2015年高三物理實(shí)驗(yàn)總復(fù)習(xí)

力學(xué)實(shí)驗(yàn)部分1．某同學(xué)利用螺旋測(cè)微器測(cè)量一金屬板的厚度．該螺旋測(cè)微器校零時(shí)的示數(shù)如圖(a)所示，測(cè)量金屬板厚度時(shí)的示數(shù)如圖(b)所示．圖(a)所示讀數(shù)為________mm，圖(b)所示讀數(shù)為________mm，所測(cè)金屬板的厚度為________mm.解析：圖(a)：0mm＋0.01mm×1.0＝0.010mm；圖(b)：6.5mm＋0.01mm×37.0＝6.870mm；故所測(cè)金屬板的厚度為6.870mm－0.010mm＝6.860mm.答案：0.0106.8706.8602．在“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，小車拖動(dòng)紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列點(diǎn)．如圖所示，選定五個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.1s，用刻度尺測(cè)量出的數(shù)據(jù)如圖所示，則小車在C點(diǎn)的速度v＝________m/s，小車運(yùn)動(dòng)的加速度a＝________m/s2.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)解析：勻變速直線運(yùn)動(dòng)的紙帶問(wèn)題：①利用這一段時(shí)間的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，可得：v＝eq\f(AE,4t)＝eq\f(0.4962,0.4)＝1.24(m/s)；②利用逐差法求加速度，a＝eq\f(CD＋DE－AB－BC,4t2)＝eq\f(AE－2AC,4t2)＝eq\f(0.4962－2×0.1238,0.04)＝6.22(m/s2)．答案：1.246.223．如圖所示是做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的小車帶動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器上的紙帶打出的點(diǎn)的一部分．圖中每相鄰兩點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫出，交流電的頻率為50Hz，測(cè)得第二個(gè)、第三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)與起點(diǎn)相距d2＝6.00cm，d3＝10.00cm，則(1)第一個(gè)、第四個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)與起點(diǎn)相距d1＝________；d4＝________.(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打第一個(gè)、第二個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度v1＝________，v2＝________和小車的加速度a＝________.解析：(1)設(shè)相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)相距依次為s1、s2、s3、s4，則s1＝d1，s2＝d2－d1＝6.00cm－d1，s3＝d3－d2＝(10.00－6.00)cm＝4.00cm，s4＝d4－d3＝d4－10.00cm在勻加速運(yùn)動(dòng)中，從任意一個(gè)時(shí)刻起在連續(xù)相等的時(shí)間內(nèi)通過(guò)的位移之差相等，即Δs＝s2－s1＝s3－s2＝s4－s3＝(6.00cm－d1)－d1＝4.00cm－(6.00cm－d1)＝(d4－10.00cm)－4.00cm得d1＝eq\f(8,3)cm＝2.67cm，d4＝eq\f(44,3)cm＝14.67cm.(2)因s1＝d1＝eq\f(8,3)cm，s2＝d2－d1＝eq\f(10,3)cm，s3＝4.00cm，而T＝5×0.02s＝0.1s，所以v1＝eq\f(s1＋s2,2T)＝eq\f(\f(8,3)＋\f(10,3),2×0.1)cm/s＝30cm/sv2＝eq\f(s2＋s3,2T)＝eq\f(\f(10,3)＋4.00,2×0.1)cm/s＝eq\f(110,3)cm/s＝36.67cm/sa＝eq\f(v2－v1,T)＝eq\f(\f(110,3)－30,0.1)cm/s2＝eq\f(200,3)cm/s2＝66.67cm/s2.答案：(1)2.67cm14.67cm(2)30cm/s36.67cm/s66.67cm/s24．在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中，需要將橡皮條的一端固定在水平木板上，先用一個(gè)彈簧秤拉橡皮條的另一端到某一點(diǎn)并記下該點(diǎn)的位置；再將橡皮條的另一端系兩根細(xì)繩，細(xì)繩的另一端都有繩套，用兩個(gè)彈簧秤分別勾住繩套，并互成角度地拉橡皮條．(1)某同學(xué)認(rèn)為在此過(guò)程中必須注意以下幾項(xiàng)：A．兩根細(xì)繩必須等長(zhǎng)B．橡皮條應(yīng)與兩繩夾角的平分線在同一直線上C．在使用彈簧秤時(shí)要注意使彈簧秤與木板平面平行D．在用兩個(gè)彈簧秤同時(shí)拉細(xì)繩時(shí)要注意使兩個(gè)彈簧秤的讀數(shù)相等E．在用兩個(gè)彈簧秤同時(shí)拉細(xì)繩時(shí)必須將橡皮條的另一端拉到用一個(gè)彈簧秤拉時(shí)記下的位置其中正確的是________．(填入相應(yīng)的字母)(2)“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)情況如圖甲所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)，OB和OC為細(xì)繩．圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的力的示意圖．①圖乙中的F與F′兩力中，方向一定沿AO方向的是________．②本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是________．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(3)某同學(xué)在坐標(biāo)紙上畫出了如圖所示的兩個(gè)已知力F1和F2，圖中小正方形的邊長(zhǎng)表示2N，兩力的合力用F表示，F(xiàn)1、F2與F的夾角分別為θ1和θ2，關(guān)于F1、F2與F、θ1和θ2關(guān)系正確的有________．A．F1＝4N B．F＝12NC．θ1＝45° D．θ1<θ2解析：(1)兩細(xì)繩套不要太短，但是不一定要等長(zhǎng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；橡皮條與兩繩夾角的平分線是否在同一直線上，由兩分力的大小和方向決定，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；用彈簧秤拉細(xì)繩套時(shí)，彈簧秤與木板平面必須平行，選項(xiàng)C正確；驗(yàn)證力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量分力大小的兩個(gè)彈簧秤的讀數(shù)不一定要相等，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；在同一次實(shí)驗(yàn)中，需要保持F1和F2的作用效果與合力F的作用效果相同，所以選項(xiàng)E正確，本題答案為CE.(2)F′是利用一個(gè)彈簧秤將橡皮條拉到結(jié)點(diǎn)O位置的力，F(xiàn)是利用平行四邊形定則作出的與F′作用效果相同的兩個(gè)分力F1和F2的合力，所以沿AO方向的力一定是F′.本實(shí)驗(yàn)中，需要保證單個(gè)拉力的作用效果與兩個(gè)拉力的作用效果相同，即采用了等效替代法．(3)以F1和F2為鄰邊作平行四邊形，如圖所示，其對(duì)角線表示合力F，由圖可知，F(xiàn)1＝4eq\r(2)N，F(xiàn)＝12N，θ＝45°，θ1>θ2，所以選項(xiàng)BC正確．答案：(1)CE(2)①F′②B(3)BC5．如圖所示是某同學(xué)探究小車加速度與力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置，他將光電門固定在水平軌道上的B點(diǎn)，用不同重物通過(guò)細(xì)線拉同一小車，每次小車都從同一位置A由靜止釋放．(1)若用10分度的游標(biāo)卡尺測(cè)出遮光條的左右方向的寬度d，如圖所示，則寬度為________mm，實(shí)驗(yàn)時(shí)將小車從圖示位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間Δt，則小車經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的速度為v＝________(用字母表示)．(2)測(cè)出多組重物的質(zhì)量m和對(duì)應(yīng)遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間Δt，通過(guò)描點(diǎn)作出線性圖象，研究小車加速度與力的關(guān)系．處理數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)作出________圖象．A．Δt－m B．Δt2－mC.eq\f(1,Δt)－m D.eq\f(1,Δt2)－m(3)有一位同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量作出的圖線如圖所示，試分析①圖線不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是________；②圖線上部彎曲的原因是________．解析：(1)由題圖可知第7條刻度線與主尺刻度線對(duì)齊，游標(biāo)卡尺讀數(shù)為1.1cm－7×0.9mm＝4.7mm，由于遮光條的寬度較小，所以遮光條通過(guò)光電門的平均速度等于物體的瞬時(shí)速度，即v＝eq\f(d,Δt).(2)由2as＝v2，得2as＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt)))2，即a∝eq\f(1,Δt2)，又因?yàn)镕＝mg，所以研究小車加速度與力的關(guān)系處理數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)作出eq\f(1,Δt2)－m圖象．答案：(1)4.7eq\f(d,Δt)(2)D(3)①?zèng)]有平衡摩擦力或摩擦力平衡不夠②未滿足重物質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量6．某同學(xué)利用豎直上拋小球的頻閃照片驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．頻閃儀每隔0.05s閃光一次，圖中所標(biāo)數(shù)據(jù)為實(shí)際距離，該同學(xué)通過(guò)計(jì)算得到不同時(shí)刻的速度如下表(當(dāng)?shù)刂亓铀俣热?.8m/s2，小球質(zhì)量m＝0.2kg，計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)：時(shí)刻t2t3t4t5速度(m/s)4.994.483.98(1)由頻閃照片上的數(shù)據(jù)計(jì)算t5時(shí)刻小球的速度v5＝________m/s；(2)從t2到t5時(shí)間內(nèi)，重力勢(shì)能增量ΔEp＝________J，動(dòng)能減少量ΔEk＝________J；(3)在誤差允許的范圍內(nèi)，若ΔEp與ΔEk近似相等，從而驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律．由上述計(jì)算得ΔEp________ΔEk(選填“>”、“<”或“＝”)，造成這種結(jié)果的主要原因是________．解析：(1)t5時(shí)刻小球的速度v5＝eq\f(16.14＋18.66,2×0.05)×10－2m/s＝3.48m/s.(2)從t2到t5時(shí)間內(nèi)，重力勢(shì)能增量ΔEp＝mgh25＝0.2×9.8×(23.68＋21.16＋18.66)×10－2J＝1.24J，動(dòng)能減少量ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,5)＝1.28J.(3)ΔEp<ΔEk，造成這種結(jié)果的主要原因是存在空氣阻力．答案：(1)3.48(2)1.241.28(3)<存在空氣阻力實(shí)驗(yàn)四驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律【典例1】(2012·安徽高考21·Ⅰ)圖1為“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖．砂和砂桶的總質(zhì)量為m，小車和砝碼的總質(zhì)量為M.實(shí)驗(yàn)中用砂和砂桶總重力的大小作為細(xì)線對(duì)小車?yán)Φ拇笮。畧D1(1)實(shí)驗(yàn)中，為了使細(xì)線對(duì)小車的拉力等于小車所受的合外力，先調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板一端滑輪的高度，使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行．接下來(lái)還需要進(jìn)行的一項(xiàng)操作是()．A．將長(zhǎng)木板水平放置，讓小車連著已經(jīng)穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電，調(diào)節(jié)m的大小，使小車在砂和砂桶的牽引下運(yùn)動(dòng)，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)B．將長(zhǎng)木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?，讓小車連著已經(jīng)穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，撤去砂和砂桶，給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電，輕推小車，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)C．將長(zhǎng)木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?，撤去紙帶以及砂和砂桶，輕推小車，觀察判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)(2)實(shí)驗(yàn)中要進(jìn)行質(zhì)量m和M的選取，以下最合理的一組是()．A．M＝200g，m＝10g、15g、20g、25g、30g、40gB．M＝200g，m＝20g、40g、60g、80g、100g、120gC．M＝400g，m＝10g、15g、20g、25g、30g、40gD．M＝400g，m＝20g、40g、60g、80g、100g、120g(3)圖2是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，A、B、C、D、E、F、G為7個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出．量出相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為：xAB＝4.22cm、xBC＝4.65cm、xCD＝5.08cm、xDE＝5.49cm，xEF＝5.91cm，xFG＝6.34cm.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz，則小車的加速度a＝________m/s2.(結(jié)果保留二位有效數(shù)字)．圖2解析(1)小車在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到重力、支持力、紙帶的拉力、木板對(duì)小車的摩擦力和細(xì)線拉力的作用．為了使細(xì)線對(duì)小車的拉力等于小車所受的合力，因此應(yīng)把木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨龋允怪亓?、支持力、紙帶的拉力和摩擦力的合力為零，即小車做勻速運(yùn)動(dòng)，因此在進(jìn)行這一操作時(shí)，不應(yīng)掛砂桶，小車應(yīng)連接紙帶，A、C項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)正確．(2)由于繩子的拉力不易測(cè)量，本實(shí)驗(yàn)中用砂和砂桶的總重力來(lái)代替繩的拉力，而砂桶做加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度大小為a，則FT＝m(g－a)，當(dāng)砂桶的加速度很小時(shí)，F(xiàn)T近似等于mg，因此實(shí)驗(yàn)中應(yīng)控制實(shí)驗(yàn)條件，使砂桶的加速度很?。挥挟?dāng)小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和砂桶的總質(zhì)量時(shí)，小車和砂桶的加速度才很小，繩的拉力才近似等于砂和砂桶的總重力．C項(xiàng)正確．(3)相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間T＝0.1s，由Δx＝aT2可得a＝eq\f(xFG＋xEF＋xDE－xCD＋xBC＋xAB,3T2)，代入數(shù)據(jù)解得a＝0.42m/s2.答案(1)B(2)C(3)0.42【跟蹤短訓(xùn)】1．如圖3所示，為某同學(xué)安裝的“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)裝置，在小車的前端固定一個(gè)傳感器，和砂桶連接的細(xì)線接在傳感器上，通過(guò)傳感器可顯示出細(xì)線的拉力．在圖示狀態(tài)下開始做實(shí)驗(yàn)．圖3(1)從圖上可以看出，該同學(xué)在裝置和操作中的主要錯(cuò)誤是____________________________________________________________________.(2)若砂和砂桶的質(zhì)量為m，小車和傳感器的總重量為M，做好此實(shí)驗(yàn)________(填“需要”或“不需要”)M?m的條件．解析(2)不加傳感器時(shí)將砂和砂桶的重力作為細(xì)線的拉力，而接了傳感器后細(xì)線的拉力可以直接讀出．答案(1)未平衡摩擦力；細(xì)線與木板不平行；開始實(shí)驗(yàn)時(shí)，小車離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)(2)不需要熱點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與誤差分析【典例2】某實(shí)驗(yàn)小組在實(shí)驗(yàn)室探究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系．(1)甲同學(xué)在小車所受合外力不變時(shí)，改變小車的質(zhì)量，得到數(shù)據(jù)如下表所示：實(shí)驗(yàn)次數(shù)小車質(zhì)量m/kg小車加速度a/(m/s2)小車質(zhì)量的倒數(shù)eq\f(1,m)/kg－110.200.785.0020.400.382.5030.600.251.6740.800.201.2551.000.161.00a.根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖4甲的坐標(biāo)系中描出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)，并作出a－eq\f(1,m)圖象．b．由a－eq\f(1,m)圖象，可得出的結(jié)論為___________________________________．c．小車受到的合力大約為________．(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(2)乙同學(xué)在保持小車質(zhì)量不變的情況下，通過(guò)多次改變對(duì)小車的拉力，由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的a－F圖象如圖乙所示，圖線不過(guò)原點(diǎn)的原因是________，小車的質(zhì)量為________kg.(保留兩位有效數(shù)字)圖4解析(1)c.由牛頓第二定律F＝ma得，a＝eq\f(F,m)，即圖線的斜率等于小車所受的合外力，大小為F＝eq\f(0.76,4.88)N＝0.16N.(2)由圖象可知拉力等于零時(shí)，小車加速度不等于零，故木板傾角過(guò)大；由牛頓第二定律F＝ma得a＝F·eq\f(1,m)，即圖線的斜率等于小車質(zhì)量的倒數(shù)，小車質(zhì)量大小為m＝eq\f(4,2.25－0.25)kg＝2.0kg.答案(1)a.a－eq\f(1,m)圖象如圖所示b．在物體受外力不變時(shí)，物體的加速度與質(zhì)量成反比C．0.16N(2)木板傾角過(guò)大2.0【跟蹤短訓(xùn)】2．某組同學(xué)設(shè)計(jì)了“探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)．圖5甲為實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖，A為小車，B為電火花計(jì)時(shí)器，C為裝有細(xì)砂的小桶，D為一端帶有定滑輪的長(zhǎng)方形木板，實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為細(xì)繩對(duì)小車?yán)等于細(xì)砂和小桶的總重量，小車運(yùn)動(dòng)的加速度a可用紙帶上打出的點(diǎn)求得．(1)圖5乙為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，已知實(shí)驗(yàn)所用電源的頻率為50Hz.根據(jù)紙帶可求出電火花計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)的速度為________m/s，小車的加速度大小為________m/s2.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)圖5(2)在“探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系”時(shí)，某同學(xué)按照自己的方案將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都在坐標(biāo)系中進(jìn)行了標(biāo)注，但尚未完成圖象(如圖6甲所示)．請(qǐng)繼續(xù)幫助該同學(xué)作出坐標(biāo)系中的圖象．(3)在“探究加速度a與合力F的關(guān)系”時(shí)，該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力F的圖線如圖6乙所示，該圖線不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，試分析圖線不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的原因．答：________________________________________________________________________.圖6解析(1)AC這段位移的平均速度等于AC這段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，即B點(diǎn)的瞬時(shí)速度，故vB＝eq\f(AB＋BC,4T)＝eq\f(6.19＋6.70×10－2,4×0.02)m/s＝1.6m/s.由逐差法求解小車的加速度，a＝eq\f(CD＋DE－AB＋BC,42T2)＝eq\f(7.21＋7.72－6.19－6.70×10－2,4×2×0.022)m/s2＝3.2m/s2.(2)將坐標(biāo)系中各點(diǎn)連成一條直線，連線時(shí)應(yīng)使直線過(guò)盡可能多的點(diǎn)，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)大致對(duì)稱分布在直線的兩側(cè)，離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)視為錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，不予考慮，連線如圖所示：(3)圖線與橫軸有截距，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)前沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠．答案(1)1.63.2(2)見解析(3)實(shí)驗(yàn)前沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠探究高考命題視角以本實(shí)驗(yàn)為背景，通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)置題目，不脫離教材而又不拘泥教材，體現(xiàn)開放性、探究性、設(shè)計(jì)性等特點(diǎn)．視角1實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn)用氣墊導(dǎo)軌eq\o(→,\s\up7(替代))長(zhǎng)木板視角2數(shù)據(jù)處理方法的改進(jìn)小車的加速度可以利用傳感器，借助于計(jì)算機(jī)來(lái)處理視角3實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)用氣墊導(dǎo)軌和兩個(gè)光電門來(lái)完成此實(shí)驗(yàn)視角4以本實(shí)驗(yàn)為背景，結(jié)合牛頓第二定律，測(cè)量?jī)山佑|面間的動(dòng)摩擦因數(shù)【典例3】(2013·新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ，22)圖7為測(cè)量物塊與水平桌面之間動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖．實(shí)驗(yàn)步驟如下：圖7①用天平測(cè)量物塊和遮光片的總質(zhì)量M、重物的質(zhì)量m，用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光片的寬度d；用米尺測(cè)量?jī)晒怆婇T之間的距離s；②調(diào)整輕滑輪，使細(xì)線水平；③讓物塊從光電門A的左側(cè)由靜止釋放，用數(shù)字毫秒計(jì)分別測(cè)出遮光片經(jīng)過(guò)光電門A和光電門B所用的時(shí)間ΔtA和ΔtB，求出加速度a；④多次重復(fù)步驟③，求a的平均值eq\x\to(a)；⑤根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求出動(dòng)摩擦因數(shù)μ.回答下列問(wèn)題：(1)測(cè)量d時(shí)，某次游標(biāo)卡尺(主尺的最小分度為1mm)的示數(shù)如圖8所示，其讀數(shù)為________cm.圖8(2)物塊的加速度a可用d、s、ΔtA和ΔtB表示為a＝________.(3)動(dòng)摩擦因數(shù)μ可用M、m、eq\x\to(a)和重力加速度g表示為μ＝________.(4)如果細(xì)線沒(méi)有調(diào)整到水平，由此引起的誤差屬于____________(選填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”)．解析(1)d＝0.9cm＋12×0.05mm＝0.9cm＋0.060cm＝0.960cm.(2)由v＝eq\f(Δx,t)得，vA＝eq\f(d,ΔtA)，vB＝eq\f(d,ΔtB)，物塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則veq\o\al(2,B)－veq\o\al(2,A)＝2ax，即eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,ΔtB)))2－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,ΔtA)))2＝2as，得a＝eq\f(1,2s)eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,ΔtB)))2－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,ΔtA)))2)).(3)整體運(yùn)用牛頓第二定律得：mg－μMg＝(M＋m)eq\x\to(a)，則μ＝eq\f(mg－M＋m\x\to(a),Mg).(4)由實(shí)驗(yàn)裝置引起的誤差為系統(tǒng)誤差．答案(1)0.960(2)eq\f(1,2s)eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,ΔtB)))2－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,ΔtA)))2))(3)eq\f(mg－M＋m\x\to(a),Mg)(4)系統(tǒng)誤差【探究跟蹤】圖9如圖9所示是某同學(xué)探究小車加速度與力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置，他將光電門固定在水平軌道上的B點(diǎn)，用不同重物通過(guò)細(xì)線拉同一小車，每次小車都從同一位置A由靜止釋放．圖10(1)若用10分度的游標(biāo)卡尺測(cè)出遮光條的寬度d，如圖10所示，則寬度為________mm，實(shí)驗(yàn)時(shí)將小車從圖示位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間Δt，則小車經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的速度為v＝________(用字母表示)．(2)測(cè)出多組重物的質(zhì)量m和對(duì)應(yīng)遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間Δt，通過(guò)描點(diǎn)作出線性圖象，研究小車加速度與力的關(guān)系．處理數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)作出________圖象．A．Δt－m B．Δt2－mC.eq\f(1,Δt)－m D．eq\f(1,Δt2)－m圖11(3)有一位同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量作出的圖線如圖11所示，試分析①圖線不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是____________________________________；②圖線上部彎曲的原因是__________________________________________.解析(1)由題圖可知第7條刻度線與主尺刻度線對(duì)齊，游標(biāo)卡尺讀數(shù)為1.1cm－7×0.9mm＝4.7mm，由于遮光條的寬度較小，所以遮光條通過(guò)光電門的平均速度等于物體的瞬時(shí)速度，即v＝eq\f(d,Δt).(2)由2as＝v2，得2as＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt)))2，即a∝eq\f(1,Δt2)，又因?yàn)镕＝mg，所以研究小車加速度與力的關(guān)系處理數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)作出eq\f(1,Δt2)－m圖象．(3)見答案．答案(1)4.7eq\f(d,Δt)(2)D(3)①圖象與橫軸有交點(diǎn)，說(shuō)明在外力比較小時(shí)小車沒(méi)有加速度，因此說(shuō)明實(shí)驗(yàn)前沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足②由實(shí)驗(yàn)原理知：mg＝(M＋m)a，a＝eq\f(mg,M＋m)，由v2＝2as得a＝eq\f(d2,2sΔt2)，所以eq\f(1,Δt2)＝eq\f(2s,d2M＋m)mg，可見當(dāng)m較大而不滿足M?m時(shí)圖象斜率會(huì)明顯減小圖121．某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖12所示的裝置來(lái)探究加速度與力的關(guān)系．彈簧秤固定在一合適的木塊上，桌面的右邊緣固定一個(gè)光滑的定滑輪，細(xì)繩的兩端分別與彈簧秤的掛鉤和礦泉水瓶連接．在桌面上畫出兩條平行線P、Q，并測(cè)出間距d.開始時(shí)將木塊置于P處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木塊剛剛開始運(yùn)動(dòng)為止，記下彈簧秤的示數(shù)F0，以此表示滑動(dòng)摩擦力的大?。賹⒛緣K放回原處并按住，繼續(xù)向瓶中加水后，記下彈簧秤的示數(shù)F，然后釋放木塊，并用秒表記下木塊從P運(yùn)動(dòng)到Q處的時(shí)間t.(1)木塊的加速度可以用d和t表示為a＝________.(2)改變瓶中水的質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn)，確定加速度a與彈簧秤示數(shù)F的關(guān)系．下圖中能表示該同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是________．(3)用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，它的優(yōu)點(diǎn)是________．A．可以改變滑動(dòng)摩擦力的大小B．可以更方便地獲取更多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)C．可以更精確地測(cè)出摩擦力的大小D．可以獲得更大的加速度以提高實(shí)驗(yàn)精度解析(1)由d＝eq\f(1,2)at2可得：a＝eq\f(2d,t2).(2)由牛頓第二定律可知，F(xiàn)－F0＝ma，由a＝eq\f(1,m)F－eq\f(F0,m)，C選項(xiàng)正確．(3)掛鉤碼的方法不能連續(xù)改變細(xì)繩拉力大小，因此不能準(zhǔn)確測(cè)出摩擦力的大小，也不利于獲得多組測(cè)量數(shù)據(jù)，故B、C正確．答案(1)eq\f(2d,t2)(2)C(3)BC2．在用DIS研究小車加速度與外力的關(guān)系時(shí)，某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖13甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置．重物通過(guò)滑輪用細(xì)線拉小車，位移傳感器(發(fā)射器)隨小車一起沿傾斜軌道運(yùn)動(dòng)，位移傳感器(接收器)固定在軌道一端．實(shí)驗(yàn)中把重物的重力作為拉力F，改變重物重力重復(fù)實(shí)驗(yàn)四次，列表記錄四組數(shù)據(jù)．圖13a/(m·s－2)2.012.984.026.00F/N1.002.003.005.00(1)實(shí)驗(yàn)中使用位移傳感器和計(jì)算機(jī)，可以便捷地獲取信息和處理信息，所獲取的信息是________________．(2)在如圖14坐標(biāo)紙上作出小車加速度a和拉力F的關(guān)系圖線．圖14(3)從所得圖線分析該實(shí)驗(yàn)小組在操作過(guò)程中的不當(dāng)之處是：________________________________________________________________________.(4)如果實(shí)驗(yàn)時(shí)，在小車和重物之間接一個(gè)不計(jì)質(zhì)量的微型力傳感器，如圖13乙所示．并以力傳感器示數(shù)表示拉力F，從理論上分析，該實(shí)驗(yàn)圖線的斜率將________．(填“變大”“變小”或“不變”)解析作出圖線是一條直線，但沒(méi)有通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，有縱截距，說(shuō)明不掛重物時(shí)就有加速度，這說(shuō)明軌道傾角過(guò)大，小車的重力沿軌道的分力大于小車受到的摩擦力，平衡摩擦力時(shí)，木板的傾角過(guò)大，如果接上力傳感器，其示數(shù)將小于重物的重力，同樣的加速度，對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)變小，從而圖線斜率要變大．答案(1)在連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的小車位移(2)如圖所示(3)截距過(guò)大，平衡摩擦力時(shí)，木板的傾角過(guò)大(4)變大3．[2013·天津卷，9(2)]某實(shí)驗(yàn)小組利用圖15所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系．圖15(1)下列做法正確的是________(填字母代號(hào))．A．調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳緣K的細(xì)繩與長(zhǎng)木板保持平行B．在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動(dòng)摩擦力時(shí)，將裝有砝碼的砝碼桶通過(guò)定滑輪拴在木塊上C．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開木塊再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源D．通過(guò)增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時(shí)，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度(2)為使砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總重力在數(shù)值上近似等于木塊運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的拉力，應(yīng)滿足的條件是砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量________木塊和木塊上砝碼的總質(zhì)量．(選填“遠(yuǎn)大于”、“遠(yuǎn)小于”或“近似等于”)圖16(3)甲、乙兩同學(xué)在同一實(shí)驗(yàn)室，各取一套圖示的裝置放在水平桌面上，木塊上均不放砝碼、在沒(méi)有平衡摩擦力的情況下，研究加速度a與拉力F的關(guān)系，分別得到圖16中甲、乙兩條直線．設(shè)甲、乙用的木塊質(zhì)量分別為m甲、m乙，甲、乙用的木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為μ甲、μ乙，由圖可知，m甲________m乙，μ甲________μ乙．(選填“大于”、“小于”或“等于”)解析(1)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，牽引木塊的細(xì)繩應(yīng)與長(zhǎng)木板平行；平衡摩擦力時(shí)應(yīng)不掛砝碼桶；對(duì)于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，應(yīng)先接通電源，再放開木塊；平衡摩擦力后，改變木塊上砝碼的質(zhì)量，不需要重新平衡摩擦力．選項(xiàng)A、D正確，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤．(2)對(duì)于系統(tǒng)，根據(jù)牛頓第二定律，有a＝eq\f(mg,M＋m)，牽引小車的拉力F＝Ma＝eq\f(Mmg,M＋m).要使F＝mg，則M≈M＋m，即要求m?M.(3)對(duì)于木塊，根據(jù)牛頓第二定律，得a＝eq\f(F－μMg,M)＝eq\f(F,M)－μg，故a-F圖象的斜率反映了木塊質(zhì)量的倒數(shù)．有eq\f(1,m甲)>eq\f(1,m乙)，所以m甲<m乙．當(dāng)F＝0時(shí)，a＝－μg，即a-F圖在a軸上的截距為－μg，所以－μ甲g<－μ乙g，即μ甲>μ乙．答案(1)AD(2)遠(yuǎn)小于(3)小于大于4．(2013·濰坊月考)在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系活動(dòng)中，某小組設(shè)計(jì)了如圖17所示的實(shí)驗(yàn)裝置．圖中上下兩層水平軌道表面光滑，兩小車前端系上細(xì)線，細(xì)線跨過(guò)滑輪并掛上砝碼盤，兩小車尾部細(xì)線連到控制裝置上，實(shí)驗(yàn)時(shí)通過(guò)控制裝置使兩小車同時(shí)開始運(yùn)動(dòng)，然后同時(shí)停止．圖17(1)在安裝實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，應(yīng)調(diào)整滑輪的高度，使________；在實(shí)驗(yàn)時(shí)，為減小系統(tǒng)誤差，應(yīng)使砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量________小車的質(zhì)量(選填“遠(yuǎn)大于”“遠(yuǎn)小于”“等于”)．(2)本實(shí)驗(yàn)通過(guò)比較兩小車的位移來(lái)比較小車加速度的大小，能這樣比較，是因?yàn)開_______________________________________________________________________．(3)實(shí)驗(yàn)中獲得數(shù)據(jù)如下表所示：小車Ⅰ、Ⅱ的質(zhì)量約為200g.實(shí)驗(yàn)次數(shù)小車?yán)/N位移x/cm1Ⅰ0.1Ⅱ0.246.512Ⅰ0.229.04Ⅱ0.343.633Ⅰ0.341.16Ⅱ0.444.804Ⅰ0.436.43Ⅱ0.545.56在第1次實(shí)驗(yàn)中小車Ⅰ從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的位移如圖18所示，請(qǐng)將測(cè)量結(jié)果填到表中空格處．通過(guò)分析，可知表中第________次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存在明顯錯(cuò)誤，應(yīng)舍棄．圖18解析(1)拉小車的水平細(xì)線要與軌道平行．只有在砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時(shí)，才能認(rèn)為砝碼盤和砝碼的總重力等于細(xì)線拉小車的力．(2)對(duì)初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，時(shí)間相同時(shí)，根據(jù)x＝eq\f(1,2)at2，得eq\f(a1,a2)＝eq\f(x1,x2).(3)刻度尺的最小刻度是1mm，要估讀到毫米的下一位，讀數(shù)為23.86cm－0.50cm＝23.36cm.答案(1)細(xì)線與軌道平行(或水平)遠(yuǎn)小于(2)兩小車從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，且兩小車的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等(3)23.36(23.34～23.38均對(duì))31．在“利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定勻加速直線運(yùn)動(dòng)加速度”的實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在50Hz的低壓交變電源上．某同學(xué)在打出的紙帶上每5點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，共取了A、B、C、D、E、F六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)(每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的四個(gè)點(diǎn)未畫出)．從每一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)處將紙帶剪開把紙帶分成五段(分別為a、b、c、?。甦、e段)，將這五段紙帶由短到長(zhǎng)緊靠但不重疊地粘在xOy坐標(biāo)系中，如圖所示，由此可以得到一條表示v—t關(guān)系的圖線，從而求出加速度的大(1)請(qǐng)你在xOy坐標(biāo)系中用最簡(jiǎn)捷的方法作出能表示v—t關(guān)系的圖線(在圖上作答)，并指出哪個(gè)軸相當(dāng)于v軸？答：________；(2)從第一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)開始計(jì)時(shí)，為求出0.15s時(shí)刻的瞬時(shí)速度，需要測(cè)出哪一段紙帶的長(zhǎng)度？答：________；(3)若測(cè)得a段紙帶的長(zhǎng)度為2.0cm，e段紙帶的長(zhǎng)度為10.0cm，則可求出加速度的大小為________．解析：(1)由題意知在打出的紙帶上每5點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，故兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間所用時(shí)間為t＝0.02×5s＝0.1s．因相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離之差相等，故紙帶做勻加速運(yùn)動(dòng)，可知運(yùn)動(dòng)速度均勻增加，在xOy坐標(biāo)系中用最簡(jiǎn)捷的方法作出能表示v—t關(guān)系的圖線(在圖上作答)如圖所示，y軸相當(dāng)于v軸．(2)若從第一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)開始計(jì)時(shí)，為求出0.15s時(shí)刻的瞬時(shí)速度，即AD段的平均速度；因c－b＝b－a，即c＋a＝2b，則AD段的平均速度為(a＋b＋c)/3t＝3b/3t＝b/t，即b段的平均速度，故只需要測(cè)出b段紙帶的長(zhǎng)度．(3)由e－d＝d－c＝c－b＝b－a＝Δx＝at2，得運(yùn)動(dòng)的加速度a＝2.0m/s2.答案：(1)v—t圖線如解析圖所示y軸相當(dāng)于v軸(2)b(3)2.0m/s24．某實(shí)驗(yàn)小組采用下圖所示的裝置探究“動(dòng)能定理”，圖中小車中可放置砝碼，實(shí)驗(yàn)中，小車碰到制動(dòng)裝置時(shí)，鉤碼尚未到達(dá)地面，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作頻率為50Hz.(1)下圖是鉤碼質(zhì)量為0.03kg、砝碼質(zhì)量為0.02kg時(shí)得到的一條紙帶，在紙帶上選擇起始點(diǎn)O及A、B、C、D和E五個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，可獲得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O的距離x及對(duì)應(yīng)時(shí)刻小車的瞬時(shí)速度v，請(qǐng)將C點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果填在表中的相應(yīng)位置．(2)實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出了圖中的圖線(其中Δv2＝v2－veq\o\al(2,0))，根據(jù)圖線可獲得的結(jié)論是_____________________________________.要驗(yàn)證“動(dòng)能定理”，