專題20力學實驗（原卷版）

專題20力學實驗TOC\o"13"\h\u01專題網(wǎng)絡·思維腦圖 102考情分析·解密高考 203高頻考點·以考定法 2 2一、常用測量儀器的讀數(shù) 2二、紙帶、頻閃照片及光電門類實驗 2三、“彈簧、橡皮條”類實驗 4四、平拋類實驗 4五、探究向心力大小與半徑、角速度、質量的關系 5六、力學創(chuàng)新實驗 5 6 11考向1：力學驗證類實驗 11考向2：力學探究類實驗 13考向:3：力學創(chuàng)新類實驗 1404核心素養(yǎng)·難點突破 1605創(chuàng)新好題·輕松練 22新情境1：光電門類創(chuàng)新實驗 22新情境2：DIS類創(chuàng)新類實驗 24新情境3：頻閃照相類實驗 25考點內容要求學習目標常用測量儀器的讀數(shù)II掌握游標卡尺和螺旋測微器的測量和讀數(shù)方法；掌握利用打點計時器、頻閃照片和光電門測量物體的瞬時速度；掌握彈簧、橡皮筋類測量彈力的大小問題；掌握利用平拋運動規(guī)律驗證碰撞、守恒類問題；掌握探究向心力大小與半徑、加速度、質量的關系的數(shù)據(jù)處理方法；掌握力學創(chuàng)新類題型的實驗分析和數(shù)據(jù)處理問題；紙帶、頻閃照片集光電門實驗II彈簧、橡皮條類實驗II平拋類實驗II探究向心力大小與半徑、角速度、質量的關系I力學創(chuàng)新實驗II一、常用測量儀器的讀數(shù)1.常用實驗儀器的讀數(shù)（1）毫米刻度尺的讀數(shù)：精確到毫米，估讀一位。（2）游標卡尺的讀數(shù)游標尺測量結果(游標尺上第n個刻度線與主尺上的某刻度線對齊時）/mm刻度格數(shù)刻度總長度/mm每小格與1毫米的差值/mm精確度/mm1090.10.1主尺上讀的毫米數(shù)＋0.1n20190.050.05主尺上讀的毫米數(shù)＋0.05n50490.020.02主尺上讀的毫米數(shù)＋0.02n（3）螺旋測微器的讀數(shù)：測量值＝固定刻度整毫米數(shù)＋0.5mm（判斷半毫米刻度線是否露出）＋可動刻度讀數(shù)（含估讀）×0.01mm。二、紙帶、頻閃照片及光電門類實驗1．紙帶類實驗的一般類型測量重力加速度探究加速度與物體受力、物體質量的關系驗證機械能守恒定律圖示說明“紙帶”類實驗三個關鍵點：（1）區(qū)分計時點和計數(shù)點：計時點是指打點計時器在紙帶上打下的點，計數(shù)點是指測量和計算時在紙帶上所選取的點。要注意“每五個點取一個計數(shù)點”與“每隔四個點取一個計數(shù)點”的取點法是一樣的；（2）涉及打點計時器的實驗均是先接通電源，打點穩(wěn)定后，再釋放紙帶；（3）實驗數(shù)據(jù)處理可借助圖像，充分利用圖像斜率、截距等的物理意義注：（1）紙帶記錄的信息：①兩點之間的時間間隔；②兩點之間研究對象的位移。（2）頻閃照片的數(shù)據(jù)處理方法同紙帶類似。（3）光電門中遮光板寬度除以遮光時間即為研究對象在遮光過程的平均速度，因為遮光時間一般較短，所以此速度可看作此過程某一時刻的瞬時速度。（4）實驗中需要測量速度或加速度時，往往需要用到打點計時器或頻閃照相或光電門。2．紙帶或頻閃照片的處理方法3．相關實驗的幾個注意事項（1）探究物體加速度與物體受力、物體質量關系的實驗中，補償阻力的方法是墊高有打點計時器的一端，接通電源，給小車一個初速度，使小車能勻速下滑。另外，小車在長木板上做勻加速直線運動時，繩上的拉力并不等于懸掛物的重力，只有當M車?m掛時，繩上的拉力才近似等于懸掛物的重力。如果繩上連接著力傳感器或測力計，則可直接讀出繩上的拉力，不要求M車?m掛。（2）三、“彈簧、橡皮條”類實驗1．實驗類型實驗探究彈簧彈力和形變量的關系探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律圖示注意事項(1)實驗中不能掛過多的鉤碼，防止彈簧超過彈性限度；(2)畫圖像時，不要連成“折線”，而應讓盡量多的數(shù)據(jù)點坐落在直線上或均勻分布在直線兩側(1)每次拉伸后結點O的位置必須保持不變；(2)記下每次各力的大小和方向；(3)畫力的圖示時應選擇適當?shù)臉硕茸ⅲ海?）驗證動量守恒定律和一些創(chuàng)新性實驗也可能用到彈簧或橡皮條。（2）進行“彈簧、橡皮條”類實驗時注意不要超過彈簧或橡皮條的彈性限度。2．“探究彈簧彈力與形變量的關系”實驗的兩點注意（1）對“探究彈簧彈力與形變量的關系”的實驗題目，不要忽視彈簧自身重力對實驗的影響，若實驗時彈簧豎直懸掛，形變量應是總長度減去彈簧不掛鉤碼時豎直懸掛的長度，而不是減去水平放置時的長度。（2）F-x和F-l圖線的特點（x為彈簧形變量，l為彈簧長度）①F-x圖線為一條過原點的直線，而F-l圖線為一條傾斜直線，但不過原點，在l軸上的截距表示彈簧的原長。②F-x圖線和F-l圖線的斜率均表示彈簧的勁度系數(shù)。③F-x圖線和F-l圖線發(fā)生彎曲的原因是彈簧超出了彈性限度。3．“探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律”實驗的基本思路在誤差允許的范圍內，保證兩個力的作用效果同第三個力的作用效果相同。四、平拋類實驗1．在“探究平拋運動的特點”實驗、“驗證動量守恒定律”實驗中，以及一些創(chuàng)新性實驗的步驟中涉及平拋運動過程的實驗中，涉及平拋運動過程的處理方法是正交分解，水平方向按勻速直線運動的規(guī)律處理，豎直方向按自由落體運動的規(guī)律處理。2．“探究平拋運動的特點”實驗的操作關鍵（1）應保持斜槽末端的切線水平，釘有坐標紙的木板豎直，并使小鋼球的運動靠近坐標紙但不接觸。（2）小鋼球每次必須從斜槽上同一位置無初速度滾下，斜槽的粗糙程度對該實驗沒有影響，在斜槽上釋放小鋼球的高度應適當，使小鋼球以合適的水平初速度拋出。（3）坐標原點（小鋼球做平拋運動的起點）不是槽口的端點，應是小鋼球在槽口時球心在坐標紙上的水平投影點。3．驗證動量守恒定律的四種常用方案實驗利用氣墊導軌完成一維碰撞實驗用兩擺球碰撞驗證動量守恒定律在光滑桌面上兩車碰撞驗證動量守恒定律利用斜槽上滾下的小球驗證動量守恒定律裝置測量值滑塊速度的測量v＝eq\f(Δx,Δt)擺球速度的測量v＝eq\r(2gh)小車速度的測量v＝eq\f(Δx,Δt)速度與平拋運動的水平位移成正比五、探究向心力大小與半徑、角速度、質量的關系1．本實驗應用的探究方法是控制變量法（1）控制兩物體的質量和轉動半徑相同，探究向心力大小與轉動角速度的定量關系。（2）控制兩物體的質量和轉動角速度相同，探究向心力大小與轉動半徑的定量關系。（3）控制兩物體的轉動半徑和角速度相同，探究向心力大小與物體質量的定量關系。2．實驗誤差分析（1）污漬、生銹等使小球的質量、轉動半徑變化，帶來的誤差。（2）儀器不水平帶來的誤差。（3）標尺讀數(shù)不準帶來的誤差。（4）皮帶打滑帶來的誤差。3．用圖像法判斷一個量和另一個量是否成正比時，應畫出這兩個物理量間的關系圖像，在誤差允許的范圍內，若圖像為一條過原點的直線，則說明這兩個物理量成正比；圖像法判斷一個量和另一個量是否成反比時，不應畫這兩個物理量間的關系圖像，而應畫一個量和另一個量的倒數(shù)的圖像，在誤差允許的范圍內，若圖像為一條過原點的直線，則說明這兩個物理量成反比。六、力學創(chuàng)新實驗1．創(chuàng)新實驗的特點及求解的基本思路創(chuàng)新實驗涉及實驗儀器和原理的創(chuàng)新、實驗方案和方法的創(chuàng)新，此類實驗題要用“已有的知識”“學過的實驗方法”“已會用的儀器”，通過知識遷移和能力遷移，進行解答。求解類實驗的基本思路2．測定動摩擦因數(shù)的實驗類型實驗方法創(chuàng)新思維實驗原理將研究運動物體轉化為研究靜止物體利用F彈＝Ff＝μFN求μ讓物塊先做加速運動，當重物掉到地面上之后物塊做勻減速直線運動減速運動中，利用逐差法求加速度，利用F＝μmg＝ma進一步求μ將動摩擦因數(shù)的測量轉化為角度和加速度的測量利用a＝gsinθ－μgcosθ求μ（a通過逐差法求解）將動摩擦因數(shù)的測量轉化為加速度的測量利用veq\o\al(2,B)－veq\o\al(2,A)＝2as求加速度，再利用動力學知識得到μ＝eq\f(mg－（m＋M）a,Mg)將動摩擦因數(shù)的測量轉化為速度的測量，并營造多過程切入水平滑動情景A→B的末速度由B處的光電門測出；C→D過程中，物塊Q做平拋運動；B→C過程中，只有摩擦力對物塊Q做功，利用Wf＝－μmgL＝EkC－EkB，進一步求μ【典例1】（2024·浙江·高考真題）如圖1所示是“探究加速度與力、質量的關系”的實驗裝置。（1）該實驗中同時研究三個物理量間關系是很困難的，因此我們采用的研究方法是；A．放大法

B．控制變量法

C．補償法（2）該實驗過程中操作正確的是；A．補償阻力時小車未連接紙帶B．先接通打點計時器電源，后釋放小車C．調節(jié)滑輪高度使細繩與水平桌面平行（3）在小車質量（選填“遠大于”或“遠小于”）槽碼質量時，可以認為細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．用氣墊導軌代替普通導軌，滑塊代替小車B．在小車上加裝遮光條，用光電計時系統(tǒng)代替打點計時器C．在小車與細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2所示的紙帶，建立以計數(shù)點0為坐標原點的x軸，各計數(shù)點的位置坐標分別為0、、、。已知打點計時器的打點周期為T，則打計數(shù)點5時小車速度的表達式；小車加速度的表達式是。A．

B．

C．【典例2（2023·浙江·統(tǒng)考高考真題）如圖所示，某同學把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系。在B彈簧下端依次掛上質量為m的鉤碼，靜止時指針所指刻度、的數(shù)據(jù)如表。鉤碼個數(shù)012…xA/cm7.758.539.30…xB/cm16.4518.5220.60…鉤碼個數(shù)為1時，彈簧A的伸長量cm，彈簧B的伸長量cm，兩根彈簧彈性勢能的增加量（選填“=”、“<”或“>”）?！镜淅?】（2023·福建·統(tǒng)考高考真題）某小組用圖（a）所示的實驗裝置探究斜面傾角是否對動摩擦因數(shù)產生影響。所用器材有：絨布木板、滑塊、擋光片、米尺、游標卡尺、光電門、傾角調節(jié)儀等。實驗過程如下：（1）將絨布平鋪并固定在木板上，然后將光電門A、B固定在木板上。用米尺測量A、B間距離L；（2）用游標卡尺測量擋光片寬度d，示數(shù)如圖（b）所示。該擋光片寬度（3）調節(jié)并記錄木板與水平面的夾角，讓裝有擋光片的滑塊從木板頂端下滑。記錄擋光片依次經(jīng)過光電門A和B的擋光時間和，求得擋光片經(jīng)過光電門時滑塊的速度大小和。某次測得，則（結果保留3位有效數(shù)字）（4）推導滑塊與絨布間動摩擦因數(shù)的表達式，可得（用L、、、和重力加速度大小g表示），利用所得實驗數(shù)據(jù)計算出值；（5）改變進行多次實驗，獲得與對應的，并在坐標紙上作出關系圖像，如圖（c）所示；（6）根據(jù)上述實驗，在誤差允許范圍內，可以得到的結論為?！镜淅?】（2023·北京·統(tǒng)考高考真題）用頻閃照相記錄平拋小球在不同時刻的位置，探究平拋運動的特點。（1）關于實驗，下列做法正確的是（填選項前的字母）。A．選擇體積小、質量大的小球

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）圖1所示的實驗中，A球沿水平方向拋出，同時B球自由落下，借助頻閃儀拍攝上述運動過程。圖2為某次實驗的頻閃照片，在誤差允許范圍內，根據(jù)任意時刻A、B兩球的豎直高度相同，可判斷A球豎直方向做運動；根據(jù)，可判斷A球水平方向做勻速直線運動。（3）某同學使小球從高度為的桌面水平飛出，用頻閃照相拍攝小球的平拋運動（每秒頻閃25次），最多可以得到小球在空中運動的個位置。（4）某同學實驗時忘了標記重垂線方向，為解決此問題，他在頻閃照片中，以某位置為坐標原點，沿任意兩個相互垂直的方向作為x軸和y軸正方向，建立直角坐標系，并測量出另外兩個位置的坐標值、，如圖3所示。根據(jù)平拋運動規(guī)律，利用運動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?！镜淅?】（2023·天津·統(tǒng)考高考真題）某同學利用圖示的氣墊導軌實驗裝置驗證機械能守恒定律，主要實驗步驟如下：A．將桌面上的氣墊導軌調至水平；B．測出遮光條的寬度dC．將滑塊移至圖示位置，測出遮光條到光電門的距離lD．由靜止釋放滑塊，讀出遮光條通過光電門的遮光時間tE．秤出托盤和砝碼總質量，滑塊（含遮光條）的質量已知當?shù)刂亓铀俣葹間，回答以下問題（用題中所給的字母表示）（1）遮光條通過光電門時的速度大小為；（2）遮光條由靜止運動至光電門的過程，系統(tǒng)重力勢能減少了，遮光條經(jīng)過光電門時，滑塊、托盤和砝碼的總動能為；（3）通過改變滑塊的釋放位置，測出多組、數(shù)據(jù)﹐利用實驗數(shù)據(jù)繪制圖像如圖。若圖中直線的斜率近似等于，可認為該系統(tǒng)機械能守恒。【典例6】（2023·重慶·統(tǒng)考高考真題）某實驗小組用單擺測量重力加速度。所用實驗器材有擺球、長度可調的輕質擺線、刻度尺、50分度的游標卡尺、攝像裝置等。（1）用游標卡尺測量擺球直徑d。當量爪并攏時，游標尺和主尺的零刻度線對齊。放置擺球后游標卡尺示數(shù)如圖甲所示，則擺球的直徑d為mm。（2）用擺線和擺球組成單擺，如圖乙所示。當擺線長度l＝990.1mm時，記錄并分析單擺的振動視頻，得到單擺的振動周期T＝2.00s，由此算得重力加速度g為m/s2（保留3位有效數(shù)字）。（3）改變擺線長度l，記錄并分析單擺的振動視頻，得到相應的振動周期。他們發(fā)現(xiàn)，分別用l和作為擺長，這兩種計算方法得到的重力加速度數(shù)值的差異大小Δg隨擺線長度l的變化曲線如圖所示。由圖可知，該實驗中，隨著擺線長度l的增加，Δg的變化特點是，原因是?？枷?：力學驗證類實驗1．（2023·湖北·模擬預測）某同學用如圖甲所示的裝置驗證動能定理。已知滑塊（帶擋光條）的質量為M、鉤碼的質量為，擋光條的寬度為d。實驗步驟如下：①給氣墊導軌充氣，調整導軌水平，且輕細繩與導軌平行，待穩(wěn)定后由靜止釋放滑塊；②測得擋光條通過光電門的時間為t，擋光條中心到光電門的距離為x，逐漸增大x，測量擋光條通過光電門的時間。（已知當?shù)刂亓铀俣鹊拇笮間）（1）如圖乙所示，用20分度的游標卡尺測量擋光條的寬度，擋光條的寬度為cm。（2）實驗數(shù)據(jù)如表格所示：10202530350.04120.02930.02610.02380.022024343842455891165146817652066觀察表格并結合實驗原理，為了準確地驗證動能定理，當直角坐標系的縱坐標為x時，橫坐標應為（填“”或“”），請你結合表格中的數(shù)據(jù)，先在橫、縱坐標軸上標記合適的標度，再在圖丙中描點畫圖，擬合圖線后觀察圖線的特點，并寫出圖線的函數(shù)關系式（用題目中給出的符號表示）。（3）有同學提出本實驗可以采用不同質量的鉤碼，從同一位置釋放的方式，觀察鉤碼質量與時間的關系來驗證動能定理，請問是否合適？為什么？。2．（2023·陜西·校聯(lián)考一模）如圖所示的實驗裝置可以用來驗證機械能守恒定律，彈簧上端連接一個力傳感器，力傳感器固定在鐵架臺橫梁上，彈簧下端連接一枚鋼球。鋼球上固定一個擋光片，鋼球和擋光片總質量為m。調整兩個光電門的位置，使得鋼球由靜止釋放后能夠通過光電門A和光電門B。測出光電門A、B與彈簧自然狀態(tài)時最下端距離分別為、，重力加速度g。（1）用螺旋測微器測量光電門擋光片厚度如圖所示，則光電門擋光片厚度．（2）實驗過程中測得遮光片經(jīng)過光電門A、B時力傳感器的讀數(shù)分別為、，遮光片經(jīng)過光電門A、B時的擋光時間分別為、，若則表明小球從A到B過程動能（填“增加”或“減少”）（3）小球從光電門A運動到光電門B的過程中，由于彈簧彈力與伸長量成正比，可用平均力計算克服彈力所做的功；然后根據(jù)實驗數(shù)據(jù)得出小球機械能減少量，比較W和，若兩者在誤差范圍內近似相等，則小球和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒。考向2：力學探究類實驗3．（2023·廣西南寧·南寧三中?？寄M預測）某學習小組利用如圖甲所示的裝置做實驗，探究彈簧彈力與形變量的關系。（1）某次實驗得到如圖乙所示彈力F與彈簧長度l的關系圖像（彈簧質量忽略不計），該彈簧原長=cm。（2）換彈簧再次實驗，得到圖丙所示彈力F與彈簧伸長量x之間的關系圖像（彈簧質量忽略不計），由圖丙可知勁度系數(shù)較大的是彈簧（選填“A”或“B”）；還可算出B彈簧的勁度系數(shù)為N/m。（3）對比圖乙和圖丙這兩種作圖方式，求勁度系數(shù)時，P同學認為以彈簧長度作為橫坐標更準確，Q同學認為以彈簧伸長量作為橫坐標更準確，L同學認為兩種方式一樣準確。你認同哪位同學的說法？（選填“P同學”，“Q同學”或者“L同學”）4．（2023·山東濰坊·統(tǒng)考二模）某同學利用如圖甲所示的實驗裝置探究合外力做功與物體動能改變量之間的關系．實驗步驟如下：①用游標卡尺測量遮光條的寬度d，測得小車（含遮光條）的質量為M，用刻度尺測出兩光電門中心間的距離為L．調節(jié)滑輪高度，讓細線與木板始終平行．已知重力加速度為g；②掛上沙桶，調節(jié)木板的傾角，使小車沿木板下滑時通過甲、乙兩光電門的遮光時間相同；③取下沙桶，測得沙和沙桶的總質量為m．將小車從木板上端由靜止釋放，分別記錄小車通過兩光電門甲、乙時的遮光時間、；④改變沙桶總質量和木板傾角，重復步驟②③；⑤進行數(shù)據(jù)處理．回答下列問題：（1）游標卡尺示數(shù)如圖乙所示，則遮光條的寬度；（2）取下沙桶后，小車加速運動過程中受到的合外力大小為（用所給物理量符號表示）；（3）若小車下滑過程中滿足表達式（用所給物理量符號表示），則說明合外力做的功等于動能的改變量．考向:3：力學創(chuàng)新類實驗5．（2023·廣東佛山·統(tǒng)考模擬預測）2023年8月新推出的某國產擁有多項先進技術，其連拍功能可實現(xiàn)每隔拍一張照.某實驗探究小組利用該的連拍功能來探究平拋運動規(guī)律。（1）該小組用對一做平拋運動的小球進行連拍，取從拋出點開始連拍的5張照片進行電腦合成，得到圖甲.進一步作圖后，得到圖乙所示圖像，經(jīng)測量，發(fā)現(xiàn)水平方向相鄰小球的間距幾乎相等，說明小球在水平方向做運動.（2）若小球的實際直徑為D，照片上相鄰小球間距均為x，照片上小球直徑為d，則小球平拋的初速度表達式v0=.

（用題中字母表示）（3）利用游標卡尺測得小球的實際直徑如圖丙所示，則小球的直徑D=cm，用刻度尺測得照片（圖乙）中小球直徑d=0.56cm，通過計算，可得實際長度與照片中的長度之比為.（4）用刻度尺測得照片（圖乙）中y1=0.94cm，y2=1.21cm，y3=1.48cm，y4=1.75cm,通過計算,小球在豎直方向運動的加速度a=m/s2（結果保留三位有效數(shù)字），若該值與當?shù)刂亓铀俣却笮∠嘟?，又因小球做平拋運動豎直方向初速度為零，則說明小球在豎直方向做自由落體運動.6．（2023·全國·校聯(lián)考模擬預測）某同學用如圖甲所示的裝置探究物體做圓周運動的向心力大小與半徑、線速度、質量的關系。用一根細線系住鋼球，另一端連接在固定于鐵架臺上端的力傳感器上，直徑為d的鋼球靜止于A點，將光電門固定在A的正下方。鋼球底部豎直地粘住一片寬度為x的遮光條。（1）用天平測出鋼球質量，用刻度尺測出擺線長度。（2）將鋼球拉至不同位置由靜止釋放，讀出鋼球經(jīng)過A點時力傳感器的讀數(shù)F及光電門的遮光時間t，算出鋼球速度的平方值，具體數(shù)據(jù)如下表所示：12345F/N0.1240.1430.1620.1810.2002.04.05.88.010.1畫出的關系圖像如圖乙所示：（3）由圖像可知，鋼球的重力為N（結果保留3位小數(shù)）。（4）若圖像的斜率為k，鋼球質量為m，重力加速度為g，則F與的關系式為（用所給物理量的符號表示）。（5）某同學通過進一步學習知道了向心力的公式，發(fā)現(xiàn)實驗中使用公式求得鋼球經(jīng)過A點的向心力比測量得到的向心力大，你認為產生誤差的主要原因是。A．鋼球運動過程中受到空氣阻力的影響B(tài)．鋼球經(jīng)過光電門的時間過長C．光電門測出的是遮光條通過時的速度，大于鋼球球心通過最低點的速度D．鋼球釋放的初始位置細繩與豎直方向夾角大于10°1．（2023·安徽宿州·統(tǒng)考一模）某學習小組用圖所示的裝置驗證機械能守恒定律，操作步驟如下：（1）用游標卡尺測出遮光條寬度，如圖所示，則其寬度為；（2）滑塊上安裝遮光條，并置于氣墊導軌上，調節(jié)導軌底部的旋鈕使導軌水平。請借助圖給器材，調整導軌水平的判斷方法：。（3）在滑塊左端固定細線，細線下端懸掛質量為的鉤碼，放手讓滑塊運動，光電門、記錄了被遮時間分別為、，測出兩光電門間的距離，滑塊及遮光條的總質量。則驗證系統(tǒng)機械能守表達式為（用題給字母及重力加速度表示）；（4）該實驗（填“需要”或“不需要”）鉤碼的質量遠小于滑塊及遮光條的總質量。2．（2023·貴州六盤水·統(tǒng)考模擬預測）某實驗小組驗證動量守恒定律。主要實驗器材有：兩個質量不同的滑塊，天平，兩個相同輕質彈簧，兩個壓力傳感器及其配件，氣墊導軌及其配件。（1）用天平測出兩個滑塊的質量，。（2）用充氣泵給氣墊導軌充氣，調節(jié)氣墊導軌水平，并將兩輕質彈簧水平固定在壓力傳感器上，如圖甲所示。（3）水平向右推滑塊，使右側彈簧適當壓縮并鎖定。壓力傳感器開始記錄數(shù)據(jù)，同時開始計時，時刻釋放。與發(fā)生碰撞后，向左運動并壓縮左側彈簧，返回再次壓縮右側彈簧。該過程中，兩壓力傳感器A、B的示數(shù)隨時間變化的圖像如圖乙中A、B所示。（4）若彈簧彈力大小與形變量的關系如圖丙所示；則釋放過程中，彈簧對做的功。（5）和組成的系統(tǒng)，碰撞前總動量，碰撞后總動量。實驗相對誤差，如果小于，則可認為動量守恒。（所有空均保留三位有效數(shù)字）3．（2023·廣東佛山·統(tǒng)考模擬預測）某學習小組利用氣墊導軌通過閃光照相“探究完全非彈性碰撞中的不變量”，氣墊導軌裝置如圖甲所示，所用的氣墊導軌裝置由導軌、滑塊、彈射架等組成。（1）為達成實驗目的，需要在滑塊上安裝輔助裝置，則本實驗需要安裝的輔助裝置應選擇下圖中的（填乙或丙）（乙圖兩滑塊分別裝有彈性圈，丙圖兩滑塊分別裝有撞針和橡皮泥）（2）某次實驗時碰撞前B滑塊靜止，A滑塊勻速向B滑塊運動并發(fā)生碰撞，利用閃光照相的方法連續(xù)4次拍攝得到的閃光照片如圖所示。已知相鄰兩次閃光的時間間隔為0.1s，在這4次閃光的過程中，A、B兩滑塊均在0~80cm范圍內，且第1次閃光時，滑塊A恰好位于x=10cm處。若A、B兩滑塊的碰撞時間及閃光持續(xù)的時間極短，均可忽略不計。設向右方向為正方向，滑塊A碰前和碰后的速度大小分別為m/s、m/s，A、B兩滑塊質量比=。4．（2023·四川成都·統(tǒng)考一模）某同學用圖（a）所示的裝置測量木塊與長木板間的動摩擦因數(shù)。長木板水平固定，木塊通過水平輕繩繞過輕質光滑定滑輪連接重物。（1）實驗時（選填“①”或“②”），得到加速階段的部分紙帶如圖（b）所示，A、B、C、D、E為打下的相鄰的計數(shù)點，相鄰計數(shù)點之間還有4個計時點未畫出。①先接通打點計時器電源，再由靜止釋放重物②先由靜止釋放重物，再接通打點計時器電源（2）測量得，，木塊質量為M=0.5kg，重物質量為m=0.2kg。已知打點計時器的頻率為50Hz，重力加速度，忽略紙帶與打點計時器限位孔之間的阻力。則打下B點時木塊的速度m/s，木塊與長木板間的動摩擦因數(shù)約為μ=。（所有計算結果均保留2位有效數(shù)字）5．（2023·河北·校聯(lián)考模擬預測）某實驗小組用如圖甲所示的裝置來測量當?shù)氐闹亓铀俣?。氣墊導軌固定在水平桌面上，將帶有遮光條的滑塊輕放于氣墊導軌上。輕繩跨過固定在氣墊導軌左端的定滑輪后一端與滑塊相連，另一端與重錘相連。最初保持滑塊靜止。調整滑輪高度使其右側的輕繩與氣墊導軌平行，測得重錘的質量為m=0.2kg，滑塊和遮光條的總質量為M=1kg，遮光條的寬度為d。釋放滑塊前遮光條中心與光電門中心之間的水平距離為L。將滑塊由靜止釋放。測得遮光條通過光電門所用的時間為t。（1）該實驗小組用螺旋測微器測量遮光條的寬度如圖乙所示。則d=mm；（2）多次重復實驗，以L為橫軸，以為縱軸，作出的關系圖像，該圖像為過原點的傾斜直線。測得其斜率為，則當?shù)氐闹亓铀俣萭=（結果保留兩位有效數(shù)字）；（3）保證滑塊釋放的位置不變。某次測得經(jīng)過光電門的時間為t1，將光電門換一個離滑塊較遠的位置再次測得經(jīng)過光電門的時間為t2，測得兩次光電門的位置相距為x，則當?shù)刂亓铀俣龋ㄓ妙}目中所給的字母表示，用上t1、t2）。6．（2024·湖南長沙·統(tǒng)考模擬預測）某同學采用圖甲所示裝置探究“彈簧彈力與伸長量的關系”，安裝好實驗裝置，讓刻度尺與彈簧平行放置，彈簧下端連有水平指針。實驗時，在彈簧下端逐個加掛鉤碼，靜止時，記下鉤碼個數(shù)及指針所指刻度，填入表格如下。12345625.8527.8429.6531.7833.936.02請回答下列問題∶（1）表中有一個數(shù)值記錄不規(guī)范，這是掛個鉤碼時的讀數(shù)；（2）為減小誤差，采用逐差法計算彈簧伸長量。利用計算彈簧的伸長量∶，伸長量的平均值cm；（3）實驗中，每個鉤碼的質量均為，g取，該彈簧的勁度系數(shù)為（結果保留3位有效數(shù)字）；（4）圖乙是同學根據(jù)另一次實驗數(shù)據(jù)描繪的彈簧的伸長量與彈力的關系圖線，圖線的段明顯偏離直線，造成這種現(xiàn)象的主要原因是。7．（2024·全國·模擬預測）某同學做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗，他用兩根自由長度為L0的完全相同的輕彈簧（彈簧始終處于彈性限度內）和重物進行了如下操作：（1）如圖甲所示，把重物通過細繩連接在彈簧下端，穩(wěn)定后測出彈簧的長度L1。（2）如圖乙所示，用兩根彈簧掛起重物，穩(wěn)定時兩彈簧與水平方向的夾角均為53°，測出兩彈簧的長度分別為L2、L3，若力的平行四邊形定則成立，則L0、L1、L2、L3需滿足的條件為。（用題目所給字母表示，sin53°=0.8，cos53°=0.6）（3）本實驗設計的誤差來源可能是（至少寫出兩條）。8．（2024·河北·統(tǒng)考一模）小明同學用如圖1所示的裝置來完成探究“加速度與力、質量的關系”實驗。（1）用該裝置進行實驗，（選填“需要”或“不需要”）補償阻力；（2）根據(jù)實驗要求進行實驗，實驗得到如圖2所示的一條紙帶，已知電源的頻率為50Hz，每兩個相鄰計數(shù)點間還有四個計時點沒有畫出，則小車運動的加速度大小為（保留2位有效數(shù)字）；（3）改變鉤碼的質量，根據(jù)得到的多條紙帶得到小車運動的加速度大小a并記錄對應的力傳感器的示數(shù)F，則根據(jù)實驗數(shù)據(jù)得到的關系可能是。9．（2024·海南·統(tǒng)考模擬預測）物理小組的同學采用如圖1所示的實驗裝置探究平拋運動。讓小球多次從斜槽上的同一位置由靜止開始下滑，再從軌道末端水平飛出。通過描點法畫出小球做平拋運動的部分軌跡，在紙板上分別作出沿水平方向的軸和豎直方向的軸，坐標原點不是平拋運動的起點，如圖2所示。在圖2上找出兩點，并使得兩點的橫坐標滿足，再測出的長度分別為。已知重力加速度為，則小球從點運動到點的時間（用表示），小球做平拋運動的初速度大小為（用表示）。10．（2024·吉林·校聯(lián)考模擬預測）某同學用如圖所示裝置做“探究向心力與速度的關系”的實驗。半徑均為R的半圓軌道AB和四分之一圓弧軌道CD固定在豎直面內，過CD部分最高點D的切線水平，A、C、B在同一水平面上，在D點固定一個力傳感器，D點在地面的投影為O，從A點正上方P點處由靜止釋放一個質量為m的小球，小球沿軌道運動到D點并從D點水平拋出，落地點在Q點（圖中未標出）。（1）對實驗的要求，下列說法正確的是。A．圓弧軌道越光滑越好B．應選用密度大、體積小的小球C．P點位置比D點高即可D．為了使力傳感器的示數(shù)大些，應選用質量小些的球（2）若實驗記錄力傳感器的示數(shù)為F，小球落地點Q到O點的距離為x，改變P點位置進行多次實驗，測得多組F、x，作F—x2圖像，如果圖像是一條傾斜的直線，當圖像與縱軸的截距為、圖像的斜率為時（用已知量m、R、g表示），則說明向心力與速度平方成正比。11．（2024·湖南岳陽·統(tǒng)考一模）某小組為了驗證機械能守恒定律，設計了如圖甲所示的實驗裝置，物塊P、Q用跨過定滑輪的輕繩相連，P底端固定一寬度為d的輕質遮光條，托住P，用刻度尺測出遮光條所在位置A與固定在鐵架臺上的光電門B之間的高度差h（）。已知當?shù)氐闹亓铀俣葹間。（1）用游標卡尺測量遮光條的寬度d如圖丙所示，則圖丙中游標卡尺的讀數(shù)應為cm。（2）下列實驗步驟正確的是A．選擇兩個質量相等的物塊進行實驗 B．實驗時，要確保物塊P由靜止釋放C．需要測量出兩物塊的質量mP和mQ D．需要測量出遮光條從A到達B所用的時間T（3）改變高度h，重復實驗，測得各次遮光條的擋光時間t，以h為橫軸、為縱軸建立平面直角坐標系，在坐標系中作出圖像，如圖丙所示，該圖像的斜率為k，在實驗誤差允許范圍內，若k=（用題中字母表示），則驗證了機械能守恒定律。新情境1：光電門類創(chuàng)新實驗1．（2024·廣西·校聯(lián)考一模）某小組用圖（a）所示的實驗裝置探究斜面傾角是否對動摩擦因數(shù)產生影響。所用器材有：絨布木板、滑塊、擋光片、米尺、游標卡尺、光電門、傾角調節(jié)儀等。實驗過程如下：（1）將絨布平鋪并固定在木板上，然后將光電門A、B固定在木板上。用米尺測量A、B間距離L；（2）用游標卡尺測量擋光片寬度d，示數(shù)如圖（b）所示。該擋光片寬度。（3）調節(jié)并記錄木板與水平面的夾角，讓裝有擋光片的滑塊從木板頂端下滑。記錄擋光片依次經(jīng)過光電門A和B的擋光時間和。若某次測得擋光片經(jīng)過光電門A的擋光時間，求得擋光片經(jīng)過光電門A時滑塊的速度大小為（結果保留2位有效數(shù)字）。（4）推導滑塊與絨布間動摩擦因數(shù)的表達式，可得（用和重力加速度大小g表示），利用所得實驗數(shù)據(jù)計算出值；（5）改變進行多次實驗，獲得與對應的；（6）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，在誤差允許范圍內，可以得到結論。2．（2023·河北衡水·衡水市第二中學?？既＃┠硨嶒炐〗M利用如圖甲所示的裝置來測量當?shù)氐闹亓铀俣?。主要實驗步驟如下：①用游標卡尺測量遮光片的寬度d，示數(shù)如圖乙所示；②用手托住滑塊，使其保持靜止，測出_______（填物理量名稱及表示物理量的字母）、墊塊的厚度h、氣墊導軌左端到墊塊左端的距離L；③接通氣泵，將滑塊由靜止釋放；④記錄遮光片經(jīng)過光電門的時間t。⑤改變滑塊的位置，重復實驗。（1）遮光片的寬度d=cm。（2）將②中劃線部分補充完整。（3）某次實驗中測得，則遮光片通過光電門時的速度大小為m/s（結果保留三位有效數(shù)字）。（4）實驗所測當?shù)刂亓铀俣萭=（用題中所給或所測物理量的字母表示）。（5）將測定的多組g值取平均值后發(fā)現(xiàn)比當?shù)貙嶋H重力加速度略小，主要原因是。3．（2023·廣西南寧·贛州市第三中學?？既＃┯萌鐖D所示的實驗裝置測定重力加速度。實驗器材有：小鋼珠、固定底座、帶有標尺的豎直桿、光電門和組成的光電計時器（其中光電門更靠近小鋼珠釋放點），小鋼珠釋放器（可使小鋼珠無初速釋放）、網(wǎng)兜。實驗時可用兩光電門測量小鋼珠從光電門運動至光電門的時間，并從豎直桿上讀出兩光電門間的距離。（1）用游標卡尺測量小鋼珠的直徑如圖b所示，則直徑為；（2）保持光電門的位置不變，改變光電門的位置，測得多組根據(jù)測得的數(shù)據(jù)作出圖線，若圖線斜率的絕對值為，與縱軸的截距為，根據(jù)圖線可求出重力加速度大小為；縱截距與的大小相等。（忽略空氣阻力）新情境2：DIS類創(chuàng)新類實驗4．（2024·陜西西安·統(tǒng)考一模）為探究物體做勻變速直線運動時平均速度與瞬時速度之間的關系，某物理實驗小組利用數(shù)字化實驗系統(tǒng)（帶有2cm遮光片的小車，兩個光電門，長1.5m力學軌道，計算機）進行了如下實驗。A．調節(jié)力學軌道使小車從軌道一端自由滑下。將第一個光電門固定在距軌道頂端30cm處，第二個光電門安裝在80cm處；B．用實驗系統(tǒng)測量小車經(jīng)過兩個光電門之間的平均速度；C．開始實驗，將小車從軌道頂端無初速釋放，依次移動第二個光電門（第一個不動），使兩光電門之間的距離s逐漸減小，計算機自動記錄實驗數(shù)據(jù)；D．某次實驗中得到了以下5組和s實驗數(shù)據(jù)，并回答以下問題：（m/s）0.0500.0950.1300.1650.195s（m）0.10.20.30.40.5（1）在坐標系中將上述實驗數(shù)據(jù)描點，擬合圖像；（2）從描繪的圖像可得小車經(jīng)過第一個光電門時的瞬時速度是；（3）另一實驗小組同學根據(jù)所學的勻變速直線運動知識推導了之間的函數(shù)關系，發(fā)現(xiàn)、s兩個物理量之間并不滿足線性關系。請你推導出對應的函數(shù)表達式。5．（2023·遼寧鞍山·鞍山一中?？级＃嶒炐〗M利用光電門和數(shù)字傳感設備設計了一個測量當?shù)刂亓铀俣鹊募煽蚣埽鐖D甲所示，框架上裝有兩個光電門，都可上下移動；框架的豎直部分貼有刻度尺，零刻度線在上端，可以直接讀出兩個光電門到零刻度線的距離x1和x2；框架水平部分安裝了電磁鐵，將質量為m的小鐵球吸住。一旦斷電，小鐵球就由靜止釋放，先后經(jīng)過兩個光電門時，與光電門連接的數(shù)字傳感器即可測算出速度大小v1和v2。多次改變兩個光電門的位置，得到多組x1和x2、v1和v2的數(shù)據(jù)建立如圖乙所示的坐標系并描點連線，得出圖線的斜率為k。（1）需要提前向數(shù)字傳感器輸入小球的直徑d，當小鐵球經(jīng)過光電門時，光電門記錄下小球經(jīng)過光電門的時間t，測算出的速度v=。（