【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】2021高考物理二輪復(fù)習(xí)(江蘇專用)-教師用書(shū)-第11講-力學(xué)實(shí)驗(yàn)中?？嫉?個(gè)問(wèn)題

第11講力學(xué)試驗(yàn)中?？嫉?個(gè)問(wèn)題1．(2022·江蘇卷，11)為測(cè)定木塊與桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，小亮設(shè)計(jì)了如圖5－11－1所示的裝置進(jìn)行試驗(yàn)．試驗(yàn)中，當(dāng)木塊A位于水平桌面上的O點(diǎn)時(shí)，重物B剛好接觸地面．將A拉到P點(diǎn)，待B穩(wěn)定后靜止釋放，A最終滑到Q點(diǎn)．分別測(cè)量OP、OQ的長(zhǎng)度h和s.轉(zhuǎn)變h，重復(fù)上述試驗(yàn)，分別記錄幾組試驗(yàn)數(shù)據(jù)．圖5－11－1(1)試驗(yàn)開(kāi)頭時(shí)，發(fā)覺(jué)A釋放后會(huì)撞到滑輪．請(qǐng)?zhí)岢鰞蓚€(gè)解決方法．(2)請(qǐng)依據(jù)下表的試驗(yàn)數(shù)據(jù)作出s－h(huán)關(guān)系的圖象．h/cm20.030.040.050.060.0s/cm19.528.539.048.056.5(3)試驗(yàn)測(cè)得A、B的質(zhì)量分別為m＝0.40kg、M＝0.50kg.依據(jù)s－h(huán)圖象可計(jì)算出A木塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝________.(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)(4)試驗(yàn)中，滑輪軸的摩擦?xí)?dǎo)致μ的測(cè)量結(jié)果________(選填“偏大”或“偏小”)．解析(1)A釋放后撞到滑輪是由于B對(duì)A做的功過(guò)多或A克服摩擦力做功少，若要不撞滑輪則可削減B對(duì)A做的功或增大摩擦力做的功，方法有減小B的質(zhì)量或減小h(B下落的高度)；增大A的質(zhì)量或增大O到滑輪的距離；亦可增加細(xì)線長(zhǎng)度，任選兩法即可．(2)如圖所示．(3)設(shè)A到O點(diǎn)時(shí)速度為v，則PO段有：v2－0＝2a1h，OQ段有：0－v2＝2a2s，故s－h(huán)圖象的斜率k＝eq\f(s,h)＝eq\f(a1,a2)，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律知：在PO段：Mg－μmg＝(M＋m)a1，得a1＝eq\f(Mg－μmg,M＋m)，OQ段：μmg＝ma2，a2＝μg，將a1、a2代入k＝eq\f(a1,a2)可得：μ＝eq\f(M,kM＋m＋m)，由圖象得出k＝eq\f(39,40)，代入上式可得μ＝0.4.(4)因滑輪軸摩擦產(chǎn)生的效果相當(dāng)于A與桌面間摩擦力比實(shí)際的大，即導(dǎo)致μ測(cè)量結(jié)果偏大．答案(1)見(jiàn)解析(2)見(jiàn)解析圖(3)0.4(4)偏大2．(2021·江蘇卷，11)某愛(ài)好小組利用自由落體運(yùn)動(dòng)測(cè)定重力加速度，試驗(yàn)裝置如圖5－11－2所示．傾斜的球槽中放有若干個(gè)小鐵球，閉合開(kāi)關(guān)K，電磁鐵吸住第1個(gè)小球．手動(dòng)敲擊彈性金屬片M，M與觸頭瞬間分開(kāi)，第1個(gè)小球開(kāi)頭下落，M快速恢復(fù)，電磁鐵又吸住第2個(gè)小球．當(dāng)?shù)?個(gè)小球撞擊M時(shí)，M與觸頭分開(kāi)，第2個(gè)小球開(kāi)頭下落……這樣，就可測(cè)出多個(gè)小球下落的總時(shí)間．圖5－11－2(1)在試驗(yàn)中，下列做法正確的有________．A．電路中的電源只能選用溝通電源B．試驗(yàn)前應(yīng)將M調(diào)整到電磁鐵的正下方C．用直尺測(cè)量電磁鐵下端到M的豎直距離作為小球下落的高度D．手動(dòng)敲擊M的同時(shí)按下秒表開(kāi)頭計(jì)時(shí)(2)試驗(yàn)測(cè)得小球下落的高度H＝1.980m,10個(gè)小球下落的總時(shí)間T＝6.5s．可求出重力加速度g＝________m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)在不增加試驗(yàn)器材的狀況下，請(qǐng)?zhí)岢鰷p小試驗(yàn)誤差的兩個(gè)方法．(4)某同學(xué)考慮到電磁鐵在每次斷電后需要時(shí)間Δt磁性才消逝，因此，每個(gè)小球的實(shí)際下落時(shí)間與它的測(cè)量時(shí)間相差Δt，這導(dǎo)致試驗(yàn)誤差．為此，他分別取高度H1和H2，測(cè)量n個(gè)小球下落的總時(shí)間T1和T2.他是否可以利用這兩組數(shù)據(jù)消退Δt對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響？請(qǐng)推導(dǎo)說(shuō)明．解析依據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律h＝eq\f(1,2)gt2解決問(wèn)題．(1)若電源選用直流電源，電磁鐵可正常工作，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；試驗(yàn)時(shí)小球要撞擊M斷開(kāi)電源，因此M應(yīng)在電磁鐵的正下方，選項(xiàng)B正確；小球下落的高度為電磁鐵下端到M的豎直距離與小球直徑的差，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；依據(jù)H＝eq\f(1,2)gt2，t可利用累積法，即從手動(dòng)敲擊M的同時(shí)開(kāi)頭計(jì)時(shí)，測(cè)量出落下n個(gè)小球的時(shí)間T，則一個(gè)小球下落時(shí)間t＝eq\f(T,n)，選項(xiàng)D正確．(2)依據(jù)H＝eq\f(1,2)gt2和t＝eq\f(T,n)，解得g＝eq\f(2H,t2)＝eq\f(2n2H,T2)＝eq\f(2×102×1.980,6.52)m/s2≈9.4m/s2.(3)要減小試驗(yàn)誤差，可以適當(dāng)增大小球下落的高度，并多次測(cè)量取平均值．(4)依據(jù)題意，小球從H1、H2高處落下需要的時(shí)間t1＝eq\f(T1,n)－Δt和t2＝eq\f(T2,n)－Δt，依據(jù)H＝eq\f(1,2)gt2得H1＝eq\f(1,2)geq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(T1,n)－Δt))2和H2＝eq\f(1,2)geq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(T2,n)－Δt))2解得g＝eq\f(2n2\r(H1)－\r(H2)2,T1－T22)，因此可以消退Δt的影響．答案(1)BD(2)9.4(3)增加小球下落的高度；多次重復(fù)試驗(yàn)，結(jié)果取平均值．(其他答案只要合理也可)(4)可以消退Δt對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，推導(dǎo)過(guò)程見(jiàn)解析3．(2022·江蘇卷，11)小明通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證力的平行四邊形定則．(1)試驗(yàn)記錄紙如圖5－11－3所示，O點(diǎn)為橡皮筋被拉伸后伸長(zhǎng)到的位置，兩彈簧測(cè)力計(jì)共同作用時(shí)，拉力F1和F2的方向分別過(guò)P1和P2點(diǎn)；一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮筋時(shí)，拉力F3的方向過(guò)P3點(diǎn)．三個(gè)力的大小分別為：F1＝3.30N、F2＝3.85N和F3＝4.25N．請(qǐng)依據(jù)圖中給出的標(biāo)度作圖求出F1和F2的合力．圖5－11－3(2)認(rèn)真分析試驗(yàn)，小明懷疑試驗(yàn)中的橡皮筋被多次拉伸后彈性發(fā)生了變化，影響試驗(yàn)結(jié)果．他用彈簧測(cè)力計(jì)先后兩次將橡皮筋拉伸到相同長(zhǎng)度，發(fā)覺(jué)讀數(shù)不相同，于是進(jìn)一步探究了拉伸過(guò)程對(duì)橡皮筋彈性的影響．試驗(yàn)裝置如圖5－11－4甲所示，將一張白紙固定在豎直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于O點(diǎn)，下端N掛一重物．用與白紙平行的水平力緩慢地移動(dòng)N，在白紙上記錄下N的軌跡．重復(fù)上述過(guò)程，再次記錄下N的軌跡．5－11－4兩次試驗(yàn)記錄的軌跡如圖乙所示．過(guò)O點(diǎn)作一條直線與軌跡交于a、b兩點(diǎn)，則試驗(yàn)中橡皮筋分別被拉伸到a和b時(shí)所受拉力Fa、Fb的大小關(guān)系為_(kāi)_______．(3)依據(jù)(2)中的試驗(yàn)，可以得出的試驗(yàn)結(jié)果有哪些？________.(填寫(xiě)選項(xiàng)前的字母)A．橡皮筋的長(zhǎng)度與受到的拉力成正比B．兩次受到的拉力相同時(shí)，橡皮筋第2次的長(zhǎng)度較長(zhǎng)C．兩次被拉伸到相同長(zhǎng)度時(shí)，橡皮筋第2次受到的拉力較大D．兩次受到的拉力相同時(shí)，拉力越大，橡皮筋兩次的長(zhǎng)度之差越大(4)依據(jù)小明的上述試驗(yàn)探究，請(qǐng)對(duì)驗(yàn)證力的平行四邊形定則試驗(yàn)提出兩點(diǎn)留意事項(xiàng)．解析(1)依據(jù)圖中所給標(biāo)度作出力F1和F2的圖示，以F1和F2為鄰邊作平行四邊形，畫(huà)出對(duì)角線，量出其長(zhǎng)度，確定其大小F合＝4.8N.(2)以N點(diǎn)為爭(zhēng)辯對(duì)象，進(jìn)行受力分析可知，N點(diǎn)受三力平衡，分別被拉伸到a點(diǎn)和b點(diǎn)時(shí)．設(shè)橡皮筋與豎直方向間的夾角為θ，由平衡條件得橡皮筋的拉力F＝eq\f(mg,cosθ).可見(jiàn)θ相同時(shí)，F(xiàn)相同，故Fa＝Fb.(3)兩次試驗(yàn)結(jié)果表明：兩次受到的拉力相同時(shí)，橡皮筋第2次的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，B對(duì)；橡皮筋的長(zhǎng)度與受到的拉力不成正比，A錯(cuò)；兩次被拉伸長(zhǎng)度相同時(shí)，橡皮筋第1次受到的拉力較大，C錯(cuò)；兩次受到的拉力相同時(shí)，拉力越大，對(duì)應(yīng)的θ角越大，兩次的長(zhǎng)度之差越大，D對(duì)．(4)見(jiàn)答案．答案(1)見(jiàn)下圖，F(xiàn)合＝4.6～4.9都算對(duì)(2)Fa＝Fb(3)BD(4)橡皮筋拉伸不宜過(guò)長(zhǎng)；選用新橡皮筋．(或：拉力不宜過(guò)大；選用彈性好的橡皮筋；換用彈性好的輕彈簧．)查看近幾年的高考試驗(yàn)題不難得出命題規(guī)律：(1)同學(xué)試驗(yàn)的基本操作及數(shù)據(jù)分析(2)創(chuàng)新拓展，設(shè)計(jì)試驗(yàn)．(3)題型特點(diǎn)①“常規(guī)試驗(yàn)題”：該小題命題立足教材，側(cè)重考查完成試驗(yàn)的力量．涉及基本儀器的使用(含讀數(shù))、試驗(yàn)原理和測(cè)量方法的理解、試驗(yàn)條件的把握、試驗(yàn)步驟的編排、試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理、試驗(yàn)誤差的分析．②“力量遷移題”：該命題立足遷移，側(cè)重考查設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔試驗(yàn)方案的力量．突出試驗(yàn)原理的遷移、測(cè)量方法的遷移、數(shù)據(jù)處理方法的遷移(圖象法和平均值法)等．③“創(chuàng)新試驗(yàn)題”：“新”可以更加有效地考查同學(xué)分析問(wèn)題的力量，區(qū)分度也很明顯．其實(shí)這類題照舊是以試驗(yàn)基礎(chǔ)為依據(jù)，只不過(guò)在新的背景、新的命題方式下進(jìn)行考查．?？紗?wèn)題一基本儀器(包括電表)的讀數(shù)1．(2022·福建卷，19(1))某同學(xué)測(cè)定一金屬桿的長(zhǎng)度和直徑，示數(shù)如圖5－11－5甲、乙所示，則該金屬桿的長(zhǎng)度和直徑分別為_(kāi)_______cm和________mm.圖5－11－5解析由圖知金屬桿的長(zhǎng)度為60.10cm，游標(biāo)卡尺主尺讀數(shù)為4mm，游標(biāo)尺10×0.02mm＝0.20mm，故測(cè)量值為4mm＋10×0.02mm＝4.20mm.答案60.104.202．某同學(xué)欲粗測(cè)一金屬圓柱體的電阻率，他分別用游標(biāo)卡尺測(cè)得圓柱體的長(zhǎng)，用螺旋測(cè)微器測(cè)得圓柱體的直徑，用多用電表×1擋測(cè)量電阻，測(cè)量結(jié)果如圖5－11－6所示，示數(shù)分別為_(kāi)_______mm，________mm，________Ω，圓柱體的電阻率大約為_(kāi)_______Ω·m(電阻率結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)．圖5－11－6解析游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為70mm＋14×0.05mm＝70.70mm；螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為5mm＋10.0×0.01mm＝5.100mm；多用電表的讀數(shù)為27Ω，依據(jù)電阻定律R＝ρeq\f(L,S)，圓柱體的電阻率為ρ＝Req\f(S,L)＝Req\f(πD2,4L)＝7.8×10－3Ω·m.答案70.705.100277.8×10－33．(1)①圖5－11－7甲用0.6A量程時(shí)，對(duì)應(yīng)刻度盤(pán)上每一小格代表________A，表針的示數(shù)是________A；當(dāng)使用3A量程時(shí)，對(duì)應(yīng)刻度盤(pán)上每一小格代表________A，圖中表針示數(shù)為_(kāi)_______A.②圖乙使用較小量程時(shí)，每小格表示________V，圖中指針的示數(shù)為_(kāi)_______V．若使用的是較大量程，則這時(shí)表盤(pán)刻度每小格表示________V，圖中表針指示的是________V.圖5－11－7圖5－11－8(2)旋鈕式電阻箱如圖5－11－8所示，電流從接線柱A流入，從B流出，則接入電路的電阻為_(kāi)_____Ω.今欲將接入電路的電阻改為2087Ω，最簡(jiǎn)潔的操作方法是________．若用兩個(gè)這樣的電阻箱，則可得到的電阻值范圍為_(kāi)_______．解析(1)①使用0.6A量程時(shí)，刻度盤(pán)上的每一小格為0.02A，指針的示數(shù)為0.44A；當(dāng)換用3A量程時(shí)，每一小格為0.1A，指針示數(shù)為2.20A.②電壓表使用3V量程時(shí)，每小格表示0.1V，指針示數(shù)為1.70V；使用15V量程時(shí)，每小格為0.5V，指針示數(shù)為8.5V.(2)電阻為1987Ω.最簡(jiǎn)潔的操作方法是將“×1k”旋鈕調(diào)到2，再將“×100”旋鈕調(diào)到0.每個(gè)電阻箱的最大阻值是9999Ω，用這樣兩個(gè)電阻箱串聯(lián)可得到的最大電阻2×9999Ω＝19998Ω.故兩個(gè)這樣的電阻箱，則可得到的電阻值范圍為0～19998Ω.答案(1)①0.020.440.12.20②0.11.700.58.5(2)1987將“×1k”旋鈕調(diào)到2，再將“×100”旋鈕調(diào)到00～19998Ω1．游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器的讀數(shù)技巧記住兩點(diǎn)：一是全部讀數(shù)肯定以毫米為單位并留意主尺刻度對(duì)應(yīng)的毫米數(shù)，依據(jù)結(jié)果再變換單位；二是以毫米為單位，小數(shù)點(diǎn)后數(shù)字分別是，螺旋測(cè)微器是3位、20分度和50分度游標(biāo)卡尺是2位、10分度游標(biāo)卡尺和毫米刻度尺是1位．2．電壓表、電流表、多用電表的讀數(shù)技巧(1)對(duì)電表讀數(shù)問(wèn)題，要先弄清楚電表的精確度，即每小格的數(shù)值，再確定估讀的方法，是eq\f(1,2)、eq\f(1,5)還是eq\f(1,10)估讀，明確讀數(shù)的小數(shù)位數(shù)．(2)多用電表的使用問(wèn)題，在弄清其基本原理的基礎(chǔ)上，會(huì)選擇測(cè)量項(xiàng)目及量程、擋位，能區(qū)分機(jī)械調(diào)零和歐姆調(diào)零的區(qū)分，把握測(cè)量電阻的步驟，此外，會(huì)看多用電表表盤(pán)，最上排不均勻刻度為測(cè)電阻時(shí)讀數(shù)刻度，讀出表盤(pán)刻度后應(yīng)乘以擋位倍率；中間刻度是均勻的，為測(cè)量電壓和電流的讀數(shù)刻度，下面三排數(shù)字均為便利讀數(shù)所標(biāo)注；最下排刻度專為測(cè)量2.5V以下溝通電壓所用，一般較少使用．?？紗?wèn)題二“紙帶類”試驗(yàn)(一套裝置、一條紙帶串聯(lián)力學(xué)五個(gè)試驗(yàn))圖5－11－94．(速度隨時(shí)間的變化規(guī)律)某同學(xué)利用圖5－11－9所示的試驗(yàn)裝置做爭(zhēng)辯勻變速直線運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)．①按住小車(chē)，在小吊盤(pán)中放入適當(dāng)質(zhì)量的物塊．釋放小車(chē)，小車(chē)由靜止開(kāi)頭運(yùn)動(dòng)．②按試驗(yàn)要求正確裝上紙帶，讓小車(chē)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，按住小車(chē)，打開(kāi)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，釋放小車(chē)，獲得一條帶有點(diǎn)跡的紙帶．③在獲得的紙帶上清楚的部分，每5個(gè)間隔標(biāo)注一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，并分別標(biāo)注為A、B、C、….測(cè)量相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距s1、s2、s3、….并將其記錄在紙帶上對(duì)應(yīng)的位置處．完成下列填空：(1)已知試驗(yàn)裝置中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的電源是頻率為50Hz的低壓溝通電源，若打點(diǎn)的時(shí)間間隔用Δt表示，則Δt＝________s.(2)圖5－11－10為用刻度尺測(cè)量所得紙帶上的s1、s2、s3和s4的狀況，a可用s1、s4和Δt表示為a＝________；vB可用s1、s2和Δt表示為vB＝________.(3)由圖5－11－10可讀出s1＝________cm，s2＝________cm，s4＝________cm.由此求得加速度的大小a＝________m/s2，vB＝________m/s(計(jì)算結(jié)果取3位有效數(shù)字)．圖5－11－10解析(1)打點(diǎn)的時(shí)間間隔Δt＝1/f＝1/50s＝0.02s.(2)由逐差法和Δs＝aT2，T＝5Δt得s4－s1＝3a(5Δt)2，解得a＝eq\f(s4－s1,75Δt2).依據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體在一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于該段時(shí)間中間的瞬時(shí)速度可得vB＝eq\f(s1＋s2,2×5Δt)＝eq\f(s1＋s2,10Δt).(3)依據(jù)刻度尺的讀數(shù)規(guī)章可知，s1＝2.58cm－0.90cm＝1.68cm，s2＝5.00cm－2.58cm＝2.42cm，s4＝12.00cm－8.12cm＝3.88cm.加速度的大小a＝eq\f(s4－s1,75Δt2)＝0.733m/s2，打B點(diǎn)時(shí)的速度vB＝eq\f(s1＋s2,10Δt)＝0.205m/s答案(1)0.02(2)eq\f(s4－s1,75Δt2)eq\f(s1＋s2,10Δt)(3)1.682.423.880.7330.2055．(探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系)(2022·高考沖刺卷八)某同學(xué)利用如圖5－11－11甲所示的裝置探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”．圖5－11－11(1)關(guān)于該試驗(yàn)的操作和數(shù)據(jù)處理，下列說(shuō)法正確的是________．A．可以用天平測(cè)出砝碼和砝碼盤(pán)的總質(zhì)量m1和小車(chē)的質(zhì)量m2，由公式a＝eq\f(m1g,m2)求出小車(chē)的加速度B．應(yīng)使小車(chē)的質(zhì)量遠(yuǎn)小于砝碼和砝碼盤(pán)的總質(zhì)量，以減小試驗(yàn)誤差C．處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)接受描點(diǎn)法畫(huà)圖象，是為了減小誤差D．處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)接受a－eq\f(1,m)圖象，是為了便于依據(jù)圖線直觀作出推斷(2)在試驗(yàn)中，利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出了多條紙帶，該同學(xué)選取了其中較為抱負(fù)的一條進(jìn)行分析，紙帶上A、B、C、D、E、F、G為7個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔是0.1s，距離如圖乙所示，單位是cm，則小車(chē)的加速度為_(kāi)_______m/s2.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)解析小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度必需依據(jù)小車(chē)后面的打點(diǎn)紙帶進(jìn)行處理計(jì)算，故A錯(cuò)誤；設(shè)在小車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中輕繩對(duì)小車(chē)的拉力為T(mén)，則依據(jù)牛頓其次定律有：T＝m2a，m1g－T＝m1a，整理可得T＝eq\f(m1g,1＋\f(m1,m2))，由此式可以看出，只有當(dāng)m1?m2即砝碼和砝碼盤(pán)的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量時(shí)才有T≈m1g，所以B錯(cuò)誤；利用圖象來(lái)處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)可有效減小試驗(yàn)帶來(lái)的誤差，C正確；在試驗(yàn)時(shí)作a－eq\f(1,m)的圖象而不是作a－m圖象，是為了便于直接從圖象上觀看a、m之間的關(guān)系，D正確．依據(jù)給出的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用逐差法可求得加速度a＝1.59m/s2.答案(1)CD(2)1.596．(驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律)某同學(xué)利用如圖5－11－12所示的裝置來(lái)驗(yàn)證由小車(chē)與鉤碼組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒圖5－11－12(1)現(xiàn)供應(yīng)如下器材：A．小車(chē)B．鉤碼C．一端帶滑輪的長(zhǎng)木板D．細(xì)繩E．電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器F．紙帶G．毫米刻度尺H．游標(biāo)卡尺I．低壓溝通電源J．220V溝通電源試驗(yàn)中不需要的器材是________(填寫(xiě)器材前的字母)，還需要的器材是________．(2)為盡可能消退摩擦力對(duì)本試驗(yàn)的影響，使驗(yàn)證結(jié)果盡可能精確?????，則小車(chē)質(zhì)量M和鉤碼質(zhì)量m的關(guān)系應(yīng)當(dāng)滿足________．(3)小明和小軍同學(xué)在做該試驗(yàn)時(shí)，小明認(rèn)為只要接受平衡摩擦力的方法將摩擦力平衡掉就可以了，無(wú)須滿足(2)問(wèn)中小車(chē)質(zhì)量M和鉤碼質(zhì)量m的關(guān)系，而小軍卻否認(rèn)小明的看法，你認(rèn)為小明的看法________(選填“正確”或“不正確”)，理由是____________________________________________________．(4)兩位同學(xué)統(tǒng)一觀點(diǎn)后完成試驗(yàn)，得到一條紙帶，去掉前面比較密集的點(diǎn)，選擇點(diǎn)跡清楚且便于測(cè)量的連續(xù)7個(gè)點(diǎn)(標(biāo)號(hào)為0～6)，測(cè)出相關(guān)距離如圖5－11－13所示，要驗(yàn)證在第2點(diǎn)與第5點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)的機(jī)械能相等，則應(yīng)滿足關(guān)系式_____________(設(shè)小車(chē)質(zhì)量M，鉤碼質(zhì)量m，打點(diǎn)周期為T(mén).)圖5－11－13解析(1)試驗(yàn)不需要游標(biāo)卡尺，距離由刻度尺測(cè)量，電火花計(jì)時(shí)器直接使用220V溝通電源，不需要低壓溝通電源，不需要的器材是H、I.還需要天平測(cè)量鉤碼的質(zhì)量．(2)為盡可能消退摩擦力對(duì)本試驗(yàn)的影響，使驗(yàn)證結(jié)果盡可能精確?????，則小車(chē)質(zhì)量M和鉤碼質(zhì)量m的關(guān)系應(yīng)當(dāng)滿足M?m，這樣能使摩擦力做的功相對(duì)少些，以減小機(jī)械能的損失．(3)小明的看法不正確，由于平衡摩擦力后，摩擦力還做負(fù)功，系統(tǒng)機(jī)械能不守恒．(4)利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論：v2＝eq\f(d3－d1,2T)，v5＝eq\f(d6－d4,2T)從第2點(diǎn)到第5點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)能增加：eq\f(1,2)(M＋m)(eq\f(d6－d4,2T))2－eq\f(1,2)(M＋m)(eq\f(d3－d1,2T))2從第2點(diǎn)到第5點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)的重力勢(shì)能減小量：mg(d5－d2)應(yīng)滿足關(guān)系式mg(d5－d2)＝eq\f(1,2)(M＋m)(eq\f(d6－d4,2T))2－eq\f(1,2)(M＋m)(eq\f(d3－d1,2T))2答案(1)H，I天平(2)M?m(3)不正確，由于平衡摩擦力后，摩擦力還做負(fù)功，系統(tǒng)機(jī)械能不守恒(4)mg(d5－d2)＝eq\f(1,2)(M＋m)(eq\f(d6－d4,2T))2－eq\f(1,2)(M＋m)(eq\f(d3－d1,2T))27．(創(chuàng)新拓展試驗(yàn)——測(cè)定動(dòng)摩擦因數(shù))測(cè)定木塊與長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)時(shí)，接受如圖5－11－14甲所示的裝置，圖中長(zhǎng)木板水平固定．圖5－11－14(1)試驗(yàn)過(guò)程中，電火花計(jì)時(shí)器接在頻率為50Hz的溝通電源上．調(diào)整定滑輪高度，使________________________________________________________________________．(2)已知重力加速度為g，測(cè)得木塊的質(zhì)量為M，砝碼盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量為m，木塊的加速度為a，則木塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝________.(3)如圖乙所示為木塊在水平木板上帶動(dòng)紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)打出的一條紙帶的一部分，0、1、2、3、4、5、6為計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出．從紙帶上測(cè)出x1＝3.20cm，x2＝4.52cm，x5＝8.42cm，x6＝9.70cm.則木塊加速度大小a＝________m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)．解析(1)為保證細(xì)線對(duì)木塊的拉力沿水平方向，需要調(diào)整定滑輪高度，使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行．(2)設(shè)細(xì)線中的拉力為F，對(duì)木塊，由牛頓其次定律得F－μMg＝Ma，對(duì)砝碼及砝碼盤(pán)組成的整體，由牛頓其次定律得mg－F＝ma，聯(lián)立解得μ＝eq\f(mg－m＋Ma,Mg).(3)兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T(mén)＝5×1/f＝5×1/50s＝0.1s．利用Δx＝aT2和逐差法可得小車(chē)的加速度大小為a＝eq\f(x5－x1＋x6－x2,8T2)，代入相關(guān)數(shù)據(jù)得a＝1.3m/s2.答案(1)細(xì)線與長(zhǎng)木板平行(2)eq\f(mg－m＋Ma,Mg)(3)1.31．“長(zhǎng)木板、小車(chē)、紙帶、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”體現(xiàn)在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的試驗(yàn)中都需要平衡摩擦力，平衡摩擦力的方法是將小車(chē)放在木板上，把木板不帶滑輪的一端墊高，在小車(chē)后面接一條紙帶，穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，讓小車(chē)在沒(méi)有牽引力的狀況下恰能勻速下滑(推斷其勻速下滑的依據(jù)是，紙帶上的點(diǎn)間距是一樣的)．2．測(cè)定動(dòng)摩擦因數(shù)試驗(yàn)的關(guān)鍵點(diǎn)：木板必需水平，細(xì)線必需與長(zhǎng)木板平行，這樣才能使壓力等于木塊的重力，細(xì)線對(duì)木塊的拉力沿水平方向．3．上述題給我們的啟示是試驗(yàn)命題可以突破教材上的試驗(yàn)框架，變換試驗(yàn)器材，編制立于教材又不拘泥于教材的試驗(yàn)試題，以考查考生氣敏運(yùn)用試驗(yàn)學(xué)問(wèn)的力量．分析處理紙帶的方法是力學(xué)試驗(yàn)處理數(shù)據(jù)的重要方法，在力學(xué)試驗(yàn)復(fù)習(xí)過(guò)程中，肯定要把握打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用方法，真正把握各個(gè)力學(xué)試驗(yàn)的試驗(yàn)原理和試驗(yàn)的關(guān)鍵點(diǎn)．只有依據(jù)試驗(yàn)原理把握各個(gè)試驗(yàn)的關(guān)鍵點(diǎn)，才能以不變應(yīng)萬(wàn)變，立于不敗之地．?？紗?wèn)題三“橡皮條、彈簧”類試驗(yàn)8．(2022·鹽城市高三第三次模擬)圖5－11－15甲是“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的試驗(yàn)裝置，請(qǐng)完成試驗(yàn)操作與記錄：①將彈簧測(cè)力計(jì)A掛于固定點(diǎn)P，下端用細(xì)線ac掛一重物G，如圖中虛線所示，記錄：測(cè)力計(jì)A的讀數(shù)F0.②用彈簧測(cè)力計(jì)B的掛鉤拉另一細(xì)線的b端，該細(xì)線的另一端系在細(xì)線ac上的O點(diǎn)處，手持測(cè)力計(jì)B保持水平方向緩慢向左拉，到達(dá)如圖所示位置，記錄：O點(diǎn)的位置、________、________、________、______和細(xì)線Oc的方向．③某同學(xué)已作出FA、FB和合力試驗(yàn)值F′的圖示，請(qǐng)?jiān)趫D乙中作出合力理論值F的圖示，比較F′和F的大小和方向，可以得出結(jié)論：互成角度的________遵循平行四邊形定則．圖5－11－15答案②測(cè)力計(jì)A的讀數(shù)測(cè)力計(jì)B的讀數(shù)細(xì)線Oa的方向細(xì)線Ob的方向③以表示FA、FB的線段為鄰邊作平行四邊形，其對(duì)角線所表示的力就是合力試驗(yàn)值的大小和方向，如圖所示兩個(gè)力(或兩個(gè)共點(diǎn)力)的合成彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)先看清彈簧測(cè)力計(jì)的量程和分度值，然后再依據(jù)指針?biāo)傅奈恢?肯定要看指針末端所指的位置)讀出所測(cè)量的力的大小，若分度值為0.1，則讀數(shù)時(shí)在精確度后加一估讀數(shù)即可(即有兩位小數(shù))．若分度值為0.2，則所讀數(shù)值小數(shù)點(diǎn)后只能有一位小數(shù)．常考問(wèn)題四力學(xué)創(chuàng)新拓展試驗(yàn)9．(試驗(yàn)器材的等效替換)(2022·廣東卷，34(2))某同學(xué)依據(jù)機(jī)械能守恒定律，設(shè)計(jì)試驗(yàn)探究彈簧的彈性勢(shì)能與壓縮量的關(guān)系．(1)如圖5－11－16(a)所示，將輕質(zhì)彈簧下端固定于鐵架臺(tái)，在上端的托盤(pán)中依次增加砝碼，測(cè)量相應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度，部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表，由數(shù)據(jù)算得勁度系數(shù)k＝________N/m.(g取9.80m/s2)砝碼質(zhì)量(g)50100150彈簧長(zhǎng)度(cm)8.627.636.66(2)取下彈簧，將其一端固定于氣墊導(dǎo)軌左側(cè)，如圖5－11－16(b)所示，調(diào)整導(dǎo)軌使滑塊自由滑動(dòng)時(shí)，通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)的速度大小________．(3)用滑塊壓縮彈簧，記錄彈簧的壓縮量x；釋放滑塊，記錄滑塊脫離彈簧后的速度v.釋放滑塊過(guò)程中，彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_______．(4)重復(fù)(3)中的操作，得到v與x的關(guān)系如圖5－11－16(c)，由圖可知，v與x成________關(guān)系．由上述試驗(yàn)可得結(jié)論：對(duì)同一根彈簧，彈性勢(shì)能與彈簧的________成正比．圖5－11－16解析(1)據(jù)F1＝mg＝k(x0－x1)，F(xiàn)2＝2mg＝k(x0－x2)，有：ΔF＝F2－F1＝k(x1－x2)，則k＝eq\f(0.49,0.0099)N/m＝49.5N/m，同理可以求得：k′＝eq\f(0.49,0.0097)N/m＝50.5N/m，則勁度系數(shù)為：eq\x\to(k)＝eq\f(k＋k′,2)＝50N/m.(2)使滑塊通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)時(shí)的速度相等，則可以認(rèn)為滑塊離開(kāi)彈簧后做勻速直線運(yùn)動(dòng)．(3)彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為滑塊的動(dòng)能．(4)由于v－x圖線是過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，所以v與x成正比；彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，即E彈＝eq\f(1,2)mv2，即彈性勢(shì)能與速度平方成正比，則彈性勢(shì)能與壓縮量平方成正比．答案(1)50(2)相等(3)滑塊的動(dòng)能(4)正比壓縮量的平方10．(試驗(yàn)結(jié)論的拓展延長(zhǎng))物理愛(ài)好小組的同學(xué)現(xiàn)用圖5－11－17甲所示的試驗(yàn)裝置“爭(zhēng)辯勻變速直線運(yùn)動(dòng)”：表面粗糙的木板固定在水平桌面上，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的溝通電源的頻率為50Hz，小車(chē)到滑輪的距離大于鉤碼到地面之間的距離．試驗(yàn)時(shí)先用手固定小車(chē)，掛上適量的鉤碼，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，釋放小車(chē)，小車(chē)在鉤碼的作用下開(kāi)頭做勻加速運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列的點(diǎn).鉤碼落地后，小車(chē)連續(xù)在木板上向前運(yùn)動(dòng)．圖乙是鉤碼落地后打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一段紙帶，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為T(mén)＝0.1s，解答下列問(wèn)題(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)：圖5－11－17(1)他們已計(jì)算出小車(chē)在通過(guò)計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2、3、4、5、6的瞬時(shí)速度，并填入了下表，以0點(diǎn)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，依據(jù)表中的數(shù)據(jù)請(qǐng)你在圖5－11－18中作出小車(chē)的v－t圖象.各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度單位(m/s)v1v2v3v4v5v60.4120.3640.3140.2640.2150.165(2)由所作的v－t圖象可推斷出小車(chē)做________(選填“勻速直線運(yùn)動(dòng)”或“勻變速直線運(yùn)動(dòng)”或“不能推斷”)(3)依據(jù)圖象可求得鉤碼落地后小車(chē)的加速度a＝______m/s2；(4)若小車(chē)的質(zhì)量m＝1kg，則小車(chē)與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝______(g＝10m/s2)．圖5－11－18解析(1)所作的圖象如圖所示．(2)所作的v－t圖象為一條傾斜的直線，所以小車(chē)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)．(3)v－t圖象的斜率表示小車(chē)的加速度．為求直線的斜率可在直線上取兩個(gè)距離較遠(yuǎn)的點(diǎn)，如(0.2,0.364)、(0.6,0.165)，依據(jù)圖象斜率的物理意義有：a＝k＝eq\f(0.165－0.364,0.6－0.2)m/s2＝－0.50m/s2，負(fù)號(hào)表示小車(chē)做勻減速直線運(yùn)動(dòng)．(4)鉤碼落地后，小車(chē)在水平面上只受摩擦力的作用，做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，依據(jù)牛頓其次定律有a＝－eq\f(μmg,m)，由此可得μ＝－eq\f(a,g)＝eq\f(0.50,10)＝0.05.答案(1)所作圖象如解析圖所示(2)勻變速直線運(yùn)動(dòng)(3)－0.50(－0.45～－0.53均正確)(4)0.05(0.045～0.053均正確)11．(試題情景及試驗(yàn)設(shè)計(jì)形式上的創(chuàng)新)(2022·山東卷，21)某試驗(yàn)小組利用彈簧秤和刻度尺，測(cè)量滑塊在木板上運(yùn)動(dòng)的最大速度．試驗(yàn)步驟：①用彈簧秤測(cè)量橡皮泥和滑塊的總重力，記作G；②將裝有橡皮泥的滑塊放在水平木板上，通過(guò)水平細(xì)繩和固定彈簧秤相連，如圖5－11－19所示．在A端向右拉動(dòng)木板，待彈簧秤示數(shù)穩(wěn)定后，將讀數(shù)記作F；圖5－11－19③轉(zhuǎn)變滑塊上橡皮泥的質(zhì)量，重復(fù)步驟①②；試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示：G/N1.502.002.503.003.504.00F/N0.590.830.991.221.371.61④如圖5－11－20所示，將木板固定在水平桌面上，滑塊置于木板上左端C處，細(xì)繩跨過(guò)定滑輪分別與滑塊和重物P連接，保持滑塊靜止，測(cè)量重物P離地面的高度h；圖5－11－20⑤滑塊由靜止釋放后開(kāi)頭運(yùn)動(dòng)并最終停在木板上的D點(diǎn)(未與滑輪碰撞)，測(cè)量C、D間的距離s.完成下列作圖和填空：(1)依據(jù)表中數(shù)據(jù)在如下坐標(biāo)紙上作出F－G圖線．(2)由圖線求得滑塊和木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝________(保留2位有效數(shù)字)．(3)滑塊最大速度的大小v＝________(用h、s、μ和重力加速度g表示)．解析(1)如圖(2)由F＝μG可知，μ＝eq\f(ΔF,ΔG)＝eq\f(1.6－0.4,4.0－1.0)＝0.40.(3)滑塊運(yùn)動(dòng)h達(dá)到最大速度v，之后連續(xù)滑行直到停到D點(diǎn)，由動(dòng)能定理可得：－μmg(s－h(huán))＝－eq\f(1,2)mv2解得：v＝eq\r(2μgs－h(huán)).答案(1)如解析圖所示(2)0.40(0.38、0.39、0.41、0.42均正確)(3)eq\r(2μgs－h(huán))力學(xué)創(chuàng)新類試驗(yàn)主要有以下幾個(gè)考向1．從近幾年的高考命題來(lái)看，在測(cè)量物體的速度時(shí)常涉及試驗(yàn)器材的等效替換，如利用光電門(mén)替代紙帶來(lái)測(cè)量物體的加速度、速度，還有利用閃光照相機(jī)等替代打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．2．從近幾年的力學(xué)試驗(yàn)來(lái)看，通過(guò)試驗(yàn)結(jié)論求動(dòng)摩擦因數(shù)是試驗(yàn)設(shè)置的一個(gè)熱點(diǎn)，且主要消滅在兩個(gè)地方，一是伴隨著爭(zhēng)辯勻變速直線運(yùn)動(dòng)的試驗(yàn)消滅，二是伴隨著驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律試驗(yàn)消滅．3．有一些試驗(yàn)題雖然在試題的情境上進(jìn)行了創(chuàng)新，但其使用的試驗(yàn)原理和試驗(yàn)處理方法仍舊不變，因此，對(duì)于創(chuàng)新型試驗(yàn)的處理，最根本的還是要把其從新情境中抽出來(lái)，找出與常規(guī)試驗(yàn)的相同之處，然后運(yùn)用生疏的試驗(yàn)原理和試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行處理．1．請(qǐng)正確填寫(xiě)下列基本儀器的讀數(shù)：圖5－11－21(1)用游標(biāo)尺為20分度的卡尺測(cè)量某物體的長(zhǎng)度如圖5－11－21甲所示，由圖可知其長(zhǎng)度為_(kāi)_______cm；(2)用螺旋測(cè)微器測(cè)量某導(dǎo)線直徑如圖乙所示，由圖可知其直徑為_(kāi)_______mm；(3)用多用電表的電阻“×10”擋，按正確的操作步驟測(cè)某電阻，表盤(pán)的示數(shù)如圖丙所示，則該電阻的阻值約為_(kāi)_______Ω；(4)圖丁中電阻箱的讀數(shù)為_(kāi)_______Ω.解析(1)游標(biāo)尺零刻度線對(duì)應(yīng)的主尺上整數(shù)部分為50mm，游標(biāo)尺第3條刻度線與主尺53mm刻度線對(duì)齊，3×0.05mm＝0.15mm，故讀數(shù)為50.15mm，即5.015cm.(2)螺旋測(cè)微器讀數(shù)為4.5mm＋19.8×0.01mm＝4.698mm(4.696～4.700mm均正確)．(3)多用電表測(cè)電阻不需要估讀．用多用電表測(cè)電阻的方法：電阻的測(cè)量值＝表的示數(shù)×倍率．故答案為22×10Ω＝220Ω.(4)電阻箱的讀數(shù)方法：將每個(gè)旋鈕上指針?biāo)傅臄?shù)值(都為整數(shù))乘以各自的倍率，從最高位依次往下讀，即可得到電阻箱的實(shí)際阻值．故讀數(shù)為84580.2Ω.答案(1)5.015(2)4.698(4.696～4.700均正確)(3)220(4)84580.22．某同學(xué)利用圖5－11－22甲所示的器材探究“力的平行四邊形定則”，試驗(yàn)步驟如下：圖5－11－22①將一輕質(zhì)小圓環(huán)(可視為質(zhì)點(diǎn))與三根輕繩相連，如圖甲所示，豎直方向的輕繩掛上彈簧秤，另外兩根輕繩分別掛上鉤碼(每個(gè)鉤碼的重量已知)．試驗(yàn)時(shí)用力沿豎直方向緩慢拉彈簧秤，使三根輕繩處于伸直狀態(tài)．現(xiàn)緩慢轉(zhuǎn)變彈簧秤的示數(shù)，使輕質(zhì)小圓環(huán)在三根輕繩的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)．②保持彈簧秤的示數(shù)不變，將畫(huà)有同心圓的平紙片置于圓環(huán)與輕繩的背后，緩慢移動(dòng)紙片，使同心圓的圓心O與圓環(huán)重合，然后固定紙片，如圖乙所示．③登記左右兩邊兩根輕繩與紙片邊緣的交點(diǎn)A和B，以及豎直方向輕繩與紙片邊緣的交點(diǎn)C.同時(shí)還要登記________________________________________________________________________________________________________________________________________________.④取下紙片，用刻度尺連接OA、OB及OC.設(shè)左右兩邊的輕繩對(duì)圓環(huán)的拉力分別為F1、F2，彈簧秤的拉力為F3.試回答下列問(wèn)題：圖5－11－23(1)某次試驗(yàn)中彈簧秤的讀數(shù)如圖5－11－23所示，則此時(shí)彈簧秤的讀數(shù)為F3＝________N.(2)完成步驟③中所缺少的試驗(yàn)內(nèi)容．(3)試驗(yàn)中每個(gè)鉤碼的重量為1N，同心圓中相鄰兩圓之間的距離也表示1N，某次試驗(yàn)中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如圖5－11－22乙所示，用平行四邊形定則作出F1、F2的合力F′.過(guò)圓心O作出與F3等大反向的力F3′，比較F′與F3′的大小和方向可以得出的結(jié)論是________________________________________________________________________________________________________________________________________________.解析(1)由題圖5－11－23讀出彈簧秤的讀數(shù)為F3＝5.0N.(2)在該試驗(yàn)中除了要記錄三個(gè)力的方向外，還要記錄三個(gè)力的大?。囼?yàn)中登記左右兩邊兩根輕繩與紙片邊緣的交點(diǎn)A和B，以及豎直方向輕繩與紙片邊緣的交點(diǎn)C，實(shí)際上就是記錄了三個(gè)拉力的方向．這三個(gè)力的大小的記錄方式是：豎直方向的拉力通過(guò)彈簧秤來(lái)記錄，兩邊的拉力通過(guò)所掛已知質(zhì)量的鉤碼來(lái)測(cè)量，若知道了鉤碼的個(gè)數(shù)，就知道了兩邊拉力的大小，所以要記錄的內(nèi)容是：登記兩邊輕繩所掛的鉤碼個(gè)數(shù)以及彈簧秤的讀數(shù)．(3)所作的圖如圖所示；比較F′與F3′的大小和方向可知F′與F3′在誤差允許范圍內(nèi)大小相等、方向相同．答案(1)5.0(2)兩邊輕繩所掛的鉤碼個(gè)數(shù)以及彈簧秤的讀數(shù)(3)如解析圖所示F′與F3′在誤差允許范圍內(nèi)大小相等、方向相同3．(2022·常州市訓(xùn)練學(xué)會(huì)同學(xué)學(xué)業(yè)水平監(jiān)測(cè))如圖5－11－24所示是測(cè)量物塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)的試驗(yàn)裝置．長(zhǎng)木板固定在水平桌面上，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上，紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，與帶滑輪的物塊相連．沙桶和力傳感器通過(guò)繞在滑輪上的細(xì)繩相連．調(diào)整沙桶的質(zhì)量，當(dāng)放開(kāi)沙桶時(shí)，使物塊在木板上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)．(重力加速度為g，滑輪的質(zhì)量和摩擦可以忽視)圖5－11－24(1)在某次測(cè)量中讀出力傳感器示數(shù)為F，為進(jìn)一步測(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù)，下列物理量中還需測(cè)量的有________(填題首字母)．A．木板的長(zhǎng)度LB．物塊的質(zhì)量mC．沙桶的質(zhì)量MD．紙帶的加速度a(2)利用測(cè)得的物理量寫(xiě)出動(dòng)摩擦因數(shù)的表達(dá)式μ＝________.(3)為使試驗(yàn)結(jié)果更精確，該同學(xué)轉(zhuǎn)變沙桶的質(zhì)量，重復(fù)以上操作，得到多組數(shù)據(jù)如下表所示．以彈簧秤的示數(shù)F為橫軸，以加速度a為縱軸建立如圖5－11－25所示坐標(biāo)系，作出a－F圖象，已知重力加速度g＝9.8m/s2，則由圖象可得動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝________(保留一位有效數(shù)字)，物塊的質(zhì)量m＝________kg(保留一位有效數(shù)字).F/N1.52.02.53.04.0a/(m·s－2)0.481.01.561.953.0圖5－11－25解析(1)以物塊為爭(zhēng)辯對(duì)象，由牛頓其次定律得2F－μmg＝ma，整理得μ＝eq\f(2F－ma,mg)，所以要測(cè)動(dòng)摩擦因數(shù)μ，還需要測(cè)量物塊質(zhì)量m和物塊的加速度a(即紙帶的加速度)，故本題答案為選項(xiàng)B、D.(2)動(dòng)摩擦因數(shù)的表達(dá)式為μ＝eq\f(2F－ma,mg).(3)由2F－μmg＝ma得a＝－μg＋eq\f(2,m)F，作出a－F圖象如答案圖所示，由圖線截距－μg＝－1.00和斜率eq\f(2,m)＝1.0得動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.1、物塊質(zhì)量為m＝2kg.答案(1)BD(2)eq\f(2F－ma,mg)(3)如圖所示0.09(或0.1)24．(2022·蘇北四市高三第一次調(diào)研測(cè)試)某同學(xué)用如圖5－11－26所示的裝置探究小車(chē)加速度與合外力的關(guān)系．圖中小車(chē)A左端連接一紙帶并穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B的限位孔，右端用一輕繩繞過(guò)滑輪系于拉力傳感器C的下端，A、B置于水平放置的一端帶有定滑輪的足夠長(zhǎng)的木板上．不計(jì)繩與滑輪的摩擦及滑輪的質(zhì)量．試驗(yàn)時(shí)，先接通電源再釋放小車(chē)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)．該同學(xué)在保證小車(chē)A質(zhì)量不變的狀況下，通過(guò)轉(zhuǎn)變P的質(zhì)量來(lái)轉(zhuǎn)變小車(chē)A所受的外力，由傳感器和紙帶測(cè)得的拉力F和加速度a數(shù)據(jù)如下表所示．圖5－11－26次數(shù)12345F/N0.100.180.260.300.40a/(m·s－2)0.080.220.37____0.59(1)第4次試驗(yàn)得到的紙帶如圖5－11－27所示，O、A、B、C和D是紙帶上的五個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每?jī)蓚€(gè)相鄰點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出，A、B、C、D四點(diǎn)到O點(diǎn)的距離如圖．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz.依據(jù)紙帶上數(shù)據(jù)計(jì)算出小車(chē)加速度a為_(kāi)_______m/s2.圖5－11－27(2)在試驗(yàn)中，________(選填“需要”或“不需要”)滿足重物P的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)A的質(zhì)量．(3)依據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖5－11－28坐標(biāo)系中做出小車(chē)加速度a與力F的關(guān)系圖象．圖5－11－28(4)依據(jù)圖象推想，試驗(yàn)操作中重要的疏漏是________．解析(1)由于每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出，所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔：T＝0.1s；依據(jù)圖中數(shù)據(jù)運(yùn)用逐差法計(jì)算加速度a＝eq\f(CD＋BC－AB－OA,4T2)＝eq\f(0.0435－0.0131－0.0131,4×0.01)m/s2≈0.