專題23-力學(xué)實(shí)驗(yàn)部分(2019人教版)(原卷版)

【專題23】力學(xué)實(shí)驗(yàn)部分【題型命題點(diǎn)】一、儀器、紙袋類問題【要點(diǎn)歸納】一、誤差與有效數(shù)字1．誤差：誤差產(chǎn)生原因大小特點(diǎn)減小方法系統(tǒng)誤差實(shí)驗(yàn)儀器不精確實(shí)驗(yàn)原理不完善實(shí)驗(yàn)方法粗略總是偏大或偏小更新儀器，完善原理，改進(jìn)方法偶然誤差測量、讀數(shù)不準(zhǔn)確可大可小畫圖象或取平均值2．有效數(shù)字：(1)有效數(shù)字的最后一位是測量者估讀出來的，是偶然誤差的來源．(2)從數(shù)的左邊第一個(gè)不為零的數(shù)字算起，如0．0125為三位有效數(shù)字．二、基本儀器的使用1．長度測量類儀器：(1)毫米刻度尺的讀數(shù)：精確到毫米，估讀一位．(2)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)：游標(biāo)尺/mm精度/mm測量結(jié)果(游標(biāo)尺上第n個(gè)刻線與主尺上的某刻度線正對(duì)時(shí))/mm刻度格數(shù)刻度總長度每小格與1毫米差1090．10．1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)＋半毫米數(shù)＋可動(dòng)刻度讀數(shù)(含估讀)×0．01mm．2．時(shí)間測量類儀器：(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器：每打兩個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔為0．02s，一般每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，則時(shí)間間隔為Δt＝0．02×5s＝0．1s．(2)頻閃照相機(jī)：用等時(shí)間間隔獲取圖象信息的方法將物體在不同時(shí)刻的位置記錄下來．(3)光電計(jì)時(shí)器：記錄遮光時(shí)間．三、兩類力學(xué)實(shí)驗(yàn)1．驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證力的平行四邊形定則，驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律，驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．2．探究性實(shí)驗(yàn)：探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系，探究動(dòng)能定理．3．兩種實(shí)驗(yàn)過程的比較：類型探究性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過程①提出問題②猜想與假設(shè)③制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案④進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集數(shù)據(jù)⑤分析與論證⑥評(píng)估⑦交流與合作①實(shí)驗(yàn)?zāi)康蘑趯?shí)驗(yàn)器材③實(shí)驗(yàn)原理④實(shí)驗(yàn)步驟⑤數(shù)據(jù)分析⑥實(shí)驗(yàn)結(jié)論四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法1．列表法：在記錄和處理數(shù)據(jù)時(shí)，為了簡單而明顯地表示出有關(guān)物理量之間的關(guān)系，可將數(shù)據(jù)填寫在適當(dāng)?shù)谋砀裰?，即為列表法?．平均值法：把在同一狀態(tài)下測定的同一個(gè)物理量的若干組數(shù)據(jù)相加求和，然后除以測量次數(shù)．3．作圖法：用作圖法處理數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)是直觀、簡便，有取平均值的效果．由圖線的斜率、截距、包圍的面積等可以研究物理量之間的關(guān)系．【方法歸納】1．螺旋測微器讀數(shù)時(shí)要估讀，以毫米為單位，小數(shù)點(diǎn)后必須為3位，同時(shí)注意固定刻度上的半刻度是否露出，如第1題中圖丁半刻度線露出，圖甲、乙、丙沒露出．2．游標(biāo)卡尺不估讀，以毫米為單位，10分度卡尺，小數(shù)點(diǎn)后只有1位；20分度和50分度卡尺，小數(shù)點(diǎn)后有2位．3．注意題目要求的單位是否為mm，若不是則要先以mm為單位讀數(shù)，然后再轉(zhuǎn)變?yōu)轭}目要求的單位．第1、2題中毫米和厘米各半．4．紙帶的三大應(yīng)用(1)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，為便于測量和計(jì)算，一般每五個(gè)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．(2)求瞬時(shí)速度做勻變速運(yùn)動(dòng)的物體在一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度．如圖a所示，求紙帶上某一點(diǎn)的瞬時(shí)速度，只需在這一點(diǎn)的前后各取相同時(shí)間間隔T的兩段位移xn和xn＋1，則打n點(diǎn)時(shí)的速度vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T)．a(chǎn)b(3)求加速度①利用a＝eq\f(Δx,T2)求解：在已經(jīng)判斷出物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的情況下，可利用Δx＝xn＋1－xn＝aT2求加速度a．②逐差法：a＝eq\f(a1＋a2＋a3,3)＝eq\f(x4＋x5＋x6－x1－x2－x3,9T2)③兩段法：把圖b中x1、x2、x3、x4、x5、x6分成時(shí)間相等(均為3T)的兩大段，則由xⅡ－xⅠ＝aT2得：(x4＋x5＋x6)－(x1＋x2＋x3)＝a(3T)2，解出的a與上面逐差法結(jié)果相等，但卻要簡單得多．④圖象法：a．由vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T)，求出相應(yīng)點(diǎn)的速度．b．確定各計(jì)數(shù)點(diǎn)的坐標(biāo)值(v1，T)、(v2，2T)、…(vn，nT)．c．畫出v-t圖象，圖線的斜率為物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度．【考點(diǎn)歸納】【考點(diǎn)一】螺旋測微器、游標(biāo)卡尺的讀數(shù)【典型例題1】(2022屆黑龍江省大慶中學(xué)高三(上)期中)圖1螺旋測微器讀數(shù)為________mm，圖2游標(biāo)卡尺讀數(shù)為________cm。(對(duì)應(yīng)訓(xùn)練)用螺旋測微器測不同規(guī)格的金屬絲的直徑，示數(shù)如圖所示．由圖可讀出金屬絲的直徑為圖甲________mm圖乙________cm圖丙________mm圖丁________cm．甲乙丙丁【考點(diǎn)二】“紙帶”類實(shí)驗(yàn)【典型例題2】(2022屆重慶市育才中學(xué)第五次月考)小敏同學(xué)在暗室中用圖示裝置做“測定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)，用到的實(shí)驗(yàn)器材有：分液漏斗、閥門、支架、米尺、接水盒、一根熒光刻度的米尺、頻閃儀。具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：①在分液漏斗內(nèi)盛滿清水，旋松閥門，讓水滴以一定的頻率一滴滴的落下；②用頻閃儀發(fā)出的白閃光將水滴流照亮，由大到小逐漸調(diào)節(jié)頻閃儀的頻率，當(dāng)頻率為30Hz時(shí)，第一次看到一串仿佛固定不動(dòng)的水滴；③用豎直放置的米尺測得各個(gè)水滴所對(duì)應(yīng)的刻度；④處理數(shù)據(jù)，得出結(jié)論；(1)水滴滴落的頻率為________Hz；(2)小敏同學(xué)測得連續(xù)相鄰的五個(gè)水滴之間的距離如圖乙所示，根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=_____m/s2；D點(diǎn)處水滴此時(shí)的速度=__________m/s。(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)(對(duì)應(yīng)訓(xùn)練)(2022屆北京市北師大實(shí)驗(yàn)中學(xué)高三(下)摸底考試)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。重錘從高處由靜止開始下落，重錘上拖著的紙帶通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上點(diǎn)跡間的距離進(jìn)行測量，可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間。(1)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，對(duì)體積和形狀相同的重錘，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)選擇的材質(zhì)是_________；A．木質(zhì)B．鋼質(zhì)C．泡沫D．塑料(2)除圖中所示的裝置之外，還必須使用的器材是_________；A．直流電源、天平(含砝碼)B．直流電源、刻度尺C．交流電源、天平(含砝碼)D．交流電源、刻度尺(3)如圖所示，根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上的連續(xù)的五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E，通過測量并計(jì)算出點(diǎn)B距起始點(diǎn)O的距離為x0，B、C兩點(diǎn)間的距離為x1，C、D兩點(diǎn)間的距離為x2，若相鄰兩點(diǎn)的打點(diǎn)時(shí)間間隔為T，重錘質(zhì)量為m，根據(jù)這些條件計(jì)算重錘從釋放到打下C點(diǎn)時(shí)的重力勢能減少量ΔEp=_____________，動(dòng)能增加量ΔEk=_____________；(4)某同學(xué)利用圖中紙帶，先分別測量出從A點(diǎn)到B、C、D、E、F、G點(diǎn)的距離h(其中F、G點(diǎn)為E點(diǎn)后連續(xù)打出的點(diǎn)，圖中未畫出)，再計(jì)算打出B、C、D、E、F各點(diǎn)時(shí)重錘下落的速度v，繪制圖像，如圖所示，并求得圖線的斜率k。請(qǐng)說明如何根據(jù)圖像驗(yàn)證重錘下落過程機(jī)械能是否守恒？________________；(5)在一次測量中，某同學(xué)發(fā)現(xiàn)ΔEk略大于ΔEp，出現(xiàn)這一結(jié)果的原因可能是___________。A．存在空氣阻力和摩擦力B．接通電源前釋放了紙帶【考點(diǎn)三】平拋規(guī)律的驗(yàn)證【典型例題3】(2022屆北京四中高三(上)期中)某實(shí)驗(yàn)小組用圖(甲)所示裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)。裝置中，豎直硬板上依次固定著白紙和復(fù)寫紙，MN是一個(gè)水平放置、稍微向紙面內(nèi)傾斜且可上下調(diào)節(jié)的擋板。小鋼球從斜槽中某高度由靜止釋放，從斜槽末端水平飛出的鋼球落到擋板上會(huì)擠壓復(fù)寫紙，在白紙上留下印記；上下調(diào)節(jié)擋板，通過多次實(shí)驗(yàn)，白紙上會(huì)留下鋼球經(jīng)過的多個(gè)位置，最終用平滑曲線將其連接，得到鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。(1)除了木板、小球、斜槽、鉛筆、三角板、圖釘、坐標(biāo)紙之外，下列實(shí)驗(yàn)器材中還需要的有________。(填入正確選項(xiàng)前的字母)A．刻度尺B．秒表C．天平D．重錘線(2)為得到小球的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行定量研究，需建立以平拋運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)O，水平方向?yàn)閤軸、豎直方向?yàn)閥軸的坐標(biāo)系。實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)以________為坐標(biāo)原點(diǎn)O，以_______為y軸正方向。(3)某同學(xué)在做研究平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，只在紙上記下y軸的位置，并在坐標(biāo)紙上描出如圖(乙)所示曲線?，F(xiàn)在我們?cè)谇€上取A、B兩點(diǎn)，用刻度尺分別量出它們到y(tǒng)軸的距離AA'＝x1，BB'＝x2，以及AB的豎直距離h，從而求出小球拋出時(shí)的初速度v0為()A．B．C．D．(對(duì)應(yīng)訓(xùn)練)(2022屆河南省名校聯(lián)盟高三(上)第三次診斷考試)某同學(xué)用如圖甲所示裝置結(jié)合頻閃照相研究平拋運(yùn)動(dòng)。重力加速度g=10m/s。(1)關(guān)于實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)，下列說法正確的是_______。A．選用的斜槽越光滑越好B．調(diào)節(jié)斜槽，使斜槽槽口切線水平C．調(diào)節(jié)紙板，使紙板面豎直且與小球運(yùn)動(dòng)軌道所在平面平行D．畫平拋運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí)，將槽口在紙板上的水平投影作為平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)(2)讓小球從斜槽上合適的位置由靜止釋放，頻閃照相得到小球的位置如圖乙所示，A、B、C是相鄰三次閃光小球成像的位置，坐標(biāo)紙每小格邊長為5cm，則小球從槽口拋出的初速度大小為v0=_______m/s，小球從槽口拋出到運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)位置所用的時(shí)間為t=_______s；B點(diǎn)離槽口的水平距離x=_______m。【題型命題點(diǎn)】二、“橡皮條、彈簧、碰撞”類實(shí)驗(yàn)【考點(diǎn)一】“彈簧”“橡皮條”類實(shí)驗(yàn)【典型例題3】(2022屆華南師范大學(xué)附屬中學(xué)一模)(1)在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中，先用兩只彈簧測力計(jì)通過兩個(gè)細(xì)繩套互成角度地牽拉橡皮條至某一點(diǎn)O，則需要記錄___________、___________、___________；然后再改用一只彈簧測力計(jì)牽拉，使橡皮條伸長到___________，依次如圖甲、乙所示；(2)請(qǐng)根據(jù)圖乙，讀出此次測量中彈簧測力計(jì)的示數(shù)F=___________；(3)如圖丙，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄，按選定的標(biāo)度(己知圖中相鄰圓環(huán)間距表示1N)己作出了兩個(gè)分力、的圖示(大小未標(biāo)出)，請(qǐng)繼續(xù)在圖丙中：①按同樣的標(biāo)度作出力(即合力的測量值)的圖示；___________②按力的平行四邊形定則作出、的合力的圖解值。(4)由(3)可以得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論___________；(對(duì)應(yīng)訓(xùn)練)(2022屆華南師范大學(xué)附中、廣東實(shí)驗(yàn)中學(xué)等四校聯(lián)考)為了測量小滑塊與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)，某小組設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，輕彈簧左端與擋板相連，擋板可固定在該水平桌面上。已知重力加速度大小為g，空氣阻力可忽略不計(jì)。實(shí)驗(yàn)過程一：如圖甲所示，擋板固定在O1點(diǎn)，推動(dòng)滑塊壓縮彈簧，滑塊移到A處，測量O1A的距離?；瑝K由靜止釋放，落在水平面上的P點(diǎn)，測出P點(diǎn)到桌面右端的水平距離為x1實(shí)驗(yàn)過程二：如圖乙所示，將擋板的固定點(diǎn)移到O2點(diǎn)，O2與O1的距離為d。推動(dòng)滑塊壓縮彈簧，滑塊移到C處，使O2C的距離與O1A的距離相等?；瑝K由靜止釋放，落在水平面上的Q點(diǎn)，測出Q點(diǎn)到桌面右端的水平距離為x2(1)為完成本實(shí)驗(yàn)，還需要測出的物理量是________。A.小滑塊的質(zhì)量mB.桌面的高度hC.彈簧的勁度系數(shù)kD.彈簧的原長l0(2)寫出動(dòng)摩擦因數(shù)的表達(dá)式__________(用題目所給和所測量的物理量的符號(hào)表示)(3)小紅在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過程二時(shí)，發(fā)現(xiàn)滑塊未能滑出桌面。為了測量小滑塊與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)，請(qǐng)寫出還需測量的物理量及其符號(hào)____________________，寫出動(dòng)摩擦因數(shù)的表達(dá)式__________________(用題目所給和所測量的物理量的符號(hào)表示)【考點(diǎn)二】碰撞類問題【典型例題3】(2022屆哈爾濱師范大學(xué)附屬中學(xué)高三(上)期中)下圖為驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝罝，實(shí)驗(yàn)中選取兩個(gè)半徑相同、質(zhì)量不等的小球，按下面步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：①用天平測出兩個(gè)小球的質(zhì)量分別為為m1和為m2;②安裝實(shí)驗(yàn)裝置，將斜槽AB固定在桌邊，使槽的末端切線水平，再將一斜面BC連接在斜槽末端；③先不放小球m2,讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止釋放，標(biāo)記小球在斜面上的落點(diǎn)位罝P;④將小球m2放在斜槽末端B處，仍讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止釋放，兩球發(fā)生碰撞，分別標(biāo)記小球m1,、m2在斜面上的落點(diǎn)位置；⑤用毫米刻度尺測出各落點(diǎn)位置到斜槽末端B的距離．圖中從M、P、N點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)過程中記下的小球在斜面上的三個(gè)落點(diǎn)位置，從M、P、N到B點(diǎn)的距離分別為SM、SP、SN.依據(jù)上述實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)回答下面問題：(1)兩小球的質(zhì)量m1、m2應(yīng)滿足m1_____m2(填寫“>”，“=”或“<”)(2)若進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以下所提供的測量工具中必需的是_______·A．直尺B．游標(biāo)卡尺c.天平D.彈簧秤E．秒表(3)用實(shí)驗(yàn)中測得的數(shù)據(jù)來表示，只要滿足關(guān)系式___________,就能說明兩球碰撞前后動(dòng)量是守恒的；(對(duì)應(yīng)訓(xùn)練)(2022屆哈爾濱市第六中學(xué)高三(上)期末)某小組同學(xué)用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證滑塊碰撞過程中的動(dòng)量守恒，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。(1)實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌底部的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌_____；充氣后，當(dāng)滑塊在導(dǎo)軌上能______運(yùn)動(dòng)時(shí)，說明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)調(diào)節(jié)好；(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，先使滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩，然后釋放滑塊1，滑塊1通過光電門1后與左側(cè)固定有彈簧的滑塊2碰撞，碰后滑塊1和滑塊2依次通過光電門2，兩滑塊通過光電門2后依次被制動(dòng)；實(shí)驗(yàn)中需要測量滑塊1(包括擋光片)的質(zhì)量m1、滑塊2(包括彈簧和擋光片)的質(zhì)量m2、滑塊1通過光電門1的擋光時(shí)間、通過光電門2的擋光時(shí)間，還需要測量_________(寫出物理量及其表示符號(hào))；(3)如果表達(dá)式__________成立，則說明滑塊碰撞過程中動(dòng)量守恒。(用物理量的符號(hào)表示)【考點(diǎn)三】應(yīng)用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)【典型例題3】(2022屆北京四中高三(上)期中)在“探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，為猜想加速度與質(zhì)量的關(guān)系，可做如下探究：(1)利用圖(甲)所示裝置進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。兩小車放在水平板上，前端通過鉤碼牽引，后端各系一條細(xì)線，用板擦把兩條細(xì)線按在桌上，使小車靜止。抬起板擦，小車同時(shí)運(yùn)動(dòng)，一段時(shí)間后按下板擦，小車同時(shí)停下。對(duì)比兩小車的位移，可知加速度與質(zhì)量大致成反比。關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)應(yīng)滿足的實(shí)驗(yàn)條件，下列正確的是：_________(選填選項(xiàng)前的字母)A．小車質(zhì)量相同，鉤碼質(zhì)量不同B．小車質(zhì)量不同，鉤碼質(zhì)量相同C．小車質(zhì)量不同，鉤碼質(zhì)量不同(2)為了定量驗(yàn)證(1)中得到的初步關(guān)系，利用圖(乙)裝置設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶測量小車運(yùn)動(dòng)的加速度。①某同學(xué)從打出的紙帶上比較清晰的點(diǎn)跡起，每5個(gè)點(diǎn)跡取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)(即相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間都有4個(gè)未畫出的點(diǎn)跡)，標(biāo)出了A、B、C、D四個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，各計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離如圖(丙)所示。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s，則實(shí)驗(yàn)中該小車的加速度a=______m/s2。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)②該同學(xué)選用質(zhì)量不同的1、2小車分別做實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出了圖(丁)所示的兩條a-F圖線，根據(jù)圖線可知1車的質(zhì)量_______2車的質(zhì)量。(選填“大于”或“小于”)③該同學(xué)又以小車加速度的倒數(shù)為縱軸、小車質(zhì)量M為橫軸，作出-M圖像如圖(戊)所示，發(fā)現(xiàn)圖像在縱軸存在截距，他分析這是由于實(shí)驗(yàn)中存在偶然誤差造成的，他的觀點(diǎn)對(duì)么？說說你的理解______。(對(duì)應(yīng)訓(xùn)練)(2022屆河南省名校聯(lián)盟高三(上)第三次診斷考試)用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證、組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。從高處由靜止開始下落，上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。如圖乙給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶，0是打下的第一個(gè)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)，所用電源的頻率為。(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的有關(guān)操作，下列說法中正確的是________。A．固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，兩個(gè)限位孔必須在同一豎直面內(nèi)B．可以在打開電源的同時(shí)釋放紙帶C．實(shí)驗(yàn)中必須保證的質(zhì)量遠(yuǎn)大于D．、盡量選擇密度大的物體(2)若測得、。在打下0點(diǎn)到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5的過程中系統(tǒng)重力勢能的減少量______J，系統(tǒng)動(dòng)能的增加量_______J。(當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭取，結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)(3)某同學(xué)測出多個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度大小v及對(duì)應(yīng)下落的高度h，作出的圖象如圖丙所示，則圖象的斜率表達(dá)式__________(用、和g表示)。【題型命題點(diǎn)】三、力學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)【典型例題】(2022屆安徽師范大學(xué)附屬中學(xué)第五次綜合測試)某小組利用氣墊導(dǎo)軌裝置探究“做功與物體動(dòng)能改變量之間的關(guān)系”。如圖1中，遮光條寬度為d，光電門可測出其擋光時(shí)間：滑塊與力傳感器的總質(zhì)量為M，砝碼盤的質(zhì)量為m0，不計(jì)滑輪和導(dǎo)軌摩擦．實(shí)驗(yàn)步驟如下：①調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌使其水平，并取5個(gè)質(zhì)量均為m的砝碼放在滑塊上：②用細(xì)繩連接砝碼盤與力傳感器和滑塊，讓滑塊靜止放在導(dǎo)軌右側(cè)的某一位置，測出遮光條到光電門的距離為S；③從滑塊上取出一個(gè)砝碼放在砝碼盤中，釋放滑塊后，記錄此時(shí)力傳感器的值為F，測出遮光條經(jīng)過光電門的擋光時(shí)間Δt；④再從滑塊上取出一個(gè)砝碼放在砝碼盤中，重復(fù)步驟③，并保證滑塊從同一個(gè)位置靜止釋放；⑤重復(fù)步驟④，直至滑塊上的砝碼全部放入到砝碼盤中。請(qǐng)完成下面問題：(1)若用十分度的游標(biāo)卡尺測得遮光條寬度d如圖3，則d＝________mm；(2)滑塊經(jīng)過光電門時(shí)的速度可用v＝________(用題中所給的字母表示，下同)計(jì)算；(3)在處理步驟③所記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，甲同學(xué)理解的合外力做功為W1＝FS，則其對(duì)應(yīng)動(dòng)能變化量應(yīng)當(dāng)是ΔEk1＝________；(4)乙同學(xué)按照甲同學(xué)的思路，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到F－的圖線如圖4所示，則其斜率k＝________。(對(duì)應(yīng)訓(xùn)練1)(2022屆華南師范大學(xué)附屬中學(xué)1月模擬考試)某興趣小組為研究一種蠟燭在水中的浮力，設(shè)置了如圖的實(shí)驗(yàn)裝置，透明玻璃管中裝有水，蠟燭用針固定在管的底部，當(dāng)拔出細(xì)針時(shí)，蠟燭能夠上?。疄檠芯肯灎T的運(yùn)動(dòng)情況，采用了智能手機(jī)的頻攝功能，拍攝頻率為10Hz．在實(shí)驗(yàn)過程中拍攝了100多張照片，取開始不久某張照片編號(hào)為0，然后依次編號(hào)，并取出編號(hào)為10的倍數(shù)的照片，使用照片編輯軟件將照片依次排列處理，以照片編號(hào)0的位置為起點(diǎn)，測量數(shù)據(jù)，最后建立坐標(biāo)系描點(diǎn)作圖，縱坐標(biāo)為位移，橫坐標(biāo)為照片編號(hào)，如圖所示．通過計(jì)算機(jī)擬合發(fā)現(xiàn)各點(diǎn)連線近似于拋物線，則蠟燭上升的加速度為________m/s2(保留2位有效數(shù)字)已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，忽略蠟燭運(yùn)動(dòng)受到的粘滯力，若要求蠟燭受到的浮力，還需要測量______________．(對(duì)應(yīng)訓(xùn)練2)(2022屆廣東省汕頭市金山中學(xué)高三(上)期末)用如圖所示的器材和方法可以探究“兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”。在圓形桌子透明桌面上平鋪固定一張白紙，在桌子邊緣安裝三個(gè)不計(jì)摩擦的滑輪，其中，滑輪P1固定在桌子邊，滑輪P2、P3可沿桌邊移動(dòng)。第一次實(shí)驗(yàn)中，步驟如下：A．在三根輕繩下掛上一定數(shù)量的鉤碼，并使結(jié)點(diǎn)O靜止；B．在白紙上描下O點(diǎn)的位置和三根繩子的方向，以O(shè)點(diǎn)為起點(diǎn)，作出三拉力的圖示；C．以繞過P2、P3繩的兩個(gè)力為鄰邊作平行四邊形，作出O點(diǎn)為起點(diǎn)的平行四邊形的對(duì)角線，量出對(duì)角線的長度；D．檢驗(yàn)對(duì)角線的長度和繞過P1繩拉力的圖示的長度是否一樣，方向是否在一條直線上。(1)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(2)下列說法正確的是()A．改變滑輪P2、P3的位置和相應(yīng)繩上鉤碼的數(shù)量進(jìn)行第二次實(shí)驗(yàn)，繩的結(jié)點(diǎn)必須與第一次實(shí)驗(yàn)中白紙上描下的O點(diǎn)重合B．實(shí)驗(yàn)中，若桌面不水平會(huì)影響實(shí)驗(yàn)的結(jié)論C．若將細(xì)繩更換成橡皮筋進(jìn)行實(shí)驗(yàn)不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果D．作三個(gè)拉力圖示的時(shí)候可以采用各自不同的標(biāo)度(3)這次實(shí)驗(yàn)中，若一根繩掛3個(gè)鉤碼，另一根繩掛4個(gè)鉤碼，則第三根繩掛的鉤碼數(shù)量應(yīng)大于___________個(gè)且小于___________個(gè)。(所有鉤碼質(zhì)量相同)【考點(diǎn)訓(xùn)練】1．(2021·黑龍江哈爾濱市九中模擬)利用如圖所示的方式可以“測量滑塊與桌面間的摩擦因數(shù)”和“驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒”，豎直平面內(nèi)的四分之一光滑圓弧軌道下端與水平桌面相切，先將小滑塊從圓弧軌道的最高點(diǎn)無初速度釋放，測量出滑塊在水平桌面滑行的距離(甲)；然后將小滑塊放在圓弧軌道的最低點(diǎn)，再將從圓弧軌道的最高點(diǎn)無初速度釋放，與碰撞后合為一個(gè)整體，測量出整體沿桌面滑動(dòng)的距離(圖乙)。圓弧軌道的半徑為，和完全相同，重力加速度為。(1)滑塊運(yùn)動(dòng)到圓弧軌道最低點(diǎn)時(shí)的速度_______(用和表示)；(2)滑塊與桌面的動(dòng)摩擦因數(shù)________(用和表示)；理論結(jié)果與實(shí)際摩擦因數(shù)比較________(“偏大”“偏小”或“準(zhǔn)確”)；(3)若和的比值________，則驗(yàn)證了和的碰撞動(dòng)量守恒。2．(2021·北京二模)如圖，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，使重物帶動(dòng)紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。(1)某同學(xué)列舉實(shí)驗(yàn)中用到的實(shí)驗(yàn)器材為：鐵架臺(tái)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、秒表、交流電源、導(dǎo)線、重錘、天平。其中不必要的是______；(2)在一次實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量1kg的重物自由下落，在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，如下圖所示。若紙帶相鄰兩個(gè)點(diǎn)之間時(shí)間間隔為0.02s，從起點(diǎn)O到打下記數(shù)點(diǎn)B的過程中，重力勢能減少量ΔEp=______J，此過程中物體動(dòng)能的增加量ΔEk=_____J(g取9.8m/s2，結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)；通過計(jì)算，數(shù)值上ΔEp______ΔEk(填“>”“=”或“<”)，這是因?yàn)開_____；(3)如果以為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的圖線應(yīng)是下圖中的______。A．B．C．D．3．(2021·四川攀枝花市一模)某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌探究“合力做功和動(dòng)能變化的關(guān)系”，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置。其中A為氣墊導(dǎo)軌(帶定滑輪裝置)，B為放在氣墊導(dǎo)軌上的滑塊(帶遮光片、可在氣墊導(dǎo)軌上自由滑動(dòng))，C為裝有沙的沙桶，D為光電門(與光電計(jì)時(shí)器連接可記錄時(shí)間)。該學(xué)習(xí)小組進(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn)步驟：(ⅰ)用游標(biāo)卡尺測量滑塊的遮光片寬度d；(ⅱ)用彈簧測力計(jì)測量沙和沙桶總重G；(ⅲ)用天平測量滑塊B的質(zhì)量m；(ⅳ)將氣墊導(dǎo)軌放在平臺(tái)上，調(diào)整導(dǎo)軌水平，輕質(zhì)細(xì)繩通過定滑輪將滑塊與沙桶連接；(ⅴ)開啟光電計(jì)時(shí)器，將滑塊移到距光電門一定距離，連接滑塊和沙桶的輕繩拉直(滑塊與定滑輪間的輕繩水平)，系統(tǒng)由靜止釋放，記錄滑塊釋放時(shí)遮光片與光電門的距離s，遮光片通過光電門的時(shí)間Δt；(ⅵ)改變滑塊釋放位置，重復(fù)步驟(ⅴ)幾次；(ⅶ)分析相關(guān)數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。請(qǐng)回答下列問題：(1)步驟(ⅰ)中游標(biāo)卡尺示數(shù)如圖乙所示，則遮光片寬度d=___________。步驟(ⅱ)中彈簧測力計(jì)示數(shù)如圖丙所示，則沙和沙桶總重G=___________N。步驟(ⅲ)用天平測量滑塊B的質(zhì)量。(2)實(shí)驗(yàn)記錄及分析處理得到的數(shù)據(jù)如下表，請(qǐng)將①②處的數(shù)據(jù)補(bǔ)充完整。25.000.023669.920.0980.10851.000.0165______________________0.21973.000.0138119.570.2860.31499.000.0119138.660.3850.426128.000.0104158.650.5030.550(3)分析上表中的數(shù)據(jù)，得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論為______________________。(4)某同學(xué)分析實(shí)驗(yàn)誤差的主要原因是用沙和沙桶總重G來替代繩對(duì)滑塊B的拉力T，進(jìn)一步分析實(shí)驗(yàn)原理后，該同學(xué)對(duì)拉力T進(jìn)行了修正，修正后的T應(yīng)為___________N(保留兩位小數(shù)，重力加速度g取)。4．(2021·山東濟(jì)南市二模)利用智能手機(jī)自帶的各種傳感器可以完成很多物理實(shí)驗(yàn)。某同學(xué)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，結(jié)合手機(jī)的傳感器功能測定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，?shí)驗(yàn)步驟如下：Ⅰ．實(shí)驗(yàn)前用游標(biāo)卡尺測出小球的直徑d＝10.00mmⅡ．實(shí)驗(yàn)裝置中固定軌道AB的末端水平，在軌道末端的安裝一光電門，光電門通過數(shù)據(jù)采集器與計(jì)算機(jī)相連，測量小球離開軌道時(shí)的速度.將小球從軌道的某高度處由靜止釋放，小球運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，打到豎直記錄屏MN上，記下落點(diǎn)位置。然后通過手機(jī)傳感器的測距功能，測量并記錄小球做平拋運(yùn)動(dòng)的水平距離x和豎直下落距離hⅢ．多次改變屏MN的水平距離x，使小球每次都從軌道的同一位置處由靜止釋放，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，記錄多組x、h數(shù)據(jù)，如下表所示實(shí)驗(yàn)順序12345x(cm)10.015.020.025.030.0x2(×10－2m2)1.002.254.006.259.00h(cm)4.8810.9619.5230.5343.92請(qǐng)根據(jù)上述數(shù)據(jù)，完成下列問題：(1)在答題卡給定的坐標(biāo)紙上做出x2－h(huán)的圖像______；(2)若光電計(jì)時(shí)器記錄的平均遮光時(shí)間t＝0.01s，根據(jù)上述圖像求得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮＝______m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)；(3)若實(shí)驗(yàn)中，每次記錄的h值均漏掉了小球的半徑，按照上述方法計(jì)算出的重力加速度大小與真實(shí)值相比是______。(填“偏大”、“偏小”、或“不變”)。5．(2021·山西大附中)某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下：(1)用螺旋測微器測量小球A、B的直徑d，其示數(shù)如圖乙所示，則直徑d=________mm。用天平測得球A、B的質(zhì)量分別為m1、m2。(2)用兩條細(xì)線分別將大小相同的球A、B懸掛于同一水平高度，且自然下垂時(shí)兩球恰好相切，球心位于同一水平線上。(3)將球A向左拉起使其懸線與豎直方向的夾角為α?xí)r，由靜止釋放，與球B碰撞后，測得球A向左擺到最高點(diǎn)時(shí)其懸線與豎直方向的夾角為β，球B向右擺到最高點(diǎn)時(shí)其懸線與豎直方向的夾角為θ。(4)若兩球碰撞前后動(dòng)量守恒，則其表達(dá)式為__________；若碰撞是彈性碰撞，則還應(yīng)滿足的表達(dá)式為_________(用測量的物理量表示)。6．(2021·湖南師大附中二模)某同學(xué)用如圖1所示的裝置來探究彈簧彈力F和長度L的關(guān)系，把彈簧上端固定在鐵架臺(tái)的橫桿上，記錄彈簧自由下垂時(shí)下端所到達(dá)的刻度位置。然后，在彈簧下端懸掛不同質(zhì)量的鉤碼，記錄每一次懸掛鉤碼的質(zhì)量和彈簧下端的刻度位置，實(shí)驗(yàn)中彈簧始終未超過彈簧的彈性限度。通過分析數(shù)據(jù)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)認(rèn)為可以用鉤碼所受重力的大小代替彈簧彈力的大小。(2)以彈簧受到的彈力F為縱軸、彈簧長度L為橫軸建立直角坐標(biāo)系，依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出圖像，如圖2所示。由圖像可知：彈簧自由下垂時(shí)的長度______cm，彈簧的勁度系數(shù)k=________N/m。(3)實(shí)驗(yàn)中未考慮彈簧自身受到的重力，請(qǐng)你說明這對(duì)彈簧勁度系數(shù)的測量結(jié)果是否有影響。(______)7．(2021·耀華中學(xué)一模)在“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，如圖甲所示，氣墊導(dǎo)軌上放置著帶有遮光板的滑塊A、B，測得A、B的質(zhì)量分別為m1和m2，遮光板的寬度相同。實(shí)驗(yàn)中，用細(xì)線將兩個(gè)滑塊連接使輕彈簧壓縮且靜止，然后燒斷細(xì)線，輕彈簧將兩個(gè)滑塊彈開，測得它們通過光電時(shí)間分別為t1、t2(1)圖乙為兩同學(xué)用螺旋測微器測遮光板寬度d時(shí)的情景。由該圖可知其示數(shù)為___________mm。(2)用題中測得的物理量表示動(dòng)量守恒應(yīng)滿足的關(guān)系式為___________(用t1、t2、d表示)。8．(2021·云南師大附中高三月考)兩位同學(xué)采用如圖所示的裝置測定物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)。實(shí)驗(yàn)中，他們使物塊在重物的牽引下由靜止開始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)重物落地后，物塊再運(yùn)動(dòng)一段距離后停在水平桌面上，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶記錄物塊的運(yùn)動(dòng)。(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，甲同學(xué)測量出重物的質(zhì)量為M，物塊的質(zhì)量為m，他選擇了一條點(diǎn)跡清晰的紙帶測量，計(jì)算出物塊加速過程中的加速度大小為a；已知重力加速度為g，甲同學(xué)忽略滑輪質(zhì)量和繩與滑輪間的摩擦，得出物塊和桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)表達(dá)式為______________(用M、m、a、g表示)。(2)如圖所示為乙同學(xué)選取的一段紙帶，1、2、3、4、5是他選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源的頻率為，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮?。利用紙帶測得的數(shù)據(jù)可求出該物塊減速運(yùn)動(dòng)過程中的加速度大小_______，物塊與桌面的動(dòng)摩擦因數(shù)_______。(計(jì)算結(jié)果均保留到小數(shù)點(diǎn)后2位)9．(2021·湖南省常德芷蘭實(shí)驗(yàn)學(xué)校二模)某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究力與加速度的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)時(shí)滑塊在細(xì)線拉力的作用下沿軌道運(yùn)動(dòng)，滑塊受到的拉力由力傳感器讀出，位移傳感器發(fā)射部分固定在滑塊上隨滑塊運(yùn)動(dòng)，位移傳感器接收部分固定在軌道上，能讀出滑塊的位移隨時(shí)間的變化規(guī)律。(1)實(shí)驗(yàn)中_______(填“需要”或“不需要”)重物的質(zhì)量m與滑塊的質(zhì)量M滿足M>>m。(2)如果滑塊的位移與時(shí)間的關(guān)系式為x=0.6t2，則滑塊的加速度a=_______m/s2。(3)用正確的實(shí)驗(yàn)方法測得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作出a－F圖線如圖乙所示。由圖中的a－F圖線可知滑塊受到的摩擦力大小為_______N。(后兩空均保留一位小數(shù))10．(2021·廣東華南師大附中三模)某同學(xué)為了探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”，設(shè)計(jì)了如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置。(1)某同學(xué)先平衡摩擦力。他將連接小車的紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，不掛小盤的小車靠著計(jì)時(shí)器放在水平長木板上，把木板不帶滑輪的一端墊高，然后___