jù)中有一個(gè)不符合測(cè)量讀數(shù)要求，該數(shù)據(jù)是_(填圖乙中的數(shù)據(jù)，不用寫單位)。(2)改正(1)中不符合測(cè)量讀數(shù)要求的數(shù)據(jù)后，通過該紙帶上的數(shù)據(jù)，可得出重物下落的加速度a_ m/s2。(3)若重物的質(zhì)量為0.5 kg，從開始下落到打第4個(gè)標(biāo)記點(diǎn)時(shí)，重物的機(jī)械能損失為_ J。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(4)在處理紙帶時(shí)，測(cè)出各點(diǎn)的速度v后，描繪v2h(各點(diǎn)到0點(diǎn)的距離)圖象如圖丙所示，若選取的重物質(zhì)量較大而密度不是很大，所受空氣阻力會(huì)隨重物的速度增大而明顯增大，則v2h圖象可能是A、B、C中的_。答案(1)12.4(2)9.75(3)0.010(4)C解析(1)根據(jù)有效數(shù)字規(guī)則可知，五個(gè)數(shù)據(jù)中，應(yīng)保留兩位小數(shù)，其中數(shù)據(jù)12.4 cm不符合測(cè)量讀數(shù)要求。(2)根據(jù)逐差法，利用紙帶求解加速度，t0.02 s，a102 m/s29.75 m/s2。(3)重物做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，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，打第4個(gè)標(biāo)記點(diǎn)的瞬時(shí)速度為：v4 m/s1.94 m/s；下落過程中動(dòng)能增加量為：Ekmv0.9409 J；重力勢(shì)能減少量為：Epmgh40.59.8019.41102 J0.9511 J；則機(jī)械能損失為：EEpEk0.010 J。(4)空氣阻力隨重物的速度增大而明顯增大，下落相同的高度h時(shí)，阻力做功逐漸增大，動(dòng)能增加量減小，速度平方的增加量減小，故C正確。命題角度2 光電門類實(shí)驗(yàn)例2(2019四川南充三診)氣墊導(dǎo)軌上相隔一定距離的兩處安裝有兩個(gè)光電傳感器A、B，A、B間距為L，滑塊P上固定一遮光條，P與遮光條的總質(zhì)量為M，若光線被遮光條遮擋，光電傳感器會(huì)輸出高電壓，兩光電傳感器采集數(shù)據(jù)后與計(jì)算機(jī)相連?；瑝K在細(xì)線的牽引下向左加速運(yùn)動(dòng)，遮光條經(jīng)過光電傳感器A、B時(shí)，通過計(jì)算機(jī)可以得到如圖乙所示的電壓U隨時(shí)間t變化的圖象。(1)實(shí)驗(yàn)前，接通氣源，將滑塊(不掛鉤碼)置于氣墊導(dǎo)軌上，輕推滑塊，當(dāng)圖乙中的t1_t2(選填“”“ADEm1OPm1OMm2ONm1OP2m1OM2m2ON2(2)天平、刻度尺(3)甲是利用平拋射程間接代替速度，乙是直接求出速度解析(1)實(shí)驗(yàn)中，斜槽軌道末端必須水平，以保證小球能做平拋運(yùn)動(dòng)，故選A；為保證兩球發(fā)生正碰，兩球必須等大，即r1r2；為防止入射球反彈，則入射球的質(zhì)量要大于被碰球的質(zhì)量，即m1m2；要驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，即驗(yàn)證：m1v1m1v2m2v3，小球離開軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，它們拋出點(diǎn)的高度相等，在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等，上式兩邊同時(shí)乘以t得：m1v1tm1v2tm2v3t，即m1OPm1OMm2ON，因此需要完成的必要操作步驟是A、D、E。若兩小球相碰前后動(dòng)量守恒，則：m1OPm1OMm2ON；若碰撞是彈性碰撞，則還可以寫出表達(dá)式為m1vm1vm2v，即m1OP2m1OM2m2ON2，即m1OP2m2OM2m2ON2。(2)完成上述實(shí)驗(yàn)步驟需要的實(shí)驗(yàn)器材有天平和刻度尺；碰撞前后滑塊A的速度分別為：vA0；vA1；碰撞后滑塊B的速度為：vB；則要驗(yàn)證的關(guān)系是：mAvA0mAvA1mBvB，即；兩滑塊碰撞過程中損失的機(jī)械能為：EmAv。(3)甲是利用平拋射程間接代替速度，乙是利用遮光板通過光電門的時(shí)間直接求出速度。高考考向3力學(xué)創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)命題角度1實(shí)驗(yàn)?zāi)康膭?chuàng)新測(cè)定動(dòng)摩擦因數(shù)例5(2019全國卷)如圖a，某同學(xué)設(shè)計(jì)了測(cè)量鐵塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)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50 Hz的交流電源、紙帶等。回答下列問題：(1)鐵塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)_(用木板與水平面的夾角、重力加速度g和鐵塊下滑的加速度a表示)。(2)某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)整木板與水平面的夾角使30。接通電源，開啟打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，釋放鐵塊，鐵塊從靜止開始沿木板滑下。多次重復(fù)后選擇點(diǎn)跡清晰的一條紙帶，如圖b所示。圖中的點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)(每兩個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出)。重力加速度為9.80 m/s2，可以計(jì)算出鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為_(結(jié)果保留兩位小數(shù))。解析(1)鐵塊受重力、木板彈力及摩擦力作用，受力分析如圖。由牛頓第二定律得：mgsinFNma且FNmgcos聯(lián)立以上兩式解得。(2)由逐差法求鐵塊加速度：a m/s21.97 m/s2代入，得0.35。答案(1)(2)0.35測(cè)定動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)一般結(jié)合在“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”“驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律”或“探究動(dòng)能定理”等實(shí)驗(yàn)中考查。實(shí)驗(yàn)的原理是：利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器等器材測(cè)出物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度，再利用牛頓第二定律計(jì)算動(dòng)摩擦因數(shù)，或者利用平衡條件、動(dòng)能定理或能量守恒定律等計(jì)算動(dòng)摩擦因數(shù)。實(shí)驗(yàn)方法創(chuàng)新思維實(shí)驗(yàn)原理將研究運(yùn)動(dòng)物體轉(zhuǎn)化為研究靜止物體利用F彈FfFN求讓物塊先做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)重物掉到地面上之后物塊做勻減速直線運(yùn)動(dòng)減速運(yùn)動(dòng)中，利用逐差法求加速度，利用Fmgma進(jìn)一步求將動(dòng)摩擦因數(shù)的測(cè)量轉(zhuǎn)化為角度的測(cè)量利用agsingcos求(a通過逐差法求解)將動(dòng)摩擦因數(shù)的測(cè)量轉(zhuǎn)化為加速度的測(cè)量利用vv2as求加速度，再利用動(dòng)力學(xué)知識(shí)得到備課記錄： 51(2018全國卷)某同學(xué)用圖a所示的裝置測(cè)量木塊與木板之間的摩擦因數(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，滑輪和木塊之間的細(xì)線保持水平，在木塊上放置砝碼。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繼續(xù)滑動(dòng)時(shí)，彈簧秤的示數(shù)即為木塊受到的滑動(dòng)摩擦力的大小。某次實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)在下表中給出，其中f4的值從圖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、木板和木塊之間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)及重力加速度大小g之間的關(guān)系式f_，fm圖線(直線)的斜率的表達(dá)式k_。(4)取g9.80 m/s2，由繪出的fm圖線求得_。(保留兩位有效數(shù)字)答案(1)2.75(2)圖見解析(3)(Mm)gg(4)0.41解析(1)指針在2.7與2.8之間，估讀為2.75 N。(2)描點(diǎn)畫線注意讓所有點(diǎn)均勻分布在線上或線的兩側(cè)，作圖如圖所示。(3)木塊受到的是滑動(dòng)摩擦力，根據(jù)滑動(dòng)摩擦力的定義知f(Mm)g?；?jiǎn)可得：f(Mm)g(g)mMg，所以圖象的斜率kg。(4)取g9.80 m/s2，取圖象上相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)求斜率，k4，則0.41。52(2019江西南昌二模)物理小組在一次探究活動(dòng)中測(cè)量滑塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)。實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端裝有定滑輪；木板上有一滑塊，其一端與電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連，另一端通過跨過定滑輪的細(xì)線與托盤連接。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為50 Hz，開始實(shí)驗(yàn)時(shí)，在托盤中放入適量砝碼，滑塊開始向右運(yùn)動(dòng)，在紙帶上打出一系列小點(diǎn)。(1)圖乙中給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖乙所示。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計(jì)算滑塊的加速度a_ m/s2(保留三位有效數(shù)字)。(2)為測(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù)，還需要測(cè)量的物理量有_(填入所選物理量前的字母)。A木塊的長度LB木板的質(zhì)量m1C滑塊的質(zhì)量m2D托盤和砝碼的總質(zhì)量m3E滑塊運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t(3)滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)_(用上述物理量的符號(hào)表示，重力加速度為g)。答案(1)0.497(2)CD(3)解析(1)每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)，說明相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T0.1 s，由逐差法可得：a m/s20.497 m/s2。(2)對(duì)托盤和砝碼，由牛頓第二定律得：m3gTm3a，對(duì)滑塊，有：Tfm2a，滑動(dòng)摩擦力：fm2g，解得：，要測(cè)得動(dòng)摩擦因數(shù)，需要測(cè)出滑塊的質(zhì)量m2與托盤和砝碼的總質(zhì)量m3，故選C、D。(3)由(2)分析可知，滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為：。命題角度2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膭?chuàng)新測(cè)定重力加速度例6(2019全國卷)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(cè)重力加速度的實(shí)驗(yàn)。實(shí)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0.1 s拍1幅照片。(1)若要從拍得的照片中獲取必要的信息，在此實(shí)驗(yàn)中還必須使用的器材是_。(填正確答案標(biāo)號(hào))A米尺 B秒表 C光電門 D天平(2)簡(jiǎn)述你選擇的器材在本實(shí)驗(yàn)中的使用方法。答：_ _。(3)實(shí)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ab24.5 cm、ac58.7 cm，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(1)利用頻閃照片測(cè)重力加速度時(shí)需要測(cè)量小球下落的距離，因此實(shí)驗(yàn)中還必須使用米尺，A正確。(2)將米尺豎直放置，小球靠近米尺下落，從照片上直接讀出小球下落的距離。(3)根據(jù)sgT2得重力加速度大小g m/s29.7 m/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重力加速度的測(cè)定是力學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新熱點(diǎn)，常見方案有以下幾種：備課記錄： 61(2019河北衡水中學(xué)三模)如圖甲所示為阿特武德機(jī)的示意圖，它是早期測(cè)量重力加速度的器械，由英國數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家阿特武德于1784年制成。他將質(zhì)量均為M的兩個(gè)重物用不可伸長的輕繩連接后，放在光滑的輕質(zhì)滑輪上，處于靜止?fàn)顟B(tài)。再在一個(gè)重物上附加一質(zhì)量為m的小物塊，這時(shí)，由于小物塊的重力而使系統(tǒng)做初速度為零的緩慢加速運(yùn)動(dòng)，測(cè)出加速度。完成一次實(shí)驗(yàn)后，換用不同質(zhì)量的小物塊，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，測(cè)出不同m時(shí)系統(tǒng)的加速度。(1)所產(chǎn)生的微小加速度可表示為a_(用M、m、重力加速度g表示)。(2)若選定如圖甲所示左側(cè)重物從靜止開始下落的過程進(jìn)行測(cè)量，想要求出重物的質(zhì)量M，則需要測(cè)量的物理量有_。A小物塊的質(zhì)量mB重物下落的距離及下落這段距離所用的時(shí)間C繩子的長度D滑輪半徑(3)經(jīng)過多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，得到多組a、m數(shù)據(jù)，作出圖象，如圖乙所示，已知該圖象斜率為k，縱軸截距為b，則可求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭_，并可求出每個(gè)重物質(zhì)量M_。答案(1)(2)AB(3)解析(1)根據(jù)牛頓第二定律得：(mM)gT(mM)a，TMgMa，解得：a。(2)根據(jù)hat2，則有：g，所以需要測(cè)量的物理量有：小物塊的質(zhì)量m，重物下落的距離及下落這段距離所用的時(shí)間。故A、B正確。(3)因?yàn)閍，則，知圖線斜率k，b，解得g，M。62(2019西安二模)某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示裝置測(cè)定當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊臄?shù)值。實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，小鋼球被電磁鐵吸引靜止不動(dòng)，光電門位于鋼球的下方，二者的中心處在同一豎直線上。將此時(shí)鋼球球心位置記為A點(diǎn)，光電門中心位置記為O點(diǎn)，AO間距離為h。(1)使用螺旋測(cè)微器測(cè)定小鋼球的直徑如圖乙所示，可知鋼球直徑大小為d_ mm。(2)斷開電磁鐵開關(guān)，小鋼球由靜止開始下落，下落過程中通過位于O點(diǎn)處的光電門，由數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄鋼球通過光電門的時(shí)間t，可由表達(dá)式v_得到小鋼球球心通過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度。(3)將光電門向下移動(dòng)一小段距離后，重新釋放小鋼球，記錄小鋼球通過光電門時(shí)數(shù)字計(jì)時(shí)器顯示的時(shí)間t和此時(shí)光電門與O點(diǎn)間距離x；重復(fù)上述步驟，得到若干組t和x的數(shù)值；在x坐標(biāo)中描點(diǎn)連線，得到如圖丙所示直線并計(jì)算出其斜率大小為1.6105，根據(jù)此斜率值，可以得到當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊臄?shù)值為_ m/s2。答案(1)11.000(2)(3)9.68解析(1)螺旋測(cè)微器的固定刻度讀數(shù)為11 mm，可動(dòng)刻度讀數(shù)為0.010.0 mm0.000 mm，則d11.000 mm。(2)根據(jù)極短時(shí)間內(nèi)的平均速度等于瞬時(shí)速度知，小鋼球通過光電門的速度表達(dá)式為v。(3)依據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)位移與速度公式，則有：2g(hx)，整理得，x，而x圖象的斜率大小為k1.6105，那么g m/s29.68 m/s2。閱卷現(xiàn)場(chǎng)分析實(shí)驗(yàn)原理出錯(cuò)例7(2017北京高考)(18分)如圖1所示，用質(zhì)量為m的重物通過滑輪牽引小車，使它在長木板上運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄小車的運(yùn)動(dòng)情況。利用該裝置可以完成“探究動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn)。(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的電源是_(選填選項(xiàng)前的字母)。A直流電源 B交流電源(2)實(shí)驗(yàn)中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正確操作方法是_(選填選項(xiàng)前的字母)。A把長木板右端墊高 B改變小車的質(zhì)量在不掛重物且_(選填選項(xiàng)前的字母)的情況下，輕推一下小車。若小車拖著紙帶做勻速運(yùn)動(dòng)，表明已經(jīng)消除了摩擦力和其他阻力的影響。A計(jì)時(shí)器不打點(diǎn) B計(jì)時(shí)器打點(diǎn)(3)接通電源，釋放小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，將打下的第一個(gè)點(diǎn)標(biāo)為O。在紙帶上依次取A、B、C若干個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T。測(cè)得A、B、C各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為x1、x2、x3如圖2所示。實(shí)驗(yàn)中，重物質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量，可認(rèn)為小車所受的拉力大小為mg。從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過程中，拉力對(duì)小車做的功W_，打B點(diǎn)時(shí)小車的速度v_。(4)以v2為縱坐標(biāo)，W為橫坐標(biāo)，利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出如圖3所示的v2W圖象。由此圖象可得v2隨W變化的表達(dá)式為_。根據(jù)功與能的關(guān)系，動(dòng)能的表達(dá)式中可能包含v2這個(gè)因子；分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的單位關(guān)系，與圖線斜率有關(guān)的物理量應(yīng)是_。(5)假設(shè)已經(jīng)完全消除了摩擦力和其他阻力的影響，若重物質(zhì)量不滿足遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件，則從理論上分析，圖4中正確反映v2W關(guān)系的是_。正解(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用交變電流，故應(yīng)選用交流電源。(2)平衡摩擦力和其他阻力時(shí)采用墊高長木板右端，使小車的重力的分力與摩擦力及其他阻力平衡，阻力包含了打點(diǎn)時(shí)振針與紙帶之間的摩擦，故需要在打點(diǎn)狀態(tài)下判斷是否達(dá)到平衡要求。(3)由做功公式知：Wmgx2；利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的速度等于本段時(shí)間內(nèi)的平均速度知，B點(diǎn)速度等于AC段的平均速度，vB。(4)根據(jù)圖線，關(guān)系式寫為v2kWb，在直線上取兩點(diǎn)，如(1.4102,0.07)(8102,0.38)，代入上式，解得k4.7，b0.004，在作圖誤差允許的范圍內(nèi)，表達(dá)式可寫為v24.7W。把功的單位用基本單位表示，JNmkgm2s2，容易得出與圖線斜率有關(guān)的物理量單位為kg1，故與圖線斜率有關(guān)的物理量應(yīng)是質(zhì)量。(5)若重物質(zhì)量m不滿足遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量M，則繩子對(duì)小車的拉力實(shí)際不等于重物的重力，由mg(Mm)a和FMa知Fmg，由動(dòng)能定理得：mv2Fx，v2xx，而Wmgx，故v2W，則實(shí)際v2W圖線的斜率k，重物質(zhì)量m與小車質(zhì)量M不變，速度雖然增大，但斜率不變，選項(xiàng)A正確。答案(1)B(2分)(2)A(2分)B(2分)(3)mgx2(2分)(2分)(4)v24.7W(4.6W4.8W均認(rèn)為正確)(2分)質(zhì)量(2分)(5)A(4分)錯(cuò)解(1)因電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在學(xué)生電源上，學(xué)生電源已經(jīng)將220 V的交流電變成了直流電，故選A。(2)平衡摩擦力和其他阻力時(shí)采用墊高長木板右端，使小車的重力的分力與摩擦力及其他阻力平衡，阻力包含了打點(diǎn)時(shí)振針與紙帶之間的摩擦，故需要在打點(diǎn)狀態(tài)下判斷是否達(dá)到平衡要求。(3)由做功公式知：Wmgx2；利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的速度等于本段時(shí)間內(nèi)的平均速度知，B點(diǎn)速度等于AC段的平均速度，vB。(4)根據(jù)已給出的v2 W圖象可以判斷為正比例函數(shù)圖象，所以函數(shù)關(guān)系方程設(shè)定為v2kW形式，在直線上選定一點(diǎn)為(3102,0.15)，解之得k5 kg1。則方程為v25W，把功的單位用基本單位表示，JNmkgm2s2，容易得出與圖線斜率有關(guān)的物理量單位為kg1，故與圖線斜率有關(guān)的物理量應(yīng)是質(zhì)量。(5)若重物質(zhì)量m不滿足遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量M，則繩子對(duì)小車的拉力實(shí)際不等于重物的重力，由mg(Mm)a和FMa知Fmg，由動(dòng)能定理得：mv2Fx，v2xx，而Wmgx，則實(shí)際v2W圖線的斜率k，隨著重物質(zhì)量m的增大，斜率k變小，所以D正確。答案(1)A(扣2分)(2)A(2分)B(2分)(3)mgx2(2分)(2分)(4)v25W(扣2分)質(zhì)量(2分)(5)D(扣4分)本題的錯(cuò)誤往往容易出現(xiàn)在下列幾個(gè)方面：(1)對(duì)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作原理沒有理解清楚，只是死記硬背，在用時(shí)往往出現(xiàn)錯(cuò)誤。(2)從題目給出的v2W圖象來看，肯定是條直線，但是過不過原點(diǎn)就未可知了。因此，在設(shè)定直線方程時(shí)要設(shè)成一次函數(shù)式，不應(yīng)設(shè)成正比例函數(shù)式。但是不管是一次函數(shù)式還是正比例函數(shù)式，它們的斜率都是相同的，均為k。(3)判斷v2W圖象關(guān)系時(shí)推導(dǎo)出v2W后，聯(lián)想到探究“加速度與力的關(guān)系”時(shí)，隨著m增大，a與F有類似的關(guān)系，所以圖象向下彎曲，從而錯(cuò)選D。專題作業(yè)1(2019長沙二模)某探究小組為了研究小車的直線運(yùn)動(dòng)，用自制的“滴水計(jì)時(shí)器”計(jì)量時(shí)間。實(shí)驗(yàn)前，將該計(jì)時(shí)器固定在小車旁，如圖甲所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持桌面水平，讓小車在外力的作用下運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間，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)6個(gè)水滴的位置及它們之間的距離。已知滴水計(jì)時(shí)器從滴出第1個(gè)水滴開始計(jì)時(shí)，到滴出第26個(gè)水滴共用時(shí)10 s。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)(1)水滴從滴到位置1至滴到位置6用時(shí)_ s。(2)小車運(yùn)動(dòng)過程的加速度大小為_ m/s2；水滴滴到位置5時(shí)，小車的速度大小為_ m/s。答案(1)2.0(2)0.100.35解析(1)滴水計(jì)時(shí)器從滴出第1個(gè)水滴開始計(jì)時(shí)，到滴出第26個(gè)水滴共用時(shí)10 s，則滴水周期為T s0.4 s。所以水滴從滴到位置1至滴到位置6用時(shí)為t50.4 s2.0 s。(2)根據(jù)saT2可求得a m/s20.10 m/s2，根據(jù)中間時(shí)刻的速度等于平均速度可求得水滴滴到位置5時(shí)，小車的速度大小為v5103 m/s0.35 m/s。2(2019北京石景山高三統(tǒng)一測(cè)試)橡皮筋也像彈簧一樣，在彈性限度內(nèi)伸長量x與彈力F成正比，即Fkx，k的值與橡皮筋的原長L、橫截面積S有關(guān)，理論與實(shí)驗(yàn)都證明kY，其中Y是由材料決定的常數(shù)，材料力學(xué)中稱之為楊氏模量。(1)在國際單位中，楊氏模量Y的單位應(yīng)為()AN Bm CN/m DN/m2(2)某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得該橡皮筋的一些數(shù)據(jù)，作出了外力F與伸長量x之間的關(guān)系圖象如圖所示，由圖象可求得該橡皮筋的勁度系數(shù)k_ N/m。(3)若橡皮筋的原長為10.0 cm，橫截面積為1.0 mm2，則該橡皮筋的楊氏模量Y的大小是_(只填數(shù)字，單位取(1)中正確單位，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。答案(1)D(2)500(3)5.0107解析(1)由題意知Y，故Y的單位是N/m2，故選D。(2)橡皮筋的勁度系數(shù)是Fx圖象的斜率，由圖象得k N/m500 N/m。(3)根據(jù)楊氏模量公式知Y N/m2