第一篇　專題六　第16講　力學(xué)實(shí)驗(yàn)-2025高考物理二輪復(fù)習(xí)

第16講力學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)要求1.會(huì)使用刻度尺、秒表、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器測(cè)量有關(guān)數(shù)據(jù)。2.熟悉教材中的力學(xué)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)過程，會(huì)操作有關(guān)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、誤差分析，并會(huì)借助基本實(shí)驗(yàn)分析創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?？键c(diǎn)一紙帶類和光電門類實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置圖實(shí)驗(yàn)操作數(shù)據(jù)處理探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律1.細(xì)繩與長木板平行2.釋放前小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器3.先接通電源，再釋放小車，打點(diǎn)結(jié)束先切斷電源，再取下紙帶4.鉤碼質(zhì)量適當(dāng)1.判斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)2.利用一段時(shí)間內(nèi)的平均速度求中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度3.利用逐差法求平均加速度4.作速度—時(shí)間圖像，通過圖像的斜率求加速度探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系1.平衡阻力，墊高長木板一端使小車能勻速下滑2.在平衡阻力時(shí)，不要把懸掛槽碼的細(xì)繩系在小車上，實(shí)驗(yàn)過程中不用重復(fù)平衡阻力3.實(shí)驗(yàn)必須保證的條件：小車質(zhì)量m?槽碼質(zhì)量m'4.釋放前小車要靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，應(yīng)先接通電源，后釋放小車1.利用逐差法或v-t圖像求a2.作出a-F圖像和a-1m圖像，確定a與F、m驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律1.豎直安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，以減小摩擦阻力2.選用質(zhì)量大、體積小、密度大的材料3.選取第1、2兩點(diǎn)間距離接近2mm的紙帶，用mgh=12mv21.應(yīng)用vn=hn2.判斷mghAB與12mvB2-13.作出12v2-h圖像，求g驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律1.開始前調(diào)節(jié)導(dǎo)軌水平2.用天平測(cè)出兩滑塊的質(zhì)量3.用光電門測(cè)量碰前和碰后的速度1.滑塊速度的測(cè)量：v=Δ2.驗(yàn)證的表達(dá)式：m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'常見的測(cè)速方法：紙帶打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速，光電門測(cè)速，傳感器測(cè)速，動(dòng)能定理計(jì)算法，平拋運(yùn)動(dòng)計(jì)算法等。例1(2023·全國甲卷·23)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)生相應(yīng)位移所用時(shí)間和平均速度分別為Δt和v，表中ΔxAD=cm，vAD=cm/s。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)

答案(1)24.0080.0(2)見解析圖(3)70.059.0(4)b2k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vAD=xAD3T=80(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，b=59.0(4)小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由位移公式x=v0t+12at2，整理得xt=v0+即v=vA+12故根據(jù)圖像斜率和縱截距可得vA=b，a=2k。例2(2024·海南省四校模擬)利用如圖甲所示的裝置來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，A為裝有擋光片的鉤碼，總質(zhì)量為M，輕繩一端與A相連，另一端跨過輕質(zhì)定滑輪與質(zhì)量為m的重物B相連。實(shí)驗(yàn)過程如下：用游標(biāo)卡尺測(cè)出擋光片的寬度為d；先用力拉住B，保持A、B靜止，測(cè)出A下端到光電門的距離為h(h?d)；然后由靜止釋放B，A下落過程中擋光片經(jīng)過光電門，測(cè)出擋光時(shí)間為t。已知重力加速度為g。(1)為了能完成上述實(shí)驗(yàn)，Mm(選填“>”“=”或“<”)；

(2)某次實(shí)驗(yàn)中用螺旋測(cè)微器測(cè)出擋光片的寬度，測(cè)量結(jié)果如圖乙所示，則擋光片的寬度為d=mm；

(3)在A從靜止開始下落h的過程中，如果滿足，則驗(yàn)證A、B和地球所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒(用題中所給物理量的符號(hào)表示)；

(4)擋光片經(jīng)過光電門的速度與鉤碼A下落h時(shí)的瞬時(shí)速度間存在一個(gè)差值，為減小這個(gè)差值，可采取的措施是(寫出合理的一條即可)。

答案(1)>(2)4.700(3)(M-m)gh=12(M+m)(dt(4)減小擋光片的寬度或者增大下落高度解析(1)為了使A下落過程中擋光片經(jīng)過光電門，需滿足M>m。(2)根據(jù)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)原理可知擋光片的寬度為d=4.5mm+20.0×0.01mm=4.700mm(3)A經(jīng)過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度為v=d系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量為ΔEp=(M-m)gh系統(tǒng)動(dòng)能的增加量為ΔEk=12(M+m)(dt則系統(tǒng)機(jī)械能守恒的表達(dá)式為(M-m)gh=12(M+m)(dt(4)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，可采取減小擋光片的寬度或者增大下落高度。例3(2024·山東卷·13)在第四次“天宮課堂”中，航天員演示了動(dòng)量守恒實(shí)驗(yàn)。受此啟發(fā)，某同學(xué)使用如圖甲所示的裝置進(jìn)行了碰撞實(shí)驗(yàn)，氣墊導(dǎo)軌兩端分別安裝a、b兩個(gè)位移傳感器，a測(cè)量滑塊A與它的距離xA，b測(cè)量滑塊B與它的距離xB。部分實(shí)驗(yàn)步驟如下：①測(cè)量兩個(gè)滑塊的質(zhì)量，分別為200.0g和400.0g；②接通氣源，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平；③撥動(dòng)兩滑塊，使A、B均向右運(yùn)動(dòng)；④導(dǎo)出傳感器記錄的數(shù)據(jù)，繪制xA、xB隨時(shí)間變化的圖像，分別如圖乙、圖丙所示。回答以下問題：(1)從圖像可知兩滑塊在t=s時(shí)發(fā)生碰撞；

(2)滑塊B碰撞前的速度大小v=m/s(保留2位有效數(shù)字)；

(3)通過分析，得出質(zhì)量為200.0g的滑塊是(選填“A”或“B”)。

答案(1)1.0(2)0.20(3)B解析(1)由x-t圖像的斜率表示速度可知兩滑塊的速度都在t=1.0s時(shí)發(fā)生突變，即這個(gè)時(shí)刻發(fā)生了碰撞；(2)根據(jù)x-t圖像斜率的絕對(duì)值表示速度大小可知滑塊B碰撞前的速度大小為v=90-1101.0cm/s=0.20(3)由題圖乙知，碰撞前A的速度大小vA=0.50m/s，碰撞后A的速度大小為vA'≈0.36m/s，由題圖丙可知，碰撞后B的速度大小為vB'=0.50m/s，A和B碰撞過程動(dòng)量守恒，ΔpA=-ΔpB即mA(vA'-vA)=mB(v-vB')代入數(shù)據(jù)解得mA所以質(zhì)量為200.0g的滑塊是B。考點(diǎn)二力學(xué)其他實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置圖實(shí)驗(yàn)操作數(shù)據(jù)處理探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系1.應(yīng)在彈簧自然下垂時(shí)，測(cè)量彈簧原長l02.水平放置時(shí)測(cè)原長，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的圖線不過原點(diǎn)的原因是彈簧自身有重力1.作出彈力F隨彈簧伸長量x變化的圖線，斜率表示彈簧的勁度系數(shù)2.超過彈簧的彈性限度，圖線會(huì)發(fā)生彎曲探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律1.正確使用彈簧測(cè)力計(jì)2.同一次實(shí)驗(yàn)中，橡皮條結(jié)點(diǎn)的位置一定要相同3.細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長一些，互成角度地拉橡皮條時(shí)，夾角大小應(yīng)適當(dāng)1.按力的圖示作平行四邊形2.求合力大小探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)1.保證斜槽末端水平2.每次讓小球從傾斜軌道的同一位置由靜止釋放3.坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)是小球出槽口時(shí)球心在紙板上的投影點(diǎn)1.用代入法或圖像法判斷運(yùn)動(dòng)軌跡是不是拋物線2.由公式x=v0t和y=12gt2，求初速度v0=x探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系1.彈力大小關(guān)系可以通過標(biāo)尺上刻度讀出，該讀數(shù)顯示了向心力大小關(guān)系2.采用了控制變量法，探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系作出Fn-ω2、Fn-r、Fn-m的圖像，分析向心力大小與角速度、半徑、質(zhì)量之間的關(guān)系用單擺測(cè)量重力加速度的大小1.保證懸點(diǎn)固定2.單擺必須在同一平面內(nèi)振動(dòng)，且擺角小于5°3.擺長l=懸線長l'+小球的半徑r4.用T=tn1.利用公式g=4π2.可作出l-T2的圖像，利用斜率求重力加速度例4(2024·海南卷·15)為驗(yàn)證兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律，某組同學(xué)用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)、橡皮條、輕質(zhì)小圓環(huán)、木板、刻度尺、白紙、鉛筆、細(xì)線和圖釘?shù)绕鞑模凑杖缦聦?shí)驗(yàn)步驟完成實(shí)驗(yàn)：(Ⅰ)用圖釘將白紙固定在水平木板上；(Ⅱ)如圖甲、乙所示，橡皮條的一端固定在木板上的G點(diǎn)，另一端連接輕質(zhì)小圓環(huán)，將兩細(xì)線系在小圓環(huán)上，細(xì)線另一端系在彈簧測(cè)力計(jì)上，用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)共同拉動(dòng)小圓環(huán)到某位置，并標(biāo)記圓環(huán)的圓心位置為O點(diǎn)，拉力F1和F2的方向分別過P1和P2點(diǎn)，大小分別為F1=3.60N、F2=2.90N；撤去拉力F1和F2，改用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉動(dòng)小圓環(huán)，使其圓心到O點(diǎn)，在拉力F的方向上標(biāo)記P3點(diǎn)，拉力的大小為F=5.60N。請(qǐng)完成下列問題：(1)在圖乙中按照給定的標(biāo)度畫出F1、F2和F的圖示，然后按平行四邊形定則畫出F1、F2的合力F'。(2)比較F和F'，寫出可能產(chǎn)生誤差的兩點(diǎn)原因：。

答案(1)見解析圖(2)①?zèng)]有做到彈簧測(cè)力計(jì)、細(xì)線、橡皮條都與木板平行；②讀數(shù)時(shí)沒有正視彈簧測(cè)力計(jì)解析(1)按照給定的標(biāo)度畫出F1、F2和F的圖示，然后按平行四邊形定則畫出F1、F2的合力F'，如圖所示(2)F和F'產(chǎn)生不完全重合的誤差可能是因?yàn)椋孩贈(zèng)]有做到彈簧測(cè)力計(jì)、細(xì)線、橡皮條都與木板平行；②讀數(shù)時(shí)沒有正視彈簧測(cè)力計(jì)。例5(2024·山西朔州市二模)某實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系，將輕彈簧懸掛在鐵架臺(tái)的橫桿上，刻度尺豎直固定在輕彈簧旁邊，在彈簧下端依次掛上不同質(zhì)量的鉤碼，記錄每次鉤碼的總質(zhì)量m以及對(duì)應(yīng)指針?biāo)缚潭戎祒如表格所示。實(shí)驗(yàn)次數(shù)1234567鉤碼質(zhì)量m/g0306090120150180彈力F/N00.30.60.91.21.51.8指針刻度x/cm6.07.28.610.610.911.813.2彈簧伸長量Δx/cm01.22.64.64.95.87.2(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)表格記錄的數(shù)據(jù)可知，刻度尺的最小分度值為(選填“1mm”或“1cm”)。

(2)在給出的坐標(biāo)系中描點(diǎn)，作出彈簧彈力F與伸長量Δx之間的關(guān)系圖線，由圖線可知，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)第次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)了明顯的實(shí)驗(yàn)誤差。根據(jù)描繪的F-Δx圖像可知，該彈簧的勁度系數(shù)為k=N/m(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。

(3)若實(shí)驗(yàn)中懸掛彈簧和刻度尺時(shí)，彈簧的上端未與刻度尺的0刻度線對(duì)齊，而對(duì)齊的是0.5cm，則該情況會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)算得的彈簧勁度系數(shù)結(jié)果(選填“偏大”“偏小”或“無誤差”)。

(4)若截取實(shí)驗(yàn)中所用彈簧長度的一半制成一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，并掛上1.5N的鉤碼，當(dāng)鉤碼處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，彈簧的形變量為cm。

答案(1)1cm(2)見解析圖425(3)無誤差(4)3.0解析(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)表格記錄的數(shù)據(jù)可知，讀數(shù)精確到cm，估讀到0.1cm，刻度尺的最小分度值為1cm。(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在給出的坐標(biāo)系中描點(diǎn)，作出彈簧彈力F與伸長量Δx之間的關(guān)系圖線如圖所示由圖線可知，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)第4次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)了明顯的實(shí)驗(yàn)誤差。根據(jù)描繪的F-Δx圖像可知，該彈簧的勁度系數(shù)為k=1.87.2×10-2(3)若實(shí)驗(yàn)中懸掛彈簧和刻度尺時(shí)，彈簧的上端未與刻度尺的0刻度線對(duì)齊，而對(duì)齊的是0.5cm，那么彈簧末端指針刻度也會(huì)下移0.5cm，彈簧對(duì)應(yīng)的伸長量不變，則該情況不會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)算得的彈簧勁度系數(shù)結(jié)果改變，無誤差。(4)若截取實(shí)驗(yàn)中所用彈簧長度的一半制成一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，則兩段彈簧的勁度系數(shù)相同，把截下來的兩段彈簧串接起來的勁度系數(shù)與原來那根彈簧的勁度系數(shù)相同，可知用一半制成一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)彈簧的勁度系數(shù)變?yōu)?k=50N/m并掛上1.5N的鉤碼，當(dāng)鉤碼處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，根據(jù)胡克定律可知，彈簧的形變量為Δx'=1.550m=3.0cm例6(2024·河北省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試)某同學(xué)用圖甲所示的裝置測(cè)量滑塊和水平臺(tái)面間的動(dòng)摩擦因數(shù)。水平轉(zhuǎn)臺(tái)用齒輪傳動(dòng)，繞豎直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，不可伸長的細(xì)線一端連接小滑塊，另一端連到固定在轉(zhuǎn)軸上的力傳感器上，計(jì)算機(jī)通過傳感器能顯示細(xì)線拉力F的情況，實(shí)驗(yàn)步驟如下：①數(shù)出主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪的齒的個(gè)數(shù)分別為n1和n2；②用天平稱量小滑塊的質(zhì)量m；③將滑塊放置在轉(zhuǎn)臺(tái)上，使細(xì)線剛好伸直；④控制主動(dòng)齒輪以某一角速度ω主勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，記錄力傳感器的示數(shù)F，改變主動(dòng)齒輪的角速度，并保證主動(dòng)齒輪每次都做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，記錄對(duì)應(yīng)的力傳感器示數(shù)，滑塊與水平臺(tái)面始終保持相對(duì)靜止?；卮鹣旅娴膯栴}：(1)滑塊隨平臺(tái)一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小可由ω=計(jì)算得出(用題中給定的符號(hào)表示)。

(2)處理數(shù)據(jù)時(shí)，該同學(xué)以力傳感器的示數(shù)F為縱軸，對(duì)應(yīng)的主動(dòng)齒輪角速度大小的平方ω主2為橫軸，建立直角坐標(biāo)系，描點(diǎn)后擬合為一條直線，如圖乙所示(圖中a、b為已知量)，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度為g，則滑塊和水平臺(tái)面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=(用題中給定的符號(hào)表示)(3)該同學(xué)僅換用相同材料的質(zhì)量更大的滑塊再次做了該實(shí)驗(yàn)，作出F-ω主2的圖像，與圖乙中直線斜率比較，發(fā)現(xiàn)其斜率(選填“增大”“減小”或“不變”)答案(1)n1ω主n2解析(1)從動(dòng)齒輪和主動(dòng)齒輪傳動(dòng)時(shí)，線速度大小相同，即從動(dòng)齒輪和主動(dòng)齒輪的角速度關(guān)系為n1ω主=n2ω從，解得ω從=n1ω主n2，平臺(tái)與從動(dòng)齒輪同軸傳動(dòng)，即具有相同的角速度，故ω(2)當(dāng)力傳感器有示數(shù)時(shí)，拉力和摩擦力的合力提供向心力，設(shè)滑塊做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r，則F+μmg=mω2r，解得F=mrn12n22ω主2-μmg，則F-(3)由F=mrn12n22ω主2-μmg僅換用相同材料的質(zhì)量更大的滑塊再次做該實(shí)驗(yàn)，其斜率增大。專題強(qiáng)化練［分值：40分］1.(8分)(2024·湖南婁底市一模)某物理課外活動(dòng)小組準(zhǔn)備用單擺測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取?1)(2分)下列器材和操作最合理的是。

(2)(2分)某次測(cè)量小球直徑的結(jié)果如圖所示，則這次測(cè)量的讀數(shù)為mm。

(3)(2分)實(shí)驗(yàn)中，測(cè)得擺球經(jīng)過N次全振動(dòng)的總時(shí)間為Δt。在測(cè)量單擺的擺長時(shí)，先用毫米刻度尺測(cè)得擺線長度為l，再用游標(biāo)卡尺測(cè)量擺球的直徑為D。則重力加速度的表達(dá)式為g=(用題目中給出的字母表示)。

(4)(2分)如果測(cè)得的g值偏小，可能的原因是。

A.測(cè)擺長時(shí)，擺線拉得過緊B.擺線上端懸點(diǎn)未固定，振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng)，使擺線長度增加了C.開始計(jì)時(shí)時(shí)，停表過遲按下D.實(shí)驗(yàn)時(shí)誤將49次全振動(dòng)記為50次答案(1)D(2)10.020(3)2π2解析(1)根據(jù)單擺模型可知，為減小空氣阻力的影響，擺球應(yīng)采用密度較大、體積較小的鐵球，為使單擺擺動(dòng)時(shí)擺長不變，擺球應(yīng)用不易變形的細(xì)絲線，懸點(diǎn)應(yīng)用鐵夾來固定，故選D。(2)這次測(cè)量的讀數(shù)為10mm+2.0×0.01mm=10.020mm(3)根據(jù)單擺周期公式T=2πL其中L=l+D2，T=解得g=2(4)因?yàn)橹亓铀俣鹊谋磉_(dá)式為g=4π2LT2，測(cè)擺長時(shí)擺線拉得過緊，所測(cè)得的擺長偏大，則所測(cè)得的重力加速度偏大，故A錯(cuò)誤；擺線上端懸點(diǎn)未固定，振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng)，即實(shí)際中的擺線長度增加了，測(cè)得的擺長偏小，故所測(cè)得的重力加速度偏小，故B正確；開始計(jì)時(shí)時(shí)，停表過遲按下，所測(cè)得的周期偏小，則所測(cè)得的重力加速度偏大，故C錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)中誤將492.(8分)(2024·浙江1月選考·16Ⅰ)如圖甲所示是“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置。(1)(1分)該實(shí)驗(yàn)中同時(shí)研究三個(gè)物理量間關(guān)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(bǔ)償法(2)(1分)該實(shí)驗(yàn)過程中操作正確的是。

A.補(bǔ)償阻力時(shí)小車未連接紙帶B.先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，后釋放小車C.調(diào)節(jié)滑輪高度使細(xì)繩與水平桌面平行(3)(3分)在小車質(zhì)量(選填“遠(yuǎn)大于”或“遠(yuǎn)小于”)槽碼質(zhì)量時(shí)，可以認(rèn)為細(xì)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(dǎo)軌代替普通導(dǎo)軌，滑塊代替小車B.在小車上加裝遮光條，用光電計(jì)時(shí)系統(tǒng)代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器C.在小車與細(xì)繩之間加裝力傳感器，測(cè)出小車所受拉力大小(4)(3分)經(jīng)正確操作后獲得一條如圖乙所示的紙帶，建立以計(jì)數(shù)點(diǎn)0為坐標(biāo)原點(diǎn)的x軸，各計(jì)數(shù)點(diǎn)的位置坐標(biāo)分別為0、x1、…、x6。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T，則打計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)小車速度的表達(dá)式v=；小車加速度的表達(dá)式是。

A.a=x6B.a=xC.a=x答案(1)B(2)B(3)遠(yuǎn)大于系統(tǒng)誤差C(4)x6-解析(1)該實(shí)驗(yàn)中同時(shí)研究三個(gè)物理量間關(guān)系是很困難的，因此我們可以控制其中一個(gè)物理量不變，研究另外兩個(gè)物理量之間的關(guān)系，即采用了控制變量法，故B正確。(2)補(bǔ)償阻力時(shí)小車需要連接紙帶，通過紙帶上的點(diǎn)間距判斷小車是否在長木板上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；由于小車速度較快，且運(yùn)動(dòng)距離有限，打出的紙帶長度也有限，為了能在紙帶上盡可能多地獲取點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，后釋放小車，故B正確；為使小車所受拉力與速度同向，應(yīng)調(diào)節(jié)滑輪高度使細(xì)繩與長木板平行，故C錯(cuò)誤。(3)設(shè)小車質(zhì)量為M，槽碼質(zhì)量為m。根據(jù)牛頓第二定律分別對(duì)小車和槽碼有F=Ma，mg-F=ma，聯(lián)立解得F=Mmgm+M，由上式可知在小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于槽碼質(zhì)量時(shí)，可以認(rèn)為細(xì)繩拉力近似等于槽碼的重力；上述做法引起的誤差是由于實(shí)驗(yàn)方法或原理不完善造成的，屬于系統(tǒng)誤差；該誤差是將細(xì)繩拉力用槽碼重力近似替代造成的，不是由于車與木板間存在阻力(實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)補(bǔ)償了阻力)(4)相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為t=5T，打計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)小車速度的表達(dá)式為v=x6-x42t=x6-x3.(8分)(2024·河北卷·11(2))圖甲為探究平拋運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的裝置，其斜槽位置固定且末端水平，固定坐標(biāo)紙的背板處于豎直面內(nèi)，鋼球在斜槽中從某一高度滾下，從末端飛出，落在傾斜的擋板上擠壓復(fù)寫紙，在坐標(biāo)紙上留下印跡。某同學(xué)利用此裝置通過多次釋放鋼球，得到了如圖乙所示的印跡，坐標(biāo)紙的y軸對(duì)應(yīng)豎直方向，坐標(biāo)原點(diǎn)對(duì)應(yīng)平拋起點(diǎn)。(1)(2分)每次由靜止釋放鋼球時(shí)，鋼球在斜槽上的高度(填“相同”或“不同”)。

(2)(3分)在坐標(biāo)紙中描繪出鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。(3)(3分)根據(jù)軌跡，求得鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小為m/s(當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭為9.8m/s2，保留2位有效數(shù)字)。

答案(1)相同(2)見解析圖(3)0.70(0.68、0.69、0.71、0.72均可)解析(1)為保證鋼球每次平拋運(yùn)動(dòng)的初速度相同，必須讓鋼球在斜槽上同一位置靜止釋放，故釋放鋼球時(shí)高度相同。(2)描點(diǎn)連線用平滑曲線連接，鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖所示(3)因?yàn)閽伋鳇c(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn)，為方便計(jì)算，在圖線上找到較遠(yuǎn)的點(diǎn)，在圖線上找到y(tǒng)坐標(biāo)為20.0cm的點(diǎn)為研究位置，該點(diǎn)坐標(biāo)為14.1cm，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律x=v0t，y=12gt解得v0≈0.70m/s。4.(8分)(2024·湖北卷·12)某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量重力加速度大小g的實(shí)驗(yàn)方案，所用器材有：2g砝碼若干、托盤1個(gè)、輕質(zhì)彈簧1根、米尺1把、光電門1個(gè)、數(shù)字計(jì)時(shí)器1臺(tái)等。具體步驟如下：①將彈簧豎直懸掛在固定支架上，彈簧下面掛上裝有遮光片的托盤，在托盤內(nèi)放入一個(gè)砝碼，如圖(a)所示。②用米尺測(cè)量平衡時(shí)彈簧的長度l，并安裝光電門。③將彈簧在彈性限度內(nèi)拉伸一定長度后釋放，使其在豎直方向振動(dòng)。④用數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄30次全振動(dòng)所用時(shí)間t。⑤逐次增加托盤內(nèi)砝碼的數(shù)量，重復(fù)②③④的操作。該同學(xué)將振動(dòng)系統(tǒng)理想化為彈簧振子。已知彈簧振子的振動(dòng)周期T=2πMk，其中k為彈簧的勁度系數(shù)，M(1)(2分)由步驟④，可知振動(dòng)周期T=。

(2)(2分)設(shè)彈簧的原長為l0，則l與g、l0、T的關(guān)系式為l=。

(3)(2分)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的l-T2圖線如圖(b)所示，可得g=m/s2(保留三位有效數(shù)字，π2取9.87)。

(4)(2分)本實(shí)驗(yàn)的誤差來源包括(雙選，填標(biāo)號(hào))。

A.空氣阻力B.彈簧質(zhì)量不為零C.光電門的位置稍微偏離托盤的平衡位置答案(1)t30(2)l0+gT24(4)AC解析(1)30次全振動(dòng)所用時(shí)間t，則振動(dòng)周期T=t(2)彈簧振子的振動(dòng)周期T=2πM可得振子的質(zhì)量M=k振子平衡時(shí)，根據(jù)平衡條件Mg=kΔl可得Δl=g則l與g、l0、T的關(guān)系式為l=l0+Δl=l0+g(3)根據(jù)l=l0+gTl=l0+g4π2則l-T2圖像斜率k=g4π2=0.542-0.474解得g≈9.59m/s2(4)空氣阻力的存在會(huì)影響彈