浙江2020版高考物理大一輪復習第十四章實驗與探究第2講力學實驗二學案.docx

第2講力學實驗(二)實驗4：研究平拋運動一、實驗原理平拋運動可以看作是兩個分運動的合運動：一個是水平方向的勻速直線運動，另一個是豎直方向的自由落體運動.令小球做平拋運動，利用描點法描出小球的運動軌跡，即小球做平拋運動的曲線，建立坐標系.測出曲線上某一點的坐標x和y，根據(jù)重力加速度g的數(shù)值，利用公式y(tǒng)gt2求出小球飛行時間t，再利用公式xvt，求出小球的水平分速度vx，即為小球做平拋運動的初速度.二、實驗裝置圖及器材如圖1所示，圖1斜槽、小球、木板、坐標紙、圖釘、重垂線、直尺、三角板、鉛筆等.三、實驗過程1.安裝斜槽軌道，使其末端保持水平.2.將坐標紙固定在木板上，使木板保持豎直狀態(tài)，小球的運動軌跡與板面平行，坐標紙方格橫線呈水平方向.3.以斜槽末端為坐標原點沿重垂線畫出y軸.4.讓小球從斜槽上適當?shù)母叨扔伸o止釋放，用鉛筆記錄小球做平拋運動經(jīng)過的位置.5.重復步驟4，在坐標紙上記錄多個位置.6.在坐標紙上作出x軸，用平滑的曲線連接各個記錄點，得到平拋運動的軌跡.7.在軌跡上取幾個點，使這些點在水平方向間距相等，研究這些點對應的縱坐標y隨時間變化的規(guī)律.四、注意事項1.斜槽末端的切線必須水平.2.木板必須處在豎直面內(nèi)且與小球運動軌跡所在的豎直平面平行，并使小球的運動靠近木板但不接觸.3.坐標原點(小球做平拋運動的起點)不是槽口的端點，應是小球在槽口時球的球心在木板上的水平投影點.4.如果是用白紙，則應以小球在槽口時球的球心在木板上的水平投影點為坐標原點，在斜槽末端懸掛重垂線，先根據(jù)重垂線方向確定y軸方向，再用直角三角板畫出水平線作為x軸，建立直角坐標系.5.每次小球應從斜槽上的同一位置由靜止開始滾下.6.在平拋軌跡上選取距O點遠些的點來計算球的初速度，這樣可使結(jié)果的誤差較小.例1(2017浙江4月選考17)在“研究平拋運動”實驗中，(1)圖2是橫擋條卡住平拋小球，用鉛筆標注小球最高點，確定平拋運動軌跡的方法，坐標原點應選小球在斜槽末端點時的_.圖2A.球心B.球的上端C.球的下端在此實驗中，下列說法正確的是_.(多選)A.斜槽軌道必須光滑B.記錄的點應適當多一些C.用光滑曲線把所有的點連接起來D.y軸的方向根據(jù)重垂線確定(2)圖3是利用實驗裝置拍攝小球做平拋運動的頻閃照片，由照片可判斷實驗操作錯誤的是_.圖3A.釋放小球時初速度不為0B.釋放小球的初始位置不同C.斜槽末端切線不水平(3)下圖是利用穩(wěn)定的細水柱顯示平拋運動軌跡的裝置，其中正確的是_.答案(1)BBD(2)C(3)B解析(1)因用鉛筆標注小球最高點來確定平拋運動軌跡，故坐標原點應選小球在斜槽末端點時的球的上端，所以選B.實驗過程中，斜槽不一定光滑，只要能夠保證從同一位置由靜止釋放，即使軌道粗糙，摩擦力做功是相同的，離開斜槽末端的速度就是一樣的，選項A錯誤，記錄的點適當多一些，能夠保證描點平滑，選項B正確；作圖象時，要使盡可能多的點在所作曲線上，不在曲線上的點應盡可能均勻分布在所作曲線兩側(cè)，選項C錯誤；y軸必須是豎直方向的，即用重垂線確定，選項D正確.(2)由題圖可知斜槽末端切線不水平，才會造成小球做斜拋運動，故選C.(3)插入瓶中的另一根吸管使得瓶中壓強與外界氣壓相等，目的就是為了保證水流流速不受瓶內(nèi)水面下降而減小，能保證水面下降的一段時間內(nèi)，得到穩(wěn)定的細水柱，所以選B.變式1研究平拋運動的實驗裝置如圖4所示.圖4(1)實驗時，每次須將小球從軌道_(填字母).A.同一位置釋放B.不同位置無初速度釋放C.同一位置無初速度釋放(2)上述操作的目的是使小球拋出后_(填字母).A.只受重力B.軌跡重合C.做平拋運動D.速度小些，便于確定位置(3)實驗中已測出小球半徑為r，則小球做平拋運動的坐標原點位置應是_(填字母).A.斜槽末端O點B.斜槽末端O點正上方r處C.斜槽末端O點正前方r處D.斜槽末端O點正上方r處在豎直木板上的投影點答案(1)C(2)B(3)D變式2某同學設計了一個研究平拋運動的實驗.實驗裝置如圖5甲所示，A是一塊平面木板，在其上等間隔地開鑿出一組平行的插槽(如圖6甲中P0P0、P1P1、)，槽間距離均為d.把覆蓋復寫紙的白紙鋪貼在硬板B上.實驗時依次將B板插入A板的各插槽中，每次讓小球從斜軌的同一位置由靜止釋放.每打完一點后，把B板插入后一槽中并同時向紙面內(nèi)側(cè)平移距離d.實驗得到的小球在白紙上打下的若干痕跡點如圖乙所示.圖5(1)實驗前應對實驗裝置反復調(diào)節(jié)，直到_.每次讓小球從同一位置由靜止釋放，是為了_.(2)每次將B板向內(nèi)側(cè)平移距離d，是為了_.(3)在圖乙中繪出小球做平拋運動的軌跡.答案(1)斜軌末端切線水平、A板水平、插槽P0P0垂直斜軌并在斜軌末端正下方使小球每次做平拋運動的初速度都相同(2)使記錄紙上每兩點之間的水平距離相等(3)見解析圖解析(1)對實驗裝置反復調(diào)節(jié)的目的：使斜軌末端切線水平，以保證小球離開軌道時做平拋運動；使A板水平，保證B板總處于同一高度；使插槽P0P0垂直斜軌并在斜軌末端正下方，以保證B板在P0P0時小球的痕跡為拋出點.每次讓小球從同一位置由靜止釋放，是為了保證小球每次以相同初速度做平拋運動.(2)每次將B板向內(nèi)側(cè)平移距離d，是為了使記錄紙上每兩點間的水平距離相等.(3)如圖所示.變式3圖6是“研究平拋運動”的實驗裝置圖，通過描點畫出平拋小球的運動軌跡.圖6(1)以下是實驗過程中的一些做法，其中合理的有_.A.安裝斜槽軌道，使其末端保持水平B.每次小球釋放的初始位置可以任意選擇C.每次小球應從同一高度由靜止釋放D.為描出小球的運動軌跡，描繪的點可以用折線連接(2)實驗得到平拋小球的運動軌跡，在軌跡上取一些點，以平拋起點O為坐標原點，測量它們的水平坐標x和豎直坐標y，下列圖中yx2圖象能說明平拋小球運動軌跡為拋物線的是_.(3)圖7中是某同學根據(jù)實驗畫出的平拋小球的運動軌跡，O為平拋的起點，在軌跡上任取三點A、B、C，測得A、B兩點豎直坐標y1為5.0cm、y2為45.0cm，A、B兩點水平間距x為40.0cm.則平拋小球的初速度v0為_m/s，若C點的豎直坐標y3為60.0 cm，則小球在C點的速度vC為_ m/s.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字，g取10m/s2)圖7答案(1)AC(2)C(3)2.04.0解析(1)斜槽末端要保持水平，使小球飛出后做平拋運動，A項正確；要使每次小球做平拋運動的初速度相同，則每次小球應從同一高度由靜止釋放，B項錯誤，C項正確；描繪軌跡時應用平滑曲線連接各點，D項錯誤.(2)對平拋運動，水平位移xv0t，豎直位移ygt2，聯(lián)立上述兩式得yx2，故yx2圖線應為直線，故選C.(3)由ygt2解得，從O點運動到A、B、C各點的時間分別為t10.1s、t20.3s、t3s，則平拋初速度v02.0m/s，在C點速度vC4.0m/s.實驗5：探究做功與物體速度變化的關(guān)系一、實驗原理1.不直接測量對小車做的功，用改變橡皮筋的條數(shù)確定對小車做的功為W0、2W0、3W02.作出Wv、Wv2圖象，分析圖象，尋求橡皮筋對小車做的功與小車獲得速度的關(guān)系.二、實驗裝置圖及器材圖8橡皮筋、打點計時器、小車、紙帶、復寫紙、電源、導線、刻度尺、木板、釘子、薄木片.三、實驗步驟1.按圖8組裝好實驗器材，由于小車在運動中會受到阻力，使木板適當傾斜來平衡摩擦力.2.先用一條橡皮筋進行實驗，把橡皮筋拉伸一定長度，理順紙帶，接通電源，放開小車.3.換用紙帶，改用2條、3條同樣的橡皮筋進行第2次、第3次實驗，每次實驗中橡皮筋拉伸的長度都相同.4.由紙帶算出小車獲得的速度，把第1次實驗獲得的速度記為v1，第2次、第3次記為v2、v35.對測量數(shù)據(jù)進行估計，大致判斷兩個量可能的關(guān)系，然后以W為縱坐標，以v2(或v、v3、)為橫坐標作圖.四、數(shù)據(jù)處理1.測量小車的速度：為探究橡皮筋彈力做功和小車速度變化的關(guān)系，需要測量彈力做功結(jié)束時小車的速度，即小車做勻速運動的速度，由紙帶可求得.2.實驗數(shù)據(jù)處理及分析(1)觀察法：當橡皮筋的條數(shù)成倍增加，即合外力做的功成倍增加時，觀察小車的速度或速度的平方如何變化，有何變化規(guī)律.(2)圖象法：在坐標紙上畫出Wv或Wv2圖線(“W”以一根橡皮筋做的功為單位).3.實驗結(jié)論：從圖象可知做功與物體速度變化的關(guān)系為Wv2.五、注意事項1.平衡摩擦力很關(guān)鍵，將木板一端墊高，使小車重力沿斜面向下的分力與摩擦阻力平衡.方法是輕推小車，由打點計時器打在紙帶上點的均勻程度判斷小車是否勻速運動，找到木板一個合適的傾角.2.測小車速度時，紙帶上的點應選點跡均勻的部分，也就是選小車做勻速運動的部分.3.橡皮筋應選規(guī)格一樣的.力對小車做的功以一條橡皮筋做的功為單位即可，不必計算出具體數(shù)值.4.小車質(zhì)量應大一些，使紙帶上打的點多一些.例2如圖9甲所示，在“探究做功與速度變化的關(guān)系”的實驗中，主要過程如下：A.設法讓橡皮筋對小車做的功分別為W、2W、3W、；B.分析紙帶，求出橡皮筋做功使小車獲得的速度v1、v2、v3、；C.作出Wv圖象；D.分析Wv圖象.如果Wv圖象是一條直線，表明Wv；如果不是直線，可考慮是否存在Wv2、Wv3、W等關(guān)系.(1)實驗中得到一條如圖乙所示的紙帶，求小車獲得的速度應選_(選填“AB”或“CD”)段來計算.圖9(2)關(guān)于該實驗，下列說法正確的有_.A.通過增加橡皮筋的條數(shù)可以使橡皮筋對小車做的功成整數(shù)倍增加B.通過改變小車質(zhì)量可以改變橡皮筋對小車做的功C.每次實驗中，橡皮筋拉伸的長度必需保持一致D.先接通電源，再讓小車在橡皮筋的作用下彈出(3)在該實驗中，打點計時器正常工作，紙帶足夠長，點跡清晰的紙帶上并沒有出現(xiàn)一段等間距的點，造成這種情況的原因可能是_.(寫出一條即可)答案(1)CD(2)ACD(3)沒有平衡摩擦力或木板的傾角過大或過小解析(1)由題圖乙知：在AB之間，由于相鄰計數(shù)點間的距離不斷增大，而打點計時器每隔相同時間打一個點，所以小車做加速運動.在CD之間相鄰計數(shù)點間距相等，說明小車做勻速運動.小車離開橡皮筋后做勻速運動，應選用CD段紙帶來計算小車的速度v.(2)該實驗中利用相同橡皮筋形變量相同時對小車做功相同，通過增加橡皮筋的條數(shù)可以使橡皮筋對小車做的功成整數(shù)倍增加，故A正確，B錯誤；為保證每根橡皮筋對小車做功一樣多，每次實驗中橡皮筋拉伸的長度必需保持一致，故C正確；使用打點計時器時，應先接通電源后釋放紙帶，故D正確.(3)在該實驗中，打點計時器正常工作，紙帶足夠長，點跡清晰的紙帶上并沒有出現(xiàn)一段等間距的點，造成這種情況的原因可能是沒有平衡摩擦力或木板的傾角過大或過小.變式4(2018臺州市3月選考模擬)在“探究做功與小車速度變化關(guān)系”的實驗中，小張用如圖10所示裝置進行探究.圖10(1)下列說法正確的是_.A.該方案需要平衡摩擦力B.該方案需要重物的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量C.該方案操作時細繩應該與木板平行D.該方案處理數(shù)據(jù)時應選擇勻速時的速度(2)小張同學正確操作后獲得了一條紙帶，如圖11所示(截取了部分紙帶)，電火花計時器打“3”點時，小車的速度為_m/s.(電火花計時器所用電源頻率為50Hz，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)圖11(3)小張同學繼續(xù)正確完成了該實驗的其他操作，并繪制了Wv圖象，最有可能的是下列圖象中的_.答案(1)ABC(2)0.33(0.320.34均可)(3)C變式5(2018寧波市重點中學聯(lián)考)在“探究做功與物體速度變化的關(guān)系”實驗中，有如下兩種參考方案：圖12(1)小張同學采用了如圖12甲所示的實驗方案(說明：實驗中橡皮筋型號相同)關(guān)于橡皮筋做功，下列說法正確的是_.A.橡皮筋做功的具體值可以直接測量B.橡皮筋在小車運動的全過程中始終做功C.通過增加橡皮筋的條數(shù)可以使橡皮筋對小車做的功成整數(shù)倍增加D.若橡皮筋伸長量變?yōu)樵瓉淼?倍，則橡皮筋做功也增加為原來的2倍在正確操作情況下，打在紙帶上的點如圖13所示，點與點之間的時間間隔為0.02s，由圖可知，D點距O點的距離為_cm，請求出此次橡皮筋做功后小車最終獲得的速度為_m/s(結(jié)果保留3位有效數(shù)字).圖13(2)小陳同學采用如圖乙所示的實驗方案除圖示器材外，他還找到了打點計時器所用的學生電源、導線、復寫紙、紙帶、小木塊、細沙、刻度尺，你認為還需要的實驗器材有_.小車在運動過程中會受到摩擦阻力的作用，實驗中，可以使導軌適當傾斜來平衡小車受到的摩擦阻力，則為了判斷是否已經(jīng)平衡了摩擦阻力，下面操作正確的是_.A.將小車輕輕放在導軌上，放開小車后，小車能夠沿導軌下滑B.將小車輕輕放在導軌上，然后輕推小車，小車能夠沿導軌勻速下滑C.將連好紙帶的小車靠近打點計時器放置，放手后小車能夠沿導軌下滑D.將連好紙帶的小車靠近打點計時器放置，放手后輕推小車，小車能夠沿導軌勻速下滑答案(1)C4.10(4.100.02均可)1.10(1.100.02均可)(2)天平D變式6某學習小組利用如圖14所示的裝置探究做功與物體速度變化的關(guān)系.圖14(1)將氣墊導軌調(diào)至水平，安裝好實驗器材，從圖中讀出兩光電門之間的距離s_cm.(2)測量擋光條的寬度d，記錄擋光條通過光電門1和2所用的時間t1和t2，并從拉力傳感器中讀出滑塊受到的拉力F，為了完成實驗，還需要直接測量的一個物理量是_.(3)該實驗是否需要滿足砝碼盤和砝碼總質(zhì)量遠小于滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量？_(填“是”或“否”).答案(1)50.0(2)滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量(3)否解析(1)光電門1處刻度尺讀數(shù)為23.0cm，光電門2處刻度尺讀數(shù)為73.0cm，故兩光電門之間的距離s73.0cm23.0cm50.0cm.(2)由于光電門的寬度d很小，所以我們用很短時間內(nèi)的平均速度代替瞬時速度，滑塊通過光電門1的速度為v1，滑塊通過光電門2的速度為v2，根據(jù)功能關(guān)系知需要驗證的關(guān)系式為FsMv22Mv12M()2M()2，可見還需要測量出M，即滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量.(3)該實驗中由于已經(jīng)用拉力傳感器測出繩子拉力大小，沒有將砝碼和砝碼盤的重力作為滑塊受到的拉力，故不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠小于滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量.實驗6：驗證機械能守恒定律一、實驗原理1.在只有重力做功的自由落體運動中，物體的動能與重力勢能相互轉(zhuǎn)化，但總的機械能保持不變.若某一時刻物體下落的瞬時速度為v，下落高度為h，則應有mghmv2.借助打點計時器，測出重物某時刻的下落高度h和該時刻的瞬時速度v，即可驗證機械能是否守恒.2.測定第n點的速度的方法：vn或vn.二、實驗裝置圖圖15三、實驗步驟1.按圖15安裝實驗器材，電源接學生電源，并將輸出電壓調(diào)至46V交流.接通電源前，用手提升紙帶至重物靠近打點計時器.2.先接通電源，再松開紙帶，讓重物自由下落.關(guān)閉電源，取下紙帶備用.3.重復步驟2兩次.4.取點跡清晰，且第一、二點距離接近2mm的紙帶進行測量.先將第一點記為0點，然后在紙帶上任取5個連續(xù)的點(或間隔點數(shù)相同的點)，如圖16所示.圖165.驗證0點到2點過程機械能守恒的方程為：mgh2m2，其中T為1點到2點(或2點到3點)之間的時間間隔，如果在誤差允許的范圍內(nèi)等式成立，那么實驗就是成功的.同理，可以驗證0點到3點過程、0點到4點過程的機械能是否守恒.6.拆下器材，放回原處.四、數(shù)據(jù)處理1.測量計算在起始點標上0，在某點以后各點依次標上1、2、3用刻度尺測出對應下落高度h1、h2、h3利用公式vn計算出點2、點3的瞬時速度v2、v32.驗證守恒方法一：利用起始點和第n點計算，代入ghn和vn2，如果在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，ghnvn2，則機械能守恒.方法二：任取兩點計算.任取兩點A、B測出hAB，算出ghAB.算出vB2vA2的值.在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，如果ghABvB2vA2，則機械能守恒.方法三：圖象法.從紙帶上選取多個點，測量從第一點到其余各點的下落高度h，并計算各點速度的平方v2，然后以v2為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出v2h圖線，若在誤差允許的范圍內(nèi)圖象是一條過原點且斜率為g的直線，則驗證了機械能守恒.五、注意事項1.打點計時器豎直安裝，紙帶沿豎直方向拉直.2.重物要選用密度大、體積小的物體，以減小阻力.3.先接通電源，待打點穩(wěn)定后再釋放紙帶.4.測量下落高度時，必須從起始點算起，為了減小測量h值的相對誤差，選取的各個計數(shù)點要離起始點遠一些，紙帶也不宜過長，有效長度可在6080cm之內(nèi).5.速度不能用vngtn或vn計算，因為只要認為加速度為g，機械能就一定守恒，即相當于用機械能守恒定律驗證機械能守恒定律，況且用vngtn計算出的速度比實際值大，會得出機械能增加的結(jié)論，而因為摩擦阻力及空氣阻力的影響，機械能應該減小，所以速度應從紙帶上直接測量計算.同樣的道理，重物下落的高度h，也只能用刻度尺直接測量，而不能用hngtn2或hn計算得到.例3(2018溫州市期中)利用如圖17所示裝置做“驗證機械能守恒定律”實驗.圖17(1)除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺(含鐵夾)、電磁打點計時器、導線及開關(guān)外，在下列器材中，還必須使用的兩種器材是_.A.交流電源B.刻度尺C.天平(含砝碼)(2)實驗中，先接通電源，再釋放重物，得到如圖18所示的一條紙帶.在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點A、B、C，測得它們到起始點O的距離分別為hA、hB、hC.已知當?shù)刂亓铀俣葹間，打點計時器打點的周期為T.設重物的質(zhì)量為m.從打O點到打B點的過程中，重物的重力勢能減少量Ep_，動能增加量Ek_.圖18(3)大多數(shù)學生的實驗結(jié)果顯示，重力勢能的減少量大于動能的增加量，原因是_.A.利用公式vgt計算重物速度B.利用公式v計算重物速度C.存在空氣阻力和摩擦阻力的影響D.沒有采用多次實驗取平均值的方法(4)某同學想用下述方法研究機械能是否守恒.在紙帶上選取多個計數(shù)點，測量它們到起始點O的距離h，計算對應計數(shù)點的重物速度v，描繪v2h圖象，并做如下判斷：若圖象是一條過原點的直線，則重物下落過程中機械能守恒.請你分析論證該同學的判斷依據(jù)是否正確_.答案(1)AB(2)mghB(3)C(4)不正確，還需要近一步判斷圖象的斜率是否接近2g解析(1)電磁打點計時器使用低壓交流電源，需選用刻度尺測出紙帶上任意兩點間的距離，表示重物下落的高度，等式兩邊都含有相同的質(zhì)量，所以不需要天平稱質(zhì)量，故選A、B.(2)由開始釋放到打B點時的重力勢能減少量為：EpmghB；B點的速度為：vB，所以動能增加量為：EkmvB2；(3)由于紙帶在下落過程中，重物和空氣之間存在阻力，紙帶和打點計時器之間存在摩擦力，所以減小的重力勢能一部分轉(zhuǎn)化為動能，還有一部分要克服空氣阻力和摩擦阻力做功，故重力勢能的減少量大于動能的增加量，故C選項正確；(4)該同學的判斷依據(jù)不正確.在重物下落h的過程中，若阻力Ff恒定，根據(jù)mghFfhmv20可得：v22(g)h，則此時v2h圖象就是過原點的一條直線.所以要想通過v2h圖象的方法驗證機械能是否守恒，還必須看圖象的斜率是否接近2g.變式7在驗證機械能守恒定律的實驗中，使質(zhì)量為m200g的重物自由下落，打點計時器在紙帶上打出一系列的點，選取一條符合實驗要求的紙帶如圖19所示.O為紙帶下落的起始點，A、B、C為紙帶上選取的三個連續(xù)點.已知打點計時器每隔T0.02s打一個點，當?shù)氐闹亓铀俣葹間9.8m/s2.圖19 (1)計算B點瞬時速度時，甲同學用vB22gxOB，乙同學用vB.其中所選擇方法正確的是_(填“甲”或“乙”)同學.(2)丙同學想根據(jù)紙帶上的測量數(shù)據(jù)進一步計算重物和紙帶下落過程中所受的阻力，為此他計算出紙帶下落的加速度為_m/s2，從而計算出阻力Ff_N.(3)若丁同學不慎將上述紙帶從OA之間扯斷，他僅利用A點之后的紙帶能否實現(xiàn)驗證機械能守恒定律的目的？_.(填“能”或“不能”)答案(1)乙(2)9.50.06(3)能解析(1)驗證機械能守恒定律的實驗不能用vB22gxOB求速度，只能根據(jù)求瞬時速度值，所以乙同學選擇的方法正確.(2)根據(jù)xaT2，可求出a，代入數(shù)據(jù)解得a9.5m/s2，由mgFfma解得，阻力Ff0.06N.(3)根據(jù)mghmv22mv12可知，可以利用A點之后的紙帶驗證機械能守恒定律，即能實現(xiàn).變式8如圖20甲所示為驗證機械能守恒定律的實驗裝置示意圖.現(xiàn)有的器材為：帶鐵夾的鐵架臺、打點計時器、紙帶、帶鐵夾的重錘、刻度尺、天平.回答下列問題：圖20(1)為完成此實驗，除了所給的器材，還需要的一個器材是_.A.螺旋測微器B.秒表C.多用電表D.交流電源(2)下面列舉了該實驗的幾個操作步驟，其中操作不當?shù)囊粋€步驟是_.A.調(diào)節(jié)打點計時器兩限位孔在同一豎直線上B.按照圖示的裝置安裝器件C.先釋放紙帶，后接通電源D.測量紙帶上某些點間的距離(3)利用這個裝置也可以測量重錘下落的加速度a的數(shù)值.根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上連續(xù)的五個點A、B、C、D、E，測出各點之間的距離如圖乙所示.使用交流電的頻率為f，則計算重錘下落的加速度的表達式為a_(用x1、x2、x3、x4及f表示).答案(1)D(2)C(3)解析(1)通過打點計時器計算時間，故不需要秒表，打點計時器應該與交流電源連接，需要刻度尺測量紙帶上兩點間的距離，不需要螺旋測微器和多用電表，故選D.(2)不當?shù)牟襟E是C，應該先接通電源，后釋放紙帶.(3)根據(jù)逐差法，a1，a2，則a.變式9如圖21甲所示為用電磁打點計時器驗證機械能守恒定律的實驗裝置.(1)若已知打點計時器的電源頻率為50Hz，當?shù)氐闹亓铀俣萭9.80m/s2，重物質(zhì)量為0.2kg.實驗中得到一條點跡清晰的紙帶如圖乙所示，打P點時，重物的速度為零，A、B、C為另外3個連續(xù)點，根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)，可知重物由P點運動到B點，重力勢能減少量Ep_J.(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)圖21(2)若PB的距離用h表示，打B點時重物的速度為vB，當兩者間的關(guān)系式滿足_時，說明下落過程中重物的機械能守恒.(3)實驗中發(fā)現(xiàn)重物增加的動能略小于減少的重力勢能，其主要原因是_.A.重物的質(zhì)量過大B.重物的體積過小C.打點計時器的兩個限位孔連線為豎直D.重物及紙帶在下落時受到阻力答案(1)9.82102(2)vB22gh (3)D解析(1)重力勢能減少量：Epmgh0.29.800.0501J9.82102J.(2)要驗證重物從P到B的過程中機械能守恒，則需滿足mvB2mgh，即vB22gh.(3)重物的質(zhì)量過大，重物和紙帶受到的阻力相對較小，所以有利于減小誤差，故A錯誤；重物的體積過小，有利于減小阻力，所以有利于減小誤差，故B錯誤；打點計時器兩個限位孔豎直時，可以減少摩擦帶來的影響，有利于減小誤差，故C錯誤；重物及紙帶在下落時受到阻力，從能量轉(zhuǎn)化的角度，由于阻力做負功，重力勢能除了轉(zhuǎn)化為動能外，還有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以重物增加的動能略小于減少的重力勢能，故D正確.1.(2016浙江4月選考17)(1)在下列學生實驗中，需要用到打點計時器的實驗有_(填字母).A.“探究求合力的方法”B.“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”C.“探究做功與物體速度變化的關(guān)系”D.“探究作用力與反作用力的關(guān)系”(2)做“驗證機械能守恒定律”的實驗，已有鐵架臺、鐵夾、電源、紙帶、打點計時器，還必須選取的器材是圖中的_(填字母).某同學在實驗過程中，在重物的正下方地面鋪海綿；調(diào)整打點計時器的兩個限位孔連線為豎直；重復多次實驗.以上操作可減小實驗誤差的是_(填序號).答案(1)BC(2)BD解析(1)A選項實驗需要彈簧測力計、刻度尺；D選項實驗與打點計時器無關(guān).(2)需要B重物，需要D刻度尺測量下落距離；可以減小摩擦帶來的影響；可以減小偶然誤差.2.(1)某同學課外研究平拋物體的運動，下列說法正確的是_.A.應使小球每次從斜槽上相同的位置由靜止滑下B.斜槽軌道必須光滑C.斜槽軌道末端可以不水平D.要使描出的軌跡更好地反映真實運動，記錄的點應適當多一些(2)該同學在實驗中測出水平和豎直方向上的兩組物理量Q和S，其數(shù)值如下表，Q和S的單位相同，但沒有記下哪組是水平，哪組是豎直的.(取g10m/s2)Q0.000.100.200.300.400.50S0.000.050.200.450.801.25上表中Q表示的物理量是_；S表示的物理量是_.若上表中Q和S用的都是國際單位制中的單位，則平拋物體的水平初速度為_.(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)答案(1)AD(2)水平位移豎直位移1.0m/s解析(1)為了能畫出平拋運動的軌跡，首先保證小球做的是平拋運動，所以斜槽軌道不一定要光滑，但末端必須是水平的，同時要讓小球總是從同一位置由靜止釋放，這樣才能找到同一運動軌跡上的幾個點，然后將這幾個點平滑連接起來，要使描出的軌跡更好地反映真實運動，記錄的點應適當多一些，故A、D正確，B、C錯誤.(2)平拋運動的物體水平方向做勻速直線運動，位移與時間成正比，Q表示水平位移，S為豎直位移.由于物體在豎直方向做自由落體運動，故在豎直方向有hgT2，解得Ts0.1s，則初速度v0m/s1.0 m/s.3.用如圖1所示的裝置完成“研究平拋運動”的實驗：圖1(1)除了木板、小球、斜槽、鉛筆、圖釘、白紙之外，下列器材中還需要的是_.A.打點計時器B.秒表C.重垂線D.天平E.彈簧測力計(2)下列關(guān)于本實驗的說法中正確的是_.A.斜槽末端可以不水平B.建立坐標系時，應該用重垂線確定y軸C.應使小球每次從斜槽上相同的位置由靜止滑下D.在描繪小球運動的軌跡時，應該用一條折線把所有的點都連接起來(3)某同學根據(jù)實驗結(jié)果在坐標紙上描出了小球水平拋出后的一段運動軌跡，如圖2所示，圖中水平方向與豎直方向每小格的長度均代表0.10m，小球在運動過程中的三個位置如圖中的a、b、c所示，則小球從a運動到b所用的時間為t_s，小球做平拋運動的初速度v0_m/s.(g取10 m/s2，結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)圖2答案(1)C(2)BC(3)0.102.0解析(1)還需要重垂線，用于確定y軸，C正確.(2)斜槽末端保持水平，使得小球離開斜槽后做平拋運動，A錯誤；建立坐標系時，應該用重垂線確定y軸，B正確；應使小球每次從斜槽上相同的位置由靜止滑下，使得到達斜槽末端時的初速度相同，平拋運動的軌跡相同，C正確；在描繪小球運動的軌跡時，用平滑曲線連接，D錯誤.(3)根據(jù)ygT2，解得Ts0.10s，則初速度v0m/s2.0 m/s.4.甲同學準備做“探究做功與物體速度變化的關(guān)系”實驗.乙同學準備做“驗證機械能守恒定律”實驗.丙同學準備做“研究勻變速直線運動速度與時間關(guān)系”實驗，如圖3.圖3(1)甲同學用電磁打點計時器與學生電源相接，應接_交流電源.(選填“高壓”或“低壓”)(2)關(guān)于甲、乙兩同學的實驗，下列說法正確的是_(填字母代號)A.甲同學可以利用紙帶上任意兩計時點的距離求所需速度B.甲同學實驗時，通過改變小車的釋放位置來探究做功與速度變化的關(guān)系C.乙同學可以利用vgt求出某計時點的瞬時速度D.乙同學實驗時使重物靠近打點計時器釋放的目的是為了獲取更多的計時點(3)三個同學正確實驗操作后獲得了一條紙帶，圖4是某位同學實驗中打出的一條紙帶的一部分(單位：cm)，紙帶上標出了連續(xù)的6個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點之間還有4個計時點沒有畫出，所用電源頻率為50Hz.打點計時器打“3”點時，小車的速度為_m/s(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).通過分析可得出：這條紙帶是_同學得到的；以上三個實驗中必須要平衡摩擦力的是_同學的實驗(以上兩空請?zhí)睢凹住?、“乙”或“丙?.圖4答案(1)低壓(2)D(3)0.23丙甲5.(1)用圖5所示裝置做“探究做功與速度變化的關(guān)系”實驗時，除了圖中已給出的實驗器材外，還需要的測量工具有_(填字母)；圖5A.秒表B.天平C.刻度尺D.彈簧測力計(2)用圖6所示裝置做“驗證機械能守恒定律”實驗時，釋放重物前有下列操作，其中正確的是_(填字母)；圖6A.將打點計時器的兩個限位孔調(diào)節(jié)到同一豎直線上B.手提紙帶任意位置C.使重物靠近打點計時器(3)圖7是小球做平拋運動的頻閃照片，其上覆蓋了一張透明方格紙.已知方格紙每小格的邊長均為0.80cm.由圖可知小球的初速度大小為_m/s(g取10 m/s2，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).圖7答案(1)C(2)AC(3)0.70解析(1)根據(jù)實驗原理，只需證明速度的平方和橡皮筋數(shù)量成正比即可，故只需刻度尺，所以選C項.(2)“驗證機械能守恒定律”實驗，需要保持紙帶豎直，需要將打點計時器的兩個限位孔調(diào)節(jié)到同一豎直線上，重物盡可能靠近打點計時器，這樣就可以多打點，在處理紙帶時，增大了有效部分紙帶的長度，提高實驗準確率，所以A、C正確.(3)根據(jù)hgt2，即20.8102m10m/s2t2，解得t0.04s，由v0可知v0m/s0.70 m/s.6.“驗證機械能守恒定律”的實驗裝置如圖8所示.圖8圖9(1)甲同學按照正確的實驗步驟操作后，選出一條紙帶如圖9所示，其中O點為打點計時器打下的第一個點.從紙帶上A點開始每隔一個點取一個計數(shù)點，取