新教材2024高考物理二輪專題復(fù)習(xí)第一編專題復(fù)習(xí)攻略專題八實(shí)驗(yàn)第15講力學(xué)實(shí)驗(yàn)教師用書

第15講力學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建命題分類剖析命題點(diǎn)一力學(xué)基本儀器的使用與讀數(shù)力學(xué)量的測(cè)量模型待測(cè)量工具使用、讀數(shù)說(shuō)明時(shí)間(1)t＝nT(n表示打點(diǎn)的時(shí)間間隔的個(gè)數(shù)，T表示打點(diǎn)周期)(2)打點(diǎn)頻率(周期)與所接交流電的頻率(周期)相同測(cè)量值(t)＝短針讀數(shù)(t1)＋長(zhǎng)針讀數(shù)(t2)，無(wú)估讀．使用時(shí)，先讀內(nèi)圈，讀數(shù)時(shí)只讀整數(shù)，小數(shù)由外圈讀出，讀外圈時(shí)，指針是準(zhǔn)確的，不用估讀長(zhǎng)度毫米刻度尺的讀數(shù)；精確到毫米，估讀一位(1)讀數(shù)：測(cè)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)尺，精度0.1mm；20分度游標(biāo)尺，精度0.05mm；50分度游標(biāo)尺，精度0.02mm測(cè)量值＝固定刻度＋可動(dòng)刻度(帶估讀值)×0.01mm力力的大?。骄取林羔樦甘镜母駭?shù)(注意估讀)，如分度值為0.1N，則要估讀，有兩位小數(shù)，如分度值為0.2N，小數(shù)點(diǎn)后只有一位小數(shù)速度打第n個(gè)點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度vn＝x加速度a＝ΔxT[提醒](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．游標(biāo)卡尺讀數(shù)不估讀．(2)不要把游標(biāo)尺的邊緣當(dāng)成零刻度線，從而把主尺的刻度讀錯(cuò)．(3)螺旋測(cè)微器讀數(shù)時(shí)，要注意固定刻度上表示半毫米的刻度線是否已經(jīng)露出．(4)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，為便于測(cè)量和計(jì)算，一般每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)或每隔四個(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.例1某同學(xué)用50分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量一圓柱體工件的長(zhǎng)度，如圖1所示，則工件的長(zhǎng)度為________mm；用螺旋測(cè)微器測(cè)量工件的直徑如圖2所示，則工件的直徑為________mm.提升訓(xùn)練1.某同學(xué)用如圖甲所示的螺旋測(cè)微器測(cè)小球的直徑時(shí)，他應(yīng)先轉(zhuǎn)動(dòng)________到F靠近小球，再轉(zhuǎn)動(dòng)________到F夾住小球，直至聽到棘輪發(fā)出聲音為止，撥動(dòng)________(均填儀器部件字母符號(hào))使F固定后讀數(shù)，正確操作后，螺旋測(cè)微器的示數(shù)如圖乙所示，則小球的直徑是________mm.2．(1)某同學(xué)用游標(biāo)卡尺的________(選填“內(nèi)測(cè)量爪”“外測(cè)量爪”或“深度尺”)測(cè)得一玻璃杯的內(nèi)高，如圖甲所示，則其內(nèi)高為________cm.(2)該同學(xué)隨后又用螺旋測(cè)微器測(cè)得玻璃杯的玻璃厚度如圖乙所示，則厚度為________mm.(3)該同學(xué)用螺旋測(cè)微器測(cè)得一小球直徑如圖丙所示，正確讀數(shù)后得小球直徑為1.731mm，則a＝________，b＝________．(4)該同學(xué)測(cè)定一金屬桿的長(zhǎng)度和直徑，示數(shù)分別如圖丁、戊所示，則該金屬桿的長(zhǎng)度和直徑分別為________cm和________mm.命題點(diǎn)二“紙帶”類實(shí)驗(yàn)1．處理紙帶問題的三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)情景展示說(shuō)明(1)區(qū)分計(jì)時(shí)點(diǎn)和計(jì)數(shù)點(diǎn)(2)涉及打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的實(shí)驗(yàn)均是先接通電源，打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放紙帶(3)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理可借助圖像，充分利用圖像斜率、截距等的物理意義2.求加速度的三種方式情景條件情景展示有連續(xù)的偶數(shù)段數(shù)據(jù)a＝x4連續(xù)的奇數(shù)段數(shù)據(jù)去掉最短的x1：a＝x4不連續(xù)的兩段數(shù)據(jù)a＝xn+m-x例1在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究小車速度隨時(shí)間變化規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，得到一條紙帶如圖甲所示．A、B、C、D、E、F、G為計(jì)數(shù)點(diǎn)(相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間有4個(gè)點(diǎn)未畫出)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.10s，x1＝1.20cm，x2＝1.60cm，x3＝1.98cm，x4＝2.38cm，x5＝2.79cm，x6＝3.18cm.(1)根據(jù)題目信息可知，打B點(diǎn)時(shí)小車的速度是______m/s，小車的加速度是______m/s2.(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)(2)某同學(xué)用以下辦法繪制了小車運(yùn)動(dòng)的v-t圖像：先把紙帶每隔T＝0.10s剪斷，得到若干段紙條，長(zhǎng)度分別為x1、x2、x3、x4、x5、x6.再把這些紙條并排貼在一張紙上，使這些紙條的下端對(duì)齊，作為時(shí)間軸，標(biāo)出時(shí)間．最后連接紙條上端中心位置作一條直線，于是得到v-t圖像(如圖乙所示)．①t1處應(yīng)標(biāo)為________s；v1處應(yīng)標(biāo)為________[此空用第(2)問中的物理量符號(hào)表示].②請(qǐng)說(shuō)明利用紙條長(zhǎng)度表示瞬時(shí)速度所依據(jù)的原理________________________________________________________________________________________________________________________________________________.[教你解決問題——讀圖]例2[2023·全國(guó)甲卷]某同學(xué)利用如圖(a)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(guò)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(b)所示．(1)已知打出圖(b)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，小車發(fā)生對(duì)應(yīng)位移所用時(shí)間和平均速度分別為Δt和v0，表中ΔxAD＝________cm，vAD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Δt的變化關(guān)系，如圖(c)所示．在圖中補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)點(diǎn)．(3)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)(4)根據(jù)(3)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)提升訓(xùn)練1.[2024·浙江省諸暨市高三適應(yīng)性考試]在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中．(1)利用圖甲所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到圖乙所示的紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器頻率為50Hz，每?jī)蓚€(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，已知重物的質(zhì)量為300g．則紙帶上的A和F兩點(diǎn)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器先打________(填“A”或“F”)點(diǎn)；當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打D點(diǎn)時(shí)重物的速度為________m/s.(保留3位有效數(shù)字)(2)利用如圖丙所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒，將彈簧秤固定在導(dǎo)軌的左側(cè)，用細(xì)線連接彈簧秤鉤子與小車，向右拉伸彈簧，小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，靜止釋放小車，改變彈簧拉伸的長(zhǎng)度進(jìn)行多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，(已知彈簧秤彈性勢(shì)能Ep＝12kx2)①下列有關(guān)說(shuō)法正確的是________．A．實(shí)驗(yàn)前不需要平衡摩擦力B．小車先做勻加速運(yùn)動(dòng)，然后做勻速運(yùn)動(dòng)C．小車的最終速度與彈簧的伸長(zhǎng)量成正比②利用圖丁所示的量程為2.5N和5N的彈簧秤分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，且兩彈簧秤均拉伸到讀數(shù)為2N處釋放，則相同小車獲得最終速度的大小________(填“相同”或“不同”)．2．[2023·福建南平三模]某學(xué)習(xí)小組利用如圖甲實(shí)驗(yàn)裝置探究小車的加速度與力的關(guān)系．(1)要用鉤碼所受的重力作為小車受到的合力，則應(yīng)先平衡摩擦力，同時(shí)使鉤碼的質(zhì)量________(選填“遠(yuǎn)小于”“等于”或“遠(yuǎn)大于”)小車的質(zhì)量；(2)保持小車質(zhì)量不變，改變鉤碼(質(zhì)量均為m)的個(gè)數(shù)n，測(cè)出小車對(duì)應(yīng)的加速度a；(3)作出a-n圖線如圖乙所示，則說(shuō)明在小車質(zhì)量一定時(shí)，加速度與合力成正比；(4)若該圖線斜率為k，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，則小車的質(zhì)量M＝________，測(cè)量值________(選填“大于”“等于”或“小于”)真實(shí)值．命題點(diǎn)三四個(gè)其他探究類實(shí)驗(yàn)1．“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)(1)操作：彈簧豎直懸掛；待鉤碼靜止時(shí)測(cè)出彈簧長(zhǎng)度．實(shí)驗(yàn)中不能掛過(guò)多的鉤碼，防止彈簧超過(guò)其彈性限度．(2)作圖：畫圖像時(shí)，不要連成“折線”，而應(yīng)盡量讓坐標(biāo)點(diǎn)落在直線上或均勻分布在直線兩側(cè)．距離直線過(guò)遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)舍棄．2．“探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”實(shí)驗(yàn)(1)等效：每次拉伸結(jié)點(diǎn)的位置O必須保持不變．(2)拉力：記下每次各力的大小和方向．3．“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)(1)安裝：實(shí)驗(yàn)中必須保證通過(guò)斜槽末端點(diǎn)的切線水平，木板必須處在豎直平面內(nèi)，且與小球運(yùn)動(dòng)軌跡所在豎直平面平行，并使小球的運(yùn)動(dòng)靠近木板但不接觸．(2)釋放：小球必須每次從斜槽上同一位置由靜止開始滾下，因此，可在斜槽上某一位置固定一個(gè)擋板．4．“探究向心力的大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)(1)探究方法：控制變量法①保持ω、r相同：探究發(fā)現(xiàn)向心力大小F與小球質(zhì)量m的關(guān)系：F∝m；②保持m、r相同：探究發(fā)現(xiàn)向心力大小F與小球角速度ω的關(guān)系：F∝ω2；③保持m、ω相同：探究發(fā)現(xiàn)向心力大小F與小球半徑r的關(guān)系：F∝r.(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：F∝mω2r，即得F＝mv2r＝mω2r＝m4例1[2023·浙江6月]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(zhǎng)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(zhǎng)量ΔxA＝________cm，彈簧B的伸長(zhǎng)量ΔxB＝________cm，兩根彈簧彈性勢(shì)能的增加量ΔEp________mg(ΔxA＋ΔxB)(選填“＝”“<”或“>”)．例2[2023·浙江6月]在“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)中(1)用圖1裝置進(jìn)行探究，下列說(shuō)法正確的是________．A．只能探究平拋運(yùn)動(dòng)水平分運(yùn)動(dòng)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(dòng)水平、豎直分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)(2)用圖2裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)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(dòng)C．小鋼球從斜槽M上同一位置靜止?jié)L下(3)用圖3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(dòng)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.測(cè)得鋼球直徑為d，則鋼球平拋初速度v0為________．A．(x＋d2)g2y1C．(3x－d2)g2y4例3[2023·浙江1月(節(jié)選)]“探究向心力大小的表達(dá)式”實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示．①采用的實(shí)驗(yàn)方法是________．A．控制變量法B．等效法C．模擬法②在小球質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)半徑相同的情況下，逐漸加速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄到一定速度后保持勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．此時(shí)左右標(biāo)尺露出的紅白相間等分標(biāo)記的比值等于兩小球的____________之比(選填“線速度大小”“角速度平方”或“周期平方”)；在加速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄過(guò)程中，左右標(biāo)尺露出紅白相間等分標(biāo)記的比值________(選填“不變”“變大”或“變小”)．提升訓(xùn)練1.如圖為一同學(xué)利用壓力傳感器探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量關(guān)系的裝置示意圖，水平放置的壓力傳感器上疊放著連接輕彈簧的重物，左側(cè)固定有豎直刻度尺．靜止時(shí)彈簧上端的指針指示如圖所示，表格中記錄此時(shí)壓力傳感器的示數(shù)為6.00N；豎直向上緩慢地拉動(dòng)彈簧，分別記錄指針示數(shù)和對(duì)應(yīng)的傳感器示數(shù)如表中所示．傳感器示數(shù)FN(N)6.004.003.001.000指針示數(shù)x(cm)14.6015.8118.1919.40(1)補(bǔ)充完整表格中直尺的讀數(shù)；(2)在以傳感器示數(shù)FN為縱軸、指針示數(shù)x為橫軸的坐標(biāo)系中，描點(diǎn)畫出FN-x圖像，并根據(jù)圖像求得彈簧的勁度系數(shù)為________N/m(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)．2．某研究小組做“探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”實(shí)驗(yàn)，所用器材有：方木板一塊，白紙，量程為5N的彈簧測(cè)力計(jì)兩個(gè)，橡皮條(帶兩個(gè)較長(zhǎng)的細(xì)繩套)，小圓環(huán)，刻度尺，三角板，圖釘(若干個(gè))．主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：a．橡皮條的一端與輕質(zhì)小圓環(huán)相連，另一端固定；b．用手通過(guò)兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)共同拉動(dòng)小圓環(huán)，小圓環(huán)運(yùn)動(dòng)至O點(diǎn)，記下兩彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F1和F2及兩細(xì)繩套的方向；c．用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)將小圓環(huán)拉到O點(diǎn)，記下彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F及細(xì)繩套的方向；d．在白紙上做出力F、F1和F2的圖示，猜想三者的關(guān)系，并加以驗(yàn)證．(1)b、c步驟中將小圓環(huán)拉到同一位置O的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(2)某次操作后，在白紙上記錄的痕跡如圖丁所示，請(qǐng)你在圖丁中完成步驟d.命題點(diǎn)四力學(xué)創(chuàng)新型實(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、逐差法融入到實(shí)驗(yàn)的綜合分析之中．(3)命題情境：常結(jié)合力學(xué)傳感器、手機(jī)視頻拍照或光電門等最新電子設(shè)備采集數(shù)據(jù)，借助圖像的方法得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論．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(duì)結(jié)果進(jìn)行誤差分析．例1[2023·天津卷(節(jié)選)](1)某同學(xué)用如圖甲所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，接通氣墊導(dǎo)軌氣源，釋放托盤與砝碼，并測(cè)得：a．遮光片的寬度d；b．遮光片到光電門的距離l；c．遮光片通過(guò)光電門的時(shí)間Δt；d．托盤與砝碼的質(zhì)量m1，小車與遮光片的質(zhì)量m2①小車通過(guò)光電門時(shí)的速度v＝________；②小車從釋放到經(jīng)過(guò)光電門的過(guò)程，系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量為________，動(dòng)能的增加量為________________________________________________________________________；③改變l，做多組實(shí)驗(yàn)，作出如圖乙以l為橫軸、以(dΔt)2為縱軸的圖像，若系統(tǒng)機(jī)械能守恒，則圖像的斜率k＝例2[2023·上海卷]如圖所示，是某小組同學(xué)“用DIS研究加速度與力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可近似認(rèn)為鉤碼受到的總重力等于小車所受的拉力．先測(cè)出鉤碼所受的力為G，之后改變繩端的鉤碼個(gè)數(shù)，小車每次從同一位置釋放，測(cè)出擋光片通過(guò)光電門的時(shí)間Δt.(1)實(shí)驗(yàn)中________測(cè)出小車質(zhì)量m車A．必須B．不必(2)為完成實(shí)驗(yàn)還需要測(cè)量①______________；②____________________________．(3)實(shí)際小車受到的拉力小于鉤碼的總重力，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(4)若導(dǎo)軌保持水平，滑輪偏低導(dǎo)致細(xì)線與軌道不平行，則細(xì)線平行時(shí)加速度a1，與不平行時(shí)加速度a2相比，a1________a2.(選填“大于”“小于”或“等于”)例3[2023·遼寧卷]某同學(xué)為了驗(yàn)證對(duì)心碰撞過(guò)程中的動(dòng)量守恒定律，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：用紙板搭建如圖所示的滑道，使硬幣可以平滑地從斜面滑到水平面上，其中OA為水平段．選擇相同材質(zhì)的一元硬幣和一角硬幣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．測(cè)量硬幣的質(zhì)量，得到一元和一角硬幣的質(zhì)量分別為m1和m2(m1>m2)．將硬幣甲放置在斜面上某一位置，標(biāo)記此位置為B.由靜止釋放甲，當(dāng)甲停在水平面上某處時(shí)，測(cè)量甲從O點(diǎn)到停止處的滑行距離OP.將硬幣乙放置在O處，左側(cè)與O點(diǎn)重合，將甲放置于B點(diǎn)由靜止釋放．當(dāng)兩枚硬幣發(fā)生碰撞后，分別測(cè)量甲乙從O點(diǎn)到停止處的滑行距離OM和ON.保持釋放位置不變，重復(fù)實(shí)驗(yàn)若干次，得到OP、OM、ON的平均值分別為s0、s1、s2.(1)在本實(shí)驗(yàn)中，甲選用的是________(填“一元”或“一角”)硬幣；(2)碰撞前，甲到O點(diǎn)時(shí)速度的大小可表示為________(設(shè)硬幣與紙板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g)；(3)若甲、乙碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒，則s0-s1s2＝________(用m1(4)由于存在某種系統(tǒng)或偶然誤差，計(jì)算得到碰撞前后甲動(dòng)量變化量大小與乙動(dòng)量變化量大小的比值不是1，寫出一條產(chǎn)生這種誤差可能的原因________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.提升訓(xùn)練1.[2023·遼寧丹東二模]某實(shí)驗(yàn)小組做“測(cè)量滑塊與長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)”實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示．在水平桌面上固定放置一端有定滑輪的長(zhǎng)木板，靠近定滑輪的B處有一個(gè)光電門．在A處有一上端帶遮光條的滑塊，A、B之間的距離保持L不變．不計(jì)滑輪質(zhì)量及其與繩子之間的摩擦．(1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條的寬度d，游標(biāo)卡尺讀數(shù)如圖乙所示，讀出遮光條的寬度為d＝________mm.(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，將滑塊從A處?kù)o止釋放，若光電門顯示遮光時(shí)間為t，此時(shí)力傳感器示數(shù)為F，從而可以得到一組F、t數(shù)據(jù)，多次改變所掛重物的質(zhì)量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可得到多組數(shù)據(jù)．根據(jù)這些數(shù)據(jù)，作出F-1t2的關(guān)系圖像如圖丙所示，則滑塊與遮光條的總質(zhì)量為________，滑塊與長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為________(用L、a、b、d和g表示2．[2024·廣東汕頭一模]物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)研究小組用步進(jìn)電機(jī)、圓盤、小物塊、手機(jī)等制作了圓周運(yùn)動(dòng)綜合探究平臺(tái)，探究圓周運(yùn)動(dòng)中向心力、向心加速度等各個(gè)物理量之間的關(guān)系：(1)手機(jī)內(nèi)部自帶加速度傳感器，可測(cè)量向心加速度大小與方向，規(guī)定x、y、z三個(gè)方向的正方向如圖所示．某同學(xué)站在轉(zhuǎn)臺(tái)上將手水平伸直，以不同朝向拿著手機(jī)，如圖以自己身體為軸旋轉(zhuǎn)，某段時(shí)間內(nèi)測(cè)得y軸方向加速度—時(shí)間圖像如圖，x、z軸方向加速度為零，則她可以是________．(填選項(xiàng)前的字母)A．將手機(jī)豎起，手機(jī)屏幕正對(duì)自己旋轉(zhuǎn)B．手機(jī)平放在手掌上，屏幕朝上，讓底邊對(duì)著自己旋轉(zhuǎn)C．手機(jī)平放在手掌上，屏幕朝上，讓側(cè)邊對(duì)著自己旋轉(zhuǎn)(2)為了測(cè)加速度傳感器在手機(jī)中位置，該同學(xué)如圖將手機(jī)沿徑向平放固定在圓盤上，底邊正對(duì)圓盤轉(zhuǎn)軸，讓步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)圓盤旋轉(zhuǎn)，手機(jī)的加速度、角速度等值可通過(guò)手機(jī)appphyphox讀取，由an-ω2的圖像獲得斜率為k(使用國(guó)際單位)，再用刻度尺測(cè)量手機(jī)底邊到轉(zhuǎn)軸的長(zhǎng)度d，如圖，則d＝________m．手機(jī)內(nèi)部加速度傳感器到手機(jī)底邊的長(zhǎng)度為________(用題目所給的物理量表示)．(3)手機(jī)中有光照傳感器，用手電筒在圓盤固定位置打光，手機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)記錄光照強(qiáng)度周期性變化如圖所示，則手機(jī)旋轉(zhuǎn)的周期為________s(保留2位小數(shù))．測(cè)得手機(jī)的質(zhì)量m，周期為T，手機(jī)視為質(zhì)點(diǎn)，手機(jī)到轉(zhuǎn)軸的距離為r，可求得向心力Fn＝________(用題目所給的物理量表述)．3．[2023·河北石家莊二模]某同學(xué)用如圖甲所示裝置做探究向心力大小與角速度大小關(guān)系的實(shí)驗(yàn)．水平直桿隨豎直轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，滑塊套在水平直桿上，用細(xì)線將滑塊與固定在豎直轉(zhuǎn)軸上的力傳感器連接，細(xì)繩處于水平伸直狀態(tài)，當(dāng)滑塊隨水平直桿一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，拉力的大小可以通過(guò)力傳感器測(cè)得，滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度可以通過(guò)角速度傳感器測(cè)得．(1)滑塊和角速度傳感器的總質(zhì)量為20g，保持滑塊到豎直轉(zhuǎn)軸的距離不變，多次僅改變豎直轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢，測(cè)得多組力傳感器的示數(shù)F及角速度傳感器的示數(shù)ω，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到的圖像F-ω2如圖乙所示，圖像沒有過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是____________，滑塊到豎直轉(zhuǎn)軸的距離為________m．(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(2)若去掉細(xì)線，仍保持滑塊到豎直轉(zhuǎn)軸的距離不變，則轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的最大角速度為________rad/s.4.[2022·北京卷]某同學(xué)利用自由落體運(yùn)動(dòng)測(cè)量重力加速度，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在頻率為50.0Hz的交流電源上．使重錘自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在隨重錘下落的紙帶上打下一系列點(diǎn)跡．挑出點(diǎn)跡清晰的一條紙帶，依次標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)1，2，…，8，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有1個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)．分別測(cè)出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離x1，x2，…，x7，并求出打點(diǎn)2，3，…，7時(shí)對(duì)應(yīng)的重錘的速度．在坐標(biāo)紙上建立v-t坐標(biāo)系，根據(jù)重錘下落的速度作出v-t圖線并求重力加速度．(1)圖2為紙帶的一部分，打點(diǎn)3時(shí)，重錘下落的速度v3＝________m/s(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)．(2)除點(diǎn)3外，其余各點(diǎn)速度對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)已在圖3坐標(biāo)系中標(biāo)出，請(qǐng)?jiān)趫D中標(biāo)出速度v3對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，并作出v-t圖線．(3)根據(jù)圖3，實(shí)驗(yàn)測(cè)得的重力加速度g＝________m/s2(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)．(4)某同學(xué)居家學(xué)習(xí)期間，注意到一水龍頭距地面較高，而且發(fā)現(xiàn)通過(guò)調(diào)節(jié)水龍頭閥門可實(shí)現(xiàn)水滴逐漸下落，并能控制相鄰水滴開始下落的時(shí)間間隔，還能聽到水滴落地時(shí)發(fā)出的清脆聲音．于是他計(jì)劃利用手機(jī)的秒表計(jì)時(shí)功能和刻度尺測(cè)量重力加速度．為準(zhǔn)確測(cè)量，請(qǐng)寫出需要測(cè)量的物理量及對(duì)應(yīng)的測(cè)量方法．________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.第15講力學(xué)實(shí)驗(yàn)命題分類剖析命題點(diǎn)一[例1]解析：根據(jù)游標(biāo)卡尺讀數(shù)規(guī)則可知工件的長(zhǎng)度為21mm＋0.02mm×36＝21.72mm；根據(jù)螺旋測(cè)微器讀數(shù)規(guī)則可知工件的直徑為4mm＋0.01mm×30.0＝4.300mm.答案：21.724.300[提升訓(xùn)練]1．解析：用螺旋測(cè)微器測(cè)小球直徑時(shí)，先轉(zhuǎn)動(dòng)粗調(diào)旋鈕D使測(cè)微螺桿F靠近被測(cè)小球，再轉(zhuǎn)動(dòng)微調(diào)旋鈕H使測(cè)微螺桿F夾住小球，直到棘輪發(fā)出聲音為止，撥動(dòng)旋鈕G使F固定后讀數(shù)，讀數(shù)為6.5mm＋20.0×0.01mm＝6.700mm.答案：DHG6.7002．解析：(1)因需測(cè)量的是玻璃杯的內(nèi)高即深度，所以要用游標(biāo)卡尺的深度尺測(cè)量，根據(jù)圖甲可知，游標(biāo)卡尺主尺上的整毫米數(shù)為100mm，游標(biāo)尺的精確度為0.1mm，且第3條刻度線(不計(jì)0刻度線)與主尺上的刻度線對(duì)齊，則玻璃杯的內(nèi)高為100mm＋0.1mm×3＝100.3mm＝10.03cm.(2)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)規(guī)則：測(cè)量值＝固定刻度讀數(shù)(注意半毫米刻度線是否露出)＋精確度(0.01mm)×可動(dòng)刻度讀數(shù)(一定要估讀)，由圖乙可知玻璃厚度為2.5mm＋0.01mm×26.0＝2.760mm.(3)因1.731mm＝1.5mm＋0.01mm×23.1，由螺旋測(cè)微器讀數(shù)規(guī)則知a＝20，b＝0.(4)由圖丁所示可得金屬桿的長(zhǎng)度L＝60.10cm.由圖戊知，此游標(biāo)尺為50分度，游標(biāo)尺上第10條刻度線(不計(jì)0刻度線)與主尺上的刻度線對(duì)齊，則該金屬桿直徑d＝4mm＋0.02×10mm＝4.20mm.答案：(1)深度尺10.03(2)2.760(3)200(4)60.104.20命題點(diǎn)二[例1]解析：(1)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中某段時(shí)間的中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度，可得打B點(diǎn)時(shí)小車的速度為vB＝vAC＝sACtAC＝1.20+1.60×10-22×0.10m/s＝0.14m/s.由Δx＝aT2可得小車的加速度為a＝sDG-sAD9T2＝3.18+2.79+2.38-1.98-1.60-1.20×答案：(1)0.140.40(2)①0.10x1T[例2]解析：(1)根據(jù)紙帶的數(shù)據(jù)可得ΔxAD＝xAB＋xBC＋xCD＝6.60cm＋8.00cm＋9.40cm＝24.00cm平均速度為vAD＝xAD(2)根據(jù)第(1)小題結(jié)果補(bǔ)充表格和補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)點(diǎn)圖像得(3)從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，小車運(yùn)動(dòng)的v-Δt圖線可視為一條直線，圖像為此直線用方程v＝kΔt＋b表示，由圖像可知其中k＝101.0-59.00.6cm/s2＝70.0cm/s2，(4)小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，由位移公式x＝v0t＋12at2，整理得xt＝v0＋即v＝vA＋12故根據(jù)圖像斜率和截距可得vA＝b，a＝2k答案：(1)24.0080.0(2)(3)70.059.0(4)b2k[提升訓(xùn)練]1．解析：(1)依題意，知重錘拖著紙帶做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由紙帶可看出從A到F點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離在均勻增大，則打點(diǎn)計(jì)時(shí)器先打A點(diǎn)；每?jī)蓚€(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，則相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為T＝2×0.02s＝0.04s，可得當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打D點(diǎn)時(shí)重物的速度為vD＝CE2T＝8.95+10.71×10(2)①由于本實(shí)驗(yàn)為驗(yàn)證機(jī)械能守恒，需要滿足系統(tǒng)機(jī)械能守恒的條件，所以實(shí)驗(yàn)前需要平衡摩擦力，否則無(wú)法驗(yàn)證，故A錯(cuò)誤；由于開始時(shí)小車受到的合外力，即彈簧彈力是變力，而當(dāng)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)后，小車受到的合外力為零，則小車先做變加速運(yùn)動(dòng)，然后做勻速運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤；若系統(tǒng)機(jī)械能守恒，則有Ep＝12kx2＝12mv2，可得小車的最終速度v＝kmx∝x，即v與彈簧的伸長(zhǎng)量x成正比，故C正確；故選C.②由圖丁可知兩彈簧秤均拉伸到讀數(shù)為2N處釋放，彈簧的形變量不同，彈簧的勁度系數(shù)也不同，則由v＝答案：(1)A2.46(2)①C②不同2．解析：(1)根據(jù)牛頓第二定律，對(duì)鉤碼和小車整體m0g＝(M＋m0)a對(duì)小車T＝Ma整理得T＝m要用鉤碼所受的重力作為小車受到的合力，則使鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量；(4)用鉤碼所受的重力作為小車受到的合力，根據(jù)牛頓第二定律nmg＝Ma整理得a＝mgM結(jié)合圖像k＝mgM可得M＝實(shí)際上，鉤碼本身也有加速度，則nmg＝(m＋M)a整理得a＝mgM+m結(jié)合圖像k＝mgM+m可得小車的質(zhì)量真實(shí)值M＝mgk即測(cè)量值大于真實(shí)值．答案：(1)遠(yuǎn)小于(4)mgk命題點(diǎn)三[例1]解析：鉤碼個(gè)數(shù)為1時(shí)，彈簧A的伸長(zhǎng)量ΔxA＝8.53cm－7.75cm＝0.78cm；彈簧B的伸長(zhǎng)量ΔxB＝18.52cm－16.45cm－0.78cm＝1.29cm；根據(jù)能量守恒定律可知兩根彈簧增加的彈性勢(shì)能等于鉤碼減少的重力勢(shì)能和與空氣摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能之和ΔEp<(0.1852－0.1645)mg＝0.0207mg又mg(ΔxA＋ΔxB)＝0.0207mg可得ΔEp<mg(ΔxA＋ΔxB)答案：0.781.29<[例2]解析：(1)用圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置，只能探究平拋運(yùn)動(dòng)豎直分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，故AC錯(cuò)誤；在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，需要改變小錘擊打的力度，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，故B正確．故選B.(2)為了保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)，需要斜槽末端水平，為了保證小球拋出時(shí)速度相等，每一次小球需要靜止從同一位置釋放，斜槽不需要光滑，故A錯(cuò)誤，C正確；上下調(diào)節(jié)擋板N時(shí)，不必每次等間距移動(dòng)，故B錯(cuò)誤．故選C.(3)豎直方向，根據(jù)y1＝12gt2水平方向x－d2＝v0t聯(lián)立可得v0＝(x－d2)g故A錯(cuò)誤；豎直方向，根據(jù)Δy＝y(tǒng)2－2y1＝gt2，水平方向x＝v0t，聯(lián)立可得v0＝xgy故B錯(cuò)誤；豎直方向根據(jù)y4＝12gt2水平方向4x－d2＝v0t聯(lián)立可得v0＝(4x－d2)g故D正確，C錯(cuò)誤．故選D.答案：(1)B(2)C(3)D[例3]解析：①探究向心力大小的表達(dá)式時(shí)采用的實(shí)驗(yàn)方法是控制變量法，A正確，BC錯(cuò)誤．②由向心力公式F＝mv2R、F＝mω2R、F＝m4答案：①A②角速度平方不變[提升訓(xùn)練]1．解析：(1)刻度尺的最小刻度為1mm，根據(jù)刻度尺的讀數(shù)規(guī)則可知，估讀到最小刻度的下一位，故讀數(shù)為12.20cm.(2)根據(jù)表格數(shù)據(jù)作出圖像，如圖所示．由題意可知FN＋F＝mg，則FN＝mg－kΔx，即FN＝mg－k(x－x0)，得圖像的斜率絕對(duì)值為彈簧的勁度系數(shù)，由圖像可知k＝ΔFNΔx＝答案：(1)12.20(2)83.32．解析：(1)b、c步驟中將小圓環(huán)拉到同一位置O的目的是保證兩次操作力的作用效果相同．(2)在白紙上畫出各力的大小及方向，并用虛線把F的箭頭分別與F1、F2的箭頭連接如圖，能看到所圍成的形狀像是一個(gè)平行四邊形．答案：(1)保證兩次操作力的作用效果相同(2)圖見解析命題點(diǎn)四[例1]解析：(1)①小車通過(guò)光電門的擋光時(shí)間極短，該時(shí)間內(nèi)的平均速度近似等于小車通過(guò)光電門的瞬時(shí)速度，即為v＝dΔt；②由題意可知，小車從釋放到經(jīng)過(guò)光電門的過(guò)程，托盤和砝碼下降的高度為l，則該過(guò)程系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量為|ΔEp|＝m1gl，系統(tǒng)動(dòng)能的增加量為ΔEk＝12(m1＋m2)(dΔt)2；③若系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，則有|ΔEp|＝ΔEk，即m1gl＝12(m1＋m2)(dΔt)2成立，整理得(dΔt)答案：①dΔt②m1gl12(m1＋m2)(dΔt[例2]解析：(1)驗(yàn)證加速度與力的關(guān)系，由牛頓第二定律：a＝FM＝1M·F控制變量法，控制車的質(zhì)量M不變，研究a與F的關(guān)系，故不必保持小車質(zhì)量不變，不需要測(cè)出質(zhì)量大??；(2)為完成實(shí)驗(yàn)還需要測(cè)量①測(cè)出擋光片的寬度d，以便計(jì)算光電門處小車的速度：v＝dt；②測(cè)出小車釋放位置到光電門的距離L，由速度位移公式計(jì)算小車的加速度：v2＝2aL；(3)小車與鉤碼是連接體，鉤碼的重力使小車和鉤碼產(chǎn)生加速度，故繩子的拉力小于鉤碼的重力；(4)細(xì)線水平時(shí)，細(xì)線拉力產(chǎn)生加速度：F＝Ma1；滑輪偏低導(dǎo)致細(xì)線與軌道不平行時(shí)，細(xì)線拉力的水平分力產(chǎn)生加速度：Fcosθ＝Ma2，故a1>答案：(1)B(2)